JPH06222253A

JPH06222253A - 分割場ヒトミ平面決定装置

Info

Publication number: JPH06222253A
Application number: JP5269199A
Authority: JP
Inventors: Joseph T Salmon; ティーサーモンジョセフ
Original assignee: US Government
Current assignee: US Government
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1994-08-12
Also published as: FR2697351B1; FR2697351A1; US5570189A

Abstract

(57)【要約】【目的】容易に使用でき、客観的に整列を指示するレ
ーザー中継光学器の整列手段と方法を提供する。【構成】第１のくさび形硝子１８および第２のくさび
形硝子２０を有するくさび状組立体１６をもつ分割場ヒ
トミ平面決定装置１０であって、くさび状組立体１６は
レーザー光線１２を分割する位置におかれ、レーザー光
線１２は第１の半レーザー光線２２と第２の半レーザー
光線２４にくさび状組立体１６から分岐される。ワイヤ
ーマスク２６が半レーザー光線２２、２４の道筋でくさ
び状組立体１６の直ぐ後に置かれ、その影が中継望遠鏡
１４の入力部で第１の半分の影３０と第２の半分の影３
２として映し出される。中継望遠鏡１４は半レーザー光
線２２、２４を収束させ、ワイヤーマスク２６の第１の
半分の影３０が第２の半分の影３２とそれに続くヒトミ
平面３４で整列される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、レーザー
と関連して用いられる光学部材に関する。さらに詳しく
は、レーザー中継光学部材を整列するための改良された
手段に関する。

【０００２】ここに述べられる発明は、アメリカ合衆国
エネルギー省とカリフォルニア大学との間の、ローレン
ス・リバモア国立研究所の運営についての契約第Ｗ−７
４０５−ＥＮＧ−４８号に沿ってまたはそのもとででき
たものである。

【０００３】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】レー
ザー光学輸送システムの中継光学部材を組み立てたり、
整列する間に、システム全体を通じて（マスクのよう
な）入力を適切に中継することが主要目標となる。とい
うのは、この配列によって、光線を近くの場に保ち（す
なわち、光線のフレネル数を１よりずっと大きくし；た
だしフレネル数Ｎ_Ｆ＝ａ^２／λｚで定義され、ここで、
ａは光線の半分の幅、λは波長、ｚは対物平面かその後
の映像平面からの伝播距離である）、したがって、光線
が用いられる回折効果を避けられるからである。この目
標を達成するための現在の手段は、商業的に手に入る光
学光線トレーシング・ソフトウエア・パッケイジ(traci
ng software package)からの出力を用いることおよび
（または）カードの角やワイヤーのような種々のマスク
を、ヒトミ面の中間で光線中に置いて用いることがあげ
られる。ここで、入力されたヒトミ(input pupil) が映
し出されるレーザー光線と交わる平面がヒトミ平面であ
る。それに加えて、適切な配列を達成するために、少し
の運とありったけの辛抱強さが必要とされる。最終的に
得られる配列の質は、辛抱強さと目の緊張とせいぜい主
観的な決断力によって限定される。

【０００４】明らかに、レーザー光学中継システムを配
列するより正確な手段があると都合がよい。しかしなが
ら、今までのところ、専門家たちは、これまで述べたよ
うな骨の折れる不正確な手段や方法に苦しんできてお
り、その仕事をより簡単にまたはより良く成し遂げられ
るものとする改善法は入手できなかった。

【０００５】分割場映出器(split-field imagers) はこ
の分野で知られており、写真機の中に見られるものに代
表される距離測定機器のように種々に応用されて使われ
ている。しかしながら、本発明者の知るところでは、従
来技術の分割場映出装置は、レーザー中継光学器を整列
して使うように適用されておらず、すべての従来技術の
分割場映出配列はこの目的に不適切であった。

【０００６】本発明者の知るところでは、レーザー中継
光学器を整列する手段や方法は、使用者の側から配列を
主観的に評価する必要のない配列のために効果的な手段
を成功して提供するものではなかった。さらには、本発
明者が知っている従来のレーザー中継光学器を整列する
手段は、どれも、光学部材がうまく整列されない方向の
指示を提供するものではなかった。従来のレーザー中継
光学器整列方法はすべて、使用者が、せいぜい光線の通
り道に置かれた何か粗野な整列参照器のある輸送光学器
を通してスリットを目で合わせることが要求された。

【０００７】したがって、本発明の目的は、客観的な整
列の指示を提供するレーザー中継光学器の整列手段と方
法を提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、容易に使用できるレ
ーザー中継光学器の整列方法と手段を提供することであ
る。

【０００９】本発明のさらに他の目的は、種々のレーザ
ー輸送配列に適用できるレーザー中継光学器の整列方法
と手段を提供することである。

【００１０】本発明のまた他の目的は、高い度合いで整
列を繰り返して行えるレーザー中継光学器の整列方法と
手段を提供することである。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、中継光学器を
通してヒトミを正確に整列するレーザー中継光学器の整
列方法と手段を提供することである。

【００１２】本発明の別の目的は、構造が簡単で製造に
費用のかからないレーザー中継光学器の整列方法と手段
を提供することである。

【００１３】本発明のまた別の目的は、光学器が現在正
しく整列されていない方向を指示するレーザー中継光学
器の整列方法と手段を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】簡潔にいうと、本願の好
ましい実施例は、分割場型の光学機器であって、一対の
対抗する光学くさびを供え、レーザー光線と交わって、
そのくさびの一方でその光線の半分を上方にそらし、そ
のくさびの他方でその光線の他の半分を下方にそらすも
のである。ワイヤー型の参照マスクが上記くさびの直後
でレーザー光線の通り道に差し込まれており、その影が
上記二つに分かれたレーザー光線で分岐される。そのレ
ーザー光線がその後に続く光学器を通って送り込まれる
とき、ワイヤー型参照器の分裂した影がそれに続く映像
平面で集まって整列する。

【００１５】

【作用】本発明の利点は、レーザー中継光学器の整列状
態が主観的に分析されることが減少されるか、少なくと
も実質的には減らされる。

【００１６】本発明のさらなる利点は、レーザー中継光
学器の整列が容易に、骨を折らずになされる。

【００１７】本発明の別の利点は、レーザー中継光学器
をより多く繰り返して整列できることである。

【００１８】本発明のまた別の利点は、光学部材がうま
く整列されていないときそれらを正しく整列するために
動かすべき方向を指示することにある。

【００１９】本発明のこれらのおよび他の目的および利
点は、この中に記述され図面に描かれているように、本
発明を実施する目下知られた最良の形態の記述と、好ま
しい実施例の産業上の応用性の観点から、当業者にとっ
て明瞭になろう。

【００２０】

【実施例】本発明を実施するのに最良の現在知られてい
る形態は、分割場ヒトミ平面決定装置(split-field pup
il plane determination aparatus)である。本発明の分
割場ヒトミ平面決定装置が広く使用されることが期待さ
れているのは、レーザー中継光学器の整列のため、とく
にマスターオッシレーターパワーアンプ（ＭＯＰＡ）の
連鎖に関連してである。

【００２１】分割場ヒトミ平面装置は図１に概略斜視図
が示されており、一般的な参照記号１０でそこに示され
ている。本発明の現在知られた分割場ヒトミ平面装置の
最良の実施例１０において、レーザー光線１２は、（典
型的に無限焦点の）中継望遠鏡１４に向けられており、
中継望遠鏡１４は、ここに述べられているとおりに利用
されるレーザー光線１２と関連して用いられる従来の光
学部材であり、そのための映像中継手段として働いてい
る。本発明の現在知られた分割場ヒトミ平面装置の最良
の実施例１０の方法によると、くさび状組立体１６が、
中継望遠鏡１４の入口ヒトミの直前でレーザー光線の径
路に差込まれる。くさび状組立体１６は、第１のくさび
形硝子１８と第２のくさび形硝子２０とを有する。第１
のくさび形硝子１８と第２のくさび形硝子２０は、レー
ザー光線１２が垂直に分割され、第１の半レーザー光線
２２が第１のくさび形硝子１８によって少し上向きにそ
れたレーザー光線となり、第２の半レーザー光線２４が
第２のくさび形硝子２０によって少し下向きにそらされ
たレーザー光線となるように、レーザー光線１２に関し
て方向を定められる。レーザー光線２２および２４がそ
らされる角度は、くさび形硝子１８および２０の形状の
角度と、度合いは少ないが、くさび形硝子１８および２
０を構成している物質の光学特性によって決まる。本発
明の現在知られている最良の実施例では、第１のくさび
形硝子１８と第２のくさび形硝子２０は互いに同等のも
のであり、レーザー光線１２の径路に同じ平面に位置す
るようにおかれている。

【００２２】本願発明の現在知られた分割場ヒトミ平面
装置の最良の実施例１０にしたがうと、ワイヤーマスク
２６が、くさび状組立体１６の直後の入口ヒトミで、半
レーザー光線２２および２４の径路に差し込まれてい
る。（入口ヒトミは本発明の現在知られた最良の分割場
ヒトミ平面装置の実施例１０ではワイヤーマスク２６の
位置によって定められる。ワイヤーマスク２６は中継望
遠鏡１４に入力の影２８を映しだし、その影２８は、第
１の半分の影３０と第２の半分の影３２とを有し、その
第１の半分の影３０は第１の半レーザー光線２２によっ
て生じたものであり、その第２の半分の影３２は第２の
半レーザー光線２４によって生じたものである。図１に
見られるように、第１の半レーザー光線２２と第２の半
レーザー光線２４は、くさび状組立体１６から離れるに
したがって大きくそれていくので、第１の半分の影３０
と第２の半分の影３２は中継望遠鏡１４への入力部で互
いに整列されていないものとなる。本発明の現在知られ
た分割場ヒトミ平面装置の最良の実施例１０に従うと、
図１に見られるように、在来型の中継望遠鏡１４は、第
１の半レーザー光線２２と第２の半レーザー光線２４の
径路を変えて、第１の半分の影３０と第２の半分の影３
２とをそれに続くヒトミ平面３４で再収束するものとす
る。これは、ヒトミ平面３４の位置を決定するか、その
代りに、ヒトミ平面が望ましい位置となるように他の部
材を移動するのに利用される。カード３６が半レーザー
光線２２および２４の径路に差込まれてもよく、第１の
半分の影３０と第２の半分の影３２がそのカード３６の
上に見られるものとなる。以後、本発明の産業上の応用
可能性に関連して、本発明の分割場ヒトミ平面決定装置
を操作したり特別に応用するときにより進んだ考案がな
されるであろう。

【００２３】くさび組立品１６や、ワイヤーマスク２６
や、本発明の現在知られた最良の実施例１０の他の部材
を、保持したり動かしたりする保持装置は、事実上従前
のものであり、図を明瞭にするために図１から省略され
ていることに注意されたい。

【００２４】発明の真意や目的を変えないで、それに種
々の修正が加えられるかもしれない。たとえば、くさび
状組立体１６がレーザー光線１２を水平に２つに分けた
り、ここにのべられているワイヤーマスクの代りに、ス
リット（図示されていない）を有するマスクが用いられ
たりされうる。もう一つの明白な変形例は、カード３６
がヒトミ平面３４からどれだけ離れているのかを測定す
るための補助として、ワイヤーマスク２６という１つの
参照体の代りに、いくつかの指示線（図示されていな
い）を有するマスクを供するものである。

【００２５】上述したものすべては、本発明からえられ
る実施例のほんのいくつかの例である。本発明の精神と
目的を逸脱しないで数々の他の修正や変形がなされうる
ことは、当業者が容易に認めるところである。したがっ
て、上述の開示が制限するものとして意図されておら
ず、従属する特許請求の範囲は、本発明の全目的を包含
するものとして解釈されるべきである。

【００２６】分割視野ヒトミ平面測定機器１０は、レー
ザー中継光学器の整列におけるヒトミ平面を決定する従
来の方法や手段にとって代ることが意図されている。

【００２７】多くの応用器において、ビデオカメラのよ
うな固定された読取り器が特に良く反射する鏡を通じて
整列の径路を見るために使われている。この手段による
と、半分の影３０および３２が、カード３６の位置する
平面がヒトミ平面の前か後ろかそれと一致しているかを
測るためにカード３６の上に映し出される。操作者は、
目眼で半分の影３０および３２の整列状態を測定でき、
あるいはその代りに、本発明の分割場ヒトミ平面決定装
置の精度と使用性をもっと高めるために電気的な検知手
段を使うことが期待されている。

【００２８】発明者は、半分の影３０と３２の整列が目
眼で決められるときの内輪の精度はそのワイヤーの直径
の１／１０までであることを見出だした。この概算を用
いると、本発明の分割場ヒトミ平面決定装置１０の感度
（Ｅ）は次の等式で与えられる。

【００２９】Ｅ＝Ｍｄ／２０（ｎ−１）θ ここでＭは中継望遠鏡１４の拡大率、ｄはワイヤーマス
ク２６の厚さ、ｎはくさび１８と２０が作られる硝子の
屈折率、θはくさび１８と２０のくさび角である。くさ
び１８および２０のくさび角は、半レーザー光線２２お
よび２４の２５％以上がシステムの隙間止め（制限され
ている隙間）で切り取られないように最大の角度を選ぶ
とき最適化される。この程度レーザー光線が切り取られ
ても本発明の分割場ヒトミ平面決定装置の操作に影響は
ない。というのは、ワイヤーマスク２６からの情報は、
半レーザー光線２２および２４の中心領域に大きく限定
されるからである。

【００３０】本発明の分割場ヒトミ平面決定装置１０
は、現存する色素レーザー装置と関連してうまく用いら
れ、発明者は、期待する感度が容易にえられることを見
出だした。使用に際して、複数の干渉縞３８も生じてカ
ード３６の上に見えるものであることに注意すべきであ
る。干渉縞３８は、半光線２２および２４の端部でヒト
ミ平面３４から離れたところの波面のほとんど２次の屈
曲によって引き起こされる。実際干渉縞３８は、それら
自体が、整列補助手段として用いられうる。しかし、干
渉縞３８の鮮明度は半分の影３０および３２のそれ程正
確ではなく、それらの整列によってえられる正確さの度
合いが最適からはほど遠いものとなる。にもかかわら
ず、半分の影３０と３２がカード３６の境界の外に投影
されるほどカード３６の位置がヒトミ平面３４から遠い
とき、干渉縞３８は大まかな基準線として役立つ。

【００３１】ここで注意すべきは、本発明の現在知られ
ている最良の実施例１０は現在オッシレータパワーアン
プ色素（ＭＯＰＡ）連鎖および色素レーザーを供えた発
射望遠鏡（非常に大きな入射ヒトミ距離と非常に大きな
射出ヒトミ距離をもつ無限焦点の望遠鏡）装置に用いら
れているが、本発明は潜在的にどの光学中継システムに
も適用可能である。本例は唯一のヒトミ平面３４を図示
するものであるけれども、当業者は、色素レーザー連鎖
でいくつかの適切なヒトミ平面（図示されていない）が
付加されることを認識するであろう。本発明に従えば、
半分の影３０と３２はそのような付加されたヒトミ平面
で収束し、ここで述べられたように整列が達成される。
さらに、第２のくさび状組立体１６が差し込まれてレー
ザー光線１２をその短軸に沿って分割するものとした
り、または、現存するくさび状組立体１６を回転させ、
それによって中継望遠鏡の非点集差によって引き起こさ
れる各軸についてのヒトミ平面の位置の違いが明らかに
されうる。

【００３２】ここに述べられたように、本発明の分割場
ヒトミ平面決定装置１０を使うことで、他のレーザー部
品の最適化についてヒトミ平面の最良の位置を決定でき
る実験ができるようになることが期待されている。

【００３３】

【発明の効果】本発明の分割場ヒトミ平面決定装置１０
は、システムのヒトミ平面を見つける上での曖昧さを減
らすことによって、調整可能なレーザーのための光学移
送システム全体の整列を大きく簡略化した。それゆえ、
それが、従来の光学中継整列手段にとって代るものとし
てその分野に受け入れられることが期待されている。こ
れらのおよびその他の理由によって、本発明の使用性と
産業上の応用性が目的において重要になり、耐久性にお
いて優れたものとなることが期待されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヒトミ平面決定装置の概略斜視図
である。

【符号の説明】

１０分割場ヒトミ平面決定装置１２レーザー光線１６、１８くさび３４ヒトミ平面３６カード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光線の望遠鏡を含む光路に光学
部材を整列するための整列装置であって、第１の光学く
さびおよび第２の光学くさび、前記望遠鏡に先立ってレ
ーザー光線の光路に差入れられる基準マスク、および、
前記望遠鏡の後ろでレーザー光線の光路に差入れられ、
前記基準マスクの影の第１の部分と前記基準マスクの影
の第２の部分とが前記カードの上に投影されるカードか
らなり前記レーザー光線の第１の部分が前記第１の光学
くさびによって向きを変えられ、前記レーザー光線の第
２の部分は前記第２の光学くさびによって向きを変えら
れ、さらに前記レーザー光線の第１の部分が、前記レー
ザー光線の第２の部分のものとは違った光路に向きを変
えられ、前記レーザー光線がそれによって２つに分けら
れるように該第１の光学くさびおよび第２の光学くさび
が前記望遠鏡に先立ってレーザー光線の光路に差入れら
れていること、および前記基準マスクの影が作られ、該
影が、少なくとも前記レーザー光線の第１の部分によっ
てもたらされる第１の影部分と、前記レーザー光線の第
２の部分によってもたらされる第２の影部分とを有する
ことを特徴とする整列装置。
【請求項２】前記基準マスクがワイヤーであって、そ
の影が略長方形の影を形成する請求項１記載の整列装
置。
【請求項３】前記カードが移動可能であって、影が前
記カードの上で整列するまでレーザー光線の光路に沿っ
て前記カードを動かすことによって、ヒトミ平面が決定
されうる請求項１記載の整列装置。
【請求項４】前記望遠鏡が調整可能であって、前記望
遠鏡を調整することによってヒトミ平面が前記カードと
一致するまで動かされうる請求項１記載の整列装置。
【請求項５】前記光学くさびが硝子プリズムである請
求項１記載の整列装置。
【請求項６】前記参照マスクがレーザー光線の光路で
前記光学くさびと前記望遠鏡との間に差込まれている請
求項１記載の整列装置。
【請求項７】前記光学くさびについて、前記第１の光
学くさびが前記レーザー光線の第１の部分をもとのレー
ザー光線の光路に対して上向きの角度にそらし、前記第
２の光学くさびが前記レーザー光線の第２の部分をもと
のレーザー光線の光路に対して下向きの角度にそらすよ
うに配置されている請求項１記載の整列装置。
【請求項８】映像中継手段に先立ってレーザー光線の
光路に、レーザー光線の全部ではない第１の部分と交わ
り、さらに、該レーザー光線の第１の部分が、該レーザ
ー光線のもとの光路から前記光学くさびの形状によって
ほぼ定められた角度にそらされるように第１の光学くさ
びを配置し、前記映像中継手段に先立つレーザー光線の
光路で、前記第１の光学くさびにほぼ隣接し、レーザー
光線の第２の部分と交わり、そのレーザー光線の第２の
部分は、おおよそ前記第１の光学くさびによってまさに
そらされなかった部分であり、さらに、そのレーザー光
線の第２の部分がそのレーザー光線のもとの光路から、
前記レーザー光線の第１の部分がそらされたのとほぼ同
量、該レーザー光線の第１の部分がそらされた方向とほ
ぼ反対の方向にそらされるように第２の光学くさびを配
置し、レーザー光線の光路に基準マスクを、該基準マス
クの影がレーザー光線中に作られるように、さらに、該
基準マスクの影の第１部分が、前記レーザー光線の第１
の部分と共にそらされ、該基準マスクの影の第２の部分
が、前記レーザー光線の第２の部分と共にそらされるよ
うに配置し、および前記映像中継手段の後のレーザー光
線の光路に前記参照マスクの影が前記カードに投影さ
れ、前記影の第１の部分と前記影の第２の部分の一致ま
たは不一致を前記カードの上で観察できるようにカード
を配置するレーザー光線および映像中継手段を有する光
学レーザー装置のヒトミ平面を決定する方法。
【請求項９】レーザー光線の光路に沿って、前記影の
第１の部分と前記影の第２の部分が前記カード上でたが
いに近寄って一直線に並ぶまで、前記カードを動かし、
それによって、ヒトミ平面が前記カードの位置にあるこ
とを指示するものとすることを、さらに有する請求項８
記載の方法。
【請求項１０】前記カードをヒトミ平面の所望の位置
に配置し、前記レーザー光線の光路に沿って、前記影の
第１の部分と前記影の第２の部分とが前記カード上でた
がいに近寄って一直線に並ぶまで、前記映像中継手段を
動かし、それによって、前記ひとみ平面が前記カードの
位置にあることを指示することを、さらに有する請求項
８記載の方法。
【請求項１１】前記基準マスクが、該基準マスクの影
が略レーザー光線を２等分する長方形の棒状の形状とな
るように、レーザー光線の光路に置かれたワイヤーであ
る請求項８記載の方法。
【請求項１２】前記基準マスクが、前記第１の光学く
さびおよび前記第２の光学くさびの後のレーザー光線の
光路に置かれてなる請求項８記載の方法。
【請求項１３】映像中継手段が望遠鏡である請求項８
記載の方法。
【請求項１４】レーザー光線の光路に配置され、該レ
ーザー光線の全部ではない第１の部分が、前記第１の光
学プリズムによって方向を変える第１の光学プリズムと
該レーザー光線の光路に配置され、該レーザー光線の全
部ではない第２の部分が、前記第２の光学プリズムによ
って方向を変える第２の光学プリズム、レーザー光線の
光路に差入れられるワイヤーマスク、およびレーザー光
線の光路に配置され、前記第１の影と前記第２の影が投
影される影の観察手段からなるレーザー光線の光路に映
像中継手段を有するレーザー光線用の中継光学機器を整
列するための整列装置であって、前記レーザー光線の第
１および第２の部分がたがいにレーザー光線の排他的な
部分であり、前記ワイヤーマスクの第１の影がレーザー
光線の第１の部分中を伝わり、該ワイヤーマスクの第２
の影が前記レーザー光線の第２の部分中を伝わり、さら
に、前記第１の影および前記第２の影が前記映像中継手
段に投影され前記影の観察手段の配置される平面で前記
第１の影と前記第２の影が相互に整列されうることを特
徴とする整列装置。
【請求項１５】前記映像中継手段がレーザー光線の光
路に沿って移動可能で、それが、前記第１の影と前記第
２の影を、前記影の観察手段の位置において互いに近寄
るように動かされうる請求項１４記載の整列装置。
【請求項１６】前記影の観察手段がレーザー光線の光
路に沿って移動可能で、それが、前記第１の影と前記第
２の影が互いに近寄る位置を決定するように動かされう
る請求項１４記載の整列装置。
【請求項１７】前記影の観察手段がカードの形態であ
る請求項１４記載の整列装置。
【請求項１８】前記ワイヤーマスクが、前記第１およ
び第２の光学プリズムと前記映像中継手段の間に配置さ
れる請求項１４記載の整列装置。