JPS6140532A - 光束の強度分布調整の音響監視方法および装置 - 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、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、例えばレーデビーム束における強度分布が
光束の光軸な横断する方向にあって、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
ログラフィック偏向絞り、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って影響
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ぎニジ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っ
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ッ
トディスク、スクリーンまたは孔絞りのようなデージを
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（、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、場合によっては取扱いにく＼
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。

したがって発明の課題は、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
ステッ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って、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って
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、例えばレーずビーム束の、光束の光軸
を横断する方向にある前以っ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、曲
風って決められた、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Ｉ８＝　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
」：びｙによって規定される個別面要素に対する目標強
度値■８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〒５−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３０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って生じる可
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■、−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（１−ムスピリツク）が設けられてい
る。この鏡によって部゛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
、−ｆ（ｘ、　　ｙ　）　ＩＦ相応する。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□は
、アナログマルチプレクサ９０入力側８に供給され、マ
ルチプレクサが個別実際強度値■　を順次サイクリック
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ック発生
器１２はクロックパルス列Ｔ。を発生し、クロックパル
ス列はクロック入力側１３を介して高速の循環計数器１
４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個の種々異なったビット組合せを有するデジ
タル制御信号Ｓ０が生じる。この組合せは、個別測定サ
イクルにおけるクロックパルス列Ｔ。

のｎ　（ｍの計数されたクロッ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Ｓ、”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Ｉ０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のおのおののビット組合せによって基
準面３の所定の面要素４の実際強度値Ｉ　がＡＤ変換器
１１に；…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■、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、機械スイッ
チによって銘水されている電子切換スイッチ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。電子スイッチ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８２″測定サイクル−終了”によって切換られ
る。これによって例えば偶数番目の測定サイクルにおい
てその都度、個別の実際強度値工、が加算段２０に供給
され、加算装置において加算され、和値Σ■□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ッ
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〒　が割算段２１において個
別実際強度値工、を記憶された和値ΣＩＩＫよって割算
することによって形成される。正規化された実際強度値
〒　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２２に供給される。その際計数器１４において
計数されるクロックパルス列Ｔ。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工が光束１の
調整過程の期間中は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。

クロック発生器１２において発生されるクロックパルス
列Ｔ。は同時にクロック入力側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〒８ＶＣ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
ックパルス列Ｔ。が読出しクロッ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工の形成と同期して、当
該の面要素４に対応する正規化された目標強度値ｉ　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△〒−ｆ（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Δ〒が形成される差形成段２２に接続されている。

強度差値△ｉ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（なりかつ偏差の評
価が一層有利になる。

′　自乗された差値（Δｉ）２は、データ入力側３０を
介してバッファメモリ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（△ｉ）２を書込むためにア
ドレス計数器２５は同時にバッファメモリ３１のアドレ
スを書込みアＰｖｘいヵ９．１３□、い、５、−カ、。

　　　パックパルス列Ｔ。は書込みクロックパルス列と
してバッファメモリ３１の書込み命令入力側３３に供給
される。

バッファメモリ３１に一時記憶された自乗された差値（
Δ〒）２は、緩慢なサイクルにおいて、例えば１８のサ
イクル時間において、バッファメモリ３１から読出され
る。このためにクロック発生器３４が、緩慢な循環アド
レス計数器３６のクロック入力側３５に供給されるクロ
ックパルス列Ｔ　を発生する。アドレス計数器３６はバ
ッファメモリ３１の読出しアドレス入力端３７に供給さ
れる読出しアドレスを発生する。読出しクロックパルス
列として使用されるクロックパルス列Ｔ０けバッファメ
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（Δｉ）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。

次のステップにおいて同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（Δ′Ｘ）２ｖｃよって変調される。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（Δ１）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（Δ
〒）２に依存して振動の周波数、したがって測定音の音
の高さが変化する。そのために電圧制御発振器４　Ｇ　
（ＶＣＯ）が設けられている。この発振器には自乗強度
差値（Δ〒）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ッチと
して銘水されている電子切換スイッチ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ぎ一力
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Ｋなる。その際自乗強度差値（Δｉ）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
るにしたがって測定音の高さが低くなるようになってい
る。個別自乗強度差値（△〒）２は例えば１秒間隔をお
いてバッファメモリ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。したがって光束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って低い測定音が優勢に
なる。

大抵の場合強度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って決め
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
スイッチ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の累算によって和値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のレジメタ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〒８がロードされる。和値Σ（△〒）２が前以って決
められた限界値〒　を下回っていれば、比較器４８は、
制御信号Ｓ　を送出し、これにより切換スイッチ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
スを一力４３は切換スイッチ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５０は、例えば５
００　Ｈｚの振動を発生する。

この振動は断続器４９によって例えば５　Ｈｚの周波数
によっ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　　　　７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ｉ　Ｋよって前以っ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〒　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
ユーザによって前以っ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は有利にはスイッチ４４の操作によって作動し
なくなり、その結果切換スイッチ４１は図示の位置にと
ソまる。この場合更に発生される測定音は自乗差値（Δ
ｉ）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って絶対強度分布に関心があ
れば、正規化段１Ｂ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
ぐ、絶対目標値ないし限界値によってロードさ　、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のみを目標強度分布、を対応させることによっ
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、前以っ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ック
図であり、第２図は、基準面における所望の強度分布を
グラフィッ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・・・？ぐラフアメモリ、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、■、・・・
強度実際値、工。

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ックに高速で測定し、 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（ΔＩ）を検出しかつ一時記憶し、 ｄ）前記強度偏差（ΔＩ）を順次サイクリックに緩慢に
   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（ΔＩ）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（ΔＩ）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項記載の光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（ΔＩ）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（ΔＩ）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（ΣΔＩ）を形成しかつ該和値（ΣΔＩ）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（ΣΔ
   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（ΔＩ）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）をサイクリックに、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（ΔＩ）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（ΔＩ）を一時記憶するためのバッファメモリ（
   ３１）と、 ｇ）該バッファメモリ（３１）に接続されている、アナ
   ログ強度偏差（ΔＩ）を形成するためのＤＡ変換器（３
   ９）と、 ｈ）該ＤＡ変換器（３９）に接続されている、前記強度
   偏差（ΔＩ）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（ΔＩ
   ）によつて制御される振動発生器（４０、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（ΔＩ）をバッファメモリ（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）およびバッファメモリ（３１）に接続されて
   いる第１制御発生器（１２、１４、２５）と、ｋ）一時
   記憶された強度偏差（ΔＩ）を読出すための、前記バッ
   ファメモリ（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（ΔＩ）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（ΔＩ）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（ΔＩ）を検出するための段（２２）とバ
   ッファメモリ（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
   の項に記載の光束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（ΔＩ）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（ΔＩ）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（４６）
   が設けられており、該閾値回路は強度偏差（ΔＩ）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（Ｓ＿３）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 （Ｓ＿３）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（ΔＩ）を加算するための加算段（４５
   ）と、限界値（Ｉ＿ｇ）を記憶するためのレジスタ（４
   ７）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（Ｓ＿３）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。