JP2580148B2 - Optical mixer - Google Patents

Optical mixer

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JP2580148B2
JP2580148B2 JP62050468A JP5046887A JP2580148B2 JP 2580148 B2 JP2580148 B2 JP 2580148B2 JP 62050468 A JP62050468 A JP 62050468A JP 5046887 A JP5046887 A JP 5046887A JP 2580148 B2 JP2580148 B2 JP 2580148B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明は、均質な光を必要とする光学装置、たとえ
ば、光波距離計に用いるのに好適な光ミキサーに関す
る。
The present invention relates to an optical device requiring uniform light, for example, an optical mixer suitable for use in an optical distance meter.

(従来の技術) 光学装置には、均質な光を必要とするものがある。た
とえば、変調光を出射してその変調光をコーナキューブ
により反射させ、その反射されて戻ってきた変調光を受
光し、出射側と受光側の位相とを比較して距離を測定す
る光波距離計では、出射側の位相と受光側との位相比較
により距離を測定するので、測定精度を向上させるため
には、出射された変調光が位相むらのない均質なもので
あることを要請される。しかしながら、光源としての発
光素子から出射された変調光には、位相むらが多かれ少
なかれあるものである。
(Prior Art) Some optical devices require homogeneous light. For example, a lightwave distance meter that emits modulated light, reflects the modulated light by a corner cube, receives the reflected modulated light, and measures the distance by comparing the phases of the emitting side and the light receiving side. In this method, the distance is measured by comparing the phase on the light-emitting side with the phase on the light-emitting side. Therefore, in order to improve measurement accuracy, it is required that the emitted modulated light be uniform without phase unevenness. However, the modulated light emitted from the light emitting element as a light source has more or less phase unevenness.

そこで、光波距離計の出射光学系には、たとえば、第
14図に示すように、光ミキサーとしての1本の屈曲した
ステップインデックス型ファイバー1(以下、ステップ
型ファイバーという)を設け、発光素子2から出射され
た変調光をリレーレンズ3を介してステップ型ファイバ
ー1の入射端面1aに結像させ、第15図に示すようにステ
ップ型ファイバー1のコア内を全反射させつつ伝搬さ
せ、出射端面1bから放射光として出射される変調光を対
物レンズ4によって集光し、平行光束として出射させる
構成とし、入射端面1aの一点Pに集束するようにして結
像された変調光が全反射を受けつつ伝搬される際に、出
射端面1bにおいて全面に拡がるという光学的性質によっ
て、対物レンズ4から出射される変調光出射角方向に対
し位相むらを均質化するようにしている。対物レンズ4
から出射される変調光は、対物レンズ4の表面全域aに
おいて位相むらがなく均質であること、その出射角方向
bにおいても位相むらがなく均質であることが肝要であ
る。
Therefore, for example, the output optical system of
As shown in FIG. 14, one bent step index type fiber 1 (hereinafter, referred to as a step type fiber) as an optical mixer is provided, and modulated light emitted from the light emitting element 2 is transmitted through the relay lens 3 to the step type fiber. An image is formed on the incident end face 1a of the fiber 1 and propagated while being totally reflected inside the core of the step type fiber 1 as shown in FIG. When condensed and emitted as a parallel light beam, when the modulated light imaged so as to be focused on one point P of the incident end face 1a is propagated while undergoing total reflection, it is spread over the entire surface at the exit end face 1b. Due to the optical properties, the phase unevenness is made uniform in the direction of the angle of emission of the modulated light emitted from the objective lens 4. Objective lens 4
It is important that the modulated light emitted from the light source be uniform without phase unevenness over the entire surface a of the objective lens 4 and be uniform without phase unevenness even in the emission angle direction b.

(発明が解決しようとする問題点) ところが、発光素子2から出射される変調光の位相む
らには、発光素子2の発光位置に基づく位置的位相むら
と出射方向に基づく角度的位相むらとがある。従来の1
本の屈曲したステップ型ファイバー1を用いて変調光の
位相むらの均質化を図る構成のものでは、位置的位相む
らが均質化され対物レンズからの出射角方向bの位相む
らは均質化される。しかし、角度的位相むらの低減の割
合は小さいので、角度的位相むらがあると対物レンズ4
の表面全域aにおいて位相むらが生じる。この理由は、
たとえば、第16図に示すような直線的かつ円形断面のス
テップ型ファイバー5では、光が全反射によってそのス
テップ型ファイバー5の円周方向に回転しつつ伝搬され
るので、第17図に示すように入射角cが出射角cとして
保存されたリング状の光束がステップ型ファイバー5か
ら出射され、角度的位相むらを含む光束が入射するとそ
の角度的位相むらが均質化されずに出射角の異なる方向
に出射され、対物レンズ4に入射することになるからで
ある。また、屈曲したステップ型ファイバー1を用いる
と屈曲によって入射角cが出射角cとして保存されなく
なり、角度的位相むらの均質化を図ることができるが十
分でない。
(Problems to be Solved by the Invention) However, phase unevenness of the modulated light emitted from the light emitting element 2 includes positional phase unevenness based on the light emitting position of the light emitting element 2 and angular phase unevenness based on the emitting direction. is there. Conventional 1
In the configuration in which the phase unevenness of the modulated light is homogenized using the bent step type fiber 1, the positional phase unevenness is homogenized, and the phase unevenness in the emission angle direction b from the objective lens is homogenized. . However, since the rate of reduction of angular phase unevenness is small, the presence of angular phase unevenness causes
Phase unevenness occurs in the entire surface area a of the substrate. The reason for this is
For example, in a step-type fiber 5 having a linear and circular cross-section as shown in FIG. 16, light is propagated while rotating in the circumferential direction of the step-type fiber 5 by total internal reflection, as shown in FIG. The ring-shaped light beam having the incident angle c stored as the output angle c is output from the step-type fiber 5 and when the light beam including the angular phase unevenness is incident, the angular phase unevenness is not homogenized and the output angle differs. This is because the light is emitted in the direction and enters the objective lens 4. In addition, when the stepped fiber 1 is bent, the incident angle c is not stored as the output angle c due to the bending, and the angular phase unevenness can be homogenized, but is not sufficient.

上述のように、従来のステップ型ファイバー1を屈曲
させるものは、角度的位相むらの均質化が十分ではな
く、従来は、角度的位相むらの少ない発光素子2を選択
して用いていた。近年開発された輝度が従来に較べて高
いLEDは、角度的位相むらが従来のものに較べて大きく
用いることができず、また、半導体レーザーLDでは、発
光面積がLEDに較べて小さく、位置的位相むらよりもむ
しろ角度的位相むらが問題視され、今日では、角度的位
相むらの均質化が重要になってきている。
As described above, in the conventional type in which the step type fiber 1 is bent, homogenization of the angular phase unevenness is not sufficient, and the light emitting element 2 having a small angular phase unevenness has been conventionally selected and used. Recently developed LEDs with higher brightness than conventional ones cannot use large angular phase unevenness as compared with conventional ones.In addition, semiconductor laser LDs have a small light-emitting area compared to LEDs, Angular phase unevenness rather than phase unevenness is regarded as a problem, and today, it is important to homogenize angular phase unevenness.

そこで、本発明の目的は、位置的位相むらの均質化と
角度的位相むらの均質化とを図って、位相むらが均質化
された光を得ることのできる光ミキサーを提供すること
にある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical mixer capable of obtaining light with uniform phase unevenness by achieving homogenization of positional phase unevenness and angular phase unevenness.

発明の構成 (問題点を解決するための手段) 本発明に係る光ミキサーは、ステップ型ファイバー
は、少なくとも位置的位相むらを均質化する光学的特性
を有するという事実に着目し、角度的位相むらの光を位
置的位相むらの光に変換することができれば、その位置
的位相むらに変換された角度的位相むらの光をステップ
型ファイバー内を伝搬させることにより角度的位相むら
を除去できるとの考えに基づいて為されたもので、 その特徴は、発光素子から出射された光の発光位置に
基づく位置的位相むらと出射方向に基づく角度的位相む
らとのうち、位置的位相むらを伝搬中に均質化する第1
ステップ型ファイバーと、 入射角度の相違を出射位置の相違に、また入射位置の
相違を出射角度の相違に変換する角度・位置変換手段
と、 その位置的位相むらに変換された角度的位相むらを均
質化し、その第1ステップ型ファイバーへの入射前の光
が保有する位相むらを均質化した光を出射する第2ステ
ップ型ファイバーと、 を有する構成としたところにある。
Configuration of the Invention (Means for Solving the Problems) The optical mixer according to the present invention focuses on the fact that the step-type fiber has at least the optical property of homogenizing the positional phase unevenness, and focuses on the angular phase unevenness. If it is possible to convert this light into light having uneven positional phase, it is possible to eliminate angular phase unevenness by propagating the light having angular phase unevenness converted into uneven positional phase through a step-type fiber. It is based on the idea that the characteristic is that it propagates the positional phase unevenness between the positional phase unevenness based on the light emitting position of the light emitted from the light emitting element and the angular phase unevenness based on the emitting direction. First to homogenize
A step-type fiber, an angle / position converting means for converting a difference in incident angle into a difference in emission position, and a difference in incident position into a difference in emission angle, and an angular phase unevenness converted into the positional phase unevenness. And a second-step type fiber that emits light that has been homogenized and that has homogenized the phase unevenness possessed by the light before being incident on the first-step type fiber.

(実施例) 第1図は本発明に係る光ミキサーを光波距離計の出射
光学系に適用した第1実施例を示すものである。この第
1図において、10は発光素子、11はリレーレンズ、12は
光ミキサー、13は対物レンズである。光ミキサー12は、
第1ステップ型ファイバー14と、第2ステップ型ファイ
バー15と、グレーデッドインデックス型ファイバー16
(以下、グレーデッド型ファイバーという)とからなっ
ている。発光素子10は変調光を出射するもので、その変
調光はリレーレンズ11によって第1ステップ型ファイバ
ー14の入射端面14aに集束結像される。その第1ステッ
プ型ファイバー14の出射端面14bにはグレーデッド型フ
ァイバー16の入射端面16aが光学的に接続され、グレー
デッド型ファイバー16の出射端面16bには、第2ステッ
プ型ファイバー15の入射端面15aが光学的に接続され、
その第2ステップ型ファイバー15の出射端面15bは対物
レンズ13の焦点に位置している。なお、その第1ステッ
プ型ファイバー14、グレーデッド型ファイバー16、第2
ステップ型ファイバー15の光学的接続には、光学コネク
タを用いてもよいし、また、各ファイバーの端面同志を
融着させてもよい。さらに、接着剤を用いることもでき
る。
(Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment in which an optical mixer according to the present invention is applied to an emission optical system of an optical distance meter. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a light emitting element, 11 denotes a relay lens, 12 denotes an optical mixer, and 13 denotes an objective lens. The optical mixer 12
First step fiber 14, second step fiber 15, graded index fiber 16
(Hereinafter referred to as graded fiber). The light emitting element 10 emits modulated light, and the modulated light is focused and focused on the incident end face 14a of the first step type fiber 14 by the relay lens 11. The input end face 16a of the graded fiber 16 is optically connected to the output end face 14b of the first step type fiber 14, and the input end face of the second step type fiber 15 is connected to the output end face 16b of the graded fiber 16. 15a is optically connected,
The exit end face 15b of the second step fiber 15 is located at the focal point of the objective lens 13. In addition, the first step type fiber 14, the graded type fiber 16,
An optical connector may be used for the optical connection of the step-type fibers 15, or the end faces of the fibers may be fused together. Further, an adhesive can be used.

第1ステップ型ファイバー14は、発光素子10から出射
された変調光の発光位置に基づく位置的位相むらと出射
方向に基づく角度的位相むらとのうち、位置的位相むら
を伝搬中に均質化する機能を有するもので、第2図に示
す点PAに向かって集束する変調光Aは発光素子10の発光
位置PA′から出射された変調光、第2図に示す点PBに向
かって集束する変調光Bは発光素子10の点PB′から出射
された変調光であるとする。その変調光Aと変調光Bと
は、発光素子10の発光位置に基づく位置的位相むらがあ
るために、その位相が互いに異なる。
The first step type fiber 14 homogenizes the positional phase unevenness during propagation between the positional phase unevenness based on the emission position of the modulated light emitted from the light emitting element 10 and the angular phase unevenness based on the emission direction. The modulated light A having a function and converging toward a point P A shown in FIG. 2 is a modulated light emitted from a light emitting position P A ′ of the light emitting element 10 toward a point P B shown in FIG. It is assumed that the modulated light B to be focused is the modulated light emitted from the point P B 'of the light emitting element 10. The modulated light A and the modulated light B have different phases due to positional phase unevenness based on the light emitting position of the light emitting element 10.

すなわち、変調光A、変調光Bを角度方向に微小に細
分化してその光束をA1、A2、…、B1、B2、…、とする
と、光束A1、A2、…、B1、B2、…は各光束内で位相が一
様であるとみなすことができるが、光束A1、B1、光束
A2、B2、…は、変調光に位置的位相むらがあるので、そ
の位相が互いに異なる。また、光束A1、A2、…同志、光
束B1、B2、…同志も発光素子10から出射された変調光の
出射方向に基づく角度的位相むらがあるため互いにその
位相が異なる。
In other words, the modulated light A, A 1 and the light flux with finely subdivided modulated light B in the angular direction, A 2, ..., B 1 , B 2, ..., and when the light flux A 1, A 2, ..., B 1, B 2, although ... can be regarded as the phase in each light beam is uniform, the light flux a 1, B 1, the light beam
A 2, B 2, ..., since there is a positional phase unevenness modulated light, different the phase with each other. The light fluxes A 1 , A 2 ,..., And the light fluxes B 1 , B 2 ,... Also have different angular phases due to the angular phase unevenness based on the emission direction of the modulated light emitted from the light emitting element 10.

ここで、その光束A1、B1に着目すると、その光束A1
B1はそれぞれ第1ステップ型ファイバー14によって全反
射を受けつつかつ円周方向に回転しつつ出射端面14bに
向かって伝搬され、伝搬の際にその光束A1、B1の幅がそ
れぞれ拡がって出射端面14bの全域から重なりあってリ
ング状の光束として出射される。その光束A1と光束B1
光束A2と光束B2、…とがその出射端面14bから出射され
る際に互いに重なり合うので、結果として、位置的位相
むらの均質化されたリング状の光束Cが出射端面14bか
ら出射されることになる。その第2図において、ドット
を付した領域は光束A1の拡がりの様子を示している。
Here, when focusing on the light beam A 1, B 1, the light beam A 1,
B 1 propagates toward the emission end face 14b while being totally reflected by the first step type fiber 14 and rotating in the circumferential direction, and at the time of propagation, the widths of the light fluxes A 1 and B 1 expand, respectively. The light is emitted as a ring-shaped light beam that overlaps from the entire area of the emission end face 14b. The light flux A 1 and the light flux B 1 ,
The light flux A 2 and the light beam B 2, ... since the overlap each other when emitted from the exit end face 14b, as a result, homogenized ring-shaped light flux C positioning phase irregularity is emitted from the exit end face 14b Will be. In that Figure 2, the region denoted by dots indicates a state of divergence of the light beam A 1.

ところが、第1ステップ型ファイバー14では、全反射
を受けつつ光束が伝搬されるので、光束A1、A2、…、
B1、B2、…の入射角αは出射角αとして保存され、光束
A1、A2、…について着目すると、この各光束A1、A2、…
同志は互いに重なり合わずに出射されることになる。こ
れは、各光束B1、B2、…同志についても同様である。
However, in the first step type fiber 14, the light beam propagates while being totally reflected, so that the light beams A 1 , A 2 ,.
The incident angle α of B 1 , B 2 ,...
Focusing on A 1 , A 2 ,..., The light fluxes A 1 , A 2 ,.
Comrades are emitted without overlapping each other. This is the same for the light beams B 1 , B 2 ,...

たとえば、第3図に示すように、入射角αで入射し
た光束A1と入射角αで入射した光束B1は互いに重なり
あうが、入射角αが出射角αとして保存されるた
め、光束A1、B1は出射角αのリング状の光束C1として
出射端面14bから出射され、同様に入射角αで入射し
た光束A2と入射角αで入射した光束B2は互いに重なり
あって、出射角αのリング状の光束C2として出射端面
14bから出射され、一般に、出射角の異なるリング状の
光束C1、C2、…が出射端面14bから出射されることにな
り、各光束A1、A2、…同志、各光束B1、B2、…同志は互
いに重なり合わないので、光束C1、C2、…は互いに位相
が異なり、全体としての光束Cは角度的位相むらを含ん
だまま出射される。
For example, as shown in FIG. 3, the light beam B 1 incident at the light beam A 1 and the incident angle alpha 1 which is incident at an incident angle alpha 1 although overlap each other, the incident angle alpha 1 is stored as an outgoing angle alpha 1 Therefore, the light beam a 1, B 1 is emitted from the exit end face 14b as a ring-shaped light flux C 1 output angle alpha 1, the light beam incident at an incident angle alpha 2 and the light flux a 2 incident at an incident angle alpha 2 as well B 2 is overlapped with each other, exit end face as a ring-shaped light flux C 2 output angle alpha 2
Emitted from 14b, generally different ring-shaped light flux C 1 of the emission angle, C 2, will be ... is emitted from the exit end face 14b, the light beams A 1, A 2, ... each other, the light beams B 1, Since B 2 ,... Do not overlap each other, the light fluxes C 1 , C 2 ,... Have different phases from each other, and the light flux C as a whole is emitted while containing angular phase unevenness.

ここで光束C1、C2はそれぞれ射出端面14bの径に等し
い平行光束を角度α1…で光軸の回りに回転させた
ものとして扱うことができる。これは前記の微小細分化
によるものである。
Here, the light beams C 1 and C 2 can be treated as parallel light beams each having a diameter equal to the diameter of the exit end face 14b rotated around the optical axis at angles α 1 , α 2 . This is due to the above-mentioned micro-division.

グレーデッド型ファイバー16は、第4図に示すように
光線をうねらせながら伝搬するもので、レンズ作用を果
たす。光束C1について考えると、その光束C1は光軸を対
称に入射角αの平行光束とみなすことができる。この
光束C1が微小平行光束C1-1、C1-2、…からなるものとす
ると、この微小平行光束C1-1、C1-2、…は光軸Oに直交
する出射側平面S内の点P1に集束結像され、その点P1
ら放射光C1′として出射される。ここで、C1-1′は、微
小平行光束C1-1に対応する光束、C1-2′は微小平行光束
C1-2に対応する光束であり、入射端面16aへの入射位置
の相違が出射角の相違として現れる。また、入射角α
の平行光束C2について考えると、その平行光束C2は、出
射側平面S内の点P2に集束結像され、点P2から放射光
C2′として出射され、入射角の相違が出射位置の相違と
して現れる。
As shown in FIG. 4, the graded fiber 16 propagates the light while swelling, and functions as a lens. Considering the light beam C 1, the light beam C 1 can be regarded as a parallel light flux incident angle alpha 1 symmetrically to the optical axis. The light beam C 1 minute parallel beam C 1-1, the C 1-2, and made of ..., the micro parallel beam C 1-1, C 1-2, ... the outgoing side plane orthogonal to the optical axis O is focused imaged to a point P 1 in S, is emitted from the point P 1 as radiation light C 1 '. Here, C 1-1 ′ is a light beam corresponding to the minute parallel light beam C 1-1 , and C 1-2 ′ is a minute parallel light beam
This is a light beam corresponding to C1-2 , and a difference in the incident position on the incident end face 16a appears as a difference in the outgoing angle. Also, the incident angle α 2
When the parallel light flux C 2 is considered, the parallel light flux C 2 is focused and imaged at the point P 2 in the emission-side plane S, and the emitted light is emitted from the point P 2.
The light is emitted as C 2 ′, and the difference in the incident angle appears as the difference in the emission position.

前述の如く平行光束C1,C2は光軸を対称にα1
入射するものであり、射出側平面S内においては光軸を
中心にリング状にそれぞれ結像する。
As described above, the parallel light beams C 1 and C 2 are incident at α 1 and α 2 symmetrically with respect to the optical axis, and form an image in a ring shape around the optical axis in the exit plane S.

すなわち、入射角度の相違を出射位置の相違に、また
入射位置の相違を出射角度の相違に変換する角度・位置
変換手段として機能する。なお、放射光C1′、C2′、…
の広がり角はグレーデッド型ファイバー16に入射する光
束径で決まり略同じである。
That is, it functions as an angle / position conversion unit that converts the difference in the incident angle into the difference in the outgoing position and the difference in the incident position into the difference in the outgoing angle. The synchrotron radiation C 1 ′, C 2 ′,.
Is determined by the diameter of the light beam incident on the graded fiber 16, and is approximately the same.

ところで、光束C1、C2、…は、各範囲内でその位相が
均質化されており、したがって、放射光C1′、C2′、…
は各範囲内で位相が均一であるが、放射光C1′、C2′、
…同志では位相が互いに異なり、均質でない。このよう
な放射光C1′、C2′、…は、角度的位相むらがなく位置
的位相むらのある放射光C′とみなすことができる。こ
のような変調光が第5図に示すように放射光C′として
第2ステップ型ファイバー15の入射端面15aに入射さ
れ、第2ステップ型ファイバー15内を伝搬されると、第
1ステップ型ファイバー14と同様に異なる位置に入射す
る放射光C1′、C2′、…が出射端面15bにおいては全域
に広がるために、各放射光C1′、C2′、…が互いに重な
り合い、結果として、その出射端面15bから位置的位相
むらと角度的位相むらとが均質化された変調光Dとして
出射されることになる。すなわち、第2ステップ型ファ
イバー15はグレーデッド型ファイバー16で位置的位相む
らに変換された発光素子10の角度的位相むらを均質化す
る機能を果たす。
By the way, the phases of the light fluxes C 1 , C 2 ,... Are homogenized in each range, and therefore, the emitted light C 1 ′, C 2 ′,.
Has a uniform phase within each range, but the emitted light C 1 ′, C 2 ′,
... the phases of each other are different and not homogeneous. Such radiated light C 1 ′, C 2 ′,... Can be regarded as radiated light C ′ having no angular phase unevenness and positional unevenness. As shown in FIG. 5, such modulated light is incident on the incident end face 15a of the second step type fiber 15 as radiation light C 'and propagates through the second step type fiber 15. As in FIG. 14, the radiated lights C 1 ′, C 2 ′,... Incident at different positions spread over the entire area at the emission end face 15 b, so that the radiated lights C 1 ′, C 2 ′,. Then, the modulated light D is emitted from the emission end face 15b as the homogenized positional phase unevenness and angular phase unevenness. That is, the second step type fiber 15 functions to homogenize the angular phase unevenness of the light emitting element 10 converted into the positional phase unevenness by the graded type fiber 16.

上述の説明においては、グレーデッド型ファイバー16
は理想的なものと説明した。角度・位置変換の効果は光
束のうねりの周期によるものであり、屈折率の分布と長
さを管理しなければ一様な効果が得られない。
In the above description, graded fiber 16
Explained that it was ideal. The effect of the angle / position conversion is due to the undulation cycle of the light beam, and a uniform effect cannot be obtained unless the distribution and length of the refractive index are managed.

また、一般に、グレーデッド型ファイバー16は、入射
角と入射位置とによってうねりの周期が変化するため、
理想的な位置・角度変換を行なうことができない。ま
た、グレーデッド型ファイバー16は、入射端面16aの中
心部においては許容入射角が大きいが、周辺部において
はその許容入射角が中心部に較べて小さいという特性を
有しており、第1ステップ型ファイバー14との結合効率
が小さい。そこで、次に、角度・位置変換手段としてレ
ンズ系を用いた第2実施例を第6図〜第9図を参照しつ
つ説明することにする。
In general, the graded fiber 16 has a swell cycle that varies depending on the incident angle and the incident position.
Ideal position / angle conversion cannot be performed. The graded fiber 16 has a characteristic that the allowable incident angle is large at the center of the incident end face 16a, but the allowable incident angle is small at the peripheral part as compared with the central part. The coupling efficiency with the mold fiber 14 is small. Therefore, a second embodiment using a lens system as the angle / position conversion means will be described next with reference to FIGS.

第6図において、17は角度・位置変換手段としてのレ
ンズ系である。このレンズ系17は、レンズ18とレンズ19
とからなっている。レンズ18とレンズ19とは、レンズ18
による第1ステップ型ファイバー14の出射端面14bの像
がレンズ19の前側焦点f1の位置に形成される配置関係に
ある。このレンズ18、19の配置関係は、一般にケーラー
照明法として知られている。
In FIG. 6, reference numeral 17 denotes a lens system as angle / position conversion means. This lens system 17 includes a lens 18 and a lens 19
It consists of The lens 18 and the lens 19 are the same as the lens 18
The image of the exit end face 14b of the first step-type fiber 14 is in a positional relationship that is formed at the position of the front focus f 1 of the lens 19 by. This positional relationship between the lenses 18 and 19 is generally known as the Koehler illumination method.

第2ステップ型ファイバー15は、その入射端面15aが
光束の集束位置に配置されている。すなわち、第7図に
示すように、第1ステップ型ファイバー14の出射端面14
bとレンズ19の前側焦点f2とは光学的に共役であり、レ
ンズ18の後側焦点f1と第2ステップ型ファイバー15の入
射端面15aとは光学的に共役である。これは、第1ステ
ップ型ファイバー14と第2ステップ型ファイバー15との
いずれが入射側であってもよいことを意味する。
The input end face 15a of the second step type fiber 15 is disposed at a position where the light beam is focused. That is, as shown in FIG. 7, the exit end face 14 of the first step type fiber 14
b is a front focus f 2 of the lens 19 are optically conjugate, side focal f 1 of the lens 18 and the incident end face 15a of the second step-type fiber 15 is optically conjugate. This means that either the first step type fiber 14 or the second step type fiber 15 may be on the incident side.

光束C1、C2、…は第1実施例で説明したように光軸を
対称とする入射角α1の平行光束であり、レンズ18
の後側焦点f1にそれぞれ集束され、レンズ19の前側焦点
f2で重なり、第2ステップ型ファイバー15の入射端面15
aを含む出射側平面Sの異なる位置P1、P2にそれぞれ集
束し、その位置P1、P2から放射光C1′、C2′、…として
出射される。この位置P1、P2は第1ステップ型ファイバ
ー14の出射端面を含む入射側平面での入射角α1
より放射方向は入射側平面での入射位置による。光束
C1、C2、…はレンズ19の前側焦点位置で重なり、重なっ
た同志のC1、C2の一部の光線は平行光線として出射側平
面Sに放射される。従って光束C1、C2は広がり角が同じ
である。
The light fluxes C 1 , C 2 ,... Are parallel light fluxes having incident angles α 1 and α 2 symmetrical with respect to the optical axis as described in the first embodiment.
Focusing on the rear focal point f 1 , respectively, and the front focal point of the lens 19
f 2 , the input end face 15 of the second step type fiber 15
focused to different positions P 1, P 2 of the outgoing side plane S including the a, emitted light C 1 from the position P 1, P 2 ', C 2', and is emitted as .... The positions P 1 and P 2 are incident angles α 1 and α 2 on the incident side plane including the exit end face of the first step type fiber 14, and the radiation direction depends on the incident position on the incident side plane. Luminous flux
C 1, C 2, ... overlap at the front focal position of the lens 19, C 1, part of the rays of C 2 of overlapping each other are emitted on the output side plane S as collimated light. Therefore, the luminous fluxes C 1 and C 2 have the same spread angle.

ここで、第8図に示すように、レンズ19の前側焦点で
の結像の大きさをR、第1ステップ型ファイバー14のコ
ア径をd1、レンズ18の前側焦点f1から出射端面14bまで
の距離をl1、レンズ18から結像位置までの距離をLとす
ると、 R=d1・L/(f1+l1) … あるいは、R=d1・f1/l1 … で示される。
Here, as shown in FIG. 8, the size of the image formed at the front focal point of the lens 19 is R, the core diameter of the first step type fiber 14 is d 1 , and the front focal point f 1 of the lens 18 and the exit end face 14 b the distance to the l 1, and the distance from the lens 18 to the imaging position and L, R = d 1 · L / (f 1 + l 1) ... or, R = d 1 · f 1 / l 1 ... at the indicated It is.

また、第2ステップ型ファイバー15に入射する光束の
最大入射角θは、 θ=tan-1(R/2f2) … で示される。
The maximum incident angle θ 2 of the light beam incident on the second step type fiber 15 is represented by θ 2 = tan −1 (R / 2f 2 ).

この式と、、式とによって、レンズ18から結像
位置までの距離Lは、 L=f1・(d1+2f2・tanθ)/d1 … として求まる。
By this formula and the formula, the distance L from the lens 18 to the image forming position is obtained as L = f 1 · (d 1 + 2f 2 · tan θ 2 ) / d 1 .

また、第2ステップ型ファイバー15に入射する光束の
直径をd2、第1ステップ型ファイバー14の開口数NAによ
って定まる最大開き角をθとすると、 d2=2f2・(f1+l1)・tanθ1/L … よって、直径d2は d2=d1・tanθ1/tanθ … として求まる。
If the diameter of the light beam incident on the second step type fiber 15 is d 2 , and the maximum opening angle determined by the numerical aperture NA of the first step type fiber 14 is θ 1 , d 2 = 2f 2 · (f 1 + l 1 ) · Tan θ 1 / L... Accordingly, the diameter d 2 is obtained as d 2 = d 1 · tan θ 1 / tan θ 2 .

ここで、式、は第1ステップ型ファイバー14と第
2ステップ型ファイバー15との理想的な結合効率にある
場合の条件式を与えている。なお、「理想的な」という
のは、端面反射、レンズの収差がなく結合効率が100%
であることを意味する。
Here, the expression gives a conditional expression when the coupling efficiency between the first step type fiber 14 and the second step type fiber 15 is ideal. In addition, "ideal" means that there is no end face reflection and lens aberration and the coupling efficiency is 100%
Means that

たとえば、第1ステップ型ファイバー14と第2ステッ
プ型ファイバー15とに同一のコア径のものを用い、開口
数NAが同一であるとすると、第2ステップ型ファイバー
15への光束の最大入射角は第1ステップ型ファイバー14
から出射される光束の最大出射角に等しく、また、第2
ステップ型ファイバー15の入射端面15aに入射する光束
の直径が第1ステップ型ファイバー14の出射端面14bの
大きさに等しいことが必要であり、これは、式によっ
て、θ=θ、d1=d2として与えられ、そのときのレ
ンズ18から結像位置までの距離L′は、式によって、 L′=f1・(d1+2f2・tanθ)/d1 … として求まる。
For example, if the first step fiber 14 and the second step fiber 15 have the same core diameter and the same numerical aperture NA, the second step fiber
The maximum incidence angle of the light beam on the first step type fiber 14
Equal to the maximum exit angle of the light beam emitted from
It is necessary that the diameter of the light beam incident on the input end face 15a of the step type fiber 15 is equal to the size of the output end face 14b of the first step type fiber 14, which is represented by the following equation: θ 1 = θ 2 , d 1 = given as d 2, a distance L from the lens 18 at that time to the image forming position 'is the formula, L' = f 1 · ( d 1 + 2f 2 · tanθ 1) / d 1 ... obtained as.

つまりレンズ18、19の間隔を、L′+f2に設定するこ
とによって、第1ステップ型ファイバー14と第2ステッ
プ型ファイバー15との結合効率を理想的状態とすること
ができる。
That is, the distance between the lens 18, 19, L '+ by setting f 2, may be a first step-type fiber 14 coupling efficiency between the second stepped fiber 15 to an ideal state.

なお、式において、コア径d1と2f2・tanθとは、
d1<2f2・tanθである。レンズ18、19に一般のレンズ
を用いると、コア径d1と2f2・tanθとの差が大きく、
式は、近似的に、 L′=2f1・f2・tanθ1/d1 … 式に変形することができる。
In the equation, the core diameter d 1 and 2f 2 · tan θ 1 are:
d 1 <2f 2 · tan θ 1 With ordinary lens on the lens 18 and 19, the difference between the core diameter d 1 and 2f 2 · tanθ 1 is large,
The equation can be approximately transformed into the following equation: L ′ = 2f 1 · f 2 · tan θ 1 / d 1 .

また、位置・角度変換が若干理想的な状態からはずれ
るが、結合効率の観点からは、レンズ19の前側焦点f2
レンズ19との間で結合効率がほとんど変化しない。した
がって、第1ステップ型ファイバー14の出射端面14bの
像をレンズ19とその前側焦点f2との間に設定し、レンズ
18、19の間隔を略f2(d1+2f1・tanθ)/d1式に基づ
いて設定することによって、良好な位置角度変換を達成
できる。なお、レンズ18の焦点距離f1とレンズ19の焦点
距離f2とは等しくてもよい。
Although outside position and angle conversion from some ideal state, from the viewpoint of coupling efficiency, coupling efficiency hardly changes between the front focus f 2 of the lens 19 of the lens 19. Thus, the image of the exit end face 14b of the first step-type fiber 14 is set between the lens 19 and a front-side focal f 2, the lens
By setting the interval between 18 and 19 based on the approximate expression f 2 (d 1 + 2f 1 · tan θ 1 ) / d 1 , good position-angle conversion can be achieved. It may be equal to the focal length f 2 of the focal length f 1 and the lens 19 of the lens 18.

ところで、一般のレンズでは、その焦点距離が数mm以
上あり、レンズ間隔が大きくなるが、第9図に示すよう
に、一般のレンズの代りにたとえば0.25ピッチのセルフ
ォックレンズ20、21を用いれば、焦点距離を1mm程度に
押さえることができるので、そのレンズ間隔を小さくで
き、もって、レンズ系17の全長を短かくすることができ
て都合が良い。
By the way, in a general lens, the focal length is several mm or more, and the lens interval becomes large. However, as shown in FIG. 9, if a 0.25 pitch selfoc lens 20, 21 is used instead of a general lens, for example, Since the focal length can be suppressed to about 1 mm, the distance between the lenses can be reduced, and the overall length of the lens system 17 can be shortened, which is convenient.

第10図、第11図は本発明に係る光ミキサーの第3実施
例を示すものである。発光素子として半導体レーザーを
用いた場合、半導体レーザーから出射される変調光は可
干渉性であるために、ファイバーから出射される変調光
にスペックルパターンが発生する。このスペックルパタ
ーンは、温度、ステップ型ファイバーの歪等によって変
化するもので、光波距離計では、スペックルパターンが
発生すると、測定精度が劣化するため好ましくない。こ
の第3実施例は、このスペックルパターンの発生に基づ
く影響の低減を図ったもので、モータ22の出力軸にアー
ム23を取付け、そのアーム23の先端にローラ24を回転可
能に支持させて振動発生装置を構成し、そのローラ24に
第1ステップ型ファイバー14を巻回し、モータ22を回転
させて第1ステップ型ファイバー14へのローラ24の当接
位置を変化させ、第1ステップ型ファイバー14に振動を
生じさせることにしたものである。第1ステップ型ファ
イバー14はその振動によって歪位置が変化し、これによ
って、スペックルパターンが変化し、平均化される。光
波距離計では、平均化処理によって測定しており、スペ
ックルパターンをその平均化処理に要する時間よりも短
い時間で変化させると、スペックルパターンが平均化さ
れて、その影響に基づく測定誤差を除くことができる。
FIG. 10 and FIG. 11 show a third embodiment of the optical mixer according to the present invention. When a semiconductor laser is used as the light emitting element, a speckle pattern is generated in the modulated light emitted from the fiber because the modulated light emitted from the semiconductor laser is coherent. The speckle pattern changes depending on the temperature, the strain of the step-type fiber, and the like. If the speckle pattern occurs in the optical distance meter, the measurement accuracy deteriorates, which is not preferable. In the third embodiment, an effect based on the occurrence of the speckle pattern is reduced, and an arm 23 is attached to an output shaft of a motor 22, and a roller 24 is rotatably supported at a tip of the arm 23. The first step type fiber 14 is wound around the roller 24, the motor 22 is rotated to change the contact position of the roller 24 with the first step type fiber 14, This is to cause the 14 to vibrate. The distortion position of the first step type fiber 14 changes due to its vibration, whereby the speckle pattern changes and is averaged. In the lightwave distance meter, measurement is performed by averaging processing.If the speckle pattern is changed in a time shorter than the time required for the averaging processing, the speckle pattern is averaged, and a measurement error based on the effect is reduced. Can be excluded.

ところで、この実施例では、振動発生装置を第1ステ
ップ型ファイバー14の側に設けたが、第2ステップ型フ
ァイバー15の側に設ける構成とすることもできる。しか
し、第1ステップ型ファイバー14の側に振動発生装置を
設けるのが、第1ステップ型ファイバー14を第2ステッ
プ型ファイバー15よりも長くすることができるので望ま
しい。というのは、ステップ型ファイバーは、全反射に
よって伝搬するものであるから、入射角によって光路差
が異なり、第2ステップ型ファイバー15を長くすると光
路差が大きくなって、第2ステップ型ファイバー15の長
さに基づく位相差が出射角方向に現れるが、第1ステッ
プ型ファイバー14を長くしたときにその長さに基づく位
相差が現れたとしても、その出射角方向の位相差は角度
・位置変換され、第2ステップ型ファイバー15で均質化
されるからである。
By the way, in this embodiment, the vibration generating device is provided on the side of the first step type fiber 14, but may be provided on the side of the second step type fiber 15. However, it is desirable to provide a vibration generator on the side of the first step type fiber 14 because the first step type fiber 14 can be made longer than the second step type fiber 15. This is because a step-type fiber propagates by total internal reflection, so that the optical path difference differs depending on the incident angle. If the second step-type fiber 15 is lengthened, the optical path difference increases, and the step-type fiber 15 Although the phase difference based on the length appears in the emission angle direction, even if the phase difference based on the length appears when the first step type fiber 14 is lengthened, the phase difference in the emission angle direction is converted into the angle-position conversion. This is because the second step type fiber 15 homogenizes it.

第12図、第13図は本発明に係る光ミキサーを用いた出
射光学系を光波距離計の測定系に適用した実施例を説明
するための図であって、第12図において、25はチョッ
パ、26は反射プリズム、27はコーナキューブ、28はハー
フミラー、29は内部参照光路、30、31はその内部参照光
路29の全反射ミラー、32はレンズ、33はファイバー、34
は集光レンズ、35は受光素子であり、発光素子10から出
射されて出射光学系を伝搬され、位相むらが均質化され
た変調光は、チョッパ25によって選択されて反射プリズ
ム26、対物レンズ13を経てコーナキューブ27に向かって
出射される。そのコーナキューブ27に反射されて戻って
きた変調光は、対物レンズ13を通って反射プリズム26に
より反射され、ファイバー33を案内されて、集光レンズ
34に導かれ、受光素子35に入射する。
12 and 13 are diagrams for explaining an embodiment in which the output optical system using the optical mixer according to the present invention is applied to a measurement system of an optical distance meter, and in FIG. 12, 25 denotes a chopper. , 26 is a reflection prism, 27 is a corner cube, 28 is a half mirror, 29 is an internal reference light path, 30, 31 are total reflection mirrors of the internal reference light path 29, 32 is a lens, 33 is a fiber, 34
Is a condensing lens, and 35 is a light receiving element, and the modulated light emitted from the light emitting element 10 and propagated through the emission optical system, and having uniform phase unevenness, is selected by the chopper 25 to be reflected by the reflection prism 26 and the objective lens 13. Then, the light is emitted toward the corner cube 27. The modulated light reflected by the corner cube 27 and returned is reflected by the reflecting prism 26 through the objective lens 13, guided through the fiber 33, and
The light is guided to 34 and enters the light receiving element 35.

第13図はその光波距離計の測距回路を示すもので、測
距回路は制御演算部36と、操作部37と、メモリ38と、表
示部39と、発振器40とを有し、発振器40は、15MHzの信
号を発生し、この信号は、第1切換器41と分周器42と合
成器43とゲート回路44とに供給されている。分周器42は
発振器40の15MHzの信号を分周して、75KHzの信号と3KHz
の信号とを生成する機能を有する。
FIG. 13 shows a distance measuring circuit of the lightwave distance meter. The distance measuring circuit has a control operation unit 36, an operation unit 37, a memory 38, a display unit 39, and an oscillator 40, and an oscillator 40 Generates a 15 MHz signal, which is supplied to a first switch 41, a frequency divider 42, a combiner 43, and a gate circuit 44. The frequency divider 42 divides the frequency of the 15 MHz signal of the oscillator 40 into a 75 kHz signal and a 3 kHz signal.
And a function of generating the

第1切換器41は、制御演算部36によって制御されるも
ので、その制御によって15MHzの信号と75KHzの信号との
いずれかをアンプ45を介して発光素子10に向かって出力
する。発光素子10は、これによって、15MHzと75KHzとの
いずれかの変調光を出射することになる。ここで、15MH
zの変調光は波長が20mであり、75KHzの変調光は波長が4
Kmであり、15MHzの変調光は精密測定の際に用いられ、7
5KHzの変調光は粗測定の際に用いられる。合成器43は15
MHzの信号よりも3KHzほど低い14.997MHzの信号と75KHz
よりも3KHzほど低い72KHzの信号とを形成し、第2切換
器46へ出力する。
The first switch 41 is controlled by the control calculation unit 36, and outputs either the 15 MHz signal or the 75 KHz signal to the light emitting element 10 via the amplifier 45 by the control. As a result, the light emitting element 10 emits any one of the modulated lights of 15 MHz and 75 KHz. Where 15MH
The modulated light of z has a wavelength of 20 m, and the modulated light of 75 KHz has a wavelength of 4 m.
Km, and the modulated light of 15 MHz is used for precision measurement.
The 5 KHz modulated light is used for coarse measurement. Synthesizer 43 is 15
14.997MHz signal and 75KHz which are about 3KHz lower than MHz signal
A signal of 72 KHz, which is lower by about 3 KHz, is output to the second switch 46.

第2切換器46は、制御演算部36の制御によって、第1
切換器41が発光素子10に15MHzの信号を出力していると
きに14.997MHzの信号を混合器47に向かって出力し、第
1切換器41が発光素子10に75MHzの信号を出力している
ときに72KHzの信号を混合器47に向かって出力する機能
を有する。
The second switch 46 controls the first operation under the control of the control operation unit 36.
When the switch 41 outputs a signal of 15 MHz to the light emitting element 10, a signal of 14.997 MHz is output toward the mixer 47, and the first switch 41 outputs a signal of 75 MHz to the light emitting element 10. Sometimes it has the function of outputting a 72 KHz signal to the mixer 47.

その混合器47には受光素子35の受光出力がアンプ48を
介して入力されるもので、混合器47は受光素子35の信号
と第2切換器46の信号とを合成することによって、3KHz
の信号を波形整形器49に向かって出力する。その波形整
形器49はその混合器35の3KHzの信号を整形してゲート回
路44に出力する。ゲート回路44は、分周器42からの3KHz
の信号の立ち上り(立ち下がり)をスタート信号とし、
波形整形器49からの3KHzの信号の立上り(立ち下がり)
をストップ信号として、その周期内に存在する発振器40
からの15MHzの信号をカウント50に向かって出力する。
The light receiving output of the light receiving element 35 is input to the mixer 47 via an amplifier 48. The mixer 47 synthesizes the signal of the light receiving element 35 and the signal of the second switch 46 to generate a signal of 3 KHz.
Is output to the waveform shaper 49. The waveform shaper 49 shapes the 3 KHz signal of the mixer 35 and outputs the signal to the gate circuit 44. The gate circuit 44 receives 3 kHz from the frequency divider 42.
The rising (falling) signal of
Rise (fall) of 3KHz signal from waveform shaper 49
Is the stop signal, and the oscillator 40 existing within the cycle
And outputs a signal of 15 MHz toward the count 50.

このカウンタ50は制御演算部36からのチョッパー25へ
の制御信号に応じてゲート回路44からの信号を計数する
もので、ここでは、15MHzの変調光によって測定した測
点(コーナキューブの設置位置)までの距離に係る計数
値D1と75KHzの変調光によって測定した測点までの距離
に係る計数値D2と、15MHzの変調光によって測定した内
部参照光路の距離に係る計数値D1′と75KHzの変調光に
よって測定した内部参照光路の距離に係る計数値D2′と
を得るようになっている。また、カウンタ50は制御部36
からの信号によって適当なタイミングでリセットされ
る。
The counter 50 counts a signal from the gate circuit 44 in accordance with a control signal from the control operation unit 36 to the chopper 25. In this example, a measurement point (an installation position of a corner cube) measured by 15 MHz modulated light is used. the count value D 2 according to the distance to the measuring point measured by the counting value D 1 and modulated light 75KHz according to the distance to, the count value D 1 'according to the distance of the internal reference optical path as measured by 15MHz modulated light A count value D 2 ′ relating to the distance of the internal reference optical path measured by the 75 KHz modulated light is obtained. The counter 50 is provided by the control unit 36.
Reset at an appropriate timing by a signal from

制御演算部36はそのカウンタ50の計数値D2、D2′の差
から測点までの距離の上位桁を平均化処理によって求め
ると共に、計数値D1、D1′の差から測点までの距離の下
位桁を平均化処理によって求めて、表示器39に表示させ
るものであり、これによって、測点までの距離が測定さ
れる。
The control operation unit 36 obtains the upper digit of the distance from the difference between the count values D 2 and D 2 ′ of the counter 50 to the measurement point by averaging processing, and also calculates the difference between the count values D 1 and D 1 ′ to the measurement point. Is obtained by an averaging process and displayed on the display 39, whereby the distance to the measurement point is measured.

発明の効果 本発明に係る光ミキサーは、以上説明したように、発
光素子から出射された光の発光位置に基づく位置的位相
むらと出射方向に基づく角度的位相むらとのうち、位置
的位相むらを伝搬中に均質化する第1ステップ型ファイ
バーと、 入射角度の相違を出射位置の相違に、また入射位置の
相違を出射角度の相違に変換する角度・位置変換手段
と、 その位置的位相むらに変換された角度的位相むらを均
質化し、その第1ステップ型ファイバーへの入射前の光
が保有する位相むらを均質化した光を出射する第2ステ
ップ型ファイバーと、 を有するから、角度的位相むらの均質化を図ることがで
きるという効果を奏する。
Effect of the Invention As described above, the optical mixer according to the present invention has a positional phase unevenness between a positional phase unevenness based on a light emitting position of light emitted from a light emitting element and an angular phase unevenness based on an emitting direction. First-step type fiber that homogenizes the beam during propagation, angle / position conversion means for converting the difference in the incident angle into the difference in the outgoing position, and the difference in the incident position into the difference in the outgoing angle; And a second-step type fiber that homogenizes the angular phase non-uniformity converted into and emits light having the phase non-uniformity retained by the light before entering the first-step type fiber. There is an effect that the phase unevenness can be homogenized.

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

第1図〜第5図は本発明に係る光ミキサーを光波距離計
の出射光学系に適用した第1実施例を説明するためのも
のであって、第1図は光波距離計の出射光学系を示す
図、第2図は第1図の第1ステップ型ファイバーの伝搬
状態を示す断面図、第3図は第2図の第1ステップ型フ
ァイバーの側面図、第4図は第1図のグレーデッド型フ
ァイバーの伝搬状態を示す図、第5図は第1図の第2ス
テップ型ファイバーの伝搬状態を示す断面図、 第6図〜第8図は本発明に係る光ミキサーを光波距離計
の出射光学系に適用した第2実施例を説明するためのも
のであって、第6図はその光波距離計の出射光学系を示
す図、第7図、第8図は第6図のレンズ系の作用を説明
するための図、第9図はそのレンズ系の変形例を説明す
るための図、 第10図、第11図は本発明に係る光ミキサーを光波距離計
の出射光学系に適用した第3実施例を説明するための
図、 第12図、第13図は本発明に係る光ミキサーを用いた出射
光学系を光波距離計の測定系に適用した実施例を説明す
るためのものであって、第12図はその光波距離計の測定
系の一例を示す図、第13図はその光波距離計の回路図、 第14図は従来の光波距離計の出射光学系を示す図、第15
図は第14図に示したステップ型ファイバーの光の伝搬状
態を示す図、第16図は直線状ステップ型ファイバー内を
伝搬する光の伝搬状態を示す図、第17図はその第16図に
示すステップ型ファイバーから出射される光束の出射状
態を示す図である。 10……発光素子 14……第1ステップ型ファイバー 15……第2ステップ型ファイバー 16……グレーデッド型ファイバー 17……レンズ系 A、B……変調光
FIGS. 1 to 5 illustrate a first embodiment in which an optical mixer according to the present invention is applied to an emission optical system of a lightwave distance meter, and FIG. 1 shows an emission optical system of a lightwave distance meter. 2, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the propagation state of the first step type fiber of FIG. 1, FIG. 3 is a side view of the first step type fiber of FIG. 2, and FIG. FIG. 5 shows a propagation state of a graded fiber, FIG. 5 is a cross-sectional view showing a propagation state of a second step type fiber in FIG. 1, and FIGS. 6 to 8 show an optical mixer and a light wave distance meter according to the present invention. FIG. 6 is a view showing an emission optical system of the optical distance meter, and FIGS. 7 and 8 are lenses of FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the system, FIG. 9 is a diagram for explaining a modification of the lens system, FIG. 10 and FIG. FIG. 12 is a view for explaining a third embodiment in which the optical mixer according to the present invention is applied to an output optical system of a lightwave distance meter. FIGS. 12 and 13 show an output optical system using the optical mixer according to the present invention. FIG. 12 is a view for explaining an embodiment applied to a measurement system of a distance meter, FIG. 12 is a diagram showing an example of a measurement system of the light wave distance meter, FIG. 13 is a circuit diagram of the light wave distance meter, FIG. 14 is a diagram showing an emission optical system of a conventional lightwave distance meter, and FIG.
FIG. 14 is a diagram showing the propagation state of light in the step-type fiber shown in FIG. 14, FIG. 16 is a diagram showing the propagation state of light propagating in the linear step-type fiber, and FIG. 17 is its FIG. It is a figure which shows the emission state of the light beam emitted from the shown step type fiber. 10 light emitting element 14 first step type fiber 15 second step type fiber 16 graded fiber 17 lens system A, B modulated light

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】発光素子から出射された光の発光位置に基
づく位置的位相むらと出射方向に基づく角度的位相むら
とのうち、位置的位相むらを伝搬中に均質化する第1ス
テップ型ファイバーと、 入射角度の相違を出射位置の相違に、また入射位置の相
違を出射角度の相違に変換する角度・位置変換手段と、 前記位置的位相むらに変換された角度的位相むらを均質
化し、前記第1ステップ型ファイバーへの入射前の光が
保有する位相むらを均質化した光を出射する第2ステッ
プ型ファイバーと、 を有することを特徴とする光ミキサー。
1. A first-step type fiber for homogenizing positional phase unevenness during propagation between positional phase unevenness based on a light emitting position of light emitted from a light emitting element and angular phase unevenness based on an emitting direction. And an angle / position converting means for converting the difference in the incident angle into the difference in the emission position, and the difference in the incident position into the difference in the emission angle; and homogenizing the angular phase unevenness converted into the positional unevenness, An optical mixer, comprising: a second-step fiber that emits light having uniform phase unevenness possessed by light before being incident on the first-step fiber.
【請求項2】前記角度・位置変換手段は、グレーデッド
型ファイバーであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の光ミキサー。
2. The optical mixer according to claim 1, wherein said angle / position conversion means is a graded fiber.
【請求項3】前記角度・位置変換手段は、前記第1ステ
ップ型ファイバーの出射端面の像を形成するための第1
レンズと、前記出射端面の像が形成される位置に前側焦
点を略一致させて配置された第2レンズとを有するレン
ズ系から構成され、該第2レンズ部の集束位置が前記出
射側平面に設定され、前記第2ステップ型ファイバーの
入射端面は前記出射側平面に略位置していることを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載の光ミキサー。
3. The first step-type fiber according to claim 1, wherein said angle-position conversion means is a first step type fiber.
A lens system having a lens and a second lens disposed so that the front focal point substantially coincides with the position where the image of the emission end face is formed, and the focal position of the second lens portion is located on the emission side plane. 2. The optical mixer according to claim 1, wherein the input end face of the second step type fiber is set substantially at the output side plane.
【請求項4】前記第1レンズからの前記出射端面の像が
形成される位置までの間隔Lが下記の条件に従って略設
定されていることを特徴とする特許請求の範囲第3項に
記載の光ミキサー。 L=f1・(d1+2f2・tanθ)/d1 ここで、f1は第1レンズの後側焦点、f2は第2レンズの
前側焦点、d1は第1ステップ型ファイバーのコア径、θ
は第2レンズから出射された光束の第2ステップ型フ
ァイバーへの最大入射角度である。
4. The apparatus according to claim 3, wherein an interval L from the first lens to a position where an image of the emission end face is formed is substantially set in accordance with the following condition. Light mixer. L = f 1 · (d 1 + 2f 2 · tan θ 2 ) / d 1 where f 1 is the rear focal point of the first lens, f 2 is the front focal point of the second lens, and d 1 is the first step type fiber. Core diameter, θ
2 is the maximum incident angle to the second step-type fiber of the light flux emitted from the second lens.
【請求項5】前記第1レンズと前記第2レンズとしてセ
ルフォックレンズが用いられていることを特徴とする特
許請求の範囲第3項又は第4項に記載の光ミキサー。
5. The optical mixer according to claim 3, wherein a selfoc lens is used as said first lens and said second lens.
【請求項6】前記第1ステップ型ファイバーと前記第2
ステップ型ファイバーとの少なくとも一方に振動が与え
られることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項
に記載の光ミキサー。
6. The first step type fiber and the second step type fiber.
The optical mixer according to any one of claims 1 to 5, wherein a vibration is applied to at least one of the step-type fibers.
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