焦点距離の合わせ方

質問

単色光（He-Neレーザー）を凸レンズを用いて集光しようとしています．
レンズの焦点距離は20 cmとなっているのですが，He-Ne用のレンズではないため
焦点距離は多少ずれてしまいます．
XYZステージやマイクロステージなどは持っていますので，レンズの位置は微調整できます．
レーザーがどの位置で最も集光しているのかが分かればよいのですが，
なにかいい方法は無いでしょうか？

よろしくお願いいたします．

回答No.3

tance · ベストアンサー

焦点のビームウエストは一番細いところが曖昧です。これは光に干渉という作用がある以上必然的なことで避けられません。
焦点距離が200mmもあるのでNAは小さいと思います。するとビームウエストも太く、ピント位置がハッキリしなくなります。

もともとそんな状況ですから、フィルタへの入射角による屈折を気にする必要はないのではないでしょうか。計算してみてください。それより、NDフィルタをレーザとレンズの間に入れたらどうでしょう。レンズ～CCD間には光の経路が曲がるものは入らずに暗くすることができます。

ビームウエスト径はナイフエッジを移動させながら光パワーメータで受光量を量り、その変化からビームプロファイルを求める方法が一般的ではないかと思います。よく、ナイフエッジを回転させて、フォト大オート出力の波形から計算するような装置も見ます。

お礼

回答有り難うございます．
NDフィルタがありますので，それを使って見ようと思います．
ありがとうございました．

回答No.4

foomufoomu

>CCDの出力が最小となるとのことですが，できれば参考になるページを教えて頂けないでしょうか？
参考ページがあったとしても、ほんとに「ピントが合った時が出力が最小になる」としか書いてないですよ。逆にいえば、ピントが合ってなくて、ボケた像のほうが出力が大きい（CCD全体の出力の合計）ということです。（もちろん受光面からはみ出すほどボケた像では出力が落ちます）
全体の出力がわかればよいので、これに使うCCDは画像用の高密度のものでなくてもよく、光センサにつかうフォトトランジスタのようなものでもよいです。実際にCDプレーヤーはフォトトランジスタですし。

お礼

回答有り難うございます．
ピントが合った時に出力が最小になるというのはおもしろいと思ったのですが，
これはまた別に調べてみようと思います．

ありがとうございました．

回答No.2

foomufoomu

調整の段階ではうんと光を弱くしておくとか。

CCDに光を当てると、焦点があった時、出力が最小になります。理由はよくわかっていませんが、そうなるのだそうです。CDプレーヤーのピント調整などもこの方法です。
ピンホールは必要ありません。

しかし、HeNeなら、直接見えるので、簡単に調整できませんか？

お礼

固定出力なので，弱めることはできません．
カラーフィルターの使用も考えたのですが，
入射角が0度より少しずれると中で屈折して光路が変わってしまうので
使用は控えたいです．（良いアライメント方法があればいいのですが・・・）
CCDの出力が最小となるとのことですが，できれば参考になるページを教えて頂けないでしょうか？
CDプレーヤーのピント調整のページでもOKです．

目視でできそうかとも持っていたのですが，焦点付近ではスポット径がすべて同じサイズに見えてしまうので，アライメントに困っている次第です．

よろしくお願いします．

回答No.1

nananotanu

ピンホールを焦点位置に置いて、前後にずらして後ろで輝度測定。

CCDが有るなら、ピークが鋭くなる点を探せば良いけど、CCDが焼けるかも？

お礼

なるほど，ピンホールを焦点位置に合わせればよさそうですね．
CCDはあるにはあるのですが，多分焼いたことがあるので，たぶん無理です．
回答有り難うございました．
他にも思いつきましたら，教えていただけると大変助かります．