JPH052147A - 光路合成光学系 - Google Patents
光路合成光学系Info
- Publication number
- JPH052147A JPH052147A JP3177735A JP17773591A JPH052147A JP H052147 A JPH052147 A JP H052147A JP 3177735 A JP3177735 A JP 3177735A JP 17773591 A JP17773591 A JP 17773591A JP H052147 A JPH052147 A JP H052147A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical path
- prism
- light
- optical system
- wavelengths
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来になく、光線強度の著しい低下及び偏光
状態等の制約がなく、かつ複数の波長の光線を同一光路
上に合成可能な光路合成光学系を得る。 【構成】 光路合成光学系において、入射方向及び波長
が互いに異なる複数の光線を、各々異なるふれ角を与え
て射出方向が同一になるよう偏光させるプリズム部材を
備える。
状態等の制約がなく、かつ複数の波長の光線を同一光路
上に合成可能な光路合成光学系を得る。 【構成】 光路合成光学系において、入射方向及び波長
が互いに異なる複数の光線を、各々異なるふれ角を与え
て射出方向が同一になるよう偏光させるプリズム部材を
備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば人工衛星間での
光通信の送信光学系、光デイスク用光学ヘッド、レーザ
ドップラー速度計等の光源部装置に用いられる光路合成
光学系に関するものである。
光通信の送信光学系、光デイスク用光学ヘッド、レーザ
ドップラー速度計等の光源部装置に用いられる光路合成
光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、２つの別々な光の光路を合成する
ための手段としては、ハーフミラー（図３）により分割
された透過光と反射光とを合成するもの、偏光ビームス
プリッタ（図４）により偏光面で分割されたものを合成
するもの、ダイクロイックミラー（図５）により特定の
波長領域の光のみを反射し、残りを透過する作用を利用
するもの等が用いられている。
ための手段としては、ハーフミラー（図３）により分割
された透過光と反射光とを合成するもの、偏光ビームス
プリッタ（図４）により偏光面で分割されたものを合成
するもの、ダイクロイックミラー（図５）により特定の
波長領域の光のみを反射し、残りを透過する作用を利用
するもの等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示したようにハーフミラー２０による２波長光線の合成
においては、ハーフミラー２０に入射した２波長の入射
光線２１と２２の強度の和は、ハーフミラー２０で合成
された射出光線２３と２４の強度の和と等しい。しかし
ながら、ハーフミラー２０による吸収や波長差に伴うハ
ーフミラー２０の光学特性の差異により、射出光線２３
および２４の各波長成分の強度は上記強度和の半分以下
となる。このため、合成された後の著しく強度低下した
射出光線を使用することは、効率の点からみても問題が
ある。
示したようにハーフミラー２０による２波長光線の合成
においては、ハーフミラー２０に入射した２波長の入射
光線２１と２２の強度の和は、ハーフミラー２０で合成
された射出光線２３と２４の強度の和と等しい。しかし
ながら、ハーフミラー２０による吸収や波長差に伴うハ
ーフミラー２０の光学特性の差異により、射出光線２３
および２４の各波長成分の強度は上記強度和の半分以下
となる。このため、合成された後の著しく強度低下した
射出光線を使用することは、効率の点からみても問題が
ある。
【０００４】また、図４に示した偏光ビームスプリッタ
ー３０による二波長光線の合成においては、偏光ビーム
スプリッタ３０に入射する２波長の光線３１と３２はそ
の偏光状態が互いに直交している時（偏光ベクトルの内
積の和が零）にのみ偏光面での合成が可能であり、実際
に２波長の光線を合成する場合、それぞれの光線の偏光
状態を調整しなければならないという制約がある。
ー３０による二波長光線の合成においては、偏光ビーム
スプリッタ３０に入射する２波長の光線３１と３２はそ
の偏光状態が互いに直交している時（偏光ベクトルの内
積の和が零）にのみ偏光面での合成が可能であり、実際
に２波長の光線を合成する場合、それぞれの光線の偏光
状態を調整しなければならないという制約がある。
【０００５】図５に示したようなダイクロイックミラー
４０による２波長光線の合成では、ダイクロイックミラ
ー４０の性質上、近接した２波長に用いると、ダイルク
ロイックミラー４０の不完全さから、正確に２波長を合
成できない。また、もれ光線４４が増加するため合成さ
れた射出光線が強度低下し効率が悪い等の問題がある。
４０による２波長光線の合成では、ダイクロイックミラ
ー４０の性質上、近接した２波長に用いると、ダイルク
ロイックミラー４０の不完全さから、正確に２波長を合
成できない。また、もれ光線４４が増加するため合成さ
れた射出光線が強度低下し効率が悪い等の問題がある。
【０００６】さらに、いずれの方法も一つの部材で三種
以上の異波長の光線の光路を合成することはできないと
いう問題がある。そこで本発明では、上記問題を解消
し、かつ複数の波長の光線について、その光路を一つに
合成することを可能とする光路合成光学系を得ることを
目的とする。
以上の異波長の光線の光路を合成することはできないと
いう問題がある。そこで本発明では、上記問題を解消
し、かつ複数の波長の光線について、その光路を一つに
合成することを可能とする光路合成光学系を得ることを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１に記載の発明に係る光路合成光学系では、異る波
長の光線を同一光路上に合成する光路合成光学系におい
て、入射方向および波長が互いに異なる複数の光線を、
各々異なるふれ角を与えて射出方向が同一になるように
偏向させるプリズム部材を備えている。
求項１に記載の発明に係る光路合成光学系では、異る波
長の光線を同一光路上に合成する光路合成光学系におい
て、入射方向および波長が互いに異なる複数の光線を、
各々異なるふれ角を与えて射出方向が同一になるように
偏向させるプリズム部材を備えている。
【０００８】また、請求項２に記載の光路合成光学系で
は、請求項１に記載の光路合成光学系において、前記複
数の光線を前記プリズム部材の入射面へ平行に導くため
のコリメーターレンズと、該コリメーターレンズの前側
焦点面上に斜設された複数の反斜面を有する反射部材
と、前記複数の光線を各々前記反斜面上に集光させる結
像光学系とを備えている。
は、請求項１に記載の光路合成光学系において、前記複
数の光線を前記プリズム部材の入射面へ平行に導くため
のコリメーターレンズと、該コリメーターレンズの前側
焦点面上に斜設された複数の反斜面を有する反射部材
と、前記複数の光線を各々前記反斜面上に集光させる結
像光学系とを備えている。
【０００９】また、請求項３に記載の光路合成光学系で
は、請求項１に記載の光路合成光学系において、前記プ
リズム部材の入射面での前記複数の光線の入射位置を調
整するために、前記反射部材と前記コリメータレンズと
が光軸方向に沿って相対的に移動可能に設けられてい
る。
は、請求項１に記載の光路合成光学系において、前記プ
リズム部材の入射面での前記複数の光線の入射位置を調
整するために、前記反射部材と前記コリメータレンズと
が光軸方向に沿って相対的に移動可能に設けられてい
る。
【００１０】
【作用】本発明は、複数の互いに異なる光線を同一光路
上に合成する手段として図１に示すようなプリズム部材
を備えた光学系であることが特徴である。ここで、互い
に異なる波長の光線２，３，４は、各々の波長に応じた
プリズム１によるふれ角δ2,δ3,δ4 を有する。従っ
て、これらの光線を合成するためには、各々の光線の射
出方向が全て同一となるように各々の光線の波長に対応
した入射角でプリズム１に入射させなければならない。
上に合成する手段として図１に示すようなプリズム部材
を備えた光学系であることが特徴である。ここで、互い
に異なる波長の光線２，３，４は、各々の波長に応じた
プリズム１によるふれ角δ2,δ3,δ4 を有する。従っ
て、これらの光線を合成するためには、各々の光線の射
出方向が全て同一となるように各々の光線の波長に対応
した入射角でプリズム１に入射させなければならない。
【００１１】ここで、空気中に置かれたプリズム１に対
する各光線の入射角は、プリズム１の頂角とその素材ガ
ラスの各波長に於る屈折率ｎと射出角を一定とした条件
から、下式のスネルの法則を用いることにより計算で求
めることができる。 ｎ＝Sin ｉ／Sin ｒ （ｉ：投射角，ｒ：屈折角） 本発明では、プリズム部材において、波長に応じた入射
角を定めているので、所定の角度でプリズム１に入射し
た複数波長の光線２，３，４は、プリズム１から射出す
る時点で同一の光路上に合成され１つの射出光線５とな
っている。
する各光線の入射角は、プリズム１の頂角とその素材ガ
ラスの各波長に於る屈折率ｎと射出角を一定とした条件
から、下式のスネルの法則を用いることにより計算で求
めることができる。 ｎ＝Sin ｉ／Sin ｒ （ｉ：投射角，ｒ：屈折角） 本発明では、プリズム部材において、波長に応じた入射
角を定めているので、所定の角度でプリズム１に入射し
た複数波長の光線２，３，４は、プリズム１から射出す
る時点で同一の光路上に合成され１つの射出光線５とな
っている。
【００１２】以上に説明した如く、本発明は、スネルの
法則に則り、波長に応じたプリズムによるふれ角の違い
を利用して複数の異なる波長光線を同一光路上に合成す
ることを可能とするものである。
法則に則り、波長に応じたプリズムによるふれ角の違い
を利用して複数の異なる波長光線を同一光路上に合成す
ることを可能とするものである。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明の一実施例に係る光路合成光
学系について図２をもって説明する。人工衛星間の光通
信の送信光学系は、送信用光源と追尾用光源からの光線
を同一光路上に合成し、合成送信光として送信が行なわ
れる。本実施例は、このような２つの互いに異なる波長
の光線を同一光路上に合成する場合に用いられるもので
ある。
学系について図２をもって説明する。人工衛星間の光通
信の送信光学系は、送信用光源と追尾用光源からの光線
を同一光路上に合成し、合成送信光として送信が行なわ
れる。本実施例は、このような２つの互いに異なる波長
の光線を同一光路上に合成する場合に用いられるもので
ある。
【００１４】図において、本光学系は、２つの互いに異
なる波長の光線を射出する光源の半導体レーザ１４，１
５と、光源から射出した光線を集光して光源像を形成す
る結像光学系１３a ，１３b と、前記２つの光源像の形
成位置に各々反斜面が斜設されるよう配置されたミラー
１２と、該ミラー１２の反斜面で反射された光源像から
の射出光を平行にするコリメータレンズ１１と、前記各
々平行に入射する２つの光線を同一光路上に合成するプ
リズム部材１０とで構成されている。
なる波長の光線を射出する光源の半導体レーザ１４，１
５と、光源から射出した光線を集光して光源像を形成す
る結像光学系１３a ，１３b と、前記２つの光源像の形
成位置に各々反斜面が斜設されるよう配置されたミラー
１２と、該ミラー１２の反斜面で反射された光源像から
の射出光を平行にするコリメータレンズ１１と、前記各
々平行に入射する２つの光線を同一光路上に合成するプ
リズム部材１０とで構成されている。
【００１５】半導体レーザ１４と１５からそれぞれ射出
した互いに波長の異なる光束λ1 ，λ2 は、結像光学系
１３a ，１３b により集光され光源像が結像される。こ
の結像点１２a ，１２b に配置されたミラー１２の反斜
面によって反射される光源像からの射出光はコリメータ
ーレンズ１１に入射する。
した互いに波長の異なる光束λ1 ，λ2 は、結像光学系
１３a ，１３b により集光され光源像が結像される。こ
の結像点１２a ，１２b に配置されたミラー１２の反斜
面によって反射される光源像からの射出光はコリメータ
ーレンズ１１に入射する。
【００１６】ここで、これら異なる波長に基づく光源像
をコリメータレンズ１１の前側焦点面上の異なる位置に
形成されるように設定したことによって、各々の光源像
からの射出光はコリメータレンズ１１を介して、異なる
入射角をもって平行にプリズム１０へ入射する。
をコリメータレンズ１１の前側焦点面上の異なる位置に
形成されるように設定したことによって、各々の光源像
からの射出光はコリメータレンズ１１を介して、異なる
入射角をもって平行にプリズム１０へ入射する。
【００１７】また、２光線が同一方向に射出されるよう
なプリズムに対する光線の入射角度はスネルの法則によ
り求まるが、基準とする波長の光線については最小ふれ
角をなす角度で入射させると、入射光線と射出光線がプ
リズムに対して対称で、プリズム内を透過する光線がプ
リズムの底辺ＢＣに平行となるので、光学系の設計が簡
便である。
なプリズムに対する光線の入射角度はスネルの法則によ
り求まるが、基準とする波長の光線については最小ふれ
角をなす角度で入射させると、入射光線と射出光線がプ
リズムに対して対称で、プリズム内を透過する光線がプ
リズムの底辺ＢＣに平行となるので、光学系の設計が簡
便である。
【００１８】即ち、基準となる光線の入射角を最小ふれ
角となるように設定した場合の射出角は、入射角と同一
であるため、他の波長の光線をそれ自身のふれ角と基準
とする波長のふれ角との差異分だけずらしてプリズムに
入射させるようにすれば良い。これにより、プリズムか
らの射出方向は基準光線の射出方向と同一となり、２つ
の波長の光線が簡単に合成できる。
角となるように設定した場合の射出角は、入射角と同一
であるため、他の波長の光線をそれ自身のふれ角と基準
とする波長のふれ角との差異分だけずらしてプリズムに
入射させるようにすれば良い。これにより、プリズムか
らの射出方向は基準光線の射出方向と同一となり、２つ
の波長の光線が簡単に合成できる。
【００１９】プリズム１０に対する光線の入射位置の調
整は、ミラー１２をコリメータレンズ１１の光軸方向に
平行に移動させることで行なうことができる。即ち、光
源像の結像点を、コリメータレンズ１１の前側焦点面上
において移動させることでコリメータレンズ１１、プリ
ズム１０への入射角度が調整できる。
整は、ミラー１２をコリメータレンズ１１の光軸方向に
平行に移動させることで行なうことができる。即ち、光
源像の結像点を、コリメータレンズ１１の前側焦点面上
において移動させることでコリメータレンズ１１、プリ
ズム１０への入射角度が調整できる。
【００２０】さらに、光軸調整に当り、基準とする波長
の光線の光軸をコリメータレンズ１１の光軸と同一に設
定しておけば、他の光線の光軸が、そのふれ角と基準光
線のふれ角との差異分だけコリメータレンズ１１の光軸
とずれるようミラー２２によって光源像の反射角度を調
整すれば良く、光学系の設計をより簡便にする。
の光線の光軸をコリメータレンズ１１の光軸と同一に設
定しておけば、他の光線の光軸が、そのふれ角と基準光
線のふれ角との差異分だけコリメータレンズ１１の光軸
とずれるようミラー２２によって光源像の反射角度を調
整すれば良く、光学系の設計をより簡便にする。
【００２１】また、波長が近接している場合、プリズム
による光線のふれ角の差異は微小である。しかし、光源
の素子体はある程度の大きさがあるため、実際に装置を
構成するに当っては、適切な光路長を設定すれば、各々
の波長に応じた異なるふれ角を与えることができる。よ
って、本実施例においては、使用する光線の波長が近接
していても同一光路上に合成することが可能となる利点
もある。
による光線のふれ角の差異は微小である。しかし、光源
の素子体はある程度の大きさがあるため、実際に装置を
構成するに当っては、適切な光路長を設定すれば、各々
の波長に応じた異なるふれ角を与えることができる。よ
って、本実施例においては、使用する光線の波長が近接
していても同一光路上に合成することが可能となる利点
もある。
【００２２】なお、以上の実施例では、発散光を供給す
る半導体レーザを光源としているが、平行光束を供給す
るレーザ等を光源としても良い。
る半導体レーザを光源としているが、平行光束を供給す
るレーザ等を光源としても良い。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、合
成系の光線強度の著しい低下がなく、偏光状態に依存せ
ずに、かつ波長が近接していても複数の波長の光線を同
一の光路に合成することができる。しかも、装置の小型
化にも寄与する。また、反射部材近傍で一旦結像させた
場合は、光束が細いガスレーザのみならず、半導体レー
ザ、ＬＥＤ等を光源として使用することが可能となる等
の効果も得られる。
成系の光線強度の著しい低下がなく、偏光状態に依存せ
ずに、かつ波長が近接していても複数の波長の光線を同
一の光路に合成することができる。しかも、装置の小型
化にも寄与する。また、反射部材近傍で一旦結像させた
場合は、光束が細いガスレーザのみならず、半導体レー
ザ、ＬＥＤ等を光源として使用することが可能となる等
の効果も得られる。
【図１】本発明の光路合成光学系に用いたプリズム部材
による光路合成の説明図である。
による光路合成の説明図である。
【図２】本発明の一実施例に係る光路合成系の概略構成
図である。
図である。
【図３】従来の光路合成光学系に用いられるハーフミラ
ーによる光路合成の説明図である。
ーによる光路合成の説明図である。
【図４】従来の光路合成光学系に用いられる偏光ビーム
スプリッタによる光路合成の説明図である。
スプリッタによる光路合成の説明図である。
【図５】従来の光路合成光学系に用いられるダイクロイ
ックミラーによる光路合成の説明図である。
ックミラーによる光路合成の説明図である。
１，１０：プリズム
２，３，４：入射光線
δ2,δ3,δ4 ：ふれ角
５：合成光線
１１：コリメータレンズ
１２：ミラー
１２a,１２b ：一次光源像の結像点
１３a,１３b ：結像光学系
１４，１５：半導体レーザ
λ1 ：半導体レーザ１４からの光線
λ2 ：半導体レーザ１５からの光線
２０：ハーフミラー
２１，２２：入射光線
２３，２４：射出合成光線
３０：偏光ビームスプリッタ
３１：偏光の振動方向が紙面に垂直である入射光線
３２：偏光の振動方向が紙面に平行である入射光線
３３：射出合成光線
４０：ダイクロイックミラー
４１，４２：入射光線
４３：射出合成光線
４４：ダイクロイックミラーの不完全性によるもれ光線
Claims (3)
- 【請求項１】 異る波長の光線を同一光路上に合成する
光路合成光学系において、入射方向および波長が互いに
異なる複数の光線を、各々異なるふれ角を与えて射出方
向が同一になるように偏向させるプリズム部材を備えた
ことを特徴とする光路合成光学系。 - 【請求項２】 前記複数の光線を前記プリズム部材の入
射面へほぼ平行に導くためのコリメーターレンズと、該
コリメーターレンズの前側焦点面上に斜設された複数の
反斜面を有する反射部材と、前記複数の光線を各々前記
反斜面上に集光させる結像光学系とを備えたことを特徴
とする請求項１に記載の光路合成光学系。 - 【請求項３】 前記プリズム部材の入射面での前記複数
の光線の入射位置を調整するために、前記反射部材と前
記コリメータレンズとが光軸方向に沿って相対的に移動
可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載
の光路合成光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177735A JPH052147A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 光路合成光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177735A JPH052147A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 光路合成光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH052147A true JPH052147A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=16036211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3177735A Pending JPH052147A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 光路合成光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH052147A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002250893A (ja) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 光ビーム合成方法・光ビーム合成プリズム・マルチビーム光源装置 |
| US9823558B2 (en) | 2014-06-26 | 2017-11-21 | Seiko Epson Corporation | Light source device, method for manufacturing light source device, and projector |
-
1991
- 1991-06-24 JP JP3177735A patent/JPH052147A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002250893A (ja) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 光ビーム合成方法・光ビーム合成プリズム・マルチビーム光源装置 |
| US9823558B2 (en) | 2014-06-26 | 2017-11-21 | Seiko Epson Corporation | Light source device, method for manufacturing light source device, and projector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7413311B2 (en) | Speckle reduction in laser illuminated projection displays having a one-dimensional spatial light modulator | |
| JP4936818B2 (ja) | ダイクロイックプリズムによる光分割した測量機 | |
| US20030117601A1 (en) | Pulse-width extending optical systems, projection-exposure apparatus comprising same, and manufacturing methods using same | |
| US10254552B2 (en) | Laser array | |
| JPWO2008099939A1 (ja) | 光分割素子、距離測定装置 | |
| JPH068934B2 (ja) | 光束合成装置 | |
| JP2000227635A (ja) | 投射型表示装置 | |
| JP2003536061A (ja) | 光学測距装置 | |
| JPH0693044B2 (ja) | プリズム光学系及びそれを用いた情報装置 | |
| JPH0763943A (ja) | 合波装置 | |
| EP0278929B1 (en) | Alignment means for a light source emitting invisible laser light | |
| CN210488147U (zh) | 消激光散斑装置及扫描投影设备 | |
| US11237467B2 (en) | Light synthesizing device | |
| KR101444508B1 (ko) | 광원 장치 | |
| US20040095969A1 (en) | Fiber laser apparatus | |
| US5724183A (en) | Light gathering apparatus | |
| JPH052147A (ja) | 光路合成光学系 | |
| JPH10301056A (ja) | 投・受光装置 | |
| JP3548282B2 (ja) | 光分岐光学系 | |
| JP6345963B2 (ja) | 光照射装置および描画装置 | |
| JP2005099459A (ja) | 光束径変換素子およびこれを用いたレーザ光送受光装置 | |
| EP2975448B1 (en) | Electronic appliance, and method for combining together laser light | |
| JP7456250B2 (ja) | 光源装置、プロジェクタおよび機械加工装置 | |
| JP2002250893A (ja) | 光ビーム合成方法・光ビーム合成プリズム・マルチビーム光源装置 | |
| JPH04111381A (ja) | 半導体レーザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000118 |