JPH05323228A - トーリック波面形成装置 - Google Patents

トーリック波面形成装置

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JPH05323228A
JPH05323228A JP4151471A JP15147192A JPH05323228A JP H05323228 A JPH05323228 A JP H05323228A JP 4151471 A JP4151471 A JP 4151471A JP 15147192 A JP15147192 A JP 15147192A JP H05323228 A JPH05323228 A JP H05323228A
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JP
Japan
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wavefront
wave
conversion means
toric
curvature
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Pending
Application number
JP4151471A
Other languages
English (en)
Inventor
Keisuke Araki
敬介 荒木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 面の法線に直交する2方向の曲率の異なるト
ーリック面形状をした波面を可変的に生成することがで
きるトーリック波面形成装置を得ること。 【構成】 コリメートされた平面波を第1の波面変換手
段によって第1の方向にほぼ無収差に集光するシリンド
ルカル収束波に変換した後、第1の波面変換手段によっ
て収束作用を受けなかった第2の方向に対して収束作用
を持つ第2の波面変換手段に導く様配置するとともに、
該2つの波面変換手段相互の距離を光の進行方向に関し
て可変にする様構成すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は面の法線に直交する2方
向の曲率の異なるト−リック面形状をした波面を可変的
に生成することの可能なト−リック波面形成装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年光学系の応用分野が広がるにつれ、
従来の球面レンズでは達成できない性能を発揮できる非
球面の利用が広がっている。例えばビ−ム走査系におけ
るト−リック面の応用などはその典型的なものといえ
る。
【0003】ト−リック面は面の法線に垂直な方向に対
して定義される2つの主曲率である子線及び母線方向の
曲率が異なるアナモルフィックな面で、子線方向の形状
を母線方向の曲率中心の回りに回転して得られる面形状
として定義される。このようなト−リック面を検査する
際には平面波、あるいは球面波をト−リックレンズある
いはシリンドリカルレンズ等で構成されるいわゆる”ヌ
ルレンズ”を用いて理想的なト−リック波面に変換し、
この理想波面を用いて前記ト−リック面を検査するとい
うことが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
従来例における“ヌルレンズ”系で発生できるト−リッ
ク波面は母線の曲率半径と子線の曲率半径の差が一定値
となる波面群のみである。従って“ヌルレンズ”は固有
な波面群を一種類発生できるだけであり、種々のト−リ
ック面を測定する際には各ト−リックレンズ毎に原器と
なるヌルレンズを作成しなければならない。ヌルレンズ
は自分自身の作成にもシリンドリカルあるいはト−リッ
クといった非球面が必要であり、製作に手間がかかる。
ト−リックレンズの設計ごとに発生するこの原器の問題
は実際の生産において大きな問題となっていた。上記の
点より母線の曲率半径と子線の曲率半径を独立に変化さ
せることができる波面形成装置の作成は緊急の課題とな
っている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
みてなされたもので、第1及び第2の波面変換手段をそ
れぞれ母線及び子線に対応して設け、該2つの変換手段
の間隔を変化させることによって前記母線と子線という
2つの曲率半径の関係を独立に変化させることを可能と
したものである。
【0006】ト−リック面形状をした波面はコリメ−ト
された平面波をまずシリンドリカルレンズ等の第1の波
面変換手段で第1の方向にほぼ無収差に収束するシリン
ドリカル波に変換される。次いで波面は変換を受けてい
ない方向に対してのみ収束度を変換する放物筒面反射鏡
を用いた第2の波面変換手段を介することにより所望の
波面に変換される。
【0007】本発明はこの第1及び第2の波面変換手段
のいずれか一方、または両方を波面の進行方向に対して
移動させることによって、課題である2方向の曲率の関
係の可変制御を可能にしようというものである。
【0008】
【実施例】図1は本発明の第1実施例を示す図である。
系がアナモルフィックな構成をしているため本実施例で
はxyz軸を図の様に取り、最初に光が進行する方向を
x軸とした。図1(A)はxz断面を示し、図1(B)
はxy断面を示している。
【0009】図中、1のレ−ザ光源等ほぼ点状のコヒ−
レント光源から発せられた光は、2のコリメ−トレンズ
によってx軸方向に進むコリメ−トされた平面波に変換
される。この平面波は第1の波面変換手段である3のシ
リンドリカルレンズによって図中Gで示されているy軸
方向にほぼ無収差に収束するシシンドリカル波に変換さ
れる。3はシリンドリカルな非球面単レンズで構成され
たり、複数枚のシリンドリカルレンズ系で構成されたり
など、種々の実現手法を用いることが可能である。
【0010】このように変換された波面は続いて第2の
波面変換手段である4の軸外しの筒状で、焦点距離pを
持つ放物面に入射する。4は焦線が図中Fで示されるy
軸と平行な直線で示される形状をしており、放物面の頂
点をつなぐ直線がやはりy軸と平行な直線Sで示されて
いる。4で反射された波面は今度はy軸方向の収束度が
不変のまま折り曲げられる一方、2でコリメ−トされた
ままであったz軸方向成分が今度は放物筒面のパワ−に
より折り曲げられ、焦線位置であるFに収束する波面に
変換される。
【0011】図2(A),(B)は放物筒面4で反射し
た後の光束の様子を図式的に表現したものである。図2
(A)はxz断面、図2(B)はyz断面を示す。
【0012】図中、入射する平行光束が放物筒面によっ
てちょうど90°曲げられる位置に存在するy軸と平行
な筒面上の線を反射の基準位置Aとし、また放物面自体
の焦点距離をpとする。Aは基準位置なので実際の有効
光束からはずれた位置、極端に言えば実際に存在してい
る筒面を延長した仮想線上にあっても構わないが、図2
では有効光束中に存在する様に示してある。
【0013】ここで図2(B)においてAと第1の波面
変換変換手段による収束位置Gの距離をAG=cとする
と、Aからz軸方向にLだけ進んだ位置での波面5は母
線方向の曲率半径R0 が図2(A)に示される様に R0 =2p−L 子線方向の曲率半径r0 が図2(B)に示される様に r0 =c−L という厳密なト−リック波面になっていることを証明す
ることができる。
【0014】これは第1の波面変換手段でシリンドリカ
ルな波面となった光束に対し、第2の波面変換手段とし
て放物筒面の反射面を用いた結果達成されたものであ
る。第2の波面変換手段としてシリンドリカルレンズを
用いた場合にはいわゆる skewray が収差を持ってしま
うため、完全なト−リック波を形成することが困難であ
る。
【0015】上述のR0 及びr0 を示す式を見ると、放
物筒面の焦点距離pが固定されていても他に2つの独立
なパラメ−タであるcとLが残っていることが分かる。
両者とも距離のパラメ−タであり可変なので、cとLを
変化させれば母線方向と子線方向の曲率半径R0,0
独立に変化させることができる。
【0016】図1(A),(B)の例は曲率の制御とい
う意味では第2の波面変換手段である放物筒面4を光の
入射してくる方向であるx軸方向に動かしてcを変化さ
せる例である。Lは基準位置Aからの距離なので任意に
設定可能であるため、結果としてcとLにより母線方向
と子線方向の曲率半径R0,0 が独立に変化できるト−
リック波面形成装置が実現される。
【0017】図3に示したのは本発明の第2実施例であ
る。第1実施例と同じく図3(A)はxz断面、図3
(B)はxy断面を表わしている。また第1実施例と同
じ部材については同一の符号が付けられている。第1実
施例では第2の波面変換手段である放物筒面4をx軸方
向に移動させて母線方向の曲率R0 と子線方向の曲率r
0 を独立に変化させたが、本実施例においては第1の波
面変換手段3をx軸方向に移動させてcを変化させ、同
様の効果を実現している。本実施例においても第2の波
面変換手段である放物筒面以降の距離LはAからの距離
なので特に制限はなく、任意に設定できるため、R0
0 を独立に変化できるト−リック波面形成装置が実現
できる。
【0018】また第3実施例として第1及び第2実施例
の複合した形態で第1と第2の波面変換手段3、4双方
を可動とし、cの値を変化させても良い。この場合にも
Lは放物筒面4以降のフリ−な空間にあるため任意の値
に設定でき、R0,r0を独立に変化させることが可能であ
る。
【0019】図4に示したのは本発明の第4実施例で、
第1の波面変換手段3をシリドリカルレンズ系の代わり
に第2変換手段と同じく反射型の放物筒面3´で構成し
た例である。3´は4と同じく軸外しの放物筒面で図4
(B)に示す様にxx´面内で屈折力を持っている。反
射系の場合には反射ごとに座標軸が折れ曲がる。反射後
の軸をそれぞれx´y´z´とした時の波面の状態を図
4(B)〜(D)に示してある。図4(D)に示した様
に第1の波面変換手段3´でx´y´面内で収束しz´
軸方向に平行な線Gに集光する光は、続いて第2の波面
変換手段4に入射し、今度は図4(C)に示す様に第1
の波面変換手段で収束を受けなかった断面の方向の光を
Fに収束する様に変換する。
【0020】この場合、光を収束させる作用は3′と4
で互いに独立である。従って3´と4の間隔を第1〜3
実施例と同じ様にどちらか一方、もしくは両方を可変と
しcの値を変えることによって母線方向の曲率半径R0
と子線方向の曲率半径r0 を独立に変えることが可能で
ある。
【0021】第4実施例はシリンドリカルの屈折系を全
く用いていないために波長依存性がないという特徴があ
る。また波面変換手段が両方とも軸外しの放物筒面であ
るため、焦点距離pで特徴づけられる放物筒面を数種類
用意さえしておけば、それらを第1の波面変換手段3´
としても第2の波面変換手段4としても任意に使用する
ことができる。この結果、両者の組み合わせにより発生
することのできるト−リック波面の種類を容易に多くす
ることができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明した様に本発明ではx軸方向に
進むコリメ−トされた平面波を第1の波面変換手段によ
ってx軸と直交するy軸方向にほぼ無収差に集光するシ
リンドリカル収束波に変換した後、第1の波面変換手段
によって収束作用を受けなかった方向に対して収束作用
を持つ放物筒面の反射鏡で構成される第2の波面変換手
段を続けて配置し、該2つの波面変換手段相互の距離を
可変にすることにより、母線方向の曲率半径R0 と子線
方向の曲率半径r0 を独立に制御できるト−リック波面
形成装置を実現したものである。これにより従来部品ご
とに新たに制作しなければならなかったヌルレンズを作
成する手間から解放され、極めて汎用な装置が実現でき
るとともに、第2の波面変換手段として放物筒面を用い
ることで極めて精度の高いト−リック波面を形成するこ
とも同時に可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示す正面図と上面図
【図2】 図1の第2の波面変換手段4以降の波面の様
子をzx断面とyz断面で示した説明図
【図3】 本発明の第2実施例を示す正面図と上面図
【図4】 本発明の第3実施例を示す説明図 図4(A) 正面図 図4(B) 第1の波面変換手段による作用をxx′断
面で示した図 図4(C) 第1の波面変換手段から第2の波面変換手
段を介しての波面の様子をz′x′断面で示した図 図4(D) 第1の波面変換手段から第2の波面変換手
段を介しての波面の様子をx′y′断面で示した図
【符号の説明】
1 レ−ザ−光源等のコヒ−レントな点光源 2 コリメ−タ−レンズ 3 第1の波面変換手段であるシリンドリカルレンズ系 3′第1の波面変換手段である放物筒面反射鏡 4 第2の波面変換手段である放物筒面反射鏡 5 ト−リック波面 A 第2の波面変換手段の基準となる反射位置を示す線 F 第2の波面変換手段の焦線 G 第1の波面変換手段により収束するシリンドリカル
波の焦線 S 第2の波面変換手段の頂点を構成する線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コリメートされた平面波を第1の波面変
    換手段によって第1の方向にほぼ無収差に集光するシリ
    ンドリカル収束波に変換した後、第1の波面変換手段に
    よって収束作用を受けなかった第2の方向に対して収束
    作用を持つ第2の波面変換手段に導く様配置するととも
    に、該2つの波面変換手段相互の距離を光の進行方向に
    関して可変にする様構成することを特徴とするト−リッ
    ク波面形成装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の波面変換手段が放物筒面反射
    鏡である事を特徴とする請求項1のト−リック波面形成
    装置。
JP4151471A 1992-05-18 1992-05-18 トーリック波面形成装置 Pending JPH05323228A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012533388A (ja) * 2009-07-23 2012-12-27 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 光学ブレードおよび毛切断装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012533388A (ja) * 2009-07-23 2012-12-27 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 光学ブレードおよび毛切断装置
US9295518B2 (en) 2009-07-23 2016-03-29 Koninklijke Philips N.V. Optical blade and hair cutting device

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