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JPH0682719A - Beam shaping optical element, manufacture thereof, and beam shaping method - Google Patents

Beam shaping optical element, manufacture thereof, and beam shaping method

Info

Publication number
JPH0682719A
JPH0682719A JP23591692A JP23591692A JPH0682719A JP H0682719 A JPH0682719 A JP H0682719A JP 23591692 A JP23591692 A JP 23591692A JP 23591692 A JP23591692 A JP 23591692A JP H0682719 A JPH0682719 A JP H0682719A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
beam shaping
optical element
shaping optical
light
element according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23591692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Hashimoto
憲一郎 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP23591692A priority Critical patent/JPH0682719A/en
Publication of JPH0682719A publication Critical patent/JPH0682719A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a new beam shaping optical element, by which adjustment of the optical path of an optical system accompanying beam shaping is facilitated. CONSTITUTION:This beam shaping optical element is constituted so that two flat reflecting planes 4, 5 are arranged in parallel with each other and closely arranged so as to have rectilinear edges and form a step difference of decided height 3, and against the incident direction of a parallel light flux 60 to be shaped, the reflecting planes 4, 5 are arranged so as to meet the rectilinear edges with each other at right angles and incline them at a decided angle of (delta) against the incident direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はビーム整形光学素子お
よび、このビーム整形光学素子を製造する方法、および
上記ビーム整形光学素子を用いるビーム整形方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam shaping optical element, a method for manufacturing the beam shaping optical element, and a beam shaping method using the beam shaping optical element.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビーム整形は光束断面形状(光束の進行
方向に直交する面上での光束の形状)を変換することで
あり、従来、光ピックアップ装置において、光ディスク
等の光情報記録媒体上に所望形状の光スポットを得るた
めに、半導体レーザーからのレーザー光束の光束断面形
状を整形することが知られている。
2. Description of the Related Art Beam shaping is to convert the cross-sectional shape of a light beam (the shape of a light beam on a plane orthogonal to the direction of travel of the light beam), and has heretofore been used for optical information recording media such as optical disks in optical pickup devices. It is known to shape the cross section of a laser beam from a semiconductor laser in order to obtain a light spot having a desired shape.

【0003】図7は、上記ビーム整形の1例を説明図的
に示している。半導体レーザー91からの非等方形状
(ファーフィールドパターンが楕円形である)のビーム
はコリメートレンズ92により平行光束となる。上記フ
ァーフィールドパターンにおける楕円形状の短軸方向を
矢印Pで表すと、コリメートレンズ92により平行光束
化された光束の光束径は、図面に平行な方向の光束径
が、図面に直交する方向の光束径よりも短い。従って、
コリメートレンズ92により平行光束化された光束もま
た「非等方形状」である。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of the above beam shaping. Anisotropic (far field pattern is elliptical) beam from the semiconductor laser 91 becomes a parallel light beam by the collimator lens 92. When the short-axis direction of the elliptical shape in the far field pattern is represented by an arrow P, the light flux diameter of the light flux converted into a parallel light flux by the collimator lens 92 is a light flux whose direction parallel to the drawing is perpendicular to the drawing. Shorter than diameter. Therefore,
The light flux converted into a parallel light flux by the collimator lens 92 is also “an anisotropic shape”.

【0004】この非等方形状の平行光束はプリズム97
を屈折して透過することにより、P方向の光束径のみが
拡大される。プリズム97の頂角や入射角を調整するこ
とにより、プリズム97透過後の平行光束を実質的な等
方形状の平行光束とすることができる。即ち非等方形状
の平行光束は、プリズム97により等方形状の平行光束
へ「ビーム整形」される。
This anisotropic parallel light beam is reflected by the prism 97.
By refracting and transmitting light, only the light beam diameter in the P direction is enlarged. By adjusting the apex angle and the incident angle of the prism 97, the parallel light flux after passing through the prism 97 can be made into a substantially isotropic parallel light flux. That is, the anisotropic parallel light flux is “beam-shaped” by the prism 97 into an isotropic parallel light flux.

【0005】ビーム整形された光束は、対物レンズ93
により光ディスク94の記録面上95上に結像されて、
円形状即ち等方形状の光スポットを形成する。光ディス
ク等の光情報記録媒体上に形成される光スポットを所望
の形状にするためには、このような「ビーム整形」が不
可欠である。
The beam-shaped light beam is converted into an objective lens 93.
Is imaged on the recording surface 95 of the optical disc 94 by
A circular or isotropic light spot is formed. Such "beam shaping" is indispensable in order to form a light spot formed on an optical information recording medium such as an optical disc into a desired shape.

【0006】ところで、図10のビーム整形方式には以
下の如き問題点がある。即ち、第1に、プリズム97に
よる屈折により光路が曲げられるため光学系の光路調整
が面倒である。第2に、コリメートレンズ92による平
行光束化が不完全であると、プリズム97により非点収
差が生じ、対物レンズ93により光スポットを結像させ
ると非対称な収差が生じて光スポット形状が歪んでしま
う。第3に、光源である半導体レーザーから放射される
ファーフィールドパターンを特徴付ける楕円形状の長軸
・短軸比には、一般に半導体レーザーの固体ごとに「ば
らつき」があり、この「ばらつき」が大きいときにはプ
リズム97への入射角を半導体レーザーごとに変化させ
る必要があり、このため光学系全体の再調整が必要にな
る。
By the way, the beam shaping method of FIG. 10 has the following problems. That is, first, since the optical path is bent by the refraction by the prism 97, the optical path adjustment of the optical system is troublesome. Secondly, if the collimation lens 92 does not complete the parallel light flux, the prism 97 causes astigmatism, and when the objective lens 93 forms an image of the light spot, an asymmetric aberration occurs and the light spot shape is distorted. I will end up. Third, the elliptical long-axis / short-axis ratio that characterizes the far-field pattern emitted from the semiconductor laser that is the light source generally has "variation" between the individual semiconductor lasers, and when this "variation" is large, It is necessary to change the incident angle to the prism 97 for each semiconductor laser, and therefore it is necessary to readjust the entire optical system.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の如
き事情に鑑みてなされたものであって、上記の如き問題
点を解決できる、新規なビーム整形光学素子および、こ
のビーム整形光学素子を製造する方法、ならびに上記ビ
ーム整形光学素子を用いるビーム整形方法の提供を目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a novel beam shaping optical element and a beam shaping optical element which can solve the above problems. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a beam shaping method using the above beam shaping optical element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明のビーム整形光
学系は、「平行光束の光束径を所定の1方向において拡
大するビーム整形光学素子」であって、2つの平反射面
を有する。この2つの「平反射面」は、互いに平行に、
且つ、直線状のエッジを有して所定高さの段差を形成す
るように密接して配置される。すなわち、2つの平反射
面は互いに平行であって所定高さの段差を形成し、段差
部は直線状のエッジを形成する。このビーム整形光学素
子は、ビーム整形すべき平行光束の入射方向に対して上
記直線状のエッジを直交させ、且つ、反射面が上記入射
方向に対して所定角傾むくように配備される(請求項
1)。
A beam shaping optical system according to the present invention is a "beam shaping optical element for expanding the beam diameter of a parallel light beam in one predetermined direction" and has two plane reflecting surfaces. These two "flat reflective surfaces" are parallel to each other,
In addition, they are arranged in close contact with each other so as to form a step having a predetermined height with a straight edge. That is, the two flat reflecting surfaces are parallel to each other and form a step having a predetermined height, and the step portion forms a linear edge. The beam shaping optical element is arranged such that the straight edges are orthogonal to the incident direction of the parallel light flux to be beam shaped, and the reflecting surface is inclined at a predetermined angle with respect to the incident direction. Item 1).

【0009】このビーム整形光学素子の具体的構成とし
ては、「反射面に段差を有する光学プリズム」とするこ
ともできるし(請求項2)、「反射面に段差を有する平
面ミラー」とすることもできる(請求項3)。あるいは
また、「光学プリズムの反射面に透明平行平板を光学接
着剤もしくはオプチカルコンタクトにより接着一体化し
た」構成とすることもでき(請求項4)、「2つの光学
プリズムを光学接着剤もしくはオプチカルコンタクトに
より接着一体化した」構成としてもよく(請求項5)、
「2つの平面ミラーを互いに段差をなすようにして、接
着一体化した」構成(請求項6)や、「平面ミラーの反
射面の一部に他の平面ミラーを接着一体化した」構成と
してもよい(請求項7)。
As a concrete constitution of this beam shaping optical element, an "optical prism having a step on the reflecting surface" may be used (Claim 2), or a "planar mirror having a step on the reflecting surface". It is also possible (claim 3). Alternatively, it is also possible to adopt a configuration in which "a transparent parallel plate is bonded and integrated with a reflecting surface of an optical prism by an optical adhesive or an optical contact" (claim 4), and "two optical prisms are bonded by an optical adhesive or an optical contact". It is also possible to adopt a constitution in which the adhesive is integrated by "(claim 5),
A configuration in which two planar mirrors are bonded and integrated so as to form a step with each other (claim 6) or a configuration in which another planar mirror is bonded and integrated to a part of the reflecting surface of the planar mirror Good (Claim 7).

【0010】請求項5または6記載のビーム整形光学素
子では、2つの平反射面の形成する段差の大きさは、プ
リズム同志もしくは平面ミラー同志を接着する際に調整
することができるが、この調整を行うのに「干渉計中
の、波面分割された一方の光束中に、2つのプリズムも
しくは2つの平面ミラーを配備して上記光束を反射さ
せ、段差部を形成する各反射面による各反射光が、波面
分割された他方の光束と生成する干渉縞が互いに一致す
るように段差部の大きさを調整する」ことが可能であ
る。請求項8記載のビーム整形光学素子製造方法は、こ
のようにして段差部の高さを調整してプリズム同志もし
くは平面ミラー同志を接着するのである。
In the beam shaping optical element according to the present invention, the size of the step formed by the two plane reflecting surfaces can be adjusted when the prisms or the plane mirrors are bonded together. In order to perform the above, “each prism is provided with two prisms or two plane mirrors in one of the wavefront-divided light fluxes in the interferometer to reflect the light flux, and each reflected light by each reflection surface forming a step portion. However, it is possible to adjust the size of the step portion so that the other wavefront-divided light flux and the generated interference fringes match each other. " In the beam shaping optical element manufacturing method according to the eighth aspect, the prisms or the plane mirrors are bonded by adjusting the height of the step portion in this way.

【0011】請求項9記載のビーム整形方法は、上記請
求項1〜7に記載されたビーム整形光学素子を用いるビ
ーム整形方法である。即ち、請求項1〜7記載のビーム
整形光学素子を、上述のように、「ビーム整形すべき平
行光束の入射方向に対して上記直線状のエッジを直交さ
せ、且つ、反射面が上記入射方向に対して所定角傾むく
ように配備して」ビーム整形を行うのである。
A beam shaping method according to a ninth aspect is a beam shaping method using the beam shaping optical element according to the first to seventh aspects. That is, as described above, the beam shaping optical element according to any one of claims 1 to 7 is configured such that "the straight edges are orthogonal to the incident direction of the parallel light beam to be beam shaped, and the reflecting surface is the incident direction. The beam shaping is performed by arranging so as to incline by a predetermined angle.

【0012】[0012]

【作用】上記のようにこの発明では、ビーム整形光学素
子によるビーム整形前後の光束の方向は、屈折ではなく
反射により方向が定まる。ビーム整形光学素子に斜めに
入射して反射された光束は、ビーム整形光学素子の段差
により2光束に分離し、その分離量は、段差の高さとビ
ーム整形光学素子への入射角とにより定まる。
As described above, in the present invention, the direction of the light beam before and after the beam shaping by the beam shaping optical element is determined by reflection, not refraction. The light beam obliquely incident on and reflected by the beam shaping optical element is separated into two light beams by the step of the beam shaping optical element, and the amount of separation is determined by the height of the step and the angle of incidence on the beam shaping optical element.

【0013】[0013]

【実施例】図1において、符号1は光源である半導体レ
ーザーを示している。半導体レーザー1からの発散性の
レーザー光束(矢印Pは、ファーフィールドパターンの
発散角が最小の方向を示している)は、コリメートレン
ズ2により平行光束化される。平行光束化された光束6
0は上記矢印Pに対応する方向において、光束径:Di
を有するが、光束径:Diは、図面に直交する方向にお
ける光束径よりも小さい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a semiconductor laser which is a light source. A divergent laser beam from the semiconductor laser 1 (arrow P indicates the direction in which the divergence angle of the far field pattern is minimum) is collimated by the collimator lens 2. Parallelized light flux 6
0 is the light beam diameter: Di in the direction corresponding to the arrow P.
However, the light flux diameter: Di is smaller than the light flux diameter in the direction orthogonal to the drawing.

【0014】図1において符号6はビーム整形光学素子
を示す。このビーム整形光学素子6は反射面に段差3
(高さを「d」とする)を有する光学プリズムであっ
て、請求項2に記載されたものの1例となっている。反
射面は段差3により2つの反射面4,5に分かれるが、
これら反射面4,5が互いに平行であることは言うまで
もない。図に示す角:αは45度である。今、反射面
4,5と角:δをもって入射するようにして、光束60
をビーム整形光学素子6に入射させる。このとき、入射
する光束60の光束中心を、反射面4,5により形成さ
れる段差のエッジ(図面に直交する方向に伸びた直線状
である)に合致させる。
In FIG. 1, reference numeral 6 indicates a beam shaping optical element. This beam shaping optical element 6 has a step 3 on the reflecting surface.
An optical prism having (a height is “d”), which is an example of the optical prism described in claim 2. The reflecting surface is divided into two reflecting surfaces 4 and 5 by the step 3.
It goes without saying that these reflecting surfaces 4 and 5 are parallel to each other. The angle shown in the figure: α is 45 degrees. Now, the light flux 60 is made to enter at an angle of δ with the reflecting surfaces 4 and 5.
Are incident on the beam shaping optical element 6. At this time, the center of the incident light beam 60 is aligned with the edge of the step formed by the reflecting surfaces 4 and 5 (which is a straight line extending in the direction orthogonal to the drawing).

【0015】光束は、反射面4,5により反射されてビ
ーム整形光学素子6から射出すると、その光束径は、図
面に直交する方向ではビーム整形前後で変化しないが、
矢印Pに対応する方向では、光束径:Do(=Di+d
/sinδ)になる。即ち、段差の高さ:dを大きくす
るか、あるいは入射角を大きくするか、もしくはこれら
を組み合わせることにより、ビーム整形後の光束径Do
を大きくできる。従って、高さ:dの調整により、矢印
Pに対応する方向と、図面に直交する方向の光束径の大
小関係を所望のものにすることができる。
When the light beam is reflected by the reflecting surfaces 4 and 5 and emerges from the beam shaping optical element 6, the light beam diameter does not change before and after the beam shaping in the direction orthogonal to the drawing.
In the direction corresponding to the arrow P, the luminous flux diameter: Do (= Di + d
/ Sin δ). That is, the height d of the step is increased, the incident angle is increased, or a combination thereof is used to obtain the beam diameter Do after beam shaping.
Can be increased. Therefore, by adjusting the height: d, the magnitude relationship between the light beam diameter in the direction corresponding to the arrow P and the light beam diameter in the direction orthogonal to the drawing can be made desired.

【0016】ビーム整形光学素子6によりビーム整形さ
れた光束は対物レンズ7により、光ディスク等の光情報
記録媒体8の記録面上に集光されて光スポットを形成す
る。光スポットは波面光学的に形成されるので、ビーム
整形された光束において、反射面4により反射された光
束と、反射面5により反射された光束とは、伝播方向に
おいて位相が互いに揃っていなければならない。
The light beam shaped by the beam shaping optical element 6 is condensed by the objective lens 7 on the recording surface of the optical information recording medium 8 such as an optical disc to form a light spot. Since the light spot is formed by wavefront optics, in the beam-shaped light beam, the light beam reflected by the reflecting surface 4 and the light beam reflected by the reflecting surface 5 must be in phase with each other in the propagation direction. I won't.

【0017】両光束の光路長差:Iは、ビーム整形光学
素子6の屈折率:nと段差3の高さ:dと入射角:δを
用いて I=2n・d・cosδ で与えられる。n,d,δのうち、δはビーム整形光学
素子を用いる光学系のレイアウトにより定まり、nはビ
ーム整形光学素子の材料により決定されるから、主とし
て段差の高さ:dの調整により、mを正整数、λをレー
ザー光束の波長として、関係:I=m・λが満足される
ようにすれば良い。
The optical path length difference I between the two light beams is given by I = 2n · d · cos δ using the refractive index n of the beam shaping optical element 6, the height d of the step 3 and the incident angle δ. Of n, d, and δ, δ is determined by the layout of the optical system that uses the beam shaping optical element, and n is determined by the material of the beam shaping optical element. Therefore, m is mainly determined by adjusting the height of the step: d. The relationship: I = m · λ may be satisfied with a positive integer, λ being the wavelength of the laser beam.

【0018】例えば、ビーム整形光学素子6の材料とし
て、屈折率:n=1.51のガラスBK7を用い、段差
3の高さ:dを707.2μm、入射する光束の光束
径:Diを2mm、波長:λを790nmとすると、ビ
ーム整形後の光束径:Doは約3mmとなる。
For example, glass BK7 having a refractive index of n = 1.51 is used as the material of the beam shaping optical element 6, the height of the step 3 is 707.2 μm, and the diameter of the incident light beam is Di is 2 mm. When the wavelength: λ is 790 nm, the beam diameter after beam shaping: Do is about 3 mm.

【0019】図2において符号Iで示す曲線は、ビーム
整形光学素子6に入射する光束60における光強度分布
を示す。ビーム整形後の光束の強度分布は実線Oで示す
ように、入射光束の強度分布がその対称軸の部分で2つ
に分離した形状となり、光束中心の強度が0となる。こ
のように光束中心の部分の光強度が0となることにより
「超解像」の効果があり、対物レンズにより集光させた
ときの光強度は、図3に実線で示す分布2Aとなる。破
線で示す分布1Aは、図2の実線Oの分布の光束中心部
にも光強度があり、全体としてガウス形の強度分布を有
するものとした場合の光束を集光したときの光強度分布
であり、ビーム整形光学素子6によりビーム整形された
光束による光スポットの光強度分布は、これと同等の光
束幅を持つガウス分布の光束を集光させた場合の回折限
界を越えてスポット径が小さくなる。
In FIG. 2, the curve indicated by reference numeral I shows the light intensity distribution in the light beam 60 incident on the beam shaping optical element 6. As shown by the solid line O, the intensity distribution of the light flux after beam shaping has a shape in which the intensity distribution of the incident light flux is divided into two at the symmetry axis, and the intensity at the center of the light flux becomes zero. As described above, since the light intensity at the center of the light flux becomes 0, there is an effect of "super-resolution", and the light intensity when condensed by the objective lens has a distribution 2A shown by a solid line in FIG. A distribution 1A indicated by a broken line is a light intensity distribution when the light flux is condensed when the light flux center portion of the distribution of the solid line O in FIG. 2 also has light intensity and has a Gaussian intensity distribution as a whole. The light intensity distribution of the light spot formed by the light beam shaped by the beam shaping optical element 6 exceeds the diffraction limit when a light beam having a Gaussian distribution having a light beam width equivalent to this is condensed and the spot diameter is small. Become.

【0020】図4は別実施例を示す。繁雑を避けるた
め、混同の虞れがないと想われるものについては図1に
おけると同一の符号を用いた。符号16で示すビーム整
形光学素子は、「反射面に段差を有する平面ミラー」で
あり、従って請求項3記載のビーム整形光学素子の1実
施例となっている。
FIG. 4 shows another embodiment. In order to avoid complication, the same reference numerals as those in FIG. 1 are used for those which are considered to have no possibility of confusion. The beam shaping optical element indicated by reference numeral 16 is a "planar mirror having a step on the reflecting surface", and is therefore an embodiment of the beam shaping optical element according to claim 3.

【0021】ビーム整形光学素子16は、平面板を研磨
して段差13を形成した表面に金属膜を蒸着形成して、
反射面14,15としたものである。反射面の形成に
は、金属膜以外に誘電体多層膜を用いても良い。ビーム
整形すべき光束の進行方向に対する傾き角をδとする
と、段差の高さ:dは、mを正の整数、波長をλとし
て、関係「m・λ=2・d・cosδ」が満足されるよ
うに設定する。
In the beam shaping optical element 16, a flat plate is polished to form a metal film on the surface on which the step 13 is formed by vapor deposition.
The reflecting surfaces 14 and 15 are used. For forming the reflecting surface, a dielectric multilayer film may be used instead of the metal film. When the inclination angle of the light beam to be beam-shaped with respect to the traveling direction is δ, the height of the step: d, m is a positive integer, and the wavelength is λ, and the relation “m · λ = 2 · d · cos δ” is satisfied. To be set.

【0022】図5に、ビーム整形光学素子の変形実施例
を4例挙げる。図5(A)の例は、プリズム17の反射
面18に、プリズム17と同じ屈折率で所定の厚さ:d
を有する透明平行平板19を光学接着剤で接着一体化し
た例で、請求項4記載のビーム整形光学素子の1実施例
となっている。光学接着剤は、勿論プリズム17の屈折
率と略同じ屈折率を持つものが用いられることは言うま
でもない。光学接着剤としては、例えば紫外線硬化接着
剤を用いることができる。接着材を用いる代わりに、接
着面を研磨して高温でアニールする「オプチカルコンタ
クト」により接着を行っても良い。オプチカルコンタク
トを用いると、光学接着剤による接着の場合よりも接着
部の影響を少なくすることができる。
FIG. 5 shows four modified embodiments of the beam shaping optical element. In the example of FIG. 5A, the reflecting surface 18 of the prism 17 has the same refractive index as the prism 17 and a predetermined thickness: d.
An example of the beam shaping optical element according to claim 4 is an example in which a transparent parallel flat plate 19 having a is bonded and integrated with an optical adhesive. Needless to say, an optical adhesive having a refractive index substantially the same as that of the prism 17 is used. As the optical adhesive, for example, an ultraviolet curable adhesive can be used. Instead of using the adhesive material, the adhesion may be performed by “optical contact” in which the adhesive surface is polished and annealed at a high temperature. The use of the optical contact can reduce the influence of the bonded portion as compared with the case of bonding with the optical adhesive.

【0023】図5(B)に示すビーム整形光学素子25
は、請求項5記載のビーム整形光学素子の1実施例であ
って、2つの光学プリズム20,21を、プリズム面2
3と24とが反射面として段差を形成するように組み合
わせて、光学接着剤もしくはオプチカルコンタクトによ
り接着一体化して構成されている。
Beam shaping optical element 25 shown in FIG.
Is an embodiment of the beam shaping optical element according to claim 5, wherein the two optical prisms 20 and 21 are connected to the prism surface 2.
3 and 24 are combined so as to form a step as a reflecting surface, and are bonded and integrated by an optical adhesive or an optical contact.

【0024】図5(C)に示すビーム整形光学素子34
は、請求項6記載のビーム整形光学素子の1実施例であ
って、2つの平面ミラー29,30を反射面32,33
が互いに段差31をなすようにして、接着一体化して構
成されている。
The beam shaping optical element 34 shown in FIG.
Is an embodiment of the beam shaping optical element according to claim 6, wherein the two plane mirrors 29, 30 are connected to the reflecting surfaces 32, 33.
Are integrally bonded so as to form a step 31 therebetween.

【0025】図5(D)に示すビーム整形光学素子28
は、請求項7記載のビーム整形光学素子の1実施例であ
って、平面ミラー26の反射面の一部に他の平面ミラー
27を接着一体化して構成されている。図5(C)
(D)では、接着部がビーム整形に影響しないので、接
着材は通常の接着剤でもよい。
The beam shaping optical element 28 shown in FIG.
Is an embodiment of the beam shaping optical element according to claim 7, and is constructed by bonding another flat mirror 27 to a part of the reflecting surface of the flat mirror 26. Figure 5 (C)
In (D), the adhesive may be a normal adhesive because the adhesive does not affect the beam shaping.

【0026】図5に示す4つの例では、段差の形成は接
着により行われ、反射面を研磨して段差形成を行う必要
がないので、図1や図4の実施例の場合に比して、製造
が容易である。
In the four examples shown in FIG. 5, the steps are formed by adhesion, and it is not necessary to polish the reflection surface to form the steps. Therefore, compared with the embodiments of FIGS. 1 and 4, , Easy to manufacture.

【0027】図5(B)(C)に示す型のビーム整形光
学素子は、2つのプリズム20,21あるいは平面ミラ
ー29,30を接着する際に、これら2つのプリズムも
しくは平面ミラーの反射面により形成される段差の大き
さを、各反射面で反射される光束の波面が互いに揃うよ
うに段差の大きさを波長単位の大きさで調整しなければ
ならない。この調整は、以下のようにして行うことがで
きる。
The beam shaping optical element of the type shown in FIGS. 5B and 5C uses the reflecting surfaces of these two prisms or plane mirrors when the two prisms 20 and 21 or plane mirrors 29 and 30 are bonded. The size of the formed step must be adjusted in units of wavelength so that the wavefronts of the light beams reflected by the reflecting surfaces are aligned with each other. This adjustment can be performed as follows.

【0028】図6(A)において、符号41で示すレー
ザー光源からのコヒーレントな光はコリメートレンズ4
2により平行光束化され、ハーフミラー43により互い
に等価な2光束に波面分割される。波面分割された光束
の一方は、ミラー44,ハーフミラー45を介して結像
レンズ46に入射し、CCDカメラ47上に結像され
る。一方、波面分割された光束の他方は、2つのプリズ
ムを組み合わせたビーム整形光学素子25(各プリズム
は未だ接着されていない)に入射し、各反射面23,2
4により反射され、ハーフミラー45を介して結像レン
ズ46に入射し、CCDカメラ47上に結像する。ミラ
ー44を経由した光束と、反射面23,24を経由した
光束とは互いに干渉してCCDカメラ47の受光面上に
「干渉縞」を形成する。即ち、図5の光学系は全体とし
てマッハ−ツェンダー型の干渉計を構成する。
In FIG. 6A, the coherent light from the laser light source denoted by reference numeral 41 is collimator lens 4
The light beam is converted into a parallel light beam by 2 and is wavefront-divided into two light beams equivalent to each other by the half mirror 43. One of the light beams divided into the wavefront is incident on the imaging lens 46 via the mirror 44 and the half mirror 45, and is imaged on the CCD camera 47. On the other hand, the other of the light fluxes divided into the wavefronts is incident on the beam shaping optical element 25 (each prism has not been bonded yet) which is a combination of two prisms, and each of the reflection surfaces 23, 2
It is reflected by 4, and enters the image forming lens 46 through the half mirror 45 and forms an image on the CCD camera 47. The light flux passing through the mirror 44 and the light flux passing through the reflecting surfaces 23 and 24 interfere with each other to form “interference fringes” on the light receiving surface of the CCD camera 47. That is, the optical system of FIG. 5 constitutes a Mach-Zehnder interferometer as a whole.

【0029】反射面23,24により反射された光束の
波面が、進行方向においてずれていると、反射面23,
24による各反射光束がそれぞれ、ミラー44経由の光
束と干渉して発生する干渉縞部分が、図6(B)に示す
ように互いにずれたものになる。この状態で2つのプリ
ズムの反射面23,24の段差の高さを調整する。この
調整により、反射面23,24による反射光の波面が進
行方向において揃うと、干渉縞も図6(C)に示すよう
に互いに揃ったものとなる。従ってこの状態を治具等で
固定して、接着を行えばよい。
If the wavefronts of the light beams reflected by the reflecting surfaces 23, 24 are displaced in the traveling direction, the reflecting surfaces 23, 24
The interference fringes generated by the interference of the reflected light fluxes from 24 with the light flux passing through the mirror 44 are displaced from each other as shown in FIG. 6 (B). In this state, the height of the step between the reflecting surfaces 23 and 24 of the two prisms is adjusted. By this adjustment, when the wavefronts of the light reflected by the reflecting surfaces 23, 24 are aligned in the traveling direction, the interference fringes are also aligned as shown in FIG. 6C. Therefore, this state may be fixed by a jig or the like and then bonded.

【0030】なお、ビーム整形後の光束径は、段差の高
さ;dと入射角:δで決定されるから、ビーム整形後の
光束径を制御するには、段差の高さ:dおよび/または
入射角:δを調整すれば良いことは明らかであろう。
Since the beam diameter after beam shaping is determined by the height d of the step and the incident angle: δ, the height of the step: d and / Alternatively, it will be clear that the incident angle: δ may be adjusted.

【0031】またこの発明のビーム整形光学素子は、上
に説明した、平行光束化された半導体レーザー光束以外
の光束のビーム整形にも適用できることは言うまでもな
い。
Needless to say, the beam shaping optical element of the present invention can also be applied to beam shaping of a light beam other than the semiconductor laser light beam converted into a parallel light beam as described above.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
ビーム整形光学素子およびその製造方法およびビーム整
形方法を提供できる。この発明のビーム整形光学素子
は、屈折ではなく反射によりビーム整形を行うため、ビ
ーム整形前後の光束の方向が反射の法則により簡単に決
定されるから、ビーム整形を必要とする光学装置にビー
ム整形光学素子を組み込む際の光学系の位置調整が容易
である。また、ビーム整形に屈折を利用しないので、ビ
ーム整形すべき光束が高度に平行光束化されていないよ
うな場合にも非点収差が発生することがない。また請求
項8記載の製造方法によれば段差の大きさを極めて容易
に設定できる。さらに請求項9の方法により、容易且つ
確実にビーム整形を行うことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a novel beam shaping optical element, its manufacturing method and beam shaping method. Since the beam shaping optical element of the present invention performs beam shaping by reflection rather than refraction, the direction of the light beam before and after beam shaping is easily determined by the law of reflection. Therefore, beam shaping for an optical device that requires beam shaping is possible. It is easy to adjust the position of the optical system when incorporating the optical element. Further, since refraction is not used for beam shaping, astigmatism does not occur even when the light beam to be beam shaped is not highly parallelized. According to the manufacturing method of the eighth aspect, the size of the step can be set extremely easily. Further, according to the method of claim 9, beam shaping can be performed easily and surely.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の1実施例を説明するための図であ
る。
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例によるビーム径拡大を説明するため
の図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining beam diameter expansion according to the above embodiment.

【図3】上記実施例によりビーム径を拡大された光束
の、超解像効果を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a super-resolution effect of a light beam whose beam diameter is enlarged according to the above embodiment.

【図4】別実施例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment.

【図5】変形実施例を4例説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining four modified examples.

【図6】請求項8記載の製造方法を説明するための図で
ある。
FIG. 6 is a drawing for explaining the manufacturing method according to claim 8;

【図7】従来から知られたビーム整形を説明するための
図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining conventionally known beam shaping.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザー 2 コリメートレンズ 3 段差 4 反射面 5 反射面 6 ビーム整形光学素子 7 対物レンズ 8 光情報記録媒体 1 Semiconductor Laser 2 Collimating Lens 3 Step 4 Reflecting Surface 5 Reflecting Surface 6 Beam Shaping Optical Element 7 Objective Lens 8 Optical Information Recording Medium

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平行光束の光束径を所定の1方向において
拡大するビーム整形光学素子であって、 2つの平反射面を、互いに平行に、且つ、直線状のエッ
ジを有して所定高さの段差を形成するように密接して配
置してなり、ビーム整形すべき平行光束の入射方向に対
し、上記直線状のエッジを直交させ、且つ、反射面が上
記入射方向に対して所定角傾むくように配備されること
を特徴とするビーム整形光学素子。
1. A beam shaping optical element for expanding the diameter of a parallel light beam in one predetermined direction, wherein two plane reflecting surfaces are parallel to each other and have a predetermined height with straight edges. Are arranged in close contact with each other so as to form a step, the straight edges are orthogonal to the incident direction of the parallel light beam to be beam-shaped, and the reflecting surface is inclined at a predetermined angle with respect to the incident direction. A beam shaping optical element, which is arranged so as to be peeled.
【請求項2】請求項1記載のビーム整形光学素子が、反
射面に段差を有する光学プリズムであることを特徴とす
るビーム整形光学素子。
2. A beam shaping optical element according to claim 1, wherein the beam shaping optical element is an optical prism having a step on a reflecting surface.
【請求項3】請求項1記載のビーム整形光学素子が、反
射面に段差を有する平面ミラーであることを特徴とする
ビーム整形光学素子。
3. The beam shaping optical element according to claim 1, wherein the beam shaping optical element is a plane mirror having a step on a reflecting surface.
【請求項4】請求項1記載のビーム整形光学素子が、光
学プリズムの反射面に透明平行平板を光学接着剤もしく
はオプチカルコンタクトにより接着一体化してなること
を特徴とするビーム整形光学素子。
4. A beam shaping optical element according to claim 1, wherein a transparent parallel plate is bonded and integrated with a reflecting surface of an optical prism by an optical adhesive or an optical contact.
【請求項5】請求項1記載のビーム整形光学素子が、2
つの光学プリズムを光学接着剤もしくはオプチカルコン
タクトにより接着一体化してなることを特徴とするビー
ム整形光学素子。
5. The beam shaping optical element according to claim 1,
A beam shaping optical element characterized in that two optical prisms are bonded and integrated with an optical adhesive or optical contact.
【請求項6】請求項1記載のビーム整形光学素子が、2
つの平面ミラーを互いに段差をなすようにして、接着一
体化してなることを特徴とするビーム整形光学素子。
6. The beam shaping optical element according to claim 1,
A beam shaping optical element, characterized in that two planar mirrors are formed as a step and are bonded and integrated.
【請求項7】請求項1記載のビーム整形光学素子が、平
面ミラーの反射面の一部に他の平面ミラーを接着一体化
してなることを特徴とするビーム整形光学素子。
7. A beam shaping optical element according to claim 1, wherein another flat mirror is bonded and integrated with a part of the reflecting surface of the flat mirror.
【請求項8】請求項5もしくは6記載のビーム整形光学
素子を製造する方法であって、 干渉計中の、波面分割された一方の光束中に、2つのプ
リズムもしくは2つの平面ミラーを配備して上記光束を
反射させ、段差部を形成する各反射面による各反射光
が、波面分割された他方の光束と生成する干渉縞が互い
に一致するように段差部の高さを調整して接着を行うこ
とを特徴とするビーム整形光学素子の製造方法。
8. A method for manufacturing a beam shaping optical element according to claim 5 or 6, wherein two prisms or two plane mirrors are provided in one of the wavefront-divided light beams in the interferometer. By adjusting the height of the step portion so that the reflected light from each of the reflection surfaces forming the step portion and the reflected fringes generated by the reflecting surfaces that form the step portion and the interference fringes generated by the other light flux are equal to each other. A method of manufacturing a beam shaping optical element, which is characterized by being performed.
【請求項9】請求項1または2または3または4または
5または6または7記載のビーム形成光学素子を用いる
ビーム整形方法。
9. A beam shaping method using the beam shaping optical element according to claim 1, 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115616792A (en) * 2022-11-29 2023-01-17 天津凯普林激光科技有限公司 Light beam shaping method, light beam shaping device and ultraviolet laser

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