JPH07311302A

JPH07311302A - 光束分割素子

Info

Publication number: JPH07311302A
Application number: JP10262294A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Iizuka; 隆之飯塚
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】構造及び製造が簡単で、製造時の部品点数を
削減でき、出射光同士の方向にずれを生じさせることの
ない光束分割素子を提供すること。【構成】平行平面板の一面に、光束を入射させる光束
透過部と；この光束透過部から該平行平面板内に入射し
た光束を全部または一部反射させる光束反射部とを設
け、平行平面板の他面に、光束透過部から入射し該他面
と光束反射部との間で繰り返し反射する光束の到達位置
にそれぞれ位置させて、反射率の異なる光束分割膜を設
けた光束分割素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ビームスプリッタ等の光束分割
素子に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】ビームスプリッタとして、
例えば、平行平面板からなる複数の光学部品の表面に所
要の光束分割膜を形成した後、この複数の光学部品を光
束分割膜を挟んで接着剤等で接合し、該接合された複数
の光学部品を所要の角度で切断し、この切断面を入射面
及び出射面として構成したものが知られている。

【０００３】しかし、このような構造のビームスプリッ
タは、製造時に多くの部品が必要で、多数の光学部材を
接着して切断する等作業に手間が掛かり、接合された光
学部材同士の角度がずれている場合には、出射光同士の
方向にずれが生じることがあった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、構造及び製造が簡単で、製造
時の部品点数を削減でき、出射光同士の方向にずれを生
じさせることのない光束分割素子を提供することを目的
とする。

【０００５】

【発明の概要】上記目的を達成するための本発明は、平
行平面板の一面に、光束を入射させる光束透過部と；こ
の光束透過部から該平行平面板内に入射した光束を全部
または一部反射させる光束反射部とを設け、上記平行平
面板の他面に、光束透過部から入射し該他面と上記光束
反射部との間で繰り返し反射する光束の到達位置にそれ
ぞれ位置させて、反射率の異なる光束分割膜を設けたこ
とに特徴を有する。

【０００６】また本発明は、平行平面板の一面に、該平
行平面板内に入射した光束を全部または一部反射させる
光束反射部を設け、上記平行平面板の他面に、光束反射
部に向けて光束を入射させる光束透過部と；この光束透
過部から入射し上記光束反射部と該他面との間で繰り返
し反射する光束の到達位置にそれぞれ位置させて、反射
率の異なる光束分割膜を設けたことに特徴を有する。

【０００７】さらに本発明は、平行平面板の一方の端面
に、光束を入射させる光束透過部を設け；上記平行平面
板の一面に、上記光束透過部から該平行平面板内に入射
した光束を全部または一部反射させる光束反射部を設
け、上記平行平面板の他面に、光束透過部から入射し
て、上記一面の光束反射部と該他面との間で繰り返し反
射する光束の到達位置にそれぞれ位置させて、反射率の
異なる光束分割膜を設けたことに特徴を有する。

【０００８】

【発明の実施例】以下図示実施例に基づいて本発明を説
明する。図１は、本発明に係る光束分割素子を示す側面
図である。光束分割素子１１は、各部の屈折率が一定な
ガラス等の透明材料からなる平行平面板１１ａを有して
いる。この平行平面板１１ａの一面１２には、該平行平
面板１１ａと直交する方向に対して傾斜した方向から光
束Ｌを入射させる光束透過部１２ａが形成されている。
上記一面１２においての光束透過部１２ａの同図下方に
は、該光束透過部１２ａから平行平面板１１ａ内に入射
した光束Ｌを全部または一部反射させるための光束反射
部１２ｂが設けられている。この光束反射部１２ｂは、
誘電体多層膜や金属膜等で形成することができる。また
平行平面板１１ａの屈折率、光束の入射角、及び偏向方
向を適切に選択すれば、誘電体多層膜や金属膜等を形成
せずに、硝子材と空気間のフレネル反射を利用した光束
反射部１２ｂとすることが可能である。また、上記一面
１２と平行な他面１３には、光束透過部１２ａから入射
した光束Ｌの到達位置、及び該他面１３と光束反射部１
２ｂとの間で繰り返し反射する反射光束Ｌ₁'、Ｌ₂'、Ｌ
₃'、Ｌ₄'、Ｌ₅'、Ｌ₆'、Ｌ₇'の到達位置にそれぞれ位置
させて、反射率の異なる光束分割膜１３ａ、１３ｂ、１
３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈが形成
されている。

【０００９】図２に示すように、光束分割膜１３ａ、１
３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３
ｈは、反射光束Ｌ₁'、Ｌ₂'、Ｌ₃'、Ｌ₄'、Ｌ₅'、Ｌ₆'、
Ｌ₇'の到達位置にそれぞれ対応させて、同図上方から下
方に向けて、即ち光束が到達する順に反射率が順次低く
なるように設けられている。逆に、光束分割膜１３ａ、
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１
３ｈにおいての光束の透過率は、光束が到達する順に順
次高くなる。例えば、光束分割膜１３ａにおいて、透過
率１００％で入射した光束Ｌの１２．５％を出射光束Ｌ
₁ として透過しかつ残り８７．５％を反射光束Ｌ₁'とし
て反射し、以下順次所定％ずつ透過率を高めていき、光
束分割膜１３ｇにおいて反射光束Ｌ₆'の５０％を出射光
束Ｌ₇ として透過しかつ残り５０％を反射光束Ｌ₇'とし
て反射し、光束分割膜１３ｈにおいて反射光束Ｌ₇'の１
００％を出射光束Ｌ₈ として透過するように構成するこ
とができる。

【００１０】このようにして、光束分割素子１１の他面
１３の各光束分割膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、
１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈから、光束Ｌと平行か
つ相互に平行でそれぞれの光量を略等しくされた出射光
束Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₄ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ 、Ｌ₇ 、Ｌ₈ が
出射される。また図１に示す光束分割素子１１に対する
光束Ｌの傾きを変えることにより、つまり光束分割素子
１１を動かして光束Ｌに対する傾斜を変化させることに
より、出射光束Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₄ 、Ｌ₅、Ｌ₆ 、
Ｌ₇ 、Ｌ₈ 間の間隔（ピッチ）を適宜設定調節すること
ができる。

【００１１】図１に示す第１実施例の場合、光束分割素
子１１の入射面である光束透過部１２ａに対して、光束
Ｌは斜めに入射するが、図３に示す第２実施例のよう
に、平行平面板１１ａの入射側に、光束Ｌに対して直角
をなす入射面１５ａを有するプリズム１５を接着すれ
ば、この入射面１５ａに対して光束Ｌを直角に入射する
ことができる。さらに同図において、平行平面板１１の
出射側に、出射光束Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₄ 、Ｌ₅ 、Ｌ
₆ 、Ｌ₇ 、Ｌ₈ に対して直角をなす出射面１６ａを有す
るプリズム１６を接着することができる。これにより、
非点収差の発生を防止することが可能となる。

【００１２】図４は、本発明の第３実施例の光束分割素
子を示す側面図である。この光束分割素子２１は、各部
の屈折率が一定なガラス等の透明材料からなる平行平面
板２１ａを有している。この平行平面板２１ａの一面２
２には、該平行平面板２１ａ内に入射した光束Ｌを全部
または一部反射させる光束反射部２２ａが設けられてい
る。上記一面２２と平行な他面２３には、平行平面板２
１ａと直交する方向に対して傾斜した方向から光束反射
部２２ａに向けて光束Ｌを入射させる光束透過部２３ａ
が形成されている。上記他面２３においての該光束透過
部２３ａの同図下方には、この光束透過部２３ａから入
射し光束反射部２２ａで反射した光束Ｌ、及び他面２３
ａと光束反射部２２ａとの間で繰り返し反射する反射光
束Ｌ₁₁'、Ｌ₁₂' 、Ｌ₁₃' 、Ｌ₁₄' 、Ｌ₁₅' 、Ｌ₁₆' の
到達位置にそれぞれ位置させて、反射率の異なる光束分
割膜２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３
ｇ、２３ｈが形成されている。

【００１３】図５に示すように、光束分割膜２３ｂ、２
３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈは、光
束Ｌ、及び反射光束Ｌ₁₁' 、Ｌ₁₂' 、Ｌ₁₃' 、Ｌ₁₄' 、
Ｌ₁₅' 、Ｌ₁₆' の到達位置にそれぞれ対応させて、同図
上方から下方に向けて、即ち光束が到達する順に反射率
が順次低くなるように設けられている。逆に、光束分割
膜２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、
２３ｈにおいての光束の透過率は、光束が到達する順に
順次高くなる。例えば上記第１実施例と同様に、光束分
割膜２３ｂにおいて、透過率１００％で入射して光束反
射部２２ａで全反射した光束Ｌの１２．５％を、出射光
束Ｌ₁₁として透過しかつ残り８７．５％を反射光束
Ｌ₁₁' として反射し、以下順次所定％ずつ透過率を高め
ていき、光束分割膜２３ｇにおいて反射光束Ｌ₁₅' の５
０％を出射光束Ｌ₁₆として透過しかつ残り５０％を反射
光束Ｌ₁₆' として反射し、光束分割膜２３ｈにおいて反
射光束Ｌ₁₆' の１００％を出射光束Ｌ₁₇として透過する
ように構成することができる。

【００１４】このようにして、光束分割素子２１の他面
２３の各光束分割膜２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、
２３ｆ、２３ｇ、２３ｈから、光束Ｌと直角方向にかつ
相互に平行でそれぞれの光量を略等しくされた出射光束
Ｌ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃、Ｌ₁₄、Ｌ₁₅、Ｌ₁₆、Ｌ₁₇が出射され
る。図４に示す光束分割素子２１に対する光束Ｌの傾き
を変えることにより、つまり光束分割素子２１を動かし
て光束Ｌに対する傾斜を変化させることにより、出射光
束Ｌ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃、Ｌ₁₄、Ｌ₁₅、Ｌ₁₆、Ｌ₁₇間の間隔
（ピッチ）を適宜設定調節することができる。

【００１５】図４に示す第３実施例の場合、光束分割素
子２１の入射面である光束透過部２３ａに対して、光束
Ｌは斜めに入射するが、図６に示す第４実施例のよう
に、平行平面板２１ａの入射側に、光束Ｌに対して直角
をなす入射面２５ａを有するプリズム２５を接着すれ
ば、この入射面２５ａに光束Ｌを直角に入射することが
できる。この場合、入射面２５ａに対して平行平面板２
１ａが４５゜をなすように設定すれば、平行平面板２１
ａの光束Ｌに対してなす角度を４５゜として、全反射を
利用することができる。よって、一面２２に、反射膜を
形成することなく光束反射部を設けることができる。ま
た、入射側のプリズムと出射側のプリズムを同一のプリ
ズム２５とすることができるため、第２実施例に比して
部品点数を減少させ、コストダウンを図ることができ
る。

【００１６】このように上記第１〜第４実施例におい
て、一面１２、２２と他面１３、２３の平行度を確保
し、かつ各光束分割膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３
ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、及び２３ｂ、２
３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈを、光
束Ｌ、及び各反射光束Ｌ₁'、Ｌ₂'、Ｌ₃'、Ｌ₄'、Ｌ₅'、
Ｌ₆'、Ｌ₇'、Ｌ₁₁' 、Ｌ₁₂' 、Ｌ₁₃' 、Ｌ₁₄' 、Ｌ₁₅'
、Ｌ₁₆' の各到達位置に対応させて形成するだけで、
出射光束Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₄ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ 、Ｌ₇ 、
Ｌ₈ 、及びＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃、Ｌ₁₄、Ｌ₁₅、Ｌ₁₆、Ｌ₁₇
の平行度及び各光束間の正確なピッチを確保することが
できる。従って、多くの部品点数を必要とせず、多数の
光学部材を接着して切断する等の面倒な作業が要らな
い、光束分割素子１１、２１を得ることができる。

【００１７】上記第１〜第４の実施例において、光束Ｌ
を入射させる光束透過部１２ａ、２３ａは、平行平面板
１１ａ、２１ａの一面１２と他面２３にそれぞれ設けら
れていたが、例えば図７に示す第５実施例のように、平
行平面板１１ａの出射側に、平行平面板１１ａを出射面
１６ａに対して４５゜で保持するプリズム１６を接着
し、さらに平行平面板１１ａの一方の端面に、出射面１
６ａと直角をなす光束透過部１２ｃを設けることができ
る。この場合、光束透過部１２ａに対して直交する方向
から光束Ｌを入射させることにより、この光束Ｌを一面
１２で全反射させ、図３の第２実施例と同様に、互いに
平行な出射光束Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₄ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ 、
Ｌ₇ 、Ｌ₈ を出射面１６ａから出射させることができ
る。

【００１８】本第５実施例において、光束透過部１２ａ
は出射面１６ａと直角をなすと説明したが、この光束透
過部１２ａの角度は、入射する光束Ｌの角度に対応して
変更される。すなわち、光束Ｌの入射角度は、平行平面
板１１ａをどの程度傾斜させて用いるかによって変わる
から、光束透過部１２ａの角度は、平行平面板１１ａを
ある角度に傾けたときに光束Ｌを垂直に入射させ得る角
度に設定されればよい。

【００１９】また第２実施例では、入射側に、一面１２
の全域を覆うプリズム１５を接着したが、図８に示すよ
うに、入射側の光束透過部１２ａと対応する部分のみ
に、プリズム１５と相似形の小型のプリズム２６を接着
することができる。この場合、一面１２のプリズム２６
を接着した部分以外で全反射させることができるから、
図７の第５実施例と同様に、光束透過部１２ａから入射
した光束を、一面１２で全反射させ、互いに平行な出射
光束Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₄ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ 、Ｌ₇、Ｌ₈
として出射面１６ａから出射させることができる。

【００２０】このように、第５及び第６実施例では、全
反射を利用するため、一面１２に反射膜を形成せずに光
束反射部を設けることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、構造及び
製造が簡単で、製造時の部品点数を削減でき、出射光同
士の方向にずれを生じさせることのない光束分割素子を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光束分割素子の第１実施例を示す
側面図である。

【図２】同光束分割素子の図１のＡ方向から視た図であ
る。

【図３】本発明に係る光束分割素子の第２実施例を示す
側面図である。

【図４】同光束分割素子の第３実施例を示す側面図であ
る。

【図５】同光束分割素子の図４のＢ方向から視た図であ
る。

【図６】同光束分割素子の第４実施例を示す側面図であ
る。

【図７】同光束分割素子の第５実施例を示す側面図であ
る。

【図８】同光束分割素子の第６実施例を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１１２１光束分割素子１１ａ２１ａ平行平面板１２２２一面１２ａ１２ｃ２３ａ光束透過部１２ｂ２２ａ光束反射部１３２３他面１５１６２５２６プリズム１５ａ２５ａ入射面１６ａ２５ｂ出射面１３ａ１３ｂ１３ｃ１３ｄ光束分割膜１３ｅ１３ｆ１３ｇ１３ｈ光束分割膜２３ｂ２３ｃ２３ｄ２３ｅ光束分割膜２３ｆ２３ｇ２３ｈ光束分割膜Ｌ光束

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行平面板の一面に、光束を入射させる
光束透過部と；この光束透過部から該平行平面板内に入
射した光束を全部または一部反射させる光束反射部と；
を設け、上記平行平面板の他面に、上記光束透過部から入射し該
他面と上記光束反射部との間で繰り返し反射する光束の
到達位置にそれぞれ位置させて、反射率の異なる光束分
割膜を設けたことを特徴とする光束分割素子。
【請求項２】平行平面板の一面に、該平行平面板内に
入射した光束を全部または一部反射させる光束反射部を
設け、上記平行平面板の他面に、上記光束反射部に向けて光束
を入射させる光束透過部と；この光束透過部から入射し
上記光束反射部と該他面との間で繰り返し反射する光束
の到達位置にそれぞれ位置させて、反射率の異なる光束
分割膜を設けたことを特徴とする光束分割素子。
【請求項３】平行平面板の一方の端面に、光束を入射
させる光束透過部を設け；上記平行平面板の一面に、上
記光束透過部から該平行平面板内に入射した光束を全部
または一部反射させる光束反射部を設け、上記平行平面板の他面に、光束透過部から入射して、上
記一面の光束反射部と該他面との間で繰り返し反射する
光束の到達位置にそれぞれ位置させて、反射率の異なる
光束分割膜を設けたことを特徴とする光束分割素子。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、光束透過部には、平行平面板と直交する方向に対し
て傾斜した方向から光束が入射される光束分割素子。
【請求項５】請求項１または２において、平行平面板
には、入射する光束に対して直角をなす入射面を有する
プリズムが接着されている光束分割素子。
【請求項６】請求項１または３において、平行平面板
には、出射する光束に対して直角をなす出射面を有する
プリズムが接着されている光束分割素子。
【請求項７】請求項３において、光束透過部は、入射
する光束を垂直に入射させ得る角度に形成されている光
束分割素子。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか１項におい
て、光束分割膜の異なる反射率は、光束が到達する順
に、順次低くなるように設定されている光束分割素子。