光束扩展器的制造方法
【专利摘要】本发明的光束扩展器(10A)具备：第一透镜部(12)，其由SLM或VFL中的任一者构成；第二透镜部(14)，其与第一透镜部(12)光学结合，由SLM或VFL中的任一者构成；控制部(16)，其控制第一、第二透镜部(12、14)的焦点距离。第一、第二透镜部(12、14)的距离不变。控制部(16)以输入到第一透镜部(12)的光的光径(D1)与从第二透镜部(14)输出的光的光径(D2)相互不同的方式控制第一、第二透镜部(12、14)的焦点距离。由此，实现可以简易构成且能够缩短变更光径时的所需时间的光束扩展器。
【专利说明】光束扩展器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光束扩展器。
【背景技术】
[0002] 光束扩展器是指可以将平行光的光径以适应于后段的光学部件的方式进行变更 的光学部件。一般而言，为了构成光束扩展器，需要使最低2组透镜在光轴上相对移动。即， 在由2组透镜构成的光学系统中，使这些组相对移动，使合成焦点距离发生变化。由此，相 对于入射到一组的平行光的光径，能够使从另一个组输出的平行光的光径不同（例如，参 照非专利文献1)。
[0003] 现有技术文献
[0004] 非专利文献
[0005] 非专利文献1 :朝仓书店"最新光学技术指南"第IV部1. 3. 2节c
[0006] 非专利文献 2 :L. A. Romero et al.，"Lossless laser beam shaping", JOSA, vol ? 13, No. 4, pp. 751-760(1996)。
【发明内容】
[0007] 发明所要解决的技术问题
[0008] 如前面所述，在由多个透镜组构成的现有光束扩展器中，为了使平行光的光径发 生变化，需要使透镜组在光轴方向上机械移动。然而，为了提高使透镜机械移动时的位置精 度，需要极复杂的机构。另外，透镜组的移动需要一定的时间，因而也难以缩短变更光径时 的所需时间。
[0009] 本发明是鉴于这些问题点而完成的发明，其目的在于提供一种可以简易地构成且 可以缩短变更光径时的所需时间的光束扩展器。
[0010] 解决技术问题的手段
[0011] 为了解决上述的技术问题，本发明所涉及的光束扩展器，其特征在于，具备：第一 透镜部，其由空间光调制元件或可变焦点透镜中的任一者构成；第二透镜部，其与第一透镜 部光学结合，由空间光调制元件或可变焦点透镜中的任一者构成；控制部，其控制第一透镜 部和第二透镜部的焦点距离，第一透镜部与第二透镜部的距离不变，控制部控制以输入到 第一透镜部的光的光径与从第二透镜部输出的光的光径相互不同的方式控制第一透镜部 和第二透镜部的焦点距离。控制部具体而言通过例如向空间光调制元件提供透镜图案或控 制可变焦点透镜的焦点距离来控制第一透镜部和第二透镜部的焦点距离。
[0012] 在该光束扩展器中，替代现有的光束扩展器中的2个以上的透镜组，配置有由空 间光调制元件或可变焦点透镜中的任一者构成的第一透镜部和第二透镜部。空间光调制元 件和可变焦点透镜是不变更光轴方向的位置而能够使焦点距离发生变化的光学部件。因 此，通过在第一透镜部和第二透镜部的距离被固定的状态下，任意变更光束扩展器系统整 体的焦点距离，从而能够使从第二透镜部输出的平行光的光径相对于输入到第一透镜部的 平行光的光径发生变化。另外，这些光学部件能够根据来自控制部的电信号以极短的时间 变更焦点距离。因此，根据上述光束扩展器，能够缩短变更光径时的所需时间。另外，不需 要用于使透镜组移动的复杂机构，因而能够简单地构成光束扩展器系统整体。
[0013] 发明的效果
[0014] 根据本发明所涉及的光束扩展器，可以简易地构成且能够缩短变更光径时的所需 时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是表示第1实施方式所涉及的光束扩展器的结构的图。
[0016] 图2是表示平行光被光束扩展器扩径或缩径的状态的图。
[0017] 图3是表示控制部进行的第一透镜部和第二透镜部的控制方式的另一个例子的 图。
[0018] 图4是表示控制部进行的第一透镜部和第二透镜部的控制方式的另一个例子的 图。
[0019] 图5是表示第2实施方式所涉及的光束扩展器的结构的图。
[0020] 图6是表示作为第2实施方式的一个变形例的光束扩展器的结构的图。
[0021] 图7是表示作为第2实施方式的别的变形例的光束扩展器的结构的图。
[0022] 图8是表示低数值孔径?低倍率的物镜和高数值孔径·高倍率的物镜的图。
[0023] 图9是表示第3实施方式所涉及的显微镜的结构的图。
[0024] 图10是表示第4实施方式所涉及的TIRF显微镜的图。
[0025] 图11是表示第5实施方式所涉及的加工显微镜的结构例的图。
[0026] 符号的说明：
[0027] IOA?10C...光束扩展器、36a?36e...反射镜、12...第一透镜部、14...第二透镜部、 16···控制部、22···第一透镜部、24···第二透镜部、26···控制部、28···激光光源、30···空间光调 制元件、30a…光反射面、30b…第一透镜部、30c…第二透镜部、32…空间滤波器、32a…聚光 透镜、32b…针孔、34···准直透镜、40, 42, 44…物镜、46···衍射光学元件、50A…显微镜、50B-TIRF显微镜、500··加工显微镜、P1…入射光、P 2…出射光。
【具体实施方式】
[0028] 以下，一边参照附图一边详细说明本发明所涉及的光束扩展器的实施方式。另外， 在【专利附图】
【附图说明】中，对相同的要素赋予相同的符号，省略重复的说明。
[0029](第1实施方式）
[0030] 图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的光束扩展器IOA的结构的图。本实施 方式的光束扩展器IOA具备第一透镜部12、第二透镜部14和控制部16。第一透镜部12和 第二透镜部14在沿着输入到光束扩展器IOA的平行光的光轴A的方向上并列配置，第二透 镜部14与第一透镜部12光学结合。另外，如后述的别的实施方式中所述，透镜、反射镜等 光学部件可以介于第一透镜部12与第二透镜部14之间。
[0031] 在该光束扩展器IOA中，从第一透镜部12的前面（与第二透镜部14相对的面的 相反侧的面）入射平行光即入射光P 1。然后，该入射光P1被第一透镜部12和第二透镜部 14扩径（或缩径），从第二透镜部14的背面（与第一透镜部12相对的面的相反侧的面） 输出平行光即出射光p2。出射光P2的光径D2的大小与入射Ip 1的光径D1的大小不同。还 有，光径是指与光轴正交的截面中的入射光P1或出射光P 2的最大直径。另外，与入射光P1 和出射光P2的光轴正交的截面典型地是圆形。
[0032] 第一透镜部12由空间光调制元件（SLM ;Spatial Light Modulator)或可变焦点 透镜（VFL;Vari-F〇cal Lens)中的任一者构成。另外，第二透镜部14也同样地由空间光调 制元件或可变焦点透镜中的任一者构成。S卩，作为第一透镜部12与第二透镜部14的组合， 存在以下的4种模式。
[0033] [表 1]
[0034]
【权利要求】
1. 一种光束扩展器，其特征在于， 具备： 第一透镜部，其由空间光调制元件或可变焦点透镜中的任一者构成； 第二透镜部，其与所述第一透镜部光学结合，由空间光调制元件或可变焦点透镜中的 任一者构成；以及 控制部，其控制所述第一透镜部与所述第二透镜部的焦点距离， 所述第一透镜部与所述第二透镜部的距离不变， 所述控制部以输入到所述第一透镜部的光的光径与从所述第二透镜部输出的光的光 径相互不同的方式控制所述第一透镜部与所述第二透镜部的焦点距离。
2. 如权利要求1所述的光束扩展器，其特征在于： 所述第一透镜部和所述第二透镜部中的至少一者由空间光调制元件构成，所述控制部 将透镜图案赋给所述空间光调制元件。
3. 如权利要求2所述的光束扩展器，其特征在于： 所述第一透镜部和所述第二透镜部分别由反射型空间光调制元件构成。
4. 如权利要求3所述的光束扩展器，其特征在于： 构成所述第一透镜部的所述反射型空间光调制元件与构成所述第二透镜部的所述反 射型空间光调制元件以它们的光反射面相互平行的方式配置。
5. 如权利要求2所述的光束扩展器，其特征在于： 所述第一透镜部和所述第二透镜部由单个反射型空间光调制元件构成，其光反射面中 的一部分区域作为所述第一透镜部使用，另一部分区域作为所述第二透镜部使用。
6. 如权利要求3?5中的任一项所述的光束扩展器，其特征在于： 具备多个反射元件，所述第二透镜部经由所述多个反射元件而与所述第一透镜部光学 结合。
7. 如权利要求2所述的光束扩展器，其特征在于： 所述空间光调制元件是透射型空间光调制元件。
8. 如权利要求2?7中的任一项所述的光束扩展器，其特征在于： 所述控制部将包含输入到所述第一透镜部的光的中心轴线的直线与包含从所述第二 透镜部输出的光的中心轴线的直线相互分离的所述透镜图案赋给所述空间光调制元件。
9. 如权利要求2?8中的任一项所述的光束扩展器，其特征在于： 所述控制部将从所述第二透镜部输出的光相对于输入所述第一透镜部的光分割成多 条光路的透镜图案赋给所述空间光调制元件。
10. 如权利要求2?9中的任一项所述的光束扩展器，其特征在于： 所述控制部在赋给所述空间光调制元件的所述透镜图案重叠用于修正在该光束扩展 器中产生的像差的图案。
11. 如权利要求1?10中的任一项所述的光束扩展器，其特征在于： 入射到所述第一透镜部的入射光的光径为所述第一透镜部的有效面的长度的1/2以 下。
【文档编号】G02B13/00GK104246572SQ201380020843
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月18日 优先权日:2012年4月20日
【发明者】松本直也, 井上卓, 泷口优 申请人:浜松光子学株式会社