JP2017044525A - コリメーション評価装置およびコリメーション評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の可干渉距離が短い場合であっても該光のコリメーションを高感度かつ高コントラストで評価することができる装置を提供する。
【解決手段】コリメーション評価装置１は、第１反射部材１０、第２反射部材２０、スクリーン３０および筐体４０を備える。第１反射部材１０の第１反射面１１と第２反射部材２０の第１反射面２１とは、対向していて互いに平行である。第１反射部材１０の第１反射面１１および第２反射部材２０の第２反射面２２で反射した光Ｌ_１２と、第１反射部材１０の第２反射面１２および第２反射部材２０の第１反射面２１で反射した光Ｌ_２１とにより、スクリーン３０上に干渉縞を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光のコリメーションを評価する装置および方法に関するものである。

様々な光学システムにおいて点光源（点光源と見做し得るものを含む。）から出射した発散光を平行光に変換する（コリメートする）ことの頻度は高い。点光源としては、例えば、レーザダイオード、光ファイバ出射端等が挙げられる。点光源とコリメート光学系との間の距離を適切に設定することで、点光源から出射した発散光をコリメート光学系により平行光に変換することができる。このようにして生成された平行光の平行度（コリメーションの程度）を評価する技術が特許文献１，２に記載されている。

その中でも、特許文献１に記載されている技術は、互いに非平行な第１反射面および第２反射面を有するシェアプレートを用いて、光のコリメーションを簡易に評価することができる。すなわち、シェアプレートを用いるコリメーション評価装置は、シェアプレートの第１反射面で反射した光と、シェアプレートの第１反射面を透過して第２反射面で反射した光とをスクリーン上で干渉させ、そのスクリーン上の干渉縞の方位に基づいて光のコリメーションを評価することができる。なお、シェアプレートはシェアリングプレートと呼ばれることもある。

特開２００１−３３６９１４号公報 特許第４１１４８４７号公報

上記のようなシェアプレートを用いるコリメーション評価装置では、スクリーン上の干渉縞の方位の変化を感度よく検出する為に、シェアプレートの厚みを大きくすることが望まれ、また、シェアプレートの２つの反射面が互いになす角度（ウエッジ角）を小さくすることが望まれる。そのうちウェッジ角は、干渉縞間隔に影響を与えるので、コリメーション評価に適した干渉縞間隔により或る程度決定される。したがって、感度の向上の為には、シェアプレートの厚みを大きくすることになる。

シェアプレートの２つの反射面それぞれで反射してスクリーンに到達するまでの両光の間には光路長差が生じる。シェアプレートの厚みが大きくほど、その光路長差は大きくなる。一方、スクリーン上で干渉縞を観測することができるのは、コリメーション評価対象の光の可干渉距離（コヒーレンス長）より光路長差が短い場合である。

例えば、ＨｅＮｅレーザ光源から出力されるＣＷレーザ光の可干渉距離は１００ｍｍオーダーである。固体レーザ光源から出力されるパルス幅４０ｎｓのパルスレーザ光の可干渉距離は数ｍｍである。また、光ファイバレーザ光源から出力されるパルス幅４０ｎｓのパルスレーザ光の可干渉距離は１ｍｍ以下である。一般に、固体レーザ光源や光ファイバレーザ光源から出力される短パルスのレーザ光は、マルチ縦モードやスペクトル拡がりにより、可干渉距離が短い。

感度の向上の為にシェアプレートの厚みを大きくすると、光路長差が大きくなって、この光路長差より可干渉距離が短い光のコリメーション評価をすることができなくなる。このように、従来では、シェアプレートを用いるコリメーション評価装置では、可干渉距離が短い光のコリメーションを感度よく評価することが困難であった。

本発明者は、このような可干渉距離が短い光のコリメーションを感度よく評価をすることができるコリメーション評価技術を開発すべく研究開発を進めたところ、感度を改善することができるコリメーション評価技術を着想するに至った。しかし、本発明者は、その技術では干渉縞のコントラストが劣化するという別の問題が生じることを見出し、更に研究開発を進めて本発明を完成した。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、コリメーション評価対象の光の可干渉距離が短い場合であっても該光のコリメーションを高感度かつ高コントラストで評価することができる装置および方法を提供することを目的とする。

本発明のコリメーション評価装置は、(1) 入射光の一部を反射させる第１反射面と、該入射光のうち該第１反射面を透過した光を反射させる第２反射面と、を有する第１反射部材と、(2) 第１反射部材から出射した光の一部を反射させる第１反射面と、該光のうち該第１反射面を透過した光を反射させる第２反射面と、を有する第２反射部材と、を備える。本発明のコリメーション評価装置は、第１反射部材の第１反射面と第２反射部材の第１反射面とが対向していて互いに平行であり、第１反射部材の第１反射面および第２反射部材の第２反射面で反射した光ならびに第１反射部材の第２反射面および第２反射部材の第１反射面で反射した光により形成される干渉縞の方位に基づいて入射光のコリメーションを評価する。

本発明のコリメーション評価方法は、(1) 入射光の一部を反射させる第１反射面と、該入射光のうち該第１反射面を透過した光を反射させる第２反射面と、を有する第１反射部材と、(2) 第１反射部材から出射した光の一部を反射させる第１反射面と、該光のうち該第１反射面を透過した光を反射させる第２反射面と、を有する第２反射部材と、を用いる。本発明のコリメーション評価方法は、第１反射部材の第１反射面と第２反射部材の第１反射面とを対向させて互いに平行とし、第１反射部材の第１反射面および第２反射部材の第２反射面で反射した光ならびに第１反射部材の第２反射面および第２反射部材の第１反射面で反射した光により形成される干渉縞を観測し、その観測した干渉縞の方位に基づいて入射光のコリメーションを評価する。

本発明のコリメーション評価装置またはコリメーション評価方法では、コリメーション評価対象の光は、先ず第１反射部材に入射し、その光の一部が第１反射部材の第１反射面で反射し、この第１反射面を透過した光が第１反射部材の第２反射面で反射する。第１反射部材で反射した光は、次に第２反射部材に入射し、その光の一部が第２反射部材の第１反射面で反射し、この第１反射面を透過した光が第２反射部材の第２反射面で反射する。これらの反射光のうち、第１反射部材の第１反射面および第２反射部材の第２反射面で反射した光Ｌ_１２と、第１反射部材の第２反射面および第２反射部材の第１反射面で反射した光Ｌ_２１との光路長差を、可干渉距離より小さくすることができるので、これら２つの反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１による干渉縞を観測することができる。この観測した干渉縞の方位に基づいて入射光のコリメーションを評価することができる。また、第１反射部材の第１反射面と第２反射部材の第１反射面とが対向していて互いに平行であることから、他の反射光を干渉縞形成領域に入射させないようにすることができる。

本発明では、第１反射部材および第２反射部材の双方または何れか一方において、入射面および第１反射面の双方に平行な方向について第１反射面と第２反射面とが互いに非平行であるのが好適である。なお、入射面とは、入射光線および反射光線の双方に平行な面である。また、第１反射部材および第２反射部材の双方において第１反射面と第２反射面とが互いに非平行であるのが好適である。

本発明では、第１反射部材および第２反射部材の双方または何れか一方は、平行移動または回転移動が自在であるのが好適である。これにより、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１の光路長差や干渉縞の周期を調整することができる。

また、本発明では、第１反射部材の第１反射面および第２反射部材の第１反射面で反射した光、または、第１反射部材の第２反射面および第２反射部材の第２反射面で反射した光に基づいて、入射光のビームプロファイルを評価するのが好適である。

本発明によれば、コリメーション評価対象の光の可干渉距離が短い場合であっても、該光のコリメーションを高感度かつ高コントラストで評価することができる。

図１は、第１比較例のコリメーション評価装置１００の構成を示す図である。 図２は、第１比較例のコリメーション評価装置１００のスクリーン３０上に形成される干渉縞を説明する図である。 図３は、第２比較例のコリメーション評価装置２００の構成を示す図である。 図４は、実施形態のコリメーション評価装置１の構成を示す図である。 図５は、実施形態のコリメーション評価装置１のスクリーン３０における各反射光の入射領域を説明する図である。 図６は、実施形態のコリメーション評価装置１のスクリーン３０上に形成された干渉縞の写真である。 図７は、実施形態のコリメーション評価装置の第１変形例の構成を示す図である。 図８は、実施形態のコリメーション評価装置の第２変形例の構成を示す図である。 図９は、実施形態のコリメーション評価装置の第３変形例の構成を示す図である。 図１０は、実施形態のコリメーション評価装置の第４変形例の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。初めに比較例の構成について説明し、その後に実施形態の構成について説明する。また、各図には、説明の便宜の為にｘｙｚ直交座標系が示されている。

（第１比較例）
図１は、第１比較例のコリメーション評価装置１００の構成を示す図である。第１比較例のコリメーション評価装置１００は、反射部材２０、スクリーン３０および筐体４０を備える。反射部材２０およびスクリーン３０は、筐体４０に固定されている。コリメーション評価対象の光Ｌ_０がコリメーション評価装置１００に入射する方向はｘ軸に平行であるとする。

反射部材２０は、互いに対向する第１反射面２１および第２反射面２２を有する透明平板からなるシェアプレートである。この透明平板の材料は例えばＢＫ７や合成石英である。反射部材２０は、ｘ軸に平行に入射した光Ｌ_０を反射させ当該反射光をｚ軸に平行に出射させるように配置されている。第１反射面２１および第２反射面２２の平面度は、評価対象光の波長の数分の１の程度とされている。第１反射面２１と第２反射面２２とは、互いに非平行であって、ｙ軸に平行な方向に沿って両反射面の間の距離が変化しており、数十秒〜分程度の角度（ウエッジ角）をなしている。

スクリーン３０は、ｘ軸およびｙ軸の双方に平行となるように配置されたすりガラス板である。反射部材２０の第１反射面２１および第２反射面２２それぞれで反射した反射光Ｌ_１，Ｌ_２がスクリーン３０に入射する。これら２つの光Ｌ_１，Ｌ_２によりスクリーン３０上に干渉縞が形成され、その干渉縞が観測可能とされる。

このコリメーション評価装置１００では、評価対象光Ｌ_０はｘ軸に平行に反射部材２０に入射する。入射光Ｌ_０の一部は第１反射面２１で反射し、その反射光Ｌ_１はｚ軸に平行にスクリーン３０に入射する。入射光Ｌ_０のうち第１反射面２１を透過した光は第２反射面２２で反射し、その反射光Ｌ_２はｚ軸に平行にスクリーン３０に入射する。スクリーン３０に入射する反射光Ｌ_１と反射光Ｌ_２とは、反射部材２０の厚みに応じた間隔だけｘ軸に平行な方向に互いにシフトしたものとなるとともに、反射部材２０の厚みに応じた光路長差が生じることになる。

図２は、第１比較例のコリメーション評価装置１００のスクリーン３０上に形成される干渉縞を説明する図である。スクリーン３０上に形成される干渉縞は、反射部材２０の第１反射面２１と第２反射面２２とが互いに非平行であることに起因する成分と、入射光Ｌ_０の非平行性に起因する成分とのベクトル和となる。

入射光Ｌ_０がコリメート光である場合、スクリーン３０上に形成される干渉縞は、第１反射面２１と第２反射面２２とが互いに非平行であることに起因する成分のみを含み、入射光Ｌ_０の非平行性に起因する成分を含まないので、同図（ｂ）に示されるようにｘ軸に平行になる。

入射光Ｌ_０が発散光または収束光である場合、スクリーン３０上に形成される干渉縞は、第１反射面２１と第２反射面２２とが互いに非平行であることに起因する成分に加えて、入射光Ｌ_０の非平行性に起因する成分をも含むので、同図（ａ），（ｃ）に示されるようにｘ軸に対して傾斜する。入射光Ｌ_０が発散光であるときの干渉縞（同図（ａ））と、入射光Ｌ_０が収束光であるときの干渉縞（同図（ｃ））とは、傾斜の方向が互いに逆である。

このように、スクリーン３０上に形成される干渉縞の方位に基づいて、入射光Ｌ_０のコリメーションを評価することができ、また、光Ｌ_０のコリメーションを調整することができる。なお、スクリーン３０には基準線が描かれており、干渉縞が基準線に平行であるときに入射光Ｌ_０がコリメート光であると判定することができる。

以上のような第１比較例のコリメーション評価装置１００では、スクリーン３０上の基準線に対する干渉縞の方位の変化を感度よく検出する為に、シェアプレートである反射部材２０の厚みを大きくすることが望まれる。しかし、反射部材２０の厚みが大きいほど、スクリーン３０に到達する反射光Ｌ_１と反射光Ｌ_２との間の光路長差は大きくなる。一方、スクリーン３０上で干渉縞を観測することができるのは、評価対象光Ｌ_０の可干渉距離より光路長差が短い場合である。

感度の向上の為に反射部材２０の厚みを大きくすると、光路長差が大きくなって、この光路長差より可干渉距離が短い光のコリメーション評価をすることができなくなる。このように、第１比較例のコリメーション評価装置１００では、可干渉距離が短い光のコリメーションを感度よく評価することが困難である。

（第２比較例）
図３は、第２比較例のコリメーション評価装置２００の構成を示す図である。第２比較例のコリメーション評価装置２００は、第１比較例のコリメーション評価装置１００が有する上記の低感度の問題を解消すべく本発明者が行った研究開発の成果に基づくものである。第２比較例のコリメーション評価装置２００は、第１反射部材１０、第２反射部材２０、スクリーン３０および筐体４０を備える。第１反射部材１０、第２反射部材２０およびスクリーン３０は、筐体４０に固定されている。コリメーション評価対象の光Ｌ_０がコリメーション評価装置２００に入射する方向はｘ軸に平行であるとする。

第１反射部材１０は、入射した光の一部を反射させる第１反射面１１と、該光のうち第１反射面１１を透過した光を反射させる第２反射面１２と、を有する透明平板である。第２反射部材２０は、入射した光の一部を反射させる第１反射面２１と、該光のうち第１反射面２１を透過した光を反射させる第２反射面２２と、を有する透明平板である。これらの透明平板の材料は例えばＢＫ７や合成石英である。

第１反射部材１０は、ｘ軸に平行に入射して第２反射部材２０を透過した光が入射すると、該光の一部を第１反射面１１で反射させ、該光のうち第１反射面１１を透過した光を第２反射面１２で反射させて、これらの反射光を逆方向に出射させるように配置されている。第２反射部材２０は、第１反射部材１０から出射した光が入射すると、該光の一部を第１反射面２１で反射させ、該光のうち第１反射面２１を透過した光を第２反射面２２で反射させて、これらの反射光をｚ軸に平行に出射させるように配置されている。

反射面１１，１２，２１，２２それぞれの平面度は、評価対象光の波長の数分の１の程度とされている。第１反射部材１０は、第１反射面１１と第２反射面１２とが互いに平行である。第２反射部材２０は、第１反射面２１と第２反射面２２とが互いに非平行であって、ｙ軸に平行な方向に沿って両反射面の間の距離が変化しており、両反射面が数秒〜数十秒の程度の角度（ウエッジ角）をなしているシェアプレートである。

スクリーン３０は、ｘ軸およびｙ軸の双方に平行となるように配置されたすりガラス板である。ここで、第１反射部材１０の第１反射面１１および第２反射部材２０の第１反射面２１で反射した光をＬ_１１と表す。第１反射部材１０の第１反射面１１および第２反射部材２０の第２反射面２２で反射した光をＬ_１２と表す。第１反射部材１０の第２反射面１２および第２反射部材２０の第１反射面２１で反射した光をＬ_２１と表す。また、第１反射部材１０の第２反射面１２および第２反射部材２０の第２反射面２２で反射した光をＬ_２２と表す。これらの反射光Ｌ_１１，Ｌ_１２，Ｌ_２１，Ｌ_２２がスクリーン３０に入射する。

スクリーン３０上では、これらの反射光Ｌ_１１，Ｌ_１２，Ｌ_２１，Ｌ_２２のうち可干渉距離より小さい光路長差を有するもの同士が干渉することで干渉縞が形成され、その干渉縞が観測可能となる。スクリーン３０は、干渉縞を可観測化する観測部である。第２反射部材２０における第１反射面２１と第２反射面２２とが互いに非平行であることに起因する干渉縞の方位と、入射光の非平行性に起因する干渉縞の方位とは、互いに異なっている。

反射光Ｌ_１１，Ｌ_１２，Ｌ_２１，Ｌ_２２それぞれの光路長の大小関係は次のとおりである。これらの反射光の光路長は、第１反射部材１０の第１反射面１１と第２反射面１２との間を光が往復するか否かによって異なり、また、第２反射部材２０の第１反射面２１と第２反射面２２との間を光が往復するか否かによっても異なる。したがって、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１の光路長と比べて、反射光Ｌ_１１の光路長は短く、反射光Ｌ_２２の光路長は長い。

第１反射部材１０および第２反射部材２０それぞれの厚みを適切に設定すれば、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１それぞれの光路長を同程度とすることができ、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１の光路長差を可干渉距離より小さくすることができる。すなわち、第１反射部材１０の第１反射面１１および第２反射部材２０の第２反射面２２で反射した光Ｌ_１２と、第１反射部材１０の第２反射面１２および第２反射部材２０の第１反射面２１で反射した光Ｌ_２１とにより、スクリーン３０上に干渉縞を形成することができる。

スクリーン３０には基準線が描かれており、干渉縞が基準線に平行であるときに入射光がコリメート光であると判定することができ、基準線に対する干渉縞の傾斜によって入射光が発散光または収束光であると判定することができる。

第２比較例では、上記のような第１反射部材１０、第２反射部材２０およびスクリーン３０を用い、反射光Ｌ_１２および反射光Ｌ_２１が入射したスクリーン３０上において両光により形成される干渉縞を観測し、その観測した干渉縞の方位に基づいて入射光のコリメーションを評価する。

第２比較例では、感度向上の為に第２反射部材２０の厚みが大きい場合であっても、また、コリメーション評価対象の光の可干渉距離が短い場合であっても、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１の光路長差を可干渉距離より小さくすることができるので、該光のコリメーションを感度よく評価することができる。

なお、第２比較例のコリメーション評価装置２００は、第１比較例のコリメーション評価装置１００と同等の構成（すなわち、第２反射部材２０、スクリーン３０および筐体４０を備える構成）に光路長差補正用の第１反射部材１０を加えた上で、評価対象光の入射方向を逆にしたものに相当する。

したがって、第１比較例のコリメーション評価装置１００と同等の構成を有する市販のコリメーション評価装置があれば、その市販のコリメーション評価装置に光路長差補正用の第１反射部材１０を取り付けることで、第２比較例のコリメーション評価装置２００の構成とすることができる。その取り付け方としては、接着剤または接着テープにより市販のコリメーション評価装置の筐体に第１反射部材１０を貼り付ける方法、調整機構を有するホルダにより市販のコリメーション評価装置の筐体に第１反射部材１０を取り付ける方法、および、マグネットにより市販のコリメーション評価装置の筐体に第１反射部材１０を着脱自在に取り付ける方法、等がある。

このように第２比較例のコリメーション評価装置２００は、スクリーン３０上において反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１により干渉縞を形成することで、可干渉距離が短い光のコリメーションを感度よく評価することができる。しかし、第２比較例のコリメーション評価装置２００では、スクリーン３０上における干渉縞形成領域に反射光Ｌ_１１，Ｌ_２２も入射するので、これにより干渉縞のコントラストが劣化するという別の問題が生じる。

（実施形態）
図４は、実施形態のコリメーション評価装置１の構成を示す図である。実施形態のコリメーション評価装置１は、比較例のコリメーション評価装置１００，２００が有する低感度および低コントラストの問題を解消し得るものである。実施形態のコリメーション評価装置１は、第１反射部材１０、第２反射部材２０、スクリーン３０および筐体４０を備える。第１反射部材１０、第２反射部材２０およびスクリーン３０は、筐体４０に固定されている。コリメーション評価対象の光Ｌ_０がコリメーション評価装置１に入射する方向はｚ軸に平行であるとする。

第１反射部材１０および第２反射部材２０それぞれは、互いに対向する２面を第１反射面および第２反射面として有する平板を含む。第１反射部材１０および第２反射部材２０の双方または何れか一方において、ｘｚ平面（入射光線および反射光線の双方に平行な入射面）ならびに第１反射面の双方に平行な方向について第１反射面と第２反射面とは互いに非平行である。

実施形態における第１反射部材１０、第２反射部材２０およびスクリーン３０は、第２比較例と同様のものであるが、配置の点で第２比較例と相違している。すなわち、実施形態では、第１反射部材１０の第１反射面１１と第２反射部材２０の第１反射面２１とは、対向していて互いに平行である。

第１反射部材１０は、ｚ軸に平行に光が入射すると、該光の一部を第１反射面１１で反射させ、該光のうち第１反射面１１を透過した光を第２反射面１２で反射させて、これらの反射光をｘ軸に平行な方向に出射させるように配置されている。第２反射部材２０は、第１反射部材１０から出射した光が入射すると、該光の一部を第１反射面２１で反射させ、該光のうち第１反射面２１を透過した光を第２反射面２２で反射させて、これらの反射光をｚ軸に平行に出射させるように配置されている。

本実施形態においても、第２比較例の場合と同様に、第１反射部材１０の第１反射面１１および第２反射部材２０の第１反射面２１で反射した光をＬ_１１と表す。第１反射部材１０の第１反射面１１および第２反射部材２０の第２反射面２２で反射した光をＬ_１２と表す。第１反射部材１０の第２反射面１２および第２反射部材２０の第１反射面２１で反射した光をＬ_２１と表す。また、第１反射部材１０の第２反射面１２および第２反射部材２０の第２反射面２２で反射した光をＬ_２２と表す。

スクリーン３０は、ｘ軸およびｙ軸の双方に平行となるように配置されたすりガラス板である。反射光Ｌ_１１，Ｌ_１２，Ｌ_２１，Ｌ_２２がスクリーン３０に入射する。本実施形態でも、第２比較例の場合と同様に、第１反射部材１０および第２反射部材２０それぞれの厚みを適切に設定すれば、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１それぞれの光路長を同程度とすることができ、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１の光路長差を可干渉距離より小さくすることができる。すなわち、第１反射部材１０の第１反射面１１および第２反射部材２０の第２反射面２２で反射した光Ｌ_１２と、第１反射部材１０の第２反射面１２および第２反射部材２０の第１反射面２１で反射した光Ｌ_２１とにより、スクリーン３０上に干渉縞を形成することができる。

スクリーン３０には基準線が描かれており、干渉縞が基準線に平行であるときに入射光がコリメート光であると判定することができ、基準線に対する干渉縞の傾斜によって入射光が発散光または収束光であると判定することができる。

本実施形態のコリメーション評価方法は、上記のような第１反射部材１０、第２反射部材２０およびスクリーン３０を用い、反射光Ｌ_１２および反射光Ｌ_２１が入射したスクリーン３０上において両光により形成される干渉縞を観測し、その観測した干渉縞の方位に基づいて入射光のコリメーションを評価する。

本実施形態でも、第２比較例の場合と同様に、Ｌ_１１とＬ_１２との分離およびＬ_２１とＬ_２２との分離の為に第１反射部材１０及び第２反射部材２０の厚みが大きい場合であっても、また、コリメーション評価対象の光の可干渉距離が短い場合であっても、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１の光路長差を可干渉距離より小さくすることができるので、該光のコリメーションをコントラストよく評価することができる。

第２比較例では、評価対象光は、第２反射部材２０を透過した後に第１反射部材１０に入射するので、第２反射部材２０を透過する際に損失を受ける。これに対して、本実施形態では、評価対象光は、第２反射部材２０を透過することなく直接に第１反射部材１０に入射することができるので、第２反射部材２０の透過に因る損失がない。

第２比較例では、スクリーン３０上において反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１により干渉縞が形成される領域に反射光Ｌ_１１，Ｌ_２２が入射するので、干渉縞のコントラストが劣化するという問題が生じる。これに対して、本実施形態では、第１反射部材１０の第１反射面１１と第２反射部材２０の第１反射面２１とが互いに平行であるので、図５に示されるように、スクリーン３０上において反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１により干渉縞が形成される領域に反射光Ｌ_１１，Ｌ_２２を入射させないようにすることができ、干渉縞のコントラストを改善することができる。

図５は、実施形態のコリメーション評価装置１のスクリーン３０における各反射光の入射領域を説明する図である。同図に示されるように、スクリーン３０上において、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１それぞれの入射領域が重なっており、その重なった領域において干渉縞が形成される。その干渉縞形成領域に反射光Ｌ_１１，Ｌ_２２は入射しない。

また、本実施形態では、スクリーン３０上において、反射光Ｌ_１１および反射光Ｌ_２２それぞれの入射領域を、干渉縞形成領域と異ならせることができるだけでなく、反射光Ｌ_１１，Ｌ_２２の入射領域と異ならせることができる。したがって、スクリーン３０に入射した反射光Ｌ_１１または反射光Ｌ_２２に基づいて入射光Ｌ_０のビームプロファイルを評価することができる。すなわち、本実施形態のコリメーション評価装置１は、反射光Ｌ_１２および反射光Ｌ_２１による干渉縞に基づいて評価対象光のコリメーションを評価するとともに、反射光Ｌ_１１または反射光Ｌ_２２に基づいて評価対象光のビームプロファイルを評価することができる。

本実施形態では、第１反射部材１０および第２反射部材２０の双方または何れか一方は、平行移動または回転移動が自在であるのが好適である。例えば、第１反射部材１０と第２反射部材２０との間の距離を変更することにより、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１の横ずれ量を調整することができ、感度を調整することができる。ｙ軸に平行な軸の周りに第１反射部材１０および第２反射部材２０を一体として回転移動させることにより、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１の光路長差を調整することができる。ｘｚ平面および反射面の双方に平行な方向に第１反射部材１０または第２反射部材２０を平行移動させることにより、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１の光路長差を調整することができる。また、図面において紙面垂直方向に第１反射部材１０および第２反射部材２０の何れかを単独で回転移動させることにより、干渉縞の周期を調整することができる。

図６は、実施形態のコリメーション評価装置１のスクリーン３０上に形成された干渉縞の写真である。ここでは、第１反射部材１０および第２反射部材２０それぞれとして、シグマ光機株式会社製のウェッジ基板WSB-30C05-10-1を用いた。このシェアプレートの材料はＢＫ７であり、厚さは５ｍｍであり、ウェッジ角は１度であり、直径は３０ｍｍである。ｘ軸に平行な方向について第１反射部材１０と第２反射部材２０との間の距離を３９ｍｍとした。

光ファイバレーザ光源の光ファイバ端面から出射されてレンズを経た波長１０８０ｎｍのレーザ光を評価対象の光とした。この評価対象光の可干渉距離は１ｍｍ以下であった。コリメーション評価装置１への入射光Ｌ_０のビーム直径を６ｍｍとした。第１反射部材１０への入射光Ｌ_０の入射角を４５度とした。スクリーン３０上に形成された干渉縞をＣＣＤカメラにより撮像した。

同図（ａ）は入射光Ｌ_０が発散光であるときの干渉縞の写真である。同図（ｂ）は入射光Ｌ_０がコリメート光であるときの干渉縞の写真である。同図（ｃ）は入射光Ｌ_０が収束光であるときの干渉縞の写真である。これらの図に示されるように、コリメーション評価対象の光の可干渉距離が短い場合であっても該光のコリメーションを高感度かつ高コントラストで評価することができる。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記の実施形態のコリメーション評価装置１は、反射光Ｌ_１２，Ｌ_２１により形成される干渉縞を可観測化する観測部としてすりガラス板からなる透過型のスクリーン３０を用いて、そのスクリーン３０を透過拡散する光によって干渉縞を観測するものであった。しかし、干渉縞を可観測化する観測部は、これに限られない。図７〜図１０は、実施形態のコリメーション評価装置１の変形例の構成を示す図である。これらの変形例では、干渉縞を可観測化する観測部として他の構成を採用している。

図７に示される第１変形例のコリメーション評価装置１Ａは、反射型のスクリーン３１を観測部として用いて、そのスクリーン３０で反射拡散する光によって干渉縞を観測する。この構成の場合、高強度の光の干渉縞を観測するときに、観察者の安全の観点で好適である。

図８に示される第２変形例のコリメーション評価装置１Ｂは、カメラ３２を観測部として用いて、そのカメラ３２により撮像された干渉縞を表示装置に表示させることで、干渉縞を観測する。この構成の場合、可視光以外の波長域（紫外域、赤外域、等）の光であっても干渉縞を観測することができる。

図９に示される第３変形例のコリメーション評価装置１Ｃは、レンズ３３およびカメラ３２を観測部として用いて、レンズ３３により拡大または縮小された干渉縞をカメラ３２により撮像し、その撮像した干渉縞を表示装置に表示させることで、干渉縞を観測する。この構成の場合、可視光以外の波長域の光であっても干渉縞を観測することができ、また、倍率を変更することで所望の視野で干渉縞を観測することができる。

図１０に示される第４変形例のコリメーション評価装置１Ｄは、透過型のスクリーン３０、レンズ３３およびカメラ３２を観測部として用いて、スクリーン３０上の干渉縞をレンズ３３により拡大または縮小してカメラ３２により撮像し、その撮像した干渉縞を表示装置に表示させることで、干渉縞を観測する。この構成の場合も、可視光以外の波長域の光であっても干渉縞を観測することができ、また、倍率を変更することで所望の間隔の干渉縞を観測することができる。また、スクリーン３０に描かれた基準線に対する干渉縞の傾斜を確認することができる。

なお、スクリーンを用いないコリメーション評価装置１Ｂ，１Ｃは、スクリーン上の基準線を利用することができないが、カメラ３２の電子ラインを基準線として用いることができる。また、カメラ３２を用いるコリメーション評価装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄでは、反射光Ｌ_１２および反射光Ｌ_２１による干渉縞。ならびに、反射光Ｌ_１１または反射光Ｌ_２２によるビームプロファイルを、カメラ３２により同時に撮像してもよいし、カメラ３２を移動させることで順次に撮像してもよい。

１，１Ａ〜１Ｄ…コリメーション評価装置、１０…第１反射部材、１１…第１反射面、１２…第２反射面、２０…第２反射部材、２１…第１反射面、２２…第２反射面、３０，３１…スクリーン、３２…カメラ、３３…レンズ、４０…筐体。

Claims (8)

1. 入射光の一部を反射させる第１反射面と、該入射光のうち該第１反射面を透過した光を反射させる第２反射面と、を有する第１反射部材と、
   前記第１反射部材から出射した光の一部を反射させる第１反射面と、該光のうち該第１反射面を透過した光を反射させる第２反射面と、を有する第２反射部材と、
   を備え、
   前記第１反射部材の前記第１反射面と前記第２反射部材の前記第１反射面とが対向していて互いに平行であり、
   前記第１反射部材の前記第１反射面および前記第２反射部材の前記第２反射面で反射した光ならびに前記第１反射部材の前記第２反射面および前記第２反射部材の前記第１反射面で反射した光により形成される干渉縞の方位に基づいて前記入射光のコリメーションを評価する、
   コリメーション評価装置。
2. 前記第１反射部材および前記第２反射部材の双方または何れか一方において、入射面および前記第１反射面の双方に平行な方向について前記第１反射面と前記第２反射面とが互いに非平行である、
   請求項１に記載のコリメーション評価装置。
3. 前記第１反射部材および前記第２反射部材の双方または何れか一方は、平行移動または回転移動が自在である、
   請求項１または２に記載のコリメーション評価装置。
4. 前記第１反射部材の前記第１反射面および前記第２反射部材の前記第１反射面で反射した光、または、前記第１反射部材の前記第２反射面および前記第２反射部材の前記第２反射面で反射した光に基づいて、前記入射光のビームプロファイルを評価する、
   請求項１〜３の何れか１項に記載のコリメーション評価装置。
5. 入射光の一部を反射させる第１反射面と、該入射光のうち該第１反射面を透過した光を反射させる第２反射面と、を有する第１反射部材と、
   前記第１反射部材から出射した光の一部を反射させる第１反射面と、該光のうち該第１反射面を透過した光を反射させる第２反射面と、を有する第２反射部材と、
   を用い、
   前記第１反射部材の前記第１反射面と前記第２反射部材の前記第１反射面とを対向させて互いに平行とし、
   前記第１反射部材の前記第１反射面および前記第２反射部材の前記第２反射面で反射した光ならびに前記第１反射部材の前記第２反射面および前記第２反射部材の前記第１反射面で反射した光により形成される干渉縞を観測し、
   その観測した干渉縞の方位に基づいて前記入射光のコリメーションを評価する、
   コリメーション評価方法。
6. 前記第１反射部材および前記第２反射部材の双方または何れか一方において、入射面および前記第１反射面の双方に平行な方向について前記第１反射面と前記第２反射面とを互いに非平行とする、
   請求項５に記載のコリメーション評価方法。
7. 前記第１反射部材および前記第２反射部材の双方または何れか一方は、平行移動または回転移動が自在である、
   請求項５または６に記載のコリメーション評価方法。
8. 前記第１反射部材の前記第１反射面および前記第２反射部材の前記第１反射面で反射した光、または、前記第１反射部材の前記第２反射面および前記第２反射部材の前記第２反射面で反射した光に基づいて、前記入射光のビームプロファイルを評価する、
   請求項５〜７の何れか１項に記載のコリメーション評価方法。