光学設計の基礎：ミラーとビームスプリッタの違いと種類

光学設計において、ミラーとビームスプリッタは光の進路を制御し、目的とする光学系を実現するための不可欠な要素です。これらの光学素子は、カメラ、顕微鏡、望遠鏡などの光学機器から、レーザー加工機、医療機器、計測機器といった産業用機器まで、幅広い分野で利用されています。本記事では、ミラーとビームスプリッタの基本的な役割、種類、違い、そして応用例について解説します。

ミラーの役割と種類

ミラーの基本的な役割

ミラーは、光を反射させることで光の進路を変える光学素子です。光を特定の方向に反射させたり、集光・発散させたりする役割を持ちます。

ミラーの種類

ミラーは、形状と機能によっていくつかの種類に分類されます。

形状的な種類

• 平面ミラー: 平らな反射面を持つ最も基本的なミラー。光をそのまま反射させるために使用されます。
• 球面ミラー: 球面の一部を切り出したような形状のミラー。凹面鏡と凸面鏡があり、それぞれ集光と発散の機能があります。
• 放物面ミラー: 放物線の断面形状を持つミラー。光を一点に集光したり、平行光に変換したりするのに優れています。
• 楕円面ミラー: 楕円の断面形状を持つミラー。一方の焦点から出た光を反射させ、もう一方の焦点に集光させることが可能です。
• 非球面ミラー: 球面ではない複雑な曲面を持つミラー。球面収差を補正し、より高性能な光学系を実現できます。

機能的な種類

• 全反射ミラー: 入射した光をほぼ100%反射するミラー。光のロスを最小限に抑えたい場合に用いられます。
• ハーフミラー: 入射した光の一部を反射し、残りを透過させるミラー。光路を分割したり、複数の光を合成したりするのに使用されます。

ビームスプリッタの役割と種類

ビームスプリッタの基本的な役割

ビームスプリッタは、入射した光を透過光と反射光に分割する光学素子です。一般的にハーフミラーとも呼ばれます。

ビームスプリッタの種類

ビームスプリッタも、形状と機能によっていくつかの種類に分類されます。

形状的な種類

• プレート型ビームスプリッタ：薄い平板ガラス基板の表面に、所望のR/T特性（反射/透過特性）を得るための薄膜をコーティング。
• キューブ型ビームスプリッタ：2つの直角プリズムを接合した構造。接合面に薄膜がコーティングされている。

機能的な種類

• 偏光ビームスプリッター: 入射光を偏光状態によって分割するビームスプリッタ。
• 無偏光ビームスプリッター: 入射光の偏光状態に関係なく、光を均等に分割するビームスプリッタ。
• ダイクロイックビームスプリッター: 特定の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過させるビームスプリッタ。

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いかがでしたでしょうか。今回は、ミラー・ビームスプリッタについてご紹介しました。

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