(57)【要約】【課題】不可視光の位置を正確にモニタすることを可能にする光学構造を提供する。【解決手段】  この光学構造では、偏光ビームスプリッタの後段にアライメント補償器を配置しており、アライメント補償器は、第１波長λ１を有する第１入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力され、第２波長λ２を有する第２入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力された場合、前記アライメント補償器の前記光出射面上における、前記第１入力光の前記常光と前記第２入力光の前記常光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致し、前記第１入力光の前記異常光と前記第２入力光の前記異常光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致するように設定される。【選択図】図３
2018097147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面から入力された入力光を、第１偏光と第２偏光とに分離する偏光ビームスプリッタであって、前記第１偏光と前記第２偏光の進行方向のなす角度である分離角が鋭角である該偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタの後段に配置され、入力された前記第１偏光と前記第２偏光とを光出射面から出力するアライメント補償器と、
を備え、
前記アライメント補償器は、
第１波長λ１を有する第１入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力され、
第２波長λ２を有する第２入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力された場合、
前記アライメント補償器の前記光出射面上における、
前記第１入力光の第１偏光と前記第２入力光の第１偏光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致し、
前記第１入力光の第２偏光と前記第２入力光の第２偏光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致する、
ように設定される、
ことを特徴とする光学構造。
【請求項２】
前記アライメント補償器は、
分離角補償器と、
出射位置補償器と、
を備え、
前記第１入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力された場合の前記分離角をθ１、
前記第２入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力された場合の前記分離角をθ２、
前記第１入力光由来の第１偏光と第２偏光が前記分離角補償器に入力された場合の前記分離角補償器における分離角をθ１’、
前記第２入力光由来の第１偏光と第２偏光が前記分離角補償器に入力された場合の前記分離角補償器における分離角をθ２’、
λ１＞λ２、
θ１＞θ２、
とした場合、
前記分離角補償器は、
θ２−θ１＞θ２’―θ１’、
を満たし、
前記分離角補償器の光出射面は、
第１波長λ１の第１偏光に対する屈折率ｎＢ１P、
第１波長λ１の第２偏光に対する屈折率ｎＢ１S、
第２波長λ２の第１偏光に対する屈折率ｎＢ２P、
第２波長λ２の第２偏光に対する屈折率ｎＢ２S、
を有し、
前記分離角補償器の前記光出射面における前記第１入力光由来の第１偏光と第２偏光との離隔距離をＬ１、
前記分離角補償器の光出射面における前記第２入力光由来の第１偏光と第２偏光との離隔距離をＬ２、
とした場合、
前記出射位置補償器は、
第１波長λ１に対する屈折率ｎＣ１、
第２波長λ２に対する屈折率ｎＣ２、
厚みＤ、
を有し、
屈折率ｎＢ１Ｓ、屈折率ｎＢ１Ｐ、屈折率ｎＢ２Ｓ、屈折率ｎＢ２Ｐ、離隔距離Ｌ１、離隔距離Ｌ２、屈折率ｎＣ１、屈折率ｎＣ２、及び、厚みＤは、以下の関係式：
Ｌ１−Ｌ２＝（Ｄ・ｔａｎθＣ２１−Ｄ・ｔａｎθＣ１１）＋（Ｄ・ｔａｎθＣ２２−Ｄ・ｔａｎθＣ１２）
θＣ１１＝ｓｉｎ−１（ｎＢ１P・ｓｉｎθＢ１１）／ｎＣ１））
θＣ２１＝ｓｉｎ−１（ｎＢ２P・ｓｉｎθＢ２１）／ｎＣ２））
θＣ１２＝ｓｉｎ−１（ｎＢ１S・ｓｉｎθＢ１２）／ｎＣ１））
θＣ２２＝ｓｉｎ−１（ｎＢ２S・ｓｉｎθＢ２２）／ｎＣ２））
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学構造。
【請求項３】
前記偏光ビームスプリッタ及び前記分離角補償器は、それぞれウォラストンプリズムから構成されることを特徴とする請求項２に記載の光学構造。
【請求項４】
前記偏光ビームスプリッタは、ｃ軸が直交するように２つの三方晶ブロックを貼り合わせてなる第１ウォラストンプリズムから構成され、
前記分離角補償器は、ｃ軸が直交するように２つの三方晶ブロックを貼り合わせてなる第２ウォラストンプリズムと、その後段に配置され、ｃ軸が直交するように２つの正方晶ブロックを貼り合わせてなる第３ウォラストンプリズムとから構成され、
前記偏光ビームスプリッタへの入力光の進行方向に対して、前記第１、第２及び第３のウォラストンプリズムのｃ軸は、全て直交している、
ことを特徴とする請求項３に記載の光学構造。
【請求項５】
前記偏光ビームスプリッタ及び前記分離角補償器は、それぞれロションプリズムから構成されることを特徴とする請求項２に記載の光学構造。
【請求項６】
前記三方晶ブロックは水晶又はサファイアからなり、
前記正方晶ブロックはＭｇＦ２からなる、
ことを特徴とする請求項４に記載の光学構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不可視光の位置のモニタを可能にする光学構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セキュリティ検査やバイオ技術などの分野で、テラヘルツ波を用いた撮像が期待されている。このような分野では、特に、テラヘルツ波を、常光（線）と異常光（線）
に分離して撮像を行う偏光イメージングが有用であると考えられている。
【０００３】
一方、テラヘルツ波は、不可視光であるため、光の位置を正確に判断することができない。光の位置を判別しようとする場合、不可視光と同軸で、モニタ可能なガイド光を入力する手法が考えられる。しかしながら、これらの光の波長は異なるので、光学構造内での挙動が異なり、正確なモニタをすることができない。
【０００４】
光の位置のモニタを行う方法として、非特許文献１に記載のような光学構造を用いる手法が考えられる。非特許文献1では、ウォラストンプリズムの後段に、別のウォラストンプリズムを連結しており、同文献では、異なる波長の光を偏光分離しても、同じ分離角で出力される光学構造を提案している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Gerald Wong RogerPilkington, and Andrew R. Harvey,”chromatization of Wollaston polarizing beamsplitters,” Optics Letters 36 8 1332 (2011)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の手法によれば、異なる波長の入力光の分離角を合わせることはできるが、光の出射位置はずれており、更に正確な光の位置のモニタが期待されている。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、不可視光の位置を正確にモニタすることを可能にする光学構造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】
【０００８】
上述の課題を解決するため、第１の光学構造は、入射面から入力された入力光を、第１偏光と第２偏光とに分離する偏光ビームスプリッタであって、前記第１偏光と前記第２偏光の進行方向のなす角度である分離角が鋭角である該偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタの後段に配置され、入力された前記第１偏光と前記第２偏光とを光出射面から出力するアライメント補償器と、を備え、前記アライメント補償器は、第１波長λ１を有する第１入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力され、第２波長λ２を有する第２入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力された場合、前記アライメント補償器の前記光出射面上における、前記第１入力光の第１偏光と前記第２入力光の第１偏光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致し、前記第１入力光の第２偏光と前記第２入力光の第２偏光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致するように設定されることを特徴とする。
【０００９】
なお、分離角の一致は、偏光イメージングの実用的な観点から、最終段のアライメント補償器の光出射面上で、０．０２６°の誤差を含むことができ、第１偏光の出射位置の一致は、最終段のアライメント補償器の光出射面上からＺ軸方向に２０ｍｍ離れた面（基準像面とする）上で０．０２６ｍｍの誤差を含むことができ、第２偏光の出射位置の一致は、最終段のアライメント補償器の光出射面上からＺ軸方向に２０ｍｍ離れた基準像面上で０．０２１ｍｍの誤差を含むことができる。
【００１０】
偏光ビームスプリッタは、第１偏光と第２偏光を鋭角で分離する。これにより、後段のアライメント補償器による位置補正が容易となる。アライメント補償器は、異なる波長が別の進行経路を通る点を利用した光路補正手段であり、異なる波長の光が、異なる位置、異なる進行方向で、入力された場合において、その光出射面上での出射位置と進行方向を、一致させる手段である。一方の波長を不可視光とし、これに連続しない帯域に位置する他方の波長を可視光とすれば、同軸上で偏光ビームスプリッタに入力された不可視光と可視光は、アライメント補償器の光出射面上では、同一の位置に現れ、同一の方向に進むことになる。したがって、可視光の位置をモニタすることにより、不可視光の位置を正確にモニタすることができる。
【００１１】
第２の光学構造においては、前記アライメント補償器は、分離角補償器と、出射位置補償器と、を備え、前記第１入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力された場合の前記分離角をθ１、前記第２入力光が前記偏光ビームスプリッタに入力された場合の前記分離角をθ２、前記第１入力光由来の第１偏光と第２偏光が前記分離角補償器に入力された場合の前記分離角補償器における分離角をθ１’、前記第２入力光由来の第１偏光と第２偏光が前記分離角補償器に入力された場合の前記分離角補償器における分離角をθ２’、λ１＞λ２、θ１＞θ２、とした場合、前記分離角補償器は、θ２−θ１＞θ２’―θ１’、を満たし、前記分離角補償器の光出射面は、前記分離角補償器の光出射面側の材質の方位における第１波長λ１の第１偏光に対する屈折率ｎＢ１Ｐ、第１波長λ１の第２偏光に対する屈折率ｎＢ１Ｓ、第２波長λ２の第１偏光に対する屈折率ｎＢ２Ｐ、第２波長λ２の第２偏光に対する屈折率ｎＢ２Ｓを有し、前記分離角補償器の前記光出射面における前記第１入力光由来の第１偏光と第２偏光との離隔距離をＬ１、前記分離角補償器の光出射面における前記第２入力光由来の第１偏光と第２偏光との離隔距離をＬ２、とした場合、前記出射位置補償器は、第１波長λ１に対する屈折率ｎＣ１、第２波長λ２に対する屈折率ｎＣ２、厚みＤ、を有し、屈折率ｎＢ１Ｓ、屈折率ｎＢ１Ｐ、屈折率ｎＢ２Ｓ、屈折率ｎＢ２Ｐ、離隔距離Ｌ１、離隔距離Ｌ２、屈折率ｎＣ１、屈折率ｎＣ２、及び、厚みＤは、以下の関係式を満たすことを特徴とする。
Ｌ１−Ｌ２＝（Ｄ・ｔａｎθＣ２１−Ｄ・ｔａｎθＣ１１）＋（Ｄ・ｔａｎθＣ２２−Ｄ・ｔａｎθＣ１２）
【００１２】
なお、θＣ１１、θＣ２１、θＣ２２、θＣ１２は、以下の式を満たす。
θＣ１１＝ｓｉｎ−１（ｎＢ１P・ｓｉｎθＢ１１）／ｎＣ１））
θＣ２１＝ｓｉｎ−１（ｎＢ２P・ｓｉｎθＢ２１）／ｎＣ２））
θＣ２２＝ｓｉｎ−１（ｎＢ２S・ｓｉｎθＢ２２）／ｎＣ２））
θＣ１２＝ｓｉｎ−１（ｎＢ１S・ｓｉｎθＢ１２）／ｎＣ１））
【００１３】
アライメント補償器は、最初の偏光ビームスプリッタから出力された異なる波長の第１偏光と第２偏光の進行方向と出射位置を一致させるが、アライメント補償器の構造としては、上記規定のように、最初に、分離角補償器によって、異なる波長毎の分離角を近づけ、その後段で、出射位置補償器により、出射位置を一致させる構造を用いることができる。この構造の場合、各パラメータを独立して制御できるので、設計が容易となるという利点がある。
【００１４】
第３の光学構造においては、前記偏光ビームスプリッタ及び前記分離角補償器は、それぞれウォラストンプリズムから構成されることを特徴とする。
【００１５】
この構造の場合、ウォラストンプリズムは、市場で容易に入手することができるので、組み立てが容易となるという利点がある。
【００１６】
第４の光学構造においては、前記偏光ビームスプリッタは、ｃ軸が直交するように２つの三方晶ブロックを貼り合わせてなる第１ウォラストンプリズムから構成され、前記分離角補償器は、ｃ軸が直交するように２つの三方晶ブロックを貼り合わせてなる第２ウォラストンプリズムと、その後段に配置され、ｃ軸が直交するように２つの正方晶ブロックを貼り合わせてなる第３ウォラストンプリズムとから構成され、前記偏光ビームスプリッタへの入力光の進行方向に対して、前記第１、第２及び第３のウォラストンプリズムのｃ軸は、全て直交している、ことを特徴とする。
【００１７】
第５の光学構造においては、前記偏光ビームスプリッタ及び前記分離角補償器は、それぞれロションプリズムから構成されることを特徴とする。ロションプリズムは、市場で容易に入手することができるので、組み立てが容易となるという利点がある。
【００１８】
第６の光学構造においては、前記三方晶ブロックは水晶又はサファイアからなり、前記正方晶ブロックはＭｇＦ２からなることを特徴とする。これらの材料は、市場で容易に入手することができるので、組み立てが容易となるという利点がある。その他、テラヘルツ波の吸収が少ないという利点がある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光学構造を用いれば、不可視光の位置を正確にモニタすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】光学構造を用いた検出装置を示す図である。
【図２】比較例に係る光学構造を示す図である。
【図３】実施形態に係る光学構造を示す図である。
【図４】図３に示す分離角補償器及び出射位置補償器を拡大して示す図である。
【図５】プリズムを構成する各種ブロックを示す図である。
【図６】実施形態に係る光学構造を示す図である。
【図７】実施形態に係る光学構造を示す図である。
【図８】プリズムを構成する各種ブロックのパラメータを説明するための図である。
【図９】実施形態に係る光学構造を示す図である。
【図１０】図９に示す分離角補償器及び出射位置補償器を拡大して示す図である。
【図１１】プリズムを構成する各種ブロックを示す図である。
【図１２】プリズムを構成する各種ブロックのパラメータを説明するための図である。
【図１３】レンズを追加した光学構造を示す図である。
【図１４】実施例及び比較例における波長毎の分離角と像面上の光照射位置を示す図表である。
【図１５】実施例及び比較例における像面上の光照射位置を示すグラフである。
【図１６】偏光方位について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施形態に係る光学構造について説明する。なお、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２２】
図１は、光学構造を用いた検出装置を示す図である。
【００２３】
この検出装置は、検査用に用いられる第１波長λ１のテラヘルツ波（第１入力光）を出射する第１光源１と、可視光などの第２波長λ２のモニタ光（第２入力光）を出射する第２光源２と、これらの光源から入力された入力光を、電界の振動方向が互いに直交する第１偏光と第２偏光に分離して出射する光学構造１００とを備えている。これらの光源から出力された第１波長λ１のテラヘルツ波と、第２波長λ２のモニタ光は、ハーフミラーＨＭを介することで、同軸上を伝播して、光学構造１００に入射する。この伝播方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸に垂直な方向をＸ軸、Ｚ軸及びＸ軸の双方に垂直な方向をＹ軸とする。ＸＹＺ軸は、三次元直交座標系を構成している。
【００２４】
光学構造１００によって、第１偏光と第２偏光に分離されたテラヘルツ波は、対物レンズやコリメータレンズなどの対物光学系３を介して、測定対象４に照射される。測定対象４としては、様々なものがあるが、例えば、生物サンプル、テラヘルツ波に透過性を有し、テラヘルツ波帯において、屈折率が異なる分布を有するものや、一部空洞を有するものなどが挙げられる。例えば、構成材料の一部が劣化（屈折率変化）したプラスチックなど、テラヘルツ波像でコントラストが付きにくいものを測定対象とすることも考えられる。測定対象４を透過したテラヘルツ波は、検出器５によって検出される。測定対象４への入射時において、テラヘルツ波は、互いに偏光方位が直交する第１偏光と第２偏光に分離されているので、これらが測定対象４を透過する際の位相差などから、測定対象４の情報を取得することができる。検出器５としては、第１波長λ１及び第２波長λ２に感度を有する検出器であれば、フォトダイオードなどの光検出器の他、ＣＣＤやＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子、あるいは光電子増倍管、ボロメータ、パイロ検出器、プラズマ波ベース検出器、ショットキーバリアダイオード、超伝導検出器などを用いることができる。
【００２５】
光学構造１００は、入力光を第１偏光と第２偏光に分離する。光学構造１００は、内部に偏光ビームスプリッタを備えており、分離時において、これらは常光及び異常光となる。これらの常光及び異常光は、複屈折結晶内を光が進行する場合において、互いに直交する偏光方位（電界の振動方向が直交する）を有する光である。複屈折結晶を屈折率楕円体として考えた場合に、進行方向に対して屈折率分布が等しくなる軸を光学軸とすれば、常光は光学軸に垂直な方向に振動する光であり、異常光は常光に垂直な方向に振動する光である。光学構造１００は、初段に偏光ビームスプリッタなどの偏光分離素子を備えるが、この偏光分離素子による出力時の常光を第１偏光とし、異常光を第２偏光とする。
【００２６】
以下、光学構造１００について説明するが、まず、比較例の光学構造１００について説明する。
【００２７】
図２は、比較例に係る光学構造を示す図である。
【００２８】
この光学構造１００は、偏光ビームスプリッタＡと、分離角補償器Ｂとを備えている。異なる波長の光（第１波長λ１、第２波長λ２）が、偏光ビームスプリッタＡの光入射面に垂直に入射すると、それぞれが、第１偏光と第２偏光に分離され、分離角補償器Ｂに入射する。分離角補償器Ｂは、異なる波長の光の進行方向を一致させ、その光出射面から、それぞれの波長毎に、第１偏光（常光）と、第２偏光（異常光）を出射する。
【００２９】
偏光ビームスプリッタＡはウォラストンプリズムであり、入射光を常光と異常光に分離する機能を有する。分離角補償器Ｂも、ウォラストンプリズムであり、プリズムを構成するブロック接合面の傾斜角、屈折率、厚みを適切に調整すると、異なる波長の光（第１波長λ１、第２波長λ２）の進行方向を一致させることができる。しかしながら、光の出射位置はずれており、更に正確な光の位置のモニタをすることができない。
【００３０】
図３は、実施形態に係る光学構造１００を示す図である。
【００３１】
実施形態に係る光学構造１００においては、偏光ビームスプリッタＡと、アライメント補償器１０とを備えており、アライメント補償器１０は、分離角補償器Ｂに加え、出射位置補償器Ｃを更に備えている。
【００３２】
偏光ビームスプリッタＡは、入射面から入力された入力光を、第１偏光（偏光ビームスプリッタからの出力時は常光）と第２偏光（偏光ビームスプリッタからの出力時は異常光）とに分離する。なお、第１偏光と第２偏光の進行方向のなす角度である分離角（第１波長λ１の第１分離角θ１、第２波長λ２の第２分離角θ２）は鋭角である。
【００３３】
アライメント補償器１０は、偏光ビームスプリッタＡの後段に配置されており、偏光ビームスプリッタＡから入力された第１偏光と第２偏光とを光出射面から出力する。
【００３４】
第１波長λ１を有する第１入力光が偏光ビームスプリッタＡに入力され、第２波長λ２を有する第２入力光が偏光ビームスプリッタＡに入力された場合、アライメント補償器１０は、その光出射面上における、第１入力光（第１波長λ１）の第１偏光と、第２入力光（第２波長λ２）の第１偏光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致し、第１入力光（第１波長λ１）の第２偏光と第２入力光（第２波長λ２）の第２偏光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致するように、構成要素のパラメータが、設定されている。
【００３５】
なお、２つの波長それぞれの分離角（第１波長の場合の分離角Ｆθ１＝θＣ１１＋θＣ１２、第２波長の場合の分離角Ｆθ２＝θＣ２１＋θＣ２２：（図４参照））の一致は、最終段のアライメント補償器１０の光出射面上で、０．０２６°の誤差Δθ（＝Ｆθ２−Ｆθ１）を含むことができる。
【００３６】
また、第１及び第２入力光の第１偏光の出射位置の一致は、最終段のアライメント補償器１０の光出射面からＺ軸方向に２０ｍｍ離れた面（基準像面とする）上では０．０２６ｍｍの誤差を含むことができ、第１及び第２入力光の第２偏光の出射位置の一致は、最終段のアライメント補償器の光出射面からＺ軸方向に２０ｍｍ離れた基準像面上では０．０２１ｍｍの誤差を含むことができる。
【００３７】
まず、偏光ビームスプリッタＡの構造について更に説明する。
【００３８】
本例の偏光ビームスプリッタＡは、ウォラストンプリズムであり、第１偏光と第２偏光を鋭角で分離する。詳説すれば、偏光ビームスプリッタＡは、光の伝達経路に沿って、第１プリズムブロックＡ１と、第２プリズムブロックＡ２とを備えており、第１プリズムブロックＡ１の光学軸（ｃ軸）はＹ軸に平行であり、第２プリズムブロックＡ２の光学軸（ｃ軸）はＸ軸に平行である。
【００３９】
光学構造１００への入射時において、第１偏光は、電界の振動方向がＹ軸に平行な直線偏光であり、第２偏光は、電界の振動方向がＸ軸に平行な直線偏光である。
【００４０】
最初の第１プリズムブロックＡ１に、光が入射した場合、第１偏光の振動方向と光学軸は平行であるため異常光であるが、これらのブロックの接合面を超えて、第２プリズムブロックＡ２内に入射すると、第１偏光の振動方向と光学軸は垂直となり常光として伝播する。
【００４１】
一方、最初の第１プリズムブロックＡ１に、光が入射した場合、第２偏光の振動方向と光学軸は垂直であるため常光であるが、これらのブロックの接合面を超えて、第２プリズムブロックＡ２内に入射すると、第２偏光の振動方向と光学軸は平行となり異常光として伝播する。
【００４２】
入力光が、偏光ビームスプリッタＡ内の接合面を超えた場合、これを構成するプリズムブロックの常光に対する屈折率が、異常光に対する屈折率よりも大きいとすると、常光は、接合面の法線に近づく方向に曲がり、異常光は、接合面の法線から離れる方向に曲がる。このように、偏光ビームスプリッタＡにより、同一の波長の入力光が、偏光方位に応じて、別の方向に進むように、分離される。
【００４３】
偏光ビームスプリッタＡにおける光の進行方向の偏向量は、（１）ＹＺ平面内において、第１プリズムブロックＡ１と第２プリズムブロックＡ２の接合面が、ＸＹ平面と成す角度θ、（２）第１プリズムブロックＡ１及び第２プリズムブロックＡ２の材料、（３）第１プリズムブロックＡ１及び第２プリズムブロックＡ２の光学軸の方向に依存する(図３参照)。これらの要素については、後述する。
【００４４】
偏光ビームスプリッタＡの光入射面及び光出射面は、共にＸＹ平面に平行であり、この光出射面と、次段の分離角補償器Ｂの光入射面が接合する。これらは物理的に接触していてもよいし、離間させることも可能である。
【００４５】
次に、分離角補償器Ｂについて説明する。
【００４６】
本例の分離角補償器Ｂは、ウォラストンプリズムであり、第１偏光と第２偏光の進行方向を補正し、分離角を近づける。詳説すれば、分離角補償器Ｂは、光の伝達経路に沿って、第３プリズムブロックＢ１と、第４プリズムブロックＢ２とを備えており、第３プリズムブロックＢ１の光学軸（ｃ軸）はＹ軸に平行であり、第４プリズムブロックＢ２の光学軸（ｃ軸）はＸ軸に平行である。
【００４７】
第３プリズムブロックＢ１に、光が入射した場合、第１偏光の振動方向と光学軸は平行であるため異常光であるが、分離角補償器Ｂ内のブロックの接合面を超えて、第４プリズムブロックＢ２内に入射すると、第１偏光の振動方向と光学軸は垂直となり常光として伝播する。
【００４８】
一方、第３プリズムブロックＢ１に、光が入射した場合、第２偏光の振動方向と光学軸は垂直であるため常光であるが、分離角補償器Ｂ内のブロックの接合面を超えて、第４プリズムブロックＢ２内に入射すると、第２偏光の振動方向と光学軸は平行となり異常光として伝播する。
【００４９】
入力光が、分離角補償器Ｂ内の接合面を超えた場合、これを構成するプリズムブロックの常光に対する屈折率が、異常光に対する屈折率よりも大きいとすると、常光は、接合面の法線から離れる方向に曲がり、異常光は、接合面の法線から近づく方向に曲がる。このように、ウォラストンプリズムを用いることにより、光の進行方向を補正することができる。
【００５０】
分離角補償器Ｂにおける光の進行方向の偏向量は、（１）ＹＺ平面内において、第３プリズムブロックＢ１と第４プリズムブロックＢ２の接合面が、ＸＹ平面と成す角度θ’、（２）第３プリズムブロックＢ１及び第４プリズムブロックＢ２の材料、（３）第３プリズムブロックＢ１及び第４プリズムブロックＢ２の光学軸の方向に依存する(図３参照)。これらの要素については、後述する。
【００５１】
なお、分離角補償器Ｂの光出射面は、ＸＹ平面に平行であり、この光出射面において、第１入力光（第１波長λ１）の第１偏光（常光）の出射位置と、第２偏光（異常光）の出射位置とは、距離Ｌ１だけＹ軸方向に沿って離間しており、第２入力光（第２波長λ２）の第１偏光（常光）の出射位置と、第２偏光（異常光）の出射位置とは、距離Ｌ２だけＹ軸方向に沿って離間している。なお、第１入力光と第２入力光間の常光の出射位置間の距離はｄ１、第１入力光と第２入力光間の異常光の出射位置間の距離はｄ２である。
【００５２】
分離角補償器Ｂの光入射面及び光出射面は、共にＸＹ平面に平行であり、この光出射面と、次段の出射位置補償器Ｃの光入射面が接合する。これらは物理的に接触していてもよいし、離間させることも可能である。
【００５３】
次に、出射位置補償器Ｃについて説明する。
【００５４】
本例の出射位置補償器Ｃは、一様な単一の材料からなるブロックからなる。このブロックは、Ｚ軸を中心軸とする円柱形状、角柱形状、直方体、或いは平板状等の形状とすることができる。一例では、直方体の誘電体からなるブロックであるとし、光入射面と光出射面は、共に、ＸＹ平面に平行であるとする。なお、誘電率は高いほど、屈折率は高くなるため、上記の屈折作用を利用するプリズムブロック及び出射位置補償器は、全て誘電体材料（絶縁体）からなる。
【００５５】
出射位置補償器Ｃは、前段の分離角補償器Ｂの出力面において、距離ｄ１だけ離れて出力された第１偏光の位置と進行方向を補正し、同時に、距離ｄ２だけ離れて出力された第２偏光光の位置と進行方向を補正する。
【００５６】
したがって、第１入力光の第１偏光及び第２入力光の第１偏光の光出射位置と進行方向を一致させ、且つ、第１入力光の第２偏光と、第２入力光の第２偏光の光出射位置と進行方向を一致させることができる。
【００５７】
なお、出射位置補償器Ｃは、一軸性結晶の場合はＺ軸に平行な光学軸のもの用いることが好ましく、複屈折材料でもよいが、二軸性結晶の場合、光学軸を合わせても複屈折が生じ、設計が難しくなる。
【００５８】
また、出射位置補償器Ｃは、複屈折材料ではなく、全体の体積内の屈折率が均一な材料から構成することも可能である。
【００５９】
以上の実施形態では、分離角補償器Ｂ及び出射位置補償器Ｃを備えているので、これらを備えるアライメント補償器１０による位置補正が容易となる。アライメント補償器１０は、異なる波長が別の進行経路を通る点を利用した光路補正手段であり、異なる波長の光が、異なる位置、異なる進行方向で、入力された場合において、その光出射面上での出射位置と進行方向を、一致させる手段である。一方の波長を不可視光（テラヘルツ波）とし、これに連続しない帯域に位置する他方の波長を可視光（モニタ光）とすれば、同軸上で偏光ビームスプリッタに入力された不可視光と可視光は、アライメント補償器１０の光出射面上では、同一の位置に現れ、同一の方向に進むことになる。したがって、可視光の位置をモニタすることにより、不可視光の位置を正確にモニタすることができる。
【００６０】
図４は、図３に示す分離角補償器Ｂ及び出射位置補償器Ｃを拡大して示す図である。
【００６１】
第１入力光（第１波長λ１）の第１偏光は、分離角補償器Ｂの第３プリズムブロックＢ１に入射した後、これと第４プリズムブロックＢ２との接合面においてＺ軸からの分離角θＢ１１で屈折して進行する。第２入力光（第２波長λ２）の第１偏光は、分離角補償器Ｂの第３プリズムブロックＢ１に入射した後、これと第４プリズムブロックＢ２との接合面においてＺ軸からの分離角θＢ２１で屈折して進行する。
【００６２】
第１入力光（第１波長λ１）の第２偏光は、分離角補償器Ｂの第３プリズムブロックＢ１に入射した後、これと第４プリズムブロックＢ２との接合面においてＺ軸からの分離角θＢ１２で屈折して進行する。第２入力光（第２波長λ２）の第２偏光は、分離角補償器Ｂの第３プリズムブロックＢ１に入射した後、これと第４プリズムブロックＢ２との接合面においてＺ軸からの分離角θＢ２２で屈折して進行する。
【００６３】
なお、出射位置補償器Ｃの光入射面は、ＸＹ平面に平行であるため、その法線はＺ軸に平行である。したがって、上記Ｚ軸からの分離角は、出射位置補償器Ｃへの光の入射角に一致する。
【００６４】
これにより、距離ｄ１だけ離間していた第１入力光及び第２入力光の第１偏光は、出射位置補償器Ｃの光出射面において、同一の位置から出射されることになる。また、出射位置補償器Ｃの外側は、空気であり、出射位置補償器Ｃと空気との屈折率差に起因して、第１入力光及び第２入力光の第１偏光は、同一の方向に進行することになる。
【００６５】
また、第１入力光（第１波長λ１）の第１偏光は、分離角補償器Ｂの第４プリズムブロックＢ２と出射位置補償器Ｃとの接合面（ＸＹ平面）において出射角（＝Ｚ軸からの分離角）θＣ１１で屈折して進行する。第２入力光（第２波長λ２）の第１偏光は、分離角補償器Ｂの第４プリズムブロックＢ２と出射位置補償器Ｃとの接合面（ＸＹ平面）において出射角（＝Ｚ軸からの分離角）θＣ２１で屈折して進行する。
【００６６】
第１入力光（第１波長λ１）の第２偏光は、分離角補償器Ｂの第４プリズムブロックＢ２と出射位置補償器Ｃとの接合面（ＸＹ平面）において出射角（＝Ｚ軸からの分離角）θＣ１２で屈折して進行する。第２入力光（第２波長λ２）の第２偏光は、分離角補償器Ｂの第４プリズムブロックＢ２と出射位置補償器Ｃとの接合面（ＸＹ平面）において出射角（＝Ｚ軸からの分離角）θＣ２２）で屈折して進行する。
【００６７】
これにより、距離ｄ２だけ離間していた第１入力光及び第２入力光の第２偏光は、出射位置補償器Ｃの光出射面において、同一の位置から出射されることになる。また、出射位置補償器Ｃの外側は、空気であり、出射位置補償器Ｃと空気との屈折率差に起因して、第１入力光及び第２入力光の第２偏光は、同一の方向に進行することになる。
【００６８】
なお、上記光学構造１００においては、アライメント補償器１０は、分離角補償器Ｂと、出射位置補償器Ｃとを備えているが、上述の出力光の位置と方向を一致させるため、以下のパラメータにおいて、分離角補償器Ｂは、θ２−θ１＞θ２’―θ１’を満たしており、分離角の差分が入力前後で小さくなっている。なお、第１波長λ１＞第２波長λ２、θ１＞θ２である。
【００６９】
すなわち、パラメータは、以下の通りである。
・θ１：
第１入力光が偏光ビームスプリッタＡに入力された場合の分離角
・θ２：
第２入力光が偏光ビームスプリッタＡに入力された場合の分離角
・θ１’（＝θＢ１１＋θＢ１２）：
第１入力光由来（第１波長λ１）の第１偏光と第２偏光が分離角補償器Ｂに入力された場合の分離角補償器Ｂにおける分離角
・θ２’ （＝θＢ２１＋θＢ２２）：
第２入力光由来（第２波長λ２）の第１偏光と第２偏光が分離角補償器Ｂに入力された場合の分離角補償器Ｂにおける分離角
【００７０】
また、分離角補償器Ｂの光出射面（第４プリズムブロックＢ２）は、以下のパラメータを備えている。
・ｎＢ１P：第１波長λ１の第１偏光に対する屈折率
・ｎＢ１S：第１波長λ１の第２偏光に対する屈折率
・ｎＢ２P：第２波長λ２の第１偏光に対する屈折率
・ｎＢ２S：第２波長λ２の第２偏光に対する屈折率
・Ｌ１：分離角補償器Ｂの光出射面における第１入力光由来（第１波長λ１）の第１偏光と第２偏光との離隔距離
・Ｌ２：分離角補償器Ｂの光出射面における第２入力光由来（第２波長λ２）の第１偏光と第２偏光との離隔距離
【００７１】
また、出射位置補償器Ｃは、以下のパラメータを備えている。
・ｎＣ１：第１波長λ１に対する屈折率
・ｎＣ２：第２波長λ２に対する屈折率
・Ｄ：（Ｚ軸方向の）厚み
【００７２】
図３及び図４の例では、ウォラストンプリズムを用いている。ウォラストンプリズムでは、異なる結晶軸で切り出した２つの一軸性または二軸性結晶が接合角θで接合され構成され、それぞれの結晶軸はお互い直交している。分離角は、接合角θおよび結晶の屈折率波長分散特性によって異なる。ウォラストンプリズムに入射した光は、常光、異常光の角度が変化するが、分離角補償器Ｂでは、第１入力光のそれぞれの偏光成分と第２入力光のそれぞれの偏光成分の分離角が一致するように、ウォラストンプリズムの材質および接合角θ’を設計する。
【００７３】
距離ｄ１のずれ量を出射位置補償器Ｃにおいて一致させるには、ｄ１は以下の式を満たす。
ｄ１＝（Ｄ・ｔａｎθＣ２１−Ｄ・ｔａｎθＣ１１）
なお、θＣ１１、θＣ２１は、以下の式を満たす。
θＣ１１＝ｓｉｎ−１（ｎＢ１Ｐ・ｓｉｎθＢ１１）／ｎＣ１））である。
θＣ２１＝ｓｉｎ−１（ｎＢ２Ｐ・ｓｉｎθＢ２１）／ｎＣ２））である。
【００７４】
同様に、距離ｄ２のずれ量を出射位置補償器Ｃにおいて一致させるには、ｄ２は以下の式を満たす。
ｄ２＝（Ｄ・ｔａｎθＣ２２−Ｄ・ｔａｎθＣ１２）
なお、θＣ１２、θＣ２２は、以下の式を満たす。
θＣ１２＝ｓｉｎ−１（ｎＢ１Ｓ・ｓｉｎθＢ１２）／ｎＣ１））である。
θＣ２２＝ｓｉｎ−１（ｎＢ２Ｓ・ｓｉｎθＢ２２）／ｎＣ２））である。
【００７５】
上述のように、出射光の位置と方向を一致させるために、屈折率ｎＢ１Ｓ、屈折率ｎＢ１Ｐ、屈折率ｎＢ２Ｓ、屈折率ｎＢ２Ｐ、離隔距離Ｌ１、離隔距離Ｌ２、屈折率ｎＣ１、屈折率ｎＣ２、及び、厚みＤは、以下の関係式（１）を満たしている。
関係式（１）
【００７６】
Ｌ１−Ｌ２＝（Ｄ・ｔａｎθＣ２１−Ｄ・ｔａｎθＣ１１）＋（Ｄ・ｔａｎθＣ２２−Ｄ・ｔａｎθＣ１２）
【００７７】
なお、θＣ１１、θＣ２１，θＣ１２、θＣ２２は、以下の式を満たす。
θＣ１１＝ｓｉｎ−１（ｎＢ１Ｐ・ｓｉｎθＢ１１）／ｎＣ１））
θＣ２１＝ｓｉｎ−１（ｎＢ２Ｐ・ｓｉｎθＢ２１）／ｎＣ２））
θＣ１２＝ｓｉｎ−１（ｎＢ１Ｓ・ｓｉｎθＢ１２）／ｎＣ１））
θＣ２２＝ｓｉｎ−１（ｎＢ２Ｓ・ｓｉｎθＢ２２）／ｎＣ２））
【００７８】
なお、上述のように、偏光ビームスプリッタＡにおける光の進行方向の偏向量（分離角）は、（１）ＹＺ平面内において、第１プリズムブロックＡ１と第２プリズムブロックＡ２の接合面が、ＸＹ平面と成す角度θ、（２）第１プリズムブロックＡ１及び第２プリズムブロックＡ２の材料（屈折率）、（３）第１プリズムブロックＡ１及び第２プリズムブロックＡ２の光学軸の方向に依存する。
【００７９】
同様に、上述のように、分離角補償器Ｂにおける光の進行方向の偏向量は、（１）ＹＺ平面内において、第３プリズムブロックＢ１と第４プリズムブロックＢ２の接合面が、ＸＹ平面と成す角度θ’、（２）第３プリズムブロックＢ１及び第４プリズムブロックＢ２の材料（屈折率）、（３）第３プリズムブロックＢ１及び第４プリズムブロックＢ２の光学軸の方向に依存する。
【００８０】
分離角補償器Ｂ，出射位置補償器Ｃから出射する第1偏光（第１波長λ１成分）の出射角度をα１、第１偏光（第２波長λ２成分）の出射角度をα２、第２偏光（第１波長λ１成分）の出射角度をβ１、第２偏光（第２波長λ２成分）の出射角度をβ２とすると、上記と同様に、以下の関係式が成立する。なお、光学構造外部の空気の屈折率をｎ０とする。
なお、上述の通り、ｎＣ１は第１波長λ１に対する屈折率、ｎＣ２は、第２波長λ２に対する屈折率である。
【００８１】
α１＝ｓｉｎ−１（ｎＣ１・ｓｉｎθＣ１１）／ｎ０））
【００８２】
α２＝ｓｉｎ−１（ｎＣ２・ｓｉｎθＣ２１）／ｎ０））
【００８３】
β１＝ｓｉｎ−１（ｎＣ１・ｓｉｎθＣ１２）／ｎ０））
【００８４】
β２＝ｓｉｎ−１（ｎＣ２・ｓｉｎθＣ２２）／ｎ０））
【００８５】
２つの波長の第１偏光が、同一の方向に進行するためには、ほぼα１＝α２であればよく、２つの波長の第２偏光が、同一の方向に進行するためには、ほぼβ１＝β２であればよいが、これらの条件は以下のように設定することで、満たすことができる。
【００８６】
まず、出射位置補償器Ｃの材料から決定される屈折率ｎＣ１、ｎＣ２、空気の屈折率ｎ０が分かれば、α１＝α２、β１＝β２を満たす分離角（θＣ１１、θＣ２１、θＣ１２、θＣ２２）を求めることができる。これらの分離角の値から、上述の関係式（１）に従い、前段の分離角（θＢ１１、θＢ２１、θＢ１２、θＢ２２）の値を決めることができる。さらに、図４に記載の分離角γ１、γ２、σ１、σ２、入射角ζ１、ζ２、η１、η２の値を、上述の同一位置、同一進行方向の条件を満たすように、シミュレータで変えることで、θ’の満たす条件を探すことができる。なお、光学シミュレータとしては各種のものを用いることも可能であるが、例えば、Synopsys社製のプログラム「ｃｏｄｅＶ」などを用いることもできる。
【００８７】
なお、分離角補償器Ｂの光入射面（第３プリズムブロックＢ１）は、以下のパラメータを備えている。
ｎＢ１S：第１波長λ１の第１偏光に対する屈折率
ｎＢ１P：第１波長λ１の第２偏光に対する屈折率
ｎＢ２S：第２波長λ２の第１偏光に対する屈折率
ｎＢ２P：第２波長λ２の第２偏光に対する屈折率
【００８８】
この場合、第３プリズムブロックＢ１の頂部における傾斜角θ’（ＺＹ断面においてＸＺ面から最も離れた角部の角度）はは、以下の関係式を満たしている。また、これによりγ１、σ１、γ２、σ２と、上記条件満たすのに必要な屈折率が決定される。
ｎＢ１S・ｓｉｎ（γ１−θ’）＝ｎＢ１P・ｓｉｎ（θ’−θＢ１１）
ｎＢ１P・ｓｉｎ（σ１＋θ’）＝ｎＢ１S・ｓｉｎ（θ’+θＢ１２）
ｎＢ２P・ｓｉｎ（γ２−θ’）＝ｎＢ２Ｓ・ｓｉｎ（θ’−θＢ２１）
ｎＢ２S・ｓｉｎ（σ２＋θ’）＝ｎＢ２Ｐ・ｓｉｎ（θ’+θＢ２２）
【００８９】
なお、偏光ビームスプリッタＡの光入射面（第１プリズムブロックＡ１）は、以下のパラメータを備えている。
ｎＡ１S：第１波長λ１の第１偏光に対する屈折率
ｎＡ１P：第１波長λ１の第２偏光に対する屈折率
ｎＡ２S：第２波長λ２の第１偏光に対する屈折率
ｎＡ２P：第２波長λ２の第２偏光に対する屈折率
【００９０】
また、前段の第１プリズムブロックＡ１の頂部における傾斜角θ（ＺＹ断面においてＸＺ面から最も離れた角部の角度）は、以下の関係式を満たしている。上述の同一位置、同一進行方向の条件を満たすように、シミュレータで変えることで、θの満たす条件を探すことができる。
ｎA１S・ｓｉｎθ＝ｎＡ１P・ｓｉｎ（θ−ζ１）
ｎA１P・ｓｉｎθ＝ｎAＩS・ｓｉｎ（θ+η１）
ｎA２S・ｓｉｎθ＝ｎA２P・ｓｉｎ（θ−ζ２）
ｎA２P・ｓｉｎθ＝ｎA２S・ｓｉｎ（θ+η２）
【００９１】
図４におけるζ１、η１、ζ２、η２は、それぞれ、偏光ビームスプリッタＡ内における、Ｚ軸を基準にした第1波長の第1偏光、第1波長の第２偏光、第２波長の第1偏光、及び、第２波長の第２偏光の分離角をしている。
【００９２】
現実には、θ、θ’だけでなく、屈折率、場合によっては各光学要素の厚みを調整することで、上述のように２つの波長のビーム出射位置を合わせ、α１＝α２、β１＝β２を満たすように調整する。
【００９３】
上記光学構造においては、偏光ビームスプリッタＡ及び分離角補償器Ｂは、それぞれウォラストンプリズムから構成されている。この構造の場合、ウォラストンプリズムは、市場で容易に入手することができるので、組み立てが容易となるという利点がある。
【００９４】
上述の構造は、様々な変形が可能である。
【００９５】
次に、偏光ビームスプリッタＡ及び分離角補償器Ｂに用いることが可能なウォラストンプリズムを構成するプリズムブロックについて説明する。
【００９６】
図５は、プリズムを構成する各種ブロックを示す図である。
【００９７】
図５（ａ）は、ＹＺ断面が三角形のプリズムブロックであり、光入射面Ｓ１ＩＮはＸＹ平面に平行であり、次段のプリズムに接合される光出射面（接合面）Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、ＸＹ平面と角度θで交差している。光学軸（ｃ軸）は、Ｙ軸に平行である。
【００９８】
図５（ｂ）は、ＹＺ断面が三角形のプリズムブロックであり、光入射側の先端に位置する仮想的な基準面ＳｖをＸＹ平面と平行とし、前段のプリズムに接合される光入射面（接合面）Ｓ２ＩＮは、ＹＺ断面内において、光出射面Ｓ２ＯＵＴと角度θで交差している。なお、光出射面Ｓ２ＯＵＴは、ＸＹ平面に平行であって、仮想的な基準面Ｓｖと平行であるため、この角度θは、接合面がＸＹ平面となす角度である。光学軸（ｃ軸）は、Ｘ軸に平行である。
【００９９】
図５（ｃ）は、ＹＺ断面が三角形のプリズムブロックであり、光入射面Ｓ１ＩＮはＸＹ平面に平行であり、次段のプリズムに接合される光出射面（接合面）Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、ＸＹ平面と角度θで交差しているが、図５(ａ)に示す接合面とは、傾斜の向きが逆である。光学軸（ｃ軸）は、Ｙ軸に平行である。
【０１００】
図５（ｄ）は、ＹＺ断面が三角形のプリズムブロックであり、光入射側の先端に位置する仮想的な基準面ＳｖをＸＹ平面と平行とし、前段のプリズムに接合される光入射面（接合面）Ｓ２ＩＮは、ＹＺ断面内において、光出射面Ｓ２ＯＵＴと角度θで交差しているが、図５(ｂ)に示す接合面とは、傾斜の向きが逆である。なお、光出射面Ｓ２ＯＵＴは、ＸＹ平面に平行であって、仮想的な基準面Ｓｖと平行であるため、この角度θは、接合面がＸＹ平面となす角度でもある。光学軸（ｃ軸）は、Ｘ軸に平行である。
【０１０１】
偏光ビームスプリッタＡ及び分離角補償器Ｂをプリズムブロックで構成する場合は、それぞれ、図５(ａ)のプリズムブロックと、図５（ｂ）のプリズムブロックとを接合面で貼り合わせて構成するか、又は、図５(ｃ)のプリズムブロックと、図５（ｄ）のプリズムブロックとを接合面で貼り合わせて構成する。
【０１０２】
図３に示した構造の場合、図５(ａ)のプリズムブロックと、図５（ｂ）のプリズムブロックを貼り合わせればよい。すなわち、偏光ビームスプリッタＡを構成する場合、第１プリズムブロックＡ１として図５(ａ)のものを用い、第２プリズムブロックＡ２として図５（ｂ）のものを用いる。分離角補償器Ｂを構成する場合、第３プリズムブロックＢ１として図５(ａ)のものを用い、第４プリズムブロックＢ２として図５（ｂ）のものを用いる。
【０１０３】
図６は、実施形態に係る光学構造を示す図である。
【０１０４】
図３に示した構造との原理的な相違点は、分離角補償器Ｂが、２つウォラストンプリズムから構成される点であり、その他の点は、同一であって、同様の作用を奏する。すなわち、光学構造１００は、偏光ビームスプリッタＡと、アライメント補償器１０とを備えており、アライメント補償器１０は、分離角補償器Ｂと出射位置補償器Ｃとを備えている。
【０１０５】
偏光ビームスプリッタＡは、入射面から入力された入力光を、第１偏光（偏光ビームスプリッタからの出力時は常光）と第２偏光（偏光ビームスプリッタからの出力時は異常光）とに、上記と同様に鋭角で分離する。アライメント補償器１０は、偏光ビームスプリッタＡの後段に配置されており、偏光ビームスプリッタＡから入力された第１偏光と第２偏光とを光出射面から出力する。
【０１０６】
第１波長λ１を有する第１入力光が偏光ビームスプリッタＡに入力され、第２波長λ２を有する第２入力光が偏光ビームスプリッタＡに入力された場合、アライメント補償器１０は、その光出射面上における、第１入力光（第１波長λ１）の第１偏光と、第２入力光（第２波長λ２）の第１偏光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致し、第１入力光（第１波長λ１）の第２偏光と第２入力光（第２波長λ２）の第２偏光の進行方向及び出射位置がそれぞれ一致するように、構成要素のパラメータが、設定されている。
【０１０７】
なお、出射位置補償器Ｃから出力される第１偏光と第２偏光の最終的な分離角は、θＯＵＴとなり、像面上では、第１偏光は基準位置の上方にシフトし、第２偏光は基準位置の下方にシフトしている。
【０１０８】
分離角補償器Ｂは、前段分離角補償器と、その後段に位置する後段分離角補償器とを備えており、前段分離角補償器は、前段の第１プリズムブロックＢ１１及び前段の第２プリズムブロックＢ２１を備え、後段分離角補償器は、後段の第１プリズムブロックＢ１２及び後段の第２プリズムブロックＢ２２を備えている。なお、出射位置補償器Ｃに原理的な変更はなく、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）からなるが、上述のものよりも、Ｚ軸方向の厚みＤが増加しており、例えば、Ｄ＝８０ｍｍである。
【０１０９】
プリズムを構成する各種ブロックのパラメータは、図３において説明したパラメータ条件に、更に、θ’の式の他に、これと同様にθ’をθ”に読み替えた式を更に満たす必要がある。すなわち、隣接するプリズムブロックＢ１２とＢ２２において、プリズムブロックＢ１２の屈折率と、プリズム接合面への入射角（接合面に垂直な法線からのビーム入射角度）の積は、プリズムブロックＢ２２の屈折率と、プリズム接合面からのビームの出射角（接合面に垂直な法線からのビーム出射角度）の積に等しいという条件を満たす必要がある。また、θは、ＸＹ平面と初段のプリズムブロックの接合面のなす角度であるが、偏光ビームスプリッタＡのＹＺ平面内における底部に位置するこの傾斜角θの式は、図３の場合のθと同様に読み替えると、以下の条件を満たしている（図３、図４、図６参照）。
ｎA１S・ｓｉｎθ＝ｎＡ１P ・ｓｉｎ（θ＋ζ１）
ｎA１P・ｓｉｎθ＝ｎAＩS・ｓｉｎ（θ-η１）
ｎA２S・ｓｉｎθ＝ｎA２P・ｓｉｎ（θ＋ζ２）
ｎA２P・ｓｉｎθ＝ｎA２S・ｓｉｎ（θ-η２）
【０１１０】
この光学構造では、入力光の進行方向に沿って、図５のタイプ（ｃ）、（ｄ）、（ａ）、（ｂ）、(ａ)、（ｂ）の順にプリズムブロックが配置されている。
【０１１１】
偏光ビームスプリッタＡ、分離角補償器Ｂとしては複屈折材料（水晶、サファイア（三方晶、ＭｇＦ２など）を用いることができ、出射位置補償器Ｃの材料はｃ軸がＺ軸に平行なサファイア（Ａｌ２Ｏ３）などを用いることができる。
【０１１２】
図６に示す構造は、分離角補償器Ｂを構成する２つのウォラストンプリズムの全体作用を、１つのウォラストンプリズムから構成されるものとして近似した場合、上記の関係式を満たしており、最終段の出射位置補償器の光出射面上における出力光の出射位置及び方向が一致する。
【０１１３】
偏光ビームスプリッタＡは、ｃ軸が直交するように２つの三方晶ブロック（Ａ１，Ａ２）を貼り合わせてなる第１ウォラストンプリズムから構成され、分離角補償器Ｂは、ｃ軸が直交するように２つの三方晶ブロック（Ｂ１１，Ｂ２１）を貼り合わせてなる第２ウォラストンプリズムと、その後段に配置され、ｃ軸が直交するように２つの正方晶ブロック（Ｂ１２，Ｂ２２）を貼り合わせてなる第３ウォラストンプリズムとから構成される。
【０１１４】
また、偏光ビームスプリッタＡへの入力光（第１波長λ１、第２波長λ２）の進行方向（Ｚ軸）に対して、第１、第２及び第３のウォラストンプリズムのｃ軸は、全て直交しており、したがって、これらはウぉラストンプリズムの作用を奏する。
【０１１５】
なお、三方晶のプリズムブロックが水晶又はサファイアからなり、正方晶ブロックはＭｇＦ２から構成される場合、これらの材料は、市場で容易に入手することができるので、組み立てが容易となるという利点がある。
【０１１６】
なお、水晶およびサファイア（三方晶）は、ａ１軸、ａ２軸、ａ３軸及びｃ軸を有しており、ｃ軸に平行な面、例えば（１１−２０）面に、垂直に光を入射することで、複屈折性を利用することができる。また、ＭｇＦ２（正方晶）は、ａ軸及びｃ軸を有しており、ｃ軸に平行な面、例えば（１００）面に垂直に光を入射することで、複屈折性を利用することができる。
【０１１７】
図７は、実施形態に係る光学構造を示す図である。
【０１１８】
本例の光学構造は、図６に示した光学構造の具体的な変形であり、前段分離角補償器（Ｂ１１，Ｂ２１）におけるプリズム接合面の向きが、図６に示したものと逆である点を除いて、図６に示したものと同一である。
【０１１９】
図８は、図７に示した光学構造のプリズムを構成する各種ブロックのパラメータを説明するための図である。なお、入力光の進行方向に沿って配置されるプリズムの図中のタイプ（ｃ）、（ｄ）、（ｃ）、（ｄ）、(ａ)、（ｂ）は、図５における(ａ)、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のプリズムブロックを示している。図表中の角度は、ＸＹ平面と各プリズムブロックの接合面のなす角度（鋭角）であり、図７におけるθ、θ’、θ”に対応する。
【０１２０】
偏光ビームスプリッタＡは水晶からなり、分離角補償器Ｂに関しては、前段分離角補償器（Ｂ１１，Ｂ２１）はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）からなり、後段分離角補償器（Ｂ１２，Ｂ２２）はＭｇＦ２からなる。なお、出射位置補償器Ｃの材料はｃ軸がＺ軸に平行なサファイア（Ａｌ２Ｏ３）からなる。
【０１２１】
具体例として、偏光ビームスプリッタＡのＺ軸方向厚みＤ１＝１５ｍｍ、前段分離角補償器（Ｂ１１，Ｂ２１）のＺ軸方向の厚みＤ２＝５ｍｍ、後段分離角補償器（Ｂ１２，Ｂ２２）のＺ軸方向の厚みＤ３＝５ｍｍ、出射位置補償器Ｃの軸方向の厚みＤ＝８０ｍｍである。
【０１２２】
なお、図５に示したタイプ（ａ）、（ｃ）において、プリズムが水晶（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる場合、ＹＺ面は、（−１１００）面に平行な面であり、タイプ（ｂ）、（ｄ）において、ＹＺ面は、ｃ軸に垂直な面、すなわち、（０００１）面に平行な面である。図５に示したタイプ（ａ）、（ｃ）において、プリズムがフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）からなる場合、ＹＺ面は、（１００）面に平行な面であり、タイプ（ｂ）、（ｄ）において、ＹＺ面は、ｃ軸に垂直な面、すなわち、（００１）面に平行な面である。
【０１２３】
図８の図表に示した図５のタイプ（ｃ）のプリズムにおいて、水晶の光入射面Ｓ１ＩＮは（１１−２０）、光出射面Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、ｃ軸と角度θ（＝２５°）を成し、且つ、ＹＺ面に垂直な面である。タイプ（ｃ）のＡｌ２Ｏ３の光入射面Ｓ１ＩＮは、（１１−２０）、光出射面Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、ｃ軸と角度θ（θ’＝４．５°）を成し、且つ、ＹＺ面に垂直な面である。
【０１２４】
図８の図表に示した図５のタイプ（ｄ）の水晶のプリズムにおいて、入射側の仮想ＸＹ面Ｓｖは、（１１−２０）、光入射面Ｓ２ＩＮは、ＹＺ断面内において、入射側の仮想ＸＹ面Ｓｖと角度θ（＝２５°）を成し、且つ、ＹＺ面に垂直な面であり、光出射面Ｓ２ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、入射側の仮想ＸＹ面Ｓｖと平行であり、且つ、ＹＺ面に垂直な面である。
【０１２５】
図８の図表に示した図５のタイプ（ｄ）のＡｌ２Ｏ３のプリズムにおいて、入射側の仮想ＸＹ面Ｓｖは、（１１−２０）、光入射面Ｓ２ＩＮは、ＹＺ断面内において、入射側の仮想ＸＹ面Ｓｖと角度θ（＝θ’＝４．５°）を成し、且つ、ＹＺ面に垂直な面であり、光出射面Ｓ２ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、入射側の仮想ＸＹ面Ｓｖと平行であり、且つ、ＹＺ面に垂直な面である。
【０１２６】
図８の図表に示した図５のタイプ（ａ）のＭｇＦ２のプリズムにおいて、光入射面Ｓ１ＩＮは（１００）に平行な面であり、光出射面Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、ｃ軸と角度θ（θ”＝２．２°）を成し、且つ、ＹＺ面に垂直な面である。
【０１２７】
図８の図表に示した図５のタイプ（ｂ）のＭｇＦ２のプリズムにおいて、入射側の仮想ＸＹ面Ｓｖは（１００）、光入射面Ｓ２ＩＮは、ＹＺ断面内において、入射側の仮想ＸＹ面Ｓｖと角度θ（＝θ’＝２．２°）を成し、且つ、ＹＺ面に垂直な面であり、光出射面Ｓ２ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、入射側の仮想ＸＹ面Ｓｖと平行であり、且つ、ＹＺ面に垂直な面である。
【０１２８】
本例の場合においても、図７及び図８に示す構造は、分離角補償器Ｂを構成する２つのウォラストンプリズムの全体作用を、１つのウォラストンプリズムから構成されるものとして近似した場合、上記の関係式を満たしており、最終段の出射位置補償器の光出射面上における出力光の出射位置及び方向が一致する。
【０１２９】
なお、上述のウォラストンプリズムに代えて、ロションプリズムを用いることも可能である。
【０１３０】
図９は、ロションプリズムを用いた実施形態に係る光学構造を示す図である。
【０１３１】
ウォラストンプリズムを用いた光学構造との構造上の相違点は、プリズムブロックの光学軸（ｃ軸）の方向のみであり、第１プリズムブロックＡ１と第３プリズムブロックＢ１の光学軸が、Ｚ軸と平行になっており、その他の構造は、図３に示したものと同一である。
【０１３２】
偏光ビームスプリッタＡを構成するロションプリズムには、第１入力光（第１波長λ１）と第２入力光（第２波長λ２）がＺ軸に沿って同軸で入射する。
【０１３３】
偏光ビームスプリッタＡ内において、第１偏光の電界の振動方向はＹ軸であり、これは第１プリズムブロックＡ１及び第２プリズムブロックＡ２の双方の光学軸（ｃ軸）（Ｚ軸、Ｘ軸）と常に直交するため、第１偏光（常光）は、プリズムブロックの接合面で屈折することなく、Ｚ軸方向に直進する。
【０１３４】
偏光ビームスプリッタＡ内において、第２偏光の電界の振動方向はＸ軸であり、これは第１プリズムブロックＡ１の光学軸（ｃ軸）（Ｚ軸）と直交するものの、第２偏光が、プリズムブロックの接合面を超えると、第２プリズムブロックＡ２の光学軸（ｃ軸）（Ｘ軸）と平行になり、第２偏光（異常光）は接合面で屈折して進行する。
【０１３５】
なお、分離角補償器Ｂ内においても、ロションプリズムを用いた同様の構造が用いられている。
【０１３６】
すなわち、分離角補償器Ｂ内において、第１偏光の電界の振動方向はＹ軸であり、これは第３プリズムブロックＢ１及び第４プリズムブロックＢ２の双方の光学軸（ｃ軸）（Ｚ軸、Ｘ軸）と常に直交するため、第１偏光（常光）は、プリズムブロックの接合面で屈折することなく、Ｚ軸方向に直進する。
【０１３７】
分離角補償器Ｂ内において、第２偏光の電界の振動方向はＸ軸であり、これは第３プリズムブロックＢ１の光学軸（ｃ軸）（Ｚ軸）と直交するものの、第２偏光が、プリズムブロックの接合面を超えると、第４プリズムブロックＢ２の光学軸（ｃ軸）（Ｘ軸）と平行になり、第２偏光（異常光）は接合面で屈折して進行する。
【０１３８】
出射位置補償器Ｃは、入射した第１偏光を直進させる一方、図３に示したものと同様に、第２偏光の光路を補正して出射する。
【０１３９】
ロションプリズムは、異なる結晶軸で切り出した２つの一軸性または二軸性結晶が接合角θで接合され構成され、それぞれの結晶軸はお互い直交している。分離角は、接合角θおよび結晶の屈折率波長分散特性によって異なる。分離角補償器Ｂのロションプリズムは、第１入力光と第２入力光の分離角が一致するように、材質および接合角θ’が設計されている。ロションプリズムを出射する際、第１入力光と第２入力光の分離角は一致しているが、光路はずれている。出射位置補償器Ｃにおいて、第１入力光と第２入力光がそれぞれ異なる角度で屈折することにより、これらの光路が接近し、特定の距離を伝搬した後、一致する。一致したところで空気中に出射するように、出射位置補償器Ｃの厚さおよび材質を決める。空気に出射した後はそれぞれの分離角は再び一致し、さらに光路も一致する。
【０１４０】
図１０は、図９に示す分離角補償器Ｂ及び出射位置補償器Ｃを拡大して示す図である。
【０１４１】
第１入力光（第１波長λ１）の第１偏光は、分離角補償器Ｂの第３プリズムブロックＢ１に入射した後、これと第４プリズムブロックＢ２との接合面において屈折することなく、進行する。第２入力光（第２波長λ２）の第１偏光は、分離角補償器Ｂの第３プリズムブロックＢ１に入射した後、これと第４プリズムブロックＢ２との接合面において屈折することなく進行する。
【０１４２】
第１入力光（第１波長λ１）の第１偏光は、分離角補償器Ｂの第４プリズムブロックＢ２と出射位置補償器Ｃとの接合面（ＸＹ平面）に垂直に入射し、当該接合面において屈折することなく直進する。換言すれば、この時の出射角（＝Ｚ軸からの分離角（θＣ１１）は０°である。第２入力光（第２波長λ２）の第１偏光は、分離角補償器Ｂの第４プリズムブロックＢ２と出射位置補償器Ｃとの接合面（ＸＹ平面）に垂直に入射し、当該接合面において屈折することなく直進する。換言すれば、この時の出射角（＝Ｚ軸からの分離角（θＣ２１）は０°である。
【０１４３】
これにより、第１入力光及び第２入力光の第１偏光は、出射位置補償器Ｃの光出射面に対して垂直方向に、同一の位置から出射されることになる。また、出射位置補償器Ｃの外側は、空気であるが、出力光は光出射面に垂直であり、第１入力光及び第２入力光の第１偏光は、同一の方向（Ｚ軸方向）に進行することになる。
【０１４４】
第１入力光（第１波長λ１）の第２偏光は、分離角補償器Ｂの第３プリズムブロックＢ１に入射した後、これと第４プリズムブロックＢ２との接合面においてＺ軸からの分離角θＢ１２で屈折して進行する。第２入力光（第２波長λ２）の第２偏光は、分離角補償器Ｂの第３プリズムブロックＢ１に入射した後、これと第４プリズムブロックＢ２との接合面においてＺ軸からの分離角θＢ２２で屈折して進行する。
【０１４５】
なお、出射位置補償器Ｃの光入射面は、ＸＹ平面に平行であるため、その法線はＺ軸に平行である。したがって、上記Ｚ軸からの分離角は、出射位置補償器Ｃへの光の入射角に一致する。
【０１４６】
第１入力光（第１波長λ１）の第２偏光は、分離角補償器Ｂの第４プリズムブロックＢ２と出射位置補償器Ｃとの接合面（ＸＹ平面）において出射角（＝Ｚ軸からの分離角）θＣ１２で屈折して進行する。第２入力光（第２波長λ２）の第２偏光は、分離角補償器Ｂの第４プリズムブロックＢ２と出射位置補償器Ｃとの接合面（ＸＹ平面）において出射角（＝Ｚ軸からの分離角）θＣ２２で屈折して進行する。
【０１４７】
これにより、分離角補償器Ｂの光出射面上において、距離ｄ２だけ離間していた第１入力光及び第２入力光の第２偏光は、出射位置補償器Ｃの光出射面において、同一の位置から出射されることになる。また、出射位置補償器Ｃの外側は、空気であり、出射位置補償器Ｃと空気との屈折率差に起因して、第１入力光及び第２入力光の第２偏光は、同一の方向に進行することになる。
【０１４８】
なお、ロションプリズムを用いた光学構造１００においても、アライメント補償器１０は、分離角補償器Ｂと、出射位置補償器Ｃとを備えているが、異なる波長の第１偏光、異なる波長の第２偏光のそれぞれの出力光の出射位置と進行方向を一致させるため、以下のパラメータにおいて、分離角補償器Ｂは、θ２−θ１＞θ２’―θ１’を満たしており、分離角の差分が入力前後で小さくなっている。なお、第１波長λ１＞第２波長λ２、θ１＞θ２である。
【０１４９】
すなわち、パラメータは、以下の通りである。
・θ１：
第１入力光が偏光ビームスプリッタＡに入力された場合の分離角
・θ２：
第２入力光が偏光ビームスプリッタＡに入力された場合の分離角
・θ１’（＝θＢ１２）：
第１入力光由来（第１波長λ１）の第１偏光と第２偏光が分離角補償器Ｂに入力された場合の分離角補償器Ｂにおける分離角
・θ２’（＝θＢ２２）：
第２入力光由来（第２波長λ２）の第１偏光と第２偏光が分離角補償器Ｂに入力された場合の分離角補償器Ｂにおける分離角
【０１５０】
また、分離角補償器Ｂの光出射面（第４プリズムブロックＢ２）は、以下のパラメータを備えている。
・ｎＢ１P：第１波長λ１の第１偏光に対する屈折率
・ｎＢ１S：第１波長λ１の第２偏光に対する屈折率
・ｎＢ２P：第２波長λ２の第１偏光に対する屈折率
・ｎＢ２S：第２波長λ２の第２偏光に対する屈折率
・Ｌ１：分離角補償器Ｂの光出射面における第１入力光由来（第１波長λ１）の第１偏光と第２偏光との離隔距離
・Ｌ２：分離角補償器Ｂの光出射面における第２入力光由来（第２波長λ２）の第１偏光と第２偏光との離隔距離
【０１５１】
また、出射位置補償器Ｃは、以下のパラメータを備えている。
・ｎＣ１：第１波長λ１に対する屈折率
・ｎＣ２：第２波長λ２に対する屈折率
・Ｄ：（Ｚ軸方向の）厚み
【０１５２】
上述のように、出射光の位置と方向を一致させるために、屈折率ｎＢ１Ｐ、屈折率ｎＢ２Ｐ、離隔距離Ｌ１、離隔距離Ｌ２、屈折率ｎＣ１、屈折率ｎＣ２、及び、厚みＤは、以下の式を満たしている。
Ｌ１−Ｌ２＝Ｄ・ｔａｎθＣ２２―D・tanθC12
ｎＢ１S・sinθB12＝ｎＣ１・sinθＣ１２
ｎＢ２S・sinθB22＝ｎＣ２・sinθＣ２２
【０１５３】
なお、その他のパラメータについては、図３及び図４の構造の場合と同様の条件を満たすことで求めることができるが、コンピュータを用いた総当たり計算で求めることもできる。
【０１５４】
なお、上述のように、偏光ビームスプリッタＡにおける光の進行方向の偏向量（分離角）は、（１）ＹＺ平面内において、第１プリズムブロックＡ１と第２プリズムブロックＡ２の接合面が、ＸＹ平面と成す角度θ、（２）第１プリズムブロックＡ１及び第２プリズムブロックＡ２の材料（屈折率）、（３）第１プリズムブロックＡ１及び第２プリズムブロックＡ２の光学軸の方向に依存する。
【０１５５】
同様に、上述のように、分離角補償器Ｂにおける光の進行方向の偏向量は、（１）ＹＺ平面内において、第３プリズムブロックＢ１と第４プリズムブロックＢ２の接合面が、ＸＹ平面と成す角度θ’、（２）第３プリズムブロックＢ１及び第４プリズムブロックＢ２の材料（屈折率）、（３）第３プリズムブロックＢ１及び第４プリズムブロックＢ２の光学軸の方向に依存する。
【０１５６】
図１１は、プリズムを構成する各種ブロックを示す図である。
【０１５７】
図１１（ｘ）は、ＹＺ断面が三角形のプリズムブロックであり、光入射面Ｓ１ＩＮはＸＹ平面に平行であり、次段のプリズムに接合される光出射面（接合面）Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、ＸＹ平面と角度θで交差している。光学軸（ｃ軸）は、Ｚ軸に平行である。
【０１５８】
図１１（ｙ）は、ＹＺ断面が三角形のプリズムブロックであり、光入射面Ｓ１ＩＮはＸＹ平面に平行であり、次段のプリズムに接合される光出射面（接合面）Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、ＸＹ平面と角度θで交差しているが、図１１(ｘ)に示す接合面とは、傾斜の向きが逆である。光学軸（ｃ軸）は、Ｚ軸に平行である。
【０１５９】
図１１の（ｂ）及び（ｄ）に示すブロック構造は、図５の（ｂ）及び（ｄ）に示したものと同一であるため、記載を省略する。
【０１６０】
ロションプリズムからなる偏光ビームスプリッタＡ及び分離角補償器Ｂを、プリズムブロックで構成する場合は、それぞれ、図１１(ｘ)のプリズムブロックと、図１１（ｂ）のプリズムブロックとを接合面で貼り合わせて構成するか、又は、図１１(ｙ)のプリズムブロックと、図１１（ｄ）のプリズムブロックとを接合面で貼り合わせて構成する。
【０１６１】
図９に示した構造の場合、図１１(ｘ)のプリズムブロックと、図１１（ｂ）のプリズムブロックを接合面で貼り合わせて、偏光ビームスプリッタＡを構成し、同様に、図１１(ｘ)のプリズムブロックと、図１１（ｂ）のプリズムブロックを接合面で貼り合わせて、分離角補償器Ｂを構成する。この構造の場合も、ビームの出射方向と位置が合うように、上述の関係式と同様に各ブロックの屈折率、材料、及び、接合面とＸＹ面とのなす角度のパラメータをコンピュータによる総当たり解析で調整すればよい。なお、ロションプリズムの設定においては、上述の図１１に示したプリズムブロックを様々に組み合わせることができる。また、光学構造の内部にメタマテリアル構造を埋め込んで、屈折率を調整することも考えられる。
【０１６２】
以上、説明したように、偏光ビームスプリッタＡ及び分離角補償器Ｂは、それぞれロションプリズムから構成されている。ロションプリズムは、市場で容易に入手することができるので、組み立てが容易となるという利点がある。
【０１６３】
図１２は、更に別のプリズムを用いた光学構造における各種ブロックのパラメータを説明するための図である。
【０１６４】
この構造の場合、図１１に示したタイプ（ｙ）、（ｄ）、（ｙ）、（ｄ）、（ｘ）、（ｂ）のプリズムブロックを、Ｚ軸に沿って接合する。第１プリズムブロックＡ１、第２プリズムブロックＡ２、第３プリズムブロックＢ１１、第４プリズムブロックＢ２１、第５プリズムブロックＢ１２、第６プリズムブロックＢ２２がＺ軸に沿って整列する。これは、図７及び図８に示した構造において、結晶方位を変更したものである。この場合においても、上記の場合と同様に、最終的に出射されるビームの出射位置及び方向をほぼ一致させることができる。
【０１６５】
タイプ（ｂ）、（ｄ）の構造については、図５及び図８において説明したものと同一であるので説明を省略する。タイプ（ｙ）、（ｘ）については、以下の通りである。
【０１６６】
図１２の図表に示した図１１のタイプ（ｙ）のプリズムにおいて、水晶の光入射面Ｓ１ＩＮは（０００１）、光出射面Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、光入射面Ｓ１ＩＮと角度θ（＝２５°）を成し、且つ、ＹＺ面に垂直な面である。タイプ（ｙ）のＡｌ２Ｏ３の光入射面Ｓ１ＩＮは、（０００１）、光出射面Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、光入射面Ｓ１ＩＮと角度θ（θ’＝４．５°）を成し、且つ、ＹＺ面に垂直な面である。
【０１６７】
図１２の図表に示した図１１のタイプ（ｘ）のＭｇＦ２のプリズムにおいて、光入射面Ｓ１ＩＮは（００１）に平行な面であり、光出射面Ｓ１ＯＵＴは、ＹＺ断面内において、光入射面Ｓ１ＩＮと角度θ（θ”＝２．２°）を成し、且つ、ＹＺ面に垂直な面である。
【０１６８】
図１３は、レンズを追加した光学構造を示す図である。
【０１６９】
すなわち、上述の光学構造１００の後段にレンズＬＳを配置してもよい。レンズＬＳは、光学構造１００から出射された第１偏光及び第２偏光の光路を変更することができる。
【０１７０】
レンズＬＳは、光学構造から入射するすべての波長に対して同一またはほぼ同程度の屈折率を有する。光学構造１００において分離した光がレンズＬＳを通過することで、すべての波長について同じ分離角に変化して出射される。これにより、ウォラストンプリズムの分離角を変化させるために、複数のウォラストンプリズム等を作る必要がなく、レンズのみ交換することで、幅広い分離角を実現できる。例として第１波長λ１及び第２波長λ２が３００μｍ（１ＴＨｚ）、および６３３ｎｍの場合、レンズの材質としてはシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）が適している。
【０１７１】
次に、図７及び図８に示したウォラストンプリズムを用いた具体的な光学構造のシミュレーション結果について説明する。
【０１７２】
図７に示した光学構造１００を実施例とし、波長（λ１、λ２）の異なる第１入力光及び第２入力光をＺ軸に沿って同軸で偏光ビームスプリッタＡに入射させると、最終段の出射位置補償器Ｃから、第１偏光（λ１、λ２）及び第２偏光（λ１、λ２）が、分離角θＯＵＴで出射され、像面上に照射される。第１波長λ１はテラヘルツ波（周波数＝１ＴＨｚ〜２．４ＴＨｚ：波長＝３００×１０３〜１２５×１０３ｎｍ）、第２波長は可視光（波長＝５００〜７００ｎｍ）である。光学構造１００の光出射面から像面までの距離Ｄは、１００ｍｍである。
【０１７３】
比較例として、図７に示した光学構造から出射位置補償器Ｃを除いたものを用い、第１偏光及び第２偏光の最終的な分離角θＯＵＴと、分離された第１偏光及び第２偏光の像面上でのＹ軸方向の照射位置を求めた。
【０１７４】
図１４は、実施例及び比較例における波長毎の分離角と像面上の光照射位置を示す図表である。
【０１７５】
同図に示すように、実施例及び比較例の双方において、波長によらず、分離角はほぼ一致していることが分かる。
【０１７６】
また、像面上の第１偏光照射位置Ｙは、実施例においては、０．２９ｍｍ以上０．３１６ｍｍ以下、像面上の第２偏光照射位置Ｙは、−０．２８ｍｍ以下−０．３１０ｍｍ以上の範囲内にあり、すなわち、第１偏光の位置は像面上で０．０２６ｍｍ、第２偏光の位置は０．０２１ｍｍの幅があるものの、これらの出力光の出射位置は誤差範囲内で一致している。なお、像面上の基準位置の上方を正方向とし、第１偏光は正の位置に、第２偏光は負の位置に照射される。
【０１７７】
一方、比較例においては、像面上の第１偏光照射位置Ｙは、０．３９８ｍｍ以上０．４９６ｍｍ以下、像面上の第２偏光照射位置Ｙは、−０．３９７ｍｍ以下−０．４８３ｍｍ以上の範囲内にあり、大きくずれていることが分かる。
【０１７８】
図１５は、実施例（ａ）及び比較例（ｂ）における像面上の光照射位置を示すグラフである。
【０１７９】
同図では、図１５に示した光照射位置のデータの分布の範囲を示している。実施例の光照射位置Ｙのデータの分布の範囲は小さく、比較例の光照射位置Ｙのデータの分布の範囲は大きくなっている。
【０１８０】
このように、実施例の構造は、比較例の構造と比較して、光照射位置の一致に関して大きく改善されている。
【０１８１】
図１６は、偏光方位について説明するための図である。
【０１８２】
偏光ビームスプリッタＡ及び分離角補償器Ｂにおける偏光状態について調べた。
【０１８３】
図１６（ａ）〜図１６（ｄ）は、ウォラストンプリズムを用いた図７の構造において、ウォラストンプリズムを通過後の分離角補償器Ｂの光出射面における偏光状態を示す図である。本例では、単一ウォラストンプリズムに、水平から斜め４５度に傾いた方向の直線偏光を、垂直に入射させる。垂直方向の直線偏光は垂直方向の縦線で示し、水平方向の直線偏光は水平方向の横線で示す。図１６（ａ）（ｃ）は上方に分離した偏光成分を示し、図１６（ｂ）（ｄ）は下方に分離した偏光成分を示している。なお、図１６（ａ）（ｂ）は出射位置補償器Ｃ（ｈ）を用いた場合、図１６（ｃ）（ｄ）は、位相補償器Ｃを用いない場合のパターンを示しているが、偏光方位については大きくは変わらない。
【０１８４】
図８に示すように、偏光ビームスプリッタＡの材料が水晶、分離角補償器Ｂの材料がサファイア（Ａｌ２Ｏ３）およびＭｇＦ２、出射位置補償器Ｃの材料がサファイアである場合、上方に分離したビームは水平直線偏光成分のみ有し、下方に分離したビームは垂直直線偏光成分のみを有することが分かる。出射位置補償器Ｃを用いない図１６（ｃ）（ｄ）の場合も同様であり、いずれの場合も、直線偏光が、円偏光や偏光方向の変化などに変化せず、偏光分離も行われていることが確認された。
【０１８５】
以上、説明したように、上記光学構造は、異なる波長の進行方向と出射位置を一致させることができる。波長としては、上記以外の波長を用いることができる。例えば、可視光として、６３３ｎｍの可視光を用いることができる。また、上記光学構造は、少なくとも、可視光の波長５００ｎｍ〜７００ｎｍ、テラヘルツ波の周波数約０．５〜５ＴＨｚに適用できる。
【０１８６】
また、上記のウォラストンプリズム又はロションプリズムの結晶材料は、一軸性または二軸性結晶である必要があるが、水晶、ＭｇＦ２，ＫＤＰ，ＫＴＰ，ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，ＫＮｂＯ３，サファイア、ＬＢＯ，ＣＬＢＯ，ＡｇＧａＳ２，ＡｇＧａＳｅ２，ＺＧＰ，ＧａＮ，ＢＢＯ、ＴｉＯ２、方解石、ポリカーボネートなどを用いることができる。
【０１８７】
出射位置補償器Ｃの結晶材料としては、一軸性、二軸性結晶に限らず、等方性などの他の結晶のほか、非晶質でもよく、水晶、サファイア、ＭｇＦ２，ＫＤＰ，ＫＴＰ，ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，ＫＮｂＯ３，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ，ＡｇＧａＳ２，ＡｇＧａＳｅ２，ＺＧＰ，ＧａＮ，ＢＢＯ、ＴｉＯ２、方解石、アクリル、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、シリコン、ゲルマニウム、ＭｇＯなどを用いることができる。
【０１８８】
また、異なる波長の数は、２波長以上としてもよい。
【０１８９】
また、上述の各要素の接合面は、適当な接着剤を用いて接着してもよい。
【０１９０】
以上の光学構造によれば、連続しない２つ以上の波長帯域で屈折率の異なるウォラストンプリズムなどの偏光素子における光路及び出射位置を異なる波長帯域の光の間で一致させることができる。これにより、例えば不可視であるテラヘルツ波の伝搬経路を、可視光によって確認することができ、光軸調整などが容易になる。上記光学構造は、セキュリティ検査装置や、テラヘルツ波微分干渉イメージングなど、様々な装置に適用することができる。
【０１９１】
なお、偏光分離を行う偏光ビームスプリッタとしては、サヴァール板、偏光分離板、ノマルスキープリズムなども適用することができる。
【０１９２】
以上、説明したように、アライメント補償器１０は、最初の偏光ビームスプリッタＡから出力された異なる波長の第１偏光と第２偏光の進行方向と出射位置を一致させるが、アライメント補償器１０の構造としては、上記規定のように、最初に、分離角補償器Ｂによって、異なる波長毎の分離角を近づけ、その後段で、第１偏光と第２偏光に対して、一例としては等方性の屈折率分布を有する出射位置補償器により、出射位置を一致させる構造を用いることができる。この構造の場合、各パラメータを独立して制御できるので、設計が容易となるという利点がある。
【符号の説明】
【０１９３】
Ａ…偏光ビームスプリッタ、Ｂ…分離角補償器、Ｃ…出射位置補償器。
【図１】
2018097147.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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