[发明专利]光束扩展器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光束扩展器。

背景技术

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)。

现有技术文献

非专利文献

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

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

发明所要解决的技术问题

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。

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。

解决技术问题的手段

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。

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。

发明的效果

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。

附图说明

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。

图2是表示平行光被光束扩展器扩径或缩径的状态的图。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

图9是表示第3实施方式所涉及的显微镜的结构的图。

图10是表示第4实施方式所涉及的TIRF显微镜的图。

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。

符号的说明：

10A～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、50C…加工显微镜、P₁…入射光、P₂…出射光。