JPS60235113A - 光学スイツチング装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学スイッチング装置に関する。

（従来例及びその問題点〕 種々の応用において、光ビームを伝達するために数個の
光学通路のうちひとつを選べることが望ましい。従来の
一眼レンズ・リフレックス（以下ＳＬＲという）・カメ
ラにおいて、シャッター・リリースに結合した鏡は被写
体から到来する光ビームをビューファインダに向けるか
、又はビームが写真感光乳剤に衝突するようにする。Ｓ
ＬＲカメラの場合、広い光ビームに関して、鏡又は他の
光学スイッチング素子の位置決め誤差は、一般に光の最
端部に影響するのみである。このため鏡の取り付は手段
の位置決めは、非常に厳格な基準を満足する必要はない
。光ファイバーの出力端から得られるか又は、光ファイ
バー自若しくは光検出器に供給する様な非常に細い光ビ
ームに関しては、スイッチング素子の位置決め誤差は、
通當、非常に大きな影響を与える。単一光源から数個の
割当てのひとつに選択的に光ビームを進めるために用い
る光学スイッチング素子の正確な位置決めを確実にし、
又は数個の使用可能ビームから単一の光ビームを選択し
て特定の割当てに光を進めるため光学ベンチ又は他の同
様な重い装置を従来用いていた。しかし、光学ベンチは
不便であり、小型装胃内に組込むには適さない。

従って本発明の目的は、軽量且つ小型の光学スイッチン
グ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〕

本発明による光学スイッチング装置において、第１型式
光学ボーＩ・は少なくとも２個の第２型式光学ボートの
うちの１個に選択的に結合し、上記型式の一方は光ビー
ムが装置に導入する入力ポートであり、他方は光ビーム
が装置から放出する出力ポートである。第２の型のボー
トは、装置の中心軸に対して所定の角度間隔位置にあり
、装置はすくなくとも第１の型のボートが第２の型のボ
ートの一方に光学的に結合する第１位置と第１の型のボ
ートが第２の型のボートの他方に光学的に結合する第２
位置との間で上記中心軸に対して回転する様に取り付け
た光学結像器を含む。更に、装置は結像器が一ト記第１
位置にあるかどうかを正確に判断する手段と、第２型式
のボートの角度間隔に相当する所定の角度を介して上記
中心軸に対して結像器を正確に回転する手段とを含み、
これにより結像器が第２位置に正確に配置される。

本発明の好適な実施例では、第２型式のボートは入力ポ
ートであり、第１型式のボートは出力ポートであり、装
置は光検出器を配置した出力ポートへ送るため数個の入
力光ビームのひとつを選ぶように動作する。しかし、第
１形式のボートに供給する単−人力光ビームを数個の出
力ポートの１個に送るために本発明を用いてもよい。

〔実施例〕

第３図は、本発明による光学スイッチング装置を含むレ
ーザ・トリミング装置を表わす簡略図である。この装置
は、デジタル・イクイソブメント・コーポレーション社
製ＰＤＰ　１１１０４型中央処理ユニツト（以下ＣＰＵ
という）（６）を用いて、制御バス（４）を通じて周知
の方法で制御されるＥＳＩモデル４４パルス出力レーザ
の如きレーザ光源（２）を含む。

光源（２）からの出力光ビームは、１対のプリズム・ブ
ロックを含む１１ｉ衰器（８）を介して鏡００１に進む
。鏡００）は対物レンズ（１２）に向って垂直下方向に
光ビームを進める。レンズ（１２）は、トリミングのた
めにウェファ−（１４）上に光ビームを収束させる。

構成要素＋２１．　ｆＪ、　ｆ６１．　（ｓｌ、　Ｑｏ
）、（１２）及び（１４）の配置は周知である。

ビーム・スプリッター（１６）は、１１００１及び対物
レンス（１２）の間に配置する。ビーム・スプリッター
（１６）は、鏡００）から受け取った光ビームの一部を
レンズ（Ｉ８）に送り、レンズ（１８）はビーム・スプ
リッターから受け取った光を光ファイバー（２０）の入
力端で焦束させる。ビーム・スプリンタ−（１６）は、
対物レンズ（１２）を介してウェファ−（１４）から反
射された光を受け取り、この光の一部をレンズ（２２）
に送る。レンズ（２２）は、第２光フアイバー（２４）
の入力端で光を集束させる。光ファイバー（２０）及び
（２４）は、レンズ（１８）及び（２２）と反対側の端
部がレーザ・パルス・モニタ（２６）に接続される。レ
ーザ・パルス・モニタ（２６）はＩＥ［！［！−４８８
汎用インターフェイス（ＧＰＩＢ）　（２８）を介し７
　ＣＰ　Ｕｆ６１ニ接続され、その選択した入力端に供
給したレーザ光パルス列のピーク電力、平均電力及び繰
り返し率に関する情報を示す。レーザ・パルス・モニタ
（２６）がパルス列の１つ又は複数のパラメータがプリ
セット限界を越えたことを表わす制御信号をＣＰ　Ｕ　
（６１に送ることができるように、得た情報はレーザ・
パルス・モニタ（２６）内で評価できる。または、ウェ
ファ−（１４）上の装置の特性を得るためレーザ・シス
テム上で他の光源から集めたデータとともに、ＣＰＵの
処理に対し生（未評価）の形式で情報をＣＰＵに伝送し
てもよい。

第１図は、本発明による光学スイッチング装置の機械的
構造を示す断面図、第２図は、第１図の装置の制御系即
ちレーザ・パルス・モニタ（２６）を示すブロック図で
ある。レーザ・パルス・モニタ（２６）は各々の光ファ
イバーが装着できる５個の光入力端（ボート）を有する
光学チャンネル・スイッチ（３６）を含む。光学チャン
ネル・スイッチ（３６）は、結像器（４０）を内蔵した
円筒匣体（３Ｂ）　（一部を図示する）を含む。結像器
（４０）は、匣体（３８）に対して夫々放射線方向及び
軸方向に沿って配置した２個の光通路用円筒管（４０ａ
　）及び（４０ｂ　）を含む。結像器（４０）は、シャ
ツＩ・（４２）に取り（１けられ、回転制御手段を構成
するステッピング・モータ（４４）に制御されて、匣体
（３８）の中心軸について回転する。

結像器（４０）は、円筒管（４０ａ　）及び（４０ｂ　
）内に夫々配置し、匣体（３Ｂ）の中心軸に対し夫々放
射方向及び中心軸に一致した方向の光軸を有するレンズ
（４６）及び（４８）を含む。匣体（３８）の中心軸に
対し４５°の角度に配置したｍ（５０）はレンズ（４６
）及び（４８）の光軸を光学的に一致させる。

５本の光ファイバー・ケーブル（ケーブル（２０）。

（２４）　、（３４）及び２本の付加ケーブル）は、匣
体（３８）の壁部に取り付けたコネクタによりパルス・
モニタ（２６）に接続し、ケーブルの出口孔は匣体（３
８）の軸方向の同じ位置に配置し、匣体（３８）の中心
軸から略等距離にある。５個の出力孔は、匣体（３８）
の中心軸に対し角度をおいて離間し、好適には中心軸に
対し等角度で離間する。

結像器（４０）が回転するとき、レンズ（４６）の光軸
がケーブルの出口孔上を通るように出口孔の匣体の中心
軸方向の位置を決める。

鏡（５２）は、結像器（４０）に関係する。鏡（５２）
は、匣体（３８）の中心軸上で且つ軸に対して角度４５
“をなして固定する。鏡（５２）は、レンズ（４８）の
光軸に沿って結像器（４０）から放出する光を受け、角
度９０゛即ち匣体に対し放射方向にその光を反射する。

光検出器（５４）も匣体内に取り付け、＆１！（５２）
から反射した光を受けるように位置決めする。レンズ（
４６）及び（４日）の焦点距離及び位置は、匣体（３８
）の中心軸に対するその角度位置に依存し、結像器（４
０）が光検出器（５４）上に５個の光ファイバー・ケー
ブルのうちのいずかの出口孔の像を作る。

光検出器（５４）は、安定化し且つ限流した高電圧源（
５６）に接続したシリコンＰＩＮダイオードを含み、そ
の温度はペルチェ効果温度調整器（５８）を用いた周知
の方法で安定化される。光検出器（５４）の出力端（６
０）は、増幅器（６２）　（第２図参照）を介して位置
検出手段を構成するアナログ・プロセッサ（６４）に接
続する。３０段階光学減衰円盤（６６）は、結像器（４
０）　（第１図）及び鏡（５２）の間に配置する。円盤
（６６）は、シャフト（６８）上に取り付けられ、ステ
ッピング・モータ（７０）の制御により匣体（３８）の
中心軸に平行な軸に対し回転する。

匣体（３８）に接続した５本の光ファイバー・ケーブル
のうちの１本は、基準パルス・レーザ源（７４）に接続
したファイバー・ケーブル（７２）（第２図）である。

基準パルス・レーザ源（７４）は、正確な所定振幅及び
正確な所定周波数の時間間隔のパルスを発生する。モー
タ（４４）及び（７０）の動作を制御し、それ自身も位
置検出手段を構成するデジタル・スレーブ・プロセッサ
（７８）により制御される回転制御手段を構成するモー
タ制御器及びパルス・レーザ・クロック発生器（７６）
は基準パルス・レーザ源（７４）の動作を制御する。

アナログ・プロセッサ（６４）は、増幅器（６２）から
受け取うた信号から、光検出器（５４）に入射する各パ
ルスのピーク電力、電力の時間積分及びパルス間隔を表
わす１２ビツト・デジタル・ワード列を発生する。

モータ（４４）を制御して、モータ制御器（７６）はパ
ルス・モニタ（２６）に接続した数本の光ファイバ・ケ
ーブルのうちの１本を選択することができる。この様に
、ケーブル（２０）を選べば、アナログ・プロセッサ（
６４）により得た情報は、ウェファ−（１４）上に投射
する光ビームに関係し、一方、ケーブル（２４）を選べ
ば、情報はウェファ−（１４）からの反射光に関係する
。ケーブル（３４）を選べば、情報はプリズム・ブロッ
ク（８）により減衰する以前のレーザ（２）からの出力
光ビームに関係する。

光ファイバ・ケーブル（２０）　、（２４）及び（３４
）の出口孔は、寸法が小さいので結像器（４０）を正確
に位置決めする必要がある。更に、減衰円盤（６６）の
角度を正確に知る必要がある。この目的のため、光ファ
イバー・ケーブル（７２）で匣体０ （３８）に接続した基準レーザ・パルス源（７４）が設
けられている。基準パルス・レーザ（７４）がオンで、
ケーブル（７２）を選んだとき、アナログ・プロセッサ
（６４）により得た出力信号値が既知であるように、レ
ーザ・パルス・モニタ（２６）を校正し、モータ制御器
及びパルス・レーザ・クロック発生器（７６）はレーザ
（７４）をオンするために使用し、アナログ・プロセッ
サ（６４）から特定の出力信号値を得るため結像器（４
０）及び減衰円盤（６６）を位置決めするようにモータ
（４４）及び（７０）を制御する。この点において、ケ
ーブル（７２）を選ぶために結像器（４０）を正確に位
置決めし、減衰円盤（６６）を最小減衰位置に設定する
ことは周知である。モータ制御器の制御によりモータ（
４４）は動作し、他のケーブルのうち１本を選択するよ
うに、高精度で７２°の倍数の角度に結像器（４０）を
回転させる。同様に、減衰円盤（６６）が最小減衰位置
にあることが分っていると、３０段階の範囲で円盤を所
望の減衰度の位置に正確に持って行くことが確実に可能
である。

デジタル・スレーブ・プロセッサ（７８）は、通信及び
タスク・スケジュールを実効するマスター・プロセッサ
（８０）と通信する。マスク・プロセッサ（８０）は、
汎用インターフェイス・バス（２８）を介してＣＰ　Ｕ
　（６）に接続される。この様に、レーザ・パルス・モ
ニタ（２６）はレーザ源（２）の電力レベル制御ループ
を形成する。

レーザ・パルス・モニタ（２６）　ヲ、ｉｌｌ、ビーム
・スプリッター（１６）の位置から相当の距離、例えば
６ｍだけ離すことは当業者が認識するところである。こ
の理由で、レンズ（１８）　、（２２）及び（３２）に
関し且つ電気マルチプレクサに接続した複数の分割光検
出器をパルス・モニタ（２６）内に設ける代わりに、単
一の光検出器（５４）と関係した光学チャンネル・スイ
ッチ（３６）を用いる。

分割光検出器を電気マルチプレクサに接続する際に必要
な長さの電気ケーブルは、電気マルチプレクサに通じる
信号路に過度の拡散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を引き起
こさせる。一方、現在、有効な光ファイバー・ケーブル
は、許容範囲外の拡散を引き起こ１ すことなくレンズ（１Ｂ）　、（２２）及び（３２）に
より伝達する短時間且つ高振幅パルスを電装できる。

光検出器（５４）の損傷の虞れを最小にしながら、その
ダイナミック・レンジを最大限に活用するために減衰円
盤（６６）を使用することは当業者には周知である。

〔発明の効果〕

上述のように、円筒匣体内に配置した映像器を、円筒匣
体の中心軸について所定量回転させ、映像器に設けた光
学ボーＩ・を円筒匣体の周囲に設りた光学ボートに光学
的に結合することにより構成が簡単で小型化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学スイッチング装置の機械的構造を
示す断面図、第２図は本発明の装置の制御系を示すブロ
ック図、第３図は本発明の装置を用いたレーザ・トリミ
ング装置を示す簡略図である。 図において、（４０）は結像器、（４２）は中心軸、３ ２ （４４）及び（７６）は回転制御手段、（６４）及び（
７８）は検出手段である。 ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 特定の中心軸から等距離に配置した複数の光入出力端と
   、上記中心軸について回転し、上記光入出力端のうちの
   １個に選択的に、且つ光学的に結合する光学通路を有す
   る結像器と、該結像器の回転位置を判断する位置検出手
   段と、該検出手段からの情報に応して上記結像器を所定
   量回転させる回転制御手段とを具え、 上記光入出力端及び上記結像器の一方を介して光を入力
   し、他方を介して出力することを特徴とする光学スイッ
   チング装置。