JP2010286716A - Optical transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、光伝送装置に関し、例えばレーザ発生器により発生したレーザ光を伝送させるための光学系器材全般による光伝送装置に関する。 The present invention relates to an optical transmission apparatus, for example, an optical transmission apparatus using all optical system equipment for transmitting laser light generated by a laser generator.
従来から、光共振器を使用したレーザ発生装置等により発生したレーザ光を伝送する光伝送装置は、所望の方向にレーザ光を伝送させるために、予め角度調節された複数枚のミラーやレンズ等を備えて光伝送路を確保する。しかしながら、例えば遠隔地の目標物に対してレーザ光を射出する必要がある場合において、わずかなミラーの角度ずれは、遠隔地において大きな位置ずれを引き起こす可能性がある。また、ファイバを備えたレーザ発生装置等においては、直径が数μm程度のコアを有するファイバもあるので、ファイバに光を正確に入射させるために光軸調整は重要であり、ミラーやレンズ等の正確な調整が要求される。 Conventionally, an optical transmission device that transmits laser light generated by a laser generation device using an optical resonator has a plurality of mirrors and lenses whose angles are adjusted in advance in order to transmit the laser light in a desired direction. An optical transmission line is secured. However, for example, when it is necessary to emit laser light to a target at a remote location, a slight mirror misalignment can cause a large misalignment at the remote location. In addition, in some laser generators equipped with fibers, there are fibers having a core with a diameter of about several μm. Therefore, adjustment of the optical axis is important in order to allow light to accurately enter the fibers, such as mirrors and lenses. Accurate adjustment is required.
また、当該光伝送装置が特殊な温度環境下や振動環境下に設置された場合に、レーザ光の向きを調整して伝送するためのミラーやレンズ等は、予め調節された角度から傾いてしまう場合がある。そのような場合においてレーザ光の光軸角度が本来の位置からずれてしまうため、作業者は、ミラーやレンズ等を調節し直す必要がある。例えば、レーザ発生装置内部に当該光伝送装置が組み込まれている場合、これらのミラーやレンズ等は、光学系器材を収納する箱等の密閉空間に設置されているのが通常であるため、作業者は、装置を解体してミラーやレンズ等を調節し直す必要があり、手間がかかるという問題がある。 In addition, when the optical transmission device is installed in a special temperature environment or vibration environment, the mirror, lens, etc. for adjusting the direction of the laser beam and transmitting it are tilted from a previously adjusted angle. There is a case. In such a case, since the optical axis angle of the laser beam is deviated from the original position, the operator needs to readjust the mirror and the lens. For example, when the optical transmission device is incorporated in the laser generator, these mirrors and lenses are usually installed in a sealed space such as a box for storing the optical system equipment. A person needs to dismantle the device and adjust the mirror, lens, etc., which is troublesome.
したがって、従来の光伝送装置は、振動や温度等の影響によりミラーやレンズ等が傾斜するのを低減するために、当該ミラーやレンズ等が設置されているステージの強化を図るといった対策がとられている。しかしながら、ステージの強化により、当該光伝送装置やこれを含むレーザ発生装置は、サイズが大きくなるとともに重量が増してしまうという問題がある。 Therefore, in the conventional optical transmission device, in order to reduce the inclination of the mirror, the lens, etc. due to the influence of vibration, temperature, etc., a measure is taken such as strengthening the stage where the mirror, the lens, etc. are installed. ing. However, due to the strengthening of the stage, there is a problem that the optical transmission device and the laser generator including the same increase in size and weight.
したがって、ステージの強化等を必要とせず、且つ温度や振動等により光軸ずれが生じた場合でも当該ミラーやレンズ等の傾斜を自動的に調整する方法や装置が望まれている。 Therefore, there is a demand for a method and apparatus for automatically adjusting the inclination of the mirror, lens and the like even when the optical axis shift occurs due to temperature, vibration, or the like, without requiring strengthening of the stage.
特許文献1には、ターゲットに対して照射するレーザ光の照***度を向上させるとともに、小型軽量化が可能な光伝送システムが記載されている。この光伝送システムは、レーザ光照射系統の光発生装置から出力される照射光を反射ミラー及びダイクロイックミラーを有する導光路を介して微動鏡側へ導光するとともに、レーザ光軸測定系統の測定光発生装置から出力される測定光を導光路を介して垂直反射ミラー側へ導光し、垂直反射ミラーにより反射した測定光を導光路を往復して導光して光検出器側へ導く。さらに、当該光伝送システムは、導かれた測定光を受信した光検出器により管理光軸のずれを検知し、この管理光軸にずれがある場合に、光軸補正データを生成し、当該生成された光軸補正データに基いて微動鏡駆動部の微動鏡を角度制御する。 Patent Document 1 describes an optical transmission system that can improve the irradiation accuracy of laser light applied to a target and can be reduced in size and weight. This optical transmission system guides the irradiation light output from the light generation device of the laser light irradiation system to the fine mirror side through a light guide having a reflection mirror and a dichroic mirror, and also measures the measurement light of the laser optical axis measurement system. The measurement light output from the generator is guided to the vertical reflection mirror side through the light guide path, and the measurement light reflected by the vertical reflection mirror is guided back and forth along the light guide path to the photodetector side. Further, the optical transmission system detects a deviation of the management optical axis by a photodetector that has received the guided measurement light, and if there is a deviation in the management optical axis, generates optical axis correction data. The angle of the fine movement mirror of the fine movement mirror drive unit is controlled based on the optical axis correction data.
以上のようにして、特許文献1に記載の光伝送システムは、射出するメインレーザ光のターゲット側への照***度を一層向上させることができるとともに、照射合わせの調整を容易且つ確実に行うことができ、さらに装置全体を小型・軽量化することができる。 As described above, the optical transmission system described in Patent Document 1 can further improve the irradiation accuracy of the main laser beam to be emitted toward the target side, and can easily and reliably adjust the irradiation alignment. In addition, the entire apparatus can be reduced in size and weight.
図6は、従来の光伝送装置の構成を示すブロック図である。図6に示すように、従来の光伝送装置は、主系統出射器1、ダイクロイックミラー2、チルトミラー3、導光ミラー4,5,6、ダイクロイックミラー7、計測系統レーザ発生器8a、ハーフミラー9、検出部10、制御器11a、及びミラー駆動部12により構成される。なお、図6に示す従来の光伝送装置において、主系統出射器1により出射される「主系統レーザ光」と計測系統レーザ発生器8aにより出射される「計測系統レーザ光」とは、異なる波長を有する別のレーザ光であるとする。この光伝送装置は、「主系統レーザ光」を伝送することを本来の目的としている。これに対し、「計測系統レーザ光」は、「主系統レーザ光」の光軸ずれを補正するために、当該「計測系統レーザ光」を利用して「主系統レーザ光」の光軸ずれ量を測定し、補正量を決定することを目的として生成されるものである。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical transmission apparatus. As shown in FIG. 6, the conventional optical transmission apparatus includes a main system emitter 1, a
主系統出射器1は、主系統レーザ光を生成し、所定の方向に出射する。 The main system emitter 1 generates main system laser light and emits it in a predetermined direction.
チルトミラー3は、レーザ光を伝送するために設置されたものであり、後述するミラー駆動部12により2軸方向(アジマス、エレベーション)に角度調整される。
The
計測系統レーザ発生器8aは、主系統レーザ光の光軸を補正するための計測系統レーザ光を生成し、所定の方向に出射する。この計測系統レーザ光は、上述したように主系統レーザ光とは異なる波長を有している。
The measurement
ハーフミラー9は、計測系統レーザ光が有する波長において、透過率と反射率とがほぼ等しいミラーである。すなわち、ハーフミラー9は、入射された計測系統レーザ光の半分を透過させ、半分を反射させるミラーである。
The
ダイクロイックミラー2,7は、主系統レーザ光の波長に対しては高透過率を有し、計測系統レーザ光が有する波長に対しては高反射率を有するミラーである。なお、ダイクロイックミラー7は、正常な状態であれば主系統レーザ光と計測系統レーザ光とのいずれもが垂直に入射されるように予め角度調整されて設置されている。
The
導光ミラー4,5,6は、主系統レーザ光及び計測系統レーザ光に共通する光路上に予め所定の角度で設置されたミラーであり、入射された主系統レーザ光及び計測系統レーザ光を反射させて伝送する。 The light guide mirrors 4, 5, and 6 are mirrors installed at a predetermined angle on an optical path common to the main system laser light and the measurement system laser light. Reflect and transmit.
検出部10は、ハーフミラー9により反射された計測系統レーザ光の位置を検出するものである。
The
制御器11aは、例えばCPUにより実現され、検出部10により検出された計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて、導光ミラー4,5,6における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれを補正するようにチルトミラー3に対する角度制御量を算出し、ミラー駆動部12を制御する。
The
ミラー駆動部12は、制御器11aの制御に基づいてチルトミラー3を駆動させ、チルトミラー3の角度を調整する。
The
次に、上述のように構成された従来の光伝送装置の作用を説明する。主系統出射器1により出射された主系統レーザ光は、ダイクロイックミラー2を透過し、チルトミラー3及び導光ミラー4,5,6により形成された光路に導光され、ダイクロイックミラー7を透過して出射される。
Next, the operation of the conventional optical transmission apparatus configured as described above will be described. The main system laser beam emitted from the main system emitter 1 is transmitted through the
一方、計測系統レーザ発生器8aにより出射された計測系統レーザ光は、一部がハーフミラー9を透過し、ダイクロイックミラー2、チルトミラー3、及び導光ミラー4,5,6により形成された光路に導光され、ダイクロイックミラー7において反射された後に、再び導光ミラー6,5,4、チルトミラー3、ダイクロイックミラー2の順に導光され、ハーフミラー9において一部が反射され、検出部10に対して入射される。
On the other hand, a part of the measurement system laser light emitted from the measurement
すなわち、従来の光伝送装置における「計測系統」は、計測系統レーザ発生器8aから出射された計測系統レーザ光がハーフミラー9を透過した後に、主系統レーザ光の導光路と平行に通るように光路形成を行うものであり、且つダイクロイックミラー7により反射された計測系統レーザ光が検出部10に達するまでに、主系統レーザ光の導光路に対して平行な光路を通るように、光路形成を行う系統である。なお、計測系統レーザ光の光路は、主系統レーザ光の光路と同一でもよい。
That is, the “measurement system” in the conventional optical transmission apparatus is configured so that the measurement system laser light emitted from the measurement
したがって、主系統レーザ光と計測系統レーザ光とは、ダイクロイックミラー2からダイクロイックミラー7までの光路において、互いに平行である。
Therefore, the main system laser beam and the measurement system laser beam are parallel to each other in the optical path from the
検出部10は、ハーフミラー9により反射された計測系統レーザ光の位置を検出する。導光ミラー4,5,6において角度ずれが無い場合には、検出部10は、常に所定の位置において計測系統レーザ光を検出する。これに対し、導光ミラー4,5,6のいずれかにおいて角度ずれが生じている場合には、検出部10は、所定の位置からずれた位置において計測系統レーザ光を検出する。その後、検出部10は、検出結果を制御器11aに対して出力する。
The
制御器11aは、検出部10により検出された計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて、導光ミラー4,5,6における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれを補正するようにチルトミラー3に対する角度制御量を算出し、ミラー駆動部12を制御する。すなわち、制御器11aによる補正方法は、検出部10で検出された変位あるいは変角が零になるように、ミラー駆動部12を介してチルトミラー3を駆動させるものである。
The
ミラー駆動部12は、制御器11aの制御に基づいてチルトミラー3を駆動させ、チルトミラー3の角度を調整する。チルトミラー3は、ミラー駆動部12による2軸の駆動軸を有しており、反射光軸を2軸に変化させることができる。
The
なお、この従来の光伝送装置は、チルトミラー3を駆動することにより光軸補正を行うものであるため、導光ミラー4,5,6の各々に対して生じた角度ずれが物理的に補正されることはない。したがって、制御器11aは、光軸補正制御動作において元の光軸に戻すことは困難であるため、少なくとも計測系統レーザ光のダイクロイックミラー7に対する入射角度が垂直になるように、ミラー駆動部12を制御してチルトミラー3を角度調整する。
In addition, since this conventional optical transmission device performs optical axis correction by driving the
上述のとおり、図6に示す従来の光伝送装置によれば、温度や振動等の影響によりレーザ光を伝送する導光ミラー4,5,6が本来の位置から傾いたとしても、自動的に光軸を適切に補正することができる。 As described above, according to the conventional optical transmission device shown in FIG. 6, even if the light guide mirrors 4, 5, 6 that transmit laser light are tilted from the original position due to the influence of temperature, vibration, etc., automatically The optical axis can be corrected appropriately.
しかしながら、上述した図6に示す従来の光伝送装置は、導光ミラー4,5,6の変形に対して光軸補正をかける技術であるが、ダイクロイックミラー7の変形に対しては対応しておらず、ダイクロイックミラー7の反射面は常に一定であるという前提が必要である。したがって、図6に示す従来の光伝送装置は、機器等の振動によりダイクロイックミラー7に変角が起きると、主系統レーザ光の光軸を正確に所望の角度に制御することができないという問題点を有する。
However, the conventional optical transmission device shown in FIG. 6 described above is a technique for correcting the optical axis with respect to the deformation of the light guide mirrors 4, 5, 6, but it corresponds to the deformation of the
例えば、仮にダイクロイックミラー7において振動等の要因により角度ずれが生じた場合を考えると、導光ミラー4,5,6において角度ずれが生じていないとしても、制御器11aは、角度ずれが生じていると判断してチルトミラー3の角度を動かしてしまい、結果として主系統レーザ光の光軸が本来の位置からずれてしまう。
For example, if a case where an angle shift occurs due to vibration or the like in the
この問題は、上述した特許文献1に記載の光伝送システムにおいても同様に生じる。特許文献1に記載の光伝送システムは、光軸ずれを検出するための測定光を反射させて導光路の復路へと導く垂直反射ミラーを備えており、当該垂直反射ミラーが本来の位置から傾いている場合には正確な光軸ずれを検出することができず、正しい光軸補正ができないからである。 This problem also occurs in the optical transmission system described in Patent Document 1 described above. The optical transmission system described in Patent Document 1 includes a vertical reflection mirror that reflects measurement light for detecting an optical axis deviation and guides it to the return path of the light guide, and the vertical reflection mirror is tilted from its original position. This is because an accurate optical axis deviation cannot be detected and correct optical axis correction cannot be performed.
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、温度や振動等の影響により光軸補正用の計測系統レーザ光を反射するミラーや主系統レーザ光を伝送するミラーが本来の位置から傾いたとしても光軸を適切に補正する光伝送装置を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-described problems of the prior art, and the mirror that reflects the measurement system laser light for optical axis correction and the mirror that transmits the main system laser light from the original position due to the influence of temperature, vibration, and the like. It is an object of the present invention to provide an optical transmission device that corrects an optical axis appropriately even if it is tilted.
本発明に係る光伝送装置は、上記課題を解決するために、主系統レーザ光を出射する主系統レーザ光出射部と、前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光を伝送するための1以上の導光ミラーと、前記1以上の導光ミラーの各々に対応して連動するように設けられた1以上の第1ダイクロイックミラーと、前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光の光路上に設けられたチルトミラーと、前記1以上の第1ダイクロイックミラーに対応した互いに波長の異なる1以上の第1計測系統レーザ光の各々を出射する計測系統レーザ光出射部と、前記1以上の第1ダイクロイックミラーのいずれかにより反射された前記第1計測系統レーザ光の位置を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記第1計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて前記1以上の導光ミラーの各々における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づく光軸ずれを補正するための第1制御信号を生成する制御部と、前記制御部により生成された第1制御信号に基づいて前記チルトミラーを駆動させ、角度調整を行うミラー駆動部とを備え、前記1以上の第1ダイクロイックミラーの各々は、前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光を透過させるとともに、対応する前記第1計測系統レーザ光を反射させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical transmission device according to the present invention transmits a main system laser light emitting unit that emits main system laser light and a main system laser light emitted by the main system laser light emitting unit. One or more light guide mirrors, one or more first dichroic mirrors provided in association with each of the one or more light guide mirrors, and the main system laser light emitting unit A measurement system laser light emitting unit that emits each of a tilt mirror provided on the optical path of the main system laser light and one or more first measurement system laser lights having different wavelengths corresponding to the one or more first dichroic mirrors. A detection unit for detecting a position of the first measurement system laser beam reflected by any one of the one or more first dichroic mirrors, and the first measurement system detected by the detection unit A first control signal for calculating an angular deviation in each of the one or more light guide mirrors based on the position of the laser beam and a preset reference position and correcting the optical axis deviation based on the calculated angular deviation. Each of the one or more first dichroic mirrors includes: a control unit that generates a mirror; and a mirror driving unit that drives the tilt mirror based on a first control signal generated by the control unit and performs angle adjustment. The main system laser light emitted from the main system laser light emitting unit is transmitted, and the corresponding first measurement system laser light is reflected.
本発明によれば、温度や振動等の影響により光軸補正用の計測系統レーザ光を反射するミラーや主系統レーザ光を伝送するミラーが本来の位置から傾いたとしても光軸を適切に補正することができる。 According to the present invention, even if a mirror that reflects measurement system laser light for optical axis correction or a mirror that transmits main system laser light is tilted from its original position due to the influence of temperature, vibration, etc., the optical axis is appropriately corrected. can do.
以下、本発明の光伝送装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of an optical transmission apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1の光伝送装置の構成を示すブロック図である。図1を参照して、光伝送装置の構成を説明する。本実施例の光伝送装置は、図1に示すように、主系統出射器1、ダイクロイックミラー2、チルトミラー3、導光ミラー4,5,6、計測系統レーザ発生器8b、ハーフミラー9、検出部10、制御器11b、ミラー駆動部12、及びダイクロイックミラー13,14,15,16により構成される。
1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmission apparatus according to a first embodiment of the present invention. The configuration of the optical transmission apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the optical transmission apparatus of the present embodiment includes a main system emitter 1, a
なお、本発明の光伝送装置において、主系統出射器1により出射される「主系統レーザ光」と計測系統レーザ発生器8bにより出射される「計測系統レーザ光」とは、異なる波長を有する別のレーザ光であるとする。図6で説明した従来の光伝送装置と同様に、本発明の光伝送装置は、「主系統レーザ光」を伝送することを本来の目的としている。これに対し、「計測系統レーザ光」は、「主系統レーザ光」の光軸ずれを補正するために、当該「計測系統レーザ光」を利用して「主系統レーザ光」の光軸ずれ量を測定し、補正量を決定することを目的として生成されるものである。
In the optical transmission apparatus of the present invention, the “main system laser light” emitted from the main system emitter 1 and the “measurement system laser light” emitted from the measurement
また、図1に示す計測系統レーザ発生器8bから出射された計測系統レーザ光の光路は、1例を示すものであり、本実施例においては後述する「第2計測系統レーザ光」の光路を示すものである。
Moreover, the optical path of the measurement system laser light emitted from the measurement
主系統出射器1は、本発明の主系統レーザ光出射部に対応し、主系統レーザ光を生成して所定の方向に出射する。 The main system emitter 1 corresponds to the main system laser light emitting unit of the present invention, generates main system laser light, and emits it in a predetermined direction.
ダイクロイックミラー2は、主系統レーザ光の波長に対しては高透過率を有し、計測系統レーザ光が有する波長に対しては高反射率を有するミラーである。主系統レーザ光と計測系統レーザ光とは、ダイクロイックミラー2において透過/反射の選別を行うために互いに異なる波長を有する必要がある。
The
チルトミラー3は、主系統出射器1により出射された主系統レーザ光の光路上に設けられ、主系統レーザ光及び計測系統レーザ光を伝送する。このチルトミラー3は、従来と同様に、ミラー駆動部12により2軸方向(アジマス、エレベーション)に角度調整される。例えば、チルトミラー3は、ミラー面の中心を基準として、垂直軸、水平軸を独立してあおり(水平及び鉛直方向のミラー角度)調整する。垂直軸と水平軸に対するミラーの角度をそれぞれ独立して調整するために、複数のアクチュエータ等をチルトミラー3に設けてもよい。
The
導光ミラー4,5,6は、主系統出射器1により出射された主系統レーザ光を伝送するために主系統レーザ光の光路上に予め所定の角度で設置されたミラーである。これらの導光ミラー4,5,6は、主系統レーザ光と計測系統レーザ光とに共通する光路上に設置されており、入射された主系統レーザ光あるいは計測系統レーザ光を反射させて伝送する。本実施例における導光ミラーの数は3つであるが、本発明を実現するためには1以上であれば幾つでもよい。 The light guide mirrors 4, 5, and 6 are mirrors installed at a predetermined angle on the optical path of the main system laser light in order to transmit the main system laser light emitted from the main system output device 1. These light guide mirrors 4, 5, and 6 are installed on an optical path common to the main system laser light and the measurement system laser light, and reflect the incident main system laser light or the measurement system laser light for transmission. To do. In this embodiment, the number of light guide mirrors is three. However, in order to realize the present invention, any number of light guide mirrors may be used as long as it is one or more.
ダイクロイックミラー14,15,16は、本発明の第1ダイクロイックミラーに対応し、1以上の導光ミラー4,5,6の各々に対応して連動するように設けられたミラーである。本実施例における第1ダイクロイックミラーの数は3つであるが、本発明を実現するためには1以上であれば幾つでもよい。ただし、導光ミラーに対応して設けられるものであるため、第1ダイクロイックミラーの数は、導光ミラーの数と同数である。 The dichroic mirrors 14, 15, 16 correspond to the first dichroic mirror of the present invention, and are mirrors provided so as to be interlocked with each of the one or more light guide mirrors 4, 5, 6. In the present embodiment, the number of first dichroic mirrors is three. However, the number of first dichroic mirrors is not limited as long as it is one or more in order to realize the present invention. However, since it is provided corresponding to the light guide mirror, the number of first dichroic mirrors is the same as the number of light guide mirrors.
また、1以上の第1ダイクロイックミラー(ダイクロイックミラー14,15,16)の各々は、主系統出射器1により出射された主系統レーザ光を透過させるとともに、対応する第1計測系統レーザ光を反射させる。第1計測系統レーザ光については後述する。 Each of the one or more first dichroic mirrors (dichroic mirrors 14, 15, 16) transmits the main system laser light emitted from the main system emitter 1 and reflects the corresponding first measurement system laser light. Let The first measurement system laser light will be described later.
ダイクロイックミラー13は、本発明の第2ダイクロイックミラーに対応し、チルトミラー3に連動するように設けられ、1以上の第1計測系統レーザ光の各々が有する波長と異なる第1波長を有するレーザ光を反射するとともに主系統レーザ光を透過させる。
The
図2は、本実施例の光伝送装置におけるチルトミラー3とダイクロイックミラー13との位置関係を示す図である。図2に示すように、チルトミラー3とダイクロイックミラー13とは、45度の角度をなすように組み合わされた状態で固定されており、仮にチルトミラー3が傾いた場合には、チルトミラー3に連動してダイクロイックミラー13も傾く。ただし、図2に示す位置関係は例示であり、必ずしもチルトミラー3とダイクロイックミラー13との間の角度は45度でなくてもよい。なお、導光ミラー4,5,6の各々とダイクロイックミラー14,15,16の各々との位置関係も同様であり、それぞれ連動するように固定されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a positional relationship between the
計測系統レーザ発生器8bは、本発明の計測系統レーザ光出射部に対応し、1以上の第1ダイクロイックミラー(ダイクロイックミラー14,15,16)に対応した互いに波長の異なる1以上の第1計測系統レーザ光の各々を出射する。すなわち、計測系統レーザ発生器8bは、第1ダイクロイックミラーの数(本実施例では3つ)と同数の種類の第1計測系統レーザ光を出射する機能を備えている。この第1計測系統レーザ光は、導光ミラー4,5,6の各々の傾きを調べるためのレーザ光である。
The measurement
また、計測系統レーザ発生器8bは、第1波長を有する第2計測系統レーザ光を出射する。この第2計測系統レーザ光は、第1波長を有するため、上述したようにダイクロイックミラー13により反射されるレーザ光であり、チルトミラー3の傾きを調べるためのレーザ光である。
The measurement
したがって、計測系統レーザ発生器8bは、本実施例において、3種類の第1計測系統レーザ光と1種類の第2計測系統レーザ光を出射する機能を備えている。これら4種類の計測系統レーザ光は、互いに異なる波長を有しており、さらに主系統レーザ光とも異なる波長を有している。
Accordingly, the measurement
本実施例において、第2計測系統レーザ光は、波長α(=第1波長)のレーザ光であるとする。また、3種類の第1計測系統レーザ光は、それぞれ波長β、γ、ψのレーザ光であるとする。ダイクロイックミラー14は、対応する波長βの第1計測系統レーザ光を反射させるが、その他の波長を有するレーザ光は透過させる。ダイクロイックミラー15は、対応する波長γの第1計測系統レーザ光を反射させるが、その他の波長を有するレーザ光は透過させる。ダイクロイックミラー16は、対応する波長ψの第1計測系統レーザ光を反射させるが、その他の波長を有するレーザ光は透過させる。
In the present embodiment, the second measurement system laser light is assumed to be laser light having a wavelength α (= first wavelength). Further, it is assumed that the three types of first measurement system laser beams are laser beams having wavelengths β, γ, and ψ, respectively. The
ハーフミラー9は、第1計測系統レーザ光及び第2計測系統レーザ光が有する波長において、透過率と反射率とがほぼ等しいミラーである。すなわち、ハーフミラー9は、入射された第1計測系統レーザ光あるいは第2計測系統レーザ光の半分を透過させ、半分を反射させるミラーである。
The
検出部10は、1以上の第1ダイクロイックミラー(ダイクロイックミラー14,15,16)のいずれかにより反射された第1計測系統レーザ光の位置を検出する。また、検出部10は、第2ダイクロイックミラーであるダイクロイックミラー13により反射された第2計測系統レーザ光の位置を検出する。
The
この検出部10は、PSD(光位置センサ、Position Sensitive Detector)であり、例えば4つの光検知器により構成された4象限光検出器等により実現され、各光検知器により検知された計測系統レーザ光の光量に基づいて計測系統レーザ光の光軸位置を検知する。すなわち、検出部10は、第1計測系統レーザ光及び第2計測系統レーザ光が有する波長に対して感度がある検知器であり、4象限光検出器を利用した場合には検知器面上に映った像の重心位置を求めることも可能である。当然のことながら、検出部10は、4象限以上の素子からなる検知器でもよく、反射された第1計測系統レーザ光及び第2計測系統レーザ光の位置を検知できればよい。
The
制御器11bは、本発明の制御部に対応し、例えばCPU等により実現され、検出部10により検出された第1計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて、1以上の導光ミラー4,5,6の各々における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づく光軸ずれを補正するための第1制御信号を生成して出力する。
The
また、制御器11bは、検出部10により検出された第2計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいてチルトミラー3における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づいて第1制御信号を生成する。
Further, the
さらに、制御器11bは、1以上の第1計測系統レーザ光の各々を出射するタイミングを制御するための第2制御信号を生成する。また、制御器11bは、第2計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第3制御信号を生成する。
Further, the
計測系統レーザ発生器8bは、制御器11bにより生成された第2制御信号に基づいて、1以上の第1計測系統レーザ光の各々を出射する。また、計測系統レーザ発生器8bは、制御器11bにより生成された第3制御信号に基づいて、第2計測系統レーザ光を出射する。
The measurement
すなわち、計測系統レーザ発生器8bによる波長α,β,γ,ψの計測系統レーザ光の出射タイミングは、制御器11bにより制御される。
That is, the emission timing of the measurement system laser light of the wavelengths α, β, γ, and ψ by the measurement
ミラー駆動部12は、制御器11bにより生成された第1制御信号に基づいてチルトミラー3を駆動させ、チルトミラー3の角度調整を行う。
The
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図3は、本発明の実施例1の光伝送装置における計測系統レーザ光を利用した角度ずれ検出の動作を示す図である。また、図4は、本実施例の光伝送装置の動作を示す図である。図3,4を参照して、本実施例の光伝送装置の動作について説明する。 Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of angle shift detection using the measurement system laser light in the optical transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the optical transmission apparatus according to the present embodiment. The operation of the optical transmission apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
なお、制御器11bは、事前準備として、チルトミラー及び各導光ミラーが正しい位置を維持している場合において、検出部10により検知された第1計測系統レーザ光及び第2計測系統レーザ光の位置に基づいて基準位置を設定する。
Note that the
各ミラーが所定の角度で正しく設置されている場合において、この光伝送装置は、主系統出射器1により出射された主系統レーザ光をチルトミラー3、導光ミラー4、導光ミラー5、導光ミラー6の順に反射させて伝送し、目的とする方向に出力する。なお、主系統レーザ光の光路上に設けられたダイクロイックミラー2,13,14,15,16は、上述したように主系統レーザ光を透過させる。したがって、主系統レーザ光は、これらのダイクロイックミラーにより影響を受けることは無い。
When each mirror is correctly installed at a predetermined angle, the optical transmission device converts the main system laser light emitted from the main system output device 1 into the
次に、本実施例の光伝送装置における光軸補正制御の動作を図4の記載に沿って説明する。この光軸補正制御動作は、定期的に自動的に行われるものとしてもよいし、ユーザの外部操作により行われてもよい。 Next, the operation of the optical axis correction control in the optical transmission apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. This optical axis correction control operation may be automatically performed periodically or may be performed by an external operation of the user.
ある瞬間において、チルトミラー3、導光ミラー4、導光ミラー5、及び導光ミラー6は、それぞれ角度θ1、θ2、θ3、及びθ4の角度ずれを有しているものと仮定する。ここで本明細書においては、時計回りの回転方向を正とし、反時計回りの回転方向を負として定義する。図5は、本実施例の光伝送装置における各ミラーの角度ずれの状態を示す図である。ここでは、説明を簡単化するために2次元での計算方法のみを説明する。
At a certain moment, it is assumed that the
デフォルト(振動しない)状態ではミラーの変角が起きることはなく、所望の光軸角度を保っているものとする。ここで、振動により図5に示すようにチルトミラー3、導光ミラー4、導光ミラー5、導光ミラー6がデフォルトの位置からそれぞれθ1、θ2、θ3、及びθ4だけ変角したとすると、主系統の光軸は、デフォルトの位置からθだけ変角してしまう。ここで、θは以下の式により表される。
In the default (non-vibrating) state, the mirror does not change its angle, and the desired optical axis angle is maintained. Here, the
θ=2θ4−2θ3+2θ2−2θ1 …(1)
なお、ダイクロイックミラー13は、チルトミラー3に連動するように設けられているので、チルトミラー3と同様にθ1だけ角度ずれが生じる。同様に、ダイクロイックミラー14,15,16の各々は、導光ミラー4,5,6の各々に対応して連動するように設けられているので、対応した導光ミラーと同様に、それぞれθ2、θ3、及びθ4だけ角度ずれが生じる。
θ = 2θ 4 −2θ 3 + 2θ 2 −2θ 1 (1)
Since the
以下、実際の光軸補正制御における各部の動作を具体的に説明する。まず、制御器11bは、波長αの第2計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第3制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器8bに対して出力する。
Hereinafter, the operation of each part in the actual optical axis correction control will be specifically described. First, the
計測系統レーザ発生器8bは、制御器11bにより生成された第3制御信号に基づいて、波長αの第2計測系統レーザ光を出射する。この第2計測系統レーザ光は、ハーフミラー9及びダイクロイックミラー2を介してダイクロイックミラー13に到達する(図4のステップS1)。その際に、第2計測系統レーザ光は、図3(a)に示すように、ダイクロイックミラー13により反射され、ダイクロイックミラー2及びハーフミラー9を介して検出部10に出力される(図4のステップS2)。
The measurement
検出部10は、第2計測系統レーザ光の位置を検出し、検出結果を制御器11bに対して出力する(図4のステップS3)。制御器11bは、検出部10により検出された第2計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいてチルトミラー3における角度ずれを算出する。具体的には、制御器11bは、検出結果に基づいて変角θαを算出し、変角情報を保存する(図4のステップS4)。
The
θα=2θ1 …(2)
変角θαは、(2)式により表される。したがって、制御器11bは、変角θαに基づいてチルトミラー3における角度ずれθ1を算出することができる。
θ α = 2θ 1 (2)
The variable angle θ α is expressed by equation (2). Therefore, the
次に、制御器11bは、波長βの第1計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第2制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器8bに対して出力する(図4のステップS5)。
Next, the
計測系統レーザ発生器8bは、制御器11bにより生成された第2制御信号に基づいて、波長βの第1計測系統レーザ光を出射する。この第1計測系統レーザ光は、ハーフミラー9、ダイクロイックミラー2、ダイクロイックミラー13、及びチルトミラー3を介してダイクロイックミラー14に到達する(図4のステップS6)。その際に、第1計測系統レーザ光は、図3(b)に示すように、ダイクロイックミラー14により反射され、チルトミラー3、ダイクロイックミラー13、ダイクロイックミラー2、及びハーフミラー9を介して検出部10に出力される(図4のステップS7)。
The measurement
検出部10は、第1計測系統レーザ光の位置を検出し、検出結果を制御器11bに対して出力する(図4のステップS8)。制御器11bは、検出部10により検出された第1計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて変角θβを算出し、変角情報を保存する(図4のステップS9)。
The
θβ=2θ2−4θ1 …(3)
変角θβは、(3)式により表される。したがって、制御器11bは、変角θβの値とθ1とに基づいて導光ミラー4における角度ずれθ2を算出することができる。
θ β = 2θ 2 −4θ 1 (3)
The variable angle θ β is expressed by equation (3). Therefore, the
次に、制御器11bは、波長γの第1計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第2制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器8bに対して出力する(図4のステップS10)。
Next, the
計測系統レーザ発生器8bは、制御器11bにより生成された第2制御信号に基づいて、波長γの第1計測系統レーザ光を出射する。この第1計測系統レーザ光は、ハーフミラー9、ダイクロイックミラー2、ダイクロイックミラー13、チルトミラー3、ダイクロイックミラー14、及び導光ミラー4を介してダイクロイックミラー15に到達する(図4のステップS11)。その際に、第1計測系統レーザ光は、図3(c)に示すように、ダイクロイックミラー15により反射され、導光ミラー4、ダイクロイックミラー14、チルトミラー3、ダイクロイックミラー13、ダイクロイックミラー2、及びハーフミラー9を介して検出部10に出力される(図4のステップS12)。
The measurement
検出部10は、第1計測系統レーザ光の位置を検出し、検出結果を制御器11bに対して出力する(図4のステップS13)。制御器11bは、検出部10により検出された第1計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて変角θγを算出し、変角情報を保存する(図4のステップS14)。
The
θγ=2θ3−4θ2+4θ1 …(4)
変角θγは、(4)式により表される。したがって、制御器11bは、変角θγの値とθ1及びθ2に基づいて導光ミラー5における角度ずれθ3を算出することができる。
θ γ = 2θ 3 -4θ 2 + 4θ 1 (4)
The variable angle θ γ is expressed by equation (4). Therefore, the
次に、制御器11bは、波長ψの第1計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第2制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器8bに対して出力する(図4のステップS15)。
Next, the
計測系統レーザ発生器8bは、制御器11bにより生成された第2制御信号に基づいて、波長ψの第1計測系統レーザ光を出射する。この第1計測系統レーザ光は、ハーフミラー9、ダイクロイックミラー2、ダイクロイックミラー13、チルトミラー3、ダイクロイックミラー14、導光ミラー4、ダイクロイックミラー15、及び導光ミラー5を介してダイクロイックミラー16に到達する(図4のステップS16)。その際に、第1計測系統レーザ光は、図3(d)に示すように、ダイクロイックミラー16により反射され、導光ミラー5、ダイクロイックミラー15、導光ミラー4、ダイクロイックミラー14、チルトミラー3、ダイクロイックミラー13、ダイクロイックミラー2、及びハーフミラー9を介して検出部10に出力される(図4のステップS17)。
The measurement
検出部10は、第1計測系統レーザ光の位置を検出し、検出結果を制御器11bに対して出力する(図4のステップS18)。制御器11bは、検出部10により検出された第1計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて変角θψを算出し、変角情報を保存する(図4のステップS19)。
The
θψ=2θ4−4θ3+4θ2−4θ1 …(5)
変角θψは、(5)式により表される。したがって、制御器11bは、変角θψの値とθ1、θ2、及びθ3に基づいて導光ミラー6における角度ずれθ4を算出することができる。
θ ψ = 2θ 4 -4θ 3 + 4θ 2 -4θ 1 (5)
The variable angle θ ψ is expressed by equation (5). Therefore, the
なお、制御器11bは、上述したように検出器10から検出結果を受け取るたびに個々のミラーにおける角度ずれを求めるのではなく、変角θα、θβ、θγ、θψのデータがそろった後に式(2)、(3)、(4)、(5)を用いて連立方程式によりθ1、θ2、θ3、及びθ4を求めてもよい。
As described above, the
以上のようにして、制御器11bは、検出部10により検出された第1計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて1以上の導光ミラー4,5,6の各々における角度ずれを算出するとともに、検出部10により検出された第2計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいてチルトミラー3における角度ずれを算出し、算出した角度ずれに基づく光軸ずれを補正するための第1制御信号を生成して出力する。
As described above, the
具体的には、制御器11bは、算出した角度ずれθ1、θ2、θ3、θ4を(1)式に代入することによりθを求めるとともに、当該θの値を0にするためのθ1目標値(仮にθ1´とする)を算出し、チルトミラー3の角度をθ1´にするための第1制御信号を生成してミラー駆動部12に対して出力する(図4のステップS20)。
Specifically, the
ミラー駆動部12は、制御器11bにより生成された第1制御信号に基づいてチルトミラー3を駆動させ、チルトミラー3の角度がθ1´になるように角度調整を行う(図4のステップS21)。
The
以上のようにして、本実施例の光伝送装置は、光軸補正制御を行う。光軸補正制御動作を継続して行う場合には、制御器11bは、再び波長αの第2計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第3制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器8bに対して出力する(図4のステップS22)。その後の動作は、ステップS1から上述した動作が繰り返されることになる。
As described above, the optical transmission apparatus of this embodiment performs optical axis correction control. When the optical axis correction control operation is continuously performed, the
上述のとおり、本発明の実施例1の形態に係る光伝送装置によれば、温度や振動等の影響により光軸補正用の計測系統レーザ光を反射するミラーや主系統レーザ光を伝送するミラーが本来の位置から傾いたとしても光軸を適切に補正することができる。 As described above, according to the optical transmission device according to the first embodiment of the present invention, the mirror that reflects the measurement system laser light for optical axis correction and the mirror that transmits the main system laser light due to the influence of temperature, vibration, and the like. Even if tilted from the original position, the optical axis can be corrected appropriately.
すなわち、図6や特許文献1で説明した従来の光伝送装置において、当該装置が有する垂直反射ミラーに角度ずれが生じた場合に正しく光軸補正を行うことが困難であったのに対し、本発明の光伝送装置は、各導光ミラーに連動してダイクロイックミラーを設けることにより、従来の垂直反射ミラーが不要となり、各導光ミラーに振動等に起因する角度ずれが生じた場合においても高精度に光軸ずれの補正制御を行うことができる。また、導光ミラーとダイクロイックミラーを組とする構成により、本発明の光伝送装置は、各導光ミラーに生じた角度ずれを個別に正確に知ることができるという利点を有する。 That is, in the conventional optical transmission apparatus described in FIG. 6 and Patent Document 1, it is difficult to correct the optical axis correctly when an angle shift occurs in the vertical reflection mirror of the apparatus. In the optical transmission device of the invention, by providing a dichroic mirror in conjunction with each light guide mirror, a conventional vertical reflection mirror becomes unnecessary, and even when an angle shift caused by vibration or the like occurs in each light guide mirror, Optical axis deviation correction control can be performed with high accuracy. In addition, with the configuration in which the light guide mirror and the dichroic mirror are combined, the optical transmission device of the present invention has an advantage that the angular deviation generated in each light guide mirror can be individually and accurately known.
また、検出部10は、基本的に波長の異なるレーザ光を区別して認識することができない。しかしながら、本発明の光伝送装置は、制御器11bが第2制御信号あるいは第3制御信号を用いて計測系統レーザ発生器8bによる波長の異なる第1計測系統レーザ光あるいは第2計測系統レーザ光の出射を制御するので、制御器11b内において検出部10による検出結果がどの波長を有する計測系統レーザ光によるものなのかを区別し、正しく各ミラーの角度ずれを算出することができる。
Moreover, the
なお、制御器11bがミラー駆動部12を介してチルトミラー3の現在の角度状態を把握することができる場合には、ダイクロイックミラー13は必ずしも必須の構成ではない。しかしながら、ミラー駆動部12を使用してチルトミラー3を制御した場合にオーバーシュート等が生じることも考えられるため、ダイクロイックミラー13を備える構成が好ましい。この場合には、本発明の光伝送装置は、ダイクロイックミラー13により反射された第2計測系統レーザ光の位置に基づいてチルトミラー3の角度を確認することができるので、例えばチルトミラー3の駆動後に正しい角度に調節されたか否かを確認することもできる。
When the
本発明に係る光伝送装置は、レーザ発生装置等に組み込まれた光学系器材によりレーザ光を伝送する光伝送装置に利用可能である。 The optical transmission apparatus according to the present invention can be used in an optical transmission apparatus that transmits laser light using an optical system device incorporated in a laser generator or the like.
1 主系統出射器
2 ダイクロイックミラー
3 チルトミラー
4,5,6 導光ミラー
7 ダイクロイックミラー
8a,8b 計測系統レーザ発生器
9 ハーフミラー
10 検出部
11a,11b 制御器
12 ミラー駆動部
13,14,15,16 ダイクロイックミラー
1
Claims (4)
前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光を伝送するための1以上の導光ミラーと、
前記1以上の導光ミラーの各々に対応して連動するように設けられた1以上の第1ダイクロイックミラーと、
前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光の光路上に設けられたチルトミラーと、
前記1以上の第1ダイクロイックミラーに対応した互いに波長の異なる1以上の第1計測系統レーザ光の各々を出射する計測系統レーザ光出射部と、
前記1以上の第1ダイクロイックミラーのいずれかにより反射された前記第1計測系統レーザ光の位置を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記第1計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて前記1以上の導光ミラーの各々における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づく光軸ずれを補正するための第1制御信号を生成する制御部と、
前記制御部により生成された第1制御信号に基づいて前記チルトミラーを駆動させ、角度調整を行うミラー駆動部とを備え、
前記1以上の第1ダイクロイックミラーの各々は、前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光を透過させるとともに、対応する前記第1計測系統レーザ光を反射させることを特徴とする光伝送装置。 A main system laser beam emitting section for emitting the main system laser beam;
One or more light guide mirrors for transmitting the main system laser light emitted by the main system laser light emitting unit;
One or more first dichroic mirrors provided to interlock with each of the one or more light guide mirrors;
A tilt mirror provided on the optical path of the main system laser light emitted by the main system laser light emitting unit;
A measurement system laser beam emitting unit that emits each of one or more first measurement system laser beams having different wavelengths corresponding to the one or more first dichroic mirrors;
A detection unit for detecting a position of the first measurement system laser beam reflected by any one of the one or more first dichroic mirrors;
An angle shift in each of the one or more light guide mirrors is calculated based on the position of the first measurement system laser light detected by the detection unit and a preset reference position, and based on the calculated angle shift A control unit that generates a first control signal for correcting optical axis deviation;
A mirror driving unit that drives the tilt mirror based on the first control signal generated by the control unit and performs angle adjustment;
Each of the one or more first dichroic mirrors transmits the main system laser light emitted from the main system laser light emitting unit and reflects the corresponding first measurement system laser light. Transmission equipment.
前記計測系統レーザ光出射部は、前記制御部により生成された第2制御信号に基づいて、前記1以上の第1計測系統レーザ光の各々を出射することを特徴とする請求項1記載の光伝送装置。 The control unit generates a second control signal for controlling timing of emitting each of the one or more first measurement system laser beams;
2. The light according to claim 1, wherein the measurement system laser light emitting unit emits each of the one or more first measurement system laser lights based on a second control signal generated by the control unit. Transmission equipment.
前記計測系統レーザ光出射部は、前記第1波長を有する第2計測系統レーザ光を出射し、
前記検出部は、前記第2ダイクロイックミラーにより反射された前記第2計測系統レーザ光の位置を検出し、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記第2計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて前記チルトミラーにおける角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づいて前記第1制御信号を生成することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の光伝送装置。 A second dichroic that is provided in conjunction with the tilt mirror and reflects laser light having a first wavelength different from the wavelength of each of the one or more first measurement system laser lights and transmits the main system laser light. With a mirror,
The measurement system laser light emitting unit emits a second measurement system laser light having the first wavelength,
The detection unit detects a position of the second measurement system laser beam reflected by the second dichroic mirror;
The control unit calculates an angle shift in the tilt mirror based on a position of the second measurement system laser light detected by the detection unit and a preset reference position, and based on the calculated angle shift The optical transmission device according to claim 1, wherein the first control signal is generated.
前記計測系統レーザ光出射部は、前記制御部により生成された第3制御信号に基づいて、前記第2計測系統レーザ光を出射することを特徴とする請求項3記載の光伝送装置。 The control unit generates a third control signal for controlling the timing of emitting the second measurement system laser light,
4. The optical transmission device according to claim 3, wherein the measurement system laser light emitting unit emits the second measurement system laser light based on a third control signal generated by the control unit.
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