JPH0255731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、結像光学系およびレーザ光学系の領
域に係わりかつ光束、例えばレーザビーム束にお
ける強度分布が光束の光軸に横断する方向にあつ
て、光路内に設けられた基準面に関して調整され
なければならない光学装置に関する。

従来の技術 光束の強度分布、位置または方向は、鏡、方向
変換プリズム、光学透明平板および光学透明楔、
ライン格子、ホログラフイツク偏向絞り、音響的
な多重周波数変調器または音響光学リフレクタの
ような光学要素によつて影響を受ける。光源自体
が移動することもある。光束の、強度分布、位置
または方向に関しての調整は、鏡保持体のような
機械的な位置調整の形態またはピエゾ駆動装置の
ような電子機械的な位置調整の形態における適当
な調整部材によつて行なわれる。

光束の調整の監視のために、調整過程の期間中
ターゲツトデイスク、スクリーンまたは孔絞りの
ようなゲージを観察するかまたは適当なホト検出
器からの信号を例えばオシログラフに可視表示可
能とすることが公知である。

発明が解決しようとする問題点 しかし公知の調整補助手段は数多くの場合にお
いて十分には精確でなく、最適な調整についての
一義的な情報を示していないことも多く、場合に
よつては取扱いにくゝもある。さらに例えば調整
部材のさらされる位置に基いてまたは光学装置の
構造がコンパクトであるため、調整過程の際同時
に、行なわれる調整の精確な観察または監視を行
なうことができないことも多い。

したがつて発明の課題は、調整を一層容易かつ
精確に実施することができかつさらに最適な調整
に対して必要なステツプを量および方向について
信号化する、光束の光軸を横断する方向にあつ
て、光路内に設けられた基準面に関して光束にお
ける強度分布を音響的に監視するための方法およ
び装置を提供することである。

問題点を解決するための手段 この課題は本発明によれば方法に関しては特許
請求の範囲第１項の特徴部分に記載の構成および
装置に関しては特許請求の範囲第６項の特徴部分
に記載の構成によつて解決される。本発明の有利
な実施例は、特許請求の範囲の実施態様項に記載
されている。

実施例 次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて
詳細に説明する。

第１図は、光束、例えばレーザビーム束の、光
束の光軸を横断する方向にある前以つて決められ
た基準面における強度分布に関する調整の音響監
視装置の実施例を示す。

光源および調整手段は図示されていないが光束
１は、前以つて決められた、光束１の光軸２を横
断する方向に位置する基準面３において所定の、
位置に依存する強度分布I_s＝ｆ（ｘ、ｙ）を有す
るものとする。基準面３における所望の強度に対
する例が第２図に示されている。第２図には空間
関数として、基準面３の座標値ｘおよびｙによつ
て規定される個別面要素に対する目標強度値I_sが
図示されている。所望の強度分布に対して必要な
目標強度値_s＝ｆ（ｘ、ｙ）は、監視装置の目標
値メモリ５に正規化された形態において、基準面
３の個別面要素４に対して呼び出し可能に記憶さ
れている。

ビーム束１における強度分布の変化は例えば光
束１の光路にあるレンズまたはプリズムの移動に
よつて生じる可能性がある。

調整過程の開始前またはその期間中にその都度
の強度分布I_i＝ｆ（ｘ、ｙ）を測定するために光
束１の光路に半透明の平面鏡６（ビームスピリツ
タ）が設けられている。この鏡によつて部分光束
１′が分割されかつ監視装置の光測定面７に投射
される。光測定面７および基準面３は平面鏡６に
対して同じ間隔を有する。光測定面７は例えば面
状に配置されたｎ個のホトダイオードを有するホ
トダイオードマトリクスであり、その際基準面３
内のおのおのの面要素４にホトダイオードマトリ
クス内の位置的に一致するホトダイオードが対応
付けられ、その結果ホトダイオードの個別出力信
号は、基準面３の面要素４に対する測定された、
場所に依存する実際強度値I_i＝ｆ（ｘ、ｙ）に相
当する。光測定面７は勿論光束１の光路に配置す
ることもできる。

光測定面７において測定されたｎ個の実際強度
値I_iは、アナログマルチプレクサ９の入力側８に
供給され、マルチプレクサが個別実際強度値I_iを
順次サイクリツクにその出力側１０を介して後置
接続されたAD変換器１１に通し接続する。

アナログマルチプレクサ９の制御のためにクロ
ツク発生器１２はクロツクパルス列T_pを発生し、
クロツクパルス列はクロツク入力側１３を介して
高速の循環計数器１４において計数される。この
計数器１４のデータ出力側１５に、ｎ個の種々異
なつたビツト組合せを有するデジタル制御信号S₁
が生じる。この組合せは、個別測定サイクルにお
けクロツクパルス列T_pのｎ個の計数されたクロ
ツク後その都度繰返される。同時に計数器１４の
信号出力側１６に測定サイクルの終了時にその都
度制御信号S₂“測定サイクル終了”が生じる。デ
ジタル制御信号S₁は、個別測定サイクルにおいて
測定された実際強度値I_iを通し接続するためにア
ナログマルチプレクサ９の制御入力側に供給さ
れ、その際制御信号S₁のおのおののビツト組合せ
によつて基準面３の所定の面要素４の実際強度値
I_iがAD変換器１１に通し接続される。

AD変換器１１においてデジタル化された、個
別面要素４の実際強度値I_iは図示の実施例におい
ては正規化段１８において正規化される。その理
由は大抵の場合絶対ではなくて、相対的な強度分
布が重要だからである。正規化段１８は、機械ス
イツチによつて略示されている電子切換スイツチ
１９と、加算装置および一時和メモリを有する加
算段２０と、割算段２１とから成る。電子スイツ
チ１９は測定サイクルの終了時においてその都度
計数器１４において発生される制御信号S₂“測定
サイクル−終了”によつて切換られる。これによ
つて例えば偶数番目の測定サイクルにおいてその
都度、個別の実際強度値I_iが加算段２０に供給さ
れ、加算装置において加算され、和値ΣI_iが内部
レジスタに格納されかつ加算装置の一時和メモリ
がリセツトされ、一方奇数番目の測定サイクルに
おいてその都度、正規化された実際強度値_iが
割算段２１において個別実際強度値I_iを記憶され
た和値ΣI_iによつて割算することによつて形成さ
れる。正規化された実際強度値_iは、おのおの
の面要素４に対して順次送出されかつ差形成段２
２に供給される。その際計数器１４において計数
されるクロツクパルス列T_pの周波数は、２つの
連続する測定サイクルの測定された強度値I_iが光
束１の調整過程の期間中ほんの僅かしか変化しな
い程度の大きさに選択されている。

クロツク発生器１２において発生されるクロツ
クパルス列T_pは同時にクロツク入力側２４を介
してアドレス計数器２５において計数される。ア
ドレス計数器２５は、おのおのの偶数番目の測定
サイクルにおいてのみそのアドレス出力側と目標
値メモリ５のアドレス入力側２７とを介して正規
化された個別目標値強度値_sに対する相応のア
ドレスを呼出すように設定されており、その際目
標値メモリ５の読出し命令入力側２８に導かれる
クロツクパルス列T_pが読出しクロツク列として
使用される。

このようにして奇数番目の測定サイクル内にお
いて個別面要素４に対する実際強度値_iの形成
と同期して、当該の面要素４に対応する正規化さ
れた目標強度値_sが目標値メモリ５から読出さ
れかつ基準面３の個別面要素に対して強度偏差、
実施例においては目標強度値と実際強度値との間
の強度差値△＝∫（ｘ、ｙ）が検出される。

そのために目標値メモリ５および正規化段１８
は、強度差値△が形成される差形成段２２に接
続されている。強度差値△は有利には関数に応
じて変形され、実施例において後置接続された自
乗段２９において自乗され、これにより差値の正
負記号が生じなくなりかつ偏差の評価が一層有利
になる。

自乗された差偏値（△）²は、データ入力側３
０を介してバツフアメモリ３１に書込まれかつそ
こで一時記憶される。自乗された差値（△）²を
書込むためにアドレス計数器２５は同時にバツフ
アメモリ３１のアドレスを書込みアドレス入力側
３２を介して呼出し、一方クロツクパルス列T_p
は書込みクロツクパルス列としてバツフアメモリ
３１の書込み命令入力側３３に供給される。

バツフアメモリ３１に一時記憶された自乗され
た差値（△）²は、緩慢なサイクルにおいて、例
えば１Ｓのサイクル時間において、バツフアメモ
リ３１から読出される。このためにクロツク発生
器３４が、緩慢な循環アドレス計数器３６のクロ
ツク入力側３５に供給されるクロツクパルス列
T₁を発生する。アドレス計数器３６はバツフア
メモリ３１の読出しアドレス入力側３７に供給さ
れる読出しアドレスを発生する。読出しクロツク
パルス列として使用されるクロツクパルス列T₁
はバツフアメモリ３１に読出し命令入力側３８を
介して供給される。

読出されたデジタル自乗強度差値（△）²は、
後置接続されたDA変換器３９においてアナログ
電圧値に変換され、この電圧値は、実際強度分布
と目標強度分布との偏差の自乗値に対する尺度で
ある。

次のステツプにおいて周期的な振動が発生さ
れ、その周波数、振幅、キーイング周波数または
キーイング比が自乗強度差値（△）²によつて変
調される。それから変調された振動は相応の測定
音に変換される。測定音の音の高さ、音の強さ、
断続周波数または遮断持続時間はその都度の自乗
強度差値（△）²に依存する。選択された実施例
において検出された自乗強度差値（△）²に依存
して振動の周波数、したがつて測定音の音の高さ
が変化する。そのために電圧制御発振器４０
（VCO）が設けられている。この発振器には自乗
強度差値（△）²が制御信号として供給される。
電圧制御発振器４０は正弦波状の出力振動を発生
し、その際その周波数は供給された制御信号に依
存する。電圧制御発振器４０の出力振動はこの場
合も機械的な切換スイツチとして略示されている
電子切換スイツチ４１を介して増幅器４２に供給
され、そこで増幅されかつ例えばスピーカ４３の
形式の電子音響変換器を用いて測定音として聴取
できるようになる。その際自乗強度差値（△）²
と音の高さとの間の関係は例えば、自乗強度差値
が小さくなるにしたがつて測定音の高さが低くな
るようになつている。個別自乗強度差値（△）²
は例えば１秒間隔をおいてバツフアメモリ３１か
ら読出されるので、基準面３の面要素４に対する
個別の測定音も１秒間隔をおいて発生される。し
たがつて光束１の調整の音響監視の際、大きな強
度偏差を有する面要素４において高い測定音が発
生され、僅かな強度偏差を有する面要素４におい
て低い測定音が発生され、その際すべての面要素
４に対して強度の一致が増えてくるにしたがつて
低い測定音が優勢になる。

大抵の場合強度偏差値零への調整は必要でな
く、目標強度分布と実際強度分布との間の確実な
一致が前以つて決められた限界値内で行なわれさ
れすればよいので、自乗段２９において得られる
自乗強度差値（△）²は同時にスイツチ４４を介
して閾値回路４６の加算段４５に供給される。加
算段４５においてその都度測定サイクルの自乗強
度差値（△）²の累算によつて和値Σ（△）²が
形成されかつ加算段４５の内部レジスタに格納さ
れる。閾値回路４６のレジスタ４７に、実際強度
分布と所望の目標強度分布との許容偏差を表わす
正規化された限界値_gがロードされる。和値Σ
（△）²が前以つて決められた限界値_gを下回つ
ていれば、比較器４８は、制御信号S₃を送出し、
これにより切換スイツチ４１は破線で図示された
位置に切換られる。この場合電圧制御発振器４０
とスピーカ４３との間の接続が遮断されかつ自乗
差値に依存する測定音が遮断される。その代わり
にスピーカ４３は切換スイツチ４１および断続器
４９を介して発振器５０に供給される。発振器５
０は、例えば500Hzの振動を発生する。この振動
は断続器４９によつて例えば５Hzの周波数によつ
て周期的に断続されかつスピーカ４３において周
期的に断続される連続測定音として聴こえるよう
になる。この周期的に断続される連続測定音は、
目標および実際強度分布の所望の一致が達せられ
たことを信号として知らせる。レジスタ４７に瞬
時的に入力される限界値_gによつて前以つて決
められた調整より一層精確な調整が所望される場
合、それに相応してより小さな限界値_gがレジ
スタ４７にロードされる。この限界値を用いた調
整は、この種の光学装置の製造業者またはユーザ
によつて前以つて決めることができるという利点
を有する。

光束１の完全な一致までの調整が所望される場
合、閾値回路４６は有利にはスイツチ４４の操作
によつて作動しなくなり、その結果切換スイツチ
４１は図示の位置にとゞまる。この場合更に発生
される測定音は自乗差値（△）²に依存し、その
際スピーカ４３は目標および実際強度値分布間に
一致をみた場合低い連続測定音を送出する。測定
音発生の形式は説明した実施例に限定されない。

しかし相対強度分布に代わつて絶対強度分布に
関心があれば、正規化段１８は橋絡されるか、ま
たは全く省略され、その際AD変換器１１の出力
側は直接差形成段２２の入力側に接続される。そ
れから目標値メモリ５およびレジスタ４７は正規
化された目標値ないし限界値ではなく、絶対目標
値ないし限界値によつてロードされる。これまで
説明してきた監視装置を用いて、例えば基準面３
の、光束１の横断面を所望の位置において形成す
る面要素４のみを目標強度値I_sを対応させること
によつて有利にも光束１の位置調整が行なわれ
る。このことに対して選択的に、光束１の位置調
整のために面要素４の別の従属量を所定の順序で
読出すことができる。

発明の効果 本発明によれば光束の光軸を横断する方向にあ
る基準面における強度分布の調整を音響的に監視
しながら正確にかつ容易に実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、前以つて決められた基準面における
強度分布に関しての光束調整の音響監視装置の実
施例のブロツク図であり、第２図は、基準面にお
ける所望の強度分布をグラフイツク表示する図で
ある。 １，１′……光束、２……光軸、３……基準面、
４……面要素、５……目標値メモリ、７……光電
測定装置、９……マルチプレクサ、１１……AD
変換器、１２，１４……第１制御発生器、２２…
…偏差検出段、３１……バツフアメモリ、３４，
３６……第２制御発生器、３９……DA変換器、
４０……振動発生器、４３……電気音響変換器、
I_i……強度実際値、I_s……強度目標値、△Ｉ……
強度偏差。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光束の光軸を横断する方向にある基準面にお
   ける強度分布に関する光束の調整を音響的に監視
   する方法において、 (a) 基準面３を面要素４に分割しかつおのおのの
   面要素４に対して所望の強度値I_sを前以つて決
   めかつ固定保持し、 (b) 調整の際その都度生じる、光束１の強度値I_i
   を個別面要素４において順次サイクリツクに高
   速で測定し、 (c) 個別面要素４に対して所望の強度値と実際の
   強度値との間の偏差△Ｉを検出しかつ一時記憶
   し、 (d) 前記強度偏差△Ｉを順次サイクリツクに緩慢
   に読出し、かつ (e) 振動を発生し、個別面要素４におけるそれぞ
   れの強度偏差△Ｉに依存して該振動の少なくと
   も１つのパラメータを変調しかつ該変調された
   振動を基準面３のおのおのの面要素４に対する
   相応の測定音として可聴とすることを特徴とす
   る光束の強度分布調整の音響監視方法。 ２ パラメータとして、強度偏差△Ｉに依存して
   振動の周波数、振幅、キーイング周波数またはキ
   ーイング比を変調しかつこれにより音の高さ、強
   さ、測定音の断続周波数または遮断持続時間を変
   える特許請求の範囲第１項記載の交束の強度分布
   調整の音響監視方法。 ３ (a) 基準面３の個別面要素における検出され
   たまたは変調された強度偏差△Ｉを、所望の強
   度分布からの許容偏差を表わす所定の限界値I_g
   と比較し、かつ (b) 所定の限界値I_gの方が面要素４における全体
   の強度偏差△Ｉより下回つていれば測定音とし
   て可聴可能にする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の光束の強度分布調整の監視方法。 ４ (a) おのおのの測定サイクルにおいてすべて
   の強度偏差の和Σ△Ｉを形成しかつ該和値Σ△
   Ｉを、所望の強度分布からの許容偏差を表わす
   所定の限界値I_gと比較し、かつ (b) 前記所定の限界値I_gの方が前記和値Σ△Ｉよ
   り下回つている際測定音を可聴可能にする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の光束の強
   度分布調整の音響監視方法。 ５ 限界値を下回つている際強度偏差△Ｉに依存
   する測定音を遮断する特許請求の範囲第３項また
   は第４項記載の光束の強度分布調整の音響監視方
   法。 ６ 光束の光軸を横断する方向にある、面要素に
   分割されている基準面における光束の強度分布に
   関する調整を音響的に監視する装置において、 (a) 基準面の面要素における強度値I_iを測定する
   ための光電測定装置７と、 (b) 該測定装置７に接続されている、前記測定さ
   れた強度値I_iをサイクリツクに、連続的に通し
   接続するためのマルチプレクサ９と、 (c) 該マルチプレクサ９に接続されている、前記
   強度値I_iをデジタル化するためのAD変換器１
   １と、 (d) 基準面の個別面要素に対して前以つて決めら
   れた強度値I_sを格納するための目標値メモリ５
   と、 (e) 該目標値メモリ５と前記AD変換器１１に接
   続されている、個別面要素に対する前記前以つ
   て決められた強度値I_sと前記測定された強度値
   I_iとの間の強度偏差△Ｉを検出するための段２
   ２と、 (f) 該段２２に接続されている、前記検出された
   強度偏差△Ｉを一時記憶するためのバツフアメ
   モリ３１と、 (g) 該バツフアメモリ３１に接続されている、ア
   ナログ強度偏差△Ｉを形成するためのDA変換
   器３９と、 (h) 該DA変換器３９に接続されている、前記強
   度偏差△Ｉに依存して少なくとも１つのパラメ
   ータが変調される振動を発生するための、前記
   強度偏差△Ｉによつて制御される振動発生器４
   ０，４２と、 (i) 該振動発生器に接続されている、前記変調さ
   れた振動を測定音に変換するための電気音響変
   換器４３と、 (j) 測定された強度値I_iを通し接続し、所望の強
   度値I_sを目標値メモリ５から読出しかつ検出さ
   れた強度偏差△Ｉをバツフアメモリ３１に書込
   むための、前記マルチプレクサ９、目標値メモ
   リ５およびバツフアメモリ３１に接続されてい
   る第１制御発生器１２，１４，１５と、 (k) 一時記憶された強度偏差△Ｉを読出すため
   の、前記バツフアメモリ３１に接続されている
   第２制御発生器３４，３６とを具備しているこ
   とを特徴とする光束の強度分布調整の音響監視
   装置。 ７ 振動発生器４０，４２は電圧制御発振器４０
   を有し、該発振器によつて発生された振動の周波
   数が強度偏差△Ｉに依存して変調される特許請求
   の範囲第６項記載の光束の強度分布調整の音響監
   視装置。 ８ 強度偏差△Ｉを検出するための段２２は差形
   成段として構成されている特許請求の範囲第６項
   または第７項記載の光束の強度分布調整の音響監
   視装置。 ９ 強度偏差△Ｉを検出するための段２２とバツ
   フアメモリ３１との間に前以つて決められた関数
   にしたがつて強度偏差を修正するための段２９が
   介挿されている特許請求の範囲第６項〜第８項の
   いずれかの項に記載の光速の強度分布調整の音響
   監視装置。 １０ AD変換器１１と強度偏差△Ｉを検出する
   ための段２２との間に、測定された強度値I_iを正
   規化するための正規化段１８が設けられている特
   許請求の範囲第６項から第９項までのいづれか１
   項に記載の光束の強度分布調整の音響監視装置。 １１ (a) 強度偏差値△Ｉを検出するための段２
   ２ないし強度偏差を修正するための段２９およ
   び振動発生器４０に接続されている閾値回路４
   ６が設けられており、該閾値回路は強度偏差△
   Ｉが前以つて決められた限界値I_gを下回つてい
   る際制御信号S₃を発生し、かつ (b) 振動発生器４０は付加的に第２振動の発生手
   段４９，５０および制御信号S₃によつて操作可
   能な、前記第２振動を電気音響変換器４３に通
   し接続するための切換素子４１を有し、これに
   より限界値を下回つている際第２測定音が聴こ
   えるようにした特許請求の範囲第６項から第１
   ０項までのいづれか１項記載の光束の強度分布
   調整の音響監視装置。 １２ 強度偏差△Ｉを加算するための加算段４
   ５、限界値I_gを記憶するためのレジスタ４７と、
   前記加算段４５およびレジスタ４７に接続されて
   いる、制御信号S₃を形成するための比較器４８と
   から成る閾値回路４６を具備している特許請求の
   範囲第１１項記載の光束の強度分布調整の音響監
   視装置。