JPS60175018A - ビ−ム整形光学系 - Google Patents

ビ−ム整形光学系

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JPS60175018A
JPS60175018A JP59030887A JP3088784A JPS60175018A JP S60175018 A JPS60175018 A JP S60175018A JP 59030887 A JP59030887 A JP 59030887A JP 3088784 A JP3088784 A JP 3088784A JP S60175018 A JPS60175018 A JP S60175018A
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optical system
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parallel
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Koichi Maruyama
晃一 丸山
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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    • G02B27/0972Prisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は平行ビームの断面形状を整形する光学系に関す
るものである。 半導体レーザーの射出光は一般に発散角が異なっている
ため、軸回転対称なコリメータレンズを用いて平行光束
を得た場合、コリメータレンズからの射出光は楕円状の
強度分布を持っている。 そこで、レーザー光を効率良く使用するため、及び軸回
転対称の強度分布を持つスポットに集光するために、波
面収差を十分に補正したアフォーカルアナモフィック光
学系が必要とされている。 また円形断面を持つレーザービームについても、レーザ
ービームプリンター用光学系において、結像レンズに入
るレーザービーム幅の縦横比を変えることによって縦方
向、横方向の解像力を所望の値にするなど収差の十分に
少ないアフォーカルアナモフィック光学系を必要とする
用途がある。 現在このような用途に用いられるアフォーカルアナモフ
ィック光学系としては、2枚のシリンドリカルレンズを
用いたものや、プリズムを1個あるいは2個用いたもの
が知られている。 しかし、これらには以下のような欠点がある。 即ち、シリンドリカルレンズを用いたものは、平面波が
シリンダー面に当るため、本質的に収差の発生は避けら
れない。従って、シリンドリカルレンズを用いた光学系
の設計は、2つ以上の面によって発生する収差をトータ
ルで0に近づくような、収差補正手段が採られている。 しかしながら。 この光学系は、補正し合う面のシリンダー軸のわずかな
ずれに対しても、大きな波面収差が補正されずに残って
しまうという欠点を持っている。 このためシリンドリカルレンズの加工及び取り付は精度
への要求は非常に厳しいものとなる。 また、プリズムを1個用いたものは、平面波が平面に入
射することから、収差の発生が無い利点はあるが、入射
光束と射出光束の角度がずれてしまい、光学系構成上非
常に不利である。 この欠点を改善したものが、第1図に示す2個のプリズ
ムを用いた型のものである。この形状の場合、入射光束
と射出光束は平行になるが、依然、ビーム整形光学系の
前段に配置される入射側の系と後段に配置される射出側
の系を、光軸を平行にずらして配置しなければならない
という欠点を持っている。 本発明は、上述の欠点を解消すべくなされたもので、入
射側の系と射出側の系の光軸がずれることがなく、且つ
波面収差に対して加工、取り付けの精度の・要求が厳し
くない、ビーム整形光学系を提供するものである。 本発明は、2つのプリズムからなるアフォーカルアナモ
フィック光学系であって、該光学系に平行ビームを入射
させたとき、ある方向に射出ビーム幅を拡大または縮小
する作用を持ち、該光学系には入射光ビームを1面に対
しである角度で入射させた場合に入射光と射出−光が平
行になるような入射角があり、そのような入射角で入射
光が入射する時その光学系の有効な開口部の中に、1本
のである。 このような本発明のビーム整形光学系は、ビーム幅を縮
小させる向きに用いる場合、第2図(実施例1)、第3
図(実施例2)に示すような構成を持っている。これら
の図において、(a)はXZ平面上での断面図を示し、
(b)はXY平面上での断面図を示している。 ただし、第2図、第3図において、Z方向はこの光学系
を入射光と射出光が平行になるような入射角で用いると
きに、この光学系のビーム幅変換作用を有する向きであ
り、ビーム幅不変の向きをY方向とし、入射光の向きに
X方向を取り、有効な開口部のY方向の中点をY軸方向
の原点として、XZ平面中で1本の入射光線とその射出
光線が1本の直線上に来るような入射点をX軸、Z軸そ
れぞれの原点としている。 また、これらの光学系は、次の(1)〜(4)の条件を
満足するよう構成されている。 (1)θZt<>0 (2)I (lZ2 l>lθZI I(3) OZ2
 / Oz s >0 (4) 07. a / Oz t <0ここでθZl
〜Oz4はプリズムの各面とXZ平面の交線の法線とX
軸のなす角である。 条件(1)〜(4)は2個のプリズムで本光学系を構成
するための基本的な条件で、条件(1) 、 (2) 
、 (3)によって、入射光はへの字または逆への字形
の光路を通り、入射光の主光線と射出光の主光線との平
行ずれを小さくすることができ、1本の入射光ることが
可能になる。条件(4)はビーム幅の変換倍率が実用的
な大きさになるための条件である。 これらの条件に、さらに (5) d l/ h z >0.8 (6) d s / (d2+d、+ ) >1ここで
hzは入射面でのZ方向の入射光幅。 d、−d3はX軸にそった各面間の距離である。 形光学系を加えたことによる入射側の系と射出側の系の
光軸のずれを0にすることが可能な系を構成することが
できる。 以下に本ビーム整形光学系の実施例を示す。
【実施例1】 i、oooo。 1 13.30 20.000 0 1.79g842
 3.20 33.800 0 1.000003 2
.60 −15.01JO01,798844−32,
43501,00000 h Z ”9.00 b y =9.00 倍率0.6
【実施例2】 面番号 dx OZ θy n (波長632.8nI11) 1.00000 1 15.60 30.0 0 1.798842 2
.16 44.3 0 1.000003 2.40 
−31.3 0 1.514624 −5f1.4 0
 1.00000h z =9.OOh y =9.O
O倍率0.33実施例1.2ではZ方向有効開口部の中
央にX軸をとるような例を示したが、ビーム整形光学系
の有効開口がX軸に対して対称である必要はなく、対称
でない場合には、入射光束が小さい時は入射側系、射出
側系の光軸を一致させて使え、入射光束の幅が大きい時
は光軸のずれの少ないビーム整形光学系として用いるこ
とができる。この入射光束の幅が大きい場合でも、射出
側のレンズ系の有効系が大きく射出光がケラレることな
く使われる場合は1M像力の向上低減の用途などには何
ら効果を損うことなく使用できる。 尚、これまでビーム’Jl形光学系を入4r光の幅を縮
小する向きに用いる場合についてビーム整形光学系を説
明してきたが、ビーム整形光学系を逆向きに用い、ビー
ム幅を拡大してビーム整形をすることも可能なことは自
明である。 本ビーム整形光学系は、ビーム幅変換作用を持つ方向を
そろえて2段以上重ねて用いると、各々の段の変換倍率
の積の倍率として使用することができる。これは高倍率
のビーム整形光学系を1段で作る場合に、光線のプリズ
ムへの入射角が大きくなりすぎ、光の反射によるロスが
増えるのを避けるのに有効であり、変換倍率が大きくな
い場合でも、実験装置等で倍率を変えて使用する必要の
ある場合には、変換倍率の異なった本光学系を数種用意
するととによって、それらの組み合せにより細かく倍率
をコントロールすることが可能になる利点を持つ。 また、本ビーム整形光学系を2段組み合せ、前段、後段
をX軸を基準にYZ平面内で回転して配置すると、ビー
ム形状の長軸方向と短軸方向の幅の割合を連続的に変え
ることが可能になる。 第4図(b)は実施例1に示す1/1.5倍の系と実施
例2に示す173倍の系を45°回転した場合の図であ
るが、この組み合わせで回転角を0°にした場合の長軸
:短軸比4.5:1から回転角90°の2=1まで連続
的に変化させることが可能である。特に同一の変換倍率
の系を90°回転して組み合せた場合は、収差発生の無
い等方的なビーム拡大(縮小)系を作ることができる。 第4図(c)は実施例2尚、第4図(a)は実施例1の
光学系によるビームパターン変換例を示すものである。 以上説明したように本発明によれば、入射側の系と射出
側の系の光軸がずれることがなく、波面収差に対する加
工、取り付は精度も厳しさが要求されないビーム整形光
学系が提供できる。また、光学系を2段以上組み合わせ
て用いることにより変換倍率やビーム幅の割合を変える
ことが容易に行えるものである。 特に、レーザービームプリンター用光学系など、現在す
でにある製品に本光学系を付は加えることにより、他の
構成要素を調整することなしに解像力を変化させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のプリズムを2個用いたビーム整形光学系
の断面図。第2図は本発明によるビーム整形光学系の実
施例1を示し、第2図(a)はXZ平面上での断面図、
第2図(b)はXY平面上での断面図。第3図は本発明
によるビーム整形光学系の実施例2を示し、第3図(a
)はXZ平面上での断面図、第3図(b)はXY平面上
での断面図。第4図は本発明によるビーム整形光学系使
用時のビームパターンの変換の例を示す図で、第4図(
a)は実施例1に示した光学系による変換の例、第4図
(b)は実施例1に示した光学系と実施例2で示した光
学系をYZ平面内で45@ずらして2段組み合せた変換
の例、第4図(C)は実施例2に示した光学系をビーム
を拡大する向きにしてYZ平面内で90″回転して2段
組み合せた変換の例である。 特許出願人 旭光学工業株式会社 駕1rfU 第4図(a) ’J! 4 [!] (b) 情4図(cl) 入側ビーム 剤 妃ビーム 手 続 補 正 書 昭和60年3月3目 特許庁長官 殿 /、事件の表示 適 特願昭59−30887号 λ1発明の名称 ビーム整形光学系 3、補正をする者 事件との関係 出願人 住所 東京都板橋区前野町2丁目36番9号名称 (0
52) 旭光学工業株式会社代表者 松本 徹 ダ9代理人 居所 東京都板橋区前野町2丁目36番9号J、補正の
対象 (1)明細書の「発明の詳細な説明」の欄(2)図 面 乙、補正の内容 (1)明細書の[発明の詳細な説明Jの欄中。 第4頁第4行目にある 「近づく」を「近づけるJと補正する。 (2)同第6頁第13行1コにある 1次の(1)〜(4)の条件Jを 「次の(1)〜(3)の条件」と補正する。 (3)同第6頁第16行目〜第18行gk次のとおり補
正する。 It’(2) O22/θZ+>1 (3) OziI/ Oz r <OJl(4)同第7
頁第1行口にある 「条!1″(1)〜(4)」を r条イ)I’ (1)〜(3)Jと補正する。 (5)同第7頁第2行日にある r条件(1)、 (2) 、(3)」を「条件(1)、
 (2) Jlと補正する。 (6)同第7頁第8行目にある r条件(4)勇を 「条件(3)Jと補正する。 (7)同第7頁第11行目〜第12行目を次のとおり補
正する。 「(4) (1t / kr Z >0.8(5)d+
 / (d2+(11)>I Jl(8)図面中、第2
図(a)、第2図(b)、第3図(a)、第3図(b)
を別紙のとおり補正する。 ・11、゛□

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 12つのプリズムからなるアフォーカルアナモフィック
    光学系であって、該光学系に平行ビームを入射させたと
    き、ある方向に射出ビーム幅を拡大または縮小する作用
    を持ち、該光学系には入射光ビームを1面に対しである
    角度で入射させた場合に入射光と射出光が平行になるよ
    うな入射角があり、そのような入射角で入射光が入射す
    る時その光学系の有効な開口部の中に、1本の入射光2
    2つのプリズムからなるアフォーカルアナモフィック光
    学系であって、該光学系に平行ビームを入射させたとき
    、ある方向に射出ビーム幅を拡大または縮小する作用を
    持ち、該光学系には入射光ビームを1面に対しである角
    度で入射させた場合に入射光と射出光が平行になるよう
    な入射角があり、そのような入射角で入射光が入射する
    時その光学系の有効な開口部の中に、1本の入射光以上
    組み合わせて構成した平行ビーム整形光学系。 3 特許請求の範囲第2項において、組み合わせるビー
    ム整形光学系が同一あるいは同一でない光学系であり、
    その組み合わせる光学系のビーム変換作用を持つ方向が
    同一方向にそろっていないことを特徴とする平行ビーム
    整形光学系。 4 特許請求の範囲第2項または第3項において、同一
    のビーム幅の拡大率あるいは縮小率を有するビーム整形
    光学系を2段組み合わせ、ビーム幅の拡大率あるいは縮
    小率をビームの方向によらず一定としたことを特徴とす
    る平行ビーム整形光学系。
JP59030887A 1984-02-20 1984-02-20 ビ−ム整形光学系 Granted JPS60175018A (ja)

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JP59030887A JPS60175018A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 ビ−ム整形光学系
US07/212,613 US4948233A (en) 1984-02-20 1988-06-28 Beam shaping optical system

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JP59030887A JPS60175018A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 ビ−ム整形光学系

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JPS60175018A true JPS60175018A (ja) 1985-09-09
JPS6233569B2 JPS6233569B2 (ja) 1987-07-21

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4915484A (en) * 1987-04-06 1990-04-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Anamorphic single lens

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50147341A (ja) * 1974-05-15 1975-11-26

Patent Citations (1)

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JPS50147341A (ja) * 1974-05-15 1975-11-26

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4915484A (en) * 1987-04-06 1990-04-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Anamorphic single lens

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JPS6233569B2 (ja) 1987-07-21

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