JPH09159807A - 光分割素子 - Google Patents

光分割素子

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JPH09159807A
JPH09159807A JP7337762A JP33776295A JPH09159807A JP H09159807 A JPH09159807 A JP H09159807A JP 7337762 A JP7337762 A JP 7337762A JP 33776295 A JP33776295 A JP 33776295A JP H09159807 A JPH09159807 A JP H09159807A
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JP
Japan
Prior art keywords
splitting element
light
light splitting
light beam
aberration
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Pending
Application number
JP7337762A
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English (en)
Inventor
Hironobu Sakuta
博伸 作田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1つの光学素子から構成され、諸収差のうち
特にコマ収差および非点収差の双方を良好に補正するこ
とのできる平板状の光分割素子。 【解決手段】 収れん光束または発散光束の光路中に傾
けて配置され、入射光束を2つに分割する平板状の光分
割素子において、平面状に形成され且つ入射光束の一部
を反射するための反射平面と、該反射平面に対向して曲
面状に形成された曲面とを備え、光分割素子を透過した
収れん光束または発散光束の集光点において光分割素子
に起因して発生する収差を、曲面の屈折作用により補正
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光分割素子に関し、
特に収れん光束を2分割するための平板状の光分割素子
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3(a)は収れん光束中に平行平面板
の光分割素子を配置した様子を、図3(b)および
(c)は平行平面板の光分割素子を透過した光束の集光
点における横収差を示す図である。なお、本明細書の収
差図では、横軸には入射高を、縦軸には収差量をそれぞ
れ表している。図3(a)では、ハーフミラーやダイク
ロイックミラーからなる平行平面板の光分割素子3を収
れん光束中に傾けて配置している。したがって、収れん
光束は、平行平面板の光分割素子3の入射面で反射され
る光束と平行平面板の光分割素子3を透過する光束とに
分割される。
【0003】平行平面板の光分割素子3を取り除いた状
態で収れん光束が良像を形成するように構成されている
場合、反射光束に基づいて良像が形成される。しかしな
がら、透過光束の集光点では、球面収差、コマ収差、非
点収差、縦の色収差(各波長光に対する縦収差)、横の
色収差(各波長光に対する横収差)などが発生する。
【0004】図3(b)および(c)では、632.8
nmの波長光に対するメリディオナル面の横収差および
サジタル面の横収差をそれぞれ示している。なお、図3
(b)および(c)は、厚さ10mmの平行平面板の光
分割素子3をFナンバーが約4の収れん光束の中心軸線
に対して45°だけ傾けて配置した場合の収差図であ
る。図3(b)および(c)の横収差図から、コマ収差
は比較的小さいが、非点収差は大きく発生することがわ
かる。
【0005】図4(a)は収れん光束中に平行平面板の
光分割素子および補正板を配置した様子を、図4(b)
および(c)は平行平面板の光分割素子および補正板を
透過した光束の集光点における横収差を示す図である。
図4(a)では、平行平面板の光分割素子3に起因して
発生するコマ収差のような非対称収差を良好に補正する
ために、平行平面板の光分割素子3と同じ材料で且つ同
じ厚さの平行平面板からなる補正板4を付設している。
補正板4は、収れん光束の中心軸線に対して、平行平面
板の光分割素子3とは反対方向に同じ角度だけ傾けて配
置されている。
【0006】図4(b)および(c)では、632.8
nmの波長光に対するメリディオナル面の横収差および
サジタル面の横収差をそれぞれ示している。なお、図4
(b)および(c)は、厚さ10mmの平行平面板の光
分割素子3および補正板4をFナンバーが約4の収れん
光束の中心軸線に対して45°だけ傾けて配置した場合
の収差図である。図4(b)および(c)の横収差図か
ら、コマ収差は良好に補正されているが、非点収差はほ
ぼ倍加していることがわかる。
【0007】図5(a)は収れん光束中に楔状の光分割
素子を配置した様子を、図5(b)および(c)は楔状
の光分割素子を透過した光束の集光点における横収差を
示す図である。図5(a)では、所定の頂角を有する楔
状の光分割素子6を収れん光束中に傾けて配置してい
る。1985年、第24巻、第23号のアプライドオプ
ティクス(Applied Optics)の第4265頁〜第426
8頁に掲載されたジェー.ダブリュ.ハワード(J.W.Ho
ward)の論文によれば、収れん光束中に傾けて配置した
楔状の光分割素子6の頂角の大きさを適宜制御すること
によって、非点収差かコマ収差かいずれか一方を良好に
補正することが可能であることが知られている。
【0008】図5(b)および(c)では、632.8
nmの波長光に対するメリディオナル面の横収差および
サジタル面の横収差をそれぞれ示している。なお、図5
(b)および(c)は、中心厚さ10mmの楔状光分割
素子6をFナンバーが約4の収れん光束の中心軸線に対
して全体的に45°だけ傾けて配置した場合の収差図で
ある。図5(b)および(c)の横収差図から、非点収
差は比較的小さいが、コマ収差は大きいことがわかる。
すなわち、図5は非点収差を補正した例を示しており、
非点収差およびコマ収差のうち非点収差だけが補正され
ている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、平板状
の光分割素子からなる従来の技術では、光分割素子を介
して発生するコマ収差および非点収差の双方を良好に補
正することができなかった。また、図4に示す平行平面
板と補正板との組み合わせからなる従来の技術では、コ
マ収差を良好に補正するために2つの光学素子が必要で
あった。
【0010】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、1つの光学素子から構成され、諸収差のうち
特にコマ収差および非点収差の双方を良好に補正するこ
とのできる平板状の光分割素子を提供することを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明において、収れん光束または発散光束の光路
中に傾けて配置され、入射光束を2つに分割する平板状
の光分割素子において、平面状に形成され且つ入射光束
の一部を反射するための反射平面と、該反射平面に対向
して曲面状に形成された曲面とを備え、前記光分割素子
を透過した前記収れん光束または前記発散光束の集光点
において前記光分割素子に起因して発生する収差を、前
記曲面の屈折作用により補正することを特徴とする光分
割素子を提供する。
【0012】本発明の好ましい態様によれば、前記曲面
は前記反射平面に対して偏心している。また、この場
合、前記光路中に傾けて配置された光分割素子は、前記
集光点側が厚くなるように偏心しているのが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の光分割素子は、平面状に
形成された反射平面と、曲面状に形成された曲面とを備
えている。したがって、光分割素子を透過した収れん光
束の集光点において発生する諸収差を、特にコマ収差お
よび非点収差の双方を、曲面の屈折作用により良好に補
正することができる。また、後述の実施例に示すよう
に、曲面を反射平面に対して偏心させることにより、さ
らに良好な収差補正が可能となる。なお、本発明の実施
例における光分割素子は収れん光束を分割する場合につ
いて用いられているが、光の可逆性から発散光束を合成
する場合にも用いることができる。
【0014】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図1(a)は収れん光束中に第1実施例
にかかる光分割素子を配置した様子を、図1(b)およ
び(c)は第1実施例にかかる光分割素子を透過した光
束の集光点における横収差を示す図である。
【0015】図1(a)の光分割素子1では、入射面
(反射平面)1aが平面状に形成され、射出面(曲面)
1bが曲率半径739305mmの凹球面状に形成され
ている。光分割素子1は、その中心厚さが10mmであ
り、Fナンバーが約4の収れん光束中に全体的に45°
だけ傾けて配置されている。なお、射出面1bは、入射
面1aに対して図中時計回りに8分だけ傾けて(偏心し
て)形成されている。換言すれば、射出面1aの中心に
おける法線と射出面1bの中心における法線とが8分の
角度をなすように構成されている。その結果、光路中に
傾けて配置された光分割素子1は、集光点側が厚くなる
ように偏心している。
【0016】また、入射面1aには、光路分割のための
ハーフミラーコートまたは波長分割のためのダイクロイ
ック膜が形成されている。したがって、収れん光束は、
光分割素子1の入射面1aで反射される光束と光分割素
子1を透過する光束とに分割される。光分割素子1を取
り除いた状態で収れん光束が良像を形成するように構成
されている場合、光分割素子1の入射面1aで反射され
た光束に基づいて良像が形成される。しかしながら、透
過光束の集光点では、光分割素子1に起因して諸収差が
発生する。
【0017】図1(b)および(c)では、632.8
nmの波長光に対するメリディオナル面の横収差および
サジタル面の横収差をそれぞれ示している。図5(b)
の収差図と図1(b)の収差図とを比較参照すると、射
出面1bが曲面状に形成され且つ入射面1aに対して偏
心していることにより、収れん光束の上方光線および下
方光線を図中上向かせ(跳ね上げ)ている。その結果、
透過光束の集光点において内方コマ収差が発生するが、
コマ収差量を十分小さくすることができる。このよう
に、図1(b)および(c)の横収差図から、本実施例
では、コマ収差および非点収差の双方が良好に補正され
ていることがわかる。
【0018】図2(a)は収れん光束中に第2実施例に
かかる光分割素子を配置した様子を、図2(b)および
(c)は第2実施例にかかる光分割素子を透過した光束
の集光点における横収差を示す図である。第2実施例は
第1実施例と類似しているが、光分割素子の射出面が円
筒面状に形成されている点だけが第1実施例と相違して
いる。
【0019】図2(a)の光分割素子2では、入射面
(反射平面)2aが平面状に形成され、射出面(曲面)
2bが曲率半径200430mmの凹円筒面状に形成さ
れている。ここで、射出面2bは、図2の紙面内におい
て曲率を有し、図2の紙面に直交する面内において曲率
を有しない。また、光分割素子2は、その中心厚さが1
0mmであり、Fナンバーが約4の収れん光束中に全体
的に45°だけ傾けて配置されている。なお、射出面2
bは、入射面2aに対して図中時計回りに11分19秒
だけ傾けて(偏心して)形成されている。換言すれば、
射出面2aの中心における法線と射出面2bの中心にお
ける法線とが11分19秒の角度をなすように構成され
ている。その結果、光路中に傾けて配置された光分割素
子2は、集光点側が厚くなるように偏心している。
【0020】また、入射面2aには、光路分割のための
ハーフミラーコートまたは波長分割のためのダイクロイ
ック膜が形成されている。したがって、収れん光束は、
光分割素子2の入射面2aで反射される光束と光分割素
子2を透過する光束とに分割される。光分割素子2を取
り除いた状態で収れん光束が良像を形成するように構成
されている場合、光分割素子2の入射面2aで反射され
た光束に基づいて良像が形成される。しかしながら、透
過光束の集光点では、光分割素子2に起因して諸収差が
発生する。
【0021】図2(b)および(c)では、632.8
nmの波長光に対するメリディオナル面の横収差および
サジタル面の横収差をそれぞれ示している。このよう
に、図2(b)および(c)の横収差図から、第2実施
例においても、コマ収差および非点収差の双方が良好に
補正されていることがわかる。
【0022】なお、上述の各実施例では、射出面が球面
状および円筒面状の光分割素子を例にとって本発明を説
明しているが、射出面を他の適当な曲面状に形成するこ
ともできる。また、上述の各実施例では、収れん光束中
に配置された光分割素子を例にとって本発明を説明して
いるが、発散光束中に本発明の光分割素子を配置しても
同様の作用効果を得ることができる。
【0023】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、透過光
束の集光点において発生する諸収差のうち特にコマ収差
および非点収差の双方を、射出曲面の屈折作用により良
好に補正することができる。また、本発明の光分割素子
は1つの光学素子からなるので、軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は収れん光束中に第1実施例にかかる光
分割素子を配置した様子を、(b)および(c)は第1
実施例にかかる光分割素子を透過した光束の集光点にお
ける横収差を示す図である。
【図2】(a)は収れん光束中に第2実施例にかかる光
分割素子を配置した様子を、(b)および(c)は第2
実施例にかかる光分割素子を透過した光束の集光点にお
ける横収差を示す図である。
【図3】(a)は収れん光束中に平行平面板の光分割素
子を配置した様子を、(b)および(c)は平行平面板
の光分割素子を透過した光束の集光点における横収差を
示す図である。
【図4】(a)は収れん光束中に平行平面板の光分割素
子および補正板を配置した様子を、(b)および(c)
は平行平面板の光分割素子および補正板を透過した光束
の集光点における横収差を示す図である。
【図5】(a)は収れん光束中に楔状の光分割素子を配
置した様子を、(b)および(c)は楔状の光分割素子
を透過した光束の集光点における横収差を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 射出面が球面状の光分割素子 2 射出面が円筒面状の光分割素子 3 平行平面板の光分割素子 4 補正板 6 楔状の光分割素子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 収れん光束または発散光束の光路中に傾
    けて配置され、入射光束を2つに分割する平板状の光分
    割素子において、 平面状に形成され且つ入射光束の一部を反射するための
    反射平面と、該反射平面に対向して曲面状に形成された
    曲面とを備え、 前記光分割素子を透過した前記収れん光束または前記発
    散光束の集光点において前記光分割素子に起因して発生
    する収差を、前記曲面の屈折作用により補正することを
    特徴とする光分割素子。
  2. 【請求項2】 前記曲面は前記反射平面に対して偏心し
    ていることを特徴とする請求項1に記載の光分割素子。
  3. 【請求項3】 前記光路中に傾けて配置された光分割素
    子は、前記集光点側が厚くなるように偏心していること
    を特徴とする請求項2に記載の光分割素子。
  4. 【請求項4】 前記反射平面には、光路分割のためのハ
    ーフミラーコートまたは波長分割のためのダイクロイッ
    ク膜が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3
    のいずれか1項に記載の光分割素子。
JP7337762A 1995-12-01 1995-12-01 光分割素子 Pending JPH09159807A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008541190A (ja) * 2005-05-17 2008-11-20 ノースロップ グルーマン コーポレーション ダイクロイックビームスプリッタと関連する装置および方法
JP4995201B2 (ja) * 2006-10-05 2012-08-08 パナソニック株式会社 光学ヘッド、光ディスク装置、コンピュータ、光ディスクプレーヤ及び光ディスクレコーダ
US8531582B2 (en) 2009-10-22 2013-09-10 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and method for controlling imaging apparatus

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