JPH11119009A - プリズム分光器 - Google Patents

プリズム分光器

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JPH11119009A
JPH11119009A JP28037597A JP28037597A JPH11119009A JP H11119009 A JPH11119009 A JP H11119009A JP 28037597 A JP28037597 A JP 28037597A JP 28037597 A JP28037597 A JP 28037597A JP H11119009 A JPH11119009 A JP H11119009A
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JP
Japan
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optical axis
light
prism
plane
incident
Prior art date
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JP28037597A
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English (en)
Inventor
Hirotaka Yoshida
博貴 吉田
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Advantest Corp
Original Assignee
Advantest Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】単一のプリズムを使用して複数の平行光線に分
岐可能とするプリズム分光器を提供する。 【解決手段】一方のN平面を集合した頂点と他方のN平
面を集合した頂点とを通過する軸を光学軸とし、一方の
N平面の1つの面と、前記面と光学軸に対して対向する
位置に他方のN平面の面を配置して一対面としたとき、
一方のN平面の頂点からの入射光を受けて、一対面を通
過して分光出射する出射光が光学軸に対して平行光線と
なり、その他の1対面も同様にして分光出射する出射光
が光学軸に対して平行光線となるプリズム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、プリズムを使用
する分光器に関する。
【0002】
【従来の技術】図4(a)は、ハーフミラーとミラーを
使用して4分岐した平行光線の出射光A,B,C,Dを
出射する従来の分光器の光学構成である。ここで、分岐
した各出射光は同一の光量割合にするものとする。この
構成は、ハーフミラー31,32,33と、ミラー4
1,42と、5個の角度調整機構8で成り、入射光軸に
対して各々45度の角度に角度調整機構8で正確に光学
配置する。ハーフミラー31は、入射光を受けて、光量
の50%を透過させ、残りの50%は90度反射させて
ハーフミラー32に供給する。ハーフミラー33は、分
光した入射光を受けて、その光量の50%を透過させて
出射光Aとなり、残りの光量を90度反射させミラー4
2で90度反射させて出射光Bとなる。ハーフミラー3
2は、分光した入射光を受けて、その光量の50%を9
0度反射させて出射光Cとなり、これを透過した光線を
ミラー41で90度反射させて出射光Dとなる。
【0003】次に、図4(b)は、ハーフミラーとミラ
ーを使用して3分岐した平行光線の出射光A,B,Cを
出射する従来の分光器の光学構成である。ここでも、分
岐した各出射光は同一の光量割合にするものとする。こ
の構成は、ハーフミラー31,33と、ミラー41,4
2と、4個の角度調整機構8で成る。ハーフミラー31
は、入射光を受けて、光量の66.6%を透過させ、残
りの33.3%は90度反射させ、ミラー41で90度
反射させて出射光Cとなる。ハーフミラー33は、分光
した入射光を受けて、その光量の50%を透過させて出
射光Aとなり、残りの50%は90度反射させ、ミラー
42で90度反射させて出射光Bとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述光学構
成において、分光した出射光を平行光線とする為には、
全てのハーフミラーとミラーを正確に45度に調整する
必要があり、これを支持調整する精密な角度調整機構8
が必要であり、更にこれらの調整作業に時間を要すると
いう難点がある。更に、図4(b)の例のように、ハー
フミラー31の透過/反射率を66.6%/33.3%
のものを使用する必要があり、分岐数Nが増えるに従っ
て異なる透過率のハーフミラーを用意する必要がある。
更に分光する出射光間の間隔を数mm程度に狭くする必
要が有る場合においては光学機構系の物理的大きさから
実用困難である。これらの観点から複数に分岐する分光
器において実用上の難点がある。そこで、本発明が解決
しようとする課題は、単一のプリズムを使用して複数の
平行光線に分岐可能とするプリズム分光器を提供するこ
とである。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1に、上記課題を解決
するための発明構成は、一方のN(Nは3以上の値)平
面を集合した頂点と他方のN平面を集合した頂点とを通
過する軸を光学軸とし、上記一方のN平面の1つの面
と、前記面と光学軸に対して対向する位置に上記他方の
N平面の面を配置して一対面としたとき、一方のN平面
の頂点からの広がりのある入射光を受けて、一対面を通
過して分光出射する出射光が光学軸に対して平行光線と
なり、その他の1対面も同様にして分光出射する出射光
が光学軸に対して平行光線となるプリズム面の角度を形
成する。このプリズム形成において、少なくとも入射光
が入射する部位及び分光が出射する部位を上記形成条件
とする。上記発明によれば、単一のプリズムを使用して
複数の平行光線に分岐可能とするプリズム分光器が実現
できる。
【0006】第1図は、本発明に係る解決手段を示して
いる。第2に、上記課題を解決するための発明構成は、
一方のN平面を集合した頂点と他方のN平面を集合した
頂点とを通過する軸を光学軸とし、上記一方のN平面及
び他方のN平面の各面を光学軸に対して角度対称に形成
して両N平面が正N角錐の一部を形成し、上記一方のN
平面(正N角錐)の1つの面と、前記面と光学軸に対し
て対向する位置に上記他方のN平面(正N角錐)の面を
配置して一対面としたとき、上記一方のN平面の頂点か
らの広がりのある入射光を受けて、一対面を通過して分
光出射する出射光が光学軸に対して平行光線となるプリ
ズム面の角度を形成し、従ってN対面によるN分岐した
平行光線を出射するプリズム分光器がある。このプリズ
ム形成においても、少なくとも入射光が入射する部位及
び分光が出射する部位を上記形成条件とする。
【0007】第6図は、本発明に係る解決手段を示して
いる。第3に、上記課題を解決するための発明構成は、
菱形状プリズムの対向する両頂辺の辺を直角に通過する
軸を光学軸とし、入射光側及び出射光側の二面を光学軸
に対して角度対称に形成し、光学軸上から入射光を入射
して2分岐して出射する出射光が平行光線となる頂辺の
角度を形成するプリズム分光器がある。
【0008】また、上述プリズム10を光学軸に対して
直角な方向へ微動可能な光軸微動手段15を備える上述
プリズム分光器がある。この場合は分光される出射光の
分光割合の調整が可能である。
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を実施
例と共に図面を参照して詳細に説明する。
【0009】図1は、単一の2×4面体のプリズムを使
用して4分岐する平行光線を出射する分光器の斜視図と
側面図である。この2×4面体のプリズム10の形状
は、2つの正4角錐の両底面を合致させた後、この一方
を180度回転させて張り合わせたような形状である。
但し、この場合は偶数角錐である為180回転させても
形状変化はない。ここで光学軸は、入射光側及び出射光
側の4角錐の両頂点を通過する軸とする。そして、入射
光側の4角錐の各面は光学軸に対して角度対称に形成す
る。同様に、出射光側の4角錐の各面も光学軸に対して
角度対称に形成する。更にこの4角錐の各面の角度形成
は4分岐して出射する出射光が平行光線となる角度に形
成する。尚、入射光が当たる頂点部は可能な限り鋭くエ
ッジ形成して、頂点エッジ部による無用な散乱光を低減
することが望ましい。尚、このプリズム形成において、
少なくとも入射光が入射する部位及び分光が出射する部
位を上記形成条件とすれば足る。
【0010】入射光は、ある程度の開口面を有する平行
光線とし、光学軸上から4角錐の頂点に入射して4面に
分割入射される。4面に分割入射された光線は、各面の
媒質の入射部位が同一入射角で入射する結果、同一屈折
角度で4方向に分岐した光線としてプリズム内を通過
し、出射側の4角錐に達する。出射端から出射するとき
4角錐の各面の出射角は同一であり、予め平行光線を出
射するように形成されたプリズムからは4本とも平行光
線の出射光A,B,C,Dとして出射されることとな
る。尚、各出射光A,B,C,D間は等間隔であり、か
つ光学軸から同一距離にて出射される。尚、上記説明で
は、図1のプリズム外形に示すように、完全なる4角錐
体を張り合わせたような形状で説明していたが、実際に
は少なくとも入射光が入射する部位あるいは分光が通過
して出射する部位のみを上記所定条件の形状とすれば良
く、他の部位は任意の形状、例えば本プリズムを機械的
に支持容易な形状に形成しても良いことは明らかであ
る。
【0011】一方、このプリズム10の光学的調整は、
単に両頂点が光学軸上となるように1個所の調整のみで
良い。この結果、光学調整作業が容易であり、更に従来
のように多数の調整機構が不要となり、光学構造が簡単
となる大きな利点が得られる。更に、各出射光の間隔
は、所望の各出射光間隔となるようにプリズム形状を形
成するのみで良く、分光する光路はプリズム内のみであ
り通過する分光時の空間的制限が無い結果、数mm程度
でも容易に実施できる利点も得られる。
【0012】尚、上述説明では、説明を容易とする為
に、図1に示す2×4面体である正4角錐を2個合わせ
た形状のプリズムを使用して4分岐する分光器の具体例
で説明していたが、これに限るものではない。分光する
分割数は入射するプリズム面の数を変えることで、任意
数の分光が可能である。例えば図2に示すように、2×
3面体の奇数角錐である3角錐の両底面を合致させた
後、この一方の3角錐を180度回転させて張り合わせ
たようなプリズムを形成する。この入射側と出射側の面
が光学軸を軸として180度回転した光学関係により、
3分岐した何れの分光においても、分光路と光学軸と成
す面と、出射側の3角錐の当たる面とが直角関係にな
る。この結果、上述同様に奇数分岐するプリズム分光器
においても平行光線で出射できることがわかる。尚、こ
のプリズム形成において、少なくとも入射光が入射する
部位及び分光が出射する部位を上記形成条件とすれば足
るから、無用な部分はカットしたり任意形状に形成して
も良い。
【0013】更に、上記説明からして、N分岐する入射
側の角錐のある一面と、この面を通過して出射する出射
側の面は、平行光線で出射できるように対応させて形成
すれば良いことがわかる。従って、上述図1の説明で
は、入射光側及び出射光側の4角錐の各面は光学軸に対
して角度対称に形成する正4角錐として説明していた
が、前記から入射側及び出射側の面は、頂点の分光面と
出射面とを平行光線で出射されるように一対対応させる
ようにプリズムを形成すれば良い。このことは、一対対
応する面毎に、個々に異なる角度で形成させても良いこ
とになる。この結果、光学軸と出射光との間隔は任意個
別にできる利点が得られる。
【0014】当然ながら、Nは3以上の任意の整数値で
適用でき、例えば、図3に示すように2×N面体でN=
6のプリズムでは6分岐するプリズム分光器が実現でき
る。
【0015】また2分岐の分光器の場合は、角錐形状に
はならないが、図6に示すように、菱形状のプリズムを
使用し、同様にして、両頂辺の辺に対して直角に入射通
過する入射光とし、この頂辺を分割入射させすることで
2分岐できることは容易に理解できる。
【0016】尚、上述図1に対して、図5の光学構成に
示すように、プリズム10を支持し、光学軸を垂直方向
へ微動する光軸微動手段15を備える構成を追加しても
良い。この場合は、入射光は入射する複数のプリズム面
に当たる光量を上記光軸微動手段15で変えることによ
り、分光される出射光の中で注目する出射光の分光割合
を入射光量に対して所望割合に調整できる利点が得られ
る。
【0017】
【発明の効果】本発明は、上述の説明内容から、下記に
記載される効果を奏する。上述発明の光学構造によれ
ば、入射光側と出射光側の角錐の両頂点を通過する入射
光を入射して頂点部のNプリズム面でN方向に分光させ
ることで、プリズム面Nの数に比例した分光出力が得ら
れ、光学軸と平行光線となるプリズムを形成することに
より、容易に複数分光した平行光線が得られる利点が得
られる。また、単一のプリズム構造である為、光学的位
置合わせ機構が単一単純になり、これに伴う光学系の精
密部品点数が少なくなり比較的安価で経済的に実現で
き、更に光学系にとって有利な小スペース化容易の利点
も得られる。また光学調整も容易となる利点も得られ
る。更に、プリズム内のみで分光される為、分光する出
射光間の間隔を数mm程度の狭い間隔とすることも容易
に実現できる利点が得られる。これらから、本発明のプ
リズム分光器による産業上の経済効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、プリズム分光器の斜視図と側面図で
ある。
【図2】本発明の、他のプリズム分光器の斜視図と側面
図である。
【図3】本発明の、他のプリズム分光器の斜視図であ
る。
【図4】従来の、ミラー構成による分光器の例である。
【図5】本発明の、光軸微動手段を有するプリズム分光
器である。
【図6】本発明の、他のプリズム分光器の斜視図であ
る。
【符号の説明】
8 角度調整機構 10 プリズム 15 光軸微動手段 31,32,33 ハーフミラー 41,42 ミラー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方のN平面を集合した頂点と他方のN
    平面を集合した頂点とを通過する軸を光学軸とし、当該
    一方のN平面の1つの面と、該面と光学軸に対して対向
    する位置に当該他方のN平面の面を配置して一対面とし
    たとき、一方のN平面の頂点からの入射光を受けて、該
    一対面を通過して分光出射する出射光が光学軸に対して
    平行光線となり、その他の1対面も分光出射する出射光
    が光学軸に対して平行光線となるプリズム面の角度を形
    成することを特徴としたプリズム分光器。
  2. 【請求項2】 一方のN平面を集合した頂点と他方のN
    平面を集合した頂点とを通過する軸を光学軸とし、当該
    一方のN平面及び他方のN平面の各面を該光学軸に対し
    て角度対称に形成し、当該一方のN平面の1つの面と、
    該面と光学軸に対して対向する位置に当該他方のN平面
    の面を配置して一対面としたとき、当該一方のN平面の
    頂点からの入射光を受けて、該一対面を通過して分光出
    射する出射光が光学軸に対して平行光線となるプリズム
    面の角度を形成することを特徴としたプリズム分光器。
  3. 【請求項3】 菱形状プリズムの対向する両頂辺の辺を
    直角に通過する軸を光学軸とし、入射光側及び出射光側
    の二面を該光学軸に対して角度対称に形成し、該光学軸
    上から入射光を入射して2分岐して出射する出射光が平
    行光線となる頂辺の角度を形成することを特徴としたプ
    リズム分光器。
  4. 【請求項4】 少なくとも入射光が入射する部位及び分
    光が出射する部位が上記請求項1記載の形成条件で成る
    請求項1記載のプリズム分光器。
  5. 【請求項5】 少なくとも入射光が入射する部位及び分
    光が出射する部位が上記請求項2記載の形成条件で成る
    請求項2記載のプリズム分光器。
  6. 【請求項6】 プリズムを光学軸に対して直角な方向へ
    微動可能な手段を備える請求項1〜5記載のプリズム分
    光器。
JP28037597A 1997-10-14 1997-10-14 プリズム分光器 Withdrawn JPH11119009A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7369232B2 (en) 2002-01-17 2008-05-06 The Furukawa Electric Co., Ltd. Stokes parameter measurement device and method
JP2012063238A (ja) * 2010-09-16 2012-03-29 Database Co Ltd 表面プラズモン共鳴現象測定装置および測定方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20050104