JP2005331541A - Apparatus and system for adjusting optical axis - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光軸調節装置およびこれを用いた光軸自動調節システムに関し、特に、単純な光学系を用いて光ビームの角度および位置を調節する技術に関する。 The present invention relates to an optical axis adjustment device and an optical axis automatic adjustment system using the same, and more particularly to a technique for adjusting the angle and position of a light beam using a simple optical system.
光ビームは、微細パターンの露光プロセス、材料の加工プロセス、情報通信など、あらゆる産業分野において広く利用されている。光ビームを利用する光学系では、光軸を調節することが重要であり、特に、レーザビームなどを利用して精密な処理を行うプロセスでは、正確な光軸調節作業が必要になる。一般的な光ビームの光軸調節装置は、反射鏡やプリズムなどの光学素子を組み合わせた装置によって構成される。たとえば、下記の特許文献1や2には、複数の反射鏡とプリズムを組み合わせた光軸調節装置が開示されている。
従来の一般的な光軸調節装置は、反射鏡やプリズムを組み合わせた複雑な光学系を用いているため、装置全体の構造が複雑になるという問題があった。また、装置内部での反射回数が多くなるため、装置を通過する光ビームの光量に損失が生じるという問題があった。 Since the conventional general optical axis adjusting device uses a complicated optical system in which a reflecting mirror and a prism are combined, there is a problem that the structure of the entire device becomes complicated. In addition, since the number of reflections inside the apparatus increases, there is a problem in that a loss occurs in the amount of light beam that passes through the apparatus.
そこで本発明は、できるだけ単純な構造により、光の反射回数を低減し、光ビームの光軸調節を効率良く行うことが可能な光軸調節装置を提供することを目的とし、特に、光ビームの位置と角度とを独立して調節することが可能な光軸調節装置を提供することを目的とする。また、この光軸調節装置を用いて光軸調節を自動的に行うことができる光軸自動調節システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical axis adjustment device capable of reducing the number of times of light reflection and efficiently adjusting the optical axis of a light beam with a structure as simple as possible. An object of the present invention is to provide an optical axis adjusting device capable of independently adjusting the position and the angle. It is another object of the present invention to provide an automatic optical axis adjustment system that can automatically perform optical axis adjustment using the optical axis adjustment device.
(1) 本発明の第1の態様は、XYZ三次元座標系に入射した光の光軸を調節して、これを射出する機能を有する光軸調節装置において、
XY平面に平行な面をY軸に平行な回動軸について所定角α(0°<α<90°)だけ回動した反射面を有する第1の鏡と、
XZ平面に平行な面をX軸に平行な回動軸について所定角β(0°<β<90°)だけ回動した反射面を有する第2の鏡と、
第1の鏡と第2の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する支持体と、
この支持体に対して、第1の鏡をX軸もしくはZ軸方向に平行移動させるとともに、第2の鏡をY軸もしくはZ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
を設けるようにしたものである。
(1) A first aspect of the present invention is an optical axis adjustment device having a function of adjusting an optical axis of light incident on an XYZ three-dimensional coordinate system and emitting the same.
A first mirror having a reflective surface obtained by rotating a plane parallel to the XY plane by a predetermined angle α (0 ° <α <90 °) about a rotation axis parallel to the Y axis;
A second mirror having a reflecting surface obtained by rotating a plane parallel to the XZ plane by a predetermined angle β (0 ° <β <90 °) about a rotation axis parallel to the X axis;
A support that supports the first mirror and the second mirror at a predetermined position so that incident light is reflected and emitted from at least both of the mirrors;
Position adjusting means for translating the first mirror in the X-axis or Z-axis direction relative to the support, and translating the second mirror in the Y-axis or Z-axis direction;
Is provided.
(2) 本発明の第2の態様は、XYZ三次元座標系に入射した光の光軸を調節して、これを射出する機能を有する光軸調節装置において、
XY平面に平行な面をY軸に平行な回動軸について所定角α(0°<α<90°)だけ回動した反射面を有する第1の鏡と、
XZ平面に平行な面をX軸に平行な回動軸について所定角β(0°<β<90°)だけ回動した反射面を有する第2の鏡と、
第1の鏡と第2の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する第1の支持体と、
この第1の支持体を支持する第2の支持体と、
第1の支持体を第2の支持体に対して、X軸方向およびY軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
を設けるようにしたものである。
(2) According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical axis adjustment device having a function of adjusting an optical axis of light incident on an XYZ three-dimensional coordinate system and emitting the adjusted optical axis.
A first mirror having a reflective surface obtained by rotating a plane parallel to the XY plane by a predetermined angle α (0 ° <α <90 °) about a rotation axis parallel to the Y axis;
A second mirror having a reflecting surface obtained by rotating a plane parallel to the XZ plane by a predetermined angle β (0 ° <β <90 °) about a rotation axis parallel to the X axis;
A first support that supports the first mirror and the second mirror at a predetermined position so that incident light is reflected and emitted from at least both of the mirrors;
A second support for supporting the first support;
Position adjusting means for translating the first support relative to the second support in the X-axis direction and the Y-axis direction;
Is provided.
(3) 本発明の第3の態様は、上述の第1または第2の態様に係る光軸調節装置において、
第1の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、第2の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段を更に設けるようにしたものである。
(3) According to a third aspect of the present invention, in the optical axis adjustment device according to the first or second aspect described above,
Angle adjusting means having a function of performing at least one of an operation of inclining the first mirror in a predetermined direction and an operation of inclining the second mirror in a predetermined direction is further provided.
(4) 本発明の第4の態様は、上述の第3の態様に係る光軸調節装置において、
第1の鏡および第2の鏡のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、傾斜鏡についてのみ傾斜操作が行われるようにしたものである。
(4) According to a fourth aspect of the present invention, in the optical axis adjustment device according to the third aspect described above,
One of the first mirror and the second mirror is a fixed mirror that does not tilt, and the other is a tilted mirror that tilts so that the tilting operation is performed only on the tilted mirror.
(5) 本発明の第5の態様は、XYZ三次元座標系における所定の入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、入射光が基準光路を外れた場合にも、射出光が基準光路に沿った状態を維持するように自動光軸調節を行う機能をもった光軸自動調節システムを、
光軸調節を行う調節部と、光軸のずれを検出する検出部と、検出部による検出結果に基づいて調節部を制御する制御部と、によって構成し、
調節部には、
XY平面に平行な面をY軸に平行な回動軸について所定角α(0°<α<90°)だけ回動した反射面を有する第1の鏡と、
XZ平面に平行な面をX軸に平行な回動軸について所定角β(0°<β<90°)だけ回動した反射面を有する第2の鏡と、
第1の鏡と第2の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する支持体と、
この支持体に対して、第1の鏡をX軸もしくはZ軸方向に平行移動させるとともに、第2の鏡をY軸もしくはZ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
第1の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、第2の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段と、を設け、
検出部には、調節部から射出された光ビームの角度および位置を検出する機能をもたせ、
制御部には、入射光が基準光路に沿った状態のときに検出部が検出した角度および位置を記憶する記憶手段と、検出部が検出した角度および位置が記憶手段に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように角度調節手段および位置調節手段を制御する制御手段と、を設けるようにしたものである。
(5) In the fifth aspect of the present invention, the incident light deviates from the reference optical path when the light beam exists along the reference optical path passing through the predetermined incident point and the emission point in the XYZ three-dimensional coordinate system. In addition, an optical axis automatic adjustment system with a function to perform automatic optical axis adjustment so that the emitted light maintains a state along the reference optical path,
An adjustment unit that performs optical axis adjustment, a detection unit that detects deviation of the optical axis, and a control unit that controls the adjustment unit based on the detection result by the detection unit,
In the adjustment part,
A first mirror having a reflective surface obtained by rotating a plane parallel to the XY plane by a predetermined angle α (0 ° <α <90 °) about a rotation axis parallel to the Y axis;
A second mirror having a reflecting surface obtained by rotating a plane parallel to the XZ plane by a predetermined angle β (0 ° <β <90 °) about a rotation axis parallel to the X axis;
A support that supports the first mirror and the second mirror at a predetermined position so that incident light is reflected and emitted from at least both of the mirrors;
Position adjusting means for translating the first mirror in the X-axis or Z-axis direction relative to the support, and translating the second mirror in the Y-axis or Z-axis direction;
An angle adjusting means having a function of performing at least one of an operation of inclining the first mirror in a predetermined direction and an operation of inclining the second mirror in a predetermined direction;
The detection unit has a function of detecting the angle and position of the light beam emitted from the adjustment unit,
The control unit stores the angle and position detected by the detection unit when the incident light is along the reference optical path, and the value stored in the storage unit by the angle and position detected by the detection unit. And a control means for controlling the angle adjusting means and the position adjusting means so as to eliminate the deviation when the deviation occurs.
(6) 本発明の第6の態様は、XYZ三次元座標系における所定の入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、入射光が基準光路を外れた場合にも、射出光が基準光路に沿った状態を維持するように自動光軸調節を行う機能をもった光軸自動調節システムを、
光軸調節を行う調節部と、光軸のずれを検出する検出部と、検出部による検出結果に基づいて調節部を制御する制御部と、によって構成し、
調節部には、
XY平面に平行な面をY軸に平行な回動軸について所定角α(0°<α<90°)だけ回動した反射面を有する第1の鏡と、
XZ平面に平行な面をX軸に平行な回動軸について所定角β(0°<β<90°)だけ回動した反射面を有する第2の鏡と、
第1の鏡と第2の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する第1の支持体と、
この第1の支持体を支持する第2の支持体と、
第1の支持体を第2の支持体に対して、X軸方向およびY軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
第1の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、第2の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段と、を設け、
検出部には、調節部から射出された光ビームの角度および位置を検出する機能をもたせ、
制御部には、入射光が基準光路に沿った状態のときに検出部が検出した角度および位置を記憶する記憶手段と、検出部が検出した角度および位置が記憶手段に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように角度調節手段および位置調節手段を制御する制御手段と、を設けるようにしたものである。
(6) In the sixth aspect of the present invention, the incident light deviates from the reference optical path when the light beam exists along the reference optical path passing through the predetermined incident point and the emission point in the XYZ three-dimensional coordinate system. In addition, an optical axis automatic adjustment system with a function to perform automatic optical axis adjustment so that the emitted light maintains a state along the reference optical path,
An adjustment unit that performs optical axis adjustment, a detection unit that detects deviation of the optical axis, and a control unit that controls the adjustment unit based on the detection result by the detection unit,
In the adjustment part,
A first mirror having a reflective surface obtained by rotating a plane parallel to the XY plane by a predetermined angle α (0 ° <α <90 °) about a rotation axis parallel to the Y axis;
A second mirror having a reflecting surface obtained by rotating a plane parallel to the XZ plane by a predetermined angle β (0 ° <β <90 °) about a rotation axis parallel to the X axis;
A first support that supports the first mirror and the second mirror at a predetermined position so that incident light is reflected and emitted from at least both of the mirrors;
A second support for supporting the first support;
Position adjusting means for translating the first support relative to the second support in the X-axis direction and the Y-axis direction;
An angle adjusting means having a function of performing at least one of an operation of inclining the first mirror in a predetermined direction and an operation of inclining the second mirror in a predetermined direction;
The detection unit has a function of detecting the angle and position of the light beam emitted from the adjustment unit,
The control unit stores the angle and position detected by the detection unit when the incident light is along the reference optical path, and the value stored in the storage unit by the angle and position detected by the detection unit. And a control means for controlling the angle adjusting means and the position adjusting means so as to eliminate the deviation when the deviation occurs.
(7) 本発明の第7の態様は、上述の第5または第6の態様に係る光軸自動調節システムにおいて、
第1の鏡および第2の鏡のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、傾斜鏡についてのみ傾斜操作が行われるようにしたものである。
(7) A seventh aspect of the present invention is the optical axis automatic adjustment system according to the fifth or sixth aspect described above,
One of the first mirror and the second mirror is a fixed mirror that does not tilt, and the other is a tilted mirror that tilts so that the tilting operation is performed only on the tilted mirror.
(8) 本発明の第8の態様は、上述の第5〜第7の態様に係る光軸自動調節システムにおいて、
検出部に、調節部から射出された光ビームの一部分を検出用光ビームとして取り出す第1のビーム分配手段と、この検出用光ビームを2つのビームに分配する第2のビーム分配手段と、分配された第1のビームに基づいて角度を検出する角度検出手段と、分配された第2のビームに基づいて位置を検出する位置検出手段と、を設けるようにしたものである。
(8) An eighth aspect of the present invention is the optical axis automatic adjustment system according to the fifth to seventh aspects described above.
A first beam distribution unit for extracting a part of the light beam emitted from the adjustment unit as a detection light beam, a second beam distribution unit for distributing the detection light beam into two beams, and a distribution unit; An angle detection unit that detects an angle based on the first beam and a position detection unit that detects a position based on the distributed second beam are provided.
(9) 本発明の第9の態様は、上述の第8の態様に係る光軸自動調節システムにおいて、
角度検出手段を、平行光線を所定の焦点に集光する集光レンズと、この集光レンズに対して焦点距離だけ離れた位置に配置された受光面を有しこの受光面上の集光位置を検出する受光素子と、によって構成したものである。
(9) A ninth aspect of the present invention is the optical axis automatic adjustment system according to the eighth aspect described above,
The angle detection means has a condensing lens for condensing parallel rays at a predetermined focal point, and a condensing position on the light receiving surface, the light receiving surface being disposed at a focal distance from the condensing lens. And a light receiving element for detecting.
(10) 本発明の第10の態様は、上述の第8の態様に係る光軸自動調節システムにおいて、
位置検出手段を、所定の受光面上へのビームの照射位置を検出する受光素子によって構成したものである。
(10) A tenth aspect of the present invention is the optical axis automatic adjustment system according to the eighth aspect described above,
The position detection means is constituted by a light receiving element that detects the irradiation position of the beam onto a predetermined light receiving surface.
本発明に係る光軸調節装置では、2つの鏡を特有の位置に配置し、これら鏡を特有の方向に平行移動させることにより光ビームの位置調節を行うようにしたため、非常に単純な構造により、光ビームの光軸調節を行うことができる。調節対象となる光ビームの反射回数も低減するため、装置を通過する光ビームの光量損失も最小限に抑えられる。また、鏡の角度を調節する角度調節手段を設けることにより、単純な構造でありながら、光ビームの位置と角度とを独立して調節することができる。本発明に係る光軸自動調節システムでは、このような光軸調節装置を利用することにより、光軸調節を自動的に行うことができるようになる。 In the optical axis adjusting apparatus according to the present invention, the two mirrors are arranged at specific positions, and the position of the light beam is adjusted by translating these mirrors in a specific direction. The optical axis of the light beam can be adjusted. Since the number of reflections of the light beam to be adjusted is also reduced, the light amount loss of the light beam passing through the apparatus can be minimized. In addition, by providing an angle adjusting means for adjusting the angle of the mirror, the position and angle of the light beam can be adjusted independently with a simple structure. In the automatic optical axis adjustment system according to the present invention, the optical axis adjustment can be automatically performed by using such an optical axis adjustment device.
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
<<< §1.本発明に係る光軸調節装置の基本構成 >>>
図1は、本発明の一実施形態に係る光軸調節装置の基本構成を示す斜視図である。上述したように、本発明の重要な特徴は、2つの鏡を特有の位置に配置し、これら鏡を特有の方向に平行移動させることにより光ビームの位置調節を行う点にある。そこで、本明細書では、説明の便宜上、XYZ三次元座標系を定義し、この三次元座標系上で、個々の鏡の配置や移動を説明することにする。結局、図1に示す光軸調節装置は、XYZ三次元座標系に入射した光の光軸を調節して、これを射出する機能を有する装置ということになる。
<<< §1. Basic Configuration of Optical Axis Adjustment Device According to the Present Invention >>
FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of an optical axis adjusting device according to an embodiment of the present invention. As described above, an important feature of the present invention is that the position of the light beam is adjusted by arranging two mirrors at specific positions and translating these mirrors in specific directions. Therefore, in this specification, for convenience of explanation, an XYZ three-dimensional coordinate system is defined, and the arrangement and movement of individual mirrors will be described on the three-dimensional coordinate system. As a result, the optical axis adjusting device shown in FIG. 1 is a device having a function of adjusting the optical axis of light incident on the XYZ three-dimensional coordinate system and emitting it.
この光軸調節装置の最も重要な構成要素は、第1の鏡10および第2の鏡20である。第1の鏡10および第2の鏡20は、図示のとおり、XYZ三次元座標系上で、その反射面が特有の位置にくるように配置されている。すなわち、第1の鏡10の反射面M1は、XY平面に平行な面をY軸に平行な回動軸11について所定角α(0°<α<90°)だけ回動した位置にくるように配置されており、第2の鏡20の反射面M2は、XZ平面に平行な面をX軸に平行な回動軸21について所定角β(0°<β<90°)だけ回動した位置にくるように配置されている。 The most important components of the optical axis adjusting device are the first mirror 10 and the second mirror 20. As shown in the figure, the first mirror 10 and the second mirror 20 are arranged such that their reflection surfaces are at specific positions on the XYZ three-dimensional coordinate system. That is, the reflecting surface M1 of the first mirror 10 is located at a position rotated by a predetermined angle α (0 ° <α <90 °) with respect to the rotation shaft 11 parallel to the Y axis on a surface parallel to the XY plane. The reflecting surface M2 of the second mirror 20 rotates a plane parallel to the XZ plane by a predetermined angle β (0 ° <β <90 °) with respect to a rotating shaft 21 parallel to the X axis. It is arranged to come to the position.
ここでは、このように配置された2つの鏡10,20からなる光学系に、X軸に平行な方向から光ビームL1を入射光として与えた場合を考えてみる。この場合、光ビームは、2つの鏡10,20によって図示のとおり反射する(図では、この光ビームの経路を一点鎖線で示す)。すなわち、光ビームL1が、第1の鏡10の反射面M1の入射点P1に入射すると、反射光として、図示の例では、図のほぼ上方へと向かう光ビームL2が得られることになり、この光ビームL2が、第2の鏡20の反射面M2の入射点P2に入射すると、反射光として、図のほぼ右方へ向かう光ビームL3が得られることになる。結局、入射光として与えられた光ビームL1は、この光学系で2回反射した後、光ビームL3として射出することになる。 Here, let us consider a case where the light beam L1 is given as incident light to the optical system including the two mirrors 10 and 20 arranged in this way from a direction parallel to the X axis. In this case, the light beam is reflected by the two mirrors 10 and 20 as shown (the path of this light beam is indicated by a one-dot chain line in the figure). That is, when the light beam L1 is incident on the incident point P1 of the reflecting surface M1 of the first mirror 10, in the illustrated example, a light beam L2 heading substantially upward in the figure is obtained as reflected light. When this light beam L2 is incident on the incident point P2 of the reflecting surface M2 of the second mirror 20, a light beam L3 directed substantially rightward in the figure is obtained as reflected light. Eventually, the light beam L1 given as incident light is reflected twice by this optical system and then emitted as the light beam L3.
この実施形態に係る光軸調節装置は、上述した第1の鏡10および第2の鏡20の他、これらの鏡を支持する支持体と各鏡を移動させる位置調節手段(いずれも、図1には示されていない)によって構成される。 The optical axis adjusting apparatus according to this embodiment includes the first mirror 10 and the second mirror 20 described above, a support for supporting these mirrors, and a position adjusting means for moving each mirror (both shown in FIG. 1). Not shown).
支持体は、2つの鏡10,20を上述した特有の条件を満たす位置に支持する機能をもった構成要素であれば、具体的にはどのような構造物で構成してもかまわない。たとえば、装置筐体となるフレームにより支持体を構成し、第1の鏡10および第2の鏡20を、このフレームに取り付けるようにしてもかまわない。ただ、位置調節手段による位置調節が可能となるような態様で取り付ける必要がある。 As long as the support member is a component having a function of supporting the two mirrors 10 and 20 at a position that satisfies the above-described specific conditions, the support member may be configured by any structure. For example, the support body may be configured by a frame serving as an apparatus housing, and the first mirror 10 and the second mirror 20 may be attached to the frame. However, it is necessary to attach in such a manner that the position can be adjusted by the position adjusting means.
位置調節手段は、支持体に対して、各鏡10,20を所定軸方向に平行移動させることにより、その位置を調節する機能をもった構成要素である。本発明では、第1の鏡10については、X軸方向もしくはZ軸方向に平行移動させ、第2の鏡20については、Y軸方向もしくはZ軸方向に平行移動させる必要がある。このように、所定軸に沿って鏡を移動させる機構は種々のものが公知であるため、ここでは具体的な移動機構の説明は省略する。もちろん、位置調節手段は、手動による移動機構によって構成しても、電動による移動機構によって構成してもかまわない。 The position adjusting means is a component having a function of adjusting the position of the support 10 by moving the mirrors 10 and 20 in a predetermined axial direction. In the present invention, the first mirror 10 needs to be translated in the X-axis direction or the Z-axis direction, and the second mirror 20 needs to be translated in the Y-axis direction or the Z-axis direction. As described above, since various mechanisms for moving the mirror along the predetermined axis are known, a specific description of the moving mechanism is omitted here. Of course, the position adjusting means may be constituted by a manual movement mechanism or an electric movement mechanism.
続いて、この光学系を構成する各鏡10,20を、位置調節手段を用いて所定方向に平行移動させた場合に、光ビームの光軸がどのように変化するかを考えてみる。 Next, let us consider how the optical axis of the light beam changes when the mirrors 10 and 20 constituting this optical system are translated in a predetermined direction using the position adjusting means.
図2は、図1に示す光軸調節装置において、反射面M1(第1の鏡10)をX軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すXZ断面図である。図に実線で示す反射面M1は移動前の位置を示し、図に破線で示す反射面M1′は移動後の位置を示す。図示のとおり、移動前は、光ビームL1は反射面M1上の入射点P1で反射して、光ビームL2として射出するが、反射面M1をX軸に沿って変位量ΔM1xだけ平行移動させると、反射面M1′に対する入射点はP1′の位置となるため、光ビームL1は光ビームL2′として射出することになる。結局、反射面M1をX軸方向に変位量ΔM1xだけ平行移動させると、反射光として射出される光ビームは、X軸方向に変位量ΔLxだけ平行移動することになる。ここで、ΔLx=ΔM1xである。 FIG. 2 is an XZ sectional view showing an optical axis change caused by translating the reflecting surface M1 (first mirror 10) in the X-axis direction in the optical axis adjusting device shown in FIG. A reflective surface M1 indicated by a solid line in the figure indicates a position before the movement, and a reflective surface M1 ′ indicated by a broken line in the figure indicates a position after the movement. As shown in the figure, before the movement, the light beam L1 is reflected at the incident point P1 on the reflecting surface M1 and emitted as the light beam L2, but when the reflecting surface M1 is translated along the X axis by a displacement amount ΔM1x. Since the incident point with respect to the reflecting surface M1 ′ is at the position P1 ′, the light beam L1 is emitted as the light beam L2 ′. After all, when the reflecting surface M1 is translated in the X-axis direction by the displacement amount ΔM1x, the light beam emitted as reflected light is translated in the X-axis direction by the displacement amount ΔLx. Here, ΔLx = ΔM1x.
図3は、図1に示す光軸調節装置において、反射面M1(第1の鏡10)をZ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すXZ断面図である。やはり、図に実線で示す反射面M1は移動前の位置を示し、図に破線で示す反射面M1′は移動後の位置を示す。図示のとおり、反射面M1をZ軸に沿って変位量ΔM1zだけ平行移動させると、反射面M1′に対する入射点はP1′の位置となるため、光ビームL1は光ビームL2′として射出することになる。結局、反射面M1をZ軸方向に変位量ΔM1zだけ平行移動させると、反射光として射出される光ビームは、X軸方向に変位量ΔLxだけ平行移動することになる。ここで、L1がX軸に平行なら、ΔLx=ΔM1z/tan αである(L1が任意の向きの場合も、所定の幾何学的関係式が成り立つ。)。 FIG. 3 is an XZ sectional view showing an optical axis change caused by translating the reflecting surface M1 (first mirror 10) in the Z-axis direction in the optical axis adjusting apparatus shown in FIG. Again, the reflecting surface M1 indicated by the solid line in the figure indicates the position before the movement, and the reflecting surface M1 ′ indicated by the broken line in the figure indicates the position after the movement. As shown in the figure, when the reflecting surface M1 is translated by the displacement amount ΔM1z along the Z axis, the incident point with respect to the reflecting surface M1 ′ becomes the position of P1 ′, so that the light beam L1 is emitted as the light beam L2 ′. become. Eventually, when the reflecting surface M1 is translated in the Z-axis direction by the displacement amount ΔM1z, the light beam emitted as reflected light is translated in the X-axis direction by the displacement amount ΔLx. Here, if L1 is parallel to the X axis, ΔLx = ΔM1z / tan α (a predetermined geometric relational expression holds even when L1 is in an arbitrary direction).
一方、図4は、図1に示す光軸調節装置において、反射面M2(第2の鏡20)をZ軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すYZ断面図である。図に実線で示す反射面M2は移動前の位置を示し、図に破線で示す反射面M2′は移動後の位置を示す。図示のとおり、移動前は、光ビームL2は反射面M2上の入射点P2で反射して、光ビームL3として射出するが、反射面M2をZ軸に沿って変位量ΔM2zだけ平行移動させると、反射面M2′に対する入射点はP2′の位置となるため、光ビームL2は光ビームL3′として射出することになる。結局、反射面M2をZ軸方向に変位量ΔM2zだけ平行移動させると、反射光として射出される光ビームは、Z軸方向に変位量ΔLzだけ平行移動することになる。ここで、ΔLz=ΔM2zである。 On the other hand, FIG. 4 is a YZ sectional view showing an optical axis change caused by translating the reflecting surface M2 (second mirror 20) in the Z-axis direction in the optical axis adjusting device shown in FIG. A reflective surface M2 indicated by a solid line in the figure indicates a position before the movement, and a reflective surface M2 ′ indicated by a broken line in the figure indicates a position after the movement. As shown in the figure, before the movement, the light beam L2 is reflected at the incident point P2 on the reflecting surface M2 and emitted as the light beam L3. However, when the reflecting surface M2 is translated by the displacement amount ΔM2z along the Z axis, Since the incident point with respect to the reflecting surface M2 'is at the position P2', the light beam L2 is emitted as the light beam L3 '. Eventually, when the reflecting surface M2 is translated in the Z-axis direction by the displacement amount ΔM2z, the light beam emitted as reflected light is translated in the Z-axis direction by the displacement amount ΔLz. Here, ΔLz = ΔM2z.
図5は、図1に示す光軸調節装置において、反射面M2(第2の鏡20)をY軸方向に平行移動させることによって生じる光軸変化を示すYZ断面図である。やはり、図に実線で示す反射面M2は移動前の位置を示し、図に破線で示す反射面M2′は移動後の位置を示す。図示のとおり、反射面M2をY軸に沿って変位量ΔM2yだけ平行移動させると、反射面M2′に対する入射点はP2′の位置となるため、光ビームL2は光ビームL3′として射出することになる。結局、反射面M2をY軸方向に変位量ΔM2yだけ平行移動させると、反射光として射出される光ビームは、Z軸方向に変位量ΔLzだけ平行移動することになる。ここで、L2がZ軸に平行なら、ΔLz=ΔM2y/tan βである(L2が任意の向きの場合も、所定の幾何学的関係式が成り立つ。)。 FIG. 5 is a YZ sectional view showing an optical axis change caused by translating the reflecting surface M2 (second mirror 20) in the Y-axis direction in the optical axis adjusting device shown in FIG. Again, the reflecting surface M2 indicated by the solid line in the figure indicates the position before the movement, and the reflecting surface M2 ′ indicated by the broken line in the figure indicates the position after the movement. As shown in the figure, when the reflecting surface M2 is translated along the Y axis by a displacement amount ΔM2y, the incident point with respect to the reflecting surface M2 ′ becomes the position of P2 ′, so that the light beam L2 is emitted as the light beam L3 ′. become. Eventually, when the reflecting surface M2 is translated in the Y-axis direction by the displacement amount ΔM2y, the light beam emitted as reflected light is translated in the Z-axis direction by the displacement amount ΔLz. Here, if L2 is parallel to the Z axis, ΔLz = ΔM2y / tan β (a predetermined geometric relational expression holds even when L2 is in an arbitrary direction).
以上のとおり、図2および図3に示す結果から、第1の鏡10の反射面M1から反射光として射出される光ビームL2をX軸方向に平行移動させるには、第1の鏡10をX軸方向に平行移動させるか、Z軸方向に平行移動させるか、いずれかの方法をとればよいことがわかる。また、図4および図5に示す結果から、第2の鏡20の反射面M2から反射光として射出される光ビームL3をZ軸方向に平行移動させるには、第2の鏡20をY軸方向に平行移動させるか、Z軸方向に平行移動させるか、いずれかの方法をとればよいことがわかる。 As described above, based on the results shown in FIGS. 2 and 3, in order to translate the light beam L2 emitted as the reflected light from the reflecting surface M1 of the first mirror 10 in the X-axis direction, the first mirror 10 is moved. It can be seen that either the parallel movement in the X-axis direction or the parallel movement in the Z-axis direction may be taken. 4 and 5, in order to translate the light beam L3 emitted as the reflected light from the reflecting surface M2 of the second mirror 20 in the Z-axis direction, the second mirror 20 is moved in the Y-axis direction. It can be seen that either one of the methods may be taken, that is, translation in the direction or translation in the Z-axis direction.
前述したとおり、位置調節手段は、支持体に対して、第1の鏡10をX軸もしくはZ軸方向に平行移動させる機能と、第2の鏡20をY軸もしくはZ軸方向に平行移動させる機能とを有している。前者の機能は、光ビームL2をX軸方向に平行移動させるためのものであり、後者の機能は、光ビームL3をZ軸方向に平行移動させるためのものである。 As described above, the position adjusting means translates the first mirror 10 in the X-axis or Z-axis direction with respect to the support and translates the second mirror 20 in the Y-axis or Z-axis direction. It has a function. The former function is for translating the light beam L2 in the X-axis direction, and the latter function is for translating the light beam L3 in the Z-axis direction.
結局、図1に示すように、この光軸調節装置に、入射光としてX軸に平行な光ビームL1が入射した場合、位置調節手段により、この光ビームの光路を2つの独立した軸方向に平行移動させる位置調節を行うことができる。以上、図1に示す光軸調節装置の動作原理を、X軸に平行な光ビームL1が入射した場合について説明したが、実際には、このような位置調節機能は、X軸に平行な光ビームL1が入射した場合にのみ有効なわけではない。すなわち、X軸に対して多少傾斜した光ビームが入射した場合であっても、当該光ビームが、第1の鏡10で反射した後、第2の鏡20で反射して射出する光路を通る限り、この光ビームの光路を2つの独立した軸方向に平行移動させる位置調節を行うことができる。したがって、位置調節手段による位置調節機能により、この光軸調節装置の射出光として得られる光ビームL3を任意の位置に平行移動させることが可能になる。また、光路の可逆性から、光ビームL3と逆向きの入射光を与えた場合には、光ビームL1と逆向きの射出光を得ることができ、同様に光軸調節が可能である。 Eventually, as shown in FIG. 1, when a light beam L1 parallel to the X-axis is incident as incident light on this optical axis adjusting device, the optical path of this light beam is set in two independent axial directions by the position adjusting means. The position of the translation can be adjusted. The operation principle of the optical axis adjusting device shown in FIG. 1 has been described above for the case where the light beam L1 parallel to the X axis is incident. It is not effective only when the beam L1 is incident. That is, even when a light beam slightly inclined with respect to the X-axis is incident, the light beam is reflected by the first mirror 10 and then passes through an optical path that is reflected by the second mirror 20 and emitted. As long as the optical path of this light beam is translated in two independent axial directions, position adjustment can be performed. Therefore, the position adjusting function by the position adjusting means makes it possible to translate the light beam L3 obtained as the light emitted from the optical axis adjusting device to an arbitrary position. Further, due to the reversibility of the optical path, when incident light having a direction opposite to that of the light beam L3 is given, emitted light having a direction opposite to that of the light beam L1 can be obtained, and the optical axis can be adjusted similarly.
<<< §2.両方の鏡を同一支持体に固定する実施形態 >>>
上述した基本的実施形態で述べたとおり、位置調節手段は、第1の鏡10については、X軸もしくはZ軸方向に平行移動させる機能をもち、第2の鏡20については、Y軸もしくはZ軸方向に平行移動させる機能をもっていればよい。したがって、たとえば、支持体上に第1の鏡10をX軸に沿って摺動させるレールもしくはZ軸に沿って摺動させるレールを配置し、第1の鏡10を摺動自在に支持体上に取り付けるようにし、同様に、支持体上に第2の鏡20をY軸に沿って摺動させるレールもしくはZ軸に沿って摺動させるレールを配置し、第2の鏡20を摺動自在に支持体上に取り付けるようにすれば、これらのレールが位置調節手段としての機能を果たすことができる。
<<< §2. Embodiment in which both mirrors are fixed to the same support >>>
As described in the basic embodiment described above, the position adjusting means has a function of translating the first mirror 10 in the X-axis or Z-axis direction, and the second mirror 20 is Y-axis or Z-axis. What is necessary is just to have the function to translate in an axial direction. Therefore, for example, a rail for sliding the first mirror 10 along the X axis or a rail for sliding along the Z axis is disposed on the support, and the first mirror 10 is slidably mounted on the support. Similarly, a rail for sliding the second mirror 20 along the Y-axis or a rail for sliding along the Z-axis is arranged on the support, and the second mirror 20 is slidable. If they are mounted on the support, these rails can function as position adjusting means.
このように、本発明を実施するにあたって、第1の鏡10および第2の鏡20を、それぞれ所定方向に別個独立して平行移動させる機構を設けることももちろん可能であるが、ここでは第1の鏡10および第2の鏡20を同一支持体に固定する実施形態を述べておく。ここで述べる実施形態では、第1の鏡10と第2の鏡20は、相互に図1に示すような位置関係を維持しながら、第1の支持体に固定される。そして、この第1の支持体を移動自在となるように支持する第2の支持体を用意し、位置調節手段によって、第1の支持体を第2の支持体に対して、X軸方向およびY軸方向に平行移動させることができるようにする。 As described above, in carrying out the present invention, it is of course possible to provide a mechanism for individually and independently translating the first mirror 10 and the second mirror 20 in a predetermined direction. An embodiment in which the mirror 10 and the second mirror 20 are fixed to the same support will be described. In the embodiment described here, the first mirror 10 and the second mirror 20 are fixed to the first support while maintaining the positional relationship as shown in FIG. And the 2nd support body which supports this 1st support body so that it can move freely is prepared, and the 1st support body with respect to the 2nd support body by the position adjusting means It is possible to translate in the Y-axis direction.
たとえば、図1に示す座標系XYZに完全に重なる別な座標系xyzを考え、座標系XYZを静止座標系とし、座標系xyzを移動座標系と定義しよう。図1は、この両座標系の原点Oが完全に重なった状態を示しているが、移動座標系xyzは、静止座標系XYZに対して、X軸方向およびY軸方向に平行移動が可能な可動座標系であるものとする。ここで、可動座標系xyzの各座標軸xyzに沿った物理的なフレームにより第1の支持体が構成され、静止座標系XYZの各座標軸XYZに沿った物理的なフレームにより第2の支持体が構成されているものとしよう。第2の支持体は、いわばこの光軸調節装置の装置筐体として機能する構成要素である。 For example, consider another coordinate system xyz that completely overlaps the coordinate system XYZ shown in FIG. 1, and define the coordinate system XYZ as a stationary coordinate system and the coordinate system xyz as a moving coordinate system. FIG. 1 shows a state where the origins O of both coordinate systems are completely overlapped, but the moving coordinate system xyz can be translated in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the stationary coordinate system XYZ. It is assumed that it is a movable coordinate system. Here, the first support is constituted by a physical frame along each coordinate axis xyz of the movable coordinate system xyz, and the second support is formed by a physical frame along each coordinate axis XYZ of the stationary coordinate system XYZ. Let's assume that it is configured. The second support is a component that functions as a device housing of the optical axis adjusting device.
いま、第1の鏡10および第2の鏡20を、第1の支持体(可動座標軸xyz)に固定し、第1の支持体(可動座標軸xyz)を第2の支持体(静止座標軸XYZ)に対して、X軸方向およびY軸方向に平行移動させることができる位置調節手段を設ける。このような構成にすれば、第1の鏡10および第2の鏡20の相互の位置関係は常に一定であるものの、静止座標系XYZに対する位置は変化する。 Now, the first mirror 10 and the second mirror 20 are fixed to the first support (movable coordinate axis xyz), and the first support (movable coordinate axis xyz) is fixed to the second support (stationary coordinate axis XYZ). On the other hand, a position adjusting means that can be translated in the X-axis direction and the Y-axis direction is provided. With such a configuration, although the positional relationship between the first mirror 10 and the second mirror 20 is always constant, the position with respect to the stationary coordinate system XYZ changes.
たとえば、位置調節手段により、第1の支持体(座標軸xyz)をX軸方向にΔXだけ平行移動させたとすると、第1の鏡10および第2の鏡20は、いずれも静止座標系XYZ上でX軸方向にΔXだけ変位する。ここで、第1の鏡10の変位に着目すれば、図2に示すように、この変位は光ビームL2をX軸方向にΔLxだけ変位させる機能を果たす。しかしながら、第2の鏡20の変位に着目すれば、図1の斜視図を見れば明らかなように、第2の鏡20がX軸方向に変位しても、光ビームL3の変位には寄与しない。結局、第1の支持体を第2の支持体に対してX軸方向に平行移動させるという位置調節操作は、図2に示すように、光ビームL2をX軸方向に変位させる独立した調節操作ということになる。 For example, if the first support body (coordinate axis xyz) is translated by ΔX in the X-axis direction by the position adjusting means, the first mirror 10 and the second mirror 20 are both on the stationary coordinate system XYZ. It is displaced by ΔX in the X axis direction. Here, when attention is paid to the displacement of the first mirror 10, as shown in FIG. 2, this displacement functions to displace the light beam L2 by ΔLx in the X-axis direction. However, paying attention to the displacement of the second mirror 20, as is apparent from the perspective view of FIG. 1, even if the second mirror 20 is displaced in the X-axis direction, it contributes to the displacement of the light beam L3. do not do. Eventually, the position adjustment operation of translating the first support relative to the second support in the X-axis direction is an independent adjustment operation for displacing the light beam L2 in the X-axis direction as shown in FIG. It turns out that.
一方、位置調節手段により、第1の支持体(座標軸xyz)をY軸方向にΔYだけ平行移動させたとすると、第1の鏡10および第2の鏡20は、いずれも静止座標系XYZ上でY軸方向にΔYだけ変位する。ここで、第2の鏡20の変位に着目すれば、図5に示すように、この変位は光ビームL3をZ軸方向にΔLzだけ変位させる機能を果たす。しかしながら、第1の鏡20の変位に着目すれば、図1の斜視図を見れば明らかなように、第1の鏡10がY軸方向に変位しても、光ビームL2の変位には寄与しない。結局、第1の支持体を第2の支持体に対してY軸方向に平行移動させるという位置調節操作は、図5に示すように、光ビームL3をZ軸方向に変位させる独立した調節操作ということになる。 On the other hand, if the first support (coordinate axis xyz) is translated by ΔY in the Y-axis direction by the position adjusting means, both the first mirror 10 and the second mirror 20 are on the stationary coordinate system XYZ. It is displaced by ΔY in the Y-axis direction. Here, focusing on the displacement of the second mirror 20, as shown in FIG. 5, this displacement functions to displace the light beam L3 by ΔLz in the Z-axis direction. However, paying attention to the displacement of the first mirror 20, as is apparent from the perspective view of FIG. 1, even if the first mirror 10 is displaced in the Y-axis direction, it contributes to the displacement of the light beam L2. do not do. After all, the position adjustment operation of translating the first support relative to the second support in the Y-axis direction is an independent adjustment operation for displacing the light beam L3 in the Z-axis direction as shown in FIG. It turns out that.
この§2で述べる実施形態の特徴は、第1の鏡10および第2の鏡20に対して、別個独立した位置調節操作(平行移動操作)を行う必要がなくなり、駆動系を単純化することができるという点である。すなわち、第1の鏡10および第2の鏡20は、第1の支持体という同一の支持体上に取り付けられており、位置調節手段により第1の支持体が第2の支持体に対して平行移動させられると、両者は一体となって同じ方向に同じ変位量だけ変位することになる。それにもかかわらず、X軸方向への平行移動が行われると、第1の鏡10の反射光である光ビームL2のX軸方向への変位のみが生じ、Y軸方向への平行移動が行われると、第2の鏡20の反射光である光ビームL3のZ軸方向への変位のみが生じることになり、この光軸調節装置からの最終的な射出光の2方向に関する位置制御を独立して行うことができることになる。 The feature of the embodiment described in this §2 is that it is not necessary to perform independent and independent position adjustment operations (translation operations) on the first mirror 10 and the second mirror 20, and the drive system is simplified. Is that you can. That is, the first mirror 10 and the second mirror 20 are mounted on the same support body as the first support body, and the first support body with respect to the second support body by the position adjusting means. When they are translated, they are displaced by the same amount of displacement in the same direction. Nevertheless, when the translation in the X-axis direction is performed, only the displacement in the X-axis direction of the light beam L2, which is the reflected light of the first mirror 10, occurs, and the translation in the Y-axis direction is performed. As a result, only the displacement of the light beam L3, which is the reflected light of the second mirror 20, in the Z-axis direction occurs, and position control in the two directions of the final emitted light from this optical axis adjusting device is independent. Can be done.
<<< §3.角度調節機能を備えた実施形態 >>>
§1および§2で述べた実施形態のように、射出光として得られる光ビームを任意の位置に平行移動させる位置調節の機能を有する光軸調節装置は、もちろん、種々の用途に利用可能であるが、実用上は、射出光として得られる光ビームの角度の調節を行う機能を更に備えていた方が好ましい。射出光として得られる光ビームの位置の調節(平行移動による調節)と角度の調節(向きを変える調節)とを組み合わせた光軸調節を行うことができれば、実用上要求される全ての調節に対応することが可能になる。そこで、実用上は、上述した実施形態に、更に、角度調節手段を付加するのが好ましい。
<<< §3. Embodiment with angle adjustment function >>>
As in the embodiments described in §1 and §2, an optical axis adjusting device having a position adjusting function for translating a light beam obtained as emitted light to an arbitrary position can be used for various applications. However, in practice, it is preferable to further have a function of adjusting the angle of the light beam obtained as the emitted light. If the optical axis adjustment that combines the adjustment of the position of the light beam obtained as the emitted light (adjustment by parallel movement) and the adjustment of the angle (adjustment to change the direction) can be performed, all adjustments required in practice can be handled. It becomes possible to do. Therefore, in practice, it is preferable to add an angle adjusting means to the embodiment described above.
図6は、図1に示す光軸調節装置において、反射面M1(第1の鏡10)をY軸に平行な軸まわり(図では、光ビームL1の入射点P1に立てた紙面に垂直な軸まわり)に回動させる方向に傾斜させることによって生じる光軸変化を示すXZ断面図である。図に実線で示す反射面M1は傾斜前の位置を示し、図に破線で示す反射面M1′は傾斜後の位置を示す。図示のとおり、傾斜前は、光ビームL1は反射面M1上の入射点P1で反射して、光ビームL2として射出するが、反射面M1を破線で示すように傾斜させると、入射角が変化することになるため、光ビームL1は光ビームL2′として射出することになる。結局、反射面M1を図のように角度δだけ傾斜させると、反射光として射出される光ビームの向きは、角度2δだけ変化することになる。もちろん、第1の鏡10を、図示していない別な方向に傾斜させれば、光ビームの傾斜方向も別な方向になる。 6 shows the optical axis adjusting device shown in FIG. 1, in which the reflecting surface M1 (first mirror 10) is around an axis parallel to the Y axis (in the drawing, perpendicular to the paper surface set at the incident point P1 of the light beam L1). It is XZ sectional drawing which shows the optical axis change which arises by making it incline in the direction rotated about an axis | shaft. A reflective surface M1 indicated by a solid line in the figure indicates a position before the inclination, and a reflective surface M1 ′ indicated by a broken line in the figure indicates a position after the inclination. As shown in the figure, before tilting, the light beam L1 is reflected at the incident point P1 on the reflecting surface M1 and emitted as the light beam L2, but when the reflecting surface M1 is tilted as indicated by a broken line, the incident angle changes. Therefore, the light beam L1 is emitted as the light beam L2 ′. Eventually, when the reflecting surface M1 is inclined by an angle δ as shown in the figure, the direction of the light beam emitted as reflected light changes by an angle 2δ. Of course, if the first mirror 10 is tilted in a different direction (not shown), the tilt direction of the light beam is also different.
図7は、図1に示す光軸調節装置において、反射面M2(第2の鏡20)をX軸に平行な軸まわり(図では、光ビームL2の入射点P2に立てた紙面に垂直な軸まわり)に回動させる方向に傾斜させることによって生じる光軸変化を示すYZ断面図である。図に実線で示す反射面M2は傾斜前の位置を示し、図に破線で示す反射面M2′は傾斜後の位置を示す。図示のとおり、傾斜前は、光ビームL2は反射面M2上の入射点P2で反射して、光ビームL3として射出するが、反射面M2を破線で示すように傾斜させると、入射角が変化することになるため、光ビームL2は光ビームL3′として射出することになる。結局、反射面M2を図のように角度δだけ傾斜させると、反射光として射出される光ビームの向きは、角度2δだけ変化することになる。もちろん、第2の鏡20を、図示していない別な方向に傾斜させれば、光ビームの傾斜方向も別な方向になる。 7 shows the optical axis adjusting apparatus shown in FIG. 1, in which the reflecting surface M2 (second mirror 20) is around an axis parallel to the X axis (in the drawing, perpendicular to the paper surface set at the incident point P2 of the light beam L2). It is a YZ cross-sectional view showing an optical axis change caused by tilting in the direction of rotation about the axis). A reflective surface M2 indicated by a solid line in the figure indicates a position before the inclination, and a reflective surface M2 ′ indicated by a broken line in the figure indicates a position after the inclination. As shown in the figure, before tilting, the light beam L2 is reflected at the incident point P2 on the reflecting surface M2 and emitted as the light beam L3. However, when the reflecting surface M2 is tilted as indicated by a broken line, the incident angle changes. Therefore, the light beam L2 is emitted as the light beam L3 ′. Eventually, when the reflecting surface M2 is tilted by an angle δ as shown in the figure, the direction of the light beam emitted as reflected light changes by the angle 2δ. Of course, if the second mirror 20 is tilted in another direction (not shown), the tilt direction of the light beam is also different.
このように、光ビームの角度調節は、第1の鏡10を所定方向に傾斜させる操作によって行うこともできるし、第2の鏡20を所定方向に傾斜させる操作によって行うこともできる。そこで、角度調節手段には、いずれか一方の鏡についての傾斜操作を行う機能を設けておけば十分である。したがって、実用上は、第1の鏡10および第2の鏡20のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、傾斜鏡についてのみ傾斜操作を行うことができる構成にしておくのが好ましい。なお、鏡の反射面を所定方向に傾斜させる機構は種々のものが公知であるため、ここでは具体的な傾斜機構の説明は省略する。もちろん、角度調節手段は、手動による傾斜機構によって構成しても、電動による傾斜機構によって構成してもかまわない。 As described above, the angle adjustment of the light beam can be performed by an operation of tilting the first mirror 10 in a predetermined direction, or can be performed by an operation of tilting the second mirror 20 in a predetermined direction. Therefore, it is sufficient that the angle adjusting means is provided with a function of performing an inclination operation for any one of the mirrors. Therefore, in practice, one of the first mirror 10 and the second mirror 20 is a fixed mirror that does not tilt, and the other is a tilted mirror that tilts, so that only the tilt mirror can be tilted. It is preferable to leave. Since various mechanisms for tilting the reflecting surface of the mirror in a predetermined direction are known, a specific description of the tilt mechanism is omitted here. Of course, the angle adjusting means may be configured by a manual tilt mechanism or an electrically driven tilt mechanism.
<<< §4.光軸自動調節システムの実施形態 >>>
ここでは、これまで述べてきた光軸調節装置を利用した光軸自動調節システムの実施形態を図8のブロック図を参照しながら説明する。この光軸自動調節システムは、XYZ三次元座標系における所定の入射点Piと射出点Poとを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、入射光が基準光路を外れた場合にも、射出光が基準光路に沿った状態を維持するように自動光軸調節を行う機能を有している。
<<< §4. Embodiment of optical axis automatic adjustment system >>>
Here, an embodiment of an optical axis automatic adjustment system using the optical axis adjustment device described so far will be described with reference to the block diagram of FIG. This optical axis automatic adjustment system is also used in the case where a light beam is present along a reference optical path passing through a predetermined incident point Pi and exit point Po in an XYZ three-dimensional coordinate system, and the incident light is off the reference optical path. , And has a function of performing automatic optical axis adjustment so that the emitted light maintains a state along the reference optical path.
たとえば、図8に示す例では、入射点Piを通る光ビームL1がこの光軸自動調節システムへの入射光として与えられており、射出点Poを通る光ビームL3として射出している。ここで、光ビームL1が安定した入射光である限り、入射点Piと射出点Poとを通る一定の基準光路(図に一点鎖線で示した光ビームL1,L2,L3の光路)が確保されることになる。しかしながら、レーザ光源などを用いて光ビームL1を発生させるような場合、レーザ光源の起動時の不安定性や経年変化などの事情により、入射光としての光ビームL1が基準光路からはずれ、図示の入射点Piを通らなくなる事態が生じうる。ここに示す光軸自動調節システムは、このように、入射光としての光ビームL1が基準光路からはずれた場合にも、射出光としての光ビームL3は、変わりなく基準光路に沿った状態を維持するような自動光軸調節を行うことができる。 For example, in the example shown in FIG. 8, the light beam L1 passing through the incident point Pi is given as the incident light to the optical axis automatic adjustment system, and is emitted as the light beam L3 passing through the emission point Po. Here, as long as the light beam L1 is stable incident light, a fixed reference optical path (optical paths of the light beams L1, L2, and L3 indicated by the one-dot chain line in the figure) passing through the incident point Pi and the exit point Po is secured. Will be. However, when the light beam L1 is generated using a laser light source or the like, the light beam L1 as the incident light deviates from the reference optical path due to instability or aging at the start of the laser light source, and the incident light shown in FIG. A situation may occur in which the point Pi is not passed. In the optical axis automatic adjustment system shown here, even when the light beam L1 as the incident light deviates from the reference optical path, the light beam L3 as the emitted light remains unchanged along the reference optical path. Automatic optical axis adjustment can be performed.
この光軸自動調節システムの基本構成要素は、図示のとおり、光軸調節を行う調節部100と、光軸のずれを検出する検出部200と、この検出部200による検出結果に基づいて調節部100を制御する制御部300である。 As shown in the figure, the basic components of this optical axis automatic adjustment system are an adjustment unit 100 that adjusts the optical axis, a detection unit 200 that detects the deviation of the optical axis, and an adjustment unit based on the detection result of the detection unit 200. A control unit 300 that controls 100.
ここで、調節部100は、§3で述べた角度調節手段を備えた光軸調節装置によって構成されている。ここでは特に、§2で述べた実施形態に§3で述べた角度調節手段を付加した光軸調節装置を調節部100として用いた例を示すことにするが、もちろん、それ以外の光軸調節装置を調節部100として用いてもかまわない。 Here, the adjusting unit 100 is configured by an optical axis adjusting device including the angle adjusting means described in §3. Here, in particular, an example will be shown in which the optical axis adjustment device in which the angle adjustment means described in §3 is added to the embodiment described in §2 is used as the adjustment unit 100. Of course, other optical axis adjustments are also used. The apparatus may be used as the adjustment unit 100.
図示のとおり、調節部100には、第1の支持体110が設けられており、この第1の支持体110に、第1の鏡10および第2の鏡20が、図1に示す相互位置関係を維持するように取り付けられている。この例では、第1の支持体110は箱状の構造体であり、内部に第1の鏡10および第2の鏡20が収容されている。また、第1の鏡10は固定鏡となっており、第1の支持体110内に固着されているのに対し、第2の鏡20は傾斜鏡となっており、角度調節手段120によって、任意の方向に傾斜可能となるように、第1の支持体110内に取り付けられている。もちろん、第1の鏡10を傾斜鏡とし、第2の鏡20を固定鏡としてもかまわないし、第1の鏡10および第2の鏡20の双方を傾斜鏡として、角度調節手段120の角度調節の対象となるようにしてもかまわない。 As shown in the figure, the adjustment unit 100 is provided with a first support 110, and the first mirror 10 and the second mirror 20 are disposed on the first support 110 with respect to each other as shown in FIG. Installed to maintain relationship. In this example, the first support 110 is a box-like structure, and the first mirror 10 and the second mirror 20 are accommodated therein. In addition, the first mirror 10 is a fixed mirror and is fixed in the first support 110, whereas the second mirror 20 is an inclined mirror. It is attached in the 1st support body 110 so that it can incline in arbitrary directions. Of course, the first mirror 10 may be an inclined mirror and the second mirror 20 may be a fixed mirror, and both the first mirror 10 and the second mirror 20 may be inclined mirrors, and the angle adjustment means 120 may be adjusted. It does not matter even if it becomes the target of.
位置調節手段130は、第1の支持体110と第2の支持体140との間に設けられた駆動手段である。第2の支持体140は、この例では、台座となる構造体からなり、第1の支持体110全体を支持する機能を果たす。位置調節手段130は、第1の支持体110を第2の支持体140に対して、X軸方向およびY軸方向に平行移動させる機能を有する。この位置調節手段130は、たとえば、ステッピングモータによって駆動可能なXYステージなどによって構成することができる。 The position adjusting unit 130 is a driving unit provided between the first support 110 and the second support 140. In this example, the second support 140 is composed of a structure serving as a pedestal, and functions to support the entire first support 110. The position adjusting means 130 has a function of translating the first support 110 with respect to the second support 140 in the X-axis direction and the Y-axis direction. This position adjusting means 130 can be constituted by, for example, an XY stage that can be driven by a stepping motor.
一方、検出部200は、調節部100から射出された光ビームL3の角度および位置を検出する機能を有する。図示の実施形態では、検出部200は、第1のビーム分配手段210、第2のビーム分配手段220、角度検出手段230、位置検出手段240によって構成されている。第1のビーム分配手段210は、第2の鏡20で反射した後の光ビームL3の一部分を検出用光ビームL30として取り出す機能を有し、第2のビーム分配手段220は、この検出用光ビームL30を、更に2つのビームL31,L32に分配する機能を有する。第1のビーム分配手段210および第2のビーム分配手段220としては、一般的なビームスプリッターを用いればよい。角度検出手段230は、第2のビーム分配手段220によって分配された光ビームL31に基づいて角度(ビームの向き)を検出する機能を有し、位置検出手段240は、第2のビーム分配手段220によって分配された光ビームL32に基づいて位置を検出する機能を有する。これら各検出手段の具体的な構成例は後述する。 On the other hand, the detection unit 200 has a function of detecting the angle and position of the light beam L3 emitted from the adjustment unit 100. In the illustrated embodiment, the detection unit 200 includes a first beam distribution unit 210, a second beam distribution unit 220, an angle detection unit 230, and a position detection unit 240. The first beam distribution unit 210 has a function of extracting a part of the light beam L3 reflected by the second mirror 20 as a detection light beam L30, and the second beam distribution unit 220 has this detection light. The beam L30 is further divided into two beams L31 and L32. As the first beam distribution unit 210 and the second beam distribution unit 220, a general beam splitter may be used. The angle detection means 230 has a function of detecting an angle (beam direction) based on the light beam L31 distributed by the second beam distribution means 220, and the position detection means 240 is a second beam distribution means 220. Has a function of detecting the position based on the light beam L32 distributed by. Specific configuration examples of these detection means will be described later.
制御部300は、図示のとおり、位置制御手段310、位置記憶手段320、角度制御手段330、角度記憶手段340によって構成されており、実際には、演算処理機能をもったプロセッサやコンピュータにより構成される。位置記憶手段320および角度記憶手段340は、入射光として与えられた光ビームL1が基準光路に沿って与えられている状態において、検出部200内の位置検出手段240および角度検出手段230が検出した角度および位置を記憶する機能を有する。光ビームL1が基準光路に沿った状態で与えられているときには、光ビームL3も基準光路に沿った状態で射出されることになる。そこで、オペレータは、その時点で、制御部300に対して記憶指示を与える。その結果、光ビームL3のその時点での位置および角度が、位置検出手段240および角度検出手段230によって検出され、位置記憶手段320および角度記憶手段340に基準値として記憶されることになる。 As shown in the figure, the control unit 300 includes a position control unit 310, a position storage unit 320, an angle control unit 330, and an angle storage unit 340. In practice, the control unit 300 includes a processor or a computer having an arithmetic processing function. The The position storage means 320 and the angle storage means 340 are detected by the position detection means 240 and the angle detection means 230 in the detection unit 200 in a state where the light beam L1 given as incident light is given along the reference optical path. It has a function of storing the angle and position. When the light beam L1 is given along the reference optical path, the light beam L3 is also emitted along the reference optical path. Therefore, the operator gives a storage instruction to the control unit 300 at that time. As a result, the position and angle of the light beam L3 at that time are detected by the position detection unit 240 and the angle detection unit 230, and are stored in the position storage unit 320 and the angle storage unit 340 as reference values.
こうして、位置記憶手段320および角度記憶手段340に位置および角度の基準値が記憶された後は、位置制御手段310および角度制御手段330による自動制御が行われる。すなわち、位置制御手段310は、位置検出手段240が検出した位置が位置記憶手段320に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように位置調節手段130を制御する機能を有する。位置調節手段130は、このような制御入力を受けると、前述したように、第1の支持体110をX軸方向もしくはY軸方向に平行移動させる操作を行うことになる。一方、角度制御手段330は、角度検出手段230が検出した角度が角度記憶手段340に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように角度調節手段120を制御する機能を有する。角度調節手段120は、このような制御入力を受けると、前述したように、第2の鏡20を所定方向に傾斜させる操作を行うことになる。 Thus, after the position and angle reference values are stored in the position storage means 320 and the angle storage means 340, automatic control by the position control means 310 and the angle control means 330 is performed. That is, the position control unit 310 has a function of controlling the position adjustment unit 130 so as to eliminate the shift when the position detected by the position detection unit 240 is shifted from the value stored in the position storage unit 320. . When receiving such a control input, the position adjusting unit 130 performs an operation of translating the first support 110 in the X-axis direction or the Y-axis direction as described above. On the other hand, the angle control means 330 has a function of controlling the angle adjustment means 120 so as to eliminate the deviation when the angle detected by the angle detection means 230 deviates from the value stored in the angle storage means 340. . When receiving such a control input, the angle adjusting unit 120 performs an operation of inclining the second mirror 20 in a predetermined direction as described above.
このようなフィードバック制御により、入射光として与えられた光ビームL1が基準光路から外れた場合であっても、調節部100内で光ビームの位置および角度に関する光軸調節が自動的に行われ、射出光としての光ビームL3は、以前の状態と同じように基準光路に沿ったものになる。 By such feedback control, even when the light beam L1 given as incident light deviates from the reference optical path, the optical axis adjustment relating to the position and angle of the light beam is automatically performed in the adjustment unit 100, The light beam L3 as the emitted light is along the reference optical path as in the previous state.
最後に、角度検出手段230および位置検出手段240の具体的な構成例を、図9および図10を参照して述べる。図9は、図8に示す検出部200による位置検出の原理を示す平面図であり、図10は、角度検出の原理を示す平面図である。これらの図において、集光レンズ231および受光素子232は、角度検出手段230の具体的な構成要素であり、受光素子241は、位置検出手段240の具体的な構成要素である。すなわち、ここに示す例では、角度検出手段230は、平行光線を所定の焦点に集光する集光レンズ231と、この集光レンズ231に対して焦点距離だけ離れた位置に配置された受光面を有しこの受光面上の集光位置を検出する受光素子232と、によって構成されており、位置検出手段240は、所定の受光面上へのビームの照射位置を検出する受光素子241によって構成されている。 Finally, specific configuration examples of the angle detection unit 230 and the position detection unit 240 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a plan view showing the principle of position detection by the detection unit 200 shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a plan view showing the principle of angle detection. In these drawings, the condensing lens 231 and the light receiving element 232 are specific components of the angle detecting unit 230, and the light receiving element 241 is a specific component of the position detecting unit 240. That is, in the example shown here, the angle detection unit 230 condenses the parallel light beam at a predetermined focal point, and the light receiving surface arranged at a position away from the condensing lens 231 by the focal length. And a light receiving element 232 for detecting a light collecting position on the light receiving surface, and the position detecting means 240 is constituted by a light receiving element 241 for detecting a beam irradiation position on a predetermined light receiving surface. Has been.
まず、図9を参照して、受光素子241によって、位置検出が行われる原理を説明する。いま、図に実線で示すような光ビームL3が射出光として得られている状態を考えると、第1のビーム分配手段210によって、その一部が検出用光ビームL30として分配される。この検出用光ビームL30は、第2のビーム分配手段220によって、光ビームL31と光ビームL32に分配される。光ビームL31は、集光レンズ231を透過して、受光素子232上の入射点Q10に照射され、光ビームL32は、受光素子241上の入射点Q20に照射される。 First, with reference to FIG. 9, the principle by which position detection is performed by the light receiving element 241 will be described. Now, considering a state in which a light beam L3 as shown by a solid line in the drawing is obtained as emitted light, a part of the light beam L3 is distributed as a detection light beam L30 by the first beam distribution means 210. The detection light beam L30 is distributed by the second beam distribution means 220 into the light beam L31 and the light beam L32. The light beam L31 passes through the condenser lens 231 and is applied to the incident point Q10 on the light receiving element 232, and the light beam L32 is applied to the incident point Q20 on the light receiving element 241.
ここで、もし、光ビームL3の位置がずれて、破線で示すような光ビームL3′の位置に平行移動したとしよう。すると、受光素子241上の入射点は点Q20から点Q21へずれることになる。したがって、位置検出手段240の構成要素である受光素子241は、位置のずれを検出することができる。ところが、受光素子232上の入射点は点Q10のままである。これは、受光素子232の受光面が集光レンズ231の焦点位置に置かれているためである。すなわち、集光レンズ231に入射する複数の光ビームがあったとしても、これらが互いに平行である限りは、受光素子232の受光面上の同一点に集光することになる。かくして、光ビームL3の位置の変化は、位置検出手段240を構成する受光素子241においてのみ検出されることになり、角度検出手段230を構成する受光素子232では検出されない。 Here, suppose that the position of the light beam L3 is shifted and translated to the position of the light beam L3 'as shown by the broken line. Then, the incident point on the light receiving element 241 is shifted from the point Q20 to the point Q21. Therefore, the light receiving element 241 which is a constituent element of the position detecting unit 240 can detect a positional shift. However, the incident point on the light receiving element 232 remains the point Q10. This is because the light receiving surface of the light receiving element 232 is placed at the focal position of the condenser lens 231. That is, even if there are a plurality of light beams incident on the condensing lens 231, the light is collected at the same point on the light receiving surface of the light receiving element 232 as long as they are parallel to each other. Thus, the change in the position of the light beam L3 is detected only by the light receiving element 241 constituting the position detecting means 240, and is not detected by the light receiving element 232 constituting the angle detecting means 230.
次に、図10を参照して、受光素子232によって、角度検出が行われる原理を説明する。ここでも、図に実線で示すような光ビームL3が射出光として得られている状態を考える。光ビームL3は、図示のとおり、第1のビーム分配手段210によって、その一部が検出用光ビームL30として分配される。この検出用光ビームL30は、第2のビーム分配手段220によって、光ビームL31と光ビームL32に分配される。光ビームL31は、集光レンズ231を透過して、受光素子232上の入射点Q10に照射され、光ビームL32は、受光素子241上の入射点Q20に照射される。 Next, with reference to FIG. 10, the principle of angle detection performed by the light receiving element 232 will be described. Here again, a state is considered in which a light beam L3 as shown by a solid line in the drawing is obtained as emitted light. As shown in the drawing, a part of the light beam L3 is distributed by the first beam distribution unit 210 as a detection light beam L30. The detection light beam L30 is distributed by the second beam distribution means 220 into the light beam L31 and the light beam L32. The light beam L31 passes through the condenser lens 231 and is applied to the incident point Q10 on the light receiving element 232, and the light beam L32 is applied to the incident point Q20 on the light receiving element 241.
ここで、もし、光ビームL3の角度(向き)がずれて、破線で示すような光ビームL3′のように傾いたとしよう。すると、受光素子232上の入射点は点Q10から点Q11にずれる。これは、実線で示す光ビームと破線で示す光ビームとが平行ではないため、集光レンズ231による集光点がずれるからである。かくして、光ビームL3の角度の変化は、角度検出手段230を構成する受光素子232によって検出できる。ただ、このとき、受光素子241上の入射点も点Q20から点Q22にずれるため、このような角度の変化は、位置検出手段240を構成する受光素子241においても検出されることになる。 Here, it is assumed that the angle (direction) of the light beam L3 is deviated and tilted like a light beam L3 'as indicated by a broken line. Then, the incident point on the light receiving element 232 is shifted from the point Q10 to the point Q11. This is because the light beam indicated by the solid line and the light beam indicated by the broken line are not parallel, and the condensing point by the condensing lens 231 is shifted. Thus, the change in the angle of the light beam L3 can be detected by the light receiving element 232 constituting the angle detecting means 230. However, at this time, since the incident point on the light receiving element 241 is also shifted from the point Q20 to the point Q22, such a change in angle is also detected in the light receiving element 241 constituting the position detecting means 240.
結局、受光素子232の検出結果には、角度の変化のみが含まれているのに対し、受光素子241の検出結果には、位置の変化と角度の変化との双方の成分が含まれていることになる。このような事情から、理論的には、制御部300によるフィードバック制御は、まず、角度を一致させるための角度制御(角度制御手段330による制御)を先に行い、続いて、位置を一致させるための位置制御(位置制御手段310による制御)を行うようにするのが好ましい。角度についての検出結果が基準値に一致すれば、受光素子241の検出結果から角度についての変化成分を除去することができ、位置についての変化成分のみを認識することができる。もっとも、実用上は、角度制御と位置制御とを交互に繰り返して実行することにより、検出結果を基準値に徐々に近付けてゆくフィードバック制御を行うようにすれば、角度制御と位置制御との順を厳密に考慮する必要はない。 After all, the detection result of the light receiving element 232 includes only the change in angle, whereas the detection result of the light receiving element 241 includes both components of the change in position and the change in angle. It will be. In view of such circumstances, theoretically, the feedback control by the control unit 300 is performed first by first performing angle control (control by the angle control means 330) for matching the angles, and then for matching the positions. It is preferable to perform position control (control by the position control means 310). If the detection result for the angle matches the reference value, the change component for the angle can be removed from the detection result of the light receiving element 241 and only the change component for the position can be recognized. In practice, however, if the angle control and the position control are executed alternately, the feedback control gradually brings the detection result closer to the reference value. Need not be strictly considered.
10…第1の鏡
11…Y軸に平行な軸
20…第2の鏡
21…X軸に平行な軸
100…調節部
110…第1の支持体
120…角度調節手段
130…位置調節手段
140…第2の支持体
200…検出部
210…第1のビーム分配手段
220…第2のビーム分配手段
230…角度検出手段
231…集光レンズ
232…受光素子
240…位置検出手段
241…受光素子
300…制御部
310…位置制御手段
320…位置記憶手段
330…角度制御手段
340…角度記憶手段
L1,L2,L2′,L3,L3′…光ビーム
L30,L31,L32…検出用光ビーム
M1,M1′,M2,M2′…反射面
O…座標系の原点
P1,P1′,P2,P2′…入射点
Pi…入射点
Po…射出点
Q10,Q11,Q20,Q21,Q22…入射点
α,β…角度
δ…傾斜角度
ΔLx,ΔLz…光ビームの変位量
ΔM1x,ΔM1z…反射面M1の変位量
ΔM2y,ΔM2z…反射面M2の変位量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st mirror 11 ... Axis 20 parallel to Y-axis ... 2nd mirror 21 ... Axis 100 parallel to X-axis ... Adjustment part 110 ... 1st support body 120 ... Angle adjustment means 130 ... Position adjustment means 140 ... second support 200 ... detector 210 ... first beam distributing means 220 ... second beam distributing means 230 ... angle detecting means 231 ... condensing lens 232 ... light receiving element 240 ... position detecting means 241 ... light receiving element 300 ... Control section 310 ... Position control means 320 ... Position storage means 330 ... Angle control means 340 ... Angle storage means L1, L2, L2 ', L3, L3' ... Light beams L30, L31, L32 ... Detection light beams M1, M1 ', M2, M2' ... Reflective surface O ... Origin P1, P1 ', P2, P2' ... Incident point Pi ... Incident point Po ... Ejection point Q10, Q11, Q20, Q21, Q22 ... Incident point α, β … Angle δ… tilt Angle DerutaLx, displacement of DerutaLz ... light beam ΔM1x, ΔM1z ... displacement amount of the displacement amount ΔM2y, ΔM2z ... reflecting surface M2 of the reflecting surface M1
Claims (10)
XY平面に平行な面をY軸に平行な回動軸について所定角α(0°<α<90°)だけ回動した反射面を有する第1の鏡と、
XZ平面に平行な面をX軸に平行な回動軸について所定角β(0°<β<90°)だけ回動した反射面を有する第2の鏡と、
前記第1の鏡と前記第2の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する支持体と、
前記支持体に対して、前記第1の鏡をX軸もしくはZ軸方向に平行移動させるとともに、前記第2の鏡をY軸もしくはZ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
を備えることを特徴とする光軸調節装置。 An optical axis adjustment device having a function of adjusting an optical axis of light incident on an XYZ three-dimensional coordinate system and emitting the same,
A first mirror having a reflective surface obtained by rotating a plane parallel to the XY plane by a predetermined angle α (0 ° <α <90 °) about a rotation axis parallel to the Y axis;
A second mirror having a reflecting surface obtained by rotating a plane parallel to the XZ plane by a predetermined angle β (0 ° <β <90 °) about a rotation axis parallel to the X axis;
A support for supporting the first mirror and the second mirror at a predetermined position so that incident light is reflected and emitted from at least both of the mirrors;
Position adjusting means for translating the first mirror in the X-axis or Z-axis direction with respect to the support, and translating the second mirror in the Y-axis or Z-axis direction;
An optical axis adjusting device comprising:
XY平面に平行な面をY軸に平行な回動軸について所定角α(0°<α<90°)だけ回動した反射面を有する第1の鏡と、
XZ平面に平行な面をX軸に平行な回動軸について所定角β(0°<β<90°)だけ回動した反射面を有する第2の鏡と、
前記第1の鏡と前記第2の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する第1の支持体と、
前記第1の支持体を支持する第2の支持体と、
前記第1の支持体を前記第2の支持体に対して、X軸方向およびY軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
を備えることを特徴とする光軸調節装置。 An optical axis adjustment device having a function of adjusting an optical axis of light incident on an XYZ three-dimensional coordinate system and emitting the same,
A first mirror having a reflective surface obtained by rotating a plane parallel to the XY plane by a predetermined angle α (0 ° <α <90 °) about a rotation axis parallel to the Y axis;
A second mirror having a reflecting surface obtained by rotating a plane parallel to the XZ plane by a predetermined angle β (0 ° <β <90 °) about a rotation axis parallel to the X axis;
A first support for supporting the first mirror and the second mirror at a predetermined position so that incident light is reflected and emitted from at least both of the mirrors;
A second support for supporting the first support;
Position adjusting means for translating the first support relative to the second support in the X-axis direction and the Y-axis direction;
An optical axis adjusting device comprising:
第1の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、第2の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段を更に備えることを特徴とする光軸調節装置。 In the optical axis adjustment device according to claim 1 or 2,
An optical axis adjusting device further comprising angle adjusting means having a function of performing at least one of an operation of inclining the first mirror in a predetermined direction and an operation of inclining the second mirror in a predetermined direction. .
第1の鏡および第2の鏡のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、前記傾斜鏡についてのみ傾斜操作が行われるようにしたことを特徴とする光軸調節装置。 In the optical axis adjustment device according to claim 3,
One of the first mirror and the second mirror is a fixed mirror that does not tilt, the other is a tilted mirror that tilts, and the tilting operation is performed only on the tilted mirror. .
光軸調節を行う調節部と、光軸のずれを検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備え、
前記調節部は、
XY平面に平行な面をY軸に平行な回動軸について所定角α(0°<α<90°)だけ回動した反射面を有する第1の鏡と、
XZ平面に平行な面をX軸に平行な回動軸について所定角β(0°<β<90°)だけ回動した反射面を有する第2の鏡と、
前記第1の鏡と前記第2の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する支持体と、
前記支持体に対して、前記第1の鏡をX軸もしくはZ軸方向に平行移動させるとともに、前記第2の鏡をY軸もしくはZ軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
前記第1の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、前記第2の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段と、を有し、
前記検出部は、前記調節部から射出された光ビームの角度および位置を検出する機能を有し、
前記制御部は、前記入射光が前記基準光路に沿った状態において前記検出部が検出した角度および位置を記憶する記憶手段と、前記検出部が検出した角度および位置が前記記憶手段に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように前記角度調節手段および前記位置調節手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする光軸自動調節システム。 When a light beam is present along a reference optical path that passes through a predetermined incident point and an exit point in an XYZ three-dimensional coordinate system, even if the incident light deviates from the reference optical path, the emitted light follows the reference optical path. An optical axis automatic adjustment system having a function of performing automatic optical axis adjustment so as to maintain the state,
An adjustment unit that performs optical axis adjustment, a detection unit that detects deviation of the optical axis, and a control unit that controls the adjustment unit based on a detection result by the detection unit,
The adjusting unit is
A first mirror having a reflective surface obtained by rotating a plane parallel to the XY plane by a predetermined angle α (0 ° <α <90 °) about a rotation axis parallel to the Y axis;
A second mirror having a reflecting surface obtained by rotating a plane parallel to the XZ plane by a predetermined angle β (0 ° <β <90 °) about a rotation axis parallel to the X axis;
A support for supporting the first mirror and the second mirror at a predetermined position so that incident light is reflected and emitted from at least both of the mirrors;
Position adjusting means for translating the first mirror in the X-axis or Z-axis direction with respect to the support, and translating the second mirror in the Y-axis or Z-axis direction;
Angle adjusting means having a function of performing at least one of an operation of inclining the first mirror in a predetermined direction and an operation of inclining the second mirror in a predetermined direction;
The detection unit has a function of detecting the angle and position of the light beam emitted from the adjustment unit,
The control unit includes a storage unit that stores an angle and a position detected by the detection unit in a state where the incident light is along the reference optical path, and an angle and a position detected by the detection unit are stored in the storage unit. And an optical axis automatic adjustment system comprising: control means for controlling the angle adjustment means and the position adjustment means so as to eliminate the deviation when deviating from a certain value.
光軸調節を行う調節部と、光軸のずれを検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備え、
前記調節部は、
XY平面に平行な面をY軸に平行な回動軸について所定角α(0°<α<90°)だけ回動した反射面を有する第1の鏡と、
XZ平面に平行な面をX軸に平行な回動軸について所定角β(0°<β<90°)だけ回動した反射面を有する第2の鏡と、
前記第1の鏡と前記第2の鏡とを、入射光が少なくともこれら双方の鏡を反射して射出するように、所定位置に支持する第1の支持体と、
前記第1の支持体を支持する第2の支持体と、
前記第1の支持体を前記第2の支持体に対して、X軸方向およびY軸方向に平行移動させる位置調節手段と、
前記第1の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、前記第2の鏡を所定方向に傾斜させる操作と、の少なくとも一方を行う機能をもった角度調節手段と、を有し、
前記検出部は、前記調節部から射出された光ビームの角度および位置を検出する機能を有し、
前記制御部は、前記入射光が前記基準光路に沿った状態において前記検出部が検出した角度および位置を記憶する記憶手段と、前記検出部が検出した角度および位置が前記記憶手段に記憶されている値からずれたときに、当該ずれを解消するように前記角度調節手段および前記位置調節手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする光軸自動調節システム。 When a light beam is present along a reference optical path that passes through a predetermined incident point and an exit point in an XYZ three-dimensional coordinate system, even if the incident light deviates from the reference optical path, the emitted light follows the reference optical path. An optical axis automatic adjustment system having a function of performing automatic optical axis adjustment so as to maintain the state,
An adjustment unit that performs optical axis adjustment, a detection unit that detects deviation of the optical axis, and a control unit that controls the adjustment unit based on a detection result by the detection unit,
The adjusting unit is
A first mirror having a reflective surface obtained by rotating a plane parallel to the XY plane by a predetermined angle α (0 ° <α <90 °) about a rotation axis parallel to the Y axis;
A second mirror having a reflecting surface obtained by rotating a plane parallel to the XZ plane by a predetermined angle β (0 ° <β <90 °) about a rotation axis parallel to the X axis;
A first support for supporting the first mirror and the second mirror at a predetermined position so that incident light is reflected and emitted from at least both of the mirrors;
A second support for supporting the first support;
Position adjusting means for translating the first support relative to the second support in the X-axis direction and the Y-axis direction;
Angle adjusting means having a function of performing at least one of an operation of inclining the first mirror in a predetermined direction and an operation of inclining the second mirror in a predetermined direction;
The detection unit has a function of detecting the angle and position of the light beam emitted from the adjustment unit,
The control unit includes a storage unit that stores an angle and a position detected by the detection unit in a state where the incident light is along the reference optical path, and an angle and a position detected by the detection unit are stored in the storage unit. And an optical axis automatic adjustment system comprising: control means for controlling the angle adjustment means and the position adjustment means so as to eliminate the deviation when deviating from a certain value.
第1の鏡および第2の鏡のうちの一方を傾斜しない固定鏡とし、他方を傾斜する傾斜鏡とし、前記傾斜鏡についてのみ傾斜操作が行われるようにしたことを特徴とする光軸自動調節システム。 The optical axis automatic adjustment system according to claim 5 or 6,
One of the first mirror and the second mirror is a fixed mirror that does not tilt, the other is a tilted mirror that tilts, and the tilting operation is performed only on the tilted mirror. system.
検出部が、調節部から射出された光ビームの一部分を検出用光ビームとして取り出す第1のビーム分配手段と、この検出用光ビームを2つのビームに分配する第2のビーム分配手段と、分配された第1のビームに基づいて角度を検出する角度検出手段と、分配された第2のビームに基づいて位置を検出する位置検出手段と、を有することを特徴とする光軸自動調節システム。 In the optical axis automatic adjustment system according to any one of claims 5 to 7,
A first beam distribution means for detecting a part of the light beam emitted from the adjustment section as a detection light beam; a second beam distribution means for distributing the detection light beam into two beams; An optical axis automatic adjustment system, comprising: an angle detection unit that detects an angle based on the first beam that has been distributed; and a position detection unit that detects a position based on the distributed second beam.
角度検出手段を、平行光線を所定の焦点に集光する集光レンズと、この集光レンズに対して焦点距離だけ離れた位置に配置された受光面を有しこの受光面上の集光位置を検出する受光素子と、によって構成したことを特徴とする光軸自動調節システム。 The optical axis automatic adjustment system according to claim 8,
The angle detection means has a condensing lens for condensing parallel rays at a predetermined focal point, and a condensing position on the light receiving surface, the light receiving surface being disposed at a focal distance from the condensing lens. An optical axis automatic adjustment system comprising: a light receiving element for detecting light.
位置検出手段を、所定の受光面上へのビームの照射位置を検出する受光素子によって構成したことを特徴とする光軸自動調節システム。 The optical axis automatic adjustment system according to claim 8,
An automatic optical axis adjustment system characterized in that the position detecting means is constituted by a light receiving element for detecting a beam irradiation position on a predetermined light receiving surface.
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