JPH0611667A - 光学系調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザビームの径を拡大または縮小するため
のアフォーカル光学系のケプラータイプであるビームエ
クスパンダを出射したビームが、容易に平行光となるよ
うにする。 【構成】 エクスパンド系の入射側レンズ３の焦点に、
ピンホール４を配置し、偏光ビームスプリッタ２、１／
４波長板６を利用し、平面板７により反射されたビーム
が同じ光路を戻り、前記偏光ビームスプリッタ２で光路
を変えられ、その光量をパワーメータ８等で測定し、そ
の値が最も高くなるように出射側レンズ５の位置調整を
行う構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学系の調整方法に係
わり、詳しくはケプラータイプのビームエクスパンダで
のレンズの位置調整に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各分野で光の特性を利用した各種
のデバイスが応用されているが、それらの光学システム
において、光源から出射された球面波やビーム光は光学
素子を用いて目的の光束にする必要がある。その一つに
ビーム径を変換することがあり、その手段としてビーム
エクスパンダと呼ばれる光学配置がある。図３にアフォ
ーカル光学系のビームエクスパンダの基本的な構成を示
す。

【０００３】図３（ａ）はガリレオタイプ（逆ガリレオ
型とも言う）と呼ばれ、前段を凹レンズ１３、後段を凸
レンズ１４とするためエクスパンド系を短くしやすい
が、スペーシャルフィルタを入れることができないので
不要な回折光等を除去することができない。図３（ｂ）
はケプラータイプと呼ばれ、レンズ系の全長は長くなる
が、スペーシャルフィルタを入れられるので、高次の横
モード光を遮断し、単一モードの光のみとすることがで
きる。

【０００４】この光学系において、前段レンズ３、後段
レンズ５の焦点距離がそれぞれ ｆ1、ｆ2 で、入射ビー
ムが平行光でありそのビーム径がｄであれば、レンズの
主点を基準としたレンズ間距離が ｆ1＋ｆ2 のとき、エ
クスパンドされたビームは平行光となり、そのビーム径
Ｄは Ｄ＝ｄ×(ｆ2／ｆ1) で表される。

【０００５】図４はエクスパンド後のビームの平行度を
確認する従来例を示す構成図である。図において、レー
ザ発振器１から発せられたビームを前述したケプラータ
イプのビームエクスパンド系に入射させることによりビ
ームが拡大される。ここで、エクスパンダ系の焦点位置
にピンホールを挿入して使用することも多い。

【０００６】そして、拡大されたビーム径を測定器を利
用し、後段レンズ５に近い位置イ、ある程度離れた位置
ロでそれぞれ測定し、両者が等しくなるようエクスパン
ドのレンズ系を調整する。このビーム径を測定する機器
にはスリットスキャン方式を利用したものなどがある。
尚、直接的な測定器を用いずとも、イ、ロのそれぞれで
スリット法やナイフエッジ法等を利用し、それらによる
光強度変化からビーム径を求めることができる。

【０００７】また、他の方法による従来例の構成図を図
５に示す。これはエクスパンドされたビームがウェッジ
板９に入射し、その表面および裏面で一部が反射され、
裏面で反射されたビームを図上部の平面板１０に向かわ
せ、その平面板１０で反射させ、反射光が前記ウェッジ
板９を透過するようにする。一方、先に前記ウェッジ板
９を透過したビームは１／４波長板６を透過し平面板７
へ導かれ、そこで反射され、そのビームがウェッジ板９
で反射され、平面板１０で反射されてきたビームと共に
集光レンズ１１で集光され、顕微鏡１２へと導かれる。

【０００８】この顕微鏡１２で観察される２つのビーム
が同時に最小スポットとなれば、エクスパンドされたビ
ームは平行光になっていると言える。また、二つの反射
光によらずとも集光レンズ１１と顕微鏡１２の間隔を、
集光レンズ１１に平行光が入射したとき、顕微鏡１２に
おける観察スポット径が最小になるようにオートコリメ
ータ等であらかじめ確定しておけば、エクスパンドされ
たビームを直に集光レンズ１１に導き、最小スポットと
なるようエクスパンド系を調整する方法も行われてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
方法において、２カ所のビーム系を測定する方法では、
ビーム径を直接測定できる機器は高価なものであり、ま
た、受光範囲より太いビーム径のものは測定できない。
スリット法やナイフエッジ法により測定する方法はかな
りの手間がかかる。また、顕微鏡を利用する方法は大掛
かりな装置となってしまう。さらに、赤外、紫外光のビ
ームには適用できないという問題点があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのため本発明では、レ
ーザ発振器とエクスパンダ系の途中に偏光ビームスプリ
ッタを入れ、エクスパンダ系にはピンホールを挿入し、
平面板からの戻り光を偏光ビームスプリッタで反射さ
せ、そのビーム強度をパワーメータ等で測定し、その強
度変化により、エクスパンダ系の調整を行えるようにし
たことを特徴としたものである。

【００１１】

【作用】したがって、ビーム強度の変化を測定できる装
置と、入手しやすい光学素子により、戻り光の光量が最
大となるようにレンズ位置の調整を行うことにより、容
易にエクスパンダ系から平行光を得ることができる。

【００１２】

【実施例】図１に本発明による手法を組み込んだ一実施
例を示す。これは、光ディスクの原盤記録装置の概略構
成図であり、記録レンズを含む光学ヘッド２３が、その
位置をガラス原盤７に対して半径方向に移動する光学系
移動型のものである。この場合、光学系が移動するの
で、記録原盤の内周部と外周部において、形状的に同様
のビームを記録レンズに入射させなくてはならないの
で、平行光である必要が生じる。

【００１３】また、記録レンズ自体が平行光を入射させ
たときに最も良くビームを収束できる仕様になっている
ことが多い。これらのことから、このような原盤記録装
置には平行光が必要となる。この中で、本発明に係る部
分だけを抜き出した構成図を図２に示し説明を行う。
尚、従来例と同様の部分は同符号を用いて説明を省略す
る。

【００１４】図において、レーザ発振器１とエクスパン
ダ系の途中に偏光ビームスプリッタ２を組み込み、エク
スパンダ系にはピンホール４を前段レンズ３の焦点位
置、すなわちビームウエストとなる部分に挿入する。こ
こで、ピンホール４を挿入する前にエクスパンド系のレ
ンズの光軸は正しく調整しておく。エクスパンドされた
ビームは１／４波長板６で円偏光のビームとなり、平面
板７で反射され、その反射光が再度１／４波長板６を透
過すると往路での直線偏光とは直交する直線偏光のビー
ムとなる。

【００１５】尚、この平面板７はエクスパンダ系を組む
前にあらかじめビームを垂直に反射するよう調整されて
いなくてはならない。そして反射されてきたビームは再
びエクスパンダ系を通り、偏光方向が変わっているので
偏光ビームスプリッタ２で反射させられる。そのビーム
をパワーメータ８等で測定する。平面板７からの反射光
が微小なピンホールを透過できるのは、往路と同様な光
束のときである。

【００１６】すなわち、パワーメータ８で測定された戻
り光の強度が最大のとき、エクスパンドされたビームは
平行光となるわけで、この戻り光の強度変化により、エ
クスパンダ系の調整が行える。ここで、偏光ビームスプ
リッタ２と１／４波長板６は戻り光を最大限有効利用す
るためのものであるので、戻り光のビーム強度が本発明
の手法において十分であれば、１／４波長板６を使用せ
ずに、偏光ビームスプリッタの変わりに、偏光に依存し
ないビームスプリッタを使用しても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のエクスパン
ダ系の調整方法は、エクスパンド後のビームを、そのビ
ーム径や波長に依存することなく、簡単な機構で容易に
平行光とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図。

【図２】図１の要部構成図。

【図３】（ａ），（ｂ）はビームエクスパンド光学系の
説明図。

【図４】従来例を示す構成図。

【図５】他の従来例を示す構成図。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ 偏光ビーム
スプリッタ ３、１３ 入射側レンズ ４ ピンホール ５、１４ 出射側レンズ ６ １／４波長
板 ７、１０ 平面板 ８ パワーメー
タ ９ ウェッジ板 １１ 集光レンズ １２ 顕微鏡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームの径を拡大または縮小する
   ためのアフォーカル光学系のケプラータイプであるビー
   ムエクスパンダにおいて、そのエクスパンド系にピンホ
   ールを用い、前記エクスパンド系を通過したレーザビー
   ムを平面板等で反射させることにより、同じ光路を戻る
   ようにし、前記エクスパンド系を逆方向に通過した戻り
   光の強度をパワーメータ等で測定する構成とし、その強
   度が最大になるようにエクスパンド系のレンズを調整す
   ることにより、ビームエクスパンダから平行光を得られ
   るようにしたことを特徴とする光学系調整方法。