DE3625712C1 - Vorrichtung zum lateralen Ausrichten einer optischen Abbildung - Google Patents
Vorrichtung zum lateralen Ausrichten einer optischen AbbildungInfo
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lateralen
Ausrichten einer durch ein Abbildungssystem bewirkten
optischen Abbildung auf eine vorgegebene Fläche oder
Marke mittels einer optischen Justiereinrichtung.
Bei der Justierung einer optischen Abbildung in lateraler
Richtung werden oft hohe Anforderungen an die
Positioniergenauigkeit gestellt. Dies gilt insbesondere
bei der Fokussierung von Laserstrahlen auf die Eintrittsfläche
von Lichtleitern. Üblicherweise werden
bei einer derartigen Justierung das Abbildungssystem
und der Lichtleiter durch mechanische Einstellmittel
relativ zueinander bewegt. Die Eintrittsfläche eines
Lichtleiters kann sehr klein sein (Durchmesser beispielsweise
0,05 mm). Die mechanischen Einstellmittel
für die erforderliche feinfühlige relative Positionierung
von Abbildungssystem und Lichtleiter sind daher
in der Regel aufwendig und teuer. Der hohe Aufwand für
den Justiervorgang selbst sowie die Probleme mit der
Langzeitstabilität der erreichbaren Einstellgenauigkeit
sind weitere Nachteile der mechanischen Einstellmittel.
Ähnliche Probleme treten unter anderem auch bei der
Abbildung von Marken auf, die quer zueinander zu justieren
sind, beispielsweise in Meßvorrichtungen.
Für das Einkoppeln eines Laserstrahls in eine Monomode-Faser
ist eine optische Justiereinrichtung bekannt,
die Ähnlichkeit mit einem Planplattenmikrometer
hat. Mittels einer Glasplatte, die an einer bestimmten
Stelle im Strahlengang des Abbildungssystems
gekippt wird, erfolgt eine Justierung des Laserflecks
senkrecht zur optischen Achse. Bei Einstellung der
optischen Abbildung wird der Kippwinkel und/oder die
Dicke der Glasplatte variiert. Eine Justierung mittels
Glasplatte in den beiden Richtungen senkrecht zur
optischen Achse der Abbildungsoptik erfordert daher
komplizierte Taumelbewegungen der Glasplatte, so daß
auch diese optische Justiereinrichtung schwer zu handhaben
ist. Zudem kann eine Glasplatte naturgemäß nicht
im parallelen Strahlengang eingesetzt werden.
Durch die DE-OS 33 06 318 ist eine Anordnung zur Verwendung
beim Positionieren eines optischen Bildes bekannt,
die zwei kippbare, planflächige optische Elemente
umfaßt. Eine derartige Anordnung erfordert jedoch
einen erheblichen mechanischen Aufwand. Außerdem ist
der Zusammenhang zwischen Versatz des Bildes und den
Kippwinkeln nicht linear. Schließlich führt der Einsatz
von planflächigen optischen Elementen im nichtparallelen
Strahlengang zu Abbildungsfehlern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs geschilderten Art anzugeben,
mit der eine genaue Justierung mit geringem mechanischem
Aufwand und einfachen Justierbewegungen erzielt
werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die optische Justiereinrichtung ein vor dem Abbildungssystem
angeordnetes, lateral verschiebbares
Linsensystem ist, dessen Brennweite größer als die
Brennweite des Abbildungssystems ist.
Zur lateralen Ausrichtung der optischen Abbildung eines
Abbildungssystems ist lediglich das erfindungsgemäß
vorgesehene Linsensystem in einer zur optischen Achse
des Abbildungssystems senkrechten Ebene zu bewegen.
Erfindungsgemäß sind für eine exakte Justierung ausschließlich
lineare Bewegungen des Linsensystems auszuführen.
Die erforderlichen Justierbewegungen sind
daher im Vergleich zur Kippung einer Glasplatte als optische
Justiereinrichtung erheblich einfacher auszuführen.
Ebenso können einfach zu fertigende Justiervorrichtungen,
z. B. Stellschrauben, Schiebeschlitten oder ähnliches
eingesetzt werden. Dabei läßt sich die optische Abbildung
praktisch beliebig genau justieren. Hierzu
müssen lediglich die Brennweiten des Abbildungs- und
des Linsensystems in der beanspruchten Weise aufeinander
abgestimmt werden: Erfindungsgemäß ist es wesentlich,
daß die Brennweite des Linsensystems größer - nach einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wesentlich größer -
als die des Abbildungssystems ist.
Wird beispielsweise vor einem Abbildungssystem L₂ eine
einzelne Linse L₁ eingesetzt, so gilt für die laterale
Verschiebung h₂ des Brennpunktes F des Abbildungssystems
bei parallelem Lichteintritt (z. B. Laserstrahl)
Mit
f₁= Brennweite der Linse L₁ f₂= Brennweite des Abbildungssystems L₂ h₁= laterale Verschiebung von L₁ h₂= laterale Verschiebung von F e= Abstand zwischen L₁ und L₂
f₁= Brennweite der Linse L₁ f₂= Brennweite des Abbildungssystems L₂ h₁= laterale Verschiebung von L₁ h₂= laterale Verschiebung von F e= Abstand zwischen L₁ und L₂
Die laterale Verschiebung h₁ der Linse L₁
wird also gewissermaßen optisch untersetzt. Auf diese
Weise kann man durch Auswahl eines geeigneten Brennweitenverhältnisses
beliebig genau die laterale Lage
des Systembrennpunktes durch relativ grobe Verschiebung
der Linse einstellen. Ähnliche Gesetzmäßigkeiten gelten
auch für nicht parallelen Strahlenverlauf vor der Linse L₁
sowie für ein Linsensystem, d. h. für die Hintereinanderschaltung
mehrerer, aufeinander abgestimmter Linsen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit auf
überraschend einfache Weise eine sichere und praktisch
beliebig genaue Justierung erfolgen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
die Brennweite des lateral verschiebbaren Linsensystems
wenigstens um einen Faktor 3, vorzugsweise um mindestens
einen Faktor 5 größer als die Brennweite des Abbildungssystems.
Je größer das Brennweitenverhältnis ist, desto
genauer kann die Justierung erfolgen und desto unempfindlicher
wird das System gegenüber Lageveränderungen des
Linsensystems.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
ist der Abstand zwischen dem Abbildungssystem
und dem Linsensystem kleiner als die doppelte Brennweite
des Abbildungssystems, vorzugsweise gleicht der
Abstand dieser Brennweite.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet bevorzugt bei
der Einkopplung von Laserlicht in einen Lichtwellenleiter
Anwendung. In einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung besteht dabei das Linsensystem aus einer
Einzellinse.
Erfindungsgemäß ist es nicht unbedingt erforderlich
korrigierte Linsen zu verwenden. Abbildungsfehler
können vielmehr über das gesamte optische System korrigiert
werden. Allenfalls bei einem großen Öffnungsverhältnis
und dann auch nur bei großem Abstand zwischen
Abbildungssystem und dem erfindungsgemäßen Linsensystem
kann z. B. ein achromatisches Linsensystem verwendet
werden.
Im folgenden soll anhand einer schematischen Skizze
ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erläutert werden:
Im Ausführungsbeispiel soll das Licht 1 eines Argonlasers
in einen Lichtwellenleiter 2 eingekoppelt werden.
Es soll sich hierbei um Licht der Wellenlänge 488 nm handeln.
Der Laserstrahl 1 hat etwa einen Durchmesser von
2 mm, die Eintrittsfläche des Lichtwellenleiters hingegen
einen Durchmesser von 50 Mikrometern. Zur Einkopplung
des Laserlichtes dient im Ausführungsbeispiel
eine konvergierend wirkende Plankonvexlinse 3 mit
folgenden Daten:
Brennweitef = 13,69 mm
Krümmungsradiusr = 9,57 mm
Mittendicked = 2,0 mm.
Im Abstand e von ca. 12 mm vor dieser Linse ist eine
zum Justieren dienende, divergierend wirkende Bikonkav-
Linse 4 mit folgenden Daten angeordnet:
Brennweitef = -220,19 mm
Krümmungsradius jeweilsr = 315,09 mm
Mittendicked = 1,0 mm.
Bei einer lateralen Verschiebung der Linse 4 um einen
Betrag h₁, beispielsweise 4 mm, erfolgt eine laterale
Verschiebung des Systembrennpunktes um einen
Betrag h₂=0,25 mm, der also um den Faktor 16 kleiner
ist, als h₁.
Der Laserstrahl kann daher feinfühlig auf die Eintrittsfläche
des Lichtwellenleiters fokussiert werden.
Die laterale Verschiebung kann durch mechanische Einstellmittel
erfolgen. In der Endlage können die Einstellmittel
z. B. durch Lacksicherung fixiert werden.
Die besonders lagekritische Abbildungslinse 3 braucht
während des Justiervorganges nicht bewegt werden.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum lateralen Ausrichten einer durch ein
Abbildungssystem bewirkten optischen Abbildung auf
eine vorgegebene Fläche oder Marke mittels einer optischen
Justiereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
die optische Justiereinrichtung ein vor dem Abbildungssystem
(3) angeordnetes, lateral verschiebbares Linsensystem
(4) ist, dessen Brennweite größer als die Brennweite
des Abbildungssystems (3) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennweite des lateral verschiebbaren Linsensystems
(4) wenigstens um einen Faktor 3, vorzugsweise
mindestens um einen Faktor 5 größer als die
Brennweite des Abbildungssystems (3) ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem
Abbildungssystem (3) und dem Linsensystem (4) kleiner
als die doppelte Brennweite des Abbildungssystems (3)
ist, vorzugsweise dieser Brennweite gleicht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Linsensystem (4) aus einer
Einzellinse besteht.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863625712 DE3625712C1 (de) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | Vorrichtung zum lateralen Ausrichten einer optischen Abbildung |
PCT/DE1987/000337 WO1988001065A1 (en) | 1986-07-30 | 1987-07-30 | Device for laterally aligning an optical image |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863625712 DE3625712C1 (de) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | Vorrichtung zum lateralen Ausrichten einer optischen Abbildung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3625712C1 true DE3625712C1 (de) | 1988-02-18 |
Family
ID=6306270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863625712 Expired DE3625712C1 (de) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | Vorrichtung zum lateralen Ausrichten einer optischen Abbildung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3625712C1 (de) |
WO (1) | WO1988001065A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3932458A1 (de) * | 1988-09-29 | 1990-04-05 | Fuller Research Corp | Verfahren zum gegenseitigen ausrichten einer optischen energiequelle und eines lichtleiters sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
WO2004097478A1 (en) * | 2003-05-01 | 2004-11-11 | Selex Sensors And Airborne Systems Limited | Optical coupling devices |
Families Citing this family (1)
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GB2230348A (en) * | 1989-04-08 | 1990-10-17 | Plessey Co Plc | Optical coupling through an image surface. |
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DE3306318A1 (de) * | 1982-02-24 | 1983-09-01 | Precision Grinding Ltd., Mitcham Junction | Anordnung zur verwendung bei positionieren eines optischen bildes |
Family Cites Families (1)
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DE3137602A1 (de) * | 1981-09-22 | 1983-04-07 | Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg | Anordnung zum einkoppeln eines lichtstrahls in eine lichtleitfaser |
-
1986
- 1986-07-30 DE DE19863625712 patent/DE3625712C1/de not_active Expired
-
1987
- 1987-07-30 WO PCT/DE1987/000337 patent/WO1988001065A1/de unknown
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO1988001065A1 (en) | 1988-02-11 |
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