光学装置及び光学システム
【課題】光の偏光状態が変更されることなく光の進行方向を変更することができる光学装置及びこの光学装置を用いた光学システムを提供する。
【解決手段】光学装置１は、ｓ偏光及びｐ偏光の２種類の直線偏光を含む光Ｌのうちいずれか一方の第１の直線偏光の振動方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が他方の第２の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される金属ミラー（第１のミラー）１０と、金属ミラー１０により反射された光Ｌの第２の直線偏光の進行方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が第１の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される金属ミラー（第２のミラー）２０と、を有する。この構成とすることにより、第１の直線偏光と第２の直線偏光との間における相対的な位相変化により発生する偏光状態の変化を抑制することができる。
【解決手段】光学装置１は、ｓ偏光及びｐ偏光の２種類の直線偏光を含む光Ｌのうちいずれか一方の第１の直線偏光の振動方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が他方の第２の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される金属ミラー（第１のミラー）１０と、金属ミラー１０により反射された光Ｌの第２の直線偏光の進行方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が第１の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される金属ミラー（第２のミラー）２０と、を有する。この構成とすることにより、第１の直線偏光と第２の直線偏光との間における相対的な位相変化により発生する偏光状態の変化を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置及び光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から出力された光をミラーで反射させることにより、光のｓ偏光とｐ偏光との間の位相差がミラーに対する光の入射角に応じて変更されることが従来から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、ミラーに対して入射した光の偏光状態と、ミラーにより反射された光の偏光状態とが異なるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、光の偏光状態が変更されることなく光の進行方向を変更することができる光学装置及びこの光学装置を用いた光学システム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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学装置は、ｓ偏光及びｐ偏光の２種類の直線偏光を含む光のうちいずれか一方の第１の直線偏光の振動方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が他方の第２の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される第１のミラーと、第１のミラーにより反射された光の第２の直線偏光の進行方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が第１の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される第２のミラーと、を有することを特徴とする。
【０００６】
上記の光学装置のように、第１のミラーと第１の直線偏光の振動方向とがなす角と、第２のミラーと第２の直線偏光の振動方向とがなす角と、を等しくし、且つ、第１のミラーと第２の直線偏光の振動方向とが平行であると共に第２のミラーと第１の直線偏光の振動方向とが平行な態様とすることにより、第１の直線偏光と第２の直線偏光との間における相対的な位相変化により発生する偏光状態の変化を抑制することができる。
【０００７】
ここで、上記の光学装置において、特定の角度は４５度であることが好ましい。
【０００８】
また、上記の光学装置において、第１のミラー及び第２のミラーは金属からなることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る光学システムは、光の光路上に上記の光学装置を複数設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光の偏光状態が変更されることなく光の進行方向を変更することができる光学装置及びこの光学装置を用いた光学システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る光学装置１を示す平面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係る光学装置１を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の好適な実施形態に係る光学装置１の構成を示す平面図であり、図２は、その側面図である。光学装置１は金属ミラー（第１のミラー）１０と金属ミラー（第２のミラー）２０とを備える。
【００１４】
金属ミラー１０，２０は、光Ｌの光路上にそれぞれ設けられ、光源（図示せず）から出力される光を反射する。また、金属ミラー１０は、ｘ方向に進む光Ｌに関して入射角が４５度となるように設けられ、光Ｌをｙ方向へ反射する。そして金属ミラー１０の反射面により反射された光Ｌは、金属ミラー２０に入射する。この金属ミラー１０の反射面により反射された光Ｌでは、ｓ偏光及びｐ偏光に位相差が生じ、偏光状態が変化される。なお、ｐ偏光とは、入射面内に電界ベクトルのある直線偏光のことをいい、ｓ偏光とは、電界ベクトルが入射面に対して垂直である直線偏光のことをいう。
【００１５】
金属ミラー２０は、金属ミラー１０により反射されたｙ方向に進む光Ｌの反射面に関して入射角が４５度となるように設けられ、光Ｌを−ｚ方向へ反射する。この金属ミラー２０により反射された光Ｌでは、ｓ偏光及びｐ偏光に位相差が生じ、金属ミラー２０に入射する前の光Ｌのｓ偏光及びｐ偏光とは異なる位相差が生じ、偏光状態が変化される。しかし、金属ミラー２０による光Ｌの偏光状態の変化は、金属ミラー１０による光Ｌの偏光状態の変化を打ち消すようにはたらくため、金属ミラー２０により反射された光Ｌは、金属ミラー１０に入射する前の光Ｌにおけるｓ偏光及びｐ偏光の偏光状態と等しくなる。したがって、図１及び図２に示すように、光Ｌは、その進行方向が９０度変更され、且つ、偏光状態の変化が抑制される。
【００１６】
ここで、ｓ偏光及びｐ偏光の位相差の発生について説明する。光Ｌが媒質１から媒質２に対して斜めに入射することにより、光Ｌがその界面で反射する場合、その光Ｌを構成するｓ偏光及びｐ偏光に対するフレネル係数ｒｓ、ｒｐは、下記式（１）、（２）に示す値となる。
【００１７】
【数１】
【００１８】
【数２】
【００１９】
ここで、「ε１＝ｎ０２」であり、媒質１の誘電率のことを示す。また、ｎ０は媒質１の屈折率を示す。また、「ε２＝（ｎ＋ｉκ）２」であり、媒質２の誘電率のことを示す。また、ｎは媒質２の屈折率を示し、κは媒質２の消光係数を示す。さらに、ψ０は、界面に入射する入射光と法線とのなす角（すなわち、入射角）を示す。
【００２０】
また、ｓ偏光とｐ偏光の反射率Ｒｓ、Ｒｐは、下記式（３）、（４）により求められる。
【００２１】
【数３】
【００２２】
【数４】
【００２３】
上記の式（１）、（２）に示すように、ｓ偏光及びｐ偏光に対するフレネル係数ｒｓ、ｒｐは複素数であり、その実部と虚部とは、光Ｌの入射角に依存する。このため、式（３）、（４）に示すように、反射率と位相変化量は入射角に依存し、且つ、ｓ偏光とｐ偏光との間で異なる値となる。ここで、ｓ偏光とｐ偏光との位相変化量がそれぞれ異なると、反射した光の偏光状態は、入射光の偏光状態から変更されてしまう。
【００２４】
しかしながら、本実施形態に係る光学装置１では、光Ｌに含まれる直線偏光のうちのいずれか一方（第１の直線偏光）の振動方向と反射面とのなす角が４５度となり、他方の直線偏光（第２の直線偏光）の振動方向と反射面とが平行となるように金属ミラー１０を設ける。そして、この金属ミラー１０により反射された光Ｌのうち第２の直線偏光の振動方向と反射面とのなす角が４５度となり、かつ第１の直線偏光の振動方向と反射面とが平行となるように金属ミラー２０を設けることにより、金属ミラー１０による位相変化量と、金属ミラー２０による位相変化量と、を合計した位相変化量を第１の直線偏光と第２の直線偏光との間で等しくすることができる。このため、第１の直線偏光と第２の直線偏光との間の相対位相変化量を低減させることができ、金属ミラー１０及び金属ミラー２０により光Ｌを反射させても偏光状態の変更が抑制される。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、上記実施形態では、直線偏光の振動方向と反射面とのなす角が４５度となる場合について説明したが、４５度としない場合であっても、金属ミラー１０及び金属ミラー２０に対して第１の直線偏光又は第２の直線偏光が入射する角度を共通とすることにより、偏光状態の変更が抑制されるという本発明による効果が奏される。
【００２６】
また、本発明は、金属ミラーに限られず、他の材料によるミラーに適用することもできる。
【００２７】
さらに、上記実施形態では、第１の直線偏光及び第２の直線偏光の振動方向に対してそれぞれ共通の角度（特定の角度）となるように配置される１組の金属ミラー１０，２０を用いて説明したが、上記の金属ミラーの組み合わせを複数組用いた光学システムとすることもできる。この場合、各組のミラーを光路上に配置する際の特定の角度は、組毎に変更することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…光学装置、１０，２０…金属ミラー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置及び光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から出力された光をミラーで反射させることにより、光のｓ偏光とｐ偏光との間の位相差がミラーに対する光の入射角に応じて変更されることが従来から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、ミラーに対して入射した光の偏光状態と、ミラーにより反射された光の偏光状態とが異なるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、光の偏光状態が変更されることなく光の進行方向を変更することができる光学装置及びこの光学装置を用いた光学システム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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学装置は、ｓ偏光及びｐ偏光の２種類の直線偏光を含む光のうちいずれか一方の第１の直線偏光の振動方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が他方の第２の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される第１のミラーと、第１のミラーにより反射された光の第２の直線偏光の進行方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が第１の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される第２のミラーと、を有することを特徴とする。
【０００６】
上記の光学装置のように、第１のミラーと第１の直線偏光の振動方向とがなす角と、第２のミラーと第２の直線偏光の振動方向とがなす角と、を等しくし、且つ、第１のミラーと第２の直線偏光の振動方向とが平行であると共に第２のミラーと第１の直線偏光の振動方向とが平行な態様とすることにより、第１の直線偏光と第２の直線偏光との間における相対的な位相変化により発生する偏光状態の変化を抑制することができる。
【０００７】
ここで、上記の光学装置において、特定の角度は４５度であることが好ましい。
【０００８】
また、上記の光学装置において、第１のミラー及び第２のミラーは金属からなることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る光学システムは、光の光路上に上記の光学装置を複数設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光の偏光状態が変更されることなく光の進行方向を変更することができる光学装置及びこの光学装置を用いた光学システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る光学装置１を示す平面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係る光学装置１を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の好適な実施形態に係る光学装置１の構成を示す平面図であり、図２は、その側面図である。光学装置１は金属ミラー（第１のミラー）１０と金属ミラー（第２のミラー）２０とを備える。
【００１４】
金属ミラー１０，２０は、光Ｌの光路上にそれぞれ設けられ、光源（図示せず）から出力される光を反射する。また、金属ミラー１０は、ｘ方向に進む光Ｌに関して入射角が４５度となるように設けられ、光Ｌをｙ方向へ反射する。そして金属ミラー１０の反射面により反射された光Ｌは、金属ミラー２０に入射する。この金属ミラー１０の反射面により反射された光Ｌでは、ｓ偏光及びｐ偏光に位相差が生じ、偏光状態が変化される。なお、ｐ偏光とは、入射面内に電界ベクトルのある直線偏光のことをいい、ｓ偏光とは、電界ベクトルが入射面に対して垂直である直線偏光のことをいう。
【００１５】
金属ミラー２０は、金属ミラー１０により反射されたｙ方向に進む光Ｌの反射面に関して入射角が４５度となるように設けられ、光Ｌを−ｚ方向へ反射する。この金属ミラー２０により反射された光Ｌでは、ｓ偏光及びｐ偏光に位相差が生じ、金属ミラー２０に入射する前の光Ｌのｓ偏光及びｐ偏光とは異なる位相差が生じ、偏光状態が変化される。しかし、金属ミラー２０による光Ｌの偏光状態の変化は、金属ミラー１０による光Ｌの偏光状態の変化を打ち消すようにはたらくため、金属ミラー２０により反射された光Ｌは、金属ミラー１０に入射する前の光Ｌにおけるｓ偏光及びｐ偏光の偏光状態と等しくなる。したがって、図１及び図２に示すように、光Ｌは、その進行方向が９０度変更され、且つ、偏光状態の変化が抑制される。
【００１６】
ここで、ｓ偏光及びｐ偏光の位相差の発生について説明する。光Ｌが媒質１から媒質２に対して斜めに入射することにより、光Ｌがその界面で反射する場合、その光Ｌを構成するｓ偏光及びｐ偏光に対するフレネル係数ｒｓ、ｒｐは、下記式（１）、（２）に示す値となる。
【００１７】
【数１】
【００１８】
【数２】
【００１９】
ここで、「ε１＝ｎ０２」であり、媒質１の誘電率のことを示す。また、ｎ０は媒質１の屈折率を示す。また、「ε２＝（ｎ＋ｉκ）２」であり、媒質２の誘電率のことを示す。また、ｎは媒質２の屈折率を示し、κは媒質２の消光係数を示す。さらに、ψ０は、界面に入射する入射光と法線とのなす角（すなわち、入射角）を示す。
【００２０】
また、ｓ偏光とｐ偏光の反射率Ｒｓ、Ｒｐは、下記式（３）、（４）により求められる。
【００２１】
【数３】
【００２２】
【数４】
【００２３】
上記の式（１）、（２）に示すように、ｓ偏光及びｐ偏光に対するフレネル係数ｒｓ、ｒｐは複素数であり、その実部と虚部とは、光Ｌの入射角に依存する。このため、式（３）、（４）に示すように、反射率と位相変化量は入射角に依存し、且つ、ｓ偏光とｐ偏光との間で異なる値となる。ここで、ｓ偏光とｐ偏光との位相変化量がそれぞれ異なると、反射した光の偏光状態は、入射光の偏光状態から変更されてしまう。
【００２４】
しかしながら、本実施形態に係る光学装置１では、光Ｌに含まれる直線偏光のうちのいずれか一方（第１の直線偏光）の振動方向と反射面とのなす角が４５度となり、他方の直線偏光（第２の直線偏光）の振動方向と反射面とが平行となるように金属ミラー１０を設ける。そして、この金属ミラー１０により反射された光Ｌのうち第２の直線偏光の振動方向と反射面とのなす角が４５度となり、かつ第１の直線偏光の振動方向と反射面とが平行となるように金属ミラー２０を設けることにより、金属ミラー１０による位相変化量と、金属ミラー２０による位相変化量と、を合計した位相変化量を第１の直線偏光と第２の直線偏光との間で等しくすることができる。このため、第１の直線偏光と第２の直線偏光との間の相対位相変化量を低減させることができ、金属ミラー１０及び金属ミラー２０により光Ｌを反射させても偏光状態の変更が抑制される。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、上記実施形態では、直線偏光の振動方向と反射面とのなす角が４５度となる場合について説明したが、４５度としない場合であっても、金属ミラー１０及び金属ミラー２０に対して第１の直線偏光又は第２の直線偏光が入射する角度を共通とすることにより、偏光状態の変更が抑制されるという本発明による効果が奏される。
【００２６】
また、本発明は、金属ミラーに限られず、他の材料によるミラーに適用することもできる。
【００２７】
さらに、上記実施形態では、第１の直線偏光及び第２の直線偏光の振動方向に対してそれぞれ共通の角度（特定の角度）となるように配置される１組の金属ミラー１０，２０を用いて説明したが、上記の金属ミラーの組み合わせを複数組用いた光学システムとすることもできる。この場合、各組のミラーを光路上に配置する際の特定の角度は、組毎に変更することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…光学装置、１０，２０…金属ミラー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｓ偏光及びｐ偏光の２種類の直線偏光を含む光のうちいずれか一方の第１の直線偏光の振動方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が他方の第２の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される第１のミラーと、
前記第１のミラーにより反射された前記光の前記第２の直線偏光の進行方向に対して前記特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が前記第１の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される第２のミラーと、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記特定の角度は４５度であることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１のミラー及び前記第２のミラーは金属からなることを特徴とする請求項１又は２記載の光学装置。
【請求項４】
前記光の光路上に請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学装置を複数設けることを特徴とする光学システム。
【請求項１】
ｓ偏光及びｐ偏光の２種類の直線偏光を含む光のうちいずれか一方の第１の直線偏光の振動方向に対して特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が他方の第２の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される第１のミラーと、
前記第１のミラーにより反射された前記光の前記第２の直線偏光の進行方向に対して前記特定の角度を有する反射面を備え、当該反射面が前記第１の直線偏光の振動方向に対して平行に配置される第２のミラーと、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記特定の角度は４５度であることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１のミラー及び前記第２のミラーは金属からなることを特徴とする請求項１又は２記載の光学装置。
【請求項４】
前記光の光路上に請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学装置を複数設けることを特徴とする光学システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１６９８７４（Ｐ２０１０−１６９８７４Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２０２３（Ｐ２００９−１２０２３）
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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