(57)【要約】【課題】光路長を長くしてもコンパクトに構成でき、その結果、偏向角検出範囲を広げることができる偏向角検出装置を提供する。また、高精度の偏向角検出が可能な偏向角検出装置を提供する。【解決手段】光偏向素子の偏向角を検出する偏向角検出装置であって、前記偏向素子に光を放射するための光源と、前記光源から放射される光の光軸上に配置された、前記光偏向素子に備えられた正のパワーを有する検出用反射面４と、前記検出用反射面４で反射した光を受光し、その受光位置により前記光偏向素子の偏向角を検出する光検出器５とを備えている。【選択図】　図１
2004037384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光偏向素子の偏向角を検出する偏向角検出装置であって、
前記光偏向素子に光を放射するための光源と、
前記光源から放射される光の光軸上に配置された、前記光偏向素子に備えられた正のパワーを有する検出用反射面と、
前記検出用反射面で反射した光を受光し、その受光位置により前記光偏向素子の偏向角を検出する光検出器とを備えたことを特徴とする偏向角検出装置。
【請求項２】
前記検出用反射面が、前記光源から放射される光の光軸に対して偏心して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の偏向角検出装置。
【請求項３】
前記光源から放射される光の少なくとも一部の光路を切り替える光路変換素子を光軸上に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の偏向角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップに用いられるトラッキング検出手段や、光通信に用いられる光ファイバーの光スイッチング手段等としての偏向角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光情報通信、光情報記録の技術の発展が著しく、情報伝送密度や情報記録密度が飛躍的に高まっている。これらの分野では、例えば、光ファイバー回線を中継地などで光学的に切り替える光信号スイッチや、光学式情報記録再生システムの光ピックアップのトラッキング制御など、光偏向ミラー素子の偏向状態を高精度に検知してその姿勢を制御する技術の向上が不可欠である。そのため、従来、種々の偏向角検出装置が提案されている。
【０００３】
従来のこの種の偏向角検出装置としては、例えば、特公平７−６６５５４号公報、特開平８−２２７５５２号公報、特開平１１−１４４２７３号公報、特開平１１−１１４２７４号公報及び特開平１１−１９５２３６号公報に記載されているものがある。
【０００４】
特公平７−６６５５４号公報に記載されている偏向角検出装置は、光ピックアップの記録媒体へ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ある。この装置は、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つの受光素子とからなる。そして、この装置は、２つの受光素子が検出する反射光量の差分をとることにより、記録媒体に偏向が生じたときの偏向量を検出するようになっている。
【０００５】
また、特開平８−２２７５５２号公報に記載されている偏向角検出装置は、同様に、光ピックアップの記録媒体へ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ある。この装置は、記録媒体からの反射光を４分割された受光面で受光し、それらの受光量の差分をとることによって２方向の偏向量を検出するようになっている。
【０００６】
また、特開平１１−１４４２７３号公報や特開平１１−１４４２７４号公報に記載されている偏向角検出装置は、偏向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光検出器で光量を検出することにより偏向量を検出するようになっている。
【０００７】
また、特開平１１−１９５２３６号公報に記載されている偏向角検出装置は、光情報再生装置における偏向ミラーの回転位置を検出するもので、レーザ光源からの光束を偏向ミラー上で線状光束に集光させることで、１方向の測定精度を上げて偏向角を検出するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の偏向角検出装置には、以下のような問題があった。
【０００９】
特公平７−６６５５４号公報に記載されている偏向角検出装置では、光ピックアップのヘッドと記録媒体との間で往復する反射光を発光素子の両側の受光素子で検出するため、微小の偏向量しか検出できない。そして、偏向量の検出範囲を広げようとすれば、発光素子と記録媒体との間の距離を広げ、受光素子を大きくしなければならず、コンパクトな偏向角検出装置が得られない。このように、上記偏向角検出装置では、検出器の大きさに限界があるため広範囲な検出ができないという問題があった。また、２つの受光素子を用いるので、１次元の傾き検出しかできないという問題があった。
【００１０】
また、特開平８−２２７５５２号公報に記載されている偏向角検出装置では、２次元の傾きを検出できるものの、検出範囲を広げようとすれば、発光素子と記録媒体との距離を広げ、受光素子を大きくしなければならない。このように、広範囲な検出をする場合には、検出器が大きくなり、全体のメカレイアウトも大きくなってしまい、特公平７−６６５５４号と同様に、コンパクトな偏向角検出装置が得られないという問題があった。
【００１１】
また、特開平１１−１４４２７３号公報や特開平１１−１４４２７４号公報に記載されている偏向角検出装置では、ビームスプリッタの反射膜の特性が直接的に検出精度に影響するため、反射膜の特性を良くしないと検出精度が悪くなるという問題があった。また、これらの偏向角検出装置では、検出光を重畳させることなくコの字状に折り曲げる構成を用いるので、配置面積が大きくなり、検出範囲を広げようとすれば、ビームスプリッタのビームスプリッタ面を大きくしなければならず、全体のメカレイアウトが大きくなってしまい、コンパクトな偏向角検出装置が得られないという問題があった。
【００１２】
また、特開平１１−１９５２３６号公報に記載されている偏向角検出装置では、検出範囲を広くした場合、メカ的な干渉や全体のメカレイアウトが大きくなってしまう。また、この偏向角検出装置では、線状光束を用いて偏向角検出精度を上げているが、これは１次元方向にのみ有効な手段である。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、光路長を長くしてもコンパクトに構成でき、その結果、偏向角検出範囲を広げることができる偏向角検出装置を提供することを目的とする。
また、高精度の偏向角検出が可能な偏向角検出装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による偏向角検出装置は、光偏向素子の偏向角を検出する偏向角検出装置であって、前記光偏向素子に光を放射するための光源と、前記光源から放射される光の光軸上に配置された、前記光偏向素子に備えられた正のパワーを有する検出用反射面と、前記検出用反射面で反射した光を受光し、その受光位置により前記光偏向素子の偏向角を検出する光検出器とを備えたことを特徴としている。
なお、本明細書中では、光偏向素子の偏向角は、光偏向素子の反射面の傾き角を意味するものとする。
【００１５】
また、本発明の偏向角検出装置は、前記検出用反射面が、前記光源から放射される光の光軸に対して偏心して配置されているのが好ましい。
【００１６】
また、本発明の偏向角検出装置は、前記光源から放射される光の少なくとも一部の光路を切り替える光路変換素子を光軸上に配置するのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のように、光偏向素子に備えられた検出用反射面に光学的パワーを持たせると、検出範囲が広く、１次元または２次元方向の検出が可能で、高精度かつコンパクトな偏向角検出装置を実現することができる。なお、具体的な作用効果の説明については、後述する実施例の説明で行うこととする。
【００１８】
以下、本発明の実施例につき図面を用いて説明する。
なお、本発明に係る偏向角検出装置は、光を偏向する光偏向素子に別の光を照射して偏向角を検出するものである。したがってそのような光偏向素子を備える種々のシステムに適用することが可能である。
なお以下では、光偏向素子で偏向される光と区別するために、偏向角を検出するために照射する光を検出光と呼ぶことにする。
【００１９】
そのような光偏向素子の例としては、例えば、光を偏向するためのミラーが電磁コイルなどの回動手段で回動可能に保持されたガルバノミラー、光を偏向するための複数のミラー面をモータ軸に取り付けた回転多面鏡、光を偏向するためのミラーをアクチュエータで保持して設置角度を変更する可動ミラー、または光を偏向するためにプリズムやホログラムを可動に設けた素子などがある。
【００２０】
またそのような光偏向素子を備えるシステムとしては、例えば、光信号スイッチシステムや情報記録再生システム（光情報記録再生システム）などがある。
【００２１】
以下では、まず先行技術に係る偏向角検出装置を参考例として説明した後に、本発明の偏向角検出装置の実施例を説明し、更に、本発明の偏向角検出装置を用いた光信号スイッチシステム、情報記録再生システムの構成例を説明する。
【００２２】
まず、本発明の基礎となる先行技術の参考例として、ビームスプリッタを用いるとともに光検出器として位置検出装置を用いた偏向角検出装置について説明する。
図２５はその概略構成を示す図である。図中に示したｘｙｚ座標系は、ｘ方向が紙面に直交する方向、ｙ、ｚ方向が紙面に平行な方向であって、ｙ方向は図示上側を、ｚ方向は図示右側をそれぞれ正方向とする直角座標系である。
【００２３】
本参考例の偏向角検出装置は、光を放射するための光源として半導体レーザ７７が備えられ、その光軸上に、絞り７６、偏光ビームスプリッタ７３、１／４波長板７２、集光レンズ７１が光の進行方向に沿って順次設けられている。集光レンズ７１は、回動ミラー７０の一部に設けられた検出用反射面７０ｃに対向されている。また偏光ビームスプリッタ７３が光を分岐する方向に位置検出受光器７４が設けられている。
【００２４】
回転ミラー７０は、例えば光信号スイッチや光学式情報記録再生装置に用いられるガルバノミラーなどの光偏向素子である。回動ミラー７０は、光偏向に用いる偏向ミラー面７０ａの裏側に、偏向ミラー面７０ａの偏向角の変化に連動して傾斜角が変化するように固定部材７０ｂを介して検出用反射面７０ｃが設けられている。
【００２５】
絞り７６は、半導体レーザ７７が放射するレーザ光束のビーム形状を整形する円形の開口を備えている。
偏光ビームスプリッタ７３は、レーザ光束のＰ偏光成分を光軸７８の方向にほぼ１００％透過させ、Ｓ偏光成分を光軸７８と垂直なｙ方向にほぼ１００％反射させる偏光ビームスプリッタ面７３ａを備えている。
集光レンズ７１は、正のパワーを有するレンズで構成されている。
位置検出受光器７４は、光電素子からなる受光面７５が備えられ、受光面７５が偏光ビームスプリッタ７３に向けられている。受光面７５は、光のスポットが照射されるとスポットの光強度中心の位置に対応した電圧を発生して、そのスポットの位置を検知する１次元位置検出受光器（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、一般にＰＳＤと略称されている）である。
【００２６】
このように構成された本参考例の偏向角検出装置では、偏向角を検出するための検出光が、レーザ光束として半導体レーザ７７から放射されると、まず絞り７６でビーム形状が整形される。そして偏光ビームスプリッタ７３に入射し、レーザ光束のＰ偏光成分が偏光ビームスプリッタ面を透過して直進し、１／４波長板７２で円偏光に変換される。そして集光レンズ７１でレーザ光束が集光されて、検出用反射面７０ｃに照射される。レーザ光束は、検出用反射面７０ｃで反射され、集光レンズ７１を透過してさらに集光される。そしてレーザ光束は、１／４波長板７２を透過することによって、円偏光からＳ偏光成分のみの直線偏光に変換される。レーザ光束は、さらに偏光ビームスプリッタ面により、ｙ方向正方向に反射され、位置検出受光器７４に所定サイズのスポットを結ぶ。
【００２７】
そこで、位置検出受光器７４の出力から、スポットの位置が検知される。スポットの位置と検出用反射面７０ｃの偏向角の関係は光学レイアウト上の対応関係があるので、偏向角を検出することができるようになっている。
【００２８】
次に、本発明の実施例に係る偏向角検出装置について説明する。
第１実施例
図１は本発明の第１実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図である。図中に表示したｘｙｚ座標系は、図２５と同様、ｘ方向が紙面に直交する方向、ｙ方向及びｚ方向が紙面に平行な面内にあって、ｙ方向が図示の上側、ｚ方向が図示の右側をそれぞれ正方向とする直角座標系である。また、図中の矢印は検出用反射面の傾斜方向を示している。
【００２９】
本実施例の偏向角検出装置は、光源と、検出用反射面４と、ビームスプリッタ３と、光検出器５とを備えている。
光源は、レーザ光束（検出光）を、光偏向素子に備えられた検出用反射面４に向けて出射する半導体レーザ１（半導体レーザ素子）である。符号Ａは半導体レーザ１の光軸に一致した光軸である。半導体レーザ１は、その光軸Ａが検出用反射面４に対してほぼ直交するように、該検出用反射面４に対向して配置されている。
【００３０】
光軸Ａ上には、レーザ光束の透過範囲を規制して、例えば円形などの所定の形状に整形するための絞り２が配置されている。なお、レーザ光束の大きさによっては光学的には絞りが設けられたのと同様となるので、絞り２は必須の構成ではない。
【００３１】
また、絞り２と検出用反射面４との間の光軸Ａ上には、レーザ光束の一部を反射させて光路を光軸Ｂ方向に切り替えるビームスプリッタ３が配置されている。ビームスプリッタ３は、ＯＨＡＲＡ社Ｓ−ＢＳＬ７、白板などのガラスやＺＥＯＮＥＸなどのプラスチックを硝材とした平板プレートの面３ａに、ほぼ透過率５０％、反射率５０％のコーティングを施して構成されている。ビームスプリッタ面３ａの角度に制限はないが、図示では光軸Ａに対して４５度傾けられている。また、ビームスプリッタ面３ａは図示Ｘ方向に延びる平板プレートの全長にわたってＸ軸に平行に配されている。
光検出器５は、ビームスプリッタ３で分岐された光軸Ｂ上に配置されている。符号６は光検出器５のセンサ受光面である。
検出用反射面４は、正のパワーを有している。
なお、検出用反射面４は、屈折率１以上の媒質で凹面状に形成された裏面鏡で構成しも、表面鏡で構成してもよい。
【００３２】
なお、半導体レーザ１としては、どのような半導体レーザを用いてもよいが、光検出器５の検出感度との関係から適切な波長を備えたものを選択することは当然である。また、周知のいかなる手段を用いてもよいため、図示していないが、半導体レーザ１を適宜発光させるための電源や変調駆動回路を含む駆動手段に接続されていることはいうまでもない。
【００３３】
光検出器５としては、センサ受光面６上にレーザ光束のスポットが照射されたときに、スポットの光強度の中心位置に対応した電圧を出力して、そのスポットの位置を検知する位置検出受光器（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、所謂ＰＳＤ）を採用することができる。ＰＳＤは、多数のフォトダイオードが配列して構成されており、例えば、図２に示すように、光束が所定部分に照射された場合、四方の端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４から、ＰＳＤの角部から光束の重心までの距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に応じた電圧が出力され、この出力値を演算することで、位置検出（Ｘ方向、Ｙ方向の傾き）を行うようになっている。
光検出器５としては、検出用反射面４の傾斜する方向が１次元（Ｘ方向又はＹ方向）か２次元（Ｘ方向及びＹ方向）かに合わせて、それぞれ１次元または２次元の位置検出を行うものを採用する。また、光検出器５は、その動作のため、電源を始め、適宜の駆動手段を備えていることはいうまでもないが、周知のことなのでその説明は省略する。
【００３４】
このように構成された本実施例の偏向角検出装置では、図１（ａ）に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、平板プレート状のビームスプリッタ３に入射する。レーザ光のほぼ５０％がビームスプリッタ面３ａを透過し、検出用反射面４で反射する。このとき、反射されたレーザ光は検出用反射面４により正の光学的パワーの作用を受けて集光される。そして、再びビームスプリッタ３に入射し、ビームスプリッタ面３ａで透過光と反射光とに分離される。反射光は行きの光路に対し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５に入射して光スポットを形成する。
【００３５】
光検出器５は検出用反射面４がＸ，Ｙ方向に傾いたときに、センサ受光面６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。
図３は検出用反射面４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５のセンサ受光面６上にスポット７ａが結像された様子を示す説明図である。また、図４は検出用反射面４の傾き量と光検出器５の出力との関係を示すグラフである。
【００３６】
検出用反射面４が１次元方向に傾いたときに、光検出器５の受光面６上のスポット７ａの位置が移動する。このとき光検出器５の出力は図４のグラフに示すように、ほぼ線形に変化する。また図５は検出用反射面４が２次元方向に傾いたときの光検出器５のセンサ受光面６上にスポット７ｂが結像された様子を示す説明図である。検出用反射面４がそれぞれＸ，Ｙ方向に動いたときに、受光面６上のスポット７ｂ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は同様に図５のグラフに示すようになり、検出用反射面４の傾き量（角度）と出力とは直線性が良くなる。本実施例の構成では、検出用反射面４の傾きは±１０度程度の範囲の検出が可能である。
したがって、本実施例の構成では、検出用反射面の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、及びトラッキング手段や、光通信の光スイッチング手段としての使用が可能となる。
【００３７】
なお、本発明の実施例において、光検出器として、位置検出受光器（ＰＳＤ）のかわりに、４分割受光器（４分割ＰＤ）を採用することによって偏向角を検出することも可能である。
図６は４分割受光器（４分割ＰＤ）を採用した光検出器５のセンサ受光面６上にスポット７が結像された様子を示す説明図である。
４分割受光器（４分割ＰＤ）を採用した光検出器５に集光するレーザ光Ａのスポット径は通常のＰＳＤを採用した光検出器に集光するレーザ光のスポットよりも大きくなるようになされている。また、光検出器５の受光面８は４つの受光面に分割されている（それぞれ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄとする）。検出用反射面４がＸ，Ｙ方向の２次元に傾いたとき、受光面８上のスポット７は２次元方向に移動する。このとき受光面８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに照射された面積に応じた出力をそれぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、Ｘ方向の位置に対応する出力は、（Ａ＋Ｄ−Ｂ−Ｃ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）、Ｙ方向の位置に対応する出力は、（Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）、をそれぞれ演算することにより得られる。それぞれの方向の演算出力はスポット形状が均一である限り、それぞれほぼ線形に変化する。
【００３８】
このように構成された本実施例の偏向角検出装置によれば、以下のような利点がある。
光源からのレーザ光の集光を正レンズのみで行う場合、スポット形成のためには大きな像面湾曲が生じ、スポット径の大きさが中心と端部で大きな変化を持つことになる。これに対し、本実施例の偏向角検出装置によれば、集光のための主なパワーを検出用反射面の凹面鏡に持たせたので、図２５に示した従来の偏向角検出装置における集光レンズ７１等の凸レンズよりも小さい曲率の面とすることができ、像面湾曲の発生を低減させることができる。したがって、光検出器５の中心と端部でのスポット径の大きさの変化が小さく、光検出器５での読み取り精度を高くすることができる。
【００３９】
また、本実施例の偏向角検出装置は、検出用反射面４を集光作用を有する曲面（凹面鏡）にしたので、光検出器にスポット径を形成することが可能となり、集光レンズを必要とせず、部品点数が少なくコスト面、製作面で有利で小型軽量を達成できる。
また、本実施例の偏向角検出装置によれば、検出用反射面の凹面鏡で主な集光作用を達成するので、レーザ光の光量欠損を軽減して有効に利用することができる。また、メカ的にみて配置等に制限があるときでも、凹面鏡の焦点距離を変えることにより、光検出器５上のスポット径、およびスポットの動き量を最適化でき、検出用反射面４の傾きに対して、広範囲な検出が可能になる。
【００４０】
本件出願人は、以前、偏向角検出装置として、集光レンズとして凹面鏡を、光路変換素子にビームスプリッタを用いた構成のものを想到した。具体的には、光源と検出用反射面とを対向配置するとともに、その間に上記ビームスプリッタを配置し、光源と検出用反射面とを結ぶ光路に対し交差する方向に上記ビームスプリッタを挟んで上記凹面鏡と光検出器とを対向配置して構成した。
しかし、この構成では、光源からの光束はビームスプリッタを約５０％の透過率で透過し、検出用反射面で反射してビームスプリッタを反射率約５０％で反射により光路を切り替え、集光レンズである凹面鏡で反射し、再びビームスプリッタで透過率約５０％で透過し光検出器に到達することになる。つまり、光源からの光束はビームスプリッタを３回通過するため、レーザ光の光量が光検出器に到達時に１／８となってしまう。
これに対し、本実施例の偏向角検出装置によれば、検出用反射面４を裏面に集光作用のある凹面鏡で構成したので、光源からの光束はビームスプリッタを透過し、集光作用のある検出用反射面４で反射し、ビームスプリッタで反射して光路を切り替えて光検出器５に到達し、ビームスプリッタの通過は２回で済み、レーザ光の光量の１／４を光検出器で利用でき、読み取り精度を上げることが可能となる。
【００４１】
また、本件出願人は、以前、他の偏向角検出装置として、集光レンズとして凹面鏡を、光路変換素子に偏光ビームスプリッタを用いた構成のものを想到した。具体的には、光源と検出用反射面とを対向配置するとともに、その間に上記偏光ビームスプリッタを配置し、光源と検出用反射面とを結ぶ光路に対し交差する方向に上記偏光ビームスプリッタを挟んで上記凹面鏡と光検出器とを対向配置して構成した。この構成では、集光レンズとしての凹面鏡と、光路変換素子としての偏光ビームスプリッタを用いることで光量欠損を少なくすることができる。
しかし、この構成の場合、例えば、偏光ビームスプリッタと検出用反射面との間、及び凹面鏡と偏光ビームスプリッタとの間にそれぞれ１／４波長板を配置する必要が生じ、１／４波長板が複数枚必要となりコストが嵩んでしまう。
これに対し、本実施例の偏向角検出装置によれば、偏光ビームスプリッタも１／４波長板も必要とせず高い光量を光検出器に導くことが可能となる。
【００４２】
なお、本発明の偏向角検出装置では、光路変換素子または光路変換面を、ハーフミラー、ホログラフイック面、全反射面で構成して構わない。また、本実施例の偏向角検出装置のように光源と凹面を設けた検出用反射面とを対向配置した構成であれば、光路変換素子または光路変換面を偏光ビームスプリッタで構成しても１／４波長板を上記以前の例と比べて１枚減らすことができるのでよい。偏光ビームスプリッタを用いると、微弱な光源光束であっても光量欠損が１／２で済むため光検出器で精度良く測定することが可能となる。
【００４３】
また、本実施例の偏向角検出装置によれば、検出用反射面４からの反射光をビームスプリッタ３を介して折り曲げて光検出器に導くので、光路が折り返されるためコンパクトなメカレイアウトが可能となる。
【００４４】
さらに、本実施例の偏向角検出装置の光路変換素子であるビームスプリッタを、図１（ｂ）に示すように、ビームスプリッタ面３ａを三角プリズムの１面に形成して、２つの三角プリズムで挟み込んで構成してもよい。このように構成した場合には、光学作用面でない平面３ｂを基準として組み立てることができるため、組立て性の効率と精度がアップする。また、他の３面についても、光学的作用を有しない有効領域外に位置決め手段を設定することが可能である。
【００４５】
第２実施例
図７は本発明の第２実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図である。
本実施例の偏向角検出装置は、光検出器と検出用反射面とを、ビームスプリッタを介して対向配置した点が第１実施例と異なる。第１実施例と異なる部分のみ説明する。
本実施例の偏向角検出装置では、図７に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２によりビーム径が絞られ、平板プレート状のビームスプリッタ３に入射する。レーザ光はほぼ５０％の反射率でビームスプリッタ面３ａで反射し、光路を略垂直に切り替えられて検出用反射面４に入射する。検出用反射面４は、光学パワーを有する反射面であり、ここで反射したレーザ光は再びビームスプリッタ面３ａで透過光と反射光に分離し、略５０％の透過光としてビームスプリッタ３を通過して光検出器５に入射し、光スポットを光検出面６上に形成する。また光検出器５は第１実施例と同様にＰＳＤ等である。
【００４６】
ここで、検出用反射面４の凹面鏡は図７においてＸ軸、Ｚ軸を中心に傾けるため、回転対称な面形状であると回転角による負荷が同じになるのでメカ的、電気的な制御がし易くなり好ましい。本実施例においては、凹面鏡を球面形状に形成してある。さらに、凹面鏡の面形状を回転対称な非球面とするとより収差を抑えることが可能となる。収差を重視する場合は、検出用反射面４を非回転対称な面形状である自由曲面等にすることも可能である。この場合、ミラーのＳＡＧ量（Ｚ紬での変化量）の有効径４隅での差が少ない方が好ましい。
【００４７】
また、本実施例のようなタイプの偏向角検出装置の変形例として、図８に示すように、ビームスプリッタ面３１ａ，３２ａが施された平板プレート状の第１、第２のビームスプリッタ３１，３２と第１、第２の検出用反射面４１，４２を並列に配置して構成することも可能である。この場合、１つの光源１から出射されたレーザ光が第１のビームスプリッタ３１に入射し、５０％の反射光７１と５０％の透過光７２とに分離される。反射光７１は、図７で説明したのと同様の光路と辿り、検出用反射面４１で反射し、第１のビームスプリッタ３１に入射して透過光と反射光とに分離され、第１のビームスプリッタ３１を透過した光が、第１の光検出器５１に到達する。また、第１のビームスプリッタ３１を透過した５０％の透過光７２は、隣に配置されたビームスプリッタ面３２ａが施された第２のビームスプリッタ３２に入射し、検出用反射面４２で反射した光が、第２のビームスプリッタ３２に入射して透過光と反射光とに分離され、第２のビームスプリッタ３２を透過した光が、第２の光検出器５２に入射して光スポットを形成する。これにより、半導体レーザ等である光源を１つ設けるだけで、２つの検出用反射面の角度を同時に測定することが可能となり、安価で小型なセンサが達成できる。なお、検出用反射面４１，４２の曲率を変えることでＰＳＤ５１，５２を同じ構成のＰＳＤを用いても、或いは、検出用反射面４１，４２の曲率を変えずに異なる構成のＰＳＤを用いてもよい。それらは、装置のメカ的要素、コスト的要素等を考えて適宜採用すればよい。
【００４８】
第３実施例
図９は本発明の第３実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図である。本実施例では、光路変換素子として、第２実施例の偏向角検出装置におけるビームスプリッタの代わりに、偏光ビームスプリッタを配置したことを特徴としている。
本実施例の偏向角検出装置では、図９に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、Ｐ偏光成分のみを通過する特性を持つ偏光板８０に入射する。偏光板８０を通過したレーザ光はＰ偏光成分のみの光となり、偏光ビームスプリッタ膜のコーティングが施されている平板プレート状の偏光ビームスプリッタ３に入射する。偏光ビームスプリッタ３はＰ偏光光が略１００％の反射率、Ｓ偏光光が略０％の反射率を有し、Ｓ偏光光の透過率が略１００％、Ｐ偏光光の透過率が略０％の特性を示すものである。平板プレート３に入射したＰ偏光光であるレーザ光は略１００％の反射率でビームスプリッタ面３ａで反射し光路が略垂直に切り替えられて１／４波長板８１に入射する。１／４波長板８１を通過したレーザ光は円偏光となり、検出用反射面４で反射する。検出用反射面４は光学的パワーを有しており、レーザ光は集光作用を受ける。検出用反射面４で反射したレーザ光は再び１／４波長板８１を通過するが、そのときに入射光の位相角とは９０度回転された偏光光、所謂Ｓ偏光となる。そして、Ｓ偏光となったレーザ光が偏光ビームスプリッタ３に入射する。ここで、偏光ビームスプリッタ３の偏光ビームスプリッタ面３ａでのＳ偏光光の透過率は略１００％であるため、Ｓ偏光となったレーザ光は略１００％透過し、光検出器５に入射し、光検出面６上に光スポットを形成する。
【００４９】
なお、図９に示す例では、検出用反射面４と光検出器５が偏光ビームスプリッタ３を介して対向する配置としたが、図１に示した第１実施例と同様に、光源１と検出用反射面４とを偏光ビームスプリッタを介して対向する配置としても同様の効果が得られる。
【００５０】
第４実施例
本実施例の偏向角検出装置は、図８に示した偏向角検出装置と同様に、１つの光源で２つの検出用反射面の傾きを測定するタイプの偏向角検出装置であり、偏光ビームスプリッタ面３１ａ，３２ａが施された平板プレート状の第１、第２の偏光ビームスプリッタ３１，３２と第１、第２の検出用反射面４１，４２を並列に配置することで光量損失が少なく精度良く同時に測定することができるようになっている。
図１０は本発明の第４実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図である。なお、ここでは説明の便宜上、第１の偏光ビームスプリッタ３１と、第１の検出用反射面４１と、第１の光検出器５１とをまとめて第１光学素子群と呼び、第２の偏光ビームスプリッタ３２と、検出用反射面４２と、光検出器５２とをまとめて第２光学素子群と呼ぶこととする。
【００５１】
本実施例の偏向角検出装置では、図１０に示すように、第１光学素子群では、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、偏光ビームスプリッタ膜のコーティングが施されている第１の平板プレート３１に入射する。偏光ビームスプリッタは上述の第３実施例と同様の特性となっており、ランダム偏光のレーザ光は第１のビームスプリッタ３１で略５０％のＰ偏光成分が反射し、略５０％のＳ偏光成分が透過するようになっている。光源１からの光束は第１のビームスプリッタ３１のビームスプリッタ面３１ａでＰ偏光光が反射し光路が略垂直に切り替えられて第１の１／４波長板８１に入射する。第１の１／４波長板８１では、レーザ光の偏光は円偏光となり、第１の検出用反射面４１で反射する。第１の検出用反射面４１は光学的パワーを有しており、レーザ光は集光作用を受ける。検出用反射面４１で反射したレーザ光は再び第１の１／４波長板８１を通過するが、そのときに入射光の位相角とは９０度回転された偏光光、所謂Ｓ偏光となる。そして、Ｓ偏光となったレーザ光が第１の偏光ビームスプリッタ３１に入射する。ここで、第１のビームスプリッタ３１の偏光ビームスプリッタ特性はＳ偏光成分の透過率が略１００％であるため、Ｓ偏光となったレーザ光は略１００％透過し、第１の光検出器５１に入射し、光検出面６１上に光スポットを形成する。
【００５２】
次に、第２光学素子群では、光源からのランダム偏光光のうち第１の偏光ビームスプリッタ３１を透過した５０％のＳ偏光光が、第２の偏光ビームスプリッタ３２に入射する。ここで、第２の偏光ビームスプリッタ３２の平板プレートに施された偏光ビームスプリッタの特性は、第１の偏光ビームスプリッタ３１とは逆の特性で、Ｓ偏光成分は略１００％の反射率、Ｐ偏光成分は略０％の反射率を有し、Ｐ偏光成分の透過率は略１００％、Ｓ偏光成分の透過率は略０％の特性を示すように構成されている。第２の偏光ビームスプリッタ３２に入射したＳ偏光のレーザ光束は、第２の偏光ビームスプリッタ３２のビームスプリッタ面３２ａで略１００％反射し光路が略垂直に切替えられて第２の１／４波長板８２に入射する。第２の１／４波長板８２では、レーザ光の偏光は円偏光となり、第２の検出用反射面４２で反射する。第２の検出用反射面４２は光学的パワーを有しており、レーザ光は第１光学素子群と同様に集光作用を受ける。検出用反射面で反射したレーザ光は再び第２の１／４波長板８２を通過するが、そのときに入射光の位相角とは９０度回転された偏光光、所謂Ｐ偏光となる。そして、Ｐ偏光となったレーザ光が第２の偏光ビームスプリッタ３２に入射する。第２ここで、第２の偏光ビームスプリッタ３２の偏光ビームスプリッタ特性はＰ偏光成分の透過率が略１００％であるため、Ｐ偏光となったレーザ光は略１００％透過し、第２の光検出器５２に入射し、光検出面６２上に光スポットを形成する。
【００５３】
本実施例の偏向角検出装置によれば、第１の偏光ビームスプリッタと第２の偏光ビームスプリッタの特性を異なる（逆特性）ものにすることで、光源からの光束のうちＰ偏光である５０％の光を第１光学素子群で、Ｓ偏光である５０％の光を第２光学素子群で、光量損失なく夫々の光検出器まで導くことができるため、高い精度の測定が可能となる。
また、光源である半導体レーザが１つで済むため部品点数が少なくなり、省スペース化、組立の簡素化を計ることができ、部品コスト削減や稼動時の電力削減が達成できる。
その他、光学性能上の効果は、第３実施例と略同じ効果を有する。
【００５４】
第５実施例
図１１は本発明の第１０実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。ここで、ミラー回転角の符号は、Ｘ軸回りに反時計回りを正としている。
本実施例の偏向角検出装置は、検出用反射面４を光路を切り替える作用と集光作用とを兼ね備えた非回転対称な面形状の反射面とし、第１〜第４実施例におけるビームスプリッタや偏光ビームスプリッタを設けないで構成したことを特徴としている。
【００５５】
本実施例の偏向角検出装置では、図１１に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、検出用反射面４で反射する。検出用反射面４は反射光が光源や絞りと干渉しないように光軸に対して偏心しており、検出用反射面４で反射した反射光は光路が切り替えられると同時に、検出用反射面４に形成された非回転対称な面形状の光学的パワーにより集光作用を受け、光検出器５に入射し、光検出面６上に光スポットを形成するようになっている。
本実施例の偏向角検出装置によれば、集光作用を有する面と光路切り替え作用面とを兼用面にしたので、ビームスプリッタや、偏光ビームスプリッタなどの光路変換素子等の光路切り替え手段を必要としないで済むため、部品点数が減りコストが大幅に下がり、組立工数も削減できる。メカ的にも配置の自由度が増え、コンパクト化が達成できる。また、検出用反射面４は１００％反射面とすることができ、光源光束は光量損失が殆んどなく光検出器に導かれるため、精度の良い測定が可能となる。
【００５６】
しかし、偏心した面には偏心による特殊な収差が発生する。例えば、軸上において非点収差、コマ収差が発生し、ディストーション（像歪み）も偏心収差特有の台形や弓形の形状になる。本実施例の偏向角検出装置においても光路切り替えのために検出用反射面４を偏心配置しており、偏心による特殊収差が発生する。そこで、本実施例の偏向角検出装置では、検出用反射面４の形状を非回転対称な面で構成している。このため、有効径内の上下で曲率や傾きに違いをだすことで、偏心収差を良好に補正することができる。
なお、偏心収差の影響が小さければ、検出用反射面４の形状を回転対称な面で構成してもよい。
【００５７】
第６実施例
図１２は本発明の第６実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。ここで、ミラー回転角の符号は、Ｘ軸回りに反時計回りを正としている。
本実施例の偏向角検出装置は、光源と検出用反射面４との間に光学素子９を配置するとともに、検出用反射面４が光路を切り替える作用と集光作用を兼ね備えた非回転対称な面形状の反射面で構成されていることを特徴としている。第５実施例と異なる部分のみ説明する。
【００５８】
本実施例の偏向角検出装置では、図１２に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、光源と検出用反射面４との間に配置された光学素子９を通過する。光学素子９を通過する際に光源からの発散光は集光作用を受ける。集光作用を受けた光は、検出用反射面４で反射する。検出用反射面４は反射光が光源や絞りと干渉しないように光軸に対して偏心しており、検出用反射面４で反射した反射光は光路が切り替えられると同時に、検出用反射面４に形成された非回転対称な面形状の光学的パワーにより集光作用を受け、光検出器５に入射し、光検出面６上に光スポットを形成する。
【００５９】
本実施例の偏向角検出装置によれば、光源と検出用反射面４との間に光学素子９を設けたので、集光作用を光学素子９と検出用反射面４とに分配することが可能となり、検出用反射面４の光学的パワーを小さくすることができる。検出用反射面４は偏心配置され、光路切り替え作用も兼ね備えているため、偏心による特殊収差が発生するが、検出用反射面４の光学的パワーを小さくすることで、曲率を小さくすることができ面形状の自由度が増えることになり、偏心収差の発生を抑える非回転対称な面形状への設定がしやすくなる。
【００６０】
第７実施例
図１３は本発明の第７実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。ここで、回転角の符号は、Ｘ軸回りに反時計回りを正としている。
本実施例の偏向角検出装置は、検出用反射面４を光路を切り替える作用と集光作用とを兼ね備える反射面とし、第１〜第４実施例におけるビームスプリッタや偏光ビームスプリッタを設けないで構成するとともに、検出用反射面４と光検出器５との間に偏心収差を補正する光学素子９を有することを特徴としている。第５実施例と異なる部分のみ説明する。
【００６１】
本実施例の偏向角検出装置では、図１３に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、検出用反射面４で反射する。検出用反射面４は反射光が光源や絞りと干渉しないように光軸に対して偏心しており、検出用反射面４で反射した反射光は光路が切り替えられると同時に、検出用反射面４に形成された光学的パワーにより集光作用を受け、光学素子９に入射する。入射した光束は、光学素子９で屈折作用を受けて出射し、光検出器５に入射し、光検出面６上に光スポットを形成する。
【００６２】
また、本実施例の偏向角検出装置では、検出用反射面４がＸ軸周りと、Ｙ軸周りに±１０度回転するようになっている。ここで、検出用反射面４の制御の際、検出用反射面４の形状が対称でないと、傾き角は、検出用反射面４の物理的な重さ等をも含めて制御する必要があり、回路が複雑化してしまう。さらに、ある一定方向に大きな負担がかかるため、故障等の可能性も高くなる。
そこで、本実施例の偏向角検出装置では、検出用反射面４を回転対称な面形状に構成してある。このため、傾き角の制御回路が容易となり、メカ的強度も高めることができる。
【００６３】
しかし、検出用反射面は偏心しているため、偏心による特殊収差が発生する。そこで、本実施例の偏向角検出装置では、検出用反射面４と光検出器５との間に、収差補正用光学素子９を配置したので、収差の少ない光学系が達成できる。収差補正用光学素子９は、偏心による上下での曲率の違いや傾きの違いを補正するので、有効径内の上下で曲率や傾きの異なる非回転対称な面形状に設定することで良好に収差補正が可能となる。
【００６４】
第８実施例
図１４は本発明の第８実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。ここで、ミラー回転角の符号は、Ｘ軸回りに反時計回りを正としている。
本実施例の偏向角検出装置は、検出用反射面４を光路を切り替える作用と集光作用とを兼ね備える反射面とし、第１〜第４実施例におけるビームスプリッタや偏光ビームスプリッタを設けないで構成するとともに、検出用反射面と光検出器との間に少なくとも１つの光学面が反射面である光学素子を配置したことを特徴としている。第７実施例と異なる部分のみ説明する。
【００６５】
本実施例の偏向角検出装置では、図１４に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、光軸に対して偏心した検出用反射面４で反射する。検出用反射面４で反射した反射光は光路が切り替えられると同時に、検出用反射面４に形成された回転対称な面形状の光学的パワーにより集光作用を受け、光学素子１０に入射する。光源光束は入射面１０ａで屈折入射し、反射面１０ｂで反射することで光路を替えながら集光作用を受け、射出面１０ｃで屈折透過する。光学素子１０から出射した光束は光検出器５に入射し、光検出面６上に光スポットを形成する。
【００６６】
本実施例の偏向角検出装置によれば、偏心による特殊収差を補正する光学素子１０が、少なくとも１つの反射面１０ｂを含むようにしたので、この反射面１０ｂを、収差補正のために凸レンズを設けた場合に比べて、曲率を小さくした面に形成して収差の補正を行うことができる。また、光学素子１０内の反射面１０ｂは、検出用反射面４で発生した収差の補正だけでなく、光源光束の集光パワーを持たせることもでき、この集光パワーも凸レンズや表面鏡よりも小さい曲率で得ることができる。このため、本実施例の偏向角検出装置によれば、集光作用を検出用反射面４と光学素子９内の反射面とに分割することができ、検出用反射面４を曲率の小さい面とすることが可能であるため、偏心による特殊収差を低減することができる。
【００６７】
また、本実施例の偏向角検出装置では、検出用反射面４がＸ軸周りと、Ｙ軸周りに±１０度回転する球面であり、収差補正用光学素子１０の反射面１０ｂを非回転対称な自由曲面で構成することで、入射面１０ａ、射出面１０ｃを平面とすることができ、入射面、射出面は組立上の当てつけに対応させることも可能となっている。
さらに、本実施例の構成に加えて、検出用反射面４と光源との間にレンズ等の光学素子を配置すれば、光学パワーの分配が可能となり、偏心の特殊収差の発生を抑えることが可能となる。
【００６８】
第９実施例
図１５は本発明の第９実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。ここで、ミラー回転角の符号は、Ｘ軸回りに反時計回りを正としている。
本実施例の偏向角検出装置は、検出用反射面４を光路を切り替える作用と集光作用とを兼ね備える反射面とし、第１〜第４実施例におけるビームスプリッタや偏光ビームスプリッタを設けないで構成するとともに、光源と検出用反射面４との間と、検出用反射面４と光検出器５との間において、共通の光学素子１０を配置したことを特徴としている。第８実施例と異なる部分のみ説明する。
【００６９】
本実施例の偏向角検出装置では、図１５に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、光学素子１０に入射し、面１０ａ，１０ｂで屈折し集光作用を受けて出射する。射出光線は光軸に対して偏心した検出用反射面４で反射する。検出用反射面４で反射した反射光は光路が切り替えられると同時に、検出用反射面４に形成された凹面形状の光学的パワーにより集光作用を受け、光学素子１０に入射する。光源光束は面１０ａで屈折入射し、面１０ｂで反射することで光路を変えながら集光作用を受け、射出面１０ｃで屈折透過する。光学素子１０から出射した光束は光検出器５に入射し、光検出面６上に光スポットを形成する。
【００７０】
本実施例の偏向角検出装置によれば、光源からの光束が光学素子１０を透過することで、光束に屈折作用が働き、検出用反射面４と光源、光検出器５等のメカ的配置干渉を防ぐための光路変更の一部を担わせることができるため、検出用反射面４の偏心量を少なく設定でき、偏心収差の発生が少なくなる。
また、一般的に、像高が大きくなると収差発生の量が大きくなるが、本実施例の偏向角検出装置によれば、検出用反射面４の前に光学素子１０を配置したので、光源からの光束が面１０ａ、１０ｂで集光作用を受けて光束径が小さくなる。このため、検出用反射面４の有効径が小さくなり、収差発生を抑えることができる。
【００７１】
また、本実施例の偏向角検出装置によれば、偏心による特殊収差を補正する光学素子１０が反射面を含むので、凸レンズよりも曲率が小さい面で収差補正を行うことができる。また、光学素子１０内の反射面は、検出用反射面４で発生した収差の補正だけでなく、光源からの光束を集光するための光学的パワーを持たせることもできる。そのため、集光作用を検出用反射面４と光学素子１０内の反射面とに分配するすることができ、検出用反射面４の曲率を小さくすることが可能であるため、偏心による特殊収差を低減することができる。
また、反射面を検出用反射面４と光学素子内反射面というように２つ設けたので、光路を折り曲げることによるメカ的な配置の自由度も増える。
【００７２】
さらに、光学素子１０の少なくとも１面を非回転対称な面で構成すると、効率良く偏心収差補正が可能となる。
本実施例の偏向角検出装置では、光学素子１０の面１０ａを非回転対称な面とし、面１０ｂ、射出面１０ｃを平面で構成して、組立性や生産性を上げている。
【００７３】
第１０実施例
図１６は本発明の第１０実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。ここで、ミラー回転角の符号は、Ｘ軸回りに反時計回りを正としている。
本実施例の偏向角検出装置は、検出用反射面４が光路を切り替える作用と集光作用とを兼ね備える反射面であると同時に、収差補正光学系１０の裏面１０ｂでもあることを特徴としている。
【００７４】
本実施例の偏向角検出装置では、図１６に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、正レンズである光学素子９を透過して、収差補正光学系である光学素子１０の入射面１０ａに屈折入射する。入射面１０ａに入射した光束は、光学素子１０の裏面であり、且つ、検出用反射面４でもある面１０ｂで反射する。面１０ｂは光軸に対して偏心しており、反射した反射光は光路が切り替えられると同時に、面１０ｂに形成された曲面により集光作用を受け、光学素子１０の射出面１０ｃで屈折出射する。光学素子１０から出射した光束は光検出器５に入射し、光検出面６上に光スポットを形成する。
【００７５】
本実施例の偏向角検出装置では、検出用反射面４が偏心した反射面のため偏心収差が発生するが、この収差補正は光学素子１０を用いて補正を行っている。光学素子１０は、面１０ｂが集光作用をも持った反射面であり、且つ、検出用反射面４を兼用している。このため、本実施例の偏向角検出装置によれば、部品点数を少なくすることができ、検出用反射面４との位置調整も不要となり、組立性が良くコスト削減を達成することができる。
【００７６】
検出用反射面４が光学素子１０と別体に構成した場合には、光源から検出用反射面４までは検出用反射面４の回転角に関係なく共通の領域を通過し、検出用反射面４で反射した以降の光路では光学素子１０の面から異なる領域を通過する。よって、回転角の違いにより発生する収差は、検出用反射面４以降の光学素子１０の面でのみ補正することになる。
これに対し、本実施例の偏光角検出装置では、光学素子１０に検出用反射面４が一体的に設けられているため、光学素子１０を回転させた場合に、検出用反射面４の回転と同等の効果を得て、検出用反射面４より光源側の面１０ａと、検出用反射面４以降の光路における光学素子１０の面１０ｃとの両方の面において光束の通過する領域が異なり、補正の自由度が増えることになる。このため、本実施例の偏光角検出装置によれば、面１０ｂの反射面で発生した偏心収差補正を、面１０ａ、面１０ｃに分配して良好な収差補正ができ、光検出器５での読み取り精度を高くすることができる。
【００７７】
第１１実施例
図１７は本発明の第１１実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。ここで、ミラー回転角の符号は、Ｘ軸回りに反時計回りを正としている。
本実施例の偏向角検出装置は、検出用反射面４を光路を切り替える作用と集光作用とを兼ね備える反射面とし、また、光源と検出用反射面４との間に光路切り替え作用面３’ａを持つ光学素子１０を配置するとともに、検出用反射面４と光検出器５との間に、収差補正用の光学素子９’を配置したことを特徴としている。
【００７８】
本実施例の偏向角検出装置では、図１７に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、絞り２で光束を制限され、光学素子１０の入射面１０ａに屈折入射する。入射面１０ａに入射した光束は、面１０ｂに臨界角以上で入射することにより全反射して光路が切り替えられ、検出用反射面４から離れる方向に進み、光学素子１０内に設定された光路切り替え作用面３’ａで反射して検出用反射面４方向に光路が切り替えられ、面１０ｂに略垂直に入射することにより反射面１０ｂを屈折透過して検出用反射面４に導かれる。
次いで、光束は検出用反射面４で反射し、再び光学素子１０の面１０ｂに屈折入射し、光路切り替え作用面３を透過し、光学素子１０と接合した光学素子９’の面９’ａを屈折透過して光学素子９’から出射する。光学素子９’から出射した光束は光検出器５に入射し、光検出面６上に光スポットを形成する。
【００７９】
本実施例の偏向角検出装置では、検出用反射面４で反射した光束が光源との干渉を防ぐように検出用反射面４を偏心配置しているため、光源から出射された光束を、光学素子１０内の面１０ｂと光路切り替え面３’ａで反射し、光路を切り替えて検出用反射面４に略垂直に入射する。検出用反射面４は集光作用を受け持っており大きな光学パワーを有するため、この面が偏心すると偏心収差が大きく出ることになる。
そこで、本実施例の偏向角検出装置では、光軸の光路を切り替えて検出用反射面４に垂直に入射することができるようにしている。このため、偏心収差の発生を抑えることが可能となり、光検出面６に歪みの少ない良好なスポットを形成することができる。
【００８０】
また、光源から検出用反射面４までの光束の通過領域は、検出用反射面４の回転角に関与せず一定領域を通過するため、回転対称な面形状、例えば、球面、非球面を設定することで良好に収差補正が行える。それに対し、検出用反射面４で反射した後の光束は、検出用反射面４以降の光路上に配置された光学部材の各面において、回転角に対応して異なる領域を通過することになる。よって、収差補正もそれぞれの回転角に適した補正を行う必要がある。特に偏心による特殊収差の補正には、非回転対称な面を定義することで、良好な収差補正が良好に行える。ここで、非回転対称な面とは、偏心した回転対称面も含み、他にはアナモフィック面、トーリック面、自由曲面等が挙げられる。
そこで、本実施例の偏向角検出装置では、光学部材９’の面９’ａを非回転対称な面に形成して収差補正を行うようにしている。
【００８１】
第１２実施例
第１２実施例は、上述した第１実施例の構成を数値パラメータで実際に設計した例である。
図１８は本発明の第１２実施例に係る偏向角検出装置の光学系の光路図であり、（ａ）はミラーが回転していない状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態を示している。ここで、回転角の符号は、Ｘ軸回りに反時計回りを正としている。
作用効果は、第１実施例の偏向角検出装置とほぼ同様である。
【００８２】
第１３実施例
第１３実施例は、上述した第２実施例の構成における光路分割用の平板プレートと光源との間に光学素子９ａを設け、検出用反射面４を光学素子９ｂの裏面反射面とすることで、反射面９ｂを小さな曲率とし、集光作用を光学素子９ａ，９ｂに分配する構成を実際に数値パラメータで設計した例である。
図１９は本発明の第１３実施例に係る偏向角検出装置の光学系の光路図であり、（ａ）はミラーが回転していない状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態を示している。
作用効果は、第２実施例の偏向角検出装置とほぼ同様である。
【００８３】
第１４実施例
第１４実施例は、上述した第２実施例の構成における平板プレートをプリズムに変更して数値パラメータで実際に設計した例である。
図２０は本発明の第１４実施例に係る偏向角検出装置の光学系の光路図であり、（ａ）ミラーが回転していない状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態を示している。
作用効果は、第２実施例の偏向角検出装置とほぼ同様である。
【００８４】
次に、上記第５実施例〜第１５実施例の偏向角検出装置を構成する光学系の構成パラメータを数値データとして示す。
各数値データ中、“ＦＦＳ”は自由曲面である。
なお、各実施例における非球面は、以下の定義式で与えられる回転対称非球面である。
Ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｙ２／Ｒ２｝１／２］＋ａｙ４＋ｂｙ６＋ｃｙ８＋ｄｙ１０＋……
ただし、Ｚを光の進行方向を正とした光軸（軸上主光線）とし、ｙを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Ｒは近軸曲率半径、ｋは円錐定数、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、…はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。この定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸となる。
【００８５】
また、各実施例における自由曲面は、次式で示される。尚、この式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
2004037384.tif 000003
但し、上記式の第１項は球面項、第２項は自由曲面項である。また、球面項中、ｃは頂点の曲率、ｋはコーニック定数（円錐定数）、ｒ＝（Ｘ２＋Ｙ２）１／２である。
自由曲面項は、次式のように展開することができる。但し、Ｃｊ（ｊは２以上の整数）は係数である。
2004037384.tif 000004
なお、データの記載されていない非球面に関する項は０である。
また、屈折率については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。
長さの単位はｍｍである。
【００８６】
また、各実施例の数値データでは、設計の利便性を考慮して検出用反射面から後述する回動ミラー１５の反射面までの距離を０とし、検出用反射面の光軸位置に回転軸があるものとしている。
なお、実際には、検出用反射面と後述する回動ミラー１５の反射面との間には所定の距離があるが、検出用反射面上に回転軸を設けることにより、回動により回動ミラー１５の反射面の位置にズレを生じるが、回転角度を電気的に制御することにより補正できるので、検出用反射面から後述する回動ミラー１５の反射面までの距離を０としても、本発明の本質に影響を与えない。
【００８７】
2004037384.tif 000005
【００８８】
2004037384.tif 000006
【００８９】
2004037384.tif 000007
【００９０】
2004037384.tif 000008
【００９１】
2004037384.tif 000009
【００９２】
2004037384.tif 000010
【００９３】
2004037384.tif 000011
【００９４】
2004037384.tif 000012
【００９５】
2004037384.tif 000013
【００９６】
2004037384.tif 000014
【００９７】
2004037384.tif 000015
【００９８】
2004037384.tif 000016
【００９９】
2004037384.tif 000017
【０１００】
2004037384.tif 000018
【０１０１】
2004037384.tif 000019
【０１０２】
2004037384.tif 000020
【０１０３】
2004037384.tif 000021
【０１０４】
2004037384.tif 000022
【０１０５】
2004037384.tif 000023
【０１０６】
2004037384.tif 000024
【０１０７】
2004037384.tif 000025
【０１０８】
なお、上記各実施例において、検出用反射面４は表面鏡で構成しても裏面鏡で構成してもよい。
また、検出用反射面４は、正のパワーを有する形状であれば、回転対称なパワー、非回転対称なパワーのいずれを有する形状に構成してもよい。
また、光学素子９，１０は、正のパワーを有して構成されたものであれば、回転対称な面を有して構成しても、非回転対称な面を有して構成してもよい。また、光学素子９，１０は、フレネルレンズ面や非球面を有して構成してもよい。
【０１０９】
次に、上記実施例を用いて説明した本発明の偏向角検出装置を用いたシステムの例について説明する。
図２１は本発明の偏向角検出装置を用いた光信号スイッチシステム１０６の一例の概略構成を示す説明図である。
本システムは、情報信号に応じて、例えば強度・パルス幅・周波数などが変調されたレーザ光束１０３…（光信号）が内部に伝送されてくる光ファイバーケーブルなどの光伝送用ケーブルを束ねた入力側ケーブルユニット１００と、光ファイバーケーブルなどの光伝送用ケーブルを束ねて、レーザ光束１０３…を内部に伝送させる出力側ケーブルユニット１０５と、それらのユニットの間に設けられたレーザ光束１０３…を選択的に偏向するための光スイッチングデバイス１０８，１０８からなる。
【０１１０】
入力側ケーブルユニット１００は、例えば紡糸されたガラスファイバーをプラスチックで保護被覆した光ファイバーケーブルなどから構成される光伝送用ケーブルの端部に、内部を伝送されてきたレーザ光束１０３を外部に出射させる出射口１０１ａを備えた入力側ケーブル１０１を複数本、束ねたものである。それぞれの出射口１０１ａの光軸上にレーザ光束１０３を平行光束とするよう機能するコリメータユニット１０２が配置されている。入力側ケーブル１０１は、それぞれの出射口１０１ａ…が出射方向を揃えられ、それぞれ所定の間隔をあけて規則正しく配列されている。出射口１０１ａ…は、その個数に応じて、例えば２×２、６４×６４などの格子マトリクス状に配列されている。
【０１１１】
出力側ケーブルユニット１０５は、同様に前記光伝送用ケーブルの端部に、レーザ光束１０３を入射させる入射口１０９ａを備えた出力側ケーブル１０９を複数本、束ねたものである。それぞれの入射口１０９ａの光軸上に、レーザ光束１０３を結像するよう機能する結像ユニット１０７が配置されている。出力側ケーブル１０９は、それぞれの入射口１０９ａ…が入射方向を揃えられ、それぞれ所定の間隔があけて規則正しく配列されている。入射口１０９ａ…は、その個数に応じて、例えば２×２、６４×６４などの格子マトリクス状に配列されている。
【０１１２】
入力側ケーブルユニット１００および出力側ケーブルユニット１０５の、レーザ光束１０３の出入射方向には、それぞれ光スイッチングデバイス１０８が配置されている。光スイッチングデバイス１０８は、１次元または２次元にそれぞれ独立に傾くことができる回動ミラー１５（光偏向素子）…と、それらの中立位置からの傾き角（偏向角）をそれぞれ検出する本発明の偏向角検出装置６０…と、偏向角検出装置６０からの出力により回動ミラー１５…の偏向角を制御する偏向角制御手段６１’とからなる。
【０１１３】
光スイッチングデバイス１０８，１０８は、それらの回動ミラー１５…がそれぞれ出射口１０１ａ…、入射口１０９ａ…に対応するように配置されるとともに、回動ミラー１５…が中立位置の傾きとされた状態で、所定の出射口１０１ａから出射されたレーザ光束１０３がそれぞれの回動ミラー１５，１５で反射されて所定の入射口１０９ａに入射する位置関係に配置されている。
【０１１４】
図２２は回動ミラー１５の反射面に直角な断面とそのまわりの構成を示す説明図である。
図２２の回動ミラー１５は、ガルバノミラーを採用した例である。例えば電磁コイルなどの周知のアクチュエータ１５ｄによって、傾き角を任意に調整できるように支持された支持部材１５ｂの表裏面に、表面反射ミラーを設けることにより、支持部材１５ｂの表面側にレーザ光束１０３を反射するための偏向ミラー面１５ａを、支持部材１５ｂの裏面側に検出用反射面１５ｃをそれぞれ形成したものである。
なお、本発明においては、上述のように正のパワーを有する検出用反射面１５ｃの面上に回転軸を設け、偏向ミラー面１５ａの位置ズレによる誤差を電気的に補正してもよいし、２つの面（１５ａ，１５ｃ）に回転軸を設け、リンク機構などを介して２つの面を同じ回転角で回転させるようにすることもできる。
【０１１５】
偏向ミラー面１５ａと検出用反射面１５ｃは、平行である必要はないが、偏向ミラー面１５ａの偏向角に対応して検出用反射面１５ｃが傾斜するように接合されている。図示の例では、偏向ミラー面１５ａと検出用反射面１５ｃが、それぞれ支持部材１５ｂに固定されている。したがって、偏向ミラー面１５ａと検出用反射面１５ｃは回動中心を共有している。またそれぞれの面精度、反射率は適宜反射すべき検出光、レーザ光束１０３に対して適切となるように個別に設定される。
【０１１６】
回動ミラー１５は、レーザ光束１０３…が入射する方向に偏向ミラー面１５ａ…が配され、背面側の検出用反射面１５ｃ…には、偏向角を検出するための偏向角検出装置６０…が対向するように設けられている。
【０１１７】
偏向角制御手段６１’は、回動ミラー１５とその偏向角を特定する偏向角制御信号２０１と電源電圧２００を外部から受け取り、アクチュエータ１５ｄと偏向角検出装置６０にそれぞれ電気的に接続され、アクチュエータ１５ｄを駆動する駆動信号２０２を出力し、回動ミラー１５の偏向角を検出する偏向角検出装置６０から検出レベル信号２０３が入力されるように構成されている。
【０１１８】
このように構成された光信号スイッチシステム１０６では、まず、通常の伝送路の中継状態では、１つの入力側ケーブル１０１において内部を伝送されたレーザ光束１０３は、格子マトリクス状に規則正しく配列された出射口１０１ａ…の１つに到達して、そこから入力側ケーブル１０１の外部に放射される。そしてコリメータユニット１０２によりその放射光が集光され、ゴミなどによるけられが発生しないように適宜太さの平行ビームとされて光スイッチングデバイス１０８の方向に出射される。
【０１１９】
ここでコリメータユニット１０２のそれぞれの後段に設けられた、中立位置の回動ミラー１５…は、それぞれ、特定のレーザ光束１０３を、もう一方の光スイッチングデバイス１０８の中立位置にある特定の回動ミラー１５に向けて反射して、規則正しく配列された出力側ケーブルユニット１０５の特定の入射口１０９ａ…に対応する結像ユニット１０７…の１つに入射させている。そして入射した結像ユニット１０７を透過して、出力側ケーブルユニット１０５中の、所定の光ケーブル１０１の入射口１０９ａに結像されて、その内部にレーザ光束１０３が入射され、伝送されていく。
【０１２０】
本例による光信号スイッチシステム１０６では、回動ミラー１５，１５を中立位置から所定の偏向角だけ傾斜させ、レーザ光束１０３の到達位置を変更することにより行う。例えば、図２１において、特定の入力側ケーブル１０１Ａから出射されるレーザ光束１０３Ａを通常の中継状態からスイッチングして出力側ケーブル１０９Ｂに切り換える場合、まず回動ミラー１５Ａの偏向角を変えてレーザ光束１０３Ａを回動ミラー１５Ｂに向けて偏向する。回動ミラー１５Ｂは、通常の中継状態では別のレーザ光束１０３を中立位置で出力側ケーブル１０９Ｂに入射させるが、この場合レーザ光束１０３Ａの入射角に対応して、レーザ光束１０３Ａが出力側ケーブル１０９Ｂに入射するように回動ミラー１５Ｂの偏向角が変更される。
【０１２１】
出射口１０１ａ…と入射口１０９ａ…はそれぞれ規則正しく配列されているので、それぞれの出射口１０１ａと入射口１０９ａを対応させる回動ミラー１５，１５の偏向角は、光スイッチングデバイス１０８，１０８の位置関係によってあらかじめ決まっている。そこで、特定の回動ミラー１５，１５を所定の偏向角に傾斜させることにより、光信号スイッチングを行うことができる。
そのため、回動ミラー１５，１５の偏向角を上述した偏向角検出装置６０で検出して図２３に示す偏向角制御手段６１’を介してアクチュエータ１５ｄをフイードバック制御することになる。
【０１２２】
次に本発明による偏向角検出装置を用いた装置の他の例として、回動ミラー１５を傾斜させて光信号スイッチング制御を行うための偏向角制御手段６１’について説明する。図２３はその制御ブロック図である。
偏向角制御手段６１’は、詳しくは、偏向角を特定する偏向角制御信号２０１をデコードし、回動ミラー１５の目標偏向角に対応した目標レベル信号２０４を発生させるデコード手段６１’ａと、偏向角検出装置６０からの検出レベル信号２０３と目標レベル信号２０４の偏差を受け取ってアクチュエータ５ｄの駆動信号２０２を発生させる制御部６１’ｂとからなる。
【０１２３】
次に光信号スイッチング方法について、図２１および図２３を中心に説明する。
まず、スイッチングするレーザ光束１０３Ａの入力側ケーブル１０１Ａと出力側ケーブル１０９Ｂが特定される。そして、それぞれの情報が、偏向角制御信号２０１によって外部から、各光スイッチングデバイス１０８の偏向角制御手段６１’に入力され、デコード手段６１’ａに入力される。
【０１２４】
デコード手段６１’ａにより回動ミラー１５の目標偏向角に対応する目標レベル信号２０４が発生される。目標レベル信号２０４は、検出された偏向角による検出レベル信号２０３との偏差が取られて制御部６１’ｂに入力される。制御部６１’ｂでは、この偏差を、例えば増幅、微分、積分などして、回動ミラー１５の偏向角を目標偏向角に近づけるように駆動信号２０２を調節してアクチュエータ１５ｄへフイードバックして出力する。
【０１２５】
このように、偏向角検出装置６０を検出手段としてフイードバック制御が行われるので、回動ミラー１５の偏向角が目標偏向角に修正される。したがって、例えば外乱が生じて偏向角が目標偏向角からずれても、そのずれ量に応じてただちに目標偏向角に修正されるものである。すなわち、偏向角制御手段６１’と、偏向角検出装置６０とを備えた光スイッチングデバイス１０８により、リアルタイムのフイードバック制御が実現されている。
【０１２６】
さらに、本発明の偏向角検出装置６０がコンパクトに構成されているために、光スイッチングデバイス１０８を小型化・省スペース化することができる。また、回動ミラー１５…の背後に配置される偏向角検出装置６０…がコンパクトであるために、回動ミラー１５の配列間隔を狭めることができるから、入力側ケーブルユニット１００、出力側ケーブルユニット１０５の光ケーブル１０１…の配列間隔もつめることができて、それぞれコンパクト化される。またその結果、回動ミラー１５の偏向角を大きくすることなく、切り替え可能な伝送路の数を増やすことができるという利点がある。
【０１２７】
このような効果は、従来の光信号スイッチシステムにおいては採用されることのなかった凹面反射面を用いて光路を集光させながらコンパクトに折りたたむという本発明の特徴によって可能となったものである。
【０１２８】
なお、上記の説明では、入力側ケーブルユニット１００の出射口１０１ａ…に対してそれぞれ１つの回動ミラー１５を備える例で説明した。しかし伝送路の切り替えの用途には、レーザ光束１０３を個々に切り替える場合以外の用途もある。例えば伝送路のメンテナンスなどの際にバックアップのための回線に切り替える場合である。この場合、所定の入力側ケーブルユニット１００の全体を、ある出力側ケーブルユニット１０５から別の出力側ケーブルユニット１０５へ切り替える。このような場合には、入力側ケーブルユニット１００の配列をそのまま保ちながら切り替えるので、回動ミラー１５は入力側ケーブルユニット１００に対して１つでもよい。
【０１２９】
次に、本発明の偏向角検出装置を備えたピックアップ装置などの情報記録再生システムの例を説明する。図２４は本発明による偏向角検出装置を用いた情報記録再生システム１１０の概略構成を示す平面図である。
【０１３０】
本システムは、情報信号を記録再生するための、例えば光ディスクや光磁気ディスクなどの記録ディスク１１２（記録媒体）と、情報信号に応じて例えば強度・パルス幅などが変調されたレーザ光束１１５（光束）を照射する半導体レーザ１（光源）と、レーザ光束１１５を結像する結像レンズ１１６および結像レンズユニット１１４と、レーザ光束１１５を偏向し結像レンズユニット１１４への入射位置を可変して微動トラッキング制御を行うためアクチュエータ（不図示）で偏向駆動される回動ミラー１５と、本発明の偏向角検出装置６０とからなる光学系と、それらの光学系を設置して記録ディスク１１２の記録面の平行方向と垂直方向に移動させることができるアーム１１３とを備える。
半導体レーザ１は、情報信号によって半導体レーザ１を変調するためのレーザ駆動手段１ｂに接続されている。
回動ミラー１５は、図２２に示した構成を採用することができる。偏向角検出装置６０も上述したいずれの実施例をも採用することができる。
【０１３１】
符号１１１は筐体であって、その中に例えばＤＣ制御モータなどで回転駆動される駆動軸１１２ａに記録ディスク１１２が配置されている。記録ディスク１１２は駆動軸１１２ａ回りに回転可能に保持されている。
【０１３２】
記録ディスク１１２は、少なくともいずれかの表面に光信号の記録または再生の一方または両方が可能な記録面を備えている。フォーマットされた記録ディスク１１２は、記録面の周方向にトラック信号が形成され、情報信号の記録位置を径方向に論理的に分割している。
【０１３３】
アーム１１３は、記録面の上方に配置され、記録ディスク１１２に対して上下方向に弾性的に支持されている。アーム１１３は、回転軸１１３ａによって、記録ディスク１１２の記録面に平行方向に回転可能に支持されており、電磁コイルなどからなる駆動コイル１１７によって回転軸１１３ａ回りに回転駆動可能とされている。
【０１３４】
結像レンズ１１６は、半導体レーザ１から出射されたレーザ光束１１５を、例えば平行ビームなどに適宜整形するよう構成されている。結像レンズユニット１１４は、レーザ光束１１５を受けて記録面上に結像するとともに、記録面からの反射光を受光して、情報信号に対応する信号光と、フォーカス制御を行うためのフォーカス検出光と、トラッキング制御を行うためのトラッキング検出光をそれぞれの受光素子に受光させるように構成されている。
【０１３５】
結像レンズ１１６と結像レンズユニット１１４の間には、レーザ光束１１５の結像レンズユニット１１４への入射位置を可変して微動トラッキング制御を行うための回動ミラー１５が偏向角検出装置６０とともに配置されている。回動ミラー１５の構成は、図２２に示した構成を採用することができる。偏向角検出装置６０も上述したいずれの実施例をも採用することができる。
【０１３６】
このように構成された本システムでは、まず、レーザ光束１１５を記録ディスク１１２の記録面に照射し、反射光を結像レンズユニット１１４で受光してトラッキング信号を拾い、トラックの位置、トラックからのずれ量などの情報を収集する。その情報に基づき、駆動コイル１１７によってアーム１１３の回動位置を粗動制御し、トラック間の移動や、トラックへの追従を行う。
【０１３７】
さらに、より厳密なトラッキングを行うため、回動ミラー１５を傾斜させ、レーザ光束１１５を偏向させて、その結像レンズユニット１１４への入射位置をずらし、記録面上の径方向の結像位置を微動させる。その際、偏向角検出装置６０により回動ミラー１５の偏向角を検出してフイードバック制御する。フイードバック制御は、図２３を用いて説明した光信号スイッチング方法と同様の方法を採用することができる。
【０１３８】
このように、本発明の偏向角検出装置６０を用いて情報記録再生システムを構成すると、第１に偏向角検出装置６０をコンパクトに構成することができるから、アーム１１３を小さく軽く構成することができる。したがって、その機械的な応答特性を高めることができるという利点がある。第２に偏向角検出装置６０の検出範囲が広くとることができるので、より大きな偏向角を取ることができ、回動ミラー１５から結像レンズユニット１１４までの距離が短くても所定の入射位置を得ることができ、その結果、アーム１１３上の光学系の光路長を短くすることができる。そのことによって、アーム１１３を小型化でき、よりコンパクトで機械的な応答特性に優れる情報記録再生システムを得ることができるという利点がある。
【０１３９】
以上説明したように、本発明の偏向角検出装置は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次に示すような特徴も備えている。
【０１４０】
（１）前記光源と前記検出用反射面との間に正のパワーを有する光学素子を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１４１】
（２）前記検出用反射面と前記光検出器との間に正のパワーを有する光学素子を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１４２】
（３）前記正のパワーを有する光学素子が、回転対称な面で構成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の偏向角検出装置。
【０１４３】
（４）前記正のパワーを有する光学素子が、フレネルレンズ面を含むことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の偏向角検出装置。
【０１４４】
（５）前記検出用反射面が、表面鏡反射面であることを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１４５】
（６）前記検出用反射面が、屈折率１以上の媒質で構成された裏面鏡反射面であることを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１４６】
（７）前記検出用反射面が、回転対称な光学パワーを有することを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（６）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１４７】
（８）前記検出用反射面が、非回転対称な光学パワーを有することを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（６）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１４８】
（９）前記光源と前記検出用反射面との間と、前記検出用反射面と前記光検出器との間の両方に、正のパワーを有する光学素子を少なくとも１つずつ配置したことを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（８）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１４９】
（１０）前記光源と前記検出用反射面との間と、前記検出用反射面と前記光検出器との間の両方に、共通部材よりなる正のパワーを有する光学素子を配置したことを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（８）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１５０】
（１１）前記検出用反射面が、前記共通部材よりなるの正のパワーを有する光学素子の裏面に設けられていることを特徴とする上記（１０）に記載の偏向角検出装置。
【０１５１】
（１２）前記光学素子の少なくとも１つの光学面が、非回転対称な形状に形成されていることを特徴とする上記（９）〜（１１）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１５２】
（１３）前記光学素子の少なくとも１つの光学面が、反射作用を有することを特徴とする上記（９）〜（１２）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１５３】
（１４）前記光学素子の前記反射作用を有する光学面が、反射作用と透過作用とを兼ね備えた面であることを特徴とする上記（１３）に記載の偏向角検出装置。
【０１５４】
（１５）前記光偏向素子及び前記検出用反射面が、２組設けられ、前記光源から放射された光束を分岐させることによって、それぞれの前記検出用反射面を備えた複数の光偏向素子の偏向角を検出できるようにしたことを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１５５】
（１６）前記検出用反射面が、有効径外に反射面位置検出手段を有していることを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１５６】
（１７）前記光検出器が、１次元のＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：位置検出受光器）であることを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１５７】
（１８）前記光検出器が、２次元のＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：位置検出受光器）であることを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１５８】
（１９）前記光検出器が、４分割の受光面を持つことを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の偏向角検出装置。
【０１５９】
（２０）請求項１〜３、上記（１）〜（１９）のいずれかに記載の偏向角検出装置を用いた光信号スイッチシステム。
【０１６０】
（２０）請求項１〜３、上記（１）〜（１９）のいずれかに記載の偏向角検出装置と、前記偏向角検出装置からの出力により前記光偏向素子の偏向角を制御する偏向角制御手段とを有することを特徴とする光信号スイッチシステム。
【０１６１】
（２１）請求項１〜３、上記（１）〜（１９）のいずれかに記載の偏向角検出装置を用いた情報記録再生システム。
【０１６２】
（２２）請求項１〜３、上記（１）〜（１９）のいずれかに記載の偏向角検出装置と、光を照射することにより情報信号の記録または再生あるいはその両方が可能な記録面を有する記録媒体と、該記録媒体に前記情報信号を記録または再生あるいはその両方を行う光束を照射する光源と、前記光束を前記記録媒体の記録面に結像する光学系と、該光学系内に配置され、前記光束を前記記録面に平行な面内で偏向し、偏向角に連動して傾斜角が変わる前記検出用反射面を有する前記光偏向素子と備えたことを特徴とする情報記録再生システム。
【０１６３】
【発明の効果】
本発明の偏向角検出装置によれば、検出用反射面の角度検出を広範囲に行うことができ、またコンパクトなメカレイアウトを実現した偏向角検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図である。
【図２】本発明の偏向角検出装置における光検出器に採用することができるＰＳＤの概念図である。
【図３】検出用反射面４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５のセンサ受光面６上にスポット７ａが結像された様子を示す説明図である。
【図４】検出用反射面の傾き量と光検出器５の出力との関係を示すグラフである。
【図５】検出用反射面４が２次元方向に傾いたときの光検出器５のセンサ受光面６上にスポット７ｂが結像された様子を示す説明図である。
【図６】分割受光器（４分割ＰＤ）を採用した光検出器５のセンサ受光面６上にスポット７が結像された様子を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図である。
【図８】第２実施例の変形例に係る偏向角検出装置の概略構成図である。
【図９】本発明の第３実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第４実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の第５実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。
【図１２】図１２は本発明の第６実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。
【図１３】本発明の第７実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。
【図１４】本発明の第８実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。
【図１５】本発明の第９実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。
【図１６】本発明の第１０実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。
【図１７】本発明の第１１実施例に係る偏向角検出装置の概略構成図であり、（ａ）はミラー回転角が０度の状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態を示している。
【図１８】本発明の第１２実施例に係る偏向角検出装置の光学系の光路図であり、（ａ）はミラーが回転していない状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態を示している。
【図１９】本発明の第１３実施例に係る偏向角検出装置の光学系の光路図であり、（ａ）はミラーが回転していない状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態を示している。
【図２０】図２０は本発明の第１４実施例に係る偏向角検出装置の光学系の光路図であり、（ａ）ミラーが回転していない状態、（ｂ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに−１０度回転した状態、（ｃ）はミラー回転角がＹＺ面内でＸ軸回りに１０度回転した状態を示している。
【図２１】本発明の偏向角検出装置を用いた光信号スイッチシステム１０６の一例の概略構成を示す説明図である。
【図２２】回動ミラー１５の反射面に直角な断面とそのまわりの構成を示す説明図である。
【図２３】本発明による偏向角検出装置を用いた装置の他の例として、回動ミラー１５を傾斜させて光信号スイッチング制御を行うための偏向角制御手段６１’の制御ブロック図である。
【図２４】本発明による偏向角検出装置を用いた情報記録再生システム１１０の概略構成を示す平面図である。
【図２５】本発明の基礎となる先行技術として、ビームスプリッタを用いるとともに光検出器として位置検出装置を用いた偏向角検出装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　半導体レーザ
１ｂ　　　　レーザ駆動手段
２　　　　　絞り
３，３１，３２　　　　　ビームスプリッタ（偏光ビームスプリッタ）
３ａ，３１ａ，３２ａ　　ビームスプリッタ面
３’ａ　　　光路切り替え作用面
３ｂ　　　　平面
４，４１，４２　　　　　検出用反射面
４ａ　　　　検出用反射面
５，５１，５２　　　　　光検出器
６，６１，６２　　　　　光検出面（センサ受光面）
７，７ａ，７ｂ　　　　　スポット
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ　　　　　受光面
９，９’，１０　　　　　光学素子
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ　　　　　面
１５，１５Ａ，１５Ｂ　　　　　　回動ミラー
１５ａ　　偏向ミラー面
１５ｂ　　支持部材
１５ｃ　　検出用反射面
１５ｄ　　アクチュエータ
６０　　　偏向角検出装置
６１’　　偏向角制御手段
６１’ａ　デコード手段
６１’ｂ　制御部
７０　　　回動ミラー
７０ａ　　偏向ミラー面
７０ｂ　　固定部材
７０ｃ　　検出用反射面
７１　　　集光レンズ
７３　　　偏光ビームスプリッタ
７４　　　位置検出受光器
７５　　　受光面
７６　　　絞り
７７　　　半導体レーザ
７８　　　光軸
８０　　　偏光板
８１，８２　　　　　１／４波長板
１０１，１０１Ａ　　　　　入力側ケーブル
１０２　　コリメータユニット
１０３、１０３Ａ　　　　　レーザ光束（光信号）
１０５　　出力側ケーブルユニット
１０６　　光信号スイッチシステム
１０７　　結像ユニット
１０８　　光スイッチングデバイス
１０９、１０９Ｂ　　　　出力側ケーブル
１０９ａ　入射口
１１０　　記録情報再生システム
１１１　　筐体
１１２　　記録ディスク
１１２ａ　駆動軸
１１３ａ　回転軸
１１４　　結像レンズユニット
１１５　　レーザ
１１６　　結像レンズ
１１７　　駆動コイル
【図１】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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