JP2008028316A - 伝送光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】光の形状や伝搬特性の再現性を維持しつつ転写後の大きさや拡がり角を独立に制御することができる伝送光学系を提供する。
【解決手段】本発明の伝送光学系１０は、像転写光学系と、光形状等加工手段１６を備える。像転写光学系は、光路上の所定の焦点位置を基準点として、基準点の光の像を基準点から所定距離を隔てた投影点に転写する。光形状等加工手段１６は、基準点に配置されており、入射する光の形状又は大きさを限定すること及び当該光の拡がり角を変化させることのうち、少なくともいずれかを行なう。光形状等加工手段は、アパーチャ、レンズまたはこれらの組み合わせからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光を伝送する伝送光学系に関する。

レーザ加工装置、レーザアニール装置などの各種レーザ機器が備える伝送光学系において、光路上の所定の焦点位置を基準点として、この基準点の光の像を当該基準点から所定距離隔てた位置に転写する像転写光学系を備えたものが知られている。このような像転写光学系を備えた伝送光学系に関する先行技術文献として、下記特許文献１、２が開示されている。

特許文献１に開示されたものは、図７に示すように、レーザ媒質４１からレーザ光を出射してレーザ光の焦点位置に基準点を定める基本光学系に、像転写光学系４７を付加するレーザ共振器である。像転写光学系４７は、レーザ光の基準点から第１のレンズ４２と第２のレンズ４３の焦点距離ｆ１，ｆ２を用いて像転写の投影点を決定する像転写レンズ手段を備えている。像転写光学系４７は、基準点の像を、形状及び伝搬特性を維持したまま投影点に転写する。投影点には、レーザ光の波長を変更しうる波長変換素子４４が配置されている。なお、符号４５は反射ミラーであり、符号４６は共振器ミラー（部分反射ミラー）である。
この構成により、レーザ光の焦点位置となる像転写の投影点を正確に決定して波長変換素子４４をレーザ光の焦点位置に好適に配置することを可能としている。

上記のレーザ共振器において、基準点、第１のレンズ４２、第２のレンズ４３及び投影点の位置関係は、図７に示す通りである。すなわち、第１のレンズ４２の焦点距離をｆ１、第２のレンズ４３の焦点距離をｆ２としたときに、レーザ光の基準点から距離ｆ１を隔てた位置に第１のレンズ４２を配置し、第１のレンズ４２から距離ｆ１と距離ｆ２の合計距離（ｆ１＋ｆ２）を隔てた位置に第２のレンズ４３を配置し、第２のレンズ４３から距離ｆ２を隔てた位置に投影点を決定している。この場合、投影点に転写された像は、基準点のそれに対してｆ２／ｆ１倍となり、拡がり角は基準点のそれに対してｆ１／ｆ２倍となる。すなわち、転写後の像の倍率Ｍ１、ビーム拡がり角の倍率Ｍ２は次の式（１）、（２）で表される。
Ｍ１＝ｆ２／ｆ１・・・（１）
Ｍ２＝ｆ１／ｆ２・・・（２）
仮に、第１のレンズ４２と第２のレンズ４３が同じ焦点距離をもつ場合（すなわち、ｆ１＝ｆ２の場合）、基準点から投影点までの間で完全に対称的なビーム軌跡が形成されことになり、投影点では、基準点と同一のビーム径及びビーム拡がり角をもつレーザ光が転写される。

特許文献２に開示されたものは、図８に示すように、出射点から入射点に向けレーザ光を伝搬する固体レーザ光伝搬装置５０を含むレーザ発振装置であり、光共振器をなす透過鏡５１及び反射鏡５２の相互間にレーザ共振部を成す固体レーザ媒質５３，５４が直列に配置されている。さらに、共振部を成す固体レーザ媒質５３，５４と同一光軸上に、レーザ増幅部を成す固体レーザ媒質５５，５６が配置されている。
固体レーザ光伝搬装置５０は、出射点と入射点との間に配置された互いに焦点距離ｆの等しい第１のレンズ５７と第２のレンズ５８とからなる。出射点から焦点距離ｆだけ離れた位置に第１のレンズ５７が配置され、第１のレンズ５７から焦点距離ｆの２倍（２ｆ）だけ離れた位置に第２のレンズ５８が配置され、第２のレンズ５８から焦点距離ｆだけ離れた位置に入射点が配置されている。すなわち、上記の出射点は像転写光学系の基準点（焦点位置）であり、上記の入射点は像転写光学系の投影点である。
この構成により、レーザ光の発振出力に応じて熱レンズ効果が変化しても、入射点において、出射点と全く同じビーム径及びビーム拡がり角を正確に転写することを可能としている。

その他、像転写光学系を備えた伝送光学系に関して、下記特許文献３，４などの先行技術文献が開示されている。
特開２００５−４５１７４号公報 特開２００１−７４２７号公報 特開２００５−７２１３１号公報 特開２００１−１７７１６５号公報

このように、像転写光学系では、像転写光学系を構成する各レンズの焦点距離の比を変えることによって、形状及び伝搬特性を維持したまま、転写後の像の大きさと拡がり角を変えることができる。
しかし、上記の式（１）、（２）から明らかなように、転写後の像の大きさと拡がり角を独立に制御できない。すなわち、Ｍ１、Ｍ２のいずれか一方を変化させると、必ず他方も変化するので、Ｍ１のみ、あるいはＭ２のみを独立に変化させることができず、このために、転写後の像の大きさと拡がり角を独立に制御することができないとう問題があった。
像転写光学系における基準点から投影点の間のいずれかの位置に、他のレンズやアパーチャを配置することにより、転写後の像の大きさと拡がり角を独立に制御することも考えられるが、この場合、厳密な像転写光学系ではなくなってしまうことから、転写先に形状や伝搬特性を再現できなくなるという問題がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、光の形状や伝搬特性の再現性を維持しつつ転写後の大きさや拡がり角を独立に制御することができる伝送光学系を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明にかかる伝送光学系は、以下の手段を採用する。
（１）すなわち、本発明は、光を伝送する伝送光学系であって、光路上の所定の焦点位置を基準点として、該基準点の光の像を該基準点から所定距離を隔てた投影点に転写する像転写光学系と、前記基準点に配置され、入射する光の形状又は大きさを限定すること及び当該光の拡がり角を変化させることのうち、少なくともいずれかを行なう光形状等加工手段と、を備えることを特徴とする。

入射する光の形状又は大きさを限定すること及び当該光の拡がり角を変化させることのうち、少なくともいずれかを行なう光形状等加工手段が、焦点位置である基準点に配置されているので、像転写光学系に影響を与えずに、光の形状、大きさ、拡がり角を加工できる。したがって、転写先である投影点において、光形状等加工手段によって加工した光の形状や伝搬特性を完全に再現することができる。
また、転写後の像の大きさや拡がり角については、像転写光学系を構成する各レンズの焦点距離の比率の調整により一方を制御し、光形状等加工手段により他方を制御することにより、大きさと拡がり角をそれぞれ独立に制御することができる。

（２）また、本発明にかかる伝送光学系において、前記光形状等加工手段は、入射する光を、その一部を遮蔽して形状又は大きさを限定して通過させるアパーチャである、ことを特徴とする。

このようなアパーチャにより、基準点における光の像の形状又は大きさを限定することができるので、転写後の拡がり角については像転写光学系の各レンズの焦点距離の比率の調整により制御し、転写後の大きさについては、アパーチャの開口径の大きさの設定により制御することができる。

（３）また、本発明にかかる伝送光学系において、前記光形状等加工手段は、入射する光を、その拡がり角を変化させて通過させる拡がり角加工用レンズである、ことを特徴とする。

このような拡がり角加工用レンズにより、基準点における光の拡がり角を変化させることができるので、転写後の像の大きさについては像転写光学系の各レンズの焦点距離の比率の調整により制御し、転写後の拡がり角については、拡がり角加工用レンズの設定により制御することができる。

（４）また、本発明にかかる伝送光学系において、前記光形状等加工手段は、入射する光をその一部を遮蔽して形状又は大きさを限定して通過させるアパーチャと、入射する光をその拡がり角を変化させて通過させる拡がり角加工用レンズとが光路上に近接配置されたものである、ことを特徴とする。

このように、基準点に、アパーチャと拡がり角加工用レンズを互いに近接配置することにより、基準点における光の形状又は大きさと拡がり角を加工することができるので、転写後の光の像の大きさ及び拡がり角を、像転写光学系の構成を変えずに、アパーチャと拡がり角加工用レンズの設定より、それぞれ独立に制御することがきる。
従来、同一の装置において像転写光学系の各レンズの焦点距離の比率の調整により転写後の像の大きさや拡がりを調整する場合、像転写光学系全体を移動させる必要があり、大型の装置では移動機構も大掛かりな構成となる。本発明によれば、アパーチャや拡がり角加工用レンズを交換することにより、転写後の像の大きさや拡がり角を変化させることができるので、像転写光学系を移動させることなく、転写後の像の大きさや拡がりをそれぞれ独立に制御できる。

（５）本発明は、光を伝送する伝送光学系であって、光路上の所定の焦点位置を基準点として、該基準点の光の像を該基準点から所定距離を隔てた中間投影点に転写する第１の像転写光学系と、前記中間投影点の光の像を該中間投影点から所定距離を隔てた投影点に転写する第２の像転写光学系と、前記基準点及び前記中間投影点の一方に配置され、入射する光をその一部を遮蔽して形状又は大きさを限定して通過させるアパーチャと、前記基準点及び前記中間投影点の他方に配置され、入射する光をその拡がり角を変化させて通過させる拡がり角加工用レンズと、を備えることを特徴とする。

このように、基準点及び中間投影点の一方にアパーチャを配置し、他方に拡がり角加工用レンズを配置することにより、基準点における像の形状又は大きさ、あるいは拡がり角を加工でき、中間投影点における拡がり角、あるいは像の形状または大きさを加工できるので、転写後の光の像の大きさ及び拡がり角を、像転写光学系の構成を変えずに、アパーチャと拡がり角加工用レンズの設定より、それぞれ独立に制御することができる。
したがって、上記（４）と同様に、像転写光学系を移動させることなく、転写後の像の大きさや拡がりをそれぞれ独立に制御できる。

（６）また、本発明にかかる伝送光学系において、前記光はレーザ光であり、前記投影点に波長変換素子が配置されている、ことを特徴とする。

像転写光学系における投影点に波長変換素子を配置するものは、例えば上記の特許文献１にも開示されている。このようなものにおいて、波長変換素子内を通過するレーザ光の半径方向のエネルギー強度分布がガウシアン形状でなく、例えば、半径方向外側のエネルギー強度が中央部分に比べて局部的に高くなる場合がある。このような強度分布のビームが波長変換素子を通過すると素子にダメージを与え、寿命が短くなるという問題がある。
本発明によれば、レーザ光のうち波長変換素子にダメージを与える恐れのある半径方向外側のエネルギー分布が局部的に高い部分をアパーチャにより予め除去しておくことで、波長変換素子へのダメージを防止でき寿命を延ばすことができる。

（７）また、本発明にかかる伝送光学系において、前記光はレーザ光であり、前記投影点の出射側にレーザ媒質が配置されている、ことを特徴とする。

像転写光学系における投影点の出射側にレーザ媒質を配置し、入射するレーザ光を増幅し高出力のレーザ光を得るものは、例えば上記の特許文献２にも開示されている。このような装置では、レーザ媒質へのレーザ光の拡がり角や入射点でのビーム径を正確に決める必要がある。
本発明をこのような技術に適用すれば、レーザ光の加工により、入射条件を正確に決めることができる。したがって、レーザ媒質へのレーザ光の入射条件を最適化することができる。

本発明によれば、光の形状や伝搬特性の再現性を維持しつつ転写後の大きさや拡がり角を独立に制御することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の原理を説明する図である。
図１に示すように、この伝送光学系１０は、像転写光学系１２と、光形状等加工手段１６とを備えている。
像転写光学系１２は、光路上の所定の焦点位置を基準点として、この基準点の光の像を基準点から所定距離を隔てた投影点に転写するものである。本実施形態において、像転写光学系１２は、焦点距離ｆ１をもつ第１のレンズ１３と、焦点距離ｆ２をもつ第２のレンズ１４を備えている。

基準点、第１のレンズ１３、第２のレンズ１４及び投影点の位置関係は、図１に示す通りである。すなわち、基準点から距離ｆ１を隔てた位置に第１のレンズ１３を配置し、第１のレンズ１３から距離ｆ１と距離ｆ２の合計距離（ｆ１＋ｆ２）を隔てた位置に第２のレンズ１４を配置し、第２のレンズ１４から距離ｆ２を隔てた位置に投影点を決定している。この場合、上述したように、投影点に転写された像は、基準点のそれに対してｆ２／ｆ１倍となり、拡がり角は基準点のそれに対してｆ１／ｆ２倍となる。

また、基準点、第１のレンズ１３、第２のレンズ１４及び投影点の位置関係は、図２に示す条件によっても成立する。すなわち、基準点から距離ｄ１を隔てた位置に第１のレンズ１３を配置し、第１のレンズ１３から距離ｆ１と距離ｆ２の合計距離（ｆ１＋ｆ２）を隔てた位置に第２のレンズ１４を配置し、第２のレンズ１４から距離ｄ２を隔てた位置に投影点を決定している。ただし、ｄ２＝ｆ２−（ｄ１−ｆ１）×（ｆ２／ｆ１）^２であり、ｄ１は任意でｆ１およびｆ２と独立して設定可能な距離である。この場合も、投影点に転写された像は、基準点のそれに対してｆ２／ｆ１倍となり、拡がり角は基準点のそれに対してｆ１／ｆ２倍となる。
したがって、伝送光学系１０の配置は図１に示したもの限られず、図２に示した条件に基づいて配置を決定してもよい。後述する各実施形態においても同様である。

光形状等加工手段１６は、基準点に配置され、入射する光の形状又は大きさを限定すること及び当該光の拡がり角を変化させることのうち、少なくともいずれかを行なうものである。この光形状等加工手段１６は、後述する各実施形態のように、例えば、アパーチャ、レンズまたはこれらの組み合わせからなる。

上述した構成の本発明にかかる伝送光学系によれば、入射する光の形状又は大きさを限定すること及び当該光の拡がり角を変化させることのうち、少なくともいずれかを行なう光形状等加工手段１６が、焦点位置である基準点に配置されているので、像転写光学系１２に影響を与えずに、光の形状、大きさ、拡がり角を加工できる。したがって、転写先である投影点において、光形状等加工手段１６によって加工した光の形状や伝搬特性を完全に再現することができる。
また、転写後の像の大きさや拡がり角については、像転写光学系１２を構成する各レンズの焦点距離の比率の調整により一方を制御し、光形状等加工手段１６により他方を制御することにより、大きさと拡がり角をそれぞれ独立に制御することができる。

［第１実施形態］
次に、本発明の適用例として、第１実施形態にかかる伝送光学系について説明する。図３は、第１実施形態にかかる伝送光学系１０Ａの構成図である。第１のレンズ１３、第２のレンズ１４、基準点、投影点の位置関係は、図１と同様である。
この実施形態は、レーザ発振器内の光路上に配置された伝送光学系を想定したものであり、図示しないレーザ媒質から出射されたレーザ光の波長を変換するために、光路上にＳＨＧ結晶などの波長変換素子２０が配置されている。波長変換素子２０は、変換効率を好適にするためにレーザ光の焦点位置に配置することが好ましいため、基準点におけるレーザ光を像転写光学系１２により投影点に転写し、投影点に波長変換素子２０を配置している。

本実施形態において、光形状等加工手段１６は、入射するレーザ光を、その一部を遮蔽して形状又は大きさを限定して通過させるアパーチャ１８である。アパーチャ１８は所定形状の開口を有しており、このレーザ光はこの開口を通過することにより、所望の形状及び大きさに成型される。なお、アパーチャ１８は、開口径及び形状が可変な構成であってもよい。
このようなアパーチャ１８により、基準点におけるレーザ光の形状又は大きさを限定することができるので、転写後の拡がり角については像転写光学系１２の各レンズの焦点距離の比率の調整により制御し、転写後の大きさについては、アパーチャ１８の開口径の大きさの設定により制御することができる。

像転写光学系における投影点に波長変換素子を配置するものは、例えば上記の特許文献１にも開示されている。このようなものにおいて、波長変換素子内を通過するレーザ光の半径方向のエネルギー強度分布がガウシアン形状でなく、例えば、半径方向外側のエネルギー強度が中央部分に比べて局部的に高くなる場合がある。このような強度分布のビームが波長変換素子を通過すると素子にダメージを与え、寿命が短くなるという問題がある。
本実施形態によれば、レーザ光のうち波長変換素子にダメージを与える恐れのある半径方向外側のエネルギー分布が局部的に高い部分をアパーチャ１８により予め除去しておくことで、波長変換素子へのダメージを防止でき寿命を延ばすことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の適用例として、第２実施形態にかかる伝送光学系について説明する。図４は、第２実施形態にかかる伝送光学系１０Ｂの構成図である。第１のレンズ１３、第２のレンズ１４、基準点、投影点の位置関係は、図１と同様である。
この実施形態は、レーザ発振装置の光路上に配置された伝送光学系を想定したものであり、図示しない固体レーザ発振器から出射されたレーザ光を、励起源２４により励起状態とした固体レーザ媒質２６を通すことにより、光のエネルギーを増幅し、これにより高出力のレーザ光が得られるように構成されている。
そして、固体レーザ媒質２６に所要のビーム拡がり角でレーザ光を入射させるために、基準点におけるレーザ光を像転写光学系１２により投影点に転写し、この投影点の出射側にレーザ媒質２６を配置している。

本実施形態において、光形状等加工手段１６は、入射するレーザ光を、その拡がり角を変化させて通過させる拡がり角加工用レンズ２２である。
このような拡がり角加工用レンズ２２により、基準点におけるレーザ光の拡がり角を変化させることができるので、転写後の像の大きさについては像転写光学系１２の各レンズの焦点距離の比率の調整により制御し、転写後の拡がり角については、拡がり角加工用レンズ２２の設定により制御することができる。

像転写光学系における投影点の出射側にレーザ媒質を配置し、入射するレーザ光のエネルギーを増幅し高出力のレーザ光を得るものは、例えば上記の特許文献２にも開示されている。このような装置では、レーザ媒質へのレーザ光の拡がり角や入射点でのビーム径を正確に決める必要がある。
本発明をこのような技術に適用すれば、レーザ光の加工により、入射条件を正確に決めることができる。したがって、レーザ媒質へのレーザ光の入射条件を最適化することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の適用例として、第３実施形態にかかる伝送光学系について説明する。図５は、第３実施形態にかかる伝送光学系１０Ｃの構成図である。第１のレンズ１３、第２のレンズ１４、基準点、投影点の位置関係は、図１と同様である。
この第３実施形態において、光形状等加工手段１６は、入射するレーザ光をその一部を遮蔽して形状又は大きさを限定して通過させるアパーチャ１８と、入射するレーザ光をその拡がり角を変化させて通過させる拡がり角加工用レンズ２２とが光路上に近接配置されたものである。本実施形態において、アパーチャ１８と拡がり角加工用レンズ２２は、レーザ光の進行方向に、この順で配置されているが、逆の配置であってもよい。光形状等加工手段１６以外の構成は、上述した第１実施形態と同様である。

このように、基準点に、アパーチャ１８と拡がり角加工用レンズ２２を互いに近接配置することにより、基準点における光の形状又は大きさと拡がり角を加工することができるので、転写後の光の像の大きさ及び拡がり角を、像転写光学系１２の構成を変えずに、アパーチャ１８と拡がり角加工用レンズ２２の設定より、それぞれ独立に制御することがきる。
従来、同一の装置において像転写光学系１２の各レンズの焦点距離の比率の調整により転写後の像の大きさや拡がりを調整する場合、像転写光学系１２全体を移動させる必要があり、大型の装置では移動機構も大掛かりな構成となる。本発明によれば、アパーチャ１８や拡がり角加工用レンズ２２を交換することにより、転写後の像の大きさや拡がり角を変化させることができるので、像転写光学系１２を移動させることなく、転写後の像の大きさや拡がり角をそれぞれ独立に制御できる。

なお、本実施形態のアパーチャ１８と拡がり角加工用レンズ２２の組み合わせから成る光形状等加工手段１６を、上述した第２実施形態において、拡がり角加工用レンズ２２に代えて用いても、本実施形態と同様の効果が得られる。

［第４実施形態］
次に、本発明の適用例として、第４実施形態にかかる伝送光学系について説明する。図６は、第４実施形態にかかる伝送光学系１０Ｄの構成図である。図６に示すように、この伝送光学系は、第１の像転写光学系１２と、第２の像転写光学系２８と、アパーチャ１８と、拡がり角加工用レンズ２２とを備えている。
第１の像転写光学系１２は、光路上の所定の焦点位置を基準点として、この基準点のレーザ光の像を基準点から所定距離を隔てた中間投影点に転写するものである。本実施形態において、第１の像転写光学系１２は、焦点距離ｆ１をもつ第１のレンズ１３と、焦点距離ｆ２をもつ第２のレンズ１４を備えている。
第２の像転写光学系２８は、中間投影点のレーザ光の像を中間投影点から所定距離を隔てた投影点に転写するものである。本実施形態において、第２の像転写光学系２８は、焦点距離ｆ３をもつ第３のレンズ２９と、焦点距離ｆ４をもつ第４のレンズ３０を備えている。

基準点、第１のレンズ１３、第２のレンズ１４及び中間投影点の位置関係は、図１の説明における「投影点」を「中間投影点」と読み変えたときの関係が成立する。また、中間投影点、第３のレンズ２９、第４のレンズ３０及び投影点の位置関係は、図１の説明における「基準点」を「中間投影点」と、「第１のレンズ１３」を「第３のレンズ２９」と、「第２のレンズ１４」を「第４のレンズ３０」と読み替えたときの関係が成立する。
すなわち、基準点から距離ｆ１を隔てた位置に第１のレンズ１３を配置し、第１のレンズ１３から距離ｆ１と距離ｆ２の合計距離（ｆ１＋ｆ２）を隔てた位置に第２のレンズ１４を配置し、第２のレンズ１４から距離ｆ２を隔てた位置に中間投影点を決定している。また、中間投影点から距離ｆ３を隔てた位置に第３のレンズ２９を配置し、第３のレンズ２９から距離ｆ３と距離ｆ４の合計距離（ｆ３＋ｆ４）を隔てた位置に第４のレンズ３０を配置し、第４のレンズ３０から距離ｆ４を隔てた位置に投影点を決定している。

この実施形態は、第２実施形態と同様に、レーザ発振装置の光路上に配置された伝送光学系を想定したものであり、図示しない固体レーザ発振器から出射されたレーザ光を、励起源２４により励起状態とした固体レーザ媒質２６を通すことにより、光のエネルギーを増幅し、これにより高出力のレーザ光が得られるように構成されている。
そして、固体レーザ媒質２６に所要のビーム拡がり角でレーザ光を入射させるために、基準点におけるレーザ光を第１の像転写光学系１２により中間投影点に転写し、さらに、中間投影点におけるレーザ光を第２の像転写光学系２８により投影点に転写し、この投影点の出射側にレーザ媒質２６を配置している。

アパーチャ１８は、入射する光をその一部を遮蔽して形状又は大きさを限定して通過させるものであり、その構成は、上述した第１実施形態のアパーチャ１８と同様である。本実施形態において、アパーチャ１８は、基準点に配置されている。
拡がり角加工用レンズ２２は、入射する光をその拡がり角を変化させて通過させるものである。本実施形態において、拡がり角加工用レンズ２２は、中間投影点に配置されている。
なお、上記の構成とは逆に、アパーチャ１８を中間投影点に配置し、拡がり角加工用レンズ２２を基準点に配置してもよい。

このように、基準点及び中間投影点の一方にアパーチャ１８を配置し、他方に拡がり角加工用レンズ２２を配置することにより、基準点における像の形状又は大きさ、あるいは拡がり角を加工でき、中間投影点における拡がり角、あるいは像の形状または大きさを加工できるので、転写後のレーザ光の像の大きさ及び拡がり角を、像転写光学系１２の構成を変えずに、アパーチャ１８と拡がり角加工用レンズ２２の設定より、それぞれ独立に制御することがきる。
したがって、上述した第３実施形態と同様に、像転写光学系１２を移動させることなく、転写後の像の大きさや拡がりをそれぞれ独立に制御できる。

なお、上述した第１実施形態と同様に、レーザ発信器内の光路上に配置された伝送光学系を想定し、図６の投影点に波長変換素子２０を配置した構成としてもよい。

以上、各実施形態の説明から明らかなように、本発明によれば、光の形状や伝搬特性の再現性を維持しつつ転写後の大きさや拡がり角を独立に制御することができる、という優れた効果が得られる。

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明は、レーザ光以外の光の結像についても原理的に成立し、適用可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の原理を説明する図である。 伝送光学系の別の配置条件を示す図である。 本発明の第１実施形態にかかる伝送光学系の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる伝送光学系の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかる伝送光学系の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態にかかる伝送光学系の構成を示す図である。 特許文献１に開示された従来技術を示す図である。 特許文献２に開示された従来技術を示す図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 伝送光学系
１２ （第１の）像転写光学系
１６ 光形状等加工手段
２０ 波長変換素子
２６ レーザ媒質
２８ 第２の像転写光学系

Claims (7)

1. 光を伝送する伝送光学系であって、
   光路上の所定の焦点位置を基準点として、該基準点の光の像を該基準点から所定距離を隔てた投影点に転写する像転写光学系と、
   前記基準点に配置され、入射する光の形状又は大きさを限定すること及び当該光の拡がり角を変化させることのうち、少なくともいずれかを行なう光形状等加工手段と、
   を備えることを特徴とする伝送光学系。
2. 前記光形状等加工手段は、入射する光を、その一部を遮蔽して形状又は大きさを限定して通過させるアパーチャである、ことを特徴とする請求項１に記載の伝送光学系。
3. 前記光形状等加工手段は、入射する光を、その拡がり角を変化させて通過させる拡がり角加工用レンズである、ことを特徴とする請求項１に記載の伝送光学系。
4. 前記光形状等加工手段は、入射する光をその一部を遮蔽して形状又は大きさを限定して通過させるアパーチャと、入射する光をその拡がり角を変化させて通過させる拡がり角加工用レンズとが光路上に近接配置されたものである、ことを特徴とする請求項１に記載の伝送光学系。
5. 光を伝送する伝送光学系であって、
   光路上の所定の焦点位置を基準点として、該基準点の光の像を該基準点から所定距離を隔てた中間投影点に転写する第１の像転写光学系と、
   前記中間投影点の光の像を該中間投影点から所定距離を隔てた投影点に転写する第２の像転写光学系と、
   前記基準点及び前記中間投影点の一方に配置され、入射する光をその一部を遮蔽して形状又は大きさを限定して通過させるアパーチャと、
   前記基準点及び前記中間投影点の他方に配置され、入射する光をその拡がり角を変化させて通過させる拡がり角加工用レンズと、
   を備えることを特徴とする伝送光学系。
6. 前記光はレーザ光であり、前記投影点に波長変換素子が配置されている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の伝送光学系。
7. 前記光はレーザ光であり、前記投影点の出射側にレーザ媒質が配置されている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の伝送光学系。

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