JPH0375612A - レーザー光強度分布変換光学系 - Google Patents

レーザー光強度分布変換光学系

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JPH0375612A
JPH0375612A JP21105889A JP21105889A JPH0375612A JP H0375612 A JPH0375612 A JP H0375612A JP 21105889 A JP21105889 A JP 21105889A JP 21105889 A JP21105889 A JP 21105889A JP H0375612 A JPH0375612 A JP H0375612A
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JP
Japan
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group
distribution
spherical aberration
optical system
light intensity
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JP21105889A
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Osamu Endo
理 遠藤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、レーザー光強度分布変換光学系に関する。
[従来の技術] レーザー光束は周知の如く光束断面上に於ける光強度分
布がガウス分布に従っている。このためレーザー光束を
用いる加工技術の精度等に問題があり、かかる問題に鑑
みてレーザー光束断面上における光強度分布を均一化す
る努力がなされている。このような光強度分布の変換を
行うための光学系がレーザー光強度分布変換光学系であ
る。
レーザー光強度分布変換光学系として比較的成功した例
としては、従来、特開昭63−188115号公報に開
示されたものが知られている。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記のレーザー光強度分布変換光学系は、光強
度分布の変換態様が一義的であり、変換されたレーザー
光強度分布は変更も調整もできない。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、
レーザー光強度を変換し、なおかつ変換の態様を変化さ
せることができる新規なレーザー光強度分布変換光学系
の提供を目的とする。
[課題を解決するための手段] 以下、本発明を説明する。
本発明のレーザー光強度分布変換光学系は「略平行な光
束として入射するレーザー光束を、略平行な光束として
射出させ、射出レーザー光束における光束断面上の光強
度分布を、略均一な光強度の平坦分布領域を含む分布に
変換し、かつズーミングにより上記平坦分布領域の径を
連続的に変化させ得る光学系」である。
このレーザー光強度分布変換光学系は、ケプラー型の2
群4枚構成である。
「第1群」は、2枚のレンズにより構成され正の屈折力
を持つ。「第2群」も、2枚のレンズにより構成され正
の屈折力を持つ。
そして、第工群の入射瞳に光線高さh1(0≦h、≦3
.2a+m)で入射する光線が第2群から射出するとき
の射出瞳に於ける光線高さをh2とし、第1群に於ける
焦点距離および球面収差を、それぞれf、、 S。
(hi)、第2群に於ける焦点距離および球面収差を。
それぞれfz、 5z(hz)とするとき、これらはズ
ーミング中、 (I)  19.9j;7≦f、≦ 20.0(II)
  2.’ZO<l:f、<;  2.66(III)
  S+(hx)>O且つ5z(h2)<。
(IV)  1si(hx)+5z(hz)l <  
0.02(■)   0.26  ≦S□(ht=3.
2mm)≦ 0.33なる5条件を満足する。
[作  用] ガウス型のレーザー光強度分布を変換して、均一な光強
度分布を得るために球面収差を利用する方法が、APP
LIED 0PTIC5第4巻11号(1965年14
00〜1403頁)に、また正弦条件を利用する方法が
、特開昭63−188115号公報に開示されている。
本発明では球面収差を利用する。
2枚のレンズで構成された第1群は正の屈折率を有し、
これに入射側から平行光束を入射させたときの球面収差
を入射光線高さh□に対してS□(hl)とするとき、
s、(ht)>oとする(条件(III))。
また、2枚のレンズで構成されて正の屈折力を持つ第2
群に「射出側」から平行光束を入射させたときの球面収
差を光線高さh!に対して52 (hz)とするとき、
52(h2)<Oとする。
このような球面収差条件を満足する第1.第2群を、上
記条件(VI)を満足するように組み合わせると、実質
的なアフォーカル系が得られる。即ち、この光学系に略
平行な光束を入射させると略平行な光束が射出する。
第6図を参照すると、入射光線高さhlの光線と射出光
線高さh2の光線とが互いに平行となる条件は、hx、
hxが、図のS及び焦点距離f工、f2と共に、h、=
(f、−5)h1/(f1+s)なる条件を満足するこ
とである。この条件が厳密に成り立つためには、入射光
線高さhlの光線に対する第1群の球面収差S□(h、
)と、射出光線高さh2の光線に対する第2群の球面収
差SR(hz)が、S”り+ (hi)=sz(hx) を満足することが必要であるが、上記条件(VI)が満
足される程度に球面収差5s(ht)、5z(hz)の
絶対値の差が小さければ、射出する光線は略入射光線と
平行になる。
このとき、条件(1)、(II)とともに条件(V)を
満足させると射出光束の光強度分布における平坦分布領
域の径をズーミングにより連続的に変化させることがで
きる。
[実施例] 以下、具体的な実施例に即して説明する。
第1図を参照すると、この図に於いて符号G1は第1群
、符号G2は第2群をそれぞれ示している6第1群G1
は2枚のメニスカスレンズLl、L2で構成され、全体
として正の屈折力を有する。第2群G2も2枚のメニス
カスレンズL3.L4で構成され、これも全体として正
の屈折力を有する。
入射側(第工図左方)から数えて第i番目のレンズ面の
曲率半径をRj、第i番目のレンズ面間隔をDi、入射
側から数えて第j番目のレンズの屈折率(波長jo&o
oγ灼に対するもの)をNjとするとき、これらは、以
下のようしこ与えられる。
i    Ri     Di     j    N
jl   17.512  4.541   1   
2.40285゜961   可変 3  −19.323  9.206   2   2
.404−25.818   可変 5   2.841  2.183   3   2−
406   6.505   可変 7  −5.079  2.393   4   2.
408   −14.598 第1図に示すレンズ配置は、上記可変量が以下の値を取
った状態を示している。
1  2   4   6 Di   1.5   18.373  2.131こ
のときの第1群G1の球面収差を第2図(a)に。
また第2群G2の球面収差を第2図(b)に示す。こ(
7) ト’i!! 5t(hx=3.2m++)=0.
33 テア’J、勿論条件(VI)は満足されている。
このとき、第1群の焦点距離f工=20.00、第2群
の焦点距離f2 = 2.66である。
この状態に於いて、入射側から、第5図1こ実線で示す
ようなガウス型分布5−1を持つ平行レーザー光束を入
射させると、射出光束に於ける光強度分布は、第5図の
曲線5−2のように非ガウス分布型となる。即ちビーム
径12.8mmを持つ入射光束に対し、射出光束はビー
ム径0’、8+++mの領域まで、±0.25%の精度
で強度分布が均一化されている。この領域(半径dOの
領域)を平坦分布領域と称するのである。
第3図は、上記可変量を以下の如くにしたときのレンズ
配置を示している。
1  2   4   6 Di   2−0   17.311  3.5このと
きの第1群G1の球面収差を第4図(a)に、また第2
群G2の球面収差を第4図(b)に示す。
このとき、第1群の焦点路!!f□= 19.9t7.
第2群の焦点距離f、=2.20である。また、St 
(ht=3.2mm)=0.26である。
この状態に於いて、前述のガウス型分布5−1を持って
入射される平行レーザー光束は、射出光束に於いて第5
図の曲線5−3のように、ビーム径0゜5mmの領域(
半径dlの領域)まで、±0.25%の精度で強度分布
が均一化された光強度分布に変換される。
このように、この実施例では第1群、第2群の焦点路!
f、 、f2  の範囲が、 19.9ケ7≦ f、≦20.0  、2.20≦f2
≦2.66の範囲で1条件(III) 、I″i)至(
V)を満足させつつズーミングを行うことができ、この
ズーミングにより射出光束の光強度分布は、略第5図の
曲線5−2゜5−3の間の分布を連続的に変化し、平坦
分布領域の径が連続的に変化する。
[発明の効果コ 以上、本発明によれば新規なレーザー光強度分布変換光
学系を提供できる。この光学系は上記の如く構成されて
いるので、ガウス型の分布を持つレーザー光束の光強度
を平坦分布領域を含む分布に変換でき、しかも平坦分布
領域の径を連続的に変化させることができる。従って1
例えばマイクロレンズ作製用の光CVD用の光束として
用いるとベレソト型のレンズを作製できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は、本発明を実施例に即して説明する
ための図、第6図は、条件(mを説明するための図であ
る。 彩イ 図 f 2 図 他) (’6) 位) 々z(tn仄) 塵 う 関 f 塵 聞 (^) (ム) A A 馬7許主乎面 冷2解支子佃

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 略平行な光束として入射するレーザー光束を、略平行な
    光束として射出させ、射出レーザー光束における光束断
    面上の光強度分布を、略均一な光強度の平坦分布領域を
    含む分布に変換し、かつズーミングにより上記平坦分布
    領域の径を連続的に変化させ得る光学系であって、 それぞれが2枚のレンズにより構成され正の屈折力を持
    つ、第1群および第2群により構成される、2群4枚構
    成のケプラー型であり、 上記第1群の入射瞳に光線高さh_1(0≦h_1≦3
    .2mm)で入射する光線が第2群から射出するときの
    射出瞳に於ける光線高さをh_2とし、第1群に於ける
    焦点距離および球面収差を、それぞれf_1,S_1(
    h_1)、第2群に於ける焦点距離および球面収差を、
    それぞれf_2,S_2(h_2)とするとき、これら
    が、( I )19.957≦f_1≦20.0 (II)2.20≦f_2≦2.66 (III)S_1(h_1)>0且つS_2(h_2)<
    0(IV)|S_1(h_1)+S_2(h_2)|≦0
    .02(V)0.26≦S_1(h_1=3.2mm)
    ≦0.33なる条件を満足しつつズーミングを行い得る
    、レーザー光強度分布変換光学系。
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