２次元位置決め装置およびそれを用いる可動レンズユニット
【課題】光導波路や光ファイバなどへの入射光を偏向する可動レンズの調芯を行うための２次元位置決め装置において、構成を簡略化し、かつ小型化する。
【解決手段】可動レンズ１１に、その２次元位置決め装置を備える可動レンズユニット１において、前記可動レンズ１１を、前後の蓋およびケースで挟み込んでｚ軸（光軸）方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する。一方、ｘｙ平面上の直交する２方向から、厚み方向に電圧を印加することで屈曲変位する一対の第１の駆動部材３１，３２および第２の駆動部材３３，３４で挟み込み、それによる押出しおよび引込みによって前記可動レンズ１１をｘｙ方向に変位させて位置決めを行う。したがって、前後の蓋およびケースは可動レンズ１１を挟み込むような構造でよく、また駆動部材も棒状や帯状であり、構成を簡略化することができるとともに、小型化、特に薄型化することができる。
【解決手段】可動レンズ１１に、その２次元位置決め装置を備える可動レンズユニット１において、前記可動レンズ１１を、前後の蓋およびケースで挟み込んでｚ軸（光軸）方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する。一方、ｘｙ平面上の直交する２方向から、厚み方向に電圧を印加することで屈曲変位する一対の第１の駆動部材３１，３２および第２の駆動部材３３，３４で挟み込み、それによる押出しおよび引込みによって前記可動レンズ１１をｘｙ方向に変位させて位置決めを行う。したがって、前後の蓋およびケースは可動レンズ１１を挟み込むような構造でよく、また駆動部材も棒状や帯状であり、構成を簡略化することができるとともに、小型化、特に薄型化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動レンズユニット、特に光導波路や光ファイバに対するレンズの調芯を行うために好適に用いられる２次元位置決め装置と、その２次元位置決め装置を搭載する前記可動レンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光通信などの分野では、半導体レーザが出射した光を光ファイバに正確に入射させるために、それらの間に偏向レンズを設け、この偏向レンズを該偏向レンズの光軸と直交方向に移動させてレンズの調芯を行う構成が、たとえば本件発明者らによる特許文献１および特許文献２などで提案されている。
【０００３】
一方、プロジェクタなどに用いられる光源において、ＲＧＢの３原色の内、半導体レーザが実用化されていない緑色光を作成するにあたって、赤外光をＳＨＧ(第二次高調波発生：Second harmonic generation)素子による光導波路に入射して半波長の前記緑色光を得るようにしたレーザモジュールが、本件出願人による特許文献３および特許文献４で提案されている。特にこのようなＳＨＧ素子を用いる場合には、該ＳＨＧ素子の変換効率が前記光導波路の径が小さくなる程向上するので、前記偏向レンズによる調芯にも、数十ｎｍ程度の微少な精度が要求される。
【０００４】
これらの特許文献１〜４において、前記偏向レンズの駆動には、本件出願人らが改良を続けてきたＳＩＤＭ(Smooth Impact Drive Mechanism（登録商標）)から成る超音波リニアアクチュエータが用いられている。その超音波リニアアクチュエータは、圧電素子の伸縮をロッド（駆動軸）に伝え、そのロッドに所定の摩擦力で係合している被駆動部材（移動体）を、前記圧電素子の伸張時と縮小時との速度差を利用して移動させるものである。たとえば、ロッドをゆっくりと伸張させることで、そのロッドに摩擦係合している被駆動部材も移動し、前記所定の摩擦力を超える程、ロッドを瞬時に縮小すると、被駆動部材が慣性のために伸張位置に取り残されるということを繰返し行うことで、前記被駆動部材を前記ロッドの軸方向に移動させるものである。そして、伸張を瞬時に、縮小をゆっくりと行うことで、前記被駆動部材の移動方向を前記とは逆転することができるようになっている。
【０００５】
このような超音波リニアアクチュエータは、通常のローレンツ力型のモータなどに比べて、構成が簡単で、しかも減速機構を用いずに負荷をダイレクトに駆動することができるという優れた特徴を備えているので、前記の偏向レンズによる調芯のために用いることが好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６６０９号公報
【特許文献２】特開２００８−４６４６７号公報
【特許文献３】特開２００８−２３３７２６号公報
【特許文献４】特開２００８−２３３７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記の調芯のためには、偏向レンズをｘｙ平面上で変位させる必要があり、該超音波リニアアクチュエータの場合、光軸ｚ方向にずれて（相互に間隔を開けて）、２つのアクチュエータが並ぶことになる。したがって、小型のアクチュエータであっても、モジュール全体に占めるアクチュエータの容積は大きく（主に、振動子とガイド軸を兼ねた駆動軸）、特にｚ軸方向に厚くなるという問題がある。一方、モジュールの小型化には、導波路に位置補正を必要としない機能を追加する方法もあるが、変換効率が低くなるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、構成をさらに簡略化することができるとともに、小型化することができる２次元位置決め装置およびそれを用いる可動レンズユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の２次元位置決め装置は、被駆動部材と、前記被駆動部材を搭載し、該被駆動部材のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する支持台と、前記被駆動部材をｘｙ平面上の一方向から挟み込む一対の第１の駆動部材と、前記被駆動部材を前記ｘｙ平面上において前記一方向とは交差する他方向から挟み込む一対の第２の駆動部材とを備え、前記一対の第１および第２の駆動部材は、それぞれ被駆動部材を挟んで相互に離反方向に延びる長手状に形成されて、基端側が固定部材に固着され、遊端側で前記被駆動部材を挟み込み、通電によって屈曲変位することで、前記被駆動部材を前記一方向および他方向にそれぞれ変位させて前記被駆動部材の位置決めを行うことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、被駆動部材を、そのｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を行わせて調芯などを行う２次元位置決め装置において、支持台が前記被駆動部材を搭載し、前記ｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する一方、ｘｙ平面上の異なる２方向（たとえば直交方向）から前記被駆動部材を挟み込む一対の第１の駆動部材および一対の第２の駆動部材を設ける。そして、それら一対の第１および第２の駆動部材を、それぞれ被駆動部材を挟んで相互に離反方向に延びる長手（棒または帯）状に形成し、基端側を固定部材に固着し、遊端側で前記被駆動部材を挟み込むようにして、それらが通電によって屈曲変位することで、前記被駆動部材を前記２方向にそれぞれ押出しおよびそれによる引込みによって変位させて位置決めを行う。
【００１１】
したがって、支持台は被駆動部材を搭載し、該被駆動部材のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する、すなわちたとえば被駆動部材を前後で挟み込むような構造でよく、また第１および第２の駆動部材も棒状や帯状であり、該２次元位置決め装置の構成を簡略化することができるとともに、小型化、特に薄型化することができる。
【００１２】
また、本発明の２次元位置決め装置では、前記支持台は、前記被駆動部材を前記ｚ軸方向から挟み込む基台および蓋と、前記蓋と前記被駆動部材との間に介在されて、前記被駆動部材の前記ｚ軸方向への変位を規制する弾性部材とを備えて構成され、前記被駆動部材と前記基台および蓋との相互の対向面において、一方には環状の凸条が形成され、他方には前記凸条が緩やかに嵌り込む凹溝が形成されることで、前記被駆動部材の前記ｘｙ方向への変位が許容されることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、前記支持台を構成するにあたって、前記被駆動部材を前記ｚ軸方向から挟み込む基台および蓋と、前記蓋と前記被駆動部材との間に介在されて、前記被駆動部材の前記ｚ軸方向への変位を規制する（被駆動部材を基台に押圧して摩擦接触させる）弾性部材とによって、すなわち前記のように被駆動部材を前後で挟み込むような構造で構成する。さらに、被駆動部材のｘｙ方向に対する変位の規制は、前記基台および蓋との相互の対向面において、一方には環状（部分的に途切れていてもよい）の凸条を形成し、他方にはそれが緩やかに嵌り込む（すなわち前記凸条よりも大径の）凹溝を形成することで実現し、前記凸条と凹溝との隙間の範囲で被駆動部材の前記ｘｙ方向への変位を許容する。
【００１４】
したがって、前記被駆動部材のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向へは所定の摩擦力で、所定の範囲に変位を許容する機構を、簡単かつ小型の構成で実現することができる。すなわち、従来技術における直交座標系を構成するためのガイド軸を不要にすることができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の２次元位置決め装置では、前記第１および第２の駆動部材は、厚み方向に電圧を印加することで、内部のイオンが移動して前記屈曲を生じる高分子アクチュエータであることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、前記長手（棒または帯）状に形成される第１および第２の駆動部材において、高分子アクチュエータを用いることで、簡単で小型の構成を実現することができるとともに、厚み方向の両面に形成される電極は、前記固定部材に固着される基端側から引出しを行うことができ、該電極の引出し構造を簡略化することができる。
【００１７】
また、本発明の２次元位置決め装置では、前記第１および第２の駆動部材は、厚み方向に分極された２枚の圧電素子間に電極が埋込まれて成り、前記埋込まれた電極と表層の２つの電極との間に電圧を印加することで、前記屈曲を生じるバイモルフ圧電素子であることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、前記長手（棒または帯）状に形成される第１および第２の駆動部材として、バイモルフ圧電素子を用いることで、構造が単純で、製造が容易になる。また、比較的低電圧で大きな屈曲変位を得ることができるとともに、消費電力が少なく、かつ発熱や電磁的雑音の発生も無い。さらにまた、電極の引出しを前記固定部材に固着される基端側だけとすることができる。
【００１９】
さらにまた、本発明の２次元位置決め装置では、第１および第２の駆動部材は、相互に熱膨張率が異なる２枚の金属板が厚み方向に積層されて成り、前記長手方向に電圧を印加することで、前記２枚の金属板の発熱による熱膨張の違いで前記屈曲を生じるバイメタルであることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、前記長手（棒または帯）状に形成される第１および第２の駆動部材として、バイメタルを用いることで、手軽な材料で実現することができる。
【００２１】
また、本発明の可動レンズユニットでは、前記の２次元位置決め装置を用い、前記被駆動部材は、レンズと、前記レンズを外囲し、前記支持台に搭載支持される鏡筒とを備えて構成され、前記第１および第２の駆動部材は、前記ｚ軸方向を光軸方向として、前記レンズの調芯を行うことを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、可動レンズユニットの調芯機構を簡略化することができるとともに、該可動レンズユニットを小型化、特に薄型化することができる。
【００２３】
さらにまた、本発明の可動レンズユニットでは、前記調芯は、光導波路または光ファイバに対して行われることを特徴とする。
【００２４】
上記の構成によれば、光導波路または光ファイバの調芯を、簡単、かつ小型の構成で行うことができる。
【００２５】
また、本発明の可動レンズユニットは、チップ部品に形成され、一端面に前記第１および第２の駆動部材のための電極パッドが形成されることを特徴とする。
【００２６】
上記の構成によれば、上述のような可動レンズユニットをチップ部品に形成した場合、その一端面に前記第１および第２の駆動部材のための電極パッドを並べて形成しておくことで、前記光導波路や光ファイバならびに固定レンズなどが取付けられた基台や配線基板に、該可動レンズユニットを半田付けもしくはワイヤボンディングするだけで取付けることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の２次元位置決め装置は、以上のように、被駆動部材を、そのｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を行わせて調芯などを行う２次元位置決め装置において、支持台が前記被駆動部材を搭載し、前記ｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する一方、ｘｙ平面上の異なる２方向から前記被駆動部材を挟み込む一対の第１の駆動部材および一対の第２の駆動部材を設け、それら一対の第１および第２の駆動部材を、それぞれ被駆動部材を挟んで相互に離反方向に延びる棒状や帯状に形成し、基端側を固定部材に固着し、遊端側で前記被駆動部材を挟み込むようにして、それらが通電によって屈曲変位することで、前記被駆動部材を前記２方向にそれぞれ押出しおよびそれによる引込みによって変位させて位置決めを行う。
【００２８】
それゆえ、支持台は被駆動部材を前後で挟み込むような構造でよく、また第１および第２の駆動部材も棒状や帯状であり、該２次元位置決め装置の構成を簡略化することができるとともに、小型化、特に薄型化することができる。
【００２９】
また、本発明の可動レンズユニットは、以上のように、前記の２次元位置決め装置を用い、前記被駆動部材を、レンズとその鏡筒とによって構成し、前記第１および第２の駆動部材は、前記レンズの調芯を行う。
【００３０】
それゆえ、可動レンズユニットの調芯機構を簡略化することができるとともに、該可動レンズユニットを小型化、特に薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の一形態に係る２次元位置決め装置を用いる可動レンズユニットの斜視図である。
【図２】図１の可動レンズユニットを用いるレーザモジュールの概略的なレイアウト図である。
【図３】前記可動レンズユニットの内部構造を示す光軸の軸直角断面図である。
【図４】図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図である。
【図５】可動レンズの駆動部材としてイオン導電性高分子から成る高分子アクチュエータを用いた場合の屈曲変位のメカニズムを説明するための模式的な断面図である。
【図６】前記屈曲変位による可動レンズの移動の様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は本発明の実施の一形態に係る２次元位置決め装置を用いる可動レンズユニット１の斜視図であり、図２はその可動レンズユニット１を用いるレーザモジュール２の概略的なレイアウト図である。このレーザモジュール２は、たとえば前述のレーザプロジェクターにおける緑色発光のために用いられ、該レーザプロジェクターは、その緑色光と、図示しない赤および青のレーザダイオードからの光とを合わせて、フルカラーで投影を行う。このレーザプロジェクターは、たとえば携帯電話の端末装置などに実装可能なサイズであり、前記レーザモジュール２は微小部品である。
【００３３】
前記レーザモジュール２は、赤外光を出射するレーザダイオード３と、その出射光を平行光とする固定レンズ４と、その平行光を集光するとともに、前記偏向レンズとしての機能を有する可動レンズユニット１と、前記可動レンズユニット１からの光が入射され、波長変換を行った緑色光を出射するＳＨＧ素子５とを備えて構成され、これらの部品が図示しない基台や配線基板に一体に実装されて成る。
【００３４】
図３は前記可動レンズユニット１の内部構造を示す光軸（軸線ｚ）の軸直角断面（ｘｙ断面）図であり、図４は図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面、すなわち前記光軸（軸線ｚ）の軸線方向断面図である。この可動レンズユニット１は、光導波路結合モジュールであり、可動レンズ１１に、その２次元位置決め装置を備えて構成される。被駆動部材である前記可動レンズ１１は、レンズ１２と、該レンズ１２を外囲する鏡筒１３とを備えて構成され、前記２次元位置決め装置は、後述するようにして、前記レンズ１２の調芯を行う。
【００３５】
前記可動レンズ１１は、基台であるレンズユニットケース２１に搭載支持され、該レンズユニットケース２１に対向して設けられるレンズユニット蓋２２との間で、前記ｚ軸方向から挟持される。前記レンズユニット蓋２２とこの可動レンズ１１の鏡筒１３との間には、該可動レンズ１１の前記ｚ軸方向への変位を規制する（前記鏡筒１３をレンズユニットケース２１に押圧して摩擦接触させる）弾性部材であるバネ２３が介在されている。たとえば、前記バネ２３のバネ力は１００ｇｆ程度であり、この場合、図４において、丸印で囲む摩擦接触部の摩擦係数が０．２程度とすると、摩擦力は２０ｇｆ程度になる。これらのレンズユニットケース２１、レンズユニット蓋２２およびバネ２３は、可動レンズ１１の支持台となる。
【００３６】
注目すべきは、前記可動レンズ１１とレンズユニットケース２１およびレンズユニット蓋２２との相互の対向面において、一方（図４の例ではレンズユニットケース２１およびレンズユニット蓋２２側）には環状の凸条２１ａ，２２ａが形成され、他方（図４の例では可動レンズ１１の鏡筒１３側）にはそれが緩やかに嵌り込む、すなわち前記凸条２１ａ，２２ａよりも大径の凹溝１３ａが形成されることである。これによって、前記可動レンズ１１の前記光軸（軸線ｚ）とは直交するｘｙ方向への変位が許容される。なお、前記凸条２１ａ，２２ａは、完全な円環状に形成されなくてもよく、部分的に途切れていたり、同じ円周上に配置される複数の突起として形成されていてもよい。その場合、前記凹溝１３ａも、前記変位を許容できる範囲の内径を有する凹所として形成されればよい。
【００３７】
こうして、前記可動レンズ１１のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向へは所定の摩擦力で、前記凸条２１ａ，２２ａと凹溝２３ａとの隙間の範囲で、可動レンズ１１の前記ｘｙ方向への変位を許容することができる機構を、簡単かつ小型の構成で実現することができる。すなわち、従来技術における直交座標系を構成するためのガイド軸を不要にすることができる。
【００３８】
上述のように構成される可動レンズユニット１において、また注目すべきは、本実施の形態では、前記可動レンズ１１の前記ｘｙ方向への変位を実現するにあたって、前記可動レンズ１１をｘｙ平面上の一方向（図３の例ではｘ方向）から挟み込む一対の第１の駆動部材３１，３２と、前記可動レンズ１１を前記ｘｙ平面上において前記一方向とは交差する他方向（図３の例ではｙ方向）から挟み込む一対の第２の駆動部材３３，３４とが設けられていることである。
【００３９】
そして、それら一対の第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４を、それぞれ可動レンズ１１を挟んで相互に離反方向に延びる長手（図３および図４の例では角棒）状に形成し、基端側を固定部材である前記レンズユニットケース２１の内壁面２１ｂに固着し、遊端側で前記可動レンズ１１を挟み込むようにして、それらが通電によって屈曲変位することで、前記可動レンズ１１を前記ｘ，ｙの２方向にそれぞれ押出しおよびそれによる引込みによって変位させて位置決めを行うようになっている。
【００４０】
図５は、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４として、イオン導電性高分子から成る高分子アクチュエータ３５を用いた場合の前記屈曲変位のメカニズムを説明するための模式的な断面図である。その高分子アクチュエータ３５の場合には、前記角棒状の本体３５ａにおいて、前記可動レンズ１１の鏡筒１３の外周面と平行な表裏両面に電極３５ｂ，３５ｃが貼付けられて成り、それらの間（これを厚み方向とする）に電圧を印加しない場合には、図５（ａ）で示すように、陽イオンに、その極性分子が全体に分散しており、該高分子アクチュエータ３５は一直線状に伸張している。
【００４１】
これに対して、図５（ｂ）および図５（ｃ）で示すように、前記電極３５ｂ，３５ｃ間に電圧を印加することで、前記陽イオンおよび極性分子が、イオン交換樹脂膜を超えて一方の電極側に集まり、前記ｘ，ｙ平面内で円弧状に屈曲する。こうして、一対の第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４が、図６において、実線で示す状態を基準として、破線で示す＋ｘおよび＋ｙ方向と、仮想線で示す−ｘおよび−ｙ方向とに屈曲変位し、前記可動レンズ１１をそれらの方向へ変位駆動する。その変位は、前記凸条２１ａ，２２ａと凹溝２３ａとによって所定の範囲に規制される。
【００４２】
上述の例では、第１の駆動部材３１，３２と第２の駆動部材３３，３４とは、相互に直交する方向に配置されている（第１の駆動部材３１，３２はｙ方向に延び、第２の駆動部材３３，３４はｘ方向に延びている）けれども、必ずしも直交配置されていなくてもよく、或る程度の角度を持って交差するように配置されていればよい。
【００４３】
このように構成することで、前述の可動レンズ１１と、レンズユニットケース２１、レンズユニット蓋２２およびバネ２３、すなわち該可動レンズ１１の支持台との構造と合わせて、該可動レンズ１１を、そのｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を行わせて調芯を行う２次元位置決め装置を実現することができる。また、そのように支持台は、可動レンズ１１を搭載し、該可動レンズ１１のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する、すなわち可動レンズ１１を前後で挟み込むような構造でよく、また第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４も棒状や帯状であり、該２次元位置決め装置の構成を簡略化することができるとともに、小型化、特に薄型化することができる。
【００４４】
ここで、図３における各駆動部材３１，３２；３３，３４への配線３１Ｌ，３２Ｌ；３３Ｌ，３４Ｌは、対を成す第１の駆動部材３１，３２と第２の駆動部材３３，３４とで、それぞれ並列に引回され、すなわち一対の端子３６，３７；３８，３９をそれぞれ共用しているけれども、個別の端子を設けて、前記押出しおよびそれによる引込み動作の内、押出し側の駆動部材に対する印加電圧を、引込み側の駆動部材に対する印加電圧より大きくすることで、前記可動レンズ１１をがたつき無く挟持することができる。
【００４５】
そして、前記の端子３６，３７；３８，３９は、該可動レンズユニット１が矩形のチップ部品に形成されることに対応して、一端面（図１の例では上面）に、電極パッドとして配列されている。このように構成することで、前記レーザダイオード３や固定レンズ４ならびにＳＨＧ素子５などが取付けられた基台や配線基板に、該可動レンズユニット１を半田付けするだけで取付けることができる。或いは、接着固定した後に、ボンディングによる配線を容易に行うことができる。
【００４６】
また、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４に前記高分子アクチュエータ３５を用いることで、簡単で小型の構成を実現することができるとともに、厚み方向の両面に形成される電極３５ｂ，３５ｃは、前記固定部材であるレンズユニットケース２１の内壁面２１ｂに固着される基端側から引出しを行うことができ、該電極３５ｂ，３５ｃの引出し構造を簡略化することができる。
【００４７】
一方、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４に、厚み方向に分極された２枚の圧電素子間に電極が埋込まれて成り、前記埋込まれた電極と表層の２つの電極との間に電圧を印加することで、前記屈曲を生じるバイモルフ圧電素子を用いた場合、該第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４の構造が単純で、製造が容易になる。また、比較的低電圧で大きな屈曲変位を得ることができるとともに、消費電力が少なく、かつ発熱や電磁的雑音も無くすことができる。さらにまた、前記高分子アクチュエータ３５と同様に、電極の引出しを固定部材に固着される基端側だけとすることができる。
【００４８】
また、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４に、相互に熱膨張率が異なる２枚の金属板が厚み方向に積層されて成り、前記長手方向に電圧を印加することで、前記２枚の金属板の発熱による熱膨張の違いで前記屈曲を生じるバイメタルを用いた場合、該第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４を手軽な材料で実現することができる。ここで、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４が、電圧を印加し続けると、屈曲変位が増大してゆく場合は、出力されるレーザ強度を検知して、ＰＷＭ駆動する駆動信号のデューティに反映させる等のフィードバックを適宜行い、可動レンズ１１を所望位置に保持するようにすればよい。
【００４９】
上述のように、光導波路結合モジュールである本実施の形態の可動レンズユニット１は、レンズ１２の調芯を行うので、ＳＨＧ素子５の変換効率を高く維持することができる。そして、その調芯の手法としては、前記レーザダイオード３からの出射光がガウシアン分布の場合、ＳＨＧ素子５からの出射光を図示しないフォトディテクタで受光し、その受光レベルが可動レンズ１１をｘ方向およびｙ方向にそれぞれ変位させたときにピークとなるように、前記電極３６，３７；３８，３９間への印加電圧を調整すればよい。
【００５０】
また、一対の第１の駆動部材３１，３２と第２の駆動部材３３，３４とは、個別に駆動されてもよいし、同時に駆動されてもよい。個別に駆動される場合にはｘ方向またはｙ方向のみの変位となり、同時に駆動される場合にはそれらの軸に対する４５°方向の変位となる。
【００５１】
さらにまた、前記可動レンズ１１の支持台としては、該可動レンズ１１のｚ軸方向への変位が規制され、かつその支持台に対してｘｙ方向への変位の際に所定の摩擦力が発生するような構造であればよく、たとえば可動レンズ１１の案内面を有する基台に、該可動レンズ１１が磁気吸着されているような構造であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 可動レンズユニット
２ レーザモジュール
３ レーザダイオード
４ 固定レンズ
５ ＳＨＧ素子
１１ 可動レンズ
１２ レンズ
１３ 鏡筒
１３ａ 凹溝
２１ レンズユニットケース
２１ａ，２２ａ 凸条
２１ｂ 内壁面
２２ レンズユニット蓋
２３ バネ
３１，３２ 第１の駆動部材
３１Ｌ，３２Ｌ；３３Ｌ，３４Ｌ 配線
３３，３４ 第２の駆動部材
３５ 高分子アクチュエータ
３５ａ 本体
３５ｂ，３５ｃ 電極
３６，３７；３８，３９ 端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動レンズユニット、特に光導波路や光ファイバに対するレンズの調芯を行うために好適に用いられる２次元位置決め装置と、その２次元位置決め装置を搭載する前記可動レンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光通信などの分野では、半導体レーザが出射した光を光ファイバに正確に入射させるために、それらの間に偏向レンズを設け、この偏向レンズを該偏向レンズの光軸と直交方向に移動させてレンズの調芯を行う構成が、たとえば本件発明者らによる特許文献１および特許文献２などで提案されている。
【０００３】
一方、プロジェクタなどに用いられる光源において、ＲＧＢの３原色の内、半導体レーザが実用化されていない緑色光を作成するにあたって、赤外光をＳＨＧ(第二次高調波発生：Second harmonic generation)素子による光導波路に入射して半波長の前記緑色光を得るようにしたレーザモジュールが、本件出願人による特許文献３および特許文献４で提案されている。特にこのようなＳＨＧ素子を用いる場合には、該ＳＨＧ素子の変換効率が前記光導波路の径が小さくなる程向上するので、前記偏向レンズによる調芯にも、数十ｎｍ程度の微少な精度が要求される。
【０００４】
これらの特許文献１〜４において、前記偏向レンズの駆動には、本件出願人らが改良を続けてきたＳＩＤＭ(Smooth Impact Drive Mechanism（登録商標）)から成る超音波リニアアクチュエータが用いられている。その超音波リニアアクチュエータは、圧電素子の伸縮をロッド（駆動軸）に伝え、そのロッドに所定の摩擦力で係合している被駆動部材（移動体）を、前記圧電素子の伸張時と縮小時との速度差を利用して移動させるものである。たとえば、ロッドをゆっくりと伸張させることで、そのロッドに摩擦係合している被駆動部材も移動し、前記所定の摩擦力を超える程、ロッドを瞬時に縮小すると、被駆動部材が慣性のために伸張位置に取り残されるということを繰返し行うことで、前記被駆動部材を前記ロッドの軸方向に移動させるものである。そして、伸張を瞬時に、縮小をゆっくりと行うことで、前記被駆動部材の移動方向を前記とは逆転することができるようになっている。
【０００５】
このような超音波リニアアクチュエータは、通常のローレンツ力型のモータなどに比べて、構成が簡単で、しかも減速機構を用いずに負荷をダイレクトに駆動することができるという優れた特徴を備えているので、前記の偏向レンズによる調芯のために用いることが好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６６０９号公報
【特許文献２】特開２００８−４６４６７号公報
【特許文献３】特開２００８−２３３７２６号公報
【特許文献４】特開２００８−２３３７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記の調芯のためには、偏向レンズをｘｙ平面上で変位させる必要があり、該超音波リニアアクチュエータの場合、光軸ｚ方向にずれて（相互に間隔を開けて）、２つのアクチュエータが並ぶことになる。したがって、小型のアクチュエータであっても、モジュール全体に占めるアクチュエータの容積は大きく（主に、振動子とガイド軸を兼ねた駆動軸）、特にｚ軸方向に厚くなるという問題がある。一方、モジュールの小型化には、導波路に位置補正を必要としない機能を追加する方法もあるが、変換効率が低くなるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、構成をさらに簡略化することができるとともに、小型化することができる２次元位置決め装置およびそれを用いる可動レンズユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の２次元位置決め装置は、被駆動部材と、前記被駆動部材を搭載し、該被駆動部材のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する支持台と、前記被駆動部材をｘｙ平面上の一方向から挟み込む一対の第１の駆動部材と、前記被駆動部材を前記ｘｙ平面上において前記一方向とは交差する他方向から挟み込む一対の第２の駆動部材とを備え、前記一対の第１および第２の駆動部材は、それぞれ被駆動部材を挟んで相互に離反方向に延びる長手状に形成されて、基端側が固定部材に固着され、遊端側で前記被駆動部材を挟み込み、通電によって屈曲変位することで、前記被駆動部材を前記一方向および他方向にそれぞれ変位させて前記被駆動部材の位置決めを行うことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、被駆動部材を、そのｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を行わせて調芯などを行う２次元位置決め装置において、支持台が前記被駆動部材を搭載し、前記ｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する一方、ｘｙ平面上の異なる２方向（たとえば直交方向）から前記被駆動部材を挟み込む一対の第１の駆動部材および一対の第２の駆動部材を設ける。そして、それら一対の第１および第２の駆動部材を、それぞれ被駆動部材を挟んで相互に離反方向に延びる長手（棒または帯）状に形成し、基端側を固定部材に固着し、遊端側で前記被駆動部材を挟み込むようにして、それらが通電によって屈曲変位することで、前記被駆動部材を前記２方向にそれぞれ押出しおよびそれによる引込みによって変位させて位置決めを行う。
【００１１】
したがって、支持台は被駆動部材を搭載し、該被駆動部材のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する、すなわちたとえば被駆動部材を前後で挟み込むような構造でよく、また第１および第２の駆動部材も棒状や帯状であり、該２次元位置決め装置の構成を簡略化することができるとともに、小型化、特に薄型化することができる。
【００１２】
また、本発明の２次元位置決め装置では、前記支持台は、前記被駆動部材を前記ｚ軸方向から挟み込む基台および蓋と、前記蓋と前記被駆動部材との間に介在されて、前記被駆動部材の前記ｚ軸方向への変位を規制する弾性部材とを備えて構成され、前記被駆動部材と前記基台および蓋との相互の対向面において、一方には環状の凸条が形成され、他方には前記凸条が緩やかに嵌り込む凹溝が形成されることで、前記被駆動部材の前記ｘｙ方向への変位が許容されることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、前記支持台を構成するにあたって、前記被駆動部材を前記ｚ軸方向から挟み込む基台および蓋と、前記蓋と前記被駆動部材との間に介在されて、前記被駆動部材の前記ｚ軸方向への変位を規制する（被駆動部材を基台に押圧して摩擦接触させる）弾性部材とによって、すなわち前記のように被駆動部材を前後で挟み込むような構造で構成する。さらに、被駆動部材のｘｙ方向に対する変位の規制は、前記基台および蓋との相互の対向面において、一方には環状（部分的に途切れていてもよい）の凸条を形成し、他方にはそれが緩やかに嵌り込む（すなわち前記凸条よりも大径の）凹溝を形成することで実現し、前記凸条と凹溝との隙間の範囲で被駆動部材の前記ｘｙ方向への変位を許容する。
【００１４】
したがって、前記被駆動部材のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向へは所定の摩擦力で、所定の範囲に変位を許容する機構を、簡単かつ小型の構成で実現することができる。すなわち、従来技術における直交座標系を構成するためのガイド軸を不要にすることができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の２次元位置決め装置では、前記第１および第２の駆動部材は、厚み方向に電圧を印加することで、内部のイオンが移動して前記屈曲を生じる高分子アクチュエータであることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、前記長手（棒または帯）状に形成される第１および第２の駆動部材において、高分子アクチュエータを用いることで、簡単で小型の構成を実現することができるとともに、厚み方向の両面に形成される電極は、前記固定部材に固着される基端側から引出しを行うことができ、該電極の引出し構造を簡略化することができる。
【００１７】
また、本発明の２次元位置決め装置では、前記第１および第２の駆動部材は、厚み方向に分極された２枚の圧電素子間に電極が埋込まれて成り、前記埋込まれた電極と表層の２つの電極との間に電圧を印加することで、前記屈曲を生じるバイモルフ圧電素子であることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、前記長手（棒または帯）状に形成される第１および第２の駆動部材として、バイモルフ圧電素子を用いることで、構造が単純で、製造が容易になる。また、比較的低電圧で大きな屈曲変位を得ることができるとともに、消費電力が少なく、かつ発熱や電磁的雑音の発生も無い。さらにまた、電極の引出しを前記固定部材に固着される基端側だけとすることができる。
【００１９】
さらにまた、本発明の２次元位置決め装置では、第１および第２の駆動部材は、相互に熱膨張率が異なる２枚の金属板が厚み方向に積層されて成り、前記長手方向に電圧を印加することで、前記２枚の金属板の発熱による熱膨張の違いで前記屈曲を生じるバイメタルであることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、前記長手（棒または帯）状に形成される第１および第２の駆動部材として、バイメタルを用いることで、手軽な材料で実現することができる。
【００２１】
また、本発明の可動レンズユニットでは、前記の２次元位置決め装置を用い、前記被駆動部材は、レンズと、前記レンズを外囲し、前記支持台に搭載支持される鏡筒とを備えて構成され、前記第１および第２の駆動部材は、前記ｚ軸方向を光軸方向として、前記レンズの調芯を行うことを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、可動レンズユニットの調芯機構を簡略化することができるとともに、該可動レンズユニットを小型化、特に薄型化することができる。
【００２３】
さらにまた、本発明の可動レンズユニットでは、前記調芯は、光導波路または光ファイバに対して行われることを特徴とする。
【００２４】
上記の構成によれば、光導波路または光ファイバの調芯を、簡単、かつ小型の構成で行うことができる。
【００２５】
また、本発明の可動レンズユニットは、チップ部品に形成され、一端面に前記第１および第２の駆動部材のための電極パッドが形成されることを特徴とする。
【００２６】
上記の構成によれば、上述のような可動レンズユニットをチップ部品に形成した場合、その一端面に前記第１および第２の駆動部材のための電極パッドを並べて形成しておくことで、前記光導波路や光ファイバならびに固定レンズなどが取付けられた基台や配線基板に、該可動レンズユニットを半田付けもしくはワイヤボンディングするだけで取付けることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の２次元位置決め装置は、以上のように、被駆動部材を、そのｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を行わせて調芯などを行う２次元位置決め装置において、支持台が前記被駆動部材を搭載し、前記ｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する一方、ｘｙ平面上の異なる２方向から前記被駆動部材を挟み込む一対の第１の駆動部材および一対の第２の駆動部材を設け、それら一対の第１および第２の駆動部材を、それぞれ被駆動部材を挟んで相互に離反方向に延びる棒状や帯状に形成し、基端側を固定部材に固着し、遊端側で前記被駆動部材を挟み込むようにして、それらが通電によって屈曲変位することで、前記被駆動部材を前記２方向にそれぞれ押出しおよびそれによる引込みによって変位させて位置決めを行う。
【００２８】
それゆえ、支持台は被駆動部材を前後で挟み込むような構造でよく、また第１および第２の駆動部材も棒状や帯状であり、該２次元位置決め装置の構成を簡略化することができるとともに、小型化、特に薄型化することができる。
【００２９】
また、本発明の可動レンズユニットは、以上のように、前記の２次元位置決め装置を用い、前記被駆動部材を、レンズとその鏡筒とによって構成し、前記第１および第２の駆動部材は、前記レンズの調芯を行う。
【００３０】
それゆえ、可動レンズユニットの調芯機構を簡略化することができるとともに、該可動レンズユニットを小型化、特に薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の一形態に係る２次元位置決め装置を用いる可動レンズユニットの斜視図である。
【図２】図１の可動レンズユニットを用いるレーザモジュールの概略的なレイアウト図である。
【図３】前記可動レンズユニットの内部構造を示す光軸の軸直角断面図である。
【図４】図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図である。
【図５】可動レンズの駆動部材としてイオン導電性高分子から成る高分子アクチュエータを用いた場合の屈曲変位のメカニズムを説明するための模式的な断面図である。
【図６】前記屈曲変位による可動レンズの移動の様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は本発明の実施の一形態に係る２次元位置決め装置を用いる可動レンズユニット１の斜視図であり、図２はその可動レンズユニット１を用いるレーザモジュール２の概略的なレイアウト図である。このレーザモジュール２は、たとえば前述のレーザプロジェクターにおける緑色発光のために用いられ、該レーザプロジェクターは、その緑色光と、図示しない赤および青のレーザダイオードからの光とを合わせて、フルカラーで投影を行う。このレーザプロジェクターは、たとえば携帯電話の端末装置などに実装可能なサイズであり、前記レーザモジュール２は微小部品である。
【００３３】
前記レーザモジュール２は、赤外光を出射するレーザダイオード３と、その出射光を平行光とする固定レンズ４と、その平行光を集光するとともに、前記偏向レンズとしての機能を有する可動レンズユニット１と、前記可動レンズユニット１からの光が入射され、波長変換を行った緑色光を出射するＳＨＧ素子５とを備えて構成され、これらの部品が図示しない基台や配線基板に一体に実装されて成る。
【００３４】
図３は前記可動レンズユニット１の内部構造を示す光軸（軸線ｚ）の軸直角断面（ｘｙ断面）図であり、図４は図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面、すなわち前記光軸（軸線ｚ）の軸線方向断面図である。この可動レンズユニット１は、光導波路結合モジュールであり、可動レンズ１１に、その２次元位置決め装置を備えて構成される。被駆動部材である前記可動レンズ１１は、レンズ１２と、該レンズ１２を外囲する鏡筒１３とを備えて構成され、前記２次元位置決め装置は、後述するようにして、前記レンズ１２の調芯を行う。
【００３５】
前記可動レンズ１１は、基台であるレンズユニットケース２１に搭載支持され、該レンズユニットケース２１に対向して設けられるレンズユニット蓋２２との間で、前記ｚ軸方向から挟持される。前記レンズユニット蓋２２とこの可動レンズ１１の鏡筒１３との間には、該可動レンズ１１の前記ｚ軸方向への変位を規制する（前記鏡筒１３をレンズユニットケース２１に押圧して摩擦接触させる）弾性部材であるバネ２３が介在されている。たとえば、前記バネ２３のバネ力は１００ｇｆ程度であり、この場合、図４において、丸印で囲む摩擦接触部の摩擦係数が０．２程度とすると、摩擦力は２０ｇｆ程度になる。これらのレンズユニットケース２１、レンズユニット蓋２２およびバネ２３は、可動レンズ１１の支持台となる。
【００３６】
注目すべきは、前記可動レンズ１１とレンズユニットケース２１およびレンズユニット蓋２２との相互の対向面において、一方（図４の例ではレンズユニットケース２１およびレンズユニット蓋２２側）には環状の凸条２１ａ，２２ａが形成され、他方（図４の例では可動レンズ１１の鏡筒１３側）にはそれが緩やかに嵌り込む、すなわち前記凸条２１ａ，２２ａよりも大径の凹溝１３ａが形成されることである。これによって、前記可動レンズ１１の前記光軸（軸線ｚ）とは直交するｘｙ方向への変位が許容される。なお、前記凸条２１ａ，２２ａは、完全な円環状に形成されなくてもよく、部分的に途切れていたり、同じ円周上に配置される複数の突起として形成されていてもよい。その場合、前記凹溝１３ａも、前記変位を許容できる範囲の内径を有する凹所として形成されればよい。
【００３７】
こうして、前記可動レンズ１１のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向へは所定の摩擦力で、前記凸条２１ａ，２２ａと凹溝２３ａとの隙間の範囲で、可動レンズ１１の前記ｘｙ方向への変位を許容することができる機構を、簡単かつ小型の構成で実現することができる。すなわち、従来技術における直交座標系を構成するためのガイド軸を不要にすることができる。
【００３８】
上述のように構成される可動レンズユニット１において、また注目すべきは、本実施の形態では、前記可動レンズ１１の前記ｘｙ方向への変位を実現するにあたって、前記可動レンズ１１をｘｙ平面上の一方向（図３の例ではｘ方向）から挟み込む一対の第１の駆動部材３１，３２と、前記可動レンズ１１を前記ｘｙ平面上において前記一方向とは交差する他方向（図３の例ではｙ方向）から挟み込む一対の第２の駆動部材３３，３４とが設けられていることである。
【００３９】
そして、それら一対の第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４を、それぞれ可動レンズ１１を挟んで相互に離反方向に延びる長手（図３および図４の例では角棒）状に形成し、基端側を固定部材である前記レンズユニットケース２１の内壁面２１ｂに固着し、遊端側で前記可動レンズ１１を挟み込むようにして、それらが通電によって屈曲変位することで、前記可動レンズ１１を前記ｘ，ｙの２方向にそれぞれ押出しおよびそれによる引込みによって変位させて位置決めを行うようになっている。
【００４０】
図５は、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４として、イオン導電性高分子から成る高分子アクチュエータ３５を用いた場合の前記屈曲変位のメカニズムを説明するための模式的な断面図である。その高分子アクチュエータ３５の場合には、前記角棒状の本体３５ａにおいて、前記可動レンズ１１の鏡筒１３の外周面と平行な表裏両面に電極３５ｂ，３５ｃが貼付けられて成り、それらの間（これを厚み方向とする）に電圧を印加しない場合には、図５（ａ）で示すように、陽イオンに、その極性分子が全体に分散しており、該高分子アクチュエータ３５は一直線状に伸張している。
【００４１】
これに対して、図５（ｂ）および図５（ｃ）で示すように、前記電極３５ｂ，３５ｃ間に電圧を印加することで、前記陽イオンおよび極性分子が、イオン交換樹脂膜を超えて一方の電極側に集まり、前記ｘ，ｙ平面内で円弧状に屈曲する。こうして、一対の第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４が、図６において、実線で示す状態を基準として、破線で示す＋ｘおよび＋ｙ方向と、仮想線で示す−ｘおよび−ｙ方向とに屈曲変位し、前記可動レンズ１１をそれらの方向へ変位駆動する。その変位は、前記凸条２１ａ，２２ａと凹溝２３ａとによって所定の範囲に規制される。
【００４２】
上述の例では、第１の駆動部材３１，３２と第２の駆動部材３３，３４とは、相互に直交する方向に配置されている（第１の駆動部材３１，３２はｙ方向に延び、第２の駆動部材３３，３４はｘ方向に延びている）けれども、必ずしも直交配置されていなくてもよく、或る程度の角度を持って交差するように配置されていればよい。
【００４３】
このように構成することで、前述の可動レンズ１１と、レンズユニットケース２１、レンズユニット蓋２２およびバネ２３、すなわち該可動レンズ１１の支持台との構造と合わせて、該可動レンズ１１を、そのｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を行わせて調芯を行う２次元位置決め装置を実現することができる。また、そのように支持台は、可動レンズ１１を搭載し、該可動レンズ１１のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する、すなわち可動レンズ１１を前後で挟み込むような構造でよく、また第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４も棒状や帯状であり、該２次元位置決め装置の構成を簡略化することができるとともに、小型化、特に薄型化することができる。
【００４４】
ここで、図３における各駆動部材３１，３２；３３，３４への配線３１Ｌ，３２Ｌ；３３Ｌ，３４Ｌは、対を成す第１の駆動部材３１，３２と第２の駆動部材３３，３４とで、それぞれ並列に引回され、すなわち一対の端子３６，３７；３８，３９をそれぞれ共用しているけれども、個別の端子を設けて、前記押出しおよびそれによる引込み動作の内、押出し側の駆動部材に対する印加電圧を、引込み側の駆動部材に対する印加電圧より大きくすることで、前記可動レンズ１１をがたつき無く挟持することができる。
【００４５】
そして、前記の端子３６，３７；３８，３９は、該可動レンズユニット１が矩形のチップ部品に形成されることに対応して、一端面（図１の例では上面）に、電極パッドとして配列されている。このように構成することで、前記レーザダイオード３や固定レンズ４ならびにＳＨＧ素子５などが取付けられた基台や配線基板に、該可動レンズユニット１を半田付けするだけで取付けることができる。或いは、接着固定した後に、ボンディングによる配線を容易に行うことができる。
【００４６】
また、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４に前記高分子アクチュエータ３５を用いることで、簡単で小型の構成を実現することができるとともに、厚み方向の両面に形成される電極３５ｂ，３５ｃは、前記固定部材であるレンズユニットケース２１の内壁面２１ｂに固着される基端側から引出しを行うことができ、該電極３５ｂ，３５ｃの引出し構造を簡略化することができる。
【００４７】
一方、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４に、厚み方向に分極された２枚の圧電素子間に電極が埋込まれて成り、前記埋込まれた電極と表層の２つの電極との間に電圧を印加することで、前記屈曲を生じるバイモルフ圧電素子を用いた場合、該第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４の構造が単純で、製造が容易になる。また、比較的低電圧で大きな屈曲変位を得ることができるとともに、消費電力が少なく、かつ発熱や電磁的雑音も無くすことができる。さらにまた、前記高分子アクチュエータ３５と同様に、電極の引出しを固定部材に固着される基端側だけとすることができる。
【００４８】
また、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４に、相互に熱膨張率が異なる２枚の金属板が厚み方向に積層されて成り、前記長手方向に電圧を印加することで、前記２枚の金属板の発熱による熱膨張の違いで前記屈曲を生じるバイメタルを用いた場合、該第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４を手軽な材料で実現することができる。ここで、前記第１および第２の駆動部材３１，３２；３３，３４が、電圧を印加し続けると、屈曲変位が増大してゆく場合は、出力されるレーザ強度を検知して、ＰＷＭ駆動する駆動信号のデューティに反映させる等のフィードバックを適宜行い、可動レンズ１１を所望位置に保持するようにすればよい。
【００４９】
上述のように、光導波路結合モジュールである本実施の形態の可動レンズユニット１は、レンズ１２の調芯を行うので、ＳＨＧ素子５の変換効率を高く維持することができる。そして、その調芯の手法としては、前記レーザダイオード３からの出射光がガウシアン分布の場合、ＳＨＧ素子５からの出射光を図示しないフォトディテクタで受光し、その受光レベルが可動レンズ１１をｘ方向およびｙ方向にそれぞれ変位させたときにピークとなるように、前記電極３６，３７；３８，３９間への印加電圧を調整すればよい。
【００５０】
また、一対の第１の駆動部材３１，３２と第２の駆動部材３３，３４とは、個別に駆動されてもよいし、同時に駆動されてもよい。個別に駆動される場合にはｘ方向またはｙ方向のみの変位となり、同時に駆動される場合にはそれらの軸に対する４５°方向の変位となる。
【００５１】
さらにまた、前記可動レンズ１１の支持台としては、該可動レンズ１１のｚ軸方向への変位が規制され、かつその支持台に対してｘｙ方向への変位の際に所定の摩擦力が発生するような構造であればよく、たとえば可動レンズ１１の案内面を有する基台に、該可動レンズ１１が磁気吸着されているような構造であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 可動レンズユニット
２ レーザモジュール
３ レーザダイオード
４ 固定レンズ
５ ＳＨＧ素子
１１ 可動レンズ
１２ レンズ
１３ 鏡筒
１３ａ 凹溝
２１ レンズユニットケース
２１ａ，２２ａ 凸条
２１ｂ 内壁面
２２ レンズユニット蓋
２３ バネ
３１，３２ 第１の駆動部材
３１Ｌ，３２Ｌ；３３Ｌ，３４Ｌ 配線
３３，３４ 第２の駆動部材
３５ 高分子アクチュエータ
３５ａ 本体
３５ｂ，３５ｃ 電極
３６，３７；３８，３９ 端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材と、
前記被駆動部材を搭載し、該被駆動部材のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する支持台と、
前記被駆動部材をｘｙ平面上の一方向から挟み込む一対の第１の駆動部材と、
前記被駆動部材を前記ｘｙ平面上において前記一方向とは交差する他方向から挟み込む一対の第２の駆動部材とを備え、
前記一対の第１および第２の駆動部材は、それぞれ被駆動部材を挟んで相互に離反方向に延びる長手状に形成されて、基端側が固定部材に固着され、遊端側で前記被駆動部材を挟み込み、通電によって屈曲変位することで、前記被駆動部材を前記一方向および他方向にそれぞれ変位させて前記被駆動部材の位置決めを行うことを特徴とする２次元位置決め装置。
【請求項２】
前記支持台は、前記被駆動部材を前記ｚ軸方向から挟み込む基台および蓋と、前記蓋と前記被駆動部材との間に介在されて、前記被駆動部材の前記ｚ軸方向への変位を規制する弾性部材とを備えて構成され、
前記被駆動部材と前記基台および蓋との相互の対向面において、一方には環状の凸条が形成され、他方には前記凸条が緩やかに嵌り込む凹溝が形成されることで、前記被駆動部材の前記ｘｙ方向への変位が許容されることを特徴とする請求項１記載の２次元位置決め装置。
【請求項３】
前記第１および第２の駆動部材は、厚み方向に電圧を印加することで、内部のイオンが移動して前記屈曲を生じる高分子アクチュエータであることを特徴とする請求項１または２記載の２次元位置決め装置。
【請求項４】
前記第１および第２の駆動部材は、厚み方向に分極された２枚の圧電素子間に電極が埋込まれて成り、前記埋込まれた電極と表層の２つの電極との間に電圧を印加することで、前記屈曲を生じるバイモルフ圧電素子であることを特徴とする請求項１または２記載の２次元位置決め装置。
【請求項５】
第１および第２の駆動部材は、相互に熱膨張率が異なる２枚の金属板が厚み方向に積層されて成り、前記長手方向に電圧を印加することで、前記２枚の金属板の発熱による熱膨張の違いで前記屈曲を生じるバイメタルであることを特徴とする請求項１または２記載の２次元位置決め装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の２次元位置決め装置を用い、
前記被駆動部材は、レンズと、前記レンズを外囲し、前記支持台に搭載支持される鏡筒とを備えて構成され、
前記第１および第２の駆動部材は、前記ｚ軸方向を光軸方向として、前記レンズの調芯を行うことを特徴とする可動レンズユニット。
【請求項７】
前記調芯は、光導波路または光ファイバに対して行われることを特徴とする請求項６記載の可動レンズユニット。
【請求項８】
チップ部品に形成され、一端面に前記第１および第２の駆動部材のための電極パッドが形成されることを特徴とする請求項６または７記載の可動レンズユニット。
【請求項１】
被駆動部材と、
前記被駆動部材を搭載し、該被駆動部材のｚ軸方向への変位を規制し、かつｘｙ方向への変位を許容する支持台と、
前記被駆動部材をｘｙ平面上の一方向から挟み込む一対の第１の駆動部材と、
前記被駆動部材を前記ｘｙ平面上において前記一方向とは交差する他方向から挟み込む一対の第２の駆動部材とを備え、
前記一対の第１および第２の駆動部材は、それぞれ被駆動部材を挟んで相互に離反方向に延びる長手状に形成されて、基端側が固定部材に固着され、遊端側で前記被駆動部材を挟み込み、通電によって屈曲変位することで、前記被駆動部材を前記一方向および他方向にそれぞれ変位させて前記被駆動部材の位置決めを行うことを特徴とする２次元位置決め装置。
【請求項２】
前記支持台は、前記被駆動部材を前記ｚ軸方向から挟み込む基台および蓋と、前記蓋と前記被駆動部材との間に介在されて、前記被駆動部材の前記ｚ軸方向への変位を規制する弾性部材とを備えて構成され、
前記被駆動部材と前記基台および蓋との相互の対向面において、一方には環状の凸条が形成され、他方には前記凸条が緩やかに嵌り込む凹溝が形成されることで、前記被駆動部材の前記ｘｙ方向への変位が許容されることを特徴とする請求項１記載の２次元位置決め装置。
【請求項３】
前記第１および第２の駆動部材は、厚み方向に電圧を印加することで、内部のイオンが移動して前記屈曲を生じる高分子アクチュエータであることを特徴とする請求項１または２記載の２次元位置決め装置。
【請求項４】
前記第１および第２の駆動部材は、厚み方向に分極された２枚の圧電素子間に電極が埋込まれて成り、前記埋込まれた電極と表層の２つの電極との間に電圧を印加することで、前記屈曲を生じるバイモルフ圧電素子であることを特徴とする請求項１または２記載の２次元位置決め装置。
【請求項５】
第１および第２の駆動部材は、相互に熱膨張率が異なる２枚の金属板が厚み方向に積層されて成り、前記長手方向に電圧を印加することで、前記２枚の金属板の発熱による熱膨張の違いで前記屈曲を生じるバイメタルであることを特徴とする請求項１または２記載の２次元位置決め装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の２次元位置決め装置を用い、
前記被駆動部材は、レンズと、前記レンズを外囲し、前記支持台に搭載支持される鏡筒とを備えて構成され、
前記第１および第２の駆動部材は、前記ｚ軸方向を光軸方向として、前記レンズの調芯を行うことを特徴とする可動レンズユニット。
【請求項７】
前記調芯は、光導波路または光ファイバに対して行われることを特徴とする請求項６記載の可動レンズユニット。
【請求項８】
チップ部品に形成され、一端面に前記第１および第２の駆動部材のための電極パッドが形成されることを特徴とする請求項６または７記載の可動レンズユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１８０４３６（Ｐ２０１１−１８０４３６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４５４９９（Ｐ２０１０−４５４９９）
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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