(57)【要約】【課題】光学素子ホルダを安定して支持するとともに、角度位置調整時に良好なリニアリティを得ることのできる光学素子調整機構を提供すること。【解決手段】光学素子調整機構６０は、光学素子４を保持し回転可能な略円筒状の光学素子ホルダ１０と、光学素子ホルダの円筒面を対向する２つの斜面溝２１で支持する筐体２０と、光学素子ホルダを筐体に押さえ付ける付勢手段１７と、光学素子ホルダを回転させるために調整具３０からの力を受ける把持部１６と、を備える。そして、光学素子ホルダと接する斜面溝内の２箇所の支持箇所１８ａ，１８ｂから等距離にある仮想平面４０を想定したとき、付勢手段１７による付勢力Ｆは、光学素子ホルダに対し仮想平面４０に沿って印加されるとともに、把持部１６は、光学素子ホルダの回転調整開始状態において、仮想平面４０上に位置するようにした。【選択図】図２Ａ
2020197682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の角度位置を調整する光学素子調整機構において、
前記光学素子を保持し回転可能な略円筒状の光学素子ホルダと、
前記光学素子ホルダの円筒面を対向する２つの斜面溝で支持する筐体と、
前記光学素子ホルダを前記筐体に押さえ付けるために付勢力を与える付勢手段と、
前記光学素子ホルダに形成され、該光学素子ホルダを回転させるために調整具からの力を受ける把持部と、を備え、
前記光学素子ホルダと接する前記斜面溝内の２箇所の支持箇所から等距離にある仮想平面を想定したとき、
前記付勢手段による付勢力は、前記光学素子ホルダに対し前記仮想平面に沿って印加されるとともに、
前記把持部は、前記光学素子ホルダの回転調整開始状態において、前記仮想平面上に位置することを特徴とする光学素子調整機構。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子調整機構において、
前記付勢手段を、前記光学素子ホルダの円筒面と前記仮想平面の交線上に配置するとともに、
前記把持部を、前記光学素子ホルダの前記仮想平面と交わらない部分から前記仮想平面に向かって突出するアーム部の先端に形成したことを特徴とする光学素子調整機構。
【請求項３】
請求項２に記載の光学素子調整機構において、
前記アーム部は、前記光学素子ホルダの円筒面と前記仮想平面の交線を挟んで両側から２本立ち上げ、その連結位置に前記把持部を形成したことを特徴とする光学素子調整機構。
【請求項４】
請求項１に記載の光学素子調整機構において、
前記付勢手段を、前記光学素子ホルダの円筒面と前記仮想平面の交線上に配置するとともに、
前記把持部を、前記光学素子ホルダの円筒面に対し、前記付勢手段の位置とは径方向に対向する位置に配置させたことを特徴とする光学素子調整機構。
【請求項５】
請求項１に記載の光学素子調整機構において、
前記付勢手段を、前記光学素子ホルダの円筒面のうち前記仮想平面に関して対称に位置する２箇所に配置したことを特徴とする光学素子調整機構。
【請求項６】
光学素子の角度位置を調整する光学素子調整方法において、
前記光学素子を回転可能な略円筒状の光学素子ホルダで保持するステップと、
前記光学素子ホルダの円筒面を対向する２つの斜面溝を有する筐体で支持するステップと、
前記光学素子ホルダを前記筐体に押さえ付けるために、前記筐体により保持された付勢手段により付勢力を与えるステップと、
前記光学素子ホルダに形成された把持部に調整具により力を印加して前記光学素子ホルダを回転させるステップと、を備え、
前記光学素子ホルダと接する前記斜面溝内の２箇所の支持箇所から等距離にある仮想平面を想定したとき、
前記付勢手段による付勢力を、前記光学素子ホルダに対し前記仮想平面に沿って印加するとともに、
前記光学素子ホルダの回転調整開始状態において、前記把持部を前記仮想平面上に位置させることを特徴とする光学素子調整方法。
【請求項７】
請求項６に記載の光学素子調整方法において、
前記光学素子の角度位置の調整終了後、前記光学素子ホルダの一部を前記筐体に固定部材により固定するステップ、
を有することを特徴とする光学素子調整方法。
【請求項８】
請求項６に記載の光学素子調整方法において、
前記光学素子の角度位置の調整終了後、前記付勢手段を前記筐体から取り外すことを特徴とする光学素子調整方法。
【請求項９】
複数の光源と光学素子を有し、前記光学素子の角度位置の調整が可能な光モジュールにおいて、
前記光学素子を保持し回転可能な略円筒状の光学素子ホルダと、
前記光学素子ホルダの円筒面を対向する２つの斜面溝で支持する筐体と、
前記光学素子ホルダを前記筐体に押さえ付けるために付勢力を与える付勢手段と、
前記光学素子ホルダに形成され、該光学素子ホルダを回転させるために調整具からの力を受ける把持部と、を備え、
前記光学素子ホルダと接する前記斜面溝内の２箇所の支持箇所から等距離にある仮想平面を想定したとき、
前記付勢手段による付勢力は、前記光学素子ホルダに対し前記仮想平面に沿って印加されるとともに、
前記把持部は、前記光学素子ホルダの回転調整開始状態において、前記仮想平面上に位置することを特徴とする光モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の光モジュールにおいて、
前記光学素子は偏光素子であり、前記調整具にて前記光学素子ホルダを回転させることで、前記複数の光源からの出射光の偏光状態を整列させることを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の角度位置を好適に調整する光学素子調整機構および光学素子調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の光学精密装置においては、実装する光学素子の方向（角度位置）を光学路に合わせて高精度に調整する必要がある。そのために、光学素子を保持する光学素子ホルダを使用し、光学素子ホルダの角度位置を調整する方法が用いられている。例えば特許文献１には、光ディスク装置で使用するセンサレンズの角度位置を調整する技術が開示されており、「センサレンズ４７を円筒形のレンズホルダ５１に保持させ、このレンズホルダ５１を、光軸方向に延びる溝５２（ホルダ支持部）上に配置する。また、レンズホルダ５１の外周面を板バネ５３により溝５２に向けて付勢する。なお、レンズホルダ５１の外周面には、小さな穴５１１が形成されている」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８６１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載されるレンズホルダは、レンズホルダの外周面が板バネにより付勢力が印加された状態で回転する構成となっている。しかし、この付勢力の印加位置はレンズホルダの外周面の頂上からずれているため、レンズホルダは溝（ホルダ支持部）に対して偏った状態で支持されることになり、回転方向によってはレンズホルダが溝から浮き上がって不安定になる恐れがある。また、レンズホルダの外周面に形成した穴に治具を差し込んでレンズホルダを回転させるとき、治具の変位量とレンズホルダの回転量の関係、すなわち角度調整時のリニアリティも調整機構の重要なポイントとなる。しかしながら前記特許文献１では、良好な角度調整リニアリティを実現するための構成については特に考慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、光学素子ホルダを安定して支持するとともに、角度位置調整時に良好なリニアリティを得ることのできる光学素子調整機構および光学素子調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光学素子の角度位置を調整する光学素子調整機構において、光学素子を保持し回転可能な略円筒状の光学素子ホルダと、光学素子ホルダの円筒面を対向する２つの斜面溝で支持する筐体と、光学素子ホルダを筐体に押さえ付けるために付勢力を与える付勢手段と、光学素子ホルダに形成され、光学素子ホルダを回転させるために調整具からの力を受ける把持部と、を備える。そして、光学素子ホルダと接する斜面溝内の２箇所の支持箇所から等距離にある仮想平面を想定したとき、付勢手段による付勢力は、光学素子ホルダに対し仮想平面に沿って印加されるとともに、把持部は、光学素子ホルダの回転調整開始状態において、仮想平面上に位置するようにした。
【０００７】
また本発明は、光学素子の角度位置を調整する光学素子調整方法において、光学素子を回転可能な略円筒状の光学素子ホルダで保持するステップと、光学素子ホルダの円筒面を対向する２つの斜面溝を有する筐体で支持するステップと、光学素子ホルダを筐体に押さえ付けるために、筐体により保持された付勢手段により付勢力を与えるステップと、光学素子ホルダに形成された把持部に調整具により力を印加して光学素子ホルダを回転させるステップと、を備える。そして、光学素子ホルダと接する斜面溝内の２箇所の支持箇所から等距離にある仮想平面を想定したとき、付勢手段による付勢力を、光学素子ホルダに対し仮想平面に沿って印加するとともに、光学素子ホルダの回転調整開始状態において、把持部を仮想平面上に位置させるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光学素子ホルダを安定して支持するとともに、角度位置調整時に良好なリニアリティを得ることのできる光学素子調整機構および光学素子調整方法を提供することができる。
上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光学素子調整機構を有する光モジュールの例を示す図。
【図２Ａ】実施例１に係る光学素子調整機構６０の構成を示す図。
【図２Ｂ】図２Ａの光学素子調整機構６０の俯瞰図を示す図。
【図３Ａ】従来の光学素子調整機構６１（第１の例）を示す図。
【図３Ｂ】図３Ａにおける付勢力の角度ずれθと反力Ｎａ，Ｎｂの関係を示す図。
【図４Ａ】従来の光学素子調整機構６２（第２の例）を示す図。
【図４Ｂ】図４Ａにおける把持部の変位ｘと回転角度θの関係を示す図。
【図５Ａ】実施例１における光学素子調整機構６０の動作状態を示す図。
【図５Ｂ】図５Ａにおける把持部の変位ｘと回転角度θの関係を示す図。
【図６】角度調整後の光学素子ホルダ１０を固定する方法を示す図。
【図７】実施例２に係る光学素子調整機構６０ａの構成を示す図。
【図８】実施例３に係る光学素子調整機構６０ｂの構成を示す図。
【図９】実施例４に係る光学素子調整機構６０ｃの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、光学素子調整機構を有する光モジュールの例を示す図である。ここでは、画像投射装置１２０に好適な光モジュール１０１の例を示し、光モジュール１０１の中には、光学素子の例として偏光素子４ａ〜４ｃの角度位置調整のための光学素子ホルダ１０ａ〜１０ｃが搭載されている。まず、全体構成から説明する。
【００１１】
光モジュール１０１は、画像入力信号に対応するレーザビームを走査しスクリーン１０７へ投射する機能を有する。スクリーン１０７上に表示された映像は透過反射膜１１０で反射され観察者２００に視認される。ここで透過反射膜１１０とは、例えば画像投射装置１２０をヘッドアップディスプレイとして用いる場合、フロントガラスや樹脂製のコンバイナ等である。光モジュール１０１の構成は、破線で示した光源モジュール１００、走査ミラー１０８を含む走査部、フロントモニター１０９、電源を内蔵する制御回路１０２、ビデオ信号処理回路１０３、レーザ光源駆動回路１０４、走査ミラー駆動回路１０５およびフロントモニター信号検出回路１０６を備える。以下、各部の構成を説明する。
【００１２】
光源モジュール１００は、赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３色それぞれに対応するレーザ光源として、第１のレーザ光源１ａ、第２のレーザ光源１ｂ、第３のレーザ光源１ｃを備える。第１のレーザ光源１ａから発せられたレーザビームは、第１のコリメータレンズ２ａによって略平行光となる。同様に、第２のレーザ光源１ｂと第３のレーザ光源１ｃから発せられたレーザビームは、それぞれ第２のコリメータレンズ２ｂと第３のコリメータレンズ２ｃによって略平行光となる。第２のコリメータレンズ２ｂからのレーザビームと第３のコリメータレンズ２ｃからのレーザビームは、第１のビーム結合部３ａにより一本の軸に沿って進む合成ビームに結合される。結合されたレーザビームは更に第２のビーム結合部３ｂにより、第１のコリメータレンズ２ａからのレーザビームと結合される。走査ミラー１０８を含む走査部は、第２のビーム結合部３ｂからの結合されたレーザビームをスクリーン１０７へ投射し、スクリーン１０７上で２次元的にレーザビームを走査する。
【００１３】
次に、光モジュール１０１を制御し所望の画像信号に対応するレーザビームをスクリーン１０７に投射可能とする各種回路について説明する。
電源等を内蔵する制御回路１０２は、外部より入力される画像信号を取り込みビデオ信号処理回路１０３に出力する。ビデオ信号処理回路１０３は、入力される画像信号に対し各種の処理を施した後に、Ｒ／Ｇ／Ｂの３色信号に分離してレーザ光源駆動回路１０４に出力すると共に、入力された画像信号から水平同期信号および垂直同期信号を抽出し走査ミラー駆動回路１０５へ出力する。レーザ光源駆動回路１０４は、ビデオ信号処理回路１０３から入力されるＲ／Ｇ／Ｂの各信号の輝度値に応じて、光源モジュール１００内の対応するレーザ光源（１ａ，１ｂ，１ｃ）に対して発光用の駆動電流を供給する。その結果、レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃは、表示タイミングに合わせてＲ／Ｇ／Ｂ信号の輝度値に応じた強度のレーザビームを出射する。
【００１４】
また、走査ミラー駆動回路１０５は、ビデオ信号処理回路１０３から入力される水平同期信号および垂直同期信号に合わせて、光モジュール１０１内の走査ミラー１０８に対しミラー面を２次元的に反復回転させる駆動信号を供給する。これにより走査ミラー１０８は、ミラー面を所定の角度だけ周期的に反復回転して、第２のビーム結合部３ｂから供給される結合後のレーザビームを水平方向および垂直方向にレーザビームを走査して、スクリーン１０７上に画像を表示する。
【００１５】
フロントモニター信号検出回路１０６は、第２のビーム結合部３ｂからの結合後のレーザビームを検出するフロントモニター１０９からの信号を入力して、各レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃから出射されるＲ／Ｇ／Ｂそれぞれのレーザビームの出力レベルを検出する。検出された出力レベルはビデオ信号処理回路１０３に入力され、レーザ光源駆動回路１０４を介して所定の出力になるよう各レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃへの駆動電流が調整される。
【００１６】
なお、走査ミラー１０８には、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作成された２軸駆動ミラーを用いることができる。駆動方式としては、圧電、静電、電磁駆動のものなどがある。また、１軸駆動の走査ミラーを２つ用意し、互いに直交する方向にレーザビームを走査できるように配置してもよい。
【００１７】
このような構成の光モジュール１０１においては、レーザビームの偏光方向が重要な設計項目となる。透過反射膜１１０では、入射する光のうちＳ偏光（入射面に垂直な偏光）に対する反射率がＰ偏光（入射面に平行な偏光）に対する反射率よりも高いため、スクリーン１０７に投射する光はＳ偏光成分が多いほど光利用効率が高い。ただし、観察者２００が偏光サングラス（Ｓ偏光成分をカットするサングラス）をかけている場合、Ｓ偏光成分が多いと映像の視認性が著しく低下する。また、Ｒ／Ｇ／Ｂそれぞれのレーザビームの偏光方向がずれていた場合、色ごとの透過反射膜１１０での反射率に違いが生じるため、観察者２００が視認する映像の色バランスが崩れてしまう。これらの理由より、Ｒ／Ｇ／Ｂのレーザビームの偏光方向を設計の意図通りに整列させる必要がある。例えば、観察者２００が偏光サングラスを装着した際の視認性と光利用効率のバランスをとるため、透過反射膜１１０に入射する偏光方向が４５°になるようレーザビームの偏光方向を整列させる。
【００１８】
しかしながら、各レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃには偏光特性のばらつきや、各光学部品の実装ばらつき等が存在し、光モジュール１０１から出射される光の偏光方向にはばらつきが生じる。これを補正してＲ／Ｇ／Ｂのレーザビームの偏光方向を意図通りに整列させるため、偏光素子４ａ，４ｂ，４ｃを設けている。偏光素子４ａ，４ｂ，４ｃは、例えば１／２波長板である。偏光素子４ａ，４ｃは、それぞれレーザ光源１ａ，１ｃから発せられたレーザビームが合成される前の光路上に、各レーザビームの偏光方向を所定の方向に回転させる角度で配置されている。偏光素子４ｂは、各レーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃから発せられたそれぞれのレーザビームが全て合成された合成ビームの光路上に、合成ビームの偏光方向を所定の方向に回転させる角度で配置されている。
【００１９】
なお、ここに述べた光モジュール１０１の光学配置は一例であり、複数のレーザビームを合成するための手段や配置、および偏光素子４ａ，４ｂ，４ｃの配置は問わない。例えば偏光素子４ｂはレーザ光源１ｂから発せられたレーザビームが合成ビームに合成される前の光路上に配置されてもよい。
【００２０】
これらの偏光素子４ａ，４ｂ，４ｃを光モジュール１０１に実装する際は、各偏光素子４ａ，４ｂ，４ｃを保持する光学素子ホルダ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを使用する。そして、光モジュール１０１から出射される各光の偏光方向を測定しながら各光学素子ホルダ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを回転させることで、偏光素子４ａ，４ｂ，４ｃの角度位置を最適状態に調整する。以下、偏光素子４ａ，４ｂ，４ｃの角度位置を調整するための、光学素子ホルダ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを用いた光学素子調整機構について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図２Ａは、実施例１に係る光学素子調整機構６０の構成を示す図であり、光軸５の入射方向から見た図である。なお、図１で述べた３個の偏光素子４ａ〜４ｃに対するそれぞれの光学素子ホルダ１０ａ〜１０ｃは同様の構成であり、これらを区別せずに偏光素子４、光学素子ホルダ１０と呼ぶことにする。
【００２２】
図２Ａに示すように、光学素子ホルダ１０は、光源モジュール１００の筐体２０に対して回転可能に支持されており、ここではその回転範囲の略中央の姿勢における位置関係を示している。光学素子ホルダ１０には光学素子保持部１２を設けており、そこに偏光素子４が保持・固定されている。固定の方法は、接着、バネ支持等を問わない。また光学素子ホルダ１０は概略円筒形状であり、その上側には同一の曲率中心を持つ第１の円筒面１３、および下側には同一の曲率中心を持つ第２の円筒面１４が形成されている。光学素子ホルダ１０の材質は加工性の良い金属材料（例えばアルミニウム）や樹脂材料が良く、サイズは例えば直径が５〜１０ｍｍ、奥行きが１〜３ｍｍである。
【００２３】
上側の第１の円筒面１３は、板バネ１７により光源モジュール１００の筐体２０の斜面溝２１に向かって付勢力Ｆが印加されている。これにより、光学素子ホルダ１０を筐体２０に押さえ付けている。下側の第２の円筒面１４は、筐体２０に形成された斜面溝２１と２箇所の支持箇所１８ａ，１８ｂで略対称形に接している。これらの構成により、光学素子ホルダ１０は筐体２０に安定に支持されている。ここで、２つの支持箇所１８ａ，１８ｂから等距離にある仮想平面４０（鎖線で示す）を想定する。つまりこの仮想平面４０は、光学素子ホルダ１０の円筒中心を垂直方向に貫く平面である。なお、第２の円筒面１４は支持箇所１８ａ付近から支持箇所１８ｂ付近まで連続した円筒面でなくてもよく、２箇所の支持箇所１８ａ，１８ｂ付近のみ円筒面を形成していればよい。
【００２４】
光学素子ホルダ１０の上部には、一体に形成されたアーム部１５およびその先端に形成された把持部１６を有する。アーム部１５は、第１の円筒面１３のうち仮想平面４０と交わらない部分から仮想平面４０に向かって突出している。調整時には、アーム部１５の先端に形成した把持部１６を調整具３０で水平方向に動かすことで、光学素子ホルダ１０を回転させ、偏光素子４の角度調整を行うことができる。
【００２５】
上記の構成において、板バネ１７は、第１の円筒面１３と仮想平面４０の交線上に配置し、光学素子ホルダ１０に接触させている。また、光学素子ホルダ１０の回転調整を開始する状態で、調整具３０からの力を受ける把持部１６は、仮想平面４０上に位置するように設定されている。
【００２６】
図２Ｂは、図２Ａに示した光学素子調整機構６０の俯瞰図を示し、光学素子ホルダ１０および板バネ１７を、図２Ａの紙面裏側から斜めに見た図である。板バネ１７はステンレス等の金属を板金加工して作られており、偏光素子４を通る光線５を避けて配置されている。板バネ１７は図示しない筐体２０により保持され、付勢部１７１と抜け止め部１７２，１７３が形成されている。付勢部１７１は光学素子ホルダ１０を付勢し、その反力を受ける。抜け止め部１７２，１７３は図示しない筐体２０上の面に引っ掛かり、反力により板バネ１７が脱落するのを防止している。
【００２７】
実施例1に係る光学素子調整機構６０の特徴は、光学素子ホルダ１０の第２の円筒面１４を支持する筐体２０の２つの支持箇所１８ａ，１８ｂから等距離な仮想平面４０を想定したとき、光学素子ホルダ１０に付勢力Ｆを与える板バネ１７を、第１の円筒面１３と仮想平面４０の交線上で光学素子ホルダ１０に接触させるとともに、光学素子ホルダ１０の回転調整を開始する状態で、光学素子ホルダ１０に対する調整力を受ける把持部１６を、仮想平面４０上に位置するように設定したことである。
【００２８】
これらの構成により、板バネ１７の付勢力Ｆに対する２つの支持箇所１８ａ，１８ｂの反力がそれぞれ略同じ大きさになり、光学素子ホルダ１０を安定して支持することができる。また、把持部１６を動かす調整具３０の変位量と光学素子ホルダ１０の回転量の関係、すなわち角度調整時のリニアリティを良好とすることができる。
【００２９】
次に、本実施例の効果について、図面を用いて詳細に説明する。まず、比較のために従来の光学素子調整機構の課題について説明する。従来の光学素子調整機構の構造は、光学素子ホルダ１０に対する板バネ１７による付勢力の印加位置が仮想平面４０からずれている状態、あるいは、回転調整の開始時における把持部１６の設定位置が仮想平面４０からずれている状態となっていた。これは、光学素子ホルダ１０と仮想平面４０との交線上に、板バネ１７と把持部１６の両者を配置することはできず、両者の干渉を避けるためである。
【００３０】
図３Ａは、従来の光学素子調整機構の第１の例を示す図である。この光学素子調整機構６１では、光学素子ホルダ１０’に対し、仮想平面４０からずれた位置に板バネ１７の付勢力Ｆが印加されている。これは、仮想平面４０上に把持部１６’を配置したため、これとの干渉を避けるためである。仮想平面４０と付勢力Ｆの角度ずれをθ、支持箇所１８ａ，１８ｂにおいて光学素子ホルダ１０’が受ける反力をそれぞれＮａ，Ｎｂとおき、仮想平面４０と反力Ｎａ，Ｎｂの角度をαとおくとき、角度ずれθと反力Ｎａ，Ｎｂの関係は、
Ｎａ＝（ｃｏｓθ／ｃｏｓα−ｓｉｎθ／ｓｉｎα）Ｆ／２・・・（１−１）
Ｎｂ＝（ｃｏｓθ／ｃｏｓα＋ｓｉｎθ／ｓｉｎα）Ｆ／２・・・（１−２）
で与えられる。
【００３１】
図３Ｂは、図３Ａにおける付勢力Ｆの角度ずれθと反力Ｎａ，Ｎｂの関係をグラフで示したものである。一例としてα＝４５ｄｅｇの場合を示す。このグラフから分かるように、角度ずれθ＝０（付勢力Ｆが仮想平面４０上にある）ときに反力Ｎａ，Ｎｂは同じ大きさＦ／√２になり、光学素子ホルダ１０’を最も安定に支持できる。角度ずれθの絶対値が大きくなるほど（付勢力Ｆが仮想平面４０からずれるほど）反力Ｎａと反力Ｎｂの差が大きくなり、安定に支持できなくなる。このように、第１例の光学素子調整機構６１においては、把持部１６’との干渉を避けるため板バネ１７の付勢位置を仮想平面４０上からずらさなければならかった。その結果、板バネ１７の付勢力に対する２つの支持箇所の反力Ｎａ，Ｎｂに差が生じて光学素子ホルダ１０’を安定して支持することができなかった。
【００３２】
図４Ａは、従来の光学素子調整機構の第２の例を示す図である。この光学素子調整機構６２では、光学素子ホルダ１０’の回転調整の開始時において、把持部１６’の位置が仮想平面４０から距離δだけずれた位置Ｓに設定されている。これは、仮想平面４０上に板バネ１７を配置したため、これとの干渉を避けるためである。つまり、把持部１６’が移動できる範囲は、板バネ１７を避けた仮想平面４０の片側に限定される。この図は、把持部１６’を距離δの位置Ｓを基点として時計周りにθだけ回転（右方向にｘだけ移動）させたときの姿勢を示す。このとき、光学素子ホルダ１０’の回転中心から把持部１６’までの距離をｒとおくと、把持部１６’の水平方向変位ｘと光学素子ホルダ９の回転角度θの関係は、
θ＝ｓｉｎ−１（δ／ｒ）−ｓｉｎ−１（（δ−ｘ）／ｒ）・・・（２）
で表される。
【００３３】
図４Ｂは、図４Ａにおける把持部１６’の水平方向変位ｘと光学素子ホルダ１０’の回転角度θの関係をグラフで示したものである。ここで変位ｘ＝０は、調整開始時の光学素子ホルダ１０’の姿勢、すなわち、把持部１６’が回転範囲の略中央に位置するときである。このグラフから明らかなように、ｘ＝０を境界に左側と右側の領域でθの変化が非対称になる。特に、左側の領域でｘの絶対値が大きくなるほど、ｘに対するθの直線性が失われ、負の勾配が大きくなる。すなわち、調整具３０によって把持部１６’を水平方向左側に動かすほど調整時のリニアリティが失われ（角度変化が大）、微調整が難しくなる。また、θがｘに対して直線性を失うほど、把持部１６’の水平方向変位に対する垂直方向変位が大きくなり、調整具３０から離れていく。すなわち、調整具３０を水平に動かしたときに把持部１６’が調整具３０から離脱する恐れがあった。このように、第２例の光学素子調整機構６２においては、板バネ１７との干渉を避けるため、把持部１６’を仮想平面４０からずらさなければならかった。その結果、角度位置調整時に良好なリニアリティを得ることができなかった。
【００３４】
以上のように従来の光学素子調整機構においては、板バネ１７の付勢力に対する２つの支持箇所の反力Ｎａ，Ｎｂを等しくして光学素子ホルダ１０を安定して支持することと、角度位置調整時に把持部１６の変位に対する回転角度の間で良好なリニアリティを得ることを両立させることができなかった。
【００３５】
これに対し、図２Ａで示した実施例１に係る光学素子調整機構６０の動作を説明する。
図５Ａは、実施例１における光学素子調整機構６０の動作状態を示す図である。調整具３０により、光学素子ホルダ１０を時計周りにθだけ回転させた状態を示す。本実施例においては、仮想平面４０上に板バネ１７と調整開始時の把持部１６の両方を配置している。これは、把持部１６を仮想平面４０上に形成するために、第１の円筒面１３において仮想平面４０と交わらない部分からアーム部１５を設けたことで可能にしている。
【００３６】
まず、板バネ１７の位置が仮想平面４０上にあることから、付勢力Ｆに対する２つの支持箇所の反力Ｎａ，Ｎｂは等しくなり、光学素子ホルダ１０を最も安定に支持できる。また、光学素子ホルダ１０の回転中心から把持部１６までの距離をＲとおくと、把持部１６の水平方向変位ｘと光学素子ホルダ１０の回転角度θの関係は、
θ＝ｓｉｎ−１（ｘ／Ｒ）・・・（３）
で表される。
【００３７】
図５Ｂは、図５Ａにおける把持部１６の水平方向変位ｘと光学素子ホルダ１０の回転角度θの関係をグラフで示したものである。ここで変位ｘ＝０は、調整開始時の光学素子ホルダ１０の姿勢、すなわち、把持部１６が仮想平面４０上に位置するときである。このグラフから明らかなように、ｘ＝０を境界に左側と右側の領域でθの変化が対称になる。また、ｘ＝０付近においてθはｘに対して近似的に直線となる。すなわち、調整具３０によって把持部１６を水平方向に動かしたとき、これに略比例して光学素子ホルダ１０が回転する。これにより、角度位置調整時に良好なリニアリティを得ることができ、安定した角度調整が可能になる。また、θの変化が近似的に直線である範囲においては、ｘに対するθの変化率が非常に小さくなる。すなわち、調整具３０を水平に動かしたときに把持部１６が調整具３０から脱落する恐れが少ない。
【００３８】
上記の光学素子調整機構６０において、板バネ１７の代わりにコイルバネや弾性体等、他の付勢手段を用いてもよい。その場合も、仮想平面４０と第１の円筒面１３の交点を付勢の力点とすればよい。また、板バネ１７ないし他の付勢手段は、調整作業をした後に筐体２０等から取り外してもよい。
【００３９】
図６は、角度調整後の光学素子ホルダ１０を固定する方法を示す図である。角度調整後の光学素子ホルダ１０は、一般に、把持部１６が仮想平面４０からずれた姿勢となる。この姿勢を保持するため、光学素子ホルダ１０の一部を筐体２０に固定部材５０により固定し、光学素子ホルダ１０の回転を拘束する。ここで固定部材５０には、例えば紫外線硬化性樹脂を用いる。ここでは、固定部材５０により筐体２０の底面２箇所に固定したが、固定部材５０の位置や数は問わない。このように、本実施例の光学素子調整機構６０により調整した光学素子ホルダ１０は、調整後には、仮想平面４０上に把持部１６が位置しない姿勢で固定された状態が含まれる。
なお、図６に示した光学素子ホルダ１０の固定方法は、以後に述べる実施例２〜４においても同様に適用可能である。
【００４０】
本実施例の光学素子調整機構６０を光モジュール１０１に適用することで、レーザビームの偏光方向を設計意図通りに整列させた高品質な光モジュール１０１を提供できる。
【００４１】
次に、実施例１の光学素子調整機構６０の変形例を実施例２〜４として説明する。各実施例においても、実施例１と同様に、光学素子ホルダ１０を安定して支持する効果と、角度位置調整時に良好なリニアリティが得られ安定した角度調整を可能とする効果の両方を達成できる。また、各実施例の光学素子調整機構を適用することで、高品質な光モジュールを提供できる。
【実施例２】
【００４２】
実施例２では、把持部１６を支持するアーム部１５の他の構成について説明する。
図７は、実施例２に係る光学素子調整機構６０ａの構成を示す図である。実施例１（図２Ａ）と同一符号は同一部品を示し、再度の説明は省略する。光学素子ホルダ１０は筐体２０に対して回転可能に支持されており、調整開始時の位置関係を示している。光学素子ホルダ１０の第１の円筒面１３において、仮想平面４０と交差する板バネ１７の付勢位置を挟んだ両側の２箇所から２本のアーム部１５ａ，１５ｂを立ち上げ、両者が連結する位置に把持部１６ａを形成している。これにより、板バネ１７と把持部１６ａの両方を仮想平面４０上に位置づけている。
【００４３】
実施例１（図２Ａ）と比較して実施例２の構成によれば、２本のアーム部１５ａ，１５ｂにより把持部１６ａの剛性を大きくしている。すなわち、把持部１６ａの剛性が十分でないと、調整具３０を引っ掛けて光学素子ホルダ１０を回転させる際、支持箇所１８ａ，１８ｂや板バネ１７にて生じる摩擦力により把持部１６周辺が変形することがある。その結果、調整具３０の水平変位に対する光学素子ホルダ１０の回転量の追従性が悪化してしまう。これに対し実施例２の構成によれば、調整時に把持部１６ａ周辺に生じる曲げ変形を防止して、回転調整時の追従性を維持することができる。この効果は、光学素子ホルダ１０の材料として弾性率の小さい樹脂等を用いる際に特に有効となる。
【実施例３】
【００４４】
実施例３では、光学素子ホルダ１０の第２の円筒面１４側に把持部１６ｂを形成した構成について説明する。
図８は、実施例３に係る光学素子調整機構６０ｂの構成を示す図である。実施例１（図２Ａ）と同一符号は同一部品を示し、再度の説明は省略する。実施例１においては、光学素子ホルダ１０の第１の円筒面１３側にアーム部１５と把持部１６を形成したのに対し、本実施例では、アーム部を設けず、光学素子ホルダ１０の下側の第２の円筒面１４側に把持部１６ｂを形成している。そして、調整開始時において仮想平面４０上に板バネ１７と把持部１６ｂが位置するように構成している。つまり、光学素子ホルダ１０の円筒面１３，１４に対し、把持部１６ｂの位置を板バネ１７の位置とは径方向に対向するよう配置させた。
【００４５】
実施例３の構成によれば新たな効果として、アーム部を設ける必要がないので、小型の光学素子ホルダ１０及び光学素子調整機構を提供できる。
【実施例４】
【００４６】
実施例４では、２個の板バネ１７ａ，１７ｂを用いた構成について説明する。
図９は、実施例４に係る光学素子調整機構６０ｃの構成を示す図である。実施例１（図２Ａ）と同一符号は同一部品を示し、再度の説明は省略する。光学素子ホルダ１０の第１の円筒面１３の中央位置において、上方に突出するアーム部１５ｃとその先端に把持部１６ｃを形成している。そして、調整開始時において把持部１６ｃは仮想平面４０と交わるように位置づけている。また、アーム部１５ｃを挟んだ第１の円筒面１３には、仮想平面４０に関して対称な位置に２個の板バネ１７ａ，１７ｂを配置している。２個の板バネ１７ａ，１７ｂによる付勢力Ｆの合力は、２箇所の支持箇所１８ａ，１８ｂの中央に向かうように付勢され、支持箇所１８ａ，１８ｂの反力Ｎａ，Ｎｂは等しい大きさになり、光学素子ホルダ１０を安定に支持することができる。
【００４７】
ここで、板バネ１７ａ，１７ｂは同一の部材で形成してもよく、代わりにコイルバネや弾性体等、他の付勢手段を用いてもよい。また、アーム部１５ｃを設けず、実施例３と同様に把持部１６ｃのみの構成としてもよい。
【００４８】
実施例４によれば新たな効果として、２個の板バネ１７ａ，１７ｂで２箇所を付勢することにより、単一箇所を付勢する場合よりも安定に光学素子ホルダ１０を支持することができる。
【００４９】
以上述べた各実施例において、光学素子ホルダ１０に搭載される光学素子４は偏光素子に限定されず、角度調整が必要な任意の光学素子に適用できる。また、その光学素子を用いた精密光学機器等に応用可能である。
【００５０】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…レーザ光源、４…偏光素子（光学素子）、１０…光学素子ホルダ、１３…第１の円筒面、１４…第２の円筒面、１５…アーム部、１６…把持部、１７…板バネ（付勢手段）、１８ａ，１８ｂ…支持箇所、２０…筐体、２１…斜面溝、３０…調整具、４０…仮想平面、５０…固定部材、６０…光学素子調整機構、１０１…光モジュール。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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