JPH11352387A - 光軸補正装置 - Google Patents
光軸補正装置Info
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- JPH11352387A JPH11352387A JP10156523A JP15652398A JPH11352387A JP H11352387 A JPH11352387 A JP H11352387A JP 10156523 A JP10156523 A JP 10156523A JP 15652398 A JP15652398 A JP 15652398A JP H11352387 A JPH11352387 A JP H11352387A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
- G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
- G02B7/1822—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors comprising means for aligning the optical axis
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光空間伝送装置内で光軸の補正を行うための
光軸補正装置において、焦点ぼけを防止でき、かつミラ
ーの回動の応答速度を早くできるようにする。 【解決手段】 入射光L1がミラー12の反射面12a
に反射して位置検出センサ7に照射されると、光軸補正
装置10側では、位置検出センサ7上の入射した点P1
と、基準位置P0とのずれ量ΔSを検出する。光軸補正
装置10は、このずれ量ΔSだけ光軸を補正するため、
Y軸駆動機構部18,19を駆動して、ミラー12の反
射面12aの角度を変更する。このとき、反射面12a
上の反射部分のZ軸方向の位置が変位しないようにす
る。たとえば、Y軸駆動機構部18に「−2」の駆動力
を与え、同時に、Y軸駆動機構部19には「±0」の状
態を保持させる。これにより、Z軸方向へ変位させるこ
となく、かつY軸駆動機構部18に「−1」、Y軸駆動
機構部19に「+1」の駆動力を与えた場合と同じ方向
に同じ角度だけミラー12を回動させることができる。
光軸補正装置において、焦点ぼけを防止でき、かつミラ
ーの回動の応答速度を早くできるようにする。 【解決手段】 入射光L1がミラー12の反射面12a
に反射して位置検出センサ7に照射されると、光軸補正
装置10側では、位置検出センサ7上の入射した点P1
と、基準位置P0とのずれ量ΔSを検出する。光軸補正
装置10は、このずれ量ΔSだけ光軸を補正するため、
Y軸駆動機構部18,19を駆動して、ミラー12の反
射面12aの角度を変更する。このとき、反射面12a
上の反射部分のZ軸方向の位置が変位しないようにす
る。たとえば、Y軸駆動機構部18に「−2」の駆動力
を与え、同時に、Y軸駆動機構部19には「±0」の状
態を保持させる。これにより、Z軸方向へ変位させるこ
となく、かつY軸駆動機構部18に「−1」、Y軸駆動
機構部19に「+1」の駆動力を与えた場合と同じ方向
に同じ角度だけミラー12を回動させることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光空間伝送装置内で
光軸の補正を行うための光軸補正装置に関し、特にミラ
ーの反射角を制御することによって光軸の補正を行う光
軸補正装置に関する。
光軸の補正を行うための光軸補正装置に関し、特にミラ
ーの反射角を制御することによって光軸の補正を行う光
軸補正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電波資源の不足や、無線または有
線による通信回線設置のためには煩雑な手続きが必要な
ことから、光を用いた空間伝送による通信の実用化の研
究が盛んになっている。しかし、キロメートルにもおよ
ぶ長距離間の光空間伝送装置に関しては、未だ十分な性
能を有する装置が得られていないのが現状である。
線による通信回線設置のためには煩雑な手続きが必要な
ことから、光を用いた空間伝送による通信の実用化の研
究が盛んになっている。しかし、キロメートルにもおよ
ぶ長距離間の光空間伝送装置に関しては、未だ十分な性
能を有する装置が得られていないのが現状である。
【0003】図12は双方向の光通信が可能な光空間伝
送装置の光学系部分の概略構成を示す図である。この光
空間伝送装置では、送信信号に基づいて変調された半導
体レーザ31のビームが、レンズ32によって平行光に
され、ビームスプリッタ33に入射される。入射したビ
ームは、ビームスプリッタ33で光入出力側の凹型のレ
ンズ34に入射され、レンズ34で拡大されたビーム
は、レンズ34とともに主レンズ部を構成するレンズ3
5で平行光に変換されて送信先の光空間伝送装置に向け
て出力される。
送装置の光学系部分の概略構成を示す図である。この光
空間伝送装置では、送信信号に基づいて変調された半導
体レーザ31のビームが、レンズ32によって平行光に
され、ビームスプリッタ33に入射される。入射したビ
ームは、ビームスプリッタ33で光入出力側の凹型のレ
ンズ34に入射され、レンズ34で拡大されたビーム
は、レンズ34とともに主レンズ部を構成するレンズ3
5で平行光に変換されて送信先の光空間伝送装置に向け
て出力される。
【0004】これに対し、相手側から受信したビーム
は、レンズ35が受ける。このビームは、レンズ34で
平行光に変換された後、ビームスプリッタ33を通過し
てビームスプリッタ36に入射される。ビームスプリッ
タ36は、入射したビームを位置検出側と受信側とに振
り分ける。このうち位置検出側に振り分けられたビーム
は、レンズ37で集光され、位置検出センサ38に入射
する。位置検出センサ38は、入射した光の位置を検出
し、その検出信号を図示されていない制御回路に送信す
る。制御回路側では、検出信号に基づいて後述する角度
制御を行う。
は、レンズ35が受ける。このビームは、レンズ34で
平行光に変換された後、ビームスプリッタ33を通過し
てビームスプリッタ36に入射される。ビームスプリッ
タ36は、入射したビームを位置検出側と受信側とに振
り分ける。このうち位置検出側に振り分けられたビーム
は、レンズ37で集光され、位置検出センサ38に入射
する。位置検出センサ38は、入射した光の位置を検出
し、その検出信号を図示されていない制御回路に送信す
る。制御回路側では、検出信号に基づいて後述する角度
制御を行う。
【0005】一方、受信側に振り分けられたビームは、
レンズ39で集光され、受光素子40に入射する。受光
素子40は、入射したビームを電気信号に変換し、受信
信号として受信回路側に送る。受信回路側では、受信信
号を復調し、元のデータに復元する。
レンズ39で集光され、受光素子40に入射する。受光
素子40は、入射したビームを電気信号に変換し、受信
信号として受信回路側に送る。受信回路側では、受信信
号を復調し、元のデータに復元する。
【0006】ところで、このような光学系で正確なビー
ム送受信を行うためには、常に送信側と受信側の光軸が
一致していることが必要である。しかし、風などの外的
要因、装置内部で発生する振動、さらには温度変化など
により光学系が影響を受けて光軸のずれが生じる。長距
離通信においては微小な光軸のずれも通信に支障をきた
すため、常に光軸の補正を行うことが必要となる。
ム送受信を行うためには、常に送信側と受信側の光軸が
一致していることが必要である。しかし、風などの外的
要因、装置内部で発生する振動、さらには温度変化など
により光学系が影響を受けて光軸のずれが生じる。長距
離通信においては微小な光軸のずれも通信に支障をきた
すため、常に光軸の補正を行うことが必要となる。
【0007】そこで、従来から様々な光軸の補正方法が
提案されている。図13は従来の光軸補正装置の第1の
例を示す図である。光軸補正装置50は、鏡筒51を有
している。鏡筒51内には、図12で示した光学系が一
体に収納されている。鏡筒51は、X軸受け54によっ
て、中間リング52にX軸周りに回動自在に取り付けら
れている。中間リング52には、X軸モータ53が固定
されている。X軸モータ53の回転は、駆動歯車53
a、従動歯車54aを介してX軸受け54に伝達され
る。これにより、鏡筒51がX軸周りに回動制御され
る。
提案されている。図13は従来の光軸補正装置の第1の
例を示す図である。光軸補正装置50は、鏡筒51を有
している。鏡筒51内には、図12で示した光学系が一
体に収納されている。鏡筒51は、X軸受け54によっ
て、中間リング52にX軸周りに回動自在に取り付けら
れている。中間リング52には、X軸モータ53が固定
されている。X軸モータ53の回転は、駆動歯車53
a、従動歯車54aを介してX軸受け54に伝達され
る。これにより、鏡筒51がX軸周りに回動制御され
る。
【0008】中間リング52は、Y軸受け56によっ
て、台座55にY軸周りに回動自在に取り付けられてい
る。台座55には、Y軸モータ57が固定されている。
Y軸モータ57の回転は、駆動歯車57a、従動歯車5
6aを介してY軸受け56に伝達される。これにより、
鏡筒51がY軸周りに回動制御される。X軸モータ53
およびY軸モータ57の回転は、図12で示した光学系
の位置検出センサ38の検出信号に基づいて、常に光軸
が一致するように制御される。
て、台座55にY軸周りに回動自在に取り付けられてい
る。台座55には、Y軸モータ57が固定されている。
Y軸モータ57の回転は、駆動歯車57a、従動歯車5
6aを介してY軸受け56に伝達される。これにより、
鏡筒51がY軸周りに回動制御される。X軸モータ53
およびY軸モータ57の回転は、図12で示した光学系
の位置検出センサ38の検出信号に基づいて、常に光軸
が一致するように制御される。
【0009】図14は従来の光軸補正装置の第2の例を
示す図である。この光軸補正装置は、図12で示した光
学系に介在させたものであり、図12と同一構成要素に
ついては同一符号を付して説明を省略する。ビームスプ
リッタ33とレンズ34との間には、補正機構部とし
て、X軸ミラー61と、これを回動制御するX軸モータ
62と、Y軸ミラー63と、これを回動制御するY軸モ
ータ64とが設けられている。位置検出センサ38の検
出信号に基づいてX軸モータ62およびY軸モータ64
を制御することにより、X軸ミラー61およびY軸ミラ
ー63の角度が制御される。これにより、光軸の補正が
なされる。
示す図である。この光軸補正装置は、図12で示した光
学系に介在させたものであり、図12と同一構成要素に
ついては同一符号を付して説明を省略する。ビームスプ
リッタ33とレンズ34との間には、補正機構部とし
て、X軸ミラー61と、これを回動制御するX軸モータ
62と、Y軸ミラー63と、これを回動制御するY軸モ
ータ64とが設けられている。位置検出センサ38の検
出信号に基づいてX軸モータ62およびY軸モータ64
を制御することにより、X軸ミラー61およびY軸ミラ
ー63の角度が制御される。これにより、光軸の補正が
なされる。
【0010】しかし、図13の構成では、鏡筒51全体
を動かす構成のため、慣性質量が大きくなり、制御応答
性に劣る。また、軸受けやX軸モータ53、Y軸モータ
57などには精度が高く高剛性のものを必要とした。さ
らには、光軸補正は微小な角度で行う必要があり、モー
タなどにはバックラッシュのないものが必要であった。
を動かす構成のため、慣性質量が大きくなり、制御応答
性に劣る。また、軸受けやX軸モータ53、Y軸モータ
57などには精度が高く高剛性のものを必要とした。さ
らには、光軸補正は微小な角度で行う必要があり、モー
タなどにはバックラッシュのないものが必要であった。
【0011】また、図14の構成も同様にミラーやモー
タが必要であり、構造が複雑になるとともに、バックラ
ッシュのない高精度のものが必要とされた。そこで、本
願出願人は、これらの問題を解決する光軸補正装置とし
て特願平10−014533号を出願している。
タが必要であり、構造が複雑になるとともに、バックラ
ッシュのない高精度のものが必要とされた。そこで、本
願出願人は、これらの問題を解決する光軸補正装置とし
て特願平10−014533号を出願している。
【0012】図15は特願平10−014533号の光
軸補正装置の構成を示す平面図である。光軸補正装置7
0は、後述する枠体73の上面に2軸スプリング71を
取り付けた構成となっている。2軸スプリング71は、
薄型の弾性を有する円板状の部材であり、同軸の3つの
リング711,712,713を有している。最も外側
の外側リング711は、枠体73に固定されている。こ
の外側リング711と中間リング712との間には、隙
間D11が空けられている。中間リング712は、Y軸
ブリッジ71a,71bによって、外側リング711と
ねじれ回転可能な状態で連結されている。これにより、
中間リング712は、外側リング711に対してY軸周
りに回動可能となっている。
軸補正装置の構成を示す平面図である。光軸補正装置7
0は、後述する枠体73の上面に2軸スプリング71を
取り付けた構成となっている。2軸スプリング71は、
薄型の弾性を有する円板状の部材であり、同軸の3つの
リング711,712,713を有している。最も外側
の外側リング711は、枠体73に固定されている。こ
の外側リング711と中間リング712との間には、隙
間D11が空けられている。中間リング712は、Y軸
ブリッジ71a,71bによって、外側リング711と
ねじれ回転可能な状態で連結されている。これにより、
中間リング712は、外側リング711に対してY軸周
りに回動可能となっている。
【0013】最も内側の内側リング713と中間リング
712との間には、隙間D12が空けられている。内側
リング713は、X軸ブリッジ71c,71dによっ
て、中間リング712とねじれ回転可能な状態で連結さ
れている。これにより、内側リング713は、中間リン
グ712に対してX軸周りに回動可能となっている。ま
た、この内側リング713には、円形のミラー72が固
定されている。
712との間には、隙間D12が空けられている。内側
リング713は、X軸ブリッジ71c,71dによっ
て、中間リング712とねじれ回転可能な状態で連結さ
れている。これにより、内側リング713は、中間リン
グ712に対してX軸周りに回動可能となっている。ま
た、この内側リング713には、円形のミラー72が固
定されている。
【0014】図16は図15のX11−X11線に沿う
断面図である。前述したように、2軸スプリング71
は、枠体73の上面に固定されている。内側リング71
3の下面には、ミラーホルダ74が固定されている。こ
のミラーホルダ74は、ミラー72を保持している。こ
のとき、ミラー72は、その反射面72aが2軸スプリ
ング71の板厚の中心面と一致するように取り付けられ
ている。
断面図である。前述したように、2軸スプリング71
は、枠体73の上面に固定されている。内側リング71
3の下面には、ミラーホルダ74が固定されている。こ
のミラーホルダ74は、ミラー72を保持している。こ
のとき、ミラー72は、その反射面72aが2軸スプリ
ング71の板厚の中心面と一致するように取り付けられ
ている。
【0015】枠体73の下端面には、ベースプレート7
5が固定されている。さらに、環状のスペーサ76を介
して基板77が固定されている。ベースプレート75上
には、ミラーホルダ74をX軸周りに回動させるX軸駆
動機構部78Xと、ミラーホルダ74をY軸周りに回動
させるY軸駆動機構部78Yとがそれぞれ2個ずつ設け
られている。X軸駆動機構部78Xどうし、およびY軸
駆動機構部78Yどうしは、それぞれX軸とY軸の好
転、すなわち原点をはさんで互いに対向する位置に設け
られている。ただし、ここでは、X軸駆動機構部78X
の一方は図面手前側のため図示されていない。
5が固定されている。さらに、環状のスペーサ76を介
して基板77が固定されている。ベースプレート75上
には、ミラーホルダ74をX軸周りに回動させるX軸駆
動機構部78Xと、ミラーホルダ74をY軸周りに回動
させるY軸駆動機構部78Yとがそれぞれ2個ずつ設け
られている。X軸駆動機構部78Xどうし、およびY軸
駆動機構部78Yどうしは、それぞれX軸とY軸の好
転、すなわち原点をはさんで互いに対向する位置に設け
られている。ただし、ここでは、X軸駆動機構部78X
の一方は図面手前側のため図示されていない。
【0016】Y軸駆動機構部78Yは、いわゆるムービ
ングマグネット型のボイスコイルモータであり、主に、
ベースプレート75に固定されるボビン78Yaと、ボ
ビン78Yaに巻かれたコイル78Ybと、ミラーホル
ダ74側に固定されるヨーク78Ycと、ヨーク78Y
cの内側に固定されるマグネット78Ydとから構成さ
れている。光軸補正装置70では、2つのY軸駆動機構
部78Yの動作を制御することにより、ミラーホルダ7
4のY軸周りの回動角度を制御する。
ングマグネット型のボイスコイルモータであり、主に、
ベースプレート75に固定されるボビン78Yaと、ボ
ビン78Yaに巻かれたコイル78Ybと、ミラーホル
ダ74側に固定されるヨーク78Ycと、ヨーク78Y
cの内側に固定されるマグネット78Ydとから構成さ
れている。光軸補正装置70では、2つのY軸駆動機構
部78Yの動作を制御することにより、ミラーホルダ7
4のY軸周りの回動角度を制御する。
【0017】同様に、X軸駆動機構部78Xもボビン7
8Xaと、コイル78Xbと、ヨーク78Xcと、図示
されていないマグネットとから構成されており、これに
より、ミラーホルダ74のX軸周りの回動角度が制御さ
れる。
8Xaと、コイル78Xbと、ヨーク78Xcと、図示
されていないマグネットとから構成されており、これに
より、ミラーホルダ74のX軸周りの回動角度が制御さ
れる。
【0018】ベースプレート75上には、Y軸角度セン
サ79と、図示されていないX軸角度センサとが固定さ
れている。光軸補正装置70では、これらY軸角度セン
サ79などからの角度検出信号に基づいて、X軸駆動機
構部78およびY軸駆動機構部78を制御し、ミラー7
2の反射面72aの角度を制御する。これにより、光軸
の補正制御がなされる。
サ79と、図示されていないX軸角度センサとが固定さ
れている。光軸補正装置70では、これらY軸角度セン
サ79などからの角度検出信号に基づいて、X軸駆動機
構部78およびY軸駆動機構部78を制御し、ミラー7
2の反射面72aの角度を制御する。これにより、光軸
の補正制御がなされる。
【0019】このような光軸補正装置70では、ミラー
72の反射面72aが2軸スプリング71の板厚の中心
面と一致するように取り付けられている。よって、ミラ
ー72が回動しても、そのZ軸方向の位置は変位がな
い。
72の反射面72aが2軸スプリング71の板厚の中心
面と一致するように取り付けられている。よって、ミラ
ー72が回動しても、そのZ軸方向の位置は変位がな
い。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光空間伝送
装置では、光学系の部品間の距離が変化すると、焦点距
離が変化してしまい、例えば相手装置からの受信光が位
置検出センサ38の受光面で焦点を結ばなくなる。その
結果、相手装置からの受信光の光軸位置を正確に検知で
きなくなり、正確な光軸補正ができなくなってしまう。
装置では、光学系の部品間の距離が変化すると、焦点距
離が変化してしまい、例えば相手装置からの受信光が位
置検出センサ38の受光面で焦点を結ばなくなる。その
結果、相手装置からの受信光の光軸位置を正確に検知で
きなくなり、正確な光軸補正ができなくなってしまう。
【0021】そこで、特願平10−014533号の光
軸補正装置70では、光学系における光軸補正装置70
の前後の光を平行光にして、ミラー72の反射面72a
の位置が変化しても焦点距離に影響がでないようにして
いた。また、前述したように、ミラー72の反射面72
aを2軸スプリング71の板厚の中心面と一致するよう
に取り付けて、反射面72aのZ軸方向への変位が生じ
ないようにしていた。これにより、図12で示したレン
ズ35と半導体レーザ31、ビームスプリッタ33、位
置検出センサ38、受光素子40などとの距離が変化し
ないので、焦点ぼけなどを防止でき、正確な補正が可能
となる。
軸補正装置70では、光学系における光軸補正装置70
の前後の光を平行光にして、ミラー72の反射面72a
の位置が変化しても焦点距離に影響がでないようにして
いた。また、前述したように、ミラー72の反射面72
aを2軸スプリング71の板厚の中心面と一致するよう
に取り付けて、反射面72aのZ軸方向への変位が生じ
ないようにしていた。これにより、図12で示したレン
ズ35と半導体レーザ31、ビームスプリッタ33、位
置検出センサ38、受光素子40などとの距離が変化し
ないので、焦点ぼけなどを防止でき、正確な補正が可能
となる。
【0022】しかし、レンズ35を通ってきた相手装置
からの受信光を、光軸補正装置70の前で平行光にする
場合、レンズ34,35の組み立て調整によって受信光
を平行にする必要があるが、たとえ正確な組み立て調整
ができても、温度の変化によってレンズ34,35の特
性が変化し、受信光が平行でなくなるおそれがある。例
えば、室温20℃のときに組み立て調整を行った装置
を、外気温度40℃の場所に設置して使用する場合に
は、レンズ34,35などが温度変化の影響を受けて、
光軸補正装置70の前で受信光が平行にならなくなるこ
とが考えられる。
からの受信光を、光軸補正装置70の前で平行光にする
場合、レンズ34,35の組み立て調整によって受信光
を平行にする必要があるが、たとえ正確な組み立て調整
ができても、温度の変化によってレンズ34,35の特
性が変化し、受信光が平行でなくなるおそれがある。例
えば、室温20℃のときに組み立て調整を行った装置
を、外気温度40℃の場所に設置して使用する場合に
は、レンズ34,35などが温度変化の影響を受けて、
光軸補正装置70の前で受信光が平行にならなくなるこ
とが考えられる。
【0023】一方、ミラー72の反射面72aを2軸ス
プリング71の板厚の中心面と一致するように取り付け
た場合には、図16から分かるように、回転中心の下側
にミラーホルダ74やヨーク78Xc,78Ycなどの
重量のあるものが集中しているので、回転軸(X軸、Y
軸)に対する下側部分の慣性モーメントが大きくなり、
光軸ずれに対するミラー72の回動の応答速度が悪くな
るという問題があった。
プリング71の板厚の中心面と一致するように取り付け
た場合には、図16から分かるように、回転中心の下側
にミラーホルダ74やヨーク78Xc,78Ycなどの
重量のあるものが集中しているので、回転軸(X軸、Y
軸)に対する下側部分の慣性モーメントが大きくなり、
光軸ずれに対するミラー72の回動の応答速度が悪くな
るという問題があった。
【0024】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、焦点ぼけを防止でき、かつミラーの回動の応
答速度を速くすることのできる光軸補正装置提供するこ
とを目的とする。
のであり、焦点ぼけを防止でき、かつミラーの回動の応
答速度を速くすることのできる光軸補正装置提供するこ
とを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、光空間伝送装置内で光軸の補正を行うた
めの光軸補正装置において、レーザ光を反射するミラー
と、前記ミラーを保持するミラー保持部材と、前記ミラ
ー保持部材を、前記ミラーの反射面と平行な面上の第1
の軸および第2の軸周りに回動自在に、かつ前記各軸に
対して垂直な第3の軸方向に変位可能に支持する支持部
材と、前記ミラーを前記第1の軸および第2の軸周りに
それぞれ独立して回動させる回動機構部と、前記ミラー
の前記各軸周りの回動角度を検出する回動角度検出機構
部と、前記ミラーの前記第1の軸および第2の軸周りの
回動角度がそれぞれ所望の角度となるように、かつ前記
反射面上の前記レーザ光が直接反射する部分が前記第3
の軸方向に対して位置を保持するように前記回動機構部
を制御する回動制御手段と、を有することを特徴とする
光軸補正装置が提供される。
決するために、光空間伝送装置内で光軸の補正を行うた
めの光軸補正装置において、レーザ光を反射するミラー
と、前記ミラーを保持するミラー保持部材と、前記ミラ
ー保持部材を、前記ミラーの反射面と平行な面上の第1
の軸および第2の軸周りに回動自在に、かつ前記各軸に
対して垂直な第3の軸方向に変位可能に支持する支持部
材と、前記ミラーを前記第1の軸および第2の軸周りに
それぞれ独立して回動させる回動機構部と、前記ミラー
の前記各軸周りの回動角度を検出する回動角度検出機構
部と、前記ミラーの前記第1の軸および第2の軸周りの
回動角度がそれぞれ所望の角度となるように、かつ前記
反射面上の前記レーザ光が直接反射する部分が前記第3
の軸方向に対して位置を保持するように前記回動機構部
を制御する回動制御手段と、を有することを特徴とする
光軸補正装置が提供される。
【0026】このような光軸補正装置では、回動角度検
出機構部によりミラーの回動角度を検出し、これに応じ
て回動制御手段が回動機構部を制御する。このとき、回
動制御手段は、ミラーの第1の軸および第2の軸周りの
回動角度がそれぞれ所望の角度となるように制御する。
通常、ミラーの反射面と回動軸を含む平面とが一致して
いない場合には、ミラーを第1の軸および第2の軸周り
も回動させると、それに伴ってミラーのビームが反射す
る部分は第3の軸方向に変位する。ところが、本発明の
支持部材は、ミラー保持部材を第3の軸方向に変位調節
可能に支持する構成なので、回動に伴う第3の軸方向へ
変位する分を考慮して第1の軸および第2の軸周りへの
回動量を調整することにより、反射面上のレーザ光が直
接反射する部分が第3の軸方向に対して実質位置を保持
するように制御できる。
出機構部によりミラーの回動角度を検出し、これに応じ
て回動制御手段が回動機構部を制御する。このとき、回
動制御手段は、ミラーの第1の軸および第2の軸周りの
回動角度がそれぞれ所望の角度となるように制御する。
通常、ミラーの反射面と回動軸を含む平面とが一致して
いない場合には、ミラーを第1の軸および第2の軸周り
も回動させると、それに伴ってミラーのビームが反射す
る部分は第3の軸方向に変位する。ところが、本発明の
支持部材は、ミラー保持部材を第3の軸方向に変位調節
可能に支持する構成なので、回動に伴う第3の軸方向へ
変位する分を考慮して第1の軸および第2の軸周りへの
回動量を調整することにより、反射面上のレーザ光が直
接反射する部分が第3の軸方向に対して実質位置を保持
するように制御できる。
【0027】よって、ミラーおよびミラー保持部材の回
転モーメントが偏らないように回動軸(第1の軸、第2
の軸)を設定しても、反射部分の変位を防ぐことができ
るので、焦点ぼけも防止できる。
転モーメントが偏らないように回動軸(第1の軸、第2
の軸)を設定しても、反射部分の変位を防ぐことができ
るので、焦点ぼけも防止できる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図2は本形態の光軸補正装置を備
えた双方向の光通信が可能な光空間伝送装置の光学系部
分の概略構成を示す図である。この光空間伝送装置で
は、送信信号に基づいて変調されたビームが、発光素子
1(例えば半導体レーザダイオード)から出力される。
出力されたビームは、レンズ2によって平行光にされ、
光分離部3のビームスプリッタ3aに入射される。入射
したビームは、ビームスプリッタ3aで反射して光軸補
正装置10に出射され、さらにこの光軸補正装置10で
反射して凹型のレンズ4に入射され、拡大される。レン
ズ4で拡大されたビームは、レンズ4とともに主レンズ
部を構成するレンズ5で平行光に変換されて送信先の光
空間伝送装置に向けて出力される。
を参照して説明する。図2は本形態の光軸補正装置を備
えた双方向の光通信が可能な光空間伝送装置の光学系部
分の概略構成を示す図である。この光空間伝送装置で
は、送信信号に基づいて変調されたビームが、発光素子
1(例えば半導体レーザダイオード)から出力される。
出力されたビームは、レンズ2によって平行光にされ、
光分離部3のビームスプリッタ3aに入射される。入射
したビームは、ビームスプリッタ3aで反射して光軸補
正装置10に出射され、さらにこの光軸補正装置10で
反射して凹型のレンズ4に入射され、拡大される。レン
ズ4で拡大されたビームは、レンズ4とともに主レンズ
部を構成するレンズ5で平行光に変換されて送信先の光
空間伝送装置に向けて出力される。
【0029】これに対し、相手側から受信したビーム
は、レンズ5で受ける。このビームは、レンズ4で平行
光に変換された後、光軸補正装置10で反射して光分離
部3に入射する。入射したビームは、ビームスプリッタ
3aを通過してビームスプリッタ3bに入射される。ビ
ームスプリッタ3bは、入射したビームを位置検出側と
受信側とに振り分ける。このうち位置検出側に振り分け
られた光は、レンズ6で集光され、位置検出センサ7に
入射する。位置検出センサ7は、入射した光の位置を検
出し、その検出信号を図示されていない制御回路に送信
する。制御回路側では、検出信号に基づいて、後述する
角度制御を行う。
は、レンズ5で受ける。このビームは、レンズ4で平行
光に変換された後、光軸補正装置10で反射して光分離
部3に入射する。入射したビームは、ビームスプリッタ
3aを通過してビームスプリッタ3bに入射される。ビ
ームスプリッタ3bは、入射したビームを位置検出側と
受信側とに振り分ける。このうち位置検出側に振り分け
られた光は、レンズ6で集光され、位置検出センサ7に
入射する。位置検出センサ7は、入射した光の位置を検
出し、その検出信号を図示されていない制御回路に送信
する。制御回路側では、検出信号に基づいて、後述する
角度制御を行う。
【0030】一方、受信側に振り分けられたビームは、
レンズ8で集光され、受光素子9に入射する。受光素子
9は、入射したビームを電気信号に変換し、受信信号と
して受信回路側に送る。受信回路側では、受信信号を復
調し、元のデータに復元する。
レンズ8で集光され、受光素子9に入射する。受光素子
9は、入射したビームを電気信号に変換し、受信信号と
して受信回路側に送る。受信回路側では、受信信号を復
調し、元のデータに復元する。
【0031】このようなシステムにおいては、位置検出
センサ7の検出信号に基づいて、光軸補正装置10のミ
ラー12の2軸周りの回動角度、すなわちX軸周り、お
よびY軸周りの回動角度を調整する。これにより、常に
光軸が一定の経路を通過するように補正される。
センサ7の検出信号に基づいて、光軸補正装置10のミ
ラー12の2軸周りの回動角度、すなわちX軸周り、お
よびY軸周りの回動角度を調整する。これにより、常に
光軸が一定の経路を通過するように補正される。
【0032】次に、光軸補正装置10の具体的な構成に
ついて説明する。図3は光軸補正装置10の平面図であ
る。光軸補正装置10は、後述する枠体13の上面に2
軸スプリング11を取り付けた構成となっている。2軸
スプリング11は、薄型で弾性を有する円板状の部材で
あり、同軸の3つのリング111,112,113を有
している。最も外側の外側リング111は、枠体13に
固定されている。この外側リング111と中間リング1
12との間には、隙間D1が空けられている。中間リン
グ112は、X軸とY軸の交点T1を挟んでY軸上で互
いに対向するように形成されたY軸ブリッジ11a,1
1bによって、外側リング111とねじれ回転可能な状
態で連結されている。これにより、中間リング112
は、外側リング111に対してY軸周りに回動可能とな
っている。
ついて説明する。図3は光軸補正装置10の平面図であ
る。光軸補正装置10は、後述する枠体13の上面に2
軸スプリング11を取り付けた構成となっている。2軸
スプリング11は、薄型で弾性を有する円板状の部材で
あり、同軸の3つのリング111,112,113を有
している。最も外側の外側リング111は、枠体13に
固定されている。この外側リング111と中間リング1
12との間には、隙間D1が空けられている。中間リン
グ112は、X軸とY軸の交点T1を挟んでY軸上で互
いに対向するように形成されたY軸ブリッジ11a,1
1bによって、外側リング111とねじれ回転可能な状
態で連結されている。これにより、中間リング112
は、外側リング111に対してY軸周りに回動可能とな
っている。
【0033】最も内側の内側リング113と中間リング
112との間には、隙間D2が空けられている。内側リ
ング113は、X軸上で交点T1を挟んで互いに対向す
るように形成されたX軸ブリッジ11c,11dによっ
て、中間リング112とねじれ回転可能な状態で連結さ
れている。これにより、内側リング113は、中間リン
グ112に対してX軸周りに回動可能となっている。ま
た、この内側リング113には、円形のミラー12がミ
ラーホルダ14を介して固定されている。
112との間には、隙間D2が空けられている。内側リ
ング113は、X軸上で交点T1を挟んで互いに対向す
るように形成されたX軸ブリッジ11c,11dによっ
て、中間リング112とねじれ回転可能な状態で連結さ
れている。これにより、内側リング113は、中間リン
グ112に対してX軸周りに回動可能となっている。ま
た、この内側リング113には、円形のミラー12がミ
ラーホルダ14を介して固定されている。
【0034】図4は図3のX1−X1線に沿う断面図で
ある。また、図5は図4のX2−X2線に沿う断面図で
ある。2軸スプリング11は、前述したように、枠体1
3の上面13aに固定されている。内側リング113に
は、ミラーホルダ14が固定されている。このミラーホ
ルダ14は、2軸スプリング11の上面よりも上方に突
き出る筒状の保持部14aを有しており、この保持部1
4aの内側部分でミラー12を保持、固定している。ミ
ラー12は、表側の反射面12aだけでなく、その裏面
12bも光が反射できるように加工されている。ミラー
12の具体的な固定構造については後述する。
ある。また、図5は図4のX2−X2線に沿う断面図で
ある。2軸スプリング11は、前述したように、枠体1
3の上面13aに固定されている。内側リング113に
は、ミラーホルダ14が固定されている。このミラーホ
ルダ14は、2軸スプリング11の上面よりも上方に突
き出る筒状の保持部14aを有しており、この保持部1
4aの内側部分でミラー12を保持、固定している。ミ
ラー12は、表側の反射面12aだけでなく、その裏面
12bも光が反射できるように加工されている。ミラー
12の具体的な固定構造については後述する。
【0035】枠体13の下面13bには、ベースプレー
ト15が固定されている。さらに、環状のスペーサ16
を介して基板17が固定されている。ベースプレート1
5上には、ミラーホルダ14をY軸周りに回動させるY
軸駆動機構部18,19が、Z軸を挟んで互いに対向す
るように設けられている。また、ベースプレート15上
には、X軸周りに回動させるX軸駆動機構部20,21
(図5参照)が、Z軸を挟んで互いに対向するように、
かつ、Y軸駆動機構部18,19と90°ずれた位置に
設けられている。
ト15が固定されている。さらに、環状のスペーサ16
を介して基板17が固定されている。ベースプレート1
5上には、ミラーホルダ14をY軸周りに回動させるY
軸駆動機構部18,19が、Z軸を挟んで互いに対向す
るように設けられている。また、ベースプレート15上
には、X軸周りに回動させるX軸駆動機構部20,21
(図5参照)が、Z軸を挟んで互いに対向するように、
かつ、Y軸駆動機構部18,19と90°ずれた位置に
設けられている。
【0036】Y軸駆動機構部18は、いわゆるムービン
グマグネット型のボイスコイルモータであり、主に、ベ
ースプレート15に固定されるボビン18aと、ボビン
18aに巻かれたコイル18bと、ミラーホルダ14側
に固定されるヨーク18cと、ヨーク18cの内側に固
定されるマグネット18dとから構成されている。ボビ
ン18aに巻かれたコイル18bに電流を流すことによ
り、マグネット18dが電流の方向に応じた向きに力を
受け、これによりミラーホルダ14がY軸周りに回動す
る。同様に、Y軸駆動機構部19も、ボビン19a、コ
イル19b、ヨーク19c、およびマグネット19dか
ら構成されている。光軸補正装置10では、このY軸駆
動機構部18およびY軸駆動機構部19の動作を制御す
ることにより、ミラーホルダ14のY軸周りの回動角度
を制御する。
グマグネット型のボイスコイルモータであり、主に、ベ
ースプレート15に固定されるボビン18aと、ボビン
18aに巻かれたコイル18bと、ミラーホルダ14側
に固定されるヨーク18cと、ヨーク18cの内側に固
定されるマグネット18dとから構成されている。ボビ
ン18aに巻かれたコイル18bに電流を流すことによ
り、マグネット18dが電流の方向に応じた向きに力を
受け、これによりミラーホルダ14がY軸周りに回動す
る。同様に、Y軸駆動機構部19も、ボビン19a、コ
イル19b、ヨーク19c、およびマグネット19dか
ら構成されている。光軸補正装置10では、このY軸駆
動機構部18およびY軸駆動機構部19の動作を制御す
ることにより、ミラーホルダ14のY軸周りの回動角度
を制御する。
【0037】ベースプレート15には、Y軸駆動機構部
18およびY軸駆動機構部19のそれぞれに対応してス
トッパ18eおよびストッパ19eが設けられている。
これらストッパ18e,19eは、それぞれヨーク18
c、19cの移動量を制限するために設けられている。
ストッパ18e,19eは、ベースプレート15に対し
て上下に調節可能となっており、ヨーク18c、19c
の移動量を調節することができる。
18およびY軸駆動機構部19のそれぞれに対応してス
トッパ18eおよびストッパ19eが設けられている。
これらストッパ18e,19eは、それぞれヨーク18
c、19cの移動量を制限するために設けられている。
ストッパ18e,19eは、ベースプレート15に対し
て上下に調節可能となっており、ヨーク18c、19c
の移動量を調節することができる。
【0038】一方、X軸駆動機構部20も、ボビン20
a、コイル20b、ヨーク20c、および図示されてい
ないマグネットとから構成されており、これと対向する
X軸駆動機構部21もボビン21a、および図示されて
いないコイル、ヨーク、マグネットから構成されてい
る。X軸駆動機構部20,21にも同様に図示されてい
ないストッパが設けられている。光軸補正装置10で
は、このX軸駆動機構部20およびX軸駆動機構部21
の動作を制御することにより、ミラーホルダ14のX軸
周りの回動角度を制御する。なお、回動角度の具体的な
制御方法については後述する。
a、コイル20b、ヨーク20c、および図示されてい
ないマグネットとから構成されており、これと対向する
X軸駆動機構部21もボビン21a、および図示されて
いないコイル、ヨーク、マグネットから構成されてい
る。X軸駆動機構部20,21にも同様に図示されてい
ないストッパが設けられている。光軸補正装置10で
は、このX軸駆動機構部20およびX軸駆動機構部21
の動作を制御することにより、ミラーホルダ14のX軸
周りの回動角度を制御する。なお、回動角度の具体的な
制御方法については後述する。
【0039】ベースプレート15上には、Y軸角度セン
サ22と、X軸角度センサ23(図5参照)とが固定さ
れている。Y軸角度センサ22およびX軸角度センサ2
3は、光学式のセンサであり、発光素子と受光素子が一
体に設けられている。そして、発光素子からの光がミラ
ー12の裏面12bで反射して、その反射光を受光素子
が検出することにより、それぞれミラー12のY軸周り
の回動角度、X軸周りの回動角度を検出する。光軸補正
装置10では、これらY軸角度センサ22,23からの
角度検出信号に基づいて、X軸駆動機構部20,21お
よびY軸駆動機構部18,19を制御し、ミラー12の
反射面12aの角度を制御する。これにより、光軸の補
正制御が行われる。
サ22と、X軸角度センサ23(図5参照)とが固定さ
れている。Y軸角度センサ22およびX軸角度センサ2
3は、光学式のセンサであり、発光素子と受光素子が一
体に設けられている。そして、発光素子からの光がミラ
ー12の裏面12bで反射して、その反射光を受光素子
が検出することにより、それぞれミラー12のY軸周り
の回動角度、X軸周りの回動角度を検出する。光軸補正
装置10では、これらY軸角度センサ22,23からの
角度検出信号に基づいて、X軸駆動機構部20,21お
よびY軸駆動機構部18,19を制御し、ミラー12の
反射面12aの角度を制御する。これにより、光軸の補
正制御が行われる。
【0040】図6はY軸角度センサ22およびX軸角度
センサ23の取り付け構造を示すためのベースプレート
15部分の平面図である。また、図7は図6のX3−X
3線に沿う断面図である。ベースプレート15は、塑性
変形可能な材料が用いられており、センサ取り付け部分
に鉤型の切り欠き部151が形成されている。切り欠き
部151には、センサ取り付け片152が形成されてい
る。センサ取り付け片152は、ブリッジ152a,1
52bを介してベースプレート15に接続されている。
このセンサ取り付け片152上には、Y軸角度センサ2
2が固定されている。また、切り欠き部151には、セ
ンサ取り付け片153が形成されている。センサ取り付
け片153は、ブリッジ153a,153bを介してベ
ースプレート15に接続されている。このセンサ取り付
け片153上には、X軸角度センサ23が固定されてい
る。
センサ23の取り付け構造を示すためのベースプレート
15部分の平面図である。また、図7は図6のX3−X
3線に沿う断面図である。ベースプレート15は、塑性
変形可能な材料が用いられており、センサ取り付け部分
に鉤型の切り欠き部151が形成されている。切り欠き
部151には、センサ取り付け片152が形成されてい
る。センサ取り付け片152は、ブリッジ152a,1
52bを介してベースプレート15に接続されている。
このセンサ取り付け片152上には、Y軸角度センサ2
2が固定されている。また、切り欠き部151には、セ
ンサ取り付け片153が形成されている。センサ取り付
け片153は、ブリッジ153a,153bを介してベ
ースプレート15に接続されている。このセンサ取り付
け片153上には、X軸角度センサ23が固定されてい
る。
【0041】Y軸角度センサ22は、図7に示すよう
に、端子22a,22bが基板17の裏側まで貫通して
おり、フレキシブル基板24を介して、基板17に電気
的に取り付けられている。フレキシブル基板24を介し
ていることにより、Y軸角度センサ22は、ベースプレ
ート15に対して自由度を持っている。ミラー12の原
点位置とY軸角度センサ22の角度を一致させる作業を
行うときには、Y軸角度センサ22の出力をモニタしな
がら角度を調節し、センサ取り付け片152のブリッジ
152a、152bを適度な力でねじることにより、Y
軸角度センサ22の向きをその所望の角度で固定するこ
とができる。これにより、簡単に調整ができ、作業効率
が向上する。
に、端子22a,22bが基板17の裏側まで貫通して
おり、フレキシブル基板24を介して、基板17に電気
的に取り付けられている。フレキシブル基板24を介し
ていることにより、Y軸角度センサ22は、ベースプレ
ート15に対して自由度を持っている。ミラー12の原
点位置とY軸角度センサ22の角度を一致させる作業を
行うときには、Y軸角度センサ22の出力をモニタしな
がら角度を調節し、センサ取り付け片152のブリッジ
152a、152bを適度な力でねじることにより、Y
軸角度センサ22の向きをその所望の角度で固定するこ
とができる。これにより、簡単に調整ができ、作業効率
が向上する。
【0042】X軸角度センサ23もY軸角度センサ22
と同様の構成により基板17と接続され、その角度を調
節、固定することができる。このようにY軸角度センサ
22およびX軸角度センサ23として非接触式のセンサ
を用いることにより、ミラー12の動作に影響を与える
ことがない。よって、高精度の光軸補正が可能となる。
また、ミラー12の角度検出をミラー12の裏面12b
に光を照射することにより行うようにしたので、構造が
簡単であり、小型化、軽量化が図れる。
と同様の構成により基板17と接続され、その角度を調
節、固定することができる。このようにY軸角度センサ
22およびX軸角度センサ23として非接触式のセンサ
を用いることにより、ミラー12の動作に影響を与える
ことがない。よって、高精度の光軸補正が可能となる。
また、ミラー12の角度検出をミラー12の裏面12b
に光を照射することにより行うようにしたので、構造が
簡単であり、小型化、軽量化が図れる。
【0043】また、本形態では、Y軸駆動機構部18,
19などを制御するための基板17を光軸補正装置10
と一体化したので、Y軸駆動機構部18,19などを直
接実装することができ、配線を簡素化できる。それによ
り、装置全体の小型化が図れ、また、配線の削除による
品質信頼性の向上およびコストの削減が図れる。
19などを制御するための基板17を光軸補正装置10
と一体化したので、Y軸駆動機構部18,19などを直
接実装することができ、配線を簡素化できる。それによ
り、装置全体の小型化が図れ、また、配線の削除による
品質信頼性の向上およびコストの削減が図れる。
【0044】次に、ミラー12の具体的な取り付け構造
とその機能について説明する。図8はミラー12のミラ
ーホルダ14への取り付け構造を示す図である。ミラー
12は、その側面12cがミラーホルダ14の保持部1
4aの内側面14bに密着するように、また、載置面1
4c上に載置される状態で装着されている。このとき、
ミラー12の反射面12aおよび裏面12bは、2軸ス
プリング11と平行となっている。
とその機能について説明する。図8はミラー12のミラ
ーホルダ14への取り付け構造を示す図である。ミラー
12は、その側面12cがミラーホルダ14の保持部1
4aの内側面14bに密着するように、また、載置面1
4c上に載置される状態で装着されている。このとき、
ミラー12の反射面12aおよび裏面12bは、2軸ス
プリング11と平行となっている。
【0045】保持部14aの内側上端部には、環状の切
り欠き14cが形成されている。また、載置面14cの
内側面14b側には、環状の溝14eが形成されてい
る。切り欠き14cには、ミラー12が装着された状態
で接着剤が注入される。これにより、ミラー12はミラ
ーホルダ14に確実に固定される。また、万一切り欠き
14c内の接着剤がミラー12と内側面14bとの隙間
から流れ落ちても、溝14eに溜まるので、接着剤が載
置面14c側に流れることが防止できる。これにより、
ミラー12の裏面12bが載置面に接着されることがな
いので、ミラー12の反りや歪みを防止することができ
る。
り欠き14cが形成されている。また、載置面14cの
内側面14b側には、環状の溝14eが形成されてい
る。切り欠き14cには、ミラー12が装着された状態
で接着剤が注入される。これにより、ミラー12はミラ
ーホルダ14に確実に固定される。また、万一切り欠き
14c内の接着剤がミラー12と内側面14bとの隙間
から流れ落ちても、溝14eに溜まるので、接着剤が載
置面14c側に流れることが防止できる。これにより、
ミラー12の裏面12bが載置面に接着されることがな
いので、ミラー12の反りや歪みを防止することができ
る。
【0046】ところで、ミラー12は、図4および図8
からわかるように、2軸スプリング11のねじれの回動
軸よりも上方に突き出た状態でミラーホルダ14に取り
付けられている。この突き出る量は、2軸スプリング1
1の回動軸周りの慣性モーメントが一方に偏らないよう
に調整されている。すなわち、2軸スプリング11の上
側部分の重量と下側部分の重量の釣り合いがとれるよう
に調整されている。これにより、ミラー12を回動させ
るときの応答速度が速くなる。
からわかるように、2軸スプリング11のねじれの回動
軸よりも上方に突き出た状態でミラーホルダ14に取り
付けられている。この突き出る量は、2軸スプリング1
1の回動軸周りの慣性モーメントが一方に偏らないよう
に調整されている。すなわち、2軸スプリング11の上
側部分の重量と下側部分の重量の釣り合いがとれるよう
に調整されている。これにより、ミラー12を回動させ
るときの応答速度が速くなる。
【0047】次に、このような構成を有する本形態の光
軸補正装置10の動作について説明する。図1はミラー
12をY軸周りに回動させた場合の状態を示す側断面図
である。ここでは、X軸に沿った断面を示している。入
射光L1がミラー12の反射面12aに反射して位置検
出センサ7に照射されると、光軸補正装置10側では、
位置検出センサ7上の入射した点P1と、基準位置P0
とのずれ量を検出する。ここでは、Y軸周りのずれ量が
ΔSであるとする。
軸補正装置10の動作について説明する。図1はミラー
12をY軸周りに回動させた場合の状態を示す側断面図
である。ここでは、X軸に沿った断面を示している。入
射光L1がミラー12の反射面12aに反射して位置検
出センサ7に照射されると、光軸補正装置10側では、
位置検出センサ7上の入射した点P1と、基準位置P0
とのずれ量を検出する。ここでは、Y軸周りのずれ量が
ΔSであるとする。
【0048】光軸補正装置10は、このずれ量ΔSだけ
光軸を補正するため、Y軸駆動機構部18,19を駆動
して、ミラー12の反射面12aの角度を変更する。具
体的には、図のように左周りにミラー12を回動させる
場合、左側のY軸駆動機構部18のコイル18bに例え
ばマイナス方向の電流を流して、ヨーク18cを下方に
引き下げる力を与える。一方、右側のY軸駆動機構部1
9のコイル19bにプラス方向の電流を流して、ヨーク
19cを上方に押し上げる力を与える。これにより、図
3で示したブリッジ11a,11bを中心に中間リング
112が図1の左周りに回動し、これと一体に、内側リ
ング113、ミラーホルダ14、およびミラー12が回
動する。そして、位置検出センサ7上での点P1と基準
位置P0とが一致するところでミラー12の回動を停止
する。こうして、光軸の補正がなされる。
光軸を補正するため、Y軸駆動機構部18,19を駆動
して、ミラー12の反射面12aの角度を変更する。具
体的には、図のように左周りにミラー12を回動させる
場合、左側のY軸駆動機構部18のコイル18bに例え
ばマイナス方向の電流を流して、ヨーク18cを下方に
引き下げる力を与える。一方、右側のY軸駆動機構部1
9のコイル19bにプラス方向の電流を流して、ヨーク
19cを上方に押し上げる力を与える。これにより、図
3で示したブリッジ11a,11bを中心に中間リング
112が図1の左周りに回動し、これと一体に、内側リ
ング113、ミラーホルダ14、およびミラー12が回
動する。そして、位置検出センサ7上での点P1と基準
位置P0とが一致するところでミラー12の回動を停止
する。こうして、光軸の補正がなされる。
【0049】ただし、本形態の構成では、ミラー12の
反射面12aが回動軸と一致していないので、単純にミ
ラー12を回動させただけでは、反射面12aのZ軸方
向の位置が移動して、光学系の部品間の距離が変化して
しまう。
反射面12aが回動軸と一致していないので、単純にミ
ラー12を回動させただけでは、反射面12aのZ軸方
向の位置が移動して、光学系の部品間の距離が変化して
しまう。
【0050】図9は反射面12aと回動軸のずれによる
反射面12aの移動の原理を説明する図であり、(A)
は反射面12aと回動軸が一致しているときの反射面1
2aの変化を示す図、(B)は反射面12aと回動軸が
異なっているときの反射面12aの変化を示す図であ
る。まず、図(A)に示すように、反射面12aと回動
軸O1が一致しているときは、ミラー12が平行なとき
と図の2点鎖線回動した状態とで、それぞれ入射光L1
の反射光がL1a,L1bのように回動角度と同じだけ
向きが変化する。このとき、反射点のZ軸方向への移動
はないので、光学系の部品間の距離に変化はない。
反射面12aの移動の原理を説明する図であり、(A)
は反射面12aと回動軸が一致しているときの反射面1
2aの変化を示す図、(B)は反射面12aと回動軸が
異なっているときの反射面12aの変化を示す図であ
る。まず、図(A)に示すように、反射面12aと回動
軸O1が一致しているときは、ミラー12が平行なとき
と図の2点鎖線回動した状態とで、それぞれ入射光L1
の反射光がL1a,L1bのように回動角度と同じだけ
向きが変化する。このとき、反射点のZ軸方向への移動
はないので、光学系の部品間の距離に変化はない。
【0051】ところが、図(B)のように反射面12a
と回動軸O2が異なっているときには、入射光L2の反
射位置が異なるだけでなく、そのZ軸の上方向にΔZの
ずれが生じる。このため、回動前と回動後では、光学系
の部品間の距離が異なることになり、回動前の反射光L
2aと、回動後の反射光L2bとの光路長が異なる。こ
れでは、正確な光軸補正ができない。
と回動軸O2が異なっているときには、入射光L2の反
射位置が異なるだけでなく、そのZ軸の上方向にΔZの
ずれが生じる。このため、回動前と回動後では、光学系
の部品間の距離が異なることになり、回動前の反射光L
2aと、回動後の反射光L2bとの光路長が異なる。こ
れでは、正確な光軸補正ができない。
【0052】そこで、本形態では、位置検出センサ7で
検出した光軸のずれ量に基づいてミラー12を回動制御
する際に、2軸スプリング11の中間リング112のた
わみを利用して、Z軸方向へも補正するものである。通
常、ミラー12をY軸周りに左回りに回動させる場合
に、図1などで示した左側のY軸駆動機構部18に例え
ば「−1」の駆動力を与え、同時に、右側のY軸駆動機
構部19に「+1」の駆動力を与える。なお、ここで
は、下方の向きをマイナス、上方の向きをプラスとす
る。このように左右均等に駆動力を与えると、図9
(B)のようにZ軸方向に変位してしまう。
検出した光軸のずれ量に基づいてミラー12を回動制御
する際に、2軸スプリング11の中間リング112のた
わみを利用して、Z軸方向へも補正するものである。通
常、ミラー12をY軸周りに左回りに回動させる場合
に、図1などで示した左側のY軸駆動機構部18に例え
ば「−1」の駆動力を与え、同時に、右側のY軸駆動機
構部19に「+1」の駆動力を与える。なお、ここで
は、下方の向きをマイナス、上方の向きをプラスとす
る。このように左右均等に駆動力を与えると、図9
(B)のようにZ軸方向に変位してしまう。
【0053】そこで、本形態では、Y軸駆動機構部18
に「−2」の駆動力を与え、同時に、Y軸駆動機構部1
9には「±0」の状態を保持させる。これにより、図9
(A)のようにZ軸方向へ変位させることなく、かつY
軸駆動機構部18に「−1」、Y軸駆動機構部19に
「+1」の駆動力を与えた場合と同じ方向に同じ角度だ
けミラー12を回動させることができる。さらに他のパ
ターン例として、Y軸駆動機構部18に「−3」の駆動
力を与え、同時に、Y軸駆動機構部19に「−1」の駆
動力を与える。これにより、前述のパターンと同じ角度
で回動させ、かつ、Z軸のマイナス方向の移動量を大き
くできる。
に「−2」の駆動力を与え、同時に、Y軸駆動機構部1
9には「±0」の状態を保持させる。これにより、図9
(A)のようにZ軸方向へ変位させることなく、かつY
軸駆動機構部18に「−1」、Y軸駆動機構部19に
「+1」の駆動力を与えた場合と同じ方向に同じ角度だ
けミラー12を回動させることができる。さらに他のパ
ターン例として、Y軸駆動機構部18に「−3」の駆動
力を与え、同時に、Y軸駆動機構部19に「−1」の駆
動力を与える。これにより、前述のパターンと同じ角度
で回動させ、かつ、Z軸のマイナス方向の移動量を大き
くできる。
【0054】また、ミラー12を右回りに回動させたい
場合には、これと反対のパターン、すなわち、例えば右
側のY軸駆動機構部19に「−3」の駆動力を与え、同
時に、左側のY軸駆動機構部18には 「−1」の駆動
力を与える。これにより、Z軸方向へ変位させることな
く、所望の角度だけ右回りに回動させることができる。
場合には、これと反対のパターン、すなわち、例えば右
側のY軸駆動機構部19に「−3」の駆動力を与え、同
時に、左側のY軸駆動機構部18には 「−1」の駆動
力を与える。これにより、Z軸方向へ変位させることな
く、所望の角度だけ右回りに回動させることができる。
【0055】なお、ここでは、説明を簡単にするために
「−1」の駆動力、「−3」の駆動力という表現を用い
たが、実際には、コイルへの供給電流の大きさなどで制
御される。また、その値も、ミラー12の反射部分と回
動中心との距離や、ミラー12の回動角度などのパラメ
ータによって適宜調整される。
「−1」の駆動力、「−3」の駆動力という表現を用い
たが、実際には、コイルへの供給電流の大きさなどで制
御される。また、その値も、ミラー12の反射部分と回
動中心との距離や、ミラー12の回動角度などのパラメ
ータによって適宜調整される。
【0056】このように、左右の駆動力の絶対値を異な
る値にすることでZ軸方向の変位を防止できる理由は、
2軸スプリング11の中間リング112がZ軸方向へた
わむ能力をもっているからである。
る値にすることでZ軸方向の変位を防止できる理由は、
2軸スプリング11の中間リング112がZ軸方向へた
わむ能力をもっているからである。
【0057】図10は2軸スプリング11のたわみ機能
を説明する断面図である。図では、X軸に沿った断面を
示している。また、ここでは、中間リング112がZ軸
のマイナス方向にたわんでいる状態を示している。2軸
スプリング11は、全体が弾性を有する部材で形成され
ているとともに、外側リング111は図1などで示した
枠体13に固定されているので、Y軸駆動機構部18,
19を有する内側リング113が下方に引っ張られるこ
とにより、中間リング112は、ブリッジ11a,11
b(図3参照)部分で下方にたわむことができる。これ
により、反射部分がZ軸上方向へΔZ変位するのを阻止
することが可能となる。よって、正確な光軸補正が可能
となる。
を説明する断面図である。図では、X軸に沿った断面を
示している。また、ここでは、中間リング112がZ軸
のマイナス方向にたわんでいる状態を示している。2軸
スプリング11は、全体が弾性を有する部材で形成され
ているとともに、外側リング111は図1などで示した
枠体13に固定されているので、Y軸駆動機構部18,
19を有する内側リング113が下方に引っ張られるこ
とにより、中間リング112は、ブリッジ11a,11
b(図3参照)部分で下方にたわむことができる。これ
により、反射部分がZ軸上方向へΔZ変位するのを阻止
することが可能となる。よって、正確な光軸補正が可能
となる。
【0058】なお、図10ではY軸周りの回動時におけ
る2軸スプリング11の状態を示したが、X軸周りの回
動のときには、内側リング113がブリッジ11c,1
1d部分でたわむことになる。それ以外の作用は、Y軸
周りのときとほぼ同じである。
る2軸スプリング11の状態を示したが、X軸周りの回
動のときには、内側リング113がブリッジ11c,1
1d部分でたわむことになる。それ以外の作用は、Y軸
周りのときとほぼ同じである。
【0059】本形態によれば、ミラー12の反射面12
aを回動軸と一致させる必要がないので、設計の自由度
が高くなり、装置全体の小型、軽量化も図れる。さら
に、図2で示したレンズ5と発光素子1などの他の光学
部品との間の焦点距離を、従来は部品の加工精度と組み
立て精度によって調整していたが、本形態の構成とする
ことにより、ミラー12の反射面12aをZ軸方向に移
動させることで、すなわち、反射面12aのZ軸方向の
原点をオフセットすることで、焦点距離を設計値通りに
することができ、従来の組み立て調整の手間を削減する
ことができる。また、部品の加工精度も低くできるの
で、コストが低減できる。
aを回動軸と一致させる必要がないので、設計の自由度
が高くなり、装置全体の小型、軽量化も図れる。さら
に、図2で示したレンズ5と発光素子1などの他の光学
部品との間の焦点距離を、従来は部品の加工精度と組み
立て精度によって調整していたが、本形態の構成とする
ことにより、ミラー12の反射面12aをZ軸方向に移
動させることで、すなわち、反射面12aのZ軸方向の
原点をオフセットすることで、焦点距離を設計値通りに
することができ、従来の組み立て調整の手間を削減する
ことができる。また、部品の加工精度も低くできるの
で、コストが低減できる。
【0060】さらには、温度変化などのために光学系の
特性が変化した場合でも、ミラー12の反射面12aを
Z軸方向に移動させることで、焦点距離のずれを調整す
ることができ、送受信光を平行に維持できる。よって、
焦点ぼけが防止できる。
特性が変化した場合でも、ミラー12の反射面12aを
Z軸方向に移動させることで、焦点距離のずれを調整す
ることができ、送受信光を平行に維持できる。よって、
焦点ぼけが防止できる。
【0061】なお、本形態では、Y軸駆動機構部18,
19の構成として、ムービングマグネット型のボイスコ
イルモータを用いる例を示したが、ミラーホルダ14側
にコイルを取り付けて動作させるいわゆるムービングコ
イル型を用いることもできる。ムービングマグネット型
もムービングコイル型も、ともにバックラッシュのない
アクチュエータなので、正確な制御が可能となる。ま
た、応答速度も速くなる。
19の構成として、ムービングマグネット型のボイスコ
イルモータを用いる例を示したが、ミラーホルダ14側
にコイルを取り付けて動作させるいわゆるムービングコ
イル型を用いることもできる。ムービングマグネット型
もムービングコイル型も、ともにバックラッシュのない
アクチュエータなので、正確な制御が可能となる。ま
た、応答速度も速くなる。
【0062】また、本形態では、ミラー12の形状を円
形にしたが、反射する光の断面形状に応じて、楕円形な
ど適宜変更することができる。さらに、本形態では、図
2で示したように、受信光をレンズ4によって平行光と
する構成としたが、図11に示すように、レンズ4を除
いた構成としてもよい。こうすることにより、主レンズ
部の簡素化が図れる。また、レンズ4以降の光の径を小
さくできるので、光軸補正装置10のミラー12の径
や、ビームスプリッタ3a,3bなどの他の光学部品を
小型化することができる。よって、光空間伝送装置全体
の小型化、および製造コストの低減が図れる。
形にしたが、反射する光の断面形状に応じて、楕円形な
ど適宜変更することができる。さらに、本形態では、図
2で示したように、受信光をレンズ4によって平行光と
する構成としたが、図11に示すように、レンズ4を除
いた構成としてもよい。こうすることにより、主レンズ
部の簡素化が図れる。また、レンズ4以降の光の径を小
さくできるので、光軸補正装置10のミラー12の径
や、ビームスプリッタ3a,3bなどの他の光学部品を
小型化することができる。よって、光空間伝送装置全体
の小型化、および製造コストの低減が図れる。
【0063】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、ミラー
保持部材を、ミラーの反射面と平行な面上の第1の軸お
よび第2の軸周りに回動自在に、かつ各軸に対して垂直
な第3の軸方向に変位可能に支持する支持部材を設け、
ミラーの第1の軸および第2の軸周りの回動角度がそれ
ぞれ所望の角度となるように制御するとともに、反射面
上のレーザ光が直接反射する部分が第3の軸方向に対し
て位置を保持するように制御したので、ミラーおよびミ
ラー保持部材の回転モーメントが偏らないように回動軸
(第1の軸、第2の軸)を設定しても、反射部分の第3
の軸方向への変位を防ぐことができる。
保持部材を、ミラーの反射面と平行な面上の第1の軸お
よび第2の軸周りに回動自在に、かつ各軸に対して垂直
な第3の軸方向に変位可能に支持する支持部材を設け、
ミラーの第1の軸および第2の軸周りの回動角度がそれ
ぞれ所望の角度となるように制御するとともに、反射面
上のレーザ光が直接反射する部分が第3の軸方向に対し
て位置を保持するように制御したので、ミラーおよびミ
ラー保持部材の回転モーメントが偏らないように回動軸
(第1の軸、第2の軸)を設定しても、反射部分の第3
の軸方向への変位を防ぐことができる。
【0064】よって、補正動作の応答速度を速くするこ
とができるとともに、光学部品間の焦点距離が変動する
ことがないので、焦点ぼけも防止できる。
とができるとともに、光学部品間の焦点距離が変動する
ことがないので、焦点ぼけも防止できる。
【図1】ミラーをY軸周りに回動させた場合の状態を示
す側断面図である。
す側断面図である。
【図2】本形態の光軸補正装置を備えた双方向の光通信
が可能な光空間伝送装置の光学系部分の概略構成を示す
図である。
が可能な光空間伝送装置の光学系部分の概略構成を示す
図である。
【図3】光軸補正装置の平面図である。
【図4】図3のX1−X1線に沿う断面図である。
【図5】図4のX2−X2線に沿う断面図である。
【図6】Y軸角度センサおよびX軸角度センサの取り付
け構造を示すためのベースプレート部分の平面図であ
る。
け構造を示すためのベースプレート部分の平面図であ
る。
【図7】図6のX3−X3線に沿う断面図である。
【図8】ミラーのミラーホルダへの取り付け構造を示す
図である。
図である。
【図9】反射面と回動軸のずれによる反射面の移動の原
理を説明する図であり、(A)は反射面と回動軸が一致
しているときの反射面の変化を示す図、(B)は反射面
と回動軸が異なっているときの反射面の変化を示す図で
ある。
理を説明する図であり、(A)は反射面と回動軸が一致
しているときの反射面の変化を示す図、(B)は反射面
と回動軸が異なっているときの反射面の変化を示す図で
ある。
【図10】2軸スプリングのたわみ機能を説明する断面
図である。
図である。
【図11】光空間伝送装置の光学系部分の他の構成例を
示す図である。
示す図である。
【図12】双方向の光通信が可能な光空間伝送装置の光
学系部分の概略構成を示す図である。
学系部分の概略構成を示す図である。
【図13】従来の光軸補正装置の第1の例を示す図であ
る。
る。
【図14】従来の光軸補正装置の第2の例を示す図であ
る。
る。
【図15】特願平10−014533号の光軸補正装置
の構成を示す平面図である。
の構成を示す平面図である。
【図16】図15のX11−X11線に沿う断面図であ
る。
る。
1……発光素子、3……光分離部、5……レンズ、7…
…位置検出センサ、9……受光素子、10……光軸補正
装置、11……2軸スプリング、12……ミラー、12
a……反射面、12b……裏面、13……枠体、14…
…ミラーホルダ、18,19……Y軸駆動機構部、2
0,21……X軸駆動機構部、111……外側リング、
112……中間リング、113……内側リング
…位置検出センサ、9……受光素子、10……光軸補正
装置、11……2軸スプリング、12……ミラー、12
a……反射面、12b……裏面、13……枠体、14…
…ミラーホルダ、18,19……Y軸駆動機構部、2
0,21……X軸駆動機構部、111……外側リング、
112……中間リング、113……内側リング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入山 利久 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (7)
- 【請求項1】 光空間伝送装置内で光軸の補正を行うた
めの光軸補正装置において、 レーザ光を反射するミラーと、 前記ミラーを保持するミラー保持部材と、 前記ミラー保持部材を、前記ミラーの反射面と平行な面
上の第1の軸および第2の軸周りに回動自在に、かつ前
記各軸に対して垂直な第3の軸方向に変位可能に支持す
る支持部材と、 前記ミラーを前記第1の軸および第2の軸周りにそれぞ
れ独立して回動させる回動機構部と、 前記ミラーの前記各軸周りの回動角度を検出する回動角
度検出機構部と、 前記ミラーの前記第1の軸および第2の軸周りの回動角
度がそれぞれ所望の角度となるように、かつ前記反射面
上の前記レーザ光が直接反射する部分が前記第3の軸方
向に対して位置を保持するように前記回動機構部を制御
する回動制御手段と、 を有することを特徴とする光軸補正装置。 - 【請求項2】 前記回動機構部は、軸毎に、前記反射部
分を中心に互いに対向するように2個ずつ設けられ、前
記回動制御手段は、前記2個の回動角度検出機構部の動
作量が非対称となるように制御することを特徴とする請
求項1記載の光軸補正装置。 - 【請求項3】 前記支持部材は同心円の3つのリング部
からなり、最も外側のリング部はケースに固定され、前
記最も外側のリング部と中間のリング部は、前記第1の
軸周りにねじれ回動可能な状態で連結され、一方、前記
中間のリングと最も内側のリング部は、前記第2の軸周
りにねじれ回動可能な状態で連結されていることを特徴
とする請求項1記載の光軸補正装置。 - 【請求項4】 前記ミラーは、側面部が前記保持部材に
固着されていることを特徴とする請求項1記載の光軸補
正装置。 - 【請求項5】 前記回動機構部は、ボイスコイルモータ
で構成されていることを特徴とする請求項1記載の光軸
補正装置。 - 【請求項6】 前記ミラーの裏面を光が反射できる構成
とし、かつ、前記裏面に光を反射することで前記ミラー
の回動角度を検出する回動角度検出装置を有することを
特徴とする請求項1記載の光軸補正装置。 - 【請求項7】 前記回動角度検出装置は、前記ミラーに
対する角度が調整可能に取り付けられていることを特徴
とする請求項6記載の光軸補正装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10156523A JPH11352387A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 光軸補正装置 |
US09/325,184 US6155690A (en) | 1998-06-05 | 1999-06-03 | Optical axis correction device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10156523A JPH11352387A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 光軸補正装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11352387A true JPH11352387A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15629660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10156523A Pending JPH11352387A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 光軸補正装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6155690A (ja) |
JP (1) | JPH11352387A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2197737B1 (es) * | 2001-02-06 | 2005-03-16 | Monocrom, S.L. | Dispositivo para el soporte de cristales con alineacion de su eje optico. |
US20030061284A1 (en) * | 2001-09-26 | 2003-03-27 | Angelo Mandarino | Methods, systems and computer program products for conducting a virtual product presentation |
US6842277B2 (en) * | 2002-07-23 | 2005-01-11 | Nikon Corporation | Deformable mirror with high-bandwidth servo for rigid body control |
FR2936893B1 (fr) * | 2008-10-06 | 2010-11-19 | Astrium Sas | Ensemble d'emission-reception optique avec controle de la direction d'emission |
ES2644862T3 (es) * | 2011-12-30 | 2017-11-30 | Thales | Plataforma estabilizada |
CN110275271B (zh) * | 2019-07-15 | 2021-09-14 | 北京遥感设备研究所 | 一种反射镜与转轴的连接结构 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2166884B (en) * | 1984-11-09 | 1988-07-13 | Ferranti Plc | Radiation path axis directing system |
US4664487A (en) * | 1985-09-30 | 1987-05-12 | Rockwell International Corporation | Laser mirror positioning apparatus |
US4824253A (en) * | 1987-04-08 | 1989-04-25 | Litton Systems, Inc. | Glass driver for laser mirror |
US5751460A (en) * | 1995-10-11 | 1998-05-12 | Hughes Aircraft Company | Optical system with an articulated mirror unit |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP10156523A patent/JPH11352387A/ja active Pending
-
1999
- 1999-06-03 US US09/325,184 patent/US6155690A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6155690A (en) | 2000-12-05 |
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