JP2013061536A

JP2013061536A - 光学装置

Info

Publication number: JP2013061536A
Application number: JP2011200669A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Fujii; 秀紀藤井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-04-04

Abstract

【課題】光路上に配置した複数のミラーのうち角度ズレを生じたミラーを容易に特定できる光学装置を提供することを課題とする。
【解決手段】実施形態に係る光学装置は、光路上に配置した複数のミラーと、各ミラーを保持した複数のミラーホルダーと、各ミラーホルダーに設けられた反射面と、を有する。各反射面は、光路と直交する面に沿って各ミラーホルダーに取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、複数のミラーを光路上に配置した光学装置に関する。

例えば、複数のミラーを光路上に配置した光学装置として、航空機に搭載されたタレットに組み込まれた、複数の反射ミラーを組み合わせた光学系機器が知られている。タレットは、この光学系機器の複数の反射ミラーを介して、目標物へ光を照射または目標物からの光を受光する。

また、この種の光学装置として、クーデ式望遠鏡に組み込まれた光学装置なども知られている。

特開２００７−２４０３０９号公報

上述したように、光路上に複数のミラーを配置した光学装置において、例えば、周辺温度の変化などにより、ある特定のミラーホルダーまたはその固定物に熱的な歪みを生じると、光の反射方向に角度ズレを生じる。例えば、上述したタレットの光学系機器において、いずれかの反射ミラーを保持したミラーホルダーに歪みを生じると、目標物に正確に光を照射することができなくなる。

しかし、このような場合、この光学装置を介して射出される光の角度ズレを検出するだけでは、どのミラーホルダーに角度ズレを生じたか分からない。

よって、光路上に配置した複数のミラーのうち角度ズレを生じたミラーを容易に特定できる光学装置の開発が望まれている。

実施形態に係る光学装置は、光路上に配置した複数のミラーと、各ミラーを保持した複数のミラーホルダーと、各ミラーホルダーに設けられた複数の反射面と、を有する。各反射面は、光路と直交する面に沿って各ミラーホルダーに取り付けられている。

図１は、実施形態に係る光学装置を示す概略図である。図２は、図１の光学装置に組み込まれた第１の実施形態に係るミラーホルダーを示す外観斜視図である。図３は、第２の実施形態に係るミラーホルダーを示す外観斜視図である。図４は、図１の光学装置におけるミラーホルダーの角度ズレ検出方法を説明するための概略図である。図５は、第３の実施形態に係るミラーホルダーを示す外観斜視図である。図６は、第４の実施形態に係るミラーホルダーを示す外観斜視図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る光学装置１０を示す概略図である。図２は、この光学装置１０に組み込まれた第１の実施形態に係るミラーホルダー２を示す外観斜視図である。図１の光学装置１０は、光路Ｌに沿って互いに離間して配置された複数（本実施形態では４つ）のミラー１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを備えている。言い換えると、これら４つのミラー１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、協働して光路Ｌを形成している。

各ミラー１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（ここでは、総称してミラー１と称する場合もある）は、それぞれ、ミラーホルダー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ（ここでは、総称してミラーホルダー２と称する場合もある）によって、所定の取付角度で保持されている。なお、これら４つのミラー１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、光の取り出し方向に沿って徐々に面積が大きくされている。これにより、反射する光が拡散光である場合にも、光を確実に反射して伝えることができる。

図１の例で説明すると、光源４から図中上方に射出された光は、光の取り出し方向に沿って最も上流側に配置された第１のミラー１ａで図中右方に略直角に反射され、この第１のミラー１ａで反射された光は、光路Ｌ上に配置された第２のミラー１ｂで図中上方に略直角に反射され、この第２のミラー１ｂで反射された光は、光路Ｌ上に配置された第３のミラー１ｃで図中左方に略直角に反射され、この第３のミラー１ｃで反射された光は、光路Ｌ上に配置された第４のミラー１ｄで図中上方に略直角に反射され、所望の光軸Ｒを有する光が射出される。

図２に示すように、ミラーホルダー２は、ミラー１で反射された反射光の光軸Ｒと直交する面（図２の座標軸ｘ、ｙを含むｘｙ平面）に沿って配置された反射面３を有する。図３に、第２の実施形態に係るミラーホルダー１２を示すように、反射光の光軸Ｒと直交する反射面３は、ミラー１の周辺でミラーホルダー１２のどこに取り付けても良い。第１の実施形態では、ミラー１を取り付けた面に連続してミラー１を間に挟む位置に２つの反射面３を取り付けた。また、第２の実施形態では、ミラーホルダー１２を図示しない筐体に固設する脚部１２ａに反射面３を取り付けた。

上記構造の光学装置１０において、ミラー１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの角度ズレを検出する場合、図４に示すように、光学装置１０の光の取り出し側（光源４と反対側）にオートコリメータ５（検出部）を配置し、ミラーホルダー２の反射面３の垂直度を検出する。図４では、光の取り出し方向の最も上流側に配置したミラーホルダー２ａの反射面３を検出する状態を図示してある。

この図示の例では、当該反射面３がオートコリメータ５の光源５ａから射出された光の光軸Ｉと直交しているため、当該反射面３で反射された光は角度ズレを含まずに真っ直ぐにオートコリメータ５に戻されている。オートコリメータ５に戻された光は、ハーフミラー６で反射されてカメラ７に入射される。この場合（ミラー１ａに角度ズレを生じていない場合）、例えば、オートコリメータ５の光源５ａから断面十字形の光を射出して、反射面３で反射された光をカメラ７で撮像すると、十字形の光が観察される。

しかし、例えば、当該反射面３を備えたミラーホルダー２ａに熱による歪みを生じている場合、当該反射面３が僅かに傾斜され、反射光の十字形の像が元の位置に対してずれる。つまり、光源５ａからの光と反射面３で反射された光の重なり具合を見て反射面３の傾きを検出することで、ミラーホルダー２ａの角度ズレ、すなわちミラー１ａの角度ズレを検出することができる。なお、他のミラーホルダー２ｂ、２ｃ、２ｄについても、同様に、反射面３に十字形の光を当てて反射した十字形の光の位置を検出することで、角度ズレを検出することができる。

以上のように、上述した実施形態によると、ミラーホルダー２の反射面３に光を当ててその反射光を検出することでミラーホルダー２の角度ズレ、すなわちミラー１の角度ズレを検出することができる。

しかし、上述した実施形態の光学装置１０のように、１つの光路Ｌ上に複数のミラー１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを備えている場合、どのミラーに角度ズレを生じているのか容易に判断し辛い。上述した実施形態のように光を反射するミラー１の数が比較的少ない場合には、遮光板などを適宜用いて角度ズレを生じているミラーを特定することは比較的容易であるが、ミラー１の数が多くなると、上述した実施形態の方法だと、角度ズレを生じているミラー１を特定するのが難しくなる。

図５には、第３の実施形態に係るミラーホルダー２２の外観斜視図を示してある。このミラーホルダー２２は、比較的幅広の反射面３’を備えた点で、上述した第１の実施形態のミラーホルダー２と構造が異なる。

つまり、光学装置１０の光路Ｌ上に配置した各ミラーホルダー２の反射面３の面積（本実施形態では幅）を図５の実施形態の反射面３’のように異ならせることで、反射光の強さを異ならせて、角度ズレを生じているミラーホルダー２（ミラー１）を特定し易くできる。

例えば、光路Ｌに沿って配置された４つのミラーホルダー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄそれぞれの反射面３（３’）の面積を、光の取り出し方向に沿って徐々に大きくする（図１、４参照）。この場合、最も上流側のミラーホルダー２ａに取り付けられた反射面３で反射された光の強度が最も弱く、最も下流側のミラーホルダー２ｄに取り付けられた反射面３で反射された光の強度が最も強くなる。このように、反射光の強度の違いを検出することで、角度ズレを生じているミラー１を特定することができる。

図６には、第４の実施形態に係るミラーホルダー３１、３２、３３の外観斜視図を示してある。ここでは、３つのミラーホルダーを例示してあるが、光学装置１０には、光路Ｌ上に配置したミラー１の数と同じ数のミラーホルダーが組み込まれている。

図６（ａ）のミラーホルダー３１は、上述した第１の実施形態のミラーホルダー２と同じ構造を有する。つまり、このミラーホルダー３１に取り付けられた反射面３１ａは、理想的には、オートコリメータ５の光源５ａから射出された光の光軸Ｉと直交する。このため、この反射面３１ａで反射された光の光軸ｒは、ミラー１で反射された光の光軸Ｒと平行になっている。

これに対し、図６（ｂ）、図６（ｃ）のミラーホルダー３２、３３は、それぞれ、角度を僅かに異ならせた反射面３２ａ、３３ａを備えている。このため、図６（ｂ）のミラーホルダー３２の反射面３２ａで反射された光の光軸ｒ’、および図６（ｃ）のミラーホルダー３３の反射面３３ａで反射された光の光軸ｒ”は、ぞれぞれ、上述した光軸ｒと平行にならない。つまり、これら複数のミラーホルダー３１、３２、３３は、互いに僅かに異なる角度で配置された反射面３１ａ、３２ａ、３３ａを有し、オートコリメータ５から発した十字形の反射光がそれぞれ異なる位置に観察されることになる。

このため、オートコリメータ５に接続されたカメラ７でそれぞれの反射面３１ａ、３２ａ、３３ａで反射された反射光を撮像すると、光源５ａからの像に対して、それぞれ異なる位置に像が見えることになる。このため、角度ズレを生じていない状態で、予め各反射面３１ａ、３２ａ、３３ａの像の位置を記録しておき、実際の像の位置と比較することで、角度ズレを検出できると同時に角度ズレを生じているミラーホルダーを特定することができる。

この他に、各ミラーホルダー２に取り付けた反射面３の粗さを変えてその反射率を異ならせて、角度ズレを生じたミラーホルダー２を特定するようにしても良い。また、各ミラーホルダー２に取り付けた反射面３の材質を異ならせて、互いに異なる波長の光を主に反射する反射特性を持たせることで、反射された光の波長から角度ズレを生じたミラーホルダー２を特定するようにしても良い。

いずれにしても、上述した少なくともひとつの実施形態の光学装置１０によれば、光路Ｌ上に配置した複数のミラーホルダー２が、それぞれ、互いに異なる光学特性を有する反射面３を持つことにより、角度ズレを生じたミラーホルダー２（ミラー１）を容易に特定することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…ミラー、２、１２、２２、３１、３２、３３…ミラーホルダー、３、３’、３１ａ、３２ａ、３３ａ…反射面、４…光源、５…オートコリメータ、５ａ…光源、６…ハーフミラー、７…カメラ、１０…光学装置。

Claims

光路上に配置した複数のミラーと、
上記複数のミラーをそれぞれ保持した複数のミラーホルダーと、
上記各ミラーホルダーにそれぞれ設けられた、上記光路と直交する面に沿った複数の反射面と、
を有する光学装置。
上記複数のミラーホルダーそれぞれに設けられた上記反射面は、互いに異なる反射率を有する請求項１の光学装置。
上記複数のミラーホルダーそれぞれに設けられた上記反射面は、互いに異なる面積を有する請求項１の光学装置。
上記複数のミラーホルダーそれぞれに設けられた上記反射面は、互いに異なる波長の光を主に反射する反射特性を有する請求項１の光学装置。
光路上に配置した複数のミラーと、
上記複数のミラーをそれぞれ保持した複数のミラーホルダーと、
上記各ミラーホルダーにそれぞれ設けられた複数の反射面と、を有し、
上記複数の反射面は、上記光路と直交する面に対して、互いに異なる角度で僅かに傾斜している光学装置。
上記複数の反射面のいずれかで反射された光を受光して、当該反射面を備えたミラーホルダーが保持したミラーの角度ズレを検出する検出部をさらに有する請求項１の光学装置。