JPH07119895B2 - ビ−ムスプリッタ - Google Patents
ビ−ムスプリッタInfo
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- JPH07119895B2 JPH07119895B2 JP3130696A JP13069691A JPH07119895B2 JP H07119895 B2 JPH07119895 B2 JP H07119895B2 JP 3130696 A JP3130696 A JP 3130696A JP 13069691 A JP13069691 A JP 13069691A JP H07119895 B2 JPH07119895 B2 JP H07119895B2
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Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビ−ムスプリッタに関す
るものであり、さらに詳しくは一定の波長の入射光に対
し透過光と反射光の強度比を変化させることができるよ
うにしたビ−ムスプリッタに関するものである。
るものであり、さらに詳しくは一定の波長の入射光に対
し透過光と反射光の強度比を変化させることができるよ
うにしたビ−ムスプリッタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ビ−ムスプリッタとは、入射光を二つに
分ける光学素子であり、種々の型があるが、その一つと
して一対の直角プリズムを用いたものが知られている。
これは、一対の直角プリズムの斜面どうしを張り合わ
せ、その斜面間に光の一部を反射し残りを透過させる膜
を形成させたものである。このタイプのビ−ムスプリッ
タ30を図6に示す。入射光35は、直角プリズム31
に入射すると反射・透過膜33で一部が反射され、残り
が透過して他の直角プリズム32に至る。そして、反射
光36がプリズム31より、また透過光37がプリズム
32より、互いに直角の方向に出射して、入射光の分離
が行われる。
分ける光学素子であり、種々の型があるが、その一つと
して一対の直角プリズムを用いたものが知られている。
これは、一対の直角プリズムの斜面どうしを張り合わ
せ、その斜面間に光の一部を反射し残りを透過させる膜
を形成させたものである。このタイプのビ−ムスプリッ
タ30を図6に示す。入射光35は、直角プリズム31
に入射すると反射・透過膜33で一部が反射され、残り
が透過して他の直角プリズム32に至る。そして、反射
光36がプリズム31より、また透過光37がプリズム
32より、互いに直角の方向に出射して、入射光の分離
が行われる。
【0003】かかるビ−ムスプリッタでは、斜面間に形
成される反射・透過膜として通常多層膜が用いられる。
この多層膜は、使用する入射光の波長、入射角度に合わ
せて所望の透過光と入射光の強度比を得られるように材
質、厚さ等が決められている。したがって、特定のビ−
ムスプリッタに対しては、透過率と反射率の比が入射光
の波長に対して一義的に決まってしまう。そこで、入射
光の波長および得ようとする透過率と反射率の比にあわ
せて反射・透過膜を変更した種々のビ−ムスプリッタが
作製され各種用途に供されている。
成される反射・透過膜として通常多層膜が用いられる。
この多層膜は、使用する入射光の波長、入射角度に合わ
せて所望の透過光と入射光の強度比を得られるように材
質、厚さ等が決められている。したがって、特定のビ−
ムスプリッタに対しては、透過率と反射率の比が入射光
の波長に対して一義的に決まってしまう。そこで、入射
光の波長および得ようとする透過率と反射率の比にあわ
せて反射・透過膜を変更した種々のビ−ムスプリッタが
作製され各種用途に供されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のビ
−ムスプリッタでは、入射光の波長に対して透過光と反
射光の強度比が決まってしまう。したがって、一定の波
長の入射光に対し透過光と反射光の強度比を変更したい
場合には、ビ−ムスプリッタ自体を交換しなければなら
なかった。また、強度比を一定に保ちつつ使用する入射
光の波長を変更する場合にも、ビ−ムスプリッタ自体を
交換しなければならなかった。このため、入射光の波長
および所望の反射光と透過光の強度比に対応した数のビ
−ムスプリッタを用意しておかなければならず、コスト
がかさんでいた。また、入射光の波長および得ようとす
る反射光と透過光の強度比を変更する度に、ビ−ムスプ
リッタを交換しなければならず、不便であった。
−ムスプリッタでは、入射光の波長に対して透過光と反
射光の強度比が決まってしまう。したがって、一定の波
長の入射光に対し透過光と反射光の強度比を変更したい
場合には、ビ−ムスプリッタ自体を交換しなければなら
なかった。また、強度比を一定に保ちつつ使用する入射
光の波長を変更する場合にも、ビ−ムスプリッタ自体を
交換しなければならなかった。このため、入射光の波長
および所望の反射光と透過光の強度比に対応した数のビ
−ムスプリッタを用意しておかなければならず、コスト
がかさんでいた。また、入射光の波長および得ようとす
る反射光と透過光の強度比を変更する度に、ビ−ムスプ
リッタを交換しなければならず、不便であった。
【0005】一方、図6に示すような従来のビ−ムスプ
リッタでも、入射光の入射角を変更すれば、一定の入射
光の波長に対しても反射光と透過光の強度比を変更する
ことができる。しかし、この場合には、透過光および反
射光の出射方向が変化してしまうため受光素子の位置を
変更しなければならなかった。かかる位置変更は微妙な
ものであるため、面倒であり、位置変更のための装置が
複雑なものとなってしまう。
リッタでも、入射光の入射角を変更すれば、一定の入射
光の波長に対しても反射光と透過光の強度比を変更する
ことができる。しかし、この場合には、透過光および反
射光の出射方向が変化してしまうため受光素子の位置を
変更しなければならなかった。かかる位置変更は微妙な
ものであるため、面倒であり、位置変更のための装置が
複雑なものとなってしまう。
【0006】更に、入射角を変更することなく反射光と
透過光の強度比を変化させる方法として、偏光ビ−ムス
プリッタと1/2波長板を組み合わせたものがある。こ
れは、偏光ビ−ムスプリッタと光源との間に1/2波長
板を配置し、1/2波長板を回転させることにより入射
光の偏光面を回転させ、偏光ビ−ムスプリッタからの透
過光(p偏光)と反射光(s偏光)の強度比を変化させ
るものである。しかし、かかる偏光ビ−ムスプリッタを
用いる場合には、入射光は直線偏光でなくてはならず、
また、1/2波長板と組み合わせて用いねばならず、装
置が大型・複雑化しコストがかさむことになっていた。
透過光の強度比を変化させる方法として、偏光ビ−ムス
プリッタと1/2波長板を組み合わせたものがある。こ
れは、偏光ビ−ムスプリッタと光源との間に1/2波長
板を配置し、1/2波長板を回転させることにより入射
光の偏光面を回転させ、偏光ビ−ムスプリッタからの透
過光(p偏光)と反射光(s偏光)の強度比を変化させ
るものである。しかし、かかる偏光ビ−ムスプリッタを
用いる場合には、入射光は直線偏光でなくてはならず、
また、1/2波長板と組み合わせて用いねばならず、装
置が大型・複雑化しコストがかさむことになっていた。
【0007】従って本発明の目的は、上述した問題点を
解決するためになされたもので、簡単な構成で、一定の
波長の入射光に対し透過光と反射光の強度比を変化させ
ることができるビ−ムスプリッタを提供することであ
る。
解決するためになされたもので、簡単な構成で、一定の
波長の入射光に対し透過光と反射光の強度比を変化させ
ることができるビ−ムスプリッタを提供することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のビームスプリッタは、それぞれの面と面を対向
配置した一対の光学ブロックと、該面と面との間の光ビ
ームの光路部分を除いた領域にのみ設けられた弾性体
と、該弾性体に該面と垂直な方向へ力を加える手段とを
有し、該面間距離を変化させることによって透過光と反
射光の強度比を変化させるようにしたことを特徴とす
る。
本発明のビームスプリッタは、それぞれの面と面を対向
配置した一対の光学ブロックと、該面と面との間の光ビ
ームの光路部分を除いた領域にのみ設けられた弾性体
と、該弾性体に該面と垂直な方向へ力を加える手段とを
有し、該面間距離を変化させることによって透過光と反
射光の強度比を変化させるようにしたことを特徴とす
る。
【0009】ここで、光学ブロックの各々の面の間の光
ビームの光路部分には、光学ブロックより屈折率が低い
層が設けられており、その光学ブロックに入射した入射
光がその光学ブロックの該一の面に対し全反射条件を満
たしながら出射するようになっている。
ビームの光路部分には、光学ブロックより屈折率が低い
層が設けられており、その光学ブロックに入射した入射
光がその光学ブロックの該一の面に対し全反射条件を満
たしながら出射するようになっている。
【0010】この低屈折率層は、その光学ブロックの屈
折率より低い屈折率を有するのであれば、空気でもよ
い。
折率より低い屈折率を有するのであれば、空気でもよ
い。
【0011】
【作用】入射光が、一方の光学ブロックに入射しその後
該一の面に対し全反射条件を満たしながら出射する場合
には、その面で全反射をする。しかし、このとき同時
に、エバネッセント波がその面の向こう側、すなわち、
その光学ブロックの外側に生じる。かかるエバネッセン
ト波の電界は、当該面から距離が離れるにしたがって指
数関数的に減少する性質を有する。しかして、他方の光
学ブロックの該一の面がその光学ブロックのその面に対
向させて配置されている。したがって、この面間距離に
対応した量の電界を有するエバネッセント波が該他方の
光学ブロックに捉えられ、透過光としてその光学ブロッ
ク内を伝搬し出射することになる。そして、この光学ブ
ロックに捉えられなかったエバネッセント波は、最初の
光学ブロックの該一の面で反射された反射光となってそ
の光学ブロック内を伝搬し出射する。
該一の面に対し全反射条件を満たしながら出射する場合
には、その面で全反射をする。しかし、このとき同時
に、エバネッセント波がその面の向こう側、すなわち、
その光学ブロックの外側に生じる。かかるエバネッセン
ト波の電界は、当該面から距離が離れるにしたがって指
数関数的に減少する性質を有する。しかして、他方の光
学ブロックの該一の面がその光学ブロックのその面に対
向させて配置されている。したがって、この面間距離に
対応した量の電界を有するエバネッセント波が該他方の
光学ブロックに捉えられ、透過光としてその光学ブロッ
ク内を伝搬し出射することになる。そして、この光学ブ
ロックに捉えられなかったエバネッセント波は、最初の
光学ブロックの該一の面で反射された反射光となってそ
の光学ブロック内を伝搬し出射する。
【0012】該一対の光学ブロックの各々の面の間に設
けられた弾性体にこれらの面に対して垂直な方向へ力を
加えると、この弾性体に弾性変形が生じ、光学ブロック
の面間距離を可逆的に変化させることができる。ここ
で、この面間距離に対応した電界を有するエバネッセン
ト波が透過光として伝搬することになり、反射光の強度
も変化する。したがって、透過光と反射光の強度比が変
化することになる。
けられた弾性体にこれらの面に対して垂直な方向へ力を
加えると、この弾性体に弾性変形が生じ、光学ブロック
の面間距離を可逆的に変化させることができる。ここ
で、この面間距離に対応した電界を有するエバネッセン
ト波が透過光として伝搬することになり、反射光の強度
も変化する。したがって、透過光と反射光の強度比が変
化することになる。
【0013】本発明では、このように面間距離の変更を
弾性体の弾性変形により行うことにしたので、面間距離
を連続的に変更することができる。ゆえに、面間距離を
微妙に変化させることにより、そのわずかな変動で指数
関数的に急激に減少するエバネッセント波の電界の変化
をとらえることが可能となり、透過光の強度を変化させ
ることができる。
弾性体の弾性変形により行うことにしたので、面間距離
を連続的に変更することができる。ゆえに、面間距離を
微妙に変化させることにより、そのわずかな変動で指数
関数的に急激に減少するエバネッセント波の電界の変化
をとらえることが可能となり、透過光の強度を変化させ
ることができる。
【0014】したがって、本発明のビ−ムスプリッタに
よれば、簡易な構成で一定波長の入射光に対して反射光
と透過光の強度比を変更させることができる。
よれば、簡易な構成で一定波長の入射光に対して反射光
と透過光の強度比を変更させることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【0016】図1は本発明の第一の実施例たるビ−ムス
プリッタ20を説明する図である。ビ−ムスプリッタ2
0は、それぞれの斜面1a及び2aを対向させて配置さ
れた一対の直角プリズム1及び2と、これら斜面間に設
けられたLB膜(Langmuir-Blodgett膜)3と、これら
プリズムを保持するためのホルダ−4とからなる。この
ホルダ−4は、支持枠10とこれに支持されてプリズム
1及び2をそれぞれ挟持する挟持部8b及び8aとから
なる。そして、この挟持部8aには支持枠10に螺合さ
れたネジ9が接合されている。
プリッタ20を説明する図である。ビ−ムスプリッタ2
0は、それぞれの斜面1a及び2aを対向させて配置さ
れた一対の直角プリズム1及び2と、これら斜面間に設
けられたLB膜(Langmuir-Blodgett膜)3と、これら
プリズムを保持するためのホルダ−4とからなる。この
ホルダ−4は、支持枠10とこれに支持されてプリズム
1及び2をそれぞれ挟持する挟持部8b及び8aとから
なる。そして、この挟持部8aには支持枠10に螺合さ
れたネジ9が接合されている。
【0017】直角プリズム1及び2の斜面1a及び2a
の一方または両方には、光路となる中心部分を除きLB
膜3を形成してある。ホルダ−4の挟持部8b及び8a
が、プリズム1及び2の直角部分1b及び2bをそれぞ
れ挟持している。このうち、挟持部8bは、ホルダ−4
の支持枠10に固着されている。一方、挟持部8aはネ
ジ9に接合されており、このネジ9が支持枠10に形成
されたネジ孔に螺合されている。このネジ9はプリズム
の斜面1a及び2aに対し垂直な方向に延びており、そ
の回転により斜面1a及び2aに対し垂直な方向に移動
する。かかるネジ9及び挟持部8aの移動によりプリズ
ム2を介してLB膜3に引張力または圧縮力が加えられ
る。その結果、LB膜3が弾性変形し、斜面1aと2a
の距離を変化させることができる。この面間距離の変化
は、LB膜の弾性変形を利用しているものであるため、
可逆的であり、かつ、微妙な変化が可能である。
の一方または両方には、光路となる中心部分を除きLB
膜3を形成してある。ホルダ−4の挟持部8b及び8a
が、プリズム1及び2の直角部分1b及び2bをそれぞ
れ挟持している。このうち、挟持部8bは、ホルダ−4
の支持枠10に固着されている。一方、挟持部8aはネ
ジ9に接合されており、このネジ9が支持枠10に形成
されたネジ孔に螺合されている。このネジ9はプリズム
の斜面1a及び2aに対し垂直な方向に延びており、そ
の回転により斜面1a及び2aに対し垂直な方向に移動
する。かかるネジ9及び挟持部8aの移動によりプリズ
ム2を介してLB膜3に引張力または圧縮力が加えられ
る。その結果、LB膜3が弾性変形し、斜面1aと2a
の距離を変化させることができる。この面間距離の変化
は、LB膜の弾性変形を利用しているものであるため、
可逆的であり、かつ、微妙な変化が可能である。
【0018】ビ−ムスプリッタ20は、入射光5がプリ
ズム1にその入射面1cを通して入射し、斜面1aに至
るように配置される。また、入射光5が斜面1aにおい
て全反射条件を満たすように、プリズムの材質が選択さ
れている。すなわち、入射光5の波長に対し、プリズム
1の屈折率をn1、斜面1aおよび2aの間に形成され
た層の屈折率をn2とし、かつ、斜面1aへの入射光の
入射角をθ1とすると、下記の数式1となっている。な
お、本実施例においては、斜面1aと2aの間の光路部
分には何も設けられていないので、ビ−ムスプリッタ2
0を空気中に置いた場合にはそこには空気が満たされて
いることになる。ゆえに、n2は約1である。また、入
射光5がプリズム1の入射面1cに垂直に入射するよう
にビ−ムスプリッタ20が配置されているので、入射角
θ1は45度である。以上より、n1は下記の数式2を満
たすものでなければならない。そこで、本実施例におい
ては、プリズム1及び2として、屈折率n1が入射光の
広い波長の範囲に対して1.5より大きいBK7ガラス
(光学ガラスの一種であるホウケイ酸塩クラウンガラス
の一つ)を使用している。したがって、種々の波長の入
射光に対して全反射条件を満足させることができる。
ズム1にその入射面1cを通して入射し、斜面1aに至
るように配置される。また、入射光5が斜面1aにおい
て全反射条件を満たすように、プリズムの材質が選択さ
れている。すなわち、入射光5の波長に対し、プリズム
1の屈折率をn1、斜面1aおよび2aの間に形成され
た層の屈折率をn2とし、かつ、斜面1aへの入射光の
入射角をθ1とすると、下記の数式1となっている。な
お、本実施例においては、斜面1aと2aの間の光路部
分には何も設けられていないので、ビ−ムスプリッタ2
0を空気中に置いた場合にはそこには空気が満たされて
いることになる。ゆえに、n2は約1である。また、入
射光5がプリズム1の入射面1cに垂直に入射するよう
にビ−ムスプリッタ20が配置されているので、入射角
θ1は45度である。以上より、n1は下記の数式2を満
たすものでなければならない。そこで、本実施例におい
ては、プリズム1及び2として、屈折率n1が入射光の
広い波長の範囲に対して1.5より大きいBK7ガラス
(光学ガラスの一種であるホウケイ酸塩クラウンガラス
の一つ)を使用している。したがって、種々の波長の入
射光に対して全反射条件を満足させることができる。
【0019】
【数1】n1sinθ1>n2
【0020】
【数2】n1>21/2n2=21/2
【0021】本第一実施例によれば、LB膜3の弾性変
形に基づいてプリズムの斜面1aと2aの間の距離を変
化させ、透過光と反射光の強度比を変化させる。以下、
この原理について説明する。
形に基づいてプリズムの斜面1aと2aの間の距離を変
化させ、透過光と反射光の強度比を変化させる。以下、
この原理について説明する。
【0022】入射光5が全反射条件を満たして斜面1a
に達すると、図3Aに示されるように、エバネッセント
波が斜面1aの向こう側、すなわちプリズム1の外側に
生じる。従って、プリズム2が存在しない場合には、入
射光5は、エバネッセント波を生じさせた後、反射光6
として再びプリズム1内を伝搬して出射面1dより射出
する。このエバネッセント波の電界Eは、図3Bに示さ
れるように斜面1aから離れるにしたがって指数関数的
に減少する性質を有し、下記の数式3で与えられる。こ
こで、xは斜面1aからの距離、E0は入射光5の電
界、n2はプリズム1の斜面1aの外側の屈折率、λは
入射光5の真空における波長である。
に達すると、図3Aに示されるように、エバネッセント
波が斜面1aの向こう側、すなわちプリズム1の外側に
生じる。従って、プリズム2が存在しない場合には、入
射光5は、エバネッセント波を生じさせた後、反射光6
として再びプリズム1内を伝搬して出射面1dより射出
する。このエバネッセント波の電界Eは、図3Bに示さ
れるように斜面1aから離れるにしたがって指数関数的
に減少する性質を有し、下記の数式3で与えられる。こ
こで、xは斜面1aからの距離、E0は入射光5の電
界、n2はプリズム1の斜面1aの外側の屈折率、λは
入射光5の真空における波長である。
【0023】
【数3】E=E0exp(−2πn2x/λ)
【0024】エバネッセント波が生じているところに、
図3Aに示されるように、プリズム2を近づけていく
と、その斜面2aにおいてエバネッセント波の一部がプ
リズム2に捉えられる。そして、プリズム2内を透過光
として伝搬して、出射面2cより出射することになる。
この透過光の電界は、斜面2aの位置におけるエバネッ
セント波の電界に等しい。したがって、透過光の電界
は、図3Bにおいて、xを斜面1a及び2aの間隔とし
た場合の電界Eと等しく、上記の数式3で与えられる。
また、透過光の強度I1は、電界の2乗に等しいため、
下記の数式4で与えられる。
図3Aに示されるように、プリズム2を近づけていく
と、その斜面2aにおいてエバネッセント波の一部がプ
リズム2に捉えられる。そして、プリズム2内を透過光
として伝搬して、出射面2cより出射することになる。
この透過光の電界は、斜面2aの位置におけるエバネッ
セント波の電界に等しい。したがって、透過光の電界
は、図3Bにおいて、xを斜面1a及び2aの間隔とし
た場合の電界Eと等しく、上記の数式3で与えられる。
また、透過光の強度I1は、電界の2乗に等しいため、
下記の数式4で与えられる。
【0025】
【数4】I1=|E|2=E0 2exp(−4πn2x/
λ)
λ)
【0026】一方、透過光としてプリズム2に捉えられ
なかったエバネッセント波は、図3Aに示されるよう
に、反射光6としてプリズム1中を伝搬し出射面1dよ
り出射することになる。ここで、入射光の強度がI
0(=|E0|2)とすると、反射光の強度I2は、下記の
数式5で与えられる。したがって、透過光と反射光の強
度比I1/I2は、下記の数式6で与えられる。
なかったエバネッセント波は、図3Aに示されるよう
に、反射光6としてプリズム1中を伝搬し出射面1dよ
り出射することになる。ここで、入射光の強度がI
0(=|E0|2)とすると、反射光の強度I2は、下記の
数式5で与えられる。したがって、透過光と反射光の強
度比I1/I2は、下記の数式6で与えられる。
【0027】
【数5】I2=I0−I1=E0 2{1−exp(−4πn2
x/λ)}
x/λ)}
【0028】
【数6】I1/I2=E0 2exp(−4πn2x/λ)/
E0 2{1−exp(−4πn2x/λ)}=exp(−
4πn2x/λ)/{1−exp(−4πn2x/λ)}
E0 2{1−exp(−4πn2x/λ)}=exp(−
4πn2x/λ)/{1−exp(−4πn2x/λ)}
【0029】このように、透過光と反射光の強度比は斜
面1a及び2aの間の距離xに従って変化する。つま
り、斜面間距離xを小さくすればするほど、透過光の強
度が大きくなり、反射光の強度が小さくなる。また、逆
に斜面間距離を大きくすればするほど、透過光の強度が
小さくなり、反射光の強度が大きくなる。
面1a及び2aの間の距離xに従って変化する。つま
り、斜面間距離xを小さくすればするほど、透過光の強
度が大きくなり、反射光の強度が小さくなる。また、逆
に斜面間距離を大きくすればするほど、透過光の強度が
小さくなり、反射光の強度が大きくなる。
【0030】本発明においては、斜面1aおよび2aの
間に形成された弾性体たるLB膜3にネジ9の回転によ
り力を加えそれを弾性変形させることによって、斜面間
距離を変化させる。ネジ9を支持枠10に対し締め付け
る方向へ回転させると、透過光の強度が次第に大きくな
り、反射光の強度が小さくなる。逆に、ネジ9を支持枠
10に対し、弱める方向に回転させると透過光の強度が
次第に小さくなり、反射光の強度が大きくなる。
間に形成された弾性体たるLB膜3にネジ9の回転によ
り力を加えそれを弾性変形させることによって、斜面間
距離を変化させる。ネジ9を支持枠10に対し締め付け
る方向へ回転させると、透過光の強度が次第に大きくな
り、反射光の強度が小さくなる。逆に、ネジ9を支持枠
10に対し、弱める方向に回転させると透過光の強度が
次第に小さくなり、反射光の強度が大きくなる。
【0031】本実施例においては、このように、LB膜
3の弾性変形によって斜面間距離を変動させることにし
たので、距離の微妙な調整が可能である。また、ネジ9
を用いて膜に力を与えることにしたので、連続的に力
を、ひいては面間距離を変化させることができる。ま
た、弾性変形は可逆的なものであるため、いったん圧縮
力を与えて圧縮させ斜面間距離を減少させた後、その力
を小さくしていけば、弾性膜は確実に延びて斜面間距離
を増大させることができる。さらに、加える力と圧縮量
は、弾性変形においては一対一で決定されるから、加え
る力を調整することで、斜面間距離を調整することがで
き、もって、所望の透過光と反射光の強度比が得られ
る。
3の弾性変形によって斜面間距離を変動させることにし
たので、距離の微妙な調整が可能である。また、ネジ9
を用いて膜に力を与えることにしたので、連続的に力
を、ひいては面間距離を変化させることができる。ま
た、弾性変形は可逆的なものであるため、いったん圧縮
力を与えて圧縮させ斜面間距離を減少させた後、その力
を小さくしていけば、弾性膜は確実に延びて斜面間距離
を増大させることができる。さらに、加える力と圧縮量
は、弾性変形においては一対一で決定されるから、加え
る力を調整することで、斜面間距離を調整することがで
き、もって、所望の透過光と反射光の強度比が得られ
る。
【0032】ここで、本実施例のLB膜3は、アラキジ
ン酸カドミウム((C19H39COO)2Cd)より形成
されたラングミュア−ブロジェット膜(LB膜)であ
り、屈折率が1.52で、厚さは、例えば、2.75[n
m]である。かかるアラキジン酸カドミウムのLB膜3
は、適当な弾性係数を有するため、本発明のビ−ムスプ
リッタ20に用いると、ネジ9の回転に対応して、微妙
に弾性変形を起こす。したがって、プリズム1および2
の斜面1a・2a間の距離xを微妙に変化させることが
できる。よって、透過光7と反射光6の強度比を連続的
に変化させることができる。
ン酸カドミウム((C19H39COO)2Cd)より形成
されたラングミュア−ブロジェット膜(LB膜)であ
り、屈折率が1.52で、厚さは、例えば、2.75[n
m]である。かかるアラキジン酸カドミウムのLB膜3
は、適当な弾性係数を有するため、本発明のビ−ムスプ
リッタ20に用いると、ネジ9の回転に対応して、微妙
に弾性変形を起こす。したがって、プリズム1および2
の斜面1a・2a間の距離xを微妙に変化させることが
できる。よって、透過光7と反射光6の強度比を連続的
に変化させることができる。
【0033】本発明者らは、この図1のビ−ムスプリッ
タ20による透過光と反射光の強度比の変化の様子につ
いて以下の実験を行った。ここで、直角プリズム1、2
としては、直角をはさむ各面が一辺31[mm]の正方形で
あるBK7の直角プリズムを用いた。また、入射光の光
源としては、He−Neレ−ザを用いた。この光源によ
り得られる入射光の波長は632.8[nm]で、入射パワ
−は、3.2[mW]であった。アラキジン酸カドミウムの
LB膜を、図4Aに示されるように、プリズム1・2の
斜面1a及び2aのそれぞれの上に2.75[nm]の厚さ
に形成した。したがって、LB膜3の実際の厚さは、
5.5[nm]であった。
タ20による透過光と反射光の強度比の変化の様子につ
いて以下の実験を行った。ここで、直角プリズム1、2
としては、直角をはさむ各面が一辺31[mm]の正方形で
あるBK7の直角プリズムを用いた。また、入射光の光
源としては、He−Neレ−ザを用いた。この光源によ
り得られる入射光の波長は632.8[nm]で、入射パワ
−は、3.2[mW]であった。アラキジン酸カドミウムの
LB膜を、図4Aに示されるように、プリズム1・2の
斜面1a及び2aのそれぞれの上に2.75[nm]の厚さ
に形成した。したがって、LB膜3の実際の厚さは、
5.5[nm]であった。
【0034】かかる図1のビ−ムスプリッタにおいて、
ネジ9を最初に締めていき、次にゆるめていった。この
実験結果を表1及び図4Bに示す。
ネジ9を最初に締めていき、次にゆるめていった。この
実験結果を表1及び図4Bに示す。
【0035】
【表1】
【0036】この表1及び図4Bから明かなように、ネ
ジを締めてLB膜3に与える圧縮力を大きくしていくと
透過率が増大し反射率が減少した。逆に、ネジをゆるめ
てLB膜3に与える圧縮力を小さくしていくと透過率が
減少し反射率が増大した。すなわち、ネジを回転させて
LB膜3に加える力を変化させることにより、透過光と
反射光の強度比が変化することが証明された。
ジを締めてLB膜3に与える圧縮力を大きくしていくと
透過率が増大し反射率が減少した。逆に、ネジをゆるめ
てLB膜3に与える圧縮力を小さくしていくと透過率が
減少し反射率が増大した。すなわち、ネジを回転させて
LB膜3に加える力を変化させることにより、透過光と
反射光の強度比が変化することが証明された。
【0037】次に本発明の第2実施例について図2を参
照して説明する。第2実施例にかかるビ−ムスプリッタ
20は、第1実施例のビ−ムスプリッタ20とほぼ同様
の構成から成る。なお、第1実施例の構成要素と同様の
構成要素については同一の参照番号を付して説明する。
照して説明する。第2実施例にかかるビ−ムスプリッタ
20は、第1実施例のビ−ムスプリッタ20とほぼ同様
の構成から成る。なお、第1実施例の構成要素と同様の
構成要素については同一の参照番号を付して説明する。
【0038】第2実施例のビ−ムスプリッタ20は、第
1実施例のビ−ムスプリッタ20と同様、一対の直角プ
リズム1及び2とこれを保持するホルダ−4とを有して
いる。弾性体たるLB膜3’がプリズムの斜面1aと2
aの両方または一方の上に設けられている。ここで、こ
のLB膜3’は、第1実施例のLB膜3とは異なり、斜
面1a及び/または2aの全面に形成されている。
1実施例のビ−ムスプリッタ20と同様、一対の直角プ
リズム1及び2とこれを保持するホルダ−4とを有して
いる。弾性体たるLB膜3’がプリズムの斜面1aと2
aの両方または一方の上に設けられている。ここで、こ
のLB膜3’は、第1実施例のLB膜3とは異なり、斜
面1a及び/または2aの全面に形成されている。
【0039】かかる場合には、入射光5がプリズム1と
LB膜3’の界面たる斜面1aで全反射をするように、
プリズム1およびLB膜3’の材料を選択する。たとえ
ば、プリズム1としてSFS1ガラス(光学ガラスの一
種であるフリントガラスの一つ)を、LB膜3’として
パーフルオロ型LB膜を用いる。SFS1ガラスは、広
い波長領域の入射光に対して屈折率n1が1.9より大
きいものである。一方、パーフルオロ型LB膜3’と
は、第1実施例のアラキジン酸カドミウムのH−基をF
−基に置換したもの((C19F39COO)2Cd)
を使用して作製したLB膜である。パーフルオロ型LB
膜3’は、第1実施例のLB膜3とほぼ同程度の厚さを
有している。このLB膜3’は、光が十分透過するもの
である。また、その屈折率n2は約1.3である。した
がって、入射光5が入射角45度で斜面1aに入射した
場合には、全反射条件(下記の数式7)を満足すること
になる。
LB膜3’の界面たる斜面1aで全反射をするように、
プリズム1およびLB膜3’の材料を選択する。たとえ
ば、プリズム1としてSFS1ガラス(光学ガラスの一
種であるフリントガラスの一つ)を、LB膜3’として
パーフルオロ型LB膜を用いる。SFS1ガラスは、広
い波長領域の入射光に対して屈折率n1が1.9より大
きいものである。一方、パーフルオロ型LB膜3’と
は、第1実施例のアラキジン酸カドミウムのH−基をF
−基に置換したもの((C19F39COO)2Cd)
を使用して作製したLB膜である。パーフルオロ型LB
膜3’は、第1実施例のLB膜3とほぼ同程度の厚さを
有している。このLB膜3’は、光が十分透過するもの
である。また、その屈折率n2は約1.3である。した
がって、入射光5が入射角45度で斜面1aに入射した
場合には、全反射条件(下記の数式7)を満足すること
になる。
【0040】
【数7】n1>21/2n2
【0041】したがって、入射光5が斜面1aに入射す
るとLB膜3’内にエバネッセント波が生じ、その一部
が斜面2aでプリズム2に捉えられ透過光7としてプリ
ズム2内を伝搬すると同時に、残りがプリズム1内を反
射光6として伝搬することになる。透過光7の電界は、
斜面2aにおけるエバネッセント波の電界に等しい。エ
バネッセント波の電界Eは、既述のように下記の数式8
で与えられる。したがって、斜面1aおよび2a間の距
離xに応じて透過光と反射光の強度比が変化することに
なる。
るとLB膜3’内にエバネッセント波が生じ、その一部
が斜面2aでプリズム2に捉えられ透過光7としてプリ
ズム2内を伝搬すると同時に、残りがプリズム1内を反
射光6として伝搬することになる。透過光7の電界は、
斜面2aにおけるエバネッセント波の電界に等しい。エ
バネッセント波の電界Eは、既述のように下記の数式8
で与えられる。したがって、斜面1aおよび2a間の距
離xに応じて透過光と反射光の強度比が変化することに
なる。
【0042】
【数8】E=E0exp(−2πn2x/λ)
【0043】本第2実施例においても、第1実施例と同
様、この斜面間距離は、LB膜3’に弾性変形を生じさ
せることによって変化させる。すなわち、本実施例のパ
−フルオロ型LB膜3’も適当な弾性係数を有するた
め、ホルダ−4のネジ9を回転させプリズム2を介して
これに力を加えることにより、弾性変形が生じ斜面間距
離xを微妙にかつ連続的に変化させることができる。こ
の距離の変化に応じて透過光と反射光の強度比が変化す
るのである。
様、この斜面間距離は、LB膜3’に弾性変形を生じさ
せることによって変化させる。すなわち、本実施例のパ
−フルオロ型LB膜3’も適当な弾性係数を有するた
め、ホルダ−4のネジ9を回転させプリズム2を介して
これに力を加えることにより、弾性変形が生じ斜面間距
離xを微妙にかつ連続的に変化させることができる。こ
の距離の変化に応じて透過光と反射光の強度比が変化す
るのである。
【0044】なお、本発明のビ−ムスプリッタは、上記
実施例に限定されず、種々の変形が可能である。たとえ
ば、プリズムの斜面間に設ける弾性体は、力を加えるこ
とにより弾性的に変形するものであれば良い。たとえ
ば、弾性材料からなる粒状物、例えばビ−ズを1個また
は複数個配置してもよい。
実施例に限定されず、種々の変形が可能である。たとえ
ば、プリズムの斜面間に設ける弾性体は、力を加えるこ
とにより弾性的に変形するものであれば良い。たとえ
ば、弾性材料からなる粒状物、例えばビ−ズを1個また
は複数個配置してもよい。
【0045】また、プリズム1・2についても、直角プ
リズムに限られず、反射面たる平面1a及び入射面たる
平面2aを有するものであれば、さまざまな光学ブロッ
クが使用できる。例えば、ガラス板でもよい。
リズムに限られず、反射面たる平面1a及び入射面たる
平面2aを有するものであれば、さまざまな光学ブロッ
クが使用できる。例えば、ガラス板でもよい。
【0046】さらに、全反射を起こさせるために斜面1
aと2aとの間に介在させるものは、空気やLB膜には
限定されず、プリズム1より低い屈折率の層であればよ
い。
aと2aとの間に介在させるものは、空気やLB膜には
限定されず、プリズム1より低い屈折率の層であればよ
い。
【0047】また、プリズム1、2間に設けられた弾性
体に力を加える手段としても、ネジ9を回転させプリズ
ムを押すことによって弾性体に力を与えるものに限られ
ない。連続的に力を変化させることができるものであれ
ば良い。また、必要に応じて、不連続的に力を変化させ
るものによって弾性体に不連続的な変形を与えるのでも
良い。
体に力を加える手段としても、ネジ9を回転させプリズ
ムを押すことによって弾性体に力を与えるものに限られ
ない。連続的に力を変化させることができるものであれ
ば良い。また、必要に応じて、不連続的に力を変化させ
るものによって弾性体に不連続的な変形を与えるのでも
良い。
【0048】本発明のビ−ムスプリッタは、さらに、入
射光の波長が変化した場合に透過光と反射光の強度比を
一定に保つための制御装置に利用することができる。こ
の制御装置について図5を参照して説明する。
射光の波長が変化した場合に透過光と反射光の強度比を
一定に保つための制御装置に利用することができる。こ
の制御装置について図5を参照して説明する。
【0049】この制御装置45は、光源41と間隔コン
トロ−ラ42と本発明のビ−ムスプリッタ20とから成
る。光源41は、ビ−ムスプリッタ20に光を入射させ
るものである。光源41からは、その波長についての情
報が間隔コントロ−ラ42に入力される。この間隔コン
トロ−ラ42にはあらかじめ入射光の波長とビ−ムスプ
リッタ20に加えるべき力との関係についてのルックア
ップテ−ブルが記憶されている。そして、この間隔コン
トロ−ラ42は、そのルックアップテ−ブルにしたがっ
てビ−ムスプリッタ20のホルダ−4上のネジ9を回転
させてその斜面1a・2aの間隔を変化させる。
トロ−ラ42と本発明のビ−ムスプリッタ20とから成
る。光源41は、ビ−ムスプリッタ20に光を入射させ
るものである。光源41からは、その波長についての情
報が間隔コントロ−ラ42に入力される。この間隔コン
トロ−ラ42にはあらかじめ入射光の波長とビ−ムスプ
リッタ20に加えるべき力との関係についてのルックア
ップテ−ブルが記憶されている。そして、この間隔コン
トロ−ラ42は、そのルックアップテ−ブルにしたがっ
てビ−ムスプリッタ20のホルダ−4上のネジ9を回転
させてその斜面1a・2aの間隔を変化させる。
【0050】かかる制御装置45によれば、入射光の波
長が変化しても、ビ−ムスプリッタの斜面間隔をそれに
あわせて調整することができる。したがって、異なる波
長の入射光に対しても透過光と反射光の強度比を一定に
維持することができる。
長が変化しても、ビ−ムスプリッタの斜面間隔をそれに
あわせて調整することができる。したがって、異なる波
長の入射光に対しても透過光と反射光の強度比を一定に
維持することができる。
【0051】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ことなく本発明の趣旨から逸脱することなく種々の変更
が可能となる。
ことなく本発明の趣旨から逸脱することなく種々の変更
が可能となる。
【0052】
【発明の効果】このように、本発明のビ−ムスプリッタ
によれば、一対の光学ブロックの相対向する斜面間に設
けられた弾性体に弾性変形を与えて、斜面間距離を可逆
的に変化させることにより、一定の波長の入射光に対し
透過光と反射光の強度比を変化させることができる。ま
た、弾性体に弾性変形を与えることによって一対のプリ
ズム間の距離を変化させるようにしたので、その距離を
微妙にかつ連続的に変化させることができ、よって、強
度比を微妙にかつ連続的に変化させることができる。更
に、このように距離をわずかに変化させることが可能で
あるため、短い波長領域の入射光に対してもその透過光
と反射光の強度比を変化させることができる。
によれば、一対の光学ブロックの相対向する斜面間に設
けられた弾性体に弾性変形を与えて、斜面間距離を可逆
的に変化させることにより、一定の波長の入射光に対し
透過光と反射光の強度比を変化させることができる。ま
た、弾性体に弾性変形を与えることによって一対のプリ
ズム間の距離を変化させるようにしたので、その距離を
微妙にかつ連続的に変化させることができ、よって、強
度比を微妙にかつ連続的に変化させることができる。更
に、このように距離をわずかに変化させることが可能で
あるため、短い波長領域の入射光に対してもその透過光
と反射光の強度比を変化させることができる。
【0053】さらに、本発明のビ−ムスプリッタを用い
れば、入射光の波長が変動しても透過光と反射光の強度
比を一定に維持することができる制御装置を提供するこ
とができる。
れば、入射光の波長が変動しても透過光と反射光の強度
比を一定に維持することができる制御装置を提供するこ
とができる。
【図1】本発明の第1実施例のビ−ムスプリッタの説明
図である。
図である。
【図2】本発明の第2実施例のビ−ムスプリッタの説明
図である。
図である。
【図3A】本発明のビ−ムスプリッタの動作の説明図で
ある。
ある。
【図3B】全反射をなす境界面からの距離とエバネッセ
ント波の電界との関係を示す図である。
ント波の電界との関係を示す図である。
【図4A】実験に供せられたビ−ムスプリッタのLB膜
の形成状態についての説明図である。
の形成状態についての説明図である。
【図4B】透過率と反射率の変化の様子について示す実
験結果の図である。
験結果の図である。
【図5】本発明のビ−ムスプリッタを用いた制御装置の
図である。
図である。
【図6】従来のビ−ムスプリッタの説明図である。
1 直角プリズム 2 直角プリズム 3 LB膜 3’ パ−フルオロ型LB膜 4 ホルダ− 9 ネジ 20 ビ−ムスプリッタ 45 制御装置 41 光源 42 間隔コントロ−ラ
Claims (4)
- 【請求項1】 それぞれの面と面を対向配置した一対の
光学ブロックと、該面と面との間の光ビームの光路部分
を除く領域にのみ設けられた弾性体と、該弾性体に該面
と垂直な方向へ力を加える手段とを有し、該面間距離を
変化させることによって透過光と反射光の強度比を変化
させるようにしたことを特徴とするビームスプリッタ。 - 【請求項2】 前記一対の光学ブロックの前記面と面と
の間の光ビームの光路部分に、前記一対の光学ブロック
の屈折率より低い屈折率を有する層を設けたことを特微
とする請求項1記載のビームスプリッタ。 - 【請求項3】 前記弾性体がLB膜よりなることを特徴
とする請求項1または2記載のビームスプリッタ。 - 【請求項4】 前記光学ブロックが直角プリズムよりな
ることを特徴とする請求項1乃至3記載のビームスプリ
ッタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3130696A JPH07119895B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | ビ−ムスプリッタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3130696A JPH07119895B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | ビ−ムスプリッタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04331910A JPH04331910A (ja) | 1992-11-19 |
| JPH07119895B2 true JPH07119895B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=15040438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3130696A Expired - Fee Related JPH07119895B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | ビ−ムスプリッタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07119895B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4931235B2 (ja) * | 2007-07-09 | 2012-05-16 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JP6627159B2 (ja) * | 2016-06-03 | 2020-01-08 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 光出力制御装置の製造方法 |
| JPWO2018139486A1 (ja) * | 2017-01-26 | 2019-11-07 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | レーザ光減衰器の製造装置、この製造装置により製造されたレーザ光減衰器及びこのレーザ光減衰器の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53115247A (en) * | 1977-03-17 | 1978-10-07 | Fujitsu Ltd | Light intensity modulating and optical path changing device using prisms |
| JPS57120904A (en) * | 1981-01-21 | 1982-07-28 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | Optical attenuator |
-
1991
- 1991-05-02 JP JP3130696A patent/JPH07119895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04331910A (ja) | 1992-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |