JP2019053041A - 光ファイバロータリジョイントアセンブリの光学的位置合わせ - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバロータリジョイントの調整時間を短縮する。
【解決手段】第１の光学構成要素１１０の第１の光軸は、第１の光学構成要素の第１の精密表面に対して第１の角度となるようにされる。第２の光学構成要素１２０の第２の光軸は、第２の光学構成要素の第２の平面に対して第２の角度となるように位置合わせされる。第２の角度は、第１の角度に等しいかまたは第１の角度から導出される。第１の平面１４５および第２の平面１７５を互いに直接対向させることにより、第１の平面と第２の平面との間の摺動運動のみを可能にする。摺動運動は、第１の光軸および第２の光軸が十分に同一直線上となるまで第１の平面と第２の平面との間で実行される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学的位置合わせ装置および方法に関し、より詳細には、光ファイバロータリジョイントアセンブリ（ｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉｃ ｒｏｔａｒｙ ｊｏｉｎｔ ａｓｓｅｍｂｌｙ）の例示的な光学的位置合わせ（ｏｐｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を提供する。

最近、光ファイバを使用した通信の需要が、優れた性能および費用効果のために著しく増加している。１つの特定の用途は、回転デバイスを用いた光信号の伝送である。光ファイバロータリジョイント（ＦＯＲＪ）は、ファイバ光軸に沿って回転しながら光信号の伝送を可能にするデバイスである。典型的なＦＯＲＪデバイスは少なくとも２つの光ファイバを含み、各々はジョイント端のコリメータで終端される。一方のファイバは固定されており、他方のファイバは回転する。

信号損失を最小にするために、互いに対向するコリメータの軸は、互いにヨー角およびピッチ角ならびにｘ平行移動配向およびｙ平行移動配向において正確に位置合わせされるべきである。固定ファイバと回転ファイバの両方に関して、この位置合わせは、全部で８つの自由度を有する調節を必要とすることになる。そのような位置合わせ手順は、時間がかかり、製造の観点から望ましくない。

したがって、上で論じた問題を克服するために新しい光学的位置合わせ方法および装置が必要である。

上で論じたような欠陥および問題のうちの少なくともいくつかを克服するために、例示的な実施形態が、光学的位置合わせに関して本明細書で提供される。いくつかの実施形態は方法を提供し、この方法は、第１の光学構成要素（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）の第１の光軸（ｏｐｔｉｃａｌ ａｘｉｓ）を、第１の光学構成要素の第１の精密表面（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ）に対して第１の角度となるように位置合わせするステップと、第２の光学構成要素の第２の光軸を、第２の光学構成要素の第２の精密表面に対して第２の角度となるように位置合わせするステップであって、第２の角度が、第１の角度に等しいかまたは第１の角度から導出される（ｄｅｒｉｖｅｄ）、ステップと、第１の精密表面と第２の精密表面とを互いに直接対向させることにより、第１の精密表面と第２の精密表面との間の摺動運動のみを可能にするステップと、第１の光軸および第２の光軸が十分に同一直線上となるまで第１の精密表面と第２の精密表面との間の摺動運動（ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ）を実行するステップとを含む。

さらに、いくつかの実施形態において、プロセッサによって実行されたとき、第１の光学構成要素の第１の光軸を、第１の光学構成要素の第１の精密表面に対して第１の角度となるようにすることと、第２の光学構成要素の第２の光軸を、第２の光学構成要素の第２の精密表面に対して第２の角度となるように位置合わせすることであり、第２の角度が、第１の角度に等しいかまたは第１の角度から導出される、ことと、第１の精密表面と第２の精密表面とを互いに直接対向させることにより、第１の精密表面と第２の精密表面との間の摺動運動のみを可能にすることと、第１の光軸および第２の光軸が十分に同一直線上となるまで第１の精密表面と第２の精密表面との間の摺動運動を実行することとを含む動作をプロセッサに実行させる命令を含む非一時的記憶媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）が提供される。

いくつかの実施形態において、第１の光軸と、第１の光軸調節器（ｏｐｔｉｃａｌ ａｘｉｓ ａｄｊｕｓｔｅｒ）と、第１の精密表面を有する第１の基部要素（ｂａｓｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）とを有する第１の光学構成要素と、第２の光軸と、第２の光軸調節器と、所定の運動範囲で第１の精密表面と摺動式に係合する（ｍａｔｅ）ように構成された第２の精密表面を有する第２の基部要素とを有する第２の光学構成要素とを含む装置および使用方法が提供され、第１の光軸調節器が、第１の光軸が第１の精密表面との第１の特定の幾何学的関係を取るように、第１の光軸調節器の内部のコリメータのピッチ角およびヨー角と平行移動変位とのうちの少なくとも１つを調節するように構成され、第２の光軸調節器が、第２の光軸が第２の精密表面との第２の特定の幾何学的関係を取るように、第２の光軸調節器の内部のコリメータのピッチ角およびヨー角と平行移動変位とのうちの少なくとも１つを調節するように構成される。

いくつかの実施形態において、第１の光軸調節器と、第１の精密表面を有する第１の基部要素とを有する第１の光学構成要素と、第２の光軸調節器と、所定の運動範囲で第１の精密表面と摺動式に係合するように構成された第２の精密表面を有する第２の基部要素とを有する第２の光学構成要素とを含む装置が提供される。第１の光軸調節器は、第１の光軸が第１の精密表面との第１の特定の幾何学的関係を取るように、第１の光軸調節器の内部のコリメータのピッチ角およびヨー角と平行移動変位とのうちの少なくとも１つを調節するように構成することができる。第２の光軸調節器は、第２の光軸が第２の精密表面との第２の特定の幾何学的関係を取るように、第２の光軸調節器の内部のコリメータのピッチ角およびヨー角と平行移動変位とのうちの少なくとも１つを調節するように構成することができる。第２の特定の幾何学的関係パラメータは、第１の特定の幾何学的関係パラメータと、第２の精密表面との第１の精密表面の係合特性（ｍａｔｉｎｇ ｓｐｅｃｉｆｉｃｓ）とから導出される。第１の精密表面と第２の精密表面との間の所定の運動範囲は、第１の精密表面を第２の精密表面と係合させながら、第１の光軸を第２の光軸と同一直線上の幾何学的関係にするのに十分とすることができる。

本開示のさらなる特徴は、添付図面を参照した例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

図１は、光ファイバロータリジョイントアセンブリを示す図である。 図２Ａは、近位位置に装着台（ｍｏｕｎｔ ｓｔａｇｅ）を有する位置合わせ固定具アセンブリを示す図である。図２Ｂは、遠位位置に装着台を有する位置合わせ固定具アセンブリを示す図である。 図３Ａは、近位位置における第１の光学構成要素の位置合わせを示す図である。図３Ｂは、遠位位置における第１の光学構成要素の位置合わせを示す図である。 図４Ａは、近位位置における第２の光学構成要素の位置合わせを示す図である。図４Ｂは、遠位位置における第２の光学構成要素の位置合わせを示す図である。 図５は、位置感知検出器（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＰＳＤ）によって記録されたスポット位置を示す図である。 図６は、第１の光軸と第２の光軸との位置合わせを示す図である。 図７は、光ファイバロータリジョイントアセンブリの光学的位置合わせのためのコントローラをもつシステムを示す図である。

図１は、光ファイバロータリジョイント（ＦＯＲＪ）アセンブリ１００を示す図である。この図は、ＦＯＲＪアセンブリ１００の側面図を示している。ＦＯＲＪアセンブリ１００は、第１の光学構成要素１１０、第２の光学構成要素１２０、第１の調節キー１５５、および第２の調節キー１８５を含む。

この例示的な実施形態では、第１の光学構成要素１１０は、ロータまたは回転ユニットである。それは、第１の光軸調節器１３０、基部要素１４０、および第１のキースロット１５０を含む。第１の光学構成要素１１０は、上述の構成要素よりも多いかまたは少ない構成要素を含むことができる。第１の光軸調節器１３０は、第１の光軸調節器１３０の内部に配置されたコリメータのピッチ角およびヨー角ならびに水平（Ｘ）変位および垂直（Ｙ）変位を調節するための構成要素（例えば、ねじ）を含む。基部要素１４０は、第１の光軸調節器１３０およびコリメータを支持する。それは、底面１４２および第１の平面１４５を有する。第１の平面１４５は直立しており、底面１４２に対して垂直である。第１のキースロット１５０は、基部要素１４０内の空洞または開口の領域または部分である。第１のキースロット１５０は、第１の調節キー１５５と係合するように構成される、すなわち、第１のキースロット１５０は、位置合わせの間キーを動かせるようにするための追加の隙間により第１の調節キー１５５に嵌まる。

第２の光学構成要素１２０は、ステータまたは固定ユニットである。それは、第２の光軸調節器１６０、基部要素１７０、および第２のキースロット１８０を含む。第２の光学構成要素１２０は、上述の構成要素よりも多いかまたは少ない構成要素を含むことができる。第２の光軸調節器１６０は、第２の光軸調節器１６０の内部に配置されたコリメータのピッチ角およびヨー角を調節するための構成要素（例えば、ねじ）含む。基部要素１７０は、第２の光軸調節器１６０およびコリメータを支持する。それは、底面１７２および第２の平面１７５を有する。第２の平面１７５は直立しており、底面１７２に対して垂直である。第２のキースロット１８０は、基部要素１７０内の空洞または開口の領域または部分である。第２のキースロット１８０は、第２の調節キー１８５と係合するように構成される、すなわち、第２のキースロット１８０は、位置合わせの間キーを動かせるようにするための追加の隙間により第２の調節キー１８５に嵌まる。

第１の光学構成要素１１０および第２の光学構成要素１２０は、それぞれ、位置合わせのために互いに適合するように構成される。例えば、第１の平面１４５および第２の平面１７５は、それぞれ、互いに直接対向するとき平行である。第１のキースロット１５０および第２のキースロット１８０は、それぞれ、互いに対して直交する。第１のキースロット１５０が水平である場合、第２のキースロット１８０は垂直である。第１のキースロット１５０が垂直である場合、第２のキースロット１８０は水平である。第１の調節キー１５５および第２の調節キー１８５は、それぞれ、対応する第１のキースロット１５０および第２のキースロット１８０の方向に従い、直交配向で堅く一緒に連結される。

第１の平面１４５および第２の平面１７５として上述したが、いくつかの実施形態では、第１の平面１４５および第２の平面１７５は精密平面である。いくつかの他の実施形態では、第１の表面および第２の表面は精密表面であるが、平坦である必要はなく、ただ摺動相対運動に適合していればよい（例えば、それらは両方とも球面または円柱面とすることができる）。

図２Ａは、近位位置に装着台を有する位置合わせ固定具２００を示す図である。位置合わせ固定具２００は、基部２１０、直線レール２１５、および装着台２２０を含む。基部２１０は、位置合わせプロセス全体をサポートする。それは、装着台が移動する精密平面を有する。直線レール２１５は、装着台２２０が近位位置から遠位位置まで直線で移動するためのガイドを提供する。近位位置および遠位位置は、位置合わせ固定具２００の２つの端部の位置を指す。近位位置は、第１の光学構成要素１１０または第２の光学構成要素１２０が位置合わせ固定具２００にクランプされたときそのクランプされた第１の光学構成要素１１０または第２の光学構成要素１２０に最も近い位置である。遠位位置は、第１の光学構成要素１１０または第２の光学構成要素１２０が位置合わせ固定具２００にクランプされたとき第１の光学構成要素１１０または第２の光学構成要素１２０に対して最も遠い位置である。

装着台２２０は、位置合わせ手順の間、第１の光学構成要素１１０および第２の光学構成要素１２０を所定の位置に保持するための機構を備える。それは、さらに、８つの自由度に基づく単一の位置合わせ手順を、各々がはるかに少ない自由度をもつ３つの連続する位置合わせ手順に分解する手段を提供する。装着台２２０は、装着基部２３０、ストッパ２３５、スライダ２４０、および位置感知検出器（ＰＳＤ）２５０を含む。装着台２２０は、上述の構成要素よりも多いかまたは少ない構成要素を含むことができる。

装着基部２３０は、スライダ２４０を支持し、底部および側面の移動を仲介する。それは、近位位置と遠位位置との間の装着台２２０の精密移動を可能にするために基部２１０の表面に対向する底面を有する。それは、さらに、近位位置と遠位位置との間を直線で移動できるように直線レール２１５と係合する側面を有する。ストッパ２３５は、水平面または底面に対して垂直な精密平面２３７を有する。精密平面２３７は、光学的位置合わせの最初の２つのステップの間の第１の光学構成要素１１０および第２の光学構成要素１２０のための係合面である。第１の光学構成要素の位置合わせおよび第２の光学構成要素の位置合わせの間、ストッパ２３５は所定の位置に固定される。スライダ２４０は、後で説明するように、第１の光学構成要素および第２の光学構成要素の表面の異なる隙間に対応するために水平に摺動する。ＰＳＤ２５０は、スライダ２４０の垂直面に取り付けられる。それは、その表面に入射する光のスポットの位置を記録するために使用される。後で説明するように、これらのスポット位置は、位置合わせの間に第１の光軸と第１の平面との間の角度を決定するために使用されることになる。

図２Ｂは、遠位位置に装着台２２０を有する位置合わせ固定具２００を示す図である。図２Ｂは、図２Ａと同じ構成要素を示しており、それゆえに、構成要素の説明を省略する。図２Ａと図２Ｂとの間の違いは、装着台２２０（ストッパ２３５を除いて）が近位位置（図２Ａの）から遠位位置（図２Ｂの）に移動していることである。

近位位置から遠位位置への装着台２２０の移動により、ＰＳＤ２５０は光学構成要素を通るコリメート光のスポット位置を記録することができ、ひいては、光軸と平面とのなす角度を計算するための測定データが与えられる。

全体的な光学的位置合わせは３つのステップを含む。
第１のステップにおいて、第１の光学構成要素１１０の第１の光軸は、第１の光学構成要素１１０の第１の平面１４５に対して第１の角度となるようにされる。このステップにおいて、回転ユニットの光軸は、その回転軸と一致するように位置合わせされるべきである。

第２のステップにおいて、第２の光学構成要素１２０の第２の光軸は、第２の光学構成要素１２０の第２の平面１７５に対して第２の角度となるように位置合わせされる。１つの実施形態では、この角度は、４５度から９０度までの範囲にわたることができる。

最初の２つのステップの後、２つの光学構成要素１１０および１２０の２つの光軸は、互いに平行になるように位置合わせされており、水平平行移動および垂直平行移動の位置合わせを実行することのみが残される。これは、第３のステップにおいて実行される。

第３のステップにおいて、第１の平面および第２の平面を互いに直接対向させることにより、それらの間の摺動運動のみを可能にする。その後、第１の平面と第２の平面との間の摺動運動は、第１の光軸と第２の光軸とが十分に同一直線上になるまで実行される。第３のステップの終わりに、ＦＯＲＪアセンブリ１００の光学的位置合わせ全体が完了する。

図３Ａは、第１のステップでの近位位置における第１の光学構成要素１１０の位置合わせ３００を示す図である。ストッパ２３５は、第１の光学構成要素１１０の配置に適応する位置に固定される。第１の光学構成要素１１０は、第１の平面１４５がストッパ２３５の表面２３７に押し当てられるようにストッパ２３５の位置に配置される。この位置において、第１の光軸調節器１３０は、ＰＳＤ２５０に直接面している。この第１のステップの目的は、横方向（水平および垂直）と角度方向（ピッチおよびヨー）の両方において平行ビームの第１の光軸をその実際の回転軸に位置合わせすることである。これは、装着台２４０（およびＰＳＤ２５０）が近位位置から遠位位置に移動され、一方、ファイバは全回転で回転されるので、調節器１３０のコリメータを通して光を放出しＰＳＤ２５０への入射光のスポット位置を記録することによって達成することができる。この全回転は、平行移動位置合わせに対応する。

図５は、角度が、上で論じたような第１のステップにおいてどのように決定されるかを示す。近位位置において、Ｖ＝０およびＨ＝０をもたらす座標中心点Ｏ（０，０）に回転中心Ｃを持って行くために、ＰＳＤ２５０は、光軸に対して垂直な平面において台２２０内で平行移動される。この位置での調節の目的は半径Ｒを最小にすることであり、ここで、Ｒは、コリメータが回転するときのＰＳＤ上のスポット位置のトレースの半径である。調節により、Ｒを０に、または実質的に０にすることが理想である。

図３Ｂは、遠位位置における第１の光学構成要素１１０の位置合わせ３００を示す図である。装着台２２０全体が、その上のＰＳＤ２５０の位置を再調節することなく精密レール２１５に沿って遠位位置に移動される。この位置における調節の目的は、再び、半径Ｒを最小にすること、理想的には半径をＲ＝０にすることである。その後、精密平面１４５に対する第１の角度を定めるＨおよびＶの測定を行うことができる。

図４Ａは、近位位置における第２の光学構成要素の位置合わせ４００を示す図である。図４Ａは、第１の光学構成要素１１０が位置合わせ固定具にクランプされる代わりに第２の光学構成要素１２０が使用されていることを除いて、図３Ａと同様である。第２の平面１７５は、ストッパ２３５の表面２３７に直接対向するように配置される。第１の光学構成要素および第２の光学構成要素の幾何形状が異なることがあり、例えば、第１の光学構成要素１１０の長さが第２の光学構成要素１２０の長さよりも長いことがあることに留意されたい。それゆえに、第２の光軸調節器１６０が近位位置においてＰＳＤ２５０と直接対向するように、スライダ２４０は、ＰＳＤ２５０が第２の光軸調節器１６０に接触するまで第２の光学構成要素１２０の方に移動されなければならない。

図４Ｂは、遠位位置における第２の光学構成要素４００の位置合わせを示す図である。図４Ｂは、第１の光学構成要素１１０の代わりに第２の構成要素１２０が位置合わせ固定具に固定されることを除いて、図３Ｂと同様である。この位置合わせステップの開始時に、ＰＳＤ２５０は、好ましくは近位センサポションで０，０の位置にビームスポットをもたらすように位置付けられるべきであり、次いで、コリメータ１６０が、遠位センサ位置でＨ，−Ｖに調節されるべきである。

図５は、位置感知検出器（ＰＳＤ）によって記録されたスポット位置を示す図である。

ＰＳＤ２５０は、２次元ＰＳＤであり、それゆえに、スポット位置を２次元空間で記録する。ＰＳＤ２５０の中心Ｃは、座標（０，０）にある。ＰＳＤ２５０が遠位位置に移動されたとき、回転中心Ｃは座標（Ｈ，Ｖ）に移動し、ここで、Ｈは水平座標を表し、Ｖは垂直座標を表す。精密平面１７５に対する回転軸の角度変位は、
Θ_H＝Ｈ／Ｌ （１）
Θ_V＝Ｖ／Ｌ （２）
のように決定することができ、ここで、Ｌは、遠位位置におけるＰＳＤ２５０から光軸調節器１３０の内部のコリメータまでの距離である。

図６は、第３のステップでの第１の光軸と第２の光軸との位置合わせ６００を示す図である。第３のステップにおいて、第１の光学構成要素および第２の光学構成要素は、それらの精密平面１４５および１７５が互いに直接対向するように一緒にクランプされる。これらの２つの表面は、それらの表面で互いに対して摺動移動で、２つの光軸が十分に同一直線上になるまで移動される。

第１の調節キー１５５は第１のキースロット１５０に挿入され、第２の調節キー１８５は第２のキースロット１８０に挿入される。調節は、ファインピッチ位置合わせねじを使用して実行することができる。

図７は、光ファイバロータリジョイントアセンブリの光学的位置合わせのためのコントローラをもつシステム７００を示す図である。システム７００は、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、および図６に示した位置合わせ手順を制御するための位置合わせコントローラを示す。

システム７００は、中央処理装置（ＣＰＵ）またはプロセッサ７２０、プラットホームコントローラハブ（ＰＣＨ）７３０、およびバス７３５を含む。ＰＣＨ７３０は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ７６０、メモリコントローラ７５０、グラフィックディスプレイコントローラ（ＧＤＣ）７４０、およびマスストレージコントローラ７５４を含むことができる。処理装置７２０は、上述の構成要素よりも多いかまたは少ない構成要素を含むことができる。加えて、構成要素は別の構成要素に統合されてもよい。図７に示すように、すべてのコントローラ７４０、７５０、および７６０は、ＰＣＨ７３０に統合される。統合は、部分的であってもよく、および／または一部重なり合っていてもよい。例えば、ＧＤＣ７４０はＣＰＵ７２０に統合されてもよく、Ｉ／Ｏコントローラ７６０およびメモリコントローラ７５０は１つの単一コントローラなどに統合されてもよい。

ＣＰＵまたはプロセッサ７２０は、タスクを実行するためのプログラムまたは命令の集合を実行することができるプログラマブルデバイスである。それは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に基づく１つの設計などの特別に設計されたプロセッサとすることができる。それは、単一コアまたは複数コアを含むことができる。各コアは、マルチウェイマルチスレッディングを有することができる。ＣＰＵ７２０は、複数コアにわたるマルチスレッドによる並列性をさらに利用するために同時マルチスレッディング機能を有することができる。加えて、ＣＰＵ７２０は、複数レベルの内部キャッシュを有することができる。

バス７３５は、ＰＣＨ７３０を含む他のデバイスにＣＰＵ７２００を接続する任意の好適なバスとすることができる。例えば、バス７３５はダイレクトメディアインタフェース（ＤＭＩ）とすることができる。

メモリデバイス、入力／出力デバイス、記憶装置、ネットワークデバイスなどのようないくつかのデバイスにインタフェースを提供する多くの機能を含む高集積チップセットのＰＣＨ７３０である。

Ｉ／Ｏコントローラ７６０は、入力デバイス（例えば、スタイラス、キーボード、およびマウス、マイクロホン、画像センサ）と、出力デバイス（例えば、オーディオデバイス、スピーカ、スキャナ、プリンタ）とを制御する。それは、さらに、ネットワークおよびワイヤレスコントローラ（図示せず）へのインタフェースを備えるネットワーク接続カードへのインタフェースを有する。

メモリコントローラ７５０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７５２、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）７５２、ならびにキャッシュメモリおよびフラッシュメモリなどの他のタイプのメモリなどのメモリデバイスを制御する。ＲＡＭ７５２は、ＣＰＵ７２０によって実行されたとき、位置合わせ動作などの上述のような動作をＣＰＵ２７０に実行させる、大容量記憶装置からロードされた命令またはプログラムを格納することができる。それは、さらに、ＰＳＤスポット位置データを含む、動作で使用されるデータを格納することができる。ＲＯＭ７５２は、それが電力供給されているか否かにかかわらず維持される命令、プログラム、定数、またはデータを含むことができる。

ＧＤＣ７４０は、ディスプレイデバイスを制御し、グラフィカル動作を行う。それは、ＣＰＵ７２０の内部に統合されてもよい。それは、一般に、コマンドを送るかまたは機能を起動することができるユーザとの対話を可能にするためのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を有する。

大容量記憶コントローラ７５４は、ＣＤ−ＲＯＭおよびハードディスクなどの大容量記憶装置を制御する。

Ｉ／Ｏコントローラ７６０は、モータコントローラ７６２および光学コントローラ７６４を含むことができる。モータコントローラ７６２は、位置合わせ固定具２００の装着台２２０などのデバイスの移動を制御できるステッパモータコントローラまたは任意のコントローラとすることができる。それは、さらに、光軸調節器１３０および１６０、あるいはねじまたは調節キー１５５および１８５を制御することができる。光学コントローラ７６４は、光源からコリメータまでの光の放射、ＰＳＤ２５０の移動、スポット位置の記録、式（１）および式（２）における角度の計算の実行などのような光学構成要素に関連する制御機能を実行する。

相互接続および／または拡張のために、追加のデバイスまたはバスインタフェースを利用することができる。いくつかの例は、ペリフェラルコンポーネントインターコネクトエクスプレス（ＰＣＩｅ）バス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）などを含むことができる。

一実施形態のすべてまたは一部は、特定の特徴、機能による用途に応じて様々な手段によって実装することができる。これらの手段は、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェア、あるいはそれらの任意の組合せを含むことができる。ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェア要素は、互いに結合されたいくつかのモジュールを有することができる。ハードウェアモジュールは、機械的、電気的、光学的、電磁的、または任意の物理的接続によって別のモジュールに結合される。ソフトウェアモジュールは、関数、手続き、方法、サブプログラム、またはサブルーチン呼出し、ジャンプ、リンク、パラメータ、変数、および引数の受渡し、ファンクションリターンなどによって別のモジュールに結合される。ソフトウェアモジュールは、変数、パラメータ、引数、ポインタなどを受け取り、および／または結果、更新された変数、ポインタなどを生成または渡すために別のモジュールに結合される。ファームウェアモジュールは、上述のハードウェアおよびソフトウェア結合方法の任意の組合せによって別のモジュールに結合される。ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアモジュールは、別のハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアモジュールの任意のものに結合され得る。モジュールは、さらに、プラットホーム上で動作するオペレーティングシステムと対話するためのソフトウェアドライバまたはインタフェースとすることができる。モジュールは、さらに、データの構成、セットアップ、初期化、ハードウェアデバイスへの送信およびハードウェアデバイスからの受信を行うためのハードウェアドライバとすることができる。装置は、ハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアモジュールの任意の組合せを含むことができる。

本開示は例示的な実施形態を参照して記載されているが、本開示は、開示された例示的な実施形態に限定されないことを理解されたい。以下の特許請求の範囲は、そのような変形ならびに等価な構造および機能をすべて包含するように最も広い解釈を与えられるべきである。

Claims (22)

1. 第１の光学構成要素の第１の光軸を、前記第１の光学構成要素の第１の精密表面に対して第１の角度となるように位置合わせするステップと、
   第２の光学構成要素の第２の光軸を、前記第２の光学構成要素の第２の精密表面に対して第２の角度となるように位置合わせするステップであって、前記第２の角度が、前記第１の角度に等しいかまたは前記第１の角度から導出される、ステップと、
   前記第１の精密表面と前記第２の精密表面とを互いに直接対向させることにより、前記第１の精密表面と前記第２の精密表面との間の摺動運動のみを可能にするステップと、
   前記第１の光軸および前記第２の光軸が十分に同一直線上となるまで前記第１の精密表面と前記第２の精密表面との間の前記摺動運動を実行するステップと
   を含む方法。
2. 前記第１の光軸を前記第１の角度にするステップは、
   前記第１の精密表面を装着台の精密表面にクランプするステップと、
   近位位置から遠位位置に移動される、基部の表面で移動可能な前記装着台上の位置感知検出器（ＰＳＤ）に、前記第１の光学構成要素の第１のコリメータを通して光を放出するステップと、
   前記装着台が前記近位位置から前記遠位位置にまたはその逆に移動されるとき、前記ＰＳＤに入射する前記光のスポットの位置を記録するステップと、
   前記第１の角度に対応する前記第１の角度の水平角度成分および垂直角度成分を決定するステップと、
   前記第１の光軸を前記第１の角度にするために前記水平角度成分および前記垂直角度成分に基づいて前記第１のコリメータを移動させるステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 水平角度成分および垂直角度成分を決定するステップは、
   前記ＰＳＤの前記近位位置と前記遠位位置との間の距離と、前記ＰＳＤの前記近位位置と前記遠位位置との間の前記光のスポットの水平位置の変位とを使用して、前記水平角度成分を計算するステップと、
   前記ＰＳＤの前記近位位置と前記遠位位置との間の距離と、前記ＰＳＤの前記近位位置と前記遠位位置との間の前記光のスポットの垂直位置の変位とを使用して、前記垂直角度成分を計算するステップと
   を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記第２の光軸を前記第２の角度にするステップは、
   前記第２の精密表面を装着台の精密表面にクランプするステップと、
   近位位置から遠位位置にまたはその逆に移動される、基部の表面で移動可能な前記装着台上の位置感知検出器（ＰＳＤ）に、前記第２の光学構成要素の第２のコリメータを通して光を放出するステップと、
   前記装着台が前記近位位置から前記遠位位置に移動されるとき、前記ＰＳＤに入射する前記光のスポットの位置を記録するステップと、
   前記第２の角度に対応する前記第２の角度の水平角度成分および垂直角度成分を決定するステップと、
   前記第２の角度が、前記第１の角度に等しくなるか、前記第１の角度の導出値となるまで、前記第２のコリメータを移動させるステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. 水平角度成分および垂直角度成分を決定するステップは、
   前記ＰＳＤの前記近位位置と前記遠位位置との間の距離と、前記ＰＳＤの前記近位位置と前記遠位位置との間の前記光のスポットの前記水平位置の変位とを使用して、前記水平角度成分を計算するステップと、
   前記ＰＳＤの前記近位位置と前記遠位位置との間の距離と、前記ＰＳＤの前記近位位置と前記遠位位置との間の前記光のスポットの前記垂直位置の変位とを使用して、前記垂直角度成分を計算するステップと
   を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の光学構成要素が回転ユニットであり、前記第２の光学構成要素が固定ユニットである、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１の光軸を前記第１の角度にするステップは、
   前記第１の精密表面を装着台の精密表面にクランプするステップと、
   近位位置から遠位位置に移動される、基部の表面で移動可能な前記装着台上の位置感知検出器（ＰＳＤ）に、前記第１の光学構成要素の第１のコリメータを通して光を放出するステップと、
   前記第１のコリメータを回転させるステップと、
   前記装着台が前記近位位置から前記遠位位置にまたはその逆に移動されるとき、少なくとも２つの位置で前記ＰＳＤに入射する前記光のスポット位置のトレースの半径を最小にするステップと、
   前記ＰＳＤに入射する前記光のスポットの位置を記録するステップと、
   前記第１の角度に対応する前記第１の角度の水平角度成分および垂直角度成分を決定するステップと
   を含む、請求項６に記載の方法。
8. 水平角度変位および垂直角度変位を決定するステップは、
   前記ＰＳＤと前記第１のコリメータとの間の距離と、前記ＰＳＤの中心に対する回動中心の水平座標とを使用して、前記水平角度変位を計算するステップと、
   前記ＰＳＤと前記第１のコリメータとの間の前記距離と、前記ＰＳＤの前記中心に対する前記回動中心の垂直座標とを使用して、前記垂直角度変位を計算するステップと
   を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記第２の光軸を前記第２の角度にするステップは、
   前記第２の精密表面を装着台の精密表面にクランプするステップと、
   近位位置から遠位位置にまたはその逆に移動される、基部の表面で移動可能な前記装着台上の位置感知検出器（ＰＳＤ）に、前記第２の光学構成要素の第２のコリメータを通して光を放出するステップと、
   前記装着台が前記近位位置から前記遠位位置に移動されるとき、前記ＰＳＤに入射する前記光のスポットの位置を記録するステップと、
   前記第２の角度に対応する前記第２の角度の水平角度成分および垂直角度成分を決定するステップと、
   前記第２の角度が、前記第１の角度に等しくなるか、前記第１の角度の導出値となるまで、前記第２のコリメータを移動させるステップと
   を含む、請求項６に記載の方法。
10. 水平角度変位および垂直角度変位を決定するステップは、
    前記ＰＳＤと前記第１のコリメータとの間の距離と、前記ＰＳＤの前記中心に対する前記回動中心の水平座標とを使用して、前記水平角度変位を計算するステップと、
    前記ＰＳＤと前記第２のコリメータとの間の距離と、前記ＰＳＤの前記中心に対する前記回動中心の垂直座標とを使用して、前記垂直角度変位を計算するステップと
    を含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１の精密表面と前記第２の精密表面との間の前記摺動運動を引き起こすステップは、
    ２つの直交する横方向に互いに相対的に前記第１の精密表面および前記第２の精密表面を移動させるステップ
    を含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記第１の精密表面および前記第２の精密表面を互いに相対的に移動させるステップは、
    水平スロットの内部に装填された水平調節キーを使用して水平移動を調節するステップと、
    垂直スロットの内部に装填された垂直調節キーを使用して垂直移動を調節するステップと
    を含み、
    前記水平スロットが前記第１の精密表面および前記第２の精密表面のうちの一方に配置され、前記垂直スロットが前記第１の精密表面および前記第２の精密表面のうちの他方に配置される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第２の光軸を位置合わせするステップは、
    前記第１の角度と、前記第１の光学構成要素および前記第２の光学構成要素の幾何学的条件とから前記第２の角度を決定するステップ
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
14. プロセッサによって実行されたとき、
    第１の光学構成要素の第１の光軸を、前記第１の光学構成要素の第１の精密表面に対して第１の角度となるようにすることと、
    第２の光学構成要素の第２の光軸を、前記第２の光学構成要素の第２の精密表面に対して第２の角度となるように位置合わせすることであって、前記第２の角度が、前記第１の角度に等しいかまたは前記第１の角度から導出される、ことと、
    前記第１の精密表面と前記第２の精密表面とを互いに直接対向させることにより、前記第１の精密表面と前記第２の精密表面との間の摺動運動のみを可能にすることと、
    前記第１の光軸および前記第２の光軸が十分に同一直線上となるまで前記第１の精密表面と前記第２の精密表面との間の摺動運動を実行することと
    を含む動作を前記プロセッサに実行させる命令を含む非一時的記憶媒体。
15. 第１の光軸と、第１の光軸調節器と、第１の精密表面を有する第１の基部要素とを有する第１の光学構成要素と、
    第２の光軸と、第２の光軸調節器と、所定の運動範囲で前記第１の精密表面と摺動式に係合するように構成された第２の精密表面を有する第２の基部要素とを有する第２の光学構成要素と
    を含む装置であって、
    前記第１の光軸調節器は、前記第１の光軸が前記第１の精密表面との第１の特定の幾何学的関係を取るように、第１の光軸調節器の内部のコリメータのピッチ角およびヨー角と平行移動変位とのうちの少なくとも１つを調節するように構成され、
    前記第２の光軸調節器は、前記第２の光軸が前記第２の精密表面との第２の特定の幾何学的関係を取るように、第２の光軸調節器の内部のコリメータのピッチ角およびヨー角と平行移動変位とのうちの少なくとも１つを調節するように構成される、装置。
16. 前記第２の特定の幾何学的関係のパラメータは、前記第１の特定の幾何学的関係のパラメータと、前記第１の精密表面の前記第２の精密表面との係合特性とから導出される、請求項１５に記載の装置。
17. 前記第１の精密表面と前記第２の精密表面との間の前記所定の運動範囲は、前記第１の精密表面を前記第２の精密表面と係合させながら、前記第１の光軸を前記第２の光軸と同一直線上の幾何学的関係にするのに十分である、請求項１５に記載の装置。
18. 前記第１の光学構成要素が回転ユニットであり、前記第２の光学構成要素が固定ユニットである、請求項１５に記載の装置。
19. 前記第１の光学構成要素と前記第２の光学構成要素の両方が固定ユニットである、請求項１５に記載の装置。
20. 前記第１の光軸調節器は、光が前記第１の光学構成要素の第１のコリメータを通して位置感知検出器（ＰＳＤ）に放出されるとき、前記ＰＳＤに入射する光のスポット位置のトレースの半径を最小にするように前記第１の光軸の位置を調節するようになされ、構成される、請求項１５に記載の装置。
21. 前記第２の精密表面は、２つの直交する横方向において平面である前記第１の精密表面と摺動式に係合するように構成された平面である、請求項１５に記載の装置。
22. 摺動式に係合することは、
    水平スロットの内部に装填された水平調節キーを使用して水平移動を調節することと、
    垂直スロットの内部に装填された垂直調節キーを使用して垂直移動を調節することと
    を含み、
    前記水平スロットが前記第１の精密表面および前記第２の精密表面のうちの一方に配置され、前記垂直スロットが前記第１の精密表面および前記第２の精密表面のうちの他方に配置される、請求項２１に記載の装置。