JPH11277257A - 光学部品の固定方法および光学部品組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機能性光学部品の機能を損なうような特性変
化、損傷、汚染等を生じることなく、しかも簡単かつ確
実に、機能性光学部品を外筒に固定すること。 【解決手段】外筒２の外壁にレーザ光をスポット照射す
ると、外筒２のレーザ光を照射した部分の内壁が隆起
し、外筒２の内側に突起部４が形成される。これによ
り、突起部４が機能性光学部品３を押圧して、機能性光
学部品３を外筒２内に固定する。突起部４は、外筒の円
周方向に複数形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機能性光学部品の
固定方法および光学部品組立体、特に、産業用または医
療用に用いる光学装置を組み立てるに際して、光学部品
を該光学装置に固定する方法およびこの方法により機能
性光学部品が外筒内に固定された光学部品組立体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、機能性光学部品を外筒に固定する
方法としては、内径Ｂの金属外筒１０（図４（ａ）参
照）を加熱膨張させることにより内径をＢ’まで拡げ、
直径Ａ（ただしＡ＞Ｂ）の機能性光学部品１１を金属外
筒１０内に挿入し（図４（ｂ）参照）、次いでこれを冷
却して金属外筒１０の内径を縮めることにより機能性光
学部品１１を締め付ける形で固定する方法（図４（ｃ）
参照）がある。この方法は、いわゆる焼きばめと呼ばれ
ている。

【０００３】また、図５に示すように機能性光学部品１
１をわずかな隙間を介して外筒１０内に挿入し、次い
で、両者の隙間に接着剤１２を注入・固化して固定する
方法がある。

【０００４】さらには、機能性光学部品を外筒内に圧入
する方法もある。しかし、図４に示すような金属外筒の
熱膨張を利用して一時的に内腔を拡げ機能性光学部品を
はめ込む方法では、固定する際に金属外筒に接する光学
部品外周全域にわたり熱と応力が加わる。このため、機
能性光学部品（例えば結晶材料など）が損傷を受けたり
特性が変化したりして、機能性光学部品の機能が損なわ
れるおそれがある。

【０００５】また、接着剤で固定する方法では、微小な
機能性光学部品を固定しようとする場合、図５に示すよ
うに、表面張力により光学部品の光入出射面にまで接着
剤１２が流れ出し、光入出射面を汚染してしまうことが
あるという問題がある。この場合にも、機能性光学部品
の機能が損なわれる。

【０００６】さらに、圧入により機能性光学部品を外筒
内に挿入する場合、外筒の内壁と機能性光学部品の外面
との摩擦により、機能性光学部品に傷がつき、極端な場
合には破損のおそれがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、機能
性光学部品の機能を損なうような特性変化、損傷、汚染
等を生じることなく、しかも簡単かつ確実に、機能性光
学部品を外筒内に固定することができる光学部品の固定
方法および光学部品組立体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１１）の本発明により達成される。

【０００９】（１） 外筒の外壁にレーザ光を照射する
ことにより前記外筒の内側に少なくとも１つの突起部を
形成し、機能性光学部品を前記外筒内に固定することを
特徴とする光学部品の固定方法。

【００１０】（２） 外筒の外壁にレーザ光をスポット
照射することにより外筒の内側に少なくとも１つの突起
部を形成し、前記突起部により機能性光学部品の外面に
接触もしくはこれを押圧して前記機能性光学部品を前記
外筒内に固定することを特徴とする光学部品の固定方
法。

【００１１】（３） 前記レーザ光を３箇所以上にスポ
ット照射する上記（１）または（２）に記載の光学部品
の固定方法。

【００１２】（４） 前記各スポット照射は、同時に行
われる上記（３）に記載の光学部品の固定方法。

【００１３】（５） 前記機能性光学部品が、固体レー
ザ結晶または非線形光学結晶である上記（１）ないし
（４）のいずれかに記載の光学部品の固定方法。

【００１４】（６） 前記レーザ光は、ＹＡＧレーザま
たはＣＯ₂ レーザによるものである上記（１）ないし
（５）のいずれかに記載の光学部品の固定方法。

【００１５】（７） 前記レーザ光はパルス光として照
射される上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光
学部品の固定方法。

【００１６】（８） 上記（１）ないし（７）のいずれ
かに記載の光学部品の固定方法により機能性光学部品が
外筒内に固定されたことを特徴とする光学部品組立体。

【００１７】（９） 外筒の外壁にレーザ光を照射する
ことにより形成された少なくとも１つの突起部を外筒の
内側に有し、前記突起部で機能性光学部品を前記外筒内
に固定していることを特徴とする光学部品組立体。

【００１８】（１０） 外筒の外壁にレーザ光をスポッ
ト照射することにより形成された少なくとも１つの突起
部を外筒の内側に有し、前記突起部が機能性光学部品の
外面を押圧して前記機能性光学部品を前記外筒内に固定
していることを特徴とする光学部品組立体。

【００１９】（１１） 前記突起部を３箇所以上有する
上記（９）または（１０）に記載の光学部品組立体。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光学部品の固定方
法および光学部品組立体を添付図面に示す好適実施例に
基づいて詳細に説明する。

【００２１】図２、図３は、それぞれ本発明の光学部品
の固定方法の手順を示したものである。

【００２２】機能性光学部品は例えば以下の手順で固定
される。 ［１］ まず、図２に示すように機能性光学部品３を外
筒２に挿入する。外筒２は、機能性光学部品３を支持す
るための支持部材としての機能、あるいは、機能性光学
部品３のケーシングとしての機能を有するものである。

【００２３】外筒２の形状は、本実施例では円筒状であ
るが、これに限定されず、任意の横断面形状を有し、そ
の形状が軸方向に一定のものでもよい。さらには、例え
ば円錐状のように横断面形状が軸方向に変化するもので
もよい。

【００２４】外筒２の構成材料は熱変形可能であれば特
に限定されず、例えば、金属、プラスチック等が挙げら
れる。この場合、蓄熱を避けるため、また、外筒２をさ
らに他の外筒に固定する場合に後述するレーザ光の照射
を再び行うことにより固定が可能であることから、金属
の方が好ましい。使用可能な金属としては、特に限定さ
れないが、例えば、鉄、ステンレス、銅またはその合
金、アルミニウムまたはその合金等が挙げられる。

【００２５】外筒２の厚さは特に限定されないが、１．
０mm以下が好ましい。厚さがこの範囲の上限値を超える
と突起部４の形成が困難となる場合があるからである。

【００２６】機能性光学部品３は、光を入射させた際
に、この入射光を元にレーザ発振や超音波発生等の何ら
かの作用を示すもの、または、この入射光自体に何らか
の変化を与えるものであり、例えば固体レーザ結晶、非
線形光学結晶、光学変調素子、超音波発生素子等が挙げ
られる。また、その他偏光子、検光子、旋光子、光学フ
ィルター、レンズ等であってもよい。

【００２７】機能性光学部品３の形状は外筒２に対応し
た形状であればよい。このような形状としては、例え
ば、外筒２の内周の輪郭と機能性光学部品３の外周の輪
郭とが相似形である形状などが挙げられる。

【００２８】機能性光学部品３と外筒２の間には適度な
間隙（クリアランス）６を設けておくとよい。これによ
り、外筒２内に挿入する際に、外筒２の内側で機能性光
学部品３を移動させることができ、機能性光学部品３を
所定の位置に容易に定置することができる。間隙６のギ
ャップ長Ｇは突起部４の突出量に対応しており、特に限
定されないが、５〜１００μm 程度が好ましく、５〜５
０μm 程度がより好ましい。ギャップ長Ｇがこの範囲の
上限値を超えると機能性光学部品３を十分な強度で固定
する突起部４の形成が困難となる場合があるからであ
る。

【００２９】また、機能性光学部品３と外筒２の長さ
は、同じでも、いずれか一方が他方より長いものであっ
てもよい。

【００３０】［２］ 次に、図３に示すように外筒２の
外壁の所定箇所にレーザ光５を照射する。

【００３１】外筒２の外壁にレーザ光５を照射すると、
図１に示すように、外筒２のレーザ光５を照射した部分
の内壁が外筒中心方向に向かって隆起し、外筒の内側に
は、機能性光学部品３の外周に向かって突出する突起部
４が形成される。これにより、突起部４が機能性光学部
品３に接触もしくはこれを押圧、挟持して、機能性光学
部品３が外筒内に固定される。

【００３２】レーザ光５を照射する箇所は、１箇所でも
複数箇所でもよい。光学部品固定後の固定の安定性をよ
り向上させるためには、複数箇所照射するのが好まし
く、特に、外筒２の周方向に沿って複数箇所照射するの
が好ましく、また、同一円周状に複数箇所照射するのが
より好ましい。さらには、３箇所以上照射することがよ
り好ましい。

【００３３】また、複数箇所照射する場合は、機能性光
学部品３を安定に保持するために、等間隔で照射するこ
とが好ましい。

【００３４】レーザ光５を複数箇所照射する場合は、機
能性光学部品３と外筒２との中心合わせを容易にする
（同軸度を高める）観点から、それらの照射は、ほぼ同
時に行われることが好ましい。

【００３５】また、レーザ光５の照射は、軸方向に複数
箇所行ってもよい。これにより、固定の安定性がより向
上する。特に、機能性光学部品３の長さが長い場合には
有効である。

【００３６】また、レーザ光５は、図３に示すようにス
ポット照射することが好ましい。スポット照射すると、
エネルギーが点状に集中することになり、他の部分に熱
影響を及ぼすことなく突起部４を形成することができ
る。

【００３７】照射光のスポット径は、１０〜４００μm
が好ましい。スポット径がこの範囲の上限値を超えると
エネルギーが拡散して前述したスポット照射の利点が得
にくくなる場合があるからである。

【００３８】レーザ光５は、外筒の内側に突起部を形成
させることが可能なものであれば、いかなるものでもよ
い。例えば、ＹＡＧレーザ（特にＮｄ：ＹＡＧレーザ）
やＣＯ₂ レーザが好ましく使用できる。

【００３９】使用に適したレーザの波長は外筒２の内側
に突起部４を形成させることが可能なものであれば特に
限定されない。

【００４０】熱の拡散を防止するためには、レーザ光５
はパルス照射されるのが好ましい。照射回数は１回でも
複数回でもよい。１回の照射時間は特に限定されず、例
えば、１〜２０msec程度が好ましい。

【００４１】また、照射されるレーザ光５のエネルギー
密度は、基材の種類により異なるが、溶接スパッタが発
生しない程度に抑えることが好ましい。

【００４２】以上のような方法により、図１に示すよう
な構造を有する光学部品組立体１が得られる。

【００４３】かかる光学部品組立体１は、外筒２と機能
性光学部品３とからなっている。外筒２には、外筒の外
壁にレーザ光５を照射することにより生じた突起部４が
存在する。かかる突起部４が機能性光学部品３の外面に
接触もしくはこれを押圧、挟持して機能性光学部品３を
固定している。

【００４４】以上述べたように、本発明によれば、例え
ば固体レーザ結晶のような熱的損傷を受けやすい機能性
光学部品であっても外筒内に容易かつ確実に固定するこ
とが可能になる。また、接着剤等の媒体を用いる必要が
ないため、光入出射面（機能性光学部品３の両端面）を
汚染することもない。

【００４５】さらに、このような方法により得られた光
学部品組立体は機能性光学部品が外筒内に確実に固定さ
れており、様々な装置に使用可能である。

【００４６】特に、レーザ光を３箇所以上照射する場
合、すなわち突起部を３箇所以上形成する場合は機能性
光学部品の固定の安定性がより高くなる。また、複数箇
所照射する場合は、同時に照射を行うと機能性光学部品
と外筒との中心合わせが容易になる。さらに、レーザ光
の照射を軸方向に複数箇所行なうと、固定の安定性がよ
り向上する。

【００４７】なお、本発明では、突起部４は機能性光学
部品３の外周面を押圧せずに、機能性光学部品３の少な
くとも一方の端面の縁部に存在し、この縁部に係止して
機能性光学部品３を固定してもよい。

【００４８】

【実施例】以下、本発明を具体的実施例に基づいてさら
に詳細に説明する。

【００４９】（実施例１）機能性光学部品として、直径
２mm、長さ２mmの円柱形状の固体レーザ結晶（Ｅｒ：Ｙ
ＳＧＧ）を用意し、これを外径２．５mm、内径２．０２
mm、長さ２mmの円筒形状のステンレス製外筒に挿入し
た。

【００５０】前記固体レーザ結晶を所定の位置に定置
後、図３に示すようにステンレス製外筒の外壁に周方向
に沿って等間隔で３箇所同時にレーザ光を１回パルス照
射した。レーザ光は波長１．０６４μm のＮｄ：ＹＡＧ
レーザ光（ミヤチテクノス社製ＭＬ−２０３０Ｂ）を使
用した。パルス幅（照射時間）は１０msec、パルスエネ
ルギーは１１J/pulse 、スポット径は２００μm であっ
た。

【００５１】このレーザ照射により、ステンレス製外筒
内に突起部が３箇所形成され、この突起部により固体レ
ーザ結晶がその外周面に押圧、挟持され、ステンレス製
外筒の内側に確実に固定された。

【００５２】これにより、Ｅｒ：ＹＳＧＧレーザ結晶の
レーザ発振機能の低下等を生じることなく、光学部品組
立体を得ることができた。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、例
えば固体レーザ結晶のような熱的損傷を受けやすい機能
性光学部品であっても、外筒内に容易にかつ確実に固定
することが可能になる。また、接着剤等の媒体を用いる
必要がないため、機能性光学部品の光入出射面等の重要
箇所を汚染することもない。

【００５４】さらに、本発明による光学部品組立体は、
機能性光学部品が外筒内に確実に固定されており、例え
ば、振動や衝撃が加わった場合でも、機能性光学部品の
離脱や位置ずれが生じない。

【００５５】特に、レーザ光を外筒の周方向に沿って３
箇所以上照射する場合は、光学部品固定後の安定性がよ
り高くなる。また、外筒の周方向に沿って複数箇所照射
する場合は、同時に照射を行うと機能性光学部品と外筒
との中心合わせが容易になる。さらに、レーザ光の照射
を外筒の軸方向に沿って複数箇所行なうと、固定の安定
性がより向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学部品組立体の実施例を示す横断面
図である。

【図２】本発明の光学部品の固定方法の実施例における
第１番目の手順を示す斜視図である。

【図３】本発明の光学部品の固定方法の実施例における
第２番目の手順を示す斜視図である。

【図４】従来の光学部品固定方法を示す横断面図であ
る。

【図５】従来の光学部品固定方法を示す横断面図であ
る。

【符号の説明】 １ 光学部品組立体 ２ 外筒 ３ 機能性光学部品 ４ 突起部 ５ レーザ光 ６ 間隙 １０ 外筒 １１ 機能性光学部品 １２ 接着剤

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外筒の外壁にレーザ光を照射することに
   より前記外筒の内側に少なくとも１つの突起部を形成
   し、機能性光学部品を前記外筒内に固定することを特徴
   とする光学部品の固定方法。
2. 【請求項２】 外筒の外壁にレーザ光をスポット照射す
   ることにより外筒の内側に少なくとも１つの突起部を形
   成し、前記突起部により機能性光学部品の外面に接触も
   しくはこれを押圧して前記機能性光学部品を前記外筒内
   に固定することを特徴とする光学部品の固定方法。
3. 【請求項３】 前記レーザ光を３箇所以上にスポット照
   射する請求項１または２に記載の光学部品の固定方法。
4. 【請求項４】 前記機能性光学部品が、固体レーザ結晶
   または非線形光学結晶である請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の光学部品の固定方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の光
   学部品の固定方法により機能性光学部品が外筒内に固定
   されたことを特徴とする光学部品組立体。
6. 【請求項６】 外筒の外壁にレーザ光を照射することに
   より形成された少なくとも１つの突起部を外筒の内側に
   有し、前記突起部で機能性光学部品を前記外筒内に固定
   していることを特徴とする光学部品組立体。
7. 【請求項７】 外筒の外壁にレーザ光をスポット照射す
   ることにより形成された少なくとも１つの突起部を外筒
   の内側に有し、前記突起部が機能性光学部品の外面を押
   圧して前記機能性光学部品を前記外筒内に固定している
   ことを特徴とする光学部品組立体。
8. 【請求項８】 前記突起部を３箇所以上有する請求項６
   または７に記載の光学部品組立体。