JP4512262B2

JP4512262B2 - 光学素子駆動装置

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Publication number: JP4512262B2
Application number: JP2000385619A
Authority: JP
Inventors: 哲夫池亀
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Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2010-07-28
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光カード等の光記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置や、光スキャナー、光通信用の光偏向機等の光学装置に使用するミラー等の光学素子駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光カード等の光記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置等の光学装置や、光スキャナ等の光学装置においては、光束を傾けるためにミラー等の光学素子駆動装置が使用される。
【０００３】
光学素子支持装置としては、例えば、特開平１１−２１１９６９においては図１９に示すようなガルバノミラー８０が開示されている。プレス成型して形成されたベース部材８１の底壁部８２の中央部には孔が設けてあり、この底壁部８２の下面は球面状にして、このガルバノミラー８０を取り付けて調整する取付面８３にしている。
【０００４】
このベース部材８１内には、バネアセンブリ８４が収納されている。このバネアセンブリ８４は、片持梁状の固定部材８５と、この固定部材８５の前面側に回動自在に支持された可動部材８６とから構成される。この可動部材８６は、バネ８７、８８で図１９のＹ軸と平行なミラー回転軸Ｒの周りで回動自在に支持されている。
【０００５】
この可動部材８６の前面にはミラー８９が取り付けられており、このミラー８９の周囲を囲むように可動コイル９０が取り付けられており、これら可動部材８６、ミラー８９及び可動コイル９０等で可動部を形成している。なお、ミラー８９の前面側のベース部材８１は切り欠かれて開口し、光が通る開口部９１が形成されている。
【０００６】
上記可動コイル９０はその上下部からそれぞれリード線９２が導出されている。また、バネアセンブリ８４における両側の空隙部にはマグネット９３を配置して固定している。なお、マグネット９３が収納される部分は平面状の平面部９４が形成されている。上記バネ８７、８８はＳ字状にされたＳ字状バネ部９５と、このＳ字状バネ部９５に連続して形成された図示しない補強導電部と、端子部とを有する。
【０００７】
このようにして、可動部材８６にミラー８９と可動コイル９０を固定し、２本のＳ字状のバネ８７、８８で可動部材８６の両端を固定部材８５に連結し、ベース部材８１側には２つのマグネット９３を可動コイル９０の２辺に対向させて配置し、ミラー８９を１軸の周りに回動可能に支持し、可動コイル９０に電流を流してミラー８９を回動駆動できるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ミラー等の光学素子駆動装置においては、複数の光路に対応した複数の光学素子駆動装置を並べて配置したい事がある。図１９に示す従来例の光学素子駆動装置としてのガルバノミラー８０を複数並べた場合にはそのピッチを小さくできない。また部品点数が多くなってしまう問題がある。また、図１９に示す従来例では、複数を規則正しくかつ小型化して配置することも困難である。
【０００９】
（発明の目的）本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、複数の光学素子のピッチを小さくでき、または部品点数の少ない小型の光学素子駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、固定部材と、少なくともミラーが装着され第一の方向に直線的に配置した複数の可動部材と、この可動部材を前記固定部材に対して独立に変位可能に支持する複数の支持機構と、複数の駆動機構とを備えた光学素子駆動装置において、前記複数の駆動機構は、前記可動部材に配置されたコイルと前記コイルに磁界を作用させる前記固定部材に配置された磁性部材を有し、前記磁性部材が前記可動部材の両側部において前記第一の方向に沿って配置され、かつ、前記ミラーが軸回りに回転可能であり、前記第一の方向は前記軸と平行であるとともに、少なくとも前記磁性部材の一部が前記複数の可動部材のうち少なくとも２つの可動部材の駆動に兼用されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態を備えた光路切り替え装置の概略の構成を示し、図２は第１の実施の形態のガルボユニットの全体構成を示し、図３は１つのガルバノミラーの断面構造を示し、図４は図３のガルバノミラーの可動部を分解して示す。
【００１２】
図１に示すように光通信用の光路切り替え装置１０は、（本発明の光学素子駆動装置として）第１実施の形態のガルボユニット１を備えている。このガルボユニット１は複数、例えば４つのガルバノミラー２を備えている。そして、１本の光ファイバ３から出射した光をレンズ４で平行光にしてその入射光５をガルバノミラー２を構成するミラー６に投射し、その反射光７を３つのレンズ８−１〜８−３に選択的に入射させ、各レンズ８−ｉ（ｉ＝１〜３）に対向するファイバ９−ｉに入射させる。
【００１３】
ミラー６を回転軸１１の周りに傾けることによりミラー６での反射光を図１の上下方向に偏向させ、３つのレンズ８−１，８−２，８−３に選択的に入射させて、入射側の光ファイバ３からの光を出力する光ファイバを３本の光ファイバ９−１，９−２，９−３から選択する。
【００１４】
ファイバ３，レンズ４、ガルバノミラー２，３個のレンズ８−１，８−２，８−３，３本のファイバ９−１，９−２，９−３は各々４セット並べて配置されている。ガルバノミラー２も回転軸１１方向に４つ並べられている。４つのガルバノミラー２は１つのハウジング１２（図２参照）に配置されてガルボユニット１０を構成している。図２に示すように、例えば水平方向を長手方向とするほぼ直方体形状の部材はその前面に、水平方向に長い収納用凹部を設けてハウジング１２が形成され、この収納用凹部には４つのガルバノミラー２の可動部が、例えば各回転軸１１が１つの直線に乗るように所定ピッチで整列したように収納され、それぞれ回転軸１１を形成する支持部材（具体的にはバネ１６）で支持されるようにしている。
【００１５】
図２、図３及び図４に示すように、（表面に１．５μｍの反射率の高いコーティング膜を施した）各ミラー６はそれぞれ四角枠体状で可動部を構成するホルダ１４の枠体の中央部に嵌入され、接着剤で固定される。また、ロの字状に巻回されて、それぞれ可動部を磁気的に駆動する磁気的駆動機構を形成する２つのコイル１５−１，１５−２はホルダ１４の上面及び下面に設けた凹部に収納され、接着剤で固定される。また、ホルダ１４の左右両側の中央部には、例えばベリリウム銅箔をエッチング加工し、Ｓ字状の屈曲部を有するバネ１６がインサート成形で固着されており、両側にホルダ１４から突出するバネ１６の端部側は幅が大きくなっている。
【００１６】
ホルダ１４とハウジング１２は非導電性のプラスチック、例えばガラスファイバやチタン酸ウイスカ入りのポリカーボネート、液晶ポリマ等で成形されている。１つのガルボユニット１に使用されている８個のバネ１６は４つのホルダ１４の成形時にインサート成形される。ハウジング１２は図３で示すホルダ１４の右側の部分を開口とすることにより、８個のバネ１６を４つのホルダ１４と１つのハウジング１２の成形時にインサート成形することもできる。そして、図２に示すように各バネ１６は回転軸１１に沿って捻り変形可能に可動部を支持する支持部材となっている。
【００１７】
ハウジング１２には２つのコイル１５−１，１５−２に対向する位置には、２つの磁性部材としてのマグネット１７が固定されている。図３に示すように各マグネット１７はコイル１５−１，１５−２の水平方向の２辺（の電流の向きが逆になるの）にそれぞれ対応（して同じ方向に力が作用）する様に２極に着磁されている（そして、上下のコイル１５−１と１５−２とでは互いに逆方向の力が作用するようにしている）。
【００１８】
また２つの各マグネット１７はハウジング１２における水平方向に形成された収納用凹部内にそれぞれ整列したように収納保持された４つのガルバノミラー２の可動部における全て（各４つの）コイル１５−１（或いは１５−２）に対向する様に４つのガルバノミラー２が並んでいる方向に長く形成されている。
【００１９】
そして、対となる２つのコイル１５−１及び１５−２に電流を流すことにより、マグネット１７からの磁界との相互作用により、２つのコイル１５−１及び１５−２に対して回転軸１１の周りのトルクを発生させることができ、この回転軸１１の方向で弾性的に支持するバネ１６をねじり変形させて可動部を構成するホルダ１４に取り付けられたミラー６を回転軸１１の周りに回転的に変位させて、ミラー６の傾き角を可変制御できるようにしている。なお、上述のように各ガルバノミラー２の回転軸１１は４つのガルバノミラー２の配列方向と平行な方向である。また、４つのガルバノミラー２の各可動部はバネ１６によりそれぞれ独立に支持されている。
【００２０】
図３に示すようにミラー６の例えば、裏側にはそれぞれＬＥＤ１９、ＰＳＤ２０がハウジング１２に固定されている。ＬＥＤ１９からの光をミラー６の裏面に投射し、その反射光をＰＳＤ２０に入射させる。ミラー６の回転軸１１の周りに傾いた時の傾き角度をＰＳＤ２０上の光が図３の上下方向に移動するのでこのＰＳＤ２０から傾き角に対応した検出信号を得ることができるようになっている。本実施の形態では４つのガルバノミラー２の各可動部を駆動する駆動部材であるコイル１５−１，１５−２と共に使用される固定側の駆動部材を構成するマグネット１７を、４つのガルバノミラー２で共通して使用する構造にして、部品点数を削減して低コスト化したり、小型化し易いようにしている。
【００２１】
また、共通のハウジング１２内に形成した収納用凹部に複数のガルバノミラー２の可動部を規則的に収納配置して支持部材で支持する構造とすることにより、従来例のような個々のガルバノミラーを寄せ集めたものよりも、小型化し易くしたり、組立が容易となるようにしている。また、複数のガルバノミラー２を規則的に配置する構造にすることにより、製品間のバラツキを小さくでき、調整作業も容易となるようにしている。
【００２２】
このような構成による本実施の形態の作用を説明する。図１に示すようにガルボユニット１を配置し、例えば最も左の光ファイバ３からの入射光５をガルボユニット１の最も左のガルバノミラー２のミラー６に入射させ、その反射光７が最も左に、３つ配置された光ファイバ９−１，９−２，９−３の所望とする光ファイバ９−ｉに入射するようにＰＳＤ２０の検出信号により、コイル１５−１及び１５−２に流す電流値及びその極性を制御する。他のガルバノミラー２に対しても同様に制御する。
【００２３】
この場合、本実施の形態では複数のガルバノミラー２の各可動部を共通のハウジング１２内に規則的に収納配置しているので、配列ピッチを小さくして小型化できると共に、入射側の光ファイバ３、レンズ４の配置や、光路切り替えされる側のレンズ８、光ファイバ９の配置などを規則的に行えばよく、光路切り替え装置１０をコンパクトに実現できる。
【００２４】
また、調整などが簡単にできる（従来例のように個別のガルバノミラーを複数組み合わせて、図１のような構成にする場合には、個々のバルバノミラーの設定作業が面倒になる）。
【００２５】
また、複数のガルバノミラー２の駆動機構を構成する固定側の磁性部材を複数のガルバノミラー２で共通して使用する構造にしているので、部品点数を削減でき、組立が容易になるし、低コスト化できる。
【００２６】
本実施の形態は以下の効果を有する。１つのマグネット１７を４つのガルバノミラー２の可動部の回転的な駆動に兼用する構造にしているので、マグネット１７の数を格段に少なくでき、部品、組み立てコストを安くできる。
【００２７】
４つのガルバノミラー２の可動部はそれぞれ支持部材で回動自在に支持しているので、４つのミラー６を独立して傾ける事ができる。また、４つのガルバノミラー２の可動部それぞれの傾きを検出する傾きセンサをそれぞれ有しているので、傾きの制御が容易で、３つのレンズ８−１〜８−３に対応させる様にミラー６を傾けるのが容易にできる。
【００２８】
また、４つのホルダ１４をバネ１６と共に一体成形することができる。従って、量産性に優れ、各々のガルバノミラー２のピッチを小さく配列するように形成できる。また、４つのガルバノミラー２の相互の位置、傾き、ピッチ精度を高くできる。
【００２９】
（第２の実施の形態）次に図５〜図８を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する部分以外は第１の実施の形態と同じ構成である。図５に示すように第２の実施の形態のガルボユニット３０は、共通のハウジング３１に例えば８個のガルバノミラー３２を収納配置した構成となっている。なお、図５（Ａ）は傾きセンサを取り除いて上から見た図を、図５（Ｂ）は正面図を示す。
【００３０】
図６に示すように各ガルバノミラー３２は例えば上下方向の回転軸３３と直交する左右方向に規則的に配列されている。つまり、本実施の形態ではガルバノミラー３２は回転軸３３と垂直な方向に配列されている（これに対し、第１の形態では回転軸１１に平行に配列されている）。
【００３１】
各ガルバノミラー３２はミラーホルダ３４の中央に正方形ないしは長方形の板状のミラー３５が接着剤等で固定され、その周囲に四角枠状のコイル３６が接着固定されて可動部が形成されている。このミラーホルダ３４の上下の両端は可動部支持部材となるバネ３７を介して（ガルバノミラー）ホルダ３８に連結され、可動部のミラーホルダ３４はバネ３７により回転軸３３の周りでねじり変形可能に支持されている。８個のホルダ３８はハウジング３１の水平方向に所定ピッチでそれぞれ形成した各ホルダ収納凹部３９に位置決めして固定される。
【００３２】
ホルダ収納凹部３９の両側の突出部４０には、そのホルダ収納凹部３９に収納固定されるガルバノミラー３２のコイル３６（における回転軸３３に平行な方向のコイル辺）に対向するようにマグネット収納部４０ａが設けられ、それぞれ長方形の板形状のマグネット４１が収納して固定されている。つまり、隣り合う２つのコイル３６の間にはマグネット４１が配置され、そのマグネット４１の両側の２つのガルバノミラー３２のコイル３６に兼用して使用されるようにしている。
【００３３】
なお、８個のガルバノミラー３２には合計９個のマグネット４１が使用され、そのうち両端の２個のマグネット４１は両端のガルバノミラー３２に対して専用に使用されているが、それ以外の７個のマグネット４１は兼用して使用されることになる。
【００３４】
１つのガルバノミラー３２に作用する２つのマグネット４１の磁極の向きは異極が対向するようにし、９個のマグネット４１は図５及び図６に示す様に、磁極の向きが同じ方向を向いている。そのため、隣り合うガルバノミラー３２でマグネット４１を兼用しても、全てのガルバノミラー３２の磁極が同じになるため、コイル３６の極性を全て同じとすることでそれぞれを独立して同じように駆動できる。
【００３５】
また、図５（Ｂ）或いは（より詳細には）図７に示すように、各ミラー３５の斜め上及び下方向の位置にミラー３５の傾きを検出するセンサをそれぞれ設けている。なお、図５（Ｂ）では右側の２つのみセンサを示しているが、他の残りも同様に設けてある。図７等に示すようにハウジング３１におけるホルダ３８の上側及び下側にはＬＥＤ４２とＰＤ４３とをそれぞれ取り付けたＬＥＤホルダ４４とＰＤホルダ４５とが固定されている。なお、８個のＬＥＤ４２は１つのＬＥＤホルダ４４に取り付けられ、また８個のＰＤ４３も１つのＰＤホルダ４５に取り付けられている。
【００３６】
図８に示すようにＬＥＤ４２から出射した光はミラー３５の反射面３５ａで反射し、表面が２分割されたＰＤ４３に入射する。ミラー３５が回転軸３３を中心として回転するとＰＤ４３上の光はＰＤ４３の分割方向（矢印Ｂの方向）に移動する。そのため、分割されたＰＤ４３の２つの受光面の差動出力を取ればミラー３５の回転角に応じた信号を得られる。
【００３７】
ミラー３５の反射面３５ａにはミラー３５の回転軸３３と垂直な方向から光ファイバ３（図１参照）から出射された光通信用の信号を有する光路切り替え用の入射光５が入射し、反射される。その入射光５と反射光７を含む平面は回転軸３３に対して垂直である。それに対し、センサ用のＬＥＤ４２からミラー３５を経てＰＤ４３に至る光のなす平面は回転軸３３に対して平行であり、入射光５と反射光７を含む平面に対して垂直である。また、ＬＥＤ４２とＰＤ４３とで入射光５と反射光７を含む平面を挟む様に配置した構成にしている。そのため、ＬＥＤ４２とＰＤ４３は入射光５と反射光７を遮らない位置に容易に配置できる。
【００３８】
なお、（回転軸３３の方向に対してガルバノミラー３２の配列方向は第１の実施の形態と異なるが）本実施の形態でも反射光７が進む方向で、入射光５と反射光７を含む平面内に図１のレンズ８−１〜８−３及び光ファイバ９−１〜９−３が配置される。
【００３９】
本実施の形態の作用としては、ガルバノミラー３２の個数が異なるがＰＳＤ２０の検出信号による代わりにＰＤ４３の差動出力により各ガルバノミラー３２のコイル３５に流す電流値及びその極性を制御することで、光ファイバ９−１〜９−３における所望とするものに反射光が入射されるように切り替えることができる。
【００４０】
本実施の形態は以下の効果を有する。ガルバノミラー３２（ミラー３５）の配列が回転軸３３に垂直方向でもマグネット４１を兼用できる。
【００４１】
また、共通のハウジング１２に規則的に形成した収納部にそれぞれガルバノミラー３２を収納固定するようにしているので、規則的な配列状態での複数のガルバノミラー３２を有するガルボユニットを小型化できると共に、簡単かつ低コストで製造できる。また、ミラー３５の角度センサを形成するＬＥＤ４２とＰＤ４３は入射光５と反射光７を遮らない位置に容易に配置できる。
【００４２】
（第３の実施の形態）次に図９〜図１１を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する部分以外は第１の実施の形態と同じ構成である。図９及び図１０に示すように第３の実施の形態のガルボユニット６１は有底のハウジング６２に、マグネット６３を共通のヨーク６４を介して収納固定し、このマグネット６３に対向するように可動部を構成する複数のミラー６５を設けたミラープレート６６を固定して形成される。
【００４３】
ミラープレート６６はステンレス又はポリシリコン、又は単結晶シリコンの薄板をエッチング加工して、例えば４つのミラー６５が形成される。この場合、正方形ないしは長方形の板状の各ミラー６５はその上辺と下辺の左右方向の中心位置で線状部分を残すようにエッチング加工して、その線状の部分で形成したバネ６７により各ミラー６５をミラープレート６６に弾性的に回転的に変形可能に連結して支持している。つまり、各ミラー６５はそれぞれバネ６７を通る中心軸を回転軸６８として支持されている。
【００４４】
各ミラー６５の反射面となる表面には、例えば金或いは誘電体多層膜のコーティング膜を形成して反射率を向上させている。反射面の裏側の面にはポリイミドの薄いコーティング膜を形成して絶縁層を形成し、図１１に示すようにコイル６９を電鋳加工にて形成している。
【００４５】
図９に示すようにこのミラープレート６６は４隅の各位置に位置決め穴７０が設けられ、各位置決め穴７０を基準としてハウジング６２の上面の４隅に設けたピン７１に係入して位置決め固定される。ミラー６５の下方には表面を、（ミラー６５を複数形成した形成方向に）１０極に着磁された１本のマグネット６３にヨーク６４を貼り付けたものがハウジング６２内に収納固定される。
【００４６】
図１０に示すように、コイル６９の有効辺６９ａはマグネット６３の磁極の境界上に位置している。そのため有効辺６９ａに作用する磁界の方向は図１０のほぼ水平方向になる。そのため、コイル６９に電流を流すと、各コイル６９の２つの有効辺６９ａには逆方向の電流が流れるため、その回転軸６８の周りにミラー６５を回転させるトルクを生じる。隣り合う磁極からの磁束は隣り合う２つのミラー６５用の２つのコイル６９に共通して作用するようになっている。
【００４７】
本実施の形態は以下の効果を有する。１つのマグネット６３により多数のミラー６５の駆動に兼用しているため、さらに部品点数が少なく、組み立て性が良い。ミラー６５の反射面に対してマグネット６３を平行に配置し、ミラー６５とマグネット６３とハウジング６２を一方向から積層する様に構成しているので、組み立てが容易となる。
【００４８】
また、共通のミラープレート６６にエッチングにより、可動部を構成する複数のミラー６５を各支持部材と共に簡単に形成できると共に、所望とするピッチでミラー６５を配列形成したりすることができ、小型のガルバノミラーを複数配列させたガルバユニットを低コストで実現できる。
【００４９】
上述した実施の形態には実施の形態の構成に限定されない。例えば、ミラーはシリコンミラーや、プラスチックの成型品、プリズム等でも良い。また、配置するガルバノミラー、ミラーの数は２つ以上であればいくつでも良い。また、光通信に限らず、光ディスクのピックアップの例えばマルチビーム使用のマルチトラック読みとりでの各々のトラッキング様のガルバノミラーに適用しても良いし、他の測定機での光スキャナに適用する事もできる。
【００５０】
図１２は第１の実施の形態のガルボユニット１と第２の実施の形態のガルボユニット３０を用いて光通信用の光スイッチとしての光路切り替え装置の構成例を示す。本実施の形態では、入力用の４本の光ファイバからの信号光を出力用の４本の光ファイバを選択して切り替える。
【００５１】
第１の実施の形態の４つのガルバノミラー２を有するガルボユニット１を１つと、第２の実施の形態のガルボユニット３０でガルバノミラー３２を４つに少なくしたものを２組用いる。本実施の形態では、入力用の光ファイバから出力用の光ファイバまでの光路を入力用の光ファイバの配列方向に対して平行方向に配置した。
【００５２】
各光ファイバ３−ｉ（ｉ＝１〜４）から出射した光をレンズ４−ｉで平行光にしてその入射光５−ｉを、垂直方向の回転軸３３を有するガルボユニット３０Ａのガルバノミラー３２−ｉのミラー３５−ｉに投射する。その反射光をさらに別の垂直方向の回転軸３３を有するガルボユニット３０Ｂのガルバノミラー３２のミラー３５−ｉに投射する。
【００５３】
その反射光を水平方向の回転軸１１を有するガルボユニット１のガルバノミラー２のミラー６−ｉに投射し、その反射光を平行平板で構成されたビームスプリッタ１０１を透過した光をレンズ８−ｉに入射させ、再び光ファイバ９−ｉに入射させる。
【００５４】
また、ビームスプリッタ１０１に入射した光の一部（１〜２０％程度）は反射し、下方に配置されたＰＳＤ９９−ｉで受光する。各ＰＳＤ９９−ｉはその受光面上の光の位置を２方向で検出する。４本の入射光５−１〜５〜４に対応して４つのＰＳＤ９９−１〜９９−４が配置され、それらは１つの基板１００上に配置されている。
【００５５】
光ファイバ９−ｉに入射される光の位置が最良となる状態（レンズ８−ｉから光ファイバ９−ｉへ入射される光スポットが光ファイバ９−ｉの中心に位置し、光ファイバ９−ｉから伝送される光量が最大となる）のＰＳＤ９９−ｉ上の位置が記憶されている。
【００５６】
４本の光ファイバ３−１〜３−４を通ってきたそれぞれの通信用の光を４本の光ファイバ９−１〜９−４のどれかに選択的に入射させる。
【００５７】
光ファイバ３−１〜３−４、レンズ４−１〜４−４、ガルボユニット３０Ａ、ガルボユニット３０Ｂ、ガルゴユニット１、ビームスプリッタ１０１、レンズ８−１〜８−４、光ファイバ９−１〜９ー４は１つの平面上に配置され、図１４に示すように略Ｍ字状に構成されている。また、これらは光スイッチボックス１０３の内部に配置されている。
【００５８】
従って、光スイッチボックス１０３を薄型にできる。入力用の光ファイバ３−１〜３−４と出力用の光ファイバ９−１〜９−４は光スイッチボックス１０３の同じ面に配置されている。そのため、光スイッチボックス１０３を縦や横に配置しても入出力光ファイバにアクセスし易い。
【００５９】
次に本実施の形態の光の切り替えの作用について説明する。初期状態では図１２に示すように、光ファイバ３−１〜３−４からの光は、それぞれ光ファイバ９−１〜９ー４に入射するようにガルボユニット３０Ａの４つのミラー３５−１〜３５−４、ガルボユニット３０Ｂの４つのミラー３５−１〜３５ー４、ガルボユニット１の４つのミラー６−１〜６−４の各角度がそれぞれのミラーが有するＬＥＤ４２とＰＤ４３、又はＬＥＤ１９とＰＳＤ２０とで構成された角度センサの出力が略０となるような出力に保持されている。
【００６０】
光ファイバ３−ｉから通信用の光が出射されると、ＰＳＤ９９−ｉ上の光の位置が最良となるようにガルボユニット３０Ａのミラー３５−ｉ、ガルボユニット３０Ｂのミラー３５−ｉ、ガルボユニット１のミラー６−ｉの各角度を微調整する。この状態の各ミラーの角度を保持するように各ミラーに配置されている角度センサの出力を保持するように各ミラーを駆動制御する。
【００６１】
次に光ファイバ３−１からの光５−１を光ファイバ９−１から９−４に切り替える場合の作用について説明する。ガルゴユニット３０Ａのミラー３５−１を予め決められた角度θＡとなるように自身の角度センサの出力を用いて傾ける。ガルボユニット３０Ｂのミラー３５−４を予め決められた角度θＢとなるように自身の角度センサの出力を用いて傾ける。この結果、ガルボユニット３０Ａのミラー３５−１で反射した光はガルボユニット３０Ｂのミラー３５−１からミラー３５−４に向かう様になり、その反射光はガルボユニット１のミラー６−４に向かう様になる。
【００６２】
ＰＳＤ９９−４の出力が最良となるように３つのミラーの角度を微調整し、この状態の各ミラーの角度を保持するように各ミラーに配置されている角度センサの出力を保持するように各ミラーを駆動制御する。
【００６３】
この結果、光ファイバ３−１から出力された光５−１は光ファイバ９−１から９−４に切り替えられて出力される。
【００６４】
同様にして、４本の光ファイバ３−１〜３−４を通ってきたそれぞれの通信用の光を４本の光ファイバ９−１〜９−４のどれかに選択的に入射させることが可能となる。なお、図１３ではさらに光ファイバ３−４の光５−４を光ファイバ９−１に切り替えて出力されるようにした場合も示している。
【００６５】
なお、本実施の形態では入出力に４本の光ファイバを配置したが、その数は４本以外の数でも良い。例えば、入力１本、出力２本でも良い。この場合には、ガルボユニット３０Ａに１つのミラー３５、ガルボユニット３０Ｂには２つのミラー３５−１，３５−２、ガルボユニット１に２つのミラー６−１，６−２を配置すれば良い。また、入出力の光ファイバの本数に応じて各ミラーの数を適宜配置すれば良い。
【００６６】
図１４及び図１５は他の光路切り替え装置の構成例を示す。図１４はその概略の構成を斜視図で示し、図１５は側面方向から見た場合の構成を示す。なお、図１５では４つの光ファイバ３−１〜３−４等における１つのみを代表して示している。本変形例では、入力用の光ファイバから出力用の光ファイバまでの光路を入力用の光ファイバの配列方向に対して垂直に配置した。この場合には図１４に示すように光スイッチボックス１０３の幅Ｗの小さくできる効果がある。
【００６７】
図１４、図１５で示される光路切り替え装置であり、より具体的な構成例を示す。光通信用の光路切り替え装置は、それぞれミラー３５を可動するガルボユニット３０Ａと３０Ｂと、ミラー６を可動するガルボユニット１と、光ファイバ３と球レンズ４や、光ファイバ９と球レンズ８とを結合させた２つの結合装置１０４Ａと１０４Ｂとを備えて構成される。
【００６８】
例えば結合装置１０４Ａは図１８に示すような構成となっている。薄いシリコンウエハ１０４等を（１００）面のＳｉ単結晶板上に（１１１）面を異方性エッチングし、等間隔に整列された複数（図１８では例えば４個の場合で説明する）の四角錐形状の凹部１０４ａと、各凹部１０４ａに連通するＶ溝１０４ｂとを形成する。各四角錐形状の凹部１０４ａの先端部１０４ｃである図面上で左傾斜面（１１１）面上で右傾斜面との交点の中心から２／３程度の位置において、エッチング後にダイシングソーで切断する。つまり、図１８（Ａ）の点線で示す部分をカットして先端部１０４ｃ側を切り捨て光路の逃げを作る。
【００６９】
そして、球形状にしたレンズ（上述のように球レンズと記す）４を採用し、この球レンズ４を図１８（Ｂ）に示すように四角錐形状の凹部１０４ａに接着剤で固定する。先端部１０４ｃを切断する代わりに、Ｖ溝１０４ｂよりも深いＶ溝を形成し、レンズ４からの光路を逃げるようにしても良い。
【００７０】
光ファイバ３はコア径８ミクロン、クラッド径１２５ミクロンで、Ｖ溝１０４ｂに位置決めされている。そして、図面に示すＣ方向に光ファイバ３をそれぞれ位置調整して球レンズ４の出射光の平行度を調整し、接着剤で固定して、結合装置１０４Ａが形成される。なお、結合装置１０４Ｂも同様の構成である。
【００７１】
また、図１６及び図１７に示すように、結合装置１０４Ｂの前には薄板状の平行平板の表面に誘電体多層膜を形成したハーフミラー１０１と光ビームの発光量をモニタする光検出器（ＰＳＤ）９９が一体化されたセンサホルダ１０６が配置されている。その他、第１の実施の形態における図２に示すハウジング１２を２個用いる。
【００７２】
本実施の形態の光路切り替え装置では、複数の光ファイバ３、複数の光ファイバ９及びガルボユニット３０Ｂが３階建てで、ガルボユニット３０Ａとガルボユニット１が２階建ての構造になっている。
【００７３】
また、結合装置１０４Ａから延出される光ファイバ３又は結合装置１０４Ｂから延出される光ファイバ９を光スイッチボックス１０３で保持するため、右側壁部１０３ａにはそれぞれ光ファイバ３又は光ファイバ９を固定するＶ溝１１０（図１７参照）が複数形成され、各Ｖ溝１１０内に光ファイバ３又は９を接着剤で固定する。複数の光ファイバ３及び９はそれぞれゴム材からなるパッキン１０９により保護されている。
【００７４】
図１６に示すように光スイッチボックス１０３の上面と下面はそれぞれカバー１０５で覆われている。
【００７５】
また、図１７に示すように光スイッチボックス１０３内のユニット取付面には位置決めピン１１１が立設され、ガルボユニット３０Ａや結合装置１０４Ａ等にはそれぞれピン穴が設けてあり、各ピン穴に位置決めピン１１１を嵌入して位置決めし、ワッシャを介してビスで固定される。
【００７６】
本装置は以下の作用を有する。光ファイバ３の端面から照射された光は球レンズ４で略平行光となり、対向する位置に配置されたガルボユニット３０Ａのミラー３５で反射し、その反射光は結合装置１０４Ａの下に配置されたガルゴユニット３０Ｂのミラー３５で反射される。この反射光は、ガルボユニット３０Ａの下側に配置されたガルボユニット１のミラー６で反射され、ガルゴユニット３０Ｂの下側に配置されたセンサホルダ１０６に入射される。
【００７７】
このセンサホルダ１０６に入射された光はハーフミラー１０１で２分割され、一方は透過し、球レンズ８で集光されて光ファイバ９に入射し、この光ファイバ９内を通り、外部に送光される。また、ハーフミラー１０１で反射された光はＰＳＤ９９でモニタされる。
【００７８】
本実施の形態によれば、コンパクトな光路切り替え装置を構成できる効果がある。なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、前記複数の駆動機構は、コイルと磁性部材を有し、少なくとも前記複数の駆動機構の一部が前記複数の可動部材のうち少なくとも２つの可動部材の駆動に兼用することにより、部品点数を削減して、小型化と組み立てコストの削減を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた光路切り替え装置の概略の構成図。
【図２】第１の実施の形態のガルボユニットの全体構成を示す斜視図。
【図３】１つのガルバノミラーの構造を示す断面図。
【図４】図３のガルバノミラーの可動部を分解して示す斜視図。
【図５】本発明の第１の実施の形態のガルボユニットの全体構成を示す図。
【図６】ハウジングに収納固定されるガルバノミラーを示す斜視図。
【図７】１つのガルマノミラーの構造を示す図。
【図８】入射光と反射光を含む平面の両側にセンサが配置されていることを示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態のガルボユニットの構成を分解して示す斜視図。
【図１０】ガルボユニットの構造を示す断面図。
【図１１】ガルバノミラの裏面側を示す斜視図。
【図１２】第１及び第２の実施の形態を組み合わせて構成した光路切り替え装置の構成例を示す概略図。
【図１３】図１２の上方から見た構成図。
【図１４】より具体的に光路切り替え装置の構成例を示す概略斜視図。
【図１５】図１４の側面方向から見た概略図。
【図１６】さらに他の光路切り替え装置の構成例を示す図。
【図１７】図１６の構成を示す斜視図。
【図１８】図１６における結合装置の構成を示す図。
【図１９】従来例のガルバノミラーの構成を示す図。
【符号の説明】
１…ガルボユニット
２…ガルバノミラー
３…光ファイバ
４…レンズ
５…入射光
６…ミラー
７…反射光
８−１〜８−３…レンズ
９−１〜９−３…光ファイバ
１０…光路切り替え装置
１１…回転軸
１２…ハウジング
１４…ホルダ
１５−１，１５−２…コイル
１６…バネ
１７…マグネット
１９…ＬＥＤ
２０…ＰＳＤ

Claims

固定部材と、少なくともミラーが装着され第一の方向に直線的に配置した複数の可動部材と、この可動部材を前記固定部材に対して独立に変位可能に支持する複数の支持機構と、複数の駆動機構とを備えた光学素子駆動装置において、
前記複数の駆動機構は、前記可動部材に配置されたコイルと前記コイルに磁界を作用させる前記固定部材に配置された磁性部材を有し、前記磁性部材が前記可動部材の両側部において前記第一の方向に沿って配置され、かつ、前記ミラーが軸回りに回転可能であり、前記第一の方向は前記軸と平行であるとともに、少なくとも前記磁性部材の一部が前記複数の可動部材のうち少なくとも２つの可動部材の駆動に兼用されていることを特徴とする光学素子駆動装置。
固定部材と、少なくともミラーが装着され第一の方向に直線的に配置した複数の可動部材と、この可動部材を前記固定部材に対して独立に変位可能に支持する複数の支持機構と、複数の駆動機構とを備えた光学素子駆動装置において、
前記複数の駆動機構は、前記可動部材に配置されたコイルと前記固定部に配置された磁性部材を有し、前記磁性部材が前記可動部材の側部において前記第一の方向に沿って配置され、かつ、前記ミラーが軸回りに回転可能であり、前記第一の方向は前記軸と平行であるとともに、少なくとも前記磁性部材の一部が前記複数の可動部材のうち少なくとも２つの可動部材の駆動に兼用され、前記ミラーの反射面の裏側に前記ミラーの傾きを検出する傾きセンサーを配置していることを特徴とする光学素子駆動装置。
前記磁性部材は表面が二極に着磁されたマグネットである事を特徴とする請求項１または２に記載の光学素子駆動装置。
固定部材と、少なくともミラーが装着され第一の方向に直線的に配置した複数の可動部材と、この可動部材を前記固定部材に対して独立に変位可能に支持する複数の支持機構と、複数の駆動機構とを備えた光学素子駆動装置において、
前記ミラーが軸回りに回転可能であり、前記第一の方向は前記軸と垂直であるとともに、前記複数の駆動機構は、コイルと磁性部材を有し、少なくとも前記磁性部材の一部が前記複数の可動部材のうち少なくとも２つの可動部材の駆動に兼用され、隣り合う前記可動部材の間に前記磁性部材の少なくとも一部が配置されていることを特徴とする光学素子駆動装置。
固定部材と、少なくともミラーが装着される第一の方向に直線的に配置した複数の可動部材と、この可動部材を前記固定部材に対して独立に変位可能に支持する複数の支持機構と、複数の駆動機構とを備えた光学素子駆動装置において、
前記ミラーが軸回りに回転可能であり、前記第一の方向は前記軸と垂直であるとともに、前記複数の駆動機構は、コイルと磁性部材を有し、少なくとも前記磁性部材の一部が前記複数の可動部材のうち少なくとも２つの可動部材の駆動に兼用され、隣り合う前記可動部材の間に前記磁性部材の少なくとも一部が配置されていることを特徴とする光学素子駆動装置。
隣り合う前記可動部材の間にマグネットが配置され、異なる前記可動部材間の前記マグネットの磁極は同じ向きであることを特徴とする請求項４または５に記載の光学素子駆動装置。
固定部材と、少なくともミラーが装着される第一の方向に直線的に配置した複数の可動部材と、この可動部材を前記固定部材に対して独立に変位可能に支持する複数の支持機構と、複数の駆動機構とを備えた光学素子駆動装置において、
前記ミラーが軸回りに回転可能であり、前記第一の方向は前記軸と垂直であるとともに、前記複数の駆動機構は、前記可動部材に配置されたコイルと前記固定部に配置されたマグネットを有し、前記マグネットは前記可動部材の片側部において前記第一の方向に沿って配置され、前記マグネットの表面は複数の磁極に着磁され、隣り合う前記磁極からの磁束は隣り合う前記可動部材にそれぞれ配置された前記コイルに共通して作用することを特徴とする光学素子駆動装置。
前記コイルの有効辺は前記マグネットの前記磁極の境界上に位置している事を特徴とする請求項７記載の光学素子駆動装置。