JP2000275490A - 光軸補正装置および光軸補正装置製造方法 - Google Patents

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、応答性を向上させるとともに、
部品や材料の有効利用を図る。 【解決手段】 光を反射するためのミラー７２は、ミラ
ーホルダ９０の上部に載置されている。ミラーホルダ９
０は、直交する２軸を中心として回動可能である２軸ス
プリング７１と一体形成される。即ち、２軸スプリング
７１は、板状のバネ材をプレス加工することによりその
形が形成された後、ミラーホルダ９０が射出成形され
る。そして、ミラーホルダ９０が形成された２軸スプリ
ング７１が板状の部材から切断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光軸補正装置およ
び光軸補正装置製造方法に関し、特に、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およびそのよ
うな光軸補正装置を製造する光軸補正装置製造方法に関
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。

【０００３】図１１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。

【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。

【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。

【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、更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１２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１１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１１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１３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１１で示した光
学系に介在させたものであり、図１１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１２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。更
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１３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。

【００１２】図１４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。

【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。

【００１４】図１５は図１４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。

【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。更に、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軸の交点、
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。

【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。

【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７８ＸおよびＹ軸駆動機構部７８Ｙを制御し、ミラ
ー７２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。

【００２０】ところで、図１５に示す例では、Ｘ軸駆動
機構７８ＸおよびＹ軸駆動機構７８Ｙとして、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を使用し
ているが、図１６に示すように、コイルが可動であるム
ービングコイル型のボイスコイルモータを使用すること
も可能である。

【００２１】図１６に示す例では、図１５の場合と比較
して、Ｘ軸駆動機構７８ＸおよびＹ軸駆動機構７８Ｙの
配置がそれぞれ上下反転している。即ち、Ｙ軸駆動機構
７８Ｙでは、ボビン７８Ｙａおよびコイル７８Ｙｂがベ
ースプレート７５からミラーホルダ７４側に移動され、
また、ヨーク７８Ｙｃおよびマグネット７８Ｙｄがミラ
ーホルダ７４からベースプレート７５へ移動されてい
る。また、Ｘ軸駆動機構７８Ｘに関しても同様の構成と
されている。

【００２２】一般的にコイルの質量は、マグネットのそ
れと比較して小さいので、可動部分の慣性質量を減少さ
せることが可能となり、ミラー７２の応答性を高めるこ
とができる。

【００２３】また、図１５および図１６に示す例では、
２軸スプリング７１と枠体７３および２軸スプリング７
１とミラーホルダ７４のそれぞれは、接着剤により接着
されているがこれらを図１７に示すようにネジによって
接合するようにしてもよい。

【００２４】図１７では、２軸スプリング７１の外側リ
ング７１１がネジ７３ｃによって枠体７３に固定されて
いる。また、２軸スプリング７１の内側リング７１３が
ネジ７２ｄによってミラーホルダ７４に固定されてい
る。その他の構成は、図１５の場合と同様である。

【００２５】図１８は、図１７に示す例の正面図であ
る。この図に示すように、外側リング７１１は、合計６
本のネジ７３ｃによって枠体７３に固定されている。ま
た、内側リング７１３は、合計４本のネジ７２ｄによっ
てミラーホルダ７４に固定されている。

【００２６】図１９は、図１７に示すミラーホルダ７４
の詳細を示す正面図である。この図に示すように、ミラ
ーホルダ７４には、ネジ７２ｄが挿入される孔７４ａ〜
７４ｄが形成されている。また、その中心には、ミラー
７２が載置される孔７４ｅが形成されている。

【００２７】このような構成によれば、組立時や装置の
稼動時において、何らかの理由により２軸スプリング７
１が破損したような場合に、破損部分を容易に交換する
ことが可能となるので、作業性を向上させることが可能
となる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１５およ
び図１６に示す光軸補正装置（以下、光軸補正装置Ａと
呼ぶ）は、薄板のバネ材を材料とした２軸スプリング７
１により、ミラー７２を２軸に対して回転支持し、ボイ
スコイルモータでミラー７２を回転駆動し、ミラー７２
の反射角の変化を利用して光軸を補正するものである。

【００２９】この２軸スプリング７１の回転支持部（以
下ブリッジと呼ぶ）は、小型モータの微小な力でも回転
できるように振り剛性を小さくしてある。そのため、比
較的小さい応力でも塑性変形を生じ、使用不能となる。

【００３０】また光軸補正装置Ａの可動部は、ミラー７
２、回転支持部品である２軸スプリング７１、ミラー７
２を位置決め保持するミラーホルダ７４、アクチュエー
タであるボイスコイル型モータのマグネット（マグネッ
トヨーク）もしくはコイルによって構成される。従来そ
れらの部品は全て接着剤を用いて組み立てられていた。
従って、可動部を組立てる際に、または、装置が稼動中
に何らかの理由で過負荷が作用するなどして、２軸スプ
リング７１が変形もしくは破損した場合には、接着後の
分解が困難であるため、使用可能なその他の部分を再利
用することができないという問題点があった。

【００３１】また光軸補正装置Ａの可動部において、２
軸スプリング７１はミラーホルダ７４と接着剤により締
結されているが、この方式では、接着剤が硬化して実用
強度に達するまで部品を固定する必要があるため生産性
が低下するという問題点もあった。

【００３２】これに対し、図１７に示す光軸補正装置
（以下、光軸補正装置Ｂと呼ぶ）では、ミラーホルダ７
４に２軸スプリング７１をネジによって締結する構造と
して、２軸スプリング７１の交換を可能にし、更に２軸
スプリング７１のネジ締結位置を回転軸上にし、ミラー
駆動用のアクチュエータであるボイスコイル・モータの
マグネットヨークにナットの機能を持たせるようにして
いる。

【００３３】しかしこの光軸補正装置Ｂに関しても、
「光軸ずれ」に対するミラーの追従性能を更に高める要
求があり、２軸スプリング７１の交換が可能である反
面、組立時にミラーホルダ７４と２軸スプリング７１の
位置決めを正確に行う必要があるので煩雑であるという
問題点があった。

【００３４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、応答性が高い光軸補正装置を提供すること
を目的とする。また、本発明は、２軸スプリングが破損
した場合においても、他の部品を再利用することが可能
な光軸補正装置製造方法を提供することを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】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保持部材と、
前記保持部材を、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支持する板状部
材によって構成される支持部材と、前記ミラーを前記第
１および前記第２の軸周りに独立して回動させる回動機
構部と、前記ミラーの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
前記第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、前記回動機構部を制御する回動制御手段とを
有し、前記支持部材と前記保持部材とが一体成形によっ
て構成されていることを特徴とする光軸補正装置が提供
される。

【００３６】ここで、ミラーはレーザ光を反射する。保
持部材はミラーを保持する。支持部材は保持部材を、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
りに回動自在に支持する板状部材によって構成される。
回動機構部はミラーを第１および第２の軸周りに独立し
て回動させる。回動制御手段はミラーの各軸周りの回動
角度を検出する回動角度検出機構部と、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、回動機構部を制御する。

【００３７】また、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を製造する光軸補正装置製造方法
において、板状部材に対してプレス加工を施すことによ
り支持部材を形成し、前記板状部材に形成された前記支
持部材に対して射出成形により保持部材を形成し、前記
保持部材が形成された前記支持部材を前記板状部材から
切断し、前記保持部材に対して前記ミラーを固着し、前
記支持部材と、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の軸周りに独立に回動させる回動機構部
と、前記ミラーの前記第１の軸および前記第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前記回動
機構部を制御する回動制御手段とを結合することを特徴
とする光軸補正装置製造方法が提供される。

【００３８】ここで、先ず、板状部材に対してプレス加
工を施すことにより支持部材を形成し、次に、板状部材
に形成された支持部材に対して射出成形により保持部材
を形成し、続いて、保持部材が形成された支持部材を板
状部材から切断し、続いて、保持部材に対してミラーを
固着し、最後に、支持部材と、ミラーの反射面と平行な
面上の第１の軸および第２の軸周りに独立に回動させる
回動機構部と、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回動機構部
を制御する回動制御手段とを結合する。

【００３９】

【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４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７０に出射され、更にこの光軸補正装置７０で反
射して凸型のレンズ５を介して送信先の光空間伝送装置
に向けて出力される。

【００４０】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５によっ
て収束された後、光軸補正装置７０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３
ａ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。

【００４１】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。

【００４２】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７０のミ
ラー７２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。

【００４３】次に、光軸補正装置７０の具体的な構成例
について説明する。図２は光軸補正装置７０の平面図で
ある。光軸補正装置７０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７１１，７１２，７１３を
有している。最も外側の外側リング７１１には、ネジ７
１ｅ〜７１ｊにより、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、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７１
１に対してＹ軸周りに回動可能となっている。

【００４４】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、一体成形によって後
述するミラーホルダ９０が形成されており、このミラー
ホルダ９０によりミラー７２が固定される。

【００４５】図１（Ａ）は図２のＸ１１−Ｘ１１線に沿
う断面図である。この図において、２軸スプリング７１
は、前述したように、枠体７３の上面にネジにより固定
されている。内側リング７１３には、ミラーホルダ９０
が一体成形により形成されている。

【００４６】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）において実線で
囲繞した部分の拡大図である。ミラーホルダ９０は射出
成形によって形成され、２軸スプリング７１をその内部
に取り込むように構成されている。

【００４７】ミラー７２は、その側面がミラーホルダ９
０の内側面９０ｄに密着するように、また、載置面９０
ｃ上に載置された状態で装着されている。このとき、ミ
ラー７２の反射面７２ａおよび裏面７２ｂは、２軸スプ
リング７１と平行となっている。

【００４８】ミラーホルダ９０の内側上端部には、環状
の切り欠き９０ａが形成されている。また、載置面９０
ｃの内側には、環状の溝９０ｂが形成されている。切り
欠き９０ａには、ミラー７２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７２はミラーホルダ
９０に確実に固定される。また、万一切り欠き９０ａ内
の接着剤がミラー７２と内側面９０ｄとの隙間から流れ
落ちても、溝９０ｂに溜まるので、接着剤が載置面９０
ｃ側に流れることを防止できる。これにより、ミラー７
２の裏面７２ｂが載置面に接着されることがないので、
ミラー７２の反りや歪みを防止することができる。

【００４９】図３は、ミラーホルダ９０の詳細な構成例
を示す正面図である。この図に示すように、台座部９０
ａはＸ軸駆動機構部７８Ｘ（図示せず）およびＹ軸駆動
機構部７８Ｙ（図示せず）と接合される部分である。ま
た、突出部９０ｂは台座部９０ａから所定の高さだけ突
出しており、その内部にミラー７２が配置される。

【００５０】ミラー７２は、表側の反射面７２ａだけで
なく、その裏面７２ｂも光が反射できるように加工され
ている。枠体７３の下面には、ベースプレート７５が固
定されている。更に、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Ｙ軸周りに回動させる２つのＹ軸駆動
機構部７８Ｙ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７５上には、Ｘ軸
周りに回動させる２つのＸ軸駆動機構部７８Ｘ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
７８Ｙと９０°ずれた位置に設けられている。なお、こ
の例では、一方のＸ軸駆動機構部７８Ｘは、図面の手前
に存在するために図面からは省略されている。

【００５１】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。ボビン７８Ｙａに巻かれたコイル７８Ｙｂに
電流を流すことにより、マグネット７８Ｙｄ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７
４がＹ軸周りに回動する。光軸補正装置７０では、これ
ら２つのＹ軸駆動機構部７８Ｙ動作を制御することによ
り、ミラーホルダ７４のＹ軸周りの回動角度を制御す
る。

【００５２】ベースプレート７５には、２つのＹ軸駆動
機構部７８Ｙのそれぞれに対応してストッパ（図示せ
ず）が設けられている。これらのストッパは、それぞれ
ヨーク７８Ｙｃの移動量を制限するために設けられてい
る。また、このストッパは、ベースプレート７５に対し
て上下に調節可能となっており、ヨーク７８Ｙｃの移動
量を調節することができる。

【００５３】一方、Ｘ軸駆動機構部７８Ｘも、ボビン７
８Ｘａ、コイル７８Ｘｂ、ヨーク７８Ｘｃ、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
対向する位置に設けられた図示せぬ他のＸ軸駆動機構部
７８Ｘも同様の構成とされている。Ｘ軸駆動機構部７８
Ｘ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７０では、このＸ軸駆動機構部７８Ｘ
の動作を制御することにより、ミラーホルダ７４のＸ軸
周りの回動角度を制御する。

【００５４】ベースプレート７５上には、Ｙ軸角度セン
サ７９と、Ｘ軸角度センサ（図示せず）とが固定されて
いる。Ｙ軸角度センサ７９およびＸ軸角度センサは、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７２の
裏面７２ｂ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、ミラー７２のＹ軸周りの回動角度、Ｘ軸
周りの回動角度をそれぞれ検出する。光軸補正装置７０
では、これらＹ軸角度センサ７９およびＸ軸角度センサ
からの角度検出信号に基づいて、Ｘ軸駆動機構部７８Ｘ
およびＹ軸駆動機構部７８Ｙを制御し、ミラー７２の反
射面７２ａの角度を制御する。これにより、光軸の補正
制御が行われる。

【００５５】次に、図５および図６を参照して、ミラー
ホルダ９０および２軸スプリング７１を一体形成により
作成するプロセスについて説明する。先ず、図５（Ａ）
に示すように、２軸スプリング７１の材料であるぱね材
１００を、帯状の材料として供給する。

【００５６】次に、図５（Ｂ）に示すように、プレス加
工により、２軸スプリング７１を構成する３つのリング
と、Ｘ，Ｙ軸用のブリッジを成形する。この時点では、
２軸スプリング７１は帯状の材料につながった状態であ
る。

【００５７】続いて、図６（Ａ）に示すように、帯状の
状態のままでインサート成形用の金型に送り、金型内に
２軸スプリング部を位置決めして保持し、樹脂を射出し
てミラーホルダ９０を成形する。その結果、ミラーホル
ダ９０となる樹脂材料が、２軸スプリング７１の第１リ
ングを包み込んで一体構造の部品となる。射出成形され
たミラーホルダ９０には、前述したように、２軸スプリ
ングの中心とミラーの中心が一致するように位置決めす
る機能が設けてあり、またマグネットヨークを位置決め
する機能（位置決め用の溝）も設けてある。なお、図１
に示す実施の形態では、ムービングマグネット方式であ
るので、ヨーク７８Ｙｃがミラーホルダ９０に取り付け
られているが、ムービングコイル方式の場合には、ヨー
ク７８Ｙｃの替わりにコイルが配置されて固定される。

【００５８】最後に、図６（Ｂ）に示すように、帯状の
バネ材１００から、２軸スプリング７１の外周部を切り
離して完成する。従来、２軸スプリングとミラーホルダ
の２部品は、個々に製作した後、組み立てていたが、組
み立てに際して位置決め治具あるいは位置決め機構が必
要となるなど、量産においては課題を残していた。

【００５９】しかし、帯状の材料（バネ材）を用いた、
本実施の形態のインサート成形方法では、プレス加工か
らインサート成形までを連続的に行うことができ、また
組立工程がないので、生産性を向上させることができ
る。

【００６０】また２軸スプリング７１のプレス加工にお
いて打ち抜いた端材および帯状の残材はそれぞれ回収し
てリサイクルすることができ、特に、帯状の残材はその
ままリールに巻き取ることで、回収の手間を省くことが
できる。

【００６１】以上に示すように、本発明に係る光軸補正
装置は、薄板のバネ材をプレス加工した２軸スプリング
７１と、その２軸スプリング７１に対してインサート成
形によりミラーホルダ９０とを一体成形した部品を用い
ることで、装置の小型・軽量化と組立工程の簡略化を図
ることが可能となる。

【００６２】特に、先に説明した２軸スプリング７１の
リングの小型・軽量化は、ミラー７２の回転軸に対する
可動部の慣性モーメントの低減や「光軸ずれ」に対する
ミラー７２の追従性能の向上にも寄与する。

【００６３】図７および図８は、それぞれ、図１７に示
す従来の光軸補正装置と、図１に示す本発明に係る光軸
補正装置のＸ軸に対する、振り回転における可動部の振
動特性の実測結果である。この図の横軸は周波数を示し
ており、縦軸はゲインを示している。

【００６４】これらの図において、曲線がピークとなる
周波数である固有周波数を比較すると、図８に示す本発
明に係る光軸補正装置の方が約７％高くなっている。こ
れは可動部の小型・軽量化によるものである。

【００６５】また、図７および図８の特性図には表れて
いないが、図１７に示す従来の光軸補正装置の場合で
は、２軸スプリング７１を４箇所でネジ締結しており、
それらのネジが回転軸に対して局部的な質量となって、
ミラー７２の駆動制御に影響を及ぼしていた。しかし、
本発明に係る光軸補正装置では、２軸スプリング７１と
ミラーホルダ９０とを一体成形することで質量分布より
均一化し、ミラー７２の駆動制御において特性の改善を
図ることができる。

【００６６】次に、図１０を参照して、本発明の第２の
実施の形態の構成例について説明する。ところで、図１
に示す実施の形態に示す光軸補正装置の場合では、２軸
スプリング７１の板厚の中心すなわち回転中心と、ミラ
ー７２の光軸補正面とは一致している。これは光空間伝
送装置のミラー７２の回転中心と光軸補正面とが一致し
ていないと、ミラー７２の回転によって光軸補正面が変
位し、例えば、主レンズと位置検出センサ間の焦点距離
が変化するので光軸ずれが正確に測定できない等の問題
点を生じるからである。

【００６７】これに対して図９に示すような光学系を持
つ光空間伝送装置では、光軸補正装置の前後が平行光と
なっており、ミラー７２が回転することによって光軸補
正面が変位しても、焦点距離は変化せず、よってミラー
７２の回転中心と光軸補正面が一致している必要はな
い。

【００６８】即ち、図９に示す光空間伝送装置では、図
４の場合と比較して、凹型のレンズ４が新たに付加され
ている。その他の構成は、図４の場合と同様である。こ
の凹型のレンズ４は、レンズ５とともに主レンズ部を構
成し、ミラー７２によって反射されたビームを平行ビー
ムに変換して送信先の光空間伝送装置に向けて出力す
る。

【００６９】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７０で反射して光分離
部３に入射する。

【００７０】以上のような構成によれば、光軸補正装置
７０に入射されるビームが平行構成となることから、ミ
ラー７２の回転に伴って反射面７２ａのＺ軸方向の位置
が変化した場合においても送受信光の光路長には影響を
及ぼさない。

【００７１】従って、そのような場合には、２軸スプリ
ング７１の回転中心とミラー７２の反射面７２ａとは必
ずしも一致させる必要はないことから、２軸スプリング
７１の回転中心に対して可動部の質量をより均等に配置
することが可能となる。

【００７２】図１０は、このような光空間伝送装置に用
いる光軸補正装置の実施の形態の構成例である。なお、
この実施の形態において図１の場合と対応する部分には
同一の符号を付してあるのでその説明は省略する。

【００７３】この実施の形態では、図１の場合と比較し
て、ミラーホルダ１１０が２軸スプリング７１の上面よ
りも突出した構造を有している。また、ミラーホルダ１
１０が外部に突出した分だけ、枠体７３の高さが低くな
っている。なお、その他の構成は図１の場合と同様であ
る。

【００７４】図１と図１０を比較した場合、図１に示す
実施の形態では回転軸である２軸スプリング７１の板厚
の中心に対して、可動部質量が下部に集中している。一
方、図１０に示す実施の形態では、２軸スプリング７１
がミラー７２の下に位置しているので、回転中心の上部
にミラーが、また、下部にアクチュエータが配置される
形となり、可動部の質量配分が均等化されるとともに可
動部の構成部品（例えば、マグネット等）の回転中心か
らの距離が短縮するので、回転軸に対する慣性モーメン
トを減少させることができる。

【００７５】このように回転軸に対する可動部の慣性モ
ーメントという観点から考えると、図１０に示す実施の
形態の方が慣性モーメントは小さくなり、先に述べた振
動特性、すなわちミラーの回転駆動における制御特性の
向上を図ることができる。

【００７６】また、２軸スプリング７１とミラーホルダ
９０の一体化により、図１７に示す従来例では必要であ
った２軸スプリング７１のネジ締結部、すなわち２軸ス
プリング７１の第１リングのネジ穴を削減することがで
き、それにより第１リングの幅が縮小し、結果的に２軸
スプリング７１の大きさを小さくすることができる。試
作における寸法で比較した場合、図１７に示す例では２
軸スプリング７１の外径がΦ７６であるのに対し、図１
０の実施の形態ではΦ６９と約１０％縮小することが可
能となる。

【００７７】なお、図４のような平行光を用いない光学
系の光空間伝送装置であっても、特願平１０−１５６５
２３号公報に記載したような焦点距離の補正機能を用い
れば、図１０に示すような光軸補正装置を使用すること
ができる。

【００７８】以上に説明したように、本発明に係る光軸
補正装置によれば、組立時や装置の稼動時において、何
らかの理由により２軸スプリング７１が破損したような
場合に、破損部分を容易に交換することが可能となるの
で、作業性を向上させることが可能となる。

【００７９】また、ミラーホルダ９０，１１０がプラス
チックによって構成されるので、可動部の慣性質量を減
少させることが可能となり、その結果、装置の応答性を
高めることが可能となる。

【００８０】更に、一体形成によりネジ等の部品を除外
することが可能となるので、慣性質量を更に減少させる
とともに、装置の一層の小型化を図ることが可能とな
る。更にまた、ミラーホルダ９０，１１０と２軸スプリ
ング７１との位置合わせが自動的に行われるので、量産
性を向上させることができる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、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、ミラーを保持する保持部材
と、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支持する板状部材に
よって構成される支持部材と、ミラーを第１および第２
の軸周りに独立して回動させる回動機構部と、ミラーの
各軸周りの回動角度を検出する回動角度検出機構部と、
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、回動機構部を制御する回
動制御手段とを有し、支持部材と保持部材とを一体成形
によって構成するようにしたので、組立時や装置の稼動
時において、何らかの理由により２軸スプリング７１が
破損したような場合に、破損部分を容易に交換すること
が可能となる。

【００８２】また、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を製造する光軸補正装置製造方法
において、板状部材に対してプレス加工を施すことによ
り支持部材を形成し、板状部材に形成された支持部材に
対して射出成形により保持部材を形成し、保持部材が形
成された支持部材を板状部材から切断し、保持部材に対
してミラーを固着し、支持部材と、ミラーの反射面と平
行な面上の第１の軸および第２の軸周りに独立に回動さ
せる回動機構部と、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回動機
構部を制御する回動制御手段とを結合するようにしたの
で、生産性を向上させるとともに板状部材の回収を容易
にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光軸補正装置の実施の形態の構成例を
示す断面図である。

【図２】図１に示すミラーホルダとミラーとの接合部分
の詳細な構成例を示す断面図である。

【図３】図１に示すミラーホルダの詳細な構成例を示す
正面図である。

【図４】図１に示す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。

【図５】図１に示すミラーホルダと２軸スプリングとを
一体形成する場合のプロセスを示す図である。

【図６】図１に示すミラーホルダと２軸スプリングとを
一体形成する場合のプロセスを示す図である。

【図７】図１７に示す従来の光軸補正装置のＸ軸に対す
る、振り回転における可動部の振動特性の実測結果であ
る。

【図８】図１に示す光軸補正装置のＸ軸に対する、振り
回転における可動部の振動特性の実測結果である。

【図９】光軸補正装置の前後が平行光となる光空間伝送
装置の構成例を示す図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態の構成例を示す断
面図である。

【図１１】従来における、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。

【図１２】従来における光軸補正装置の第１の例を示す
図である。

【図１３】従来における光軸補正装置の第２の例を示す
図である。

【図１４】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。

【図１５】図１４のＸ１１−Ｘ１１線に沿う断面図であ
る。

【図１６】ムービングコイル型のボイスコイルモータを
有する光軸補正装置の構成を示す断面図である。

【図１７】２軸スプリングとミラーホルダおよび枠体と
をネジにより接合した光軸補正装置の構成を示す断面図
である。

【図１８】図１７に示す光軸補正装置の正面図である。

【図１９】図１７に示すミラーホルダの詳細な構成例を
示す正面図である。

【符号の説明】 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、７０……光軸補正
装置、７１……２軸スプリング、７２……ミラー、７２
ａ……反射面、７２ｂ……裏面、７３……枠体、７４…
…ミラーホルダ、９０ａ……切り欠き、９０ｂ……溝、
７８Ｙ……Ｙ軸駆動機構部、７８Ｘ……Ｘ軸駆動機構
部、９０……ミラーホルダ、１００……板状バネ材、１
１０……ミラーホルダ、７１１……外側リング、７１２
……中間リング、７１３……内側リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H044 AA02 AA14 AA16 AA20 AB02 AB10 AE01 AE06 AJ07 BD20 BE01 BE09 DA03 DB00 DC08 5K002 AA05 AA07 BA02 BA13 BA21 FA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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保持部材と、 前記保持部材を、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支持する板状部
   材によって構成される支持部材と、 前記ミラーを前記第１および前記第２の軸周りに独立し
   て回動させる回動機構部と、 前記ミラーの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の軸および前記第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、前記回動機
   構部を制御する回動制御手段と、を有し、 前記支持部材と前記保持部材とが一体成形によって構成
   されていることを特徴とする光軸補正装置。
2. 【請求項２】 前記保持部材は、前記支持部材に対して
   射出成形によって形成されることを特徴とする請求項１
   記載の光軸補正装置。
3. 【請求項３】 光空間伝送装置内で光軸の補正を行うた
   めの光軸補正装置を製造する光軸補正装置製造方法にお
   いて、 板状部材に対してプレス加工を施すことにより支持部材
   を形成し、 前記板状部材に形成された前記支持部材に対して射出成
   形により保持部材を形成し、 前記保持部材が形成された前記支持部材を前記板状部材
   から切断し、 前記保持部材に対して前記ミラーを固着し、 前記支持部材と、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の軸周りに独立に回動させる回動機構
   部と、前記ミラーの前記第１の軸および前記第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前記回
   動機構部を制御する回動制御手段とを結合する、 ことを特徴とする光軸補正装置製造方法。
4. 【請求項４】 前記保持部材が形成された前記支持部材
   が切断された後の前記板状部材を巻き取り装置により巻
   き取って回収することを特徴とする請求項３記載の光軸
   補正装置製造方法。