JP2009122493A - Anamorphic prism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ビームの形状を変換するアナモルフィックプリズムに関するものである。 The present invention relates to an anamorphic prism that converts the shape of a light beam.
半導体レーザなどより出射される光ビームのビーム形状を円形及び楕円形に相互に変換する光学部品として、アナモルフィックプリズムが知られている。アナモルフィックプリズムは、図８の断面図に示すように、小径プリズム８０１及び大径プリズム８１１から構成されている。小径プリズム８０１は、アナモルフィックプリズムとして光ビームが入射（出射）する側が大角面８０２とされ、大径プリズム８１１の側が小角面８０３とされている。また、大径プリズム８１１は、小径プリズム８０１の側が大角面８１２とされ、アナモルフィックプリズムとして光が出射（入射）する側が小角面８１３とされている。
An anamorphic prism is known as an optical component that mutually converts the beam shape of a light beam emitted from a semiconductor laser or the like into a circle and an ellipse. The anamorphic prism includes a small-
いずれのプリズムにおいても、大角面に入射するビームの入射角の方が、小角面より出射されるビームの屈折角より充分大きくなるように設計されている。ビームの進行方向を反対にして言い換えると、いずれのプリズムにおいても、大角面より出射するビームの屈折角の方が、小角面に入射されるビームの入射角より充分大きくなるように設計されている。いずれにおいても、大角面は小角面に対して、０＜θ＜９０の範囲の角度θを備えて設けられ、大角面を入出射する光ビームが屈折する角度の方が、小角面を入出射する光ビームが屈折する角度より大きくされている。図８に示す例では、小角面においては、入出射する光ビームが屈折する角度を０としている。ここで、便宜上、光ビームの入射角（屈折角）が大きな角度とされている面を「大角面」とし、小さな角度とされている面を「小角面」としている。 Both prisms are designed such that the incident angle of the beam incident on the large angle surface is sufficiently larger than the refraction angle of the beam emitted from the small angle surface. In other words, with the traveling direction of the beam reversed, in any prism, the refraction angle of the beam emitted from the large angle surface is designed to be sufficiently larger than the incident angle of the beam incident on the small angle surface. . In any case, the large angle surface is provided with an angle θ in the range of 0 <θ <90 with respect to the small angle surface, and the angle at which the light beam entering and exiting the large angle surface is refracted enters and exits the small angle surface. The angle of the light beam to be refracted is larger. In the example shown in FIG. 8, the angle at which the incident / exiting light beam is refracted is set to 0 on the small angle surface. Here, for convenience, a surface having a large incident angle (refraction angle) of the light beam is referred to as a “large angle surface”, and a surface having a small angle is referred to as a “small angle surface”.
上述したように構成されたアナモルフィックプリズムにおいて、例えば、小径プリズム８０１の大角面８０２に入射したビーム形状が円形のコリメートビーム８０４は、小径プリズム８０１を透過することで、大径プリズム８１１の側（図８の紙面上下方向）に進行方向が傾き、この傾く（屈折する）方向のビーム径が大きくなる。この例の場合、小角面８０３においては、コリメートビーム８０４の進行方向の傾き（出射角）が０であり、大角面８０２におけるコリメートビーム８０４の進行方向の傾き（入射角）により発生したビーム径の差が、小径プリズム８０１を透過したことによるビーム径の差となる。
In the anamorphic prism configured as described above, for example, a collimated
同様に、小径プリズム８０１の小角面８０３より出射して大径プリズム８１１の大角面８１２に入射した光ビームは、大径プリズム８１１を透過することで進行方向が傾き、この傾く方向のビーム径がさらに大きくなる。この結果、大径プリズム８１１（アナモルフィックプリズム）を出射したコリメートビーム８１４のビーム形状は、進行方向が傾く方向のビーム径が大きい楕円形となる。また、小角面におけるコリメートビーム８１４の進行方向の傾き角度に対して大角面における光ビームの傾き角度（屈折角）が大きいほど、上述したビーム径の変化が大きいものとなる。
Similarly, the light beam emitted from the small-
また、光ビームを大径プリズム８１１の小角面８１３の側より入射させ、小径プリズム８０１の大角面８０２より出射させると、光ビームが傾く方向のビーム径を小さくさせることができる。このように、アナモルフィックプリズムでは、小径プリズム８０１の側ではビーム径が小さく（小径）、大径プリズム８１１の側ではビーム径が大きい（大径）状態となる。
Further, when the light beam is incident from the small-
上述したビーム径の変化は、透過（進行）する光ビームが傾く方向に発生し、これに垂直な方向（図８の紙面法線方向）においては、ビーム径は変化しない。また、図８に示すように、小径プリズム８０１の小角面８０３と大径プリズム８１１の小角面８１３とが所定の角度で配置されるようにすることで、小径プリズム８０１の大角面８０２に入射する光ビームの入射方向と、大径プリズム８１１の小角面８１３から出射する光ビームの出射方向とを、ビーム径変更方向に平行に移動させることができる（特許文献１参照）。
The change in the beam diameter described above occurs in the direction in which the transmitted (advancing) light beam is inclined, and the beam diameter does not change in the direction perpendicular to this (the normal direction to the paper surface of FIG. 8). Further, as shown in FIG. 8, the
ところが、上述したアナモルフィックプリズムを、同一方向に並行する複数の光ビームからなるビームアレイに対応させようとした場合、アナモルフィックプリズムを通過することで、ビームアレイの配列の間隔が変更されてしまうという問題があった。１組のアナモルフィックプリズムにビームアレイを通過させる場合、図９に示すように、ビーム径変更方向に異なる位置のビームアレイは、アナモルフィックプリズムを通過する光路長（ビームが通る物理的な距離）が異なる。このため、ビーム径変更方向の配列間隔がｄのビームアレイは、小径プリズム８０１及び大径プリズム８１１よりなるアナモルフィックプリズムを通過することで、ビーム径変更方向の配列間隔がＤ（＞ｄ）のビームアレイとなってしまう。
However, when the anamorphic prism described above is adapted to correspond to a beam array composed of a plurality of light beams parallel in the same direction, the arrangement interval of the beam array is changed by passing through the anamorphic prism. There was a problem that. When passing a beam array through a set of anamorphic prisms, as shown in FIG. 9, the beam array at different positions in the beam diameter changing direction has an optical path length (a physical path through which the beam passes) passing through the anamorphic prism. The distance is different. For this reason, a beam array whose arrangement interval in the beam diameter changing direction is d passes through an anamorphic prism composed of the small-
また、１つの光ビームの光路を変更してアナモルフィックプリズムを透過させる場合、例えば、小径プリズム８０１に入射する光ビームの位置の変位量に対し、大径プリズム８１１より出射する光ビームの位置の変位量が相違してしまう。
Further, when the light path of one light beam is changed and transmitted through the anamorphic prism, for example, the position of the light beam emitted from the large-
これらの問題を解消するためには、ビームアレイの各々の光ビームに対し、各々１組のアナモルフィックプリズムを用いればよいことになる。また、変更する光路毎に、各々１組のアナモルフィックプリズムを用いればよい。しかしながら、この場合、光ビームの数の増加や、変更する光路の数の増加に伴い部品の数も増加することになる。このため、より多くの光ビームのビームアレイを対象とする場合や、より多くの光路の切り替えを行う場合、個々のアナモルフィックプリズム毎に光軸調整が必要になるなど、組み立てに多くの工数を必要とすることになり、また、全てのアナモルフィックプリズムによるビーム方向を同一にすることが容易ではない。 In order to solve these problems, one set of anamorphic prisms may be used for each light beam of the beam array. Further, a set of anamorphic prisms may be used for each optical path to be changed. However, in this case, the number of components increases as the number of light beams increases or the number of optical paths to be changed increases. For this reason, when working with a beam array of more light beams, or when switching more light paths, it is necessary to adjust the optical axis for each anamorphic prism. Moreover, it is not easy to make the beam directions of all anamorphic prisms the same.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ビームアレイや複数の光ビーム切り替え光路などに対し、ビームの配列状態やビーム光路長などに変化を与えることなく、より容易にアナモルフィックプリズムを用いることができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and without changing the beam arrangement state, the beam optical path length, etc., with respect to the beam array, a plurality of optical beam switching optical paths, etc. It is an object to make it possible to use an anamorphic prism more easily.
本発明に係るアナモルフィックプリズムは、第１の面及びこの第１の面に対して所定の角度で配置された第２の面を有し、第１の面から入射する光ビームのビーム径の寸法を１つの方向に拡大してして第２の面より出射する第１プリズムと、第１の面及びこの第１の面に対して所定の角度で配置された第２の面を有し、第１プリズムから出射された光ビームのビーム径の寸法を１つの方向に拡大して第２の面より出射する第２プリズムとを備え、第１プリズム及び第２プリズムのいずれか一方は、１つの方向に配列された第１の面と第２の面との複数の組を備え、第１プリズムの第２の面と第２プリズムの第１の面とは所定の角度で対向して配置され、第１プリズムの第１の面から第２プリズムの第１の面までの光ビームの光路長は、複数の組の間で共通とされているようにしたものである。 The anamorphic prism according to the present invention has a first surface and a second surface arranged at a predetermined angle with respect to the first surface, and a beam diameter of a light beam incident from the first surface. The first prism which expands the dimension in one direction and emits from the second surface, and the first surface and the second surface arranged at a predetermined angle with respect to the first surface. And a second prism that expands the size of the beam diameter of the light beam emitted from the first prism in one direction and emits the light from the second surface, and one of the first prism and the second prism is A plurality of sets of a first surface and a second surface arranged in one direction are provided, and the second surface of the first prism and the first surface of the second prism face each other at a predetermined angle. The optical path length of the light beam from the first surface of the first prism to the first surface of the second prism is a plurality of It is obtained as is common among.
上記アナモルフィックプリズムにおいて、第１プリズム及び第２プリズムの一方は、第２の面と第１の面との組毎に、個別のプリズムとされているようにしてもよい。また、第１プリズム及び第２プリズムの一方は、第２の面と第１の面との複数の組が一体に形成されていてもよい。この場合、第１プリズムは、１つの方向に配列された第１の面と第２の面との複数の組を備えて一体に形成され、第１プリズムの第２の面と第２プリズムの第１の面とが対向して配置され、第１プリズムの第２プリズムの側に配置された当接面を備え、第１プリズムは、当接面を第２プリズムの第１の面に当接させているようにするとよい。 In the anamorphic prism, one of the first prism and the second prism may be an individual prism for each set of the second surface and the first surface. In addition, in one of the first prism and the second prism, a plurality of sets of the second surface and the first surface may be integrally formed. In this case, the first prism is formed integrally with a plurality of sets of the first surface and the second surface arranged in one direction, and the second surface of the first prism and the second prism The first surface includes a contact surface disposed on the second prism side of the first prism, and the first prism contacts the first surface of the second prism. It is good to make it touch.
以上説明したように、本発明では、第２プリズムは、変換方向に配列された複数の大入出射面と小入出射面との組を備え、第１プリズムと第２プリズムとは、一方の小入出射面と他方の大入出射面とが所定の角度で対向して配置され、第１プリズムの大入射面から第２プリズムの複数の大入出射面までの距離は、各々共通とされているようにした。この結果、本発明によれば、ビームアレイや複数の光ビーム切り替え光路などに対し、ビームの配列状態やビーム光路の変位量などに変化を与えることなく、より容易にアナモルフィックプリズムを用いることができるようになる。 As described above, in the present invention, the second prism includes a set of a plurality of large entrance / exit surfaces and small entrance / exit surfaces arranged in the conversion direction. The small incident / exit surface and the other large incident / exit surface are arranged to face each other at a predetermined angle, and the distances from the large incident surface of the first prism to the plurality of large incident / exit surfaces of the second prism are common to each other. I was like that. As a result, according to the present invention, the anamorphic prism can be used more easily without changing the beam arrangement state or the displacement amount of the beam optical path with respect to the beam array or the plurality of light beam switching optical paths. Will be able to.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[実施の形態１]
始めに、本発明の実施の形態１について、図１，図２，及び図３を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるアナモルフィックプリズムの構成例を示す断面図であり、図２は、図１の断面の右方向（ビーム光路を法線とする面）より見た正面図、図３は、斜視図である。本実施の形態では、６個の光ビームから構成されたビームアレイを対象とするアナモルフィックプリズムを例にしている。なお、本実施の形態のアナモルフィックプリズムは、１つの光ビームを６個の光路に切り替える場合にも対応できる。
[Embodiment 1]
First, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of an anamorphic prism in Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is viewed from the right side of the cross section of FIG. A front view and FIG. 3 are perspective views. In the present embodiment, an anamorphic prism for a beam array composed of six light beams is taken as an example. Note that the anamorphic prism of the present embodiment can cope with a case where one light beam is switched to six optical paths.
本実施の形態におけるアナモルフィックプリズムは、複数の光ビームからなるビームアレイ（複数の光路）に対して一体に形成された小径プリズム（第１プリズム）１０１と、複数の光ビーム（光路）毎に設けられた複数の大径プリズム（第２プリズム）１１１ａ〜１１１ｆから構成されている。なお、断面を示す図１では、大径プリズム１１１ａ〜１１１ｃを示している。
The anamorphic prism in the present embodiment includes a small-diameter prism (first prism) 101 formed integrally with a beam array (a plurality of optical paths) composed of a plurality of light beams, and a plurality of light beams (optical paths). It comprises a plurality of large-diameter prisms (second prisms) 111a to 111f provided in the lens. In addition, in FIG. 1 which shows a cross section, the large-
小径プリズム１０１は、アナモルフィックプリズムとして光ビームが入射（出射）する側が大角面（第１の面）１０２とされ、大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆの側が小角面（第２の面）１０３とされている。また、大径プリズム１１１ａ〜１１１ｃは、小径プリズム１０１の側が大角面（第１の面）１１２とされ、アナモルフィックプリズムとして光が出射（入射）する側が小角面（第２の面）１１３とされている。
The small-
いずれにおいても、大角面は小角面に対して、０＜θ＜９０の範囲の角度θを備えて設けられ、大角面を入出射する光ビームが屈折する角度の方が、小角面を入出射する光ビームが屈折する角度より大きくされている。本実施の形態では、小角面においては、入出射する光ビームが屈折する角度を０としている。ここで、便宜上、光ビームの入射角（屈折角）が大きな角度とされている面を「大角面」とし、小さな角度とされている面を「小角面」としている。 In any case, the large angle surface is provided with an angle θ in the range of 0 <θ <90 with respect to the small angle surface, and the angle at which the light beam entering and exiting the large angle surface is refracted enters and exits the small angle surface. The angle of the light beam to be refracted is larger. In the present embodiment, the angle at which the incident / exiting light beam is refracted is set to 0 on the small angle surface. Here, for convenience, a surface having a large incident angle (refraction angle) of the light beam is referred to as a “large angle surface”, and a surface having a small angle is referred to as a “small angle surface”.
また、小径プリズム１０１の大角面１０２から、大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆの大角面１１２までの光ビームの光路長ｗは、全ての大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆに共通とされている。なお、本説明において、光路長という用語は、光ビームが通過する経路の、媒質（屈折率）の違いなどによらない幾何学的な物理長（距離）を示すものとして扱う。
The optical path length w of the light beam from the large-
また、例えば、小径プリズム１０１の大角面１０２に入射する光ビームの入射方向と大径プリズム１１１ａの小角面１１３より出射する光ビームの出射方向とが互いに平行になるように、小径プリズム１０１と各大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆとが所定の角度関係となるように配置されている。この実施の形態では、小角面１０３及び小角面１１３における光ビームの屈折角度は０度であり、小角面１０３及び小角面１１３を入出射する光ビームの進行方向は変化しない。また、大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆは、各々の大角面１１２が互いに平行にされ、各々の小角面１１３が互いに平行にされている。
In addition, for example, the small-
ところで、上述した本実施の形態のアナモルフィックプリズムでは、小径プリズム１０１の側では、１組の大角面１０２及び小角面１０３を備え、大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆの側では、大角面１１２で光ビームが屈折する方向に配列された、大角面１１２と小角面１１３との複数の組を備えていることになる。
By the way, the anamorphic prism of the present embodiment described above includes a pair of large-
本実施の形態のアナモルフィックプリズムでは、例えば、小径プリズム１０１の大角面１０２に入射したビーム形状が円形のコリメートビーム１０４ａは、小径プリズム１０１に所定の入射角で入射することで、大径プリズム１１１ａの側（図１の紙面内で下向き）に進行方向が傾き、この進行方向が傾く（屈折する）方向（図１の紙面上下方向）のビーム径が大きくなり、小角面１０３から垂直に（屈折角０で）出射する。また、小径プリズム１０１の小角面１０３より出射した光ビームは、大径プリズム１１１ａの大角面１１２に上記所定の入射角で入射することで入射方向に対して進行方向が傾き、この進行方向が傾く方向のビーム径がさらに大きくなる。
In the anamorphic prism of the present embodiment, for example, a
この結果、大径プリズム１１１ａを出射したコリメートビーム１１４ａのビーム形状は、進行方向が傾く方向のビーム径が大きい楕円形となる。また、大径プリズム１１１ａに入射することで進行方向が変更されたコリメートビーム１１４ａは、小径プリズム１０１に入射するコリメートビーム１０４ａの入射方向に平行な状態とされて大径プリズム１１１ｂの小角面１１３より垂直に（屈折角０で）出射する。
As a result, the beam shape of the collimated
同様に、小径プリズム１０１の大角面１０２に入射したコリメートビーム１０４ｂ，１０４ｃは、小径プリズム１０１を透過することで大径プリズム１１１ｂ，１１１ｃの側に進行方向が傾き、小径プリズム１０１の小角面１０３より垂直に出射して大径プリズム１１１ｂ，１１１ｃの大角面１１２に入射する。大径プリズム１１１ｂ，１１１ｃに入射した光ビームは、大径プリズム１１１ｂ，１１１ｃを透過することで進行方向が傾いて小径プリズム１０１に入射する方向に平行な状態とされ、かつ、進行方向が傾く方向のビーム径が大きくされた状態で、大径プリズム１１１ｂ，１１１ｃの小角面１１３より垂直に出射する。
Similarly, the collimated
また、大角面１０２から、大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆの各々の大角面１１２までの光ビームの光路長が互いに等しいので、ビーム径が変更される方向の各光ビームのピッチｄは、小径プリズム１０１の大角面１０２の側と大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆの小角面１１３の側とで、変化しない。
Further, since the optical path lengths of the light beams from the
以上に説明した本実施の形態におけるアナモルフィックプリズムでは、１つの小径プリズム１０１と、複数の大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆとを備えるようにした。言い換えると、１組の大角面１０２及び小角面１０３と、複数の組の大角面１１２及び小角面１１３とを備えるようにした。この結果、大径プリズムの数と等しい小径プリズムを用意する場合に比較して、部品の数を大幅に削減することができる。また、複数の大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆは、１つの小径プリズム１０１に対して位置を合わせればよく、光軸の調整などが容易に行える。また、本実施の形態によれば、大径プリズム１１１ａ〜１１１ｆ毎に、ビーム径の変換状態が変更できるようになる。
The anamorphic prism in the present embodiment described above includes one small-
なお、上述した実施の形態１では、ビーム径が変換される方向と垂直な方向において、複数の大径プリズムの大角面及び小角面が各々共通する面内に配置されるように、光ビームの配列に対応して各々大径プリズムを配置したが、これらを一体としても良い。例えば、大径プリズム１１１ａと大径プリズム１１１ｄを一体とし、大径プリズム１１１ｂと大径プリズム１１１ｅを一体とし、大径プリズム１１１ｃと大径プリズム１１１ｆを一体としてもよい。この場合、ビーム径が変換される方向と垂直な方向に並ぶ２つの光ビームが、１つの大径プリズムの異なる領域を通過することになる。
In the first embodiment described above, the light beam of the light beam is arranged such that the large angle surface and the small angle surface of the plurality of large diameter prisms are arranged in a common plane in the direction perpendicular to the direction in which the beam diameter is converted. Although the large-diameter prisms are arranged corresponding to the arrangement, these may be integrated. For example, the
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、ビーム径が拡大されて出射される側にプリズム（大径プリズム）を複数備えるようにしたが、これに限るものではなく、ビーム径を拡大しようとする場合は光ビームが入射される側、言い換えると、ビーム径を縮小しようとする場合は光ビームが縮小されて出射される側に、プリズム（小径プリズム）を複数備えるようにしても良い。図４は、実施の形態２におけるアナモルフィックプリズムの構成例を示す断面図である。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, a plurality of prisms (large-diameter prisms) are provided on the side where the beam diameter is enlarged and emitted, but the present invention is not limited to this. A plurality of prisms (small-diameter prisms) may be provided on the side on which the beam is incident, in other words, when the beam diameter is to be reduced, on the side on which the light beam is reduced and emitted. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of the anamorphic prism in the second embodiment.
本実施の形態におけるアナモルフィックプリズムは、複数（３つ）の小径プリズム（第１プリズム）４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃと、１つの大径プリズム（第２プリズム）４１１とを備えるものである。各小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃは、アナモルフィックプリズムとして光が入射（出射）する側が大角面４０２とされ、大径プリズム４１１の側が小角面４０３とされている。また、大径プリズム４１１は、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃの側が大角面４１２とされ、アナモルフィックプリズムとして光が出射（入射）する側が小角面４１３とされている。
The anamorphic prism in the present embodiment includes a plurality (three) of small-diameter prisms (first prisms) 401a, 401b, 401c, and one large-diameter prism (second prism) 411. Each of the small-
また、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃの大角面４０２から、大径プリズム４１１の大角面４１２までの光路長ｗは、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃに共通とされている。本実施の形態では、図４に示すように、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃの小角面４０３の一端を、大径プリズム４１１の大角面４１２に接触させることで、光路長ｗが共通となるようにしている。なお、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃの小角面４０３の一端が、大径プリズム４１１の大角面４１２に接触している必要はない。例えば、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃの小角面４０３の一端と大径プリズム４１１の大角面４１２との間に、所定の治具を配置しても良い。
The optical path length w from the large-
また、例えば、小径プリズム４０１ａの大角面４０２に入射する光ビームの入射方向と、大径プリズム４１１の小角面４１３より出射する光ビームの出射方向とが、互いに平行になるように、小径プリズム４０１ａと大径プリズム４１１とが所定の角度関係となるように配置されている。これは、小径プリズム４０１ｂ，４０１ｃについても同様である。この実施の形態でも、小角面４０３及び小角面４１３における光ビームの屈折角度は０度であり、小角面４０３及び小角面４１３を入出射する光ビームの進行方向は変化しない。また、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃは、各々の大角面４０２が互いに平行にされ、各々の小角面４０３も互いに平行にされている。
Further, for example, the small-
本実施の形態のアナモルフィックプリズムでは、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃの側では、大角面４０２で光ビームが屈折する方向に配列された、大角面４０２と小角面４０３との複数の組を備え、大径プリズム４１１の側では、１組の大角面４１２及び小角面４１３を備えていることになる。
The anamorphic prism of the present embodiment includes a plurality of sets of a
本実施の形態のアナモルフィックプリズムでは、例えば、小径プリズム４０１ａの大角面４０２に入射したビーム形状が円形のコリメートビームは、小径プリズム４０１ａ（大角面４０２）に所定の角度で入射することで、大径プリズム４１１の側（図４の紙面下方向）に進行方向が傾き、この進行方向が傾く方向（図４の紙面上下方向）のビーム径が大きくなり、小角面４０３から垂直に出射する。また、小径プリズム４０１ａの小角面４０３より出射した光ビームは、大径プリズム４１１の大角面４１２に上記所定の入射角で入射することで入射方向に対して進行方向が傾き、この傾く方向のビーム径がさらに大きくなる。
In the anamorphic prism of the present embodiment, for example, a collimated beam having a circular beam shape incident on the large-
この結果、大径プリズム４１１を出射したコリメートビームのビーム形状は、進行方向が傾く方向のビーム径が大きい楕円形となる。また、大径プリズム４１１を透過することで進行方向が変更されたコリメートビームは、小径プリズム４０１ａに入射するコリメートビームの入射方向に平行な状態とされて大径プリズム４１１の小角面４１３より垂直に出射する。
As a result, the beam shape of the collimated beam emitted from the large-
同様に、小径プリズム４０１ｂ，４０１ｃの大角面４０２に入射したコリメートビームは、小径プリズム４０１ｂ，４０１ｃを透過することで大径プリズム４１１の側に進行方向が傾き、小径プリズム４０１ｂ，４０１ｃの小角面４０３より垂直に出射して大径プリズム４１１の大角面４１２に入射する。また、各大径プリズム４１１に入射したコリメートビームは、進行方向が傾いて小径プリズム４０１ｂ，４０１ｃに入射する方向に平行な状態とされ、かつ、進行方向が傾く方向のビーム径が大きくされた状態で、大径プリズム４１１の小角面４１３より垂直に出射する。
Similarly, the collimated beam that has entered the large-
また、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃの各々の大角面４０２から、大径プリズム４１１の大角面４１２までの光ビームの光路長が互いに等しいので、ビーム径が変更される方向の各光ビームのピッチｄは、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃの大角面４０２の側と、大径プリズム４１１の小角面４１３の側とで、変化しない。
Further, since the optical path lengths of the light beams from the
以上に説明した本実施の形態におけるアナモルフィックプリズムでは、複数の小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃと、１つの大径プリズム４１１とを備えるようにした。言い換えると、本実施の形態では、複数の組の大角面４０２及び小角面４０３と、１組の大角面４１２及び小角面４１３とを備えるようにした。この結果、本実施の形態によれば、小径プリズムの数と等しい大径プリズムを用意する場合に比較して、部品の数を大幅に削減することができる。
The anamorphic prism according to the present embodiment described above includes a plurality of small-
また、複数の小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃは、１つの大径プリズム４１１に対して位置を合わせればよく、光軸の調整などが容易に行える。また、本実施の形態では、小径側において、ビーム径変換方向に複数のプリズム（小径プリズム）を配置するようにしているので、大径側の場合に比較して、個々のプリズムを小さくすることができ、ビーム径方向の間隔をより狭くすることが可能となる。加えて、本実施の形態によれば、小径プリズム４０１ａ〜４０１ｃ毎に、ビーム径の変換状態が変更できるようになる。
The plurality of small-
なお、本実施の形態においても、前述した実施の形態１の場合と同様に、ビーム径が変換される方向と垂直な方向において、複数の小径プリズムの大角面及び小角面が各々共通する面内に配置されるように、光ビームの配列に対応して各々小径プリズムを配置しても良い。また、この方向に配列された複数の光ビームに対して、１つの小径プリズムを対応させるようにしても良い。この場合、複数の光ビームが、１つの小径プリズムの異なる領域を通過することになる。また、本実施の形態においても、１つの光ビームを複数の光路に切り替える場合にも対応できる。 Also in the present embodiment, in the same manner as in the first embodiment described above, the large angle surfaces and the small angle surfaces of the plurality of small diameter prisms are in the same plane in the direction perpendicular to the direction in which the beam diameter is converted. Each of the small-diameter prisms may be arranged corresponding to the arrangement of the light beams. Further, one small-diameter prism may correspond to a plurality of light beams arranged in this direction. In this case, a plurality of light beams pass through different regions of one small-diameter prism. The present embodiment can also cope with a case where one light beam is switched to a plurality of optical paths.
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態２では、ビーム径を拡大しようとする場合は光ビームが入射される側、言い換えると、ビーム径を縮小しようとする場合は光ビームが縮小されて出射される側に、プリズム（小径プリズム）を複数備えることで、複数の組の大角面及び小角面を備えるようにしたが、これに限るものではない。一体に成形した光学部品により、複数の組の大角面及び小角面を備えるようにしてもよい。図５は、実施の形態３におけるアナモルフィックプリズムの構成例を示す断面図である。
[Embodiment 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described above, the prism is arranged on the side on which the light beam is incident when trying to enlarge the beam diameter, in other words, on the side on which the light beam is reduced and emitted when trying to reduce the beam diameter. By providing a plurality of (small-diameter prisms), a plurality of sets of large-angle surfaces and small-angle surfaces are provided, but the present invention is not limited to this. A plurality of sets of large-angle surfaces and small-angle surfaces may be provided by integrally molded optical components. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of the anamorphic prism in the third embodiment.
本実施の形態におけるアナモルフィックプリズムは、複数（３つ）の大角面５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ、及びこれらに対応する小角面５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃを備えた一体構造の小径側光学部品（第１プリズム）５０１と、１組の大角面５１２及び小角面５１３を備えた大径プリズム（第２プリズム）５１１とを備えるものである。では、アナモルフィックプリズムとして光が入射（出射）する側に、大角面５０２ａ〜５０２ｃが形成され、大径プリズム５１１の側に小角面５０３ａ〜５０３ｃが形成されている。また、大径プリズム５１１は、小径側光学部品５０１の側が大角面５１２とされ、アナモルフィックプリズムとして光が出射（入射）する側が小角面５１３とされている。
The anamorphic prism according to the present embodiment includes a plurality of (three) large-
また、小径側光学部品５０１の大角面５０２ａ〜５０２ｃから、大径プリズム５１１の大角面５１２までの光路長は、大角面５０２ａ〜５０２ｃに共通とされている。本実施の形態では、図５に示すように、小径側光学部品５０１は、各小角面の延長部と大角面の延長部が交差する側の延長先の、小角面５０３ａ〜５０３ｃが形成されている側に、各小角面と大角面の組毎に当接面５２１を設けてある。また、当接面５２１は、これと小角面との境界線が、各小角面５０３ａ〜５０３ｃの中央部から等しい距離となるように形成されている。なお、当接面５２１は、各組に設ける必要はない。
The optical path length from the
本実施の形態のアナモルフィックプリズムでは、上述したように形成した小径側光学部品５０１の当接面５２１を大径プリズム５１１の大角面５１２に当接させ、大角面５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃから、大角面５１２までの光ビームの光路長が共通となるようにしている。
In the anamorphic prism of the present embodiment, the
本実施の形態のアナモルフィックプリズムにおいては、また、例えば、小径側光学部品５０１の大角面５０２ａに入射する光ビームの入射方向と大径プリズム５１１の小角面５１３より出射する光ビームの出射方向とが互いに平行になるように、大角面５０２ａ及び小角面５０３ａと大径プリズム５１１とが所定の角度関係となるように配置されている。これは、大角面５０２ｂ，５０２ｃ及び小角面５０３ｂ，５０３ｃについても同様である。また、小径側光学部品５０１は、各々の大角面５０２ａ〜５０２ｃが互いに平行にされ、各々の小角面５０３ａ〜５０３ｃも互いに平行にされている。
In the anamorphic prism of the present embodiment, for example, the incident direction of the light beam incident on the large-
ところで、本実施の形態のアナモルフィックプリズムでも、小径プリズム側では、大角面で光ビームが屈折する方向に配列された、大角面と小角面との複数の組を備え、大径プリズム側では、１組の大角面及び小角面を備えていることになる。 By the way, the anamorphic prism of the present embodiment also includes a plurality of pairs of a large angle surface and a small angle surface arranged in the direction in which the light beam is refracted on the large angle surface on the small diameter prism side, and on the large diameter prism side. One set of large angle surfaces and small angle surfaces are provided.
本実施の形態のアナモルフィックプリズムでは、例えば、小径側光学部品５０１の大角面５０２ａに入射したビーム形状が円形のコリメートビームは、大角面５０２ａに所定の入射角で入射することで、大径プリズム５１１の側（図５の紙面下方向）に進行方向が傾き、進行方向が傾く（屈折する）方向（図５の紙面上下方向）のビーム径が大きくなり、小角面５０３ａより垂直に出射する。また、小径側光学部品５０１の小角面５０３ａより出射した光ビームは、大径プリズム５１１の大角面５１２に上記所定の入射角で入射することで入射方向に対して進行方向が傾き、この傾く方向のビーム径がさらに大きくなる。
In the anamorphic prism according to the present embodiment, for example, a collimated beam having a circular beam shape incident on the large-
この結果、大径プリズム５１１を出射したコリメートビームのビーム形状は、進行方向が傾く方向のビーム径が大きい楕円形となる。また、大径プリズム５１１に入射することで進行方向が変更されたコリメートビームは、小径側光学部品５０１に入射するコリメートビームの入射方向に平行な状態とされて大径プリズム５１１の小角面５１３より垂直に出射する。
As a result, the collimated beam emitted from the large-
同様に、小径側光学部品５０１の大角面５０２ｂ，５０２ｃに入射したコリメートビームは、小径側光学部品５０１を透過することで大径プリズム５１１の側に進行方向が傾き、小径側光学部品５０１の小角面５０３ｂ，５０３ｃより垂直に出射して大径プリズム５１１の大角面５１２に入射する。この後、大径プリズム５１１を透過することで進行方向が傾いて小径側光学部品５０１に入射する方向に平行な状態とされ、かつ、進行方向が傾く方向のビーム径が大きくされた状態で、大径プリズム５１１の小角面５１３より垂直に出射する。
Similarly, the collimated beam incident on the large-angle surfaces 502b and 502c of the small-diameter side
また、大角面５０２ａ〜５０２ｃから、大径プリズム５１１の大角面５１２までの光ビームの光路長が互いに等しいので、ビーム径が変更される方向の各光ビームのピッチｄは、小径側光学部品５０１の大角面の側と、大径プリズム５１１の小角面５１３の側とで、変化しない。
Further, since the optical path lengths of the light beams from the large-
以上に説明した本実施の形態におけるアナモルフィックプリズムでは、小径側光学部品５０１と、１つの大径プリズム５１１とを備えるようにした。言い換えると、本実施の形態においても、複数の組の大角面５０２及び小角面５０３と、１組の大角面５１２及び小角面５１３を備えるようにした。この結果、本実施の形態によれば、複数の小径プリズム及び大径プリズムを用意する場合に比較して、部品の数を大幅に削減することができる。また、本実施の形態によれば、小径側光学部品５０１の当接面５２１を大径プリズム５１１の大角面５１２に当接させればよく、光軸の調整などが非常に簡便に行える。また、本実施の形態においても、各小径側光学部品５０１の各大角面，小角面の組毎に、ビーム径の変換状態を変更することが可能である。
The anamorphic prism in the present embodiment described above includes the small-diameter side
なお、本実施の形態においても、前述した実施の形態１の場合と同様に、ビーム径が変換される方向と垂直な方向において、同一の大角面及び小角面の組に、複数の光ビームを透過させるようにしても良い。この場合、小径側光学部品５０１において、複数の光ビームが、１組の大角面及び小角面の異なる領域を通過することになる。また、本実施の形態においても、１つの光ビームを複数の光路に切り替える場合にも対応できる。
In the present embodiment as well, as in the case of the first embodiment described above, a plurality of light beams are applied to the same set of large angle surface and small angle surface in the direction perpendicular to the direction in which the beam diameter is converted. You may make it permeate | transmit. In this case, in the small-diameter side
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図６は、実施の形態４におけるアナモルフィックプリズムの構成例を示す断面図である。本実施の形態におけるアナモルフィックプリズムは、複数（２つ）の小径プリズム（第１プリズム）６０１ａ，６０１ｂ及び１つの大径プリズム６１１（第２プリズム）ａの組と、２つの小径プリズム６０１ｃ，６０１ｄ及び１つの大径プリズム６１１（第２プリズム）ｂの組とを備えるようにしたものである。各組において、複数の小径プリズムと１つの大径プリズムの構成は、前述した実施の形態２と同様である。従って、各組において、複数の小径プリズムを、前述した実施の形態３と同様に一体に形成しても良い。
[Embodiment 4]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of the anamorphic prism in the fourth embodiment. The anamorphic prism in this embodiment includes a plurality of (two) small-diameter prisms (first prisms) 601a and 601b and a single large-diameter prism 611 (second prism) a, two small-
本実施の形態のアナモルフィックプリズムでは、前述した実施の形態に比較し、より多くの光ビームやより多くの切り替え光路に対応させる場合、アナモルフィックプリズムの光学系の寸法の増大を抑制できるようになる。例えば、より多くの光ビームに対応させるために、ビーム径変換方向により多くの小径プリズムを配置する場合、本実施の形態によれば、前述した実施の形態に比較し、光ビームの光路方向（図の紙面左右方向）の寸法の増大が抑制できる。 In the anamorphic prism of the present embodiment, an increase in the size of the optical system of the anamorphic prism can be suppressed in the case where the anamorphic prism is made to correspond to more light beams and more switching optical paths than the above-described embodiment. It becomes like this. For example, in the case where more small-diameter prisms are arranged in the beam diameter conversion direction in order to deal with more light beams, according to the present embodiment, the optical path direction ( It is possible to suppress an increase in dimension in the horizontal direction of the drawing.
［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図７は、実施の形態５におけるアナモルフィックプリズムの構成例を示す断面図である。本実施の形態におけるアナモルフィックプリズムは、４つの小径プリズム（第２プリズム）７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃ，７０１ｄに１つの大径側光学部品（第１プリズム）７１１を組み合わせ、２つの小径プリズム７０１ａ，７０１ｂに、大径側光学部品７１１の大角面７１２ａを対応させ、２つの小径プリズム７０１ｃ，７０１ｄに、大径側光学部品７１１の大角面７１２ｂを対応させたものである。なお、大径側光学部品７１１は、２つの大角面７１２ａ，７１２ｂに対し、１つの小角面７１３を備えている。
[Embodiment 5]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of the anamorphic prism in the fifth embodiment. The anamorphic prism in the present embodiment combines four small-diameter prisms (second prisms) 701a, 701b, 701c, and 701d with one large-diameter side optical component (first prism) 711, two small-
従って、本実施の形態では、複数（２つ）の小径プリズム７０１ａ，７０１ｂ及び１つの大角面７１２ａの組と、２つの小径プリズム７０１ｃ，７０１ｄ及び１つの大角面７１２ｂの組とを備えるようにしたものである。なお、本実施の形態においても、各組において、複数の小径プリズムを、前述した実施の形態３と同様に一体に形成しても良い。
Therefore, in this embodiment, a set of a plurality (two) of small-
本実施の形態のアナモルフィックプリズムでも、前述した実施の形態１〜３に比較し、より多くの光ビームやより多くの切り替え光路に対応させる場合、アナモルフィックプリズムの光学系の寸法の増大を抑制できるようになる。例えば、より多くの光ビームに対応させるために、ビーム径変換方向により多くの小径プリズムを配置する場合、本実施の形態によれば、前述した実施の形態に比較し、光ビームの光路方向（図の紙面左右方向）の寸法の増大が抑制できる。また、上述した実施の形態４に比較し、大角面の側を１つの大径側光学部品７１１としているので、より部品の数を減少させることができ、また、光軸の調整などが容易に行える
Even in the anamorphic prism according to the present embodiment, the dimensions of the optical system of the anamorphic prism are increased when the anamorphic prism corresponds to more light beams and more switching optical paths than the first to third embodiments. Can be suppressed. For example, in the case where more small-diameter prisms are arranged in the beam diameter conversion direction in order to deal with more light beams, according to the present embodiment, the optical path direction ( It is possible to suppress an increase in dimension in the horizontal direction of the drawing. In addition, compared with the above-described fourth embodiment, since the large-angle surface side is one large-diameter side
１０１…小径プリズム、１０２…大角面（第１の面）、１０３…小角面（第２の面）、１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ…コリメートビーム、１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ…大径プリズム、１１２…大角面、１１３…小角面、１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ…コリメートビーム。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第１の面及びこの第１の面に対して所定の角度で配置された第２の面を有し、前記第１プリズムから出射された光ビームのビーム径の寸法を前記１つの方向に拡大して前記第２の面より出射する第２プリズムと
を備え、
前記第１プリズム及び前記第２プリズムのいずれか一方は、前記１つの方向に配列された前記第１の面と前記第２の面との複数の組を備え、
前記第１プリズムの第２の面と前記第２プリズムの第１の面とは所定の角度で対向して配置され、
前記第１プリズムの第１の面から前記第２プリズムの第１の面までの光ビームの光路長は、前記複数の組の間で共通とされている
ことを特徴とするアナモルフィックプリズム。 A first surface and a second surface disposed at a predetermined angle with respect to the first surface, the size of the beam diameter of the light beam incident from the first surface being increased in one direction; A first prism that exits from the second surface;
A first surface and a second surface disposed at a predetermined angle with respect to the first surface, and the beam diameter of the light beam emitted from the first prism is expanded in the one direction. And a second prism that exits from the second surface,
Either one of the first prism and the second prism includes a plurality of sets of the first surface and the second surface arranged in the one direction,
The second surface of the first prism and the first surface of the second prism are arranged to face each other at a predetermined angle,
An anamorphic prism, wherein an optical path length of a light beam from a first surface of the first prism to a first surface of the second prism is common among the plurality of sets.
前記第１プリズム及び前記第２プリズムの一方は、前記第２の面と前記第１の面との組毎に、個別のプリズムとされている
ことを特徴とするアナモルフィックプリズム。 The anamorphic prism according to claim 1,
One of the first prism and the second prism is an individual prism for each set of the second surface and the first surface. An anamorphic prism, wherein:
前記第１プリズム及び前記第２プリズムの一方は、前記第２の面と前記第１の面との複数の組が一体に形成されている
ことを特徴とするアナモルフィックプリズム。 The anamorphic prism according to claim 1,
One of the first prism and the second prism is an anamorphic prism in which a plurality of sets of the second surface and the first surface are integrally formed.
前記第１プリズムは、前記１つの方向に配列された前記第１の面と前記第２の面との複数の組を備えて一体に形成され、
前記第１プリズムの第２の面と前記第２プリズムの第１の面とが対向して配置され、
前記第１プリズムの前記第２プリズムの側に配置された当接面を備え、
前記第１プリズムは、前記当接面を前記第２プリズムの第１の面に当接させている
ことを特徴とするアナモルフィックプリズム。 The anamorphic prism according to claim 3,
The first prism is integrally formed with a plurality of sets of the first surface and the second surface arranged in the one direction,
The second surface of the first prism and the first surface of the second prism are arranged to face each other,
A contact surface disposed on the second prism side of the first prism;
The anamorphic prism, wherein the first prism has the contact surface in contact with the first surface of the second prism.
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