(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回動手段によって回動し、軸線方向の中央部に光学素子を保持する保持部と、軸線方向の一端面に凹部とを備えた保持部材と、
該保持部材の前記凹部が形成されていない端部を回動可能に支持する支持部材と、
前記保持部材の前記凹部に当接する球状部材と、
該球状部材に当接し、該球状部材を前記保持部材の前記凹部側に付勢する付勢部材とで構成されることを特徴とする光学素子の回転調整機構。
【請求項２】
前記保持部材は、前記凹部が形成されていない端部に球面状凸部を備え、前記支持部材は、前記保持部の該球面状凸部と当接するすり鉢状凹部を備えることを特徴とする請求項１記載の光学素子の回転調整機構。
【請求項３】
前記付勢部材は、板ばねであって、前記球状部材の外径よりも僅かに小さい内径を有する孔部を備え、該孔部において前記球状部材と当接することを特徴とする請求項１または２記載の光学素子の回転調整機構。
【請求項４】
前記支持部材は、自己潤滑性を有する樹脂で成型されることを特徴とする請求項１、２または３記載の光学素子の回転調整機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子の回転調整機構に関し、特に、光ファイバ通信システムの光帯域通過フィルタ等に使用される光学素子の回転調整機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを使用する種々の分野において、高利得、高出力、高効率、高帯域、低雑音、及び光ファイバとの整合性が高く軽量・小型であること等、様々な特徴を有した光ファイバ増幅器が活用されている。
【０００３】
光ファイバ増幅器の出力光には、増幅された信号光と広いスペクトル幅の増幅された自然放出光（ＡＳＥ：amplified spontaneous emission）が混在する。このＡＳＥは、増幅媒質中でランダムに発生し、信号光やそれ自体とで干渉するため、光増幅器特有の雑音が発生する。このため、信号光のみを通過させ、ＡＳＥ光を鋭利に遮断する狭帯域通過フィルタが必要となり、通過帯域幅１ｎｍ以下で偏波依存性の小さい誘電体多層膜形のものが実用化されている。
【０００４】
ここで、誘電体多層膜形狭帯域通過フィルタの通過中心波長と信号光波長とを一致させるためには、フィルタ板を光軸に対して傾斜させる必要がある。また、若干のフィルタ板の傾斜は、フィルタ板での反射光が入射側に戻るのを防ぐためにも望ましい。
【０００５】
しかし、フィルタ板の傾斜角度の僅かなずれによって信号光通過中心波長が大きく変動するため、狭帯域通過フィルタの製造時における通過中心波長のばらつき及び信号光用光源レーザの発光中心周波数の個体差によるばらつきがあっても、容易に通過中心波長の微調整が可能で、かつ、光通信装置内に実装された際に、運搬等により発生する振動や衝撃力が印可されても、容易には角度ずれを起こさない光学素子角度微調整機構の実現が望まれていた。
【０００６】
従来、光学フィルタ、特に、屈折率の異なる誘電体の薄膜を規則的に積み重ねた構造を有する誘電体多層膜形フィルタにおいては、フィルタ面に入射する光の透過特性を、入射光とフィルタとの相対角度によって微調整する必要があるため、例えば、フィルタ板を保持固定する保持部材を光軸に対して回転自在として光入射角度を調整していた。
【０００７】
この誘電体多層膜形フィルタ等の光学素子の位置調整方法としては、例えば、特開平１０−２０８２５１号公報（以下「従来例１」という）に開示された技術が知られている。
【０００８】
この技術は、図３に示されるように、光学素子としてのミラー３４の位置及び傾きを調整するため、ミラー３４が固定され、球面部３１１ｂが形成された保持部材３１１と、球面部３１１ｂと当接する半球部３１２ａ、３１２ａ（紙面に垂直な方向に２つ位置する）が形成されたベース部材３１２と、球面部３１１ｂと当接する半球部３１３ａが形成された位置調整用ビス３１３とで構成される。
【０００９】
そして、球面部３１１ｂは、半球部３１２ａ、３１２ａ、３１３ａ上で摺動可能であって、かつ、半球部３１２ａ、３１２ａ、３１３ａ上での摺動により、ベース部材３１２に対して保持部材３１１が傾くように形成され、位置調整用ビス３１３をベース部材３１２のビス孔３１２ｃに螺合することにより、その半球部３１３ａとベース部材３１２の半球部３１２ａ、３１２ａとの位置関係を変えることができ、保持部材３１１の位置を調整することができる。
【００１０】
この構成によれば、ベース部材３１２に形成された半球部３１２ａ、３１２ａ、３１３ａが、位置調整及び傾き調整を行うための共通部材となるため、調整機構が小型になるという利点がある。
【００１１】
一方、もう一つの従来技術として、特開昭６０−１８８９１４号公報（以下「従来例２」という）に開示された光部品の取り付け角度調整装置並びにその固定方法では、図４に示すように、鏡筒の一部としての円筒４１３内に、図示しない回折格子等の光学部品を固定した円柱４１２が挿入され、円筒４１３の側面に設けた偏心ピン４５が円柱４１２のキ−溝４７内に挿入されている。
【００１２】
そして、偏心ピン４５を回転させると、偏心面が左右に移動して、円柱４１２が円筒４１３内で光軸４１１を中心として僅かに回転することにより、光軸に垂直な面の角度調整を高精度にかつ簡便に行うことができる。
【００１３】
この構成によれば、円筒４１３内に光学部品を固定した円柱４１２を挿入し、円筒４１３の側面に設けた偏心ピン４５を円柱４１２のキ−溝４７に挿入し、偏心ピン４５を回転させることにより、図示しない光学部品が光軸４１１に垂直な面内で精密に角度調整される。このため、高精度かつ簡便に、光軸に対する回折格子等の光学部品の角度調整を行うことができるという利点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例１に開示された光学素子の位置及び傾きの調整機構においては、振動や衝撃等の外応力が調整機構に加わると、調整用ビス３１３、３１４が緩み、光学素子としてのミラー３４が傾き、位置ずれを起こすことが懸念されるため、調整用ビス３１３、３１４に緩み止めのための接着剤を塗布する等の緩み止め対策が必要となる。
【００１５】
また、従来例２に開示された光部品の取り付け角度調整装置並びにその固定方法では、従来例１と同様に、偏心ピン４５によって角度を調整した後、円柱４１２と円筒４１３とを振動や衝撃等の外応力によって角度ずれが発生しないように、両者の相対位置を固定する手段が必要となる。
【００１６】
そこで、本発明は上記従来の光学素子の回転調整機構における問題点に鑑みてなされたものであって、振動や衝撃等の外力が加わっても容易に回転せず、かつ、光学素子の回転調整時には回転自在となり、操作性が良く、小型かつ軽量の光学素子の回転調整機構を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光学素子の回転調整機構であって、軸線回りに回動手段によって回動し、軸線方向の中央部に光学素子を保持する保持部と、軸線方向の一端面に凹部とを備えた保持部材と、該保持部材の前記凹部が形成されていない端部を回動可能に支持する支持部材と、前記保持部材の前記凹部に当接する球状部材と、該球状部材に当接し、該球状部材を前記保持部材の前記凹部側に付勢する付勢部材とで構成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、前記保持部材は、前記凹部が形成されていない端部に球面状凸部を備え、前記支持部材は、前記保持部の該球面状凸部と当接するすり鉢状凹部を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、前記付勢部材は、板ばねであって、前記球状部材の外径よりも僅かに小さい内径を有する孔部を備え、該孔部において前記球状部材と当接することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、前記支持部材は、自己潤滑性を有する樹脂で成型されることを特徴とする。
【００２１】
そして、請求項１記載の発明によれば、付勢部材による押圧力が球状部材を介して保持部材に加わるため、球状部材の中心点の一点から保持部材に押圧力が加わり、光学素子の回転調整時には回転自在となるとともに、光学素子を保持する保持部材を支持部材に付勢部材を介して常に押圧しているため、保持部材と支持部材との接触部の摩擦により、光学素子の回転調整時の状態を保持可能として回転調整後の固定手段が不要となる。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、付勢部材による押圧力が、球状部材を介して保持部材に加わるため、球状部材の中心点の一点から保持部材に押圧力が加わり、保持部材の球面状凸部が付勢部材の押圧力により支持部材のすり鉢状凹部に自動的にかつ正確に受け入れられる。また、このとき保持部材は、この保持部材の球面状凸部と支持部材のすり鉢状凹部との摩擦により容易には回転しない。この摩擦によって発生する摩擦力は、付勢部材のばね定数を適正に選ぶことによって制御可能なため、振動や衝撃等の外力に対しては容易に回転せず、かつ光学素子の回転調整時には回転自在とすることができる。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、板ばねに形成された孔部によって、球状部材がこの孔部と前記保持部材の前記凹部にがた等を発生させないで固定されるため、球状部材を安定して保持することができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、保持部材をより安定した状態で保持することができるため、光学素子の回転微調整が可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる光学素子の回転調整機構の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１及び図２は、本発明にかかる光学素子の回転調整機構の一実施例を示す図であって、光ファイバ通信システムの光ファイバ増幅器に適用した場合を示している。
【００２７】
この光学素子の回転調整機構は、光学素子１を保持する保持部材２と、この保持部材２を支持する支持部材３と、球状部材５と、球状部材５を保持部材２に付勢する付勢部材としての板ばね４で構成される。
【００２８】
光ファイバ増幅器において、入力側光ファイバ端末１０ａの端面より出射された光は、鏡筒１３に固定されたレンズ１１ａにより平行光１２に変換される。そして、平行光１２は、ハウジング６の長手方向の中心軸に形成された穴を通ってレンズ１１ｂへと達する。平行光１２は、最終的に、レンズ１１ｂにより出力側ファイバ端末１０ｂに結合され出力される。
【００２９】
ここで、光学素子１は、平行光１２の略々中間部において、軸方向に対して垂直から数度傾けた状態で配置される。また、鏡筒１３とハウジング６及び光ファイバ端末１０ａ、１０ｂと鏡筒１３は、光軸微調整の後、ＹＡＧレーザ溶接により固定される。
【００３０】
次に、本発明にかかる光学素子の回転調整機構の構成について説明する。
【００３１】
保持部材２は、円柱形状を有し、その軸線方向の中央部に円柱面を回転中心軸付近まで切り込んで形成された保持部２ｃを備え、この保持部２ｃに光学素子１が貼着される。
【００３２】
保持部材２の一端面には半球状の球面状凸部２ａが、他端面にはすり鉢形状の凹部２ｂが形成され、球面状凸部２ａと支持部材３の受け座３ａとが対向するようにハウジング６の凹部６ａに挿入される。
【００３３】
支持部材３は、一端面に、すり鉢状の受け座３ａを備え、ハウジング６の略々中間部に位置する円筒形状の凹部６ａの底面に圧入される。
【００３４】
板ばね４は、一端に球状部材５の外径よりも僅かに小さい内径を有する孔部４ａを備え、この孔部４ａにおいて球状部材５と当接する。また、他端には、板ばね４を止めねじ７を介してハウジング６に固定するための挿通穴４ｂが穿設される。
【００３５】
球状部材５は、保持部材２の凹部２ｂ及び板ばね４の孔部４ａと当接するように、凹部２ｂと孔部４ａとの間に位置決めされる。この球状部材５は、図１において、板ばね４によって保持部材２の凹部２ｂ側に付勢され、これによって、保持部材２が支持部材３側に押しつけられる。この際、板ばね４の端部に形成された孔部４ａの内径は球状部材５の直径よりも僅かに小さいため、球状部材５は凹部２ｂと孔部４ａとの間にがた等を発生することなく安定して固定される。
【００３６】
光学素子１の回転調整を精密に行うための回動手段として、保持部材２の凹部２ｂを備えた端面の円周部に形成された歯車と、ハウジング６に形成された溝６ｂに設置されたウォーム歯車８が備えられ、ウォーム歯車８の軸端部にはスリ割り８ａが形成され、このスリ割り８ａに差し込んだマイナスドライバ等から回転駆動力を伝えることができる。
【００３７】
以上の構成によって、光学素子１は、支持部材３、保持部材２、球状部材５、板ばね４がハウジング６に取り付けられることで、平行光１２の略々中間部に、光軸と垂直方向に回転自在となるように設置される。尚、ここで、平行光１２が保持部材２の円柱部によって進路が妨げられないように、保持部材２には逃げ穴２ｄが形成されている。
【００３８】
次に、上記構成を有する光学素子の回転調整機構の動作について説明する。
【００３９】
保持部材２が、球状部材５を介して板ばね４によって支持部材３に押しつけられると、保持部材２の球面状凸部２ａが、支持部材３のすり鉢状の凹面３ａとリング状の線接触を行う。
【００４０】
ここで、保持部材２の回転中心軸が、支持部材３の中心軸に対して僅かに傾いたとしても、球面状凸部２ａと受け座３ａとのリング状の線接触の状態は変化しない。また、板ばね４による押圧力は球状部材５を介して、球状部材５の中心点から保持部材２に伝えられるため、安定した一点荷重の状態が常に保たれる。
【００４１】
これにより、すり鉢状の凹面３ａと球面状凸部２ａとの接触部には、板ばね４による押圧力が一様に分散され、がたつき等の発生しない安定した固定状態が得られる。
【００４２】
本実施例における光学素子の回転調整は、光スペクトラムアナライザ等を用いて光信号の中心波長をモニタしながら、ウォーム歯車８の軸端部のスリ割り８ａにマイナスドライバ等を差し込み、左右に回転させるだけで行うことができ、所望の中心波長が得られたところでウォーム歯車の回転を止めれば、調整した瞬間の状態が支持部材３と保持部材２間の摩擦抵抗により保持されることとなる。
【００４３】
ここで、保持部材２の凹部２ｂが形成された端面の円周部に形成された歯車の歯数を３６枚、ウォーム歯車の歯の設定を１条ねじとすると、ウォーム歯車を１回転（３６０゜）させても光学素子の傾きの変化量は１０゜となり、精密な回転調整が可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または２記載の発明によれば、回転調整後の固定手段が不要となり、簡易な構成でかつ部品点数の少ない光学素子の回転調整機構を構成することができるため、操作性に優れ、小型で軽量の光学素子の回転調整機構を提供することができる。
【００４５】
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、球状部材を安定して保持することが可能な光学素子の回転調整機構を提供することができる。
【００４６】
さらに、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、保持部材をより安定した状態で保持することができ、光学素子の回転微調整が可能な光学素子の回転調整機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光学素子の回転調整機構の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】本発明にかかる光学素子の回転調整機構の一実施例を示す分解斜視図である。
【図３】従来の光学素子の調整機構の一例を示す断面図である。
【図４】従来の光部品の取付け角度調整装置並びにその固定方法の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１      光学素子
２      保持部材
２ａ    球面状凸部
２ｂ    凹部
２ｃ    保持部
２ｄ    逃げ穴
２ｅ    歯車
３      支持部材
３ａ    受け座
４      板ばね
４ａ    孔部
４ｂ    挿通穴
５      球状部材
６      ハウジング
６ａ    凹部
７      止めねじ
８      ウォーム歯車
８ａ    スリ割り
１０ａ  入力側光ファイバ端末
１０ｂ  出力側光ファイバ端末
１１    レンズ
１２    平行光
１３    鏡筒
【図１】
0004152038.tif 000002
【図２】
0004152038.tif 000003
【図３】
0004152038.tif 000004
【図４】
0004152038.tif 000005