JPH01310304A

JPH01310304A - 光学部品

Info

Publication number: JPH01310304A
Application number: JP14267588A
Authority: JP
Inventors: Isuke Hirano; 平野　伊助
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1989-12-14

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】〔産業上の利用分野〕本発明はプリ゛ズム等の光学部品に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、第７図に示すようなフレネルロムプリズムと呼ば
れるものが知られている。このフレネルロムプリズム１
に、反射面に対して方位４５°の直線偏光が矢印Ａ１の
如く入射されると、フレネルロムプリズム１の内面で４
回反射されて矢印Ａ　の如く出射される。このとき、出
射光Ａ２の方位（図中の符号ａ　）は入射光Ａ１の方位
（図中の符号ａ　１）と直交している。これは、入射光
Ａ　と出射光Ａ２の間で１／２波長の位相差が生ｌ　　
。

じるためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような従来技術では、入射光の入
射角と直線偏光の方位を変えると位相差はそれに従って
変化するため、微妙な調整等を行なう必要がある。この
ため、フレネルロムプリズムには調整機構の付いた器具
を取り付けて使用していた。また、フレネルロムプリズ
ムは通常、特定の波長に対する材料の屈折率により外形
形状が決定されているため、厳密な意味での色消しはな
されていなかった。

そこで本発明は、微妙な調整や色消し等を必要とするこ
となく、入射光と出射光の間で偏光方位を回転させるこ
とのできる光学部品を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る光学部品は、入射光の入射方向（Ｘ方向）
と直交する第１の方向（ｙ方向）と平行であって入射方
向および第１の方向の双方に平行な平面と４５度の角度
をなす第１の反射面と、入射方向と平行であって、入射
方向および第１の方向の双方に平行な平面（ｘ−ｙ平面
）と４５度の角度をなし、第１の反射面による入射光の
反射光を反射させる第２の反射面とを備えることを特徴
とする。

ここで第１の反射面は、入射光の方向と直交する第１の
入射面とこの第１の入射面に直交する第１の出射面とを
有する第１の直角プリズムの全反射面で構成し、第２の
反射面は、第１の出射面と対向する第２の入射面とこの
第２の入射面に直交する第２の出射面とを有する第２の
直角プリズムの全反射面で構成されることを特徴として
もよい。

また、入射方向および第１の方向の双方に直交する第２
の方向（２方向）と平行であって入射方向および第２の
方向の双方に平行な平面と４５度の角度をなし、第２の
反射面による入射光の反射光を反射させる第３の反射面
を更に備えることを特徴としてもよい。

〔作用〕

本発明によれば、直線偏光した入射光が第１の反射面で
反射された際に、ｐ偏光成分とＳ偏光成分の間で位相差
が生じ、第２の反射面で再び反射される際にも同様の位
相差を生じる。ここで、第１の反射面におけるｐ偏光成
分は第２の反射面ではＳ偏光成分となり、第１の反射面
におけるＳ偏光成分は第２の反射面ではｐ偏光成分とな
る。従って、２回の反射によって両者の間の位相差は相
殺され、光を受ける方向からみた入射光と出射光の偏光
面は互いに直交することになる。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図ないし第４図にもとづいて、本
発明の詳細な説明する。なお、図面の説明において同一
要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は本発明の一実施例に係る偏光方位回転プリズム
の斜視図である。同図（ａ）の通り、偏光方位回転プリ
ズム２は第１の直角プリズム３と第２の直角プリズム４
を貼り合わせて構成される。

ここで、図中に矢印Ａ１で示す入射方向（Ｘ方向）から
直線偏光が入射されるとすると、この入射方向に直交す
る第１の直角プリズム３の外面が第１の入射面３１をな
し、入射方向と直交するｙ方向（第１の方向）と平行で
あって第１の入射面３１と４５″の角度をなす第１の直
角プリズム３の外面が第１の反射面３２をなしている。

そして、第１の入射面３１に直交しかつ第１の反射面３
２と４５″の角度をなす第１の直角プリズム３の外面が
第１の出射面３３をなしている。一方、この第１の出射
面３３と対向する第２の直角プリズム４の外面が第２の
入射面４１をなし、入射方向（Ｘ方向）に平行であって
この第２の入射面４１と４５″の角度をなす第２の直角
プリズム４の外面が第２の反射面４２をなし、第２の入
射面４１に直交しかつ第２の反射面４２と４５°の角度
をなす第２の直角プリズム４の外面が第２の出射面４３
をなしている。

ここで、第１図（ａ）に示すように、第１の直角プリズ
ム３と第２の直角プリズム４は第１の出射面３３および
第２の入射面４１で互いに貼り合わされていてもよく、
この場合には図示しないシリコーンオイル等の屈折率整
合剤が介在させられている。また、第１図（ｂ）に示す
ように、第１の直角プリズム３と第２の直角プリズム４
は第１の出射面３３および第２の入射面４１の間で一定
の空隙を有していてもよい。このような空隙を設ければ
、貼り合わせ剤の吸収が避けられるため紫外線や高パワ
ーの入力光に適用することができる。

次に、上記の実施例に係る偏光面回転プリズムの作用に
ついて説明する。

第２図は１個の石英ブロックによって一体成形された偏
光面回転プリズム２の斜視図と、その側面、底面および
背面の投影図である。同図において、矢印Ａ１は第１の
入射面３１への入射光を示し、矢印Ａ２は第１の入射面
３１を透過した光が第１の反射面３２で全反射されるま
での光路を示し、矢印Ａ３は第１の反射面３２で全反射
された光が第２の反射面４２で全反射されるまでの光路
を示し、矢印Ａ４は第２の反射面４２で全反射された光
が第２の出射面４３を透過するまでの光路を示し、矢印
Ａ５は第２の出射面４３からの出射光の光路を示してい
る。ここにおいて、入射光Ａ　と出射光Ａ５の間では、
第１に、光路Ａ３の長さだけ光軸がずれ、第２に、光の
進行方向が直角に回転し、第３に、符号ａ１で示す偏光
方位が符号ａ５で示す偏光方位に変化している。

第３図を参照して、偏光方位が上記のように変化する理
由を説明する。

同図（ａ）は第１図に示す第１の直角プリズム３の側面
図であり、同図（ｂ）はその斜視図である。いま第１の
直角プリズム３の屈折率をｎとし、全反射面である第１
の反射面３２への入射角をφとすると、 φ≧５１ｎ−１（１／　ｎ　）　　　　　　　　−（１
）の条件が満たされるときに、光Ａ２は第１の反射面３
２で全反射されて光Ａ３となる。ただし、プリズム以外
の物質は空気とする。その屈折率は１．０である。以下
の説明も同様に扱う。従って、第１の直角プリズム３が
例えば屈折率ｎ−１，５のガラスで形成されているとき
には、臨界角φ。

は４２″以上になり上記の条件を充足する。

ここで、反射光Ａ　の振幅は常に入射光Ａ２の振幅と等
しくなるが、ｐ偏光成分とＳ偏光成分の間には位相差が
生じる。そして、それぞれの位相差δ　、δ　は下記（
２）　、　（３）式％式％で与えられ、従って両者の位相差δは δ−６−δ　　　　　　　　　　　・・・（４）ｐ　　
　　　　ｓとなる。

上式よれば、入射角φ−４５″、屈折率ｎｍ１．５１５
２　（ＢＫ７　６３２．８ｒｖ）として、δ　ζ３９．
５”、δ　ζ７９．０°であり、位ｐ相差δ−３９，５’が第１の反射面３２における全反射
で生じることになる。従って、もし第１の直角プリズム
３の第１の反射面３２に第３図（ｂ）で符号ａ１として
示す４５″の方位をもった直線偏光が入射されると、符
号ａ　′として示す随円偏光Ａ　′が出射されることに
なる。

ところが、第１図に示すような直角プリズムを組み合わ
せると、第１の反射面３２におけるｐ偏光成分は第２の
反射面４２ではＳ偏光成分となり、第１の反射面３２に
おけるＳ偏光成分は第２の反射面４２ではｐ偏光成分と
なる。このため、前述の式（２）　、　（３）で示した
位相差δ　、δ　は第２ｓ　　　　　　ｐの反射面４２では逆に生じることになり、結果的に両者
が相殺されて第２図に符号ａ５で示す直線偏光が得られ
ることになる。これは、光を受ける方向から見た偏光方
位が互いに直交している。

次に、第４図および第５図を参照して第１の変形例を説
明する。

第４図はその斜視図で、この偏光方位回転プリズム２で
は第１の直角プリズム３および第２の直角プリズム４に
加えて、第３の直角プリズム５を備えている。この第３
の直角プリズム５の第３の入射面５１は第２の直角プリ
ズム４の第２の出射面４３と対向し、第３の反射面５２
はこの第３の入射面５１と４５°の角度をなしている。

そして、第３の出射面５３は第３の入射面５１に直交し
かつ第３の反射面５２と４５°の角度をなしている。

この変形例によれば、出射光Ａ６は入射光Ａ１と光路Ａ
　と光路Ａ４のベクトル和分だけ軸ずれするが、進行方
向は入射光Ａ　と出射光Ａ６で同一になっている。そし
て、入射光Ａ１と出射光Ａ６の間の偏光面の関係は、第
５図のようになっている。同図に示す通り、入射光Ａ１
の偏光面に対する出射先人〇の偏光面の９０″の回転は
、４５＠　、　（２２５”　　）　　、１３５＠　、　
（３１５”）のいずれかで得られることがわかる。

次に、第６図を参照して第２の変形例を説明する。

同図に示す通り、本発明の光学部品はプリズムではなく
、反射ミラーを組み合せて構成してもよい。図示の通り
、ブロック６には第１の反射面６１と第２の反射面６２
が形成されている。ここで、第１の反射面６１は入射光
Ａ１の入射方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に
平行であってｘ−ｙ平面と４５’の角度をなし、第２の
反射面６２はｘ、ｙの両方向に直交する２方向への反射
光Ａ２を受ける。そして、第２の反射面６２・は入射方
向（Ｘ方向）と平行であって、ｘ−ｚ平面と４５°の角
度をなしている。さらに、第１の反射面６１および第２
の反射面６２は全反射コーティングされている。この変
形例によっても、第１図に示す実施例と同様に偏光方位
の回転を実現できる。なお、第４図と同様に第３の反射
面をブロック６に設けてもよいことは言うまでもない。

本発明の光学部品においては、材料による特性の変化は
なく、また入射光の波長に対する依存性もない。そして
、フレネルロムプリズムのような調整機構は全く不要で
ある。　゛〔発明の効果〕以上、詳細に説明した通り、本発明では直線偏光した入
射光が第１の反射面で反射された際に、ｐ偏光成分とＳ
偏光成分の間で位相差が生じ、第２の反射面で再び反射
される際にも同様の位相差を生じる。ここで、第１の反
射面におけるｐ偏光成分は第２の反射面ではＳ偏光成分
となり、第１の反射面におけるＳ偏光成分は第２の反射
面ではｐ偏光成分となる。従って、２回の反射によって
両者の間の位相差は相殺され、光を受ける方向からみた
入射光と出射光の偏光方位は互いに直交することになる
。

従って、微妙な：Ａ整や色消し等を必要とすることなく
、入射光と出射光の間で偏光方位を回転させることので
きる光学部品を提供することができる。このため、各種
の偏光光学系に幅広く応用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の構成を示す斜視図、第２図
および第３図は、上記実施例の作用を示す図、第４図は
、第１の変形例の斜視図、第５図は、第１の変形例の作
用を説明する図、第６図は、第２の変形例を示す斜視図
、第７図は、従来から知られているフレネルロムプリズ
ムの斜視図である。１・・・フレネルロムプリズム、２・・・偏光方位回転
プリズム、３・・・第１の直角プリズム、３１・・・第
１の入射面、３２・・・第１の反射面、３３・・・第１
の出射面、４・・・第２の直角プリズム、４１・・・第
２の入射面、４２・・・第２の反射面、４３・・・第２
の出射面、５・・・第３の直角プリズム、５１・・・第
３の入射面、５２・・・第３の反射面、５３・・・第３
の出射面、６・・・ブロック、６１・・・第１の反射面
、６２・・・第２の反射面。特許出願人　　浜松ホトニクス株式会社代理人弁理士　
　　長谷用　　芳　　樹ａｔ。實鞄伸」の作用ｊｌ！１３ｒ１１ＪＩｔの・隻す例の＠戊

Claims

【特許請求の範囲】１、入射光の入射方向と直交する第１の方向と平行であ
って前記入射方向および第１の方向の双方に平行な平面
と４５度の角度をなす第１の反射面と、前記入射方向と平行であって、前記入射方向および第１
の方向の双方に平行な平面と４５度の角度をなし、前記
第１の反射面による前記入射光の反射光を反射させる第
２の反射面とを備えることを特徴とする光学部品。２、前記第１の反射面は、前記入射光の方向と直交する
第１の入射面とこの第１の入射面に直交する第１の出射
面とを有する第１の直角プリズムの全反射面で構成され
、前記第２の反射面は、前記第１の出射面と対向する第
２の入射面とこの第２の入射面に直交する第２の出射面
とを有する第２の直角プリズムの全反射面で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の光学部品。３、前記第１の出射面と第２の入射面が屈折率整合剤を
介して互いに貼り合わされている請求項２記載の光学部
品。４、前記入射方向および第１の方向の双方に直交する第
２の方向と平行であって前記入射方向および第２の方向
の双方に平行な平面と４５度の角度をなし、前記第２の
反射面による前記入射光の反射光を反射させる第３の反
射面を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光学
部品。