(57)【要約】【課題】正確に情報を伝送し、高い性能を維持することが可能なレーザ光学装置を提供する。【解決手段】情報による変調を施されたレーザ信号光を出射するレーザ光出射部と、レーザ光出射部より出射されたレーザ信号光を受光するレーザ光受光部と、レーザ光出射部より出射されたレーザ信号光をレーザ光受光部に導く集光光学ユニットと、集光光学ユニットを移動させるアクチュエータと、レーザ光受光部に導入されたレーザ信号光の強度を検出する強度検出部と、強度検出部で検出されたレーザ信号光の強度に基づいて集光光学ユニットによって導かれるレーザ信号光と前記レーザ光受光部との位置合わせを行うアクチュエータの駆動を制御する制御部と、を有するレーザ光学装置において、制御部は、レーザ信号光に含まれる所定の信号に同期した所定の期間に前記アクチュエータを駆動する。【選択図】図１
2008046467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報による変調を施されたレーザ信号光を出射するレーザ光出射部と、
前記レーザ光出射部より出射されたレーザ信号光を受光するレーザ光受光部と、
前記レーザ光出射部より出射されたレーザ信号光を前記レーザ光受光部に導く集光光学ユニットと、
前記集光光学ユニットを移動させるアクチュエータと、
前記レーザ光受光部に導入されたレーザ信号光の強度を検出する強度検出部と、
前記強度検出部で検出されたレーザ信号光の強度に基づいて、前記集光光学ユニットによって導かれるレーザ信号光と前記レーザ光受光部との位置合わせを行う前記アクチュエータの駆動を制御する制御部と、を有するレーザ光学装置において、
前記制御部は、前記レーザ信号光に含まれる所定の信号に同期した所定の期間に前記アクチュエータを駆動することを特徴とするレーザ光学装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、圧電素子と、該圧電素子とともに振動できるように固定された振動体と、該振動体に摩擦係合された移動体と、を有し、
前記集光光学ユニットが前記移動体に搭載されたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光学装置。
【請求項３】
前記情報は、通信情報あるいは画像情報であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光学装置。
【請求項４】
前記所定の信号は、前記情報に含まれる制御信号であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ光学装置。
【請求項５】
前記所定の信号は、前記情報に含まれる同期信号であることを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ光学装置。
【請求項６】
前記所定の信号は、一定の周期で繰返し出力され、
前記制御部は、前記所定の信号にそれぞれ同期した所定の期間に前記集光光学ユニットが微小振幅で往復するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ光学装置。
【請求項７】
前記所定の信号は、一定の周期で繰返し出力され、
前記制御部は、隣接する少なくとも２つの、前記所定の信号に同期した所定の期間に前記集光光学ユニットが１サイクルの位置合わせを行うように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光学装置に関し、特に集光したレーザ光を光ファイバ入射面に位置合わせするレーザ光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光学装置は、半導体レーザ（以下、ＬＤと称する。）で発光し情報による変調を施されたレーザ信号光を光ファイバに伝達させたり、また、光ファイバから出射されたレーザ信号光を他の光ファイバに伝達させる為の装置であり、ＬＤ、ＬＤまたは光ファイバからのレーザ信号光を集光させる集光レンズ、および光ファイバ等の光学部品から構成される。
【０００３】
このようなレーザ光学装置において、ＬＤ、集光レンズ等は、コア径が数μｍの光ファイバに対して高精度に位置決めしなければならず、通常、これらの光学部品は溶着あるいは接着剤を用いて固定される。
【０００４】
しかしながら、このように部品の相互位置を接着剤を用いて高精度に位置決め固定することによってレーザ光学装置を構成したとしても、次のような問題点が残される。第１に、このようにレーザ光学装置を製造した場合、接着後、乾燥した後でなければ製品の良否を判定できない点である。また、この様なレーザ光学装置で高い歩留まりを達成することは比較的難しいと考えられる。第２に、性能に経時変化があった場合、修正することが不可能であるという点である。第３に、温度変化により、固定された位置がずれる恐れがあるという点である。特にレーザ光源が光学部品の近くにある場合、レーザ光源の自己発熱による影響は大である。
【０００５】
そこで、振動等の機械的条件の変化、周囲温度の変化、経時変化等を含む環境変化に影響されることなく、高い性能を維持できるレーザ光学装置の構成が望まれ、種々検討されてきた。
【０００６】
例えば、レーザ光源からのレーザ信号光を光ファイバに向けて集光させる集光レンズと、集光レンズを移動させるためのアクチュエータと、光ファイバ内に導かれたレーザ信号光の強度を検出する光検出器と、レーザ信号光を偏向する光偏向手段と、光検出器の出力を光偏向手段に負帰還制御する制御手段と、を有する構成とし、制御手段は、光偏向手段によってレーザ信号光をＸ方向またはＹ方向で一定周期、一定振幅で微小振動（ウォブリング）させつつ光検出器でレーザ信号光の強度変化を検出し、その結果に基づいて、レーザ信号光の光ファイバ入射面内におけるコア中心からのずれを把握し、レーザ信号光をコア中心に向けるように制御する光通信装置の技術（特許文献１参照）が知られている。
【特許文献１】特開２００３−３３８７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、通信データや画像データ等の情報による変調が施されたレーザ信号光は、ウォブリング等によるレーザ信号光の強度変化に影響されることなく情報を正確に伝送することが要求される。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている光通信装置においては、ウォブリングによるレーザ信号光の強度変化を考慮し、該強度変化に影響されることなく情報を正確に伝送する為の対応を示唆するものではなかった。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、情報による変調を施され集光されたレーザ信号光を光ファイバ入射面に位置合わせするレーザ光学装置において、正確に情報を伝送し、高い性能を維持することが可能なレーザ光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の１乃至７のいずれか１項に記載の発明によって達成される。
【００１１】
１．情報による変調を施されたレーザ信号光を出射するレーザ光出射部と、
前記レーザ光出射部より出射されたレーザ信号光を受光するレーザ光受光部と、
前記レーザ光出射部より出射されたレーザ信号光を前記レーザ光受光部に導く集光光学ユニットと、
前記集光光学ユニットを移動させるアクチュエータと、
前記レーザ光受光部に導入されたレーザ信号光の強度を検出する強度検出部と、
前記強度検出部で検出されたレーザ信号光の強度に基づいて、前記集光光学ユニットによって導かれるレーザ信号光と前記レーザ光受光部との位置合わせを行う前記アクチュエータの駆動を制御する制御部と、を有するレーザ光学装置において、
前記制御部は、前記レーザ信号光に含まれる所定の信号に同期した所定の期間に前記アクチュエータを駆動することを特徴とするレーザ光学装置。
【００１２】
２．前記アクチュエータは、圧電素子と、該圧電素子とともに振動できるように固定された振動体と、該振動体に摩擦係合された移動体と、を有し、
前記集光光学ユニットが前記移動体に搭載されたことを特徴とする前記１に記載のレーザ光学装置。
【００１３】
３．前記情報は、通信情報あるいは画像情報であることを特徴とする前記１または２に記載のレーザ光学装置。
【００１４】
４．前記所定の信号は、前記情報に含まれる制御信号であることを特徴とする前記３に記載のレーザ光学装置。
【００１５】
５．前記所定の信号は、前記情報に含まれる同期信号であることを特徴とする前記３または４に記載のレーザ光学装置。
【００１６】
６．前記所定の信号は、一定の周期で繰返し出力され、
前記制御部は、前記所定の信号にそれぞれ同期した所定の期間に前記集光光学ユニットが微小振幅で往復するように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする前記１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ光学装置。
【００１７】
７．前記所定の信号は、一定の周期で繰返し出力され、
前記制御部は、隣接する少なくとも２つの、前記所定の信号に同期した所定の期間に前記集光光学ユニットが１サイクルの位置合わせを行うように前記アクチュエータを駆動することを特徴とする前記１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ光学装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レーザ信号光に含まれる所定の信号に同期した所定の期間にアクチュエータを駆動させて集光光学ユニットを移動させ、集光光学ユニットによって導かれるレーザ信号光とレーザ光受光部との位置合わせを行う様にした。すなわち、通信情報や画像情報等の情報による変調が施されたレーザ信号光において、該レーザ信号光がレーザ光受光部の入射面内の中心に向かうように制御を行う場合、通信情報や画像情報等の情報に含まれる制御信号、例えばスタートビットまたはストップビットあるいは同期信号等に同期した所定の期間にアクチュエータを駆動させる様にした。したがって、通信情報や画像情報等に含まれるデータ信号が出力されている間はアクチュエータの駆動は停止されていることから、集光光学ユニットの位置は固定されている。これにより、データ信号は、位置制御動作によるレーザ信号光の強度変化に影響されることなく正確に伝送されることが可能となる。また、位置制御動作は、間断なく実行することなく、例えば制御信号や同期信号が出力されている間にのみ実行する様にしたので、消費電力の増加を抑制することができる。
【００１９】
また、アクチュエータは、圧電素子と、該圧電素子とともに振動できるように固定された振動体と、該振動体に摩擦係合され移動体と、を備え、該移動体に搭載された集光光学ユニットを移動させて、集光光学ユニットによって導かれるレーザ信号光とレーザ光受光部との位置合わせを行う様にした。すなわち、微小振動を行うことができる振動体により集光光学ユニットを移動させる様にしたので、高分解能、高精度でサブミクロンオーダの位置制御が可能となり、いつも高い性能を維持することができる。また、アクチュエータは摩擦係合を利用して集光光学ユニットを移動させるので、アクチュエータへの通電を停止し駆動を停止させている間、集光光学ユニットは姿勢を維持することができる。したがって、消費電力の増加を招くことなく容易に集光光学ユニットの位置を固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面に基づいて、本発明に係るレーザ光学装置の実施の形態を説明する。尚、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００２１】
最初に、レーザ光学装置１の構成を図１を用いて説明する。図１は、レーザ光学装置１の全体構成の概要を示す図である。
【００２２】
レーザ光学装置１は、図１に示す様に、光ファイバ２１，２２、集光光学ユニット３、コリメータレンズ４１，４２、ハーフミラー５、フォトダイオード６、制御部７、およびアクチュエータ８，９等を有する。
【００２３】
光ファイバ２１，２２、集光光学ユニット３、コリメータレンズ４１，４２は共通の光軸上に配置され、光ファイバ２１より出射されたレーザ光は、集光光学ユニット３によって光ファイバ２２の入射面２２ａに向けて集光される。この様に光ファイバ２１，２２は、それぞれ本発明に係るレーザ光学装置におけるレーザ光出射部、レーザ光受光部として機能する。尚、レーザ光出射部としては、光ファイバ２１の替わりにＬＤを、また、レーザ光受光部としては、光ファイバ２２の替わりに光導波路等を用いてもよい。尚、例えば、光ファイバの場合、入射面の大きさは直径１０μｍであり、導波路の場合、入射面の大きさは２μｍ×１μｍである。
【００２４】
ハーフミラー５は、光ファイバ２２の出射面２２ｂから出射されたレーザ光の一部を反射させてフォトダイオード６に導く。
【００２５】
フォトダイオード６は、本発明における強度検出部に該当し、ハーフミラー５で導かれたレーザ光の強度を検出し電気信号に変換する。
【００２６】
制御部７は、フォトダイオード６で検出されたレーザー光の強度に基づいて、アクチュエータ８，９を介して集光光学ユニット３の位置を変化させ、集光光学ユニット３によって導かれるレーザ光が光ファイバ２２の入射面２２ａ内の中心に向かうようにアクチュエータ８，９の作動を制御する。尚、制御部によるアクチュエータ８，９の制御の詳細は後述する。
【００２７】
アクチュエータ８，９は、後述の積層型、またはロール型の圧電素子８１１と、圧電素子８１１とともに振動できるように固定され、本発明における振動体に該当する駆動軸８１２と、駆動軸８１２に摩擦係合された移動体８１４と、を備え、移動体８１４に搭載された集光光学ユニット３を移動させる。アクチュエータ８は、集光光学ユニット３を、その光軸に垂直な面内の１つの軸方向（Ｘ軸方向）で移動させることができ、一方、アクチュエータ９は、集光光学ユニット３を、その光軸に垂直な面内でＸ軸方向と直交するＹ軸方向で移動させることができる。尚、アクチュエータ８，９の構成は後述する。
【００２８】
次に、集光光学ユニット３の構成、およびアクチュエータ８，９の配置について図２を用いて説明する。図２は、集光光学ユニット３、およびアクチュエータ８，９から構成されるＸ−Ｙステージの構成図である。
【００２９】
図２に示す様に、集光光学ユニット３は、集光レンズ３０１と集光レンズ３０１を保持するレンズホルダ３０２等を有し、アクチュエータ８，９によりＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能に支持されている。
【００３０】
次に、アクチュエータ８，９の構成を図３を用いて説明する。図３（ａ）は、積層型圧電素子を備えたトラス型アクチュエータの構成図、図３（ｂ）は、圧電素子を固定した素子固定型アクチュエータの構成図、図３（ｃ）は、駆動軸を固定した軸固定型アクチュエータの構成図である。トラス型アクチュエータ、素子固定型アクチュエータ、軸固定型アクチュエータは、いずれも圧電素子とともに振動する振動体を備えた周知のアクチュエータである。本発明に係るレーザ光学装置の実施の形態においてはこの様な振動体を備えたいずれのアクチュエータを用いてもよいが、ここでは素子固定型アクチュエータの構成の概要を説明する。尚、素子固定型アクチュエータの詳細は、例えば特開２００２−１８５０５５号公報「圧電変換素子」等に開示されているので、ここでは詳細な説明は省略する。また、アクチュエータ９の構成はアクチュエータ８と同様であるので説明は省略する。
【００３１】
図３（ｂ）に示す様に、素子固定型アクチュエータ８は、圧電素子８１１、駆動軸８１２、錘８１３、および移動体８１４等を有し、錘８１１３が筐体等に固定され、電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子８１１に制御部７より駆動信号を入力して微小振動を発生させ、駆動軸８１２を矢印Ａ方向に振動させることにより、駆動軸８１２に摩擦係合された移動体８１４との間で摩擦力により相対運動を発生させるものである。尚、ここでは、レンズホルダ３０２が移動体８１４に該当する。
【００３２】
次に、レーザ光学装置１の電気回路構成について図４を用いて説明する。図４は、レーザ光学装置１の電気回路ブロック図である。
【００３３】
レーザ光学装置１の要部電気回路ブロックは、アナログ信号処理回路１０、制御部７等から構成される。
【００３４】
アナログ信号処理回路１０は、フォトダイオード６で検出されレーザ光の強度に応じて変換された電流信号を電圧信号に変換する。
【００３５】
制御部７は、ローパスフィルタ７１、およびＡ／Ｄ変換器７２１、アライメントコントローラ７２３、Ｘ−ＰＷＭ７２４、Ｙ−ＰＷＭ７２５等からなる制御ＣＰＵ７２、およびＸ−増幅器７３１、Ｙ−増幅器７３２等からなる駆動回路７３から構成される。
【００３６】
ローパスフィルタ７１は、アナログ信号処理回路１０から出力された電圧信号に重畳した高周波ノイズを除去する。
【００３７】
Ａ／Ｄ変換器７２１は、ローパスフィルタ７１から出力された電圧信号をデジタル信号に変換する。
【００３８】
アライメントコントローラ７２３は、Ａ／Ｄ変換器７２１でサンプリングされたデジタル信号を矩形波位相検波し、矩形波位相検波した結果に基づき、アクチュエータ８，９を駆動する為の駆動信号（駆動パルス）の３つのパラメータ、すなわち、駆動周波数、デューティ比、およびパルス数の値を設定する。尚、アライメントコントローラ７２３で行われる矩形波位相検波、およびパラメータ設定動作の詳細は後述する。
【００３９】
Ｘ−ＰＷＭ７２４、Ｙ−ＰＷＭ７２５は、アライメントコントローラ７２３で設定された３つのパラメータに基づいて、アクチュエータ８，９を、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に駆動する駆動パルスを生成する。
【００４０】
ここで、アライメントコントローラ７２３で行われるパラメータ設定動作、およびＸ−ＰＷＭ７２４、Ｙ−ＰＷＭ７２５の動作を図６を用いて説明する。図６（ａ）は、３つのパラメータを示す図、図６（ｂ）は、設定された３つのパラメータに基づいて生成された前進時の駆動パルスを示すタイムチャート、図６（ｃ）は、設定された３つのパラメータに基づいて生成された後退時の駆動パルスを示すタイムチャートである。
【００４１】
アライメントコントローラ７２３は、図示しない時間を計時する計時カウンターを備え、Ａ／Ｄ変換器７２１でサンプリングされたデジタル信号に基づいて計時カウンターの閾値ＴＣ３を設定する。計時カウンターは、図６（ａ）に示す様に、設定された閾値ＴＣ３でリセットされ、再度計時を繰り返す。これにより、タイマーカウント波形は三角波を呈し、この三角波の周波数が駆動パルスの周波数となる。次に、アライメントコントローラ７２３は、Ａ／Ｄ変換器７２１でサンプリングされたデジタル信号に基づいて計時カウンターの閾値ＴＣ１，ＴＣ２を設定する。これらの閾値ＴＣ１，ＴＣ２によってそれぞれ前進時、後退時の駆動パルスのＯＮ時間、すなわちデューティ比が設定される。また、同様にして、アライメントコントローラ７２３は、Ａ／Ｄ変換器７２１でサンプリングされたデジタル信号に基づいて計時カウンターの計時時間ｔｗｃを設定する。これにより、駆動パルスのパルス数が設定される。
【００４２】
この様にしてアライメントコントローラ７２３で閾値ＴＣ３，ＴＣ１，ＴＣ２、およびｔｗｃが設定されると、Ｘ−ＰＷＭ７２４、Ｙ−ＰＷＭ７２５は、図６（ｂ）、（ｃ）に示す様に、閾値ＴＣ３，ＴＣ１，ＴＣ２、およびｔｗｃに基づいた駆動周波数、デューティ比、およびパルス数で前進時、および後退時の駆動パルスφＰＷＭ１、φＰＷＭ２を生成する。尚、図６（ａ）乃至（ｃ）は、設定されたパルス数が３パルスの場合のタイムチャートを示す。
【００４３】
図４に戻って、Ｘ−増幅器７３１、Ｙ−増幅器７３２は、それぞれ図５に示す周知のＨブリッジ回路を備え、Ｘ−ＰＷＭ７２４、Ｙ−ＰＷＭ７２５で生成された駆動パルスを増幅し、アクチュエータ８，９を駆動する。
【００４４】
この様な構成のレーザ光学装置１において、制御部７は、フォトダイオード６で検出されたレーザ光の強度、すなわち、Ａ／Ｄ変換器７２１でサンプリングされたデジタル信号を矩形波位相検波し、矩形波位相検波した結果に基づいて、アクチュエータ８，９を駆動する為の駆動パルスの３つのパラメータの値を設定する。そして制御部７は、設定した３つのパラメータに基づいた駆動パルスでアクチュエータ８，９を駆動し、集光光学ユニット３の位置を変化させ、集光光学ユニット３によって導かれるレーザ光が光ファイバ２２の入射面２２ａ内の中心に向かうように制御する。尚、この様な一連の動作を、以下、「ウォブリング」と称する。
【００４５】
ここで、制御部７で行われる矩形波位相検波動作を図７を用いて説明する。図７（ａ）は、光ファイバ２２への入射面２２ａに投影されたレーザ光のＸ軸方向のプロファイル、図７（ｂ）は、矩形波位相検波動作を示す模式図である。尚、Ｙ軸方向の矩形波位相検波動作は、Ｘ軸方向と同様であるので説明は省略する。
【００４６】
例えば、今、図７（ａ）に示す様に、集光光学ユニット３によって導かれるレーザ光の光ファイバ２２への入射面２２ａ内における位置がＸ０にあり、その時のフォトダイオード６で検出されたレーザー光の強度がＰ０である時に矩形波位相検波を開始する。
尚、ここでは、矩形波位相検波の振幅は前述の図６に示す駆動パルスφＰＷＭ１、φＰＷＭ２で２パルスとする。
【００４７】
最初に、正方向に２パルス移動して停止する。この時、レーザ光の位置はＸ０からＸ１に移動し、レーザ光の強度はＰ０からＰ１に変動する。Ａ／Ｄ変換器７２１は、レーザ光の強度Ｐ１を所定の時間サンプリングし、アライメントコントローラ７２３は、サンプリングされたレーザ光の強度Ｐ１を積分する。積分されたレーザ光の強度を図７（ｂ）にＰＩ１として示す。次に、負方向に４パルス移動して停止する。この時、レーザ光の位置はＸ１からＸ２に移動し、レーザ光の強度はＰ１からＰ２に変動する。Ａ／Ｄ変換器７２１は、レーザ光の強度Ｐ２を所定の時間サンプリングし、アライメントコントローラ７２３は、サンプリングされたレーザ光の強度Ｐ２を積分する。積分されたレーザ光の強度を図７（ｂ）にＰＩ２として示す。次に、正方向に２パルス移動して停止する。そして、それぞれの位置で得られた積分値ＰＩ１とＰＩ２の差分を求める。該差分を図７（ｂ）にΔＰＩとして示す。尚、この様にして求められた差分ΔＰＩを、以下、「矩形波位相検波出力」と称する。
【００４８】
ここで、矩形波位相検波出力ΔＰＩについて図８を用いて説明する。図８（ａ）は、光ファイバ２２への入射面２２ａに投影されたレーザ光のＸ軸方向のプロファイル、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すプロファイルに対応する矩形波位相検波出力ΔＰＩを示す模式図である。図８（ｂ）に示す様に、レーザ光の強度が最大になる位置、すなわち光ファイバ２２の入射面２２ａ内の中心では矩形波位相検波出力ΔＰＩは０になり、レーザ光の強度が最大になる位置の左右では正負の値をとる。
【００４９】
図７に戻って、この様にして求められた矩形波位相検波出力ΔＰＩに、予め設定しておいた係数（ゲイン）を乗じて補正量（補正パルス数）を求め、求めた補正パルス数で移動させる。そして、この様な動作を繰り返して矩形波位相検波出力ΔＰＩが０に近づく様に制御する。すなわち、集光光学ユニット３によって導かれるレーザ光が光ファイバ２２の入射面２２ａ内の中心に向かうように制御する。
【００５０】
次に、ウォブリング動作の流れを図９、および図１０を用いて説明する。図９は、ウォブリング動作の流れを示すフローチャートである。図１０は、ウォブリング動作のタイムチャートである。
【００５１】
最初に、Ｘ軸方向のウォブリング動作を実行する。まず、アライメントコントローラ７２３は、図１０（ａ）に示す期間ｔｗ１においてウォブリング動作を行う為の正方向（前進方向）の駆動パルス数（例えば、２パルス）を設定し、アクチュエータ８を介して集光光学ユニット３をＸ軸の正方向に２パルス分移動させる（ステップＳ１）。集光光学ユニット３が移動を停止し、レーザ光の光ファイバ２２への入射面２２ａ内における位置が安定すると、Ａ／Ｄ変換器７２１は、サンプリングを開始し（ステップＳ２）、アライメントコントローラ７２３は、期間ｔｗ２においてＡ／Ｄ変換器７２１でサンプリングされたレーザ光の強度を積分し、積分値ＰＩ１を取得する（ステップＳ３）。次に、アライメントコントローラ７２３は、期間ｔｗ３において負方向（後退方向）の駆動パルス数（例えば、４パルス）を設定し、アクチュエータ８を介して集光光学ユニット３をＸ軸の負方向に４パルス分移動させる（ステップＳ４）。集光光学ユニット３が移動を停止し、レーザ光の光ファイバ２２への入射面２２ａ内における位置が安定すると、ステップＳ２、ステップＳ３と同様にして、Ａ／Ｄ変換器７２１は、サンプリングを開始し（ステップＳ５）、アライメントコントローラ７２３は、期間ｔｗ４においてＡ／Ｄ変換器７２１でサンプリングされたレーザ光の強度を積分し、積分値ＰＩ２を取得する（ステップＳ６）。そして、アライメントコントローラ７２３は、期間ｔｗ５において正方向（前進方向）の駆動パルス数（例えば、２パルス）を設定し、アクチュエータ８を介して集光光学ユニット３をＸ軸の正方向に２パルス分移動させる（ステップＳ７）。
【００５２】
尚、ステップ４において、集光光学ユニット３をＸ軸の負方向（後退方向）に４パルス分移動させる際には、アクチュエータ８の立ち上がりの過渡時における１パルス毎の駆動量のばらつきを抑える為に、最初に２パルスで駆動し、一旦停止した後に残りの２パルスを駆動する様にしている。
【００５３】
この様にして、積分値ＰＩ１、ＰＩ２が取得されると、アライメントコントローラ７２３は、期間ｔｗ６において積分値ＰＩ１からＰＩ２を減算し差分ΔＰＩを求め（ステップＳ８）、差分ΔＰＩの値が正か否かを判定する（ステップＳ９）。差分ΔＰＩの値が正の場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、光ファイバ２２への入射面２２ａに投影されるレーザ光の強度が最大になる位置はさらに正方向（前進方向）に有ることから、アライメントコントローラ７２３は、期間ｔｗ７において差分ΔＰＩに予め設定しておいた係数（ゲイン）を乗じて正方向（前進方向）の補正量（補正パルス数）を求め、求めた補正パルス数でアクチュエータ８を介して集光光学ユニット３をＸ軸の正方向に補正パルス分移動させる（ステップＳ１０）。一方、ステップＳ９において、差分ΔＰＩの値が負の場合（ステップＳ９；Ｎｏ）、光ファイバ２２への入射面２２ａに投影されるレーザ光の強度が最大になる位置は負方向（後退方向）に有ることから、アライメントコントローラ７２３は、ステップＳ１０と同様にして、負方向（後退方向）の補正量（補正パルス数）を求め、求めた補正パルス数でアクチュエータ８を介して集光光学ユニット３をＸ軸の負方向に補正パルス分移動させる（ステップＳ１１）。
【００５４】
この様にして、Ｘ軸方向のウォブリング動作が期間ｔｗＸにおいて１サイクル終了すると、次に、ステップＳ１乃至ステップＳ１１と同様にして、図１０（ｂ）に示す期間ｔｗＹにおいてＹ軸方向のウォブリング動作を１サイクル実行する（ステップＳ１２）。そして、この様なＸ軸方向のウォブリング動作とＹ軸方向のウォブリング動作をシーケンシャルに繰り返して実行することにより、差分ΔＰＩが０、すなわち、集光光学ユニット３によって導かれるレーザ光が光ファイバ２２の入射面２２ａ内の中心に向かうようにすることができる。
【００５５】
尚、前述の実施形態では、Ｘ軸方向のウォブリング動作とＹ軸方向のウォブリング動作をシーケンシャルに交互に切替えて繰り返し実行する様にしたが、Ｘ軸方向のウォブリング動作とＹ軸方向のウォブリング動作の周波数を所定の関係を満たすように設定し、同時に実行する様にしてもよい。
【００５６】
具体的には、図１１を用いて説明する。図１１は、別例によるウォブリング動作のタイムチャートである。
【００５７】
ここで、Ｘ軸方向のウォブリング動作の周波数をｆ１、Ｙ軸方向のウォブリング動作の周波数をｆ２としたときに、ｆ１、ｆ２は下記（式１）または（式２）の関係を満たす値に設定する。
ｆ１＝２×ｎ×ｆ２    （式１）
ｆ２＝２×ｎ×ｆ１    （式２）
（式中、ｎは正の整数とする。）
これにより、例えば、Ｙ軸方向のウォブリング動作の周波数ｆ２がＸ軸方向のウォブリング動作の周波数ｆ１の２倍であるとき、図１１（ｂ）に示す様に、Ｙ軸方向のウォブリング動作を実行している間は、レーザ光の光ファイバ２２への入射面２２ａ内のＸ軸方向における位置は、図１１（ａ）に示す様に、ホールドされているので、レーザ光のＸ軸方向における位置変化によりレーザ光の強度が変動することはない。したがって、レーザ光のＹ軸方向における位置制御を、Ｘ軸方向のウォブリング動作に影響されることなく高精度で行うことができる。その結果、Ｘ軸方向のウォブリング動作とＹ軸方向のウォブリング動作を同時に実行することができ、ウォブリング動作を高速化することができる。
【００５８】
次に、この様な構成のレーザ光学装置１において、通信情報による変調が施されたレーザ信号光に対して行われるウォブリング動作のタイミングについて図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、調歩同期式のシリアル通信データに対して行われる一例によるウォブリング動作のタイミング、図１２（ｂ）は、調歩同期式のシリアル通信データに対して行われる別例によるウォブリング動作のタイミング、図１２（ｃ）は、クロック同期式のシリアル通信データに対して行われるウォブリング動作のタイミングを示すタイムチャートである。
【００５９】
最初に、調歩同期式のシリアル通信データに対して行われる一例によるウォブリング動作のタイミングについて図１２（ａ）を用いて説明する。
【００６０】
調歩同期式のシリアル通信データＳＤは、図１２（ａ）に示す様に、スタートビットＳＴＢ、データビット（データ信号）ＤＴＢ、パリティビットＰＴＢ、ストップビットＳＰＢから構成され、スタートビットＳＴＢとデータビット（データ信号）ＤＴＢとの間に所定の期間Ｈｉｇｈレベルを出力する期間ｔｗ１が設けられている。
【００６１】
この様な構成のシリアル通信データＳＤに対して、本発明における制御信号に該当するスタートビットＳＴＢに同期して期間ｔｗ１内にウォブリング動作を行う。
【００６２】
次に、調歩同期式のシリアル通信データに対して行われる別例によるウォブリング動作のタイミングについて図１２（ｂ）を用いて説明する。
【００６３】
調歩同期式のシリアル通信データＳＤは、図１２（ｂ）に示す様に、スタートビットＳＴＢ、データビット（データ信号）ＤＴＢ、パリティビットＰＴＢ、ストップビットＳＰＢから構成され、ストップビットＳＰＢに続いて所定の期間Ｈｉｇｈレベルを出力する期間ｔｗ２が設けられている。
【００６４】
この様な構成のシリアル通信データＳＤに対して、本発明における制御信号に該当するストップビットＳＰＢに同期して、期間ｔｗ２内にウォブリング動作を行う。
【００６５】
次に、クロック同期式のシリアル通信データおよびクロックに対して行われるウォブリング動作のタイミングについて図１２（ｃ）を用いて説明する。
【００６６】
クロック同期式のシリアル通信データＳＤおよびクロックＣＬＫは、図１２（ｃ）に示す様に、データビット（データ信号）ＤＴＢが出力される前の任意のクロックＣＬＫ１に同期して所定の期間Ｈｉｇｈレベルを出力する期間ｔｗ３が設けられている。
【００６７】
この様な構成のシリアル通信データＳＤおよびクロックＣＬＫに対して、任意のクロックＣＬＫ１に同期して、期間ｔｗ３内にウォブリング動作を行う。
【００６８】
この様に、本発明に係るレーザ光学装置１においては、シリアル通信データによる変調が施されたレーザ信号光に対してウォブリング動作を行う場合、シリアル通信データＳＤに含まれるスタートビットＳＴＢまたはストップビットＳＰＢ、あるいは任意のクロックＣＬＫ１等にそれぞれ同期した期間ｔｗ１、ｔｗ２、ｔｗ３内にウォブリング動作を行う様にした。したがって、シリアル通信データＳＤに含まれるデータビット（データ信号）ＤＴＢが出力されている期間ｔｗＤはウォブリング動作は実行されることなくアクチュエータ８，９の駆動は停止されていることから、集光光学ユニット３の位置は固定されている。これにより、データビット（データ信号）ＤＴＢは、ウォブリング動作によるレーザ信号光の強度変化に影響されることなく正確に伝送されることが可能となる。また、ウォブリング動作は、間断なく実行することなく、期間ｔｗ１、ｔｗ２、ｔｗ３内にのみ実行する様にしたので、消費電力の増加を抑制することができる。
【００６９】
次に、画像情報による変調が施されたレーザ信号光に対して行われるウォブリング動作のタイミングについて図１３を用いて説明する。図１３（ａ）は、画像データに対して行われる一例によるウォブリング動作のタイミング、図１３（ｂ）は、画像データに対して行われる別例によるウォブリング動作のタイミングを示すタイムチャートである。
【００７０】
最初に、画像データに対して行われる一例によるウォブリング動作のタイミングについて図１３（ａ）を用いて説明する。
【００７１】
図１３（ａ）に示す様に、垂直同期信号ＶＤに同期して垂直同期信号ＶＤが出力されている期間ｔｗ５内にウォブリング動作を行う。これにより、画像信号（データ信号）が出力されている期間ｔｗＳはウォブリング動作は実行されることなくアクチュエータ８，９の駆動は停止されていることから、集光光学ユニット３の位置は固定されている。したがって、画像信号（データ信号）は、ウォブリング動作によるレーザ信号光の強度変化に影響されることなく正確に伝送されることが可能となる。また、フレーム毎にウォブリング動作が１サイクル完了し、レーザ信号光の位置、すなわち強度が適正化されるのでＳＮ比の良好な画像信号（データ信号）が得られる。尚、ウォブリング動作は、垂直同期信号ＶＤの替わりに垂直帰線期間内、また、水平同期信号が出力されている期間内に行う様にしてもよい。
【００７２】
次に、画像データに対して行われる別例によるウォブリング動作のタイミングについて図１３（ｂ）を用いて説明する。
【００７３】
図１３（ｂ）に示す様に、集光光学ユニット３を垂直同期信号ＶＤに同期して、第１フレームでは例えば正方向に移動させ、第２フレームでは負方向に移動させる。そして、第３フレームで、第１フレームおよび第２フレームにより得られた矩形波位相検波出力ΔＰＩに基づいた補正量で移動させる。この様に、例えば３つのフレームに渡って１サイクルのウォブリング動作を行うことにより、矩形波位相検波期間を長くすることができる。この様に、１サイクルの位置合わせを複数の期間にまたがって行うことで矩形波位相検波のＳＮ比を向上させることができる。
【００７４】
この様に、本発明に係るレーザ光学装置１においては、通信データや画像データ等の情報による変調が施されたレーザ信号光において、該レーザ信号光が光ファイバ２２の入射面２２ａ内の中心に向かうように制御を行う場合、通信データや画像データの情報に含まれる制御信号、例えばスタートビットＳＴＢまたはストップビットＳＰＢ、あるいは任意のクロックＣＬＫ１、また、垂直同期信号ＶＤ等にそれぞれ同期した期間ｔｗ１、ｔｗ２、ｔｗ３、ｔｗ５にアクチュエータ８，９を駆動させる様にした。したがって、通信データや画像データ等に含まれるデータビットＤＴＢや画像信号等のデータ信号が出力されている間はアクチュエータ８，９の駆動は停止されていることから、集光光学ユニット３の位置は固定されている。これにより、データビットＤＴＢや画像信号等のデータ信号は、ウォブリング動作によるレーザ信号光の強度変化に影響されることなく正確に伝送されることが可能となる。また、ウォブリング動作は、間断なく実行することなく、例えば期間ｔｗ１、ｔｗ２、ｔｗ３、ｔｗ５にのみ実行する様にしたので、消費電力の増加を抑制することができる。
【００７５】
また、圧電素子８１１と、該圧電素子８１１とともに振動できるように固定された振動体（駆動軸８１２）と、該振動体に摩擦係合され移動体８１４と、を備え、該移動体８１４に搭載された集光光学ユニット３を移動させるアクチュエータ８，９を用いて、集光光学ユニット３によって導かれるレーザ信号光が光ファイバ２２の入射面２２ａ内の中心に向かうように制御する様にした。すなわち、微小振動を行うことができる振動体（駆動軸８１２）により集光光学ユニット３を移動させる様にしたので、高分解能、高精度でサブミクロンオーダの位置制御が可能となり、いつも高い性能を維持することができる。また、アクチュエータ８，９は摩擦係合を利用して集光光学ユニット３を移動させるので、アクチュエータ８，９への通電を停止し駆動を停止させている間、集光光学ユニット３は姿勢を維持することができる。したがって、消費電力の増加を招くことなく容易に集光光学ユニット３の位置を固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係るレーザ光学装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係るレーザ光学装置におけるＸ−Ｙステージの構成図である。
【図３】本発明に係るレーザ光学装置におけるアクチュエータの構成図である。
【図４】本発明に係るレーザ光学装置における電気回路ブロック構成図である。
【図５】本発明に係るレーザ光学装置におけるアクチュエータの駆動回路構成を示す模式図である。
【図６】本発明に係るレーザ光学装置におけるアクチュエータの駆動信号のタイムチャートである。
【図７】本発明に係るレーザ光学装置におけるウォブリング動作を示す模式図である。
【図８】本発明に係るレーザ光学装置におけるレーザプロファイルと位相検波出力の関係を示す模式図である。
【図９】本発明に係るレーザ光学装置におけるウォブリング動作の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係るレーザ光学装置における一例によるウォブリング動作のタイムチャートである。
【図１１】本発明に係るレーザ光学装置における別例によるウォブリング動作のタイムチャートである。
【図１２】シリアルデータにおけるウォブリング動作のタイムチャートである。
【図１３】映像信号におけるウォブリング動作のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１  レーザ光学装置
２１，２２  光ファイバ
３  集光光学ユニット
３０１  集光レンズ
３０２  レンズホルダ
４１，４２  コリメータレンズ
５  ハーフミラー
６  フォトダイオード（ＰＤ）
７  制御部
７１  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
７２  制御ＣＰＵ
７２１  Ａ／Ｄ変換器
７２３  アライメントコントローラ
７２４，７２５  Ｘ−ＰＷＭ，Ｙ−ＰＷＭ
７３  駆動回路
７３１，７３２  Ｘ増幅器，Ｙ増幅器
８，９  アクチュエータ（Ｘ軸，Ｙ軸）
８１１  圧電素子
８１２  駆動軸
８１３  錘
８１４  移動体
１０  アナログ信号処理回路
【図１】
2008046467.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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