WO2003076873A1

WO2003076873A1 - Detecteur d'angle de miroir, systeme de commutation de signaux optiques, et procede de commutation de signaux optiques

Info

Publication number: WO2003076873A1
Application number: PCT/JP2002/011092
Authority: WO
Inventors: Tsukuru Maruyama
Original assignee: Olympus Optical Co., Ltd.
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2003-09-18
Also published as: EP1484575A4; EP1484575A1

Description

明細書ラーの角度検出装置、光信号スィツチシステム及び光信号スィツチング方法技術分野

本発明は、ミラーの角度検出装置、光信号スィッチシステム、光信号スィッチング方法に関し、特に、ミラーの傾きの検出範囲が広く、かつコンパクトなミラーの角度検出装置、光信号スィッチシステム、光信号スイッチング方法に関する。背景技術

従来、ガルバノミラーは、光ディスク装置の光ピックアップのトラッキング用検出手段、光通信に用いられる光ファイバ一の光スィツチング手段等に用いられている。例えば、トラッキング用検出手段に用いられるガルバノミラー装置では、ガルバノミラーの傾き量を検出し、その検出された傾き量に基づいて、微動トラツキング制御が行われる。

この種の傾きセンサー、またはミラーの角度検出装置として、例えば日本国特公平 7 _ 6 6 5 5 4号公報、日本国特開平 8— 2 2 7 5 5 2号公報、日本国特開平 1 1 - 1 4 4 2 7 3号公報及び日本国特開平 1 1一 1 4 4 2 7 4号公報に記載されているものがある。

前記日本国特公平 7— 6 6 5 5 4号公報における傾きセンサーは、記録媒体への光ピックアップの出射ビームの光軸と記録媒体の記録面とのなす相対角度を検出するもので、拡散光を記録面へ照射する発光素子と、発光素子の両側に配置され記録面からの反射光を検出する 2つの受光素子からなる。 2つの受光素子へ検出する反射光量の差分を取ることにより、記録媒体に傾きが生じたときの傾き量が検出される。また、日本国特開平 8— 2 2 7 5 5 2号公報における傾きセンサーは同様に、記録媒体からの反射光を検出手段の 4分割の受光面で受光し、受光面間の受光量の差分を取ることによって 2方向の傾き量を検出する。

また、日本国特開平 1 1— 1 4 4 2 7 3号公報、又は日本国特開平 1 1一 1 4 4 2 7 4号公報における傾きセンサーは、偏光ミラーからの反射光を、入射角により反射率が変わるビームスプリッタを通して検出することにより傾き量を検出する。

しかしながら、前記日本国特公平 7— 6 6 5 5 4号公報に記載の方式では検出器である受光素子の大きさに限界があるため、検出できる角度の範囲が限られてしまレ、、広範囲な傾きを検出することができない。さらに傾きセンサーは、 1次元の傾き検出しかできない。

また、日本国特開平 8— 2 2 7 5 5 2号公報に記載の方式においても、日本国特公平 7— 6 6 5 5 4号公報と同様の課題を有し、さらに、傾き量の検出範囲を広くしょうとすると、検出器の受光面を大きくし、かつ他の部材も大きくしなければならなくなるので、装置全体のサイズも大きくなつてしまうという問題がある。

さらにまた、日本国特開平 1 1— 1 4 4 2 7 3号公報、及び日本国特開平 1 1一 1 4 4 2 7 4号公報に記載の方式では、ビームスプリッタの反射膜の特性を良くしないと検出精度が悪くなり、また同様に検出範囲を広くした場合、全体の機械的なレイァゥトが大きくなってしまう。

本発明は、以上の課題に鑑みなされたものであり、傾き量の検出範囲が広く、かつコンパクトなミラーの角度検出装置、光信号スィッチシステム及び光信号スイツチング方法を提供することを目的とする。発明の開示

本発明のミラーの角度検出装置は、少なくともミラーを有する可動部と、記可動部を傾ける支持駆動部と、可動部に光を投射する光源と、可動部からの反射光の光路を変更するビームスプリッタと、可動部からの反射光を受光しミラーの傾き量を検出する光検出器と、光検出器と可動部の間に設けられた少なくとも 1つの集光レンズを有する。

本発明の光信号スィツチシステムは、内部を伝わって光信号が伝達されてくる入力用ケーブルを複数本有した入力用ケーブルュエツトと、入力用ケーブルュニットから伝送された光信号を受光して内部を伝わって伝達させる出力用ケーブルを複数本有した出力用ケーブルュニットと、入力用ケーブルユニットと、出力用ケーブルュニットとの間に配置され、少なくとも複数の入力用ケーブルの 1本から入力された光信号を複数の出力用ケーブルの 1本に選択的に伝送させる光スィツチングデバイスとを含む。光スィツチングデバイスは、少なくとも、入力用ケーブルから射出された光信号の光路を選択的に変更させるように傾斜角度を偏向し得るように構成されたミラーと、ミラーの偏向した角度を検出する偏向角検出装置とを含む。偏向角検出装置は、ミラーの裏面に検出光を投射する光源と、ミラーにより反射された検出光を受光してミラーの偏向した角度量を検出する光検出器とを備える。

本発明の光信号のスイッチング方法は、少なくとも、複数の入力用ケーブルの 1 本から射出された光信号を、複数の出力用ケーブルの 1 本に向けて選択的に伝送させる光信号のスイッチング方法であり、複数の入力用ケーブルの中から、入力される光信号が射出される入力用ケーブルの場所と、複数の出力用ケーブルの中から、前記光信号を伝送する対象となる出力用ケーブルの場所とを特定し、入力用ケープルと出力用ケーブルとの間の光路中に配置されている少なくとも 1枚のミラーの裏面に位置検出用の光線を照射し、ミラーの裏面において反射された位置検出用の光線を光検出器によって受光することによって、ミラーの傾斜角度の偏向量を検出して、ミラーの傾斜角度を調整し、傾斜角度の変更されたミラーによって、特定された入力用ケーブルと特定された出力用ケーブルとの光路を接続し、光信号を選択的に伝送させる。本発明のミラーの角度検出装置は、少なくとも 1次元の方向に傾くミラーへ光を投射する光源と、ミラーからの反射光を受光して該反射光の光スポットの位置を検出する光検出器と、ミラーからの反射光の光路を、光検出器へ向かうように変更するビームスプリッタと、光検出器と前記ミラーの間に設けられた集光レンズとを有する。

本発明のミラーの角度検出装置は、支持軸を中心に回動自在なミラーを有する可動部に光を投射する光源と、光源をほぼ平行光にする第 1の集光レンズと、第 1の集光レンズを介した平行光と可動部からの反射光とを分離するビームスプリツタと、ビームスプリッタにより分離された反射光を受光しミラーの傾き量を検出する光検出器と、ビームスプリッタとミラーの間に配置され、反射光を光検出器に集光させる第 2の集光レンズとを有する。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係るガルバノミラー装置の平面図である。図 2は、図 1のガルバノミラー装置の正面図である。

図 3は、本実施の形態における装置の設計データの例を説明するための図である。図 4は、ガルバノミラーが 1次元方向 ( X方向、または Y方向) に傾いたときの光検出器の受光面上の光スポットの動きを説明するための図である。

図 5は、ガルバノミラーが 2次元方向（X方向及ぴ Y方向）に傾いたときの光検出器の受光面上の光スポットの動きを説明するための図である。

図 6は、ガルバノミラーの傾きに対する光検出器の出力状態を示す図である。図 7は、本発明の実施の形態に係るガルバノミラー装置の他の構成例を示す構成図である。

図 8は、本発明の第 2の実施の形態に係るガルバノミラー装置において、ガルバノミラーが 2次元方向（X方向及ぴ Y方向）に傾いたときの光検出器の受光面上の光スポットの動きを説明するための図である。

図 9は、図 8の構成において、ガルバノミラーの傾きに対する光検出器の出力状態を示す図である。

図 1 0は、本発明の第 3の実施の形態に係るガルバノミラー装置の平面図である。図 1 1は、第 3の実施の形態における装置の設計データの例を説明するための図である。

図 1 2は、第 3の実施の形態に係る他のガルバノミラー装置の平面図である。図 1 3は、本発明の第 4の実施の形態に係る傾きセンサー装置の全体構成を示す平面図である。

図 1 4は、ガルバノミラーが 1次元方向（X方向、または Y方向）に傾いたときの光検出器の受光面上の光スポットの動きを説明するための図である。

図 1 5は、ガルバノミラーの傾きに対する光検出器の出力状態を示す図である。図 1 6は、ガルバノミラーが 2次元方向 ( X方向及び Y方向) に傾いたときの光検出器の受光面上の光スポットの動きを説明するための図である。

図 1 7は、本発明の第 5の実施の形態に係るガルバノミラー装置において、ガルバノミラーが 2次元方向（X方向及ぴ Y方向）に傾いたときの光検出器の受光面上の光スポットの動きを説明するための図である。

図 1 8は本発明の第 6の実施の形態に係るガルバノミラー装置の平面図である。図 1 9は図 1 7のガルバノミラー装置の正面図である。

図 2 0は、応用例としての光信号スィッチシステムの構成を説明するための構成図である。

図 2 1は、応用例としての光磁気ディスク装置の基本構成を説明するための構成図である。発明を実施するための最良の形態以下、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）

以下、この発明の第 1の実施の形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図 1から図 7は、本発明の第 1の実施の形態を示す。図 1及ぴ図 2は、ガルバノミラーの傾きセンサーすなわち偏向角検出装置の全体構成を示す図である。本実施の形態では、光ピックアップの光路切り替え、及びトラッキング検出手段や、光フアイバーの光スィツチング手段としてガルバノミラーを有することを特徴とする。図 1は、本実施の形態に係るガルバノミラー装置の平面図である。図 2は、図 1 のガルバノミラー装置の正面図である。図 1において、例えば半導体レーザ等の光源モジュール 1から出射するレーザ光 Aは、絞り部材 2によりそのビーム径が絞られ、ビームスプリッタ 3、 1 / 4波長板 4及ぴ集光レンズ 5を通り、可動部であるガルバノミラー 6の裏面に投射され、反射する。ガルバノミラー 6は、ミラーを有する可動部と、ミラーを支持する支持軸とを有する。ミラーは、支持駆動部（図示せず）によって、支持軸を中心に回動自在になっており、 1方向あるいは 2方向に傾けられる。

ビームスプリッタ 3は、 2つのプリズムを合わせてなる偏光ビームスプリッタであり、その接合面 3 aはほぼ P偏光透過率 1 0 0 %、 S偏光反射率 1 0 0 %のコーティングが施されている。レーザ光 Aの偏光は、接合面 3 aに対して P偏光となるように構成されており、ほぼ 1 0 0 %の透過率でビームスプリッタ 3を通り、 1 / 4波長板 4により円偏光になる。 1 4波長板 4を透過したレーザ光 Aは、集光レンズ 5でほぼ平行光になり、ガルバノミラー 6の裏面に入射する。

ここで、集光レンズ 5に入射するレーザ光が略平行であるとは、一 5度以上から + 5度以下の範囲をいい、好ましくは _ 1度以上から + 1度以下の範囲をいう。なお、本明細書及ぴクレームにおいて、ガルバノミラー又はミラーの裏面とは、ミラー本体の裏面、及びその裏面に対して予め定められた位置に配置された検出用ミラーの面を含むことを意味する。ミラー本体の裏面に対して予め定められた位置に配置された検出用ミラーの例については後述する。

ガルバノミラー 6の裏面で反射したレーザ光 Aは、再ぴ集光レンズ 5を通り、 1 / 4波長板 4を通ってビームスプリッタ 3の接合面 3 aに S偏光で入射する。 S偏光で入射したレーザ光 Aは、接合面 3 aで行きの光路（光源モジュールから接合面

3 aへ向かう光路）とはほぼ垂直に曲げられた状態で光路が切り替えられ、光検出器 7に入射する。すなわち、レーザ光 Aは、ビームスプリッタ 3において、ガルバノミラー 6からの反射光の光路を、光検出器 7へ向かうように変更する。このとき、ガルバノミラー 6の裏面で反射したレーザ光 Aは、集光レンズ 5により集光した光となり、光検出器 7付近で焦点を結び、光検出器 7上では直径が◦. 2 mm程度の光スポットを形成する。

光検出器 7は、ガルバノミラー 6が X , Y方向に傾いたときに、その傾き量を検出するための位置検出センサー P S D (Position Sensitive Detector) であり、光検出器 7上の光スポットの 2次元位置を検出する。 2次元方向の角度検出機能を有するこの光検出器 7の出力に基づいて、ガルバノミラー 6の傾き量を検出することができる。光検出器 7は、例えば、浜松ホトニタス社製の型番 S 5 9 9 0等の受光面が

4 mm角の 2次元位置検出センサー P S Dである。その場合、位置検出センサー P S D上の光スポットは検出精度を保っため、直径が 0 . 2 mm以上のスポットでなければならない。

以下の説明では、図 1において、ガルバノミラー 6が矢印の方向に回動することによって、ガルバノミラー 6の裏面で反射したレーザ光 Aによる光スポットが、光検出器 7上で移動する方向を X方向とする。図 2において、ガルバノミラー 6が矢印の方向に回動することによって、ガルバノミラー 6の裏面で反射したレーザ光 A による光スポット 9力 S、光検出器 7上で移動する方向を Y方向とする。

また、本実施の形態における具体的な寸法は、図 1においては、 d lは 3 . 2 m (12は0. 2mm、（13は4111111、（14は1. 1 mm、 5は0. 5 mm、 d 6は 1. 6mm、 d 7は 1. 8 mm、 d 8は 4mm、 d 9は 0. 2mm、集光レンズ 5の凸側面の曲率半径（R) は 3. 05 mmである。図 2において、 d l Oは 4 mmである。

また、図 1において、絞り部材 2、ビームスプリッタ 3、 1/4波長板 4及び集光レンズ 5の全ての外径が一致しているが、絞り部材 2、ビームスプリッタ 3、 1 Z4波長板 4及び集光レンズ 5のうち、少なくとも 1組について、外径を一致させることが望ましい。外径を一致させることにより、装置の組み立て時に、その少なくとも 1組を、共通の枠の内周へ挿入できるので、装置の製造が容易となる。

図 3は、本実施の形態における装置の設計データの例を説明するための図である。表 1、表 2及び表 3は、図 3に示す装置の設計データを示す。具体的には、表 1は、各構成要素の各面（r番号で示す）に関する曲率半径、面間隔、偏心、屈折率、ァッべ数を示す表である。表 2は、表 1に示す偏心（1) のデータを示す表である。表 3は、表 1に示す偏心（2) のデータを示す表である。

(以下、余白）

(表 1 )

面番号曲率半怪面間隔偏心屈折率ァヅべ数

= CO

r 2 = ∞

d₂= :0.25 n₂=1.5163 リ 2=64.:

r a = ∞

d₃= :0.90

T4 絞り面 (径 0.48)

r 6 = oo

d₆= :1.10 n₆=1.4533 Ve=70.13 r 7 = oo

r is = oo

表 1において、面番号は、光源である物体面である。面番号 r ₄は、絞り面であり、径が 0. 48 cmであることを示している。面番号 r ₈及ぴ r ₁₂は、集光レンズ 5の曲面を指し、その曲率半径は 3. 05である。面番号 r ₈及ぴ r！ ₂以外の面は、平面であるため、曲率半径は無限大となっている。各面間の距離を d i ( iは正の整数。以下表 1及ぴ表 4において同じ。）で示す。 d iは、 r ₊ 面と r i面の間の距離を示し、表 1には、各 d iの距離データが示されている。

面番号 r ,。及ぴ r ₁₅で示す 2つの面は、反射面である。なお、 r ₁₅面では、光源から出射した光は反射せずに透過するが、 r ₁₀からの反射光は、 r , ₅面で反射する。従って、 r ₅と r ₆との間にある反射面 r , ₅における光透過時の曲率半径と面間隔のデータは省略されている。

また、表 1には、各面間の媒質の屈折率及ぴアッベ数が示されている。各面間の媒質の屈折率を ni (iは正の整数。以下同じ。）で、アッベ数を _{V i}で示す。表 1において、 ruは、 r _{(i +} "面と r 面の間の媒質の屈折率を示し、 v iは、 r u _{+ 1})面と r；面の間の媒質のアッベ数を示す。なお、空気の屈折率は 1であるため、表 1では、媒質が空気の場合の屈折率は省略してある。

さらに、 r i。面に入射する光であって Z軸に平行な光軸上の光線すなわち軸上主光線 Dと、 r i。面に入射する光であって Z軸に平行でない軸外主光線 Eのなす角度は、 +0. 0796度あるいは一 0. 5483度である。ここで、軸上主光線と軸外主光線が平行であれば、軸上主光線と軸外主光線のなす角度は 0度である。

次に、表 2及び表 3には、 r t。面及ぴ r ₁₅面のそれぞれ偏心角度データが示されている。

(表 2) 偏心（υ

X 0.00 Υ 0.00 Ζ 0.00

-9.10 β 0.00 7 0.00

(表 3) 偏心 (2)

X 0.00 Y 0.00 Ζ 0.00

a 45.00 β 0.00 7 0.00 ここで、表 2及ぴ表 3において、 αは、 X軸を中心に、 Υ Ζ面において回転する角度を示し、は、 Υ軸を中心に、 Χ Ζ面において回転する角度を示し、 γは、 Ζ軸を中心に、 Χ Υ面において回転する角度を示す。表 2及び表 3における角度の値は、図 3において反時計回り方向が正の値で、時計回り方向が負の値である。従って、表 2及ぴ表 3は、偏心（1 ) で示される角度 aは、一 9 . 1 0度であり、偏心（2 ) で示される角度は、 4 5度であることを示している。

また、ビームスプリッタ 3は、例えば、 S C H O T T社製の型番 S F L 1 1 ( n = 1 . 7 6 5 6 4 ) 等の高い屈折率（n ) の硝材を用いている。これによりガルバノミラー 6から光検出器 7までの全体光路長が短くなり、集光レンズ 5の焦点距離を短くすることができる。集光レンズ 5は、レーザ光 Aを集光させる効果の他に、焦点距離を短くして角倍率を小さくすることにより、ガルバノミラー 6の傾きに対する光検出器 7上での光スポットの移動量を小さくさせる効果を有する。これにより、ガルバノミラー 6の大きな傾き量、すなわち角度まで検出できる、広範囲な傾きセンサーを実現することができる。本実施の形態では集光レンズ 5は、 B K 7などの汎用的な硝材を用い、焦点距離は 6 mm程度であり、ガルバノミラー 5の裏面に対して角倍率は 0 . 5倍程度である。

また、集光レンズは図 1及ぴ図 2に示すように、ガルバノミラー 6に対して平凸の形状である。これにより収差をわざと悪くし、焦点距離は短いままで光検出器 7 上の光スポット 9を大きくすることが可能になる。

図 4から図 6は、光検出器 7の詳細な説明をするための図である。図 4はガルバノミラー 6が 1次元方向（X方向、または Y方向）に傾いたときの光検出器 7の受光面 8上の光スポットの動きを説明するための図である _P 図 6は、ガルバノミラー 6の傾きに対する光検出器 7の出力状態を示す図である。ガルバノミラー 6が 1次元方向（X方向、または Y方向）において傾いたときに、光検出器 7の受光面 8上の光スポット 9 aの位置が移動する。図 4に示すように、ガルバノミラー 6が中立位置にあるとき、光スポット 9 aの中心位置は、受光面 8の中心 C上にある。 1次元方向に傾いたときは、図 4の点線の円で示したような位置へ移動する。

このとき、光検出器 7の出力は図 6のグラフのように、ある範囲でほぼ線形に変化する。例えば、出力値は、ガルバノミラー 6が + 10度傾くと P 2となり、一 1 0度傾くと P 1となる。

また、図 5は、ガルバノミラー 6が 2次元方向 (X方向及ぴ Y方向) に傾いたときの光検出器 7の受光面 8上の光スポットの動きを説明するための図である。ガルパノミラー 6が 2次元方向（X方向及ぴ Y方向）において傾いたときに、受光面 8 上の光スポット 9 bは 2次元方向に移動する。図 5に示すように、ガルバノミラー 6が X方向及ぴ Y方向において中立位置にあるとき、光スポット 9 bの中心位置は、受光面 8の中心位置にある。 2次元方向に傾レ、たときは、図 5の点線の円で示したような位置へ移動する。このとき、光検出器 7は、ガルバノミラー 6の X方向及ぴ Y方向の方向における傾き量に応じて、 X方向及び Y方向のそれぞれの傾き量に応じた出力値を出力する。

本実施の形態に係るガルバノミラー装置では、図 6に示すように、ガルバノミラ一 5の傾き量すなわち角度が、 + 10度から一 10度の範囲に亘り傾き量の検出が可能である。

なお、ビームスプリッタ 3の硝材としては、屈折率の範囲が、 1. 65から 1. 8の場合、上述した S CHOTT社製の型番 S F L 1 1 (n= 1. 76564) の他にも、 OHARA社製の型番 S— T IM22 (n= 1. 64769)、 SCHOT T社製の型番 SFL 1 1 (n= 1. 78472)、 OHARA社製の型番 S— T I H 1 1 (n= 1. 78472)、 OHAR A社製の型番 S _T I H 6 (η= 1. 805 18) がある。次に、検出用ミラーを用いた装置の例を説明する。

上述したように、本発明では、ガルバノミラーの裏面とは、ミラー本体の裏面及ぴその裏面に対して予め定められた位置に配置された検出用ミラーの面を含むことを意味する。図 7は、ミラー本体の裏面に対して予め定められた位置に配置された検出用ミラーを有するミラーの偏光角検出装置の構成を示す構成図である。

図 7において、偏向角検出装置は、ミラー 6を有する光偏向器 14と、フレキシブルプリント基板（FPC) 1 5と、ノヽウジング 1 3と、半導体レーザ 1と、偏向ビームスプリッタ（PB S) 3と、 1/4波長板 4と、集光レンズ 5、及ぴ位置検出センサー（PSD) 7を含む。

半導体レーザ 1は、ハウジング 13の開口部 1 3 bに装着される。 PB S 3の一面は、ハウジング 1 3の台座に接着される。集光レンズ 5は、ハウジング 1 3の光偏向器 14の取り付け面に形成された開口部に取り付けられる。 PSD 7は、ハウジング 13に接着される。

偏向器 14は、可動部であるコイルホルダ 1 6 aと、固定部であるマグネットホルダ 1 6 bを有する。コイルホルダ 16 a及ぴマグネットホルダ 16 bは、非導電性プラスチックである例えばチタン酸ゥイス力入りの液晶ポリマーで成形される。支持部材としての 4本のバネ 1 6 cが、コイルホルダ 1 6 aとマグネットホルダ 1 6 bを両端で保持する。可動部であるコイルホルダ 16 aは、ミラー 6、第 1 のコィル 1 6 dと第 2のコィノレ 1 6 eを有する。第 1及ぴ第 2のコイル 16 d、 1 6 e には、 F PC 1 5から電力が供給される。半導体レーザ 1の 3本の端子は、 FPC 15の半田付け部 15 bに半田付けされる。

マグネットホルダ 1 6 bには、第 1のコイル 1 6 d用のマグネット 1 7 aと、第 2のコイル 1 6 e用のマグネット（図示せず）が取り付けられている。マグネットには、ヨーク 17 bが接着されている。

ミラ一 6は、コイルホルダ 1 6 aの表面側中央部の取付部（図示せず）に、外周部を位置決めして周囲を接着して取り付けられる。ミラー 6の表側の反射面 6 aには、反射率の高いコーティングがなされる。また、コイルホルダ 1 6 aの裏面側中央部には取付部（図示せず）に、ミラー 1 8が周囲を位置決めして接着固定される。検出用ミラーとしてのミラー 1 8は、ミラー 6に対して予め定められた位置に配置される。ミラー 6とミラー 1 8の間の空間に、支持部材としてのアーム 1 9の中央部が位置する。従って、 2つのミラー 6、 1 8が、可動部において互いに対向するように保持されている。そして、ピボット 1 6 f において、可動部が固定部に対して傾き可能に支持されている。

半導体レーザ 1からの光が P偏光で P B S 3に入射し、その偏光面 3 aを透過して 1 / 4波長板 4及び集光レンズ 5を経て検出用ミラーであるミラー 1 8の裏面（反射面） 1 8 aに入射する。ミラー 1 8で反射した光は、集光レンズ 5及ぴ 1 / 4波長板 4を経て P B S 3に入射する。ミラー 1 8で反射されて P B S 3に入射する光は、往路及び復路で 1 / 4波長板 4を合計 2回通ることにより、その偏光面は 9 0 度回転して S偏光となるので、 P B S 3の偏光面 3 aで反射されて P S D 7の受光面 8に入射する。 P S D 7は、その受光面 8に投射された光の 2方向における位置を電流値により出力する。 "

受光面 8上では、ミラー 1 8すなわちミラー 6の傾きに応じた位置に、光スポットが形成されるので、ミラー 6の傾き、すなわち偏向角を検出することができる。なお、以下に説明する第 2ないし第 7の実施の形態のいずれにおいても、図 7で説明したような、ミラー本体の裏面に対して予め定められた位置に配置された検出用ミラーを有するミラーの偏向角検出装置は適用可能である。従って、第 2ないし第 7の実施の形態においては、図 7に示す偏向角検出装置の説明は省略する。

また、 2軸回動可能な静電駆動モータを利用した 2次元ガルパノーミラーの例としては、特開平 5— 6 0 9 9 3号公報に開示されているものがある。その特開平 5 - 6 0 9 9 3号公報に記載のガルバノミラーでは、該公報の図 3に示すように、回転軸の重心位置が同一になるように設けられた反射板 2 8及ぴ内枠 2 5は、それぞれ可撓梁 2 6、 2 7及び可撓梁 2 3、 2 4によって支持されている。これらの反射板 2 8及ぴ内枠 2 5は、下方に設けられた固定電極 3 1、 3 2の一方、又は固定電極 3 3、 3 4の一方に電圧を印加すると、静電気力を受けて可撓梁 2 3、 2 4、 2 6、 2 7を軸として回転する。従って、本実施の形態のミラーとしては、このようなガルバノミラーであってもよい。なお、同様に、以下に説明する第 2ないし第 7 の実施の形態のいずれにおいても、ミラーとしては、特開平 5— 6 0 9 9 3号公報に記載のようなガルバノミラーでもよレ、。

よって、本実施の形態に係るガルバノミラー装置は、光ピックアップの光路切り替え装置、光ディスク装置のトラッキング装置、光ファイバ一の光スイッチング装置等、ガルバノミラーの広範囲にわたる傾きの検出が必要とされる装置において、応用が可能となる。本実施の形態に係るガルバノミラー装置では、反射光が光源からの出た光の光路に対して垂直方向に曲げられて光検出器に導かれ、かつ集光レンズを用いているので、ガルバノミラー装置全体がコンパクトとなる。従って、光デイスク装置のトラッキング装置等の応用装置においても、コンパクトなレイアウトが可能となり、装置全体をコンパクトにすることができる。

(第 2の実施の形態）

次に、本発明の第 2の実施の形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図 8は、本実施の形態の傾きセンサーの光検出器 7において、ガルバノミラー 6 が 2次元方向（X方向及び Y方向）に傾いたときの光検出器 7の受光面 8上の光スポットの動きを説明するための図である。図 9は、図 8の構成において、ガルバノミラーの傾きに対する光検出器の出力状態を示す図である。

本実施の形態では傾きセンサーの光検出器として、位置検出受光器（P S D ) ではなく、 4分割光検出器（P D) を用いたことを特徴とする。

ガルバノミラー装置の全体配置構成は、図 1及ぴ図 2に示すような第一の実施の形態の配置構成と同じであり、光検出器のみが異なるので、第一実施の形態と異なる部分のみ説明する。

本実施の形態では集光レンズ 5の焦点距離は 9 mm程度であり、 2次元方向の角度検出機能を有する光検出器 7に集光するレーザ光 Aの光スポットの直径は、 1. 0から 1. 5mmと大きい。また光検出器 7の受光面 10は、 4つの受光面に分割されている。分割された受光面を、それぞれ 1 0 a、 1 0 b、 10 c、 10 dとする。

図 8において、ガルバノミラーが 2次元方向 (X方向及び Y方向) に傾いたとき、受光面 10 a上の光スポット 1 1は 2次元方向で移動する。このとき、受光面 10 a、 10 b、 10 c、 10 dの光検出器の出力をそれぞれ 12 a、 12 b、 12 c、 12 dとすると、

X方向は、

(1 2 a + 1 2 c - 1 2 b-12 d) / (12 a + 12 b + 1 2 c + 12 d) を演算することにより、そして、 Y方向は、

(1 2 a + 12 b- 1 2 c-12 d) / (12 a + 12 b + 12 c + 12 d) を演算することにより、 X、 Y方向における演算結^:の出力は、第 1の実施の形態と同様に、ガルバノミラー 6の傾き量に応じてそれぞれほぼ線形に変化する。

本実施の形態の構成では受光面の大きさは、縦横共に 4mmの長さで、ガルバノミラー 6の傾きが、図 9に示すように、 X方向及び Y方向のそれぞれにおいて、 + 5〜 6度から一 5〜 6度程度の範囲の検出が可能である。例えば、出力値は、ガルパノミラーが一 6度傾くと P4となり、 +6度傾くと P 3となる。

よって、第二の実施の形態の構成によれば、第一実施の形態と同様に、ガルバノミラー傾きの検出範囲が広く、かつコンパクトなガルバノミラー装置が実現できる。従って、応用装置においても、コンパクトなレイアウトが可能となり、装置全体をコンパクトにすることができる。 (第 3の実施の形態）

本発明の第 3の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図 10，図 1 1は本実施の形態の傾きセンサーの詳細を説明するための図である。図 12は、第 3の実施の形態に係るガルバノミラー装置の他の例の平面図である。これらの図において、第 1の実施の形態と同じ構成要素については、同一の符号を付して説明は省略し、異なる部分のみ説明する。

図 10は、本実施の形態に係るガルバノミラー装置の平面図である。本実施の形態では傾きセンサーの集光レンズとして、平凸形状のレンズではなく、ゾーンプレ一トを有するフレネルレンズ、回折光学素子である DOE (Diffractive Optical Element) 又はホログラムを有するレンズを用いたことを特徴とする。

図 10において、 1 2は、フレネルレンズである。本実施の形態では、集光レンズとして厚さ 0. 5mm程度のフレネルレンズ 1 2が用いられる。フレネルレンズ 1 2は、 1/4波長板 4に接合され、ビームスプリッタ 3と 1/4波長板 4とフレネルレンズ 12とが一体接合されている。

具体的な寸法は図 10の通りである。図 10においては、 d lは 3. 2mm、 d 2は 0. 2mm、（13は4011!1、 14は1. 1 mm、 d 8は 4 mmであり、フレネノレレンズ 12の表面 1 2 a力、らガノレノノミラー 6の表面までの距離が 1. 8 mmでめる。

第 1実施の形態の構成に比べ、フレネルレンズ 1 2の厚み分、及び 1/4波長板 4とフレネルレンズ 1 2間の距離分が短くなるため、センサー光源 1からガルバノミラー 6までの距離を 1. 6 mm短縮することができ、コンパクトな構成が可能になる。

また、フレネルレンズ 1 2から光検出器 7までの距離も短くなるため、第 1の実施の形態の集光レンズ 5の焦点距離が約 6 mmであるのに対し、フレネルレンズ 1 2の焦点距離は約 5mmと短くなる。フレネルレンズ 1 2は Z E O N E X (商標）やアクリルなどのプラスチック硝材や、石英などのガラス硝材の表面を用い、フレネノレレンズ 1 2の面 1 2 aにゾーンプレー卜が施さ;^る。

ゾーンプレートとは、多数の輪帯を同心に並べ、各輪帯からの光が 1点に同じ位相で集まるように施されている。透明部と吸収部とが交互に繰り返す細かい構造による回折を利用して、レンズと同様の屈折率を得ることができる。

フレネルレンズ 1 2の焦点距離が短くなることにより、角倍率が小さくなるので、ガルバノミラー 6の傾きに対する光検出器 7上のスポットの移動量がより小さくなる。本実施の形態ではガルバノミラー 6の傾き量一 1 2度から + 1 2度の範囲の検出が可能である。これにより同じ光検出器で、より広い検出範囲を持つ傾きセンサ一を実現する。

またビームスプリッタ 3と 1 Z 4波長板 4とフレネルレンズ 1 2とを一体接合することにより、フレネルレンズ 1 2の固定部がいらなくなるので、光検出器 7もビ一ムスプリッタ 3に当て付けて、一体に接着固定することができ、装置の組立及ぴ調整が容易になる。

図 1 1は、本実施の形態における装置の設計データの例を説明するための図である。表 4、表 5及び表 6は、図 1 1に示す装置の設計データを示す。具体的には、表 4は、各構成要素の各面（r番号で示す）に関する曲率半径、面間隔、偏心、屈折率、アッベ数を示す表である。表 5は、表 4に示す偏心（1 ) のデータを示す表である。表 6は、表 4に示す偏心（2 ) のデータを示す表である。表 4におけるホログラム面 [ 1 ] の面形状を示す曲率半径 Rは、次の式 1で表される。

(以下、余白） (表 4 ) 面番■¾· 曲率半怪面間隔偏心屈折率アッペ数

r 3 == OO .

d₃=0.90

r 4 絞り面 (径 0.48)

o

表 4において、面番号 r iは、光源である物体面である。面番号 r ₄は、絞り面であり、径が 0. 48 cmであることを示している。面番号 r ₈及び。は、ホログラム面 [1] である。面番号 r ₈及ぴ1： i。以外の面は、平面であるため、曲率半径は無限大となっている。各面間の距離を d；で示す。 d iは、 r ₊ 面と r i面の間の距離を示し、表⁴には、各 d iの距離データが示されている。

面番号 r ₉及び r ₃で示す 2つの面は、反射面である。なお、 r ₁₃面では、光源から出射した光は反射せずに透過するが、 r ₉からの反射光は、 r ₁₃面で反射する。従つて、 r ₅と r ₆にある反射面 r L ₃における光透過時の曲率半径と面間隔のデータは省略されている。また、表 4は、各面間の媒質の屈折率及びアッベ数が示されている。各面間の媒質の屈折率を η ;で、アッベ数を v iで示す。表 4において、 n iは、 r ₊ 面と r i 面の間の媒質の屈折率を示し、 V；は、 r ₊ 面と r i面の間の媒質のアッベ数を示す。なお、空気の屈折率は 1であるため、表 4では、媒質が空気の場合の屈折率は省 P1各してある。

さらに、 r ₉面に入射する光であって Z軸に平行な光軸上の光線すなわち軸上主光線 Dと、 r ₉面に入射する光であって Z軸に平行でない軸外主光線 Eのなす角度は、 + 0 . 0 7 9 6度あるいは— 0 . 5 4 8 3度である。ここで、軸上主光線と軸外主光線が平行であれば、軸上主光線と軸外主光線のなす角度は 0度である。

次に、表 5及び表 6には、 r g面及ぴ r L ₃面のそれぞれ偏心角度データが示されている。

(表 5 )

偏心（1)

X 0.00 Y 0.00 Ζ 0,00

-10.00 β 0.00 7 0.00

(表 6 )

偏心 (2)

X 0.00 Υ 0.00 Ζ 0.00

α 45.00 β 0.00 Ύ 0.00

'ここで、表 5及ぴ表 6において、ひは、 X軸を中心に、 Υ Ζ面において回転する角度を示し、 βは、 Υ軸を中心に、 Χ Ζ面において回転する角度を示し、 γは、 Ζ軸を中心に、 Χ Υ面において回転する角度を示す。表 5及ぴ表 6における角度の値は、図 1 1において反時計回り方向が正の値で、時計回り方向が負の値である。従って、表 5及び表 6は、偏心（1) で示される角度は、一 10. 00度であり、偏心（2) で示される角度 αは、 45度であることを示している。

(式 1)

R=C 1 X+C 1 Υ

ここで C 1は- 9.9 X 10— ²である。

また、図 1 2はさらに装置をコンパクトにした構成の例を示す本実施の形態に係るガルバノミラー装置の平面図である。

具体的な寸法は図 12に示す通りである。図 1 2においては、 d lは 3. 2mm、 (12は0. 2mm、 33は4 1!1、 014は0. 4mm、 d 8は 3 mmであり、フレネノレレンズ 1 2の厚さは 0. 5 mmで、フレネルレンズ 1 2の表面 1 2 aからガルバノミラー 6の表面までの距離が 1. Ommである。

図 1 2に示すように、 1 4波長板4は厚さ 0. 4 mmの薄肉タイプを用い、ビ一ムスプリッタ 3は 4mm角ではなく、 3mm角である。またフレネルレンズ 1 2 とガルバノミラー 6との距離は 1 mm程度に短縮する。これにより図 10の例に比ベてセンサー光源 1からガルバノミラー 6まで距離を 1. 5 mm短縮することができ、図の X方向の長さも 0. 5 mn！〜 lmm程度短くすることができる。

本実施の形態ではフレネルレンズ 1 2の焦点距離は約 4 mmであり、ガルバノミラー 6の傾き量一 10度から + 10度の範囲の検出が可能である。センサー光源 1 も、図 1 2は φ 5. 6mm (直径）のパッケージタイプであるが、 φ 3. 3mm (直径）のパッケージを使ってさらにコンパクトな構成にすることが可能である。また受光面の大きさもより小さい 3 mm角にすることが可能である。 ' またフレネルレンズ 1 2ではなく、回折光学素子である D O Eを有する D O Eレンズや、ホログラムを有するホログラムレンズを用いることも可能である。この場合、ゾーンプレートではなく回折格子やホログラムが施されており、構成例は図 1 0及ぴ図 1 2と同じになる。これによりフレネルレンズを用いた構成の装置の例と同様の効果が得られる。

また本実施の形態での集光レンズは 1 . 5〜 7 mm程度の焦点距離をとり得る。よって第 1の実施の形態と同様に、ガルバノミラー傾きの検出範囲が広く、かつコンパクトなガルバノミラー装置が実現できる。

(第 4の実施の形態）

図 1 3ないし図 1 6は本発明の第 4の実施の形態に係わる図である。図 1 3は、本実施の形態に係わる傾きセンサー装置の全体構成を示す平面図である。図 1 4は、ガルバノミラーが 1次元方向（X方向、または Y方向）に傾いたときの光検出器の受光面上の光スポットの動きを説明するための図である。図 1 5は、ガルバノミラ一の傾きに対する光検出器の出力状態を示す図である。図 1 6は、ガルバノミラーが 2次元方向 ( X方向及び Y方向) に傾いたときの光検出器の受光面上の光スポットの動きを説明するための図である。

図 1 3に示す本実施の形態の傾きセンサー装置 2 1においては、センサー光源 2 2から出射するレーザ光 2 3は、第 1の集光レンズ 2 4によりほぼ平行光になりプリズム 2 5を透過する。

ここで、プリズム 2 5は、例えば O H A R A社製の型番 S— B S L 7などの汎用的なガラスを硝材としたビームスプリッタで、プリズム 2 5の面 2 5 aはほぼ透過率 5 0 °/₀、反射率 5 0 %のコーティングが施されている。

レーザ光 2 3はほぼ 5 0 %の透過率でプリズム 2 5を通り、第 2の集光レンズ 2 6を通ってやや集光して、ガルバノミラー 2 7の裏面で反射する。反射したレーザ光 2 3は再ぴ第 2の集光レンズ 2 6を通り、プリズム 2 5の面 2 5 aで透過光 2 8 と反射光 2 9に分離される。

反射光 2 9は，面 2 5 aにおいて、行きの光路に対してほぼ垂直に曲げられた状態で光路を切り替えられ、光検出器 3 0に入射する。このとき反射光 2 9は第 2の集光レンズ 2 6により集光した光となり、 0 . 2〜0 . 5 mm程度のスポットを光検出器 3 0上に形成する。

なお、本実施の形態では、 2つの集光レンズ 2 4 , 2 6はプリズム 2 5と同じ硝材を用い、プリズム 2 5の両 ffiに接合される。なお、スペースに余裕があれば、分離した構成も可能である。また 2つの集光レンズ 2 4 , 2 6はほぼ同じ焦点距離をもち、その焦点距離は 6〜8 mm程度である。また、ビームスプリッタとしてのプリズムと、 2つの集光レンズを一体成形して、 1つの部材として形成すうようにしてもよい。

集光レンズが 1つしかない場合を考えると、レーザ光 2 3のビーム径を細くするために絞りを小さくしなければならず、光量欠損が大きくなる。また、機械的な構成上の制限により各部位聞の距離がある場合、集光レンズの焦点距離が長くなり、これにより光検出器 3 0上の光スポットの動きが大きくなり、ガルバノミラー 2 7 の広範囲な傾きの検出ができなくなる。

そこで、本実施の形態に係る傾きセンサー装置 2 1は、 2つの集光レンズ 2 4， 2 6を用いることにより、レーザ光 2 3の光量欠損を軽減させ、そのレーザ光を有効に利用することができる。また機械的な構成上の制限があるときでも、 2つの集光レンズ 2 4 , 2 6の焦点距離を変えることにより、光検出器 3 0上のスポット径、およぴスポットの動き量を最適化できるので、ガノレバノミラー 2 7の ί頃きに対して、広範囲な傾き量の検出が可能になる。

また光検出器 3 0はガルバノミラー 2 7が X , Υ方向に傾いたときに、その傾き量を検出する位置検出受光器 P S D (Position Sensitive Detector) であり、光検出器 3 0上のスポットの位置を検出することにより傾き量を検出する。なお、光検出器 3 0は本実施の形態では例えば浜松ホトニタス社製の型番 S 5 9 9 0などの受光面が 4 mm角の P S Dであるが、同様の大きさであれば他の検出器でも問題ない。

図 1 4及び図 1 5は光検出器 3 0の詳細を説明する図である。図 1 4はガルバノミラー 2 7が 1次元方向（X方向、または Y方向）に傾いたときの光スポットの動きを示す。ガルバノミラー 2 7が 1次元方向に傾いたときに、光検出器 3 0の受光面 3 1上のスポット 3 2 aの位置が移動する。このとき光検出器 3 0の出力は図 1 5のグラフのように一定の範囲でほぼ線形に変化する。

また、図 1 6はガルバノミラー 2 7が 2次元方向に傾いたときの光スポットの動きを示す。ガルバノミラー 2 7が、 X及ぴ Y方向に動いたときに、受光画 3 1上のスポット 3 2 bは 2次元方向に移動する。このときそれぞれの方向の出力も同様に図 1 5のグラフのようになる。

本実施の形態の構成では、ガルバノミラー 2 7の傾き量すなわち角度が、 _ 7〜 1 0度から + 7〜1 0度の範囲の検出が可能である。よってガルバノミラー傾きの広範囲な検出が必要とされる、光ピックアップの光路切り替え手段、及びトラツキング手段や、光ファイバ一の光スィツチング手段としての使用が可能となる。

また、 2つの集光レンズ 2 4 , 2 6を用いることにより、レーザ光 2 3の光量欠損を軽減させ、レーザ光を有効に利用することができ、機械的な構成上の制限があるときでも、 2つの集光レンズ 2 4 , 2 6の焦点距離を変えることにより、光検出器 3 0上のスポット径、およぴスポットの動き量を最適化できるので、ガルバノミラー 2 7の傾きに対して、広範囲な検出が可能になる。

さらに、反射光 2 9を折り曲げて光検出器 3 0に導くので、傾きセンサー装置 3 1をコンパクトな機械的なレイァゥトで構成することが可能となる。

(第 5の実施の形態）

図 1 7を用いて、本発明の第 5の実施の形態に係る傾きセンサー装置の光検出器の詳細を説明する。図 1 7は、第 5の実施の形態に係るガルバノミラ一装置において、ガルバノミラーが 2次元方向（X方向及び Y方向）に傾いたときの光検出器の受光面上の光スポットの動きを説明するための図である。

第 5の実施の形態は、第 4の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明する。本実施の形態に係わる傾きセンサー装置の構成は、図 1 3に示す構成と同じである。

本実施の形態では傾きセンサー装置の光検出器 3 0として、位置検出受光器（P S D ) ではなく、 4分割フォトダイオードを光検出器とした 4分割光検出器であつて、 4分割された受光面を有したことを特徴とする。

本実施の形態では、第 2の集光レンズ 2 6の焦点距離は 1 0〜 1 2 mm程度であり、光検出器 3 0に集光するレーザ光のスポット径は φ 1 , 0〜 1 . 5 mm (直径）と大きい. また図 1 7に示すように、光検出器 3 0の受光面 3 1は 4つの受光面 3 1 a〜3 1 dに分割されている。

ガルバノミラー 2 7が X及び Y方向の 2次元に傾いたとき、受光面 3 1上のスポット 3 2は 2次元方向に移動する。

このときそれぞれの受光面 3 1 a〜3 1 dの出力を A〜Dとすると、

X方向は、

(A + C - B - D) / (A+ B + C + D

を演算することにより、 Y方向は、

(A + B - C - D) / (A + B + C + D)

を演算することにより、それぞれの方向の演算出力は第 4の実施の形態と同様に、それぞれほぼ線形に変化する。

本実施の形態の構成では受光面 3 1の大きさは 4 mm角で、ガルバノミラー 2 7 の傾き _ 5〜 6度から + 5〜 6度程度の範囲の検出が可能である。

よって第 4の実施の形態と同様に、コンパクトな機械的なレイアウトで、ガルバノミラー傾きの、広範囲な検出への使用が可能となる。

(第 6の実施の形態）

図 1 8及び図 1 9は本発明の第 6の実施の形態に係わり、図 1 8は第 6の実施の形態に係るガルバノミラー装置の平面図である。図 1 9は図 1 8のガルバノミラー装置の正面図である。

第 6の実施の形態は、第 4の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施の形態では、光路を切り替えるビームスプリッタとして、プリズムではなく平板プレートを配置したことを特徴とする。

図 1 8及び図 1 9に示す本実施の形態の傾きセンサー装置 1 aおいては、センサ一光源 4 1から出射するレーザ光 4 2は、第 1の集光レンズ 4 3によりほぼ平行光になり、絞り 4 4によりビーム径を絞られ、平板プレート 4 5に入射する。

ここで、平板プレート 4 5は、例えば O H A R A社製の型番 S— B S L 7、白板などのガラスや Z E O N E X (商標) などのプラスチックを硝材としたビームスプリックであり、平板プレート 4 5の面 4 5 aはほぼ透過率 5 0 %、反射率 5 0 %のコーティングが施されている。

レーザ光 4 2はほぼ 5 0 %の透過率で平板プレート 4 5を通り、第 2の集光レンズ 4 6によりガルバノミラー 2 7の裏面付近に集光する。このとき集光点は、ガルパノミラー 2 7の表面上のゴミによる光量欠損を防ぐため、ガルバノミラー 2 7の手前 3〜 0 . 5 mm付近である。

ガルバノミラー 2 7の裏面で反射したレーザ光 4 2は再び第 2の集光レンズ 4 6 を通り、再びほぼ平行光となり平板プレート 4 5の面 4 5 aで反射され、反射光 4 8に分離される。

反射光 4 8は面 4 5 aで行きの光路に対してほぼ垂直に曲げられた状態で光路を切り替えられ、光検出器 4 9に入射し、 φ 0 . 2 mm (直径）程度のスポットを光検出器 4 9上に形成する。

2つの集光レンズ 4 3， 4 6は同じ非球面レンズであり、焦点距離は 2 mm程度で、波面収差は RM S値が 0 . 0 1 r m s以上でかつ 0 . 0 5 i r m s以下のレンズである。 RM S値は、波面収差の Peak to Valleyである P— V値の自乗平均値であり、単位はで波長を意味する。

また、光検出器 4 9は第 4の実施の形態と同様に P S Dであり、例えば浜松ホト二クス社製の型番 S 7 8 4 8などの受光面が 2 mm角の P S Dであるが、同様の大きさであれば他の検出器でも問題ない。

2つの集光レンズ 4 3 , 4 6を用いることにより、レーザ光 4 2は光量を欠損することなくほぼ平行、かつビーム径を細くすることが可能になり、ガルバノミラー 2 7の広範囲な傾きに対しても、レーザ光 4 2は各部位上の有効範囲外にケラれることなく検出することが可能になる。また、レーザ光をほぼ平行光にすることにより、各部位間の距離の制限を軽減させることができる。

これらの構成により、第 4の実施の形態と同様にガルバノミラー 7の傾き量を検出することができ、平板プレート 4 5を使うことにより、さらに安価でコンパクトな機械的なレイァゥトが可能となる。

(第 7の実施の形態）

本発明に係る第 7の実施の形態は第 1の集光レンズ、第 2の集光レンズに通常の球面レンズではなく、フレネルレンズ、または回折光学素子を有する D O Eレンズや、ホログラムレンズを用いたことを特徴とする。

第 7の実施の形態に係る傾きセンサー装置の構成は、第 4、第 5及ぴ第 6の実施の形態の構成とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明する。本実施の形態に係わる傾きセンサー装置の構成は、図 1 3から図 1 9に示す構成と同じである。第 4、第 5及び第 6実施の形態のそれぞれの第 1の集光レンズと第 2の集光レンズの両方あるいは一方に、第 4、第 5及び第 6の実施の形態の第 1の集光レンズと第 2の集光レンズと同じ焦点距離のフレネルレンズ、 D O Eレンズ、またはホログラムレンズを用いる。これにより通常のレンズと同様の効果が得られる。

また第 1、第 2の実施形態の集光レンズに比べ、厚さ l mm以下の薄肉の光学部品にできるため、装置をよりコンパクトな構成にすることができる。さらに、ホログラムレンズの場合、ビームスプリッタの各面に直接ホログラムを施すことにより、ビームスプリッタと第 1の集光レンズ、第 2の集光レンズとの一体化、すなわち一つの部品とすることも可能となる。これにより部品点数を減らすことができ、さらにコンパクトで安価な構成のガルバノミラーの偏向角検出装置を実現することが可能になる。

(応用例）

以上説明した実施の形態に係るミラーの偏向角検出装置を搭載したガルバノミラ一装置は、光通信用の光路切り替えを行う光信号スィッチシステム、光ディスク装置等に応用することができる。以下、それらの応用例のいくつかについて説明する。まず、上述した実施の形態に係るミラーの偏向角検出装置の光信号スィツチシステムへの応用例について説明する。図 2 0は、光信号スィッチシステムの構成を説明するための構成図である。図において、光偏向素子としてのミラー 5 1は、 X軸と平行な回転軸 O xと、 X軸と直交する Y軸と平行な回転軸 O yとの回りに選択的に駆動される。

光信号は、入力用ケーブルとしての光ファイバ 5 3の内部を伝わって伝達される。 1本の光ファイバ 5 3からレンズ 5 4を経て平行光で投射される光通信用の入射光 5 5は、ミラー 5 1で反射されて、反射光 5 6を、反射光 5 6にほぼ垂直な平面上に 3段に並んで配設された合計 9つのレンズ 5 7 - 1ないし 5 7 - 9のうちのいずれか一つに選択的に入射されて、対応する 9本の光ファイバ 5 8— 1ないし 5 8— 9のうちのいずれか 1本に集光して入射させるようにしたものである。

光信号は、出力用ケーブルとしての光ファイバ 5 8— 1ないし 5 8— 9のうちのいずれかによつて受光されて、ファイバの内部を伝わって伝達される。なお、ここでは、入力ファイバは 1本であるが、入力ファイバを複数本設け、複数の出力ファィバと同様に、入力用ファイバュニットを構成するようにしてもよい。

すなわち、ミラー 5 1を回転軸 O yの回りに傾けることによって、ミラー 5 1における反射光 5 6を図 2 0の左右方向である X方向に偏向させ、ミラー 5 1を回転軸 O xの回りに傾けることによってミラー 5 1における反射光 5 6を図 2 0の上下方向である Y方向に偏向させ、入力ファイバからの光信号の光路を選択的に変更することによって、 9つのレンズ 5 7 - 1ないし 5 7— 9のうちのいずれか一つに選択的に入射させる。レンズ 5 7に入射した光は、対応する光ファイバ 5 8— 1ないし 5 8— 9のうちのいずれか一つに入射する。このようにして、入射側の 1本の光ファイバ 5 3からの光を出力する光ファイバを、 9本の光ファイバ 5 8— 1ないし 5 8— 9の中から選択することができる。

さらに説明すれば、入力用ファイバから入力される光信号が射出される入力用フアイバの場所と、前記複数の出力用ファイバの中から、前記光信号を伝送する対象となる出力用ファイバの場所とを特定されると、入力用ファイバと出力用ファイバとの間の光路中に配置されている少なくとも 1枚のミラー 5 1の裏面に位置検出用の光線が照射される。そのとき、ミラー 5 1の裏面において反射された位置検出用の光線を光検出器によって受光することによって、ミラーの傾斜角度の偏向量を検出して、ミラー 5 1の傾斜角度が調整される。

従って、光スィツチングデバイスとしてのガルバノミラー装置のミラー 5 1に上述したミラーの偏向角検出装置を設けることによって、光信号のスィツチングシステムを実現できる。

次に、上述した実施の形態に係るミラーの偏向角検出装置の光ディスク装置への応用例について説明する。

図 2 1は、光磁気ディスク装置の基本構成を説明するための構成図である。図において、光磁気ディスクドライブ装置 6 1には、光ディスク 6 2が図示しないスピンドルモータの回転軸に装着される。一方、光ディスク 6 2の情報を再生又は記録するために回動（粗動）アーム 6 3が光ディスク 6 2の記録面に対して平行になるように取り付けられている。この回動アーム 6 3は、ボイスコイルモータ 4によつて回転軸 6 5を回転中心として回動可能となっている。この回動アーム 6 3の光デイスク 6 2に対向する先端には、光学素子を搭載した浮上型光学へッド 6 6が搭載されている。また、回動アーム 6 3の回転軸 6 5近傍には光源ュニット及び受光ュニットを備えた光源モジュール 6 7が配設され、回動アーム 6 3と一体になって駆動する構成となっている。

浮上型光学へッド 6 6は、浮上スライダー、対物レンズ、ソリツドィマージョンレンズ、磁気コイルから構成されている。回動アーム 6 3の先端部にはレーザ光束を浮上型光学へッド 6 6に導くための立ち上げミラー 6 8が固着されている。さらに、回動アーム 6 3上には、偏向ミラー 6 9が設けられている。光源モジュール 6 7から出射された平行なレーザ光束は、浮上型光学へッド 6 6により、光ディスク 6 2上に収束される。また、偏向ミラー 6 9には、ガルバノモータ（図示せず）が取り付けられ、レーザ光束の進行方向を微小角度変更することができる。

従って、上述したミラーの偏向角検出装置を、ミラー 6 9に対応して設けることによって、本発明を光ディスク装置に応用することができる。

なお、以上複数の実施の形態及びその応用例において説明したミラーは、一般にミラーに駆動コイルが付けられているガルバノミラーとして説明した。し力し、本発明の適用できるミラーは、このようなガルバノミラーに限られず、静電駆動モータ等あるいは永久磁石をミラーに接着し、固定側に駆動コイルを配置するようにしたミラーにも適用可能である。以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で幾多の変形ができることは当然である。産業状の利用可能性

以上説明したように本発明によれば、ミラーの角度検出装置、光信号スィツチシステム及ぴ光信号スイッチング方法において、傾き量の検出範囲が広く、かつコンパクトに形成できるものである。

Claims

請求の範囲

1 . 少なくともミラーを有する可動部と、

前記可動部を傾ける支持駆動部と、

前記可動部に光を投射する光源と、

前記可動部からの反射光の光路を変更するビームスプリッタと、

前記可動部からの前記反射光を受光し前記ミラ一の傾き量を検出する光検出器と、前記光検出器と前記可動部の間に設けられた少なくとも 1つの集光レンズを備えたことを特徴とするミラーの角度検出装置。

2 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、

前記ビームスプリッタは、前記光源からの光を透過させ、前記可動部からの前記反射光の光路を切り替える機能を持つプリズムであることを特徴とする。

3 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、

前記ビームスプリッタは、前記光源からの光を透過させ、前記可動部からの前記反射光の光路を切り替える機能を持つ平板プレートであることを特徴とする。

4 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、

前記集光レンズは、前記ビームスプリッタと前記ミラーの間に配置され、前記反射光を前記光検出器に集光させることを特徴とする。

5 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、

前記集光レンズは、前記光源からの光をほぼ平行光にすることを特徴とする。

6 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、

えを光の波長としたときに、前記集光レンズは、波面収差が 0 . 0 1 λ rms 以上かつ 0 . 0 5 rms以下であることを特徴とする。

7 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、

前記光検出器は、 2次元の位置検出センサ一であることを特徴とする。

8 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、前記光検出器は、 P S D又は 4分割フォトダイオードであることを特徴とする。

9 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、

前記集光レンズは、フレネルレンズであることを特徴とする。

1 0 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、

前記集光レンズは、回折光学素子を用いたレンズであることを特徴とする。

1 1 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、

前記光源と前記ビームスプリッタの間に絞りが設けられていることを特徴とする。

1 2 . 請求項 1に記載のミラーの角度検出装置において、、

前記集光レンズと前記ビームスプリッタは、一体成形されていることを特徴とする。

1 3 . 内部を伝わって光信号が伝達されてくる入力用ケーブルを複数本有した入力用ケープノレュニットと、

前記入力用ケーブルュニットから伝送された光信号を受光して内部を伝わって伝達させる出力用ケーブルを複数本有した出力用ケ一ブルュ-ットと、

前記入力用ケーブルュニッ卜と、前記出力用ケーブルュニッ卜との間に配置され、少なくとも前記複数の入力用ケーブルの 1本から入力された光信号を前記複数の出力用ケーブルの 1本に選択的に伝送させる光信号スィツチングデバイスとを含み、前記光スイッチングデバイスは、少なくとも、前記入力用ケーブルから射出された光信号の光路を選択的に変更させるように傾斜角度を偏向し得るように構成されたミラーと、前記ミラーの偏向した角度を検出する偏向角検出装置とを含み、前記偏向角検出装置は、前記ミラーの裏面に検出光を投射する光源と、前記ミラ一により反射された検出光を受光して前記ミラーの偏向した角度量を検出する光検出器とを備えた

ことを特徴とする光信号スィッチシステム。

1 4 . 請求項 1 3に記載の光信号スィッチシステムにおいて、前記光源と前記ミラーとの間に、ビームスプリッタを配置したことを特徴とする。

1 5 . 請求項 1 3に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

前記ビームスプリッタは、前記光源から前記ミラーに向かう光を透過させ、前記ミラーからの反射光は、前記光検出器に繋がる光路側に反射させるように光路を切り替えるプリズムであることを特徴とする。

1 6 . 請求項 1 3に記載の光信号スィッチシステムにおいて、

前記ビームスプリッタは、前記光源から前記ミラーに向かう光を透過させ、前記ミラーからの反射光は、前記光検出器に繋がる光路側に反射させるように光路を切り替える平板プレートであることを特徴とする。

1 7 . 請求項 1 3に記載の光信号スィッチシステムにおいて、

前記光信号スイッチシステムの光路中に集光レンズを配置したことを特徴とする。

1 8 . 請求項 1 7に記載の光信号スィッチシステムにおいて、

前記集光レンズは、前記ビームスプリッタと前記ミラーの間に配置され、前記ミラーからの反射光を前記光検出器に集光させることを特徴とする。

1 9 . 請求項 1 7に記載の光信号スィッチシステムにおいて、

前記集光レンズは、前記光源からの光を略平行にする。

2 0 . 請求項 1 7に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

λを光の波長としたときに、前記集光レンズは、波面収差が 0 . 0 1 λ rms 以上かつ 0 . 0 5 rms以下であることを特徴とする。

2 1 . 請求項 1 3に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

前記光検出器は、 2次元の位置検出センサであることを特徴とする。

2 2 . 請求項 1 3に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

前記光検出器は、 P S D又 4分割フォトダイオードであることを特徴とする。

2 3 . 請求項 1 7に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

2 4 . 請求項 1 7に記載の光信号スィッチシステムにおいて、

2 5 . 請求項 1 3に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

前記入力用ケーブルが、光ファイバ一により構成されていることを特徴とする。

2 6 . 請求項 1 3に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

前記出力用ケーブルが、光ファイバ一により構成されていることを特徴とする。

2 7 . 請求項 1 3に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

前記ミラーが、ガルバノミラーにより構成されていることを特徴とする。

2 8 . 請求項 1 3に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

前記入力用ケーブルュニットは、前記複数の入力用ケーブルをマトリックス配置して構成されていることを特徴とする。

2 9 . 請求項 1 3に記載の光信号スィツチシステムにおいて、

前記出力用ケーブルュニットは、前記複数の出力用ケーブルをマトリックス配置して構成されていることを特徴とする。

3 0 . 少なくとも、複数の入力用ケーブルの 1 本から射出された光信号を、複数の出力用ケーブルの 1 本に向けて選択的に伝送させる光信号のスイッチング方法において、

前記複数の入力用ケーブルの中から、入力される光信号が射出される入力用ケーブルの場所と、前記複数の出力用ケーブルの中から、前記光信号を伝送する対象となる出力用ケーブルの場所とを特定し、

前記入力用ケーブルと前記出力用ケーブルとの間の光路中に配置されている少なくとも 1枚のミラーの裏面に位置検出用の光線を照射し、前記ミラーの裏面において反射された位置検出用の光線を光検出器によつて受光することによって、前記ミラーの傾斜角度の偏向量を検出して、前記ミラーの傾斜角度を調整し、

前記傾斜角度の変更された前記ミラーによって、前記特定された入力用ケーブルと前記特定された出力用ケーブルとの光路を接続し、前記光信号を選択的に伝送させることを特徴とする光信号のスィッチング方法。

3 1 . 請求項 3 0に記載の光信号のスィツチング方法おいて、

前記位置検出用の光線は、ビームスプリッタを介して前記ミラーに照射され、前記ミラーの裏面において反射された前記位置検出用の光線は、再び前記ビームスプリッタを介して前記光検出器に導かれることを特徴とする。

3 2 . 請求項 3 0に記載の光信号のスィツチング方法において、

前記ミラーの裏面において反射された位置検出用の光線は、集光レンズを介して前記光検出器に集光され、前記検出器に位置検出用の光を受光させることを特徴とする。

3 3 . 少なくとも 1次元の方向に傾くミラーへ光を投射する光源と、

前記ミラーからの反射光を受光して該反射光の光スポットの位置を検出する光検出器と、

前記ミラーからの前記反射光の光路を、前記光検出器へ向かうように変更するビ一ムスプリッタと、

前記光検出器と前記ミラーの間に設けられた集光レンズとを有することを特徴とするミラーの角度検出装置。

3 4 . 請求項 3 3に記載のミラーの角度検出装置において、

前記光検出器は、前記光スポットの 2次元位置検出器であることを特徴とする。

3 5 . 請求項 3 3に記載のミラーの角度検出装置において、

前記光検出器は、 P S D又は 4分割フォトダイオードであることを特徴とする。

3 6 . 請求項 3 3に記載のミラーの角度検出装置において、

前記集光レンズは、前記ミラーに対して平凸の形状を有するレンズであることを特徴とする。

3 7 . 支持軸を中心に回動自在なミラーを有する可動部に光を投射する光源と、前記光源をほぼ平行光にする第 1の集光レンズと、

前記第 1の集光レンズを介した前記平行光と前記可動部からの反射光とを分離するビームスプリッタと、

前記ビームスプリッタにより分離された前記反射光を受光し前記ミラーの傾き量を検出する光検出器と、

前記ビームスプリッタと前記ミラーの間に配置され、前記反射光を前記光検出器に集光させる第 2の集光レンズと

を有することを特徴としたミラーの角度検出装置。

3 8 . 請求項 3 7に記載のミラーの角度検出装置において、

前記ビームスプリッタは、前記光源からの光を透過させ、前記可動部からの反射光の光路を切り替える機能を持つプリズムであることを特徴とする。

3 9 . 請求項 3 7に記載のミラーの角度検出装置において、

前記ビームスプリッタは、前記光源からの光を透過させ、前記可動部からの反射光の光路を切り替える機能を持つ平板プレートであることを特徴とする。

4 0 . 請求項 3 7に記載のミラーの角度検出装置において、

λを光の波長としたときに、前記集光レンズは、波面収差が 0 . 0 1 λ rms 以上かつ 0 . 0 5 λ rms以下であることを特徴とする。

4 1 . 請求項 3 7に記載のミラーの角度検出装置において、

前記光検出器は 2次元の位置検出センサであることを特徴とする。

4 2 . 請求項 3 7に記載のミラーの角度検出装置において、

前記光検出器は、 P S D又は 4分割フォトダイォードであることを特徴とする。