JPH1051385A - Space light transmitter - Google Patents
Space light transmitterInfo
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- JPH1051385A JPH1051385A JP8205037A JP20503796A JPH1051385A JP H1051385 A JPH1051385 A JP H1051385A JP 8205037 A JP8205037 A JP 8205037A JP 20503796 A JP20503796 A JP 20503796A JP H1051385 A JPH1051385 A JP H1051385A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、送信光の指向角度
の検出、制御を行うために用いる空間光送信装置に属す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spatial light transmitting device used for detecting and controlling the directional angle of transmitted light.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の干渉縞の移動を用いた空
間光送信装置は、光ジャイロスコープにおいて運動体の
角速度および回転方向の検出や、顕微鏡等の光学装置に
おいて自動焦点を行うことを目的として用いられてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a spatial light transmitting apparatus using this kind of movement of interference fringes detects an angular velocity and a rotating direction of a moving body with an optical gyroscope and performs automatic focusing with an optical apparatus such as a microscope. Used for purposes.
【０００３】たとえば、特開昭５９−２００９１３号公
報には、光ファイバジャイロスコープにおいて、光路中
に、クサビ形レンズを挿入することにより、感度が測定
点毎に均一で高いＳ／Ｎ比を持つ縦の干渉縞を作り、縞
の移動量を容易に測定可能で、かつ回転方向をも容易に
検出できる技術が記載されている。For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-200913 discloses that in a fiber optic gyroscope, by inserting a wedge-shaped lens in the optical path, the sensitivity is uniform at each measurement point and has a high S / N ratio. There is described a technique in which a vertical interference fringe is formed, a moving amount of the fringe can be easily measured, and a rotation direction can be easily detected.
【０００４】また、特開昭５９−１０７３１５号公報に
は、顕微鏡等の光学装置において、試料の干渉縞を発生
させ、干渉縞の濃淡レベルピーク値の最大値を検出する
ことにより、自動焦点が行える技術が記載されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-107315 discloses that an autofocus is performed by generating interference fringes of a sample and detecting the maximum value of the gray level level of the interference fringes in an optical device such as a microscope. Techniques that can be performed are described.
【０００５】従来、この種の空間光送信装置は、衛星間
光通信において、送信ビームの指向方向に、受信ビーム
方向に対して光行差補正を行う目的として用いられてい
る。Conventionally, this type of spatial light transmitting apparatus has been used in inter-satellite optical communication for the purpose of correcting the optical line difference in the direction of the transmitted beam and in the direction of the received beam.
【０００６】たとえば、第３４回宇宙科学技術連合講演
会講演集（１９９０年１０月２９日発行）１３４頁〜１
３５頁には、送信ビームの一部を４ＱＤ（４分割オート
ダイオード）検出器によりビーム角度を検出し、フィー
ドバック制御を行いながら送信ビームに光行差補正角を
付与する技術が記載されている。For example, the 134th Space Science and Technology Alliance Lecture Lectures (issued October 29, 1990), pages 134 to 1
On page 35, there is described a technique of detecting a beam angle of a part of a transmission beam by a 4QD (four-division auto diode) detector and giving an optical line difference correction angle to the transmission beam while performing feedback control.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、従来
の技術において送信ビームのビームスポット形状の変化
や、強度分布の変化が、送信光の指向角度検出値の誤差
となることである。A first problem is that, in the prior art, a change in the beam spot shape of the transmission beam or a change in the intensity distribution results in an error in the directional angle detection value of the transmission light. .
【０００８】その理由は、送信ビームの指向角度を、ビ
ームの一部を４ＱＤに照射させ、各象限の光量の変化量
によって検出するため、ビームスポットの形状変化や強
度分布の変化が検出量に直接影響を及ぼすからである。The reason is that the directional angle of the transmission beam is detected by irradiating a part of the beam to the 4QD and detecting the amount of change in the amount of light in each quadrant. This is because it has a direct effect.
【０００９】第２の問題点は、従来の技術において送信
光に同一指向角度を付与しても、４ＱＤで検出される電
気信号が、ビームの強度分布や形状によって異なること
である。A second problem is that even if the same directivity angle is given to the transmitted light in the conventional technique, the electric signal detected by 4QD differs depending on the intensity distribution and shape of the beam.
【００１０】その理由は、送信ビームの指向角度を、ビ
ームの一部を４ＱＤに照射させ、各象限の光量の変化量
によって検出するため、ビームスポット形状や強度分布
があることにより、ビームスポットの位置により、指向
角度の変化により光量の変化量が異なるからである。The reason is that the directivity angle of the transmission beam is detected by irradiating a part of the beam to the 4QD and detecting the change in the amount of light in each quadrant. This is because the amount of change in the amount of light varies depending on the position and the change in the directivity angle.
【００１１】それ故に本発明の課題は、送信ビームの形
状や強度分布等の、ビームクオリティおよびその変化に
影響されずに指向角度を検出、制御できる空間光送信装
置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a spatial light transmitter capable of detecting and controlling a directional angle without being affected by beam quality such as the shape and intensity distribution of a transmission beam and changes thereof.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、送信光
の一部を用いて干渉縞を形成し、その移動量から指向角
度を検出することにより指向角度を付与する空間光送信
装置において、光源と、該光源から出力されるビームを
透過させる第１のビームスプリッターと、該第１のビー
ムスプリッターを透過した前記ビームを通過させる第１
のスリット部材と、前記光源から出力される前記ビーム
を前記第１のビームスプリッターによって反射させ、さ
らに前記ビームを反射させる第１の可倒ミラーと、該第
１の可倒ミラーにより反射させたビームを前記送信光と
して通過させる第２のビームスプリッターと、該第２の
ビームスプリッターによって反射させた前記ビームを通
過させる第２のスリット部材と、前記第１のスリット部
材を通過した前記ビームおよび前記第２のビームスプリ
ッターによって反射させた前記ビームを合成する第３の
ビームスプリッターと、該第３のビームスプリッターで
合成した前記ビームを集光する集光レンズと、該集光レ
ンズで集光して干渉縞が形成され、指向角度が付与され
る前の前記ビームの一部と指向角度が付与され後の前記
ビームの一部とを用いて前記干渉縞の移動量により前記
送信光の指向角度を検出し制御する手段とを有している
ことを特徴とする空間光送信装置が得られる。According to the present invention, there is provided a spatial light transmitting apparatus which forms an interference fringe by using a part of transmission light and gives a directional angle by detecting a directional angle from a moving amount. , A light source, a first beam splitter for transmitting a beam output from the light source, and a first beam splitter for transmitting the beam transmitted through the first beam splitter.
A first mirror that reflects the beam output from the light source by the first beam splitter and further reflects the beam, and a beam that is reflected by the first mirror. A second beam splitter that allows the beam to pass as the transmission light, a second slit member that allows the beam reflected by the second beam splitter to pass, the beam that has passed through the first slit member, and the second A third beam splitter for combining the beams reflected by the second beam splitter, a condensing lens for condensing the beam combined by the third beam splitter, and interference by condensing with the condensing lens. A stripe is formed, and a part of the beam before the directional angle is given and a part of the beam after the directional angle is given There the interference fringes of the movement amount by the transmission light of the directivity angle of the detected spatial optical transmission apparatus, characterized by having a means for controlling is obtained.
【００１３】[0013]
【作用】本発明の空間光送信装置は、送信光の一部を用
いて干渉縞を形成し、その移動量から指向角度を検出す
ることにより、送信ビームのビームクオリティによらず
高精度に送信光に指向角度を付与するものである。送信
光の指向角度を、送信ビーム自身の移動量として検出す
るのではなく、指向角度を付与する前のビームと、付与
した後のビームとを干渉させて生じる干渉縞の移動量と
して検出している。ビームの形状、強度分布、およびこ
れらの変動は干渉縞の形成とは全く無関係であるので、
指向角度の検出にも全く影響を与えない。The spatial light transmitting apparatus according to the present invention forms an interference fringe using a part of the transmission light and detects the directional angle from the amount of movement, thereby transmitting the transmission light with high accuracy regardless of the beam quality of the transmission beam. This is for giving a directional angle to light. Instead of detecting the directional angle of the transmitted light as the amount of movement of the transmitted beam itself, the directional angle is detected as the amount of interference fringe movement caused by interference between the beam before the directional angle and the beam after the directional angle. I have. Since the beam shape, intensity distribution, and these variations are completely independent of the formation of interference fringes,
It has no effect on the detection of the directional angle.
【００１４】指向角度を付与する前の送信光の一部を用
いて参照光を用意する。指向角度付与後の送信光の一部
と、参照光とを干渉させることにより、干渉縞を形成さ
せる。干渉縞は、指向角度の大きさにより平行移動する
が送信光のビームクオリティによらない指向角度の検
出、制御が可能となる。A reference light is prepared by using a part of the transmission light before giving the directivity angle. An interference fringe is formed by causing a part of the transmission light after giving the directivity angle to interfere with the reference light. The interference fringes move in parallel depending on the magnitude of the directional angle, but the directional angle can be detected and controlled without depending on the beam quality of the transmission light.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】次に、本発明の空間光送信装置の
第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明す
る。Next, a first embodiment of the spatial light transmitting apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１６】図１を参照して、本発明の空間光送信器
は、光源１と、光源１から出力されるビームを参照光と
して透過させる第１のビームスプリッター２と、第１の
ビームスプリッター２を透過したビームを通過させる第
１のスリット部材５と、光源１から出力されるビームを
第１のビームスプリッター２によって反射させ、さらに
ビームを反射させる第１の可倒ミラー１７と、第１の可
倒ミラー１７により反射させたビームを送信光として通
過させる第２のビームスプリッター４と、第２のビーム
スプリッター４によって反射させたビームを通過させる
第２のスリット部材６と、第１のスリット部材５を通過
したビームおよび第２のビームスプリッター４によって
反射させたビームをを合成する第３のビームスプリッタ
ー７と、第３のビームスプリッター７で合成したビーム
を集光する集光レンズ８とを備えている。Referring to FIG. 1, a spatial light transmitter according to the present invention includes a light source 1, a first beam splitter 2 for transmitting a beam output from the light source 1 as reference light, and a first beam splitter 2 A first slit member 5 that allows a beam transmitted through the first beam splitter, a first collapsible mirror 17 that reflects a beam output from the light source 1 by the first beam splitter 2 and further reflects the beam, A second beam splitter 4 for passing the beam reflected by the tiltable mirror 17 as transmission light, a second slit member 6 for passing the beam reflected by the second beam splitter 4, and a first slit member A third beam splitter 7 for synthesizing a beam passing through the beam 5 and a beam reflected by the second beam splitter 4; And a condenser lens 8 for converging the synthesized beam splitter 7.
【００１７】さらに、空間光送信装置は、集光レンズ８
で集光して干渉縞１８が形成され、指向角度が付与され
る前のビームの一部と指向角度が付与され後のビームの
一部とを用いて干渉縞１８の移動量により送信光の指向
角度を検出し制御する手段を有している。Further, the spatial light transmitting device includes a condenser lens 8
To form an interference fringe 18, and using a part of the beam before the directional angle is given and a part of the beam after the directional angle is given, the amount of the transmission light It has means for detecting and controlling the directional angle.
【００１８】送信光の指向角度を検出し制御する手段
は、Ｘ方向の干渉縞の移動量を検出する第１の光検出器
９と、Ｙ方向の干渉縞１８の移動量を検出する第２の検
出器１０と、Ｘ方向の指向角度設定値を比較する第１の
比較器１１と、Ｙ方向の干渉縞１８の指向角度設定値を
比較する第２の比較器１２と、第１の比較器１１で指向
角度の設定値と比較され誤差信号を得てこの誤差信号を
増幅する第１のアンプ１３と、第２の比較器１２で指向
角度の設定値と比較され誤差信号を得てこの誤差信号を
増幅する第２のアンプ１４と、第１のアンプ１３の増幅
信号を入力する第１のミラー可倒装置１５と、第２のア
ンプ１４の増幅信号を入力する第２のミラー可倒装置１
６とを有している。第１及び第２のミラー可倒装置１
５，１６は、指向角度設定値と比較し、第１の可倒ミラ
ー１７のフィードバック制御を行うものである。The means for detecting and controlling the directional angle of the transmitted light includes a first photodetector 9 for detecting the amount of movement of the interference fringes in the X direction and a second means for detecting the amount of movement of the interference fringes 18 in the Y direction. , A first comparator 11 that compares the directional angle set values in the X direction, a second comparator 12 that compares the directional angle set values of the interference fringes 18 in the Y direction, and a first comparison The first amplifier 13 compares the set value of the directivity angle with the set value of the directivity angle to obtain an error signal and amplifies the error signal. The second comparator 12 compares the set value of the directivity angle with the set value to obtain the error signal. A second amplifier 14 for amplifying the error signal, a first mirror tilting device 15 for inputting the amplified signal of the first amplifier 13, and a second mirror tilting device for inputting the amplified signal of the second amplifier 14 Apparatus 1
6. First and second mirror folding devices 1
Numerals 5 and 16 are for performing feedback control of the first tiltable mirror 17 by comparing with the directivity angle setting value.
【００１９】今、第１のビームスプリッター２により、
光源１から出たビームは、参照光と主要光とに分けられ
る。ここで、座標軸を、光の進行方向をＺ軸の＋方向、
紙面の裏面から表面に向かう方向をＹ軸の＋方向、Ｙ軸
とＺ軸とに垂直な軸をＸ軸と定める。第１の可倒ミラー
１７は主要光に、Ｘ方向、およびＹ方向に指向角度を付
与する。この可第１の倒ミラー１７は、第１のミラー３
と、Ｘ方向の第１の可倒装置１５と、Ｙ方向の第２の可
倒装置１６とから構成される。Now, with the first beam splitter 2,
The beam emitted from the light source 1 is divided into reference light and main light. Here, a coordinate axis is defined as a traveling direction of light,
The direction from the back surface to the front surface of the paper is defined as the + direction of the Y axis, and the axis perpendicular to the Y axis and the Z axis is defined as the X axis. The first tiltable mirror 17 imparts a directional angle to the main light in the X direction and the Y direction. The movable first mirror 17 is a first mirror 3
And a first tilting device 15 in the X direction and a second tilting device 16 in the Y direction.
【００２０】第２のビームスプリッター４により、指向
角度を付与された主要光は、送信光と送信モニタ光に分
けられる。第１のスリット部材５を通った参照光と、第
２のスリット部材６を通った送信モニタ光とは、第３の
ビームスプリッター７により光の進行方向を同一にさ
れ、集光レンズ８により集光、干渉させられ、干渉縞１
８を形成する。The main light provided with the directivity angle by the second beam splitter 4 is divided into transmission light and transmission monitor light. The reference light passing through the first slit member 5 and the transmission monitor light passing through the second slit member 6 have the same light traveling direction by the third beam splitter 7 and are collected by the condenser lens 8. Light, caused to interfere, interference fringe 1
8 is formed.
【００２１】第１の可倒ミラー１７により、Ｘ方向の指
向角度を主要光に付与させたときに移動する干渉縞１８
の移動量は、第１の光検出器９により電気信号として検
出され、Ｙ方向の指向角度を主要光に付与させたときに
移動する干渉縞１８の移動量は、第２の光検出器１０に
より電気信号として検出される。An interference fringe 18 which moves when the main beam is given a directivity angle in the X direction by the first tiltable mirror 17.
Is detected as an electric signal by the first photodetector 9, and the amount of movement of the interference fringe 18 that moves when the directional angle in the Y direction is given to the main light is the second photodetector 10. Is detected as an electric signal.
【００２２】検出されたＸ方向、およびＹ方向の指向角
度信号はそれぞれ第１及び第２の比較器１１，１２で指
向角度の設定値と比較され、誤差信号を得る。この誤差
信号は第１及び第２のアンプ１３，１４で増巾され、第
１及び第２のミラー可倒装置１５，１６に入力され、可
倒ミラー１７のフィードバック制御を行う。The detected directivity angle signals in the X and Y directions are compared with set values of the directivity in first and second comparators 11 and 12, respectively, to obtain an error signal. The error signal is amplified by the first and second amplifiers 13 and 14 and input to the first and second mirror tilting devices 15 and 16 to perform feedback control of the tilting mirror 17.
【００２３】次に本発明の第１の実施の形態における動
作について、図面を参照して詳細に説明する。Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２４】図１を参照して、光源１から出た光のう
ち、大部分は第１のビームスプリッター２で反射されて
主要光となり、残りの光は第１のビームスプリッター２
を透過し、干渉縞１８を形成するための参照光となる。
第１のビームスプリッター２については、必ずしも反射
光が主要光、透過光が参照光である必要はなく、大分部
の光を透過させ、透過光を主要光、反射光を参照光とし
ても良い。ただし、このときは第１の可倒ミラー１７や
ミラー３等の他の光学コンポーネントの配置を図１とは
変える必要がある。Referring to FIG. 1, most of the light emitted from light source 1 is reflected by first beam splitter 2 to become main light, and the remaining light is emitted from first beam splitter 2.
And becomes reference light for forming the interference fringes 18.
Regarding the first beam splitter 2, the reflected light does not necessarily need to be the main light and the transmitted light need not be the reference light, and most of the light may be transmitted, and the transmitted light may be the main light and the reflected light may be the reference light. However, at this time, it is necessary to change the arrangement of other optical components such as the first tiltable mirror 17 and the mirror 3 from those in FIG.
【００２５】主要光は第１の可倒ミラー１７で折り返さ
れる際に、ミラー３に傾き角を付与する第１及び第２の
ミラー可倒装置１５，１６により、それぞれＸ方向、Ｙ
方向の指向角度を付与される。When the main light is turned back by the first tiltable mirror 17, the first and second mirror tilting devices 15 and 16 for imparting an inclination angle to the mirror 3 are provided in the X direction and the Y direction, respectively.
Direction angle is given.
【００２６】図２に第１の可倒ミラー１７の具体例を示
す。ミラー３は、可倒ミラー１７の支点１９を支点とし
て、第１及び第２のミラー可倒装置１５，１６がミラー
３を押し引きすることにより、それぞれＸ方向、Ｙ方向
の指向角度を主要光に付与できる。第１及び第２のミラ
ー可倒装置１５，１６は、たとえば、ピエゾアクチュエ
ータ、ムービングコイル、回転モータ付マイクロメータ
ヘッドで実現できる。FIG. 2 shows a specific example of the first tiltable mirror 17. The first and second mirror folding devices 15 and 16 push and pull the mirror 3 with the fulcrum 19 of the folding mirror 17 as a fulcrum. Can be given. The first and second mirror tilting devices 15 and 16 can be realized by, for example, a piezo actuator, a moving coil, and a micrometer head with a rotating motor.
【００２７】第１の可倒ミラー１７により指向角度を付
与された主要光は、第２のビームスプリッター４で、大
部分は透過されて送信光となり、残りの光は反射され
て、干渉縞１８を形成するための送信モニタ光となる。
第２のビームスプリッター４についても必ずしも透過光
が送信光で反射光が送信モニタ光である必要はなく、他
の光学コンポーネントの配置を変えたりミラーを追加す
ることにより、透過光を送信モニタ光、反射光を送信光
としても構わない。The main light having the directivity angle given by the first tiltable mirror 17 is mostly transmitted through the second beam splitter 4 to become transmission light, and the remaining light is reflected and becomes the interference fringe 18. Becomes the transmission monitor light for forming.
It is not always necessary that the transmitted light is the transmission light and the reflected light is the transmission monitor light for the second beam splitter 4, and the transmitted light can be changed to the transmission monitor light by changing the arrangement of other optical components or adding a mirror. The reflected light may be used as the transmission light.
【００２８】第１のスリット部材５を通過した参照光
と、第２のスリット部材６を通過した送信モニタ光は、
第３のビームスプリッター７により光軸を一致させられ
る。図３（Ａ），及び図３（Ｂ）にそれぞれ第１のスリ
ット部材５と第２のスリット部材６の形状の１つの例を
示す。The reference light passing through the first slit member 5 and the transmission monitor light passing through the second slit member 6 are:
The optical axes are matched by the third beam splitter 7. FIGS. 3A and 3B show one example of the shapes of the first slit member 5 and the second slit member 6, respectively.
【００２９】第１及び第２のスリット部材５、６はＸ方
向、Ｙ方向の２本の切れ込み（スリット部）５ａ，５
ｂ、６ａ，６ｂを有し、第１のスリット部材５と第２の
スリット部材６とでは切れ込み５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ
の位置が、光の進行方向から見たとき、上下対称、およ
び左右対称の関係になるように直交している。これによ
り、参照光と送信モニタ光の２つの異なる光による２光
波干渉が実現できる。集光レンズ８は、干渉し合う２つ
の光を集光して、干渉縞１８の明るさを増すための役目
を果たす。The first and second slit members 5 and 6 have two notches (slit portions) 5a and 5 in the X and Y directions.
b, 6a, 6b, and the first slit member 5 and the second slit member 6 have cuts 5a, 5b, 6a, 6b.
Are perpendicular to each other so as to be vertically symmetric and left-right symmetric when viewed from the traveling direction of light. Thereby, two-wave interference by two different lights, the reference light and the transmission monitor light, can be realized. The condensing lens 8 functions to condense the two light beams that interfere with each other and increase the brightness of the interference fringe 18.
【００３０】図１では第３のビームスプリッター７によ
る参照光の透過光と送信モニタ光の反射光を用いて２光
波干渉を行っているが、第３のビームスプリッター７に
よる参照光の反射光と送信モニタ光の透過光を用いて
も、同様に２光波干渉を行うことができる。In FIG. 1, two-light interference is performed using the transmitted light of the reference light by the third beam splitter 7 and the reflected light of the transmission monitor light, but the reflected light of the reference light by the third beam splitter 7 Even when transmitted light of the transmission monitor light is used, two-wave interference can be similarly performed.
【００３１】図４は、第１のスリット部材５、第２のス
リット部材６に図３（Ａ），図３（Ｂ）の第１及び第２
のスリット部材５、６を用いたときにできる干渉縞１８
の形状のモデル図である。Ｘ方向、Ｙ方向の２組の干渉
縞から構成される。FIG. 4 shows that the first slit member 5 and the second slit member 6 have the first and second slit members shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B).
Fringe 18 formed when slit members 5 and 6 are used
It is a model figure of the shape of. It is composed of two sets of interference fringes in the X and Y directions.
【００３２】さて、可倒ミラー１７により、主要光に指
向角度が付与されると、第２のスリット部材６を通る送
信モニタ光の光路か変化するので、それと共に第２のス
リット部材６を通る送信モニタ光の位相も変化する。こ
の送信モニタ光の位相の変化により、干渉縞１８の位置
が移動するので、この移動量を光センサである第１及び
第２の光検出器９，１０で測定する。干渉縞１８の２組
の縞干渉は、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向の指向角度の変
化により、図４に示した矢印もしくは矢印と逆の方向に
移動する。この移動量を測定する第１及び第２の光検出
器９，１０は、たとえばＣＣＤ，ＰＤ（フォトダイオー
ド）、ＰＤアレイ等で実現できる。When the directional angle is given to the main light by the tiltable mirror 17, the optical path of the transmission monitor light passing through the second slit member 6 changes, and the light passes through the second slit member 6 together therewith. The phase of the transmission monitor light also changes. Since the position of the interference fringe 18 moves due to the change in the phase of the transmission monitor light, the amount of movement is measured by the first and second photodetectors 9 and 10 which are optical sensors. The two sets of fringe interference of the interference fringe 18 move in the direction shown by the arrow in FIG. The first and second photodetectors 9 and 10 for measuring the movement amount can be realized by, for example, a CCD, a PD (photodiode), a PD array, or the like.
【００３３】第１及び第２の光検出器９，１０で検出さ
れたＸ方向、およびＹ方向の指向角度の信号は、第１及
び第２の比較器１１，１２で、Ｘ方向およびＹ方向の指
向角度設定値に対して比較され誤差信号を得る。この誤
差信号を第１及び第２のアンプ１３，１４で、第１及び
第２のミラー可倒装置１５，１６を駆動できる信号に増
巾後、第１及び第２のミラー可倒装置１５，１６に印
加、フィードバック制御が行われる。The signals of the directional angles in the X direction and the Y direction detected by the first and second photodetectors 9 and 10 are converted by the first and second comparators 11 and 12 into the X and Y directions. Are compared with each other to obtain an error signal. This error signal is amplified by the first and second amplifiers 13 and 14 to a signal that can drive the first and second mirror tilting devices 15 and 16, and then the first and second mirror tilting devices 15 and 16 are amplified. 16 and feedback control is performed.
【００３４】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。なお、第２の実施
の形態の説明では、図１と同じ部分には同じ符号を付し
て、第１の実施例とは異なる部分を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the second embodiment, the same portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and portions different from the first embodiment will be described.
【００３５】図５（Ａ）に主要光に指向角度を付与する
第２の実施形態の構成図を示す。図５（Ａ）を参照する
と、第１の可倒ミラー２８は、第１の実施の形態例にお
ける第１の可倒ミラー１７に相当し、図１に示した第１
のビームスプリッター２と第１の可倒ミラー１７との間
には、第２のミラー２０と、第２の可倒ミラー２７が設
けられている。第２の可倒ミラー２７は第２のミラー２
１、２つの第３及び第４のミラー可倒装置（ピエゾアク
チュエータ）２３，２４から構成される。FIG. 5A is a configuration diagram of a second embodiment for giving a directional angle to main light. Referring to FIG. 5A, the first tiltable mirror 28 corresponds to the first tiltable mirror 17 in the first embodiment, and the first tiltable mirror 17 shown in FIG.
A second mirror 20 and a second tiltable mirror 27 are provided between the beam splitter 2 and the first tiltable mirror 17. The second retractable mirror 27 is the second mirror 2
One and two third and fourth mirror tilting devices (piezo actuators) 23 and 24 are provided.
【００３６】第１の可倒ミラー２８も同様の構成で第１
のミラー２２、２つの第１及び第２のミラー可倒装置２
５，２６から構成される。The first retractable mirror 28 has the same configuration as the first
Mirror 22, two first and second mirror folding devices 2
5, 26.
【００３７】図５（Ｂ）は、図５（Ａ）を上から見た構
成図であるとしたとき、第１の可倒ミラー２８を横から
見た図である。図５（Ａ）と図５（Ｂ）を参照すると、
第１の可倒ミラー２８は、第２の可倒ミラー２７を９０
°回転させた構成となっており、第２の可倒ミラー２７
で主要光にＸ方向の指向角度を、第１の可倒ミラー２８
でＹ方向の指向角度を付与することができる。FIG. 5B is a view of the first folding mirror 28 viewed from the side, assuming that FIG. 5A is a configuration view viewed from above. Referring to FIGS. 5A and 5B,
The first tiltable mirror 28 is connected to the second tiltable mirror 27 by 90
° second rotation mirror 27
The main light is given a directivity angle in the X direction by the first tiltable mirror 28.
Can give a directional angle in the Y direction.
【００３８】また、第１乃至第４のミラー可倒装置２３
〜２６は、ムービングコイルや回転モータ付マイクロメ
ータヘッド等に置き換えてもよい。図５に示した実施の
形態例では、１つの可倒ミラーと２つのミラー可倒装置
を逆相で駆動させることにより、指向角度を与えている
が、一方のミラー可倒装置をミラーを支持する支点に置
き換え、１つのミラー可倒装置で可倒ミラーを駆動させ
ても構わない。The first to fourth mirror folding devices 23
26 to 26 may be replaced with a moving coil, a micrometer head with a rotating motor, or the like. In the embodiment shown in FIG. 5, a directional angle is given by driving one tiltable mirror and two mirror tiltable devices in opposite phases, but one mirror tiltable device supports the mirror. It is also possible to replace the fulcrum with a fulcrum and drive the tiltable mirror with one mirror tilting device.
【００３９】なお、第１及び第２のスリット部材５、６
は、１つの干渉計でＸ方向とＹ方向の２方向の干渉縞を
形成させるよう、第１及びスリット部材５，６にはそれ
ぞれ、Ｘ方向とＹ方向と２本の切れ込み（スリット部）
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを入れる。Ｘ軸と平行に入れた
切れ込み５ａは、干渉縞１８においてＹ方向に干渉縞の
列を形成し、Ｙ軸と平行に入れた切れ込み６ｂは干渉縞
１８において、Ｘ方向に干渉縞の列を形成する。The first and second slit members 5, 6
The first and the slit members 5 and 6 have two notches (slit portions) in the X and Y directions, respectively, so that one interferometer can form interference fringes in the two directions of the X and Y directions.
Insert 5a, 5b, 6a, 6b. The cuts 5a made parallel to the X axis form a row of interference fringes in the interference fringe 18 in the Y direction, and the cuts 6b made parallel to the Y axis form a row of interference fringes in the interference fringe 18 in the X direction. I do.
【００４０】また、本装置の干渉計の原理は、二光波干
渉であるので、第１及び第２のスリット部材５，６を集
光レンズ８の方向から第３のビームスプリッター７を通
してみたとき、第１のスリット部材５のＸ方向の切れ込
み５ａとスリット部材６のＸ方向切れ込み６ａは、互い
に重ならずに距離を置いた同一長さの平行線であること
が必要である。この切れ込みの平行線の距離が小さいほ
ど干渉縞の間隔は広がるので、送信光の微小な指向角度
を検出するには、第１のスリット部材５と第２のスリッ
ト部材６の切れ込みの間隔距離は小さい方が良い。第１
及び第２のスリット部材５，６のＹ方向の切れ込み５
ｂ，６ｂの条件についても同じことが言える。Since the principle of the interferometer of the present apparatus is two-wave interference, when the first and second slit members 5 and 6 are viewed from the direction of the condenser lens 8 through the third beam splitter 7, The cut 5a in the X direction of the first slit member 5 and the cut 6a in the X direction of the slit member 6 need to be parallel lines of the same length that are separated from each other and do not overlap each other. The smaller the distance between the parallel lines of the cut, the wider the interval between the interference fringes. To detect a small directivity angle of the transmitted light, the distance between the cuts between the first slit member 5 and the second slit member 6 must be equal. Smaller is better. First
And the notch 5 in the Y direction of the second slit members 5 and 6
The same can be said for the conditions b and 6b.
【００４１】また、切れ込み５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの
幅は小さいほど明瞭な干渉縞を形成できるが、明線の明
るさ自体は暗くなるので、光センサの受光信号のＳ／Ｎ
が許す限り、スリット部材幅を細くするほど、送信光指
向角度を高感度に検出できる。The smaller the width of the cuts 5a, 5b, 6a and 6b, the clearer the interference fringes can be formed. However, the brightness of the bright line itself becomes darker, so that the S / N of the light receiving signal of the optical sensor is reduced.
As far as is permitted, the narrower the width of the slit member, the more sensitively the transmission light directional angle can be detected.
【００４２】干渉縞１８の一本一本の縞の長さは、第１
及び第２のスリット部材５、６の切れ込み５ａ，５ｂ，
６ａ，６ｂ長さ寸法とほぼ等しい。ＰＤアレイ等の１次
元の第１及び第２の光検出器（光センサ）９、１０で干
渉縞の移動量を測定する場合、一本一本の干渉縞の長さ
のうち、受光面の大きさ程度しか使用しないので、長く
する必要はない。むしろ長くすると、Ｘ方向とＹ方向の
干渉縞が格子状に重なる部分が大きくなり、この部分で
は１次元の第１及び第２の光検出器９、１０では干渉縞
の移動量が測定できないので、好ましくない。ただし、
あまり短くすると、回折の影響が出てくるので、送信光
波長の数倍以上に設定した方がよい。The length of each of the interference fringes 18 is the first
And the cuts 5a, 5b of the second slit members 5, 6;
It is almost equal to the length dimension of 6a, 6b. When measuring the movement amount of the interference fringes with the one-dimensional first and second photodetectors (optical sensors) 9 and 10 such as a PD array, of the length of each interference fringe, Since only the size is used, there is no need to lengthen it. If the length is rather long, the portion where the interference fringes in the X and Y directions overlap in a grid pattern becomes large. In this portion, the one-dimensional first and second photodetectors 9 and 10 cannot measure the amount of movement of the interference fringes. Is not preferred. However,
If the length is too short, the effect of diffraction appears. Therefore, it is better to set the wavelength to several times or more the transmission light wavelength.
【００４３】また、Ｘ方向の切り込み５ａとＹ方向の切
れ込み５ｂとを接触させると、その部分で干渉縞が不明
瞭になるので、接触させない方がよい。また、送信光の
強度分布は、ガウス分布であることが多いが、このと
き、光強度はビームの中心付近が最大であるので、第１
及び第２のスリット部材５、６で回折させる光は、ビー
ム中心に近い光を用いた方が明るい干渉縞が得られる。If the cut 5a in the X direction and the cut 5b in the Y direction are brought into contact with each other, the interference fringes become unclear at that portion. The intensity distribution of the transmitted light is often a Gaussian distribution. At this time, since the light intensity is maximum near the center of the beam, the first
When the light diffracted by the second slit members 5 and 6 is closer to the beam center, brighter interference fringes are obtained.
【００４４】図３では、これらのことを考慮した第１及
び第２のスリット部材５，６の一例である。FIG. 3 shows an example of the first and second slit members 5 and 6 in consideration of the above.
【００４５】ＣＣＤ等の２次元的に光を測定できる光セ
ンサを用いて画像処理等の手法を用いるならば、第１及
び第２のスリット部材５，６の切れ込み５ａ，５ｂ，６
ａ，６ｂ長を長い寸法とし、干渉縞の長さを長い寸法と
して、Ｘ方向とＹ方向の干渉縞の格子状の重なり部分を
用いて、両軸方向の移動量を検出することも可能であ
る。If a technique such as image processing is used using an optical sensor such as a CCD which can measure light two-dimensionally, the cuts 5a, 5b, 6 of the first and second slit members 5, 6 are formed.
With the lengths of a and 6b being long and the length of the interference fringes long, it is also possible to detect the amount of movement in both axial directions by using the grid-like overlapping portions of the interference fringes in the X and Y directions. is there.
【００４６】送信光の指向角度に対する干渉縞１８の移
動感度は、例えば、図１に示したように、第１の可倒ミ
ラー１７から第２のスリット部材６までの光路長に比例
するので、第１の可倒ミラー１７から第２のスリット部
材６までの間に、複数のミラーを用いて光路長を長くす
ると、より高感度な指向角度の検出、および制御が実現
できる。その際、ミラーは送信光への影響を少なくする
ために、第２のビームスプリッター４と第２のスリット
部材６との間に挿入し、別の光路を追加して長くする方
がよい。The sensitivity of the movement of the interference fringes 18 to the directional angle of the transmitted light is proportional to the optical path length from the first collapsible mirror 17 to the second slit member 6, for example, as shown in FIG. If the optical path length is increased using a plurality of mirrors between the first tiltable mirror 17 and the second slit member 6, more highly sensitive detection and control of the directional angle can be realized. At this time, it is better to insert the mirror between the second beam splitter 4 and the second slit member 6 and add another optical path to lengthen the mirror in order to reduce the influence on the transmission light.
【００４７】干渉縞１８の移動を計測する光検出器９，
１０は、ＣＣＤ等の２次元的に光を測定できるセンサを
用いて画像処理等の手法を用いることで、１つのセンサ
でＸ方向とＹ方向の干渉縞の移動距離を同時に測定でき
る。また、干渉縞は、明暗の繰り返しであるので、干渉
縞の明線と暗線との間隔よりも小さな受光面を持つＰＤ
等の光センサで、縞の通過本数を数えることにより、デ
ジタル的に指向角度を測定することも可能である。The photodetector 9 for measuring the movement of the interference fringe 18
Numeral 10 can measure the moving distances of the interference fringes in the X direction and the Y direction with one sensor by using a technique such as image processing using a sensor such as a CCD that can measure light two-dimensionally. Further, since the interference fringe is a repetition of light and dark, a PD having a light receiving surface smaller than the interval between the bright line and the dark line of the interference fringe
It is also possible to digitally measure the directional angle by counting the number of stripes passing through the optical sensor.
【００４８】[0048]
【発明の効果】本発明の空間光送信装置によると、送信
光の指向角度を送信光のビームスポットそのものの移動
量としてではなく、ビームクオリティとは無関係である
干渉縞を形成し、干渉縞の移動量として検出するため、
送信光のビームクオリティ、およびその変化が送信光の
指向角度検出に全く影響を及ぼさない。According to the spatial light transmitting apparatus of the present invention, the directional angle of the transmitted light is not determined as the amount of movement of the beam spot itself of the transmitted light, but an interference fringe which is independent of the beam quality is formed. In order to detect the amount of movement,
The beam quality of the transmitted light and its change have no effect on the detection of the directional angle of the transmitted light.
【００４９】また、送信光の一部を用いて干渉縞を形成
し、その移動量から指向角度を検出することにより、送
信ビームのビームクオリティによらず高精度に送信光に
指向角度を付与する。Further, by forming an interference fringe using a part of the transmission light and detecting the directivity angle from the movement amount, the directivity angle is given to the transmission light with high accuracy regardless of the beam quality of the transmission beam. .
【００５０】また、ビームの形状、強度分布、およびこ
れらの変動は干渉縞の形成とは全く無関係であるので、
指向角度の検出にも全く影響を与えない。Also, since the beam shape, intensity distribution, and their variations are completely unrelated to the formation of interference fringes,
It has no effect on the detection of the directional angle.
【００５１】さらに、指向角度を付与する前の送信光の
一部を用いて参照光を用意する。指向角度付与後の送信
光の一部と、参照光とを干渉させることにより、干渉縞
を形成させ、干渉縞は指向角度の大きさにより平行移動
するが送信光のビームクオリティによらない指向角度の
検出、制御が可能となる。Further, a reference light is prepared by using a part of the transmission light before giving the directivity angle. By causing a part of the transmission light after giving the directional angle and the reference light to interfere with each other, an interference fringe is formed. The interference fringe moves in parallel according to the magnitude of the directional angle, but the directional angle does not depend on the beam quality of the transmitted light. Can be detected and controlled.
【図１】本発明の空間光送信装置の一実施の形態例を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of a spatial light transmission device according to the present invention.
【図２】図１に示した指向角度を送信光に付与する可倒
ミラーの構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a tiltable mirror that gives the directional angle shown in FIG. 1 to transmission light.
【図３】図１の干渉縞を形成するためのスリット部材の
一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a slit member for forming the interference fringes of FIG. 1;
【図４】図１の干渉縞波形を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an interference fringe waveform of FIG. 1;
【図５】（Ａ）本発明の空間光送信装置の第２の実施の
形態例の送信光に指向角度を付与する部分の構成を示す
ブロック図、（Ｂ）は（Ａ）の可倒ミラー部を横から見
た側面図である。FIG. 5A is a block diagram showing a configuration of a part for giving a directional angle to transmission light according to a second embodiment of the spatial light transmitting apparatus of the present invention, and FIG. 5B is a collapsible mirror of FIG. It is the side view which looked at the part from the side.
１ 光源 ２ 第１のビームスプリッター ３ 第１のミラー ４ 第２のビームスプリッター ５ 第１のスリット部材 ６ 第２のスリット部材 ７ 第３のビームスプリッター ８ 集光レンズ ９ 第１の光検出器 １０ 第２の光検出器 １１ 第１比較器 １２ 第２の比較器 １５ 第１のミラー可倒装置 １６ 第２のミラー可倒装置 １７ 第１の可倒ミラー １８ 干渉縞 １９ 可倒ミラーの支点 ２０ 第３のミラー ２３ 第３のミラー可倒装置 ２４ 第４のミラー可倒装置 ２７ 第２の可倒ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 1st beam splitter 3 1st mirror 4 2nd beam splitter 5 1st slit member 6 2nd slit member 7 3rd beam splitter 8 condensing lens 9 1st photodetector 10th 2 photodetector 11 1st comparator 12 2nd comparator 15 1st mirror tilting device 16 2nd mirror tilting device 17 1st tilting mirror 18 Interference fringe 19 Supporting point of tilting mirror 20th Third mirror 23 Third mirror tilting device 24 Fourth mirror tilting device 27 Second tilting mirror
Claims (5)
その移動量から指向角度を検出することにより指向角度
を付与する空間光送信装置において、光源と、該光源か
ら出力されるビームを透過させる第１のビームスプリッ
ターと、該第１のビームスプリッターを透過した前記ビ
ームを通過させる第１のスリット部材と、前記光源から
出力される前記ビームを前記第１のビームスプリッター
によって反射させ、さらに前記ビームを反射させる第１
の可倒ミラーと、該第１の可倒ミラーにより反射させた
ビームを前記送信光として通過させる第２のビームスプ
リッターと、該第２のビームスプリッターによって反射
させた前記ビームを通過させる第２のスリット部材と、
前記第１のスリット部材を通過した前記ビームおよび前
記第２のビームスプリッターによって反射させた前記ビ
ームを合成する第３のビームスプリッターと、該第３の
ビームスプリッターで合成した前記ビームを集光するこ
とによって干渉縞が形成され、指向角度が付与される前
の前記ビームの一部と指向角度が付与され後の前記ビー
ムの一部とを用いて前記干渉縞の移動量により前記送信
光の指向角度を検出し制御する手段とを有していること
を特徴とする空間光送信装置。An interference fringe is formed by using a part of transmission light,
In a spatial light transmitting device that gives a directional angle by detecting a directional angle from the amount of movement, a light source, a first beam splitter that transmits a beam output from the light source, and a light beam that passes through the first beam splitter A first slit member that allows the beam to pass therethrough, and a first slit that reflects the beam output from the light source by the first beam splitter and further reflects the beam.
, A second beam splitter that passes the beam reflected by the first tiltable mirror as the transmission light, and a second beam that passes the beam reflected by the second beam splitter. A slit member,
A third beam splitter for synthesizing the beam having passed through the first slit member and the beam reflected by the second beam splitter; and condensing the beam synthesized by the third beam splitter. An interference fringe is formed by using a part of the beam before the directional angle is given and a part of the beam after the directional angle is given, and the directional angle of the transmission light by the moving amount of the interference fringe. And a means for detecting and controlling the spatial light.
て、前記第１のビームスプリッターと前記第１の可倒ミ
ラーとの間には、前記光源から出力された前記ビームを
前記第１のビームスプリッターによって反射させ、さら
に前記ビームを反射させる第２のミラーと、該第２のミ
ラーによって反射させた前記ビームを前記第１の可倒ミ
ラーへ反射させる第２の可倒ミラーとが設けられている
ことを特徴とする空間光送信装置。2. The spatial light transmitting device according to claim 1, wherein the beam output from the light source is supplied to the first beam splitter between the first beam splitter and the first tiltable mirror. A second mirror that reflects the beam reflected by the splitter and further reflects the beam; and a second tiltable mirror that reflects the beam reflected by the second mirror to the first tiltable mirror. A spatial light transmitter.
て、前記送信光の指向角度を検出し制御する手段は、Ｘ
方向の前記干渉縞の移動量を検出する第１の光検出器
と、Ｙ方向の前記干渉縞の移動量を検出する第２の検出
器と、前記Ｘ方向の指向角度設定値を比較する第１の比
較器と、前記Ｙ方向の干渉縞の指向角度設定値を比較す
る第２の比較器とを含み、指向角度設定値と比較し、前
記可倒ミラーをフィードバック制御することにより前記
送信光に指向角度を付与することを特徴とする空間光送
信装置。3. The spatial light transmitting apparatus according to claim 1, wherein the means for detecting and controlling the directional angle of the transmission light is X.
A first photodetector for detecting the amount of movement of the interference fringes in the Y direction, a second detector for detecting the amount of movement of the interference fringes in the Y direction, and a second detector for comparing the directional angle set value in the X direction. 1 and a second comparator for comparing the directional angle set value of the interference fringes in the Y direction, comparing the directional angle set value, and performing feedback control of the tiltable mirror to transmit the transmission light. A spatial light transmitting device characterized by giving a directional angle to a beam.
て、前記第１及び第２のスリット部材はそれぞれにスリ
ット部を有し、該スリット部を用いることにより１つの
干渉計を用いて、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の両軸の
前記干渉縞を同時に形成することにより、前記Ｘ方向お
よび前記Ｙ方向の前記送信光の指向角度を同時に検出す
ることを特徴とする空間光送信装置。4. The spatial light transmitting device according to claim 1, wherein the first and second slit members each have a slit portion, and the slit portion is used to form one interferometer. A spatial light transmitting device, wherein the directional angles of the transmission light in the X direction and the Y direction are simultaneously detected by simultaneously forming the interference fringes in both the X direction and the Y direction.
て、前記第１及び第２のスリット部材のそれぞれに第１
のスリット部と、該第１のスリットを直交する第２のス
リット部とを有していることを特徴とする空間光送信装
置。5. The spatial light transmitting apparatus according to claim 1, wherein each of said first and second slit members has a first slit member.
A spatial light transmitting apparatus, comprising: a slit section having a first slit and a second slit section orthogonal to the first slit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8205037A JP2874712B2 (en) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Spatial optical transmitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8205037A JP2874712B2 (en) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Spatial optical transmitter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1051385A true JPH1051385A (en) | 1998-02-20 |
| JP2874712B2 JP2874712B2 (en) | 1999-03-24 |
Family
ID=16500407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8205037A Expired - Lifetime JP2874712B2 (en) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Spatial optical transmitter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2874712B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005295018A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Honda Electronic Co Ltd | Information communication method by interference control, and its apparatus |
| JP2022523764A (en) * | 2019-02-14 | 2022-04-26 | ホーホシューレ トリアー | Optical measuring device and multi-mirror |
-
1996
- 1996-08-02 JP JP8205037A patent/JP2874712B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005295018A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Honda Electronic Co Ltd | Information communication method by interference control, and its apparatus |
| JP2022523764A (en) * | 2019-02-14 | 2022-04-26 | ホーホシューレ トリアー | Optical measuring device and multi-mirror |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2874712B2 (en) | 1999-03-24 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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