JPH1051385A - 空間光送信装置 - Google Patents
空間光送信装置Info
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- JPH1051385A JPH1051385A JP8205037A JP20503796A JPH1051385A JP H1051385 A JPH1051385 A JP H1051385A JP 8205037 A JP8205037 A JP 8205037A JP 20503796 A JP20503796 A JP 20503796A JP H1051385 A JPH1051385 A JP H1051385A
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- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
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Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 強度分布やビーム形状等のビームクオリティ
に影響されずに指向角度を検出およびその制御を行うこ
と。 【解決手段】 第1のスリット部材5を通過したビーム
および第2のビームスプリッター4によって反射させた
ビームを合成する第3のビームスプリッター7と、指向
角度が付与される前の前記ビームの一部と指向角度が付
与され後の前記ビームの一部とを用いて干渉縞18の移
動量により送信光の指向角度を検出し制御する手段とを
有している。
に影響されずに指向角度を検出およびその制御を行うこ
と。 【解決手段】 第1のスリット部材5を通過したビーム
および第2のビームスプリッター4によって反射させた
ビームを合成する第3のビームスプリッター7と、指向
角度が付与される前の前記ビームの一部と指向角度が付
与され後の前記ビームの一部とを用いて干渉縞18の移
動量により送信光の指向角度を検出し制御する手段とを
有している。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送信光の指向角度
の検出、制御を行うために用いる空間光送信装置に属す
る。
の検出、制御を行うために用いる空間光送信装置に属す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の干渉縞の移動を用いた空
間光送信装置は、光ジャイロスコープにおいて運動体の
角速度および回転方向の検出や、顕微鏡等の光学装置に
おいて自動焦点を行うことを目的として用いられてい
る。
間光送信装置は、光ジャイロスコープにおいて運動体の
角速度および回転方向の検出や、顕微鏡等の光学装置に
おいて自動焦点を行うことを目的として用いられてい
る。
【0003】たとえば、特開昭59−200913号公
報には、光ファイバジャイロスコープにおいて、光路中
に、クサビ形レンズを挿入することにより、感度が測定
点毎に均一で高いS/N比を持つ縦の干渉縞を作り、縞
の移動量を容易に測定可能で、かつ回転方向をも容易に
検出できる技術が記載されている。
報には、光ファイバジャイロスコープにおいて、光路中
に、クサビ形レンズを挿入することにより、感度が測定
点毎に均一で高いS/N比を持つ縦の干渉縞を作り、縞
の移動量を容易に測定可能で、かつ回転方向をも容易に
検出できる技術が記載されている。
【0004】また、特開昭59−107315号公報に
は、顕微鏡等の光学装置において、試料の干渉縞を発生
させ、干渉縞の濃淡レベルピーク値の最大値を検出する
ことにより、自動焦点が行える技術が記載されている。
は、顕微鏡等の光学装置において、試料の干渉縞を発生
させ、干渉縞の濃淡レベルピーク値の最大値を検出する
ことにより、自動焦点が行える技術が記載されている。
【0005】従来、この種の空間光送信装置は、衛星間
光通信において、送信ビームの指向方向に、受信ビーム
方向に対して光行差補正を行う目的として用いられてい
る。
光通信において、送信ビームの指向方向に、受信ビーム
方向に対して光行差補正を行う目的として用いられてい
る。
【0006】たとえば、第34回宇宙科学技術連合講演
会講演集(1990年10月29日発行)134頁〜1
35頁には、送信ビームの一部を4QD(4分割オート
ダイオード)検出器によりビーム角度を検出し、フィー
ドバック制御を行いながら送信ビームに光行差補正角を
付与する技術が記載されている。
会講演集(1990年10月29日発行)134頁〜1
35頁には、送信ビームの一部を4QD(4分割オート
ダイオード)検出器によりビーム角度を検出し、フィー
ドバック制御を行いながら送信ビームに光行差補正角を
付与する技術が記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、従来
の技術において送信ビームのビームスポット形状の変化
や、強度分布の変化が、送信光の指向角度検出値の誤差
となることである。
の技術において送信ビームのビームスポット形状の変化
や、強度分布の変化が、送信光の指向角度検出値の誤差
となることである。
【0008】その理由は、送信ビームの指向角度を、ビ
ームの一部を4QDに照射させ、各象限の光量の変化量
によって検出するため、ビームスポットの形状変化や強
度分布の変化が検出量に直接影響を及ぼすからである。
ームの一部を4QDに照射させ、各象限の光量の変化量
によって検出するため、ビームスポットの形状変化や強
度分布の変化が検出量に直接影響を及ぼすからである。
【0009】第2の問題点は、従来の技術において送信
光に同一指向角度を付与しても、4QDで検出される電
気信号が、ビームの強度分布や形状によって異なること
である。
光に同一指向角度を付与しても、4QDで検出される電
気信号が、ビームの強度分布や形状によって異なること
である。
【0010】その理由は、送信ビームの指向角度を、ビ
ームの一部を4QDに照射させ、各象限の光量の変化量
によって検出するため、ビームスポット形状や強度分布
があることにより、ビームスポットの位置により、指向
角度の変化により光量の変化量が異なるからである。
ームの一部を4QDに照射させ、各象限の光量の変化量
によって検出するため、ビームスポット形状や強度分布
があることにより、ビームスポットの位置により、指向
角度の変化により光量の変化量が異なるからである。
【0011】それ故に本発明の課題は、送信ビームの形
状や強度分布等の、ビームクオリティおよびその変化に
影響されずに指向角度を検出、制御できる空間光送信装
置を提供することにある。
状や強度分布等の、ビームクオリティおよびその変化に
影響されずに指向角度を検出、制御できる空間光送信装
置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、送信光
の一部を用いて干渉縞を形成し、その移動量から指向角
度を検出することにより指向角度を付与する空間光送信
装置において、光源と、該光源から出力されるビームを
透過させる第1のビームスプリッターと、該第1のビー
ムスプリッターを透過した前記ビームを通過させる第1
のスリット部材と、前記光源から出力される前記ビーム
を前記第1のビームスプリッターによって反射させ、さ
らに前記ビームを反射させる第1の可倒ミラーと、該第
1の可倒ミラーにより反射させたビームを前記送信光と
して通過させる第2のビームスプリッターと、該第2の
ビームスプリッターによって反射させた前記ビームを通
過させる第2のスリット部材と、前記第1のスリット部
材を通過した前記ビームおよび前記第2のビームスプリ
ッターによって反射させた前記ビームを合成する第3の
ビームスプリッターと、該第3のビームスプリッターで
合成した前記ビームを集光する集光レンズと、該集光レ
ンズで集光して干渉縞が形成され、指向角度が付与され
る前の前記ビームの一部と指向角度が付与され後の前記
ビームの一部とを用いて前記干渉縞の移動量により前記
送信光の指向角度を検出し制御する手段とを有している
ことを特徴とする空間光送信装置が得られる。
の一部を用いて干渉縞を形成し、その移動量から指向角
度を検出することにより指向角度を付与する空間光送信
装置において、光源と、該光源から出力されるビームを
透過させる第1のビームスプリッターと、該第1のビー
ムスプリッターを透過した前記ビームを通過させる第1
のスリット部材と、前記光源から出力される前記ビーム
を前記第1のビームスプリッターによって反射させ、さ
らに前記ビームを反射させる第1の可倒ミラーと、該第
1の可倒ミラーにより反射させたビームを前記送信光と
して通過させる第2のビームスプリッターと、該第2の
ビームスプリッターによって反射させた前記ビームを通
過させる第2のスリット部材と、前記第1のスリット部
材を通過した前記ビームおよび前記第2のビームスプリ
ッターによって反射させた前記ビームを合成する第3の
ビームスプリッターと、該第3のビームスプリッターで
合成した前記ビームを集光する集光レンズと、該集光レ
ンズで集光して干渉縞が形成され、指向角度が付与され
る前の前記ビームの一部と指向角度が付与され後の前記
ビームの一部とを用いて前記干渉縞の移動量により前記
送信光の指向角度を検出し制御する手段とを有している
ことを特徴とする空間光送信装置が得られる。
【0013】
【作用】本発明の空間光送信装置は、送信光の一部を用
いて干渉縞を形成し、その移動量から指向角度を検出す
ることにより、送信ビームのビームクオリティによらず
高精度に送信光に指向角度を付与するものである。送信
光の指向角度を、送信ビーム自身の移動量として検出す
るのではなく、指向角度を付与する前のビームと、付与
した後のビームとを干渉させて生じる干渉縞の移動量と
して検出している。ビームの形状、強度分布、およびこ
れらの変動は干渉縞の形成とは全く無関係であるので、
指向角度の検出にも全く影響を与えない。
いて干渉縞を形成し、その移動量から指向角度を検出す
ることにより、送信ビームのビームクオリティによらず
高精度に送信光に指向角度を付与するものである。送信
光の指向角度を、送信ビーム自身の移動量として検出す
るのではなく、指向角度を付与する前のビームと、付与
した後のビームとを干渉させて生じる干渉縞の移動量と
して検出している。ビームの形状、強度分布、およびこ
れらの変動は干渉縞の形成とは全く無関係であるので、
指向角度の検出にも全く影響を与えない。
【0014】指向角度を付与する前の送信光の一部を用
いて参照光を用意する。指向角度付与後の送信光の一部
と、参照光とを干渉させることにより、干渉縞を形成さ
せる。干渉縞は、指向角度の大きさにより平行移動する
が送信光のビームクオリティによらない指向角度の検
出、制御が可能となる。
いて参照光を用意する。指向角度付与後の送信光の一部
と、参照光とを干渉させることにより、干渉縞を形成さ
せる。干渉縞は、指向角度の大きさにより平行移動する
が送信光のビームクオリティによらない指向角度の検
出、制御が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の空間光送信装置の
第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明す
る。
第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明す
る。
【0016】図1を参照して、本発明の空間光送信器
は、光源1と、光源1から出力されるビームを参照光と
して透過させる第1のビームスプリッター2と、第1の
ビームスプリッター2を透過したビームを通過させる第
1のスリット部材5と、光源1から出力されるビームを
第1のビームスプリッター2によって反射させ、さらに
ビームを反射させる第1の可倒ミラー17と、第1の可
倒ミラー17により反射させたビームを送信光として通
過させる第2のビームスプリッター4と、第2のビーム
スプリッター4によって反射させたビームを通過させる
第2のスリット部材6と、第1のスリット部材5を通過
したビームおよび第2のビームスプリッター4によって
反射させたビームをを合成する第3のビームスプリッタ
ー7と、第3のビームスプリッター7で合成したビーム
を集光する集光レンズ8とを備えている。
は、光源1と、光源1から出力されるビームを参照光と
して透過させる第1のビームスプリッター2と、第1の
ビームスプリッター2を透過したビームを通過させる第
1のスリット部材5と、光源1から出力されるビームを
第1のビームスプリッター2によって反射させ、さらに
ビームを反射させる第1の可倒ミラー17と、第1の可
倒ミラー17により反射させたビームを送信光として通
過させる第2のビームスプリッター4と、第2のビーム
スプリッター4によって反射させたビームを通過させる
第2のスリット部材6と、第1のスリット部材5を通過
したビームおよび第2のビームスプリッター4によって
反射させたビームをを合成する第3のビームスプリッタ
ー7と、第3のビームスプリッター7で合成したビーム
を集光する集光レンズ8とを備えている。
【0017】さらに、空間光送信装置は、集光レンズ8
で集光して干渉縞18が形成され、指向角度が付与され
る前のビームの一部と指向角度が付与され後のビームの
一部とを用いて干渉縞18の移動量により送信光の指向
角度を検出し制御する手段を有している。
で集光して干渉縞18が形成され、指向角度が付与され
る前のビームの一部と指向角度が付与され後のビームの
一部とを用いて干渉縞18の移動量により送信光の指向
角度を検出し制御する手段を有している。
【0018】送信光の指向角度を検出し制御する手段
は、X方向の干渉縞の移動量を検出する第1の光検出器
9と、Y方向の干渉縞18の移動量を検出する第2の検
出器10と、X方向の指向角度設定値を比較する第1の
比較器11と、Y方向の干渉縞18の指向角度設定値を
比較する第2の比較器12と、第1の比較器11で指向
角度の設定値と比較され誤差信号を得てこの誤差信号を
増幅する第1のアンプ13と、第2の比較器12で指向
角度の設定値と比較され誤差信号を得てこの誤差信号を
増幅する第2のアンプ14と、第1のアンプ13の増幅
信号を入力する第1のミラー可倒装置15と、第2のア
ンプ14の増幅信号を入力する第2のミラー可倒装置1
6とを有している。第1及び第2のミラー可倒装置1
5,16は、指向角度設定値と比較し、第1の可倒ミラ
ー17のフィードバック制御を行うものである。
は、X方向の干渉縞の移動量を検出する第1の光検出器
9と、Y方向の干渉縞18の移動量を検出する第2の検
出器10と、X方向の指向角度設定値を比較する第1の
比較器11と、Y方向の干渉縞18の指向角度設定値を
比較する第2の比較器12と、第1の比較器11で指向
角度の設定値と比較され誤差信号を得てこの誤差信号を
増幅する第1のアンプ13と、第2の比較器12で指向
角度の設定値と比較され誤差信号を得てこの誤差信号を
増幅する第2のアンプ14と、第1のアンプ13の増幅
信号を入力する第1のミラー可倒装置15と、第2のア
ンプ14の増幅信号を入力する第2のミラー可倒装置1
6とを有している。第1及び第2のミラー可倒装置1
5,16は、指向角度設定値と比較し、第1の可倒ミラ
ー17のフィードバック制御を行うものである。
【0019】今、第1のビームスプリッター2により、
光源1から出たビームは、参照光と主要光とに分けられ
る。ここで、座標軸を、光の進行方向をZ軸の+方向、
紙面の裏面から表面に向かう方向をY軸の+方向、Y軸
とZ軸とに垂直な軸をX軸と定める。第1の可倒ミラー
17は主要光に、X方向、およびY方向に指向角度を付
与する。この可第1の倒ミラー17は、第1のミラー3
と、X方向の第1の可倒装置15と、Y方向の第2の可
倒装置16とから構成される。
光源1から出たビームは、参照光と主要光とに分けられ
る。ここで、座標軸を、光の進行方向をZ軸の+方向、
紙面の裏面から表面に向かう方向をY軸の+方向、Y軸
とZ軸とに垂直な軸をX軸と定める。第1の可倒ミラー
17は主要光に、X方向、およびY方向に指向角度を付
与する。この可第1の倒ミラー17は、第1のミラー3
と、X方向の第1の可倒装置15と、Y方向の第2の可
倒装置16とから構成される。
【0020】第2のビームスプリッター4により、指向
角度を付与された主要光は、送信光と送信モニタ光に分
けられる。第1のスリット部材5を通った参照光と、第
2のスリット部材6を通った送信モニタ光とは、第3の
ビームスプリッター7により光の進行方向を同一にさ
れ、集光レンズ8により集光、干渉させられ、干渉縞1
8を形成する。
角度を付与された主要光は、送信光と送信モニタ光に分
けられる。第1のスリット部材5を通った参照光と、第
2のスリット部材6を通った送信モニタ光とは、第3の
ビームスプリッター7により光の進行方向を同一にさ
れ、集光レンズ8により集光、干渉させられ、干渉縞1
8を形成する。
【0021】第1の可倒ミラー17により、X方向の指
向角度を主要光に付与させたときに移動する干渉縞18
の移動量は、第1の光検出器9により電気信号として検
出され、Y方向の指向角度を主要光に付与させたときに
移動する干渉縞18の移動量は、第2の光検出器10に
より電気信号として検出される。
向角度を主要光に付与させたときに移動する干渉縞18
の移動量は、第1の光検出器9により電気信号として検
出され、Y方向の指向角度を主要光に付与させたときに
移動する干渉縞18の移動量は、第2の光検出器10に
より電気信号として検出される。
【0022】検出されたX方向、およびY方向の指向角
度信号はそれぞれ第1及び第2の比較器11,12で指
向角度の設定値と比較され、誤差信号を得る。この誤差
信号は第1及び第2のアンプ13,14で増巾され、第
1及び第2のミラー可倒装置15,16に入力され、可
倒ミラー17のフィードバック制御を行う。
度信号はそれぞれ第1及び第2の比較器11,12で指
向角度の設定値と比較され、誤差信号を得る。この誤差
信号は第1及び第2のアンプ13,14で増巾され、第
1及び第2のミラー可倒装置15,16に入力され、可
倒ミラー17のフィードバック制御を行う。
【0023】次に本発明の第1の実施の形態における動
作について、図面を参照して詳細に説明する。
作について、図面を参照して詳細に説明する。
【0024】図1を参照して、光源1から出た光のう
ち、大部分は第1のビームスプリッター2で反射されて
主要光となり、残りの光は第1のビームスプリッター2
を透過し、干渉縞18を形成するための参照光となる。
第1のビームスプリッター2については、必ずしも反射
光が主要光、透過光が参照光である必要はなく、大分部
の光を透過させ、透過光を主要光、反射光を参照光とし
ても良い。ただし、このときは第1の可倒ミラー17や
ミラー3等の他の光学コンポーネントの配置を図1とは
変える必要がある。
ち、大部分は第1のビームスプリッター2で反射されて
主要光となり、残りの光は第1のビームスプリッター2
を透過し、干渉縞18を形成するための参照光となる。
第1のビームスプリッター2については、必ずしも反射
光が主要光、透過光が参照光である必要はなく、大分部
の光を透過させ、透過光を主要光、反射光を参照光とし
ても良い。ただし、このときは第1の可倒ミラー17や
ミラー3等の他の光学コンポーネントの配置を図1とは
変える必要がある。
【0025】主要光は第1の可倒ミラー17で折り返さ
れる際に、ミラー3に傾き角を付与する第1及び第2の
ミラー可倒装置15,16により、それぞれX方向、Y
方向の指向角度を付与される。
れる際に、ミラー3に傾き角を付与する第1及び第2の
ミラー可倒装置15,16により、それぞれX方向、Y
方向の指向角度を付与される。
【0026】図2に第1の可倒ミラー17の具体例を示
す。ミラー3は、可倒ミラー17の支点19を支点とし
て、第1及び第2のミラー可倒装置15,16がミラー
3を押し引きすることにより、それぞれX方向、Y方向
の指向角度を主要光に付与できる。第1及び第2のミラ
ー可倒装置15,16は、たとえば、ピエゾアクチュエ
ータ、ムービングコイル、回転モータ付マイクロメータ
ヘッドで実現できる。
す。ミラー3は、可倒ミラー17の支点19を支点とし
て、第1及び第2のミラー可倒装置15,16がミラー
3を押し引きすることにより、それぞれX方向、Y方向
の指向角度を主要光に付与できる。第1及び第2のミラ
ー可倒装置15,16は、たとえば、ピエゾアクチュエ
ータ、ムービングコイル、回転モータ付マイクロメータ
ヘッドで実現できる。
【0027】第1の可倒ミラー17により指向角度を付
与された主要光は、第2のビームスプリッター4で、大
部分は透過されて送信光となり、残りの光は反射され
て、干渉縞18を形成するための送信モニタ光となる。
第2のビームスプリッター4についても必ずしも透過光
が送信光で反射光が送信モニタ光である必要はなく、他
の光学コンポーネントの配置を変えたりミラーを追加す
ることにより、透過光を送信モニタ光、反射光を送信光
としても構わない。
与された主要光は、第2のビームスプリッター4で、大
部分は透過されて送信光となり、残りの光は反射され
て、干渉縞18を形成するための送信モニタ光となる。
第2のビームスプリッター4についても必ずしも透過光
が送信光で反射光が送信モニタ光である必要はなく、他
の光学コンポーネントの配置を変えたりミラーを追加す
ることにより、透過光を送信モニタ光、反射光を送信光
としても構わない。
【0028】第1のスリット部材5を通過した参照光
と、第2のスリット部材6を通過した送信モニタ光は、
第3のビームスプリッター7により光軸を一致させられ
る。図3(A),及び図3(B)にそれぞれ第1のスリ
ット部材5と第2のスリット部材6の形状の1つの例を
示す。
と、第2のスリット部材6を通過した送信モニタ光は、
第3のビームスプリッター7により光軸を一致させられ
る。図3(A),及び図3(B)にそれぞれ第1のスリ
ット部材5と第2のスリット部材6の形状の1つの例を
示す。
【0029】第1及び第2のスリット部材5、6はX方
向、Y方向の2本の切れ込み(スリット部)5a,5
b、6a,6bを有し、第1のスリット部材5と第2の
スリット部材6とでは切れ込み5a,5b,6a,6b
の位置が、光の進行方向から見たとき、上下対称、およ
び左右対称の関係になるように直交している。これによ
り、参照光と送信モニタ光の2つの異なる光による2光
波干渉が実現できる。集光レンズ8は、干渉し合う2つ
の光を集光して、干渉縞18の明るさを増すための役目
を果たす。
向、Y方向の2本の切れ込み(スリット部)5a,5
b、6a,6bを有し、第1のスリット部材5と第2の
スリット部材6とでは切れ込み5a,5b,6a,6b
の位置が、光の進行方向から見たとき、上下対称、およ
び左右対称の関係になるように直交している。これによ
り、参照光と送信モニタ光の2つの異なる光による2光
波干渉が実現できる。集光レンズ8は、干渉し合う2つ
の光を集光して、干渉縞18の明るさを増すための役目
を果たす。
【0030】図1では第3のビームスプリッター7によ
る参照光の透過光と送信モニタ光の反射光を用いて2光
波干渉を行っているが、第3のビームスプリッター7に
よる参照光の反射光と送信モニタ光の透過光を用いて
も、同様に2光波干渉を行うことができる。
る参照光の透過光と送信モニタ光の反射光を用いて2光
波干渉を行っているが、第3のビームスプリッター7に
よる参照光の反射光と送信モニタ光の透過光を用いて
も、同様に2光波干渉を行うことができる。
【0031】図4は、第1のスリット部材5、第2のス
リット部材6に図3(A),図3(B)の第1及び第2
のスリット部材5、6を用いたときにできる干渉縞18
の形状のモデル図である。X方向、Y方向の2組の干渉
縞から構成される。
リット部材6に図3(A),図3(B)の第1及び第2
のスリット部材5、6を用いたときにできる干渉縞18
の形状のモデル図である。X方向、Y方向の2組の干渉
縞から構成される。
【0032】さて、可倒ミラー17により、主要光に指
向角度が付与されると、第2のスリット部材6を通る送
信モニタ光の光路か変化するので、それと共に第2のス
リット部材6を通る送信モニタ光の位相も変化する。こ
の送信モニタ光の位相の変化により、干渉縞18の位置
が移動するので、この移動量を光センサである第1及び
第2の光検出器9,10で測定する。干渉縞18の2組
の縞干渉は、それぞれ、X方向、Y方向の指向角度の変
化により、図4に示した矢印もしくは矢印と逆の方向に
移動する。この移動量を測定する第1及び第2の光検出
器9,10は、たとえばCCD,PD(フォトダイオー
ド)、PDアレイ等で実現できる。
向角度が付与されると、第2のスリット部材6を通る送
信モニタ光の光路か変化するので、それと共に第2のス
リット部材6を通る送信モニタ光の位相も変化する。こ
の送信モニタ光の位相の変化により、干渉縞18の位置
が移動するので、この移動量を光センサである第1及び
第2の光検出器9,10で測定する。干渉縞18の2組
の縞干渉は、それぞれ、X方向、Y方向の指向角度の変
化により、図4に示した矢印もしくは矢印と逆の方向に
移動する。この移動量を測定する第1及び第2の光検出
器9,10は、たとえばCCD,PD(フォトダイオー
ド)、PDアレイ等で実現できる。
【0033】第1及び第2の光検出器9,10で検出さ
れたX方向、およびY方向の指向角度の信号は、第1及
び第2の比較器11,12で、X方向およびY方向の指
向角度設定値に対して比較され誤差信号を得る。この誤
差信号を第1及び第2のアンプ13,14で、第1及び
第2のミラー可倒装置15,16を駆動できる信号に増
巾後、第1及び第2のミラー可倒装置15,16に印
加、フィードバック制御が行われる。
れたX方向、およびY方向の指向角度の信号は、第1及
び第2の比較器11,12で、X方向およびY方向の指
向角度設定値に対して比較され誤差信号を得る。この誤
差信号を第1及び第2のアンプ13,14で、第1及び
第2のミラー可倒装置15,16を駆動できる信号に増
巾後、第1及び第2のミラー可倒装置15,16に印
加、フィードバック制御が行われる。
【0034】次に、本発明の第2の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。なお、第2の実施
の形態の説明では、図1と同じ部分には同じ符号を付し
て、第1の実施例とは異なる部分を説明する。
て、図面を参照して詳細に説明する。なお、第2の実施
の形態の説明では、図1と同じ部分には同じ符号を付し
て、第1の実施例とは異なる部分を説明する。
【0035】図5(A)に主要光に指向角度を付与する
第2の実施形態の構成図を示す。図5(A)を参照する
と、第1の可倒ミラー28は、第1の実施の形態例にお
ける第1の可倒ミラー17に相当し、図1に示した第1
のビームスプリッター2と第1の可倒ミラー17との間
には、第2のミラー20と、第2の可倒ミラー27が設
けられている。第2の可倒ミラー27は第2のミラー2
1、2つの第3及び第4のミラー可倒装置(ピエゾアク
チュエータ)23,24から構成される。
第2の実施形態の構成図を示す。図5(A)を参照する
と、第1の可倒ミラー28は、第1の実施の形態例にお
ける第1の可倒ミラー17に相当し、図1に示した第1
のビームスプリッター2と第1の可倒ミラー17との間
には、第2のミラー20と、第2の可倒ミラー27が設
けられている。第2の可倒ミラー27は第2のミラー2
1、2つの第3及び第4のミラー可倒装置(ピエゾアク
チュエータ)23,24から構成される。
【0036】第1の可倒ミラー28も同様の構成で第1
のミラー22、2つの第1及び第2のミラー可倒装置2
5,26から構成される。
のミラー22、2つの第1及び第2のミラー可倒装置2
5,26から構成される。
【0037】図5(B)は、図5(A)を上から見た構
成図であるとしたとき、第1の可倒ミラー28を横から
見た図である。図5(A)と図5(B)を参照すると、
第1の可倒ミラー28は、第2の可倒ミラー27を90
°回転させた構成となっており、第2の可倒ミラー27
で主要光にX方向の指向角度を、第1の可倒ミラー28
でY方向の指向角度を付与することができる。
成図であるとしたとき、第1の可倒ミラー28を横から
見た図である。図5(A)と図5(B)を参照すると、
第1の可倒ミラー28は、第2の可倒ミラー27を90
°回転させた構成となっており、第2の可倒ミラー27
で主要光にX方向の指向角度を、第1の可倒ミラー28
でY方向の指向角度を付与することができる。
【0038】また、第1乃至第4のミラー可倒装置23
〜26は、ムービングコイルや回転モータ付マイクロメ
ータヘッド等に置き換えてもよい。図5に示した実施の
形態例では、1つの可倒ミラーと2つのミラー可倒装置
を逆相で駆動させることにより、指向角度を与えている
が、一方のミラー可倒装置をミラーを支持する支点に置
き換え、1つのミラー可倒装置で可倒ミラーを駆動させ
ても構わない。
〜26は、ムービングコイルや回転モータ付マイクロメ
ータヘッド等に置き換えてもよい。図5に示した実施の
形態例では、1つの可倒ミラーと2つのミラー可倒装置
を逆相で駆動させることにより、指向角度を与えている
が、一方のミラー可倒装置をミラーを支持する支点に置
き換え、1つのミラー可倒装置で可倒ミラーを駆動させ
ても構わない。
【0039】なお、第1及び第2のスリット部材5、6
は、1つの干渉計でX方向とY方向の2方向の干渉縞を
形成させるよう、第1及びスリット部材5,6にはそれ
ぞれ、X方向とY方向と2本の切れ込み(スリット部)
5a,5b,6a,6bを入れる。X軸と平行に入れた
切れ込み5aは、干渉縞18においてY方向に干渉縞の
列を形成し、Y軸と平行に入れた切れ込み6bは干渉縞
18において、X方向に干渉縞の列を形成する。
は、1つの干渉計でX方向とY方向の2方向の干渉縞を
形成させるよう、第1及びスリット部材5,6にはそれ
ぞれ、X方向とY方向と2本の切れ込み(スリット部)
5a,5b,6a,6bを入れる。X軸と平行に入れた
切れ込み5aは、干渉縞18においてY方向に干渉縞の
列を形成し、Y軸と平行に入れた切れ込み6bは干渉縞
18において、X方向に干渉縞の列を形成する。
【0040】また、本装置の干渉計の原理は、二光波干
渉であるので、第1及び第2のスリット部材5,6を集
光レンズ8の方向から第3のビームスプリッター7を通
してみたとき、第1のスリット部材5のX方向の切れ込
み5aとスリット部材6のX方向切れ込み6aは、互い
に重ならずに距離を置いた同一長さの平行線であること
が必要である。この切れ込みの平行線の距離が小さいほ
ど干渉縞の間隔は広がるので、送信光の微小な指向角度
を検出するには、第1のスリット部材5と第2のスリッ
ト部材6の切れ込みの間隔距離は小さい方が良い。第1
及び第2のスリット部材5,6のY方向の切れ込み5
b,6bの条件についても同じことが言える。
渉であるので、第1及び第2のスリット部材5,6を集
光レンズ8の方向から第3のビームスプリッター7を通
してみたとき、第1のスリット部材5のX方向の切れ込
み5aとスリット部材6のX方向切れ込み6aは、互い
に重ならずに距離を置いた同一長さの平行線であること
が必要である。この切れ込みの平行線の距離が小さいほ
ど干渉縞の間隔は広がるので、送信光の微小な指向角度
を検出するには、第1のスリット部材5と第2のスリッ
ト部材6の切れ込みの間隔距離は小さい方が良い。第1
及び第2のスリット部材5,6のY方向の切れ込み5
b,6bの条件についても同じことが言える。
【0041】また、切れ込み5a,5b,6a,6bの
幅は小さいほど明瞭な干渉縞を形成できるが、明線の明
るさ自体は暗くなるので、光センサの受光信号のS/N
が許す限り、スリット部材幅を細くするほど、送信光指
向角度を高感度に検出できる。
幅は小さいほど明瞭な干渉縞を形成できるが、明線の明
るさ自体は暗くなるので、光センサの受光信号のS/N
が許す限り、スリット部材幅を細くするほど、送信光指
向角度を高感度に検出できる。
【0042】干渉縞18の一本一本の縞の長さは、第1
及び第2のスリット部材5、6の切れ込み5a,5b,
6a,6b長さ寸法とほぼ等しい。PDアレイ等の1次
元の第1及び第2の光検出器(光センサ)9、10で干
渉縞の移動量を測定する場合、一本一本の干渉縞の長さ
のうち、受光面の大きさ程度しか使用しないので、長く
する必要はない。むしろ長くすると、X方向とY方向の
干渉縞が格子状に重なる部分が大きくなり、この部分で
は1次元の第1及び第2の光検出器9、10では干渉縞
の移動量が測定できないので、好ましくない。ただし、
あまり短くすると、回折の影響が出てくるので、送信光
波長の数倍以上に設定した方がよい。
及び第2のスリット部材5、6の切れ込み5a,5b,
6a,6b長さ寸法とほぼ等しい。PDアレイ等の1次
元の第1及び第2の光検出器(光センサ)9、10で干
渉縞の移動量を測定する場合、一本一本の干渉縞の長さ
のうち、受光面の大きさ程度しか使用しないので、長く
する必要はない。むしろ長くすると、X方向とY方向の
干渉縞が格子状に重なる部分が大きくなり、この部分で
は1次元の第1及び第2の光検出器9、10では干渉縞
の移動量が測定できないので、好ましくない。ただし、
あまり短くすると、回折の影響が出てくるので、送信光
波長の数倍以上に設定した方がよい。
【0043】また、X方向の切り込み5aとY方向の切
れ込み5bとを接触させると、その部分で干渉縞が不明
瞭になるので、接触させない方がよい。また、送信光の
強度分布は、ガウス分布であることが多いが、このと
き、光強度はビームの中心付近が最大であるので、第1
及び第2のスリット部材5、6で回折させる光は、ビー
ム中心に近い光を用いた方が明るい干渉縞が得られる。
れ込み5bとを接触させると、その部分で干渉縞が不明
瞭になるので、接触させない方がよい。また、送信光の
強度分布は、ガウス分布であることが多いが、このと
き、光強度はビームの中心付近が最大であるので、第1
及び第2のスリット部材5、6で回折させる光は、ビー
ム中心に近い光を用いた方が明るい干渉縞が得られる。
【0044】図3では、これらのことを考慮した第1及
び第2のスリット部材5,6の一例である。
び第2のスリット部材5,6の一例である。
【0045】CCD等の2次元的に光を測定できる光セ
ンサを用いて画像処理等の手法を用いるならば、第1及
び第2のスリット部材5,6の切れ込み5a,5b,6
a,6b長を長い寸法とし、干渉縞の長さを長い寸法と
して、X方向とY方向の干渉縞の格子状の重なり部分を
用いて、両軸方向の移動量を検出することも可能であ
る。
ンサを用いて画像処理等の手法を用いるならば、第1及
び第2のスリット部材5,6の切れ込み5a,5b,6
a,6b長を長い寸法とし、干渉縞の長さを長い寸法と
して、X方向とY方向の干渉縞の格子状の重なり部分を
用いて、両軸方向の移動量を検出することも可能であ
る。
【0046】送信光の指向角度に対する干渉縞18の移
動感度は、例えば、図1に示したように、第1の可倒ミ
ラー17から第2のスリット部材6までの光路長に比例
するので、第1の可倒ミラー17から第2のスリット部
材6までの間に、複数のミラーを用いて光路長を長くす
ると、より高感度な指向角度の検出、および制御が実現
できる。その際、ミラーは送信光への影響を少なくする
ために、第2のビームスプリッター4と第2のスリット
部材6との間に挿入し、別の光路を追加して長くする方
がよい。
動感度は、例えば、図1に示したように、第1の可倒ミ
ラー17から第2のスリット部材6までの光路長に比例
するので、第1の可倒ミラー17から第2のスリット部
材6までの間に、複数のミラーを用いて光路長を長くす
ると、より高感度な指向角度の検出、および制御が実現
できる。その際、ミラーは送信光への影響を少なくする
ために、第2のビームスプリッター4と第2のスリット
部材6との間に挿入し、別の光路を追加して長くする方
がよい。
【0047】干渉縞18の移動を計測する光検出器9,
10は、CCD等の2次元的に光を測定できるセンサを
用いて画像処理等の手法を用いることで、1つのセンサ
でX方向とY方向の干渉縞の移動距離を同時に測定でき
る。また、干渉縞は、明暗の繰り返しであるので、干渉
縞の明線と暗線との間隔よりも小さな受光面を持つPD
等の光センサで、縞の通過本数を数えることにより、デ
ジタル的に指向角度を測定することも可能である。
10は、CCD等の2次元的に光を測定できるセンサを
用いて画像処理等の手法を用いることで、1つのセンサ
でX方向とY方向の干渉縞の移動距離を同時に測定でき
る。また、干渉縞は、明暗の繰り返しであるので、干渉
縞の明線と暗線との間隔よりも小さな受光面を持つPD
等の光センサで、縞の通過本数を数えることにより、デ
ジタル的に指向角度を測定することも可能である。
【0048】
【発明の効果】本発明の空間光送信装置によると、送信
光の指向角度を送信光のビームスポットそのものの移動
量としてではなく、ビームクオリティとは無関係である
干渉縞を形成し、干渉縞の移動量として検出するため、
送信光のビームクオリティ、およびその変化が送信光の
指向角度検出に全く影響を及ぼさない。
光の指向角度を送信光のビームスポットそのものの移動
量としてではなく、ビームクオリティとは無関係である
干渉縞を形成し、干渉縞の移動量として検出するため、
送信光のビームクオリティ、およびその変化が送信光の
指向角度検出に全く影響を及ぼさない。
【0049】また、送信光の一部を用いて干渉縞を形成
し、その移動量から指向角度を検出することにより、送
信ビームのビームクオリティによらず高精度に送信光に
指向角度を付与する。
し、その移動量から指向角度を検出することにより、送
信ビームのビームクオリティによらず高精度に送信光に
指向角度を付与する。
【0050】また、ビームの形状、強度分布、およびこ
れらの変動は干渉縞の形成とは全く無関係であるので、
指向角度の検出にも全く影響を与えない。
れらの変動は干渉縞の形成とは全く無関係であるので、
指向角度の検出にも全く影響を与えない。
【0051】さらに、指向角度を付与する前の送信光の
一部を用いて参照光を用意する。指向角度付与後の送信
光の一部と、参照光とを干渉させることにより、干渉縞
を形成させ、干渉縞は指向角度の大きさにより平行移動
するが送信光のビームクオリティによらない指向角度の
検出、制御が可能となる。
一部を用いて参照光を用意する。指向角度付与後の送信
光の一部と、参照光とを干渉させることにより、干渉縞
を形成させ、干渉縞は指向角度の大きさにより平行移動
するが送信光のビームクオリティによらない指向角度の
検出、制御が可能となる。
【図1】本発明の空間光送信装置の一実施の形態例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図2】図1に示した指向角度を送信光に付与する可倒
ミラーの構成を示す斜視図である。
ミラーの構成を示す斜視図である。
【図3】図1の干渉縞を形成するためのスリット部材の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図4】図1の干渉縞波形を示す構成図である。
【図5】(A)本発明の空間光送信装置の第2の実施の
形態例の送信光に指向角度を付与する部分の構成を示す
ブロック図、(B)は(A)の可倒ミラー部を横から見
た側面図である。
形態例の送信光に指向角度を付与する部分の構成を示す
ブロック図、(B)は(A)の可倒ミラー部を横から見
た側面図である。
1 光源 2 第1のビームスプリッター 3 第1のミラー 4 第2のビームスプリッター 5 第1のスリット部材 6 第2のスリット部材 7 第3のビームスプリッター 8 集光レンズ 9 第1の光検出器 10 第2の光検出器 11 第1比較器 12 第2の比較器 15 第1のミラー可倒装置 16 第2のミラー可倒装置 17 第1の可倒ミラー 18 干渉縞 19 可倒ミラーの支点 20 第3のミラー 23 第3のミラー可倒装置 24 第4のミラー可倒装置 27 第2の可倒ミラー
Claims (5)
- 【請求項1】 送信光の一部を用いて干渉縞を形成し、
その移動量から指向角度を検出することにより指向角度
を付与する空間光送信装置において、光源と、該光源か
ら出力されるビームを透過させる第1のビームスプリッ
ターと、該第1のビームスプリッターを透過した前記ビ
ームを通過させる第1のスリット部材と、前記光源から
出力される前記ビームを前記第1のビームスプリッター
によって反射させ、さらに前記ビームを反射させる第1
の可倒ミラーと、該第1の可倒ミラーにより反射させた
ビームを前記送信光として通過させる第2のビームスプ
リッターと、該第2のビームスプリッターによって反射
させた前記ビームを通過させる第2のスリット部材と、
前記第1のスリット部材を通過した前記ビームおよび前
記第2のビームスプリッターによって反射させた前記ビ
ームを合成する第3のビームスプリッターと、該第3の
ビームスプリッターで合成した前記ビームを集光するこ
とによって干渉縞が形成され、指向角度が付与される前
の前記ビームの一部と指向角度が付与され後の前記ビー
ムの一部とを用いて前記干渉縞の移動量により前記送信
光の指向角度を検出し制御する手段とを有していること
を特徴とする空間光送信装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の空間光送信装置におい
て、前記第1のビームスプリッターと前記第1の可倒ミ
ラーとの間には、前記光源から出力された前記ビームを
前記第1のビームスプリッターによって反射させ、さら
に前記ビームを反射させる第2のミラーと、該第2のミ
ラーによって反射させた前記ビームを前記第1の可倒ミ
ラーへ反射させる第2の可倒ミラーとが設けられている
ことを特徴とする空間光送信装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の空間光送信装置におい
て、前記送信光の指向角度を検出し制御する手段は、X
方向の前記干渉縞の移動量を検出する第1の光検出器
と、Y方向の前記干渉縞の移動量を検出する第2の検出
器と、前記X方向の指向角度設定値を比較する第1の比
較器と、前記Y方向の干渉縞の指向角度設定値を比較す
る第2の比較器とを含み、指向角度設定値と比較し、前
記可倒ミラーをフィードバック制御することにより前記
送信光に指向角度を付与することを特徴とする空間光送
信装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の空間光送信装置におい
て、前記第1及び第2のスリット部材はそれぞれにスリ
ット部を有し、該スリット部を用いることにより1つの
干渉計を用いて、前記X方向および前記Y方向の両軸の
前記干渉縞を同時に形成することにより、前記X方向お
よび前記Y方向の前記送信光の指向角度を同時に検出す
ることを特徴とする空間光送信装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の空間光送信装置におい
て、前記第1及び第2のスリット部材のそれぞれに第1
のスリット部と、該第1のスリットを直交する第2のス
リット部とを有していることを特徴とする空間光送信装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8205037A JP2874712B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 空間光送信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8205037A JP2874712B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 空間光送信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1051385A true JPH1051385A (ja) | 1998-02-20 |
| JP2874712B2 JP2874712B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=16500407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8205037A Expired - Lifetime JP2874712B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 空間光送信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2874712B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005295018A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Honda Electronic Co Ltd | 干渉制御による情報通信方法及びその装置 |
| JP2022523764A (ja) * | 2019-02-14 | 2022-04-26 | ホーホシューレ トリアー | 光学測定装置及びマルチミラー |
| CN115615563A (zh) * | 2022-09-29 | 2023-01-17 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种激光光束指向角度波动测量装置、测量方法 |
-
1996
- 1996-08-02 JP JP8205037A patent/JP2874712B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005295018A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Honda Electronic Co Ltd | 干渉制御による情報通信方法及びその装置 |
| JP2022523764A (ja) * | 2019-02-14 | 2022-04-26 | ホーホシューレ トリアー | 光学測定装置及びマルチミラー |
| JP2025023870A (ja) * | 2019-02-14 | 2025-02-17 | ホーホシューレ トリアー | 光学測定装置及びマルチミラー |
| CN115615563A (zh) * | 2022-09-29 | 2023-01-17 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种激光光束指向角度波动测量装置、测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2874712B2 (ja) | 1999-03-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981216 |