(57)【要約】  【課題】  Ｄ／Ａ変換器のｂｉｔ数を抑えつつも、より大きなｂｉｔ数のＤ／Ａ変換器と同様の高分解能を確保しかつ広い調整範囲も得ることができる駆動システム、さらには好適な駆動システムを好適に実施することができる光通信装置を提供すること。  【解決手段】  駆動システムは、少なくとも一つの軸方向に駆動自在に配設される調整用部材と、調整用部材を駆動させるための電圧を生成する、複数の電圧生成手段と、各電圧生成手段から出力された電圧を加算する加算手段と、加算手段により加算された電圧に基づき調整用部材を駆動させる駆動手段と、を一つの軸方向につき一組有し、各電圧生成手段は、外部からのデジタル信号を調整用部材を駆動させるための電圧に変換するＤ／Ａ変換器、およびＤ／Ａ変換器から出力された電圧のレベルに重み付けを与える重み付け回路、を有し、各重み付け回路は、互いに重み付けが異なる構成にした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの軸方向に駆動自在に配設される調整用部材と、
前記調整用部材を駆動させるための電圧を生成する、複数の電圧生成手段と、
各電圧生成手段から出力された電圧を加算する加算手段と、
前記加算手段により加算された電圧に基づき前記調整用部材を駆動させる駆動手段と、を前記一つの軸方向につき一組有し、
各電圧生成手段は、外部からのデジタル信号を前記調整用部材を駆動させるための電圧に変換するＤ／Ａ変換器、および前記Ｄ／Ａ変換器から出力された前記電圧のレベルに重み付けを与える重み付け回路、を有し、
各前記重み付け回路は、互いに重み付けが異なることを特徴とする駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動システムにおいて、
各前記Ｄ／Ａ変換器は、いずれも同一のｂｉｔ数を有することを特徴とする駆動システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の駆動システムにおいて、
各前記重み付け回路は、前記加算手段により加算される電圧がリニアに変化するような重み付け設定されていることを特徴とする駆動システム。
【請求項４】
前記電圧生成手段を二つ有し、
一方の前記電圧生成手段の重み付け回路における重み付けは、他方の前記電圧生成手段から出力される最大電圧レベルに設定されることを特徴とする請求項３に記載の駆動システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の駆動システムにおいて、
前記調整用部材の駆動結果を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて前記調整用部材の駆動に関する負帰還制御を行う制御手段と、をさらに有し、
各前記電圧生成手段は、前記制御手段から送信されるデジタル制御信号に基づいて電圧を生成することを特徴とする駆動システム。
【請求項６】
光を射出する第一の光学部材と、
前記第一の光学部材から射出された光が入射する端面と、該端面に入射する前記光を伝送する光伝送路を有する第二の光学部材と、
前記光の光路上、前記第一の光学部材と前記第二の光学部材との間に配設され、前記端面に該光を集光する集光レンズと、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の駆動システムと、を有し、
前記駆動システムは、前記調整用部材を、互いに非平行な第一の軸方向および第二の軸方向に駆動させることにより、前記第二の光学部材における前記光の伝送効率が最大となるように前記光の前記端面における入射位置を調整することを特徴とする光通信装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光通信装置において、
前記調整用部材は、前記集光レンズであることを特徴とする光通信装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の光通信装置において、
前記第一の光学部材は、情報により変調された光を照射する光源であることを特徴とする光通信装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれかに記載の光通信装置において、
前記第二の光学部材は、光ファイバであることを特徴とする光通信装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光通信装置において、
前記第二の光学部材は、前記端面におけるコアとクラッド間に、前記集光レンズを介して入射する光を回折させるような所定寸法の段差が形成されていることを特徴とする光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の部材を所定の方向に駆動するための駆動システムの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の装置内部において、様々な目的の下、該装置を構成する所定の部材を予め定められた軸方向に駆動させる駆動システムが採用されている。例えば、下記の特許文献１では、レンズを光軸に対して直交する方向に駆動することにより、ぶれを補正するカメラが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７１８３０号公報
【０００４】
特許文献１に記載のぶれ補正カメラは、ＣＰＵからの制御信号に基づいてレンズの駆動量に対応する電圧を設定するＤ／Ａ変換器と重み付け回路を、一軸方向に対して一つずつ有している。そしてぶれ補正カメラは、該Ｄ／Ａ変換器と重み付け回路を介して与えられる電力により駆動されたレンズの駆動位置を検出し、常にぶれが補正される位置にレンズが移動するように負帰還制御する。
【０００５】
ここで、上記特許文献１に記載の構成において、より高い分解能で高精細なレンズ駆動を行おうとした場合、ｂｉｔ数のより多いＤ／Ａ変換器が要求される。しかし、Ｄ／Ａ変換器は、一般に、ｂｉｔ数が多くなるほど、高価となる。また、ｂｉｔ数の多いＤ／Ａ変換器はいわゆる１チップマイコンに搭載されるよりも別個単体として取り扱われることが多いため、基板上にＤ／Ａ変換器用の配置スペースを新たに設ける必要がある。
【０００６】
また、高い分解能を得るためには、重み付け回路がＤ／Ａ変換器から出力された信号に与える重み付けを小さく設定しなければならない。これに対し、調整用部材（特許文献１ではレンズ）の駆動範囲（調整範囲）を広く確保するためには上記重み付けを大きく設定しなければならない。つまり、レンズ駆動範囲と分解能とはトレードオフの関係にあるため、両立が極めて困難とされていた。
【０００７】
近年、情報による変調を施された光をＬＤから照射し、集光レンズを介して光ファイバに入射、伝送させる為の光通信装置が知られている。該光通信装置では、ＬＤからの光が光ファイバのコアの略中心に集光するように、ＬＤ、集光レンズ、光ファイバの相対的位置を高精度で調整をする必要がある。光通信装置では、組み立て時における初期の位置決めを目的とした位置調整（初期調整）および実使用時における経時変化に伴う各部材の位置ずれを補正することを目的としたリアルタイムな位置調整（リアルタイム調整）といった異なる調整が行われる。
【０００８】
初期調整では、調整用部材（例えば集光レンズ）の位置に関する粗調整および微調整が行われる。リアルタイム調整は、主として調整用部材の位置に関する微調整が行われる。ここで、粗調整とは、ＬＤからの光の入射位置をより迅速に光ファイバ端面におけるコア近傍に導くために、調整用部材を比較的広い範囲を低分解能で移動させる調整をいう。また微調整とは、コア近傍にある光の入射位置を高い精度をもってコア中心に導くために、調整用部材を狭い範囲を高分解能で移動させる調整をいう。このような高精度な位置調整を行うために、該光通信装置では、ＬＤからの光を光ファイバの端面におけるコア中心に導くため、調整用部材を互いに非平行な二軸に駆動する駆動システムが必要とされる。
【０００９】
ここで、上記特許文献１に記載される構成の駆動システムを光通信装置に適用して、上記位置調整を行うことも考えられる。しかし、上記特許文献１に記載の構成では、Ｄ／Ａ変換器と重み付け回路を一組しか有していないため、粗調整、微調整双方に適合するようにｂｉｔ数が大きなＤ／Ａ変換器を使用しなければならない。さらに、上記特許文献１に記載の構成では、微調整または粗調整いずれか一方のみしか対応できないおそれがある。例えば、微調整が可能なように重み付けを小さく設定すると、粗調整時に必要とされるレンズ駆動量を得るためにＤ／Ａ変換器から出力される信号レベルを大きく変化せざるを得ず、処理に時間がかかり非効率的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上の諸事情に鑑み、本発明は、Ｄ／Ａ変換器のｂｉｔ数を抑えつつも、より大きなｂｉｔ数のＤ／Ａ変換器と同様の高分解能を確保しかつ広い調整範囲も得ることができる駆動システム、さらには好適な駆動システムを好適に実施することができる光通信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】
【００１１】
上記目的を達成するために本願発明に係る駆動システムは、少なくとも一つの軸方向に駆動自在に配設される調整用部材と、調整用部材を駆動させるための電圧を生成する、複数の電圧生成手段と、各電圧生成手段から出力された電圧を加算する加算手段と、加算手段により加算された電圧に基づき調整用部材を駆動させる駆動手段と、を一つの軸方向につき一組有し、各電圧生成手段は、外部からのデジタル信号を調整用部材を駆動させるための電圧に変換するＤ／Ａ変換器、およびＤ／Ａ変換器から出力された電圧のレベルに重み付けを与える重み付け回路、を有し、各重み付け回路は、互いに重み付けが異なることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の駆動システムによれば、各Ｄ／Ａ変換器は、いずれも同一のｂｉｔ数を有することができる。これにより、部材の統一がなされる。
【００１３】
請求項３に記載の駆動システムによれば、各重み付け回路は、それぞれ、加算手段により加算される電圧がリニアに変化するような重み付け設定がなされている。
【００１４】
より詳しくは、一方の電圧生成手段の重み付け回路における重み付けは、他方の電圧生成手段から出力される最大電圧レベルに設定することが望ましい（請求項４）。
【００１５】
また請求項５に記載の駆動システムによれば、調整用部材の駆動結果を検出する検出手段と、検出手段による検出結果に基づいて調整用部材の駆動に関する負帰還制御を行う制御手段と、をさらに有することができる。この場合、各電圧生成手段は、制御手段から送信されるデジタル制御信号に基づいて電圧を生成する。
【００１６】
別の観点から請求項６に記載の光通信装置は、光を射出する第一の光学部材と、第一の光学部材から射出された光が入射する端面と、該端面に入射する光を伝送する光伝送路を有する第二の光学部材と、光の光路上、第一の光学部材と第二の光学部材との間に配設され、端面に該光を集光する集光レンズと、請求項１から請求項５のいずれかに記載の駆動システムと、を有し、駆動システムは、調整用部材を、互いに非平行な第一の軸方向および第二の軸方向に駆動させることにより、第二の光学部材における光の伝送効率が最大となるように光の前記端面における入射位置を調整することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の構成のように、本発明に係る駆動システムは、光通信装置において、ＬＤから照射された光の、光ファイバ端面における入射位置に関する調整に好適に実施される。
【００１８】
請求項７に記載の光通信装置によれば、集光レンズを上記調整部材として使用することができる。また、請求項８に記載の光通信装置によれば、第一の光学部材は、情報により変調された光を照射する光源である。また、請求項９に記載の光通信装置によれば、第二の光学部材は、光ファイバである。また、請求項９に記載の光通信装置によれば、第二の光学部材は、光ファイバである。第二の光学部材として光ファイバを使用する場合、端面におけるコアとクラッド間に、集光レンズを介して入射する光を回折させるような所定寸法の段差を形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、複数の電圧生成手段を設けることにより、各Ｄ／Ａ変換器に調整用部材の駆動に必要とされるｂｉｔ数を分担させることが可能になる。つまり、各Ｄ／Ａ変換器一つ一つのｂｉｔ数を抑えつつも、大きなｂｉｔ数を持つＤ／Ａ変換器を一つ使用した場合と同様の高分解能が得られる。さらに、各Ｄ／Ａ変換器の後段に配設される各重み付け回路に対して異なる重み付けを与えることにより、広い調整範囲も確保することができる。また、各Ｄ／Ａ変換器のｂｉｔ数が小さく抑えられるため、安価かつ基板の省スペース化も達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の実施形態の駆動システムを備える光通信装置１０の構成を表す図である。なお、本発明に係る駆動システムは、光通信装置以外の装置やシステム、例えばぶれ補正機能を持つカメラ等にも実施することができる。図１に示す光通信装置１０は、光ファイバー通信を加入者宅内に引き込むＯＮＵ（Optical Network Unit）として用いられる。例えば光通信装置１０は、一本の光ファイバで上り信号として波長１．３μｍを送信し、下り信号として１．５μｍの信号を受信するように構成された、双方向のＷＤＭ伝送に対応した光通信装置である。本実施形態の光通信装置１０は、ＬＤ、集光レンズ２、光ファイバ３、光検出器４、駆動システム５、を備える。なお、実際に使用される光通信装置は、ＬＤから出力され集光レンズ２を介して光ファイバ３に入射する光束の光ファイバ３での入射角は極めて小さい。しかし図１では、説明の便宜上、該入射角を実際の角度よりも大きく示している。
【００２１】
ＬＤで発光された光は、集光レンズ２を介して光ファイバ３の入射端面３ａに収束し、スポットを形成する。なお、光通信時、図示しない通信制御部の制御の下、通信対象である情報により変調された光がＬＤから照射される。ただし、以下に詳述する光ファイバ入射端面での光の入射位置に関する調整時には、ＬＤから変調されない光を照射する、換言すればＬＤは常時点灯状態にすることもできる。ここで集光レンズ２は、駆動システム５の制御下、光軸に直交する面内において、互いに直交する二つの軸方向（Ｘ’方向、Ｙ’方向）で移動可能な状態にある。つまり、スポットは、該レンズ２の駆動する方向に応じて入射端面３ａ上を移動する。以下、スポットの移動方向のうち、集光レンズ２のＸ’方向、Ｙ’方向への各移動に対応する方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向という。
【００２２】
なお、本明細書では上記スポットの駆動方向（Ｘ方向、Ｙ方向）を基準として位置関係および方向を説明する。本実施形態の構成では、ＬＤ側から入射端面３ａを臨んだ場合、コア３ｃの中心位置を基準として、右方向をＸ（＋）方向、左方向をＸ（−）方向とする。また、コア３ｃの位置の上方向をＹ（＋）方向、下方向をＹ（−）方向とする。
【００２３】
光通信装置１０では、入射端面３ａで反射する光は光検出器４に導かれる。そのため、光通信装置１０は、集光レンズ２から射出された光が入射端面３ａで反射するとき、入射してくる方向とは異なる方向に反射するように構成している。これにより、光ファイバ３の入射端面３ａに入射する光の光路を妨げることなく、入射端面３ａで反射した反射光の光路上に光検出器４を配設することができる。本実施形態では、光検出器４は、ＬＤから照射されコア中心で反射した光線が中心Ｏに導かれるように配設されている。
【００２４】
なお、本実施形態の光通信装置１０は、初期調整およびリアルタイム調整双方を実行することができる。各調整をより効果的に実行すべく、本実施形態の光ファイバ３の入射端面３ａは、以下のように構成される。
【００２５】
図２は、光ファイバ３における、ＬＤからの光が入射する面（入射端面）３ａ近傍の拡大図である。光ファイバ３の入射端面３ａは、クラッド３ｂ、コア３ｃを備える。なお、本明細書では、説明の便宜上、コア３ｃの中心は光ファイバ３の中心と一致するものとする。
【００２６】
図２に示すように、入射端面３ａは、コア３ｃがクラッド３ｂの面に対して略直交する方向（光ファイバ３の光軸方向）に突出することにより段差が形成されている。また入射端面３ａは、突出したコア３ｃの面とクラッド３ｂの面とが略平行になるように加工される。本実施形態では、フォトリソ技術を用いることにより入射端面３ａを上記形状に加工している。段差の寸法は、λ／（４ｎ）よりも小さい値、より好適にはλ／（８ｎ）に設定される。但し、λは入射する光の波長で、ｎは媒質の屈折率である。このように段差の寸法を設定することにより、集光レンズ２を介した収束光が、突出したコア３ｃの面とクラッド３ｂの面の双方にまたがるように入射すると、最適な回折現象が起こる。リアルタイム調整は、該回折現象を利用する。なお本実施形態では、上記所定寸法を略λ／８に設定する。
【００２７】
ここで一般的に、ＬＤで発光された光のスポットサイズは、該光の強度分布において、最大強度の１／ｅ２（但し、ｅは自然対数の底）以上の強度を持つ範囲として規定される。また、より大きな強度を持つ光によって回折パタンはより顕著に形成されることが知られている。また、光の干渉による影響は相互に作用する光の振幅が近いほど顕著に現れる。但し、入射光束のうち最大強度の１／ｅ２よりも小さい強度を持つ部分であっても、光検出器４の受光面４ａに回折パタンを形成することはできる。
【００２８】
つまり、入射端面３ａで形成されるスポット径ｒ１とコア径ｒ２を一致させる時が最も入射効率が大きくなるが、受光面４ａでの光強度分布パタンに回折現象による影響は小さくなる。逆に、該パタンに回折現象が大きく影響するように光通信装置１０を設計しようとすると、入射端面３ａでのスポット径ｒ１は大きくなる。よって、光ファイバ３内に入射する光量が減少して、ＬＤ〜光ファイバ３間のカップリング効率は劣化してしまう。
【００２９】
上記の事情に鑑み、回折パタンの明確さ、つまり高精細なリアルタイム調整の実現のために必要な光強度分布パタンにおける回折現象による影響を大きくすることと、高精度な光通信を実現するために必要なカップリング効率の有効性とのバランスを図るため、本実施形態では、図２に示すように、入射端面３ａで形成されるスポットの径ｒ１が該端面におけるコアの径ｒ２よりもわずかに大きくなるように設計される。そのため、光が入射端面３ａにおいて光伝送効率の最も高い位置、つまりコア３ｃに入射している場合であっても、該光のスポット周縁部はクラッド３ｂに入射している。具体的には、本実施形態では、ｒ１＝１１μｍ、ｒ２＝１０μｍに設定される。但し、ｒ１＜ｒ２に設定する、つまり入射端面においてスポットがコア３ｃ内に収まるような構成にしても、スポット中心をコア中心に一致させるためのリアルタイム調整は可能である。
【００３０】
本実施形態では、光検出器４として４分割フォトディテクタを使用する。図３は、第一実施形態の光検出器４の受光面４ａを示す図である。図３は、説明の便宜上、受光面４ａを裏側から臨んだ状態を示している。図３に示すように、受光面４ａにおける方向は、受光面４ａを裏側から臨んだ場合に、中心Ｏを基準として、Ｘ’（＋）方向に対応する方向つまり光検出エリアＡ、Ｄに向かう方向がＸ”（＋）方向、Ｘ’（−）方向に対応する方向つまり光検出エリアＢ、Ｃに向かう方向がＸ”（−）方向と定義される。同様に、中心Ｏを基準として、Ｙ’（＋）方向に対応する方向つまり光検出エリアＡ、Ｂに向かう方向はＹ”（＋）方向、Ｙ’（−）方向に対応する方向つまり光検出エリアＣ、Ｄに向かう方向はＹ”（−）方向と定義する。
【００３１】
具体的には、図３に示すように、受光面４ａは、該受光面４ａの中心Ｏで互いに直交する２本の境界線４ｂ、４ｃによって４つの格子状の光検出エリアＡ〜Ｄに分割されている。光検出器４は、上記２本の境界線４ｂ、４ｃの延出方向が第一集光レンズ２の移動可能な方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に対応する方向（Ｘ”方向、Ｙ”方向）と略一致するように配置される。また、第二光ファイバ３と光検出器４は、入射端面３ａのコア３ｃ中心で反射した光線が受光面４ａ上における中心Ｏに入射するように、予め、位置決めされた状態で固定されている。なお入射端面３ａと光検出器４との間には、反射光が４つの光検出エリアＡ〜Ｄ内に入射するように、所定の光学系（不図示）が配置されている。光検出器４は、光検出エリアＡ〜Ｄごとに受光した光の光量に対応する４種類の電圧信号を駆動システム５に出力する。
【００３２】
図４は、主として駆動システム５の構成を示すブロック図である。光検出器４から出力された各電圧信号は、図示しないセンサアンプによって所定レベルまで増幅された後、演算回路５０１に入力する。演算回路５０１は、以下に説明する原理に従って、各電圧信号から入射端面３ａにおけるスポットのコア３ｃ中心からのずれ量に対応する信号を生成する。なお以下では、便宜上、入射端面３ａにおけるスポットのコア３ｃに対するＸ’方向のずれに関する位置調整について説明する。
【００３３】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、ＬＤからの光の受光面４ａのＸ”方向における入射位置（集光レンズ２のＸ’方向へのシフト位置）と、光検出器４での受光光量との関係を表す図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）における上部は、光検出器４の各光検出エリアでの受光光量を表すグラフを示す。また各図における下部は、ＬＤから照射され、集光レンズ２、入射端面３ａを介して受光面４ａに入射する光の光路を展開して示すものである。図５（Ａ）は、ＬＤからの光が入射端面３ａにおいて、コア３ｃよりもＸ（−）側に入射してスポットを形成している状態を示す。図５（Ｂ）は、スポットがコア３ｃ近傍に位置する状態を示す。図５（Ｃ）は、ＬＤからの光がコア３ｃよりもＸ（＋）側に入射してスポットを形成している状態を示す。
【００３４】
図５（Ａ）に示すように、集光レンズ２をＸ’（−）方向にずらすと、入射端面３ａからの反射光は受光面４ａにおける境界線４ｂよりもＸ”（−）方向に偏って入射する。従って、光検出器４での受光光量は、Ｘ”（−）エリア（つまり、光検出エリアＢおよびＣ）の受光光量のほうがＸ”（＋）エリア（つまり、光検出エリアＡおよびＤ）よりも多くなる。図５（Ｃ）に示すように、集光レンズ２の光軸をＸ’（＋）方向にずらすと、入射端面３ａからの反射光は受光面４ａにおける境界線４ｂよりもＸ”（＋）方向に寄って入射する。従って、光検出器４での受光光量は、Ｘ”（＋）エリアの受光光量のほうがＸ”（−）エリアよりも多くなる。
【００３５】
図５（Ｂ）に示すように、ＬＤからの光がコア部３ｃ近傍に入射している場合、入射端面３ａによる回折作用によって、さらに図６に示すように細分類される。
【００３６】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、ＬＤからの光の入射端面３ａのコア３ｃ近傍における入射位置と、ＬＤからの光が各入射位置にあるときに光検出器４で取得されるＸ方向の光強度分布を示した図である。各図に示す入射端面３ａは図面左側がＸ（−）方向、右側がＸ（＋）方向である。図６（Ａ）は、ＬＤからの光がコア３ｃ中心よりもＸ（−）方向に入射している状態と該状態におけるＬＤからの光の光強度分布を示す。図６（Ｃ）は、ＬＤからの光がコア３ｃ中心よりもＸ（＋）方向に入射している状態と該状態におけるＬＤからの光の光強度分布を示す。図６（Ｂ）は、ＬＤからの光の入射位置がコア３ｃ中心と略一致する状態と該状態におけるＬＤからの光の光強度分布を示す。
【００３７】
図６（Ａ）に示すように入射端面３ａにおけるスポット中心がコア３ｃ中心よりもＸ（−）方向にずれている場合、コア３ｃとクラッド３ｂ間に設けた段差によって回折現象が発生し、光強度分布はＸ”（−）方向のほうが高くなる。逆に、図６（Ｃ）に示すようにスポット中心がコア３ｃ中心よりもＸ（＋）方向にずれている場合、該段差によって回折現象が発生し、光強度分布は、Ｘ”（＋）方向のほうが高くなる。そして、図６（Ｂ）に示すように入射端面３ａにおけるスポット中心がコア３ｃ中心と一致する場合、ＬＤからの光のうち光軸上を通る光線は、光ファイバ３の中心で反射した後、光検出器４の受光面４ａの中心Ｏに入射する。従って、光強度分布がＸ”（＋）方向とＸ”（−）方向が略対称になる。
【００３８】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、光強度分布は、入射端面３ａにおけるスポットの位置、より詳しくはスポットとコア３ｃとのずれに対応して変化する。ここで、各光検出エリアＡ〜Ｄの信号出力（つまり、各光検出エリアＡ〜Ｄにおける受光光量）は光強度分布の積分値に比例する。従って、図５（Ｂ）に示す状態にある場合、スポットとコア３ｃとの微少なずれの変化に応じて、Ｘ”（＋）エリアおよびＸ”（−）エリアで受光される光量は大きく変化する。
【００３９】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）、さらには図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各エリアでの受光光量は、入射端面３ａにおけるスポットの位置により異なる。つまり、各エリアでの受光光量は、コア３ｃを基準としたスポットのずれ量に対応して変化する。コア３ｃからスポットまでのＸ’方向の距離（ずれ量）と、Ｘ”（−）エリアの出力からＸ”（＋）エリアの出力を引いた差（第一の出力差＝（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ））との関係を図７に示す。図７に示す各領域（５Ａ）、（５Ｂ）、（５Ｃ）は、入射端面３ａでの反射光の光検出器４への入射状態が、図５に示す（Ａ）〜（Ｃ）の状態にそれぞれ対応する。また、各領域（６Ａ）、（６Ｃ）、位置（６Ｂ）は、入射端面３ａでの反射光の光検出器４への入射状態が、図６に示す（Ａ）、（Ｃ）、（Ｂ）の状態にそれぞれ対応する。
【００４０】
図７に示すように、入射端面３ａにおけるスポット位置がコア３ｃを基準としてよりＸ（−）側にある程、Ｘ”（−）エリアの出力の方が大きくなり、第一の出力差は、より大きな正の電圧値として算出される。また、入射端面３ａにおけるスポット位置がコア３ｃを基準としてよりＸ（＋）側にある程、Ｘ”（＋）エリアの出力の方が大きくなり、第一の出力差は、より大きな負の電圧値として算出される。つまり、ＬＤから照射された光の光路が図５（Ａ）、（Ｃ）にある場合、図７の領域（５Ａ）、（５Ｃ）に示すように、ずれ量と第一の出力差との間には概ねリニアな関係が成立する。
【００４１】
反射光の光検出器４への入射状態が図５（Ｂ）に示す場合、より具体的には、スポットとコア３ｃが図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す場合、図７に示すように、上記回折現象による光強度分布の変化によって、コア３ｃ近傍におけるスポットのＸ方向のずれ量と第一の出力差は、上記概ねリニアな関係ではなく、Ｓ字状に変化する軌跡を描く関係にある。つまり、図５（Ｂ）に示す位置関係にある状態で、第一の出力差が求められればスポット中心位置は所定の範囲内（図６（Ａ）〜（Ｃ））で一義的に決定する。
【００４２】
このように、入射端面３ａのＸ方向において、コア３ｃからスポットがどれだけずれているかは、第一の出力差の大小で検出することができる。また、コア３ｃを基準としてスポットがいずれの方向（Ｘ（−）またはＸ（＋））にずれているかは、第一の出力差の符号によって検出することができる。しかも、回折現象を利用して、コア３ｃ近傍にあるときの第一の出力差を大きく変化させることにより、スポット中心をコア３ｃ中心に一致させるためのより高精度な位置調整を実現している。
【００４３】
以上の原理に従い、演算回路５０１は、第一の出力差を算出し、該第一の出力差に対応する信号（第一の出力差信号）を第一Ａ／Ｄ変換器５０２に出力する。第一Ａ／Ｄ変換器５０２は、入力する第一の出力差信号をデジタル化し、コントローラ５０４に出力する。
【００４４】
図４に示すコントローラ５０４は、第一Ａ／Ｄ変換器５０２から出力されるデジタル信号レベル（つまり、第一の出力差に関するデジタルデータ）が予め設定された目標値に一致するように、Ｘ’方向にレンズ駆動することにより負帰還制御を行う。本実施形態では、図７に示すように、第一の出力差が０Ｖであるときずれ量も０になっている。従って、Ｘ方向に関する目標値（第一の目標値）は、０Ｖに設定されている。
【００４５】
具体的には、コントローラ５０４は、それぞれ異なる重み付け設定がなされた複数の重み付け回路が接続される複数のＤ／Ａ変換器を併用することにより、負帰還制御を行う。このように、Ｄ／Ａ変換器と重み付け回路の組を複数使用することにより、コントローラ５０４は、各Ｄ／Ａ変換器のｂｉｔ数の和に相当するｂｉｔ数のＤ／Ａ変換器を一つ接続した場合と同様の処理を実行することができる。
【００４６】
本実施形態では、コントローラ５０４には、図４に示すように、第一粗動用Ｄ／Ａ変換器５０５ａと第一粗動用重み付け回路５０６ａの組、および第一微動用Ｄ／Ａ変換器５０５ｂと第一微動用重み付け回路５０６ｂの組、計２組接続されている。また、本実施形態では、部材の統一を図るため、第一粗動用Ｄ／Ａ変換器５０５ａ、第一微動用Ｄ／Ａ変換器５０５ｂは同一ｂｉｔ数である。ここでは８ｂｉｔを想定するため、本実施形態のコントローラ５０４は、１６ｂｉｔ相当の処理を実行することができる。
【００４７】
各Ｄ／Ａ変換器５０５ａ、５０５ｂの後段に配設される第一粗動用重み付け回路５０６ａ、第一微動用重み付け回路５０６ｂは、それぞれ次のような重み付け設定がなされる。第一粗動用重み付け回路５０６ａは、第一微動用Ｄ／Ａ変換器５０５ｂを介して第一微動用重み付け回路５０６ｂから出力される最大電圧（単位：ｍＶ）と同一値に重み付け設定される。このように重み付け設定することにより、コントローラ５０４は、集光レンズ２の駆動に必要な電圧をリニアに変化させることができる。
【００４８】
例えば、第一微動用重み付け回路５０６ｂの重み付け設定が０．１である場合、該回路５０６ｂから出力される最大電圧値は、
２５６×０．１＝２５．６（ｍＶ）
となる。そこで、第一粗動用重み付け回路５０６ａの重み付けは、２５．６に設定される。
【００４９】
コントローラ５０４は、第一Ａ／Ｄ変換器５０２から出力されるデジタル信号レベルに基づき、１６ｂｉｔ相当のデジタルデータを生成する。そして、該デジタルデータの上位８ｂｉｔに相当するデータを制御信号として第一粗動用Ｄ／Ａ変換器５０５ａに出力する。また、該デジタルデータの下位８ｂｉｔに相当するデータを制御信号として第一微動用Ｄ／Ａ変換器５０５ｂに出力する。
【００５０】
各Ｄ／Ａ変換器５０５ａ、５０５ｂは、コントローラ５０４から出力された８ｂｉｔのデジタルデータをアナログ変換し、電圧信号として各重み付け回路５０６ａ、５０６ｂに出力する。各重み付け回路５０６ａ、５０６ｂは、各々設定された重み付けを電圧信号に与える。
【００５１】
各重み付け回路５０６ａ、５０６ｂから出力された各電圧信号は、第一加算回路５０７により加算され、第一アクチュエータ５０８へ出力される。第一アクチュエータ５０８は、入力する電圧信号に基づき、集光レンズ２をＸ’方向に駆動する。
【００５２】
初期調整を行う場合、入射端面３ａにおけるスポットとコア３ｃのずれ量は、例えば、図５（Ａ）や図５（Ｃ）に示すように、比較的大きいと想定される。従って、コントローラ５０４は、主として第一粗動用Ｄ／Ａ変換器５０５ａおよび第一粗動用重み付け回路５０６ａを用いて集光レンズ２の駆動制御を行う。そして、第一の出力差が図７に示す領域（５Ｂ）におけるＳ字状の変化をすると、コントローラ５０４は、第一粗動用Ｄ／Ａ変換器５０５ａに出力している上位８ｂｉｔのデータを維持しつつ、第一微動用Ｄ／Ａ変換器５０５ｂに下位８ｂｉｔのデータを出力し、集光レンズ２のさらなる駆動制御を行う。そして、コントローラ５０４は、第一の出力差がちょうど０Ｖのとき、光通信における効率が最良の状態であると判断し、初期調整を終了する。
【００５３】
リアルタイム調整を行う場合、予め初期調整が行われているため、入射端面３ａにおけるスポットとコア３ｃのずれ量は小さく抑えられている、例えば図６（Ａ）や（Ｃ）の状態と想定される。従って、コントローラ５０４は、初期設定時（あるいは前回のリアルタイム調整時）における上位８ｂｉｔのデータを維持しつつ、第一微動用Ｄ／Ａ変換器５０５ｂに下位８ｂｉｔのデータを出力して負帰還制御を行う。
【００５４】
以上が、駆動システム５を使用した、入射端面３ａにおけるスポットのコア３ｃに対するＸ’方向のずれに関する位置調整についての説明である。入射端面３ａにおけるスポットのコア３ｃに対するＹ’方向のずれに関する位置調整についても上記説明と同様である。そのため、ここで詳説はしない。
【００５５】
ただし、Ｙ’方向のずれに関する位置調整時、コントローラ５０４は、光検出エリアＣ、ＤからなるＹ”（−）エリアの出力から、光検出エリアＡ、ＢからなるＹ”（＋）エリアの出力を引いた差（第二の出力差＝（Ｃ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｂ））に基づいて集光レンズ２をＹ’方向に駆動制御する。なお、光通信装置１０では、第二の出力差とコア３ｃからスポットまでのＹ’方向の距離も図７に示すグラフと同様の関係を有するため、第二の出力差の目標値（第二の目標値）も０Ｖに設定される。
【００５６】
なお、図４において、第二Ａ／Ｄ変換器５０３は第一Ａ／Ｄ変換器５０２と同様の処理を行う。第二粗動用Ｄ／Ａ変換器５０９ａ、第二粗動用重み付け回路５１０ａは、それぞれ第一粗動用Ｄ／Ａ変換器５０５ａ、第一粗動用重み付け回路５０６ａと同様の処理を行う。第二微動用Ｄ／Ａ変換器５０９ｂ、第二微動用重み付け回路５１０ｂは、それぞれ第一微動用Ｄ／Ａ変換器５０５ｂ、第一微動用重み付け回路５０６ｂと同様の処理を行う。第二加算回路５１１は、第一加算回路５０７と同様の処理を行う。第二アクチュエータ５１２は、第一アクチュエータ５０８と同様の処理を行う。
【００５７】
ただし、光通信装置１０の構成によっては、集光レンズ２をＸ’方向とＹ’方向を同量だけ移動させた場合であっても、入射端面３ａにおけるスポットの移動量がＸ方向とＹ方向で異なる場合もありうる。この場合、レンズ駆動量を軸方向に応じて調整する必要がある。そのため、必ずしもＸ’方向の駆動電圧を決定する重み付け回路５０６ａ、５０６ｂと、Ｙ’方向の駆動電圧を決定する重み付け回路５１０ａ、５１０ｂとに、同一の重み付け設定がなされるとは限らない。ただし、この場合であっても、粗動用重み付け回路の重み付けは、微動用重み付け回路から出力される最大電圧に設定することが望ましい。
【００５８】
以上が本発明の実施形態である。本発明にかかる駆動システムおよび該駆動システムを搭載する光通信装置は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５９】
上記実施形態の光通信装置１０では、入射端面３ａで形成されるスポットの移動方向を示すＸ方向とＹ方向は互いに直交すると説明したが、これはあくまで説明の便宜上であってこれに限定されるものではない。本発明に係る光通信装置においてＸ方向とＹ方向は、非平行であればよい。
【００６０】
また、上記の実施形態では、光ファイバ３の入射端面３ａに入射したＬＤからの光が回折するために、該入射端面３ａにおいて、コア３ｃをクラッド３ｂよりも突出させる構成にしているが、これ以外の構成、例えば、コア３ｃをクラッドよりもλ／（８ｎ）分凹ませる構成であっても同様の効果を得ることができる。
【００６１】
さらには、入射端面３ａにおけるコア３ｃとクラッド３ｂ間に段差を設けなくても良い。この場合、図７に示す第一の出力差（第二の出力差）とずれ量の関係は、ゼロクロス点近傍も含め略リニアになる。そのため、位置調整に関する制御処理が簡易化される利点が得られる。
【００６２】
また、上記実施形態では、集光レンズ２を駆動させることにより、ＬＤからの光が入射端面３ａにおいて形成するスポットを移動させてコア３ｃに位置調整する構成を示した。スポットの移動手段としては、上記の構成以外の構成によるものであっても良い。例えば、集光レンズではなく、ＬＤ自体をＸ’、Ｙ’の各方向にスライドさせて入射端面３ａにおけるスポットの位置を移動させることも可能である。他にも、頂角可変プリズムのような偏向部材をＬＤから入射端面３ａまでの光路中に配設する。そして、第一集光レンズ２を駆動させる代替として、該偏向部材を駆動させるような変形も可能である。このように、偏向部材を配設する変形例は、集光レンズが一体形成されたＬＤを用いたモジュールのように、集光レンズ自体を駆動させることができない構成に非常に好適である。
【００６３】
また上記実施形態では、駆動システム５は、光検出器４からの検出結果に所定の処理を施すための演算回路５０１や各Ａ／Ｄ変換器５０２、５０３、そしてコントローラ５０４といった負帰還制御を行う部材を含めた構成として説明した。しかし、本発明に係る駆動システム５は、必ずしも負帰還制御を行うシステムにのみ適用されるものではない。従って、該部材がなくても、本発明に係る駆動システムを実施することができる。
【００６４】
また、上記の駆動システム５では、Ｄ／Ａ変換器および重み付け回路は、一つの軸方向につき二組有していると説明したが、これは一例であり、三組以上あっても良い。また、各Ｄ／Ａ変換器のｂｉｔ数は必ずしも統一する必要はない。さらに、Ｄ／Ａ変換器の代替として電子ボリュームや、ＰＷＭ出力とＣＲフィルタの組み合わせによる電圧可変出力デバイスを採用しても良い。
【００６５】
また、上記実施形態では、駆動システム５は、集光レンズ２を二軸に移動させる構成になっているが、少なくとも一軸に沿って移動させる構成であればよい。
【００６６】
さらに本発明に係る光通信装置の構成は、光ファイバ３の入射端面３ａへの光の入射位置を調整することにより、該光の減衰率を調整する可変光減衰装置としても利用することができる。この場合、上記実施形態におけるＬＤの代替として射出端面が二次的な点光源として機能する光ファイバが配設される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態の駆動システムを搭載した光通信装置の概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施形態の光ファイバにおける入射端面近傍の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態の光検出器の受光面を裏側から示した図である。
【図４】本発明の実施形態の駆動システムを表すブロック図である。
【図５】ＬＤからの光の受光面のＸ”方向における入射位置と、光検出器での受光光量との関係を表す図である。
【図６】ＬＤからの光の入射端面における入射位置と、各光検出エリアからの出力に基づくＸ”方向の光強度分布を示した図である。
【図７】入射端面におけるコアからスポットまでの距離と、第一の出力差との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
２  集光レンズ
３  光ファイバ
３ａ  入射端面
３ｂ  クラッド
３ｃ  コア
４  光検出器
５  駆動システム
１０、１１  光通信装置
【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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