光束擴展器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的光束擴展器(10A)具備：第一透鏡部(12)，其由SLM或VFL中的任一者構(gòu)成；第二透鏡部(14)，其與第一透鏡部(12)光學(xué)結(jié)合，由SLM或VFL中的任一者構(gòu)成；控制部(16)，其控制第一、第二透鏡部(12、14)的焦點距離。第一、第二透鏡部(12、14)的距離不變?？刂撇?16)以輸入到第一透鏡部(12)的光的光徑(D1)與從第二透鏡部(14)輸出的光的光徑(D2)相互不同的方式控制第一、第二透鏡部(12、14)的焦點距離。由此，實現(xiàn)可以簡易構(gòu)成且能夠縮短變更光徑時的所需時間的光束擴展器。
【專利說明】光束擴展器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光束擴展器。

【背景技術(shù)】
[0002] 光束擴展器是指可以將平行光的光徑以適應(yīng)于后段的光學(xué)部件的方式進行變更 的光學(xué)部件。一般而言，為了構(gòu)成光束擴展器，需要使最低2組透鏡在光軸上相對移動。即， 在由2組透鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)中，使這些組相對移動，使合成焦點距離發(fā)生變化。由此，相 對于入射到一組的平行光的光徑，能夠使從另一個組輸出的平行光的光徑不同（例如，參 照非專利文獻1)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004] 非專利文獻
[0005] 非專利文獻1 :朝倉書店"最新光學(xué)技術(shù)指南"第IV部1. 3. 2節(jié)c
[0006] 非專利文獻 2 :L. A. Romero et al.，"Lossless laser beam shaping", JOSA, vol ? 13, No. 4, pp. 751-760(1996)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0008] 如前面所述，在由多個透鏡組構(gòu)成的現(xiàn)有光束擴展器中，為了使平行光的光徑發(fā) 生變化，需要使透鏡組在光軸方向上機械移動。然而，為了提高使透鏡機械移動時的位置精 度，需要極復(fù)雜的機構(gòu)。另外，透鏡組的移動需要一定的時間，因而也難以縮短變更光徑時 的所需時間。
[0009] 本發(fā)明是鑒于這些問題點而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種可以簡易地構(gòu)成且 可以縮短變更光徑時的所需時間的光束擴展器。
[0010] 解決技術(shù)問題的手段
[0011] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明所涉及的光束擴展器，其特征在于，具備：第一 透鏡部，其由空間光調(diào)制元件或可變焦點透鏡中的任一者構(gòu)成；第二透鏡部，其與第一透鏡 部光學(xué)結(jié)合，由空間光調(diào)制元件或可變焦點透鏡中的任一者構(gòu)成；控制部，其控制第一透鏡 部和第二透鏡部的焦點距離，第一透鏡部與第二透鏡部的距離不變，控制部控制以輸入到 第一透鏡部的光的光徑與從第二透鏡部輸出的光的光徑相互不同的方式控制第一透鏡部 和第二透鏡部的焦點距離?？刂撇烤唧w而言通過例如向空間光調(diào)制元件提供透鏡圖案或控 制可變焦點透鏡的焦點距離來控制第一透鏡部和第二透鏡部的焦點距離。
[0012] 在該光束擴展器中，替代現(xiàn)有的光束擴展器中的2個以上的透鏡組，配置有由空 間光調(diào)制元件或可變焦點透鏡中的任一者構(gòu)成的第一透鏡部和第二透鏡部?？臻g光調(diào)制元 件和可變焦點透鏡是不變更光軸方向的位置而能夠使焦點距離發(fā)生變化的光學(xué)部件。因 此，通過在第一透鏡部和第二透鏡部的距離被固定的狀態(tài)下，任意變更光束擴展器系統(tǒng)整 體的焦點距離，從而能夠使從第二透鏡部輸出的平行光的光徑相對于輸入到第一透鏡部的 平行光的光徑發(fā)生變化。另外，這些光學(xué)部件能夠根據(jù)來自控制部的電信號以極短的時間 變更焦點距離。因此，根據(jù)上述光束擴展器，能夠縮短變更光徑時的所需時間。另外，不需 要用于使透鏡組移動的復(fù)雜機構(gòu)，因而能夠簡單地構(gòu)成光束擴展器系統(tǒng)整體。
[0013] 發(fā)明的效果
[0014] 根據(jù)本發(fā)明所涉及的光束擴展器，可以簡易地構(gòu)成且能夠縮短變更光徑時的所需 時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是表示第1實施方式所涉及的光束擴展器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0016] 圖2是表示平行光被光束擴展器擴徑或縮徑的狀態(tài)的圖。
[0017] 圖3是表示控制部進行的第一透鏡部和第二透鏡部的控制方式的另一個例子的 圖。
[0018] 圖4是表示控制部進行的第一透鏡部和第二透鏡部的控制方式的另一個例子的 圖。
[0019] 圖5是表示第2實施方式所涉及的光束擴展器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0020] 圖6是表示作為第2實施方式的一個變形例的光束擴展器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0021] 圖7是表示作為第2實施方式的別的變形例的光束擴展器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0022] 圖8是表示低數(shù)值孔徑?低倍率的物鏡和高數(shù)值孔徑·高倍率的物鏡的圖。
[0023] 圖9是表示第3實施方式所涉及的顯微鏡的結(jié)構(gòu)的圖。
[0024] 圖10是表示第4實施方式所涉及的TIRF顯微鏡的圖。
[0025] 圖11是表示第5實施方式所涉及的加工顯微鏡的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0026] 符號的說明：
[0027] IOA?10C...光束擴展器、36a?36e...反射鏡、12...第一透鏡部、14...第二透鏡部、 16···控制部、22···第一透鏡部、24···第二透鏡部、26···控制部、28···激光光源、30···空間光調(diào) 制元件、30a…光反射面、30b…第一透鏡部、30c…第二透鏡部、32…空間濾波器、32a…聚光 透鏡、32b…針孔、34···準直透鏡、40, 42, 44…物鏡、46···衍射光學(xué)元件、50A…顯微鏡、50B-TIRF顯微鏡、500··加工顯微鏡、P1…入射光、P 2…出射光。

【具體實施方式】
[0028] 以下，一邊參照附圖一邊詳細說明本發(fā)明所涉及的光束擴展器的實施方式。另外， 在【專利附圖】

【附圖說明】中，對相同的要素賦予相同的符號，省略重復(fù)的說明。
[0029](第1實施方式）
[0030] 圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的光束擴展器IOA的結(jié)構(gòu)的圖。本實施 方式的光束擴展器IOA具備第一透鏡部12、第二透鏡部14和控制部16。第一透鏡部12和 第二透鏡部14在沿著輸入到光束擴展器IOA的平行光的光軸A的方向上并列配置，第二透 鏡部14與第一透鏡部12光學(xué)結(jié)合。另外，如后述的別的實施方式中所述，透鏡、反射鏡等 光學(xué)部件可以介于第一透鏡部12與第二透鏡部14之間。
[0031] 在該光束擴展器IOA中，從第一透鏡部12的前面（與第二透鏡部14相對的面的 相反側(cè)的面）入射平行光即入射光P 1。然后，該入射光P1被第一透鏡部12和第二透鏡部 14擴徑（或縮徑），從第二透鏡部14的背面（與第一透鏡部12相對的面的相反側(cè)的面） 輸出平行光即出射光p2。出射光P2的光徑D2的大小與入射Ip 1的光徑D1的大小不同。還 有，光徑是指與光軸正交的截面中的入射光P1或出射光P 2的最大直徑。另外，與入射光P1 和出射光P2的光軸正交的截面典型地是圓形。
[0032] 第一透鏡部12由空間光調(diào)制元件（SLM ;Spatial Light Modulator)或可變焦點 透鏡（VFL;Vari-F〇cal Lens)中的任一者構(gòu)成。另外，第二透鏡部14也同樣地由空間光調(diào) 制元件或可變焦點透鏡中的任一者構(gòu)成。S卩，作為第一透鏡部12與第二透鏡部14的組合， 存在以下的4種模式。
[0033] [表 1]
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種光束擴展器，其特征在于， 具備： 第一透鏡部，其由空間光調(diào)制元件或可變焦點透鏡中的任一者構(gòu)成； 第二透鏡部，其與所述第一透鏡部光學(xué)結(jié)合，由空間光調(diào)制元件或可變焦點透鏡中的 任一者構(gòu)成；以及 控制部，其控制所述第一透鏡部與所述第二透鏡部的焦點距離， 所述第一透鏡部與所述第二透鏡部的距離不變， 所述控制部以輸入到所述第一透鏡部的光的光徑與從所述第二透鏡部輸出的光的光 徑相互不同的方式控制所述第一透鏡部與所述第二透鏡部的焦點距離。
2. 如權(quán)利要求1所述的光束擴展器，其特征在于： 所述第一透鏡部和所述第二透鏡部中的至少一者由空間光調(diào)制元件構(gòu)成，所述控制部 將透鏡圖案賦給所述空間光調(diào)制元件。
3. 如權(quán)利要求2所述的光束擴展器，其特征在于： 所述第一透鏡部和所述第二透鏡部分別由反射型空間光調(diào)制元件構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求3所述的光束擴展器，其特征在于： 構(gòu)成所述第一透鏡部的所述反射型空間光調(diào)制元件與構(gòu)成所述第二透鏡部的所述反 射型空間光調(diào)制元件以它們的光反射面相互平行的方式配置。
5. 如權(quán)利要求2所述的光束擴展器，其特征在于： 所述第一透鏡部和所述第二透鏡部由單個反射型空間光調(diào)制元件構(gòu)成，其光反射面中 的一部分區(qū)域作為所述第一透鏡部使用，另一部分區(qū)域作為所述第二透鏡部使用。
6. 如權(quán)利要求3?5中的任一項所述的光束擴展器，其特征在于： 具備多個反射元件，所述第二透鏡部經(jīng)由所述多個反射元件而與所述第一透鏡部光學(xué) 結(jié)合。
7. 如權(quán)利要求2所述的光束擴展器，其特征在于： 所述空間光調(diào)制元件是透射型空間光調(diào)制元件。
8. 如權(quán)利要求2?7中的任一項所述的光束擴展器，其特征在于： 所述控制部將包含輸入到所述第一透鏡部的光的中心軸線的直線與包含從所述第二 透鏡部輸出的光的中心軸線的直線相互分離的所述透鏡圖案賦給所述空間光調(diào)制元件。
9. 如權(quán)利要求2?8中的任一項所述的光束擴展器，其特征在于： 所述控制部將從所述第二透鏡部輸出的光相對于輸入所述第一透鏡部的光分割成多 條光路的透鏡圖案賦給所述空間光調(diào)制元件。
10. 如權(quán)利要求2?9中的任一項所述的光束擴展器，其特征在于： 所述控制部在賦給所述空間光調(diào)制元件的所述透鏡圖案重疊用于修正在該光束擴展 器中產(chǎn)生的像差的圖案。
11. 如權(quán)利要求1?10中的任一項所述的光束擴展器，其特征在于： 入射到所述第一透鏡部的入射光的光徑為所述第一透鏡部的有效面的長度的1/2以 下。
【文檔編號】G02B13/00GK104246572SQ201380020843
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月20日
【發(fā)明者】松本直也, 井上卓, 瀧口優(yōu) 申請人:浜松光子學(xué)株式會社