JP2003161894A - Telescope, apparatus and method for adjusting telescope and recording medium with process program implemented by the adjustment method recorded thereon - Google Patents

Telescope, apparatus and method for adjusting telescope and recording medium with process program implemented by the adjustment method recorded thereon

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JP2003161894A
JP2003161894A JP2002244416A JP2002244416A JP2003161894A JP 2003161894 A JP2003161894 A JP 2003161894A JP 2002244416 A JP2002244416 A JP 2002244416A JP 2002244416 A JP2002244416 A JP 2002244416A JP 2003161894 A JP2003161894 A JP 2003161894A
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JP
Japan
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optical
telescope
adjustment
value
light
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Application number
JP2002244416A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Kasai
勇二 河西
Masahiro Murakawa
正宏 村川
Taro Itaya
太郎 板谷
Tetsuya Higuchi
哲也 樋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHINKA SYSTEM SOGO KENKYUSHO K
SHINKA SYSTEM SOGO KENKYUSHO KK
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
SHINKA SYSTEM SOGO KENKYUSHO K
SHINKA SYSTEM SOGO KENKYUSHO KK
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Filing date
Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make higher levels of function and performance than a conventional telescope obtainable with a telescope by less adjustment work than before even in a case where errors occur in parameters of optical elements due to a problem on assembling accuracy of the telescope and a vibration generated by transfer and transport. <P>SOLUTION: In the telescope provided with a plurality of the optical elements including a transformable mirror capable of changing a shape of a reflection surface, is characterized in that the parameters of a plurality of specific optical elements 2 in the optical elements are changed by a control signal CS outputted from an adjustment apparatus, the adjustment apparatus changes the parameters of the plurality of the specific optical elements according to probabilistic search technique, and a function of an optical apparatus satisfies the predetermined specification. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ある光学素子の調
整が他の光学素子の調整結果に影響を及ぼす複数の光学
素子を含む望遠鏡、光学素子を調整する調整する調整装
置を具備する望遠鏡の調整装置、その調整方法、及びそ
の調整方法を調整装置の電子計算機に実行させる処理プ
ログラムを記録した記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a telescope including a plurality of optical elements in which adjustment of one optical element influences the adjustment result of another optical element, and a telescope having an adjusting device for adjusting the optical element. The present invention relates to an adjusting device, an adjusting method thereof, and a recording medium recording a processing program for causing an electronic computer of the adjusting device to execute the adjusting method.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】光学
装置により実現される機能の状態を所定の目標値まで高
める方法として従来は、(1)熟練者による光学素子の
調整、(2)精度の高い光学素子の採用がなされてき
た。
2. Description of the Related Art As a method for increasing the state of a function realized by an optical device to a predetermined target value, there are conventionally (1) adjustment of an optical element by an expert and (2) accuracy adjustment. Higher optical elements have been adopted.

【0003】しかしながら(1)の熟練者による光学素
子の調整による方法では、光学装置を設置した場所での
調整が必要であり、調整時間が長く必要であった。ま
た、熟練者であっても十分な調整結果が得られないこと
もあるとともに、光学装置の調整結果が最適なものであ
るかどうかの客観的な判断を行うことができなかった。
さらに、熟練者を必要とすることから調整コストが高い
という問題があった。
However, in the method (1) in which an expert adjusts the optical element, the adjustment is required at the place where the optical device is installed, and the adjustment time is long. Further, even a skilled person may not be able to obtain a sufficient adjustment result, and it has not been possible to objectively judge whether or not the adjustment result of the optical device is optimum.
Further, there is a problem that the adjustment cost is high because a skilled person is required.

【0004】上記(1)の熟練者による光学素子の調整
の負担をなるべく小さくするために、(2)の精度の高
い光学素子の採用がなされてきた。しかしながら、精度
の高い光学素子は一般に高価であり、安定して入手でき
ない問題もあり、光学装置の製造を困難にしていた。
In order to reduce the burden of the adjustment of the optical element by the skilled person of the above (1), the highly accurate optical element of (2) has been adopted. However, a highly accurate optical element is generally expensive, and there is a problem that it cannot be stably obtained, which makes it difficult to manufacture an optical device.

【0005】それゆえ、従来の方法では光学装置の製造
コストが高く、また、熟練者による調整が必要になると
ともに調整時間が長くなるという欠点があった。上記調
整方法において、自動的な調整が可能であれば熟練者を
必要とせず、有効であると考えられるが、(1)の調整
箇所の調整において、一般的には図2に示す如く調整箇
所の光学装置の機能に与える影響が調整箇所ごとに独立
していないので、自動的な調整は非常に困難であり、そ
の調整には熟練者を必要としていた。
Therefore, the conventional method has the drawbacks that the manufacturing cost of the optical device is high, and that adjustment is required by a skilled person and the adjustment time is long. In the above adjusting method, if automatic adjustment is possible, it is considered to be effective without requiring a skilled person, but in the adjustment of the adjustment point of (1), generally, the adjustment point as shown in FIG. Since the effect on the function of the optical device is not independent for each adjustment location, automatic adjustment is extremely difficult, and the adjustment requires an expert.

【0006】すなわち、光学装置の調整箇所が複数であ
る場合においては、これらの調整箇所が互いに依存関係
を有する場合が多い。図2は、調整箇所と調整結果(調
整量)に調整箇所をまたがる依存関係(相関関係)があ
る場合を例示する説明図である。たとえば、1番目の調
整箇所を光学装置の機能が最適となるように調整し、次
に2番目の調整箇所を光学装置の機能がさらに最適とな
るように調整したとする。このとき、1番目の調整箇所
の調整結果は2番目の調整箇所の調整を行ったためにも
はや最適をもたらすものではなくなっており、再度調整
を行うと先ほどとは別の調整結果が最適のものとなって
いる。
That is, when the optical device has a plurality of adjustment points, these adjustment points often have a dependency relationship with each other. FIG. 2 is an explanatory diagram exemplifying a case where the adjustment location and the adjustment result (adjustment amount) have a dependency relationship (correlation) across the adjustment locations. For example, assume that the first adjustment location is adjusted to optimize the function of the optical device, and then the second adjustment location is adjusted to optimize the function of the optical device. At this time, the adjustment result of the first adjustment point is no longer optimal because the adjustment of the second adjustment point is performed, and when the adjustment is performed again, another adjustment result different from the previous adjustment result is obtained. Has become.

【0007】かかる依存関係を、レーザー装置の共振器
を例に説明する。波面制御器の共振器は、一般に3個以
上のミラーおよびプリズムで構成され、光路がループ状
になっている。ここで、ある1つのミラーの位置あるい
は向きを変えた場合、光路の全体が変化する。そのため
に、ほかいずれものミラーの最適な位置および向きも変
化してしまう。このことは、調整箇所であるミラーおよ
びプリズムの位置および方向のうちの一つを変化する
と、ほかいずれもの調整箇所の最適な調整結果も変わっ
てしまうことを意味する。
The dependence will be described by taking the resonator of the laser device as an example. The resonator of the wavefront controller is generally composed of three or more mirrors and prisms, and has an optical path looped. Here, if the position or the direction of a certain one mirror is changed, the entire optical path changes. As a result, the optimum position and orientation of any other mirror will change. This means that if one of the positions and directions of the mirror and the prism, which are the adjustment points, is changed, the optimum adjustment result of any other adjustment points is also changed.

【0008】上記のような複数の調整箇所の調整が独立
でない場合、調整範囲の大きさが連携する調整箇所数と
同じ次元数であるため、調整箇所の冪(べき)に比例し
て調整探索空間が広がり、組合せ爆発により、調整に非
現実的な時間を要するか、調整不可能となる場合があ
る。一例として、8ビットの設定信号で調整される調整
箇所が10カ所あり、すべてが連携している場合を考え
ると、調整の探索空間は2^80≒10^24(10の
24乗)という莫大な数の組み合わせとなり、従来の方
法では、現実的な時間での調整は不可能であった。
When the adjustments of the plurality of adjustment points are not independent as described above, since the size of the adjustment range has the same number of dimensions as the number of adjustment points to be linked, the adjustment search is performed in proportion to the power of the adjustment points. The space expands and the combination explosion may take unrealistic time to adjust or may not be adjustable. As an example, considering that there are 10 adjustment points that are adjusted by an 8-bit setting signal and all of them are linked, the adjustment search space is as large as 2 ^ 80≈10 ^ 24 (10 to the 24th power). However, the conventional method cannot be adjusted in a realistic time.

【0009】従来の産業用波面制御器は、鏡(ミラー)
・レーザー結晶(光学結晶)・分散素子(プリズム)等
の光学部品とそれらの保持部品から構成される。これら
の部品で構成されたレーザー共振器においては、光学部
品の配置がマイクロメートルの精度での設置が求められ
る。ミラーに関しては、縦方向・横方向・高さ方向・横
方向反射方向、高さ方向反射方向と5つの方向の調整が
必要となる。レーザー共振器内部には、2つ以上のミラ
ーとその保持機構が設置されている。出力増大・短パル
ス化などの機能向上をレーザー装置に施した場合、ミラ
ー・分散素子等の光学部品数は6個以上となる。それら
の保持部品の調整箇所は30箇所以上の多数となる。
A conventional industrial wavefront controller is a mirror.
-It is composed of optical parts such as laser crystal (optical crystal) and dispersive element (prism) and their holding parts. In a laser resonator composed of these components, the optical components are required to be installed with an accuracy of micrometer. Regarding the mirror, it is necessary to adjust the vertical direction, the horizontal direction, the height direction, the horizontal reflection direction, and the height direction reflection direction in five directions. Inside the laser resonator, two or more mirrors and their holding mechanism are installed. When the laser device is improved in functions such as increased output and shortened pulse, the number of optical components such as mirrors and dispersive elements becomes 6 or more. The number of adjustment points for these holding parts is 30 or more.

【0010】一方、レーザー共振器内部では光強度が強
いため、カーレンズ効果により非線形現象が誘起され、
レーザー出力光の出力・波長・横モードなどが変動を受
ける。従って、非線形現象により光学部品の最適配置条
件も変わってくる。パルスレーザー装置の場合、最短パ
ルス条件と最大出力条件で光学部品の最適配置が異な
る。
On the other hand, since the light intensity is strong inside the laser resonator, the Kerr lens effect induces a non-linear phenomenon,
The output, wavelength, transverse mode, etc. of the laser output light are subject to fluctuations. Therefore, the optimum arrangement condition of the optical components also changes due to the non-linear phenomenon. In the case of a pulse laser device, the optimal placement of optical components differs depending on the shortest pulse condition and the maximum output condition.

【0011】最適な配置条件の探索は、一般に熟練した
技術者により行われている。光学部品数が6点程度の場
合、典型的には熟練者で1週間程度、未熟練者では1月
以上の調整時間が必要である。さらに、上記の調整に於
いては、光学部品の保持部品の位置が時間と共にずれて
いくことから、レーザー装置の光出力が時間と共に変動
するため、さらに調整が困難となる。
The search for optimum layout conditions is generally performed by a skilled engineer. When the number of optical components is about 6, typically a skilled person needs about one week, and an unskilled person needs one month or more. Further, in the above adjustment, since the position of the holding component of the optical component shifts with time, the optical output of the laser device fluctuates with time, which makes further adjustment difficult.

【0012】レーザー装置からの光出力の情報をレーザ
ー装置にフィードバックすることにより、レーザー装置
の最適化がこれまでに行なわれている。光出力の情報と
しては、パワー(出力光強度)、光路の位置・方向、波
長、位相、波面、パルス幅などがある。レーザービーム
を空間的に分割してこれらの情報それぞれに対して評価
を行なった場合、多数の評価値が得られる。これらの評
価値は互いに従属であり、その相関関係は、レーザー装
置の動作条件に依存する。このような二つ以上の評価値
が存在する場合はごく一般的である。
The laser device has been optimized by feeding back information on the optical output from the laser device to the laser device. The optical output information includes power (output light intensity), position / direction of optical path, wavelength, phase, wavefront, pulse width, and the like. When the laser beam is spatially divided and each of these pieces of information is evaluated, a large number of evaluation values are obtained. These evaluation values are dependent on each other, and their correlation depends on the operating conditions of the laser device. It is very common that there are two or more such evaluation values.

【0013】しかしながら、従来技術においては、一般
に、光出力の情報のうちのパワー関しては励起光強度の
みの制御が行なわれ、光出力の情報のうちの光路の位置
・方向に関しては、位置/方向制御が可能であるミラー
の位置/方向のみの制御が行われている。
However, in the prior art, generally, only the pumping light intensity is controlled with respect to the power of the information of the optical output, and the position / direction of the optical path of the information of the optical output is controlled by position / direction. Only the position / direction of the mirror that can be controlled in direction is controlled.

【0014】これらの方法の特徴は、評価値に強い影響
をおよぼす単一の光学素子を見出して、それに対してフ
ィードバック制御を行なう点にある。これらの方法で
は、単一の素子のみを最適化するのでレーザー装置全体
の最適化がなされていない。
A feature of these methods is that a single optical element having a strong influence on the evaluation value is found and feedback control is performed on the single optical element. These methods do not optimize the entire laser device because only a single element is optimized.

【0015】さらにまた、それらの評価値が非線形の強
い相関を有する場合は多く有り、この場合は、光学装置
全体の調整箇所の最適化が困難になるとともに、調整効
率が非常に悪くなるという問題点がある。
Furthermore, there are many cases where those evaluation values have a strong non-linear correlation, and in this case, it becomes difficult to optimize the adjustment points of the entire optical device, and the adjustment efficiency becomes very poor. There is a point.

【0016】波面制御器においては、波面の各点におけ
る位相の値を正確に計算すると非現実的な時間がかかっ
てしまうため、波面制御器の機能を良好な特性にするこ
とが困難であった。
In the wavefront controller, it is difficult to make the function of the wavefront controller good because the calculation of the phase value at each point of the wavefront takes unrealistic time. .

【0017】望遠鏡においては、大きな凹面鏡で観測対
象を結像面に結像するときに、凹面鏡の反射面の位置/
形状が理想的な位置/形状とずれているため像の解像度
が低下してしまう。
In the telescope, when the observation target is imaged on the image forming surface with a large concave mirror, the position of the reflecting surface of the concave mirror /
Since the shape deviates from the ideal position / shape, the resolution of the image decreases.

【0018】また、光学装置は移動や運搬の際の振動や
衝撃により構成要素の配置が変動し、装置の性能の劣化
の問題があった。このように、光学装置では、複数の光
学素子の位置、方向、光学特性等(以下、パラメータと
称する)の総合的な調整が必要である。
In addition, the arrangement of the components of the optical device changes due to vibration or shock during movement or transportation, which causes a problem of deterioration of the performance of the device. As described above, in the optical device, it is necessary to comprehensively adjust the positions, directions, optical characteristics, and the like (hereinafter, referred to as parameters) of the plurality of optical elements.

【0019】それゆえ本発明は、上述の点に鑑みて、調
整される光学素子のパラメータが、複数の光学素子で互
いに従属した非線形な相関がある場合でも、従来必要と
された熟練者によらず自動的に、従来以下の精度の光学
素子を用いて、従来技術による場合より高い機能・高い
性能が、得られるような光学装置およびその調整方法を
提供することを目的としており、さらに、光学装置の移
動・運搬、経時変化等に起因する光学装置の機能・性能
の低下を改善する方法をも提供することを目的としてい
る。
Therefore, in view of the above points, the present invention has been made by a person skilled in the art conventionally required even when the parameters of the optical element to be adjusted have a non-linear correlation depending on each other in a plurality of optical elements. The purpose of the present invention is to provide an optical device and an adjusting method therefor, which automatically obtains higher functions and higher performances than those of the prior art by using an optical element having the following precision or less. It is also an object of the present invention to provide a method for improving the deterioration of the function / performance of an optical device due to movement / transportation of the device, aging, or the like.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するため、請求項1記載の本発明の、反射
面の形状を変化させえる変形可能なミラーを含む複数の
光学素子を含む望遠鏡は、前記光学素子の内特定の複数
光学素子のパラメータが、調整装置が出力する制御信号
により変更させられ、前記調整装置は前記特定の複数光
学素子のパラメータに関し、確率的探索手法に従って、
前記望遠鏡の機能が所定の仕様を満たすように制御信号
を出力することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention includes a plurality of optical elements including a deformable mirror capable of changing the shape of a reflecting surface according to the present invention. The telescope, parameters of a plurality of optical elements of the specific optical element is changed by a control signal output by the adjusting device, the adjusting device, regarding the parameters of the specific plurality of optical elements, according to a probabilistic search method,
It is characterized in that a control signal is output so that the function of the telescope satisfies a predetermined specification.

【0021】そして、請求項5記載の本発明の望遠鏡の
調整方法は、反射面の形状を変化させえる変形可能なミ
ラーを含む複数の光学素子を具備する望遠鏡において複
数の光学素子を制御する望遠鏡の調整方法であって、確
率的探索手法に従って制御信号を順次出力して、前記複
数の光学素子の内、特定の複数光学素子のパラメータを
変更し、望遠鏡の機能が所定の仕様を満たす最適値を探
索することを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a telescope adjusting method which controls a plurality of optical elements in a telescope having a plurality of optical elements including a deformable mirror capable of changing a shape of a reflecting surface. Of the adjustment method, the control signal is sequentially output according to the stochastic search method, and among the plurality of optical elements, the parameters of a plurality of specific optical elements are changed, and the optimum value of the function of the telescope that satisfies a predetermined specification. It is characterized by searching for.

【0022】かかる望遠鏡およびその調整方法によれ
ば、所定の機能を奏する望遠鏡の複数の光学素子の中
の、特定の複数の光学素子が、制御信号が示す値に応じ
て素子パラメータを変化させる光学素子で構成されてい
て、それら特定の複数の光学素子に駆動機構を介して与
えられる複数の制御信号の値を、調整装置が確率的探索
手法に従って、望遠鏡の機能が所定の仕様を満たすよう
に変更するので、上記所定の機能を奏する望遠鏡のパラ
メータの調整が必要な場合に、熟練者を必要とせずに自
動的に、その機能に関して従来技術による場合よりも高
い機能・高い性能を得ることができる。しかも望遠鏡の
移動や運搬、さらには、経時変化に起因する望遠鏡の機
能・性能の低下をも改善することができる。
According to the telescope and the adjusting method thereof, a plurality of specific optical elements among the plurality of optical elements of the telescope having a predetermined function change the element parameter according to the value indicated by the control signal. The adjustment device follows a stochastic search method to adjust the values of a plurality of control signals, which are composed of elements and are given to the specific plurality of optical elements via a driving mechanism, so that the function of the telescope satisfies a predetermined specification. Since it is changed, when it is necessary to adjust the parameters of the telescope that performs the above-mentioned predetermined functions, it is possible to automatically obtain higher functions and higher performances than those of the related art with respect to the functions, without requiring an expert. it can. Moreover, it is possible to improve movement and transportation of the telescope, and further, deterioration of the function and performance of the telescope due to aging.

【0023】ここで、望遠鏡の性能は一般に、その望遠
鏡が具える調整可能な複数の光学素子の各々のパラメー
タを引数とする関数Fで表すことができる。望遠鏡の機
能が所定の仕様を満たすようにすることは、関数Fの最
適解を求めることと等価である。本発明者はこの点に注
目し、望遠鏡の調整に、遺伝的アルゴリズムをはじめと
する確率的探索手法が適用可能なことを発見した。
Here, the performance of the telescope can be generally expressed by a function F which takes as arguments the parameters of each of the plurality of adjustable optical elements included in the telescope. Making the function of the telescope satisfy a predetermined specification is equivalent to obtaining an optimum solution of the function F. The present inventor paid attention to this point and discovered that a stochastic search method such as a genetic algorithm can be applied to the adjustment of the telescope.

【0024】遺伝的アルゴリズムは、確率的探索手法の
一つであり、(1)広域探索において有効に作用し、
(2)評価関数F以外には微分値等の派生的な情報が必
要でなく、(3)しかも容易な実装性を持つ、アルゴリ
ズムである。従って、本発明においては、請求項2およ
び請求項6の記載のように、上記調整装置による複数の
制御信号の値の変更に遺伝的アルゴリズムを用いても良
い。
The genetic algorithm is one of the probabilistic search methods, and (1) works effectively in wide area search,
(2) Other than the evaluation function F, derivative information such as a differential value is not required, and (3) the algorithm has easy mountability. Therefore, in the present invention, as described in claims 2 and 6, a genetic algorithm may be used for changing the values of the plurality of control signals by the adjusting device.

【0025】また、上記評価関数Fが特殊な条件をみた
す場合には、遺伝的アルゴリズムの代わりに、これも確
率的探索手法の一つである焼きなまし法を用いることに
より探索効率を向上させることも可能である。従って、
本発明においては、請求項3および請求項7の記載のよ
うに、上記調整装置による複数の制御信号の値の変更に
焼きなまし法を用いても良い。このようにすれば、遺伝
的アルゴリズムと比較して調整によって得られる性能は
低くなるものの、調整時間を短縮することができる。
When the evaluation function F satisfies a special condition, the search efficiency can be improved by using an annealing method, which is also a probabilistic search method, instead of the genetic algorithm. It is possible. Therefore,
In the present invention, as described in claims 3 and 7, the annealing method may be used for changing the values of the plurality of control signals by the adjusting device. In this way, the performance obtained by the adjustment is lower than that of the genetic algorithm, but the adjustment time can be shortened.

【0026】そして、本発明においては、請求項4およ
び請求項8の記載のように、調整装置が最適値を探索す
る際に、前記望遠鏡の複数の評価値を重みづけ積算する
評価関数を用いることとしても良い。
In the present invention, as described in claims 4 and 8, when the adjusting device searches for an optimum value, an evaluation function for weighting and integrating a plurality of evaluation values of the telescope is used. Good as a matter.

【0027】そして、上述した望遠鏡および望遠鏡の調
整方法における上記調整装置は、請求項9の記載のよう
に電子計算機で構成されていても良く、このようにすれ
ば、複数の素子パラメータを光学装置の機能が所定の仕
様を満たすように確率的探索手法に従って探索する処理
を短時間で容易かつ確実に行うことができる。
The adjusting device in the above-described telescope and the adjusting method of the telescope may be constituted by an electronic computer as set forth in claim 9, and in this case, a plurality of element parameters are set in the optical device. It is possible to easily and surely perform the process of searching in accordance with the probabilistic search method so that the above function satisfies a predetermined specification in a short time.

【0028】さらに、請求項10記載の本発明の記録媒
体は、請求項9記載の電子計算機が実行する複数の素子
パラメータを望遠鏡の機能が所定の仕様を満たすように
確率的探索手法に従って探索する処理プログラムを記録
したものであることを特徴とするものである。
Further, the recording medium of the present invention according to claim 10 searches a plurality of element parameters executed by the electronic computer according to claim 9 in accordance with a probabilistic search method so that the function of the telescope satisfies a predetermined specification. It is characterized in that the processing program is recorded.

【0029】かかる記録媒体によれば、本発明の望遠
鏡、および本発明の望遠鏡の調整方法のために電子計算
機が実行する処理プログラムを記録し保存し得て、任意
の場所での望遠鏡の調整を行うことができる。
According to such a recording medium, the processing program executed by the electronic computer for the telescope of the present invention and the method of adjusting the telescope of the present invention can be recorded and saved, and the telescope can be adjusted at any place. It can be carried out.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings by way of examples.

【0031】本発明は多様な光学装置に適用可能であ
る。すなわち、調整対象の光学装置に複数の調整箇所を
設け、該調整箇所を本発明による方法で調整することが
可能である。次の光学装置例では、光学装置一般に本発
明を適用した場合について述べる。
The present invention can be applied to various optical devices. That is, it is possible to provide a plurality of adjustment points on the optical device to be adjusted and adjust the adjustment points by the method according to the present invention. In the following optical device example, a case where the present invention is applied to an optical device in general will be described.

【0032】光学装置は、通常、ミラー、レンズ、プリ
ズムといった光学素子を構成要素として複数有してい
る。また、光学装置では一般に、その構成要素である光
学素子の光学装置内における位置や方向が製造誤差、あ
るいは光学装置に与えられる振動や衝撃によって設計仕
様より大きくずれることから、光学装置の要求仕様を満
たすためには調整が必要不可欠である。
The optical device usually has a plurality of optical elements such as mirrors, lenses and prisms as constituent elements. In addition, in an optical device, generally, the position and direction of the optical element, which is a component thereof, in the optical device largely deviates from the design specification due to a manufacturing error, or vibration or impact applied to the optical device. Coordination is essential to meet.

【0033】図1は、光学装置の一構成例である。図1
中、1は所定の機能を奏する光学ユニット、2は素子の
パラメータを制御信号(調整信号)CSの値に応じて変
化させ得る調整可能な光学素子であり、3は調整を行わ
ない光学素子である。光学素子2および光学素子3は、
その光学ユニット1の構成要素である。4は、調整可能
な光学素子2に接続する、調整可能な光学素子2のパラ
メータを制御信号CSの示す値に応じて変化させるため
の駆動機構である。5は、本発明の方法に従って、光学
ユニット1を調整するための調整装置、6は、光学ユニ
ット1(光学装置)の光出力の状態を観測するための観
測装置である。この例では、調整装置5および観測装置
6は光学ユニット1の外部装置となる。
FIG. 1 shows an example of the configuration of the optical device. Figure 1
Among them, 1 is an optical unit that performs a predetermined function, 2 is an adjustable optical element that can change the parameter of the element according to the value of a control signal (adjustment signal) CS, and 3 is an optical element that does not perform adjustment. is there. The optical element 2 and the optical element 3 are
It is a component of the optical unit 1. Reference numeral 4 denotes a drive mechanism connected to the adjustable optical element 2 for changing the parameter of the adjustable optical element 2 according to the value indicated by the control signal CS. 5 is an adjusting device for adjusting the optical unit 1 according to the method of the present invention, and 6 is an observing device for observing the state of the optical output of the optical unit 1 (optical device). In this example, the adjustment device 5 and the observation device 6 are external devices of the optical unit 1.

【0034】図1中、8、9はそれぞれ、光学装置に入
力する光(入力光)、および光学装置から出力する光
(出力光)である。図1中、7は調整光発生装置であ
り、光学ユニット1を調整するための調整光を発生させ
る。この調整光発生装置7は、調整を行わないときには
停止して、入力光8には通常の入力光が入力される。こ
の調整光は、調整装置5からの信号5Tに従って発生さ
れ、光学装置1の入力光8として光学装置1に入力され
る。調節光は光の強度の波長分布および空間分布が一定
である連続光またはパルス光であり、光学装置1を調整
するときの基準となるものである。この調整光は複数の
種類の光を切り替えることも可能であり、この場合は、
信号5Tに従って切替られるものである。
In FIG. 1, reference numerals 8 and 9 respectively denote light input to the optical device (input light) and light output from the optical device (output light). In FIG. 1, reference numeral 7 denotes an adjusting light generator, which generates adjusting light for adjusting the optical unit 1. The adjustment light generator 7 is stopped when the adjustment is not performed, and the normal input light is input as the input light 8. This adjustment light is generated according to the signal 5T from the adjustment device 5, and is input to the optical device 1 as the input light 8 of the optical device 1. The adjustment light is continuous light or pulsed light having a constant wavelength distribution and spatial distribution of light intensity, and serves as a reference when adjusting the optical device 1. This adjustment light can also switch between multiple types of light. In this case,
It is switched according to the signal 5T.

【0035】調整光発生装置7は、調整装置5からの信
号5Tに従って調整光を発生する装置のほか、調整装置
5によらず独自に調整光を発生する装置とすることも可
能である。さらには、調整光発生装置7を省略して、調
整光の代わりに、光学装置に通常入力される入力光を調
整光とみなすことも可能である。さらにまた、入力光の
光源を光学装置に内蔵することも可能である。
The adjusting light generating device 7 may be a device for generating the adjusting light in accordance with the signal 5T from the adjusting device 5 or a device for independently generating the adjusting light without depending on the adjusting device 5. Furthermore, it is possible to omit the adjustment light generator 7 and regard the input light that is normally input to the optical device as the adjustment light instead of the adjustment light. Furthermore, the light source of the input light can be built in the optical device.

【0036】図1において、光学素子2および光学素子
3の配置、およびかかる光学素子に関する光路は、その
概念を示す例示であり、実際には光学装置の設計により
決められる。同様に、駆動機構4に入力する制御信号C
Sの数は光学素子の調整に必要なパラメータの数に対応
して決められる。
In FIG. 1, the arrangement of the optical element 2 and the optical element 3 and the optical path relating to such an optical element are examples showing the concept thereof, and are actually determined by the design of the optical device. Similarly, a control signal C input to the drive mechanism 4
The number of S is determined according to the number of parameters required for adjusting the optical element.

【0037】調整可能な光学素子2および調整を行わな
い光学素子3は、ミラー、レンズ、光学フィルター、プ
リズム、回折格子、偏光素子、電気光学素子、音響光学
素子、光学結晶(レーザー結晶)、スリット、および上
記それらの光学素子の複合で構成される光学素子、等で
あり、光学ユニット1の構成要素として機能する。すな
わち、光学装置において、調整可能な光学素子2および
調整を行わない光学素子3は、光学ユニット1で取り扱
う光の光路に設置され、その光を、別方向に反射、集
光、光路の分割/合成、波長による選別、減衰、波長に
よる光路の分別、偏光による光の選別、変調、波長変換
等を行う。
The adjustable optical element 2 and the non-adjustable optical element 3 include mirrors, lenses, optical filters, prisms, diffraction gratings, polarizing elements, electro-optical elements, acousto-optical elements, optical crystals (laser crystals), and slits. , And an optical element composed of a composite of those optical elements, and the like, and functions as a constituent element of the optical unit 1. That is, in the optical device, the adjustable optical element 2 and the non-adjustable optical element 3 are installed in the optical path of the light handled by the optical unit 1, and reflect the light in different directions, condense, and divide the optical path. It performs composition, selection by wavelength, attenuation, separation of optical path by wavelength, selection of light by polarization, modulation, wavelength conversion, etc.

【0038】上記において、調整可能な光学素子2は本
発明の方法で調整がなされる光学素子であり、調整を行
わない光学素子3は、本発明の方法による調整が行われ
ない光学素子であっても、ほかの方法、たとえば光学装
置を組み立てた直後の粗調整など従来手法による調整を
行うようにしても良い。
In the above, the adjustable optical element 2 is an optical element which is adjusted by the method of the present invention, and the optical element 3 which is not adjusted is an optical element which is not adjusted by the method of the present invention. Alternatively, another method, for example, rough adjustment immediately after assembling the optical device, such as rough adjustment, may be used.

【0039】光学素子2の素子パラメータ(パラメー
タ)とは、光学ユニット1内における光学素子2の位
置、方向、光学特性であり、位置では、たとえば、直交
座標系X軸、Y軸、Z軸のそれぞれの方向の変位量x、
y、z、であり、方向では、たとえば、X軸を中心とし
た回転の量θx、Y軸を中心とした回転の量θy、Z軸
を中心とした回転の量θzである。かかる光学特性と
は、たとえば、反射率、透過率、吸収係数、増幅係数、
波長変換効率、屈折率、偏光特性(リターデーショ
ン)、伝達特性(位相、光強度、横モード等)、分配
比、変調率、および上記それらの波長特性、集光条件
(焦点の形状、収差)、コヒーレンス、光路条件であ
る。
The element parameters (parameters) of the optical element 2 are the position, direction, and optical characteristics of the optical element 2 in the optical unit 1. At the position, for example, the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the Cartesian coordinate system. Displacement x in each direction,
In the directions y and z, for example, the amount of rotation θx about the X axis, the amount of rotation θy about the Y axis, and the amount of rotation θz about the Z axis. Such optical characteristics include, for example, reflectance, transmittance, absorption coefficient, amplification coefficient,
Wavelength conversion efficiency, refractive index, polarization characteristics (retardation), transfer characteristics (phase, light intensity, transverse mode, etc.), distribution ratio, modulation rate, and those wavelength characteristics, focusing conditions (focal shape, aberration) , Coherence and optical path conditions.

【0040】調整対象となる光学ユニット1は、上述の
ように調整される光学素子2と調整されない光学素子3
から構成されており、この例では、調整される光学素子
2のパラメータを製造後あるいは光学装置の移動等で振
動や衝撃が与えられた後に微調整することにより、光学
装置の特性が要求仕様を満たすようにする。しかしなが
らこの光学装置は、図2に例示したように、ある光学素
子2のある一つのパラメータの調整が他のほとんどすべ
てのパラメータの調整結果に影響を及ぼすような光学装
置であるので、多くの場合、調整探索空間が組み合わせ
爆発を起こしてしまう。それゆえ、本発明に基づく遺伝
的アルゴリズムを用いた後述する調整手法が非常に有効
である。
The optical unit 1 to be adjusted includes the optical element 2 adjusted as described above and the optical element 3 not adjusted.
In this example, by finely adjusting the parameters of the optical element 2 to be adjusted after manufacturing or after vibration or shock is given by movement of the optical device, the characteristics of the optical device meet the required specifications. Try to meet. However, this optical device is an optical device in which the adjustment of one parameter of an optical element 2 affects the adjustment results of almost all other parameters, as illustrated in FIG. , The adjustment search space causes a combination explosion. Therefore, the adjustment method described later using the genetic algorithm based on the present invention is very effective.

【0041】本例において、光学装置の機能が所定の仕
様を満たすように光学素子2のパラメータが調整され
る。調整装置5の1構成例を図3に示す。図中、5Rは
データを保持するレジスタ、5RGは調整箇所の数のレ
ジスタ5Rを備えたレジスタ群である。5Aは本発明の
方法に従って調整手順を実行する調整アルゴリズム実行
装置、5Fは光学装置の機能の評価値を計算する評価関
数器である。図中、4は駆動機構で、4Cは比較回路,
4Dは光学素子のパラメータを変更する駆動機構4を駆
動するモータ駆動回路である(後で説明する。)。
In this example, the parameters of the optical element 2 are adjusted so that the function of the optical device satisfies a predetermined specification. One configuration example of the adjusting device 5 is shown in FIG. In the figure, 5R is a register for holding data, and 5RG is a register group including a register 5R for the number of adjustment points. 5A is an adjustment algorithm execution device for executing an adjustment procedure according to the method of the present invention, and 5F is an evaluation function unit for calculating an evaluation value of the function of the optical device. In the figure, 4 is a drive mechanism, 4C is a comparison circuit,
Reference numeral 4D is a motor drive circuit that drives the drive mechanism 4 that changes the parameters of the optical element (described later).

【0042】本例における調整では、上記駆動機構4
は、図3に示す調整装置5内のレジスタ5Rに保持され
ているデジタル値に対応する制御信号CSに従って、調
整される調整素子2のパラメータを変更する。該制御信
号CSは、レジスタ5Rのデータに一対一に対応したア
ナログ信号あるいはデジタル信号である。ここにおける
レジスタ5Rは、光学素子2の調整箇所の総数と一致し
た個数だけ設けられる。レジスタ5Rは、保持したデジ
タル値を駆動機構に出力するとともに、調整装置5内の
調整アルゴリズム実行装置5Aにより、保持している値
を変更され得る。
In the adjustment in this example, the drive mechanism 4 is used.
Changes the parameter of the adjusting element 2 to be adjusted according to the control signal CS corresponding to the digital value held in the register 5R in the adjusting device 5 shown in FIG. The control signal CS is an analog signal or a digital signal that corresponds to the data in the register 5R one-to-one. The registers 5R here are provided in the same number as the total number of adjustment points of the optical element 2. The register 5R outputs the held digital value to the drive mechanism, and the held value can be changed by the adjustment algorithm execution device 5A in the adjustment device 5.

【0043】上記の調整アルゴリズム実行装置5Aは、
遺伝的アルゴリズムに従って、複数のレジスタ5Rの保
持値として最適な値を探索する。なお、調整装置5は、
パーソナルコンピュータあるいはマイクロコンピュータ
等の読み取り可能な記録媒体/記録媒体の読みだし装置
を具備した電子計算機により構成することが可能であ
り、また、特開平9−294069号公報に公開されて
いるプログラマブルLSI、あるいは、梶谷らによる論
文「GAによるニューラルネットワークの構造学習回路
の実現」(日本神経回路学会誌vol.5、No.4、
pp.145〜153、1998年)に記載されている
回路を用いて構成することもできる。
The above adjustment algorithm execution device 5A is
According to a genetic algorithm, an optimum value is searched for as a holding value of the plurality of registers 5R. The adjusting device 5 is
It can be configured by an electronic computer equipped with a readable recording medium / recording medium reading device such as a personal computer or a microcomputer, and a programmable LSI disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-294069. Alternatively, Kajitani et al., “Realization of Structure Learning Circuit of Neural Network by GA” (Journal of the Neural Network Society, vol. 5, No. 4,
pp. 145-153, 1998).

【0044】上記の電子計算機に於いては、調整アルゴ
リズム実行装置5Aおよび評価関数器5Fの機能を実現
するプログラムがハードディスク、ROM(読みだし専
用メモリ)、光ディスク、光磁気ディスク、フレキシブ
ルディスク、磁気ディスク、フラッシュメモリ、強誘電
体を利用したメモリ、磁性体を利用したMRAM、バッ
クアップ機能をもつ半導体メモリ、等の記録媒体に格納
されている。同様に、後述の駆動機構制御装置5Cの機
能も電子計算機上で実現でき、このための調整方法に係
るプログラム(調整を行うプログラム)が同様に上記の
記録媒体に格納されている。
In the above electronic computer, the programs for realizing the functions of the adjustment algorithm execution unit 5A and the evaluation function unit 5F are hard disk, ROM (read-only memory), optical disk, magneto-optical disk, flexible disk, magnetic disk. , A flash memory, a memory using a ferroelectric substance, an MRAM using a magnetic substance, a semiconductor memory having a backup function, and the like. Similarly, the function of the drive mechanism control device 5C, which will be described later, can also be realized on an electronic computer, and a program relating to an adjusting method therefor (a program for adjusting) is also stored in the recording medium.

【0045】また、上記の調整を行うプログラムは、ネ
ットワークを経由して伝送・配信されるものであっても
よい。観測装置6は、光学装置(光学ユニット1)の出
力光を入力されて、その入力光を分析し、電気的な信号
に変換した後、調整装置5に引き渡す。調整装置5は、
評価関数器5Fによって調整光に対応する光学装置1の
出力がどの程度理想的であるかの評価値を計算する。そ
の評価値は、調整装置5内の調整アルゴリズム実行装置
5Aに引き渡される。調整アルゴリズム実行装置5A
は、後述するように本発明の方法で最適な調整結果を探
索する。
Further, the above adjustment program may be transmitted / distributed via a network. The observation device 6 receives the output light of the optical device (optical unit 1), analyzes the input light, converts the input light into an electrical signal, and then delivers the electrical signal to the adjustment device 5. The adjusting device 5 is
The evaluation function unit 5F calculates an evaluation value of how ideal the output of the optical device 1 corresponding to the adjusted light is. The evaluation value is delivered to the adjustment algorithm execution device 5A in the adjustment device 5. Adjustment algorithm execution device 5A
Searches for the optimum adjustment result by the method of the present invention as described later.

【0046】本例では入力光および出力光の光路数がそ
れぞれ一ずつであるが、本発明では、光学装置1の入力
光8および出力光9の光路数は、複数の場合を含む任意
の場合で可能であり、また、例えば、励起光源を内蔵し
たレーザーのように入力光8を有しない場合でも可能で
ある。また、双方向に光を取り扱う光学装置の場合でも
可能である。なお、この場合には、信号の方向に応じて
入力光8と出力光9が変わるので、調整光発生器7と観
測装置6の接続を切り替えて本発明の調整を実施する。
In the present example, the number of optical paths of the input light and the output light is one, but in the present invention, the number of the optical paths of the input light 8 and the output light 9 of the optical device 1 is arbitrary. It is also possible even if the input light 8 is not provided as in a laser having a built-in excitation light source. It is also possible in the case of an optical device that handles light in both directions. In this case, since the input light 8 and the output light 9 change according to the direction of the signal, the adjustment light generator 7 and the observation device 6 are switched to perform the adjustment of the present invention.

【0047】また、本発明の調整に用いられる出力光9
は光学装置1の本来の出力光のみならず、光学装置の内
部(光学ユニット1)から取り出しても良い。光学ユニ
ット1における光学素子2の調整箇所の総数が複数であ
り、図2に例示するように、光学素子2の調整箇所にお
いて、ある調整箇所の調整が他のすべての調整箇所の調
整結果に影響を及ぼすものであって、調整探索空間の組
み合わせ爆発を起こす場合に、本発明は特に有効であ
る。
Further, the output light 9 used for the adjustment of the present invention is
May be taken out not only from the original output light of the optical device 1 but also from the inside of the optical device (optical unit 1). The total number of adjustment points of the optical element 2 in the optical unit 1 is plural, and as illustrated in FIG. 2, in the adjustment points of the optical element 2, the adjustment of a certain adjustment point affects the adjustment results of all the other adjustment points. The present invention is particularly effective in the case of causing a combined explosion of the adjustment search space.

【0048】本例の光学ユニット1は、電気信号の調整
信号に従って駆動機構4により調整される光学素子2、
レジスタ群5RGを有する調整装置5により調整される
ことを大きな特徴としている。以下に本例の光学装置の
動作説明を行う。
The optical unit 1 of this example comprises an optical element 2 adjusted by a drive mechanism 4 in accordance with an adjustment signal of an electric signal.
A major feature is that the adjustment is performed by the adjustment device 5 having the register group 5RG. The operation of the optical device of this example will be described below.

【0049】光学素子2は、ミラー、レンズ、光学フィ
ルター、プリズム、導波路型光学素子(光ファイバー、
導波路型変調器、光ファイバーグレーティング)、半導
体光部品(半導体ミラー、半導体吸収変調器)、回折格
子、偏光素子、電気光学素子、音響光学素子、光学結晶
(レーザー結晶)、スリット、および上記それらの光学
素子の複合で構成される光学素子、等であり、調整装置
5から出力される制御信号CSに対応して駆動機構4に
よりその位置、方向、光学特性のパラメータを変化させ
得る光学素子である。
The optical element 2 includes a mirror, a lens, an optical filter, a prism, a waveguide type optical element (optical fiber,
Waveguide modulator, optical fiber grating), semiconductor optical component (semiconductor mirror, semiconductor absorption modulator), diffraction grating, polarizing element, electro-optical element, acousto-optical element, optical crystal (laser crystal), slit, and those mentioned above. An optical element composed of a composite of optical elements, etc., and an optical element whose position, direction, and optical characteristic parameters can be changed by the drive mechanism 4 in response to a control signal CS output from the adjusting device 5. .

【0050】そしてこの例は、かかる光学素子2の調整
箇所の個数が複数であることを特徴としている。調整箇
所が複数である場合はたとえ光学素子2の数が1であっ
てもよい。光学素子2が複数の場合は、同一種類の光学
素子であるか否かを問わない。また通常は、駆動機構4
の数は光学素子2の調整箇所の同数である。ただし、駆
動機構の一部、たとえば、モータに電流を流すための回
路などは一体化してもよい。
This example is characterized in that the optical element 2 has a plurality of adjustment points. When there are a plurality of adjustment points, the number of optical elements 2 may be one. When there are a plurality of optical elements 2, it does not matter whether they are the same type or not. Also, normally, the drive mechanism 4
Are the same as the number of adjustment points of the optical element 2. However, a part of the drive mechanism, for example, a circuit for supplying a current to the motor may be integrated.

【0051】光学素子2は、駆動機構4によりそのパラ
メータを変化させるものである。可変するパラメータは
上述のように、任意の座標系における位置、方向、光学
特性であり、ある1つの調整箇所の変更、すなわち、あ
る1つの駆動機構4の動作により変化するパラメータの
数は1とは限らない。以下に駆動装置4の構成例を示
す。
The optical element 2 changes its parameters by the driving mechanism 4. As described above, the variable parameters are the position, direction, and optical characteristics in an arbitrary coordinate system, and the number of parameters that change by changing one adjustment point, that is, the operation of one drive mechanism 4, is 1. Not necessarily. A configuration example of the drive device 4 is shown below.

【0052】一方向の並進の移動が可能である光学素子
2の駆動機構4の一構成例を図4に示す。図4中、40
1は該駆動機構の基台である。402は駆動され並進の
動きをするステージであり、基台401上を一方向に動
くことができるようにレールが設けられている(図示し
ていない。)。該ステージ402には光学素子2が取り
付けられている。403は雄ねじ、404は基台401
に固定された雌ねじである。405は雄ねじ403を回
転するためのモータ、406は雄ねじ403の回転した
量(回転角)を検出するためのポテンショメータであ
る。407はバネであり、雄ねじ403と雌ねじ404
の間の隙間により位置の不確定さが生じることを防ぎ、
また、雄ねじ403の移動量とステージ402の移動量
が同じとなるように機能する。
FIG. 4 shows an example of the structure of the driving mechanism 4 for the optical element 2 which is capable of translational movement in one direction. 40 in FIG.
Reference numeral 1 is a base of the drive mechanism. Reference numeral 402 denotes a stage which is driven and moves in translation, and rails are provided so as to be able to move on the base 401 in one direction (not shown). The optical element 2 is attached to the stage 402. 403 is a male screw, 404 is a base 401
It is a female screw fixed to. Reference numeral 405 is a motor for rotating the male screw 403, and 406 is a potentiometer for detecting the amount of rotation (rotation angle) of the male screw 403. 407 is a spring, which is a male screw 403 and a female screw 404.
To prevent position uncertainty due to the gap between
It also functions so that the moving amount of the male screw 403 and the moving amount of the stage 402 are the same.

【0053】該駆動機構においては、モータ405によ
り雄ねじ403が回転し、雌ねじ404が基台401に
固定されていることから、雄ねじ403はその中心軸の
方向に移動する。この移動量は雄ねじ403の回転角に
比例した大きさである。雄ねじ403が一回転(回転角
が360度)のとき、該移動量は雄ねじ403のねじ山
のピッチに等しくなる。ステージ402は、雄ねじ40
2と同じ移動を行う。
In the drive mechanism, the male screw 403 is rotated by the motor 405 and the female screw 404 is fixed to the base 401, so that the male screw 403 moves in the direction of its central axis. The amount of movement is proportional to the rotation angle of the male screw 403. When the male screw 403 makes one rotation (the rotation angle is 360 degrees), the moving amount becomes equal to the pitch of the thread of the male screw 403. The stage 402 has a male screw 40
Perform the same movement as 2.

【0054】4Cは、制御信号CSと、ポテンショメー
タの示す回転角の信号(PS)を入力されて、制御信号
CSに対応する回転角とポテンショメータの示す回転角
を比較するための比較回路である。4Dは、比較回路4
Cの出力に従ってモータ405を回転するための電流
(MD)を出力するモータ駆動回路であり、比較回路の
出力である制御信号CSに対応する回転角とポテンショ
メータの示す回転角が小さくなる方向にモータを回転す
る電流を出力する。
Reference numeral 4C is a comparison circuit for receiving the control signal CS and the rotation angle signal (PS) indicated by the potentiometer and comparing the rotation angle corresponding to the control signal CS with the rotation angle indicated by the potentiometer. 4D is a comparison circuit 4
The motor drive circuit outputs a current (MD) for rotating the motor 405 in accordance with the output of C, and the motor rotates in a direction in which the rotation angle corresponding to the control signal CS output from the comparison circuit and the rotation angle indicated by the potentiometer become smaller. Outputs the current that rotates the.

【0055】以上の動作によって、該駆動機構は、該駆
動機構に取り付けた光学素子2を、制御信号CSの示す
値に対応する位置となるように並進移動させる。すなわ
ち、該駆動機構は制御信号CSの示す値に対応して光学
ユニット1内の光学素子2のパラメータを変化させる。
By the above operation, the drive mechanism translates the optical element 2 attached to the drive mechanism to the position corresponding to the value indicated by the control signal CS. That is, the drive mechanism changes the parameter of the optical element 2 in the optical unit 1 according to the value indicated by the control signal CS.

【0056】図4の構成例の比較回路4Cおよびモータ
駆動回路4Dを、調整装置5内に組み込むことも可能で
ある。図5はこの一構成例を示している。図5中の5C
は、駆動機構制御装置で、ポテンショメータ406から
の信号が入力されて図4の比較回路4Cおよびモータ駆
動回路4Dと同じ機能を行う。ここで、図3と同じ参照
符号のものは同じもの若しくは相当するものであること
を表している。
It is also possible to incorporate the comparison circuit 4C and the motor drive circuit 4D of the configuration example of FIG. 4 in the adjusting device 5. FIG. 5 shows an example of this configuration. 5C in FIG.
Is a drive mechanism control device, which receives a signal from the potentiometer 406 and performs the same function as the comparison circuit 4C and the motor drive circuit 4D of FIG. Here, the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same or corresponding ones.

【0057】モータ405は直流モータのほか、圧電効
果を利用するピエゾモータを使用してもよい。また、モ
ータ405をステッピングモータとした場合、ステッピ
ングモータに流す電流の状態に対応してモータの回転角
度が制御できることから、ポテンショメータ406およ
び比較回路4Cを省略する事が可能である。この場合、
モータ駆動回路4Dは、制御信号CSが入力される。
The motor 405 may be a DC motor or a piezo motor utilizing the piezoelectric effect. Further, when the motor 405 is a stepping motor, the rotation angle of the motor can be controlled in accordance with the state of the current passed through the stepping motor, so that the potentiometer 406 and the comparison circuit 4C can be omitted. in this case,
The control signal CS is input to the motor drive circuit 4D.

【0058】光学素子2において、二方向の並進を行う
には、上記の図4の構成の駆動機構4を2段に重ねて使
用すればよい。すなわち、2段に重ねた駆動機構のう
ち、下の段のステージ402と上の段の基台401を互
いに固定するか、あるいは一体の構成とすればよい。こ
のとき、下の段のステージ402と上の段の基台401
の向きの関係は、平行であっても垂直であってもよい。
さらには、任意の一定の角度であってもよい。
In the optical element 2, in order to perform translation in two directions, the drive mechanism 4 having the above-mentioned configuration shown in FIG. 4 may be used by stacking it in two stages. That is, in the two-tiered driving mechanism, the lower stage 402 and the upper stage base 401 may be fixed to each other or may be integrated. At this time, the lower stage 402 and the upper stage base 401
The relationship of the directions of may be parallel or vertical.
Further, it may be an arbitrary constant angle.

【0059】光学素子2において、三方向の並進の移動
を行うには、上述の二方向の並進の移動の場合と同様
に、上記の図4の構成の駆動機構4を3段に重ねて使用
すればよい。すなわち、3段に重ねた駆動機構4のう
ち、下の段のステージ402と中央の段の基台401を
互いに固定するか、あるいは一体の構成とすればよく、
中央の段のステージ402と上の段の基台401を互い
に固定するか、あるいは一体の構成とすればよい。この
とき、それぞれの段の基台401及びステージ402の
向きの関係は、同様に平行であっても垂直であってもよ
く、任意の一定の角度であってもよい。
In order to perform the translational movements in the three directions in the optical element 2, the drive mechanism 4 having the above-mentioned configuration of FIG. 4 is used by stacking in three stages, as in the case of the translational movements in the two directions. do it. That is, of the drive mechanisms 4 stacked in three stages, the lower stage 402 and the central stage base 401 may be fixed to each other, or may be integrated.
The central stage 402 and the upper stage base 401 may be fixed to each other or may be integrated. At this time, the relationship between the orientations of the base 401 and the stage 402 of each stage may be parallel or vertical, or may be an arbitrary fixed angle.

【0060】光学素子2に対して一軸の回転を行う駆動
機構4の一構成例を図6に示す。図6中、401は該駆
動機構の基台である。402は駆動され並進の動きをす
るステージであり、410で示す支点を中心に回転す
る。該ステージ402に光学素子2が取り付けられる。
403は雄ねじ、404は基台401に固定された雌ね
じである。405は雄ねじ403を回転するためのモー
タ、406は雄ねじ403の回転した量(回転角)を検
出するためのポテンショメータである。407はバネで
あり、雄ねじ403と雌ねじ404の間の隙間により位
置の不確定さが生じることを防ぎ、また、雄ねじ403
の移動量と一対一対応したステージ402の回転量が得
られるように機能する。
FIG. 6 shows an example of the structure of the drive mechanism 4 for rotating the optical element 2 about one axis. In FIG. 6, reference numeral 401 is a base of the drive mechanism. A stage 402 is driven and moves in translation, and rotates about a fulcrum 410. The optical element 2 is attached to the stage 402.
Reference numeral 403 is a male screw, and 404 is a female screw fixed to the base 401. Reference numeral 405 is a motor for rotating the male screw 403, and 406 is a potentiometer for detecting the amount of rotation (rotation angle) of the male screw 403. Reference numeral 407 denotes a spring, which prevents the position uncertainty from being caused by the gap between the male screw 403 and the female screw 404.
Functioning to obtain a rotation amount of the stage 402 that has a one-to-one correspondence with the movement amount.

【0061】該駆動機構においては、モータ405によ
り雄ねじ403が回転し、雌ねじ404が基台401に
固定されていることから、雄ねじ403はその中心軸の
方向に移動する。この移動量は雄ねじ403の回転角に
比例した大きさである。雄ねじ403が一回転(回転角
が360度)のとき、該移動量は雄ねじ403のねじ山
のピッチに等しくなる。4Cは、制御信号CSに対応す
る回転角とポテンショメータの示す回転角を比較するた
めの比較回路である。
In the drive mechanism, since the male screw 403 is rotated by the motor 405 and the female screw 404 is fixed to the base 401, the male screw 403 moves in the direction of its central axis. The amount of movement is proportional to the rotation angle of the male screw 403. When the male screw 403 makes one rotation (the rotation angle is 360 degrees), the moving amount becomes equal to the pitch of the thread of the male screw 403. 4C is a comparison circuit for comparing the rotation angle corresponding to the control signal CS and the rotation angle indicated by the potentiometer.

【0062】4Dは、比較回路4Cの出力に従ってモー
タ405を回転するための電流を出力するモータ駆動回
路であり、比較回路の出力である制御信号CSに対応す
る回転角とポテンショメータの示す回転角が小さくなる
方向にモータを回転する電流を出力する。雄ねじ403
の移動によりステージ402が支点410を中心とする
回転を行う。以上の動作によって、該駆動機構は、該駆
動機構に取り付けた光学素子2を、制御信号CSの示す
値に対応する方向となるように回転させる。すなわち、
該駆動機構は制御信号CSの示す値に対応して該光学装
置2のパラメータを変化させる。
Reference numeral 4D is a motor drive circuit for outputting a current for rotating the motor 405 in accordance with the output of the comparison circuit 4C. The rotation angle corresponding to the control signal CS output from the comparison circuit and the rotation angle indicated by the potentiometer are shown. Outputs the current that rotates the motor in the direction of decreasing. Male screw 403
The movement of the stage causes the stage 402 to rotate about the fulcrum 410. By the above operation, the drive mechanism rotates the optical element 2 attached to the drive mechanism so as to be in the direction corresponding to the value indicated by the control signal CS. That is,
The drive mechanism changes the parameter of the optical device 2 according to the value indicated by the control signal CS.

【0063】モータ405は直流モータのほか、圧電効
果を利用するピエゾモータを使用してもよい。また、モ
ータ405をステッピングモータとした場合、ステッピ
ングモータに流す電流の状態に対応してモータの回転角
度が制御できることから、ポテンショメータ406およ
び比較回路4Cを省略することが可能である。この場
合、モータ駆動回路4Dには、制御信号CSが入力され
る。
The motor 405 may be a DC motor or a piezo motor utilizing the piezoelectric effect. Further, when the motor 405 is a stepping motor, the rotation angle of the motor can be controlled in accordance with the state of the current passed through the stepping motor, so the potentiometer 406 and the comparison circuit 4C can be omitted. In this case, the control signal CS is input to the motor drive circuit 4D.

【0064】光学素子2において、二軸の回転を行うに
は、上記の図6の構成の駆動機構を2組使用すればよ
い。さらには、支点410、バネ407を共通にして、
図7に示す構成とすることも可能である。図7におい
て、403a、403bは2つの軸に対応した回転を得
るための雄ねじであり、410は共通の支点、407は
共通のバネである。図7において、雄ねじ403a、4
03bの移動に必要なほかの構成要素の記載を省略して
ある。雄ねじ403a、403bがそれぞれ独立して制
御信号CSに対応した位置に移動を行い、2軸の独立し
た回転が得られる。
In order to perform biaxial rotation in the optical element 2, it is sufficient to use two sets of the driving mechanism having the above-mentioned configuration of FIG. Furthermore, the fulcrum 410 and the spring 407 are made common,
The configuration shown in FIG. 7 is also possible. In FIG. 7, 403a and 403b are male screws for obtaining rotations corresponding to two axes, 410 is a common fulcrum, and 407 is a common spring. In FIG. 7, male screws 403a, 4
Description of other components necessary for moving 03b is omitted. The male screws 403a and 403b independently move to positions corresponding to the control signal CS, and independent rotation of two axes is obtained.

【0065】光学素子2において、三軸の回転を行うに
は、上述の二軸の回転の場合と同様に、上記の図6の構
成の駆動機構を3組使用すればよい。1つの光学素子2
の変化し得るパラメータが並進の移動と回転の複合であ
る場合には、上述の並進の移動の場合の構成例と、回転
の場合の構成例を組み合わせることで構成できる。
In the optical element 2, in order to rotate about three axes, three sets of the driving mechanism having the above-mentioned configuration shown in FIG. 6 may be used as in the case of rotating about two axes. One optical element 2
In the case where the parameter that can change is a combination of translational movement and rotation, it can be configured by combining the configuration example in the case of translational movement and the configuration example in the case of rotation.

【0066】光学素子2が可変形ミラーである場合、取
り扱う光の波面の制御が可能である。可変形ミラーの光
学素子2およびその駆動機構4の一構成例を図8および
図9に示す。図8は、この可変形ミラーの構成例の断面
を示す図であり、図9は、この可変形ミラーの構成例の
電極配置を示す平面図である。
When the optical element 2 is a deformable mirror, it is possible to control the wavefront of the light to be handled. An example of the configuration of the optical element 2 of the deformable mirror and its drive mechanism 4 is shown in FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a diagram showing a cross section of a configuration example of this deformable mirror, and FIG. 9 is a plan view showing an electrode arrangement of this configuration example of the deformable mirror.

【0067】図8において、201は制御信号CSの示
す値に対応して変形するミラー、202はミラーの支持
構造、203は複数個の電極である。4AMは制御信号
CSの値に応じて電圧を出力する増幅器である。本構成
例では、1つの可変形ミラーなる光学素子2と複数の駆
動機構4が一体の構成となっている。
In FIG. 8, 201 is a mirror that deforms according to the value indicated by the control signal CS, 202 is a mirror support structure, and 203 is a plurality of electrodes. 4AM is an amplifier that outputs a voltage according to the value of the control signal CS. In this configuration example, the optical element 2 which is one deformable mirror and the plurality of drive mechanisms 4 are integrated.

【0068】該変形するミラー201は、導電性の物質
でできており、便宜上接地電位であるとする。複数の電
極203は、該ミラー201に対向し、かつ、近接して
等距離に設置されている。このとき、電極203に電圧
を印加すると、静電引力により電極203に近接した部
分のミラー201が引き寄せられる。その結果、該ミラ
ー201は変形する。ここで、電極203および増幅器
4AMは駆動機構4として機能する。
It is assumed that the deformable mirror 201 is made of a conductive material and has a ground potential for convenience. The plurality of electrodes 203 face the mirror 201, and are arranged in close proximity to each other at equal distances. At this time, when a voltage is applied to the electrode 203, the portion of the mirror 201 close to the electrode 203 is attracted by the electrostatic attraction. As a result, the mirror 201 is deformed. Here, the electrode 203 and the amplifier 4AM function as the drive mechanism 4.

【0069】電極203が複数あることから、それぞれ
の電極に印加される電圧に応じてそれぞれの電極近傍の
ミラーが引き寄せられることになる。このとき、ミラー
201の変形の自由度は電極203の数と同じである。
電極203は、図9に示す如く配置される。上記の構成
例では、一つの可変形ミラーの電極の数、ミラー201
の変形の自由度、調整箇所の数はともに37である。
Since there are a plurality of electrodes 203, the mirrors in the vicinity of the respective electrodes are attracted according to the voltage applied to each electrode. At this time, the degree of freedom of deformation of the mirror 201 is the same as the number of electrodes 203.
The electrode 203 is arranged as shown in FIG. In the above configuration example, the number of electrodes of one deformable mirror, the mirror 201
The degree of freedom of deformation and the number of adjustment points are 37.

【0070】すなわち、該ミラー201は、入力される
制御信号CSと同数のパラメータを有し、それと同数の
自由度で変形する。ここで、ある電極203に対応する
場所のミラー201の変形量は、該電極203に隣接す
る電極203の電圧により大きく影響される。そのた
め、複数の調整されるパラメータは、図2に示す如く該
パラメータの調整結果に相互に影響を及ぼす。
That is, the mirror 201 has the same number of parameters as the input control signal CS and is deformed with the same number of degrees of freedom. Here, the amount of deformation of the mirror 201 at a position corresponding to a certain electrode 203 is greatly influenced by the voltage of the electrode 203 adjacent to the electrode 203. Therefore, the plurality of adjusted parameters mutually influence the adjustment result of the parameters as shown in FIG.

【0071】可変形ミラーの別の構成例について、図1
0にその断面を示す。図10中、4PZはピエゾ素子、
204は絶縁体の支持構造である。このほか図8の場合
と同様のものに同じ符号を付している。電極203の配
置は図9に示す構成例と同様である。
FIG. 1 shows another example of the configuration of the deformable mirror.
The cross section shows 0. In FIG. 10, 4PZ is a piezo element,
Reference numeral 204 is an insulator support structure. In addition, the same components as those in FIG. 8 are designated by the same reference numerals. The arrangement of the electrodes 203 is similar to that of the configuration example shown in FIG.

【0072】すなわち、入力される制御信号CSは増幅
器4AMで増幅され、該制御信号CSに対応した電圧が
ピエゾ素子に印加される。これにより、ピエゾ素子が機
械的に変形し、ミラー201が変形する。従って、上記
の構成例と同様に、ミラーの形状を制御信号CSの示す
値に応じて可変できる。この構成例では、ミラー201
がピエゾ素子4PZ、電極203、および支持構造20
4により機械的に固定されているので、外部からの振動
による影響を低減したい場合に有効である。
That is, the input control signal CS is amplified by the amplifier 4AM, and the voltage corresponding to the control signal CS is applied to the piezo element. As a result, the piezo element mechanically deforms, and the mirror 201 deforms. Therefore, similarly to the above configuration example, the shape of the mirror can be changed according to the value indicated by the control signal CS. In this configuration example, the mirror 201
Is a piezo element 4PZ, an electrode 203, and a support structure 20.
Since it is mechanically fixed by 4, it is effective when it is desired to reduce the influence of external vibration.

【0073】さらにまた、可変形ミラーの別の構成例と
して、図10におけるピエゾ素子4PZを、ピエゾ素子
と機械的に変位を生ずる駆動機構の複合としても良い。
該駆動機構には、たとえば図4で示した駆動機構を用い
ることができる。この場合、ミラーの形状の大きな変位
を該駆動機構で生じせしめ、変位の微調整をピエゾ素子
により行うことで、大きな変位を高い精度で得ることが
できる。
Furthermore, as another configuration example of the deformable mirror, the piezo element 4PZ in FIG. 10 may be a composite of a piezo element and a drive mechanism for mechanically displacing it.
As the drive mechanism, for example, the drive mechanism shown in FIG. 4 can be used. In this case, a large displacement of the shape of the mirror is generated by the drive mechanism, and the displacement is finely adjusted by the piezo element, whereby a large displacement can be obtained with high accuracy.

【0074】可変する素子パラメータが透過率、あるい
は、吸収係数である場合の光学素子の一構成例を、図1
1に示す。図11中、210は半導体接合素子、211
は入力光、212は出力光、213は電極、4AMは増
幅器であり、本発明における駆動機構4に対応する。制
御信号CSが増幅器4AMに入力され、その制御信号C
Sに対応した電圧が、電極213より、半導体接合素子
210の逆バイアス電圧として該半導体接合素子に印加
される。このとき、半導体接合素子210内部の物性値
が変化し、光の透過率、あるいは、吸収係数が変化す
る。
FIG. 1 shows a configuration example of an optical element in which the variable element parameter is the transmittance or the absorption coefficient.
Shown in 1. In FIG. 11, 210 is a semiconductor junction element, 211
Is an input light, 212 is an output light, 213 is an electrode, 4AM is an amplifier, and corresponds to the driving mechanism 4 in the present invention. The control signal CS is input to the amplifier 4AM and its control signal C
A voltage corresponding to S is applied from the electrode 213 to the semiconductor junction element 210 as a reverse bias voltage of the semiconductor junction element 210. At this time, the physical property value inside the semiconductor junction element 210 changes, and the light transmittance or absorption coefficient changes.

【0075】可変する素子パラメータが反射率である場
合は、図11の構成で半導体接合素子210の光路と垂
直の面の一つに反射膜を形成した構成が可能である。こ
の場合、入射光と反射光の光路は同一となり、制御信号
CSの示す値によって反射率が変化する。
When the variable element parameter is the reflectance, the structure shown in FIG. 11 can be used in which a reflective film is formed on one of the surfaces perpendicular to the optical path of the semiconductor junction element 210. In this case, the optical paths of the incident light and the reflected light are the same, and the reflectance changes depending on the value indicated by the control signal CS.

【0076】可変する素子パラメータが複屈折率である
場合の光学素子の一構成例を、図12に示す。図12
中、220は液晶、221は偏光子、222は位相調整
器である。このほか、図11と同様の構成要素に同じ符
号を付している。液晶220は電圧の印加により複屈折
率が変化する。液晶220は、液晶の代わりに複屈折を
有する電気光学結晶としても良い。位相調整器222
は、たとえば1/2波長板もしくは1/4波長板であ
る。この構成例も上記の透過率を可変する場合と同様に
して、制御信号CSに対応した電圧が、液晶220に印
加され、液晶の複屈折率が変化し、該光学素子を伝達す
る光の偏光特性(リターデーション)が変化する。
FIG. 12 shows a structural example of an optical element in which the variable element parameter is the birefringence. 12
220 is a liquid crystal, 221 is a polarizer, and 222 is a phase adjuster. In addition, the same components as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals. The birefringence of the liquid crystal 220 changes when a voltage is applied. The liquid crystal 220 may be an electro-optic crystal having birefringence instead of the liquid crystal. Phase adjuster 222
Is, for example, a half-wave plate or a quarter-wave plate. In this configuration example as well, in the same manner as in the case where the transmittance is varied, a voltage corresponding to the control signal CS is applied to the liquid crystal 220, the birefringence of the liquid crystal changes, and the polarization of light transmitted through the optical element is changed. The characteristic (retardation) changes.

【0077】可変する素子パラメータが伝達特性(位相
/光強度)である場合の光学素子の一構成例を、図13
に示す。図13中、230は電気光学結晶、231は分
波器、232は合波器、233はミラー、221は偏光
子である。このほか、図11と同様の構成要素に同じ符
号を付している。電気光学結晶230は液晶などでもよ
い。分波器および合波器はたとえば偏光ビームスプリッ
タである。入力光211は分波器231で2分され、一
方の光は電気光学結晶230により制御電圧の示す値に
応じて位相が変化する。この光と分波器231からの光
が合波器232で合成される。このとき、制御信号CS
に対応して該光学素子の出力光の光強度が変化する。
FIG. 13 shows an example of the configuration of an optical element when the variable element parameter is the transfer characteristic (phase / light intensity).
Shown in. In FIG. 13, 230 is an electro-optic crystal, 231 is a demultiplexer, 232 is a multiplexer, 233 is a mirror, and 221 is a polarizer. In addition, the same components as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals. The electro-optic crystal 230 may be liquid crystal or the like. The demultiplexer and the multiplexer are, for example, polarization beam splitters. The input light 211 is split into two by the demultiplexer 231, and the phase of one light is changed by the electro-optic crystal 230 according to the value indicated by the control voltage. This light and the light from the demultiplexer 231 are combined by the multiplexer 232. At this time, the control signal CS
The light intensity of the output light of the optical element changes corresponding to.

【0078】可変する素子パラメータが分配比である場
合の光学素子の一構成例を、図14に示す。図14中、
230は偏光を制御する電気光学結晶、231は分波器
であり、たとえば、偏光ビームスプリッタである。22
1は偏光子である。212a、212bは二つに分配さ
れる出力光である。このほか、図11と同様のものには
同じ参照符号を付している。上記の光学素子と同様に、
入力光211は、電気光学結晶230により制御電圧の
示す値に応じて偏光の状態が変化する。この光は分波器
231で偏光の状態に応じて分配される。その結果、制
御信号CSに対応して該光学素子の分配比が変化する。
FIG. 14 shows a structural example of an optical element in which the variable element parameter is the distribution ratio. In FIG.
Reference numeral 230 is an electro-optic crystal for controlling polarization, and 231 is a demultiplexer, for example, a polarization beam splitter. 22
1 is a polarizer. Reference numerals 212a and 212b denote output lights that are split into two. In addition, the same components as those in FIG. 11 are designated by the same reference numerals. Similar to the above optical element,
The polarization state of the input light 211 changes according to the value indicated by the control voltage by the electro-optic crystal 230. This light is distributed by the demultiplexer 231 according to the state of polarization. As a result, the distribution ratio of the optical element changes according to the control signal CS.

【0079】可変する素子パラメータが変調率である場
合の光学素子の一構成例を、図15に示す。図15中、
4VAは電気信号の利得可変増幅器、230は電気光学
結晶である。このほか、図11と同様の構成要素に同じ
符号を付している。入力光211は、電気光学結晶23
0において変調信号により変調される。このとき、利得
可変増幅器4VAの利得を制御信号CSで可変すること
により、制御信号CSに対応して該光学素子の変調率が
変化する。
FIG. 15 shows an example of the configuration of an optical element when the variable element parameter is the modulation rate. In FIG.
4VA is a variable gain amplifier for electric signals, and 230 is an electro-optic crystal. In addition, the same components as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals. The input light 211 is the electro-optic crystal 23.
At 0, it is modulated by the modulation signal. At this time, by varying the gain of the variable gain amplifier 4VA with the control signal CS, the modulation factor of the optical element changes corresponding to the control signal CS.

【0080】可変する素子パラメータが振幅・位相特性
の波長依存性(波長特性)である場合の光学素子の一構
成例を、図16に示す。図16中、250は複数の制御
信号CSによりその透過特性が制御される液晶パネル、
251は回折素子、252はレンズである。回折素子2
51はたとえば回折格子もしくはプリズムである。入力
光211は、回折素子251およびレンズ252によっ
て波長別に光路が振り分けられる。そして、液晶パネル
250は複数の制御信号CSの示す値に応じて複数の光
路の振幅・位相特性が変化する。その結果波長ごとに光
の振幅・位相が変化する。そしてレンズ252および回
折素子251により波長別であった光路が一つの光路に
合成される。その結果、複数の制御信号CSに対応して
該光学素子の振幅・位相特性の波長依存性が変化する。
FIG. 16 shows an example of the configuration of an optical element when the variable element parameter is the wavelength dependence of the amplitude / phase characteristic (wavelength characteristic). In FIG. 16, reference numeral 250 denotes a liquid crystal panel whose transmission characteristics are controlled by a plurality of control signals CS,
251 is a diffraction element, and 252 is a lens. Diffractive element 2
Reference numeral 51 is, for example, a diffraction grating or a prism. The optical path of the input light 211 is divided according to the wavelength by the diffraction element 251 and the lens 252. Then, in the liquid crystal panel 250, the amplitude / phase characteristics of the plurality of optical paths change according to the values indicated by the plurality of control signals CS. As a result, the amplitude and phase of light change for each wavelength. Then, the lens 252 and the diffractive element 251 combine the optical paths for each wavelength into one optical path. As a result, the wavelength dependence of the amplitude / phase characteristics of the optical element changes corresponding to the plurality of control signals CS.

【0081】上記の光学特性を可変する光学素子は、そ
の光学特性をもっぱら電気的に可変するものであるが、
光学素子2がその光学特性を光学的に可変する場合も可
能である。
The above-mentioned optical element for changing the optical characteristic is an element for electrically changing the optical characteristic exclusively.
It is also possible for the optical element 2 to optically change its optical characteristics.

【0082】光学素子2が該光学素子の光学特性を光学
的に可変するものには、波長変換結晶、光増幅媒体、光
変調器、光スイッチング素子がある。波長変換結晶は、
光学結晶であり、分極振動の非線形性に基づく非線形光
学現象を利用したものである。光増幅媒体には、レーザ
ー結晶、有機色素、半導体、光増幅導波路がある。
The optical element 2 that optically changes the optical characteristics of the optical element includes a wavelength conversion crystal, an optical amplification medium, an optical modulator, and an optical switching element. The wavelength conversion crystal is
It is an optical crystal that utilizes a nonlinear optical phenomenon based on the nonlinearity of polarization oscillation. Optical amplification media include laser crystals, organic dyes, semiconductors, and optical amplification waveguides.

【0083】レーザー結晶は、レーザー準位(レーザー
遷移を起こすことが可能なエネルギー準位)の反転分布
を形成し、誘導放出を利用して光を増幅する。有機色素
は有機色素中にレーザー準位の反転分布を形成し、誘導
放出を利用して光を増幅する。光増幅導波路は、エルビ
ウムなどのレーザー準位を有する元素を導波路に添加し
たものであり、たとえば、エルビウム添加光ファイバー
である。
The laser crystal forms a population inversion of laser levels (energy levels capable of causing laser transition), and amplifies light by utilizing stimulated emission. The organic dye forms a population inversion of the laser level in the organic dye and amplifies light by utilizing stimulated emission. The optical amplification waveguide is obtained by adding an element having a laser level such as erbium to the waveguide, and is, for example, an erbium-doped optical fiber.

【0084】光学素子2が該光学素子の光学特性を音響
的に可変するものは、音響光学素子であり、たとえば、
光学素子の光路に設置される媒質に超音波を印加して、
この超音波の定在波による媒質の物性値の変化により光
学素子の光学特性を変化させるものである。
The optical element 2 that acoustically changes the optical characteristics of the optical element is an acousto-optical element.
By applying ultrasonic waves to the medium installed in the optical path of the optical element,
The optical characteristic of the optical element is changed by changing the physical property value of the medium due to the standing wave of the ultrasonic wave.

【0085】さらにまた、光学素子2が上記の光学素子
2の複合であるものであってもよい。次に、上記光学装
置の調整のための、調整方法の例について説明する。
Furthermore, the optical element 2 may be a composite of the above optical elements 2. Next, an example of an adjusting method for adjusting the optical device will be described.

【0086】上記光学装置が製造された後、調整工程
で、図1に示すように、光学ユニット1、調整装置5、
観測装置6および調整光発生装置7がその光学装置にそ
れぞれ配置される。調整光発生装置7は、光学装置に調
整光8aを入力し、調整装置5は、図17に示す処理手
順に従って、レジスタ群5RGのレジスタ値の設定を行
う。
After the optical device is manufactured, in the adjusting process, as shown in FIG. 1, the optical unit 1, the adjusting device 5,
The observing device 6 and the adjusting light generating device 7 are respectively arranged in the optical device. The adjusting light generator 7 inputs the adjusting light 8a to the optical device, and the adjusting device 5 sets the register value of the register group 5RG according to the processing procedure shown in FIG.

【0087】この処理手順では、まずステップS1で、
人手により粗調整を行い光学装置を動作させ、そのとき
の各光学素子の素子パラメータ値を計測しその値を初期
設定値としてレジスタ5Rに書き込んでレジスタ値とし
て保持させ、次のステップS2で、調整光発生装置7が
調整光を出力して、その調整光に対し光学装置を動作さ
せ、次のステップS3で、その光学装置の光出力を観測
装置6が観測してその結果を調整装置5に送り、次のス
テップS4で、調整装置5が、送られてきた観測値を使
用して、光学装置の性能が、所定の仕様を満たす許容範
囲にあるか否かを判定する。
In this processing procedure, first in step S1,
Rough adjustment is manually performed to operate the optical device, the element parameter value of each optical element at that time is measured, and the value is written to the register 5R as an initial setting value and held as the register value. In the next step S2, the adjustment is performed. The light generating device 7 outputs the adjusting light and operates the optical device with respect to the adjusting light. In the next step S3, the observing device 6 observes the optical output of the optical device, and the result is sent to the adjusting device 5. Then, in the next step S4, the adjusting device 5 determines whether or not the performance of the optical device is within an allowable range satisfying a predetermined specification by using the sent observation value.

【0088】ここで許容範囲に無い場合には、ステップ
S5で、調整装置5が、レジスタ群5RGが保持してい
るレジスタ値を変更し、次のステップS6で、駆動機構
4が停止するまで一定時間待機し、次のステップS7
で、終了条件(具体的には後述する。)をみたしたか否
かを判断し、終了条件をみたしていればステップS8で
不良品処理を行った後に当該処理を終了するが、終了条
件をみたしていなければステップS2へ戻る、という一
連の処理が繰り返し実行される。そして上記ステップS
4で、光学装置の性能が所定の仕様を満たすものとなっ
たとの判定が得られた場合には、当該処理を終了する。
If it is not within the allowable range, the adjusting device 5 changes the register value held by the register group 5RG in step S5, and the value is kept constant until the driving mechanism 4 is stopped in step S6. Wait for the time, then the next step S7
Then, it is determined whether or not an end condition (specifically described later) is satisfied, and if the end condition is satisfied, the defective product process is performed in step S8 and then the process is ended. If not satisfied, a series of processing of returning to step S2 is repeatedly executed. And the above step S
When it is determined in 4 that the performance of the optical device satisfies the predetermined specifications, the process ends.

【0089】上述した初期設定値からレジスタ値を変更
する方法については、いくつかの方法を使用することが
でき、以下にその例を示す。すなわち、第1の方法は、
想定されるレジスタ値の範囲におけるすべての組み合わ
せについて、適当な順序で順次設定値を切り替えていく
方法であり、第2の方法は、乱数的に設定値を発生させ
る方法である。そして第3の方法は、人手による粗調整
結果を初期設定値とし、その初期設定値から+方向と−
方向に設定値を変化させる方法である。
Regarding the method of changing the register value from the above-mentioned initial setting value, several methods can be used, and an example thereof will be shown below. That is, the first method is
This is a method of sequentially switching the set values in an appropriate order for all combinations within the range of assumed register values, and the second method is a method of randomly generating the set values. And the third method uses the result of manual coarse adjustment as an initial setting value, and from the initial setting value, the + direction and the − direction.
This is a method of changing the set value in the direction.

【0090】調整対象の光学ユニット1内に調整される
光学素子2の数が少なく、レジスタ値の組み合わせ爆発
を生じない場合は、第1、第2の方法を用いることがで
きる。しかし、本例は、調整される光学素子2の数が多
く、調整される素子パラメータの調整探索空間において
組み合わせ爆発の発生が想定される場合であるので、第
3の方法を使用する。このとき、遺伝的アルゴリズムと
呼ばれる方法を使用する。以下では、遺伝的アルゴリズ
ムを用いた光学装置の調整方法について説明する。
When the number of optical elements 2 to be adjusted in the optical unit 1 to be adjusted is small and the combination explosion of register values does not occur, the first and second methods can be used. However, in this example, since the number of the optical elements 2 to be adjusted is large and a combination explosion is expected to occur in the adjustment search space of the element parameters to be adjusted, the third method is used. At this time, a method called a genetic algorithm is used. Hereinafter, a method for adjusting an optical device using a genetic algorithm will be described.

【0091】上記遺伝的アルゴリズムの参考文献として
は、例えば、出版社ADDISON-WESLEYPUBLISHING COMPAN
Y, INC. が1989年に出版した、David E. Goldberg 著の
「GeneticAlgorithms in Search, Optimization, and M
achine Learning 」がある。なお、本発明でいう遺伝的
アルゴリズムとは、進化的計算手法のことをいい、進化
的戦術(Evolution Strategy: ES)の手法も含むもので
ある。進化的戦術の参考文献としては、例えば、出版社
John Wiley & Sons が1995年に出版した、H. P. Sc
hwefel 著の「Evolutionand Optimum Seeking」があ
る。
As a reference for the above-mentioned genetic algorithm, for example, the publisher ADDISON-WESLEYPUBLISHING COMPAN
"Genetic Algorithms in Search, Optimization, and M" by David E. Goldberg, published by Y, INC. In 1989.
achine Learning ”. The genetic algorithm referred to in the present invention refers to an evolutionary calculation method and also includes an evolutionary tactic (ES) method. References for evolutionary tactics include, for example, publishers.
HP Sc, published by John Wiley & Sons in 1995
There is "Evolution and Optimum Seeking" by hwefel.

【0092】光学装置の性能は、複数の素子パラメータ
値を引数とする評価関数Fで表すことができる。光学装
置の性能が所定の仕様を満たすようにすることは、評価
関数Fを最適にするパラメータ値を求めることと等価で
ある。本発明者はこの点に着目し、光学装置の調整に上
記の遺伝的アルゴリズムを適用可能なことを発見した。
調整装置5は、この遺伝的アルゴリズムにしたがってレ
ジスタ群5RGのレジスタ値を変更する。
The performance of the optical device can be represented by an evaluation function F having a plurality of element parameter values as arguments. Making the performance of the optical device satisfy a predetermined specification is equivalent to obtaining a parameter value that optimizes the evaluation function F. The present inventor has paid attention to this point and discovered that the above genetic algorithm can be applied to the adjustment of the optical device.
The adjusting device 5 changes the register value of the register group 5RG according to this genetic algorithm.

【0093】遺伝的アルゴリズムでは、まず遺伝子を持
つ仮想的な生物の集団を設定し、あらかじめ定めた環境
に適応している個体が、その適応度の高さに応じて生存
し、子孫を残す確率が増えるようにする。そして、遺伝
的操作と呼ばれる手順で親の遺伝子を子に継承させる。
このような世代交代を実行し、遺伝子および生物集団を
進化させることにより、高い適応度を持つ個体が生物集
団の大勢を占めるようになる。そしてその際の遺伝的操
作としては、実際の生物の生殖においても生じる、遺伝
子の交叉、および突然変異等が用いられる。
In the genetic algorithm, first, a group of virtual organisms having genes is set, and there is a probability that individuals adapting to a predetermined environment will survive according to their fitness and leave their offspring. To increase. Then, the gene of the parent is passed on to the child by a procedure called genetic manipulation.
By carrying out such generational change and evolving genes and populations of organisms, individuals with high fitness become dominant in the population of organisms. As the genetic manipulation at that time, gene crossover, mutation, etc., which occur even in reproduction of an actual organism, are used.

【0094】図18は、かかる遺伝的アルゴリズムの概
略手順を示すフローチャートであり、ここでは、初めに
ステップS11で、個体の染色体を決定する。すなわ
ち、世代交代の際に親の個体から子孫の個体に、どのよ
うな内容のデータをどのような形式で伝えるかを定め
る。図19に染色体を例示する。ここでは、対象とする
最適化問題の変数ベクトルxを、M個の記号Ai(i=
1、2、・・M)の列で表わすことにし、これをM個の
遺伝子座からなる染色体とみなす。各記号Aiは遺伝子
であり、これらのとりうる値が対立遺伝子である。図1
9中、Chは染色体、Gsは遺伝子座を示し、遺伝子座
の個数Mは5である。対立遺伝子としては、ある整数の
組、ある範囲の実数値、単なる記号の列などを問題に応
じて定める。図19の例では、a〜eのアルファベット
が対立遺伝子である。このようにして記号化された遺伝
子の集合が個体の染色体である。
FIG. 18 is a flowchart showing the general procedure of such a genetic algorithm. Here, first, in step S11, the chromosome of an individual is determined. That is, what kind of content and what format data is transmitted from a parent individual to a descendant individual at the time of generational change. FIG. 19 illustrates the chromosome. Here, the variable vector x of the target optimization problem is converted into M symbols Ai (i =
1, 2, ... M), and regard this as a chromosome consisting of M loci. Each symbol Ai is a gene, and the possible values of these are alleles. Figure 1
In 9, Ch is a chromosome, Gs is a locus, and the number M of loci is 5. As alleles, a set of certain integers, a range of real numbers, a sequence of simple symbols, etc. are determined according to the problem. In the example of FIG. 19, the alphabets a to e are alleles. The set of genes coded in this way is the chromosome of an individual.

【0095】上記ステップS11では次に、各個体が環
境にどの程度適応しているかを表わす適応度の計算方法
を決定する。その際、対象とする最適化問題の評価関数
の値がより高い変数あるいはより低い変数ほど、それに
対応する個体の適応度が高くなるように設計する。また
その後に行う世代交代では、適応度の高い個体ほど、生
き残る確率あるいは子孫を作る確率が他の適応度の低い
個体よりも高くなるようにする。逆に、適応度の低い個
体は、環境にうまく適応していない個体とみなして、消
滅させる。これは、進化論における自然淘汰の原理を反
映したものである。すなわち適応度は、生存の可能性と
いう面から見て各個体がどの程度優れているかを表わす
尺度となる。
In step S11, next, a method of calculating the fitness indicating how much each individual is adapted to the environment is determined. At that time, the higher or lower the value of the evaluation function of the target optimization problem is, the higher the fitness of the corresponding individual is designed. Further, in the subsequent generational change, the higher the fitness of the individual, the higher the probability of survival or the probability of producing offspring than the other low fitness individuals. Conversely, individuals with low fitness are considered to be individuals that have not adapted well to the environment and eliminated. This reflects the principle of natural selection in evolution. That is, fitness is a measure of how good each individual is in terms of survival potential.

【0096】遺伝的アルゴリズムでは、探索開始時にお
いては、対象とする問題は一般にまったくのブラックボ
ックスであり、どのような個体が望ましいかはまったく
不明である。このため通常、初期の生物集団は乱数を用
いてランダムに発生させる。従ってここにおける手順で
も、ステップS12で処理を開始した後のステップS1
3では、初期の生物集団は乱数を用いてランダムに発生
させる。なお、探索空間に対して何らかの予備知識があ
る場合は、評価値が高いと思われる部分を中心にして生
物集団を発生させるなどの処理を行うこともある。ここ
で、発生させる個体の総数を、集団の個体数という。
In the genetic algorithm, at the start of the search, the target problem is generally a completely black box, and it is completely unknown what kind of individual is desirable. For this reason, the initial population of organisms is usually generated randomly using random numbers. Therefore, even in the procedure here, step S1 after the processing is started in step S12
In 3, the initial population of organisms is randomly generated using random numbers. Note that if there is some prior knowledge about the search space, processing such as generation of a biological group may be performed centering on the part where the evaluation value seems to be high. Here, the total number of individuals to be generated is called the number of individuals in the population.

【0097】次にステップS14で、生物集団中の各個
体の適応度を、先にステップS11で決めた計算方法に
基づいて計算する。各個体について適応度が求まった
ら、次にステップS15で、次の世代の個体の基となる
個体を集団から選択淘汰する。しかしながら選択淘汰を
行うだけでは、現時点で最も高い適応度を持つ個体が生
物集団中に占める割合が高くなるだけで、新しい探索点
が生じないことになる。このため、次に述べる交叉と突
然変異と呼ばれる操作を行う。
Next, in step S14, the fitness of each individual in the organism population is calculated based on the calculation method previously determined in step S11. After the fitness of each individual is obtained, next, in step S15, the individual serving as the basis of the individual of the next generation is selected and selected from the group. However, if only selective selection is performed, the proportion of individuals with the highest fitness at the present time in the biological population will increase, and no new search points will occur. Therefore, the operation called crossover and mutation described below is performed.

【0098】すなわち、次のステップS16では、選択
淘汰によって生成された次世代の個体の中から、所定の
発生頻度で二つの個体のペアをランダムに選択し、染色
体を組み変えて子の染色体を作る(交叉)。ここで、交
叉が発生する確率を、交叉率と呼ぶ。交叉によって生成
された子孫の個体は、親にあたる個体のそれぞれから形
質を継承した個体である。この交叉の処理によって、個
体の染色体の多様性が高まり進化が生じる。
That is, in the next step S16, a pair of two individuals is randomly selected at a predetermined occurrence frequency from among the next-generation individuals generated by selection and selection, and the chromosomes are recombined to set the child chromosome. Make (crossover). Here, the probability that crossover will occur is called the crossover rate. The offspring individuals generated by crossover are individuals that inherit the trait from each of the parents. This process of crossover increases the diversity of the individual's chromosomes and causes evolution.

【0099】交叉処理後は、次のステップS17で、個
体の遺伝子を一定の確率で変化させる(突然変異)。こ
こで、突然変異が発生する確率を突然変異率と呼ぶ。遺
伝子の内容が低い確率で書き換えられるという現象は、
実際の生物の遺伝子においても見られる現象である。た
だし、突然変異率を大きくしすぎると、交叉による親の
形質の遺伝の特徴が失われ、探索空間中をランダムに探
索することと同様になるので注意を必要とする。
After the crossover processing, in the next step S17, the gene of the individual is changed (mutated) with a certain probability. Here, the probability that a mutation will occur is called the mutation rate. The phenomenon that the contents of genes are rewritten with a low probability is
This is a phenomenon that can be seen in the genes of actual organisms. However, if the mutation rate is set too high, the inheritance characteristics of the parental trait due to crossover will be lost, and it will be similar to a random search in the search space, so be careful.

【0100】以上の処理によって次世代の集団が決定さ
れ、ここでは次に、ステップS18で、生成された次世
代の生物集団が探索を終了するための評価基準を満たし
ているか否かを調べる。この評価基準は、問題に依存す
るが、代表的なものとして次のようなものがある。 ・生物集団中の最大の適応度が、あるしきい値より大き
くなった。 ・生物集団全体の平均の適応度が、あるしきい値より大
きくなった。 ・生物集団の適応度の増加率が、あるしきい値以下の世
代が一定の期間以上続いた。 ・世代交代の回数が、あらかじめ定めた回数に到達し
た。
The next-generation population is determined by the above processing. Here, in step S18, it is checked whether or not the generated next-generation biological population satisfies the evaluation criteria for ending the search. This evaluation standard depends on the problem, but the following are typical ones. -The maximum fitness in a population has risen above a certain threshold. -The average fitness of the entire population has exceeded a certain threshold. -The number of generations whose fitness population increase rate is below a certain threshold has continued for a certain period or longer.・ The number of generation changes has reached a predetermined number.

【0101】上述の如き終了条件(評価基準)の何れか
が満たされた場合は、ステップS19へ進んで探索を終
了し、その時点での生物集団中で最も適応度の高い個体
を、求める最適化問題の解とする。終了条件が満たされ
ない場合は、ステップS14の各個体の適応度の計算の
処理に戻って探索を続ける。このような世代交代の繰り
返しによって、集団の個体数を一定に保ちつつ、個体の
適応度を高めることが出来る。以上が遺伝的アルゴリズ
ムの概略である。
If any one of the above-mentioned termination conditions (evaluation criteria) is satisfied, the process proceeds to step S19, the search is terminated, and the individual having the highest fitness in the biological population at that time is determined optimally. The solution of the problem If the termination condition is not satisfied, the process returns to the calculation of the fitness of each individual in step S14 and the search is continued. By repeating such generational changes, it is possible to increase the fitness of individuals while keeping the number of individuals in the population constant. The above is the outline of the genetic algorithm.

【0102】上で述べた遺伝的アルゴリズムの枠組み
は、実際のプログラミングの詳細を規定しない緩やかな
ものとなっており、個々の問題に対する詳細なアルゴリ
ズムを規定するものではない。このため、遺伝的アルゴ
リズムを本例の光学装置の調整に用いるには、以下の項
目を光学装置の調整用に実現する必要がある。 (a) 染色体の表現方法 (b) 個体の評価関数 (c) 選択淘汰方法 (d) 交叉方法 (e) 突然変異方法 (f) 探索終了条件 図20は、本例における遺伝的アルゴリズムを用いた調
整装置5の処理手順を示すフローチャートである。な
お、この図20の処理は、図17のステップS3〜ステ
ップS5の処理を具体的に示すものである。本例は、遺
伝的アルゴリズムの染色体として、レジスタ5のレジス
タ値を直接用いることを大きな特徴としており、これに
より、染色体の情報をレジスタ値に変換するための処理
等を不要とすることができる。
The framework of the genetic algorithm described above is a gradual one that does not specify the details of actual programming, and does not specify the detailed algorithm for each problem. Therefore, in order to use the genetic algorithm for adjusting the optical device of this example, the following items need to be realized for adjusting the optical device. (a) Chromosome expression method (b) Individual evaluation function (c) Selection method (d) Crossover method (e) Mutation method (f) Search termination condition Figure 20 shows the genetic algorithm used in this example. It is a flow chart which shows a processing procedure of adjustment device 5. The process of FIG. 20 specifically shows the process of steps S3 to S5 of FIG. This example is characterized by directly using the register value of the register 5 as the chromosome of the genetic algorithm, which makes it possible to eliminate the process for converting the chromosome information into the register value.

【0103】このことを図21を例に具体的に説明す
る。この図は、図4および図6に示した駆動装置を調整
する場合の例であり、レジスタ5Rは、+4.32、−
15.67、+3.47、−9.71等の値を保持して
いる。これらの値を直列に接続したものが染色体であ
り、この例の場合、染色体中の各遺伝子が+4.32、
−15.67、+3.47、−9.71等の値をとるこ
とになる。レジスタ5Rの値は駆動機構4内のポテンシ
ョメータ406の値に対応しているので、ポテンショメ
ータ406の値がレジスタ5Rで指示された値になるよ
うに光学素子2が制御される。ポテンショメータ406
の値と素子パラメータの値は一対一に対応するので、遺
伝的アルゴリズムの遺伝子の値と素子パラメータの値は
一対一に対応することになる。
This will be specifically described with reference to FIG. 21 as an example. This figure is an example in the case of adjusting the driving device shown in FIGS. 4 and 6, and the register 5R is +4.32, −.
It holds values such as 15.67, +3.47, and -9.71. A chromosome is formed by connecting these values in series. In this example, each gene in the chromosome is +4.32,
Values such as -15.67, +3.47, and -9.71 will be taken. Since the value of the register 5R corresponds to the value of the potentiometer 406 in the drive mechanism 4, the optical element 2 is controlled so that the value of the potentiometer 406 becomes the value instructed by the register 5R. Potentiometer 406
Since the value of 1 corresponds to the value of the element parameter on a one-to-one basis, the value of the gene of the genetic algorithm corresponds to the value of the element parameter on a one-to-one basis.

【0104】図20の処理で使用する、遺伝的アルゴリ
ズムの個体の評価関数Fとしては、個体の染色体が表現
するレジスタ値で光学ユニットを設定したのち動作さ
せ、観測装置6によって観測された光出力が理想的な出
力にどのくらい近いかを表す関数を用いる。
As the evaluation function F of the individual of the genetic algorithm used in the processing of FIG. 20, the optical unit set after the optical unit is set by the register value represented by the chromosome of the individual is operated, and the optical output observed by the observation device 6 is obtained. Use a function that describes how close is to the ideal output.

【0105】図20に示す処理で用いるために、先に図
17のステップS1で遺伝的アルゴリズムの初期集団と
して、一様乱数を用いて個体を複数作成する。つまりこ
の場合には、初期集団の各染色体の各遺伝子の値は上限
値と下限値のあいだのランダムな実数値をとることを意
味する。但し、素子パラメータの誤差の傾向について何
らかの予備知識が存在する場合には、より適応度が高い
と思われる個体を初期集団として作成することができ
る。
For use in the processing shown in FIG. 20, first, in step S1 of FIG. 17, a plurality of individuals are created using uniform random numbers as an initial population of the genetic algorithm. That is, in this case, it means that the value of each gene of each chromosome of the initial population takes a random real value between the upper limit value and the lower limit value. However, if there is some prior knowledge about the tendency of the error in the element parameter, individuals that are considered to have higher fitness can be created as the initial population.

【0106】観測装置6から送られてきた観測結果か
ら、評価関数器5Fにより上記評価関数を用いて適応度
を計算する。その後調整アルゴリズム実行装置5Aによ
り、光学装置1の性能が所定の仕様を満たす許容範囲に
あるか否かをステップS23で判定し、許容範囲に無い
場合には、ステップS24の選択淘汰、ステップS25
の交叉、ステップS26の突然変異およびステップ2
7、ステップS28の局所学習の処理(後述する。)を
行って、次世代の個体の集団(解の候補の集団)を作り
出す。
From the observation result sent from the observing device 6, the evaluation function unit 5F calculates the fitness using the above evaluation function. After that, the adjustment algorithm execution device 5A determines in step S23 whether or not the performance of the optical device 1 is within an allowable range that satisfies a predetermined specification. If the performance is not within the allowable range, selection selection in step S24, step S25.
Crossover, mutation in step S26 and step 2
7. The local learning process (to be described later) in step S28 is performed to create a group of next-generation individuals (group of solution candidates).

【0107】しかして、ステップS23での判断で光学
装置の性能が所定の仕様を満たしたときに、調整処理は
終了するが、一定世代数繰り返して調整処理をおこなっ
ても仕様を満たす染色体(レジスタ値)が得られない場
合には、調整対象の光学装置は不良品と判断され、図1
7のステップS8で不良品としての処理を行う。なお、
所定の仕様にたとえば出力光強度等の評価値をできるだ
け増大もしくは減少せよ、という指示がある場合には、
ステップS23で調整処理を終了する条件としては、世
代数が一定数をこえたか否かという条件を用い、不良品
処理は行わない。
When the performance of the optical device satisfies the predetermined specifications in the determination in step S23, the adjustment processing ends, but even if the adjustment processing is repeated for a certain number of generations, the chromosome (register 1) is not obtained, it is determined that the optical device to be adjusted is defective, and
In step S8 of 7, processing as a defective product is performed. In addition,
If there is an instruction in the specified specifications to increase or decrease the evaluation value such as output light intensity as much as possible,
As the condition for ending the adjustment process in step S23, the condition that the number of generations exceeds a certain number is used, and the defective product process is not performed.

【0108】上記ステップS24の選択淘汰処理におい
ては、図22のフローチャートに示す方法を用いる。こ
の方法は、まずステップS31およびステップS32
で、集団中からランダムにふたつの個体A、Bを選び、
次いでステップS33〜ステップS35で、そのふたつ
の個体A、Bのうち、より適応度の値が大きいほうの個
体を次世代に生き残らせる個体とする。そして生き残っ
た個体の数が集団の個体数に達するまで、ステップS3
6からステップS31へ戻ってその操作をくり返す。こ
の方法では、適応度の大きい個体が次の世代の個体とし
て選ばれる可能性が高いが、個体A、Bをランダムに選
択しているため適応度が低い個体でも次世代の個体とし
て選ばれる可能性が残されることになる。このようにす
るのは、適応度が高い個体だけ残すと、集団の収束性が
高まり、局所的な最適解にとらわれて調整に失敗しやす
くなるためである。
In the selection and selection process of step S24, the method shown in the flowchart of FIG. 22 is used. This method starts with steps S31 and S32.
Then, randomly select two individuals A and B from the group,
Next, in steps S33 to S35, of the two individuals A and B, the individual with the larger fitness value is set as the individual that will survive in the next generation. Then, until the number of surviving individuals reaches the number of individuals in the group, step S3
The procedure returns from step 6 to step S31 and the operation is repeated. In this method, individuals with a high fitness are likely to be selected as the next generation individuals, but individuals A and B are randomly selected, so individuals with a low fitness can be selected as the next generation individuals. The sex will be left. This is because if only individuals with a high degree of fitness are left, the convergence of the group is increased and the adjustment tends to fail due to being trapped in the local optimum solution.

【0109】上記ステップS25の交叉処理では、図2
3の説明図に示す方法を用いる。これは染色体をランダ
ムな位置で部分的に入れ替える操作であり、1点交叉と
呼ばれる手法である。図23では、Ch1およびCh2
が選択淘汰の結果生き残った親A、Bの染色体であり、
ここにおける交叉処理では、これらの染色体を、ランダ
ムに選んだ交叉位置CPで切断する。図23の例では、
左から2番目の遺伝子と3番目の遺伝子の間を交叉位置
としている。そして、切断した部分的な遺伝子型を入れ
替えることによって、染色体Ch3およびCh4をそれ
ぞれ持つ子A'、子B' を生成し、これらをもとの個体
A、Bと置き換える。
In the crossover processing of the step S25, as shown in FIG.
The method shown in the explanatory diagram of No. 3 is used. This is an operation of partially replacing chromosomes at random positions, which is a technique called one-point crossover. In FIG. 23, Ch1 and Ch2
Are the chromosomes of parents A and B that survived as a result of selective selection,
In the crossover process here, these chromosomes are cut at the randomly selected crossover position CP. In the example of FIG. 23,
The crossover position is between the second gene and the third gene from the left. Then, by exchanging the cut partial genotypes, offspring A ′ and offspring B ′ having chromosomes Ch3 and Ch4, respectively, are generated, and these are replaced with the original individuals A and B.

【0110】ステップS25での交叉にひき続いて実行
する上記ステップS26の突然変異は、各染色体の遺伝
子にガウス分布N(0、σ)に従って発生させた正規乱
数を加算する操作とした。図24に突然変異の例を示
す。この図では、染色体Ch5に対して、ガウス分布に
従って発生させた正規乱数Nが加算されて染色体Ch6
に変更されている。
The mutation in step S26, which is executed following the crossover in step S25, is an operation of adding a normal random number generated according to the Gaussian distribution N (0, σ) to the gene of each chromosome. FIG. 24 shows an example of mutation. In this figure, a normal random number N generated according to a Gaussian distribution is added to the chromosome Ch5 to obtain the chromosome Ch6.
Has been changed to.

【0111】ステップS26での突然変異が終了したの
ち、得られた染色体の値をレジスタ群5RGに書き込
む。その後、駆動機構制御装置5Cが、素子パラメータ
の値がレジスタ値に対応した値になるように駆動機構4
を制御する。駆動機構制御装置5Cがない場合は、駆動
装置内にある比較器4Cおよびモータ駆動回路4Dが素
子パラメータがレジスタ値に対応した値になるように制
御を行う。この制御には、観測装置6が出力光の状態を
観測するのに要する時間と比較して、一般的に10から
100倍の時間を要する。
After the mutation in step S26 is completed, the obtained chromosome value is written in the register group 5RG. After that, the drive mechanism controller 5C controls the drive mechanism 4 so that the element parameter value becomes a value corresponding to the register value.
To control. When the drive mechanism control device 5C is not provided, the comparator 4C and the motor drive circuit 4D in the drive device perform control so that the element parameter becomes a value corresponding to the register value. This control generally requires 10 to 100 times as long as the time required for the observation device 6 to observe the state of the output light.

【0112】そこで、この制御を行っている最中にも観
測装置6を動作させ、その観測値をもちいて効率的に探
索を行う調整方法を発明した。その方法を局所学習と呼
ぶことにし、ステップS27、ステップS28で実行す
る。局所学習を行う場合は、図5に示した調整装置5を
用いる。なお、観測装置6が出力光の状態を観測するの
に要する時間が、素子パラメータを制御するのに必要な
時間と比較して大きい場合は、この局所学習はおこなわ
ずにステップS27のみを行う。
Therefore, an adjusting method has been invented in which the observation device 6 is operated even while this control is being performed, and the observation value is used to efficiently perform the search. The method is called local learning and is executed in steps S27 and S28. When performing local learning, the adjusting device 5 shown in FIG. 5 is used. If the time required for the observation device 6 to observe the state of the output light is longer than the time required to control the element parameters, this local learning is not performed and only step S27 is performed.

【0113】上記ステップS28の局所学習処理は、図
25の説明図に示す方法を用いる。この方法は、まず図
20のステップS27に対応する図25のステップS4
1でレジスタ値を変更し、図5の駆動機構制御装置5C
を動作させ、ステップS42で観測装置6により光学装
置の出力光を観測し、それと同時に駆動機構制御装置5
Cが素子パラメータの値をステップS43で計測する。
ステップS44では、駆動機構制御装置5Cおよび評価
関数器5FがステップS42とステップS43で得られ
た出力光の観測値と素子パラメータの値を調整アルゴリ
ズム実行装置5Aに送り、調整アルゴリズム実行装置5
Aがそれらを組としてメモリ5Mに保存する。
The method shown in the explanatory view of FIG. 25 is used for the local learning processing in step S28. In this method, first, step S4 of FIG. 25 corresponding to step S27 of FIG.
The register value is changed by 1, and the drive mechanism control device 5C of FIG.
Is operated, the output light of the optical device is observed by the observation device 6 in step S42, and at the same time, the drive mechanism control device 5
C measures the element parameter value in step S43.
In step S44, the drive mechanism control device 5C and the evaluation function unit 5F send the observation values of the output light and the element parameter values obtained in steps S42 and S43 to the adjustment algorithm execution device 5A, and the adjustment algorithm execution device 5
A saves them as a set in the memory 5M.

【0114】そしてステップS45において、駆動機構
制御装置5Cで素子パラメータの値がレジスタ値に対応
した値になったと判定されるまで、上記ステップS42
〜ステップS44を繰り返す。ステップS46では、素
子パラメータの値がレジスタ値に対応した値になったと
判定されたのち、調整アルゴリズム実行装置5Aにおい
て、メモリ5Mに保存された出力光の観測値と素子パラ
メータの値の組のうち、もっとも評価関数Fの値が大き
くなる組、すなわち局所的な最適解、を選び出す。最後
にステップS47において、ステップS46で選び出さ
れた組の素子パラメータ値を用いて、それに対応するレ
ジスタ値を求めその値で染色体を書き換える。
Then, in step S45, the drive mechanism control device 5C determines that the element parameter value has become a value corresponding to the register value, until the above step S42.
~ Repeat step S44. In step S46, after it is determined that the value of the element parameter has become the value corresponding to the register value, in the adjustment algorithm execution device 5A, among the set of the observed value of the output light and the element parameter value stored in the memory 5M. , A set in which the value of the evaluation function F is the largest, that is, a local optimum solution is selected. Finally, in step S47, the register value corresponding to the element parameter value selected in step S46 is used to rewrite the chromosome with the value.

【0115】上記局所学習処理において、調整対象の素
子パラメータが2個の場合の動作例を、図26を用いて
説明する。まず、上記ステップS41でレジスタ値を変
更する前の素子パラメータの値が(XS,YS)であっ
たとする。そして、ステップS41で変更したレジスタ
値に対応する素子パラメータの値が(XE,YE)であ
るとする。このとき、ステップS42からステップS4
5のループにおいて、素子パラメータの値は、(XS,
YS)から(XE,YE)へと駆動機構制御装置5Cに
よって徐々に変化させられる。そのときに、ステップS
44により、変更途中の素子パラメータの値と、その値
に対応する観測結果の組が複数個メモリに保存される。
In the above local learning processing, an operation example when the number of element parameters to be adjusted is two will be described with reference to FIG. First, it is assumed that the element parameter value before the register value is changed in step S41 is (XS, YS). Then, it is assumed that the element parameter value corresponding to the register value changed in step S41 is (XE, YE). At this time, steps S42 to S4
In the loop of 5, the element parameter values are (XS,
It is gradually changed from YS) to (XE, YE) by the drive mechanism control device 5C. At that time, step S
By 44, a plurality of sets of element parameter values that are being changed and observation results corresponding to the values are stored in the memory.

【0116】次に、ステップS46において、メモリに
保存された上記素子パラメータ値と観測値の組のうち、
観測結果より算出される評価関数Fの値(適応度)がも
っとも大きくなる組を選び出す。この例の場合は、素子
パラメータが(XM,YM)のときに評価関数値が最大
のFMをとるので、ステップS46で(XM,YM)の
組が選ばれる。最後にステップS47で、染色体の値
が、素子パラメータ(XM,YM)に対応する値に書き
かえられる。
Next, in step S46, of the set of the element parameter value and the observed value stored in the memory,
A group having the largest value (fitness) of the evaluation function F calculated from the observation result is selected. In the case of this example, since the evaluation function value takes the maximum FM when the element parameter is (XM, YM), the set (XM, YM) is selected in step S46. Finally, in step S47, the value of the chromosome is rewritten to the value corresponding to the element parameter (XM, YM).

【0117】図26の例の場合、局所学習を行わない場
合は、素子パラメータが(XS,YS)のときと(X
E,YE)のときの二通りしか探索(観測)を行わない
ので、評価関数値をFMにする素子パラメータ(XM,
YM)を発見することはできない。しかしながら、局所
学習を行う場合は、素子パラメータ変更中にも観測をお
こなうので、(XS,YS)(XM,YM)以外の複数
個の素子パラメータ値(おおむね10から100個程
度)において探索を行っているので、(XM,YM)を
発見することができる。さらに、この(XM,YM)に
対応したレジスタ値で染色体が書き換えられるので、探
索効率が大幅に改善される。
In the case of the example in FIG. 26, when the local learning is not performed, the element parameters are (XS, YS) and (X
Since the search (observation) is performed only in two ways when E, YE), the element parameter (XM,
YM) cannot be found. However, in the case of performing local learning, since the observation is performed even while changing the element parameters, a search is performed at a plurality of element parameter values (generally about 10 to 100) other than (XS, YS) (XM, YM). Therefore, (XM, YM) can be found. Furthermore, since the chromosome is rewritten with the register value corresponding to this (XM, YM), the search efficiency is greatly improved.

【0118】上述したように、本例の光学装置では、複
数の光学素子に、素子パラメータを変更可能な素子2を
使用し、それらの光学素子2の素子パラメータを光学装
置の性能が好適となるように探索する。従って、熟練者
による手動の調整および精度の高い光学素子を必要とす
ることなく、また、精度の高い駆動装置を必要すること
なく、光学装置を所定の仕様を満たすように自動的に調
整することができる。このことは、従来技術による場合
より少ない労力で、従来技術による場合より高性能が得
られることを意味する。
As described above, in the optical device of this example, the element 2 whose element parameters can be changed is used for a plurality of optical elements, and the element parameters of these optical elements 2 are suitable for the performance of the optical device. To explore. Therefore, it is possible to automatically adjust an optical device to meet a predetermined specification without requiring manual adjustment by a skilled person and a highly accurate optical element, and without requiring a highly accurate drive device. You can This means that higher performance can be obtained with less effort than with the prior art.

【0119】次に、図1の光学装置例の一変形例につい
て説明する。先の図1の光学装置例では、調整される光
学素子2が光学装置内に実装される一方、調整装置5お
よび観測装置6は外部装置として光学ユニット1に脱着
可能に接続される。しかしながら本発明では、調整装置
5や観測装置6に相当する機能を調整手段として光学ユ
ニット1に組み込んだ装置にしてもよい。
Next, a modification of the example of the optical device shown in FIG. 1 will be described. In the example of the optical device shown in FIG. 1, the optical element 2 to be adjusted is mounted in the optical device, while the adjusting device 5 and the observation device 6 are detachably connected to the optical unit 1 as external devices. However, in the present invention, the device corresponding to the adjusting device 5 or the observing device 6 may be incorporated in the optical unit 1 as adjusting means.

【0120】このように構成された変形例を図27に示
す。ここでは光学装置1A内に光学ユニット1、調整装
置5および観測装置6に相当する機能が組み込まれてい
る。すなわち、図27の光学装置の例は、光学装置1A
の入力光8および出力光9の光路部分に、ミラーを利用
した切換スイッチ13が設置されている。この切換スイ
ッチ13は、図示例のように光学装置1A内に設けられ
ていても良いが、光学装置1A外に設けても良い。ここ
で、切換スイッチ13を操作すると、光学ユニット1の
出力光が観測装置6に入力されるとともに、調整装置
5、調整光発生装置7が動作を開始し、設定値の調整を
行う。設定が終了したら、切換スイッチ13の操作で、
光学ユニット1の出力光を本来の出力光路側に切り替え
る。なお、この例では、仕様を満たす解(レジスタ値)
が得られない場合に警告表示をする表示器14が設けら
れている。
FIG. 27 shows a modified example having such a configuration. Here, functions corresponding to the optical unit 1, the adjusting device 5, and the observation device 6 are incorporated in the optical device 1A. That is, the example of the optical device of FIG.
A change-over switch 13 using a mirror is installed in the optical path portion of the input light 8 and the output light 9 of. The changeover switch 13 may be provided inside the optical device 1A as in the illustrated example, but may be provided outside the optical device 1A. Here, when the changeover switch 13 is operated, the output light of the optical unit 1 is input to the observation device 6, and the adjustment device 5 and the adjustment light generation device 7 start operating to adjust the set value. When the setting is completed, operate the selector switch 13
The output light of the optical unit 1 is switched to the original output light path side. In this example, the solution that meets the specifications (register value)
A display 14 is provided to give a warning display when the above is not obtained.

【0121】かかる変形例によれば、組立後の光学装置
1Aの調整だけでなく、ユーザーが光学装置1Aを組み
込んだ製品を購入した後、ユーザー自身が光学装置1A
の調整を随時行うこともできる。これにより、光学装置
1Aを移動運搬した場合や、光学装置1Aが置かれた環
境の温度その他が変化した場合等に、光学装置の性能特
性に変化が生じても、その変化を補償することができ、
ひいては、光学素子の素子パラメータのずれによる光学
装置の機能・性能の低下を改善することができるという
メリットがある。なお、切換スイッチ13は手動に限ら
ず、光学装置1Aの起動時に自動切換するように構成す
ることもできる。
According to this modification, not only the adjustment of the optical device 1A after assembling, but also the user himself / herself purchases the optical device 1A-installed product,
The adjustment of can be performed at any time. As a result, even if the performance characteristics of the optical device change, such as when the optical device 1A is moved and transported, or when the temperature of the environment in which the optical device 1A is placed or the like changes, the change can be compensated. You can
As a result, there is a merit that the deterioration of the function and performance of the optical device due to the deviation of the element parameters of the optical element can be improved. The changeover switch 13 is not limited to manual operation, but may be configured to automatically change over when the optical device 1A is started.

【0122】また、この変形例は、調整装置5として先
の梶谷らによる論文記載の遺伝的アルゴリズム実行回路
等を用いることにより、小型化にも適している。さらに
また、この変形例によると、ユーザーが随時調整可能で
あるから、光学素子のホルダーや光学ユニット1の基台
(光学定盤)の剛性が従来のものより低い物であっても
よい。その結果、光学ユニット1の大幅な軽量化、小型
化、ひいてはコストの低減というさらなる効果が得られ
る。
This modification is also suitable for downsizing by using the genetic algorithm execution circuit described in the above-mentioned article by Kajitani et al. As the adjusting device 5. Furthermore, according to this modification, since the user can adjust it at any time, the rigidity of the holder of the optical element or the base (optical surface plate) of the optical unit 1 may be lower than the conventional one. As a result, it is possible to obtain the further effects of drastically reducing the weight and size of the optical unit 1 and reducing the cost.

【0123】次に、本発明の光学装置の参照例としての
超短パルスレーザー装置(発生する光パルスの幅がフェ
ムト秒領域から10ピコ秒であるレーザー装置)の一構
成例を示す。図28は、本発明の光学装置の参照例とし
ての超短パルスレーザー装置を例示する構成図である。
Next, a structural example of an ultrashort pulse laser device (a laser device in which the width of a light pulse to be generated is in the femtosecond region to 10 picoseconds) is shown as a reference example of the optical device of the present invention. FIG. 28 is a configuration diagram illustrating an ultrashort pulse laser device as a reference example of the optical device of the present invention.

【0124】超短パルスレーザー装置は、発生する光パ
ルスのパルス幅がフェムト秒領域と非常に短く、かつ、
光パルスの強度の尖頭値(ピーク値)が非常に大きいと
いう特徴があり、それゆえ、超高速サンプリング測定技
術に代表される計測技術のみならず、光通信技術、医療
技術、加工技術においても超短パルスレーザー装置は高
い有用性がある。
The ultrashort pulse laser device has a very short pulse width in the femtosecond range of the generated optical pulse, and
It has the characteristic that the peak value of the intensity of the optical pulse is very large. Therefore, not only in the measurement technology typified by ultra-high-speed sampling measurement technology, but also in optical communication technology, medical technology, and processing technology. The ultrashort pulse laser device has high utility.

【0125】超短パルスレーザー装置は、励起光源、光
学結晶、共振器(キャビティー)を構成する複数のミラ
ーおよびプリズムなどの光学素子を該レーザー装置の主
要な構成要素としている。そして、超短パルスレーザー
の機能には、発生する光パルスの強度ができるだけ高
く、パルス幅ができるだけ短く、光パルスの強度のピー
ク値ができるだけ大きく、さらにまた、必要な励起光の
強度がなるべく小さいという特性が望まれる。
The ultrashort pulse laser device has optical elements such as an excitation light source, an optical crystal, a plurality of mirrors and a prism constituting a resonator (cavity) as main constituent elements of the laser device. The function of the ultrashort pulse laser is that the intensity of the generated optical pulse is as high as possible, the pulse width is as short as possible, the peak value of the intensity of the optical pulse is as large as possible, and the required intensity of the excitation light is as small as possible. That characteristic is desired.

【0126】実際に製造される超短パルスレーザー装置
では、製造工程における加工・組立精度の限界、移動・
運搬時の振動や衝撃、設計上の誤差等に起因する該光学
素子の位置や方向(パラメータ)の誤差のために、光学
素子の作用が完全ではなくなり、その結果、光パルスの
強度が低下し、パルス幅が長くなり、光パルスの強度の
ピーク値が低下し、必要な励起光の強度が高くなるとい
った機能の低下が起きてしまう。
In the ultra-short pulse laser device actually manufactured, the limit of processing / assembly accuracy in the manufacturing process, movement / movement
The action of the optical element is not complete due to the error in the position and direction (parameter) of the optical element caused by the vibration and shock during transportation, the design error, etc., and as a result, the intensity of the optical pulse is reduced. As a result, the pulse width becomes longer, the peak value of the intensity of the optical pulse is reduced, and the required intensity of the excitation light is increased, which results in deterioration of the function.

【0127】そこで、この参照例では、超短パルスレー
ザー装置を構成する光学素子のうちの複数の光学素子の
パラメータを可変にし、該レーザーの機能が高くなるよ
うに遺伝的アルゴリズムを用いて調整を行う。図28
は、この参照例の超短パルスレーザー装置の構成を示し
ており、この超短パルスレーザー装置(以下、「レーザ
ー装置」と称する)1Lは、図1の光学装置例における
光学ユニット1に該当する。なお、図1に使用されたと
同様のものにはそれと同一の参照符号を付している。
Therefore, in this reference example, the parameters of a plurality of optical elements of the optical elements constituting the ultrashort pulse laser device are made variable, and adjustment is performed using a genetic algorithm so that the function of the laser is enhanced. To do. FIG. 28
Shows the configuration of the ultra-short pulse laser device of this reference example, and this ultra-short pulse laser device (hereinafter referred to as “laser device”) 1L corresponds to the optical unit 1 in the example of the optical device of FIG. . The same components as those used in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0128】図28は、本発明の光学ユニットを適用し
た超短パルスレーザー装置の一構成例であり、この参照
例においては、調整装置5および観測装置6は外部装置
となる。レーザー装置1Lにおいて2M1から2M4
は、制御信号CSが示す値に応じてパラメータを変化さ
せる光学素子としての、パラメータを変化させ得るミラ
ー、2P1および2P2は、これも制御信号CSが示す
値に応じてパラメータを変化させる光学素子としての、
パラメータを変化させ得るプリズムである。3M1およ
び3M2は、本発明による方法での調整を行わない光学
素子としてのミラー、3Cはこれも本発明による方法で
の調整を行わない光学素子としての光学結晶(レーザー
結晶)である。
FIG. 28 is a structural example of an ultrashort pulse laser device to which the optical unit of the present invention is applied. In this reference example, the adjusting device 5 and the observing device 6 are external devices. 2M1 to 2M4 in laser device 1L
Is a mirror that can change the parameter as an optical element that changes the parameter according to the value indicated by the control signal CS, and the mirrors 2P1 and 2P2 that are also optical elements that change the parameter according to the value indicated by the control signal CS. of,
It is a prism whose parameters can be changed. 3M1 and 3M2 are mirrors as optical elements not adjusted by the method according to the present invention, and 3C are optical crystals (laser crystals) as optical elements not adjusted by the method according to the present invention.

【0129】7PBはレーザー装置の励起光を発生する
光源(励起光源)であり、励起光源7PBは図1におけ
る調整光発生装置に対応しており、調整対象の光学装置
すなわちレーザー装置1Lに内蔵された構成である。そ
して、光学結晶3C、およびミラー2M1から2M4の
部分は、光が2M1と2M4の間を往復するため共振器
(キャビティー)を構成する。この共振器を2Rとす
る。この共振器2Rが後述するように本発明の方法によ
り調整される。
Reference numeral 7PB is a light source (excitation light source) for generating excitation light of the laser device, and the excitation light source 7PB corresponds to the adjustment light generation device in FIG. 1 and is built in the optical device to be adjusted, that is, the laser device 1L. It has a different structure. The optical crystal 3C and the portions of the mirrors 2M1 to 2M4 form a resonator (cavity) because light reciprocates between 2M1 and 2M4. Let this resonator be 2R. This resonator 2R is adjusted by the method of the present invention as described later.

【0130】また図28中、4は駆動機構であり、この
駆動機構4は、保持回路としてのレジスタ5Rに保持さ
れているデジタル値に対応する電気的信号を、制御信号
CSとして、光学素子である2M1から2M4、および
2P1、2P2、に供給する。ここで、駆動機構4およ
びレジスタ5Rは、調整箇所の数(図28の構成では1
4)だけ設けられる。
Further, in FIG. 28, 4 is a drive mechanism, and this drive mechanism 4 uses an optical element as an electric signal corresponding to a digital value held in a register 5R as a holding circuit as an optical element. 2M1 to 2M4, and 2P1, 2P2. Here, the drive mechanism 4 and the register 5R have the same number of adjustment points (1 in the configuration of FIG. 28).
Only 4) is provided.

【0131】上記駆動機構4は図1の光学装置例で用い
た図4から図7に示す構成が利用できる。それぞれの調
整箇所のパラメータは、レジスタ5Rの32ビットのデ
ータに応じてポテンショメータ406の示す値が該デー
タに対応した値となるようにモータ405が回転し、光
学素子2の位置あるいは方向が変化する。
The drive mechanism 4 can use the structures shown in FIGS. 4 to 7 used in the example of the optical device of FIG. As for the parameter at each adjustment point, the motor 405 rotates according to the 32-bit data of the register 5R so that the value indicated by the potentiometer 406 becomes a value corresponding to the data, and the position or direction of the optical element 2 changes. .

【0132】図28中、8は励起光源により発生した励
起光であり、9はレーザー装置1Lの出力光である。6
はレーザー装置1Lの出力光9を観測して、光強度、パ
ルス強度、あるいはパルス強度に関連した量(たとえ
ば、レーザーパルス光により化合物半導体中に2光子吸
収により誘起される電流値)、等、あるいはそれらの組
み合わせを演算した結果を出力するものである。
In FIG. 28, 8 is the excitation light generated by the excitation light source, and 9 is the output light of the laser device 1L. 6
Is a light intensity, a pulse intensity, or an amount related to the pulse intensity (for example, a current value induced by two-photon absorption in the compound semiconductor by the laser pulse light), etc. Alternatively, it outputs the result of computing the combination thereof.

【0133】そして5は調整装置であり、遺伝的アルゴ
リズムに従って、図1の光学装置例に詳述したと同様の
方法で、複数のレジスタ5Rの保持値として最適な値を
探索する。
Reference numeral 5 denotes an adjusting device, which searches for an optimum value as a holding value for the plurality of registers 5R according to a genetic algorithm in the same manner as described in detail in the optical device example of FIG.

【0134】上記ミラー2M1は平面のミラーであり、
該ミラーに入射する光の一部を反射し、その反射した光
の残りを透過する。上記ミラー2M2は、凹面のミラー
であり、凹面の側に入射する光の一部を反射して集光す
る。また、裏面から入射する光の一部を透過する。上記
ミラー2M3は、凹面のミラーであり、凹面の側に入射
する光を反射して集光する。上記ミラー2M4は平面の
ミラーであり、該ミラーに入射する光の一部を反射す
る。上記プリズム2P1および2P2は、光の屈折作用
により光の波長に依存する角度で光路を折り曲げる。ミ
ラー2M1から2M2、およびプリズム2P1、2P2
は駆動機構4により位置および方向が制御され得る図4
ないし図7のステージ402に設置される。
The mirror 2M1 is a plane mirror,
A part of the light incident on the mirror is reflected, and the rest of the reflected light is transmitted. The mirror 2M2 is a concave mirror, and reflects and collects a part of the light incident on the concave side. Moreover, a part of the light incident from the back surface is transmitted. The mirror 2M3 is a concave mirror, and reflects and condenses the light incident on the concave side. The mirror 2M4 is a plane mirror and reflects a part of the light incident on the mirror. The prisms 2P1 and 2P2 bend the optical path at an angle depending on the wavelength of light due to the refraction of light. Mirrors 2M1 to 2M2 and prisms 2P1, 2P2
The position and direction can be controlled by the drive mechanism 4 in FIG.
7 to the stage 402 of FIG.

【0135】上記ミラー3M1、3M2は平面のミラー
であり、該ミラーに入射する光を反射する。上記光学結
晶3Cは、チタンを添加したサファイアの結晶であり、
入射光のエネルギーを吸収し蓄積して、誘導放出現象に
より光の増幅を行う。かかるミラーおよび光学結晶はレ
ーザー1を組み立てる際に適切な光路が得られるように
位置や方向の調整を行うこともあるが、本参照例におい
ては、本発明の調整方法による調整を行わなくてもよ
い。
The mirrors 3M1 and 3M2 are plane mirrors and reflect the light incident on the mirrors. The optical crystal 3C is a sapphire crystal to which titanium is added,
The energy of incident light is absorbed and stored, and the light is amplified by the stimulated emission phenomenon. Such a mirror and an optical crystal may be adjusted in position and direction so as to obtain an appropriate optical path when assembling the laser 1. However, in this reference example, adjustment is not performed by the adjustment method of the present invention. Good.

【0136】かかるミラー2M1から2M4、およびプ
リズム2P1および2P2は、本発明の方法で調整され
る光学素子であり、制御信号CSの示す値のよって光学
素子のパラメータ、すなわち、位置および方向、あるい
は方向が変化する。それにより、共振器2Rの特性が変
化し、レーザーの特性が変化する。
The mirrors 2M1 to 2M4 and the prisms 2P1 and 2P2 are optical elements adjusted by the method of the present invention, and the parameters of the optical elements, that is, the position and the direction, or the direction, depend on the value indicated by the control signal CS. Changes. As a result, the characteristics of the resonator 2R change and the characteristics of the laser change.

【0137】上記の調整される光学素子の位置と方向に
ついて図を用いて説明する。図29は光学素子を便宜上
平板で表したものであり、21はかかる調整される光学
素子である。ここで、光学素子21の基準となる軸を便
宜上X軸とし、次のように定義する。すなわち、光学素
子21がミラーである場合はミラーの中心を通り面に垂
直の線、光学素子21が凹面のミラーである場合は凹面
のミラーの中心と焦点を結ぶ線、光学素子21がプリズ
ムである場合はプリズム中の平均的な光路の中心である
線、をX軸とする。また、光学素子21の別の軸を便宜
上Y軸とし、次のように定義する。すなわち、光学素子
21がプリズムである場合、入射光の光路と出射光の光
路の作る面上で該X軸と垂直の線、光学素子21がミラ
ーあるいは凹面のミラーである場合X軸と垂直である任
意の1つの線、をY軸とする。さらにまた、該X軸と該
Y軸に垂直である線をZ軸と定義する。X軸、Y軸、お
よびZ軸の符号の向き(正の方向)の定義は任意であ
る。ここで、光学素子21が駆動機構4により位置を変
えるとき、X軸方向の移動量をx、Y軸方向の移動量を
y、Z軸方向の移動量をzとする。
The position and direction of the adjusted optical element will be described with reference to the drawings. FIG. 29 shows the optical element as a flat plate for the sake of convenience, and reference numeral 21 denotes such an adjusted optical element. Here, the reference axis of the optical element 21 is defined as the X axis for convenience, and is defined as follows. That is, when the optical element 21 is a mirror, a line passing through the center of the mirror and perpendicular to the surface, when the optical element 21 is a concave mirror, a line connecting the center and the focus of the concave mirror, and the optical element 21 is a prism. In some cases, the line that is the center of the average optical path in the prism is the X axis. Further, another axis of the optical element 21 is defined as the Y axis for convenience, and is defined as follows. That is, when the optical element 21 is a prism, a line perpendicular to the X axis on the plane formed by the optical path of the incident light and the optical path of the emitted light, and perpendicular to the X axis when the optical element 21 is a mirror or a concave mirror. Let an arbitrary one line be the Y-axis. Furthermore, a line perpendicular to the X axis and the Y axis is defined as the Z axis. The definitions of the sign directions (positive direction) of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are arbitrary. Here, when the position of the optical element 21 is changed by the drive mechanism 4, the amount of movement in the X-axis direction is x, the amount of movement in the Y-axis direction is y, and the amount of movement in the Z-axis direction is z.

【0138】光学素子21の方向については、光学素子
21を駆動機構4によりY軸に平行なある直線を軸とし
て角度θyだけ回転させるとき、便宜上Y軸方向の回転
と呼ぶ。同様に、Z軸に平行なある直線を軸として角度
θzだけ回転させるとき、便宜上Z軸方向の回転と呼
ぶ。
Regarding the direction of the optical element 21, when the optical element 21 is rotated by the drive mechanism 4 by an angle θy about a straight line parallel to the Y-axis, it is called rotation in the Y-axis direction for convenience. Similarly, when a certain straight line parallel to the Z-axis is rotated by an angle θz, it is called rotation in the Z-axis direction for convenience.

【0139】本参照例においても、図4から図7で示し
た方法を適用して駆動機構4により光学素子21の位置
および/あるいは方向を変化できる。調整される光学素
子のそれぞれについて、調整される内容およびパラメー
タを表1に示す。
Also in this reference example, the position and / or direction of the optical element 21 can be changed by the drive mechanism 4 by applying the method shown in FIGS. 4 to 7. Table 1 shows the adjusted contents and parameters for each of the adjusted optical elements.

【0140】[0140]

【表1】 [Table 1]

【0141】上記の光学素子に適用する駆動機構4およ
び該光学装置の構成は、具体的にはたとえば次の構成で
ある。ミラー2M1および2M4は、それぞれ、図7に
示す構成の駆動機構のステージ402に取り付けた構成
である。ミラー2M2および2M3は、それぞれ、図4
に示す構成および図7に示す構成の組み合わせが適用さ
れ、図4中のステージが図7で不図示の基台とした駆動
機構の構成であり、該ミラーを図7のステージ402に
取り付けた構成である。プリズム2P1および2P2
は、それぞれ、図4に示す構成のおよび図6に示す構成
の組み合わせが適用され、図4中のステージが図6中の
基台401とした駆動機構の構成であり、該プリズムを
図6のステージ402に取り付けた構成である。
The constructions of the drive mechanism 4 and the optical device applied to the above-mentioned optical element are specifically as follows. The mirrors 2M1 and 2M4 are attached to the stage 402 of the drive mechanism having the configuration shown in FIG. 7, respectively. The mirrors 2M2 and 2M3 are respectively shown in FIG.
7 and the combination of the configurations shown in FIG. 7 are applied, and the stage in FIG. 4 is the configuration of the drive mechanism with the base not shown in FIG. 7, and the mirror is attached to the stage 402 in FIG. Is. Prism 2P1 and 2P2
4 is a combination of the configuration shown in FIG. 4 and the configuration shown in FIG. 6, respectively, and the stage in FIG. 4 is the configuration of the drive mechanism using the base 401 in FIG. This is a configuration attached to the stage 402.

【0142】励起光源7PBは、たとえば、四酸化イッ
トリウムバナジウム(YVO4)の結晶をもちいて波長
が530nmの連続した光を発生するレーザー装置であ
る。励起光源7PBで発生する光は、ミラー3M1およ
び3M2を経由して、その光の一部がミラー2M2を透
過して光学結晶3Cに照射される。光学結晶3Cにおい
ては、その照射された光のエネルギーを吸収し蓄積し
て、その照射された光と異なる波長の光RLをミラー2
M2の方向およびミラー2M3の方向に放出する。ミラ
ーM1からM4、プリズムP1、P2、光学結晶3Cか
らなる共振器2Rにおいては、光路の長さで決まる時間
周期で該光RLが共振器の両端であるミラー2M1と2
M4の間を往復する。この光の往復によりレーザー発振
が得られる。ミラー2M1は、光の一部を透過すること
から、出力光9が得られる。
The excitation light source 7PB is, for example, a laser device which uses a crystal of yttrium vanadium tetroxide (YVO4) and generates continuous light having a wavelength of 530 nm. The light generated by the excitation light source 7PB passes through the mirrors 3M1 and 3M2, and a part of the light passes through the mirror 2M2 and is applied to the optical crystal 3C. In the optical crystal 3C, the energy of the irradiated light is absorbed and accumulated, and the light RL having a wavelength different from that of the irradiated light is reflected by the mirror 2
Emit in the direction of M2 and the direction of mirror 2M3. In the resonator 2R including the mirrors M1 to M4, the prisms P1 and P2, and the optical crystal 3C, the light RL is arranged at both ends of the resonator in the time period determined by the length of the optical path.
Travel back and forth between M4s. Laser oscillation is obtained by the reciprocation of this light. Since the mirror 2M1 transmits a part of the light, the output light 9 is obtained.

【0143】上記の光学素子の位置および方向は、レー
ザー装置の設計上の位置および方向と完全に一致するこ
とが理想的であり、このとき、レーザー装置の特性が良
好(たとえば、該レーザー装置の出力光の強度が高く、
パスル幅が短く、パルスのピーク強度が高く、必要な励
起光の強度が低い状態)となる。
Ideally, the position and direction of the above-mentioned optical element should be completely the same as the designed position and direction of the laser device, and at this time, the characteristics of the laser device are good (for example, The output light intensity is high,
The pulse width is short, the pulse peak intensity is high, and the required excitation light intensity is low).

【0144】しかしながら、実際に製造される超短パル
スレーザー装置では、製造工程における加工・組立精度
の限界、移動・運搬時の振動や衝撃、設計上の誤差等に
起因する該光学素子の位置や方向(パラメータ)の誤差
のために、光学素子の作用が完全ではなくなり、その結
果、レーザー装置の性能が低下してしまう。
However, in the ultra-short pulse laser device actually manufactured, the position and the position of the optical element due to the limit of the processing / assembly accuracy in the manufacturing process, the vibration or the shock during the movement / transportation, the design error, etc. Due to the directional (parameter) error, the action of the optical element is not perfect, and as a result the performance of the laser device is degraded.

【0145】そこでこの参照例のレーザー装置1Lで
は、共振器2Rの構成要素であるミラー2M1から2M
4およびプリズム2P1、2P2の位置や方向(パラメ
ータ)を調整することにより、レーザー装置の性能が高
い状態、すなわち、光パルスの強度が高く、パルス幅が
短く、強度のピーク値が高く、必要な励起光の強度が低
くなるようにする。
Therefore, in the laser device 1L of this reference example, the mirrors 2M1 to 2M which are the constituent elements of the resonator 2R.
4 and the positions and directions (parameters) of the prisms 2P1 and 2P2 are adjusted so that the performance of the laser device is high, that is, the intensity of the optical pulse is high, the pulse width is short, and the peak value of intensity is high. Make the intensity of the excitation light low.

【0146】以下に、図28に示す本参照例のレーザー
装置1Lに適用される、本発明の参照例の調整方法を述
べる。ここでは、便宜上、レーザー装置に望まれる性能
として光パルスの強度が高いということを例に説明す
る。
The adjustment method of the reference example of the present invention applied to the laser apparatus 1L of the present reference example shown in FIG. 28 will be described below. Here, for the sake of convenience, description will be given by taking as an example that the performance desired for the laser device is that the intensity of the optical pulse is high.

【0147】このレーザー装置1Lの要求仕様の一例
は、次のとおりである。 (1) 励起光のパワーが3W時に 出力光の平均パワー
が250mW以上 (2) 出力光の平均パワーはできるだけ大きいこと このレーザー装置1Lの性能は、複数の光学素子2M1
〜2M4および2P1、2P2の素子パラメータを引数
とする評価関数Fで表すことができる。レーザー装置1
Lの性能がなるべく高いようにすることは、評価関数F
を最適にするパラメータ値を求めることと等価である。
An example of the required specifications of the laser device 1L is as follows. (1) The average power of the output light is 250 mW or more when the power of the pumping light is 3 W. (2) The average power of the output light is as large as possible.
˜2M4 and 2P1, 2P2 can be represented by an evaluation function F with the element parameters as arguments. Laser device 1
In order to make the performance of L as high as possible, the evaluation function F
Is equivalent to finding a parameter value that optimizes.

【0148】本参照例では、調整される光学素子2の数
が6個と多く、調整される素子パラメータの数が14個
となり組み合わせ爆発の発生が想定される場合であるの
で、調整装置5は、評価関数Fを用い、遺伝的アルゴリ
ズムに従ってレジスタ群5RGの値を変更する。
In this reference example, the number of optical elements 2 to be adjusted is as large as 6, and the number of element parameters to be adjusted is 14, so that it is expected that a combination explosion will occur. , The evaluation function F is used to change the value of the register group 5RG according to the genetic algorithm.

【0149】光共振器内の光学素子の調整は、図1の光
学装置例の場合と同様、図17および図20に示すフロ
ーチャートに従って行われる。本参照例は、遺伝的アル
ゴリズムの染色体として、レジスタ群5RGの値を直接
用いることを大きな特徴とする。これにより、染色体の
情報をレジスタ値に変換するための処理等が不要にな
る。
Adjustment of the optical element in the optical resonator is performed according to the flow charts shown in FIGS. 17 and 20, as in the case of the example of the optical device shown in FIG. This reference example is characterized by directly using the value of the register group 5RG as the chromosome of the genetic algorithm. This eliminates the need for processing for converting the chromosome information into register values.

【0150】すなわち、本参照例における染色体は、図
21に示すように、14個の素子パラメータ値に対応す
る14個のレジスタ5Rのレジスタ値から構成されてい
る。そして各素子パラメータに対応する各レジスタ5R
は、32ビットの浮動小数点値とされている。それゆ
え、レジスタ長(=染色体長)は、448ビットであ
る。従って、上記例の光学装置1の調整探索空間の大き
さは、2^448≒10^135(10の135乗)で
あり、全探索による調整はいうまでもなく不可能であ
る。
That is, as shown in FIG. 21, the chromosome in this reference example is composed of the register values of 14 registers 5R corresponding to 14 element parameter values. And each register 5R corresponding to each element parameter
Is a 32-bit floating point value. Therefore, the register length (= chromosome length) is 448 bits. Therefore, the size of the adjustment search space of the optical apparatus 1 in the above example is 2 ^ 448≈10 ^ 135 (10 to the 135th power), and it goes without saying that adjustment by the full search is impossible.

【0151】各レジスタ値の上限値および下限値は、初
期設定時の人手による粗調整の精度に依存し、粗調整後
に必要となる光学素子2の移動量、回転量に応じて決め
られる移動範囲、回転範囲に応じて定める。このレジス
タ値の上限値および下限値は、調整装置5による調整が
進むにつれて、下限値と上限値の幅が狭くなるようにし
てもよい。また、調整装置5による調整過程で得られる
レジスタ値が上限値あるいは下限値と等しくなる場合が
頻発する場合には、調整途中であっても下限値と上限値
の幅を広くしてもよい。 なお本参照例では、各レジス
タ値の上限値を初期設定値から+32.0、下限値を−
32.0とした。
The upper limit value and the lower limit value of each register value depend on the accuracy of the rough adjustment manually performed at the time of initial setting, and the movement range determined according to the movement amount and the rotation amount of the optical element 2 required after the rough adjustment. , Determined according to the rotation range. The upper limit value and the lower limit value of the register value may be narrowed in width between the lower limit value and the upper limit value as the adjustment by the adjusting device 5 progresses. If the register value obtained in the adjustment process by the adjusting device 5 often becomes equal to the upper limit value or the lower limit value, the lower limit value and the upper limit value may be widened even during the adjustment. In this reference example, the upper limit value of each register value is +32.0 from the initial setting value, and the lower limit value is −32.0.
It was set to 32.0.

【0152】図20の処理で使用する、遺伝的アルゴリ
ズムの個体の評価関数Fとしては、個体の染色体が表現
するレジスタ値でレーザー装置1Lを設定したのち動作
させ、観測装置によって観測された光出力が理想的な出
力にどのくらい近いかを表す関数を用いる。具体的に
は、本参照例の実験例では観測装置としてパワーメータ
を用い、その観測されたパワーの平均値を個体の適応度
とした。
As the evaluation function F of the individual of the genetic algorithm used in the processing of FIG. 20, the laser device 1L is set with the register value expressed by the chromosome of the individual and then operated, and the optical output observed by the observation device is set. Use a function that describes how close is to the ideal output. Specifically, in the experimental example of this reference example, a power meter was used as the observation device, and the average value of the observed power was taken as the fitness of the individual.

【0153】上記の評価関数Fは、レーザー装置1Lが
より大きな平均パワーを出力すればするほど理想的であ
ると定めている。例えば、ある染色体が表現するレジス
タ値で設定した光学装置の光出力のパワーが、6.8m
Wであったとすると、その場合の評価関数Fの値は、
6.8になる。
The above evaluation function F is determined to be ideal as the laser device 1L outputs a larger average power. For example, the optical output power of the optical device set by the register value represented by a certain chromosome is 6.8 m.
If W, then the value of the evaluation function F in that case is
It will be 6.8.

【0154】図20に示す処理で用いるために、先に図
17のステップS1で遺伝的アルゴリズムの初期集団と
して、一様乱数を用いて個体を複数作成する。つまりこ
の場合には、初期集団の各染色体の各遺伝子の値は上限
値と下限値のあいだのランダムな実数値をとることを意
味する。本参照例では、集団の個体数は50とした。
For use in the process shown in FIG. 20, first, in step S1 of FIG. 17, a plurality of individuals are created using uniform random numbers as the initial population of the genetic algorithm. That is, in this case, it means that the value of each gene of each chromosome of the initial population takes a random real value between the upper limit value and the lower limit value. In this reference example, the number of individuals in the population was 50.

【0155】しかる後、各個体の表現するレジスタ値で
レーザー装置1Lを動作させ、ステップS3における観
測装置6での観測結果を使用して、ステップS4におい
て調整装置5で、上記評価関数により適応度を計算す
る。その後、順次に、ステップS24で選択淘汰、ステ
ップS25で交叉、ステップS26で突然変異、ステッ
プS28で局所学習の処理を行ない、次世代の個体の集
団(解の候補の集団)を作り出す。本参照例では、全個
体数のうちの交叉を行う個体数の割合である交叉率は
0.5とし、突然変異のさいに加算する正規乱数のガウ
ス分布のσは3.2を用いた。
After that, the laser device 1L is operated with the register value expressed by each individual, and the observation result of the observation device 6 in step S3 is used. To calculate. After that, the selection process is sequentially performed in step S24, the crossover process is performed in step S25, the mutation process is performed in step S26, and the local learning process is performed in step S28 to generate a next-generation group of individuals (a group of solution candidates). In the present reference example, the crossover rate, which is the ratio of the number of individuals performing crossover in the total number of individuals, was set to 0.5, and σ of the Gaussian distribution of the normal random numbers added during mutation was 3.2.

【0156】ステップS4では、レーザー装置1Lの性
能が前述したような所定の仕様を満たすかどうかが判断
され、所定の仕様を満たしたときに、調整処理は終了す
る。また、一定世代数繰り返して調整処理をおこなって
も、仕様を満たす染色体(レジスタ値)が得られない場
合は、調整対象のレーザー装置1Lは不良品と判断さ
れ、ステップS8で不良品としての処理を行う。なお、
本参照例では、繰り返しを打ち切る世代数は30とし
た。
In step S4, it is determined whether or not the performance of the laser apparatus 1L satisfies the above-described predetermined specifications. When the predetermined specifications are satisfied, the adjustment process ends. If a chromosome (register value) that meets the specifications is not obtained even after performing the adjustment process repeatedly for a certain number of generations, the laser device 1L to be adjusted is determined to be a defective product, and the process as a defective product is performed in step S8. I do. In addition,
In this reference example, the number of generations at which the repetition is stopped was 30.

【0157】以下に、図28に示すレーザー装置1L
(具体的にはその光学装置1内の光共振器2R)に本参
照例の遺伝的アルゴリズムを用いた調整方法を適用した
場合の実験結果について示す。この実験では、調整光に
はパワー3.0W、波長530nmのYVO4レーザー
光を用い、透過率2.0%の平面カプラを透過した出力
光をパワーメータで観測する。かかるパワーメータは観
測装置6に対応し、その観測結果はレーザー装置1Lの
出力光の平均強度に比例しており、この値を評価関数値
として用いた。
The laser device 1L shown in FIG. 28 will be described below.
The experimental results when the adjusting method using the genetic algorithm of this reference example is applied to (specifically, the optical resonator 2R in the optical device 1) will be shown. In this experiment, YVO4 laser light having a power of 3.0 W and a wavelength of 530 nm is used as the adjustment light, and the output light transmitted through the planar coupler having a transmittance of 2.0% is observed with a power meter. This power meter corresponds to the observation device 6, and the observation result is proportional to the average intensity of the output light of the laser device 1L, and this value was used as the evaluation function value.

【0158】上記実験の結果、人手による粗調整では
4.37mWしか得られなかったパワーメータにおける
パワーが、レーザー装置に対し本参照例の遺伝的アルゴ
リズムを用いた方法で調整を行ったところ、9.96m
W(実際の光出力は9.96/2.0%=498mW)
のパワーを得たので、前述の仕様をみたすことができ
た。図30に、実験中の世代中の最良個体の評価関数値
Fと世代の関係を示す。遺伝的アルゴリズムの世代が進
むにつれて、レーザー出力光のパワー値が増加し、評価
値が改善されていることがわかる。例えば、9.96m
Wのパワーを得るには、従来技術によれば、熟練者であ
っても1週間以上の長時間を要するか、そのような性能
が最終的に得られないが、本発明の方法によれば、自動
的に短時間(この実験では約3時間)で従来よりも遥か
に良好な結果が得られた。従って、この実験により、本
参照例の調整方法の有効性が確認出来た。
As a result of the above experiment, the power in the power meter, which was only 4.37 mW by the rough adjustment by hand, was adjusted by the method using the genetic algorithm of this reference example for the laser device. .96 m
W (Actual light output is 9.96 / 2.0% = 498mW)
Since I got the power of, I was able to meet the above specifications. FIG. 30 shows the relationship between the evaluation function value F of the best individual in the generation under experiment and the generation. It can be seen that the power value of the laser output light increases and the evaluation value improves as the generation of the genetic algorithm advances. For example, 9.96m
According to the prior art, in order to obtain the power of W, even an expert requires a long time of one week or more, or such performance cannot be finally obtained, but according to the method of the present invention, , Automatically, in a short time (about 3 hours in this experiment), much better results than before were obtained. Therefore, this experiment confirmed the effectiveness of the adjustment method of this reference example.

【0159】上述したように、本参照例のレーザー装置
1Lでは、複数の光学素子に、素子パラメータを変更可
能な素子2M1〜4、2P1、2P2を使用し、それら
の光学素子の素子パラメータをレーザー装置1Lの性能
が好適となるように探索する。従って、熟練者による手
動の調整および精度の高い光学素子を必要とすることな
く、また、駆動精度の高い駆動装置を必要することな
く、レーザー装置1Lを所定の仕様を満たすように自動
的に調整することができる。このことは、従来技術によ
る場合より少ないコストおよび労力で、従来技術による
場合より高性能が得られることを意味する。
As described above, in the laser apparatus 1L of this reference example, the elements 2M1 to 2P1, 2P2 whose element parameters can be changed are used as a plurality of optical elements, and the element parameters of those optical elements are set to the laser. A search is performed so that the performance of the device 1L is suitable. Therefore, the laser device 1L is automatically adjusted to meet the predetermined specifications without requiring manual adjustment by a skilled person and a highly accurate optical element, and without requiring a driving device having a high driving accuracy. can do. This means that higher performance can be obtained than with the prior art with less cost and effort than with the prior art.

【0160】さらにまた、本発明によると、レーザー装
置1Lを移動・運搬したり、経時変化や温度変化等によ
って素子パラメータの値が最適値からずれた場合でも自
動的に、従来技術による場合より少ないコストおよび労
力で、従来技術による場合より高性能に調整することが
できる。
Furthermore, according to the present invention, even when the laser device 1L is moved or transported, or the value of the element parameter deviates from the optimum value due to a change with time or a change in temperature, the value is automatically smaller than that in the prior art. It can be tuned for higher performance than with the prior art at cost and labor.

【0161】なお、本参照例は、レーザー1Lの共振器
2Rがプリズムを有する場合には、素子パラメータ同士
の非線形な相関がプリズムを有しない場合に比べて強い
ので、特に好適である。
This reference example is particularly preferable when the resonator 2R of the laser 1L has a prism, because the non-linear correlation between element parameters is stronger than when it does not have a prism.

【0162】本参照例に関しては、以下の変形例を実施
できる。 (1)調整を行う際に観測装置6で測定するレーザー装
置1Lの出力光の測定項目を、光パルスの強度の1種類
だけでなく、光パルスのパルス幅、光パルスの強度のピ
ーク値、さらには、光パルスのスペクトルの幅、光パル
スのスペクトルの対称性、光パルスの安定性、光パルス
の雑音成分の量等のうちの幾つかを用いて要求仕様に応
じて測定項目を多種類としても良く、このようにすれ
ば、多様な要求仕様に対応でき、さらにまた調整精度を
向上させることができる。
The following modifications can be implemented with respect to this reference example. (1) The measurement item of the output light of the laser device 1L measured by the observation device 6 when performing the adjustment is not only one type of the intensity of the optical pulse, but also the pulse width of the optical pulse, the peak value of the intensity of the optical pulse, Furthermore, several kinds of measurement items are used according to the required specifications by using some of the width of the spectrum of the optical pulse, the symmetry of the spectrum of the optical pulse, the stability of the optical pulse, the amount of the noise component of the optical pulse, etc. By doing so, it is possible to meet various required specifications and further improve the adjustment accuracy.

【0163】(2)上記の参照例では、ミラーM1から
M4、プリズムP1、P2のパラメータを可変とした
が、さらにミラー3M1、3M2のパラメータを可変と
しても良い。
(2) In the above reference example, the parameters of the mirrors M1 to M4 and the prisms P1 and P2 are variable, but the parameters of the mirrors 3M1 and 3M2 may be variable.

【0164】(3)レーザー装置1Lの出力光の光路上
にパラメータを可変可能な可変形ミラーを用いた波面制
御器を設け、後述する参照例の方法により、併せてその
波面制御器を調整すれは、さらに高い特性を得ることが
できる。
(3) A wavefront controller using a deformable mirror whose parameters can be changed is provided on the optical path of the output light of the laser device 1L, and the wavefront controller is also adjusted by the method of the reference example described later. Can obtain higher characteristics.

【0165】上記(1)の測定項目を多種類とする場合
には、たとえば、次の(1)式ような評価関数を用いる
ことができる。 F=Σwi|Xi−Ai| ・・・・(1) fitness=1/(1+F) ただし、iは測定項目である。
When there are many kinds of measurement items in (1) above, an evaluation function such as the following equation (1) can be used. F = Σwi | Xi-Ai | (1) fitness = 1 / (1 + F) where i is a measurement item.

【0166】ここで、Fは評価関数値、wiは測定項目
iについての加重係数、Xiは測定項目iについての観
測結果の値、Aiは測定項目iについての理想的な値で
ある。fitnessは遺伝的アルゴリズムにおける適
応度である。該測定項目は、たとえば、出力光の平均の
強度、光パルスのパルス幅、光パルスの強度のピーク
値、光パルスのスペクトルの幅、光パルスのスペクトル
の対称性、光パルスの安定性、光パルスの雑音成分の
量、等であり、測定項目は光学装置の機能(光学装置に
求められる光学装置の機能/動作であって設計により定
まるもの)が所定の仕様(光学装置の必要とされる機
能、動作、特性などを項目ごとに列挙したものであり、
その項目は数値で示されるもののほか、できるだけ大き
い/小さい、できるだけ高い/低いというような項目で
あってもよい)を満たすかどうかを評価するために必要
十分な項目であると好適である。
Here, F is an evaluation function value, wi is a weighting coefficient for the measurement item i, Xi is an observation result value for the measurement item i, and Ai is an ideal value for the measurement item i. fitness is the fitness in the genetic algorithm. The measurement items include, for example, average intensity of output light, pulse width of optical pulse, peak value of intensity of optical pulse, width of spectrum of optical pulse, symmetry of spectrum of optical pulse, stability of optical pulse, The amount of the noise component of the pulse, etc., and the measurement items are the functions of the optical device (functions / operations of the optical device required for the optical device, which are determined by the design) and have predetermined specifications (the optical device is required). It is a list of functions, operations, characteristics, etc. for each item,
It is preferable that the item is a necessary and sufficient item for evaluating whether or not the item is indicated by a numerical value, and may be an item as large / small as possible or as high / low as possible.

【0167】上述の図1の光学装置例、レーザー装置の
参照例では、レジスタ群5RGの初期設定値からレジス
タ値を変更する方法については遺伝的アルゴリズムを用
いた。しかしながら、遺伝的アルゴリズムにおける適応
度、つまり、レジスタ設定値が理想的な解にどのくらい
近いかを表す評価関数Fにおいて、局所的な最適解の個
数が少ない場合(おおむね一桁の個数)には、焼きなま
し法とよばれるアルゴリズムを遺伝的アルゴリズムの代
わりに用いることができる。また、局所的な最適解の個
数が多い場合でも、遺伝的アルゴリズムと比較して調整
の結果得られる性能は低下するが高速に探索することが
できる。
In the above-described optical device example and laser device reference example of FIG. 1, a genetic algorithm is used as a method of changing the register value from the initial setting value of the register group 5RG. However, in the fitness function in the genetic algorithm, that is, in the evaluation function F that represents how close the register setting value is to the ideal solution, when the number of local optimum solutions is small (approximately one digit number), An algorithm called the annealing method can be used instead of the genetic algorithm. Further, even when the number of local optimum solutions is large, the performance obtained as a result of the adjustment is lower than that of the genetic algorithm, but the search can be performed at high speed.

【0168】焼きなまし法の詳細は、例えば、JOHN WIL
EY & SONS が1989年に出版した、E.Aarts and J. Korst
著の「Simulated Annealing and Boltzmann Machine
s」を参照されたい。焼きなまし法は、山登り法の一種
であり、温度と呼ばれる制御パラメータによって、局所
的な最適解に探索が捕らわれないような工夫を加えたも
のである。
Details of the annealing method can be found in, for example, JOHN WIL
E. Aarts and J. Korst, published in 1989 by EY & SONS
`` Simulated Annealing and Boltzmann Machine
See s ”. The annealing method is a kind of hill climbing method, and is devised so that the search is not caught in the local optimum solution by the control parameter called temperature.

【0169】次に述べる本発明の参照例のレーザー装置
およびその調整方法では、図28に示すように、先の参
照例と同様の構成において、調整装置5で、この焼きな
まし法にしたがってレジスタ群5RGの値を変更する。
本参照例では特に、焼きなまし法における解の候補とし
て、レジスタ群5RGの値を直接用いることを大きな特
徴とする。このようにすれば、参照例と同様に、解候補
の情報をレジスタ値に変換するための処理等を不要とす
ることができる。ここではまた、解候補が理想的な解に
どのくらい近いかを表す評価関数Fを用意する。
In the laser device and its adjusting method of the reference example of the present invention to be described below, as shown in FIG. 28, the register group 5RG is adjusted by the adjusting device 5 according to this annealing method in the same configuration as the previous reference example. Change the value of.
This reference example is particularly characterized in that the value of the register group 5RG is directly used as a candidate for the solution in the annealing method. By doing so, similarly to the reference example, it is possible to eliminate the processing for converting the information of the solution candidate into the register value. Here, an evaluation function F representing how close the solution candidate is to the ideal solution is also prepared.

【0170】すなわち本参照例の方法では、レーザー装
置1Lを動作させ、図31に示すように、ステップS5
1における観測装置5での観測結果を使用して、ステッ
プS52において調整装置5で、上記評価関数Fにより
解候補の評価関数値を計算する。その後、ステップS5
4において、この評価関数値が、前ループにおける評価
関数値と比較して値が改善されたか否かを判断する。
That is, in the method of this reference example, the laser device 1L is operated, and as shown in FIG. 31, step S5 is performed.
Using the observation result of the observation device 5 in 1, the adjustment device 5 calculates the evaluation function value of the solution candidate by the evaluation function F in step S52. Then, step S5
At 4, the evaluation function value is compared with the evaluation function value in the previous loop to determine whether the value is improved.

【0171】そして、改善された場合は、その時点での
レジスタ値を次のレジスタ候補値とし、ステップS57
へ進んで、そのレジスタ候補値に対し、その候補値の一
部を変化させる操作を施す。この操作は遷移と呼ばれ
る。本参照例では、焼きなまし法の遷移として、図24
で説明した遺伝的アルゴリズムにおける突然変異方法と
同一の方法を用いる。
If it is improved, the register value at that time is set as the next register candidate value, and the step S57 is performed.
Then, the procedure proceeds to and the operation for changing a part of the candidate value is performed on the register candidate value. This operation is called a transition. In this reference example, the transition of the annealing method is shown in FIG.
Use the same method as the mutation method in the genetic algorithm described in.

【0172】ステップS54において、値が改善されな
かった場合は、ステップS55で、受容関数と呼ばれ
る、値域が0以上1以下である後述の関数の値を計算す
る。この関数値と0〜1の間で発生させた一様乱数の実
数値とを比較して、乱数値の方が小さかった場合は、遷
移結果を受容するものとして前述のステップS57へ進
む。この場合には、評価関数の改悪方向に、探索が一時
的に行われることになる。受容関数値より乱数値の方が
大きかった場合は、ステップS56でレジスタ候補値を
前ループにおけるレジスタ値に戻した後、ステップS5
7へ進む。
If the value is not improved in step S54, the value of a function, which is called a receptive function and has a range of 0 to 1 inclusive, which will be described later, is calculated in step S55. This function value is compared with the real value of the uniform random number generated between 0 and 1, and if the random number value is smaller, the transition result is accepted and the process proceeds to step S57. In this case, the search is temporarily performed in the direction of deterioration of the evaluation function. If the random number value is larger than the acceptance function value, the register candidate value is returned to the register value in the previous loop in step S56, and then step S5.
Proceed to 7.

【0173】ループkにおける受容関数値は、以下の
(2)式で記述される。
The receptive function value in the loop k is described by the following equation (2).

【0174】[0174]

【数1】 [Equation 1]

【0175】ここに、F(k−1)は前ループにおける
評価関数値、F(k)は現ループにおける評価関数値で
ある。また、T(k)は温度と呼ばれるパラメータであ
り、温度が高いほど受容関数値が1に近づく。つまり、
温度が高いほど、探索が評価関数の改悪方向に進むこと
になる。これは、探索が局所的な最適解に捕われること
を避ける目的で行われる。よって、探索の初期の段階で
は温度を高く設定し、探索が進むにつれて温度を徐々に
低くしていくことにより、最終的に真の最適解にたどり
つくことが期待される。かかる操作が、焼きなまし、ま
たはアニーリングと呼ばれている。
Here, F (k-1) is the evaluation function value in the previous loop, and F (k) is the evaluation function value in the current loop. Further, T (k) is a parameter called temperature, and the receptive function value approaches 1 as the temperature increases. That is,
The higher the temperature, the more the search proceeds in the direction of deterioration of the evaluation function. This is done in order to avoid trapping the search in local optimal solutions. Therefore, it is expected that the true optimal solution will be finally reached by setting the temperature high in the initial stage of the search and gradually lowering the temperature as the search progresses. Such an operation is called annealing or annealing.

【0176】焼きなまし法は、レーザー装置1Lの性能
と光学素子2との関係が比較的単純で、レーザー装置1
Lの評価関数Fが多数の局所最適解をもたない場合に
は、遺伝的アルゴリズムと比較して効率的な探索を行う
ことができる。しかしながら、評価関数Fが多数の局所
最適解をもつ場合には、現実的な時間では局所最適解に
とらわれてしまい、遺伝的アルゴリズムほどの性能をえ
ることはできない。ただし、収束までに要する時間が短
くてすむという利点がある。
In the annealing method, the relationship between the performance of the laser device 1L and the optical element 2 is relatively simple, and the laser device 1
When the evaluation function F of L does not have many local optimum solutions, an efficient search can be performed as compared with the genetic algorithm. However, when the evaluation function F has a large number of local optimum solutions, it is caught in the local optimum solutions in a realistic time, and the performance as high as that of the genetic algorithm cannot be obtained. However, there is an advantage that the time required for convergence can be short.

【0177】その後はステップS58で、レジスタ候補
値をレジスタ値とするようにレジスタ値を変更し、ステ
ップS59で、図25で説明した遺伝的アルゴリズムで
用いた局所学習処理を行う。評価関数値が高く満足な解
が得られる(レーザー装置1Lの特性が所定の仕様を満
たす)まで上述の操作を繰り返すことにより、レーザー
装置1Lの調整を行う。
After that, in step S58, the register value is changed so that the register candidate value becomes the register value, and in step S59, the local learning process used in the genetic algorithm described in FIG. 25 is performed. The laser device 1L is adjusted by repeating the above operation until the evaluation function value is high and a satisfactory solution is obtained (the characteristics of the laser device 1L satisfy the predetermined specifications).

【0178】設定値の取り得る値の組み合わせをすべて
探索した場合、あるいは一定回数、または一定時間繰り
返して処理をおこなっても満足な解が得られない場合
は、調整対象のレーザー装置1Lは不良品と判断され、
不良品としての処理を行う。
If all combinations of possible set values are searched, or if a satisfactory solution is not obtained even after repeating the process a certain number of times or for a certain period of time, the laser device 1L to be adjusted is a defective product. Is judged,
Process as a defective product.

【0179】以下に、図28に示すレーザー装置1L
(具体的にはその光学装置1内の光共振器2R)に本参
照例の焼きなまし法を用いた調整方法を適用した場合の
実験結果について示す。この実験では、先の参照例の実
験条件と同様に、調整光にはパワー3.0W、波長53
0nmのYVO4レーザー光を用い、透過率2.0%の
平面カプラを透過した出力光をパワーメータで観測す
る。
The laser device 1L shown in FIG. 28 will be described below.
The experimental results when the adjustment method using the annealing method of the present reference example is applied to (specifically, the optical resonator 2R in the optical device 1) will be shown. In this experiment, similarly to the experimental conditions of the previous reference example, the adjusted light had a power of 3.0 W and a wavelength of 53
Using a 0 nm YVO4 laser beam, output light transmitted through a planar coupler having a transmittance of 2.0% is observed with a power meter.

【0180】なお、温度は次の(3)の式にしたがって
変化させる。 T(k)=0.1/(k+1)・・・・(3) 上記実験の結果、人手による粗調整では4.14mWし
か得られなかったパワーメータの示すパワーが、レーザ
ー装置に対し本参照例の焼きなまし法を用いた方法で調
整を行ったところ、6.01mW(実際の光出力は6.
01/2.0%=301mW)のパワーを得た。図32
に、実験中の評価関数値Fと遷移回数の関係を示す。遷
移が進むにつれて、レーザー出力光のパワー値が増加
し、評価値が改善されていることがわかる。遺伝的アル
ゴリズムの結果と比較すると、4.14÷9.97×1
00=60.3%の性能を得ている。一方、探索時間に
関しては、遺伝的アルゴリズムの1世代分にもみたない
時間で収束している。この実験により、本参照例の調整
方法の有効性が確認出来た。
The temperature is changed according to the following equation (3). T (k) = 0.1 / (k + 1) ··· (3) As a result of the above experiment, the power indicated by the power meter, which was only 4.14 mW by the manual coarse adjustment, was referred to the laser device. When the adjustment was performed by the method using the example annealing method, it was 6.01 mW (actual light output was 6.
A power of 01 / 2.0% = 301 mW) was obtained. Figure 32
The relationship between the evaluation function value F and the number of transitions during the experiment is shown in FIG. It can be seen that as the transition progresses, the power value of the laser output light increases and the evaluation value improves. Compared with the result of the genetic algorithm, 4.14 ÷ 9.97 × 1
The performance is 00 = 60.3%. On the other hand, regarding the search time, it converges in a time that is not seen in one generation of the genetic algorithm. This experiment confirmed the effectiveness of the adjustment method of this reference example.

【0181】上記の焼きなまし法により、遺伝的アルゴ
リズムと比較して得られる性能は低いものの、高速にレ
ーザー装置1Lの調整を行うことができる。本参照例
は、光学ユニットが先の参照例に示すレーザー装置に使
用される場合を例に説明したが、言うまでもなく、光学
ユニットが図1の光学装置例に示されるように一般のも
のであってもよく、同様にして、遺伝的アルゴリズムと
比較して得られる性能は低いものの、高速に光学ユニッ
ト1の調整を行うことができる。
By the above-mentioned annealing method, although the performance obtained as compared with the genetic algorithm is low, the laser device 1L can be adjusted at high speed. In this reference example, the case where the optical unit is used in the laser device shown in the above reference example has been described as an example, but it goes without saying that the optical unit is a general one as shown in the example of the optical device of FIG. In the same manner, although the performance obtained by comparing with the genetic algorithm is low, the optical unit 1 can be adjusted at high speed.

【0182】次に、この発明の光学装置の参照例として
の波面制御器の主要構成部の一構成例を示す。波面制御
器は入力光の空間的な位相を制御するもので、位相の空
間的な不均一性を取り除いて波面(等位相面)のそろっ
た出力光を得る機能を有するものである。この波面制御
器は、半導体製造における露光装置(リソグラフィ装
置)、波長変換器、干渉計、分光計測、光増幅器など、
波面の正確な制御が必要とされる装置の構成要素として
用いられる。
Next, a structural example of main components of a wavefront controller as a reference example of the optical device of the present invention will be shown. The wavefront controller controls the spatial phase of the input light, and has the function of removing the spatial nonuniformity of the phase to obtain output light with a uniform wavefront (equal phase surface). This wavefront controller is used for exposure equipment (lithography equipment) in semiconductor manufacturing, wavelength converters, interferometers, spectroscopic measurement, optical amplifiers, etc.
Used as a component of equipment where precise control of the wavefront is required.

【0183】図33は、この参照例の波面制御器の主要
構成部の一例を示し、図33中、1Cは波面制御器であ
り、この波面制御器1Cは、図1の光学装置例における
光学ユニットの代わりに、波面制御器1Cを用いて構成
されている。すなわち、図1の光学装置を図33に示す
波面制御器とした図1の構成である。この参照例におい
ては、調整装置5および観測装置6は外部装置となる。
この波面制御器1C内において、2DMは入力する電気
信号の変更によりパラメータである鏡面の形状を変化さ
せ得る変形可能なミラー(可変形ミラー)であり、図中
の制御信号CSによってパラメータが調整される。8、
9はそれぞれ、入力光、出力光であり、波面(等位相
面)を点線で示す。
FIG. 33 shows an example of main components of the wavefront controller of this reference example. In FIG. 33, 1C is a wavefront controller, and this wavefront controller 1C is an optical device in the example of the optical device of FIG. A wavefront controller 1C is used instead of the unit. That is, the configuration of FIG. 1 is obtained by using the optical device of FIG. 1 as the wavefront controller shown in FIG. In this reference example, the adjustment device 5 and the observation device 6 are external devices.
In the wavefront controller 1C, 2DM is a deformable mirror (deformable mirror) capable of changing the shape of the mirror surface, which is a parameter, by changing the input electric signal, and the parameter is adjusted by the control signal CS in the figure. It 8,
Reference numerals 9 are input light and output light, respectively, and their wavefronts (equal phase surfaces) are indicated by dotted lines.

【0184】可変形ミラー2DMは、図8に示す如く構
成されており、制御信号CSの示す値に対応して鏡面2
01の形状が変化する。本参照例では、その調整箇所は
37カ所である。そこで本参照例においては、37個の
制御信号CSと、該制御信号を保持するレジスタ5R
が、37組用いられる。波面制御器1Cは、可変形ミラ
ー2DMの鏡面201の形状の変更により出力光9の波
面(位相特性)が変化する。かかる波面制御器の具体的
な構成方法は周知なので、その詳細な説明は省略し、以
下では本参照例に係わる波面制御器の動作説明を行う。
The deformable mirror 2DM is constructed as shown in FIG. 8 and has a mirror surface 2 corresponding to the value indicated by the control signal CS.
The shape of 01 changes. In this reference example, there are 37 adjustment points. Therefore, in this reference example, 37 control signals CS and a register 5R that holds the control signals are stored.
, But 37 sets are used. The wavefront controller 1C changes the wavefront (phase characteristic) of the output light 9 by changing the shape of the mirror surface 201 of the deformable mirror 2DM. Since a specific method of constructing such a wavefront controller is well known, detailed description thereof will be omitted, and the operation of the wavefront controller according to this reference example will be described below.

【0185】すなわちここでは、可変形ミラー2DMの
37箇所の電極203に印加する電圧の調整により、出
力光9の波面の空間モードの特性をガウシアン状態にで
き、さらにまた、波面の空間モードにおける高次モード
を低減できる。しかしながら、ある電極203に印加す
る電圧を変えると、上記の波面の空間モードに関する調
整の最適値も変わってしまう。このため、波面制御器1
Cを特性が所定の仕様を満たすような好適な状態に調整
するには、可変形ミラー2DMの37の調整箇所を総合
的に調整する必要がある。
That is, here, the characteristics of the spatial mode of the wavefront of the output light 9 can be changed to the Gaussian state by adjusting the voltage applied to the electrodes 203 at 37 places of the deformable mirror 2DM. Next mode can be reduced. However, if the voltage applied to a certain electrode 203 is changed, the optimum value of the adjustment related to the spatial mode of the wavefront also changes. Therefore, the wavefront controller 1
In order to adjust C to a suitable state in which the characteristics satisfy a predetermined specification, it is necessary to comprehensively adjust the adjustment points of 37 of the deformable mirror 2DM.

【0186】上記波面制御器1Cの調整のための、本発
明の調整方法の参照例について説明する。この参照例の
調整方法も、基本的には先の図1の光学装置例の調整方
法と同様である。
A reference example of the adjusting method of the present invention for adjusting the wavefront controller 1C will be described. The adjusting method of this reference example is basically the same as the adjusting method of the optical device example of FIG.

【0187】波面制御器1Cがその機能を必要とする場
所に実装された後、検査工程で、調整装置5、観測装置
6および調整光発生装置7がその波面制御器1Cにそれ
ぞれ接続され、調整光発生装置7は、波面制御器1Cの
入力光8として調整光を入力する。観測装置6は、例え
ば、出力光の波面の空間モードの特性、および、波面の
空間モードにおける高次モードの観測結果を評価関数の
ための値として調整装置5に与え、調整装置5は、上記
複数の観測結果に重み付けをした評価関数を用いて評価
を行う。調整装置5は、図18に示すと同様の処理手順
に従って、波面制御器1Cの可変形ミラー2DMの調整
値の設定を行う。
After the wavefront controller 1C is mounted in a place requiring its function, in the inspection process, the adjusting device 5, the observing device 6 and the adjusting light generating device 7 are connected to the wavefront controller 1C, respectively, and are adjusted. The light generator 7 inputs the adjustment light as the input light 8 of the wavefront controller 1C. The observation device 6 gives, for example, the characteristics of the spatial mode of the wavefront of the output light and the observation result of the higher-order modes in the spatial mode of the wavefront to the adjustment device 5 as values for the evaluation function. Evaluation is performed using an evaluation function that weights multiple observation results. The adjusting device 5 sets the adjustment value of the deformable mirror 2DM of the wavefront controller 1C according to the same processing procedure as shown in FIG.

【0188】本参照例の方法によれば、波面制御器1C
(光学装置)内の光学素子に、パラメータが可変である
光学素子2DMを使用し、その光学素子の特性を、光学
装置の機能が好適となるように探索する。従って、熟練
者による手動の調整および精度の高い光学素子を必要と
することなく、また、精度の高い駆動装置を必要するこ
となく、波面制御器1Cを所定の仕様を満たすように自
動的に調整することができる。このことは、従来技術に
よる場合より少ない労力で、従来技術による場合より高
性能が得られることを意味する。
According to the method of this reference example, the wavefront controller 1C is used.
An optical element 2DM having a variable parameter is used as an optical element in (optical device), and the characteristics of the optical element are searched for so that the function of the optical device is suitable. Therefore, the wavefront controller 1C is automatically adjusted to meet predetermined specifications without requiring manual adjustment by a skilled person and a highly accurate optical element, and without requiring a highly accurate drive device. can do. This means that higher performance can be obtained with less effort than with the prior art.

【0189】本参照例においては可変形ミラーの調整箇
所の数を37としたが、本発明においては、いうまでも
なく該調整箇所の数を問わない。また、本参照例は、波
面制御器1Cが多数の調整箇所を有する可変形ミラーで
構成される場合に特に好適である。可変形ミラーの調整
により可能な最大変形量は、取り扱う光の波長と同程度
の長さであると効果的である。
Although the number of adjustment points of the deformable mirror is set to 37 in this reference example, it goes without saying that the number of adjustment points is not limited in the present invention. Further, the present reference example is particularly suitable when the wavefront controller 1C is configured by a deformable mirror having a large number of adjustment points. It is effective that the maximum amount of deformation possible by adjusting the deformable mirror is as long as the wavelength of the light to be handled.

【0190】本参照例では、図33に示すように出力光
9が集光されないことを仮定しているが、一方で、図3
4に示すように、出力光が集光される場合の変形例にも
有効である。図34は図33の出力光を集光させた場合
であり、図33と同じものに同じ参照符号を付してい
る。
In this reference example, it is assumed that the output light 9 is not condensed as shown in FIG.
As shown in FIG. 4, it is also effective for the modification example in which the output light is condensed. FIG. 34 shows a case where the output light of FIG. 33 is condensed, and the same components as those in FIG. 33 are designated by the same reference numerals.

【0191】波面制御器1Cからの出力光が集光される
場合も、上記の参照例と全く同様にして該波面制御器1
Cが調整される。この変形例では、出力光9が波長変換
結晶あるいは光増幅媒体に集光される場合に特に有効で
ある。
Even when the output light from the wavefront controller 1C is collected, the wavefront controller 1C is performed in exactly the same manner as in the above reference example.
C is adjusted. This modification is particularly effective when the output light 9 is focused on the wavelength conversion crystal or the optical amplification medium.

【0192】本参照例は、ミラーの形状を自由に制御で
きるという更なる効果があり、理想的なミラーの形状を
得るための調整にも有効である。この場合の例を、次の
実施例に示す。
This reference example has a further effect that the shape of the mirror can be freely controlled, and is effective for adjustment for obtaining an ideal mirror shape. An example of this case is shown in the next embodiment.

【0193】図35は、本発明の光学装置の実施例とし
ての望遠鏡の一構成例を示す。図35中、1Tは光学装
置(ユニット)としての望遠鏡を示しており、この望遠
鏡1Tは、調整対象となる光学素子として、凹面の可変
形ミラー2DM2を具えている。なお、図35中、図1
に示すと同様の部分はそれと同一の符号を付している。
8は望遠鏡への入射光、すなわち、望遠鏡1Tで観測す
る対象からの光である。CCDは望遠鏡の結像面に設置
される撮像装置である。ここでは、撮像装置CCD固有
の解像度は十分に高いと仮定する。また、撮像装置の出
力である電気信号(映像信号)が該望遠鏡の出力であ
る。調整のための観測装置6および調整装置5は望遠鏡
1Tに組込された内部装置である。
FIG. 35 shows a configuration example of a telescope as an embodiment of the optical device of the present invention. In FIG. 35, 1T indicates a telescope as an optical device (unit), and this telescope 1T includes a concave deformable mirror 2DM2 as an optical element to be adjusted. In addition, in FIG.
The same parts as those shown in are denoted by the same reference numerals.
Reference numeral 8 is the incident light on the telescope, that is, the light from the object observed by the telescope 1T. The CCD is an image pickup device installed on the image plane of the telescope. Here, it is assumed that the resolution specific to the image pickup device CCD is sufficiently high. The electric signal (video signal) output from the imaging device is the output from the telescope. The observation device 6 for adjustment and the adjustment device 5 are internal devices incorporated in the telescope 1T.

【0194】望遠鏡1Tは、観測対象からの光である入
射光8を凹面鏡として機能する可変形ミラー2DM2で
反射、集光し、この集光された光が撮像装置CCDによ
り電気的な映像信号に変換される。本実施例において
は、図1の光学装置例での光出力の代わりに電気的な映
像信号を用いて評価を行い、調整を行う。このように、
本発明の光学装置の出力9としては、光のみならず電気
信号などの光以外のものであっても良い。
The telescope 1T reflects and collects the incident light 8 which is the light from the observation target by the deformable mirror 2DM2 which functions as a concave mirror, and the collected light is converted into an electric image signal by the image pickup device CCD. To be converted. In the present embodiment, an electric image signal is used instead of the optical output in the example of the optical device of FIG. 1 for evaluation and adjustment. in this way,
The output 9 of the optical device of the present invention may be not only light but also light other than light such as an electric signal.

【0195】望遠鏡1Tに望まれる特性としては、観測
対象をできるだけ高い解像度で撮像することである。こ
のような特性を得るためには、上記ミラー2DM2の焦
点が一点にできるだけ集中し、結像面と撮影装置CCD
の位置が一致するように調整する必要がある。ところ
で、望遠鏡の製造誤差、望遠鏡の移動や温度変化等によ
り、理想的な結像面である設計上の撮影装置CCDの位
置と実際の撮影装置CCDの位置は完全に一致しない。
そのため、可変形ミラー2DM2の特性を望遠鏡1Cの
特性に合わせて調整する必要があり、具体的には、可変
形ミラー2DM2の個々の調整箇所における変形量を調
整する。
A desired characteristic of the telescope 1T is that the observation target is imaged with the highest possible resolution. In order to obtain such characteristics, the focal point of the mirror 2DM2 is concentrated at one point as much as possible, and the image plane and the image pickup device CCD are
It is necessary to adjust so that the positions of are the same. By the way, due to the manufacturing error of the telescope, the movement of the telescope, the temperature change, etc., the position of the designed image pickup device CCD, which is an ideal image plane, does not completely match the actual position of the image pickup device CCD.
Therefore, it is necessary to adjust the characteristics of the deformable mirror 2DM2 in accordance with the characteristics of the telescope 1C, and specifically, the deformation amount at each adjustment point of the deformable mirror 2DM2 is adjusted.

【0196】ミラー2DM2は、図10および図34の
場合と同様の構成が可能である。図1の光学装置例およ
び波面制御器の参照例と場合と同様にして、本実施例に
おいても制御信号CSの示す値に対応してパラメータす
なわちミラー2DM2の形状が変化する。
The mirror 2DM2 can have the same structure as in the case of FIG. 10 and FIG. Similar to the example of the optical device and the reference example of the wavefront controller in FIG. 1, the parameter, that is, the shape of the mirror 2DM2 also changes according to the value indicated by the control signal CS in this embodiment.

【0197】調整装置5からの制御信号CSは、図10
に示す可変形ミラーの電極203の電圧を変化させ、可
変形ミラー2DM2の形状を変化させる。これにより、
望遠鏡の結像の状態が変化し、解像度が変化する。その
結果、レジスタ群5RGのレジスタ値に応じて望遠鏡の
解像度を変化、向上させることができる。
The control signal CS from the adjusting device 5 is shown in FIG.
The voltage of the electrode 203 of the deformable mirror shown in is changed to change the shape of the deformable mirror 2DM2. This allows
The image formation state of the telescope changes, and the resolution changes. As a result, the resolution of the telescope can be changed and improved according to the register value of the register group 5RG.

【0198】かかる望遠鏡1Tの調整のための、本発明
の調整方法の実施例について説明する。この実施例の方
法も、基本的には先の図1の光学装置例の調整方法と同
様である。
An embodiment of the adjusting method of the present invention for adjusting the telescope 1T will be described. The method of this embodiment is also basically the same as the adjusting method of the optical device example shown in FIG.

【0199】望遠鏡1Tが製造、あるいは移動された
後、あるいは望遠鏡を使用する温度等の条件が変化した
後、調整光が入力光8として望遠鏡1Tに入力される。
この調整光は、調整光発生装置による光の代わりに、時
間による像の変化の少ない実際の観測対象であってもよ
い。調整光は、コントラストの高い像であることが望ま
しく、かつ、望遠鏡の観測対象と同等の距離から発生す
る光であることが望ましい。そこで、調整光として、既
知の細密な像、たとえば遠方に置かれた細密な市松模
様、あるいは月面からの光が用いられる。
After the telescope 1T is manufactured or moved, or after the conditions such as the temperature at which the telescope is used are changed, the adjustment light is input to the telescope 1T as the input light 8.
This adjusted light may be an actual observation target with little change in the image with time, instead of the light from the adjusted light generator. The adjustment light is preferably an image with high contrast and is preferably light generated from a distance equivalent to the observation target of the telescope. Therefore, as the adjustment light, a known minute image, for example, a minute checkered pattern placed at a distance, or light from the moon surface is used.

【0200】可変形ミラー2DM2の形状が理想的な形
状からずれている場合、撮像装置CCDからの出力は解
像度が低下したものとなる。そこで、調整装置5は、観
測装置6が出力する撮像装置CCDにおける像の解像
度、具体的には、たとえば映像信号の周波数スペクトル
における周波数の高い成分の割合、を評価関数で用いれ
ばよい。
When the shape of the deformable mirror 2DM2 deviates from the ideal shape, the output from the image pickup device CCD has a reduced resolution. Therefore, the adjusting device 5 may use the resolution of the image on the image pickup device CCD output by the observation device 6, specifically, the ratio of high frequency components in the frequency spectrum of the video signal, for example, in the evaluation function.

【0201】本実施例の方法では、上記の如き望遠鏡で
得られる解像度を評価関数に用いることで調整を実行す
る。調整装置5は、図1の光学装置例の方法の場合と同
様の処理手順に従って、可変形ミラー2DM2のパラメ
ータの設定を行う。
In the method of this embodiment, the adjustment is executed by using the resolution obtained by the telescope as described above for the evaluation function. The adjusting device 5 sets the parameters of the deformable mirror 2DM2 according to the same processing procedure as in the case of the method of the optical device example of FIG.

【0202】すなわち、本実施例では、ミラーの形状が
可変である光学素子(可変形ミラー2DM2)を使用
し、該ミラーの形状(光学素子2DM2のパラメータ)
を光学装置である望遠鏡の機能(特性)が好適となるよ
うに探索する。従って、本実施例によれば、望遠鏡1T
の製造工程におけるプロセスの不均一、部材の品質の不
均一、設計上の誤差、さらには、移動・運搬による振
動、温度変化、経時変化等に起因する光学素子の特性の
誤差を吸収して、望遠鏡1Tが所定の仕様を満たす機能
を有するように調整することができる。
That is, in this embodiment, an optical element (deformable mirror 2DM2) having a variable mirror shape is used, and the mirror shape (parameter of the optical element 2DM2) is used.
Is searched so that the function (characteristics) of the telescope, which is an optical device, becomes suitable. Therefore, according to the present embodiment, the telescope 1T
By absorbing the non-uniformity of the process in the manufacturing process, the non-uniformity of the quality of the members, the design error, the error of the characteristics of the optical element caused by the vibration due to the movement / transportation, the temperature change, the change over time, etc. It can be adjusted so that the telescope 1T has a function of satisfying a predetermined specification.

【0203】上記のように本発明は、直接的な調整対象
の光学素子(可変形ミラー2DM2)を、その回路と共
働して光学装置を構成する他の要素(撮像素子CCD)
の特性(位置)を補償するように調整する場合にも有効
である。
As described above, according to the present invention, the other optical element (deformable mirror 2DM2) to be directly adjusted cooperates with its circuit to constitute another optical device (image pickup element CCD).
It is also effective when adjusting so as to compensate the characteristic (position) of.

【0204】本実施例においては、いうまでもなく、可
変形ミラー2DM2の調整箇所の数を問わない。また、
本実施例は、望遠鏡を構成するミラーの寸法が非常に大
きいときにはさらに好適である。
In the present embodiment, needless to say, the number of adjusting points of the deformable mirror 2DM2 does not matter. Also,
This embodiment is more suitable when the dimensions of the mirrors forming the telescope are very large.

【0205】本発明においては、光学装置を動作させる
条件が複数であってその条件毎に光学装置の最適な調整
結果が異なる場合に、各光学素子に対しレジスタ群5R
Gを複数組用意して、条件毎にレジスタ群5RGを切り
替える方法も可能である。
In the present invention, when there are a plurality of conditions for operating the optical device and the optimum adjustment result of the optical device is different for each condition, the register group 5R is provided for each optical element.
It is also possible to prepare a plurality of groups of G and switch the register group 5RG for each condition.

【0206】また、光学装置の動作特性はその装置の温
度により変化する場合があるので、最適な調整結果も温
度とともに変わってしまう場合がある。さらに、光学装
置の仕様(例えばレーザーの出力パルスのスペクトルの
形状)を当初のものから変えた特性が必要になる場合が
ある。
Since the operating characteristics of the optical device may change depending on the temperature of the device, the optimum adjustment result may change with temperature. Further, it may be necessary to change the specifications of the optical device (for example, the shape of the spectrum of the laser output pulse) from the original one.

【0207】図36は、条件毎にレジスタ群5RGを切
り替える場合の一構成例を示す。ここでは条件の数をk
とする。SELは、条件に応じて対応するレジスタ群5
RGを切り替える選択器、5RG−1〜5RG−kは、
k個のレジスタ群5RGである。ここで便宜上5RG−
iにおけるiをレジスタ番号と呼ぶ。
FIG. 36 shows an example of the configuration for switching the register group 5RG for each condition. Where k is the number of conditions
And SEL is a register group 5 corresponding to the condition.
The selectors for switching RGs, 5RG-1 to 5RG-k,
It is a k register group 5RG. Here, for convenience, 5RG-
i in i is called a register number.

【0208】かかる構成を用いた場合の調整方法は、例
えば次のようにすることができる。光学装置の温度が変
化してもその装置の特性が一定となるようにしたい場
合、温度とレジスタ番号とを対応させておき、検査工程
で、それぞれのレジスタ番号に対応する温度で本発明の
方法による調整を行い、調整結果をレジスタ群5RG−
1〜5RG−kに記憶させておく。そして光学装置を使
用する際には、選択器SELにより回路の温度を検出し
て対応するレジスタ番号を選択するようにする。
The adjusting method using such a configuration can be performed as follows, for example. When it is desired to keep the characteristics of the optical device constant even when the temperature of the optical device changes, the method and the method of the present invention are made to correspond to the temperature and the register number, and at the temperature corresponding to each register number in the inspection process. Adjustment is performed and the adjustment result is displayed in the register group 5RG-
It is stored in 1 to 5RG-k. When using the optical device, the selector SEL detects the temperature of the circuit and selects the corresponding register number.

【0209】なお、上記の調整方法において、いくつか
のレジスタ番号に対応する温度での調整を省略すること
も可能であり、その場合には、他の調整されたレジスタ
値から補間により推定されるレジスタ値を当該レジスタ
に記憶させておけばよい。補間の方法としては、直線近
似、スプライン関数などを使うことができる。
In the above adjusting method, it is possible to omit the adjustment at the temperatures corresponding to some register numbers, and in that case, it is estimated from other adjusted register values by interpolation. The register value may be stored in the register. A linear approximation, a spline function, or the like can be used as the interpolation method.

【0210】光学装置の特性を複数の仕様条件に対応さ
せて切り替えることも可能である。この場合には、仕様
条件とレジスタ番号とを対応させておき、検査工程で、
それぞれのレジスタ番号に対応する仕様条件で本発明の
方法による調整を行い、調整結果をレジスタ群5RG−
1〜5RG−kに記憶させておく。そして光学装置を使
用する際には、選択器SELにより仕様条件に対応する
レジスタ番号を選択するようにする。
It is also possible to switch the characteristics of the optical device in accordance with a plurality of specification conditions. In this case, the specification condition and the register number are associated with each other, and
The adjustment according to the method of the present invention is performed under the specification condition corresponding to each register number, and the adjustment result is displayed in the register group 5RG-.
It is stored in 1 to 5RG-k. When using the optical device, the selector SEL is used to select the register number corresponding to the specification condition.

【0211】なお、上記の調整方法においても同様に、
いくつかのレジスタ番号に対応する仕様条件での調整を
省略することも可能であり、他の調整されたレジスタの
値から補間により推定されるレジスタ値を当該レジスタ
に記憶させておけばよい。
In the adjusting method described above, similarly,
It is also possible to omit the adjustment under the specification condition corresponding to some register numbers, and the register value estimated by interpolation from the value of another adjusted register may be stored in the register.

【0212】この一方、この発明の光学装置における駆
動機構4は、その一部を脱着可能なように構成すること
も可能である。この場合には、光学装置がこの発明によ
る方法で調整された後、駆動機構4の一部をほかの光学
装置に再利用することができる。すなわち、調整の後、
駆動機構4の可動部分であるステージ402と固定部分
である基台401を接着剤あるいはネジ等で固定可能と
し、それ以外の該駆動機構の部分を脱着可能するもので
ある。
On the other hand, the drive mechanism 4 in the optical device of the present invention can be constructed such that a part thereof can be attached and detached. In this case, a part of the drive mechanism 4 can be reused for another optical device after the optical device has been adjusted by the method according to the invention. That is, after adjustment,
The stage 402, which is the movable part of the drive mechanism 4, and the base 401, which is the fixed part, can be fixed with an adhesive or screws, and the other parts of the drive mechanism can be detached.

【0213】この構成例によれば、駆動機構4の一部分
が脱着するので、調整を完了した光学装置1において駆
動機構4の一部を省略することができ、光学装置1の軽
量化やコストの低減が可能である。
According to this configuration example, a part of the drive mechanism 4 is detached, so that part of the drive mechanism 4 can be omitted in the optical device 1 which has been adjusted, and the weight and cost of the optical device 1 can be reduced. It can be reduced.

【0214】本発明は、いうまでもなく、光学ユニット
を用いる光学装置の全体、一部、あるいは複数の部分の
何れにも適応可能であり、光学ユニットの規模を問わな
い。以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述
の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載の
範囲内で当業者が容易に改変し得る他の構成をも含むも
のである。
Needless to say, the present invention can be applied to the whole, a part, or a plurality of parts of the optical device using the optical unit, and the scale of the optical unit is not limited. Although the present invention has been described above based on the illustrated example, the present invention is not limited to the above example, and includes other configurations that can be easily modified by those skilled in the art within the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】光学装置よび光学装置の調整方法を説明する概
念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an optical device and a method of adjusting the optical device.

【図2】調整箇所に関する依存関係による問題点を説明
する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a problem caused by a dependency relationship regarding an adjustment location.

【図3】本発明の調整装置を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an adjusting device of the present invention.

【図4】本発明に用いる並進の移動を行う駆動機構の一
例を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a drive mechanism for translational movement used in the present invention.

【図5】本発明の調整装置を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing an adjusting device of the present invention.

【図6】本発明に用いる一軸の回転を行う駆動機構の一
例を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a drive mechanism for uniaxial rotation used in the present invention.

【図7】本発明に用いる二軸の回転を行う駆動機構の一
例を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a drive mechanism for rotating two axes used in the present invention.

【図8】本発明の光学素子および駆動機構に用いる可変
形ミラーの一例を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a deformable mirror used in an optical element and a driving mechanism of the present invention.

【図9】上記可変形ミラーの電極の配置の一例を示す構
成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing an example of an arrangement of electrodes of the deformable mirror.

【図10】本発明の光学素子および駆動機構に用いる可
変形ミラーの別の構成例を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing another configuration example of the deformable mirror used in the optical element and the driving mechanism of the present invention.

【図11】可変する素子パラメータが透過率あるいは吸
収係数である光学素子および駆動機構の一例を示す構成
図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing an example of an optical element and a drive mechanism in which a variable element parameter is a transmittance or an absorption coefficient.

【図12】可変する素子パラメータが偏光である光学素
子および駆動機構の一例を示す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing an example of an optical element and a drive mechanism in which a variable element parameter is polarization.

【図13】可変する素子パラメータが位相および光強度
である光学素子および駆動機構の一例を示す構成図であ
る。
FIG. 13 is a configuration diagram showing an example of an optical element and a drive mechanism in which variable element parameters are a phase and a light intensity.

【図14】可変する素子パラメータが分配比である光学
素子および駆動機構の一例を示す構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram showing an example of an optical element and a drive mechanism in which a variable element parameter is a distribution ratio.

【図15】可変する素子パラメータが変調率である光学
素子および駆動機構の一例を示す構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram showing an example of an optical element and a drive mechanism in which a variable element parameter is a modulation rate.

【図16】可変する素子パラメータが波長特性である光
学素子および駆動機構の一例を示す構成図である。
FIG. 16 is a configuration diagram showing an example of an optical element and a driving mechanism in which a variable element parameter is a wavelength characteristic.

【図17】本発明の調整方法の処理手順の概略を示すフ
ローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart showing an outline of a processing procedure of the adjusting method of the present invention.

【図18】一般的な遺伝的アルゴリズムの手順の概略を
示すフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart showing an outline of the procedure of a general genetic algorithm.

【図19】遺伝的アルゴリズムで用いる染色体を例示す
る説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram illustrating a chromosome used in a genetic algorithm.

【図20】本発明の方法における遺伝的アルゴリズムを
用いた処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 20 is a flowchart showing a processing procedure using a genetic algorithm in the method of the present invention.

【図21】遺伝的アルゴリズムで用いる染色体とそこか
ら定まるレジスタ値および素子パラメータの値とを示す
説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing chromosomes used in a genetic algorithm and register values and element parameter values determined from the chromosomes.

【図22】遺伝的アルゴリズムで行う選択淘汰処理の手
順を示すフローチャートである。
FIG. 22 is a flowchart showing a procedure of selective selection processing performed by a genetic algorithm.

【図23】遺伝的アルゴリズムで行う交叉処理の手順を
示す説明図である。
FIG. 23 is an explanatory diagram showing a procedure of crossover processing performed by a genetic algorithm.

【図24】遺伝的アルゴリズムで行う突然変異処理の手
順を示す説明図である。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a procedure of mutation processing performed by a genetic algorithm.

【図25】遺伝的アルゴリズムで行う局所学習の手順を
示すフローチャートである。
FIG. 25 is a flowchart showing a procedure of local learning performed by a genetic algorithm.

【図26】上記局所学習方法の動作を例示する説明図で
ある。
FIG. 26 is an explanatory diagram illustrating the operation of the local learning method.

【図27】光学素子の調整の一変形例を示す構成図であ
る。
FIG. 27 is a configuration diagram showing a modification of the adjustment of the optical element.

【図28】レーザー装置およびその調整方法を例示する
説明図である。
FIG. 28 is an explanatory diagram illustrating a laser device and a method for adjusting the same.

【図29】光学装置に用いる光学素子の位置および方向
を説明する説明図である。
FIG. 29 is an explanatory diagram illustrating positions and directions of optical elements used in the optical device.

【図30】レーザー装置の調整実験の結果である評価関
数値と遺伝的アルゴリズムにおける世代数との関係を示
す特性図である。
FIG. 30 is a characteristic diagram showing a relationship between an evaluation function value as a result of a laser device adjustment experiment and the number of generations in a genetic algorithm.

【図31】光学ユニットおよびその調整方法に焼きなま
し法を用いた処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 31 is a flowchart showing a processing procedure using an annealing method for the optical unit and its adjusting method.

【図32】レーザー装置の調整方法による調整実験の結
果である評価関数値と焼きなまし法における遷移回数と
の関係を示す特性図である。
FIG. 32 is a characteristic diagram showing the relationship between the evaluation function value, which is the result of the adjustment experiment by the adjustment method of the laser device, and the number of transitions in the annealing method.

【図33】波面制御器の構成を例示する構成図である。FIG. 33 is a configuration diagram illustrating the configuration of a wavefront controller.

【図34】波面制御器の別の構成を例示する構成図であ
る。
FIG. 34 is a configuration diagram illustrating another configuration of the wavefront controller.

【図35】本発明の望遠鏡の構成を例示する構成図であ
る。
FIG. 35 is a configuration diagram illustrating the configuration of a telescope of the present invention.

【図36】本発明の調整装置およびその調整方法で用い
得るレジスタの他の構成を示す説明図である。
FIG. 36 is an explanatory diagram showing another configuration of a register that can be used in the adjusting device and the adjusting method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光学ユニット 2 調整される光学素子 3 調整されない光学素子 4 駆動機構 5 調整装置 6 観測装置 7 調整光発生装置 8 入力光 8a 調整光 9 出力光 1A 光学装置 1L レーザー装置 1C 波面制御器 1T 望遠鏡 2DM 可変形ミラー 2DM2 可変形ミラー CS 制御信号 5T 調整光切替信号 5R レジスタ 5RG レジスタ群 5A 調整アルゴリズム実行装置 5F 評価関数器 5C 駆動機構制御装置 401 基台 402 ステージ 403 雄ねじ 404 雌ねじ 405 モータ 406 ポテンショメータ 4C 比較回路 4D モータ駆動回路 1 Optical unit 2 Adjusted optical element 3 Optical element not adjusted 4 drive mechanism 5 Adjustment device 6 Observation equipment 7 Adjusting light generator 8 input light 8a Adjusting light 9 Output light 1A Optical device 1L laser device 1C wavefront controller 1T telescope 2DM deformable mirror 2DM2 deformable mirror CS control signal 5T adjustment light switching signal 5R register 5RG register group 5A Adjustment algorithm execution device 5F Evaluation function unit 5C drive mechanism controller 401 base 402 stage 403 male screw 404 female screw 405 motor 406 Potentiometer 4C comparison circuit 4D motor drive circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村川 正宏 茨城県つくば市東1−1−1 独立行政法 人産業技術総合研究所つくばセンター内 (72)発明者 板谷 太郎 茨城県つくば市東1−1−1 独立行政法 人産業技術総合研究所つくばセンター内 (72)発明者 樋口 哲也 茨城県つくば市東1−1−1 独立行政法 人産業技術総合研究所つくばセンター内 Fターム(参考) 2H039 AA01 AB12 AB24 AC00 2H043 AA00 AA27    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masahiro Murakawa             1-1-1 Higashi 1-1-1 Tsukuba City, Ibaraki Prefecture             Inside the Tsukuba Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (72) Inventor Taro Itaya             1-1-1 Higashi 1-1-1 Tsukuba City, Ibaraki Prefecture             Inside the Tsukuba Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (72) Inventor Tetsuya Higuchi             1-1-1 Higashi 1-1-1 Tsukuba City, Ibaraki Prefecture             Inside the Tsukuba Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology F-term (reference) 2H039 AA01 AB12 AB24 AC00                 2H043 AA00 AA27

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反射面の形状を変化させえる変形可能な
ミラーを含む複数の光学素子を具備する望遠鏡であっ
て、前記光学素子の内特定の複数光学素子のパラメータ
は、調整装置が出力する制御信号により変更させられ、
前記調整装置は前記特定の複数光学素子のパラメータに
関し、確率的探索手法に従って、前記望遠鏡の機能が所
定の仕様を満たすように制御信号を出力することを特徴
とする望遠鏡。
1. A telescope having a plurality of optical elements including a deformable mirror capable of changing the shape of a reflecting surface, wherein parameters of a plurality of specific optical elements among the optical elements are output by an adjusting device. Can be changed by the control signal,
The telescope according to claim 1, wherein the adjusting device outputs a control signal so that a function of the telescope satisfies a predetermined specification in accordance with a stochastic search method regarding parameters of the specific plurality of optical elements.
【請求項2】 請求項1記載の調整装置が、遺伝的アル
ゴリズムに従って制御信号の値を順次変更、探索して、
特定の複数光学素子のパラメータを変更することによ
り、望遠鏡の機能が所定の仕様を満たす状態となる最適
値にすることを特徴とする請求項1記載の望遠鏡。
2. The adjusting device according to claim 1, sequentially changing and searching the value of the control signal according to a genetic algorithm,
2. The telescope according to claim 1, wherein the parameters of the plurality of specific optical elements are changed to an optimum value in which the function of the telescope satisfies a predetermined specification.
【請求項3】 請求項1記載の調整装置が、焼きなまし
法に従って制御信号の値を順次変更、探索して、特定の
複数光学素子のパラメータを変更することにより、望遠
鏡の機能が所定の仕様を満たす状態となる最適値にする
ことを特徴とする請求項1記載の望遠鏡。
3. The telescope function according to claim 1, wherein the adjusting device according to claim 1 sequentially changes and searches the value of the control signal according to the annealing method to change the parameters of the specific plural optical elements. The telescope according to claim 1, wherein the optimum value is a value that satisfies the condition.
【請求項4】 調整装置が望遠鏡の機能の状態を評価す
る関数として複数の評価値を重みづけ積算する評価関数
を用いることを特徴とする請求項1ないし請求項3のい
ずれか一項に記載の望遠鏡。
4. The evaluation device according to claim 1, wherein the adjusting device uses an evaluation function for weighting and integrating a plurality of evaluation values as a function for evaluating the state of the function of the telescope. Telescope.
【請求項5】 反射面の形状を変化させえる変形可能な
ミラーを含む複数の光学素子を具備する望遠鏡において
複数の光学素子を制御する望遠鏡の調整方法であって、 確率的探索手法に従って制御信号を順次出力して、前記
複数の光学素子の内、特定の複数光学素子のパラメータ
を変更し、望遠鏡の機能が所定の仕様を満たす最適値を
探索することを特徴とする望遠鏡の調整方法。
5. A telescope adjusting method for controlling a plurality of optical elements in a telescope comprising a plurality of optical elements including a deformable mirror capable of changing the shape of a reflecting surface, the control signal according to a stochastic search method. Is sequentially output to change the parameters of a plurality of specific optical elements among the plurality of optical elements, and an optimum value for which the function of the telescope satisfies a predetermined specification is searched for.
【請求項6】 遺伝的アルゴリズムに従って制御信号の
値を順次に変更して最適値を探索することを特徴とする
請求項5記載の望遠鏡の調整方法。
6. The method for adjusting a telescope according to claim 5, wherein the optimum value is searched by sequentially changing the value of the control signal according to a genetic algorithm.
【請求項7】 焼きなまし法に従って制御信号の値を順
次に変更して最適値を探索することを特徴とする請求項
5記載の望遠鏡の調整方法。
7. The method of adjusting a telescope according to claim 5, wherein the optimum value is searched by sequentially changing the value of the control signal according to the annealing method.
【請求項8】 望遠鏡の機能の状態を評価する関数とし
て複数の評価値を重みづけ積算する評価関数を用いるこ
とを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれか一項
に記載の望遠鏡の調整方法。
8. The telescope according to claim 5, wherein an evaluation function for weighting and integrating a plurality of evaluation values is used as a function for evaluating the state of function of the telescope. Adjustment method.
【請求項9】 電子計算機と該電子計算機に読み取り可
能な請求項5ないし請求項8のいずれか一項に記載の方
法の調整を該電子計算機で実行する処理プログラムを記
録した記録媒体とを具備する調整装置により、請求項5
ないし請求項8のいずれか一項に記載の方法の調整を行
なうことを特徴とする調整装置。
9. An electronic computer and a recording medium having a processing program for executing the adjustment of the method according to any one of claims 5 to 8 which is readable by the electronic computer recorded therein. The adjusting device according to claim 5,
9. An adjusting device for adjusting the method according to claim 8.
【請求項10】 請求項5ないし請求項8のいずれか一
項に記載の方法の調整を調整装置の電子計算機で実行す
る処理プログラムを記録したことを特徴とする記録媒
体。
10. A recording medium on which a processing program for executing the adjustment of the method according to claim 5 by an electronic computer of an adjusting device is recorded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008512724A (en) * 2004-09-08 2008-04-24 ザイネティクス・インコーポレーテッド Adaptive mirror system

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