JPH0862096A - Device for measuring beam spread angle - Google Patents

Device for measuring beam spread angle

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JPH0862096A
JPH0862096A JP6222684A JP22268494A JPH0862096A JP H0862096 A JPH0862096 A JP H0862096A JP 6222684 A JP6222684 A JP 6222684A JP 22268494 A JP22268494 A JP 22268494A JP H0862096 A JPH0862096 A JP H0862096A
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JP
Japan
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laser beam
divergence angle
operational amplifier
light
output
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JP6222684A
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Japanese (ja)
Inventor
Yujiro Ito
雄二郎 伊藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide beam spread angle measuring instrument which can easily and accurately measure a spread angle for a flux of light emitted from a light space transmission device. CONSTITUTION: The title device is provided with angle detection systems 21, 23, 26, and 28 and 22, 24, 27, and 29 for detecting angles θ1 and θ2 of a flux of light L1 for a light axis and a spread angle detection system 30 for detecting a spread angle θ as an entire flux of light L1 based on the angle detection results θ1 and θ2 at both edges of the flux of light L1 in a direction for crossing the light axis.

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、ビーム広がり角測定装
置に関し、例えば空間を伝播する光ビームを介して伝送
対象に情報信号を伝送する光空間伝送装置の調整装置に
適用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam divergence angle measuring device, and can be applied to, for example, an adjusting device of an optical space transmission device for transmitting an information signal to a transmission target through a light beam propagating in space.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光空間伝送装置においては、空間
を伝播するレーザービームを介して所望の情報信号を伝
送することにより、簡易に設置してテレビジョン中継等
に利用できるようになされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an optical space transmission device, a desired information signal is transmitted through a laser beam propagating in space so that it can be easily installed and used for television relay or the like. .

【0003】すなわちこの種の光空間伝送装置で形成さ
れる光空間伝送システムは、例えばケーブル等を簡易に
設置することが困難な地点間において、互いが対向する
ように1組の光空間伝送装置を設置し、この1組の光空
間伝送装置間で相互にレーザービームを送受する。
That is, in an optical space transmission system formed by this type of optical space transmission device, for example, a pair of optical space transmission devices face each other at points where it is difficult to easily install a cable or the like. And a laser beam is transmitted and received between the pair of optical space transmission devices.

【0004】ここでこの1組の光空間伝送装置は、同一
の構成でなり、図7に示すように、所定の筐体に鏡筒2
を収納して形成される。ここでこの鏡筒2は、この鏡筒
2の内部に光学系を保持し、光空間伝送装置1では、こ
の鏡筒2から伝送対象に向かってレーザービームL1を
出射し、また伝送対象から到来するレーザービームL2
を受光する。
Here, the pair of optical space transmission devices have the same structure, and as shown in FIG. 7, the lens barrel 2 is provided in a predetermined housing.
It is formed by housing. Here, the lens barrel 2 holds an optical system inside the lens barrel 2, and in the optical space transmission device 1, the laser beam L1 is emitted from the lens barrel 2 toward the transmission target, and also comes from the transmission target. Laser beam L2
To receive.

【0005】さらに光空間伝送装置1では、伝送対象か
ら到来するレーザービームL2の入射方向を基準にし
て、矢印a及びbで示すように、アクチュエータにより
この鏡筒2の向きを上下左右に可動し、これによりレー
ザービームL1の射出方向を補正して伝送対象に照射す
る。
Further, in the optical space transmission apparatus 1, the direction of the lens barrel 2 is moved vertically and horizontally by an actuator as shown by arrows a and b with reference to the incident direction of the laser beam L2 coming from the transmission object. Thus, the emission direction of the laser beam L1 is corrected to irradiate the transmission target.

【0006】すなわち鏡筒2は、この鏡筒2の光軸に対
してレーザーダイオード3を上方に配置し、例えば映像
信号等の伝送に供する情報信号S1でこのレーザーダイ
オード3を駆動する。これにより光空間伝送装置1は、
このレーザーダイオード3から情報信号S1で変調され
た直線偏波のレーザービームL1を出射し、このレーザ
ービームL1を凸レンズ4で略平行光線に変換する。
That is, the lens barrel 2 has the laser diode 3 arranged above the optical axis of the lens barrel 2 and drives the laser diode 3 with an information signal S1 used for transmission of, for example, a video signal. As a result, the optical space transmission device 1
A linearly polarized laser beam L1 modulated by the information signal S1 is emitted from the laser diode 3, and the laser beam L1 is converted into a substantially parallel light beam by the convex lens 4.

【0007】さらに光空間伝送装置1は、この鏡筒2の
光軸上に配置した偏向ビームスプリッタ5により、レー
ザービームL1をこの光軸方向に反射し、前方の凹レン
ズ6に向かって出射する。ここでこの凹レンズ6は、レ
ーザービームL1を発散光に変換して大口径レンズ7に
向かって出射し、大口径レンズ7は、このレーザービー
ムL1が略平行光線に近づくように、レーザービームL
1の広がり角θを補正して伝送対象に送出する。
Further, the optical space transmission device 1 reflects the laser beam L1 in the optical axis direction by the deflection beam splitter 5 arranged on the optical axis of the lens barrel 2 and emits it toward the front concave lens 6. Here, the concave lens 6 converts the laser beam L1 into divergent light and emits it toward the large-diameter lens 7, and the large-diameter lens 7 causes the laser beam L1 to approach the substantially parallel rays.
The spread angle θ of 1 is corrected and sent to the transmission target.

【0008】ここでこの広がり角θは、光空間伝送装置
1において、1〔mrad〕と小さな角度に選定され、
これにより伝送対象に向かってレーザービームL1を照
射した際に、このレーザービームL1が確実に伝送対象
を照射し、かつ伝送対象において充分な光量でレーザー
ビームL1を受光することができるようになされてい
る。
Here, the spread angle θ is selected to be a small angle of 1 [mrad] in the optical space transmission device 1,
Thereby, when the laser beam L1 is irradiated toward the transmission target, the laser beam L1 can surely irradiate the transmission target, and the laser beam L1 can be received by the transmission target with a sufficient light amount. There is.

【0009】このレーザービームL1を出射するにつ
き、光空間伝送装置1は、大口径レンズ7の前方から光
空間伝送装置1を見たとき、レーザービームL1の偏波
面の向きが鉛直方向に対して45度傾くように、レーザ
ーダイオード3を保持する。これにより光空間伝送装置
1は、伝送対象に送出するレーザービームL1と伝送対
象から到来するレーザービームL2について、凹レンズ
6及び大口径レンズ7を共通に使用してレーザービーム
L1及びL2を送受し、このレーザービームL1及びL
2を偏向ビームスプリッタ5で簡易に分離するようにな
されている。
When emitting the laser beam L1, when the optical space transmission device 1 looks at the optical space transmission device 1 from the front of the large-diameter lens 7, the polarization plane of the laser beam L1 is oriented with respect to the vertical direction. The laser diode 3 is held so as to be tilted at 45 degrees. As a result, the optical space transmission device 1 transmits and receives the laser beams L1 and L2 for the laser beam L1 to be transmitted to the transmission target and the laser beam L2 coming from the transmission target by commonly using the concave lens 6 and the large diameter lens 7. This laser beam L1 and L
The deflecting beam splitter 5 is used to easily separate the two.

【0010】すなわち光空間伝送装置1において、大口
径レンズ7は、伝送対象から到来するレーザービームL
2を受光して凹レンズ6に導き、ここで略平行光線に変
換して偏向ビームスプリッタ5に出射する。偏向ビーム
スプリッタ5は、このレーザービームL2の偏波面がレ
ーザービームL1の偏波面に対して90度傾いた角度に
保持されることにより、このレーザービームL2を透過
してビームスプリッタ9に出射し、ビームスプリッタ9
は、このレーザービームL2の一部を反射して凸レンズ
10に出射すると共に、残りを透過して凸レンズ11に
出射する。
That is, in the optical space transmission device 1, the large-diameter lens 7 has a laser beam L coming from a transmission target.
2 is received and guided to the concave lens 6, where it is converted into substantially parallel rays and emitted to the deflection beam splitter 5. The polarization beam splitter 5 transmits the laser beam L2 and outputs it to the beam splitter 9 by holding the polarization plane of the laser beam L2 at an angle inclined by 90 degrees with respect to the polarization plane of the laser beam L1. Beam splitter 9
Reflects a part of the laser beam L2 to be emitted to the convex lens 10, and transmits the rest to be emitted to the convex lens 11.

【0011】凸レンズ11は、アバランシェフォトダイ
オードで形成された受光素子12にレーザービームL2
を集光し、これにより光空間伝送装置1では、この受光
素子12の出力信号S2を電流電圧変換処理した後、復
調し、伝送対象から送出された情報信号を受信するよう
になされている。
The convex lens 11 applies a laser beam L2 to a light receiving element 12 formed of an avalanche photodiode.
Thus, the optical free space transmission apparatus 1 receives the information signal sent from the transmission target, after the output signal S2 of the light receiving element 12 is subjected to current-voltage conversion processing and then demodulated.

【0012】これに対して凸レンズ10は、位置検出素
子で形成された受光素子13にレーザービームL2を集
光し、この受光素子13は、レーザービームL2の集光
位置に応じて信号レベルが変化する位置検出信号S3を
出力する。これにより光空間伝送装置1は、この位置検
出信号S3を電流電圧変換処理した後、サーボ回路に出
力し、レーザービームL2の集光位置が規定の位置にな
るように、鏡筒2の向きを上下左右に可変する。これに
より光空間伝送装置1は、伝送対象から到来するレーザ
ービームL2の入射方向を基準にして、鏡筒2の向きを
可変し、レーザービームL1を伝送対象に向かって正し
く照射するようになされている。
On the other hand, the convex lens 10 focuses the laser beam L2 on the light receiving element 13 formed by the position detecting element, and the light receiving element 13 changes the signal level according to the focusing position of the laser beam L2. Then, the position detection signal S3 is output. As a result, the optical space transmission device 1 performs a current-voltage conversion process on the position detection signal S3 and then outputs the position-detection signal S3 to the servo circuit, so that the lens barrel 2 is oriented so that the focus position of the laser beam L2 becomes a specified position. It can be changed vertically and horizontally. As a result, the optical space transmission device 1 changes the direction of the lens barrel 2 with reference to the incident direction of the laser beam L2 coming from the transmission target, and irradiates the laser beam L1 correctly toward the transmission target. There is.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで従来の光空間
伝送装置1は、このレーザービームL1の広がり角θの
測定が煩雑な問題がある。
However, the conventional optical space transmission device 1 has a problem that the measurement of the divergence angle θ of the laser beam L1 is complicated.

【0014】すなわちこの広がり角θを実際の使用状況
に即して測定する方法として、例えば光空間伝送装置1
から200〔m〕程度離間した位置に壁面を形成し、こ
の壁面に向かってレーザービームL1を射出する方法が
ある。すなわちこの壁面上に形成されるレーザービーム
L1のビーム径を測定し、また大口径レンズ7の近傍で
レーザービームL1のビーム径を測定することにより、
この2つのビーム径の差と壁面までの距離により広がり
角θを測定することができる。
That is, as a method of measuring the spread angle θ in accordance with the actual use condition, for example, the optical space transmission device 1
There is a method in which a wall surface is formed at a position separated by about 200 [m] from and the laser beam L1 is emitted toward this wall surface. That is, by measuring the beam diameter of the laser beam L1 formed on this wall surface and measuring the beam diameter of the laser beam L1 near the large-diameter lens 7,
The divergence angle θ can be measured by the difference between the two beam diameters and the distance to the wall surface.

【0015】ところがこの方法の場合、実際の使用状況
に即した測定結果を得ることができる反面、測定のため
に大きな施設が必要になる欠点がある。特に、この広が
り角θの測定精度を向上するためには、壁面までの距離
を大きく設定する必要があり、例えば屋外で実施する場
合天候の影響を避け得なくなる。また、光空間伝送装置
から遠く離れた壁面においてビーム径を測定することが
必要なことから、この測定結果を光空間伝送装置側にい
ちいち連絡して広がり角θを調整しなければならなくな
り、煩雑かつ人手を要する欠点もある。
However, in the case of this method, it is possible to obtain a measurement result according to the actual use condition, but there is a drawback that a large facility is required for the measurement. In particular, in order to improve the measurement accuracy of the spread angle θ, it is necessary to set a large distance to the wall surface. For example, when it is performed outdoors, the influence of the weather cannot be avoided. Also, since it is necessary to measure the beam diameter on the wall surface far from the optical space transmission device, it is necessary to communicate the measurement result to the optical space transmission device side by side to adjust the spread angle θ, which is complicated. And there is also a drawback that it requires manpower.

【0016】これに対して光空間伝送装置1の前面にコ
リメータを配置し、これにより広がり角θを測定する方
法も考えられる。すなわちコリメータは、大口径、長焦
点距離のレンズを鏡筒の先端に配置し、このレンズの焦
点位置近傍にモニタ装置を配置して形成され、光軸方向
にこのモニタ装置を可動してこのレンズによる集光位置
を検出することにより、このレンズに入射する光の平行
度を観測することができる。このコリメータにレーザー
ビームL1を入射してレーザービームL1の集光位置を
測定することにより、広がり角θを測定することができ
る。
On the other hand, a method of arranging a collimator on the front surface of the optical space transmission device 1 and measuring the spread angle θ by this is also conceivable. That is, the collimator is formed by disposing a lens having a large diameter and a long focal length at the tip of a lens barrel, and disposing a monitor device near the focal position of this lens, and moving this monitor device in the optical axis direction to move this lens. The parallelism of the light incident on this lens can be observed by detecting the condensing position by. The divergence angle θ can be measured by injecting the laser beam L1 into the collimator and measuring the focus position of the laser beam L1.

【0017】ところが、実際上、コリメータを用いる場
合、レーザービームL1のビーム径が最も小さくなる位
置(すなわち焦点位置でなる)を正確に検出することは
困難な特徴があり、このためこの方法の場合、再現性が
劣る問題がある。
However, in practice, when a collimator is used, it is difficult to accurately detect the position where the beam diameter of the laser beam L1 is the smallest (that is, at the focus position). Therefore, in the case of this method. , There is a problem of poor reproducibility.

【0018】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、この種のビームの広がり角を簡易かつ正確に測定す
ることができるビーム広がり角測定装置を提案しようと
するものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to propose a beam divergence angle measuring device which can measure the divergence angle of a beam of this kind simply and accurately.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、光軸を横切る方向の光束L1の両
端において、この光軸に対する光束L1の角度θ1、θ
2をそれぞれ検出して第1及び第2の角度検出結果θ1
及びθ2を出力する第1及び第2の角度検出系21、2
3、26、28及び22、23、27、29と、第1及
び第2の角度検出結果θ1及びθ2に基づいて、光束L
1全体としての広がり角θを検出する広がり角検出系3
0とを具えるようにする。
In order to solve such a problem, in the present invention, at both ends of the light beam L1 in the direction crossing the optical axis, the angles θ1, θ of the light beam L1 with respect to the optical axis are set.
2 is detected respectively and the first and second angle detection results θ1
And the second angle detection systems 21 and 2 which output θ2 and θ2.
3, 26, 28 and 22, 23, 27, 29 and the light flux L based on the first and second angle detection results θ1 and θ2.
1 Spread angle detection system 3 for detecting the spread angle θ as a whole
Be prepared with 0 and.

【0020】特に、これらの第1及び第2の角度検出系
21、23、26、28及び22、23、27、29
は、光束L1の両端において、光束を受光して集光する
レンズ系21及び22と、集光した光束を受光し、この
光束の集光位置に応じて信号レベルが変化する位置検出
信号Sx1-1、Sx1-2及びSx2-1、Sx2-2を出力する受光
素子23及び24と、位置検出信号Sx1-1、Sx1-2及び
x2-1、Sx2-2に基づいて、第1及び第2の角度検出結
果θ1及びθ2を出力する信号処理回路26、28及び
27、30とでそれぞれ形成されるようにする。
In particular, these first and second angle detection systems 21, 23, 26, 28 and 22, 23, 27, 29.
Is a lens system 21 and 22 for receiving and condensing the light flux at both ends of the light flux L1, and a position detection signal S x1 for receiving the condensed light flux and changing the signal level according to the converging position of the light flux. -1 , S x1-2 and S x2-1 , S x2-2 and the light receiving elements 23 and 24 which output S x1-1 , S x1-2 and S x2-1 , S x2-2 . Based on this, the signal processing circuits 26, 28 and 27, 30 for outputting the first and second angle detection results θ1 and θ2, respectively, are formed.

【0021】[0021]

【作用】光軸を横切る方向の光束L1の両端において、
この光軸に対する光束L1の角度θ1、θ2をそれぞれ
検出して第1及び第2の角度検出結果θ1及びθ2を
得、これら第1及び第2の角度検出結果θ1及びθ2に
基づいて、光束L1全体としての広がり角θを検出すれ
ば、簡易かつ正確に広がり角θを測定することができ
る。
At both ends of the light beam L1 in the direction crossing the optical axis,
Angles θ1 and θ2 of the light beam L1 with respect to the optical axis are detected to obtain first and second angle detection results θ1 and θ2, respectively, and the light beam L1 is obtained based on the first and second angle detection results θ1 and θ2. By detecting the spread angle θ as a whole, the spread angle θ can be measured easily and accurately.

【0022】特に、第1及び第2の角度検出系21、2
3、26、28及び22、23、27、29をそれぞ
れ、光束を受光して集光するレンズ系21及び22と、
集光した光束を受光して、光束の集光位置に応じて信号
レベルが変化する位置検出信号Sx1-1、Sx1-2及びS
x2-1、Sx2-2を出力する受光素子23及び24と、位置
検出信号Sx1-1、Sx1-2及びSx2-1、Sx2-2に基づい
て、第1及び第2の角度検出結果θ1及びθ2を出力す
る信号処理回路26、28及び27、30とで形成し
て、簡易な構成で広がり角θを測定することができる。
In particular, the first and second angle detection systems 21, 2
3, 26, 28 and 22, 23, 27, 29, and lens systems 21 and 22 for receiving and condensing a light beam, respectively.
The position detection signals S x1-1 , S x1-2, and S, which receive the condensed light flux and whose signal level changes in accordance with the focal position of the light flux
Based on the light receiving elements 23 and 24 that output x2-1 and S x2-2 , and the position detection signals S x1-1 , S x1-2 and S x2-1 and S x2-2 , the first and second The divergence angle θ can be measured with a simple structure by forming the angle detection results θ1 and θ2 with the signal processing circuits 26, 28 and 27, 30.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0024】図2において、20はビーム広がり角測定
装置を示し、この実施例では光空間伝送装置の鏡筒2
を、このビーム広がり角測定装置20の前面に配置して
レーザービームの広がり角を測定する。
In FIG. 2, reference numeral 20 indicates a beam divergence angle measuring device, and in this embodiment, a lens barrel 2 of the optical space transmitting device.
Is placed in front of the beam divergence measuring device 20 to measure the divergence angle of the laser beam.

【0025】このためビーム広がり角測定装置20は、
鏡筒2を設置する治具と共に一体に保持され、光空間伝
送装置においては、鏡筒2をアッセンブリした後、鏡筒
2をこの治具に搭載して光学系を調整するようになされ
ている。このとき鏡筒2は、楕円状に形成されるレーザ
ービームL1のビームスポットSPについて、この楕円
の長軸が水平方向(すなわち図2においてx方向でな
る)になるように、治具に保持されるようになされてい
る。
Therefore, the beam divergence angle measuring device 20 is
The lens barrel 2 is held integrally with a jig for installing the lens barrel 2. In the optical space transmission device, after the lens barrel 2 is assembled, the lens barrel 2 is mounted on this jig to adjust the optical system. . At this time, the lens barrel 2 is held by the jig so that the major axis of the ellipse-shaped beam spot SP of the laser beam L1 is in the horizontal direction (that is, in the x direction in FIG. 2). It is designed to be.

【0026】これに対してビーム広がり角測定装置20
は、この鏡筒2に保持された大口径レンズと対向するよ
うに、水平方向に並んで凸レンズ21及び22が配置さ
れ、光空間伝送装置1は、レーザービームL1がこの凸
レンズ21及び22にけられないように、治具に搭載さ
れる。ビーム広がり角測定装置20は、この凸レンズ2
1及び22の焦平面に受光素子23及び24を配置す
る。
On the other hand, the beam divergence angle measuring device 20
Has convex lenses 21 and 22 arranged side by side in the horizontal direction so as to face the large-diameter lens held by the lens barrel 2. In the optical space transmission device 1, the laser beam L1 is directed to the convex lenses 21 and 22. It is mounted on the jig so that it is not blocked. The beam divergence angle measuring device 20 uses the convex lens 2
The light receiving elements 23 and 24 are arranged on the focal planes 1 and 22.

【0027】ここで受光素子23及び24は、それぞれ
x及びy方向について、光ビームの焦点位置に応じて信
号レベルが変化する4種類の位置検出信号Sx1-1、S
x1-2、Sy1-1、Sy1-2及びSx2-1、Sx2-2、Sy2-1、S
y2-2を出力するようになされ、ビーム広がり角測定装置
20は、これらの出力信号Sx1-1〜Sy2-2のうちx方向
についての出力信号Sx1-1、Sx1-2及びSx2-1、Sx2-2
からレーザービームL1の広がり角θを測定する。
Here, the light receiving elements 23 and 24 respectively have four types of position detection signals S x1-1 and S x whose signal levels change in the x and y directions according to the focal position of the light beam.
x1-2 , S y1-1 , S y1-2 and S x2-1 , S x2-2 , S y2-1 , S
It adapted to output Y2-2, beam divergence angle measuring device 20, the output signal S x1-1 for x-direction of these output signals S x1-1 ~S y2-2, S x1-2 and S x2-1 , S x2-2
Then, the divergence angle θ of the laser beam L1 is measured.

【0028】すなわち図3に示すように、凸レンズ21
及び22の光軸に傾いてレーザービームL1が入射する
と、位置検出素子23及び24上に形成されるレーザー
ビームL1の集光位置Pは、その分凸レンズ21及び2
2の光軸が位置検出素子23及び24の受光面と交わる
点Oから離間し、この集光位置Pから点Oまでの距離が
この傾きに応じて変化することになる。なおこの図3に
おいては、受光素子23及び24のx方向について断面
を取って説明する。
That is, as shown in FIG. 3, the convex lens 21
When the laser beam L1 is incident with an inclination to the optical axes of the laser beams 22 and 22, the focus position P of the laser beam L1 formed on the position detection elements 23 and 24 is convex lenses 21 and 2 accordingly.
The optical axis of 2 is separated from the point O where the light receiving surfaces of the position detection elements 23 and 24 intersect, and the distance from the condensing position P to the point O changes according to this inclination. In FIG. 3, the light receiving elements 23 and 24 will be described by taking a cross section in the x direction.

【0029】ここでこの位置検出素子23及び24は、
それぞれ凸レンズ21及び22の焦平面上に配置されて
いることにより、この凸レンズ21及び22の焦点距離
をfとおき、この点Oから各受光素子23及び24にお
ける集光位置Pまの距離をそれぞれx1及びx2とおく
と、各凸レンズ21及び22に入射するレーザービーム
L1の傾きθ1及びθ2は、次式で表すことができる。
Here, the position detecting elements 23 and 24 are
Since the convex lenses 21 and 22 are arranged on the focal planes, the focal lengths of the convex lenses 21 and 22 are set to f, and the distances from this point O to the condensing positions P in the respective light receiving elements 23 and 24 are respectively set. Assuming x1 and x2, the inclinations θ1 and θ2 of the laser beam L1 incident on the respective convex lenses 21 and 22 can be expressed by the following equations.

【0030】[0030]

【数1】 [Equation 1]

【0031】従って各受光素子23又は24において、
この距離x1又はx2を検出することができれば、この
凸レンズ21又は22の光軸とレーザービームL1の光
軸とが平行に保持されているとき、この傾きθ1又はθ
2をもってレーザービームL1の広がり角θとすること
ができる。これに対して凸レンズ21又は22の光軸に
対してレーザービームL1の光軸がずれているとき、傾
きθ1及びθ2からレーザービームL1の広がり角θ
を、次式
Therefore, in each light receiving element 23 or 24,
If this distance x1 or x2 can be detected, when the optical axis of the convex lens 21 or 22 and the optical axis of the laser beam L1 are held parallel to each other, this inclination θ1 or θ
2 can be used as the divergence angle θ of the laser beam L1. On the other hand, when the optical axis of the laser beam L1 is deviated from the optical axis of the convex lens 21 or 22, the spread angle θ of the laser beam L1 is calculated from the inclinations θ1 and θ2.
Is given by

【数2】 で検出することができる。[Equation 2] Can be detected with.

【0032】ここでこの種の位置検出素子でなる受光素
子23及び24は、それぞれ凸レンズ21及び22の光
軸が受光面の中心に保持されているとき、このx方向の
受光面の長さをAとおくと、この長さAと集光位置まで
の距離xとの間で、次式
Here, when the optical axes of the convex lenses 21 and 22 are held at the centers of the light receiving surfaces of the light receiving elements 23 and 24, which are the position detecting elements of this type, the length of the light receiving surface in the x direction is determined. Letting A be the following equation between this length A and the distance x to the focus position:

【数3】 の関係式を得ることができる。ここでI1及びI2は、
それぞれx方向に配置された電極から得られる位置検出
信号Sx1-1及びSx1-2、Sx2-1及びSx2-2の電流値を表
す。
(Equation 3) The relational expression of can be obtained. Where I1 and I2 are
The current values of the position detection signals S x1-1 and S x1-2 , S x2-1 and S x2-2 obtained from the electrodes arranged in the x direction are shown.

【0033】これによりこの(3)式の関係式を(1)
式に代入して、次式
As a result, the relational expression of the expression (3) is changed to the expression (1)
Substituting into the formula, the following formula

【数4】 の関係式を得ることができ、これによりこの電流I1及
びI2を各受光素子23及び24で検出して(2)式よ
りレーザービームL1の広がり角を検出することができ
る。
[Equation 4] It is possible to obtain the relational expression of ## EQU1 ## and thus the currents I1 and I2 can be detected by the light receiving elements 23 and 24, and the divergence angle of the laser beam L1 can be detected from the expression (2).

【0034】この検出原理に基づいてビーム広がり角測
定装置20は、図1に示すように、受光素子23及び2
4の出力信号Sx1-1〜Sy2-2のうちx方向についての出
力信号Sx1-1、Sx1-2及びSx2-1、Sx2-2をそれぞれ電
流電圧変換回路26及び27に出力し、ここで電流電圧
変換する。さらにこの電流電圧変換回路26及び27の
出力信号をそれぞれ角度演算回路28及び29に出力
し、ここで上述の(4)式の演算処理を実行して傾きθ
1及びθ2を検出する。さらにビーム広がり角測定装置
20は、この傾きθ1及びθ2の検出結果を減算回路3
0に出力し、ここで(2)式の演算処理を実行してビー
ム広がり角θを検出する。
On the basis of this detection principle, the beam divergence angle measuring device 20 is provided with the light receiving elements 23 and 2 as shown in FIG.
Among the four output signals S x1-1 to S y2-2 , the output signals S x1-1 , S x1-2 and S x2-1 , S x2-2 in the x direction are supplied to the current-voltage conversion circuits 26 and 27, respectively. Output and convert current to voltage here. Furthermore, the output signals of the current-voltage conversion circuits 26 and 27 are output to the angle calculation circuits 28 and 29, respectively, and the calculation processing of the above-mentioned equation (4) is executed here to obtain the inclination θ.
1 and θ2 are detected. Further, the beam divergence angle measuring device 20 subtracts the detection results of the inclinations θ1 and θ2 from the subtraction circuit 3
Then, the beam divergence angle θ is detected by executing the arithmetic processing of the equation (2).

【0035】具体的には、ビーム広がり角測定装置20
は、図4に示す回路構成により、ビーム広がり角θを測
定する。すなわちビーム広がり角測定装置20は、受光
素子23のx方向についての出力信号Sx1-1、Sx1-2
それぞれ演算増幅回路32及び33の反転入力端に入力
する。ここで演算増幅回路32及び33は、それぞれ非
反転入力端を接地すると共に、抵抗34及びコンデンサ
35の並列回路と抵抗36及びコンデンサ37の並列回
路とで帰還回路を形成し、これにより出力信号Sx1-1
x1-2を電流電圧変換して出力する。
Specifically, the beam divergence angle measuring device 20
Measures the beam divergence angle θ with the circuit configuration shown in FIG. That is, the beam divergence angle measuring device 20 inputs the output signals S x1-1 and S x1-2 of the light receiving element 23 in the x direction to the inverting input terminals of the operational amplifier circuits 32 and 33, respectively. Here, each of the operational amplifier circuits 32 and 33 has a non-inverting input terminal grounded, and forms a feedback circuit with a parallel circuit of the resistor 34 and the capacitor 35 and a parallel circuit of the resistor 36 and the capacitor 37, whereby the output signal S x1-1 ,
S x1-2 is converted into a current voltage and output.

【0036】演算増幅回路38は、演算増幅回路32及
び33の出力信号をそれぞれ入力抵抗39及び40を介
して反転入力端に入力し、帰還抵抗41により出力信号
を反転入力端に帰還するようになされている。さらに演
算増幅回路38は、非反転入力端を接地し、これにより
演算増幅回路32及び33の出力信号を加算して出力す
る。かくして演算増幅回路32は、(4)式の右辺第2
項の分母を計算することになる。
The operational amplifier circuit 38 inputs the output signals of the operational amplifier circuits 32 and 33 to the inverting input terminal via the input resistors 39 and 40, respectively, and feeds the output signal back to the inverting input terminal by the feedback resistor 41. Has been done. Further, the operational amplifier circuit 38 grounds the non-inverting input terminal, thereby adding and outputting the output signals of the operational amplifier circuits 32 and 33. Thus, the operational amplifier circuit 32 has the second right side of the equation (4).
The denominator of the term will be calculated.

【0037】これに対して演算増幅回路42は、演算増
幅回路32の出力信号を入力抵抗43を介して反転入力
端に入力し、演算増幅回路33の出力信号を入力抵抗4
4を介して非反転入力端に入力する。さらに演算増幅回
路42は、帰還抵抗45により出力信号を反転入力端に
帰還し、抵抗46により非反転入力端を接地するように
なされている。これにより演算増幅回路42は、演算増
幅回路32及び33の出力信号間で減算処理を実行し、
(4)式の右辺第2項の分子を計算することになる。
On the other hand, the operational amplifier circuit 42 inputs the output signal of the operational amplifier circuit 32 to the inverting input terminal via the input resistor 43, and the output signal of the operational amplifier circuit 33 is input resistor 4.
It is input to the non-inverting input terminal via 4. Further, in the operational amplifier circuit 42, the output signal is fed back to the inverting input end by the feedback resistor 45, and the non-inverting input end is grounded by the resistor 46. As a result, the operational amplifier circuit 42 executes the subtraction process between the output signals of the operational amplifier circuits 32 and 33,
The numerator of the second term on the right side of the equation (4) will be calculated.

【0038】さらに演算増幅回路42は、抵抗47を介
してオフセット電圧V1を反転入力端に入力し、ビーム
広がり角測定装置20では、このオフセット電圧V1を
調整することができるようになされている。これにより
ビーム広がり角測定装置20は、このオフセット電圧V
1を調整して演算増幅回路32、33、38、42のオ
フセット電圧を補正すると共に、凸レンズ21に対する
受光素子23の位置ずれを補正し、広がり角θの測定精
度を向上する。
Further, the operational amplifier circuit 42 inputs the offset voltage V1 to the inverting input terminal via the resistor 47, and the beam divergence angle measuring device 20 can adjust the offset voltage V1. As a result, the beam divergence angle measuring device 20 can detect the offset voltage V
1 is adjusted to correct the offset voltage of the operational amplifier circuits 32, 33, 38, 42, and the positional deviation of the light receiving element 23 with respect to the convex lens 21 is corrected to improve the measurement accuracy of the spread angle θ.

【0039】割り算回路50は、この演算増幅回路42
の出力信号を演算増幅回路38の出力信号で割り算して
出力し、これにより演算増幅回路38及び42と共に
(4)式の演算処理を実行し、その処理結果を出力す
る。このとき割り算回路50は、割り算結果を増幅して
出力することにより、次式
The division circuit 50 uses the operational amplifier circuit 42.
The output signal is output by dividing it by the output signal of the operational amplifier circuit 38, whereby the operational processing of the equation (4) is executed together with the operational amplifier circuits 38 and 42, and the processing result is output. At this time, the division circuit 50 amplifies the division result and outputs the result.

【数5】 で表されるように、10倍の割り算結果Vθ1を出力す
る。従って、(4)式をこの(5)式に代入して、この
割り算回路50は、次式
(Equation 5) As shown in, the 10-fold division result Vθ1 is output. Therefore, by substituting the equation (4) into the equation (5), the division circuit 50

【数6】 の関係式で表される角度検出信号Vθ1を出力すること
になる。かくしてビーム広がり角測定装置20では、割
り算結果を増幅して出力することにより、測定感度を向
上するようになされている。
(Equation 6) The angle detection signal Vθ1 represented by the relational expression is output. Thus, the beam divergence angle measuring device 20 improves the measurement sensitivity by amplifying and outputting the division result.

【0040】同様にしてビーム広がり角測定装置20
は、受光素子24のx方向についての出力信号Sx2-1
x2-2をそれぞれ演算増幅回路52及び53の反転入力
端に入力する。ここで演算増幅回路32及び33は、そ
れぞれ非反転入力端を接地すると共に、それぞれ帰還抵
抗54及び帰還コンデンサ55、帰還抵抗56及び帰還
コンデンサ57を有する電流電圧変換回路を形成し、こ
れにより出力信号Sx2-1、Sx2-2を電流電圧変換して出
力する。
Similarly, the beam divergence measuring device 20
Is an output signal S x2-1 of the light receiving element 24 in the x direction,
S x2-2 is input to the inverting input terminals of the operational amplifier circuits 52 and 53, respectively. Here, the operational amplifier circuits 32 and 33 form a current-voltage conversion circuit having a feedback resistor 54, a feedback capacitor 55, a feedback resistor 56, and a feedback capacitor 57, respectively, while grounding their non-inverting input terminals, respectively, and thereby the output signal. S x2-1 and S x2-2 are converted into current and voltage and output.

【0041】演算増幅回路58は、入力抵抗59及び6
0、帰還抵抗61と共に加算回路を形成し、演算増幅回
路42及び43の出力信号を加算して出力する。演算増
幅回路62は、入力抵抗63、64、帰還抵抗65及び
接地抵抗66と共に減算回路を形成し、演算増幅回路5
2及び53の出力信号間で減算処理を実行し、処理結果
を出力する。
The operational amplifier circuit 58 includes input resistors 59 and 6
0 and the feedback resistor 61 form an adder circuit, which adds the output signals of the operational amplifier circuits 42 and 43 and outputs them. The operational amplifier circuit 62 forms a subtraction circuit together with the input resistors 63 and 64, the feedback resistor 65 and the ground resistor 66, and the operational amplifier circuit 5
Subtraction processing is executed between the output signals of 2 and 53, and the processing result is output.

【0042】さらに演算増幅回路62は、抵抗67を介
してオフセット電圧V2を反転入力端に入力し、これに
よりビーム広がり角測定装置20では、受光素子24側
についてもこのオフセット電圧V1を調整して高い精度
で広がり角θを検出することができるようになされてい
る。
Further, the operational amplifier circuit 62 inputs the offset voltage V2 to the inverting input terminal via the resistor 67, whereby the beam divergence angle measuring apparatus 20 adjusts the offset voltage V1 also on the side of the light receiving element 24. The divergence angle θ can be detected with high accuracy.

【0043】割り算回路70は、この演算増幅回路62
の出力信号を演算増幅回路58の出力信号で割り算して
出力し、その処理結果を出力する。このとき割り算回路
50は、割り算結果を増幅して出力することにより、
(5)式及び(6)式に対応して次式
The division circuit 70 has the operational amplifier circuit 62.
The output signal of 1 is divided by the output signal of the operational amplifier circuit 58 and output, and the processing result is output. At this time, the division circuit 50 amplifies and outputs the division result,
The following equations corresponding to equations (5) and (6)

【数7】 の演算処理結果を出力し、これによりビーム広がり角測
定装置20では、測定感度を向上するようになされてい
る。
(Equation 7) The calculation processing result is output to improve the measurement sensitivity of the beam divergence angle measuring apparatus 20.

【0044】演算増幅回路71は、抵抗72と半固定の
可変抵抗73とを介して、割り算回路50及び70の出
力信号をそれぞれ反転入力端及び非反転入力端に入力す
る。この演算増幅回路71は、帰還抵抗74により負帰
還回路を形成し、また非反転入力端を抵抗75で接地す
るようになされ、これにより減算回路を形成する。これ
により演算増幅回路71は、割り算回路50及び70の
出力信号間で減算処理を実行し、これにより次式
The operational amplifier circuit 71 inputs the output signals of the division circuits 50 and 70 to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal via the resistor 72 and the semi-fixed variable resistor 73, respectively. In this operational amplifier circuit 71, a negative feedback circuit is formed by the feedback resistor 74, and the non-inverting input terminal is grounded by the resistor 75, thereby forming a subtraction circuit. As a result, the operational amplifier circuit 71 executes the subtraction process between the output signals of the division circuits 50 and 70.

【数8】 で表される演算処理結果を出力する。これによりビーム
広がり角測定装置20は、演算増幅回路71を介してビ
ーム広がり角検出結果Vθを出力するようになされてい
る。
[Equation 8] The calculation processing result represented by is output. Thus, the beam divergence angle measuring device 20 outputs the beam divergence angle detection result Vθ via the operational amplifier circuit 71.

【0045】ここでこの角度θ1及び角度θ2は、レー
ザービームL1の光軸に対して逆向きに検出される角度
でなることにより、また凸レンズ21及び22の光軸と
レーザービームL1の光軸とが平行に保持されていると
き、等しい値になることにより、この場合(8)式は、
角度θ1及びθ2を角度θとおいて、次式
Here, the angles θ1 and θ2 are angles detected in the opposite directions with respect to the optical axis of the laser beam L1, and also the optical axes of the convex lenses 21 and 22 and the optical axis of the laser beam L1. Since the values are equal when the two are held in parallel, the equation (8) in this case becomes
Letting the angles θ1 and θ2 be the angle θ, the following equation

【数9】 で表すことができる。[Equation 9] Can be represented by

【0046】従ってこの(9)式を変形して次式Therefore, the equation (9) is modified to obtain the following equation.

【数10】 の関係式を得ることができ、これにより検出感度を判断
することができる。ここでこの実施例においては、凸レ
ンズ21及び22の焦点距離fを250〔mm〕に選定
し、受光面の長さAが4.1〔mm〕の受光素子23及
び24を用いたことにより、この数値を(10)式に代
入すれば、次式
[Equation 10] Can be obtained, and the detection sensitivity can be determined from this. In this embodiment, the focal length f of the convex lenses 21 and 22 is selected to be 250 [mm], and the light receiving elements 23 and 24 having the light receiving surface length A of 4.1 [mm] are used. Substituting this value into equation (10),

【数11】 の関係式を得ることができ、これにより実用上充分な検
出感度を得るようになされている。
[Equation 11] It is possible to obtain the relational expression of ## EQU1 ## and to obtain practically sufficient detection sensitivity.

【0047】さらに演算増幅回路71は、入力抵抗76
を介してオフセット電圧V3を反転入力端に入力し、ビ
ーム広がり角測定装置20では、このオフセット電圧V
3を調整することができるようになされている。これに
よりビーム広がり角測定装置20は、割り算回路50及
び70等で発生したオフセットを補正し、測定精度を向
上するようになされている。また半固定の可変抵抗73
を調整して割り算回路50及び70間の利得のばらつき
を調整し、これにより測定精度を向上するようになされ
ている。
Further, the operational amplifier circuit 71 includes an input resistor 76.
The offset voltage V3 is input to the inverting input terminal via the
3 can be adjusted. Thereby, the beam divergence angle measuring device 20 corrects the offset generated in the division circuits 50 and 70, etc., and improves the measurement accuracy. Also, a semi-fixed variable resistor 73
Is adjusted to adjust variations in gain between the division circuits 50 and 70, thereby improving the measurement accuracy.

【0048】かくしてビーム広がり角測定装置20で
は、この演算増幅回路71の出力側に形成したテストポ
イントT1を介して、この角度測定結果Vθを出力する
ようになされている。
Thus, the beam divergence angle measuring device 20 outputs the angle measurement result Vθ via the test point T1 formed on the output side of the operational amplifier circuit 71.

【0049】ところでこのようにして広がり角θを測定
する前提として、鏡筒2がビーム広がり角測定装置20
に正しくセットされている必要がある。このためこの実
施例においては、演算増幅回路38、42、58及び6
2の各出力側にテストポイントT2〜T5を形成し、例
えばオシロスコープのX−Y軸にテストポイントT2及
びT3、T4及びT5の出力信号をそれぞれ入力して規
定の範囲に保持されているか否か判断することにより、
レーザービームL1の光量を確認し、またレーザービー
ムL1の光軸がビーム広がり角測定装置20に対して大
きくずれていないことを確認する。
By the way, as a premise for measuring the divergence angle θ in this way, the lens barrel 2 is used as the beam divergence angle measuring device 20.
Must be set correctly. Therefore, in this embodiment, the operational amplifier circuits 38, 42, 58 and 6 are used.
Test points T2 to T5 are formed on the respective output sides of 2 and whether or not the output signals of the test points T2 and T3, T4 and T5 are respectively input to the XY axis of the oscilloscope and are maintained within the specified range. By judging,
The light amount of the laser beam L1 is confirmed, and it is also confirmed that the optical axis of the laser beam L1 is not largely deviated from the beam divergence angle measuring device 20.

【0050】さらにビーム広がり角測定装置20では、
割り算回路50及び70の出力側にそれぞれテストポイ
ントT6及びT7を形成し、これにより同様にしてテス
トポイントT6及びT7の出力信号をモニタして、光軸
のずれ、演算増幅回路38等の飽和、割り算回路50及
び70の飽和等をモニタする。
Further, in the beam divergence angle measuring device 20,
Test points T6 and T7 are formed on the output sides of the division circuits 50 and 70, respectively, whereby the output signals of the test points T6 and T7 are monitored in the same manner to shift the optical axis, saturate the operational amplifier circuit 38, etc. The saturation of the division circuits 50 and 70 is monitored.

【0051】さらにビーム広がり角測定装置20は、受
光素子23及び24のy方向の位置検出信号Sy1-1、S
y1-2及びSy2-1、Sy2-2を用いて、鏡筒2が正しくセッ
トされているか否かを検出する。すなわちレーザービー
ムL1の光量が不適切な場合、レーザービームL1の光
軸が大きくずれている場合、テストポイントT2〜T7
の出力信号をモニタして確認することができる。これに
対してレーザービームL1の光軸が正確にセットされて
いない場合も考えられる。
Further, the beam divergence angle measuring device 20 includes position detection signals S y1-1 and S y of the light receiving elements 23 and 24 in the y direction.
y1-2 and S y2-1, using S y2-2, detects whether the lens barrel 2 is properly set. That is, when the light amount of the laser beam L1 is inappropriate, or when the optical axis of the laser beam L1 is largely deviated, test points T2 to T7
The output signal of can be monitored and confirmed. On the other hand, it may be considered that the optical axis of the laser beam L1 is not accurately set.

【0052】このため図5に示すようにビーム広がり角
測定装置20は、受光素子23のy方向についての出力
信号Sy1-1、Sy1-2をそれぞれ演算増幅回路80及び8
1の反転入力端に入力する。ここで演算増幅回路80及
び81は、それぞれ非反転入力端を接地すると共に、そ
れぞれ帰還抵抗82及び帰還コンデンサ83、帰還抵抗
84及び帰還コンデンサ85を有する電流電圧変換回路
を形成し、これにより出力信号Sy1-1、Sy1-2を電流電
圧変換して出力する。
Therefore, as shown in FIG. 5, the beam divergence angle measuring apparatus 20 outputs the output signals S y1-1 and S y1-2 of the light receiving element 23 in the y direction to the operational amplifier circuits 80 and 8, respectively.
Input to the inverting input terminal of 1. Here, the operational amplifier circuits 80 and 81 form a current-voltage conversion circuit having a feedback resistor 82, a feedback capacitor 83, a feedback resistor 84, and a feedback capacitor 85, respectively, while grounding their non-inverting input terminals, respectively, and thereby an output signal. S y1-1 and S y1-2 are converted into current and voltage and output.

【0053】演算増幅回路86は、入力抵抗87及び8
8、帰還抵抗89と共に加算回路を形成し、演算増幅回
路80及び81の出力信号を加算して出力する。演算増
幅回路90は、入力抵抗91、92、帰還抵抗93及び
接地抵抗94と共に減算回路を形成し、演算増幅回路8
0及び81の出力信号間で減算処理を実行し、処理結果
を出力する。割り算回路95は、この演算増幅回路90
の出力信号を演算増幅回路86の出力信号で割り算して
出力し、その処理結果を出力する。
The operational amplifier circuit 86 includes input resistors 87 and 8
8. An adder circuit is formed together with the feedback resistor 89, and the output signals of the operational amplifier circuits 80 and 81 are added and output. The operational amplifier circuit 90 forms a subtraction circuit together with the input resistors 91 and 92, the feedback resistor 93, and the ground resistor 94, and the operational amplifier circuit 8
Subtraction processing is executed between the output signals 0 and 81, and the processing result is output. The division circuit 95 uses the operational amplification circuit 90.
Output signal is divided by the output signal of the operational amplifier circuit 86 and output, and the processing result is output.

【0054】同様にして演算増幅回路96及び97は、
それぞれ非反転入力端を接地すると共に、それぞれ帰還
抵抗98及び帰還コンデンサ99、帰還抵抗100及び
帰還コンデンサ101を有する電流電圧変換回路を形成
し、これにより出力信号Sy2-1、Sy2-2を電流電圧変換
して出力する。
Similarly, the operational amplifier circuits 96 and 97 are
A non-inverting input terminal is grounded, and a current-voltage conversion circuit having a feedback resistor 98, a feedback capacitor 99, a feedback resistor 100, and a feedback capacitor 101 is formed, and the output signals S y2-1 and S y2-2 are thereby generated . Converts current and voltage and outputs.

【0055】演算増幅回路102は、入力抵抗103及
び104、帰還抵抗105と共に加算回路を形成し、演
算増幅回路96及び97の出力信号を加算して出力す
る。演算増幅回路106は、入力抵抗107、108、
帰還抵抗109及び接地抵抗110と共に減算回路を形
成し、演算増幅回路96及び97の出力信号間で減算処
理を実行し、処理結果を出力する。
The operational amplifier circuit 102 forms an adder circuit together with the input resistors 103 and 104 and the feedback resistor 105, adds the output signals of the operational amplifier circuits 96 and 97, and outputs them. The operational amplifier circuit 106 includes input resistors 107, 108,
A subtraction circuit is formed together with the feedback resistor 109 and the grounding resistor 110, a subtraction process is executed between the output signals of the operational amplifier circuits 96 and 97, and the processing result is output.

【0056】割り算回路115は、この演算増幅回路1
06の出力信号を演算増幅回路102の出力信号で割り
算して出力し、その処理結果を出力する。これによりビ
ーム広がり角測定装置20は、凸レンズ21及び22を
介して入射するレーザービームL1についても、y方向
について広がり角を検出するようになされている。
The division circuit 115 has the operational amplifier circuit 1
The output signal of 06 is divided by the output signal of the operational amplifier circuit 102 and output, and the processing result is output. As a result, the beam divergence measuring device 20 detects the divergence angle in the y direction even for the laser beam L1 incident via the convex lenses 21 and 22.

【0057】ここでこの凸レンズ21及び22は、レー
ザービームL1の長軸方向、両端に配置されていること
により、この凸レンズ21及び22の中心を結ぶ直線が
レーザービームL1の光軸と交差するとき、すなわちレ
ーザービームL1の光軸が凸レンズ21及び22間に正
しく保持されているとき、値0の検出結果が得られる。
これによりビーム広がり角測定装置20は、この割り算
回路95及び115の出力信号をテストポイントT8及
びT9を介して出力し、光軸が正しく保持されているか
否かを確認することができるようになされている。
Since the convex lenses 21 and 22 are arranged at both ends in the long axis direction of the laser beam L1, when the straight line connecting the centers of the convex lenses 21 and 22 intersects the optical axis of the laser beam L1. That is, when the optical axis of the laser beam L1 is correctly held between the convex lenses 21 and 22, the detection result of the value 0 is obtained.
As a result, the beam divergence angle measuring device 20 can output the output signals of the dividing circuits 95 and 115 via the test points T8 and T9 and confirm whether or not the optical axis is correctly held. ing.

【0058】かくして実際に測定した結果を記号「*」
で表して図6に示すように、最大で0.02〔mra
d〕の誤差で広がり角を検出することができ、実用上充
分な精度を確保することができた。
Thus, the result of the actual measurement is represented by the symbol "*".
As shown in FIG. 6, the maximum is 0.02 [mra
The divergence angle can be detected by the error [d], and sufficient accuracy can be secured for practical use.

【0059】以上の構成において、鏡筒2の大口径レン
ズから出射されたレーザービームL1は、このレーザー
ビームL1の長軸方向、両端において、凸レンズ21及
び22でそれぞれ受光され、位置検出素子でなる受光素
子23及び24に集光され、これによりこの受光素子2
3及び24で、各凸レンズ21及び22に対するレーザ
ービームL1の傾きθ1及びθ2に応じて信号レベルが
変化する出力信号Sx1-1〜Sy2-2を検出することができ
る。
In the above structure, the laser beam L1 emitted from the large-diameter lens of the lens barrel 2 is received by the convex lenses 21 and 22 at both ends in the major axis direction of the laser beam L1 and serves as a position detecting element. The light is collected on the light receiving elements 23 and 24, and this causes the light receiving element 2
3 and 24, it is possible to detect the output signals S x1-1 to S y2-2 whose signal levels change according to the inclinations θ1 and θ2 of the laser beam L1 with respect to the respective convex lenses 21 and 22.

【0060】これら受光素子23及び24の出力信号の
うち、x方向の出力信号Sx1-1、Sx1-2及びSx2-1、S
x2-2は、電流電圧変換回路26及び27を形成する演算
増幅回路32、33、52、53において、電流電圧変
換処理された後、それぞれ演算増幅回路38、42及び
割り算回路50と演算増幅回路58、62及び割り算回
路70とで角度を表す信号Vθ1及びVθ2に変換さ
れ、減算回路30を形成する演算増幅回路71におい
て、この信号Vθ1及びVθ2間で差信号が検出される
ことにより、ビーム広がり角θが検出される。
Of the output signals of the light receiving elements 23 and 24, the output signals S x1-1 , S x1-2 and S x2-1 , S in the x direction are included .
The x2-2 is subjected to current-voltage conversion processing in the operational amplifier circuits 32, 33, 52 and 53 forming the current-voltage converter circuits 26 and 27, and then the operational amplifier circuits 38 and 42, the division circuit 50 and the operational amplifier circuit, respectively. 58, 62 and the division circuit 70 convert the signals Vθ1 and Vθ2 representing the angles, and the operational amplification circuit 71 forming the subtraction circuit 30 detects a difference signal between the signals Vθ1 and Vθ2, thereby expanding the beam. The angle θ is detected.

【0061】以上の構成によれば、レーザービームL1
の長軸方向、両端において、凸レンズ21及び22でレ
ーザービームL1を集光し、受光素子23及び24で受
光してこの凸レンズ21及び22に入射するレーザービ
ームL1の傾きを検出し、この傾き検出結果に基づいて
レーザービームL1の広がり角を検出することにより、
簡易かつ正確にレーザービームL1の広がり角を検出す
ることができる。
According to the above configuration, the laser beam L1
The laser beam L1 is condensed by the convex lenses 21 and 22 at both ends in the major axis direction of the laser beam, and the inclination of the laser beam L1 incident on the convex lenses 21 and 22 is detected by the light receiving elements 23 and 24, and the inclination is detected. By detecting the divergence angle of the laser beam L1 based on the result,
The divergence angle of the laser beam L1 can be detected simply and accurately.

【0062】なお上述の実施例においては、単にレーザ
ービームL1の広がり角を測定する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、光軸の傾きを併せて検出し
てもよい。すなわち角度演算回路29及び30の傾き検
出結果を加算して、光軸の傾きも併せて測定することが
できる。
In the above embodiment, the case where the divergence angle of the laser beam L1 is simply measured has been described, but the present invention is not limited to this, and the tilt of the optical axis may be detected together. That is, the tilt detection results of the angle calculation circuits 29 and 30 can be added together to measure the tilt of the optical axis.

【0063】さらに上述の実施例においては、レーザー
ビームL1の長軸方向についてのみ広がり角を測定する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、短軸方
向についても併せて測定してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the divergence angle is measured only in the major axis direction of the laser beam L1 has been described, but the present invention is not limited to this, and the measurement is also performed in the minor axis direction. Good.

【0064】さらに上述の実施例においては、光空間伝
送装置から出射されるレーザービームについて広がり角
を測定する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、種々の光学系から出射される光束の平行度を測定す
る場合等に広く適用することができる。
Further, in the above-mentioned embodiments, the case where the divergence angle of the laser beam emitted from the optical space transmission device is measured has been described, but the present invention is not limited to this, and the luminous flux emitted from various optical systems is described. It can be widely applied to the case of measuring the parallelism of.

【0065】[0065]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、空間等に
出射される光束の広がり角を簡易かつ正確に測定するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily and accurately measure the divergence angle of a light beam emitted into a space or the like.

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

【図1】本発明の一実施例によるビーム広がり角測定装
置を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a beam divergence angle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】光空間伝送装置のレーザービームについて、図
1のビーム広がり角測定装置を用いる場合の配置を示す
斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement of the laser beam of the optical free space transmission apparatus when the beam divergence angle measuring apparatus of FIG. 1 is used.

【図3】図1のビーム広がり角測定装置の傾き測定原理
を示す略線図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the principle of tilt measurement of the beam divergence angle measuring device of FIG.

【図4】図1のビーム広がり角測定装置の信号処理の説
明に供する接続図である。
FIG. 4 is a connection diagram for explaining signal processing of the beam divergence angle measuring apparatus of FIG.

【図5】図4に対応して示すy方向の信号処理の説明に
供する接続図である。
FIG. 5 is a connection diagram for explaining the signal processing in the y direction shown corresponding to FIG.

【図6】図1のビーム広がり角測定装置の測定結果を示
す特性曲線図である。
FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing a measurement result of the beam divergence angle measuring apparatus of FIG.

【図7】光空間伝送装置を示す略線図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an optical space transmission device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光空間伝送装置 7 大口径レンズ 20 ビーム広がり角測定装置 21、22 凸レンズ 23、24 受光素子 26、27 電流電圧変換回路 28、29 角度演算回路 30 減算回路 1 Optical Space Transmission Device 7 Large Diameter Lens 20 Beam Divergence Measurement Device 21, 22 Convex Lens 23, 24 Light-Receiving Element 26, 27 Current-Voltage Conversion Circuit 28, 29 Angle Calculation Circuit 30 Subtraction Circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/22 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical indication H04B 10/22

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光軸を横切る方向の光束の両端において、
前記光軸に対する前記光束の角度をそれぞれ検出して第
1及び第2の角度検出結果を出力する第1及び第2の角
度検出系と、 前記第1及び第2の角度検出結果に基づいて、前記光束
全体としての広がり角を検出する広がり角検出系とを具
えることを特徴とするビーム広がり角測定装置。
1. At both ends of a light beam in a direction transverse to the optical axis,
Based on the first and second angle detection results, first and second angle detection systems that respectively detect the angle of the light flux with respect to the optical axis and output first and second angle detection results, A beam divergence angle measuring device, comprising: a divergence angle detection system for detecting a divergence angle of the entire light flux.
【請求項2】前記第1及び第2の角度検出系は、 前記光束の両端において、前記光束を受光して集光する
レンズ系と、 前記集光した光束を受光し、前記光束の集光位置に応じ
て信号レベルが変化する位置検出信号を出力する受光素
子と、 前記位置検出信号に基づいて、前記第1及び第2の角度
検出結果を出力する信号処理回路とでそれぞれ形成され
たことを特徴とする請求項1に記載のビーム広がり角測
定装置。
2. The first and second angle detection systems include a lens system that receives and focuses the light flux at both ends of the light flux, and receives the focused light flux and condenses the light flux. A light receiving element that outputs a position detection signal whose signal level changes according to the position, and a signal processing circuit that outputs the first and second angle detection results based on the position detection signal, respectively. The beam divergence angle measuring device according to claim 1.
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