JPH05264813A - 広波長域ビームスプリッタ、光学装置、ビームスプリッタの製造方法及び平行光学ビーム合併法 - Google Patents
広波長域ビームスプリッタ、光学装置、ビームスプリッタの製造方法及び平行光学ビーム合併法Info
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- JPH05264813A JPH05264813A JP4160991A JP16099192A JPH05264813A JP H05264813 A JPH05264813 A JP H05264813A JP 4160991 A JP4160991 A JP 4160991A JP 16099192 A JP16099192 A JP 16099192A JP H05264813 A JPH05264813 A JP H05264813A
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 深い紫外線から赤外線までの波長域で動作す
る非常に広い波長域で使用できかつ未被覆の透明物質で
構成されるビームスプリッタ又は光学素子を提供する。 【構成】 波長１９０ナノメータの深い紫外線から赤外
線までの波長域で動作する非常に広い波長域のビームス
プリッタは厚さが０.１０〜０.１５mmの未被覆の透明物
質で構成される。
る非常に広い波長域で使用できかつ未被覆の透明物質で
構成されるビームスプリッタ又は光学素子を提供する。 【構成】 波長１９０ナノメータの深い紫外線から赤外
線までの波長域で動作する非常に広い波長域のビームス
プリッタは厚さが０.１０〜０.１５mmの未被覆の透明物
質で構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学素子、特に紫外、可
視及び赤外線スペクトルにわたるビームを反射するビー
ムスプリッタに関する。
視及び赤外線スペクトルにわたるビームを反射するビー
ムスプリッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】光学の科学分野でビームスプリッタは投
射する光学ビームの一部を反射し、一部を透過する部分
鏡である。事実上、総てのビームスプリッタは可視スペ
クトルで使用される。この種のビームスプリッタの一面
上に１mm程度の厚さの反射防止被覆が設けられ、他の面
上に部分反射性被覆が設けられる。この型式のビームス
プリッタは入射光学ビームの所定量を反射したり透過す
るように容易に構成し、設計の対象となる可視スペクト
ルに対して適当に機能させることができる。
射する光学ビームの一部を反射し、一部を透過する部分
鏡である。事実上、総てのビームスプリッタは可視スペ
クトルで使用される。この種のビームスプリッタの一面
上に１mm程度の厚さの反射防止被覆が設けられ、他の面
上に部分反射性被覆が設けられる。この型式のビームス
プリッタは入射光学ビームの所定量を反射したり透過す
るように容易に構成し、設計の対象となる可視スペクト
ルに対して適当に機能させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光学科学は最近マイク
ロスペクトロメータ及び他の高度に発達した特殊機器の
発展で可視スペクトルから赤外スペクトル、特に紫外ス
ペクトルの分野まで拡大している。上記の非可視領域で
は上記のようなビームスプリッタは、可視領域のビーム
スプリッタに使用される部分反射及び反射防止被覆は約
３００ナノメータ（nm）以下の波長に対しては不透明で
あり、１９０nm〜９００nmの広い範囲をカバーできない
ため適正に機能できない。従って従来の可視領域ビーム
スプリッタに設けられた被覆は赤外及び紫外範囲におけ
る正常使用を妨害するように動作する。
ロスペクトロメータ及び他の高度に発達した特殊機器の
発展で可視スペクトルから赤外スペクトル、特に紫外ス
ペクトルの分野まで拡大している。上記の非可視領域で
は上記のようなビームスプリッタは、可視領域のビーム
スプリッタに使用される部分反射及び反射防止被覆は約
３００ナノメータ（nm）以下の波長に対しては不透明で
あり、１９０nm〜９００nmの広い範囲をカバーできない
ため適正に機能できない。従って従来の可視領域ビーム
スプリッタに設けられた被覆は赤外及び紫外範囲におけ
る正常使用を妨害するように動作する。
【０００４】１mm厚の透明プレートの両表面から反射防
止及び部分反射被覆を除去して紫外スペクトルに使用す
ることは、プレートの前面と後面に起こる複反射のため
実際的ではない。
止及び部分反射被覆を除去して紫外スペクトルに使用す
ることは、プレートの前面と後面に起こる複反射のため
実際的ではない。
【０００５】そこで、本発明は深い紫外線から赤外線ま
での波長域で動作する非常に広い波長域で使用できかつ
未被覆の透明物質で構成されるビームスプリッタ又は光
学素子を提供することにある。
での波長域で動作する非常に広い波長域で使用できかつ
未被覆の透明物質で構成されるビームスプリッタ又は光
学素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による広波長域ビ
ームスプリッタは、波長１９０ナノメータの深い紫外線
から赤外線までの波長域で動作し、平行な未被覆表面と
０.１５mm以下の厚さを有する透明物質で構成される。
透明物質は融解シリカ又はサファイアである。また、本
発明による光学装置は、相互に平行に配置されかつ各表
面から反射された入力ビームが次の隣接ビームスプリッ
タ上の入力ビームの入射点で整列する複数の広波長域ビ
ームスプリッタを含む。各広波長域ビームスプリッタは
平行な未被覆表面と０.１５mm以下の厚さを有する。こ
の光学装置は、深い紫外線から赤外線に達する複数の光
学的入力ビームの全特性を有する１つの出力ビームに前
記複数の光学的入力ビームを合併する。
ームスプリッタは、波長１９０ナノメータの深い紫外線
から赤外線までの波長域で動作し、平行な未被覆表面と
０.１５mm以下の厚さを有する透明物質で構成される。
透明物質は融解シリカ又はサファイアである。また、本
発明による光学装置は、相互に平行に配置されかつ各表
面から反射された入力ビームが次の隣接ビームスプリッ
タ上の入力ビームの入射点で整列する複数の広波長域ビ
ームスプリッタを含む。各広波長域ビームスプリッタは
平行な未被覆表面と０.１５mm以下の厚さを有する。こ
の光学装置は、深い紫外線から赤外線に達する複数の光
学的入力ビームの全特性を有する１つの出力ビームに前
記複数の光学的入力ビームを合併する。
【０００７】波長約１９０ナノメータの深い紫外線から
赤外線に達する波長域内で動作する本発明による光学的
ビームスプリッタの製造方法は、平行で未被覆の両表面
及び０.１５mm以下の厚さを有する透明物質を準備する
過程と、該透明物質をビーム通路内に該ビームに対して
一定角度で配置する過程とを含む。
赤外線に達する波長域内で動作する本発明による光学的
ビームスプリッタの製造方法は、平行で未被覆の両表面
及び０.１５mm以下の厚さを有する透明物質を準備する
過程と、該透明物質をビーム通路内に該ビームに対して
一定角度で配置する過程とを含む。
【０００８】また、深い紫外線と赤外線に達する複数の
平行光学ビームを、該複数の光学ビームの全波長特性を
有する出力ビームに合併する本発明による複数の平行光
学ビーム合併法は、それぞれ未被覆両面と０.１５mm以
下の厚さを有する透明物質からなる複数の広波長域ビー
ムスプリッタを得る過程と、前記複数の広波長域ビーム
スプリッタを相互に平行に重ねて配置する過程と、その
表面から反射した平行光学ビームの１つが次の隣接ビー
ムスプリッタ上の上記光学ビームの入射点に投射するよ
うに前記ビームスプリッタの各々を調整する過程とから
なる。
平行光学ビームを、該複数の光学ビームの全波長特性を
有する出力ビームに合併する本発明による複数の平行光
学ビーム合併法は、それぞれ未被覆両面と０.１５mm以
下の厚さを有する透明物質からなる複数の広波長域ビー
ムスプリッタを得る過程と、前記複数の広波長域ビーム
スプリッタを相互に平行に重ねて配置する過程と、その
表面から反射した平行光学ビームの１つが次の隣接ビー
ムスプリッタ上の上記光学ビームの入射点に投射するよ
うに前記ビームスプリッタの各々を調整する過程とから
なる。
【０００９】
【作用】本発明の広波長域のビームスプリッタは融解し
たシリカ又はサファイアの未被覆透明プレートで、厚さ
は０.１５mm以下で約１９０nmの深い、即ち波長の強い
紫外領域から赤外端に達するスペクトル領域まで有用で
ある。単一の狭い入射ビームは、この透明プレートの薄
さのため、二重の、しかし非常に接近した反射ビームと
して、ビームスプリッタから反射される。
たシリカ又はサファイアの未被覆透明プレートで、厚さ
は０.１５mm以下で約１９０nmの深い、即ち波長の強い
紫外領域から赤外端に達するスペクトル領域まで有用で
ある。単一の狭い入射ビームは、この透明プレートの薄
さのため、二重の、しかし非常に接近した反射ビームと
して、ビームスプリッタから反射される。
【００１０】
【実施例】図１は約１mm厚の透明な融解シリカのプレー
ト１０で形成された従来技術のビームスプリターの小片
を示す。プレート１０は一面に公知の技法により反射防
止物質１２が被覆され、反射表面には多層の絶縁性部分
反射被覆１４が設けられる。可視領域の狭い光学ビーム
１６がプレート１０と、部分反射被覆１４に４５゜の角
度で入射されると、ビームの一部は、被覆の厚さによっ
て異なるが、ビーム１８のようにこの表面から反射され
る。入射ビーム１６の残部はプレート１０を通り、更に
反射防止物質１２を通って射出ビーム２０を形成し、こ
のビームは入射ビーム１６と平行であるが、プレート１
０の厚さとその屈折率によって変わる大きさだけオフセ
ット、即ちずれている。
ト１０で形成された従来技術のビームスプリターの小片
を示す。プレート１０は一面に公知の技法により反射防
止物質１２が被覆され、反射表面には多層の絶縁性部分
反射被覆１４が設けられる。可視領域の狭い光学ビーム
１６がプレート１０と、部分反射被覆１４に４５゜の角
度で入射されると、ビームの一部は、被覆の厚さによっ
て異なるが、ビーム１８のようにこの表面から反射され
る。入射ビーム１６の残部はプレート１０を通り、更に
反射防止物質１２を通って射出ビーム２０を形成し、こ
のビームは入射ビーム１６と平行であるが、プレート１
０の厚さとその屈折率によって変わる大きさだけオフセ
ット、即ちずれている。
【００１１】前記のように、透明プレート上の反射防止
及び部分的反射被覆は、深い、即ち波長の短い紫外線放
射に対しては本質的に不透明である。透明プレートから
これらの被覆を単に除去しても実用的なビームスプリッ
タは得られない。代表的な１mmの厚の透明プレート２２
を被覆なしに図２に示す。紫外領域の狭い入力、即ち入
射ビーム２４は図１と同様に４５゜の角度でプレートの
一面に投射され、このビームの一部は反射ビーム２６と
してこの表面から反射される。入射ビーム２４の残部は
プレート２２を通り、他の一部は第２反射ビーム２８と
して反対面から反射され、残部は射出ビーム３０として
射出され、ビーム３０は入射ビーム２４と平行である
が、プレートの厚さとこの屈折率によって変わる量だけ
ずれている。もしプレート厚が１mmで又屈折率を約１.
５と仮定すると、第１及び第２反射ビーム、即ち２６と
２８間の分離距離は約０.６６mmで、これらのビームは
１つのビームに集束できない分離したビームで、大分部
の精密機器に対して充分な分離距離を有する。
及び部分的反射被覆は、深い、即ち波長の短い紫外線放
射に対しては本質的に不透明である。透明プレートから
これらの被覆を単に除去しても実用的なビームスプリッ
タは得られない。代表的な１mmの厚の透明プレート２２
を被覆なしに図２に示す。紫外領域の狭い入力、即ち入
射ビーム２４は図１と同様に４５゜の角度でプレートの
一面に投射され、このビームの一部は反射ビーム２６と
してこの表面から反射される。入射ビーム２４の残部は
プレート２２を通り、他の一部は第２反射ビーム２８と
して反対面から反射され、残部は射出ビーム３０として
射出され、ビーム３０は入射ビーム２４と平行である
が、プレートの厚さとこの屈折率によって変わる量だけ
ずれている。もしプレート厚が１mmで又屈折率を約１.
５と仮定すると、第１及び第２反射ビーム、即ち２６と
２８間の分離距離は約０.６６mmで、これらのビームは
１つのビームに集束できない分離したビームで、大分部
の精密機器に対して充分な分離距離を有する。
【００１２】透明物質の非常に厚いプレート３４で構成
され、２つの平行の未被覆表面４２、４４を有する本発
明のビームスプリッタの一部を図３に示す。プレート３
４は紫外放射線に対して透明でかつ０.１５mm以下の厚
さを有する任意の透明物質、例えばサファイア又は融解
シリカなどで形成される。０.１０mmが好適で、これよ
り薄いプレートは構造的に実用に適さない。従って、４
５゜の角度でプレート３４に投射される入力、即ち入射
ビーム３６は、平行な射出ビーム４６のほかに、プレー
トの前面と後面４２と４４からの二重反射ビーム３８、
４０を発生し、これらの反射ビームは非常に接近し、実
際的には単一ビームである。プレート３４の厚さが０.
１mmで、図２の例と同様に、屈折率が約１.５の場合、
これらの反射ビーム３８、４０間の分離距離は僅かに約
０.０７mmである。
され、２つの平行の未被覆表面４２、４４を有する本発
明のビームスプリッタの一部を図３に示す。プレート３
４は紫外放射線に対して透明でかつ０.１５mm以下の厚
さを有する任意の透明物質、例えばサファイア又は融解
シリカなどで形成される。０.１０mmが好適で、これよ
り薄いプレートは構造的に実用に適さない。従って、４
５゜の角度でプレート３４に投射される入力、即ち入射
ビーム３６は、平行な射出ビーム４６のほかに、プレー
トの前面と後面４２と４４からの二重反射ビーム３８、
４０を発生し、これらの反射ビームは非常に接近し、実
際的には単一ビームである。プレート３４の厚さが０.
１mmで、図２の例と同様に、屈折率が約１.５の場合、
これらの反射ビーム３８、４０間の分離距離は僅かに約
０.０７mmである。
【００１３】前記広波長域ビームスプリッタの両面には
反射防止又は非反射被覆がないから、ビームエネルギの
吸収も起こらず、ビームスプリッタの透過及び反射特性
が大幅に向上することが理解できよう。従って、例えば
従来のビームスプリッタに比べて、０.５−１.０mm直径
のアパーチュアを有する重水素放電管等の小さい点光源
からほぼ２倍の反射エネルギが広波長域ビームスプリッ
タを通じて得られる。
反射防止又は非反射被覆がないから、ビームエネルギの
吸収も起こらず、ビームスプリッタの透過及び反射特性
が大幅に向上することが理解できよう。従って、例えば
従来のビームスプリッタに比べて、０.５−１.０mm直径
のアパーチュアを有する重水素放電管等の小さい点光源
からほぼ２倍の反射エネルギが広波長域ビームスプリッ
タを通じて得られる。
【００１４】波長域ビームスプリッタの前記高透過特性
のため、入射エネルギを減殺させず、２個又は３個以上
りビームスプリッタを重ねて使用することができる。図
４は平行に重ねた２個の広波長域ビームスプリッタ５
１、５２を示し、入力ビーム５０は紫外域ビームで、機
械的切換装置なしに可視域の第２入力ビーム５５と合併
して広波長域ビーム５３を形成する。ビームスプリッタ
５１、５２は相互に平行に、かつ入射ビーム５０、５５
とは好適には４５゜の角度で設けられ、ビームスプリッ
タ５１から反射するビームは、ビーム５５の入射点でビ
ームスプリッタ５２で反射されるビームと正確に整列す
るように配置される。所望により、反射表面５６から反
射ビーム５４を発生するように結合ビーム５３を使用す
ることもできる。僅かに２個のビームスプリッタを図４
に示したが、数個を重ねて幾つかの複雑な特性を組合
せ、種々の複雑な特性を有する出力ビームを形成できる
ことは明らかである。
のため、入射エネルギを減殺させず、２個又は３個以上
りビームスプリッタを重ねて使用することができる。図
４は平行に重ねた２個の広波長域ビームスプリッタ５
１、５２を示し、入力ビーム５０は紫外域ビームで、機
械的切換装置なしに可視域の第２入力ビーム５５と合併
して広波長域ビーム５３を形成する。ビームスプリッタ
５１、５２は相互に平行に、かつ入射ビーム５０、５５
とは好適には４５゜の角度で設けられ、ビームスプリッ
タ５１から反射するビームは、ビーム５５の入射点でビ
ームスプリッタ５２で反射されるビームと正確に整列す
るように配置される。所望により、反射表面５６から反
射ビーム５４を発生するように結合ビーム５３を使用す
ることもできる。僅かに２個のビームスプリッタを図４
に示したが、数個を重ねて幾つかの複雑な特性を組合
せ、種々の複雑な特性を有する出力ビームを形成できる
ことは明らかである。
【００１５】上記のビームスプリッタの各表面の低反射
性のため、反射イメージにはゴーストを発生せず、また
２個又は３個以上のビームスプリッタを積重ねてもイメ
ージの品質は良好に維持される。
性のため、反射イメージにはゴーストを発生せず、また
２個又は３個以上のビームスプリッタを積重ねてもイメ
ージの品質は良好に維持される。
【００１６】
【発明の効果】融解シリカ又はサファイアなどの被覆の
ない透明薄板で構成されるビームスプリッタで、入射ビ
ームのエネルギを失うことなく広波長範囲の反射ビーム
が得られる効果がある。
ない透明薄板で構成されるビームスプリッタで、入射ビ
ームのエネルギを失うことなく広波長範囲の反射ビーム
が得られる効果がある。
【図１】従来のビームスプリッタの一部と透過及び反射
光学ビームの拡大断面図
光学ビームの拡大断面図
【図２】反射防止及び部分的反射被覆のない従来のビー
ムスプリッタの部分拡大断面図
ムスプリッタの部分拡大断面図
【図３】本発明の実施例を示すビームスプリッタの拡大
断面図
断面図
【図４】種々の波長域内の入力ビームを合併することに
よって広波長範囲の出力ビームを発生する薄い未被覆ビ
ームスプリッタを積重ねた状態を示す略示図
よって広波長範囲の出力ビームを発生する薄い未被覆ビ
ームスプリッタを積重ねた状態を示す略示図
１０、３４．．．プレート、 １２．．．反射防止物
質、 １６．．．光学ビーム、 １８．．．ビーム、
２０、３０．．．射出ビーム、 ２２．．．透明プレー
ト、 ２４、３６．．．入射ビーム、 ２６、５
４．．．反射ビーム、２８．．．第２反射ビーム、 ３
８、４０．．．二重反射ビーム、 ５０．．．入力ビー
ム、５１、５２．．．ビームスプリッタ、 ５３．．．
広波長域ビーム、 ５５．．．第２入力ビーム、
質、 １６．．．光学ビーム、 １８．．．ビーム、
２０、３０．．．射出ビーム、 ２２．．．透明プレー
ト、 ２４、３６．．．入射ビーム、 ２６、５
４．．．反射ビーム、２８．．．第２反射ビーム、 ３
８、４０．．．二重反射ビーム、 ５０．．．入力ビー
ム、５１、５２．．．ビームスプリッタ、 ５３．．．
広波長域ビーム、 ５５．．．第２入力ビーム、
Claims (6)
- 【請求項１】 波長１９０ナノメータの深い紫外線から
赤外線までの波長域で動作し、平行な未被覆表面と０.
１５mm以下の厚さを有する透明物質で構成されることを
特徴とする広波長域ビームスプリッタ。 - 【請求項２】 透明物質は融解シリカである「請求項
１」に記載の広波長域ビームスプリッタ。 - 【請求項３】 透明物質はサファイアである「請求項
１」に記載の広波長域ビームスプリッタ。 - 【請求項４】 相互に平行に配置されかつ各表面から反
射された入力ビームが次の隣接ビームスプリッタ上の入
力ビームの入射点で整列する複数の広波長域ビームスプ
リッタを含み、 各広波長域ビームスプリッタは平行な未被覆表面と０.
１５mm以下の厚さを有し、深い紫外線から赤外線に達す
る複数の光学的入力ビームの全特性を有する１つの出力
ビームに前記複数の光学的入力ビームを合併することを
特徴とする光学装置。 - 【請求項５】 平行で未被覆の両表面及び０.１５mm以
下の厚さを有する透明物質を準備する過程と、 該透明物質をビーム通路内に該ビームに対して一定角度
で配置する過程、とを含むことを特徴とする波長約１９
０ナノメータの深い紫外線から赤外線に達する波長域内
で動作する光学的ビームスプリッタの製造方法。 - 【請求項６】 それぞれ未被覆両面と０.１５mm以下の
厚さを有する透明物質からなる複数の広波長域ビームス
プリッタを得る過程と、 前記複数の広波長域ビームスプリッタを相互に平行に重
ねて配置する過程と、 その表面から反射した平行光学ビームの１つが次の隣接
ビームスプリッタ上の上記光学ビームの入射点に投射す
るように前記ビームスプリッタの各々を調整する過程
と、 からなり、深い紫外線と赤外線に達する複数の平行光学
ビームを、該複数の光学ビームの全波長特性を有する出
力ビームに合併することを特徴とする複数の平行光学ビ
ーム合併法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/719,509 US5164857A (en) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | Wide band non-coated beam splitter |
| US719509 | 1991-06-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264813A true JPH05264813A (ja) | 1993-10-15 |
| JP2750333B2 JP2750333B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=24890348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4160991A Expired - Fee Related JP2750333B2 (ja) | 1991-06-24 | 1992-06-19 | 広波長域ビームスプリッタ、光学装置、広波長域ビームスプリッタの製造方法及び光ビーム合併法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5164857A (ja) |
| JP (1) | JP2750333B2 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006053384A (ja) * | 2004-08-12 | 2006-02-23 | Brother Ind Ltd | 画像表示装置及びその板状反射素子 |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| US5900975A (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-04 | Cognex Corporation | Ghost image extinction in an active range sensor |
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| AU2013391380B2 (en) * | 2013-05-27 | 2016-06-23 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Filter and manufacturing method thereof, and laser wavelength monitoring device |
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