JP2011526377A - 波長分離ビームスプリッタ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2008年6月27日付の米国特許仮出願第61/076,484号の優先権を主張し、この米国特許仮出願の内容の全体が、あらゆる目的のために、ここでの言及によって本明細書に援用される。
sin(角度181)=arcsin((n31/n46)sin(角度180)
ここで、n31およびn46は、それぞれ要素31および要素46の屈折率である。理想的には、角度180は、偏光効果を回避するために、可能な限り角度181に近い。n31およびn32(要素32の屈折率)が充分に大きい(例えば、1.75以上である)場合、空隙46を低屈折率の流体またはセメントで満たしても、依然として戻りの反射において全反射を達成することが可能である。全反射が生じるように保証するためのn46についての境界条件は、以下のとおりである。
n46=(n32)sin(角度183)
例えば、要素32が、1.773という屈折率を有するOhara社のS−JAH66という光学ガラスで製作され、角度183が、60度である場合、n46は、1.535よりも小さくなければならない。空隙46を満たすための材料の良好な選択肢は、約1.43という屈折率を有するDow Corning社のSylgard 184である。また、Sylgardは、硬化しても柔軟なままであり、したがって、プリズム構造内の熱膨張に関する問題が防止される。空隙を埋める利点として、1)プリズムの構造がより堅固になること、2)空隙の透過が改善されること、および3)空隙を通過するときの偏光の影響が軽減されること、が挙げられる。
Claims (54)
- 1つ以上のダイクロイックミラーと、
広帯域の入射光ビームを前記1つ以上のダイクロイックミラーを通って案内し、前記広帯域のビームを2つ以上の部分波長帯ビームへと分割するように構成された複数の光学プリズムと、
を備えている光学ビーム分割装置。 - 前記ダイクロイックミラーが、入射ビームとの小さな入射角を有している請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記光学プリズムおよびダイクロイックミラーが、前記部分波長帯ビームを、前記入射ビームの向きに平行な向きを有する出射ビームとして形成するようにさらに構成されている請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記光学プリズムおよびダイクロイックミラーが、前記部分波長帯ビームを、前記入射ビームの向きに直角な向きを有する出射ビームとして形成するようにさらに構成されている請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記光学プリズムを、当該光学ビーム分割装置をコンパクトな三次元配置へと畳むために回転させることができる請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記光学プリズムが、コンパクトな円筒形のスリーブへと挿入されるように構成されている請求項5に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記ダイクロイックミラーが、約30度未満の入射ビームとの入射角を有している請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記光学プリズムを、前記部分波長帯ビームを対称な配置へと向けるために回転させることができる請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 第1のダイクロイック表面において反射させられた部分波長帯ビームが、光学プリズムの内部で全反射させられる請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 一部分が第1のプリズムの第1の反射面によって形成されている第1の平行な空隙、をさらに備えている請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記第1の平行な空隙が、低い屈折率を有する流体または光学セメントで満たされている請求項10に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記第1の平行な空隙が、Dow Corning社のSylgard 184で満たされている請求項10に記載の光学ビーム分割装置。
- 一部分が第2のプリズムの第1の反射面によって形成されている第2の平行な空隙、をさらに備えている請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記第2の平行な空隙が、低い屈折率を有する流体または光学セメントで満たされている請求項13に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記第2の平行な空隙が、Dow Corning社のSylgard 184で満たされている請求項14に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記広帯域の入射ビームを側方にずらすための平行四辺形のプリズム、をさらに備えている請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記広帯域の入射ビームの第1の出射部分波長帯ビーム、第2の出射部分波長帯ビーム、および第3の出射部分波長帯ビームが、前記広帯域の入射ビームを中心とする正三角形のパターンでプリズムシステムから出る請求項16に記載の光学ビーム分割装置。
- 第1のプリズムと前記平行四辺形のプリズムとの間に位置し、前記広帯域の入射ビームに対して垂直である第1の枢動面、をさらに備えている請求項16に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記平行四辺形のプリズムを、前記第1の枢動面上で前記第1のプリズムに対して回転させることができる請求項18に記載の光学ビーム分割装置。
- 第2のプリズムと第3のプリズムとの間に位置し、前記広帯域の入射ビームに対して垂直である第2の枢動面、をさらに備えている請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記第2のプリズムを、前記第2の枢動面上で前記第3のプリズムに対して回転させることができる請求項20に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記広帯域の入射ビームの第1の出射部分波長帯ビーム、第2の出射部分波長帯ビーム、および第3の出射部分波長帯ビームの各々が、前記入射ビームに含まれる波長帯の一部分を含んでいる請求項1に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記広帯域の入射ビームが、白色の可視光であり、前記広帯域の入射ビームの前記第1の出射部分波長帯ビーム、前記第2の出射部分波長帯ビーム、および前記第3の出射部分波長帯ビームの各々が、赤色、緑色、および青色で構成されるグループから選択される請求項22に記載の光学ビーム分割装置。
- 前記広帯域の入射ビームの波長帯が、450〜1800nmであり、前記広帯域の入射ビームの前記第1の出射部分波長帯ビーム、前記第2の出射部分波長帯ビーム、および前記第3の出射部分波長帯ビームの波長帯が、450〜650nm、650〜900nm、および900〜1800nmで構成されるグループから選択される請求項22に記載の光学ビーム分割装置。
- 潜望鏡システムにおいて使用されるべく動作することができる請求項22に記載の光学ビーム分割装置。
- カメラにおいて使用されるべく動作することができる請求項22に記載の光学ビーム分割装置。
- 投射装置において使用されるべく動作することができる請求項22に記載の光学ビーム分割装置。
- 3つの光ビームをただ1つの光ビームへと結合させるべく動作することができる請求項22に記載の光学ビーム分割装置。
- 光ビームを分割するための方法であって、
広帯域の入射光ビームを1つ以上のダイクロイックミラーおよび光学プリズムシステムを通って案内するステップと、
前記ダイクロイックミラーおよび前記光学プリズムシステムを利用して前記ただ1つの広帯域の入射光ビームから部分波長帯ビームを分離するステップと、
を含んでいる方法。 - 前記部分ビームを前記入射ビームに平行な向きを有するように案内するステップ、をさらに含んでいる請求項29に記載の方法。
- 前記部分ビームを前記入射ビームに直角な向きを有するように案内するステップ、をさらに含んでいる請求項29に記載の方法。
- 前記光学プリズムシステムを、コンパクトな三次元配置へと畳むステップ、をさらに含んでいる請求項29に記載の方法。
- 前記光学プリズムの配置をコンパクトな円筒形のスリーブへと挿入するステップ、をさらに含んでいる請求項32に記載の方法。
- 前記光学プリズムシステムを、前記部分波長帯ビームを対称な配置へと向けるべく回転させるステップ、をさらに含んでいる請求項30に記載の方法。
- 部分波長帯ビームを第1のダイクロイック表面から反射させ、該部分波長帯ビームを前記光学プリズムの内部で全反射させるステップ、をさらに含んでいる請求項29に記載の方法。
- 第1の平行な空隙を、部分的に第1のプリズムの第1の反射面によって形成するステップ、をさらに含んでいる請求項29に記載の方法。
- 前記第1の平行な空隙を、低い屈折率を有する流体または光学セメントで満たすステップ、をさらに含んでいる請求項36に記載の方法。
- 前記第1の平行な空隙を、Dow Corning社のSylgard 184で満たすステップ、をさらに含んでいる請求項36に記載の方法。
- 第2の平行な空隙を、部分的に第2のプリズムの第2の反射面によって形成するステップ、をさらに含んでいる請求項29に記載の方法。
- 前記第2の平行な空隙を、低い屈折率を有する流体または光学セメントで満たすステップ、をさらに含んでいる請求項39に記載の方法。
- 前記第2の平行な空隙を、Dow Corning社のSylgard 184で満たすステップ、をさらに含んでいる請求項39に記載の方法。
- 前記広帯域の入射ビームを、平行四辺形のプリズムを使用して側方にずらすステップ、をさらに含んでいる請求項29に記載の方法。
- 前記広帯域の入射ビームの第1の出射部分波長帯ビーム、第2の出射部分波長帯ビーム、および第3の出射部分波長帯ビームを、前記広帯域の入射ビームを中心とする正三角形のパターンで前記プリズムシステムから出るように構成するステップ、をさらに含んでいる請求項42に記載の方法。
- 第1のプリズムと前記平行四辺形のプリズムとの間に位置し、前記広帯域の入射ビームに対して垂直である第1の枢動面を、枢動させるステップ、をさらに含んでいる請求項42に記載の方法。
- 前記平行四辺形のプリズムを、前記第1の枢動面において前記第1のプリズムに対して回転させるステップ、をさらに含んでいる請求項44に記載の方法。
- 第2のプリズムと第3のプリズムとの間に位置し、前記広帯域の入射ビームに対して垂直である第2の枢動面を、枢動させるステップ、をさらに含んでいる請求項29に記載の方法。
- 前記第2のプリズムを、前記第2の枢動面において前記第3のプリズムに対して回転させるステップ、をさらに含んでいる請求項46に記載の方法。
- 広帯域の入射ビームを、該広帯域の入射ビームに含まれる第1の出射部分波長帯ビーム、第2の出射部分波長帯ビーム、および第3の出射部分波長帯ビームへと分割するステップ、をさらに含んでいる請求項29に記載の方法。
- 広帯域の入射ビームを、赤色、緑色、および青色で構成されるグループから選択される部分ビームへと分割するステップ、をさらに含んでいる請求項48に記載の方法。
- 広帯域の入射ビームを、450〜650nm、650〜900nm、および900〜1800nmで構成されるグループから選択される部分へと分割するステップ、をさらに含んでいる請求項48に記載の方法。
- 当該光学装置を、潜望鏡システムにおいて使用されるように構成するステップ、をさらに含んでいる請求項48に記載の方法。
- 当該光学装置を、カメラにおいて使用されるように構成するステップ、をさらに含んでいる請求項48に記載の方法。
- 当該光学装置を、投射装置において使用されるように構成するステップ、をさらに含んでいる請求項48に記載の方法。
- 当該光学装置を、3つの光ビームをただ1つの光ビームへと結合させるように構成するステップ、をさらに含んでいる請求項48に記載の方法。
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