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マルティプルビームシアリング干渉を用いたビームコリメーション法およびそれを利用したレンズの焦点距離測定法

シーズコード S000005187
掲載日 2001年11月21日
研究者
  • 松田 浄史
  • コーリン シェパード
  • 永寿 伴章
研究者所属機関
  • Department of Physical Optics, School of Physics A28, University of Sydny.
研究機関
  • Department of Physical Optics, School of Physics A28, University of Sydny.
技術名称 マルティプルビームシアリング干渉を用いたビームコリメーション法およびそれを利用したレンズの焦点距離測定法
技術概要 マルティプルビームシアリング干渉法を用いて、コリメータレンズを移動させて平行光になるようにその位置を調整したり、コリメータレンズの焦点距離を正確に求める方法を考案した。図1は本発明の光学系の構成図を示す。レーザー光源1から発せられた光は顕微鏡対物レンズ2により拡げられ、コリメータレンズ3により平行光となる。コリメータレンズ3の後方には、図2に示すような、片面が楔状のガラス板4がわずかに回転させて設置されている。ガラス板を通った光は結像レンズ5を介してスクリーン6上にマルティプルビームシアリングによる鮮鋭な干渉縞を結像する。この干渉縞は、ガラス板4が楔状になっていることによる横方向の干渉縞と、ガラス板4が回転させて設置されていることによる縦方向の干渉縞とが重なり、斜め方向の干渉縞となる。光が完全に平行光となると、ガラス板の回転によるシアの効果が消え、干渉縞は鮮鋭な横縞となる。また、光源1側にレンズ3が移動すると左上がりの縞、逆に移動すると右上がりの縞となり、焦点からのずれの方向も分かる。コリメータレンズ3の位置を変化させ、干渉縞が横になるように調整することによって光をほぼ完全に平行光とすることができる。また、コリメーターレンズ3をΔZ移動したときの干渉縞間隔Δyおよび干渉縞の傾きWから、f=(Δy・a・ΔZ/λ0・tanW)1/2により、コリメータレンズ3の焦点距離を求めることができる。ただし、aはシア量で、ガラス板への入射角θから、a=(h・sin2θ/n')によって求められる。hはガラス板の厚さ、n'は屈折率である。
画像

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従来技術、競合技術の概要 種々の光学機械には、よく平行光が用いられる。平行度を調べるコリメーションテストの一例としてトールボッド干渉計があるが、この方法では、精度の良い平行光を得たり、レンズの焦点距離を正確に求めることが困難である。さらに、感度を高めようとすると、干渉縞の間隔が広がり過ぎて測定が困難になる、平行からずれている時、発散側にずれているのか、収束側にずれているのか判断できない、などの問題があった。さらに、現在使われているノーダルスライド法では通常のレンズの焦点距離を求める精度は、注意深く行って0.1%である。本方法は理論的には0.01%まで達成が可能である。またノーダルスライド法では、最小錯乱円でのレンズの焦点距離は求められるが、近軸光線での焦点距離が求められないのに対し、この方法では両方の場合の焦点距離を求めることができる。
研究分野
  • 光の散乱,回折,干渉
  • 光の像形成
展開可能なシーズ マルティプルビームシアリング干渉法を用いて、コリメータレンズを移動させて平行光になるようにその位置を調整したり、コリメータレンズの焦点距離を正確に求める方法
用途利用分野 光学機械、各種光学機械の計測精度向上
研究の進捗状況 基本技術開発は完了している。
試供品・サンプルの提供可能性 シアプレートの試作品は提供可能。
関連発表論文 (1)Matsuda,K., et al. "Focal length measurement by multiple-beam shearing interferometry" Applied Optics. vol.38, No.16, 1999, p.3542-3548.
研究制度
  • 国際協力事業 研究協力者海外派遣事業/科学技術振興事業団
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 独立行政法人産業技術総合研究所, . 松田 浄史, コリン シェパード, 永寿 伴章, . マルティプルビームシアリング干渉を用いたビームコリメーション法およびそれを利用したレンズの焦点距離または点光源の変位測定方法. 特開平11-190679. 1999-07-13
  • G01M  11/00     

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