JPS6019101A - ビ−ムスプリツタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光を分割゛ジるビームスシリツタ（５゛関し
、特に、１木の入射光を分割し、２本以上の平行な光ビ
ームを出射させるビームスプリッタに関　′する。

従来、この秒のビームスブリックどしては、（１）第１
図に示すようなビームスプリッタかあった（特開昭４９
−１１９６４３号）。づ４丁わら、平面鏡１と半透明鏡
２を適当な間隔で配置し、入射光３を出射光４１〜４３
の３木に分割したビームスプリッタ、さらに、（２）第
２図に示ずようなビームスプリッタがあった（米国特許
第４，１２５．８（ｉ４号）。

すなわち、互いに平行な一対の側面５１．！ｉ２をｆｊ
リ−る透光性基材６の一方の側面５１に反則膜を被覆し
。

他方の側面５２に、２本以上に分割された出射光の強度
が互いに等しくなるように、出射光数に智し７い故の出
射領域Ｘ１−・×６に分けて、それぞれ膜特性の相異る
半透過膜を被覆し、入射光３を出射光７１〜７Ｇの６本
に分割したビームスプリッタ、等が知られていた。

しかしながら、（１）のビームスプリッタは、装貿が大
型になり、製造原価が高価になるばかりでなく、分割さ
れた出射光の形状及び相互の平行度の各精瓜を上げるこ
とが困難であるなどの欠点があ一部だ。また（２）のビ
ームスプリッタは、膜特性の相異る半透過膜を−、の出
射光に対して、−の出射ｆ１４　域に被覆４ることから
、出射光が各出射領域の隣接する膜の境界を横切らない
ように、各領域に被覆される半透過膜の位置合わせ精度
を、充分に高くしなければならない欠点があった。次に
、−出射領域に一山射光しか存在しないため、各出射光
の出射光量を所望の値以上に保たせるべく、各出射領域
に被覆された半透過膜の膜構成を、所望する出射光の数
の全゛Ｃについて考慮しなければならない欠点があった
。さらに、前記欠点のために、製造工程が煩雑になり、
製造歩留が悪化する欠点もあった。

本発明は、前記欠点を除去するためになされＩこもので
、詳しくはガラス基体等の透光性基体の対向する一対の
側面の一方の側面を、出射光の数より少ない数の領域に
分割し、その８領域に所望りる出射光量を得る半透過膜
を被覆し、２番目以後の半透過膜より出射する最先の出
射光の出射光ｍが、直前の半透過膜より出射する最後の
出射光の出射光量以上であることにより、所望する出自
・１光量を容易に保持すること、また各領域に被１１１
゜る半透過膜の位置合わせを容易にし、製造工程を簡略
化し、さらに製造歩留を向」二さＵることヲ目的とする
。

以下、本発明の実施例を図に基づき訂細に説明する。な
お、図中の同一符号は、同−又は相当部分を示す。

（実施例１）　第３図に基づき説明りる。同図（ａ　）
は、本実施例の斜視図、同図＜１１）（よ、同図（ａ　
）の入射光、内部反射光及び出射光と半透過膜との関係
を示す概略図、及び同図（Ｃ）は、半透過ＩＩシ）の拡
大断面図である。８は、長さ１２ｍ５゜幅３ｍ６１、厚
さ３１１１ｍのガラス基体Ｂ５９７　（（株）保谷１ｉ
１’１子、商品名）、９１及び９２は、前記ガラス基体
８の対向づる一対の側面、１０は、前記側面９１の入射
光３の入射位置に被覆した誘電体物質である弗化マグネ
シウム（ＭｇＦ２　）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）
の２ｍからなる反射防止膜、１１は、前記側面９１側の
各反射点Ａ１−八〇の位置に被覆しＩこ二酸化チタン（
ＴｉＯ２）と二酸化ケイ素（Ｓｉ０２）とを交互に２１
重積層した全反射膜、１２１−、、１２４は前記側面９
２に被覆した誘電体物質よりな（多層の半透過膜ひあり
、各半透過膜の膜構成は異っている。すなわら、半透過
膜１２１は出射点８１〜Ｂ３を有し、前記側面９２上の
所望の領域に、ＴｉＯ２層１４、Ｓｉ０２層１５、Ｔｉ
Ｏ２層１４、ＭＱ　Ｆ２層１６及び１−ｉ０２層１５を
各々光学的膜厚λ／４（λは入射光の波長。以下同様。

〉で順次積層したものであり、半透過＠　１２２は出射
点Ｂ４及びＢ５を右し、前記側面９２の前記半透過膜１
２１の長さ対向で接し、前記側面上の所望の領域に、Ｔ
ｉＯ２層１４、ＭＱ　Ｆ２層１６及びＴ１０２層１４を
各々光学的膜厚λ／４で順次Ｔ６層したものであり、半
透過膜１２３は出射点Ｂ６を有し、前記半透過膜１２２
に長さ方向で接し、前記側面９２上の所望の領域に、Ｔ
＋０２層１４、Ｓｉ０２層１５及びＴ’ｉ０２層１４を
各々光学的膜厚λ／４で積層したちのＣあり、半透過膜
１２４は出射点Ｂ７をイコし、前記半透過膜１２３に長
さ方向で接し、前記側面９２上の所望の領域に、Ｚｌ″
０２層（光学的１ｔｌｉ厚は（３／４０）・λ）及びＭ
Ｑ　Ｆ２層（光学的膜厚（１３／４０）・λ）を順次積
層したものである。前記半透過膜１２１−、　１２４の
製法としては、通常使用されている真空蒸着法等が利用
でき、各半透過膜の膜厚は実質的に均一に形成する。

次に、本実施例の動作を説明力る。先ず、入射光３は、
反射防止膜１０を被覆した入射位置より入射し、ガラス
基体８を通過し、半透過膜１２１中の出射点Ｂ１より一
部は出射光１３１として出射し、残部は反射し、反射点
Ａ１に達し、その反射点Δ１によって全反射し、出射点
Ｂ２に達し、一部は出射光１３２として出則し、残部は
反射する。さらに、反射点Ａ２＝八〇、出射点１３３〜
１３６によって、全反則、一部出射・残部反射を交互に
繰り返して最後に出射点Ｂ７により、出射点Ｂ７に達し
た光量を全て出射し、入射光３を７本の出射光に分割づ
る。このとき、半透過膜１２２中の出射点Ｂ４よりの出
射光１３４の出射光ｍを、半透過膜１２１中の出射点Ｂ
３よりの出射光１３３の出射光量以上になし、同ね；に
、半透過膜１２３中の出射点Ｂ６より出用する出！Ｊ４
光１３Ｇの出射光量は、直前の出射光１３５の出射光ｆ
ｆ１以−しにする。出射光１３７の出射光用も同様であ
る。各出射光１３１〜１３７の出射光ｍを表１に示づ。

表１ 曲記表１のように、７本の出射光の出射光量（，１０，
１２１１〜０．１８２１に分布するが、２番目以後の半
透過膜１２２，１２３，１２４の最先の出射光の出射光
量が、その出射光の直前の出射光の出射光ｍ以上にして
いるため、７本の出射光のうち′Ｃ″最小の出射光量は
０．１２１１に制御することがでさ、出射光量の理想値
０．１４３１　＜　＝（１／　７）・Ｉ）の８４％を保
持することができる。また、半透過膜の位置精度に回数
が多いとそれだｉノ、半透過膜を被覆する所定の領域の
位置がずれる可能性が高くなる。しかし、本実施例でば
、４種類の半透過膜を用いているので、位置合わせ精１
廊は１０．４１１以内におさまる。

一方、従来の一半透過膜一出射光のビームスプリッタの
構）告で、本実施例と同様に７本の出射光に分割すると
ぎには、位置合わせ精度は±０．７ｗ＋ａ＋となってし
まい、本実施例の方がより高い位置合わせ粕麿を右する
。ぞれゆえ、出射光は各半透過膜の境界を横切る可能性
は極めて低くなり、出射光の形状が損われることがない
。

（実施例２）　第４図に基づき説明する。同図（ａ）は
、本実施例の入射光、内部及制光及び出射光と半透過膜
との関係を示す概略図及び同図（ｂ）は、半透過膜の拡
大断面図である。ガラス基体８、側面９１及び９２、反
、射防止膜１０及び全反射膜１１は、前記実施例１と同
様である。また、後記する半透過膜１８１〜１８４の側
面９２上への被覆の方法も前記実施例１と同様である。

１８１＝−１８４は、側面９２上に被覆した誘電体物質
よりなる多層の半透過膜であり、各半透過膜の膜構成は
異っている１゜すなわち、半透過膜１８１は出射点Ｃ１
及びＣ２を有し、側面９２上にλ／４の−ｒｉ０２層１
４、Ａ７・′４ＳｉＯ２層１５の順に交互に積層して７
層にしたしのであり、半透過膜１８２は出射点Ｃ３〜Ｃ
５をイｊし、　側面〇２上に、λ／４のＴｉＯ２層１４
．３ｊ０２層１５の順に交互に積層して６層にし、さら
に（８／４０）・λのＴｉＯ２層１４を積層したもので
あり、半透過膜１８３は出射点Ｃ６〜Ｃ８を有し、側面
１）２上にλ／４のＴ！０２層１４、Ｓｉ０２層１５の
順に交互に積層して５層にし、　さらに（３、、／　４
　Ｑ）・λのＳｉＯ２層１５を積層したものであり、　
半透過膜１８４は出射点Ｃ９及びＣＩＯを有し、側面９
２土に、λ／４のＴｉＯ２層、λ／４の８１０２層及び
λ／４のＴｉＯ２層を順次積層したものである。本実施
例による各出射点の出射光量を表２に示り１゜表２ 本実施例の各出射光量も、前記実施例１と同様に、２番
１］以後の゛ト透過膜１８２，１８３，１８４の最先の
出射光の出身・１光間が直前の出射光の出射光量以上に
にす、出射光量の理想値０．１１の７４％を保持するこ
とがぐさ゛る。

（実施例３）　第５図に基づき説明づる。同図（ａ　）
は、本実施例の入射光、内部反則光及び出射光と半透過
膜との関係を示！ｌ概略図及び同図（ｂ）は、半透過膜
の拡大断面図である。ガラス基体８は、側面９１及び９
２、反射防止膜１０及び全反射膜１１は、前記実施例１
と同様である。また、後記づ−る半透過ＨｔＡ２０１〜
２０３の側面９２十への被覆の方法も前記実施例１と同
様である。２０１〜２０３は、側面９２上に被覆した誘
電体物質−二りなる多層の２１！透過膜であり、各半透
過膜の膜構成は異っている。

すなわち、半透過膜２０１は出射点Ｄ１へ・Ｄ３を右し
、側面９２上にＴｉＯ２層１４．８１０２層１５、Ｔｉ
Ｏ２層１４、Ｍｇ　Ｆ２層１６及び−１−ｉ０２層１４
をλ／４で順次積層したものであり、半透過ＨＨ２０２
は出射点Ｄ４及びＤ５を右し、　側面９２十に］１０２
１Ｗ１４、Ｓｔ　０２　層１５及ヒＴｉ　０２　ＪＨ１
４’、ｉλ２／４で順次積層したものであり、半透過膜
２０３は出射点Ｄ６を有し、　側面９２上に（３／４０
）・λの７１・０２層１１、（１３／４０）・λのＭｕ
　Ｆ２層１６を順次積′層したものである。

本実施例の名田射光２１１〜２１６の出射光量を表３に
示づ。

表３ 本実施ｔｒｌＩの出射光量は、理想値０．１６７の７７
％を保持４ることができる。

（実施例４）　前記実施例１〜３は、入射光３が側面９
１から入射し、もう一方の側面９２に出射する実施例を
示したが、同一側面（例えば、側面９１゜）においで、
大剣及び出射がなされる実施例を第６図に基づき説明す
る。ガラス基体８、側面９１及び９２、反射防止膜１０
は、前記実施例１′と同様であり。

半透過膜１２１へ・１２４、全反射Ｉｌ！！１１のＷ　
ＩＩ成も、前記実施例１と同様である。また、出射光の
故し７木であり、前記実施例１と異る部分は、半透過膜
１２１〜１２４が、側面９１に被覆され℃いること、ｊ
≧反躬膜１０が、もう一方の側面９２に被煎され（いる
ことである。各出射光の出射光量も前記実施例１ど同様
である。

以上、前記実施例１〜７１においＣは、入射光ｍのほぼ
全光量を、出射させたが、所望の出射光の数以上の出射
光を除去づるｔｃめには、所望の出射光の出射点を有す
る半透過膜の次の半透過膜の領域に光吸収膜を塗布づれ
ばよい。にた、側面１〕１及び９２を有する基体として
ガラス基体を挙げＩζが、光透過性の高い透明プラスチ
ック等の透光性も１休でもよい。誘電体物質としては、
Ｓ！　０２　、　’ｌ’ｉ０２　、Ｍ　Ｑ　Ｆ　２　、
Ｚ　ｒ　Ｏ２の他に、弗化ヒリウｌイ酸化アルミニウム
、酸化イツトリウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、
酸化セリウム等（・もよく、また、半透過膜の膜（１へ
成し、所望する出射光量が寄られる構成（・あればよい
。さらに、各半透過膜は互いに接し、（いたが、何らピ
れに限定されることなく、出射点を満足するにうに各半
透過膜が被覆されていればよい。

、以ｌ−１本発明によれば、所望する出射光量が保持で
き、半透過膜の半透過膜を被覆する領域に対Ｊる位置合
４つせ精度を高める必要もなく、製造工程ら筒略化でさ
、製造歩留も向上し、製造原価も低減し、さらに出射光
の品質も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来のビームスプリッタ、＠３図
〜第６図（：１、本発明の一実施例であり、第３図（ａ
　）及び第６図（ａ　）が斜視図、第３図（’Ｌｌ）、
第４図（ａ）、第５図（ａ　）及び第６図（１１）が、
入用光、内部反射光及び出射光と半透過膜との関係を示
す概略図、第３図（Ｃ）、第４図（ｂ）及び第５Ｆ８１
（ｂ）が、半透過膜の拡大断面図である。 ８・・・ガラス基体、９１．９２・・・　対の側面、１
０・・・反則防止膜、１１・・・仝反ｑ・ｊ欣、１２１
・１２４．１８１〜１８４，２０１〜２０３・・・２１
′透過膜、１４・−−Ｔ＋ｏ２ｍ、１５・・・８１０２
層、１Ｇ・・・ＭｇＦ２層、１７・・・ＺｒＱ２層 第２間 第２図 手　続　補　正　書　（自発） １．事件の表示　昭和５８年特許願第１２７１５１号２
、発明の名称　ビームスプリッタ ３、補正をザる者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都新宿区西新宿１丁目１３番１２号〒１６０
　置　０３（３４８）１２２１ボ　ヤ　ガラス 名称　株式会社　保　谷　硝　子 （１）　明細内の１発明の詳細な説明」の欄（２）　図
面の１第５図（ｂ）」 ５、補正の内容 （１）　明細間第５頁１６行目に［Ｔｉ（ｈ層Ｈｉｊと
あるを「ＴｉＯ２層１４」と訂正する。 （２）　明細書箱６頁９行目〜１０行目に［２ｒ０２層
（光学的膜厚は（３／４０）・λ）及び）１（］　Ｆ２
層（光学的膜厚（１３／　４０）・λ）」とあるを「Ｚ
ｒ０２層１７（光学的膜）謎は（３／４０）−λ）　及
ヒＨ（ｌ　Ｆ２　Ｉｎ　ＩＧ（光学的膜かは（１３／４
０）・λ）」と補正覆る。 （３）　図面の「第５図（ｂ）」を別紙の通り補正する
。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　入射光が、Ｈいに平行な一対の側面を有する透
   光性基材の一方の前記側面の入射点に入射し、他方の前
   記側面と一方の前記側面（前記入射点の区域を除く）と
   にそれぞれ反射膜又は複数の半透過膜のうちいずれか一
   方を被覆して内部反射を繰り返し、前記半透過膜から２
   本以上の平行な出用光に分割されるビームスプリッタに
   おいて、前記半透過膜が、出射光数よりも少ない数の領
   域に被覆され、各々の半透過膜が、実質的に均１な膜厚
   を有する誘電体物質の多層膜よりなり、・前記半透過膜
   の少なくとし１つから２本以上の出射光を出射すること
   を特徴とするビームスプリッタ。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記半透過膜の
   全てから２本以上の出射光が出射されることを特徴とり
   −るビームスプリッタ。 （３）　特許請求の範囲第１項又は第２項において、２
   番目以後の半透過膜より出射りる最先の出射光の出射光
   量が直前の半透過膜より出６４７する最後の出射光の出
   射光量以上であることを特徴とりるビームスプリッタ。