JPH1051385A - Space light transmitter - Google Patents
Space light transmitterInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- mirror
- slit
- directional angle
- beam splitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6741082B2 (en) | Distance information obtaining apparatus and distance information obtaining method | |
JPH116720A (en) | Interferometer | |
JPH02165029A (en) | Method and apparatus for checking position | |
JP2874712B2 (en) | Spatial optical transmitter | |
JPS61112905A (en) | Optical measuring apparatus | |
EP0609419B1 (en) | Interferometric probe for distance measurement | |
JP2021518582A (en) | Optics and methods for detecting light beam drift | |
JPH08122426A (en) | Laser distance measuring equipment and method | |
US10656402B2 (en) | Three-dimensional infrared imaging of surfaces utilizing laser displacement sensors | |
JP3258904B2 (en) | Scattered light detector | |
JPH10197336A (en) | Laser beam-measuring apparatus | |
JPH07120304A (en) | Laser doppler vibration meter | |
JP2939766B2 (en) | Laser scanning spot diameter measuring device | |
JP2755762B2 (en) | Remote displacement measuring device | |
JP2526794B2 (en) | Tilt detection device | |
JP2002267426A (en) | Shape-measuring instrument and method | |
CN115280164A (en) | Device for determining the speed and/or length of a product | |
JPH0735988B2 (en) | Dynamic surface access measuring device | |
JP2866566B2 (en) | 3D shape input device | |
JP2758420B2 (en) | Reflection type laser microscope imaging device | |
JPH0648399Y2 (en) | Non-contact micro surface abnormality detector | |
JP2946336B2 (en) | Sample surface height detector | |
JPH06137827A (en) | Optical level difference measuring apparatus | |
JPH10281732A (en) | Dimension measuring equipment | |
JPH09210620A (en) | Surface position detection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981216 |