JPH03203715A - 多波長ビームスプリッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、入射ビーム光を複数の出射ビーム光に分割す
るビームスプリッタ装置に関し、特に入射白色ビーム光
を色要素別に複数の出射ビーム光に分割するビームスプ
リッタ装置に関する。

（従来の技術） 従来、光波長分波器として特公昭５６−４０３２１号に
示されるものが知られている。この光波長分波器は、ガ
ラスのバルクの両面に面方向に分離した誘電体干渉膜を
形成し、ガラスのバルクに入射した多重化された波長帯
のうちから誘電体干渉膜により波長選択的に取り出すも
のである。

また、入射ビーム光を複数の平行なビーム光として取り
出すビーム分割装置として、特開昭５２１２２１３５号
に示されるものが知られている。

このビーム分割器は、ガラス体の対向する両面の一方に
、高い内部反射を有する被覆を形成するとともに、他方
に一部反射用の被覆を形成したものである。

そして、前記光波長分波器により分波された各色のビー
ム光を夫々上述したビーム分割装置に入射することらよ
り、色要素別に夫々複数のビーム光を得ることが出来る
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の技術によれば、光波長分波器
から出射される色要素の異なるビーム光毎に夫々ビーム
分割装置を設ける必要があり、従って光波長分波器と複
数のビーム分割装置とのアオリ機ｍ等の位置合わせの機
構を必要とし、また装置も大型化するという不具合があ
った。

そこで本発明の目的は、位置合わせ機構を不要化するこ
とが出来るとともに、装置の小型化を達成出来る多波長
ビームスプリッタＫｌを提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成すべく本発明の多波長ビームスプリッタ
装置は、白色レーザビーム光を入射する第１透光性基板
及び射出側の第２透光性基板を接着した構造を備え、前
記第１透光性基板の入射面には入射領域と第１全反射領
域とを有し、前記第１透光性基板の接着面及び前記第２
透光性基板の接着面からなる接着部に、入射した白色レ
ーザビーム光を色分解する二つ以上の帯域透過領域を形
成するとともに、この帯域透過領域と面方向に交互に形
成される第２全反射領域を形成し、前記第２透光性基板
の射出面に、前記帯域透過領域を通過したビーム光を前
記第２全反射領域とともに反射を繰り返してビーム分割
する半透過領域を形成したことを特徴とする。

（作用） 白色レーザビーム光を色要素別のビーム光に色分解する
接着部と、この接着部によって色分解されたビーム光を
複数のビーム光に分岐する第２透光性基板とを有してい
るため、色要素の異なるビーム毎に夫々ビーム分割装置
を設ける必要がなく、またアオリ機構等の位置合わせ機
構を不要化することが出来る。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係わる多波長ビームスプリッタ装置
の断面図、第２図は接着部の要部拡大断面図である。

本実施例の多波長ビームスプリッタ装置１は、第１透光
性基板２と第２透光性基板３とを接着部６０を介して接
着して構成される。前記第１透光性基板２及び第２透光
性基板３は共に光学ガラスからなり、本実施例ではＢ１
０−７（１−１ＯＹＡ株式会社製）を使用した。そして
第１透光性基板２の一方の主表面である入射面２Ａ及び
他方の主表面である接着面２Ｂは共に光学研磨されてい
る。

また第２透光性基板３の一方の主表面である接着面３Ｂ
及び他方の主表面である出射面３Ａも共に光学研磨され
ている。

前記第１透光性基板２の入射面２Ａには、端部に位置す
る入射領域２１と、この入射領域２１に隣接して略中央
部に位置する第１全反射領域２２とが形成される。前記
入射領域２１には反射防止膜２４が蒸着され、本実施例
ではこの反射防止膜２４はＭｇＦ２を膜厚λ／４で真空
蒸着して構成される。前記第１全反射領域２２には全反
射膜２５が蒸着される。この全反射ｆｆ！２５はＡ１の
金属層とＭｇＦ２の誘電体層からなり、耐候性を向上さ
せるために５Ｉ０２層のオーバーコートが施されている
。

前記第２透光性基板３の接着面３Ｂには帯域透過領域４
５，４７．４９と第２全反射領域４６゜４８．５０とを
面方向に交互に形成する。即ち、先ず帯域透過領１ａ４
５には色の３原色の内、赤色を透過するダイクロイック
膜５１を形成する。このダイクロイック膜５１は、１，
９層からなり、第２透光性基板３の接着面３Ｂ上に膜厚
λ／８のＴ０２　ＩＩ−同λ／４（７）Ｓ　ｉ　０２　
Ｎ−ｌ１ｉ１λ／４（７）１０２層−同λ／４の８１０
２層−同λ／４の１０２層−同λ／４の５ｉ０２層−同
λ／４のＴｏ２層−同λ／４の５ｉ０２層−同λ／４の
１０２層−同λ／４のＭＯＦ２層−同λ／４の１０２層
−同λ／４の５ｉ０２層−同λ／４の１０２層−同λ／
４の５ｉ０２層−同λ／４の１０２層−同λ／４の５ｉ
０２層−同λ／４の１０２層−同λ／４の５ｉ０２層−
同λ／８の１０２層の順で蒸着して構成される。尚、こ
こでλ−４９０ｎｍである。

前記帯域透過領域４５に隣接する第２全反射領域４６に
は、全反射膜５２を蒸着する。この全反射膜５２は全反
射Ｉｌｌ　２５と同様に、金Ｒ層であるＡ１層と、誘電
体層であるｔＪｃ）Ｆ２層とから構成され、オーバーコ
ートは省略されている。

また前記第２全反射領１４６には帯域透過領域４７が隣
接し、この帯域透過領域４７には３原色の内、緑色を透
過するダイクロイック膜５３を形成する。このダイクロ
イック膜５３はダイクロツク膜５１と同様に構成され、
膜厚は、λ＝４００ｎｍについてのものである。

前記帯域透過領域４７に隣接する第２全反射領域４８に
は全反射膜５４が蒸着され、この全反射膜５４は全反射
膜５１と実質的に同一のものが使用される。

前記第２全反射領域４８に隣接する帯域透過領１４４９
には無コート部分５５が形成される。そしてこの帯域透
過領域４９に隣接して第２全反射領［５０が形成される
。この第２全反射領域５０は本実施例では全反射膜５２
と実質的に同一の全反射Ｉ！Ｊ５６が用いられる。

全反射領域５２．５４．５６は同一の全反ｔＪ４膜なの
で、蒸着マスクを工夫することにより同時蒸着も可能で
ある。

前記第２透光性基板３の出射面３Ａには半透過領域３１
，３３．３５と反射防止領域３２．３４゜３６とが面方
向に交互に形成される。半透過領域３１は、第２透光性
基板３の射出面３Ａに半透過膜３７を蒸着してなる。こ
の半透過１１！３７は、７層からなり、基板３側から順
にＴ　ｉ　０２層−８ｉＯ２層−Ｔ　ｉ　０２　ｌｌ−
８ｉ　０２層−Ｔｉ０２層ＭｇＦ２１ｔｌＮ−ＺｒＯ２
Ｎを蒸着して構成され、各層の厚さはλ／４（λ＝６３
６ｎｍ）に形成される。この半透過膜３７によれば、６
３６ｎｍｔ”８５％反射（Ｐ偏光）を得ることが出来る
。

前記半透過１１１３７に隣接する反（ト）防止膜１ａ３
２には反射防止ｇ！３８が蒸着され、この反射防止膜３
８は反射防止膜２４．２６と実質的に同一のものが使用
される。モして前記反射防止領域３２に隣接する半透過
領域３３には、第２透光性基板３の出射面３Ａに半透過
膜３９が蒸着される。この半透過膜３９は７層からなり
、基板３側から順にＴｉＯ＋層−８ｉＯ２１−ＴｉＣ）
Ｌ！−８ｉＯ２層−Ｔｉ０２層−８　ｉ　０２１１ｉ−
Ｚ　ｒｏ２１１ｉを蒸着して構成され、各層の厚さはλ
／４（λ−５３５ｎｍ）に形成される。この半透過膜３
９によれば、５３５ｎｍで８５％反射（Ｐ偏光）を得る
ことが出来る。前記半透過領域３３に隣接する反射防止
領域３４には、反射防止膜３８と同一の反射防止膜４０
が蒸着される。そして前記反射防止領域３４に隣接する
半透過膜ｔａ３５には第２透光性基板３の射出面３Ａに
半透過膜４１が蒸着される。この半透過膜４１は７層か
らなり、基板３側から順にＴｉＯ２層−８ｉ０２層−Ｔ
ｉ０２層−８ｉ０２層−ＺｒＯ２１−８ｉ０２層−Ｚｒ
０１！Ｊを蒸着して構成され、各層の厚さはλ／４（λ
−４４２ｎｍ）に形成される。この半透過ＩＩ！Ｊ４１
によれば、４４２ｎｍで８１％反射（Ｐ偏光）を得るこ
とが出来る。

前記反射防止領域３５に隣接する反射防止領域３６には
、反射防止膜４２が蒸着され、この反射防止膜４２は反
射防止膜４０と実質的に同一のものが使用される。

反射防止膜域３２，３４．３６は、反射防止膜２１と同
一の膜なので、蒸着工程の簡略化を目的とし、蒸着マス
ク等の工夫をすることによって反射防止膜３２．３４．
３６．２１を同一ロットで処理することも可能である。

以上の第１透光性基板２と第２透光性基板３とを接着す
るには、夫々の接着面２Ｂ、３Ｂ間を平行な対向させ、
これらの接着面２Ｂ、３Ｂ間に透明に有機樹脂接着材（
商品名スリーボンドＭＣ３０４１）を充填して接着され
る。この有機樹脂接着層６は、第１及び第２透光性基板
２，３とほぼ等しい屈折率を有する。以上の如く接着部
６０が構成される。従って接着面２Ｂ、３Ｂには反射防
止膜を形成する必要がなく、また帯域透過領域４つにも
反射防止膜を形成しなくても同作用のため反射光が発生
しない。更に全反射膜５２．５４゜ｂ６は密封されるた
め、耐候性のオーバーコートを省略することが出来る。

以上の如く構成される多波長ビームスプリッタ装置１に
よれば、先ず入射領域２１に入射角３０°で入射された
白色レーザビーム光１は、反射防止膜２４及び第１透光
性基板２を透過し、接着部６０内の帯域透過領ｊｉＡ４
５のダイクロイック膜５１に入射する。このダイクロイ
ック膜５１により白色レーザビーム光Ｉの内、赤色光ビ
ームＲが色分解されて透過する。即ち、ダイクロイック
膜５１により白色レーザビーム光Ｉに含まれる５７０ｎ
ｍ以上の光は透過し、５５０ｎｍ以下の光は反射する。

そして赤色光ビームＲは中心波長６３６ｎｍ帯の半透過
膜３７により約２０％が透過されて第１赤色出射ビーム
光ｒ１を出射する。また、半透明膜３７で約８０％反射
された赤色光ビームＲは全反射ｇ！５２と半透過Ｉ！３
７との間で反射を繰り返しながら第１赤色出射ビーム光
ｒ１と互いに平行な第２〜第５赤色出射ビーム光ｒ２〜
ｒ５を出射する。尚、ここでｒ６は残りの不用光である
。

また、前記接着部６０の帯域透過領１ｊ１４５のダイク
ロイック膜５１で反射された反射光である第１分波ビー
ム光１１は、第１全反射領域２２の全反射膜２５で折り
返されて帯域透過領域４７のダイクロインク膜５３に入
射する。このダイクロイック膜５３に入射した第１分波
ビーム光１１の内、緑色光ビームＧが分波されて透過す
る。即ち、ダイクロイック膜５１により白色レーザビー
ム光Ｉに含まれる５５０ｎｍ以下の光は全反射膜２５で
反）１され、この反射した第１分波ビーム光１１はダイ
クロイック膜５３で４４０ｎｍ以下であって且つ３８０
ｎｍ以上の光が反射され、４６０ｎｍ以上の光が透過す
る。この透過した光は５５０ｎｍ以下であって且つ４６
０ｎｍ以上であり中心波長５３５ｎｍの緑色光ビームＧ
である。この緑色光ど一ムＧは中心波長５３５ｎｍ帯の
半透過膜３９により約２０％が透過されて第１緑色出射
ビーム光ｒ１を出射する。また半透過膜３９で約８０％
反射された緑色光じ−ムＲは全反射膜５４と半透過Ｆ！
３９との間で反射を繰り返しながら、第１緑色出射ビー
ムｇ１と互いに平行な第２〜第５緑色出射ビーム光ｇ２
〜ｑ５を出射する。尚、ここでｇ６は残りの不用光であ
る。

更に前記ダイクロイック膜５３で反射された反射光であ
る第２分波ビーム光Ｉ２は、第１全反射領［２２の全廃
ｒＡ膜２５で折り返されて帯域透過領域４つの無コート
部５５に青色光ビームＢとして入射する。この帯域透過
領域４９に入射した青色光ビームＢは半透過領域３５の
半透過膜４１に入射する。そしてこの４６０ｎｍ以下且
つ３８０ｎｍ以上の第２分波光Ｉ２は中心波長４４２ｎ
ｍ帯の半透過膜４１により約２０％が透過されて第１青
色出射ビーム光ｂ１を出射する。また半透過膜４って約
８０％反射された青色光ビームＢは企及０ＡＩＱ　５６
と半透過膜４１との間で反（ト）を繰り返しながら第１
青色出射ビーム光ｂ１と互いに平行な第２〜第５青色出
射ビーム光ｂ２〜ｂ５を出射覆る。尚、ここでｂ６は不
用光である。

尚、当設計によると半透過膜３７，３９．４１から出射
される光はそれぞれ５本づつであり、半透過膜３７，３
９．４１と全反射膜５２．５４゜５６との間でくり返し
反射されるそれぞれ５本以降の光は、反射防止膜３８．
４０．４２により外部に出射され、これにより不用光ｒ
ｅ　、　ｑｓ　、　ｂ６によるノイズを防止している。

第３図は本発明に係わる第２実施例を示す多波長ビーム
スプリッタ装置の断面図、第４図は同接着部の断面図で
ある。

図中、第１１実施例と実質的に同一の構成部分には同一
の符号を付し、その説明は省略する。第２実施例では中
心波長８３０ｎｍ帯のダイクロイック膜６１、全反射膜
６２及び半透過膜６３を設けた点が異なっている。即ち
、第２透光性基板３の接着面３Ｂにダイクロイック膜６
１に隣接して全反射１Ｉ６２を設け、これにより第２全
反射領域６４を形成し、この第２全反射領域６４に隣接
して帯域透過領域６５を形成し、この帯域透過領域６５
をダイクロイックＷＡ６１から構成したものである。こ
のダイクロイック膜６１は誘電体多層膜からなり、ｓｏ
ｏｎｍ以上の光は透過し、７８０ｎｍ以下の光は反射す
る特性を備えている。

一方、第２透光性基板３の出射面３Ｂには、半透過領域
３７に隣接して反射防止膜［６７が形成され、この反射
防止領域６７は反射防止膜３８と同様な反射防止膜６８
を接着面３Ｂに蒸着して構成される。この反射防止領域
６７の隣には半透過領域６６が形成され、この半透過領
域６６は中心波長８３０ｎｍの半透過膜６３を接着面３
Ｂに蒸着して構成される。

以上の如く構成された第２実施例によれば、白色レーザ
ビーム光Ｉを入射領域２１からダイクロイック膜６１に
向かって入射することにより、このダイクロイック膜６
１でｓｏｏｎｍ以上の光は透過し、７８０ｎｍ以下の光
は反射して分岐される。そして中心波長８３０ｎｍの半
透過膜６３と全廃１）Ｉｇ！６２とで多重反射しながら
複数の出射光ｔ１〜ｔ５を得ることが出来る。そして反
射した７８０ｎｍ以下の光１は第１全反射領域２２の全
反射膜２５で反射された後、第１実施例と同様に分波さ
れて６３６ｎｍ（赤色光）、５３５ｎｍ（緑色光）及び
４４２（青色光）の波長でそれぞれ分割される。

尚、以上においてダイクロイックＷＡ５１．５３゜６１
の位置を入れ替えることにより、取り出す色要素の順番
を変更することが出来る。

以上の実施例によれば、白色レーザビーム光Ｉを第１透
光性基板２と第２透光性基板３との接着部６０に施す色
要素別のダイクロイック膜５１゜５３．６１の種類によ
って、何色の色要素にも分岐して取り出すことが出来、
同一方向に同間隔で容易に出射することが出来る。また
半透過膜３７゜３９．４１．６３の面方向の寸法及び全
反射膜４６．２５，５２，５４．５６．６２の面方向の
寸法、白色レーザビーム光Ｉの入射角度、第１透光性基
板２の板厚、第２透光性基板３の板厚等を変更すること
により、出射ビームの本数やビームピッチも容易に変更
することが出来る。従って位置合わせ機構を不要化覆る
ことが出来るとともに、装置の小型化を達成することが
出来る。

また第２透光性基板３は、ビームピッチを小さくした場
合に板厚が薄くなるが厚板の第１透光性基板２に接着す
る構造としたため、必要な強度を得ることが出来る。

尚、前記ダイクロイック膜、全反射膜、半透過膜の誘電
体材料としては、実施例に示したちの以外に、Ａｌ２Ｏ
３、Ｔａ２０５、ＣｅＦ２、Ｙ２Ｏ３等でも良い。また
短波長域の色要素を取り出す場合には、ＨｆＯ２等の誘
電体材料を用いることにより光ロスを少なくすることが
出来る。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く本発明によれば、白色レー
ザビーム光を入射する第１透光性基板及び射出側の第２
透光性基板を接着した構造を備え、前記第１透光性基板
の入射面には入射領域と第１全反射領域とを有し、前記
第１透光性基板の接着部及び前記第２透光性基板の接着
部からなる接着部に、入手した白色レーザビーム光を色
分解する二つ以上の帯域透過領域を形成するとともに、
この帯域透過領域と面方向に交互に形成される第２全反
射領域を形成し、前記第２透光性基板の射出面に、前記
帯１Ｉｉ１透過領域を通過したビーム光をを前記第２全
反射領域とともに反射を繰り返してビーム分割する半透
過領域を形成して多波長ビームスプリッタ装置を構成し
たため、色要素の異なるビーム毎に夫々ビーム分割装置
を設ける必要がなく、またアオリ機構等の位置合わせ機
構を不要化することができ、従って装置の小型化を達成
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は多波長ビームスプリッタｖ装置の断面図、第２
図は同要部拡大断面図、第３図は第２実施例の断面図、
第４図は同要部拡大断面図である。 フ０ １・・・多波長ビームスチリツタ装置 ２・・・第１透過性基板、２Ａ・・・入射面、２Ｂ、３
Ｂ・・・接着面、３・・・第２透光性基板、３Ａ・・・
出射面、２１・・・入射領域、２２・・・第１全反射領
域、 ３１．３３．３５・・・半透過領域 ４５．４７．４９・・・帯域透過領域 ４６゜ ４８゜ ５６・・・第２全反射領域 ６０・・・接着部 ■・・・白色レーザビーム光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 白色レーザビーム光を入射する第１透光性基板及び射出
   側の第２透光性基板を接着した構造を備え、前記第１透
   光性基板の入射面には入射領域と第１全反射領域とを有
   し、前記第１透光性基板の接着面及び前記第２透光性基
   板の接着面からなる接着部に、入射した白色レーザビー
   ム光を色分解する二つ以上の帯域透過領域を形成すると
   ともに、この帯域透過領域と面方向に交互に形成される
   第２全反射領域を形成し、前記第２透光性基板の射出面
   に、前記帯域透過領域を通過したビーム光を前記第２全
   反射領域とともに反射を繰り返してビーム分割する半透
   過領域を形成した多波長ビームスプリツタ装置。