JP5719478B2 - 三次元角度調整機構 - Google Patents

Description

本発明は、三次元調整機構に関し、特には小口径の光学デバイスの空間姿勢の調整に使用して、光学システムにおける光学デバイスに対する快速かつ精確な調整を実現する三次元角度調整機構に関するものである。

光学システムにおいて、反射鏡、プリズム、分光シート、ラスタ及びポラロイド（登録商標）などを調整するために、角度調整機構が広く応用されている。調整機構としては、一般的には、図１、図２に示す３点支持・２プレート型調整機構が用いられ、二次元の角度調整を実現することができる。このような調整機構では、固定された後プレート６７と、後プレート６７に対して相対移動可能な前プレート６８とを備えており、調整器６４、調整器６５及び調整器６７は、後プレート６７を貫通して前プレート６８に接触され、後プレート６７と前プレート６８との間には、通常、複数のばね６６（図面において１つしか描いていない）によって後プレート６７と前プレート６８との間の距離を制限するようになっている。調整器７１が前プレートと直接接触することによって前プレートが摩損されることを防止するために、一般的に調整器７１と対応する前プレートにおける位置に比較的に硬い材質で構成されるパッチが取り付けられ、前プレートの運動を制限するために、調整器６５と接触する前プレートにおける対応位置は、一般的に円錐面とされ、調整器６４と接触する前プレートにおける対応位置は、一般的に２つの平行な円柱ピンで形成されたＶ字型溝構造とされている。光束の通過が便利になるように、後プレート６７と前プレート６８には、それぞれ透光孔６９と透光孔７０が設けられる。調整の過程において、調整器６４と調整器７１とを調整するだけで前プレート６８と後プレート６７との間の相対的な二次元角度調整を実現することができ、調整の過程においていずれの２つの調整器を調整すれば二次元角度調整を実現できるため、ある構造には、１つの調整器が固定フレームによって代替されるようになっている。

二次元角度調整機構は、大部分の光学デバイスの調整目的を実現できるが、例えば、ポラロイド（登録商標）などのような光学デバイスに対して、偏光方向を調整する必要があるため、三次元角度調整機構が必要となっている。伝統的な方法としては、上記の３点支持・２プレート型調整機構に１つの回転装置を取り付けることによって、ポラロイド（登録商標）の偏光角度の調整を実現することである。このような三次元調整機構は、実際には２つの調整機構を重ねてなるものであるため、機構全体の安定性が低くなり、構造も複雑になる。また、２つの機構を重ねることによって、装置全体の構造が大型化して、美観性に劣るようになっている。

本発明は、主に従来の三次元角度調整機構における不足を解決して、小口径の光学デバイスの空間姿勢を調整するための三次元角度調整機構を提供することを目的とする。当該三次元角度調整機構は、その構造がコンパクトとなり、安定性が高く、実装・調整が容易であり、製造コストが低いと共に外観が綺麗であるなどの特徴を有し、各種類の小型の光学レンズの実装と調整に適用できる。

本発明では、伝統的な３点支持・２プレート型調整機構に基づいて、回転機構を２つのプレートの間の空間に直接配置させる。本発明の三次元角度調整機構は、二次元角度調整機構と回転調整機構とによって構成されるため、調整機構全体がコンパクトとなり、安定性が高くなると共に外観が綺麗であるものである。

本発明では、上記の問題を解決するために、以下のような技術方案を採用する。
１つの方形の後プレートと１つの方形の前プレートとを備える光学デバイスに用いられる三次元角度調整機構であって、前記方形の後プレートは、その中心に直径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きい透光孔が設けられ、その端面における透光孔に接近する位置に１つの空間が設けられ、当該方形の後プレートの端面における２つの対角位置には、第１の取り付けスルーホールと第２の取り付けスルーホールがそれぞれ設けられ、第１の取り付けスルーホールと第２の取り付けスルーホールとの間の角部の一方には、第１の円錐孔が設けられ、その端面における空間に接近する位置には、第３のピン穴が設けられ、前記方形の後プレート（１）の第１の側面に第３のばね用スルーホールが設けられ、第１の円錐孔が位置する角部の対角部の上側面には、第３の取り付けスルーホールが設けられ、第１の取り付けスルーホールと第１の円錐孔との間の辺には、第１のばね用スルーホールが設けられ、前記第２の取り付けスルーホールと第１の円錐孔との間の辺には、第２のばね用スルーホールが設けられ、当該方形の後プレートの第１の側面には、水平な第２のピン穴（１１）と固定用ネジ穴（１５）が設けられ、前記第１の側面に隣接する第２の側面には、鉛直な第１のピン穴が設けられ、第２の取り付けスルーホールの近傍に第３のピン穴と第３のばね用スルーホールが設けられ、前記方形の前プレートは、その中心に１つの２段の段状穴が設けられ、前記方形の後プレートにおける第２の取り付けスルーホール、第２のばね用スルーホール、第１の円錐孔、第１のばね用スルーホール及び第１の取り付けスルーホールに対応して、第２の盲穴、第２のばね用盲穴、第２の円錐孔、第１のばね用盲穴及び第１の盲穴が設けられ、第１の盲穴の両側にそれぞれ第１の方形溝と第２の方形溝が設けられ、当該方形の前プレートの側面には、前記第１のばね用盲穴に対応して第４のピン穴が設けられ、前記第２のばね用盲穴に対応して第５のピン穴が設けられ、その内周面と外周面にも直径が次第に小さくなる３段の段部が設けられる円筒体であって、第１段の内側段状穴が雌ネジ穴であり、第３段の内側段状穴の直径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きいと共に、その第３段の外側段部にネジが形成され、かつ当該段部に外周面に沿って径方向を向く第１のネジ穴が均一に分布されている内側ドラムと、その内周面に２段の段部が設けられると共に外周面に４段の段部が設けられ、第３段の外側段部には、ネジが設けられると共に径方向に１つの第２のネジ穴が設けられ、第４段の外側段部の外周面に径方向を向く第３のネジ穴が均一に分布されている中間ドラムと、その円周に沿って４つの第１の固定用スルーホールが均一に分布され、２つの第１の固定用スルーホールの間に径方向に外部に向かって突出するバネ突部が設けられ、このバネ突部に径方向に沿って第４のネジ用スルーホールが設けられ、隣接する他の２つの第１の固定用スルーホールの間に径方向に外部に向かって突出する親ねじ突部が設けられているフランジと、その内周面に方形の溝が形成される締め付けリングと、その内周面にＶ字型の溝が形成される止め輪と、パッチと、いずれも基準的なボルトとナットによる微調整構造となっている第１のミニスクリュー、第２のミニスクリュー及び第３のミニスクリューと、いずれも円柱体となっているピンである第１の円柱ピン、第２の円柱ピン、第３の円柱ピン、第４の円柱ピン、第５の円柱ピン、第６の円柱ピンおよび第７の円柱ピンと、その外周面にネジが形成されるリング状輪であって、内径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きい固定用ヘリコイドと、その内径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きいスリーブであるスペーサーリングと、をさらに備え、前記部品間の接続関係は、以下のようになっており、前記方形の後プレート１における空間は、回転調整フレームのフランジ、締め付けリングおよび第３のバネを実装するためのものであり、前記中間ドラムの内周面における第１の段部と第２の段部は、前記内側ドラムの外周面における第１の段部と第２の段部とマッチしており、前記フランジの内径と前記中間ドラムの外周面における第４の段部の直径と同じであり、前記締め付けリングの雌ネジと前記中間ドラムの第３段の外側段部におけるネジと一致しており、前記止め輪の雌ネジと前記内側ドラムの第３段の外側段部におけるネジと一致しており、前記中間ドラムは、前記方形の前プレート２の段状穴を貫通し、締め付けリングを当該中間ドラムの第３段の外側段部におけるネジに螺合させ、前記第２の位置決めネジは、前記中間ドラムにおける第２のネジ穴を挿通して、前記締め付けリング内の方形溝と接触することによって、前記中間ドラムと前記方形の前プレート２の軸方向における変位をさらに抑制し、前記フランジは、第３の位置決めネジを側面における第１の固定用スルーホールを通過して中間ドラムの第４段の外側段部における径方向を向く第３のネジ穴に螺入させることによって、中間ドラムに固定され、前記内側ドラムは、前記中間ドラムに挿通され、前記内側ドラムの第３段の外側段部と前記止め輪とが係合し、前記第１の位置決めネジを前記内側ドラムにおける径方向を向く第１のネジ穴を通過して前記止め輪の内側のＶ型溝と係合することによって、前記内側ドラムと前記中間ドラムの軸方向における変位を更に抑制し、前記第３のミニスクリューは、第３の取り付け穴に取り付けられると共に、前記フランジの親ねじ突部と接触して係合し、前記第４の円柱ピンと第５の円柱ピンは、それぞれが第１の方形溝と第２の方形溝に接着され、パッチは、第２の盲穴に接着され、前記第１のばねと第２のばねは、それらの一端がそれぞれ第１の盲穴と第２の盲穴を通じて第４のピン穴と第５のピン穴をそれぞれ通過する第６の円柱ピンと第７の円柱ピンに接続固定されると共に、それらの他端がそれぞれ第１のばね用スルーホールと第２のばね用スルーホールを通じて第１のピン穴と第２のピン穴をそれぞれ通過する第１の円柱ピンと第２の円柱ピンに接続固定され、第３のばねは、その一端が第３のばね用スルーホールを通じて第３のピン穴を通過する第３の円柱ピンに接続固定されると共に、その他端が第４のネジ穴に螺合する第４の位置決めネジに固定され、第１のミニスクリューと第２のミニスクリューは、それぞれ方形の後プレートにおける第１の取り付け穴と第２の取り付け穴に嵌合して取り付けられ、前記第１のミニスクリューの一端が前記前プレートにおける前記第４の円柱ピンと第５の円柱ピンとで形成されたＶ型溝に接触し、前記第２のミニスクリューの一端が前記パッチに接触し、前記光学デバイスは、内側ドラムの第２の内側段部に配置され、スペーサーリングと固定用ヘリコイドとによって内側ドラム内に固定されることを特徴とする。

好ましくは、前記パッチは、磁性材料によって形成された円柱体である。

本発明の三次元角度調整機構における二次元角度調整機構は、３点支持・２プレート型調整機構であり、図１、図２に記載の２プレート型調整機構との区別は、以下のとおりである。

方形の後プレートの端面における方形の前プレートと対向する部分は、前記回転調整機構における部品を取り付けるために切り欠かれる。前記後プレートの側面には、回転調整機構の第３のミニスクリューを取り付けるために、内径が第３のミニスクリューの外径と同じである第３の取り付けスルーホールが設けられる。また、前記後プレートの端面には、回転調整機構を固定するために、第３のばねを接続する第４の円柱ピンを固定するための第３のピン穴が設けられている。

前記方形の前プレートの後面が方形の後プレートの端面と対向しており、透光孔は、調整機構全体の寸法を縮小させるために２段の段部が設けられているが、２段の段部を設けないようにしても良い。

二次元角度調整機構における中間の調整器は、方形の前プレートと方形の後プレートとの対応位置における２つの円錐孔に１つの鋼球を配置することによって代替することができ、他の第１のミニスクリュー及び第２のミニスクリューを調整することによって二次元角度調整を実現させることができる。

本発明の三次元角度調整機構における回転調整機構において、以下のように構成されている。即ち、前記止め輪は、内縁にネジが設けられると共に、その内縁に円周方向に沿ってＶ形溝が形成されているスリーブである。

前記ネジ締め付けリングは、内周面にネジが設けられると共に、その内縁に円周方向に沿って方形溝が形成されているスリーブである。

前記内側ドラムは、その内周面及び外周面にも３段の段部が設けられるドラムである。また、内側ドラムは、その第１段の内側段部に前記部品のリングと螺合スルためのネジが形成され、第３段の内側段部の直径が前記光学デバイスの透光孔の直径以上となっている。また、内側ドラムの第３段の外側段部に前記止め輪を実装するためのネジが形成され、当該ネジの円周には、第１の位置決めネジを実装して前記止め輪を更に固定するように径方向を向く複数の第１のネジ穴が均一に分布されている。

前記中間ドラムは、その外周面に４段の段部が設けられると共に内周面に２段の段部が設けられるドラムである。また、前記中間ドラムにおける第１段の内側段状穴の直径は、内側ドラムにおける第１段の外側段部の直径と同じであり、中間ドラムにおける第２段の内側段状穴の直径は、内側ドラムにおける第２段の外側段部の直径と同じである。また、中間ドラムにおける第２段の外側段部の直径は、前記前プレートにおける第１段の段状スルーホールの直径と同じであり、中間ドラムにおける第３段の外側段部は、ネジ面であり、前記締め付けリングと螺合して中間ドラムと前プレートとを固定させ、当該ネジ面には、第２の位置決めネジを実装して前記締め付けリングをさらに固定させるように第２のネジ穴が形成されている。また、第４段の外側段部には、第３の位置決めネジを実装して前記フランジを固定するように径方向を向く複数の第３のネジ穴が均一に分布されている。

前記フランジの内径は、中間ドラムにおける第３段の外側段部の直径と同じであり、フランジの円周には、第３のネジ穴と数量が等しいと共に径方向を向く第１の固定スルーホールが均一に分布されている。また、フランジには、その径方向に突出したバネ突部が形成され、当該バネ突部の径方向に第３のばねを固定する第４の位置決めネジを実装するための第４のネジ穴が形成されている。フランジには、その径方向に突出すると共に第３のミニスクリューと嵌め合う親ねじ突部が形成され、第３のミニスクリューは、フランジを介して中間ドラムの角度を調整することによって、光学デバイスの第３次元角度を微調整するようになっている。

本発明は、以下のようなメリットを有している。

本発明は、伝統的な２プレート型機構と異なっており、本機構は、２プレート型機構における内部空間を利用して、２プレート型機構における２次元調整と外部に接続される回転調整機構とを集中させることによって、簡単な調整によって実際な機械光軸と理想的光軸とを統一させることができる。同時に、当該機構は、簡単に加工でき、実装と調整が容易となり、精度が高く、安定性に優れると共に実用性が高くなる。

本発明は、前プレートにパッチを設置することによってその平面調整の安定性を大幅に向上させると共に、その内部空間を利用して回転調整を実現することによって、本機構の構造がコンパクトとなり、調整が容易になり、製造コストが低くなると共に、応用範囲が広くなる。

従来の二次元角度調整機構を示す図である。 従来の二次元角度調整機構を示す図である。 本発明の三次元調整機構の実施例の正面を示す断面図である。 図３におけるＡ−Ａ’線断面を示す図である。 本発明の分解図である。 本発明における方形の後プレートを示す左側図である。 本発明における方形の前プレートを示す右側図である。 本発明における内側ドラムの断面図である。 本発明における中間ドラムの部分断面図である。 本発明におけるフランジの断面図である。 本発明における締め付けリングの断面図である。 本発明における止め輪の断面図である。 本発明の調整を示す図である。

以下、図面及び実施例を結合して本発明を詳細的に説明する。

図５は、本発明の分解図である。図５に示すように、本発明の三次元角度調整機構は、方形の後プレート１と方形の前プレート２とを備える。また、図６と図４に示すように、前記方形の後プレート１は、その中心に直径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きい透光孔４７が設けられ、透光孔４７に接近する端面には、フランジ１８、締め付けリング２４及び第３のばね１９を取り付けるための空間５７が形成されている。また、当該方形の後プレート１の端面における２つの対角位置には、第１の取り付けスルーホール６と第２の取り付けスルーホール７がそれぞれ設けられ、第１の取り付けスルーホール６と第２の取り付けスルーホール７との間の角部の一方には、第１の円錐孔１６が設けられ、その端面における空間５７に接近する位置には、第３のピン穴１３が設けられ、前記方形の後プレート（１）の第１の側面に第３のばね用スルーホール５６が設けられ、第１の円錐孔１６が位置する角部の対角部の上側面には、第３の取り付けスルーホール８が設けられ、第１の取り付けスルーホール６と第１の円錐孔１６との間の辺には、第１のばね用スルーホール５２が設けられ、前記第２の取り付けスルーホール７と第１の円錐孔１６との間の辺には、第２のばね用スルーホール５３が設けられる。

当該方形の後プレート１の第１の側面には、水平な第２のピン穴（１１）と固定用ネジ穴（１５）が設けられ、前記第１の側面に隣接する第２の側面には、鉛直な第１のピン穴９が設けられ、第２の取り付けスルーホール７の近傍に第３のピン穴１３と第３のばね用スルーホール５６が設けられる。

図７に示すように、前記方形の前プレート２は、その中心に１つの２段の段状穴４８が設けられ、前記方形の後プレート１における第２の取り付けスルーホール７、第２のばね用スルーホール５３、第１の円錐孔１６、第１のばね用スルーホール５２及び第１の取り付けスルーホール６に対応して、第２の盲穴４５、第２のばね用盲穴５４、第２の円錐孔４６、第１のばね用盲穴５５及び第１の盲穴４４が設けられ、第１の盲穴４４の両側にそれぞれ第１の方形溝４９と第２の方形溝５０が設けられている。当該方形の前プレート２の側面には、前記第１のばね用盲穴５５に対応して第４のピン穴２５が設けられ、前記第２のばね用盲穴５４に対応して第５のピン穴２７が設けられる。

また、本発明の三次元角度調整機構は、内側ドラム３９と、中間ドラム３６と、フランジ１８と、締め付けリング２４と、止め輪１７と、パッチ２９と、第１のミニスクリュー３、第２のミニスクリュー４及び第３のミニスクリュー５と、第１の円柱ピン１０、第２の円柱ピン１２、第３の円柱ピン１４、第４の円柱ピン３１、第５の円柱ピン３２、第６の円柱ピン２６および第７の円柱ピン２８と、固定用ヘリコイド４２と、スペーサーリング４１とをさらに備える。

図８に示すように、内側ドラム３９は、その内周面と外周面にも直径が次第に小さくなる３段の段部が設けられる円筒体であって、第１段の内側段状穴が雌ネジ穴であり、第３段の内側段状穴の直径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きいと共に、その第３段の外側段部にネジが形成され、かつ当該段部に外周面に沿って径方向を向く第１のネジ穴３８が均一に分布されている。

図９に示すように、中間ドラム３６は、その内周面に２段の段部が設けられると共に外周面に４段の段部が設けられ、第３段の外側段部には、ネジが設けられると共に径方向に１つの第２のネジ穴３５が設けられ、第４段の外側段部の外周面に径方向を向く第３のネジ穴３４が均一に分布されている。

図１０に示すように、フランジ１８は、その円周に沿って４つの第１の固定用スルーホール４３が均一に分布され、２つの第１の固定用スルーホール４３の間に径方向に外部に向かって突出するバネ突部５９が設けられ、このバネ突部５９に径方向に沿って第４のネジ用スルーホール５１が設けられ、隣接する他の２つの第１の固定用スルーホール４３の間に径方向に外部に向かって突出する親ねじ突部６０が設けられている。

図１１に示すように、締め付けリング２４は、その内周面に方形の溝が形成される。

図１２に示すように、止め輪１７は、その内周面にＶ字型の溝が形成される。

パッチ２９は、磁性材料によって形成された円柱体である。

第１のミニスクリュー３、第２のミニスクリュー４及び第３のミニスクリュー５は、いずれも基準的なボルトとナットによる微調整構造となっている。

第１の円柱ピン１０、第２の円柱ピン１２、第３の円柱ピン１４、第４の円柱ピン３１、第５の円柱ピン３２、第６の円柱ピン２６および第７の円柱ピン２８は、いずれも円柱体となっているピンである。

固定用ヘリコイド４２は、その外周面にネジが形成されるリング状輪であって、その内径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きくなっている。

スペーサーリング４１は、その内径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きいスリーブである。

前記部品間の接続関係は、以下のようになっている。

前記方形の後プレート１における空間５７は、回転調整フレームのフランジ１８、締め付けリング２４および第３のバネ１９を実装するためのものであり、
前記中間ドラム３６の内周面における第１の段部と第２の段部は、前記内側ドラム３９の外周面における第１の段部と第２の段部とマッチしており、
前記フランジ１８の内径と前記中間ドラム３６の外周面における第４の段部の直径と同じであり、
前記締め付けリング２４の雌ネジと前記中間ドラム３６の第３段の外側段部におけるネジと一致しており、
前記止め輪１７の雌ネジと前記内側ドラム３９の第３段の外側段部におけるネジと一致しており、
前記中間ドラム３６は、前記方形の前プレート２の段状穴４８を貫通し、締め付けリング２４を当該中間ドラム３６の第３段の外側段部におけるネジに螺合させ、前記第２の位置決めネジ３３は、前記中間ドラム３６における第２のネジ穴３５を挿通して、前記締め付けリング２４内の方形溝と接触することによって、前記中間ドラム３６と前記方形の前プレート２の軸方向における変位をさらに抑制し、
前記フランジ１８は、第３の位置決めネジ２１を側面における第１の固定用スルーホール４３を通過して中間ドラム３６の第４段の外側段部における径方向を向く第３のネジ穴３４に螺入させることによって、中間ドラム３６に固定され、
前記内側ドラム３９は、前記中間ドラム３６に挿通され、前記内側ドラム３９の第３段の外側段部と前記止め輪１７とが係合し、前記第１の位置決めネジ３７を前記内側ドラム３９における径方向を向く第１のネジ穴３８を通過して前記止め輪１７の内側のＶ型溝と係合することによって、前記内側ドラム３９と前記中間ドラム３６の軸方向における変位を更に抑制し、
前記第３のミニスクリュー５は、第３の取り付け穴８に取り付けられると共に、前記フランジ１８の親ねじ突部６０と接触して係合し、
前記第４の円柱ピン３１と第５の円柱ピン３２は、それぞれが第１の方形溝４９と第２の方形溝５０に接着され、パッチ２９は、第２の盲穴４５に接着され、
前記第１のばね２３と第２のばね２２は、それらの一端がそれぞれ第１の盲穴５４と第２の盲穴５５を通じて第４のピン穴２５と第５のピン穴２７をそれぞれ通過する第６の円柱ピン２６と第７の円柱ピン２８に接続固定されると共に、それらの他端がそれぞれ第１のばね用スルーホール５２と第２のばね用スルーホール５３を通じて第１のピン穴９と第２のピン穴１１をそれぞれ通過する第１の円柱ピン１０と第２の円柱ピン１２に接続固定され、第３のばね１９は、その一端が第３のばね用スルーホール５６を通じて第３のピン穴１３を通過する第３の円柱ピン１４に接続固定されると共に、その他端が第４のネジ穴５１に螺合する第４の位置決めネジ２０に固定され、
第１のミニスクリュー３と第２のミニスクリュー４は、それぞれ方形の後プレート１における第１の取り付け穴６と第２の取り付け穴７に嵌合して取り付けられ、
前記第１のミニスクリュー３の一端が前記前プレート２における前記第４の円柱ピン３１と第５の円柱ピン３２とで形成されたＶ型溝に接触し、前記第２のミニスクリュー４の一端が前記パッチ２９に接触し、
前記光学デバイス４０は、内側ドラム３９の第２の内側段部６２に配置され、スペーサーリング４１と固定用ヘリコイド４２とによって内側ドラム３９内に固定される。

本発明の三次元角度調整機構における後プレートは、普通の３点支持・２プレート型機構における後プレートと比べて、その端面における空間４７に接近する位置に１つの空間５７が設けられ、方形の後プレート１の１つの角部に第１の円錐孔１６が設けられ、第１の円錐孔１６が位置する角部の対角部の上側面には、第３のミニスクリュー５を実装するための第３の取り付けスルーホール８が設けられ、後プレート１の空間５７に接近する端面に、第３のピン穴１３が設けられ、側面に軸方向の角度を制限する第３のばね１９を実装するための第３のばね用スルーホール５６が形成されているといった点で異なっている。また、後プレート１の側面に、調整機構全体を固定・実装するための固定ネジ穴１５が形成されている。

図５、図７に示すように、前記前プレート２は、普通の３点支持・２プレート型機構における前プレートと比べて、前記後プレート１における透光孔４７と対応する位置に２段の段状穴４８が設けられる点で異なっている。また、普通の３点支持・２プレート型機構における前プレートと比べて、以下の点で類似している。即ち、前プレート２の他方の端面には、後プレート１における第１の取り付けスルーホール６及び第２の取り付けスルーホール７と軸方向に対応する位置に第１の盲穴４４と第２の盲穴４５が設けられ、後プレート１における第１の円錐孔１６と軸方向に対応する位置に第１の円錐孔と全く同じである第２の円錐孔４６が設けられ、第１の盲穴４４の両側にそれぞれ第１の方形溝４９と第２の方形溝５０が設けられ、後プレート１における第１のばね用スルーホール５２及び第２のばね用スルーホール５３と軸方向に対応する位置に、第１のばね用盲穴５４及び第２のばね用盲穴５５がそれぞれ設けられ、前プレート２の側面に、後プレート１における第１のピン穴９及び第２のピン穴１１と平行的に対応する第４のピン穴２５及び第５のピン穴２７が設けられている。

図５、図８に示すように、前記内側ドラム３９は、その内周面と外周面にも直径が次第に小さくなる３段の段部が設けられる円筒体であって、第１段の内側段状穴が雌ネジ穴であり、第３段の内側段状穴の直径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きいと共に、その第３段の外側段部にネジが形成され、かつ当該段部に外周面に沿って径方向を向く第１のネジ穴３８が均一に分布されている。

図５、図９に示すように、前記中間ドラム３６は、その内周面に２段の段部が設けられると共に外周面に４段の段部が設けられる。また、前記中間ドラム３６の内周面における第２段の段状穴の直径は、前記内側ドラム３９の外周面における第１段の段部及び第２段の段部の直径と対応している。前記中間ドラム３６の外周面における第３段の段部には、ネジが設けられると共に径方向に１つの第２のネジ穴３５が設けられ、第４段の段部の外周面に径方向を向く第３のネジ穴３４が均一に分布されている。

図５、図１０に示すように、前記フランジ１８は、その内径が前記中間ドラム３６の外周面における第４段の段部の直径と等しくなる。また、前記フランジ１８は、その円周に径方向を向く４つの第１の固定用スルーホール４３が均一に分布され、フランジに径方向外方に向かって突出するバネ突部５９が設けられ、バネ突部５９に径方向に沿って第４のネジ用スルーホール５１が設けられる。また、フランジに径方向外方に向かって突出する親ねじ突部６０が設けられている。

図５、図１１に示すように、前記締め付けリング２４における雌ねじは、前記中間ドラム３６の外周面における第３段の段部に形成されるネジと対応しており、前記締め付けリング￥２４の内周面に方形の溝が形成されている。

図５、図１２に示すように、前記止め輪１７における雌ねじは、前記内側ドラム３９の外周面における第３段の段部に形成されたネジと対応しており、前記止め輪１７の内周面にＶ字型の溝が形成される。

前記パッチ２９は、磁性材料によって形成された円柱体である。

前記鋼球３０は、鋼によって形成された円形状の球である。

第１の円柱ピン１０、第２の円柱ピン１２、第３の円柱ピン１４、第４の円柱ピン３１、第５の円柱ピン３２、第６の円柱ピン２６および第７の円柱ピン２８は、いずれも円柱体となっているピンである。

前記固定用ヘリコイド４２は、その外周面にネジが形成されるリング状輪であって、その内径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きくなっている。

前記スペーサーリング４１は、その内径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きいスリーブである。

本実施例では、前記光学デバイスは、ポラロイド（登録商標）４０である。

本発明の三次元角度調整機構は、以下のように取り付けられる。

図３〜図５に示すように、中間ドラム３６は、方形の前プレート２の段状穴４８に挿通され、締め付けリング２４の内周面におけるネジは、中間ドラム３６の外周面における第３段の段部に形成されるネジに螺合され、かつ第２の位置決めネジ３３が中間ドラム３６における第２のネジ穴３５に挿通されることによって、中間ドラム３６と方形の前プレート２とが固定される。また、第３の位置決めネジ２１をフランジ１８の側面における第１の固定スルーホール４３を貫通して中間ドラム３６の第４段の外側段部における径方向を向く第３のネジ穴３４に螺入させることによって、フランジ１８が中間ドラム３６に固定される。内側ドラム３９は、中間ドラム３６に挿通され、内側ドラム３９の第３段の外側段部と止め輪１７におけるネジと螺合され、第１の位置決めネジ３７を内側ドラム３９における径方向を向く第１のネジ穴３８を通過して止め輪１７の内側のＶ型溝と係合することによって、内側ドラム３９と中間ドラム３６の位置関係を制限させる。第４の円柱ピン３１と第５の円柱ピン３２は、それぞれが第１の方形溝４９と第２の方形溝５０に接着され、第１のミニスクリュー３と係合するＶ字型溝が形成される。パッチ２９は、第２の盲穴４５に接着されると共に第２のミニスクリュー４と係合される。前記第１のばね２３と第２のばね２２は、それらの一端がそれぞれ第１の盲穴５４と第２の盲穴５５を通じて、第４のピン穴２５と第５のピン穴２７をそれぞれ通過する第６の円柱ピン２６と第７の円柱ピン２８に接続固定される。第１のミニスクリュー３、第２のミニスクリュー４及び第３のミニスクリュー５は、それぞれ後プレート１における第１の取り付け穴６、第２の取り付け穴７及び第３の取り付け穴８に嵌合される。第３のばね１９は、その一端が第３のばね用スルーホール５６を貫通して、第３のピン穴１３を通過する第３の円柱ピン１４に接続固定されると共に、他端が第４のネジ穴５１に螺合される第４の位置決めネジ２０に固定される。第１のばね２３と第２のばね２２の他端は、それぞれ第１のばね用スルーホール５２と第２のばね用スルーホール５３を通じて、第１のピン穴９と第２のピン穴１１をそれぞれ通過する第１の円柱ピン１０と第２の円柱ピン１２に接続固定され、前プレート２と後プレート１とが固定される。そして、鋼球３０を対応する第１の円錐面１６と第２の円錐面４６との間に配置させ、最後に、ポラロイド（登録商標）４０を内側ドラム３９の第２の内側段部６２に配置させ、スペーサーリング４１と固定用ヘリコイド４２とによって内側ドラム３９内に固定させることによって、構造がコンパクトとなる三次元角度調整機構全体の組み立てが完成した。

本発明の三次元角度調整機構は、以下のように調整が行われる。

図１３に示すように、光軸方向は、図示におけるｚ軸方向である。第１のミニスクリュー３と第２のミニスクリュー４を回転させることによって、方形の前プレート２と方形の後プレート１との対向位置を変更させ、光学デバイスであるポラロイド（登録商標）４０と後プレート１とのｘｙ平面における角度調整を実現させて、二次元角度調整を実現させることができる。また、内側ドラム３９を回転させれば、内側ドラム３９に固定されるポラロイド（登録商標）４０の偏心角度を直接的に変化させ、第３次元角度の粗調整を実現させることができ、第３のミニスクリュー５を回転させることによって、第３のミニスクリュー５と係合するフランジ１８を回転させる。フランジ１８は第３の位置決めネジ２１によって中間ドラム３６に固定され、中間ドラム３６は内側ドラム３９に固定されるため、第３のミニスクリュー５の回転によって内側ドラム３９を回転させ、内側ドラム３９に固定されるポラロイド（登録商標）４０を回転させることによって、ポラロイド（登録商標）４０のｚ軸方向における精調整を実現させることができる。

本発明の三次元角度調整機構は、試用した後、構造がコンパクトとなり、その部品の製造が簡単であり、調整が容易になり、精度が高く、安定性が優れると共に実用性が高くなるという特徴を有し、小口径の光学デバイスの空間姿勢の三次元角度調整に適用し、機械部品の光軸と理想的光軸とをほとんど重なり合うようにさせ、光学システムにおける光学デバイスの全体光路の快速な調整を実現させることを証明した。

Claims (2)

1. １つの方形の後プレート（１）と１つの方形の前プレート（２）とを備える光学デバイスに用いられる三次元角度調整機構であって、
   前記方形の後プレート（１）は、その中心に直径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きい透光孔（４７）が設けられ、その端面における透光孔（４７）に接近する位置に１つの空間（５７）が設けられ、当該方形の後プレート（１）の端面における２つの対角位置には、第１の取り付けスルーホール（６）と第２の取り付けスルーホール（７）がそれぞれ設けられ、第１の取り付けスルーホール（６）と第２の取り付けスルーホール（７）との間の角部の一方には、第１の円錐孔（１６）が設けられ、その端面における空間（５７）に接近する位置には、第３のピン穴（１３）が設けられ、前記方形の後プレート（１）の第１の側面に第３のばね用スルーホール（５６）が設けられ、第１の円錐孔（１６）が位置する角部の対角部の上側面には、第３の取り付けスルーホール（８）が設けられ、第１の取り付けスルーホール（６）と第１の円錐孔（１６）との間の辺には、第１のばね用スルーホール（５２）が設けられ、前記第２の取り付けスルーホール（７）と第１の円錐孔（１６）との間の辺には、第２のばね用スルーホール（５３）が設けられ、当該方形の後プレート（１）の第１の側面には、水平な第２のピン穴（１１）と固定用ネジ穴（１５）が設けられ、前記第１の側面に隣接する第２の側面には、鉛直な第１のピン穴（９）が設けられ、第２の取り付けスルーホール（７）の近傍に第３のピン穴（１３）と第３のばね用スルーホール（５６）が設けられ、
   前記方形の前プレート（２）は、その中心に１つの２段の段状穴（４８）が設けられ、前記方形の後プレート（１）における第２の取り付けスルーホール（７）、第２のばね用スルーホール（５３）、第１の円錐孔（１６）、第１のばね用スルーホール（５２）及び第１の取り付けスルーホール（６）に対応して、第２の盲穴（４５）、第２のばね用盲穴（５４）、第２の円錐孔（４６）、第１のばね用盲穴（５５）及び第１の盲穴（４４）が設けられ、第１の盲穴（４４）の両側にそれぞれ第１の方形溝（４９）と第２の方形溝（５０）が設けられ、当該方形の前プレート（２）の側面には、前記第１のばね用盲穴（５５）に対応して第４のピン穴（２５）が設けられ、前記第２のばね用盲穴（５４）に対応して第５のピン穴（２７）が設けられ、
   その内周面と外周面にも直径が次第に小さくなる３段の段部が設けられる円筒体であって、第１段の内側段状穴が雌ネジ穴であり、第３段の内側段状穴の直径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きいと共に、その第３段の外側段部にネジが形成され、かつ当該段部に外周面に沿って径方向を向く第１のネジ穴（３８）が均一に分布されている内側ドラム（３９）と、
   その内周面に２段の段部が設けられると共に外周面に４段の段部が設けられ、第３段の外側段部には、ネジが設けられると共に径方向に１つの第２のネジ穴（３５）が設けられ、第４段の外側段部の外周面に径方向を向く第３のネジ穴（３４）が均一に分布されている中間ドラム（３６）と、
   その円周に沿って４つの第１の固定用スルーホール（４３）が均一に分布され、２つの第１の固定用スルーホール（４３）の間に径方向に外部に向かって突出するバネ突部（５９）が設けられ、このバネ突部（５９）に径方向に沿って第４のネジ用スルーホール（５１）が設けられ、隣接する他の２つの第１の固定用スルーホール（４３）の間に径方向に外部に向かって突出する親ねじ突部（６０）が設けられているフランジ（１８）と、
   その内周面に方形の溝が形成される締め付けリング（２４）と、
   その内周面にＶ字型の溝が形成される止め輪（１７）と、
   パッチ（２９）と、
   いずれも基準的なボルトとナットによる微調整構造となっている第１のミニスクリュー（３）、第２のミニスクリュー（４）及び第３のミニスクリュー（５）と、
   いずれも円柱体となっているピンである第１の円柱ピン（１０）、第２の円柱ピン（１２）、第３の円柱ピン（１４）、第４の円柱ピン（３１）、第５の円柱ピン（３２）、第６の円柱ピン（２６）および第７の円柱ピン（２８）と、
   その外周面にネジが形成されるリング状輪であって、内径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きい固定用ヘリコイド（４２）と、
   その内径が光学デバイスの透光孔の直径よりも大きいスリーブであるスペーサーリング（４１）と、をさらに備え、
   前記部品間の接続関係は、以下のようになっており、
   前記方形の後プレート（１）における空間（５７）は、回転調整フレームのフランジ（１８）、締め付けリング（２４）および第３のバネ（１９）を実装するためのものであり、
   前記中間ドラム（３６）の内周面における第１の段部と第２の段部は、前記内側ドラム（３９）の外周面における第１の段部と第２の段部とマッチしており、
   前記フランジ（１８）の内径と前記中間ドラム（３６）の外周面における第４の段部の直径と同じであり、
   前記締め付けリング（２４）の雌ネジと前記中間ドラム（３６）の第３段の外側段部におけるネジと一致しており、
   前記止め輪（１７）の雌ネジと前記内側ドラム（３９）の第３段の外側段部におけるネジと一致しており、
   前記中間ドラム（３６）は、前記方形の前プレート（２）の段状穴（４８）を貫通し、締め付けリング（２４）を当該中間ドラム（３６）の第３段の外側段部におけるネジに螺合させ、第２の位置決めネジ（３３）は、前記中間ドラム（３６）における第２のネジ穴（３５）を挿通して、前記締め付けリング（２４）内の方形溝と接触することによって、前記中間ドラム（３６）と前記方形の前プレート（２）の軸方向における変位をさらに抑制し、
   前記フランジ（１８）は、第３の位置決めネジ（２１）を側面における第１の固定用スルーホール（４３）を通過して中間ドラム（３６）の第４段の外側段部における径方向を向く第３のネジ穴（３４）に螺入させることによって、中間ドラム（３６）に固定され、
   前記内側ドラム（３９）は、前記中間ドラム（３６）に挿通され、前記内側ドラム（３９）の第３段の外側段部と前記止め輪（１７）とが係合し、第１の位置決めネジ（３７）を前記内側ドラム（３９）における径方向を向く第１のネジ穴（３８）を通過して前記止め輪（１７）の内側のＶ型溝と係合することによって、前記内側ドラム（３９）と前記中間ドラム（３６）の軸方向における変位を更に抑制し、
   前記第３のミニスクリュー（５）は、第３の取り付け穴（８）に取り付けられると共に、前記フランジ（１８）の親ねじ突部（６０）と接触して係合し、
   前記第４の円柱ピン（３１）と第５の円柱ピン（３２）は、それぞれが第１の方形溝（４９）と第２の方形溝（５０）に接着され、パッチ（２９）は、第２の盲穴（４５）に接着され、
   前記第１のばね（２３）と第２のばね（２２）は、それらの一端がそれぞれ第１の盲穴（５４）と第２の盲穴（５５）を通じて第４のピン穴（２５）と第５のピン穴（２７）をそれぞれ通過する第６の円柱ピン（２６）と第７の円柱ピン（２８）に接続固定されると共に、それらの他端がそれぞれ第１のばね用スルーホール（５２）と第２のばね用スルーホール（５３）を通じて第１のピン穴（９）と第２のピン穴（１１）をそれぞれ通過する第１の円柱ピン（１０）と第２の円柱ピン（１２）に接続固定され、第３のばね（１９）は、その一端が第３のばね用スルーホール（５６）を通じて第３のピン穴（１３）を通過する第３の円柱ピン（１４）に接続固定されると共に、その他端が第４のネジ穴（５１）に螺合する第４の位置決めネジ（２０）に固定され、
   第１のミニスクリュー（３）と第２のミニスクリュー（４）は、それぞれ方形の後プレート（１）における第１の取り付け穴（６）と第２の取り付け穴（７）に嵌合して取り付けられ、
   前記第１のミニスクリュー（３）の一端が前記前プレート（２）における前記第４の円柱ピン（３１）と第５の円柱ピン（３２）とで形成されたＶ型溝に接触し、前記第２のミニスクリュー（４）の一端が前記パッチ（２９）に接触し、
   前記光学デバイス（４０）は、内側ドラム（３９）の第２の内側段部（６２）に配置され、スペーサーリング（４１）と固定用ヘリコイド（４２）とによって内側ドラム（３９）内に固定される、
   ことを特徴とする三次元角度調整機構。
2. 前記パッチ（２９）は、磁性材料によって形成された円柱体であることを特徴とする請求項１に記載の三次元角度調整機構。

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