JPH07311303A

JPH07311303A - 光束分割素子

Info

Publication number: JPH07311303A
Application number: JP10142494A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Iizuka; 隆之飯塚
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】光束分割に対する製造誤差の影響を低減さ
せ、製品を安価に製造することが可能な光束分割素子を
提供すること。【構成】複数枚の平行平面板を光束分割膜を介在させ
て接合し、この接合体を接合面と交差する方向に切断
し、端部の光束分割膜に入射させた光束を、複数の光束
分割膜により順次分割する光束分割素子において、最初
に光束を分割する光束分割膜とこれに重なる接着剤層
を、最初に該光束分割素子に入射して分割される光束が
接着剤層を透過する前に光束分割膜で分割されるように
位置させた光束分割素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ビームスプリッタ等の光束分割
素子に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】この種の光束分割素子とし
て、図９に示すように、平行平面板である複数枚の光束
分割用光学部品１２、１３、１４、１５、１６それぞれ
の平面に、所要の光束分割膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及
び反射膜１７ｄをコーティングし、該複数枚の光学部品
１２、１３、１４、１５、１６を、上記光束分割膜１７
ａ、１７ｂ、１７ｃ及び反射膜１７ｄを挟んで接着剤に
より接合し、この接合された複数の光学部品１２、１
３、１４、１５、１６を接合面と交差する方向に所要の
角度で切断することにより、この切断面を入射面１９及
び出射面２０として構成したものが提案されている。

【０００３】この光束分割素子１１では、光束分割膜１
７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び反射膜１７ｄが、順に重ねら
れる複数枚の光学部品１２、１３、１４、１５の同図下
方に向いた面にそれぞれコーティングされている。この
構成により、入射面１９から入射される光束Ｌは、その
一部を出射面２０から出射光束Ｌ₁ として出射させ、残
りを光束分割膜１７ａで反射させ、光束Ｌ₁'として次の
光束分割膜１７ｂに向けて平行平面板１３内を進ませ
る。この光束Ｌ₁'は、その一部を光束分割膜１７ｂで反
射させて出射光束Ｌ₂ として出射させ、残りを透過させ
て次の光束分割膜１７ｃに向けて平行平面板１４内を進
ませる。以下同様にして、光束Ｌ₂'は該光束分割膜１７
ｃにおいて出射光束Ｌ₃ と光束Ｌ₃'とに分割され、さら
に該光束Ｌ₃'は反射膜１７ｄで反射し出射光束Ｌ₄ とし
て出射される。

【０００４】このような従来の光束分割素子１１におい
て、例えば隣り合う光学部品１２と１３との接合状態が
適正でなく、両者間の接着剤層１８ａが傾いて楔プリズ
ム状になっている場合、接着剤層１８ａを透過した後そ
のまま同方向に進む出射光束Ｌ₁ への影響は比較的少な
いが、光束分割膜１７ａで反射する光束Ｌ₁'の進路への
影響は大きく、従ってこれ以降の分割光束の全てに方向
ずれ等の悪影響が出てしまう。このような不具合を防止
するためには、製造時の工程をより厳密にして、光学部
品同士の平行度を高める等の必要があり、このことが製
品のコストアップに繋ってしまう。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、従来の光束分割素子における
上記問題点に基づき成されたものであり、光束分割に対
する製造誤差の影響を低減させ、製品を安価に製造する
ことが可能な光束分割素子を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【発明の概要】上記目的を達成するための本発明は、複
数枚の平行平面板を光束分割膜を介在させて接合し、こ
の接合体を接合面と交差する方向に切断し、端部の光束
分割膜に入射させた光束を、複数の光束分割膜により順
次分割する光束分割素子において、最初に光束を分割す
る光束分割膜とこれに重なる接着剤層を、最初に該光束
分割素子に入射して分割される光束が接着剤層を透過す
る前に光束分割膜で分割されるように位置させたことに
特徴を有している。

【０００７】また本発明は、複数枚の平行平面板に光束
分割膜をコーティングし、これら平行平面板をその間に
一つの光束分割膜が位置するようにして接着剤により接
合し、この接合体を接合面と交差する方向に切断し、か
つ、複数の光束分割膜のうち第２以降の各光束分割膜
は、第１の光束分割膜で反射した反射光束が早く入射す
るもの程、光透過率が高く反射率が低くなるように設け
られている光束分割素子において、上記第１の光束分割
膜は、この光束分割膜による反射光束が透過する側の平
行平面板にコーティングされていることに特徴を有して
いる。

【０００８】

【発明の実施例】以下図示実施例に基づいて本発明を説
明する。本発明は、図９で説明したように、光束分割素
子の隣り合う光学部品間の接着剤層が楔プリズム状にな
っている場合に、接着剤層を透過した後この接着剤層に
重なる光束分割膜で反射する反射光束の進路に悪影響が
出ることに鑑み、光束を、接着剤層を透過する前に反射
させれば上記進路への悪影響は発生しないという事実に
着目して成された。図１は、本発明に係る光束分割素子
の第１実施例における各光束分割用光学部品（以下、
「光学部品」という）をそれぞれに離反させた状態で示
す図であり、図２は、この光束分割素子の製造工程を説
明するための図である。

【０００９】本第１実施例において光束分割素子２１を
製造する場合、先ず、光学部品１３、１４、１５の一面
または他面に所要の光束分割膜をコーティングし、かつ
光学部品１５の他面１５ｂに反射膜１７ｄをコーティン
グした状態で、光学部品１２、１３、１４、１５、１６
を積層し、エポキシ樹脂接着剤や紫外線硬化型接着剤等
によって相互に接合する。光学部品１２、１３、１４、
１５、１６はそれぞれ、各部の屈折率が一様なガラス等
の透明材料からなる平行平面板である。

【００１０】上記光束分割膜は、例えば蒸着やスパッタ
リング等によって形成される多層膜によって形成される
もので、隣り合う光学部品１２、１３、１４、１５の間
に必ず介在される。この第１、第２、第３の光束分割膜
１７ａ、１７ｂ、１７ｃのコーティングは、図１に示さ
れるように施される。すなわち、光学部品１２には、一
面１２ａと他面１２ｂのいずれにも光束分割膜のコーテ
ィングは行なわず、光学部品１３には、一面１３ａと他
面１３ｂの双方に光束分割膜１７ａ、１７ｂをコーティ
ングする。光学部品１４には、他面１４ｂにのみ光束分
割膜１７ｃをコーティングし、光学部品１５には、他面
１５ｂにのみ反射膜１７ｄをコーティングする。また光
学部品１６には、一面１６ａと他面１６ｂのいずれにも
光束分割膜のコーティングは行なわない。

【００１１】このような光学部品１２、１３、１４、１
５、１６を、それぞれの間に接着剤を介在させて互いに
接合する。そして、光学部品１２、１３、１４、１５、
１６が接合された接合体９（図２）を、接合面と交差す
る方向に該接合面に対して所要の角度で切断し、これに
より複数の切断ブロック１０を切り出す。この切断時の
角度は、図示例では、各光束分割膜１７ａ、１７ｂ、１
７ｃに対して４５゜をなす方向であり、このときの切断
面が光の入射面１９及び出射面２０となる。このように
切断した切断ブロック１０（図２）の切断面を、必要に
応じて研磨して平滑面とする。

【００１２】第１の光束分割膜１７ａは、入射される光
束Ｌを、例えばその２５％を出射光束Ｌ₁ として透過
し、残り７５％を第２の光束分割膜１７ｂに向けて反射
させ得るように設けられている。また第２、第３の光束
分割膜１７ｂ、１７ｃは、図３の上方から下方に向けて
（即ち光束が到達する順に）光透過率が順次低く反射率
が高くなるように、つまり、光束が早く入射するもの
程、光透過率が高く反射率が低くなるように設定されて
いる。反射膜１７ｄは、光束Ｌ₃'を透過させずに全て反
射する。

【００１３】このように製造された光束分割素子２１
を、図３に示す。すなわち、入射面１９から入射され光
学部品１３内を通った光束Ｌは、最初の光束分割膜１７
ａに重なる接着剤層１８ａを透過する前に、該光束分割
膜１７ａにおいて、該接着剤層１８ａを透過して光束Ｌ
と同方向に進む出射光束Ｌ₁ と、光束分割膜１７ａで反
射する光束Ｌ₁'とに分割される。この光束Ｌ₁'は、次の
光束分割膜１７ｂに重なる接着剤層１８ｂを透過する前
に、該光束分割膜１７ｂにおいて、光束分割膜１７ｂで
反射して出射する出射光束Ｌ₂ と、該接着剤層１８ｂを
透過して光束Ｌ₁'と同方向に進む光束Ｌ₂'とに分割され
る。この光束Ｌ₂'は、次の光束分割膜１７ｃに重なる接
着剤層１８ｃを透過する前に該光束分割膜１７ｃにおい
て、光束分割膜１７ｃで反射して出射する出射光束Ｌ₃
と、該接着剤層１８ｃを透過して光束Ｌ₂'と同方向に進
む光束Ｌ₃'とに分割される。さらに光束Ｌ₃'は反射膜１
７ｄで全て反射され、出射光束Ｌ₄ として出射される。

【００１４】従って、上記光束分割素子２１は、仮に光
学部品１２、１３間の接着剤層１８ａが傾いて楔プリズ
ム状になっている場合でも、出射光束Ｌ₁ は、楔プリズ
ムの影響をあまり受けることなく接着剤層１８ａを透過
する。また光束Ｌ₁'は、光束分割膜１７ａに重なる接着
剤層１８ａを透過する前に該光束分割膜１７ａで反射す
るため、楔プリズムの影響を受けることはない。さらに
光学部品１３、１４間の接着剤層１８ｂが仮に傾いてい
ても、光束Ｌ₁'は、上記のような楔プリズムの影響をあ
まり受けることなく接着剤層１８ｂを透過する。出射光
束Ｌ₂ は、光束分割膜１７ｂに重なる接着剤層１８ｂを
透過する前に該光束分割膜１７ｂで反射するため、楔プ
リズムの影響を受けることはない。このような効果は、
光束分割膜１７ｃにおいても同様に奏される。よって、
製造時の工程をより厳密にしなくても、光束分割への製
造誤差の影響を低減させることにより、出射光束Ｌ₁ に
対して出射光束Ｌ₂ が大きくずれる等の不具合を防止す
ることができる。

【００１５】次に、本発明に係る光束分割素子の第２実
施例を説明する。本実施例における光束分割素子３１
は、両面に光束分割膜がコーティングされた平行平面板
と、光束分割膜がコーティングされていない平行平面板
とが交互に接合されている。すなわち、本第２実施例で
は、第１実施例において光学部品１４の他面１４ｂにコ
ーティングされていた光束分割膜１７ｃが、光学部品１
５の一面１５ａ側にコーティングされており、この点以
外の構成は第１実施例と同様である。

【００１６】本第２実施例の光束分割素子３１を図６に
示す。同図において、入射面１９から入射された光束Ｌ
は、最初（第１）の光束分割膜１７ａに重なる接着剤層
１８ａを透過する前に該光束分割膜１７ａで分割され
る。これにより、光束Ｌは、該接着剤層１８ａを透過し
て光束Ｌと同方向に進む出射光束Ｌ₁ と、光束分割膜１
７ａで反射する光束Ｌ₁'とに分割される。この光束Ｌ₁'
は、次の光束分割膜１７ｂに重なる接着剤層１８ｂを透
過する前に、該光束分割膜１７ｂにおいて、光束分割膜
１７ｂで反射して出射する出射光束Ｌ₂ と、該接着剤層
１８ｂを透過して光束Ｌ₁'と同方向に進む光束Ｌ₂'とに
分割される。この光束Ｌ₂'は、次の光束分割膜１７ｃに
重なる接着剤層１８ｃを透過した後に、該光束分割膜１
７ｃにおいて、光束分割膜１７ｃで反射して出射する出
射光束Ｌ₃ と、該接着剤層１８ｃ及び光束分割膜１７ｃ
を透過して光束Ｌ₂'と同方向に進む光束Ｌ₃'とに分割さ
れる。さらに光束Ｌ₃'は、反射膜１７ｄで反射され、出
射光束Ｌ₄ として出射される。従って、光束分割素子３
１は、上記第１実施例の光束分割素子２１と略同様の効
果を奏することができる。

【００１７】また本第２実施例において、光学部品１
２、１４、１６は、反射面を持たないため、光束の分割
に対して実質的に寄与しない。光束の分割は、実質的
に、光学部品１２と１４及び光学部品１４と１６の間に
介在された光学部品１３と１７が有する第１、第２、第
３の光束分割膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、及び反射膜１
７ｄによって行なわれる。従って、実際には、光学部品
１３、１５同士の平行性のみ確保されれば光束Ｌの分割
を適正に行なうことができるから、光学部品１２、１
４、１６同士或は光学部品１２、１４、１６の光学部品
１３、１５に対する平行性の自由度が大きくなる。

【００１８】上記光学部品１３、１５同士の平行性を確
保するには、例えば図５のように、光学部品１３と１５
の端部を、光束分割膜をコーティングせずに露出させて
おき、同図の上方に向いた一面１３ａと１５ａの平行度
を干渉計等によって観察しながら各光学部品１２、１
３、１４、１５、１６を接合する。これにより、少なく
とも光学部品１３と１５の平行性が確保されるため、光
束分割膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び反射膜１７ｄはそ
れぞれに平行となり、光束分割素子３１は、光束を適正
に分割し得るものとされる。

【００１９】次に、本発明に係る光束分割素子の第３実
施例を説明する。本実施例における光束分割素子４１
は、図７と図８に示すように、最後に光束を分割する面
に他の光学部品を接合せず、光学部品１５と空気との屈
折率の違いに基づき光束Ｌ₃'を全反射する点、及び光学
部品１３、１４、１５それぞれの一面１３ａ、１４ａ、
１５ａに光束分割膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃを設けた点
に特徴を有する。本第３の実施例において、この点以外
の構成は、第１実施例と同様である。

【００２０】すなわち、図８において、入射面１９から
入射され光学部品１３内を通った光束Ｌは、最初の光束
分割膜１７ａに重なる接着剤層１８ａを透過する前に該
光束分割膜１７ａで分割される。これにより、光束Ｌ
は、該接着剤層１８ａを透過して光束Ｌと同方向に進む
出射光束Ｌ₁ と、光束分割膜１７ａで反射する光束Ｌ₁'
とに分割される。この光束Ｌ₁'は、次の光束分割膜１７
ｂに重なる接着剤層１８ｂを透過する前に、該光束分割
膜１７ｂにおいて、光束分割膜１７ｂで反射して出射す
る出射光束Ｌ₂ と、該接着剤層１８ｂを透過して光束Ｌ
₁'と同方向に進む光束Ｌ₂'とに分割される。この光束Ｌ
₂'は、次の光束分割膜１７ｃに重なる接着剤層１８ｃを
透過する前に、該光束分割膜１７ｃにおいて、光束分割
膜１７ｃで反射して出射する出射光束Ｌ₃ と、接着剤層
１８ｃを透過して光束Ｌ₂'と同方向に進む光束Ｌ₃'とに
分割される。さらに光束Ｌ₃'は、最後の他面１５ｂで全
反射され、出射光束Ｌ₄ として出射される。従って、光
束分割素子４１は、上記第１実施例の光束分割素子２１
と同様の効果を奏することができる。上記他面１５ｂに
は、例えば、保護膜としての金属膜をコーティングする
ことができる。

【００２１】なお、図１〜図８では、図示の便宜上、第
１、第２、第３の光束分割膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、
反射膜１７ｄ、及び平行平面板である光学部品１２、１
３、１４、１５、１６の厚みを誇張して描いたが、実際
には、光束分割膜１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び反射膜１
７ｄは、100 ナノメートル(nm)〜1000ナノメートル程
度、光学部品１２、１３、１４、１５、１６は、数ミリ
メートル程度の厚さである。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光束分割
に対する製造誤差の影響を低減させ、製品を安価に製造
することが可能な光束分割素子を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光束分割素子の第１実施例におけ
る各光束分割用光学部品をそれぞれに離反させた状態で
示す図である。

【図２】同光束分割素子の製造時の工程を説明するため
の図である。

【図３】同光束分割素子を示す側面図である。

【図４】本発明に係る光束分割素子の第２実施例におけ
る各光束分割用光学部品をそれぞれに離反させた状態で
示す図である。

【図５】同光束分割素子の製造時の工程を説明するため
の図である。

【図６】同光束分割素子を示す側面図である。

【図７】本発明に係る光束分割素子の第３実施例におけ
る各光束分割用光学部品をそれぞれに離反させた状態で
示す図である。

【図８】同光束分割素子を示す側面図である。

【図９】従来の光束分割素子を示す側面図である。

【符号の説明】

９接合体１０切断ブロック１２１３１４１５１６光束分割用光学部品１２ａ１３ａ１４ａ１５ａ１６ａ一面１２ｂ１３ｂ１４ｂ１５ｂ１６ｂ他面１７ａ１７ｂ１７ｃ光束分割膜１７ｄ反射膜１８ａ１８ｂ１８ｃ１８ｄ接着剤層１９入射面２０出射面２１３１４１光束分割素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の平行平面板を光束分割膜を介在
させて接合し、この接合体を接合面と交差する方向に切
断し、端部の光束分割膜に入射させた光束を、複数の光
束分割膜により順次分割する光束分割素子において、最初に光束を分割する光束分割膜とこれに重なる接着剤
層を、最初に該光束分割素子に入射して分割される光束
が接着剤層を透過する前に光束分割膜で分割されるよう
に位置させたことを特徴とする光束分割素子。
【請求項２】請求項１において、最後に光束を分割す
る光束分割膜とこれに重なる接着剤層を、最後に該光束
分割素子に入射して分割される光束が接着剤層を透過す
る前に光束分割膜で分割されるように位置させたことを
特徴とする光束分割素子。
【請求項３】請求項１において、最後に光束を分割す
る面は、全反射を利用して光束を反射する光束分割素
子。
【請求項４】複数枚の平行平面板に光束分割膜をコー
ティングし、これら平行平面板をその間に一つの光束分
割膜が位置するようにして接着剤により接合し、この接
合体を接合面と交差する方向に切断し、かつ、複数の光束分割膜のうち第２以降の各光束分割膜
は、第１の光束分割膜で反射した反射光束が早く入射す
るもの程、光透過率が高く反射率が低くなるように設け
られている光束分割素子において、上記第１の光束分割膜は、この光束分割膜による反射光
束が透過する側の平行平面板にコーティングされている
ことを特徴とする光束分割素子。
【請求項５】請求項４において、最後の光束分割膜
は、この光束分割膜による反射光束が透過する側の平行
平面板にコーティングされている光束分割素子。
【請求項６】請求項４において、両面に光束分割膜が
コーティングされた平行平面板と、光束分割膜がコーテ
ィングされていない平行平面板とが交互に接合されてい
る光束分割素子。