JP6137440B2 - 光学素子保持装置及び光学素子保持装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子保持装置及び光学素子保持装置の製造方法に関する。

従来、プリズムなどの１つ以上の平面を有する光学素子を保持する機構としては、非特許文献１に示すような光学素子保持装置が用いられている。この光学素子保持装置は、具体的には、光学素子が配置されるベース部材と、そのベース部材に立設された２本のシャフトと、その２本のシャフト間に渡された保持部材とを備えている。この光学素子保持装置は、２本のシャフトに沿って保持部材を上下動させ、保持部材とベース部材との間で光学素子を把持する構成とされている。即ち、光学素子は、その底面と上面とで把持されることで、この光学素子保持装置で保持される。このような光学素子保持装置では、光学素子の脱着が容易であり、光学素子の破損などが生じても容易に交換が可能とされている。このため、このような光学素子保持装置は、光学実験で汎用的に使用されている。

シグマ光機（株）、総合カタログ１０ 初版（２０１２年４月発行 Ｄ３４、Ｄ３５ページ）

しかしながら、非特許文献１においては、２本のシャフトが光学素子の側面に張り出し、更に、光学素子の上面に保持部材を配置している。このため、複数の光学素子を接近して配置することが困難で、光を集中、発散、反射、及び屈折させるためのレンズ、反射鏡、及びプリズムなどの組み合わせ（以下、「光学系」という）をコンパクトに構成することが困難である。同時に、光学素子へ入出射される光路に制限がでて、光学系の構成や用途が限定されるおそれがある。

そこで、本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもので、光学素子の容易な脱着を確保しつつ、コンパクトな構成で光学素子への光路を広範囲に確保し、安定した光学素子の保持が可能な光学素子保持装置及びその光学素子保持装置の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の光学素子保持装置は、第一の面を含む１つ以上の平面を有する光学素子を保持する光学素子保持装置であって、第一の面と当接するベース面を有するベース部材と、ベース部材のベース面と光学素子の第一の面が同一平面となるように、ベース面と第一の面を当接させた状態で、光学素子の第一の面から所定の高さだけ離れた部位で光学素子の立ち上がり部を挟持可能にする複数の凸部を備える。
また、複数の凸部のうちでベース面を介して対向して対をなす凸部の少なくとも一対の凸部とベース面との間にあって、ばね構造を有するビーム部を形成するように前記ベース部材に設けられた切込み部と、この切込み部のばね構造により発生する押圧力で光学素子の保持力を付与する保持力付与機構を備え、切込み部の少なくとも一方は、ベース部材に形成されたビーム部に沿って、ベース面側の先端から深さ方向の末端までベース面に対して斜めに形成されていることを特徴とする。

本発明では、光学素子の平面からの立ち上がり部を挟持可能な複数の凸部が、ベース部材に設けられている。また、ばね構造を有する保持力付与機構も、ベース部材に設けられている。このため、光学素子保持装置では複数の凸部以外の部分を光学素子から張り出すように設けることを回避できる。同時に、複数の凸部の大きさを光学素子の第１辺及び第２辺からの立ち上がり部を挟持可能な程度とすることができる。このため、光学素子の光路の自由度を高くすることができる。更に、ベース部材のベース面と当接する光学素子の平面の反対側には部材を設ける必要がない。このため、光学素子の配置をコンパクトにすることが容易である。そして、従来よりも、構成も簡素であるので低コスト化が可能であり、且つ可動部が少なく故障確率を低減することも可能である。

また、本発明の光学素子保持装置の製造方法は、第一の面を含む１つ以上の平面を有する光学素子を保持する光学素子保持装置の製造方法であって、以下の工程（ａ）〜（ｅ）を含む。すなわち、本発明の光学素子保持装置の製造方法は、
（ａ）光学素子を保持するベース部材を用意する工程、
（ｂ）ベース部材に、光学素子の第一の面と同一平面となるように当接可能なベース面を形成する工程、
（ｃ）光学素子の第一の面をベース部材のベース面に当接させる際に、光学素子の第一の面から所定の高さだけ離れた部位で光学素子の立ち上がり部を挟持可能な凸部を複数形成する工程、
（ｄ）複数の凸部のうちでベース面を介して対向して対をなす凸部の少なくとも一対の凸部のベース面との間に、ばね構造を有するビーム部を形成するように前記ベース部材に切込み部を形成する工程、
（ｅ）切込み部によって形成されるばね構造によって発生する押圧力で光学素子の保持力を付与可能とする保持力付与機構を前記ベース部材に設ける工程、
を含み、切込み部の少なくとも一方は、ベース面側の先端から深さ方向の末端までばね構造を有するビーム部をベース面に対して斜めに形成されることを特徴としている。

本発明によれば、光学素子の容易な脱着を確保しつつ、コンパクトな構成で光学素子への光路を広範囲に確保でき、安定した光学素子の保持が可能となる。

本発明の第１実施形態の光学素子保持装置の一例を示す全体斜視図である。 図１の光学素子保持装置の側面図である。 本発明の第２実施形態の光学素子保持装置の一例を示す全体斜視図である。 図３の光学素子保持装置の側面図である。 本発明の第３実施形態の光学素子保持装置の一例を示す全体斜視図である。 図５の光学素子保持装置の上面図である。 本発明の第４実施形態の光学素子保持装置の一例を示す側面図である。 本発明の第５実施形態の光学素子保持装置の一例を示す側面図である。 本発明の第６実施形態の光学素子保持装置の一例を示す全体斜視図である。 図９の光学素子保持装置の側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法比率などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろん言うまでもない。

＜第１実施形態＞
最初に、第１実施形態の全体構成について、図１及び図２を用いて概略的に説明する。なお、本実施形態で使用される光学素子１００のＸ軸方向の長さ１００Ｃは、第１凸部１１４のベース面１１２Ａ側先端から第２凸部１１６のベース面１１２Ａ側先端間の長さＬ（図２（Ｂ）、凸部間距離Ｌと称する）以上とする。

光学素子保持装置１１０は、図１及び図２に示す如く、ベース部材１１２に、第１凸部１１４及び第２凸部１１６を備えている。ベース部材１１２は、光学素子１００の底面１０２（平面）と当接するベース面１１２Ａを有する。第１凸部１１４及び第２凸部１１６は、ベース部材１１２に設けられるとともに、底面１０２をベース面１１２Ａに当接させた状態で光学素子１００の底面１０２の第１辺１００Ａ及び第２辺１００Ｂからの立ち上がり部１０４Ａ、１０４Ｂを挟持することができる。即ち、第１凸部１１４と第２凸部１１６とは、ベース面１１２Ａを介して対向して対をなしている。そして、第１凸部１１４とベース面１１２Ａとの間及び第２凸部１１６とベース面１１２Ａとの間のベース部材１１２にそれぞれ、第１切込み部１１８及び第２切込み部１２０が設けられている。この第１切込み部１１８及び第２切込み部１２０により、第１凸部１１４及び第２凸部１１６はＸ軸方向に弾性的に変位可能であり、押圧力を生じさせるばね構造を構成する。特に、第１切込み部１１８は深く設定されていることで、保持力付与機構はより弾力性のあるばね構造を有することができる。従って、光学素子保持機構１１０は、特に、第１切込み部１１８によって形成されるビーム部１１２Ｃを備えたばね構造を有し、そのばね構造で発生する押圧力で光学素子１００の保持力を付与する保持力付与機構を備えていると言うことができる。勿論、第１切込み部は、第２切込み部と同様に深く設定されていなくてもよい。その場合であっても、第１切込み部及び第２切込み部には相応のビーム部（図示せず）が形成されている。なお、ばね構造を形成する切込み部は、対をなす凸部のうち少なくとも一方の凸部側に設けられていればよい。

なお、図１及び図２に示す如く、第１切込み部１１８及び第２切込み部１２０はそれぞれ、第１凸部１１４及び第２凸部１１６と隣接して設けられている。このため、ベース部材１１２の形成が切削加工やワイヤ加工などで行われ第１凸部１１４及び第２凸部１１６とベース面１１２Ａとの間の角が直角加工されなくても、頂角が角（直角）である光学素子１００を、損傷させることなく第１凸部１１４及び第２凸部１１６とベース面１１２Ａに密着させ安定的に保持することを可能としている。

なお、光学素子１００は、図１に示す如く、プリズムなどの略直方体形状とされているが、光学素子１００はビームスプリッタ（ＢＳ）、フィルター、ミラーなどであってもよい。いずれであっても、その側面１０４から光（図１及び図２（Ａ）に示す白抜き矢印で示す）が入出射可能とされる。

以下、各構成要素について詳細に説明を行う。

図１に示す如く、前記ベース部材１１２のベース面１１２Ａの両端には、第１凸部１１４及び第２凸部１１６が設けられている。このため、第１凸部１１４及び第２凸部１１６で、光学素子１００の第１辺１００Ａ及び第２辺１００Ｂからの立ち上がり部１０４Ａ、１０４Ｂを挟持することができる（即ち、第１凸部１１４及び第２凸部１１６のベース面１１２ＡからのＺ軸方向の高さは、光学素子１００を挟持可能な程度に短くされている）。光学素子１００の立ち上がり部１０４Ａ、１０４Ｂはそれぞれ、図２（Ａ）に示される第１辺１００Ａ及び第２辺１００Ｂの近傍領域とされ、第１凸部１１４及び第２凸部１１６のベース面１１２ＡからのＺ軸方向の高さがそれと同等されている。ここで、光学素子１００の側面１０４の一辺の長さの９０パーセントを直径とする円を光学素子１００の側面１０４の中心位置を基準として想定し、その円の内側を光学素子１００の有効範囲と仮定した場合、立ち上がり部１０４Ａ、１０４Ｂの領域は、例えばその有効範囲に影響を及ぼさない程度とされている。ベース部材１１２には、その下面方向に螺子などのロッド（図示せず）で螺合可能な雌螺子孔１１２Ｄが設けられており、そのロッドを介して光学実験のための光学定盤など（図示せず）の上にベース部材１１２が固定可能とされている。なお、ベース部材１１２は、アルミニウム、ステンレス、鉄などの金属で構成してもよいが、樹脂やセラミックスなどであってもよい。

図１及び図２に示す如く、第１凸部１１４と隣接したベース面１１２Ａの間（第１凸部１１４とベース面１１２Ａとの間）には、第１切込み部１１８（切込み部）が設けられている。第１切込み部１１８は、その深さ方向で終端部１１８Ａまでほぼ一定の幅Ｗで、第１凸部１１４側のベース部材１１２の側面１１２Ｂに沿って設けられている。このため、第１切込み部１１８により、ベース部材１１２には、その先端に一体的に形成された第１凸部１１４を備える弾性変形可能なビーム部１１２Ｃが構成されている。第１切込み部１１８の終端部１１８Ａは、特定の角度で応力集中が生じないようにＸＺ平面における断面を図２（Ｂ）に示す如く円形形状とすることが好ましい。

なお、図１及び図２に示す如く、ベース部材１１２の側面１１２Ｂは、ベース面１１２Ａに直交する方向（Ｚ軸方向）に対して斜め上向きとなるよう角度θ（図２（Ｂ）ではＸ軸方向に対しての角度を表示）で傾斜している。このため、側面１１２Ｂに沿う第１切込み部１１８も同じ角度θで傾斜し、第１切込み部１１８で形成されるビーム部１１２Ｃも同じ角度θで傾斜している。そして、光学素子１００が配置された際にはビーム部１１２Ｃの傾斜する角度はθからθ１に変化するが、図２（Ｂ）に示す如く、角度θ１は、９０度未満とされている。即ち、ビーム部１１２Ｃは、光学素子１００を保持した際に、少なくとも第１凸部１１４が光学素子１００を介してベース面１１２Ａからの反力を得るように形成されている。つまり、角度θ１よりも小さい角度θは光学素子１００を保持した際に光学素子１００をベース面１１２Ａ側に押し付ける押付力Ｆｚ（図２（Ｂ））を有する角度の範囲で設定される。したがって、第１切込み部１１８の角度θは最大でも９０度未満に設定することが望ましい。

図１及び図２に示す如く、光学素子１００を光学素子保持装置１１０に設置すると、光学素子１００から第１凸部１１４を介してビーム部１１２Ｃに対して力が付与される。このため、第１凸部１１４から光学素子１００に押圧力が付与されるため、図２（Ｂ）の破線で示す如く、ビーム部１１２Ｃがたわみ第１切込み部１１８の幅Ｗが増加する。これに伴い、第１凸部１１４が第２凸部１１６の反対側に変位する。このように、第１切込み部１１８によって形成されたビーム部１１２Ｃがたわみ弾性変形することでばね構造が構成されている。そして、本実施形態においては、この構成を有している機構を保持力付与機構と称している。

図１及び図２（Ａ）に示す如く、第２凸部１１６と隣接したベース面１１２Ａとの間には、第２切込み部１２０が設けられている。第２切込み部１２０においても、程度は小さいが図示しないビーム部が形成され、前述した保持力付与機構が構成されている。同時に、第２切込み部１２０は、光学素子１００をベース部１１２に配置した際に光学素子１００の第２辺１００Ｂを構成する頂角の損傷を避け、且つ光学素子１００の立ち上がり部１０４Ｂが第２凸部１１６の側面と面で、且つ光学素子の底面１０２とベース面１１２Ａが面で当接するように設けられている。

次に、光学素子保持装置１１０の製造方法について、図１及び図２を用いて以下に説明する。

まず、直方体状部材を用意する。次に、直方体状部材に、光学素子１００の底面１０２が当接可能なベース面１１２Ａを有するベース部材１１２を形成するとともに、光学素子１００の底面１０２をベース面１１２Ａに当接させた際に光学素子１００の第１辺１００Ａ及び第２辺１００Ｂからの立ち上がり部１０４Ａ、１０４Ｂを挟持可能な第１凸部１１４及び第２凸部１１６を形成する。

次に、第１凸部１１４とベース面１１２Ａとの間及び第２凸部１１６とベース面１１２Ａとの間のベース部材１１２に第１切込み部１１８及び第２切込み部１２０を形成する。
次に、特に、第１切込み部１１８によって形成されるビーム部１１２Ｃを備えたばね構造で発生する押圧力で光学素子１００の保持力を付与可能とする保持力付与機構をベース部材１１２に設ける。

このように本実施形態においては、光学素子１００の底面１０２の第１辺１００Ａ及び第２辺１００Ｂからの立ち上がり部１０４Ａ、１０４Ｂを挟持可能な第１凸部１１４及び第２凸部１１６が、ベース部材１１２に設けられている。また、第１凸部１１４及び第２凸部１１６とベース面１１２Ａとの間に、第１切込み部１１８及び第２切込み部１２０を設けることにより生じるばね構造を有する保持力付与機構も、ベース部材１１２に設けられている。このため、光学素子保持装置１１０では第１凸部１１４及び第２凸部１１６以外の部分を光学素子１００から張り出すように設けることを回避できる。

同時に、第１凸部１１４及び第２凸部１１６のベース面１１２ＡからのＺ軸方向の高さを光学素子１００の第１辺１００Ａ及び第２辺１００Ｂからの立ち上がり部１０４Ａ、１０４Ｂを挟持可能な程度とすることができる。さらに、第１凸部１１４及び第２凸部１１６のＹ軸方向の長さは、安定して光学素子１００を保持できる範囲であれば、（図１及び図２とは異なるが）光学素子１００のＹ軸方向の長さより短く設定することもできる。このため、光学素子１００の光路の自由度を高くすることができる。

同時に、ベース部材１１２のベース面１１２Ａと当接する光学素子１００の底面１０２の反対側（上面側）には部材を設ける必要がない。このため、光学素子１００の配置をコンパクトにすることが容易である。更に、従来よりも、構成も簡素であるので低コスト化が可能であり、且つ可動部が少なく故障確率を低減することも可能である。

また、本実施形態においては、図２（Ｂ）を用いて説明すると、光学素子１００が光学素子保持装置１１０に設置されることで第１凸部１１４はＸ軸方向で外側に変位する。その際に、ビーム部１１２Ｃが終端部１１８ＡよりＸ軸方向で外側にたわみ、実線の位置から破線の位置にビーム部１１２Ｃが傾斜（角度θ→θ１）する。ここで、ビーム部１１２Ｃは、図２（Ｂ）に示す如く、ベース面１１２Ａに直交する方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜している（角度θは９０度未満）。このため、第１凸部１１４の先端部１１４Ａに注目し、そこで生ずる力を保持力Ｆとする。すると、この保持力Ｆは、第１凸部１１４と第２凸部１１６との間の挟持力Ｆｘだけでなく、ビーム部１１２Ｃの傾斜した角度θ１が９０度未満であることからベース面１１２Ａ側への押付力Ｆｚを含んでいる。即ち、光学素子保持装置１１０は、第１凸部１１４と第２凸部１１６との間の単なる挟持力Ｆｘだけで光学素子１００を保持するのではなく、光学素子１００をいわば「ベース面１１２Ａ側に押し付ける」押付力Ｆｚを生じさせる。即ち、ビーム部１１２Ｃは、光学素子１００を保持した際に、少なくとも第１凸部１１４が光学素子１００を介してベース面１１２Ａからの反力を得るように形成されている。このため、本実施形態では光学素子１００を強固に安定して保持することが可能となる。

また、本実施形態においては、第１凸部１１４及び第２凸部１１６とベース部材１１２とは、一体的に形成されている。このため、光学素子保持装置１１０を形成するための工数を低減できるので低コスト化が可能である。同時に、光学素子保持装置１１０を小型にしながら高い剛性構造とすることが可能である。

さらに、本実施形態においては、光学素子１００のＸ軸方向の長さ（光学素子幅）１００Ｃが予め分かっている場合、光学素子１００に当接する第２凸部１１６から光学素子１００の中心までの距離が必ず光学素子幅１００Ｃの半分となる。したがって、第２凸部１１６の位置を基準とすることで、光学素子１００の中心位置の推定が容易となる。このため、基準線を明確化することが困難な非特許文献１のような光学素子保持装置に比べて、光軸調整の手間を低減することができる。

即ち、本実施形態によれば、光学素子１００の容易な脱着を確保しつつ、コンパクトな構成で光学素子１００への光路を広範囲に確保でき、安定した光学素子１００の保持が可能となる。

本発明について第１実施形態を挙げて説明したが、本発明は第１実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。

＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態の全体構成について、図３及び図４を用いて概略的に説明する。なお、本実施形態で使用される光学素子２００のＸ軸方向の長さ２００Ｃは、凸部間距離Ｌより、長くても短くても同一でもよい（図４（Ｂ）及び（Ｃ））。

光学素子保持装置２１０は、図３及び図４に示す如く、第１実施形態と同様のベース部材２１２に、保持力付与機構としてビーム部２１２Ｃに対向するベース部材２１２に設けられた螺子穴２２２Ｃに螺合する螺子（図示せず）を更に備えている。そして、光学素子保持装置２１０は、螺子がビーム部２１２Ｃに係合して螺子穴２２２Ｃに螺合されることで第１凸部２１４が変位し光学素子２００への押圧力が付与される構成とされている。即ち、本実施形態においては、螺子の螺子穴２２２Ｃへの螺合により、第１凸部２１４及び第２凸部２１６は光学素子２００に強い押圧力を付与し、その保持力を高めることを可能としている。

以下、各構成要素について詳細に説明を行う。なお、螺子及び螺子穴２２２Ｃに係る保持力付与機構以外の構成要素は第１実施形態と同様なので、螺子及び螺子穴２２２Ｃに係る保持力付与機構以外については説明を省略する。

図３及び図４（Ａ）に示す如く、第１切込み部２１８で互いに対向するベース部材２１２及びビーム部２１２Ｃには、それぞれ螺子穴２２２Ｃ及び螺子配置部２２２が設けられている。螺子穴２２２Ｃは、ビーム部２１２Ｃ（の側面２１２Ｂ）に設けられた螺子配置部２２２に連続している。

図３及び図４（Ａ）に示す如く、螺子配置部２２２は、座ぐり穴部２２２Ａと貫通孔部２２２Ｂとを備える。座ぐり穴部２２２Ａは、螺子の頭部（図示せず）の少なくとも一部を回転可能に収納することができる。なお、座ぐり穴部２２２Ａは必要に応じて設けなくてもよい。貫通孔部２２２Ｂは、座ぐり穴部２２２Ａに続く部分で、ビーム部２１２Ｃから第１切込み部２１８まで貫通している。なお、貫通孔部２２２Ｂは、螺子の頭部が通過不能な孔径とされている。

図３及び図４（Ａ）に示す如く、螺子穴２２２Ｃは、螺子の雄螺子部（図示せず）に螺合される部分であり、貫通孔部２２２Ｂに続くように設けられている。このため、螺子の雄螺子部がビーム部２１２Ｃを貫通し第１切込み部２１８を通過し螺子の頭部が座ぐり穴部２２２Ａに収納された状態で、螺子の雄螺子部が螺子穴２２２Ｃに螺合される。この螺合により、ビーム部２１２Ｃが終端部２１８Ａからたわむ。

なお、光学素子２００のＸ軸方向の長さ２００Ｃが凸部間距離Ｌと比較して小さければ、図４（Ｂ）の破線で示す如く第１凸部２１４が第２凸部２１６側に変位（角度θからθ１に変化）する。また、光学素子２００のＸ軸方向の長さ２００Ｃが凸部間距離Ｌと比較して等しいか大きければ、光学素子２００の配置の際に第１凸部２１４が第２凸部２１６側の反対側に変位（図４（Ｃ）の実線）して一旦第１切込み部２１８の幅Ｗが拡げられる。そして、図４（Ｃ）の破線で示す如くビーム部２１２Ｃがたわむ（角度θからθ１に変化する）。

いずれにしても、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示す如く、ビーム部２１２Ｃの傾斜した角度θ１は、９０度未満でありＺ軸方向に対して傾斜している。即ち、ビーム部２１２Ｃは、光学素子２００を保持し、螺子を螺合した際に、少なくとも第１凸部２１４が光学素子２００を介してベース面２１２Ａからの反力を得るように形成されている。したがって、図４（Ｂ）、（Ｃ）の第１切込み部２１８の角度θは最大でも９０度以下に設定することが望ましい。以上のことから、本実施形態では、螺子配置部２２２を介した螺子の螺子穴２２２Ｃへの螺合により挟持力Ｆｘだけでなく押付力Ｆｚも増大させることができ、光学素子２００の保持力をさらに大きくして付与することができる。

同時に、螺子の螺子穴２２２Ｃへの螺合する際の力は、ビーム部２１２Ｃの相応の距離を経てベース部材２１２に設けられた第１凸部２１４に伝達されて光学素子２００の保持力となる。即ち、螺子の螺子穴２２２Ｃへの螺合によって生じる押圧力は均一化されて光学素子２００の保持力として付与されるので、光学素子２００で生じるひずみを低減することができる。

なお、螺子と螺子穴２２２Ｃとを備える保持力付与機構も、ベース部材２１２に設けられている。このため、本実施形態の光学素子保持装置２１０においても、第１凸部２１４及び第２凸部２１６以外の部分を光学素子２００から張り出すように設けることを回避できる。このため、保持力付与機構を簡素且つ小型に構成でき、光学素子２００に付与される保持力を再現性良く発生・制御することができる。

また、本実施形態においては、第１凸部２１４側のベース部材２１２の側面２１２Ｂが、ベース面２１２Ａに直交する方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜されている。このため、側面２１２Ｂに配置される螺子の螺合状態を容易に調整することができる。

本発明について第２実施形態を挙げて説明したが、本発明は第２実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。

＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態の全体構成について、図５及び図６を用いて説明する。本実施形態に適用される光学素子３００は、略直方体形状ではない、例えば、片面が一方向には曲率を持つがそれと直交する方向には曲率を持たない円筒面で構成されている平凸シリンドリカルレンズなどである。なお、図５及び図６に示す如く、第１凸部３１４以外の構成要素は第２実施形態と同様なので、第１凸部３１４以外については説明を省略する。

光学素子保持装置３１０は、図５及び図６に示す如く、第２実施形態と同様の構成とされている。しかし、光学素子３００の第１辺３００ＡはＹ軸方向と平行な直線ではなく、曲線とされている。このため、第１辺３００Ａからの立ち上がり部に当接する第１凸部３１４は２つの凸部３１４Ａ、３１４Ｂから構成されている。即ち、図５及び図６に示す如く、第１凸部３１４は第２実施形態の第１凸部２１４の中央部に凹部３１４Ｃを設けた形態とされている。なお、図６の符号３２４は螺子である。

このような第１凸部３１４の構成により、図６に示す如く、凸部３１４Ａ、３１４Ｂそれぞれが光学素子３００に当接可能となる。このため、本実施形態においては、略直方体形状ではない、例えば円筒面を有した平凸型の光学素子であっても、安定して保持することが可能である。

また、本実施形態においては、円筒面を有した平凸型の光学素子の中心が、凹部３１４ＣのＹ軸方向の幅の中心に常に配置される形状となっており光学素子３００の中心位置の推定が容易となる。このため、基準線を明確化することが困難な非特許文献１のような光学素子保持装置に比べて、光軸調整の手間を低減することができる。

勿論、本実施形態においては、光学素子が円筒面を有した平凸型に限定されず、当然略直方体形状であってもよいし、その他の曲面や曲線を備える光学素子に適用することができる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態においては、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、ベース部材４１２がベース面４１２Ａを介して対向して対をなす第１凸部４１４と第２凸部４１６との間で複数のブロックに分離可能とされている。なお、第１凸部４１４と第２凸部４１６の間のベース部材４１２以外の構成要素は第１実施形態、第２実施形態若しくは第３実施形態と同様なので、第１凸部４１４と第２凸部４１６の間のベース部材４１２以外については説明を省略する。

図７（Ａ）に示す如く、ベース部材４１２が前段部分４１３Ａ、中段部分４１３Ｂ、後段部分４１３Ｃの３つのブロックから構成されている。光学素子の厚みが厚いときには中段部分４１３Ｂを組み合わせ、光学素子の厚みが薄いときには中段部分４１３Ｂを取り外し、図７（Ｂ）に示す如く、直接前段部分４１３Ａと後段部分４１３Ｃとでベース部材４１２を構成することができる。即ち、ブロック（前段部分４１３Ａ、中段部分４１３Ｂ、後段部分４１３Ｃ）の数を変更することで対をなす第１凸部４１４と第２凸部４１６の間の距離（凸部間距離Ｌ）が変更可能とされている。なお、前段部分４１３Ａ、中段部分４１３Ｂ、後段部分４１３Ｃの固定には、ボルトなど（図示せず）を用いることが可能である。

即ち、第４実施形態においては、ブロックの数を変更することで第１凸部４１４と第２凸部４１６との間の距離が変更可能とされている。このため、厚みの異なる光学素子であっても兼用してその光学素子を保持でき、光学素子保持装置４１０を更に汎用的に使用することが可能となる。

＜第５実施形態＞
第５実施形態においては、図８（Ａ）〜図８（Ｄ）に示す如く、ベース部材５１２がベース面５１２Ａに凹部５２１を備えている（凹部５２１を備えたベース部材５１２を本体部５１３Ａと称する）。そして、本実施形態における光学素子保持装置５１０は、自身の側面の方向を変更することで凹部５２１に４つの組み合わせで嵌合可能な四角柱部材５１３Ｂ（多角柱部材）を有する。なお、凹部５２１及び四角柱部材５１３Ｂ以外の構成要素は第１実施形態、第２実施形態、若しくは第３実施形態と同様なので、凹部５２１及び四角柱部材５１３Ｂ以外については説明を省略する。

図８（Ａ）に示す如く、凹部５２１は第２凸部５１６とベース面５１２Ａとの間に設けられている。四角柱部材５１３Ｂは、その凹部５２１に嵌合可能な形状である。四角柱部材５１３Ｂは、その４つの側面のうちの互いに裏となる２つの面にそれぞれ突起部５１３ＢＡ、５１３ＢＢを備える。突起部５１３ＢＡ、５１３ＢＢは、それぞれの側面において位置関係が異なるように設けられている。なお、符号５１３ＡＡは、凹部５２１の側面に設けられた窪みであり、図８（Ｄ）に示すように、突起部５１３ＢＢを収納可能とするため設けられている。なお、本実施形態においては、四角柱部材５１３Ｂが凹部５２１に嵌合された際には、突起部５１３ＢＡ、５１３ＢＢを除く四角柱部材５１３Ｂの側面がベース面５１２Ａと同一平面を構成するようにされている。

まず、図８（Ａ）に示す如く四角柱部材５１３Ｂを凹部５２１に嵌合させると、突起部５１３ＢＡが、第１凸部５１４と対をなす凸部の一方の凸部となる。即ち、第１凸部５１４と突起部５１３ＢＡとにより凸部間距離Ｌが定められ、第１凸部５１４と突起部５１３ＢＡとで光学素子の立ち上がり部を挟持することが可能となる。

次に、図８（Ａ）の状態の四角柱部材５１３ＢをＸ軸回りで１８０度回転させ四角柱部材５１３Ｂを凹部５２１に嵌合させると、図８（Ｂ）に示す如く、突起部５１３ＢＢが、第１凸部５１４と対をなす凸部の一方の凸部となる。即ち、第１凸部５１４と突起部５１３ＢＢとにより凸部間距離Ｌが定められ、第１凸部５１４と突起部５１３ＢＢとで光学素子の立ち上がり部を挟持することが可能となる。

次に、図８（Ｂ）の状態の四角柱部材５１３ＢをＹ軸回りで１８０度回転させ四角柱部材５１３Ｂを凹部５２１に嵌合させると、図８（Ｃ）に示す如く、突起部５１３ＢＡが、第１凸部５１４と対をなす凸部の一方の凸部となる。即ち、第１凸部５１４と突起部５１３ＢＡとにより凸部間距離Ｌが定められ、第１凸部５１４と突起部５１３ＢＡとで光学素子の立ち上がり部を挟持することが可能となる。

なお、図８（Ｂ）の状態の四角柱部材５１３ＢをＹ軸回りで反時計方向に９０度回転させ四角柱部材５１３Ｂを凹部５２１に嵌合させると、図８（Ｄ）に示す如く、突起部５１３ＢＢが窪み５１３ＡＡに収納され、四角柱部材５１３Ｂの突起部のない側面がベース面５１２Ａと同一平面を構成する（即ち、突起部のない側面が光学素子の底面と当接する）。そして、第２凸部５１６が、第１凸部５１４と対をなす凸部の一方の凸部となる。即ち、第１凸部５１４と第２凸部５１６とにより凸部間距離Ｌが定められ、第１凸部５１４と第２凸部５１６とで光学素子の立ち上がり部を挟持することが可能となる。この場合には、四角柱部材５１３Ｂが凹部５２１に嵌合されることで、光学素子の底面の当接する領域を広くでき、光学素子をより安定して保持することが可能となる。この場合、勿論、四角柱部材５１３Ｂが凹部５２１に嵌合されていなくてもよい。

即ち、第５実施形態においては、四角柱部材５１３Ｂの側面の方向を変更して、四角柱部材５１３Ｂを凹部５２１に嵌合することで、凸部間距離Ｌが変更可能とされている。このため、厚みの異なる光学素子であっても兼用してその光学素子を保持でき、光学素子保持装置５１０を更に汎用的に使用することが可能となる。

なお、本実施形態においては、凹部５２１に嵌合されるのが四角柱部材５１３Ｂであったが、３角柱部材や５角柱部材などの多角柱部材であってもよい。そして、多角柱部材の１つ以上の側面に突起部が設けられていればよい。

＜第６実施形態＞
第６実施形態においては、図９及び図１０に示す如く、光学素子保持装置６１０が正方形形状とされた底面６０２（平面）を有する光学素子６００を保持する。光学素子６００の底面６０２は正方形形状であることから、光学素子６００は、平行な第１辺６００Ａ及び第２辺６００Ｂだけでなく、それらに直交する方向（Ｙ軸方向）で平行な第３辺６００Ｃ及び第４辺６００Ｄを備える。

図９に示す如く、光学素子保持装置６１０のベース部材６１１はＸ軸ベース部材６１２とＹ軸ベース部材６１３とを互いに直交させたものであり、ベース面６１２Ａ、６１３Ａが同一平面を構成している。Ｘ軸ベース部材６１２（Ｙ軸ベース部材６１３）には、光学素子６００の第１辺６００Ａ及び第２辺６００Ｂ（第３辺６００Ｃ及び第４辺６００Ｄ）の立ち上がり部を挟持可能な第１凸部６１４及び第２凸部６１６（６１５及び６１７）が設けられている。なお、立ち上がり部と第１凸部６１４及び第２凸部６１６（６１５及び６１７）とは図２（Ａ）に示した関係と同一である。Ｘ軸ベース部材６１２とＹ軸ベース部材６１３の機能は光学素子６００の保持する方向のみ異なるだけで同一の機能を有するので、以下Ｘ軸ベース部材６１２のみについて説明し、Ｙ軸ベース部材６１３については説明を省略する。

Ｘ軸ベース部材６１２において、第１凸部６１４の第２凸部６１６側に隣接したベース面６１２Ａ（第１凸部６１４とベース面６１２Ａとの間）には、図１０に示す如く、第１切込み部６１８（切込み部）が設けられている。第１切込み部６１８は、その深さ方向で終端部までほぼ一定の幅（図１０ではビーム部６１２Ｃが状態Ａとなるが状態Ａは作図上の都合でその幅が狭まっている）で、第１凸部６１４側のベース部材６１２の側面６１２Ｂに沿って設けられている。このため、第１切込み部６１８により、結果としてＸ軸ベース部材６１２には、その先端に一体的に形成された第１凸部６１４を備えるビーム部６１２Ｃ、及びビーム部６１２Ｃを介して第１凸部６１４を変位可能に支持する支持部６１２Ｅが形成されている。即ち、Ｘ軸ベース部材６１２は、ビーム部６１２Ｃに備えられた第１凸部６１４を変位可能に支持する支持部６１２Ｅを備えている。光学素子６００が第１凸部６１４及び第２凸部６１６で把持される際には、当初角度θであったビーム部６１２Ｃ（状態Ａ）の角度（位置）は、第１凸部６１４の位置が外側に変位し（図１０では右側に移動し）、角度θ１まで大きくなる（ビーム部６１２Ｃは状態Ｃとなる）。このため、支持部６１２Ｅは、光学素子６００を保持する際に変位したビーム部６１２Ｃの位置を戻そうとする復元力を発生させることとなる。即ち、支持部６１２Ｅも第１切込み部６１８によって生じたばね構造の一部をなすので、上述した復元力が発生することで光学素子６００に対する押圧力が付与されることとなる。なお、ビーム部６１２Ｃの位置が状態Ｃのときであってもその角度θ１は、９０度未満であり、第１凸部６１４は第２凸部６１６側に傾斜しており、第１凸部６１４の先端部６１４Ａのみが光学素子６００の側面６０４に当接している。即ち、支持部６１２Ｅは、当初から第１凸部６１４を第２凸部６１６側に傾斜させているものの、光学素子６００を保持する際にも、第１凸部６１４を第２凸部６１６側に傾斜させることで第１凸部６１４及び第２凸部６１６に光学素子６００の保持力を付与している。

ビーム部６１２Ｃの反対側には、図１０に示す如く、延在部６１２Ｄが延在されている。即ち、Ｘ軸ベース部材６１２は、ビーム部６１２Ｃの反対側に延在された延在部６１２Ｄを備える。このため、延在部６１２ＤにＸ軸方向の力を作用すると、支持部６１２Ｅを支点として、ビーム部６１２Ｃの先端の第１凸部６１４の変位量をＸ軸方向に与えることができる。即ち、延在部６１２Ｄによって第１凸部６１４の位置を変位させることができる。

第２凸部６１６の第１凸部６１４側に隣接したベース面６１２Ａには、図９に示す如く、第１切込み部６１８と同一形状の第２切込み部６２０（切込み部）が設けられている。即ち、第２込み部６２０により、結果的としてベース部材６１２には、その先端に一体的に形成された第２凸部６１６を備えるビーム部６１２Ｃ、及びビーム部６１２Ｃを変位可能に支持する支持部６１２Ｅが形成されている。そして、そのビーム部６１２Ｃの反対側には、図９に示す如く、延在部６１２Ｄが延在されている。これらの部材の機能は前述した機能を備える。

このように、第６実施形態においては、Ｘ軸ベース部材６１２及びＹ軸ベース部材６１３が、ビーム部６１２Ｃ、６１３Ｃの反対側に延在された延在部６１２Ｄ、６１３Ｄと、ビーム部６１２Ｃ、６１３Ｃに備えられた第１凸部６１４、６１５及び第２凸部６１６、６１７を変位可能に支持する支持部６１２Ｅ、６１３Ｅと、を備えている。そして、支持部６１２Ｅ、６１３Ｅが延在部６１２Ｄ、６１３Ｄによって変位させられた第１凸部６１４、６１５及び第２凸部６１６、６１７の位置を元に戻そうとする復元力を発生させることで、光学素子６００に対する押圧力を付与する。つまり、保持力付与機構をＸ軸ベース部材６１２及びＹ軸ベース部材６１３とは別に設ける必要がない。このため、光学素子保持装置６１０の、より小型且つ低コスト化が可能となる。同時に、光学素子６００は、第１凸部６１４、６１５及び第２凸部６１６、６１７で把持された状態でベース面６１２Ａ、６１３Ａ上のＸＹ軸方向で相応に移動可能となる（例えば図１０で示すビーム部６１２Ｃでは状態Ａと状態Ｂの間で変位が可能なことによる）。このため、光学素子６００の中心位置の調整（センタリング）を容易に実現することができる。

また、Ｘ軸ベース部材６１２及びＹ軸ベース部材６１３はビーム部６１２Ｃ、６１３Ｃの反対側に延在された延在部６１２Ｄ、６１３Ｄを備えている。このため、延在部６１２Ｄ、６１３Ｄを変位させることで支持部６１２Ｅ、６１３Ｅが支点となり、ビーム部６１２Ｃ、６１３Ｃを図１０の状態Ａ〜状態Ｃと容易に変位させることができる。このため、第１凸部６１４、６１５及び第２凸部６１６、６１７の光学素子６００に対する当接する際の当り具合を容易に調整でき、光学素子６００に与える衝撃を低減し且つ光学素子６００の保持をより容易に安定して実現することができる。

また、光学素子６００は底面６０２に更に平行な第３辺６００Ｃ及び第４辺６００Ｄを備えている。そして、ベース部材６１１が第３辺６００Ｃ及び第４辺６００Ｄからの立ち上がり部を挟持可能な（Ｙ軸ベース部材６１３による）第１凸部６１５及び第２凸部６１７を更に備えている。そして、第３辺６００Ｃ及び第４辺６００Ｄに対応して保持力付与機構(支持部６１３Ｅ)を更に備える。更には、支持部６１２Ｅ、６１３Ｅは各辺６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、６００Ｄに対応して（即ち４か所に）備えられている。このため、光学素子保持装置６１０は、光学素子６００の４辺から光学素子６００を保持可能となるので、光学素子６００をより強固に且つ安定して保持することができる。

なお、第６実施形態においては、保持力付与機構が支持部とされ４か所に備えられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２実施形態で示した保持力付与機構を４か所すべてに備えてもよいし、一部のみに使用してもよい。また、第１実施形態で示した第２切込み部１２０をＸ軸、Ｙ軸ベース部材それぞれで採用してもよい。

本発明は、１つ以上の平面を有するプリズム、ビームスプリッタ（ＢＳ）、フィルター、ミラー、シリンドリカルレンズなどの様々な形状の光学素子を保持するのに汎用的に利用することができる。

１００、２００、３００、６００…光学素子
１０２、２０２、３０２、６０２…光学素子の底面
１０４、３０４、６０４…光学素子の側面
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０…光学素子保持装置
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１１…ベース部材
１１２Ａ、２１２Ａ、３１２Ａ、４１２Ａ、５１２Ａ、６１２Ａ、６１３Ａ…ベース面
１１２Ｃ、２１２Ｃ、３１２Ｃ、４１２Ｃ、５１２Ｃ、６１２Ｃ、６１３Ｃ…ビーム部
１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、６１４、６１５…第１凸部
１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６、６１７…第２凸部
１１８、２１８、３１８、４１８、５１８、６１８、６１９…第１切込み部
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、６２１…第２切込み部
２２２、３２２…螺子配置部
２２２Ｃ、３２２Ｃ…螺子穴
３２４、５２４…螺子
５１３Ｂ…四角柱部材
５１３ＢＡ、５１３ＢＢ…突起部
５２１…凹部
６１２Ｄ、６１３Ｄ…延在部
６１２Ｅ、６１３Ｅ…支持部

Claims (8)

1. 第一の面を含む１つ以上の平面を有する光学素子を保持する光学素子保持装置であって、
   前記第一の面と当接するベース面を有するベース部材と、
   前記ベース部材の前記ベース面と前記光学素子の前記第一の面が同一平面となるように、前記ベース面と前記第一の面を当接させた状態で、前記光学素子の前記第一の面から所定の高さだけ離れた部位で前記光学素子の立ち上がり部を挟持可能にする複数の凸部と、
   前記複数の凸部のうちで前記ベース面を介して対向して対をなす凸部の少なくとも一対の凸部と前記ベース面との間にあって、ばね構造を有するビーム部を形成するように前記ベース部材に設けられた切込み部と、
   前記切込み部の前記ばね構造により発生する押圧力で前記光学素子の保持力を付与する保持力付与機構と、を備え、
   前記切込み部の少なくとも一方は、前記ベース部材に形成された前記ビーム部に沿って、前記ベース面側の先端から深さ方向の末端まで前記ベース面に対して斜めに形成されていることを特徴とする光学素子保持装置。
2. 前記ビーム部は、前記光学素子を保持した際に、前記対をなす凸部のうちの少なくとも一方の凸部が前記光学素子を介して前記ベース面からの反力を得るように形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子保持装置。
3. 前記保持力付与機構は、前記対をなす凸部のうち少なくとも一方の前記ビーム部に対向する前記ベース部材に設けられた螺子穴に螺合する螺子を更に備え、
   前記螺子が、前記ビーム部に係合して前記螺子穴に螺合されることで前記凸部が変位して前記押圧力が付与される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子保持装置。
4. 前記複数の凸部と前記ベース部材とは、一体的に形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子保持装置。
5. 前記ベース部材が、前記ベース面を介して対向して対をなす凸部の間で複数のブロックに分離可能とされおり、前記ブロックの数を変更することで前記対をなす凸部の間の距離が変更可能とされている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子保持装置。
6. 前記ベース部材は、前記ベース面に凹部を備え、自身の側面の方向を変更することで前記凹部に１つ以上の組み合わせで嵌合可能な多角柱部材を有し、
   前記多角柱部材において１つ以上の前記側面に設けられた突起部が、前記対をなす凸部の一方の凸部とされる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子保持装置。
7. 前記ベース部材は、前記ビーム部の反対側に延在された延在部と、前記ビーム部に備えられた前記凸部を変位可能に支持する支持部と、を備え、
   前記支持部が前記延在部によって変位させられた前記凸部の位置を元に戻そうとする復元力を発生させることで、前記押圧力が付与される
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学素子保持装置。
8. 第一の面を含む１つ以上の平面を有する光学素子を保持する光学素子保持装置の製造方法であって、
   光学素子を保持するベース部材を用意する工程と、
   前記ベース部材に、前記光学素子の第一の面と同一平面となるように当接可能なベース面を形成する工程と、
   前記光学素子の前記第一の面を前記ベース部材の前記ベース面に当接させる際に、前記光学素子の第一の面から所定の高さだけ離れた部位で前記光学素子の立ち上がり部を挟持可能な凸部を複数形成する工程と、
   前記複数の凸部のうちで前記ベース面を介して対向して対をなす凸部の少なくとも一対の凸部の前記ベース面との間に、ばね構造を有するビーム部を形成するように前記ベース部材に切込み部を形成する工程と、
   前記切込み部によって形成されるばね構造によって発生する押圧力で前記光学素子の保持力を付与可能とする保持力付与機構を前記ベース部材に設ける工程と、を含み、
   前記切込み部の少なくとも一方は、前記ベース面側の先端から深さ方向の末端までばね構造を有する前記ビーム部を前記ベース面に対して斜めに形成される
   ことを特徴とする光学素子保持装置の製造方法。

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