JPH06208048A - Method for constituting optical system and optical system structure - Google Patents

Method for constituting optical system and optical system structure

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JPH06208048A
JPH06208048A JP1919093A JP1919093A JPH06208048A JP H06208048 A JPH06208048 A JP H06208048A JP 1919093 A JP1919093 A JP 1919093A JP 1919093 A JP1919093 A JP 1919093A JP H06208048 A JPH06208048 A JP H06208048A
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frame
optical system
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guide frame
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Abstract

PURPOSE:To reduce the cost of the optical system itself by improving operability regarding the positions and attitude adjustments of optical components, reducing the total size of the optical system and improving the portability, improving flexibility in the design modification of the optical system, and improving the versatility. CONSTITUTION:One optical component 7 is fixed by using a guide frame 10 for optical component mounting and a spacer frame 11 and one block consists of them. The guide frame 10 and spacer frame 11 are installed so that surfaces on a plane perpendicular to the optical axis of the block contact each other, thereby positioning the optical component 7 at a specific position. Then the block is fixed to a block constitution frame 12 to form the whole optical system in integrated structure.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光通信や光コンピュータ
などの光情報処理で必要となる光学系の構成方法および
光学系構造体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of constructing an optical system and an optical system structure required for optical information processing such as optical communication and optical computer.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、三次元空間にある物体の位置お
よび姿勢を調整する場合、調整の機構や方法に関係なく
直交する三軸(X,Y,Z)と、これらの軸を中心とす
る三つの回転軸(α,β,γ)の六軸を調整(物体の形
状が回転対象といった特殊な場合などでは、一つか二つ
の回転角調整が不要になることもある)しなければなら
ない。これに対して従来の光学系の構成では、光部品の
形状に合わせた種々の形状を有するホルダを用いて光部
品を保持し、かつ各光部品の位置や姿勢を調整してそれ
ぞれの光軸を一致させるために、機械的な調整機構を設
けたホルダを用いて、これらのホルダを光学定盤の上に
並べた構成法が採られている。
2. Description of the Related Art Generally, when adjusting the position and orientation of an object in a three-dimensional space, three axes (X, Y, Z) which are orthogonal to each other regardless of the adjusting mechanism and method, and these axes are used as the centers. The six axes of the three rotation axes (α, β, γ) must be adjusted (one or two rotation angles may not be necessary in special cases where the shape of the object is the object of rotation). On the other hand, in the configuration of the conventional optical system, the optical components are held by using holders having various shapes according to the shape of the optical components, and the position and orientation of each optical component are adjusted to adjust the optical axis of each optical component. In order to make the two coincide with each other, a method of using a holder provided with a mechanical adjustment mechanism and arranging these holders on an optical surface plate is adopted.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光学系の構成作業は暗い環境の中で光ビーム
を当てながら、光学定盤上の光部品を個別に六軸調整し
なければならず作業が煩雑で、しかも光学系の実現に長
時間を要するという問題があった。また、光学部品が位
置や角度を調整する機構の付いたホルダに保持されてい
て、そのホルダが光学定盤の上に並べられているだけで
一体構造になっていないため、光学系全体の小型化が困
難となり、運搬移動することができず使用場所が限定さ
れるという欠点もある。さらに構成部品に変更があると
光学系全体を再調整しなければならず、光学系の設計変
更に対する柔軟性がないことも問題で、これは従来の構
成法では類似の光学系に対する汎用性がないため、個々
の光学系について個別に対応しなければならず、その結
果、光学系自体が非常に高価なものになることが避けら
れない。このようにホルダと光学定盤を用いる従来の光
学構成法には、多くの問題があり、このままでは実用的
な光学系とはならない。
However, in the construction work of such a conventional optical system, the optical components on the optical surface plate must be individually adjusted in six axes while irradiating a light beam in a dark environment. However, there is a problem that the work is complicated and that it takes a long time to realize the optical system. In addition, the optical components are held by a holder with a mechanism for adjusting the position and angle, and the holders are only arranged on the optical surface plate and do not form an integrated structure. However, there is a drawback in that it is difficult to realize, it cannot be transported and moved, and the place of use is limited. Furthermore, if there is a change in the component parts, the whole optical system must be readjusted, and there is also the problem of lack of flexibility in changing the design of the optical system. Since it does not exist, it is necessary to deal with each optical system individually, and as a result, the optical system itself is inevitably very expensive. As described above, the conventional optical construction method using the holder and the optical surface plate has many problems, and it cannot be a practical optical system as it is.

【0004】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、光部品の位置、姿勢調整に関する作業性の向上、
光学系全体の小型化と可搬性の向上、光学系の設計変更
に対する柔軟性の向上、汎用性の向上により光学システ
ム自体の低コスト化等を図るようにした光学系の構成方
法および光学系構造体を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to improve workability in adjusting the position and posture of an optical component.
A method of constructing an optical system and a structure of the optical system, which are intended to reduce the cost of the optical system itself by reducing the size of the entire optical system and improving portability, improving flexibility in changing the design of the optical system, and improving versatility. To provide the body.

【0005】これらの課題を解決するための本発明の基
本的な考え方は以下の通りである。 (1)光部品の位置姿勢調整作業の高能率化について
は、光部品の六軸調整を1回の作業で行なうのではな
く、2回以上の複数回に分けて1回当たりの調整軸の数
を減らし、またホルダの形状などを工夫して調整作業を
簡単にする。さらに光学定盤という限定場所ではなく、
作業し易い環境下で行なう。 (2)光学系全体の小型化と可搬性については、光部品
を保持するホルダ部と調整機構部を分離し、調整の後は
ホルダ部だけを残して小型化を図り、各ホルダをハウジ
ング枠で固定して一体構造とすることにより可搬性を確
保する。 (3)光学系の設計変更に対する柔軟性については、あ
る機能を実現するために必要な部品群をブロック化し、
このブロックを単位として光学系に追加したりあるいは
除いたりして、移動調整する個数を減らすと共に、ブロ
ック端面の接触と簡単な調整だけで光学的接続が得られ
るようにする。 (4)非汎用性に由来する光学系自体の高コスト化につ
いては、ガイドフレームという規格化された部品を用い
ることにより、組立対象である各種光学部品を規格化
し、生産段階での取り扱いを容易にすることで、生産コ
ストの減少を図る。 以上の考え方を実現する方法として、本発明では光部品
の形状や寸法に影響されることなく高精度で任意の光部
品を固定保持できるガイドフレームを用い、単数または
複数のガイドフレームからなるブロックを構成し、これ
らのブロックをハウジング枠によって機械的に固定して
全体が一体構造となる光学系の構成方法および光学系構
造体を発明した。
The basic idea of the present invention for solving these problems is as follows. (1) In order to improve the efficiency of position / orientation adjustment work of optical parts, the six-axis adjustment of optical parts is not performed in one operation, but the adjustment axis per adjustment is divided into two or more times. Make the adjustment work easier by reducing the number and devising the shape of the holder. Furthermore, it is not a limited place called an optical surface plate,
Perform in an environment where it is easy to work. (2) For downsizing and portability of the entire optical system, separate the holder that holds the optical components from the adjustment mechanism, and leave only the holder after adjustment to reduce the size. The portability is secured by fixing with a single structure. (3) Regarding the flexibility of changing the design of the optical system, group the parts necessary to realize a certain function into blocks,
By adding or removing this block as a unit to or from the optical system, the number of movement adjustments is reduced, and the optical connection can be obtained only by contacting the end faces of the block and simple adjustment. (4) To increase the cost of the optical system itself due to its non-universality, standardized parts such as guide frames are used to standardize the various optical parts to be assembled, making it easy to handle at the production stage. To reduce the production cost. As a method for realizing the above idea, in the present invention, a guide frame capable of fixing and holding any optical component with high accuracy without being affected by the shape and dimensions of the optical component is used, and a block composed of a single or a plurality of guide frames is used. An inventing method of constructing an optical system and an optical system structure in which these blocks are mechanically fixed by a housing frame to form an integral structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る光学系の構成方法は、光部品搭載用のガ
イドフレームと、光部品を所定の間隔に保つスペーサフ
レームを用いて、1つの光部品を1つのガイドフレーム
に固定し、これら光部品搭載済ガイドフレーム単体と少
なくとも1つのスペーサフレームを介して2つ以上の光
部品搭載済ガイドフレームを組合わせてブロックを構成
し、当該ブロックにおける光軸に垂直な平面上にある面
を相互に接触させることで前記光部品を所定の位置に位
置決めし、さらに前記ブロックをハウジングを構成する
枠に固定して全体を一体構造とするものである。また、
本発明に係る光学系構造体は、上記光学系の構成方法に
したがって作成された、光部品、ガイドフレーム、スペ
ーサフレーム、ハウジングを構成する枠等から構成され
ていて、全体が一体構造をなすものである。
In order to achieve the above object, the method of constructing an optical system according to the present invention uses a guide frame for mounting optical components and a spacer frame for keeping the optical components at a predetermined interval. One optical component is fixed to one guide frame, and two or more optical component-equipped guide frames are combined to form a block through these optical component-equipped guide frames alone and at least one spacer frame. Positioning the optical component at a predetermined position by bringing surfaces of a block on a plane perpendicular to the optical axis into contact with each other, and further fixing the block to a frame forming a housing to form an integral structure. Is. Also,
An optical system structure according to the present invention is composed of an optical component, a guide frame, a spacer frame, a frame that constitutes a housing, and the like, which are created according to the above-described method of constructing an optical system, and has an integral structure as a whole. Is.

【0007】[0007]

【作用】本発明による光学系の構成方法は、光部品搭載
用ガイドフレームと少なくとも1つのスペーサフレーム
を用いて1つの光部品を保持するブロックを構成する。
ガイドプレームとスペーサフレームは当該ブロックにお
ける光軸に垂直な平面上にある面が相互に接触すること
で前記光部品を所定の位置に位置決めする。ブロックと
ハウジングを構成する枠は一体的に結合固定されること
で光学系を構成する。本発明による光学系構造体は、上
記発明にしたがって作成されるものであって、光部品、
ガイドフレーム、スペーサフレーム、ハウジングを構成
する枠等からなり、全体が一体構造をなす。
In the method of constructing an optical system according to the present invention, a block for holding one optical component is constructed by using a guide frame for mounting an optical component and at least one spacer frame.
The guide frame and the spacer frame position the optical component at a predetermined position when the surfaces of the block on a plane perpendicular to the optical axis are in contact with each other. The block and the frame forming the housing form an optical system by being integrally coupled and fixed. An optical system structure according to the present invention is produced according to the above invention, and includes an optical component,
It is composed of a guide frame, a spacer frame, a frame that constitutes a housing, and the like, and has an integral structure as a whole.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は本発明に係る光学系の構成方法
の手順を示す図である。同図において、本発明による光
学系の構成方法は、ガイドフレーム、スペーサフレー
ム、ブロック構造枠、ハウジング枠等の構成部品を作成
する工程1、ガイドフレームに光部品を搭載し、位置決
め、接着固定する工程2、光部品搭載ガイドフレームと
スペーサフレームを交互に並べて所定の機能を有するブ
ロックを構成する工程3と、これらの機能ブロックにつ
いて光軸に垂直な平面上にある面が相互に接触するよう
に並べ、光部品をハウジング枠を利用して所定の位置に
整列させ、最後にハウジング枠で機械的に固定し、全体
を一体構造の光学系とする工程4からなっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a procedure of a method of constructing an optical system according to the present invention. In the figure, in the method of constructing an optical system according to the present invention, a step 1 of forming component parts such as a guide frame, a spacer frame, a block structure frame, a housing frame, etc. Step 2, Step 3 of alternately arranging the optical component mounting guide frame and the spacer frame to form a block having a predetermined function, and the surfaces on the plane perpendicular to the optical axis of these functional blocks are in contact with each other. Arranging, optical components are aligned in a predetermined position by using the housing frame, and finally mechanically fixed by the housing frame to form an optical system having an integral structure as a whole.

【0009】図2は光部品搭載ガイドフレーム10を上
述の工程2により作成する際の模式図である。ここでは
ガイドフレーム5の中心6と光部品7の光軸9を一致さ
せることが目的である。これによって以後の調整作業を
大幅に簡単にすることができる。具体的には、ガイドフ
レーム5の外形を基準として決まる機械的中心軸6(形
状の中心軸に対する光部品7の疑似光軸8(光部品の形
状中心軸で、真の光軸9はこの近傍に存在すると仮定)
を合わせることにより、機械的中心軸6と真の光軸9が
平行(2軸のアオリ角調整)になり、さらにビーム基準
で真の光軸9と機械的中心軸6を一致(XY軸調整)さ
せ、続いてガイドフレーム5と光部品7との両者の形状
から決まるXY面上の回転角γを調整する。この段階
で、光部品間の距離を規定するZ軸以外の5軸調整が終
了したことになる。
FIG. 2 is a schematic diagram when the optical component mounting guide frame 10 is produced by the above-mentioned step 2. Here, the purpose is to align the center 6 of the guide frame 5 with the optical axis 9 of the optical component 7. This can greatly simplify the subsequent adjustment work. Specifically, the mechanical center axis 6 determined based on the outer shape of the guide frame 5 (the pseudo optical axis 8 of the optical component 7 with respect to the central axis of the shape (the shape central axis of the optical component, the true optical axis 9 is in the vicinity thereof) Existing)
By aligning, the mechanical center axis 6 and the true optical axis 9 become parallel (two-axis tilt angle adjustment), and the true optical axis 9 and the mechanical center axis 6 match on the beam reference (XY axis adjustment). Then, the rotation angle γ on the XY plane determined by the shapes of both the guide frame 5 and the optical component 7 is adjusted. At this stage, the 5-axis adjustment other than the Z-axis that defines the distance between the optical components is completed.

【0010】図3は上記工程3で作成される機能ブロッ
ク構成図である。まず、ブロック構成枠12に対して光
部品搭載ガイドフレーム10とスペーサフレーム11の
外形が接触するように、2種類のフレームを必要数交互
に積み重ねる。ここで、ガイドフレーム10とスペーサ
フレーム11が組み合わされることでZ軸調整が終了し
三次元空間に存在する物体の位置と姿勢を決定するに必
要な6軸調整が全て完了する。同時にガイドフレーム上
10に搭載されている複数の光部品7の真の光軸9が一
致し、以降の光学系構成操作では角度と並行移動調整が
不要の機能ブロックが形成できたことになる。
FIG. 3 is a functional block configuration diagram created in the above step 3. First, a required number of two types of frames are alternately stacked so that the outer shapes of the optical component mounting guide frame 10 and the spacer frame 11 contact the block constituent frame 12. Here, the Z-axis adjustment is completed by combining the guide frame 10 and the spacer frame 11, and all the 6-axis adjustments necessary for determining the position and orientation of the object existing in the three-dimensional space are completed. At the same time, the true optical axes 9 of the plurality of optical components 7 mounted on the guide frame 10 coincide with each other, and it is possible to form a functional block that does not require angle and parallel movement adjustment in the subsequent optical system configuration operation.

【0011】ここで用いるガイドフレーム10の特徴
は、その外形寸法や平行度、平坦度は高精度であるが、
内部の中空穴10aの形状は保持する光部品7の形状や
大きさによって変えることができ、寸法精度も必要とし
ないものである。一方、スペーサフレーム11ではガイ
ドフレーム10と接触して光部品相互の距離を規定する
前後2つの面の平行度、平坦度および長さの寸法精度が
重要である。ただし、スペーサフレーム11の長さは光
部品7の組合せによって決まるため、あるスペーサフレ
ームは特定の光部品間でのみ使用する。
The features of the guide frame 10 used here are that the external dimensions, parallelism, and flatness are highly accurate.
The shape of the internal hollow hole 10a can be changed according to the shape and size of the optical component 7 to be held, and dimensional accuracy is not required. On the other hand, in the spacer frame 11, parallelism, flatness, and dimensional accuracy of length of the front and rear surfaces that contact the guide frame 10 and define the distance between the optical components are important. However, since the length of the spacer frame 11 is determined by the combination of the optical components 7, a certain spacer frame is used only between specific optical components.

【0012】図4は上記工程4で作成される機能ブロッ
クをハウジング枠上に並べて全体が一体構造になった光
学系を示す図である。各ブロック13,14の光軸はブ
ロックの外周を基準として決まっているので、ハウジン
グ枠15上に並べるだけで真の光軸が一致する。続い
て、各ブロック13,14をハウジング枠15に機械的
に固定して全体を一体構造とする。このハウジング枠1
5については光学系全体を一体構造に保持できる構造
と、外力に対して光軸が変形しないだけの機械的強度が
あれば十分である。また、光学系の設計変更によって光
学系構成の一部を変える必要が生じた場合には、変更内
容に応じて該当するブロックを抜いたり、他のブロック
と置き換えたり、あるいは新しいブロックを追加するこ
とになるが、いずれの場合にも図4に示した光学系を構
成するため接続操作を実行すればよい。このとき変更し
たブロックとその前後のブロックとの間隔調整が問題に
なるが、これには所定の間隔を確保したスペーサフレー
ムを用いる。
FIG. 4 is a diagram showing an optical system in which the functional blocks prepared in the above-mentioned step 4 are arranged on a housing frame to form an integral structure. The optical axes of the blocks 13 and 14 are determined on the basis of the outer circumference of the blocks, so that the true optical axes coincide with each other simply by arranging them on the housing frame 15. Then, the blocks 13 and 14 are mechanically fixed to the housing frame 15 to form an integral structure as a whole. This housing frame 1
With respect to No. 5, it is sufficient to have a structure capable of holding the entire optical system in an integral structure and a mechanical strength such that the optical axis is not deformed by an external force. Also, if it is necessary to change a part of the optical system configuration due to a change in the design of the optical system, remove the corresponding block, replace it with another block, or add a new block according to the changes. However, in any case, the connecting operation may be executed to configure the optical system shown in FIG. At this time, adjustment of the gap between the changed block and the blocks before and after it becomes a problem, but a spacer frame with a predetermined gap is used for this.

【0013】以上説明したように、本発明のポイントは
形状や大きさの異なる光部品を仕様が同じガイドフレー
ムに搭載することによる部品レベルでの規格化と、複数
の部品を一つにしたブロック化による機能レベルでの規
格化を実現したことで、この結果、実用的な新しい光学
系の構成が可能になった。以下、本発明の効果を実施例
に沿って詳細に説明する。
As described above, the point of the present invention is to standardize at the component level by mounting optical components having different shapes and sizes on the guide frame having the same specifications, and to block a plurality of components into one block. As a result, the standardization at the functional level was realized, and as a result, it became possible to construct a practical new optical system. The effects of the present invention will be described in detail below with reference to examples.

【0014】図5はサバール板を用いたレンズの収差測
定用光学系を示す図である。20,21はコンデンサレ
ンズ、22は干渉フィルタ、23はピンホール、24は
被検レンズ、25,26は90°ずれた偏光子、27は
サバール板、28は結像レンズで、照明ランプ29を除
いて9個の光部品からなっているが、機能的には光源集
光部30、測定対象物31、検出部32、観察部33の
4つの機能ブロックにまとめられる。
FIG. 5 is a view showing an optical system for measuring aberration of a lens using a Savart plate. Reference numerals 20 and 21 are condenser lenses, 22 is an interference filter, 23 is a pinhole, 24 is a lens to be inspected, 25 and 26 are polarizers displaced by 90 °, 27 is a Savart plate, 28 is an imaging lens, and an illumination lamp 29 is used. Except for 9 optical components, they are functionally grouped into 4 functional blocks: a light source condensing unit 30, a measurement object 31, a detecting unit 32, and an observing unit 33.

【0015】これらの光部品を搭載するガイドフレー
ム、およびスペーサフレームの作製法を図6(a)、
(b)に示す。まず4枚の金属板34,35,36,3
7で中空の箱を構成し(a)、4隅の角度が直角になる
ように外周4面を研磨してから、一定の厚さの額縁状の
枠を多数切り出す(b)。続いて、これら額縁枠の切り
出し面を一括で研磨して、平坦度、平行度および寸法の
揃った同一形状のガイドフレーム38を多数作製する。
このときガイドフレーム38の寸法は、光学系構成光部
品の中で最大のものより大きくする。フレームには金属
以外に、セラミックスやガラスなどの硬質材料を使うこ
とも可能である。スペーサフレームもガイドフレームと
基本的には同じ方法で作製するが、スペーサフレームの
寸法について、面の大きさは外周部がガイドフレームと
同じで、内周部は最大の光学部品よりも大きくし、長さ
は光部品の組合せによって異なるため、光学系の設計で
求まる部品間距離とガイドフレーム38の厚さを考慮し
て求める。
A method of manufacturing a guide frame for mounting these optical parts and a spacer frame is shown in FIG.
It shows in (b). First, four metal plates 34, 35, 36, 3
A hollow box is formed by 7 (a), and the outer peripheral 4 surfaces are polished so that the four corners are at right angles, and then a large number of frame-shaped frames having a constant thickness are cut out (b). Then, the cut-out surfaces of these frame frames are collectively polished to produce a large number of guide frames 38 of the same shape with flatness, parallelism, and uniform dimensions.
At this time, the size of the guide frame 38 is made larger than the largest of the optical components constituting the optical system. In addition to metal, it is also possible to use hard materials such as ceramics and glass for the frame. The spacer frame is basically manufactured by the same method as the guide frame, but regarding the dimensions of the spacer frame, the surface size is the same as the guide frame at the outer peripheral portion and the inner peripheral portion is larger than the largest optical component, Since the length varies depending on the combination of optical components, the length is determined in consideration of the distance between components determined by the design of the optical system and the thickness of the guide frame 38.

【0016】図7(a),(b),(c)はガイドフレ
ームに光部品を搭載するための操作方法を示す図であ
る。一般に光部品43をガイドフレーム42に搭載する
場合、He−Neレーザの基準ビーム39に対して、は
じめにガイドフレーム42の機械的中心軸を一致させ、
次に光部品43の疑似光軸を合わせ、最後に基準ビーム
39の垂直面上での回転角ずれ(γ)を調整する、とい
う順序で行なう。しかし、実際の光部品43は形状や光
学的性質から、このうちいくつかの調整操作を省略する
ことができる。ここでは、コンデンサレンズと偏光子に
ついて、具体的な調整方法を説明する。他の光部品につ
いても同様に構成することができる。
7 (a), 7 (b) and 7 (c) are views showing an operation method for mounting an optical component on the guide frame. Generally, when the optical component 43 is mounted on the guide frame 42, first, the mechanical center axis of the guide frame 42 is aligned with the reference beam 39 of the He-Ne laser,
Next, the pseudo optical axis of the optical component 43 is aligned, and finally the rotational angle deviation (γ) of the reference beam 39 on the vertical plane is adjusted in this order. However, due to the shape and optical properties of the actual optical component 43, some of these adjustment operations can be omitted. Here, a specific adjusting method for the condenser lens and the polarizer will be described. Other optical components can be similarly configured.

【0017】基準ビーム39とレンズ43の機械的中心
軸の合わせ方は、ガイドフレーム42にガラス製のスク
リーン40を載せ、ガイドフレーム42の外周基準から
幾何学的に求まる機械的中心軸線をマークし、このマー
ク41と基準ビーム39が一致するようにガイドフレー
ム42をXY方向に移動調整して固定する(a)。この
後、機械的中心軸マーク41と基準ビーム39を一致さ
せた状態でガラス製スクリーン40を上方に移す。基準
ビーム39とレンズ43の疑似光軸の合わせ方は、まず
レンズ43の形状中心として求まる疑似光軸について、
粘着性の着色透明フィルム44に小さな穴45を開け、
この穴45がレンズ43の形状中心にくるように着色透
明フィルム44をレンズ表面に貼る。そして、このレン
ズ43をガイドフレーム42上で位置調整し、基準ビー
ム39と小さい穴45が合えば疑似光軸が見つかったこ
とになる(b)。ここで、着色透明フィルム44を用い
ると、基準ビーム39が穴45に直接当たらなくてもフ
ィルム44上のビーム位置が識別できて、調整操作が容
易である。この後の基準ビーム39とレンズ43の真の
光軸の合わせ方は簡単である。レンズ43に貼った着色
透明フィルム44を剥がし、レンズ43を通過した基準
ビーム39がガラス製スクリーン40の機械的中心軸マ
ーク41と一致するようにXY方向にレンズ43の位置
を調整する。ここでは疑似光軸と真の光軸が近くに存在
することが判っているので、レンズ43の移動量は少な
く簡単である。この段階で機械的中心軸と真の光軸が一
致したことになる(c)。コンデンサレンズは光軸に対
して回転対象であるため、角度ずれ(γ)は存在せず、
これで調整操作は終了し、後は接着剤でガイドフレーム
42上に固定する。一方、偏光子はレンズのように明確
な光軸は存在しないが、光軸の垂直面において偏光子に
方向性がある。そこで偏光子のガイドフレーム42上へ
の搭載では、偏光子の中心とガイドフレーム42の機械
的中心軸を大まかに合わせてから、偏光方向をガイドフ
レーム42の枠と平行になるように接着、固定する。
To align the mechanical central axes of the reference beam 39 and the lens 43, a glass screen 40 is placed on the guide frame 42, and the mechanical central axis line geometrically determined from the outer peripheral reference of the guide frame 42 is marked. The guide frame 42 is moved and adjusted in the XY directions and fixed so that the mark 41 and the reference beam 39 coincide with each other (a). Then, the glass screen 40 is moved upward with the mechanical center axis mark 41 and the reference beam 39 aligned. The method of aligning the reference beam 39 and the pseudo optical axis of the lens 43 is as follows.
Make a small hole 45 in the adhesive colored transparent film 44,
The colored transparent film 44 is attached to the lens surface so that the hole 45 is located at the center of the shape of the lens 43. Then, the position of the lens 43 is adjusted on the guide frame 42, and if the reference beam 39 and the small hole 45 are aligned, the pseudo optical axis is found (b). Here, when the colored transparent film 44 is used, the beam position on the film 44 can be identified even if the reference beam 39 does not directly hit the hole 45, and the adjustment operation is easy. After that, how to align the reference beam 39 and the true optical axis of the lens 43 is simple. The colored transparent film 44 attached to the lens 43 is peeled off, and the position of the lens 43 is adjusted in the XY directions so that the reference beam 39 passing through the lens 43 matches the mechanical center axis mark 41 of the glass screen 40. Here, since it is known that the pseudo optical axis and the true optical axis are close to each other, the movement amount of the lens 43 is small and simple. At this stage, the mechanical center axis coincides with the true optical axis (c). Since the condenser lens is the object of rotation with respect to the optical axis, there is no angular deviation (γ),
This completes the adjustment operation, and after that, the guide frame 42 is fixed with an adhesive. On the other hand, a polarizer does not have a clear optical axis like a lens, but the polarizer has directionality in a plane perpendicular to the optical axis. Therefore, when mounting the polarizer on the guide frame 42, the center of the polarizer is roughly aligned with the mechanical center axis of the guide frame 42, and then the polarization direction is adhered and fixed so as to be parallel to the frame of the guide frame 42. To do.

【0018】図8は4つの光部品搭載ガイドフレームと
3つのスペーサで構成した光源集光用の機能ブロックを
示す図である。このブロックでは、2つのコンデンサレ
ンズ20とピンホールの真の光軸を合わせることが目的
で、その操作は直角を有するブロック構成枠46に対し
て、フレームの2面が接触するようにピンホールフレー
ム47,スペーサフレーム48,コンデンサレンズ4
9,スペーサフレーム50,干渉フィルタフレーム5
1,スペーサフレーム52,コンデンサフレーム53の
順に重ねて全ガイドフレームとスペーサフレームをブロ
ック構成枠46に固定する。ここの操作では、図9
(a),(b),(c)に示すように、ガラス製スクリ
ーン54,56をそれぞれ搭載した2枚のガイドフレー
ム55,57を上下方向に離して並べ、それぞれのスク
リーン54,56上の機械的中心軸マーク58,59と
基準ビーム60を合わせる。次に、2枚のスクリーン付
きガイドフレーム55,57にブロック構成枠61を接
触させて、基準ビーム60に対するブロック構成枠61
の方向と距離を補正した状態(ブロック構成枠61を位
置決め用治具として用いる)で、1枚ずつガイドフレー
ムを積み重ねていくと、各光部品の真の光軸が一致して
いることを確認しながらブロックを構成することができ
る。
FIG. 8 is a view showing a functional block for condensing a light source, which is composed of four optical component mounting guide frames and three spacers. In this block, the two condenser lenses 20 are aligned with the true optical axes of the pinholes, and the operation is performed so that the two faces of the frame come into contact with the block constituent frame 46 having a right angle. 47, spacer frame 48, condenser lens 4
9, spacer frame 50, interference filter frame 5
1, the spacer frame 52, and the condenser frame 53 are stacked in this order, and all the guide frames and the spacer frames are fixed to the block forming frame 46. In this operation,
As shown in (a), (b), and (c), two guide frames 55 and 57, on which the glass screens 54 and 56 are mounted, are arranged vertically apart from each other, and the guide frames 55 and 57 are arranged on the screens 54 and 56, respectively. The mechanical center axis marks 58 and 59 are aligned with the reference beam 60. Next, the block constituting frame 61 is brought into contact with the two guide frames 55 and 57 with a screen so that the block constituting frame 61 with respect to the reference beam 60.
When the guide frames are stacked one by one in the state in which the direction and the distance are corrected (the block configuration frame 61 is used as a positioning jig), it is confirmed that the true optical axes of the optical components are aligned. While building blocks.

【0019】図10は機能ブロックからなる光学系を示
す図である。ここでは各ブロックの光軸が一致するよう
に配列し、この後ハウジング枠62に、光源集光ブロッ
ク63、被測定物ブロック64、検出ブロック65、観
察ブロック66の各ブロックを着脱可能な機械的方法で
固定(2つのブロックに挟まれているスペーサフレーム
67,68,69は固定しない)して、全体を一体構造
にして光学系の構成が終了する。ブロックの配列操作は
前述のガイドフレームによるブロック化の操作と同じ
で、ブロックの2面をハウジング枠62に接触させて並
べるだけで、各ブロックの光軸を一致させることができ
る。
FIG. 10 is a diagram showing an optical system including functional blocks. Here, the blocks are arranged so that the optical axes of the blocks coincide with each other, and thereafter, the light source condensing block 63, the DUT block 64, the detection block 65, and the observation block 66 are mechanically attached to and detached from the housing frame 62. The spacer frames 67, 68, 69 sandwiched between the two blocks are not fixed by a method, and the whole structure is integrated to complete the configuration of the optical system. The operation of arranging the blocks is the same as the operation of forming the blocks by the guide frame described above, and the optical axes of the blocks can be made coincident only by bringing the two surfaces of the blocks into contact with the housing frame 62 and arranging them.

【0020】このようにして、当該光学系について実際
に組み立てを行なった結果、従来の定盤上に構成する光
学系と比較して、大きさについては1/10以下、調整
作業時間も半分以下に解消された。また、位置ずれ等に
由来する光学系自体の損失については、入力−出力比を
計測した結果、従来のものと変わらない性能を得ること
が確認できた。
As a result of actually assembling the optical system in this manner, the size is 1/10 or less and the adjustment work time is also half or less as compared with the conventional optical system constructed on the surface plate. It was solved by. As for the loss of the optical system itself caused by the positional deviation, etc., it was confirmed that the performance same as the conventional one was obtained as a result of measuring the input-output ratio.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光学系
の構成方法および光学系構造体によれば、以下に列挙す
る効果が期待できる。 種々の光部品に対してガイドフレームとスペーサフレ
ームによって形状的寸法的に規格化できるので、光学系
を構成するための操作はXY方向の2軸調整だけと簡単
にあり、自動化にも有利である。 光学系全体の寸法はガイドフレームとスペーサフレー
ムの大きさによって決まるが、これらは接触して並び空
間的に無駄がないので光学系の小型化が可能で、また一
体構造になっているので運搬が容易で、可搬性に優れて
いる。 単数または複数のガイドフレームを1つにしたブロッ
ク化により、機能的規格化ができるので、光学系の設計
変更に対し柔軟に対応できる。 これらの結果として、光学系の低コスト化を図ることが
でき、さらには光通信システム、光情報処理システム等
を安価に提供することができる。
As described above, according to the method of constructing the optical system and the optical system structure according to the present invention, the effects listed below can be expected. Since various optical parts can be standardized in terms of shape and dimensions by the guide frame and the spacer frame, the operation for constructing the optical system is simple and requires only biaxial adjustment in the XY directions, which is also advantageous for automation. . The size of the whole optical system is determined by the size of the guide frame and the spacer frame, but they are in contact with each other and space is not wasted, so the optical system can be downsized, and since it is an integrated structure, it can be transported. Easy and portable. Since functional standardization can be performed by forming a single or a plurality of guide frames into one block, it is possible to flexibly deal with a design change of the optical system. As a result, the cost of the optical system can be reduced, and the optical communication system and the optical information processing system can be provided at low cost.

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

【図1】光学系構成法の手順を示す流れ図である。FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of an optical system construction method.

【図2】光部品搭載ガイドフレームを説明する模式図で
ある。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an optical component mounting guide frame.

【図3】機能ブロックの構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of functional blocks.

【図4】一体構造化した光学系の組立図である。FIG. 4 is an assembly diagram of an optical system having an integrated structure.

【図5】レンズ収差測定用光学系の模式図である。FIG. 5 is a schematic view of an optical system for measuring lens aberration.

【図6】(a),(b)はスペーサおよびガイドフレー
ムの作成法を示す模式図である。
6 (a) and 6 (b) are schematic views showing a method of forming a spacer and a guide frame.

【図7】(a),(b),(c)はガイドフレームに光
部品を搭載する工程を示す模式図である。
7 (a), (b) and (c) are schematic views showing a process of mounting an optical component on a guide frame.

【図8】集光用機能ブロックの組立図である。FIG. 8 is an assembly diagram of a light collecting functional block.

【図9】(a),(b),(c)ブロック構成の光軸調
整法を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing an optical axis adjusting method of block configurations (a), (b) and (c).

【図10】機能ブロックによるレンズ収差測定光学系の
構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a lens aberration measuring optical system using functional blocks.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 ガイドフレーム 6 ガイドフレームの機械的中心軸 7 光部品 10 ガイドフレーム 11 スペーサフレーム 12 ブロック構成枠 13 機能ブロック 14 機能ブロック 15 ハウジング枠 20 コンデンサレンズ 21 コンデンサレンズ 25 偏光子 27 サバール板 38 ガイドフレーム 43 レンズ 44 着色透明フィルム 46 ブロック枠 5 Guide Frame 6 Mechanical Center Axis of Guide Frame 7 Optical Component 10 Guide Frame 11 Spacer Frame 12 Block Configuration Frame 13 Functional Block 14 Functional Block 15 Housing Frame 20 Condenser Lens 21 Condenser Lens 25 Polarizer 27 Savart Plate 38 Guide Frame 43 Lens 44 Colored transparent film 46 Block frame

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光部品搭載用のガイドフレームと、光部
品を所定の間隔に保つスペーサフレームを用いて、1つ
の光部品を1つのガイドフレームに固定し、これら光部
品搭載済ガイドフレーム単体と少なくとも1つのスペー
サフレームを介して2つ以上の光部品搭載済ガイドフレ
ームを組合わせてブロックを構成し、当該ブロックにお
ける光軸に垂直な平面上にある面を相互に接触させるこ
とで前記光部品を所定の位置に位置決めし、さらに前記
ブロックをハウジングを構成する枠に固定して全体を一
体構造とすることを特徴とする光学系の構成方法。
1. A guide frame for mounting an optical component and a spacer frame for keeping the optical component at a predetermined distance are used to fix one optical component to one guide frame, and to provide a single guide frame on which the optical component is mounted. The two or more optical component-mounted guide frames are combined through at least one spacer frame to form a block, and the surfaces of the blocks on a plane perpendicular to the optical axis are brought into contact with each other to thereby provide the optical component. Is positioned at a predetermined position, and the block is fixed to a frame forming a housing to form an integrated structure as a whole.
【請求項2】 請求項1記載の光学系の構成方法にした
がって作成された光学系構造体であって、この光学系構
造体は、光部品、ガイドフレーム、スペーサフレーム、
ハウジングを構成する枠等から構成されていて、全体が
一体構造をなすことを特徴とする光学系構造体。
2. An optical system structure produced according to the method of constructing an optical system according to claim 1, wherein the optical system structure comprises an optical component, a guide frame, a spacer frame,
An optical system structure comprising a frame and the like constituting a housing and having an integral structure as a whole.
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