(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路上に異なる角度を有して立設される光入射壁面と光出射壁面が設けられた内部に気体が封入される圧力容器と、
この圧力容器内の気体の屈折率を制御する屈折率制御手段と、
前記圧力容器の光入射壁面に向けて光を照射する光源と、
前記圧力容器の容器内の気体の屈折率を検出する第１の屈折率検出手段と、
前記圧力容器の容器外の気体の屈折率を検出する第２の屈折率検出手段と、
前記第１及び第２の屈折率検出手段の検出に基づいて前記圧力容器の光出射壁面から出力される光の屈折角を算出する算出手段とを具備した光線屈折装置。
【請求項２】
前記屈折率制御手段は、前記圧力容器の気体圧力を調整して気体の屈折率を制御することを特徴とする請求項１記載の光線屈折装置。
【請求項３】
前記圧力容器の光入射壁面を前記光源からの光の光軸に略直交して配置し、光出射壁面を光路に対して所定の角度、傾斜して配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の光線屈折装置。
【請求項４】
前記圧力容器の光入射壁面及び光出射壁面を前記光源からの光の光軸に対して所定の角度、傾斜して配置したことを特徴とする請求項１又は２のいずれか記載の光線屈折装置。
【請求項５】
前記圧力容器は、前記光入射壁面及び光出射壁面に反射防止膜が形成されてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の光線屈折装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば光学センサの精度試験等に用いられる光線屈折装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光線を屈折する光線屈折手段としては、光路上に、可変頂角プリズム、あるいは複数のウエッジ板を積重配置して、これら可変頂角プリズム、あるいは複数のウエッジ板を通過させることにより、光を所望の角度だけ屈折する方法が知られている。
【０００３】
このような光線屈折手段は、例えば光学センサ等の光学系の補償試験装置等に用いられる。この場合、光線屈折手段は、光源と光学系の光軸上に配置され、その光源が発する光を、微小角度走査することで、光学系の伝達関数等の性能試験が行われる。
【０００４】
ところが、上記光線屈折手段では、いずれの方法も光の平行度を所望の値に保った状態で、大きな光束の光を所望の値に屈折させるのが困難であるという問題を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光線屈折手段では、大きな光束を扱うのが困難であるという問題を有する。
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、大きな光束の平行度を維持したうえで、屈折角の高精度な可変調整を実現し得るようにした光線屈折装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光路上に異なる角度を有して立設される光入射壁面と光出射壁面が設けられた内部に気体が封入される圧力容器と、この圧力容器内の気体の屈折率を制御する屈折率制御手段と、前記圧力容器の光入射壁面に向けて光を照射する光源と、前記圧力容器の容器内の気体の屈折率を検出する第１の屈折率検出手段と、前記圧力容器の容器外の気体の屈折率を検出する第２の屈折率検出手段と、前記第１及び第２の屈折率検出手段の検出に基づいて前記圧力容器の光出射壁面から出力される光の屈折角を算出する算出手段とを備えて光線屈折装置を構成したものである。
【０００７】
上記構成によれば、光源からの光は、圧力容器の光入射壁面から入射して、内部の気体を通過して光出射壁面から出力され、その屈折角が気体の屈折率に基づいて設定される。そして、この光の屈折角は、屈折率制御手段で圧力容器内の気体の屈折率を制御することにより実現される。
【０００８】
従って、比較的大きな光束の光を所望の屈折角に制御することが可能となり、例えば光学系の性能試験に用いると、光学系に入射角度が微小に異なる光を選択的に導くことが可能なことにより、性能試験装置の簡易化が図れると共に、容易な性能試験作業が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る光線屈折装置を示すもので、圧力容器１０には、窒素等の気体が封入される。圧力容器１０には、例えば光学ガラス板に反射防止膜を形成した光入射壁面１０１及び光出射壁面１０２が対設して設けられる。
【００１０】
この圧力容器１０の光入射壁面１０１及び光出射壁面１０２は、その一方の光入射壁面１０１が、例えば光路に対して略直交に立設され、他方の光出射壁面１０２が、光路に対して角度θだけ傾斜させて立設される。そして、この圧力容器１０の光入射壁面１０１には、光源１１が対向配置され、この光源１１から光入射壁面１０１に向かって光が発射される。この光は、圧力容器１０の光入射壁面１０１から入射されると、内部に封入される気体を透過して光出射壁面１０２から出射される。
【００１１】
また、圧力容器１０には、その上端部に屈折率制御用の圧力調整機構部１２が設けられる。この圧力調整機構部１２は、例えばピストン構造を有し、圧力容器１０の気体圧力を可変調整して気体の屈折率を制御する。
【００１２】
なお、上記圧力容器１０内の気体の屈折率と気体圧力の関係は、その気体圧力が高くなると、屈折率が大きくなり、気体圧力が低くなると、屈折率が小さくなる。
【００１３】
さらに、圧力容器１０には、その下端部に例えば気体屈折率検出用の第１のレーザ干渉計１３が取付けられ、この第１のレーザ干渉計１３の出力端は、演算処理部１４の一方の入力端に接続される。第１のレーザ干渉計１３は、圧力容器１０内の気体の屈折率を検出して、その検出信号を演算処理部１４に出力する。
【００１４】
また、演算処理部１４には、その他方の入力端に第２のレーザ干渉計１５の出力端が接続される。この第２のレーザ干渉計１５は、圧力容器１０の外部の気体、例えば空気の屈折率を検出して演算処理部１４に出力する。
【００１５】
ここで、演算処理部１４は、図２に示すように第１及び第２のレーザ干渉計１３，１５の検出した屈折率をｎ1 、ｎ2 とすると、圧力容器１０の光入射壁面１０１から入射した光が光出射壁面１０２から出力される屈折角δを、圧力容器１０の光出射壁面１０２の傾き角θに基づいて
δ＝（ｎ1 −ｎ2 ）×θ              …（１）
の演算を実行して算出する。
【００１６】
上記構成において、光学系として、例えば光学センサ１６の性能試験を行う場合には（図１参照）、光学センサ１６を圧力容器１０の光路上であって、その光出射壁面１０２に対向して配置した状態で、光源１１を駆動して光を圧力容器１０の光入射壁面１０１に向けて発射させる。
【００１７】
すると、この光は、圧力容器１０の光入射壁面１０１から容器１０内に入射されて気体を透過して光出射壁面１０２から出力され、光学センサ１６に入射される。ここで、光学センサ１６は、入力した光の屈折角δに応じた検出信号を出力する。
【００１８】
同時に、第１及び第２のレーザ干渉計１３，１５は、それぞれが圧力容器１０内の気体の屈折率及び圧力容器１０外の気体の屈折率を検出して演算処理部１４に出力する。演算処理部１４は，上記（１）式の演算を実行して屈折角δを算出する。この屈折角δと光学センサ１６の出力に基づいて光学センサ１６の性能が判定される。
【００１９】
また、圧力容器１０は、その内部の気体の屈折率が圧力調整機構部１２の操作により可変設定される。これにより、圧力容器１０の光出射壁面１０２から出射される光は、圧力容器１０内の気体の屈折率の変化に対応して、その屈折角δが可変設定されて光出射壁面１０２から出力される。光学センサ１６は、圧力ようき１０の光出射壁面１０２からの光を受信して屈折角δに対応した検出信号を出力する。
【００２０】
同時に、第１のレーザ干渉計１３は、上記圧力調整機構部１２の操作に対応した圧力容器１０内の気体の屈折率を検出して演算処理部１４に出力する。また、第２のレーザ干渉計１５は、圧力容器１０外の気体の屈折率を検出して演算処理部１４に出力する。
【００２１】
ここで、演算処理部１４は，上記（１）式の演算を気体の屈折率毎に実行して、気体の屈折率に応じた屈折角δを算出する。この屈折角δと光学センサ１６の出力に基づいて光学センサ１６の性能が検出される。
【００２２】
このように、上記光線屈折装置は、光路上に略直交する光入射壁面１０１と所定の傾斜角を有する光出射壁面１０２が設けられた内部に気体が封入される圧力容器１０を備えて、この圧力容器１０内の気体の屈折率を制御して、光源１１から光入射壁面１０１に入射した光が、光出射壁面１０２から出射する屈折角を制御するように構成した。
【００２３】
これによれば、比較的大きな光束の光の屈折角を、圧力容器１０内の気体の屈折率を制御することにより設定されることにより、光学センサ１６等の光学系の性能試験に用いると、光学系に入射角の微小に異なる光を選択的に導くことが可能となる。この結果、光学系性能試験装置の簡易化と共に、性能試験作業の向上に寄与することができる。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、圧力容器１０内の気体の屈折率を可変設定するのにピストン構造の圧力調整機構部１２を用いて圧力制御して行うように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば圧力容器１０内の気体の温度を制御して圧力を可変調整して屈折率を設定したり、あるいは気体の吸入及び放出等各種の調整構造を用いて気体の圧力を制御して屈折角を可変設定するように構成することも可能である。
【００２５】
また、上記実施の形態では、圧力容器１０の光入射壁面１０１を光路に対して略直交に立設し、光出射壁面１０２を光路に対して傾き角度θだけ傾斜して配置するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、光入射壁面１０１及び光出射壁面１０２の双方を光路に対して傾斜させて配置するように構成してもよいし、あるいは光入射壁面１０１を光路に対して傾き角度θだけ傾斜して配置し、その光出射壁面１０２を光路に対して略直交に立設するように構成することも可能である。
【００２６】
さらに、上記実施の形態では、光学センサ１６の性能試験に用いた場合を代表して説明したが、これに限ることなく、その他、各種光学系の性能試験や、光学系の一部として用いることも可能である。その他、上記光線屈折装置は、例えば空間伝搬を利用して光通信を行う光通信システムの光送受信部等の光の送受信に用いることも可能である。
【００２７】
また、さらに、上記実施の形態では、第１のレーザ干渉計１３を用いて圧力容器１０の気体の屈折率を検出し、第２のレーザ干渉計１５を用いて圧力容器１０外の気体の屈折率を検出するように構成した場合で説明したが、干渉計に限ることなく、その他の屈折率検出手段を用いて構成してもよい。
【００２８】
また、その圧力容器１０全体を入射光軸まわりに回転させることにより、屈折方向を変えることが可能である。
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、大きな光束の平行度を維持したうえで、屈折角の高精度な可変調整を実現し得るようにした光線屈折装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る光線屈折装置の構成を示した図である。
【図２】図１の光の屈折状態を示した図である。
【符号の説明】
１０  …  圧力容器。
１０１  …  光入射壁面。
１０２  …  光出射壁面。
１１  …  光源。
１２  …  圧力調整機構部。
１３  …  第１のレーザ干渉計。
１４  …  演算処理部。
１５  …  第２のレーザ干渉計。
１６  …  光学センサ。
δ  …  屈折角。
【図１】
0004072241.tif 000002
【図２】
0004072241.tif 000003