JPS5983116A - 光学系の調整装置 - Google Patents

光学系の調整装置

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JPS5983116A
JPS5983116A JP19306782A JP19306782A JPS5983116A JP S5983116 A JPS5983116 A JP S5983116A JP 19306782 A JP19306782 A JP 19306782A JP 19306782 A JP19306782 A JP 19306782A JP S5983116 A JPS5983116 A JP S5983116A
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light
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incident
light source
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Kaneyasu Ookawa
金保 大川
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、平行光学系のビームの平行度及び光軸の傾き
を高精度で検出し且つ調整し得るようにした光学系の調
整装置に関する。
であるときは第1図(A)に示したように入射光は該レ
ンズの焦点F′に集束するが、入射光が該レンズの光軸
上の光源から出る集束光または発散光であるときは第1
図(Blまたは(0)に示したように入射光は焦点F′
に対して各々前方または後方で光軸上に集束し、捷だ入
射光が該レンズの光軸に対して平行で々い平行ビームで
あるときは第1図(D)に示したように焦点F′を含む
焦点面内で光軸から離れた位置に集束する。これを利用
して入射光の集束位置を検出して、集束位置の焦点F′
からの光軸方向のずれ量2を測定することにより入射光
の平行度を、集束位置の光軸からの距離りを測定するこ
とにより光軸の傾きを各々検出し、二つの量z、hを各
々セロにすることにより、光軸に対して平行す平行ヒー
ムヲ得る方式が従来行なわれている。
しかしながら、この方式は、光学レンズの調整がかなり
難しく而もビームの測定及び調整の精度が低い(平行度
で±2′、傾きで±2o“程度の測定精度である)等の
欠点があυ、特に半導体レーザーを使用した光デイスク
用ピックアップ等の超精密分野に属する光学系の場合に
は実用上間頃があった。
本発明は、以上の点に鑑み、平行光学系のビームの平行
度及び光軸の傾きを高精度で検出し且つ調整し得るよう
にしたレンズ系の調整装fvを提供せんとするものであ
る。
先づ第2図により本発明の詳細な説明する。第2図にお
いて、1はプリズムで、面1a及び1bのなす角が該プ
リズムを構成するガラスの空気に対する臨界角に設定さ
れていると共に面1bは反射膜を施すことにより反射鏡
になっている。2及び3はプリズム1の面1aを透過し
た光を検出する受光素子でちる。最初にプリズム1内に
入射し面】aで反射した後面1bに垂直に入射する光線
a、を考える。この光線aがプリズム1内に入射した後
面1aに入射する角度、即ち光線a。の面1aへの入射
角、はθCであるから、光線a。は面1aで全反射する
。面1aで全反射された光線a1は面1bに対して垂直
に入射し、面1bで反射された光線a2は光@a1と同
じ径路をとって再び面1aに入射角Ocで入射して全反
射され、面1aで全反射された光線a3は光線a。と同
じ径路をとってプリズム1の外へ出て再び光源へ戻る。
従ってこの場合、光線a。も光線a2も面1aで全反射
し全く透過しないので、受光素子2及び3には光が入射
せず、その検出値はゼロである。次に光線すを考えると
、この光線すがプリズム1内に入射しだ後面1aに入射
する角度、即ち光線す。の面1aへの入射角はθCより
大きいので、光線す。は面1aで全反射する。
而1aで全反射された光線b□は面1bに対してほぼ垂
直に入射し、面1bで反射された光線b2は再び面1a
に入射するが、このときの光線b2の面1aに対する入
射角はθCより小さいので、光線b2の一部が透過して
光線b3′として受光素子3に入射して、面1aで反射
された光線b3はプリズム1の外へ出る。従ってこの場
合受光素子3のみが検出を行なう。また光線Cの場合に
は、この光線Cがプリズム】内に入射した後面1aに入
射する角度、即ち光線C8の面1aの入射角がθCより
小さいだめ、光線C6は一部が光線C工′として“透過
して受光素子2に入射し、面1aで反射された光線C1
は面゛1b・で反射され光@C2として再び面1aに入
射するが、このときの光線C2の面1aに対する入射角
はθCより大きいので全反射され、面1aで全反射され
た光線C3はプリズム1の外へ出る。従ってこの場合受
光素子2のみが検出を行なう。さらに何れの場合にも面
1 a、への入射角が臨界角θCより小さい場合、入射
角が小さい程面1aにおける透過率が犬きくなるので、
受光素子2及び3の検出値が大きい。
かくして受光素子2及び3の検出値が共にゼロの場aに
のみ、入射光はンC軸に平行な平行ビームであることに
なる。
次に、上述の原理を用いた本発明の詳細な説明する。第
3図及び第4図において、10はプリズムで、これを構
成するガラスの臨界角付近の入射角の光線に対する反射
防止膜を施した面10aと反射膜を施すことにより反射
鏡になっている面10bとを備えており、載面10a及
び101)のなす角が該プリズム10を構成するガラス
の空気に対する臨界角θCに設定されている。11及び
12は面1aからの透過光を検出する受光素子で、プリ
ズム10に対して固定的に配設されている。13は被検
光学系でレンズ14を有している。15は被検光学系1
30基準面13a、により所定の方向に被検光学系13
を取付ける装着部、16は装着部15を基準面13aに
平行な面内で光軸Oの周りに回転可能に保持する固定部
材で、回転方位を読取るだめの目盛りを備えていると共
に被検光学系13.装着部15と一体的に光軸0に対し
て第4図紙面内で俯仰可能に構成されており、さらにこ
の俯仰角を読取るための目盛りを有している。
17は光軸0上で光軸方向に移動可能に配設された光源
である。尚、光源17から出て光軸Oに沿つて進む光が
被検光学系13のない場合プリズム10に入射し面10
aに臨界角θCなる入射角で入射して全反射せしめられ
面]、 Obに垂直に入射するように、各部材が配置さ
れている。18は受光素子11ど受光素子12との感度
を同一レベルにするだめの補正回路で、入力に対し面1
01)での反射率をかけた値に対応する信号を出力する
。19は減算回路、20は絶対値回路、21はピーク検
出器、22はモータ駆動回路、23は伝動機構を介して
装着部15を光軸0の周りに回動せしめるモータ、24
は最小値検出回路、25は俯仰角制御装置、26は加算
回路、27は最小値検出回路、28はモ・−夕駆動回路
、29は光源17を光軸Oに沿って移動せしめるモータ
である。
本発明実施例は以上のように構成されているから、被検
光学系13を装着部15に取付けて光源17をONにす
れば、モータ23が始動して被検光学系13のし/ズ1
4が光軸0の周りに回動せしめられ、このとき光源17
からの光はレンズ14を介してプリズム10に入射し、
光軸0に対して被検光学系13のレンズ14の光軸が傾
いているか光源17がレンズ14の焦点位置にないとき
即ちプリズム10に入射する光が光軸0に平行な平行光
でない場合には前述の本発明原理に基づき受光素子11
及び/または12に光が入射するため、受光素子11.
12から信号が出力される。補正回路18で補正された
受光素子11からの出カニ。
と受光素子12からの出力■2とは減算回路19に人力
され、さらに絶対値回路20でlr□−工21が演算さ
れる。ピーク検出器21で1工1−I21の最大値が検
出されるとモータ駆動回路22に信号が出力されてモー
タ23が停止せしめられる。かくして、プリズム10へ
の入射ビームが傾いている場合面10aへの入射角はビ
ーム傾きの方位が第4図において紙面内にあるときに最
大または最小となるため受光素子11及び12の出力の
差即ちl Tt−1,11ノー最大値をとることから、
ビームの傾き方位が第4図において紙面内に調整される
。次に、俯仰角制御装置25を作動させて固定部材16
をあおりレンズ14を光軸0に対して俯仰させながら、
絶対値回路20からの信号が人力されている最小値検出
回路24により1工1−I21の最小値を検出しこのと
き該俯仰角制御装置25を停止せしめる。かくして、第
2図において面1bに垂直に入射する光線aに対して互
いに逆方向に同じ角度だけ傾斜している光線す及びCに
関して光線b2の面1aへの入射角と光線C6の面1a
への入射角が等しいので受光素子2及び3の出力の差が
0となることから、被検光学系13のレンズ14の光軸
が光軸Oと一致するように調整される。さらに、算回路
26に人力して(工、 + I2)を演算して、最小値
検出回路27により(I+ + I2 )の最小値を検
出してモータ駆動回路28に信号を出力し、モータ29
を停止せしめる。かくして光源17がレンズ14の焦点
位置に位置せしめられ、光源17かう出7’c 光はレ
ンズ】4により光軸0に平行す平行光となってプリズム
10に入射する。
第5図には本発明による第二の実施例が示されており、
第3図に示した実施例と同じ構成要素には同じ符号を付
してその説明を省略すれば、30はプリズムで、面30
a及び30bのなす角はプリズム10を構成するガラス
の空気に対する臨界角である必要はなく、例えば直角プ
リズムでもよい。31は反射鏡で、光源から面30aに
対して該プリズム30を構成するガラスの空気に対する
臨界角にはソ等しい入射角で入射した光が面30aで全
反射された後肢反射i31に垂直に入射するように調整
可能に配置されている。32は例えば偏光ビームスプリ
ッタと1/4波長板の組合せから成る光アイソレータで
光源への戻り光を遮断すると共に例えば光源が半導体レ
ーザーの場合にノイズを低減させるために役)γつ。
この第二の実施例によれば、その作用は第3図に示した
実施例と同様であり、プリズム30の面30aと30b
のなす角を臨界角に仕上げる代りに反射鏡31を調整す
ることにより同様の作用を得るようにしである。
以上述べたように本発明によれば、プリズムの臨界角を
利用して平行光学系のビームの平行度及び光軸の傾きを
極めて容易且つ高精度で検出し且つ調整することができ
るので、非常に効果的である。さらに第二の実施例の場
合には戻り光が光アイソレータ32により光源17に戻
らないようにしであるので、半導体レーザーのように戻
り光が出力に影響を与えるような場合には極めて有効で
ある。
尚、以」二の説明では、調整の操作をモータにより行な
っているが、受光素子の出力を観察しながら手動により
各調整操作を行なってもよく、特に振動によって悪影響
が生じやすい場合には手動による調整が好ましい。また
受光妻子は、一つを分割して使用するようにすれば一個
でもよい。さらに第二の実施例においては而30aに反
射防止膜を施していないが、特に高精度を要しない場合
には実用上十分である。
また、本発明装置により光軸合せを行なった後、被検光
学系を取付けるべき他の装置の光軸を光軸Oと予め一致
させておいて、被検光学系を該装置に取Nけると、非常
に高精度に光軸合せしだ状態で被検光学系を組込むこと
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は入射光の平rテ度とレンズによる結像状態を示
す説明図、第2図は本発明の原理を示す説明図、第3図
及び第4図は本発明による第一の実施例を示す概略図、
第5図は本発明による第二の実施例を示す図である。 1.10,30・・・・プリズム、2,3,11゜12
・・・・受光素子、13・・・・被検光学系、14・・
・・レンズ、15・・・・装着部、16・・・・固定部
材、17・・・・光源、18・・・・補正装置、19・
・・・減算回路、20・・・・絶対値回路、21・・・
・ピーク検出器、22,28・・・・モータ駆動回路、
23,29・・・・モータ、24,27・・・・最小値
検出回路、25・・・・俯仰角制御装置、26・・・・
加算回路、31□・・・・反射鏡、32・・・・光アイ
ソレータ。 代理人   篠原泰司 11図 (A)              (B)→ゴ (C)             (D)第3図 一 第4図 26   27   28 第5図 手続補正書(自発) (3500円)         昭和57年12月2
4日特許庁長 官     殿 1、事件の表示 特願昭57−193067号 公昭  −号 2、発明の名称  光学系の調整装置 3、補正をする者   事件との関係  特許出願人東
京都渋谷区幡ケ谷2の43の2 代表取締役  北 村 茂 男 4、代 理 人 〒105東京都港区新橋5の19 電話東京(432) 4 5 7 6 (6582)弁理士篠原泰司 5、補正により増加する発明の数 6、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄及び発明の詳細な説明の欄
。 7、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙添付の通シ訂正する。 (2)  明細書第2頁20行目の「二つの量z 、 
’h Jを「二つの量Z 、 h」と訂正する。 (3)明細書簡6頁8行目の1而1aJを「面10a」
と訂正する。 (4)明細書第7頁6行目の「するだめの」を「する即
ち光源からの光が各受光素子11゜12に達するまでの
反射率の差を補正するだめの」と訂正する。 (5)明細書第11頁8行目の1ある。」の次に下記文
章を挿入する。 「ここで、全反射面(面1a、10a、30a)はプリ
ズムの一面である必要はなく、単にガラス板等の透明板
であってもよい。」(6)  明細書第11頁14行目
の「でもよい。」を「でもよく、他の光電変換装置でも
差し支えない。」と訂正する。 特許請求の範囲 (1)光軸上に配設された光源と、該光軸に沿って該光
源から出た光が臨界角で入射するように該光軸に対して
斜設された反射屈折面と、該反射屈折面で全反射した前
記光軸に沿う光が垂直に入射するように配設された反射
面と、前記反射屈折面を直接透過した光と該反射屈折面
で全反射されさらに前記反射面で反射された後肢反射屈
折面を透過する光とを個々に検出し得るように該反射屈
折面の後方に配設された光電変換装置と、前記光源と反
射屈折面との間に被検光学系を保持する保持機構とを備
えていることを特徴とする、光学系の調整装置。 (2)光軸上に配設された光源と、該光軸に沿って該光
源から出た光が臨界角で入射するように該光軸に対して
斜設された反射屈折面と、該反射屈折面で全反射した前
記光軸に沿う光が垂直に入射するように配設された反射
面と、前記反射屈折面を直接透過した光と該反射屈折面
で全反射されさらに前記反射面で反射された後肢反射屈
折面を透過する光とを個々に検出し得るように該反射屈
折面の後方に配設された光電変換装置と、前記光源と反
射屈折面との間に被検光学系を光軸の周シに調整可能に
且つ光軸に対して俯仰方向に調整可能に保持する保持機
構と、前記光電変換装置の二つの入射光に対する出力の
差の最大値を検出する装置と、該出力の和の最小値を検
出する装置とを備えていて、被検光学系の光軸のずれを
検出し得るようにしたことを特徴とする、光学系の調整
装置。 (3)光電変換装置の二つの入射光に対する出力の差の
最小値を検出する装置を備えていて、被検光学系の光軸
のずれ及び焦点位置を検出し得るようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲(2)にii−載の光学系の調整
装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光軸上に配設された光源と、該光軸に沿って光源から出
    た光がプリズム内に透過した後読プリズムを構成するガ
    ラスの臨界角で入射して全反射せしめられるように配置
    された面を有するプリズムと、プリズムの前記面で全反
    射された光が垂直に入射するように該プリズムの他の一
    つの面として構成された捷たはプリズムの外部に配設さ
    れた反射鏡と、プリズムの前記面を直接透過した光と該
    面で全反射されさらに反射鏡で反射されだ後読面を透過
    する光とを個々に検出し得るように該面の後方に配設さ
    れた受光素子と、プリズムと光源の間に被検光学系を光
    軸の周りに調整可能に且つ光軸に対して俯仰方向に調整
    可能に保持する保持機構とを備えていて、受光素子の二
    つの入射光に対する出力を比較して被検光学系の光軸の
    ずれ及び焦点位置を検出し得るようにした、光学系の調
    整装置。
JP19306782A 1982-11-02 1982-11-02 光学系の調整装置 Granted JPS5983116A (ja)

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