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光学ケージシステムのデザイン例
エドモンド・オプティクス・ジャパン株式会社

光学ケージシステムのデザイン例

 モジュール性と柔軟性を考慮してデザインされた光学ケージシステムは、光学的にアライメントが複雑になるシステムを置き換える高精度メカニカルシステムです。ロッドとプレートから構成されるケージシステムは、光学マウントや角度ブラケットといったパーツを加えることで、システムのデザインを絶えることなく修正することができます。光学ケージシステムのパーツは個別に購入いただけるため、カスタマイズや適応性に制限はありません。各部品の完成された製品ラインナップは、TECHSPEC® 光学ケージシステムのページをご覧ください。

 光学ケージシステムを使って何ができるかを検討するために、8種類の興味深いデザインサンプルを紹介しましょう。どのデザインも、より大きなシステムに向けて適用でき、ケージシステムへの理解がより深まります。図1は、4点の当社商品コード: #85-632 25mmケージ用標準固定プレート、#85-664 ケージ用アングルブラケット、#85-488 φ6 x 100mmLケージサポート用ロッド、#85-543 25mm ケージ用φ20mmレンズマウントで構成したサンプルシステムの図解です。

Sample Optical Cage System Components with #85-632, #85-664, #85-488, and #85-543
Figure 1: 図1:光学ケージシステム用部品 (#85-632, #85-664, #85-488, #85-543)で組み上げたデザインサンプル

補足: これらの商品コードは、サンプルシステム構築の一例に過ぎません。各パーツは、適宜異なるサイズの部品に置きかえることができます。

下記ケージ用パーツを用いた光学ケージシステムのデザインサンプルを紹介します。

デザイン例1: ケージシステム用キューブ

 光学ケージシステム用キューブは、ビーム光路の追加や交差、また光路を90°曲げることを可能にするとても重要な部品です。TECHSPEC® ケージ用キューブは、剛性に優れ、柔軟性にも優れます。ケージ用プレートやケージ用アングルプラケットを使用するためにもデザインされています。異なる内径を持つプレートを用いることで、キューブシステムはアプリケーション毎にベストフィットするようカスマタイズすることができます。一例として、#85-632 25mm標準固定プレート6枚と#85-664 ケージ用アングルブラケット8個で構成したキューブシステムを図2に紹介します。

補足: ケージシステム用パーツ全品を装着するまで、調節ねじを締めこんではいません。インテグレーションを容易にするために、完成されたSolidWorks® の組立デザイン例1 (ZIP 1.1MB)をダウンロードください。

デザイン例2: アングルブラケット連結によるキューブの構築

 デザイン例1のキューブシステムの組立てと同様、30°, 60°, 90°の位置関係で連結することができます。多くのセットアップにおいて異なる使用法が考えられるため、アングルブラケットは、ケージシステムを用いた様々なセットアップになくてはならない部品です。30°, 60°, 或いは90° の角度連結固定は、ケージ用固定プレート (例えば#85-632)2枚と#85-617 25mm ケージ用固定アングルプレート2枚、及び#85-664 ケージ用アングルブラケット4個を用いて組み立てられます。インテグレーションを容易にするために、完成されたSolidWorks® の組立デザイン例2 (ZIP 1.5MB)をダウンロードください。

図2: ケージ用キューブの映像
図3: ケージ用アングルブラケットを用いた連結の映像

 

デザイン例3: 骨組みとなるケージ用ロッド (レール部)

 デザイン例2からの更なる組立として、骨組みに当たるロッド (レール部)をキューブシステムやアングルブラケットを用いた連結部品に加えることができます。数多くの連結と部品が一緒になる場合は、TECHSPEC® ケージサポート用6mm径ロッドを用いて光軸を所定の位置に確保します。ケージシステムは、2本、ないし4本のロッドを使って組み立てることができます。ロッド4本で組んだシステムは、全長の長いシステムにおいて安定性が増すのに対し、ロッド2本で組んだシステムは、アッセンブリ作業が簡単にでき、光学部品をケージ内に入れるのが容易に行えます。

 6mm径ロッドをケージ用プレートに繋ぐ時、各プレートをブレッドボードのような平面上に横置きにしてから、ロッドをプレート中の適当なサイズの穴に接続するのがベストなやり方です。そして、セットスクリューを用いて、ロッドを確実に固定します。インテグレーションを容易にするために、完成されたSolidWorks® の組立デザイン例3 (ZIP 1.1MB)をダウンロードください。

デザイン例4: スイベルアダプターの連結

 TECHSPEC® ケージシステム用固定アングルプレートは、ケージシステムの光路を30°, 60°, 或いは90° の固定角度で曲げるのに用いられます。これらの角度以外のポジションを求めるアプリケーションには、スイベルアダプターを用いた連結がこれに取って代わります。例えば、#85-670 スイベルアダプター2個と#85-692 ポストアダプター1個を用いることで、180° の連続的な角度調整を可能にします (通常はこの組み合わせを2組分用意するのが望まれます)。スイベルアダプターには、M3のセットスクリュー3本が付いているため、角度を所定の位置で固定することもできます。本デザイン例のスイベル連結では、#85-632 ケージ用固定プレート2枚、#85-670スイベルアダプター4個、#85-692 ポストアダプター2個、#85-488 ケージサポート用6mm径ロッド (100mm長)8本、そして#85-664 ケージ用アングルブラケット2個を使用しています。インテグレーションを容易にするために、完成されたSolidWorks® の組立デザイン例4 (ZIP 2MB)をダウンロードください。

Illustration of Optical Cage System Plate with Four 6mm Support Rods
図4: ケージ用プレートと6mm径ロッド4本の結合
図5: 連結したスイベルアダプターの映像

デザイン例5: ケージシステムで構築したスペクトロスコープ

 ケージシステムの別の活用法に、概略をデザイン例4で紹介した構成から更に発展させたスペクトロスコープの構築があります。スイベル結合部の他に、ケージ用レンズマウント (例えば#85-543)2枚、100μm幅のマウントタイプエアスリット #58-544を保持するためのもう一つのレンズマウント (例えば#85-543)、そしてプリズム1個が追加で必要になります。

 プリズムによって作られたスペクトルを正確に見るために、アーム部中に配置する2つのレンズは確実に固定します。ケプラー型デザインのスペクトロスコープでは、2枚のケージ用プレートの間隔がレンズ1と2の焦点距離の和になります。プレートは、セットスクリューでレール中の所定の位置に確実に固定します。ねじリングを用いてレンズをレンズマウント内に固定し、次にレンズマウントを各々のケージ用プレートの内径内に入れ、セットスクリューで接続を確実にします。

 2番目のアーム部には、プリズムを通ってくる光源の光を導くために、2枚のケージ用プレートがあります。一番外側のプレートは、ファイバーライトガイドを固定するためのライトガイドアダプターを保持します。2番目のプレートは、レンズマウント内に固定した100μm幅のエアスリットを保持します。このレンズマウントは、セットスクリューを用いてプレート内の所定の位置に確実に固定します。スイベルアダプターを用いた連結機構部は、スペクトロスコープ光学系を含むアーム部を異なる設置角度で位置できるのでとても便利です。設置角度の調節によって、プリズムによって得られる全体のスペクトルがケラレることなく、見ることができます。

Illustration of Optical Cage System Bent Elbow Telescope
図6: ケージシステムを用いたL字型望遠鏡
Illustration of Optical Cage System Spectroscope
図7: ケージシステムを用いたスペクトロスコープ

 

デザイン例6: ケージシステムの可換光学マウント

 #85-717 25mm 可換光学マウントを#85-641 30mmサイドアクセス固定プレートの組み合わせは、システム内に光学素子を加えたり、取り外したりするのを容易にします。サイドアクセス固定プレート内の60° 部分カット処理が、可換光学マウントの着脱を容易にし、ケージシステム全体を解体したり、再度組み立てたりすることなく、光学素子を着脱できます。固定プレート内に装着した可換光学マウントが、設置精度をロスすることなくかつ自由度を保てるよう、プレート内にあるセットスクリューを用いて固定することもできます。この2品構成のアッセンブリは、様々なケージシステムセットアップに用いることができます。インテグレーションを容易にするために、完成されたSolidWorks® の組立デザイン例7 (ZIP 963KB)をダウンロードください。

デザイン例7: ケージシステムのねじリングペア

 レンズやフィルターなどの光学素子をケージシステム用チューブ内に固定するのに、一対のねじリングを使用します。一例として、外径30mm、全長10mmのチューブ (例えば#85-589)を鏡筒に用い、次に使用する光学素子の直径にマッチしたチューブ用ねじリングを用います。25mm径の素子を使用するアプリケーションの場合は、23mmの開口径を有するねじリング (#85-597)が理想的選択になります。

 2枚の平面光学素子を一緒に固定する場合、まず延長チューブ内にねじリング一枚を必要とする位置にまでねじ込みます。次に、そのねじリング上に光学素子を易しく置きます。これにより、光学素子の面がねじリングの面と接触します。最後に、二番目のねじリングを光学素子と接触するまでねじ込み、光学素子をその場所で確実に保持します。

補足: 光学素子への損傷を防ぐために、ねじリングをきつく締めすぎないでください。デザイン例7と同様、一対のチューブ用ねじリングは、様々なケージシステムアプリケーションになくてはならない部品です。インテグレーションを容易にするために、完成されたSolidWorks® の組立デザイン例8 (ZIP 324KB)をダウンロードください。

Illustration of Optical Cage System Interchangeable Optical Mount
図8: ケージシステムの可換光学マウント
Illustration of Optical Cage System Retaining Ring Pair
図9: ケージシステムのねじリングペア

 

 上述の7つのデザインサンプルは、TECHSPEC® 光学ケージシステムで形成することのできるほぼ無数に近い構築のごくわずかなものです。アプリケーションやセットアップの複雑性がどうであろうと、ケージシステムはそれに対応するための幅広い部品を用意しています。その柔軟性、多様性、精密性、インテグレーションの概論は、ケージシステムの対応ケイパビリティをご覧ください。

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