JPH01503092A - ジンバル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ジンバル装置 ［発明の背景］ 本発明は機器を位置軸線について精密に位置決めするジンバル装置に係り、より 詳細には、機器の位置を精密に調整するためのジンバル装置に関する。

多くの機器において一方の要素を他方の要素に対して精密に位置決めすることが 要求されており、このことは特に光学システムやエレクトロオプチカルシステム に対して当はまる。

例えば、レーザーからの出力が変調用結晶への経路に沿って向けられるような場 合である。このようなシステムでは、変調用結晶の軸線はレーザーの光軸と一致 していることが不可欠である。このようにこれらの軸線を一致させるため、変調 用結晶の軸線はレーザーの光軸に揃えられなければならない。

このように変調用結晶の軸線をレーザーの光軸に揃えるには、普通、横方向／並 進についての調整と、回転についての調整との両方が必要である。

設計基準では、レーザーに対して変調器を調整して据付ける装置がコンパクト、 軽量、シンプルで、且っ外乱に耐えられるように堅固であるのが好適で、ある状 況のもとでは不可欠であるとしている。

［発明の概要］ 本発明は、ある軸線について位置合せしようとする装置、例えば水晶変調器を収 容し、この軸線を別の軸線、例えばレーザーの軸線に対して、並進および回動し て位置決めすることで、これらの目的を達成している。

特に、好ましい実施例では、水晶変調器（ｃｒｙｓｔａ１ｍｏｄυＩａｔｏｒ） はある軸線上で内側ハウジング内に支持されており、この軸線は内側ハウジング と変調器との両方に共通である。内側ハウジングは、外側ハウジング内に支持さ れており、外側ハウジングの軸線はレーザーの光軸と一致させることができる。

内側ハウジングと外側ハウジングとの接触面は、球面形状をなし、このこ°とか ら内側ハウジングは接触面の延長した球面の中心回りに回動可能で、これにより この装置が回動されてレーザーの光軸に一致させられる。水晶変調器の端はこの 球の中心に位置合せされる。これら２つの軸線かずれて球の中心で、装置の端が 外側ハウジングの軸線上にない場合、内側ハウジングの全体、従ってその軸線が 、球の中心が外側ハウジング装置の軸線と交差するまで、並進、つまり側方に移 動される。

好ましい機械的な構造としては、４個からなる組をなす２組の止ねじを含んでお り、これらのねじは、互いに９０°をなして、外側ハウジングの端部にねじ込ま れている。一方の組のねじは、内側ハウジングに直接接するように配されている 。他方の組のねじは、内側が上記の球面形状面のうちの一方となっているリング に接している。スクリュウを調整することにより、内側ハウジングの軸線が線形 的に、少なくともレーザーの光軸と内側ハウジングの軸線、及び特に、水晶変調 器の軸線が球の中心点で交わるまで、レーザーの光軸に向けて半径方向に移動さ れる。

球面から遠い側の止めねじの組が調整され、レーザーの光軸と変調器／内側ハウ ジングの軸線が一致するまで、内側ハウジングの軸線が球面の中心点まわりに回 動される。

本発明の他の特徴としては、リングが弾性変形可能な部分を有しており、リング はその周辺の面で、内側ハウジングの周辺の面に対して僅かに小さな寸法となっ ており、これら２つの球状面が密着するようにしている。

このような構成となっていることにより、幾つかの効果が引出される。形状がコ ンパクトであり、従って特に調整がなされなければならない状況が限られた空間 である場合に、スペースが節約される。結果として、本発明は航空及び宇宙の飛 しょう体に用いられる装備に組込むことができる。また、本発明による構成は簡 単であり、従って、コストが抑えられていながら信頼性のある構成となっている 。更に、構成がこのように簡単であることは、装置へかかる外的な衝撃や力（ｓ ｔｒｅｓｓ）を緩衝するのに役立っている。

以下の実施例の説明及び添崎された図面から、本発明がよりよく理解されるとと もに、他の目的および効果が示されることになる。

［図面の説明］ 第１図は部分的に断面されている本発明の一実施例を示す側面図、 Ｍ２図は第１図に示す実施例の端面図、第３図は本発明の工業的な例についての モジニラ−レイアウトを断面して示した図、 第４図は第３図の実施例における内側ハウジングの断面図、第５図は第４図に示 されている内側ハウジングの端面図、第６図は第３図に示す実施例において用い られている調整用ピボットリングの斜視図、及び 第７図は第４図に示されているリングの７−７線に沿った断面図。

［実施例］ 第１図及び第２図に示されている例と、第３図ないし第７図に示されている例と は、基本的に、ベアリング３２と、ピボットリング３６の構造が異なったものと なっている。従って、これら両方の例を、適時、これらの間の差異を指摘しなが ら説明する。

このことから、ここで第１図と第３図を参照すると、レーザー及び水晶変調器か らなる装置１０は、光軸１７を有するレーザー１２と、変調器アッセンブリ１４ とを備えている。

変調器アッセンブリ１４は、レーザー１２に固定するようにして連結されている 外側ハウジング１６と、軸線１９を有する内側ハウジング１８とを備えている。

これら２個のハウジングが組付けられると、レーザーの光軸１７が外側ハウジン グ１６に対して定まるが、光軸１７は外側ハウジングの軸線と一致している必要 はない。内側ハウジング１８内には変調器用水晶（ｉｏｄｕ！ａｔｏｒ　ｃｒｙ ｓｔａｌ）２０が、従来の方法で、ソノ端面２２が球の中心２４に位置するよう にして取付けられており、これについては以下に説明する。変調器用水晶は、内 側ハウジングの軸線１９に一致した軸線を有している。

外側ハウジング１６は２組のねじ２６．２８を備え、各組は好適には横断面にお いて互いに９０＠をなして配置された４個のねじからなり、両方の組２６及び２ ８における径方向に対向しているねじどうしは、それらについての同じ面内にあ る。調整及び位置決めの範囲を最も大きくするため、２組のねじ２６，２８は、 外側ハウジング１６にねじ止めするようにして、その両端部に配されている。

第４図及び第５図にも示されているように、内側ハウジング１８には４箇所の平 らな面３０が設けられており（第５図参照）、これらの平坦面は互いに対角に、 且つ内側ハウジングの周縁付近に位置している。平坦面３０は、内（ＩＩ１１ハ ウジングの軸線１９に略平行に延びている。組をなすねじ２８は、それぞれの平 坦面３０に接するように配されており、ねじがこのように接して、内側ハウジン グがその軸線１９まわりに回転するのが防止される。

内側ハウジング１８のもう一方の端部については、第１図及び第２図の例では軸 受３２に、また、第３図ないし第７図の例では軸受３２Ａになっている。軸受３ ２．３２Ａは４個の部分片３３に分かれており、これらの部分片３３は、その外 面全体がおおむね環状をなし、その周辺が球の中心２４を中心とする球面形状を なしている。軸受３２と軸受３２Ａとの差異は、前者が分割されて内側ハウジン グに接合されているのに対して、後者は内側ハウジング１８に一体に形成されて いることである。

外側ハウジング１６は、ねじ２６の側の端部に内部空間３４を有しており、この 中には、これら２つの例とも、内側の球状面３８と外側の面４０を有するピボッ トリング３６と、３６Ａとがそれぞれ収容されている。外側の面４０には、対角 に配された４箇所の平坦面４２が設けられており、組をなすねじ２６のそれぞれ と接するようになっている。ピボットリング３６の環状形状部分には、対をなす 端面４６により画された不連続部分４４が４箇所あり、不連続部分４４のこれら の端面どうしは弾性変形可能な部分４８によって連結されている。弾性変形部分 ４８は略平行な一対の部分片５０と、３つの連結片（ｌａｔｅｒａｌ　ｓｅｇｍ ｅｎｔ）　５２とを備えている。これら３つの連結片は、半径方向に延びた部分 片に対しておおむね直交するようにして結合されており、半径方向の部分片５０ の一端どうしが連結されているとともに、部分片５０の他端はそれぞれリングの 不連続箇所の端面と連結されている。

実際には、ピボットリング３６Ａは、その周辺について一様に縮められて、その 内側の球状面３８の寸法がベアリング３２の外側の球状面のそれよりも僅かに小 さくなるように縮径されており、部分片５０はこのように縮ませる過程で僅かに 曲げられる。弾性変形部分４８は上記のような構造となっていることから、この 際に、弾性変形することができ、ピボットリング３６Ａの内側の球状面３８が、 軸受３２Ａの部分片３３の外側の球状面と確実に密接する。このようにたわみや すい形状となっていることにより、公差からの僅かな外れを補償することができ る。

ピボットリング３６Ａの内側の球状面３８は、また、切除部（ｉｎｄｕｃｉｕｍ ）　５４で示されているように一方の側が部分的に切除されている。これらの部 分は、互いに対角に配されており、軸受３２の対角に設けられた部分片３３と合 うようになっている。このことから、始め、次のようにして内側ハウジング１８ がピボットリング３６Ａに組付けられる。即ち、内側ハウジング１８をピボット リングの切除部５４内に部分片３３を擦らせながら挿入し、部分片３３がピボッ トリングの外側の面３８における切除されていない部分５６にあるように内側ハ ウジングを４５″回転する。その後、このピボットリング３６と内側ハウジング １８とが組付けられたものを、外側ハウジング１６に滑らせて挿入する。そして 、組をなすねじ２６及び２８をねじ込んで、それぞれに対応する平坦面４２及び ３０で止める。部分片３３が切除されていない部分５６にある状態で、平坦面３ ０がそれぞれ対応する止めねじ２８と位置合せされ、これにより止めねじ２８が 緊密に接している場合には、内側ハウジングがピボットリング及び外側ハウジン グ１６に対して回転するのが阻止される。

本発明の実施例では、レーザー１２の光軸１７と、内側ハウジング１８の軸線１ ９とを一致させるについては、組をなすネジ２６．２８を双方とも調整し、軸受 ３２の球状面と、ピボットリングの球状面との共通の中心でこれら２つの軸線が 、最少限度で交差するような点まで、軸線１９を光軸１７に対して側方に移動す る。球の中心でこれらの軸線が最少限度で交差するように調整するのが済んだ後 、組をなすねじ２８を用いて、光軸１７と軸線１９とが一致するように、内側ハ ウジング１８とその軸線１９とを共通の中心口りに回動させて調整する。

本発明の具体例について説明してきたが、本発明は、その考えかた及びその範囲 から外れることなく種々の変更や変形が可能であることは理解されるべきである 。

国際調査報告 １＋ｒ１−−Ａ−エ、ｌｌ＋６．　Ｐ（Ｔ／ＩＪＳ　ａｌ１１０Ｏａ６Ｇ国際調 査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．機器（ｄｅｖｉｃｅ）を精密に位置決めする装置であり、内側ハウジングで あって、機器（ｄｅｖｉｃｅ）と前記内側ハウジングとに共通の共通軸線につい て機器を支持する手段、及び環状をなす球状の面を区画する内側ハウジングと一 体の軸受を有している内側ハウジングと、 内側ハウジングを支持する外側ハウジングであって、軸線が外測ハウジングに対 して固定されている外側ハウジングと、前記内側ハウジングと前記外側ハウジン グとの間で連結された手段であって、前記共通軸線を、外側ハウジングに対して 固定されている固定側軸線に一致させるように位置決めするための手段とを備え ている装置。
2. ２．前記位置決めのための手段は、前記内側ハウジングと前記機器とを、前記外 側ハウジングに対して回動ずるように移動して、固定側軸線と共通軸線とを一致 させる回動手段を備えている請求項第１項に記載の装置。
3. ３．前記回動手段は、 前記内側ハウジングの前記軸受の外側の支持面上の球面状周辺部と、 前記球面状周辺部と組み合さる前記外側ハウジングの内面上の環状部分と、 前記球面状周辺部から軸線方向に離間して配された手段であって、固定側軸線に 対して共通軸線を、それらのなす角度を変えるようにして調整する調整手段とを 備えている請求項第２項に記載の装置。
4. ４．球面状周辺部から軸線方向に離間して配されている前記調整手段は、 前記内側ハウジングの周辺で、その周りに沿って配され、それぞれ共通軸線に略 平行に延びている平坦面を備えており、第１の組をなすねじが、それぞれ前記外 側ハウジングに螺合されて、前記内側ハウジングに向けて延び、周辺部の前記平 坦面に接して、前記内側ハウジングとその共通軸線を、前記外側ハウジングと固 定軸線に対して回動させ、且つ、前記内側ハウジングが前記外側ハウジングに対 してその共通軸線回りに回転するのを防止する請求項第３項に記載の装置。
5. ５．内側ハウジングの前記球面状周辺部は、内側ハウジングの前記外側支持面の 周りで互いに離間して配された部分片を備えており、また、 外側ハウジングの前記環状部分は、外側ハウジングの前記内側の面の周りに沿っ て、前記部分片に対応するように互いに離間して配された部分であって、この部 分と部分片との間で差込み結合（ｂａｙｏｎｅｔｃｏｕｐｌｉｎｇ）を構成する 部分を含んでおり、 前記差込み結合は、前記ねじが内側ハウジングの周辺の平坦面と係合される前に 、前記内側ハウジングと外側ハウジングとの間における軸線回りの回転および組 合せ（ｉｎｔｅｒｅｎｇａｍｅｍｅｎｔ）を可能にするとともに、前記ねじが内 側ハウジングの周辺の平坦面と係合された後、前記内側ハウジングと外側ハウジ ングとの間を、回転しないようにして接続するのを可能にする請求項第４項に記 載の装置。
6. ６．外側ハウジングの前記環状部分は、カップリングを有するピボットリングを 備えており、前記カップリングは、前記ピボットリングの周辺部で、その周りに 沿って配され、それぞれ固定軸線に略平行に延びている平坦面と、前記外側ハウ ジングに螺合され、それぞれ半径方向に内側ハウジングと前記ピボットリングに 向けて延びている組をなすねじであって、ピボットリングの周辺部の前記平坦面 に、一部が接触して前記内側ハウジングが外側ハウジングに対してその共通軸線 回りに回転するのを防止する第２の組をなすねじとを含んでおり、 前記第１および第２の組をなすねじは、固定軸線と共通軸線との間における軸の 一致が可能となるように、内側ハウジングを外側ハウジングに対して軸方向に移 動させる操作が可能である請求項第５項に記載の装置。
7. ７．前記ピボットリングを、内側ハウジングの外側の面上の前記球面状周辺部に 、たわんで接するようにしておく保持手段を更に備えている請求項第６項に記載 の装置。
8. ８．前記ピボットリングについての前記球の内周状の面は、内側ハウジングの前 記球面状周辺部よりも半径が僅かに小さく、前記ピボットリングは、ピボットリ ングの前記球の内周状の面がたわんで内側ハウジングの球面状周辺部と確実に係 合することができるようにするための弾性変形可能な部分を少なくとも一箇所含 んでいる請求項第６項に記載の装置。
9. ９．前記ピボットリングは、前記球の内周状の面から半径方向外側に間隔をあけ た周辺面と、前記弾性変形可能な部分によって連結される端面により区画される 不連続箇所とを含んでおり、また、 前記弾性変形可能な部分は、略平行に互いに離間して半径方向に延びている部分 片と、前記半径方向の部分片にそれぞれほぼ垂直な側部片であって、前記半径方 向の部分片の端部を、それぞれ、相互に連結しているとともに、不連続箇所の前 記端面に連結している側部片とを備えている請求項第８項に記載の装置。
10. １０．外側ハウジングの前記環状部分はこれに結合されているピボットリングを 備えている請求項第３項に記載の装置。
11. １１．前記ピボットリングを、内側ハウジングの前記外側の面上の前記球面状周 辺部にたわんで接するようにしておく保持手段を更に備えている請求項第１０項 に記載の装置。
12. １２．ピボットリングの前記球の内周状の面は、内側ハウジングの前記球面状周 辺部よりも半径が僅かに小さく、前記ピボットリングは、ピボットリングの前記 球の内周状の面がたわんで内側ハウジングの球面状周辺部と確実に係合すること ができるようにするための弾性変形可能な部分を少なくとも一箇所含んでいる請 求項第１１項に記載の装置。
13. １３．前記機器は、端面が前記球状の面の中心にあるように位置付けられた変調 器用水晶を備えており、前記外側ハウジングは、固定軸線を規定する光軸を有す るレーザーに連結されている請求項第１項に記載の装置。
14. １４．前記ピボットリングは、前記球の内周状の面から半径方向外側に間隔をあ けた周辺面と、前記弾性変形可能な部分によって連結される端面により区画され る不連続箇所とを含んでおり、また、 前記弾性変形可能な部分は、略平行に互いに離間して半径方向に延びている部分 片と、前記半径方向の部分片にそれぞれほぼ垂直な側部片であって、前記半径方 向の部分片の端部を、それぞれ、相互に連結しているとともに、不連続箇所の前 記端面に連結している側部片とを備えている請求項第１３項に記載の装置。
15. １５．前記機器は、端が前記球状の面の中心に位置付けられている変調器用水晶 を備え、前記外側ハウジングは光軸を有するレーザーと連結されており、外側ハ ウジングの軸線はレーザの光軸に一致している請求項第１項に記載の装置。
16. １６．軸線を有する機器を精密に位置決めする方法であって、 機器をその軸線について支持する工程と、軸線を有するハウジング内で、機器を 支持する工程と、機器の軸線を、ハウジングの軸線に一致するように位置決めす る工程とをそなている方法。
17. １７．前記位置決め工程は、機器をハウジングに対して回動させて、それぞれの 軸線を一致させる回動工程を備えている請求項第１６項に記載の方法。
18. １８．前記回動工程は、 機器を球面状周辺部に取付ける取付け工程と、ハウジングの球の内周状の面を、 球面状周辺部に組合わせる組合せ工程と、 前記球面状の面から軸方向に離間して配された手段によって、機器の軸線を、ハ ウジングの軸線に対して、それらの軸線のなす角度を変えるようにして調整する 調整工程とを備えている請求項第１７項に記載の方法。
19. １９．ピボットリングを、ハウジングと球面状周辺部との間に配置する工程と、 ピボットリングを球面状周辺部にたわんで接するように保持する工程とをさらに 備えている請求項第１８項に記載の方法。