JPH05328662A - 無接触浮上型の高速光学部品回転体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 筒状の回転体２の内部に光学部品３を配設
し、この筒状回転体２を磁気により無接触浮上させ、筒
状回転体２を回転駆動装置により高速に回転させる。た
とえば、この筒状回転体２には、スラスト軸受ロータ４
およびラジアル軸受ロータ６を設け、磁界によってこれ
と非接触となるスラスト軸受ステータ５とラジアル軸受
ステータ７を配置する。筒状回転体２は、圧気あるいは
磁力によって回転させる。 【効果】 光学部品を従来のものより約１桁以上の高速
で回転可能で、ミラー部品が不必要となり、それによる
レーザ光の減衰がなくなる。また、光学部品を小さくで
き、ノイズが非常に小さく、精度が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は無接触浮上型高速光学
部品回転体に関するものである。さらに詳しくは、この
発明は、レーザ発振器等に有用な、無接触浮上型高速光
学部品回転体に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】近年のレーザ技術の発展に伴っ
て、高速で回転した光学部品中にレーザ光を入射透過さ
せる技術が要求されるようになってきた。従来、その回
転のための駆動装置にはモータが使われるのが一般的で
あるが、光学部品回転体には、ミラーを使わない場合
と、ミラーを使う場合とが知られている。

【０００３】ミラーを使わない装置の代表的な例は、た
とえば図６に示すように、回転駆動装置（ア）の外部
に、回転駆動装置の軸（イ）を介して、フィルターやビ
ームスプリッター、シャッターやスリット等の回転光学
部品（ウ）を接続するものである。レーザ光（エ）は、
たとえばこの光学部品（ウ）の外端付近に入射透過する
ようにしている。

【０００４】しかしながら、この装置の場合、図６から
明らかなように、光学部品（ウ）を少なくとも回転駆動
装置（ア）以上に大きくすることが必要であるため、装
置全体が巨大化してしまう。また、駆動装置（ア）には
モータを用いる場合が一般的であり、その回転速度には
限界があるため、高速回転は不可能であった。一方、ミ
ラーを使う装置の代表的な例は、たとえば図７に示すこ
とができる。この装置の場合には、回転駆動装置（ア）
の軸（イ）を介して、光学部品（ウ）を接続し、その光
学部品（ウ）と回転駆動装置（ア）との間にミラー
（オ）をレーザ光（エ）の入射角に対して、４５゜の位
置に設け、さらに、そのミラー（オ）によって反射した
レーザ光に対して、入射角４５゜の位置にミラー（オ）
を設けている。この２枚のミラー（オ）によって、レー
ザ光（エ）を２回屈折させて進行させる。このため、ミ
ラー（オ）を使用しない場合に比べて回転する光学部品
（ウ）の径を小さくすることができる。

【０００５】しかしながら図７からも明らかなよう
に、、この装置の場合には、光学部品（ウ）とモータと
の間にミラー（オ）を４５゜に設置しなくてはならず、
そのミラー（オ）を設置した分だけ、装置全体の長さが
長くなるという欠点がある。また、この装置の場合に
は、ミラー（オ）を用いているので、ミラー（オ）を経
由したレーザ光（エ）は減衰してしまい、効率が悪くな
る。さらに、この装置においても回転駆動装置（ア）に
はモータが一般的に使用されているため、高速な回転は
不可能である。

【０００６】以上述べたように、従来の光学部品回転体
は、光学部品（ウ）を回転駆動装置（ア）の軸（イ）の
外側に取り付けているため、回転駆動装置（ア）や回転
軸（イ）のデッドスペースのため、光学部品（ウ）が必
要以上に大きくなる傾向にあった。さらに、ミラー
（エ）を用いる場合にはレーザ光（エ）が減衰してしま
うという欠点があり、さらには、回転駆動装置（ウ）か
ら発するノイズが光学部品（ウ）の精度を落としたり、
光学部品（ウ）の回転体の回転速度にも限界があり、高
速回転は不可能であるという欠点があった。

【０００７】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来の光学部品回転体の欠点を克服
し、小型で高速な光学部品回転体を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題を
解決するものとして、筒状の回転体内部に光学部品を配
設し、この筒状回転体を磁気により無接触浮上させ、筒
状回転体を回転駆動装置により高速に回転させる無接触
浮上型の高速光学部品回転体装置を提供する。

【０００９】

【作用】この発明においては、磁気により無接触浮上さ
せた筒状の回転体を回転させるため、その内部に配設さ
れている光学部品を高速で回転することが可能となる。
筒状の回転体は磁気により無接触浮上しているので、抵
抗が小さく高速回転が可能となる。しかも回転のための
装置は従来に比べてはるかに小型化される。この筒状の
回転体の中をレーザ光が通過し、回転する光学部品に入
射透過する。

【００１０】以下、図面に沿って実施例を示し、さらに
詳しくこの発明について説明する。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の無接触浮上型の高速光学部
品回転体装置（１）の一例を示した斜視図である。また
図２はその断面図である。この図１および図２に例示し
たように、筒状の回転体（２）の内部に光学部品（３）
を配設し、この筒状回転体（２）の一部には、凸状のス
ラスト軸受ロータ（４）を設け、この軸受ロータ（４）
を挟むように、２つの薄いスラスト軸受ステータ（５）
を円筒状回転体（２）とは無接触の形で配設する。この
スラスト軸受ロータ（４）とスラスト軸受ステータ
（５）との間隔は、十分の一ミリ程度から数ミリ程度に
するのが好ましい。

【００１２】さらに、円筒状回転体（２）の一部に筒状
のラジアル軸受ロータ（６）を配置する。もちろんこの
ラジアル軸受ロータ（６）は円筒状回転体（３）の外面
に設けることもできる。このラジアル軸受ロータ（６）
を包むように、筒状のラジアル軸受ステータ（７）を、
このラジアル軸受ロータ（６）とは無接触の形で配置す
る。このラジアル軸受ロータ（６）とラジアル軸受ステ
ータ（７）の間隔も、十分の一ミリ程度から数ミリ程度
にするのが好ましい。

【００１３】このような構成において、スラスト軸受ロ
ータ（４）とスラスト軸受ステータ（５）には、異極の
磁気を帯びさせる。また、同様に、ラジアル軸受ロータ
（６）とラジアル軸受ステータ（７）にも異極の磁気を
帯びさせる。この磁気の反発力によって、筒状回転体
（２）は非接触で浮上することになる。

【００１４】また、この発明においては、スラスト軸受
ステータ（５）とラジアル軸受ステータ（７）の近傍
に、補助ベアリング（８）を取り付けておくこともでき
る。この補助ベアリング（８）によって、筒状の回転体
（２）の位置ずれがなくなり、高速回転中の光学部品は
さらに安定化する。さらに、この発明においては、図３
に示すように、スラスト軸受ロータ（４）とスラスト軸
受ステータ（５）を筒状回転体（２）の前後の２箇所に
設けてもよい。こうすることによって、さらに、この筒
状の回転体のぶれが少なくなる。そして、このような筒
状回転体（２）の駆動のための手段には、圧気、電磁石
などの適宜なものが採用できる。従来のようにモーター
に依存する必要はない。

【００１５】駆動装置に圧気を用いた場合の例を示した
ものが図４である。この場合、羽根（２１）を円筒状回
転体（２）の筒に設け、ノズル（２２）より圧縮気体を
噴出し、筒状回転体（２）を回転させる。ノズル（２
２）に供給するための圧縮気体はコンプレッサ（２３）
等から供給する。また、回転のための駆動装置として電
磁石を用いた場合の例を示したものが図５である。この
場合には、たとえば、スラスト軸受ロータ（４）にＮ極
とＳ極の永久磁石（４１）を交互に並べ、一方、スラス
ト軸受ステータ（５）には、電磁石（５１）を並べる。
さらにこのスラスト軸受ステータ（５１）には、導線
（５２）を介してこの電磁石（５１）の極性を交流電源
（５３）により瞬間的に切り替える。切り替え前の状態
を示したものが図５（ａ）であり、切り替え直後の状態
を示したものが図５（ｂ）である。この切り替えによっ
て、スラスト軸受ロータ（４）は、磁力により回転し、
その結果、筒状回転体（２）は高速でかつノイズの少な
い状態で回転する。

【００１６】もちろん、スラスト軸受ロータ（４）に電
磁石（５１）を取り付け、スラスト軸受ステータ（５）
にＮ極とＳ極の永久磁石（４１）を取り付けてもよい。
さらに、同様にラジアル軸受ロータにＮ極とＳ極の永久
磁石を取り付け、ラジアル軸受ステータに電磁石を取り
付けてもよい。また、その逆に、ラジアル軸受ロータに
電磁石を取り付け、ラジアル軸受ステータに通常の磁石
を取り付けてもよい。さらに様々な態様が可能でもあ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上の通りのこの発明によって、光学部
品を従来のものより約１桁以上の高速で回転可能とな
る。このため、従来の回転体よりも約１桁速い応答速度
の測定制御が可能となる。また、ミラー部品が不必要と
なり、その分のスペースが必要でないため装置全体を小
さくすることができる。しかも、レーザ光の減衰を極力
避けることができる。

【００１８】そして、筒状の回転体に光学部品を配設す
るため、光学部品そのものを小型化することができる。
駆動装置に電磁石などを用いる場合には、従来のモータ
を用いる場合と比べて、ノイズが非常に小さく、極めて
精度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の装置を例示した斜視図である。

【図２】この発明の装置を例示した断面図である。

【図３】この発明の装置の別の一例を示した断面図であ
る。

【図４】この発明の装置の圧気による回転駆動の一例を
示した斜視図である。

【図５】（ａ）（ｃ）は、この発明の装置の電磁石によ
る駆動の一例を示した磁極の変化図である。

【図６】従来の装置の一例を示した構成図である。

【図７】従来の装置の一例を示した構成図である。

【符号の説明】

１ 無接触浮上型の高速光学部品回転体装置 ２ 筒状回転体 ３ 光学部品 ４ スラスト軸受ロータ ５ スラスト軸受ステータ ６ ラジアル軸受ロータ ７ ラジアル軸受ステータ ８ 補助ベアリング ２１ 羽根 ２２ ノズル ２３ コンプレッサ ４１ 磁石 ５１ 電磁石 ５２ 導線 ５３ 交流電源 ア 回転駆動装置 イ 軸 ウ 光学部品 エ レーザ光 オ ミラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の回転体内部に光学部品を配設し、
   この筒状回転体を磁気により無接触浮上させ、筒状回転
   体を回転駆動装置により高速に回転させる無接触浮上型
   の高速光学部品回転体装置。