(57)【要約】【課題】非球面ミラーの軸と非球面ミラーに入射される光の光軸とを正確な方向に調整可能で、且つ、実際の製品や高価な測定器を必要としないパッシブ調整が可能な非球面ミラーの軸調整方法を提供する。【解決手段】検知光学系の光軸をＺ軸とし、該検知光学系が検知した画像の撮像手段によって規定される、Ｚ軸と直交する２次元座標をＸ軸及びＹ軸とする時、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定してＸ座標毎に明るさが最大となる点の位置を求め、該点群の分布を示す相関係数の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定する。【選択図】　　　図１
2004093944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知光学系の光軸をＺ軸とし、該検知光学系が検知した画像の撮像手段によって規定される、Ｚ軸と直交する２次元座標をＸ軸及びＹ軸とする時、
Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定してＸ座標毎に明るさが最大となる点の位置を求め、
明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定する
処理を含む
ことを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法。
【請求項２】
請求項１記載の非球面ミラーの軸調整方法において、
上記明るさが最大となる点群の分布を示す分散の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定することを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法。
【請求項３】
請求項１記載の非球面ミラーの軸調整方法において、
上記明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数が最小であることによって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定することを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法。
【請求項４】
検知光学系の光軸をＺ軸とし、該検知光学系が検知した画像の撮像手段によって規定される、Ｚ軸と直交する２次元座標をＸ軸及びＹ軸とする時、
Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定して該範囲における明るさの平均値を求め、
該明るさの平均値の差が最小となることによって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定する
処理を含む
ことを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法。
【請求項５】
調整治具によって非球面ミラーの相対位置を調整する時に、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の非球面ミラーの軸調整方法を適用して非球面ミラーがＸ軸又はＹ軸回りに回動しているか否かを判定し、
調整治具の非球面ミラーに対する押し付け力を制御することを特徴とする非球面ミラーの組み立て調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非球面ミラーの軸調整方法及び非球面ミラーの組み立て調整方法に係り、特に、非球面ミラー軸と非球面ミラーに入射される光の光軸とを正確な方向に調整可能で、且つ、実際の製品や高価な測定器を必要としないパッシブ調整が可能な非球面ミラーの軸調整方法、及び、組み立て調整中に生ずる非球面ミラーの角度の誤差を正確に検出できる非球面ミラーの組み立て調整方法に関する。
【０００２】
光ファイバを伝送媒体とした光伝送システムは、耐雑音特性が優れていること、高速なデジタル信号によって連続光信号を変調する電気−光変換素子と変調を受けた光信号から高速デジタル信号を抽出する光−電気変換素子に恵まれていること、伝送速度が高速化されても光ファイバ伝送路の伝送損失が小さいことによる長距離伝送又は長スパン伝送に適していること、及び、既に敷設されている光ファイバ伝送路を使用して波長多重方式を採用することにより容易に伝送容量を増強させ得ることなど多くの理由によって、１９５０年代前半に実用化されて以来世界中で基幹デジタル伝送システムとして適用されており、技術的にも発展し続けてきている。
【０００３】
光伝送システムにおいては、ミラーの面が非球面をなす凸面鏡又は凹面鏡、或いは、凸面鏡から凹面鏡へとミラーの面が連続的に変化する非球面ミラーなど様々な非球面ミラーがそれぞれの目的に使用される。いずれの非球面ミラーを使用する場合も、光軸とミラーの軸とを正確な方向に調整することが必須となる。
さて、電気信号を伝送する場合には、電気信号に歪みを与える主たる原因として損失の周波数特性（損失歪み）と群遅延時間の周波数特性（群遅延歪み又は位相歪み）があり、忠実な波形伝送を行なうためには損失歪みと群遅延歪みの双方を補償する必要があった。
【０００４】
一方、光信号を伝送する場合にも、電気信号を伝送する場合に比べて比較的低速では影響が少ないという利点はあるものの、高速化が進むほど損失歪みと群遅延歪みの影響を無視できなくなり、損失歪みと群遅延歪みの補償を行なう必要性が生ずるのは電気信号の伝送と同様である。
特に、光信号の伝送速度が高くなるほど、群遅延歪みと等価である波長分散による波形劣化の影響が顕著になり、波長多重伝送方式のように広い波長帯を使う光伝送システムにおいてはその影響が更に顕著になる。従って、種々の原理による波長分散補償器によって波長分散を補償するようになっているが、光ファイバ伝送路長によって波長分散量が異なるので、光ファイバ伝送路長に順応できる可変波長分散補償器を適用することが望ましい。
【０００５】
可変波長分散補償器には、凸面鏡から凹面鏡へとミラーの面が連続的に変化する非球面ミラーが用いられるが、正確な波長分散補償量を得るためにはその中心軸と光軸とを正確に直角に調整することが必要である。しかし、非球面ミラーは上記の如くミラー面が複雑な形状をしているために中心軸と光軸とを正確に直角に調整することが困難である。従って、非球面ミラーの中心軸と光軸の調整を容易に行ない得る調整方法を開発し、種々のミラーに適用できるようにすることは極めて重要である。上記のような背景から、まず、可変波長分散補償器に適用される非球面ミラーの中心軸と光軸の調整についての技術を中心に説明を進めてゆくことにしたい。
【０００６】
図１３は、波長分散の補償を示す図である。
図１３において、１０１は光送信機、１０２は光ファイバ伝送路、１０３は波長分散補償器、１０４は光受信機である。
最も基本的には光送信機１０１、光ファイバ伝送路１０２及び光受信機１０４によって光伝送システムを構成するが、光ファイバ伝送路の波長分散特性を無視しえないような光ファイバを光ファイバ伝送路１０２に適用する場合や高速伝送を行なう場合に、図１３の如く波長分散補償器１０３を挿入して光ファイバ伝送路の波長分散によって引き起こされる光波形の劣化を補償する。
【０００７】
図１３の構成による波長分散補償は下記のように行なわれる。即ち、光送信機１０１から送信される１ビットの送信波形は図１３▲１▼の如きもの（１ビットの送信波形は矩形になるべきものであるが、高速になると矩形波を形成するために必要な高周波成分の減衰の影響が大きくなって、現実的には矩形波を生成することが困難になることに配慮して送信波形を描いている。）で、光ファイバ伝送路の波長分散の影響を未だ受けていないものである。
【０００８】
光ファイバ伝送路１０２を通過した受信波形は、光ファイバ伝送路１０２の波長分散の影響を受けて、図１３▲２▼の如く半値幅が広がって、光ファイバ伝送路に損失がなくてもピーク値が小さくなる。
図１３の構成では、光ファイバ伝送路１０２とは逆の波長分散特性を有する波長分散補償器１０３を挿入しているので、波長分散補償器１０３を通過して光受信機１０４に入力される補償波形▲３▼は、送信波形▲１▼と同じ波形になる。即ち、半値幅とピーク値が送信波形▲１▼と同じになる。
【０００９】
この補償波形を受けて光受信機１０４において光信号を電気信号に変換して、変換された電気信号を識別して元のデジタル信号を再生するので、光送信機１０１において連続光信号を強度変調したデジタル信号を正確に再生することができる。
尚、図１３では、波長分散補償器１０３を光ファイバ伝送路１０２と光受信機１０４の接続点に挿入する例を示しているが、波長分散補償器１０３を光送信機１０１と光ファイバ伝送路１０２の接続点に挿入してもよい。前者を波長分散の等化といい、後者を波長分散の予等化という。
【００１０】
さて、波長分散補償器を構成する技術としては代表的な２つの技術がある。
その第一は、光ファイバ伝送路の波長分散特性と逆の波長分散特性を有する分散補償ファイバを光ファイバ伝送路の入力側又は出力側にタンデムに挿入するものである。
しかし、光ファイバ伝送路の波長分散特性と逆の波長分散特性を有する分散補償ファイバを光ファイバ伝送路にタンデムに挿入する方式では、光ファイバ伝送路の波長分散特性が温度によって変化する場合、光ファイバ伝送路の波長分散特性に経年変化がある場合、又は、光伝送路の障害に基づく伝送路切り替えが行なわれて光ファイバ伝送路の伝送路長が変化する場合における波長分散特性の変化に柔軟に追随できないという不利な点がある。
【００１１】
そこで開発されたのが、ＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ　Ｉｍａｇｅｄ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ　の頭文字による略語で、複数の波長の合成である光信号を波長毎に分岐し、波長毎に分岐された光を結合するものを指す。）と、凸面鏡から凹面鏡へとミラーの面の形状が連続的に変化する非球面ミラーとを組み合わせて、ＶＩＰＡによって分岐された異なる波長毎に異なる長さの経路を経由させ、再びＶＩＰＡによって結合して光ファイバ伝送路の波長分散の逆特性を実現するＶＩＰＡ波長分散補償器である。
【００１２】
図９は、ＶＩＰＡ波長分散補償器である。
図９において、１はＶＩＰＡアセンブリ、２は非球面ミラー、３は非球面ミラー２を搭載して移動させる移動ステージである。尚、非球面ミラー２は移動ステージ３上に搭載、固定されている。そして、非球面ミラーと移動ステージとによってミラー・アセンブリが構成される。
【００１３】
ここで、ＶＩＰＡアセンブリ１は、下記のように構成されている。
即ち、受信光をＶＩＰＡアセンブリ１内に出射すると共に、ＶＩＰＡアセンブリ１とミラー・アセンブリにおいて異なる波長毎に異なる経路を通ってきた光を受ける光ファイバ１−１、光ファイバ１−１から出射される光を平行光に変換して出射し、逆方向から入射される光を光ファイバ１−１の端面に集束するコリメート・レンズ１−２、コリメート・レンズ１−２から出射される平行光をＶＩＰＡの入射面に集束し、ＶＩＰＡから出射されてくる光を平行光に変換するコリメート・レンズ１−３、コリメート・レンズ１−３から入射される光を多重反射させて異なる波長毎に分岐し、反対側から入射される光を多重反射させて合成してコリメート・レンズ１−３に出射するＶＩＰＡ１−４、ＶＩＰＡ１−４が異なる波長毎に出射した光を波長毎に非球面ミラー２の異なる位置に集束し、非球面ミラー２で反射して戻ってくる光を平行光化するコリメート・レンズ１−５を備えている。
【００１４】
ここで便宜的に、ＶＩＰＡアセンブリ１の光軸は３次元座標のＺ軸方向、コリメート・レンズ１−５が異なる波長の光を非球面ミラー２に集束させる方向はＹ軸方向、移動ステージの移動方向はＸ軸方向であるものとする。
ここで、　図１２は、非球面ミラーの搭載状態を若干詳細に示す図である。
図１２において、２は非球面ミラー、３は移動ステージである。
【００１５】
そして、図１２（ロ）に示す如く、非球面ミラー２はミラー搭載台３−１上に接着され、ミラー搭載台３−１はＬ字部材３−２の穴に突起を嵌め合う形で搭載されて溶接固定される。ここで、Ｌ字部材３−２の下面がＸ−Ｙ平面に平行になるようにしておけば、上記嵌め合い箇所を中心に非球面ミラー２をＸ−Ｙ平面上で回動させることができる。尚、非球面ミラー２をＸ−Ｙ平面上で回動させるには、通常調整ハンドを用いて行なう。
【００１６】
非球面ミラー２を接着したミラー搭載台３−１を搭載したＬ字部材３−２は、例えば、ネジによってＬ字部材固定台３−３に固定される。Ｌ字部材固定台３−３には固定軸３−４が貫通しており、固定軸３−４をステージ部材３−５の穴に嵌め込んで適切な角度調整の後に溶接することにより、非球面ミラー２をステージ３に固定することができる。そして、固定軸３−４をステージ部材３−５の穴に嵌め込んだ時に、Ｌ字部材固定台３−３の背面がステージ部材３−５の表面に密着するような寸法にしておくことで、Ｌ字部材固定台３−３がステージ部材３−５に対して回動することを防止することができる。
【００１７】
尚、図１２では、非球面ミラーの搭載状態及びミラー搭載台、Ｌ字部材、Ｌ字部材固定台、ステージ部材などの形状をそれほど正確には示していないが、これらの形状自体が本発明の本質ではないからである。又、調整ハンドの構成を正確には示していないのも同じ理由であり、調整ハンドを構成すること自体は当業者にとって容易であることによる。
【００１８】
上記の如く非球面ミラー２を設置することにより、非球面ミラー２の反射面となる曲面がＺ軸方向上を向く。
図１０は、非球面ミラーの役割を説明するための図である。
図１０（イ）において、２は非球面ミラー、３は移動ステージである。
図１０（イ）では、異なる波長の光λ１　、λ２　及びλ３　の３波が非球面ミラー２の特定のＸ座標においてＹ軸方向の異なる位置に集束されることを示している。
【００１９】
そして、非球面ミラー２は異なるＸ座標毎に異なる断面形状を有している。断面形状を示したのが図１０の（ロ）乃至（ニ）であり、図１０（ロ）は、図１０（イ）において▲１▼によって示したＸ座標における非球面ミラー２の断面図、図１０（ハ）は、図１０（イ）において▲２▼によって示したＸ座標における非球面ミラー２の断面図、図１０（ニ）は、図１０（イ）において▲３▼によって示したＸ座標における非球面ミラー２の断面図である。
【００２０】
即ち、非球面ミラー２の断面形状は、Ｘ座標が▲１▼近傍では凹面鏡、Ｘ座標が▲２▼近傍では平面鏡に近い鏡、Ｘ座標が▲３▼近傍では凸面鏡となっており、Ｘ座標の▲１▼から▲３▼方向への変化に応じて連続的に断面形状が変化している。
ここでは図１０（ハ）のみに、図１０（イ）のλ１　、λ２　及びλ３　の入射光と反射光を示しているが、非球面ミラー２の中心軸２−１上に入射した波長λ２　の光は入射光軸と同じ光軸方向に反射してゆく。これに対して、波長λ２　の光よりＹ軸方向高い位置に入射した波長λ１　の光は入射光軸より若干上方向に反射し、波長λ２　の光よりＹ軸方向低い位置に入射した波長λ３　の光は入射光軸より若干下方向に反射してゆく。
【００２１】
これに対して、図１０（ニ）の凸面鏡に図１０（イ）のλ１　、λ２　及びλ３　の光が、それぞれ、図１０（イ）と同じＹ座標の位置に入射された場合には、波長λ２　の光は入射光軸と同じ光軸方向に反射し、波長λ１　の光は図１０（ハ）の場合より上方向に反射し、波長λ３　の光は図１０（ハ）の場合より下方向に反射してゆく。
【００２２】
又、図１０（ロ）の凹面鏡に図１０（イ）のλ１　、λ２　及びλ３　の光が図１０（イ）と同じＹ座標の位置に入射された場合には、波長λ２　の光は入射光軸と同じ光軸方向に反射し、波長λ１　の光は入射方向より下方向に反射し、波長λ３　の光は入射方向より上方向に反射してゆく。
ここで、非球面ミラーに入射した光が入射光軸と同じ光軸方向に反射する点を結んだ線を非球面ミラーの中心軸２−１と呼ぶことにする。即ち、該中心軸２−１は非球面ミラーの表面上で直線である。
【００２３】
上記の如く、非球面ミラー２において反射した光は図９のコリメート・レンズ１−５、ＶＩＰＡ１−４、コリメート・レンズ１−３及びコリメート・レンズ１−２を介して光ファイバ１−１の端面に入射される。そして、光ファイバ１−１の端面を出射されてから光ファイバ１−１の端面に入射されるまでに異なる波長の光は異なる長さの経路を通ってくる。
【００２４】
例えば、図１０（ニ）の凸面鏡で反射した場合には波長λ１　の光が最長の経路を通り、波長λ３　の光が最短の経路を通って光ファイバ１−１の端面に戻り、図１０（ロ）の凹面鏡で反射した場合には波長λ３　の光が最長の経路を通り、波長λ１　の光が最短の経路を通って光ファイバ１−１の端面に戻ってくる。
上記の如く、非球面ミラー２のいずれの位置で反射するかによって異なる波長毎に経路長が異なって光ファイバ１−１の端面に戻ってくるので、移動ステージ３をＸ軸方向に移動することによってＶＩＰＡ波長分散補償器における波長分散特性を制御することができる。即ち、ＶＩＰＡ波長分散補償器は可変波長分散補償器である。
【００２５】
図１１は、非球面ミラーの断面形状と補償後の波形の関係を示す図である。
図１１（イ）は波長分散の影響を受けて波形が劣化した受信波形である。
これに対して、図１１（ハ）に示した如く、図１０▲２▼の位置での断面で反射した場合に、波長分散λ２　の光に対して波長λ３　の光が若干短い経路を通り、波長λ１　の光が若干長い経路を通って戻る結果、波長分散が適度に補償されるものとすると、図１１（ロ）に示した如く、図１０▲１▼の位置での断面で反射した場合には、波長分散λ２　の光に対して波長λ３　の光が長い経路を通り、波長λ１　の光が短い経路を通って戻る結果、光ファイバ伝送路の波長分散特性と同じ波長分散が加えられることになり、波形は更に広がることになる。
【００２６】
逆に、図１１（ニ）に示した如く、図１０▲３▼の位置での断面で反射した場合に、波長分散λ２　の光に対して波長λ３　の光が非常に短い経路を通り、波長λ１　の光が非常に長い経路を通って戻る結果、過補償の状態になり、波形は最適波形に比較して半値幅が狭くなる。
一方、更に大きな波長分散の影響を受けて図１１（イ）より波形が広がって受信された波形に対しては、異なる波長毎に分岐された光を図１０（ニ）の断面▲３▼において反射させると波長分散の影響が取り除かれ、逆に、負の分散の影響を受けて過補償の状態で受信された波形に対しては、図１０（ロ）の断面▲１▼において反射させると波長分散の影響が取り除かれる。
【００２７】
即ち、波長分散の影響による波形劣化の度合いに応じて非球面ミラーの最適な断面形状の箇所において異なる波長に分解された光を反射させることによって波長分散による波形劣化を補償することができる。従って、図９に示したＶＩＰＡ波長分散補償器において、移動ステージ３をＸ軸方向に移動させて、非球面ミラーの最適な断面形状において反射させることによって波長分散による波形劣化を補償することができる。
【００２８】
図示は省略しているが、上記の如く補償された波長分散特性を監視して、例えば、全ての波長における波長分散の絶対値が所定値以下になるように移動ステージ３の位置を制御する構成を備えれば、光ファイバ伝送路の波長分散特性に変化が生じても該変化に追随して波長分散特性を補償することができる。従って、図９に示したＶＩＰＡ波長分散補償器は分散補償ファイバより優れた波長分散補償性能を発揮することができる。
【００２９】
【従来の技術】
しかし、ＶＩＰＡ波長分散補償器によれば無条件で波長分散を補償できる訳ではなく、波長分散補償を正確に行なうことができるためには、
（１）ＶＩＰＡアセンブリの光軸と非球面ミラーの中心軸とが直交していること、
（２）非球面ミラーの中心軸と移動ステージの走行軸が平行であること
が条件となる。
【００３０】
これは、非球面ミラーの中心軸に当たる波長の光は、移動ステージを移動しても必ず該中心軸に当たること、異なる波長の光は該中心軸を中心に直角な線上で非球面ミラーに当たることを前提に、非球面ミラーの表面形状を設計しているためである。
このうち、ＶＩＰＡアセンブリの光軸と非球面ミラーの中心軸とを正確に直交させる技術が最も重要且つ難しい技術であり、本発明の対象の技術である。
【００３１】
図８は、ＶＩＰＡアセンブリの光軸と非球面ミラーの中心軸とを直交させるための、従来のミラーの軸調整を概念的に示した図である。尚、ＶＩＰＡアセンブリやミラー・アセンブリの構成は、図９及び図１２によって既に説明しているので、図８においては、ＶＩＰＡアセンブリ及びミラー・アセンブリの内部の説明は省略して、従来のミラーの軸調整についてだけ説明することにし、軸調整方式の構成要素についても符号を付するのを省略する。
【００３２】
この調整系は、可変な波長の光を出力できるチューナブル・レーザ、波長分散を測定する分散測定器、及び、ＶＩＰＡアセンブリとミラー・アセンブリとから構成されるＶＩＰＡ波長分散補償器とから構成される。
ここで、光サーキュレータは、３端子素子で、端子Ａに入射された光は端子Ｂから出力され、端子Ｂに入力された光は端子Ｃから出力されるので、端子Ａに光源であるチューナブル・レーザを接続し、端子ＢにＶＩＰＡ波長分散補償器を接続し、端子Ｃに分散測定器を接続して調整系を構成する。
【００３３】
まず、ＶＩＰＡアセンブリとミラー・アセンブリとを仮固定してＶＩＰＡ波長分散補償器を構成し、広い波長範囲の光を出力できるレーザから特定の波長の光を抽出して出力するチューナブル・レーザ（図では、「Ｔｕレーザ」と略記している。）が出力した光を光サーキュレータを介してＶＩＰＡ波長分散補償器に供給する。
【００３４】
先に説明した如く、ＶＩＰＡ波長分散補償器に入力された光は波長によって決まる光路でＶＩＰＡアセンブリからミラー・アセンブリに入力され、ミラー・アセンブリを構成する非球面ミラーの反射面上波長によって決まる入射点に入射され、入射点によって決まる角度で反射されて、波長によって決まる、光路長が異なる光路を伝搬してＶＩＰＡアセンブリに戻り、ＶＩＰＡアセンブリから出力される。この、ＶＩＰＡアセンブリからの出力光を光サーキュレータを介して分散測定器に入力して、ＶＩＰＡ波長分散補償器で受けた波長分散量を測定する。
【００３５】
以上で、特定の波長の光が受けた分散量が測定できたので、次いで、チューナブル・レーザにおいて抽出する波長を適宜変化させて、新たに抽出した波長の光がＶＩＰＡ波長分散補償器で受けた波長分散を測定する。従って、チューナブル・レーザの出力波長を可変に制御して上記の波長分散量の測定を繰り返すことによって、所望の波長範囲におけるＶＩＰＡ波長分散補償器の波長分散量対波長特性が得られる。
【００３６】
ＶＩＰＡ波長分散補償器の波長分散特性が所望の特性ではない場合、ＶＩＰＡアセンブリの光軸を適宜決定する傾きθだけ変化させて再度波長分散量対波長特性を測定する。そして、最終的にＶＩＰＡ波長分散補償器の波長分散特性が所望の特性に合致した時にＶＩＰＡアセンブリとミラー・アセンブリとを溶接固定して調整を終了する。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最初に得た波長分散量対波長特性が所望の特性と異なっていた場合、ＶＩＰＡアセンブリの光軸をどの方向に角度をどれだけ変化させれば所望の波長分散量たい波長特性に一致するかは不明なので、適宜角度を変化させて測定し直し、再度所望の特性ではない場合には以前の測定結果を参照して新たな角度を設定して再度測定をやり直すという、試行錯誤による調整となる。よって、調整に要する時間は決して短くはなく、しかも、調整を行なう作業者の経験が少ない場合には調整に更に長時間を要することになる。
【００３８】
その上、従来の調整系は、光源としてのチューナブル・レーザと波長分散を測定するための分散測定器とを準備しなければならず、調整系の価格が非常に高くなるというアクティブ調整に共通の問題がある。
そして、上記の問題はＶＩＰＡ波長分散補償器におけるＶＩＰＡアセンブリの光軸とミラー・アセンブリを構成する非球面ミラーの中心軸との角度調整に限らず、光伝送システムに適用される種々の非球面ミラーの軸と非球面ミラーに入射される光の光軸との調整に共通の問題である。
【００３９】
本発明は、かかる問題点に鑑み、非球面ミラーの軸と非球面ミラーに入射される光の光軸とを正確な方向に調整可能で、且つ、実際の製品と同一の光信号源や高価な測定器を必要としないパッシブ調整が可能な非球面ミラーの軸調整方法を提供することを目的とする。
又、ＶＩＰＡ波長分散補償器の組み立て調整に当たって、調整ハンドが非球面ミラーを押し付けることによる非球面ミラーの角度に誤差を与え、この誤差がＶＩＰＡ波長分散補償器の特性を左右するという恐れがある。
【００４０】
本発明は、かかる問題点にも鑑み、調整ハンドが非球面ミラーを押し付けることによる非球面ミラーの角度に与える誤差を正確に検出できる非球面ミラーの組み立て調整方法をも提供することを目的とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、検知光学系の光軸をＺ軸とし、該検知光学系が検知した画像の撮像手段によって規定される、Ｚ軸と直交する２次元座標をＸ軸及びＹ軸とする時、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定してＸ座標毎に明るさが最大となる点の位置を求め、明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定する処理を含むことを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法である。
【００４２】
第一の発明によれば、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定してＸ座標毎に明るさが最大となる点の位置から求めた明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数は、平行光の照射範囲における非球面ミラーの曲率半径によって一義的に定まるため、明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定することが可能である。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、軸調整の確度とコストを改善することができる。
【００４３】
第二の発明は、第一の発明の非球面ミラーの軸調整方法において、上記明るさが最大となる点群の分布を示す分散の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定することを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法である。
第二の発明によれば、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定してＸ座標毎に明るさが最大となる点の位置から求めた明るさが最大となる点群の分布を示す分散は、平行光の照射範囲における非球面ミラーの曲率半径によって一義的に定まるため、明るさが最大となる点群の分布を示す分散の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定することが可能である。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、軸調整の確度とコストを改善することができる。
【００４４】
第三の発明は、第一の発明の非球面ミラーの軸調整方法において、上記明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数が最小であることによって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定することを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法である。
第三の発明によれば、非球面ミラーの断面の曲率半径が非球面ミラーの軸において最大となる通常の非球面ミラーにおいて上記明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数が最小となるので、非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定することが可能である。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、軸調整の確度とコストを改善することができる。
【００４５】
第四の発明は、検知光学系の光軸をＺ軸とし、該検知光学系が検知した画像の撮像手段によって規定される、Ｚ軸と直交する２次元座標をＸ軸及びＹ軸とする時、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定して該範囲における明るさの平均値を求め、該明るさの平均値の差が最小となる時を非球面ミラーのＸ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定する処理を含むことを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法である。
【００４６】
第四の発明によれば、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において求めた該範囲における明るさの平均値は該非球面ミラーのＹ軸回りの回動角によって一義的に決まり、該回動角が最適な時に該平均値の差が最小になるので、該平均値の差が最小になることによって非球面ミラーのＹ軸回りの回動角が所望の範囲にあると判定することが可能である。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、軸調整の確度とコストを改善することができる。
【００４７】
第五の発明は、調整治具によって非球面ミラーの相対位置を調整する時に、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の非球面ミラーの軸調整方法を適用して非球面ミラーがＸ軸又はＹ軸回りに回動しているか否かを判定し、調整治具の非球面ミラーに対する押し付け力を制御することを特徴とする非球面ミラーの組み立て調整方法である。
【００４８】
第五の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の非球面ミラーの軸調整方法を適用して非球面ミラーがＸ軸又はＹ軸回りに回動しているか否かを判定することによって調整治具が非球面ミラーに当たって非球面ミラーを傾けているか否かを判定することができるので、非球面ミラーの組み立て調整の信頼度を向上させることができる。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、組み立て調整の確度とコストを改善することができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以降、図面を用いて本発明の技術を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態である。
図１において、２は非球面ミラー、３は非球面ミラー２を搭載、固定している移動ステージである。そして、非球面ミラー２と移動ステージとによってミラー・アセンブリが構成される。
【００５０】
４はＺ軸方向から非球面ミラー２に平行光を照射する平行照明源、４−１は平行照明源４が出射する平行光を反射させるハーフ・ミラー、５は非球面ミラー２の反射光のＺ軸方向の平行光成分を集光するテレセントリック・レンズ、６はテレセントリック・レンズ５が集光する光を受ける撮像手段としてのＣＣＤカメラである。そして、平行照明源４、テレセントリック・レンズ５及びＣＣＤカメラ６によって検知光学系を構成する。
【００５１】
尚、平行照明源４においては光ファイバから出射された光をコリメート・レンズによって平行光化してハーフ・ミラー４−１へと出射する。又、テレセントリック・レンズ５は複数のレンズを複合することによってＺ軸に平行な成分の光を集光するようになっている。いずれも、公知の技術を適用して構成されるので、これ以上の説明は省略する。
【００５２】
７は非球面ミラー２を搭載した移動ステージ３の下からＺ軸方向に光を発する透過照明源、８はＣＣＤカメラ６で撮影した画像を表示するディスプレイ、９はＣＣＤカメラで撮影した画像の特徴に従って画像処理し、後述するステージを制御するコントローラである。尚、コントローラ９は、自動でステージを制御する形式でも手動でステージを制御する形式でもよい。
【００５３】
１０はＸ−Ｙ平面上でＸ軸方向又はＹ軸方向に平行移動するＸ−Ｙステージ、１１はＸ−Ｙ平面をＺ軸まわりに回動させる回動ステージ、１２はＸ−Ｙ平面をＸ軸又はＹ軸まわりに回動させるＸ−Ｙゴニオ・ステージ、１３は非球面ミラー２の中心軸をＸ軸に平行な方向に向けるための調整ハンド、１４は上記検知光学系をＺ軸方向に移動させるＺステージである。
【００５４】
ここで、Ｘ−Ｙステージ１０、回動ステージ１１、Ｘ−Ｙゴニオ・ステージ１２及びＺステージ１４は、Ｘ−Ｙ−Ｚの３次元座標中において所定の関係になるように設定されており、調整ハンド１３はＸ−Ｙ−Ｚの３次元座標中において非球面ミラーをＸ−Ｙ平面上で回動できるように配置、設定されている。上記ステージの配置、設定自体は公知の技術であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。又、非球面ミラーの移動ステージ上の搭載状態の詳細は図１では省略しているが、これは図１２において詳細に説明してある。
【００５５】
さて、平行照明源４、テレセントリック・レンズ５及びＣＣＤカメラ６よりなる検知光学系を、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ軸と平行に移動するＺステージ１４に固定し、平行照明源４の光をハーフ・ミラー４−１によって反射させる。上記の如く非球面ミラー２の曲面がＺ軸方向上を向いているので、ハーフ・ミラー４−１で反射した平行光は非球面ミラー２の曲面に当たって反射し、Ｚ軸に平行な反射光がテレセントリック・レンズ５で集光されてＣＣＤカメラ６で撮像される。
【００５６】
ＣＣＤカメラ６で撮像された画像はディスプレイ８で画像表示されると共に、コントローラ９において後述する画像処理が行なわれる。該画像処理の結果に基づいてコントローラ９によってＸ−Ｙステージ１０、回動ステージ１１及びＸ−Ｙゴニオ・ステージ１２を制御すると共に、調整ハンド１３による角度調整を行なうことによって非球面ミラー２の中心軸の法線を上記検知光学系の光学軸と平行にするための処理を下記の如く行なう。
【００５７】
先ず、図１の透過照明源７を非球面ミラーの下側から点灯して、検知画像から非球面ミラー２を取り付けるＬ字部材３−２の所定位置に設けられた基準穴３−６の位置を算出し、算出結果からＸ−Ｙ平面上での非球面ミラーの搭載位置ずれを求めて該位置ずれを補正する。
次いで、調整ハンド１３によって非球面ミラー２をＸ−Ｙ平面上で回動させて非球面ミラー２の中心軸をＸ軸に一致させる。
【００５８】
非球面ミラー２の中心軸がＸ軸に一致したら、平行照明源４を点灯して非球面ミラー２のＸ軸回りの回動角の調整作業に移る。これを行なうには、Ｘ−Ｙゴニオ・ステージをＸ軸回りに、例えば、±１度の範囲で分解能０．０１度で回動し、回動する毎に非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定してＸ座標毎に明るさが最大となる点の位置を求め、明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数を求める。
【００５９】
図２は、非球面ミラーのＸ軸回りの最適回動角を求める軸調整方法を示す図で、図２（イ）は、検知画像とＸ座標を決めた時の明るさが最大になる点を検知画像上に示した図、図２（ロ）は、明るさが最大になる点だけを示した図である。図１の検知光学系において、Ｚ軸方向の平行光線を非球面ミラー２に当てて、テレセットリック・レンズによって非球面ミラー２からの反射光のうちＺ軸成分を抽出して画像表示すると、概ね唇型の画像が得られる。尚、画像は、この場合は、Ｘ軸方向６４０画素、Ｙ軸方向４８０画素、明るさの階調は８ビット（２５６階調）である。
【００６０】
この唇型の画像のうち、Ｘ軸方向左右に張り出した部分が非球面ミラー２のＸ軸回りの回動角の情報を持っているので、Ｘ軸方向左右に張り出した部分に、典型的には、Ｙ軸に関して対称な１２０画素幅の２つの範囲を設定して、設定した範囲内でＸ座標毎に明るさが最大になる点を求め、該明るさが最大になる点のＸ座標及びＹ座標を求める。これを、図２（イ）に示している。尚、図２（イ）の写真の右側の図は、特定のＸ座標において明るさが最大になる点の求め方を示したもので、Ｙ軸方向４８０画素をスキャンして明るさを２５６階調で測定し、最大の明るさになる画素のＹ座標を求めるということを示している。
【００６１】
ここで、図２（イ）では、写真画像の上に該明るさが最大になる点を表示しているために見づらいので、該明るさが最大になる点だけを抽出して表示したのが図２（ロ）である。
上記のデータを、図１の非球面ミラー２をＸ軸回りに例えば±１度の範囲で分解能０．０１度で回動させ、回動角毎に求める。同時に、回動角毎に上記唇型の画像において所定値以上の明るさを持つ画素数を計数して、明るい領域の面積を求める。
【００６２】
こうして求めた明るさが最大になる点群の座標から、明るさが最大になる点間の相関係数を求める。即ち、Ｘ軸方向の分散をσＸ　、Ｙ軸方向の分散をσＹ　、共分散をσＸＹとすると、相関係数ρＸＹは次の式で求められる。
ρＸＹ＝σＸＹ／（σＸ　・σＹ　）　　　　　　　　（１）
ここで、
σＸ　２　＝Σ（Ｘｉ　−ΣＸｉ　／ｎ）２　／ｎ　　　（２）
σＹ　２　＝Σ（Ｙｉ　−ΣＹｉ　／ｎ）２　／ｎ　　　（３）
σＸＹ＝Σ（Ｘｉ　−ΣＸｉ　／ｎ）（Ｙｉ　−ΣＹｉ　／ｎ）
／ｎ　　　　（４）
である。又、ｎはＸ軸方向左右に張り出した部分に設定した範囲のＸ軸方向の総画素数で２４０（１２０×２）、ｉは該総画素数のカウンタで０から２３９のいずれかであり、Σはｉが０から２３９の間での加算演算を示す。
【００６３】
図３は、非球面ミラーのＸ軸回りの回動角と相関係数及び明領域の面積の関係を示す図で、図３（イ）は非球面ミラーのＸ軸回りの回動角と相関係数及び明領域の面積の関係そのもの、図３（ロ）は、図３（イ）の回動角Ｂにおける検知画像、図３（ハ）は図３（イ）の回動角Ａにおける検知画像である。
実は、非球面ミラーをＸ軸回りに回動させると、図３（ハ）のように上下と左右がほぼ対称な唇型の検知画像や、図３（ロ）のように上下と左右の対称性が失われた検知画像が得られるが、検知画像の形状如何によらず上記のように明るさが最大になる点群を求めて明るさが最大になる点間の相関係数と明領域の面積を求める。
【００６４】
この結果をグラフに表示すると図３（イ）のように、相関係数は特定の角度（角度Ａ）で最小になり、回動角が大きいほど大きくなる。一方、明領域の面積は特定の角度（角度Ａ）近傍で最大になり、回動角が大きいほど小さくなる。
ところで、ＶＩＰＡ波長分散補償器に用いる非球面ミラーは中心軸を基準にして作られているのでミラー面の法線は、中心軸では一直線上に分布し、中心軸から離れると凹凸に応じて別々の方向を向く。従って、中心軸付近では比較的広い範囲で明るさが最大となる点を求めることになり、中心軸から離れるほど比較的狭い範囲で明るさが最大となる点を求めることになるので、明るさが最大になる点間の相関係数は中心軸付近で最小となり、中心軸から離れるほど１以下の大きな値となる。
【００６５】
そして、明領域の面積は、相関係数が最小な中心軸付近で最大になり、相関係数が大きい中心軸から離れた箇所では小さな値となる。
即ち、図３（イ）の、相関係数が最小となり、明領域の面積が最大となる角度Ａが非球面ミラーの中心軸の回動角、即ち、非球面ミラーのＸ軸回りの最適な回動角を示すことが判る。そして、最適な回動角近傍では相関係数の変化が急峻で、明領域の面積の変化は緩慢であるので、相関係数が最小となる回動角を以て最適と判断すれば正確に最適な回動角を求めることができる。また、最適な回動角を探索するために、比較的大きな回動角のステップで明領域の面積が最大になる回動角を求め、求めた回動角の近傍で細かな回動角のステップで相関係数が最小になる回動角を求めるようにすれば、最適回動角を求めるまでの時間を短縮することができる。
【００６６】
上記では、相関係数の変化によって最適回動角を求められることを説明したが、相関係数が（１）式で表わされることを利用すれば、分散の変化によっても最適回動角を求めることもできる。この場合、最も簡易な判定方法は、（３）式で与えられるσＹ　を指標とすることである。又、上記では、Ｙ軸に関して対称な範囲において明るさが最大になる点を求めるとして説明したが、必ずＹ軸に関して対称な範囲について明るさが最大になる点を求めることをしなくてもよい。これは、既述のミラー面の法線の向きと相関係数との関係から明らかなことである。
【００６７】
図４は、明るさが最大になる点を正確に求める方法を示すものである。
例えば、Ｘ座標を固定してＹ方向の明るさの変化を求めると図４左側の図のようになる。これを、明るさが最大になる点近傍で拡大すると図４右側の図のようになり、明るさが最大となる点の近傍で明るさの変化が小さくなったり、明るさが最大となるべきアドレスの画素ではないのに特定のアドレスの画素（Ａ）で雑音の影響を受けて明るさが最大になることがある。
【００６８】
このような場合に正確に明るさが最大になる点を求めるには、図４の場合には、画素Ａの明るさから所定の階調だけ暗い画素のアドレス（Ｃ及びＤ）を求め、Ｃ及びＤの平均値（Ｂ）を以て明るさが最大となる画素のアドレスとすればよい。この場合、上記所定の階調があまり小さいと、平均をとっても雑音の影響を除去しきれないことがあり、逆に該所定の階調があまり大きいと明るさが最大となる点近傍で明るさ曲線に非対称性がある場合に平均では正確な点を求めることができないことがあるので、適切な階調を選択する必要がある。例えば８ビット（２５６階調）の場合には、１０階調程度以下が適切である。
【００６９】
図５は、非球面ミラーのＹ軸回りの最適回動角を求める軸調整方法を示す図である。
Ｘ軸回りの回動角の調整作業を終えたら、Ｙ軸回りの回動角の調整作業に移る。この作業は下記のように行なう。即ち、唇型の画像の左右に張り出している部分において、所定数の画素よりなる２つの判定領域を設定し、Ｙ軸回りにゴニオ・ステージを回動させて該判定領域の平均明るさを個別に求め、更に、２つの判定領域の平均明るさの差を求める。尚、該判定領域の形状や画素数は任意であるが、雑音の影響を受け難くするには複数画素からなる判定領域を設定するのが好ましい。
【００７０】
さて、ＶＩＰＡ波長分散補償器に適用する非球面ミラーのミラー面は、Ｘ軸方向に凸面鏡から凹面鏡まで連続的に変化しており、中心軸上の明るさはほぼ等しくなっている。従って、非球面ミラーのＹ軸回りの回動角が最適な場合に左右の判定領域の平均明るさがほぼ等しくなり、最適回動角から離れるほど左右の判定領域の平均明るさに差が出てくる。
【００７１】
本発明は、上記事実に基づくもので、左右の判定領域の平均明るさの差が最小又は閾値以下になった時にＹ軸回りで最適な回動角と判定するものである。
尚、平均明るさを求める判定領域を設定する位置はＣＣＤカメラで撮影した画像の対称性を勘案して決めればよいので、必ずしもＹ軸に関して対称な位置に設定することはない。
【００７２】
そして、ＶＩＰＡ波長分散補償器に適用する非球面ミラーでは、上記の如く、Ｘ軸回りの最適回動角とＹ軸回りの最適回動角を求めて、Ｘ軸回りとＹ軸回りの回動角がそれぞれの最適回動角になった時に、図１のＺ軸と非球面ミラーの中心軸とが直交する最適な状態であると判定する。
上記の如く、非球面ミラーをＸ軸回りの最適回動角とＹ軸回りの最適回動角に調整できた後は、以下のようにしてＶＩＰＡアセンブリとミラー・アセンブリとを結合すればよい。
【００７３】
即ち、図１の構成の検知光学系の光軸、つまり、Ｚ軸に平行にＶＩＰＡアセンブリの光軸を設定し、Ｘ−Ｙステージによってミラー・アセンブリをＶＩＰＡアセンブリの直下に移動させ、Ｚ軸方向の位置合わせをした後に、ＶＩＰＡアセンブリとミラー・アセンブリとを溶接して結合すればよい。既に詳細に説明した通り、上記の非球面ミラーの軸調整方法によって非球面ミラーの中心軸とＺ軸とが直交するようになっているので、Ｚ軸と平行に光軸を設定されたＶＩＰＡアセンブリとミラー・アセンブリとを結合すれば、ＶＩＰＡアセンブリの光軸と非球面ミラーの中心軸とは直交するからである。
【００７４】
さて、上記の如く、ＶＩＰＡ波長分散補償器に適用する非球面ミラーにおいては、Ｘ軸回りとＹ軸回りの回動角の調整の双方が必須であるが、非球面ミラーのミラー面の形状によってはＸ軸回り又はＹ軸回りのいずれかの最適回動角を求めれば、入射光軸に対して非球面ミラーが最適な状態に調整されていると判定できる場合もある。
【００７５】
即ち、本発明は、Ｘ軸回りで上記手法によって最適回動角を求める処理を含む軸調整方法と、Ｙ軸回りで上記手法によって最適回動角を求める処理を含む軸調整方法を提供するものである。
図６は、調整ハンドの押し付けと非球面ミラーの傾きの関係を示すイメージ図である。
【００７６】
図６において、２は非球面ミラー、３−１はミラー搭載台、３−２はＬ字部材、１３は調整ハンドである。
先にも記載したように、非球面ミラーの軸調整を行なう場合には、図１の構成における調整ハンド１３によって非球面ミラー２をＸ−Ｙ平面内を左右に回動させて非球面ミラー２の中心軸をＸ軸に平行に調整するという作業がある。この時、調整ハンドが非球面ミラー２を押し付けることにより、図６に矢印で指し示している如く、非球面ミラーがミラー搭載台３−１上で傾き、この傾きがＶＩＰＡ波長分散補償器の特性を左右する恐れがあるので、非球面ミラーの傾きを正確に検出できる非球面ミラーの組み立て調整方法が必要になる。
【００７７】
ここで、既に説明した技術を適用して非球面ミラーの傾きを正確に検出するようにした。即ち、上記傾きはＸ軸回りの回動と等価であるので、非球面ミラー２の中心軸調整をしている間も図１の構成によって上記相関係数の変化を検出し、これによって非球面ミラーに傾きが生じたか否か判定する。
図７は、調整ハンドの移動距離と相関係数の関係を示す図である。
【００７８】
図７において、横軸は調整ハンドの移動距離、縦軸は相関係数である。元々、非球面ミラーがミラー搭載台３−１に接着されてＬ字部材３−２に搭載された時には、非球面ミラー２のＸ−Ｙ平面に対する傾きは大きくない。従って、搭載当初は相関係数は大きくないのが通常である。
それが、調整ハンドが非球面ミラーを押し付けて非球面ミラーに傾きを与えるようになると、既に説明した如く相関係数が変化（増加）する。従って、調整ハンドを用いて非球面ミラーの中心軸を調整している間に相関係数が変化し始めたら、その時点で調整ハンドが非球面ミラーを押し付けて非球面ミラーが傾き始めたと判定することができる。
【００７９】
図７において、「未接触」、「接触」と記載しているのはこのことを意味する。このように調整ハンドが非球面ミラーを傾かせたことが判るので、相関係数の変化が微小になる位置まで再度調整ハンドを移動させて、相関係数に変化が生じないように注意して中心軸の調整を行なえば、非球面ミラーの角度に誤差がない状態で非球面ミラーの中心軸をＸ軸に平行に調整でき、上記の軸調整を終了した時には非球面ミラーの中心軸がＺ軸に対して最適な角度に設定される。これは、とりもなおさず、非球面ミラーの中心軸がＺ軸に対して直角に設定されることを意味する。
【００８０】
尚、ここでは、調整ハンドの押し付け力によって非球面ミラーがＸ軸に関して回動することを想定した説明だけを行ったが、調整ハンドの押し付け力による非球面ミラーのＹ軸に関する回動は、判定領域の平均明るさの差を用いて検出することができる。
（付記１）　　検知光学系の光軸をＺ軸とし、該検知光学系が検知した画像の撮像手段によって規定される、Ｚ軸と直交する２次元座標をＸ軸及びＹ軸とする時、
Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定してＸ座標毎に明るさが最大となる点の位置を求め、
明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角度が所望の範囲にあると判定する
ことを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法。
【００８１】
（付記２）　　付記１記載の非球面ミラーの軸調整方法において、
上記明るさが最大となる点群の分布を示す分散の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角度が所望の範囲にあると判定することを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法。
（付記３）　　付記１記載の非球面ミラーの軸調整方法において、
上記明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数が最小であることによって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角度が所望の範囲にあると判定することを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法。
【００８２】
（付記４）　　検知光学系の光軸をＺ軸とし、該検知光学系が検知した画像の撮像手段によって規定される、Ｚ軸と直交する２次元座標をＸ軸及びＹ軸とする時、
Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めたＹ軸に関して対称な範囲において測定して該Ｙ軸に関して対称な範囲における明るさの平均値を求め、
該明るさの平均値の差が最小となることによって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角度が所望の範囲にあると判定する
ことを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法。
【００８３】
（付記５）　　調整治具によって非球面ミラーの相対位置を調整する時に、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の非球面ミラーの軸調整方法を適用して非球面ミラーがＸ軸又はＹ軸回りに回動しているか否かを判定し、
調整治具の非球面ミラーに対する押し付け力を制御することを特徴とする非球面ミラーの組み立て調整方法。
【００８４】
（付記６）　　付記１乃至付記３のいずれかに記載の非球面ミラーの軸調整方法において、
上記明るさが最大になる点の位置を求める時に、該明るさが最大になる点の近傍における明るさの最大値から所定の階調だけ低い明るさとなる２つの座標の平均座標となる位置を該明るさが最大になる点の位置とする
ことを特徴とする非球面ミラーの軸調整方法。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明により、非球面ミラー軸と非球面ミラーに入射される光の光軸とを正確な方向に調整可能で、且つ、実際の製品や高価な測定器を必要としないパッシブ調整が可能な非球面ミラーの軸調整方法に波長分散補償器の光軸調整方法、及び、組み立て調整中に生ずる非球面ミラーの角度の誤差を正確に検出できる非球面ミラーの組み立て調整方法を実現することができる。
【００８６】
即ち、第一の発明によれば、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定してＸ座標毎に明るさが最大となる点の位置から求めた明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数は、平行光の照射範囲における非球面ミラーの曲率半径によって一義的に定まるため、明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角度が所望の範囲にあると判定することが可能である。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、軸調整の確度とコストを改善することができる。
【００８７】
又、第二の発明によれば、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定してＸ座標毎に明るさが最大となる点の位置から求めた明るさが最大となる点群の分布を示す分散は、平行光の照射範囲における非球面ミラーの曲率半径によって一義的に定まるため、明るさが最大となる点群の分布を示す分散の変化によって非球面ミラーのＸ軸回りの回動角度が所望の範囲にあると判定することが可能である。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、軸調整の確度とコストを改善することができる。
【００８８】
又、第三の発明によれば、非球面ミラーの断面の曲率半径が非球面ミラーの軸において最大となる通常の非球面ミラーにおいて上記明るさが最大となる点群の分布を示す相関係数が最小となるので、非球面ミラーのＸ軸回りの回動角度が所望の範囲にあると判定することが可能である。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、軸調整の確度とコストを改善することができる。
【００８９】
又、第四の発明によれば、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定して求めた該範囲における明るさの平均値は該非球面ミラーのＹ軸回りの回動角によって一義的に決まり、該回動角が最適な時に該平均値の差が最小になるので、該平均値の差が最小になることによって非球面ミラーのＹ軸回りの回動角度が所望の範囲にあると判定することが可能である。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、軸調整の確度とコストを改善することができる。
【００９０】
更に、第五の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の非球面ミラーの軸調整方法を適用して非球面ミラーがＸ軸又はＹ軸回りに回動しているか否かを判定することによって調整治具が非球面ミラーに当たって非球面ミラーを傾けているか否かを判定することができるので、非球面ミラーの組み立て調整の信頼度を向上させることができる。しかも、Ｚ軸方向から非球面ミラーに平行光を照射して得られる該非球面ミラーからの反射光のＺ軸成分をＸ−Ｙ平面内の予め定めた範囲において測定するだけでよいので試行錯誤を必要としないパッシブ調整が可能になり、組み立て調整の確度とコストを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態。
【図２】非球面ミラーのＸ軸回りの最適回動角を求める軸調整方法を示す図。
【図３】非球面ミラーのＸ軸回りの回動角と相関係数及び明領域の面積の関係を示す図。
【図４】明るさが最大となる点を正確に求める方法を表す図。
【図５】非球面ミラーのＹ軸回りの最適回動角を求める軸調整方法を示す図。
【図６】調整ハンドの押し付けと非球面ミラーの傾きの関係を示すイメージ図。
【図７】調整ハンドの移動距離と相関係数の関係を示す図。
【図８】従来のミラーの軸調整を概念的に示した図。
【図９】ＶＩＰＡ波長分散補償器。
【図１０】非球面ミラーの役割。
【図１１】非球面ミラーの断面形状と補償後の波形。
【図１２】非球面ミラーの搭載状態。
【図１３】波長分散の補償。
【符号の説明】
１　ＶＩＰＡアセンブリ
１−１　光ファイバ
１−２　コリメート・レンズ
１−３　コリメート・レンズ
１−４　ＶＩＰＡ
１−５　コリメート・レンズ
２　非球面ミラー
２−１　中心軸
３　移動ステージ
３−１　ミラー搭載台
３−２　Ｌ字部材
３−３　Ｌ字部材固定台
３−４　固定軸
３−５　ステージ部材
３−６　基準穴
４　平行照明源
４−１　ハーフ・ミラー
５　テレセントリック・レンズ
６　ＣＣＤカメラ
７　透過照明源
８　ディスプレイ
９　コントローラ
１０　Ｘ−Ｙステージ
１１　回動ステージ
１２　Ｘ−Ｙゴニオ・ステージ
１３　調整ハンド
１４　Ｚステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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