JP2860741B2 - Optical system configuration method and optical system structure - Google Patents
Optical system configuration method and optical system structureInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光通信や光コンピュータ
などの光情報処理で必要となる光学系の構成方法および
光学系構造体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of constructing an optical system required for optical information processing such as optical communication and an optical computer, and an optical system structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、三次元空間にある物体の位置お
よび姿勢を調整する場合、調整の機構や方法に関係なく
直交する三軸(X,Y,Z)と、これらの軸を中心とす
る三つの回転軸(α,β,γ)の六軸を調整(物体の形
状が回転対象といった特殊な場合などでは、一つか二つ
の回転角調整が不要になることもある)しなければなら
ない。これに対して従来の光学系の構成では、光部品の
形状に合わせた種々の形状を有するホルダを用いて光部
品を保持し、かつ各光部品の位置や姿勢を調整してそれ
ぞれの光軸を一致させるために、機械的な調整機構を設
けたホルダを用いて、これらのホルダを光学定盤の上に
並べた構成法が採られている。2. Description of the Related Art In general, when adjusting the position and orientation of an object in a three-dimensional space, three axes (X, Y, Z) orthogonal to each other, regardless of the mechanism and method of adjustment, and these axes are used as centers. It is necessary to adjust the six axes of the three rotation axes (α, β, γ) (in special cases, such as when the shape of an object is a rotation object, one or two rotation angle adjustments may not be necessary). On the other hand, in the configuration of the conventional optical system, the optical components are held by using holders having various shapes corresponding to the shapes of the optical components, and the position and the posture of each optical component are adjusted to adjust the optical axis of each optical component. In order to achieve the same, a configuration is adopted in which these holders are arranged on an optical surface plate using a holder provided with a mechanical adjustment mechanism.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光学系の構成作業は暗い環境の中で光ビーム
を当てながら、光学定盤上の光部品を個別に六軸調整し
なければならず作業が煩雑で、しかも光学系の実現に長
時間を要するという問題があった。また、光学部品が位
置や角度を調整する機構の付いたホルダに保持されてい
て、そのホルダが光学定盤の上に並べられているだけで
一体構造になっていないため、光学系全体の小型化が困
難となり、運搬移動することができず使用場所が限定さ
れるという欠点もある。さらに構成部品に変更があると
光学系全体を再調整しなければならず、光学系の設計変
更に対する柔軟性がないことも問題で、これは従来の構
成法では類似の光学系に対する汎用性がないため、個々
の光学系について個別に対応しなければならず、その結
果、光学系自体が非常に高価なものになることが避けら
れない。このようにホルダと光学定盤を用いる従来の光
学構成法には、多くの問題があり、このままでは実用的
な光学系とはならない。However, in the construction work of such a conventional optical system, it is necessary to individually adjust the optical components on the optical platen by six axes while applying a light beam in a dark environment. However, there is a problem that the operation is complicated and that it takes a long time to realize the optical system. In addition, the optical components are held in a holder with a mechanism for adjusting the position and angle, and the holders are only arranged on the optical surface plate and are not integrated, so the overall size of the optical system is small. There is also a drawback in that it is difficult to carry out the transport, and it cannot be transported and moved, and the place of use is limited. In addition, changes in components require the entire optical system to be re-adjusted, and the lack of flexibility in changing the design of the optical system is a problem. Therefore, it is necessary to individually deal with each optical system, and as a result, it is inevitable that the optical system itself becomes very expensive. As described above, the conventional optical configuration method using the holder and the optical surface plate has many problems, and cannot be used as a practical optical system.
【0004】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、光部品の位置、姿勢調整に関する作業性の向上、
光学系全体の小型化と可搬性の向上、光学系の設計変更
に対する柔軟性の向上、汎用性の向上により光学システ
ム自体の低コスト化等を図るようにした光学系の構成方
法および光学系構造体を提供することにある。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to improve the workability of adjusting the position and posture of an optical component.
Optical system configuration method and optical system structure for miniaturization and portability of the entire optical system, improvement in flexibility for design change of the optical system, and cost reduction of the optical system itself by improving versatility Is to provide the body.
【0005】これらの課題を解決するための本発明の基
本的な考え方は以下の通りである。 (1)光部品の位置姿勢調整作業の高能率化について
は、光部品の六軸調整を1回の作業で行なうのではな
く、2回以上の複数回に分けて1回当たりの調整軸の数
を減らし、またホルダの形状などを工夫して調整作業を
簡単にする。さらに光学定盤という限定場所ではなく、
作業し易い環境下で行なう。 (2)光学系全体の小型化と可搬性については、光部品
を保持するホルダ部と調整機構部を分離し、調整の後は
ホルダ部だけを残して小型化を図り、各ホルダをハウジ
ング枠で固定して一体構造とすることにより可搬性を確
保する。 (3)光学系の設計変更に対する柔軟性については、あ
る機能を実現するために必要な部品群をブロック化し、
このブロックを単位として光学系に追加したりあるいは
除いたりして、移動調整する個数を減らすと共に、ブロ
ック端面の接触と簡単な調整だけで光学的接続が得られ
るようにする。 (4)非汎用性に由来する光学系自体の高コスト化につ
いては、ガイドフレームという規格化された部品を用い
ることにより、組立対象である各種光学部品を規格化
し、生産段階での取り扱いを容易にすることで、生産コ
ストの減少を図る。 以上の考え方を実現する方法として、本発明では光部品
の形状や寸法に影響されることなく高精度で任意の光部
品を固定保持できるガイドフレームを用い、単数または
複数のガイドフレームからなるブロックを構成し、これ
らのブロックをハウジング枠によって機械的に固定して
全体が一体構造となる光学系の構成方法および光学系構
造体を発明した。[0005] The basic concept of the present invention for solving these problems is as follows. (1) To improve the efficiency of the position and orientation adjustment of the optical component, the six-axis adjustment of the optical component is not performed in a single operation, but divided into two or more times and the adjustment of the adjustment axis per one time is performed. Adjustment work is simplified by reducing the number and devising the shape of the holder. Furthermore, instead of a limited place called an optical surface plate,
Perform in an easy-to-work environment. (2) For miniaturization and portability of the entire optical system, the holder for holding the optical components and the adjustment mechanism are separated, and after adjustment, the holder is left alone to reduce the size. It secures portability by fixing it with an integral structure. (3) For flexibility in changing the design of the optical system, a group of parts necessary to realize a certain function is divided into blocks,
By adding or removing this block as a unit to or from the optical system, the number of movement adjustments can be reduced, and an optical connection can be obtained simply by contacting the block end faces and simple adjustment. (4) To increase the cost of the optical system itself due to non-versatility, standardized components such as guide frames are used to standardize various optical components to be assembled and facilitate handling in the production stage. By doing so, the production cost is reduced. As a method of realizing the above concept, the present invention uses a guide frame that can fix and hold any optical component with high accuracy without being affected by the shape and dimensions of the optical component, and forms a block composed of one or more guide frames. The present invention has invented a method of constructing an optical system and an optical system structure in which the blocks are mechanically fixed by a housing frame to form an integral structure.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る光学系の構成方法は、光部品搭載用のガ
イドフレームと、光部品を所定の間隔に保つスペーサフ
レームを用いて、1つの光部品を1つのガイドフレーム
に固定し、これら光部品搭載済ガイドフレーム単体と少
なくとも1つのスペーサフレームを介して2つ以上の光
部品搭載済ガイドフレームを組合わせてブロックを構成
し、当該ブロックにおける光軸に垂直な平面上にある面
を相互に接触させることで前記光部品を所定の位置に位
置決めし、さらに前記ブロックをハウジングを構成する
枠に固定して全体を一体構造とするものである。また、
本発明に係る光学系構造体は、上記光学系の構成方法に
したがって作成された、光部品、ガイドフレーム、スペ
ーサフレーム、ハウジングを構成する枠等から構成され
ていて、全体が一体構造をなすものである。In order to achieve the above-mentioned object, a method for constructing an optical system according to the present invention uses a guide frame for mounting an optical component and a spacer frame for keeping the optical component at a predetermined interval. One optical component is fixed to one guide frame, and a block is formed by combining these optical component-mounted guide frames alone and two or more optical component-mounted guide frames via at least one spacer frame. The optical component is positioned at a predetermined position by mutually contacting surfaces on a plane perpendicular to the optical axis of the block, and further the block is fixed to a frame constituting a housing to form an integral structure. It is. Also,
The optical system structure according to the present invention is composed of an optical component, a guide frame, a spacer frame, a frame constituting a housing, and the like, which are produced according to the method of configuring the optical system, and has an integral structure. It is.
【0007】[0007]
【作用】本発明による光学系の構成方法は、光部品搭載
用ガイドフレームと少なくとも1つのスペーサフレーム
を用いて1つの光部品を保持するブロックを構成する。
ガイドプレームとスペーサフレームは当該ブロックにお
ける光軸に垂直な平面上にある面が相互に接触すること
で前記光部品を所定の位置に位置決めする。ブロックと
ハウジングを構成する枠は一体的に結合固定されること
で光学系を構成する。本発明による光学系構造体は、上
記発明にしたがって作成されるものであって、光部品、
ガイドフレーム、スペーサフレーム、ハウジングを構成
する枠等からなり、全体が一体構造をなす。According to the method of constructing an optical system according to the present invention, a block for holding one optical component is formed by using an optical component mounting guide frame and at least one spacer frame.
The guide frame and the spacer frame position the optical component at a predetermined position by contacting surfaces of the block on a plane perpendicular to the optical axis with each other. The frame forming the block and the housing is integrally connected and fixed to form an optical system. The optical system structure according to the present invention is produced according to the above invention, and includes an optical component,
It is composed of a guide frame, a spacer frame, a frame that forms a housing, and the like, and the whole forms an integral structure.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は本発明に係る光学系の構成方法
の手順を示す図である。同図において、本発明による光
学系の構成方法は、ガイドフレーム、スペーサフレー
ム、ブロック構造枠、ハウジング枠等の構成部品を作成
する工程1、ガイドフレームに光部品を搭載し、位置決
め、接着固定する工程2、光部品搭載ガイドフレームと
スペーサフレームを交互に並べて所定の機能を有するブ
ロックを構成する工程3と、これらの機能ブロックにつ
いて光軸に垂直な平面上にある面が相互に接触するよう
に並べ、光部品をハウジング枠を利用して所定の位置に
整列させ、最後にハウジング枠で機械的に固定し、全体
を一体構造の光学系とする工程4からなっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a procedure of a method for configuring an optical system according to the present invention. In the figure, a method of constructing an optical system according to the present invention includes a process 1 for forming components such as a guide frame, a spacer frame, a block structure frame, and a housing frame. The optical components are mounted on the guide frame, and are positioned and bonded and fixed. Step 2, a step 3 in which optical component mounting guide frames and spacer frames are alternately arranged to form a block having a predetermined function, and such that these functional blocks are in contact with each other on a plane perpendicular to the optical axis. Arranging and arranging the optical components at predetermined positions by using a housing frame, and finally mechanically fixing the optical components with the housing frame, to form an optical system having an integral structure as a whole.
【0009】図2は光部品搭載ガイドフレーム10を上
述の工程2により作成する際の模式図である。ここでは
ガイドフレーム5の中心6と光部品7の光軸9を一致さ
せることが目的である。これによって以後の調整作業を
大幅に簡単にすることができる。具体的には、ガイドフ
レーム5の外形を基準として決まる機械的中心軸6(形
状の中心軸に対する光部品7の疑似光軸8(光部品の形
状中心軸で、真の光軸9はこの近傍に存在すると仮定)
を合わせることにより、機械的中心軸6と真の光軸9が
平行(2軸のアオリ角調整)になり、さらにビーム基準
で真の光軸9と機械的中心軸6を一致(XY軸調整)さ
せ、続いてガイドフレーム5と光部品7との両者の形状
から決まるXY面上の回転角γを調整する。この段階
で、光部品間の距離を規定するZ軸以外の5軸調整が終
了したことになる。FIG. 2 is a schematic view when the optical component mounting guide frame 10 is formed by the above-described step 2. The purpose here is to make the center 6 of the guide frame 5 coincide with the optical axis 9 of the optical component 7. This can greatly simplify the subsequent adjustment work. Specifically, the mechanical center axis 6 (the pseudo optical axis 8 of the optical component 7 with respect to the center axis of the shape, which is determined based on the outer shape of the guide frame 5 (the central axis of the shape of the optical component, and the true optical axis 9 is in the vicinity thereof) Is assumed to exist)
, The mechanical central axis 6 and the true optical axis 9 become parallel (two-axis tilt angle adjustment), and the true optical axis 9 and the mechanical central axis 6 coincide with each other on the beam basis (XY axis adjustment). Then, the rotation angle γ on the XY plane determined by the shapes of both the guide frame 5 and the optical component 7 is adjusted. At this stage, the five-axis adjustment other than the Z-axis defining the distance between the optical components has been completed.
【0010】図3は上記工程3で作成される機能ブロッ
ク構成図である。まず、ブロック構成枠12に対して光
部品搭載ガイドフレーム10とスペーサフレーム11の
外形が接触するように、2種類のフレームを必要数交互
に積み重ねる。ここで、ガイドフレーム10とスペーサ
フレーム11が組み合わされることでZ軸調整が終了し
三次元空間に存在する物体の位置と姿勢を決定するに必
要な6軸調整が全て完了する。同時にガイドフレーム1
0上に搭載されている複数の光部品7の真の光軸9が一
致し、以降の光学系構成操作では角度と並行移動調整が
不要の機能ブロックが形成できたことになる。FIG. 3 is a block diagram showing the functional blocks created in the above step 3. First, two types of frames are alternately stacked in a necessary number such that the outer shapes of the optical component mounting guide frame 10 and the spacer frame 11 are in contact with the block configuration frame 12. Here, the Z-axis adjustment is completed by combining the guide frame 10 and the spacer frame 11, and all the six-axis adjustments necessary for determining the position and orientation of the object existing in the three-dimensional space are completed. Guide frame 1 at the same time
The true optical axes 9 of the plurality of optical components 7 mounted on 0 coincide with each other, and a functional block that does not require the adjustment of the angle and the parallel movement in the subsequent optical system configuration operation has been formed.
【0011】ここで用いるガイドフレーム10の特徴
は、その外形寸法や平行度、平坦度は高精度であるが、
内部の中空穴10aの形状は保持する光部品7の形状や
大きさによって変えることができ、寸法精度も必要とし
ないものである。一方、スペーサフレーム11ではガイ
ドフレーム10と接触して光部品相互の距離を規定する
前後2つの面の平行度、平坦度および長さの寸法精度が
重要である。ただし、スペーサフレーム11の長さは光
部品7の組合せによって決まるため、あるスペーサフレ
ームは特定の光部品間でのみ使用する。The feature of the guide frame 10 used here is that its outer dimensions, parallelism and flatness are highly accurate.
The shape of the internal hollow hole 10a can be changed depending on the shape and size of the optical component 7 to be held, and does not require dimensional accuracy. On the other hand, in the spacer frame 11, the dimensional accuracy of the parallelism, flatness, and length of the two front and rear surfaces that define the distance between the optical components in contact with the guide frame 10 is important. However, since the length of the spacer frame 11 is determined by the combination of the optical components 7, a certain spacer frame is used only between specific optical components.
【0012】図4は上記工程4で作成される機能ブロッ
クをハウジング枠上に並べて全体が一体構造になった光
学系を示す図である。各ブロック13,14の光軸はブ
ロックの外周を基準として決まっているので、ハウジン
グ枠15上に並べるだけで真の光軸が一致する。続い
て、各ブロック13,14をハウジング枠15に機械的
に固定して全体を一体構造とする。このハウジング枠1
5については光学系全体を一体構造に保持できる構造
と、外力に対して光軸が変形しないだけの機械的強度が
あれば十分である。また、光学系の設計変更によって光
学系構成の一部を変える必要が生じた場合には、変更内
容に応じて該当するブロックを抜いたり、他のブロック
と置き換えたり、あるいは新しいブロックを追加するこ
とになるが、いずれの場合にも図4に示した光学系を構
成するため接続操作を実行すればよい。このとき変更し
たブロックとその前後のブロックとの間隔調整が問題に
なるが、これには所定の間隔を確保したスペーサフレー
ムを用いる。FIG. 4 is a view showing an optical system in which the functional blocks created in the above step 4 are arranged on a housing frame to form an integral structure. Since the optical axes of the blocks 13 and 14 are determined on the basis of the outer periphery of the blocks, the true optical axes coincide only by arranging them on the housing frame 15. Subsequently, the blocks 13 and 14 are mechanically fixed to the housing frame 15 to form an integral structure. This housing frame 1
Regarding 5, it is sufficient to have a structure capable of holding the entire optical system in an integrated structure and a mechanical strength sufficient to prevent the optical axis from being deformed by an external force. If it is necessary to change a part of the optical system configuration due to a design change of the optical system, remove the corresponding block, replace it with another block, or add a new block according to the change. However, in any case, the connection operation may be performed to configure the optical system shown in FIG. At this time, there is a problem in adjusting the interval between the changed block and the blocks before and after the changed block. For this, a spacer frame having a predetermined interval is used.
【0013】以上説明したように、本発明のポイントは
形状や大きさの異なる光部品を仕様が同じガイドフレー
ムに搭載することによる部品レベルでの規格化と、複数
の部品を一つにしたブロック化による機能レベルでの規
格化を実現したことで、この結果、実用的な新しい光学
系の構成が可能になった。以下、本発明の効果を実施例
に沿って詳細に説明する。As described above, the points of the present invention are standardization at the component level by mounting optical components having different shapes and sizes on a guide frame having the same specifications, and a block in which a plurality of components are integrated into one. As a result, standardization at the functional level was realized, and as a result, a practical new optical system configuration became possible. Hereinafter, the effects of the present invention will be described in detail with reference to examples.
【0014】図5はサバール板を用いたレンズの収差測
定用光学系を示す図である。20,21はコンデンサレ
ンズ、22は干渉フィルタ、23はピンホール、24は
被検レンズ、25,26は90°ずれた偏光子、27は
サバール板、28は結像レンズで、照明ランプ29を除
いて9個の光部品からなっているが、機能的には光源集
光部30、測定対象物31、検出部32、観察部33の
4つの機能ブロックにまとめられる。FIG. 5 is a view showing an optical system for measuring aberration of a lens using a Savart plate. 20 and 21 are condenser lenses, 22 is an interference filter, 23 is a pinhole, 24 is a test lens, 25 and 26 are 90 ° shifted polarizers, 27 is a Savart plate, 28 is an imaging lens, and an illumination lamp 29 is provided. Except for nine optical components, they are functionally grouped into four functional blocks: a light source condensing part 30, a measurement target 31, a detection part 32, and an observation part 33.
【0015】これらの光部品を搭載するガイドフレー
ム、およびスペーサフレームの作製法を図6(a)、
(b)に示す。まず4枚の金属板34,35,36,3
7で中空の箱を構成し(a)、4隅の角度が直角になる
ように外周4面を研磨してから、一定の厚さの額縁状の
枠を多数切り出す(b)。続いて、これら額縁枠の切り
出し面を一括で研磨して、平坦度、平行度および寸法の
揃った同一形状のガイドフレーム38を多数作製する。
このときガイドフレーム38の寸法は、光学系構成光部
品の中で最大のものより大きくする。フレームには金属
以外に、セラミックスやガラスなどの硬質材料を使うこ
とも可能である。スペーサフレームもガイドフレームと
基本的には同じ方法で作製するが、スペーサフレームの
寸法について、面の大きさは外周部がガイドフレームと
同じで、内周部は最大の光学部品よりも大きくし、長さ
は光部品の組合せによって異なるため、光学系の設計で
求まる部品間距離とガイドフレーム38の厚さを考慮し
て求める。FIGS. 6A and 6B show a method of manufacturing a guide frame and a spacer frame on which these optical components are mounted.
(B). First, four metal plates 34, 35, 36, 3
7, a hollow box is formed (a), and four outer peripheral surfaces are polished so that the angles of the four corners are perpendicular, and then a number of frame-shaped frames having a constant thickness are cut out (b). Subsequently, the cut-out surfaces of the frame frames are polished at a time to produce a large number of guide frames 38 of the same shape having the same flatness, parallelism and dimensions.
At this time, the size of the guide frame 38 is made larger than the largest one of the optical components constituting the optical system. A hard material such as ceramics or glass can be used for the frame in addition to metal. The spacer frame is also made basically in the same way as the guide frame, but the dimensions of the spacer frame are such that the outer periphery is the same as the guide frame and the inner periphery is larger than the largest optical component, Since the length varies depending on the combination of the optical components, the length is determined in consideration of the distance between the components determined by the design of the optical system and the thickness of the guide frame 38.
【0016】図7(a),(b),(c)はガイドフレ
ームに光部品を搭載するための操作方法を示す図であ
る。一般に光部品43をガイドフレーム42に搭載する
場合、He−Neレーザの基準ビーム39に対して、は
じめにガイドフレーム42の機械的中心軸を一致させ、
次に光部品43の疑似光軸を合わせ、最後に基準ビーム
39の垂直面上での回転角ずれ(γ)を調整する、とい
う順序で行なう。しかし、実際の光部品43は形状や光
学的性質から、このうちいくつかの調整操作を省略する
ことができる。ここでは、コンデンサレンズと偏光子に
ついて、具体的な調整方法を説明する。他の光部品につ
いても同様に構成することができる。FIGS. 7A, 7B, and 7C are views showing an operation method for mounting an optical component on a guide frame. In general, when the optical component 43 is mounted on the guide frame 42, the mechanical center axis of the guide frame 42 is first matched with the reference beam 39 of the He-Ne laser,
Next, the pseudo optical axis of the optical component 43 is aligned, and finally, the rotation angle shift (γ) of the reference beam 39 on the vertical plane is adjusted. However, due to the shape and optical properties of the actual optical component 43, some adjustment operations can be omitted. Here, a specific adjustment method for the condenser lens and the polarizer will be described. Other optical components can be similarly configured.
【0017】基準ビーム39とレンズ43の機械的中心
軸の合わせ方は、ガイドフレーム42にガラス製のスク
リーン40を載せ、ガイドフレーム42の外周基準から
幾何学的に求まる機械的中心軸線をマークし、このマー
ク41と基準ビーム39が一致するようにガイドフレー
ム42をXY方向に移動調整して固定する(a)。この
後、機械的中心軸マーク41と基準ビーム39を一致さ
せた状態でガラス製スクリーン40を上方に移す。基準
ビーム39とレンズ43の疑似光軸の合わせ方は、まず
レンズ43の形状中心として求まる疑似光軸について、
粘着性の着色透明フィルム44に小さな穴45を開け、
この穴45がレンズ43の形状中心にくるように着色透
明フィルム44をレンズ表面に貼る。そして、このレン
ズ43をガイドフレーム42上で位置調整し、基準ビー
ム39と小さい穴45が合えば疑似光軸が見つかったこ
とになる(b)。ここで、着色透明フィルム44を用い
ると、基準ビーム39が穴45に直接当たらなくてもフ
ィルム44上のビーム位置が識別できて、調整操作が容
易である。この後の基準ビーム39とレンズ43の真の
光軸の合わせ方は簡単である。レンズ43に貼った着色
透明フィルム44を剥がし、レンズ43を通過した基準
ビーム39がガラス製スクリーン40の機械的中心軸マ
ーク41と一致するようにXY方向にレンズ43の位置
を調整する。ここでは疑似光軸と真の光軸が近くに存在
することが判っているので、レンズ43の移動量は少な
く簡単である。この段階で機械的中心軸と真の光軸が一
致したことになる(c)。コンデンサレンズは光軸に対
して回転対象であるため、角度ずれ(γ)は存在せず、
これで調整操作は終了し、後は接着剤でガイドフレーム
42上に固定する。一方、偏光子はレンズのように明確
な光軸は存在しないが、光軸の垂直面において偏光子に
方向性がある。そこで偏光子のガイドフレーム42上へ
の搭載では、偏光子の中心とガイドフレーム42の機械
的中心軸を大まかに合わせてから、偏光方向をガイドフ
レーム42の枠と平行になるように接着、固定する。The alignment of the reference beam 39 and the mechanical center axis of the lens 43 is performed by placing a glass screen 40 on the guide frame 42 and marking the mechanical center axis geometrically determined from the outer reference of the guide frame 42. Then, the guide frame 42 is moved and adjusted in the X and Y directions so that the mark 41 and the reference beam 39 coincide with each other and fixed (a). Thereafter, the glass screen 40 is moved upward with the mechanical center axis mark 41 and the reference beam 39 aligned. The method of aligning the reference beam 39 with the pseudo optical axis of the lens 43 is as follows.
Drill a small hole 45 in the adhesive colored transparent film 44,
The colored transparent film 44 is stuck on the lens surface such that the hole 45 is located at the center of the shape of the lens 43. Then, the position of the lens 43 is adjusted on the guide frame 42, and if the reference beam 39 and the small hole 45 match, a pseudo optical axis has been found (b). Here, if the colored transparent film 44 is used, the beam position on the film 44 can be identified even if the reference beam 39 does not directly hit the hole 45, and the adjustment operation is easy. The subsequent alignment of the reference beam 39 and the true optical axis of the lens 43 is simple. The colored transparent film 44 attached to the lens 43 is peeled off, and the position of the lens 43 is adjusted in the XY directions so that the reference beam 39 passing through the lens 43 coincides with the mechanical center axis mark 41 of the glass screen 40. Here, since it is known that the pseudo optical axis and the true optical axis exist close to each other, the amount of movement of the lens 43 is small and simple. At this stage, the mechanical central axis coincides with the true optical axis (c). Since the condenser lens is to be rotated with respect to the optical axis, there is no angular shift (γ),
Thus, the adjustment operation is completed, and the fixing operation is fixed on the guide frame 42 with an adhesive. On the other hand, a polarizer does not have a clear optical axis unlike a lens, but has a directionality in a plane perpendicular to the optical axis. Therefore, when mounting the polarizer on the guide frame 42, the center of the polarizer is roughly aligned with the mechanical center axis of the guide frame 42, and then the polarization direction is adhered and fixed so as to be parallel to the frame of the guide frame 42. I do.
【0018】図8は4つの光部品搭載ガイドフレームと
3つのスペーサで構成した光源集光用の機能ブロックを
示す図である。このブロックでは、2つのコンデンサレ
ンズ20とピンホールの真の光軸を合わせることが目的
で、その操作は直角を有するブロック構成枠46に対し
て、フレームの2面が接触するようにピンホールフレー
ム47,スペーサフレーム48,コンデンサレンズ4
9,スペーサフレーム50,干渉フィルタフレーム5
1,スペーサフレーム52,コンデンサフレーム53の
順に重ねて全ガイドフレームとスペーサフレームをブロ
ック構成枠46に固定する。ここの操作では、図9
(a),(b),(c)に示すように、ガラス製スクリ
ーン54,56をそれぞれ搭載した2枚のガイドフレー
ム55,57を上下方向に離して並べ、それぞれのスク
リーン54,56上の機械的中心軸マーク58,59と
基準ビーム60を合わせる。次に、2枚のスクリーン付
きガイドフレーム55,57にブロック構成枠61を接
触させて、基準ビーム60に対するブロック構成枠61
の方向と距離を補正した状態(ブロック構成枠61を位
置決め用治具として用いる)で、1枚ずつガイドフレー
ムを積み重ねていくと、各光部品の真の光軸が一致して
いることを確認しながらブロックを構成することができ
る。FIG. 8 is a view showing a light source condensing functional block composed of four optical component mounting guide frames and three spacers. In this block, the purpose is to match the true optical axes of the two condenser lenses 20 and the pinhole, and the operation is performed so that the two surfaces of the pinhole frame are in contact with the block forming frame 46 having a right angle. 47, spacer frame 48, condenser lens 4
9, spacer frame 50, interference filter frame 5
1, the spacer frame 52 and the capacitor frame 53 are stacked in this order, and all the guide frames and the spacer frame are fixed to the block forming frame 46. In this operation, FIG.
As shown in (a), (b) and (c), two guide frames 55 and 57 on which glass screens 54 and 56 are respectively mounted are vertically spaced apart from each other. The mechanical center axis marks 58 and 59 are aligned with the reference beam 60. Next, the block forming frame 61 is brought into contact with the two guide frames 55 and 57 with a screen, and the block forming frame 61 with respect to the reference beam 60 is moved.
When the guide frames are stacked one by one in a state where the direction and distance of the optical components are corrected (the block configuration frame 61 is used as a positioning jig), it is confirmed that the true optical axes of the respective optical components match. The blocks can be configured while doing so.
【0019】図10は機能ブロックからなる光学系を示
す図である。ここでは各ブロックの光軸が一致するよう
に配列し、この後ハウジング枠62に、光源集光ブロッ
ク63、被測定物ブロック64、検出ブロック65、観
察ブロック66の各ブロックを着脱可能な機械的方法で
固定(2つのブロックに挟まれているスペーサフレーム
67,68,69は固定しない)して、全体を一体構造
にして光学系の構成が終了する。ブロックの配列操作は
前述のガイドフレームによるブロック化の操作と同じ
で、ブロックの2面をハウジング枠62に接触させて並
べるだけで、各ブロックの光軸を一致させることができ
る。FIG. 10 is a diagram showing an optical system composed of functional blocks. Here, the optical axes of the respective blocks are arranged so as to coincide with each other, and after that, each of the light source focusing block 63, the DUT block 64, the detection block 65, and the observation block 66 is detachably mounted on the housing frame 62. (The spacer frames 67, 68, and 69 sandwiched between the two blocks are not fixed), and the entire structure is formed as an integral structure, thereby completing the configuration of the optical system. The operation of arranging the blocks is the same as the above-described operation of forming the blocks by the guide frame, and the optical axes of the blocks can be made coincident only by arranging the two surfaces of the blocks in contact with the housing frame 62.
【0020】このようにして、当該光学系について実際
に組み立てを行なった結果、従来の定盤上に構成する光
学系と比較して、大きさについては1/10以下、調整
作業時間も半分以下に解消された。また、位置ずれ等に
由来する光学系自体の損失については、入力−出力比を
計測した結果、従来のものと変わらない性能を得ること
が確認できた。As a result of actually assembling the optical system in this way, as compared with a conventional optical system constructed on a surface plate, the size is 1/10 or less and the adjustment work time is half or less. Was resolved. In addition, as for the loss of the optical system itself due to the displacement and the like, as a result of measuring the input-output ratio, it was confirmed that the same performance as the conventional one was obtained.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光学系
の構成方法および光学系構造体によれば、以下に列挙す
る効果が期待できる。 種々の光部品に対してガイドフレームとスペーサフレ
ームによって形状的、寸法的に規格化できるので、光学
系を構成するための操作はXY方向の2軸調整だけと簡
単にあり、自動化にも有利である。 光学系全体の寸法はガイドフレームとスペーサフレー
ムの大きさによって決まるが、これらは接触して並び空
間的に無駄がないので光学系の小型化が可能で、また一
体構造になっているので運搬が容易で、可搬性に優れて
いる。 単数または複数のガイドフレームを1つにしたブロッ
ク化により、機能的規格化ができるので、光学系の設計
変更に対し柔軟に対応できる。これらの結果として、光
学系の低コスト化を図ることができ、さらには光通信シ
ステム、光情報処理システム等を安価に提供することが
できる。As described above, according to the method of configuring an optical system and the optical system structure according to the present invention, the following effects can be expected. Since various optical components can be standardized in shape and dimensions by the guide frame and the spacer frame, the operation for configuring the optical system is as simple as adjusting two axes in the X and Y directions, which is advantageous for automation. is there. The overall dimensions of the optical system are determined by the size of the guide frame and spacer frame, but they are in contact with each other and there is no waste in space, so the optical system can be miniaturized. Easy and portable. Functionalization can be standardized by blocking one or a plurality of guide frames into one, so that it is possible to flexibly cope with a design change of the optical system. As a result, the cost of the optical system can be reduced, and an optical communication system, an optical information processing system, and the like can be provided at low cost.
【図1】光学系構成法の手順を示す流れ図である。FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of an optical system configuration method.
【図2】光部品搭載ガイドフレームを説明する模式図で
ある。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an optical component mounting guide frame.
【図3】機能ブロックの構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a functional block.
【図4】一体構造化した光学系の組立図である。FIG. 4 is an assembly view of an optical system having an integrated structure.
【図5】レンズ収差測定用光学系の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of an optical system for measuring lens aberration.
【図6】(a),(b)はスペーサおよびガイドフレー
ムの作成法を示す模式図である。FIGS. 6A and 6B are schematic diagrams illustrating a method of forming a spacer and a guide frame.
【図7】(a),(b),(c)はガイドフレームに光
部品を搭載する工程を示す模式図である。FIGS. 7A, 7B, and 7C are schematic diagrams illustrating a process of mounting an optical component on a guide frame.
【図8】集光用機能ブロックの組立図である。FIG. 8 is an assembly diagram of a light collecting functional block.
【図9】(a),(b),(c)ブロック構成の光軸調
整法を示す模式図である。FIGS. 9A, 9B, and 9C are schematic diagrams illustrating an optical axis adjustment method having a block configuration.
【図10】機能ブロックによるレンズ収差測定光学系の
構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a lens aberration measurement optical system using functional blocks.
5 ガイドフレーム 6 ガイドフレームの機械的中心軸 7 光部品 10 ガイドフレーム 11 スペーサフレーム 12 ブロック構成枠 13 機能ブロック 14 機能ブロック 15 ハウジング枠 20 コンデンサレンズ 21 コンデンサレンズ 25 偏光子 27 サバール板 38 ガイドフレーム 43 レンズ 44 着色透明フィルム 46 ブロック枠 Reference Signs List 5 Guide frame 6 Mechanical center axis of guide frame 7 Optical component 10 Guide frame 11 Spacer frame 12 Block constituent frame 13 Function block 14 Function block 15 Housing frame 20 Condenser lens 21 Condenser lens 25 Polarizer 27 Savart plate 38 Guide frame 43 Lens 44 colored transparent film 46 block frame
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02B 7/00
Claims (2)
品を所定の間隔に保つスペーサフレームを用いて、1つ
の光部品を1つのガイドフレームに固定し、これら光部
品搭載済ガイドフレーム単体と少なくとも1つのスペー
サフレームを介して2つ以上の光部品搭載済ガイドフレ
ームを組合わせてブロックを構成し、当該ブロックにお
ける光軸に垂直な平面上にある面を相互に接触させるこ
とで前記光部品を所定の位置に位置決めし、さらに前記
ブロックをハウジングを構成する枠に固定して全体を一
体構造とすることを特徴とする光学系の構成方法。An optical component is fixed to one guide frame by using a guide frame for mounting the optical component and a spacer frame for keeping the optical component at a predetermined interval. A block is formed by combining two or more optical component-mounted guide frames via at least one spacer frame, and surfaces of the block on a plane perpendicular to the optical axis are brought into contact with each other to thereby form the optical component. The optical element is positioned at a predetermined position, and the block is fixed to a frame forming a housing to form an integral structure.
がって作成された光学系構造体であって、この光学系構
造体は、光部品、ガイドフレーム、スペーサフレーム、
ハウジングを構成する枠等から構成されていて、全体が
一体構造をなすことを特徴とする光学系構造体。2. An optical system structure produced according to the optical system configuration method according to claim 1, wherein the optical system structure includes an optical component, a guide frame, a spacer frame,
An optical system structure comprising a frame or the like that forms a housing, and the entire structure forms an integral structure.
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|---|---|---|---|
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1993
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