JP2001004840A - Polarizing beam splitter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学系の集光光束
中又は発散光束中において出射光と入射光を分岐する際
に、透過光及び反射光を分離する偏光分離特性を有する
偏光ビームスプリッタに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarizing beam splitter having a polarization splitting characteristic for separating transmitted light and reflected light when splitting outgoing light and incident light in a converged light beam or a divergent light beam of an optical system. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、平行光束中において使用される偏
光ビームスプリッタとして、相対的に高屈折率物質から
成る薄膜層と相対的に低屈折率物質から成る薄膜層と
を、交互に繰り返して光透過性基板の接合面に形成した
誘電体多層膜を、偏光分離面として使用しているものが
知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a polarizing beam splitter used in a parallel light beam, a thin film layer made of a material having a relatively high refractive index and a thin film layer made of a material having a relatively low refractive index are alternately repeated. It is known that a dielectric multilayer film formed on a bonding surface of a transparent substrate is used as a polarization splitting surface.
【0003】偏光ビームスプリッタを構成する光透過性
基板の材質をG、相対的に高屈折率物質から成る薄膜層
をH、相対的に低屈折率物質から成る薄膜層をLとす
る。そして、光透過性基板の材質G、薄膜層H、薄膜層
Lの屈折率、薄膜層の光学的膜厚を、それぞれng 、n
h 、nl 、nd とする。ここで、これらのng 、nl 、
nd は設計基準波長780nmにおける値とする。The material of the light-transmitting substrate constituting the polarizing beam splitter is G, the thin film layer made of a material having a relatively high refractive index is H, and the thin film layer made of a material having a relatively low refractive index is L. The material G of the light-transmitting substrate, the refractive indices of the thin film layers H and L, and the optical film thicknesses of the thin film layers are respectively ng and n.
h, nl, and nd. Where ng, nl,
nd is a value at a design reference wavelength of 780 nm.
【0004】一般的に従来から使用されている偏光ビー
ムスプリッタの偏光分離面に形成された誘電体多層膜
は、光の進行順にG/H/L/・・・/H/L/Hの総
数17層の薄膜交互層で構成されており、ng 、nh 、
nl 、nd は次の通りである。In general, a dielectric multilayer film formed on a polarization splitting surface of a conventionally used polarizing beam splitter has a total number of G / H / L /... / H / L / H in the order of light traveling. It consists of 17 thin film alternating layers, ng, nh,
nl and nd are as follows.
【0005】G;ng =1 .74(S−TIH4;株式
会社OHARA製) H;TiO2 、nh =2.26,nd =223nm L;SiO2 、n1 =1.5,nd =223nmG; ng = 1. 74 (S-TIH4; Ltd. OHARA) H; TiO 2, nh = 2.26, nd = 223nm L; SiO 2, n1 = 1.5, nd = 223nm
【0006】このようにして、各界面でブリュースタ角
の条件を満足する薄膜層Hと薄膜層Lの光学的膜厚の比
を1:1として構成し、この誘電体多層膜を蒸着した光
透過性基板を、設計基準波長780nmにおける屈折率
nb =1.56の光透過性接着剤によって、同一材質の
S−TIH4から成る光透過性基板を接合して、偏光ビ
ームスプリッタを形成している。Thus, the ratio of the optical film thickness of the thin film layer H to the thin film layer L satisfying the Brewster angle condition at each interface is set to 1: 1. A polarizing beam splitter is formed by bonding a transparent substrate made of S-TIH4 of the same material with a transparent adhesive having a refractive index nb = 1.56 at a design reference wavelength of 780 nm. .
【0007】図8はこの偏光ビームスプリッタの偏光分
離面に、平行光束が入射角45°で入射した時の偏光分
離特性の波長依存性を示し、S偏光成分の反射率をR
S、P偏光成分の透過率をTPで表している。波長51
0〜820nmまでの範囲においては、これら反射率R
Sと透過率TPとが共に100%に近く、極めて良好な
偏光分離特性を示す偏光ビームスプリッタとなってい
る。このように従来例の偏光ビームスプリッタは、偏光
分離面に対して平行光束を入射角45°で入射させたと
きに、最も効率の良い偏光分離特性を示すものである。FIG. 8 shows the wavelength dependence of the polarization splitting characteristic when a parallel light beam is incident on the polarization splitting surface of the polarizing beam splitter at an incident angle of 45 °.
The transmittance of the S and P polarization components is represented by TP. Wavelength 51
In the range from 0 to 820 nm, the reflectance R
Both S and the transmittance TP are close to 100%, and the polarizing beam splitter exhibits extremely good polarization separation characteristics. As described above, the conventional polarization beam splitter exhibits the most efficient polarization separation characteristics when a parallel light beam is incident on the polarization separation surface at an incident angle of 45 °.
【0008】図9は光学装置を小型化又は簡素化する必
要性からアフォーカル系を廃止して、Fナンバ=2.0
となる光学系の集光光束中に偏光ビームスプリッタを配
置した場合について、波長780nmにおける偏光分離
特性の角度依存性を示している。ここで、横軸の角度は
偏光ビームスプリッタのガラス中における値で表してお
り、Fナンバが2.0に相当する光線入射角は、45°
を中心として37°〜53°までの範囲である。FIG. 9 shows that the afocal system is abolished due to the necessity of miniaturizing or simplifying the optical device, and the F number is 2.0.
In the case where a polarization beam splitter is arranged in the condensed light beam of the optical system, the angle dependence of the polarization separation characteristic at a wavelength of 780 nm is shown. Here, the angle on the horizontal axis is represented by a value in the glass of the polarizing beam splitter, and the light incident angle corresponding to an F number of 2.0 is 45 °.
From 37 ° to 53 °.
【0009】偏光分離面への入射角45°を中心として
−4゜よりも小傾角側の透過光と、+4°よりも大傾角
側の透過光は、共にP偏光成分の透過率TPの非対称性
が著しい。同様に、入射角45°を中心に−7°よりも
小傾角側の反射光と、+7°よりも大傾角側の反射光
も、共にS偏光成分の反射率RSの非対称性が著しい。
このように、従来例の偏光ビームスプリッタの偏光分離
特性は非対称な角度依存性を有している。[0009] Both the transmitted light on the tilt angle side smaller than -4 ° and the transmitted light on the tilt angle side larger than + 4 ° around the incident angle of 45 ° to the polarization splitting surface are asymmetrical in the transmittance TP of the P-polarized component. The nature is remarkable. Similarly, both the reflected light on the tilt angle side smaller than -7 ° and the reflected light on the tilt side larger than + 7 ° centered on the incident angle of 45 ° have remarkable asymmetry of the reflectance RS of the S-polarized component.
As described above, the polarization splitting characteristic of the conventional polarization beam splitter has an asymmetric angle dependence.
【0010】従来、光ピックアップ装置等のように光軸
方向補正機構を備える投受光装置においては、位置検出
用受光素子として4分割センサを利用することが多い。
このような受光素子を用いる場合には、受光面上の受光
ビームスポットが小さ過ぎると、4分割センサの無感度
領域である十字状分離帯にビームスポットが落ち込んで
しまい、位置検出出力が無くなるという現象を起こした
り、十字状分離帯を横切る際に検出出力が急激に変化し
て、光軸方向制御が不安定になるという現象を起こす。Conventionally, in a light emitting and receiving device having an optical axis direction correcting mechanism, such as an optical pickup device, a four-divided sensor is often used as a position detecting light receiving element.
When such a light receiving element is used, if the light receiving beam spot on the light receiving surface is too small, the beam spot falls into the cross-shaped separation band, which is the insensitive area of the four-divided sensor, and the position detection output is lost. When the phenomenon occurs or the detection output suddenly changes when crossing the cross-shaped separation band, the phenomenon that the optical axis direction control becomes unstable is caused.
【0011】一方、受光ビームスポットが大き過ぎると
感度が悪くなり、高周波成分の揺れに対して、光軸方向
制御が追随できなくなる。従って、このような光軸方向
補正制御における不都合を解決するために、集光点より
もデフォーカスした位置に4分割センサの受光面位置を
設定して、受光ビームスポットには適切な広がりを持た
せるのが一般的である。On the other hand, if the light receiving beam spot is too large, the sensitivity becomes worse, and the optical axis direction control cannot follow the fluctuation of the high frequency component. Therefore, in order to solve such inconvenience in the optical axis direction correction control, the light receiving surface position of the four-divided sensor is set at a position defocused from the converging point, and the light receiving beam spot has an appropriate spread. It is common to make it.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例の集光光束中に偏光ビームスプリッタを使用した
光学装置では、4分割センサの受光面上で非対称な光強
度分布の受光ビームスポットを受光することになり、光
強度分布が非対称な場合は、受光ビームスポットが十字
状分離帯を横切る方向によって光軸ずれ検出感度が異な
り、光軸方向制御の不安定要因となる。However, in the above-described optical device using a polarizing beam splitter in the condensed light beam of the prior art, a light receiving beam spot having an asymmetric light intensity distribution is received on the light receiving surface of the four-divided sensor. Therefore, when the light intensity distribution is asymmetric, the detection sensitivity of the optical axis shift differs depending on the direction in which the light receiving beam spot crosses the cross-shaped separation zone, which becomes an unstable factor of the optical axis direction control.
【0013】また、装置を組み立てる際に、位置検出用
光学系の光軸と投光光学系の光軸との光軸調整を行うと
きに、光学装置の前方に配置した反射工具を用いて、装
置自身から投影された光束の反射光を利用する方法が一
般に採用されている。このような光軸調整を行う際に、
投光光に光強度分布に非対称性があると、組立調整時の
光軸と実使用時の光軸とが異なり、これが位置検出誤差
となって光軸調整誤差の原因となる。Further, when assembling the apparatus, when adjusting the optical axes of the optical axis of the position detecting optical system and the optical axis of the light projecting optical system, a reflecting tool disposed in front of the optical apparatus is used. A method utilizing reflected light of a light beam projected from the device itself is generally adopted. When performing such optical axis adjustment,
If the projected light has asymmetry in the light intensity distribution, the optical axis at the time of assembly adjustment differs from the optical axis at the time of actual use, and this becomes a position detection error and causes an optical axis adjustment error.
【0014】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
光入射角度依存性を軽減して非対称性が少ない極めて効
率の良い偏光分離特性を有する偏光ビームスプリッタを
提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a polarization beam splitter having extremely efficient polarization splitting characteristics with less asymmetry by reducing the dependence on the light incident angle.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る偏光ビームスプリッタは、相対的に高屈
折率物質から成る薄膜層Hと相対的に低屈折率物質から
成る薄膜層Lとを交互に繰り返して構成する誘電体多層
膜を、2つの光透過性基板の接合面に形成した偏光ビー
ムスプリッタにおいて、前記誘電体多層膜は、膜構成が
H/L/H/L/Hである第1の積層と、膜構成がH/
L/H/L/Hである第2の積層とを含み、前記第1の
積層を構成する薄膜層H及び薄膜層Lの光学的膜厚の平
均値をそれぞれ〈H1〉及び〈L1〉とし、前記第2の
積層を構成する薄膜層H及び薄膜層Lの光学的膜厚の平
均値をそれぞれ〈H2〉及び〈L2〉とし、前記平均値
〈H1〉と〈L1〉の内の小さい方を分母とする平均値
〈H1〉と〈L1〉の比をR1とし、前記平均値〈H
2〉と〈L2〉の内の小さい方を分母とする平均値〈H
2〉と〈L2〉の比をR2として、これらの比R1と比
R2の内の小さい方をQ1、大きい方をQ2とし、mを
1〜3までの整数、nを1〜4までの整数とするとき
に、次式を満足することを特徴とする。In order to achieve the above object, a polarizing beam splitter according to the present invention comprises a thin film layer H made of a material having a relatively high refractive index and a thin film layer L made of a material having a relatively low refractive index. In a polarizing beam splitter in which a dielectric multilayer film formed by alternately repeating the above is formed on the joining surface of two light-transmitting substrates, wherein the dielectric multilayer film has a film configuration of H / L / H / L / H. And the film configuration is H /
L / H / L / H, and mean values of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the first stack are <H1> and <L1>, respectively. The average values of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the second stack are <H2> and <L2>, respectively, and the smaller one of the average values <H1> and <L1> Is the denominator, the ratio of the average value <H1> to <L1> is R1, and the average value <H
2> and <L2>, the average value <H using the smaller one as the denominator
The ratio between 2> and <L2> is R2, the smaller one of these ratios R1 and R2 is Q1, the larger is Q2, m is an integer from 1 to 3, and n is an integer from 1 to 4. Where the following equation is satisfied.
【0016】0. 95m≦Q1≦1. 2m 0. 9(m+n)≦Q2≦1.4(m+n) 2≦m+n≦50.95m ≦ Q1 ≦ 1.2m 0.9 (m + n) ≦ Q2 ≦ 1.4 (m + n) 2 ≦ m + n ≦ 5
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】本発明を図1〜図7に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図1は偏光ビームスプリ
ッタの構成図を示し、三角柱状の光透過性基板1の接合
面に、誘電体多層膜2を真空蒸着により形成した後に、
同形の三角柱状の光透過性基板3を光透過性接着剤によ
り接合して、立方体形状の偏光ビームスプリッタが構成
されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in FIGS. FIG. 1 shows a configuration diagram of a polarization beam splitter. After a dielectric multilayer film 2 is formed on a bonding surface of a triangular prism-shaped light transmitting substrate 1 by vacuum evaporation,
A triangular prism-shaped light transmitting substrate 3 is joined by a light transmitting adhesive to form a cubic polarization beam splitter.
【0018】この偏光ビームスプリッタを光学系中に配
置すると、入射光束Iの中心光線である主光線が、偏光
ビームスプリッタの基板1の光入射面に対して垂直に入
射し、誘電体多層膜2の偏光分離面に対しては45°で
入射して、一部の光成分が透過光Tとして誘電体多層膜
2を透過し、残りの光成分が反射光Rとして誘電体多層
膜2で反射される。When this polarizing beam splitter is arranged in an optical system, the principal ray, which is the central ray of the incident light beam I, is perpendicularly incident on the light incident surface of the substrate 1 of the polarizing beam splitter, and the dielectric multilayer film 2 is formed. Incident on the polarization separation surface at 45 °, a part of the light component is transmitted through the dielectric multilayer film 2 as transmitted light T, and the remaining light component is reflected by the dielectric multilayer film 2 as reflected light R. Is done.
【0019】本実施例の誘電体多層膜2は、薄膜層H及
び薄膜層Lの屈折率をそれぞれnh及びnl とし、光透
過性基板1、3の材質Gの屈折率をng とし、入射光束
Iの中心光線と偏光分離面との成す角をθとしたとき
に、入射光束Iの中心入射光束において、最も効率の良
い偏光分離特性とするために、ブリュースタ角の条件を
満たす角度θは次の条件式を満足する。 0. 9≦nh ・nl /{(sinθ)・ng ・( nh 2 +
nl 2)1/2}≦1.1In the dielectric multilayer film 2 of this embodiment, the refractive indices of the thin film layers H and L are nh and nl, respectively, the refractive index of the material G of the light transmitting substrates 1 and 3 is ng, and the incident light flux is Assuming that the angle formed between the central ray of I and the polarization splitting plane is θ, the angle θ that satisfies the Brewster angle condition in the center incident luminous flux of the incident luminous flux I is to obtain the most efficient polarization splitting characteristic. The following conditional expression is satisfied. 0.9 ≦ nh · nl / {(sin θ) · ng · (nh 2 +
nl 2 ) 1/2 } ≦ 1.1
【0020】ここで、入射角θを45°として、次の条
件式を満足するように諸元nh 、nl 、ng を設定して
いる。ただし、諸元nh 、nl 、ng は設計基準波長7
80nmにおける値である。Here, assuming that the incident angle θ is 45 °, the specifications nh, nl, and ng are set so as to satisfy the following conditional expression. However, the specifications nh, nl, and ng are the design reference wavelength 7
It is a value at 80 nm.
【0021】0.4≦nh 2 ・nl 2 /[ng 2 ・{(n
h )2+(nl )2}]≦0. 6 ここで、諸元nh 、nl 、ng の値は次に示す通りであ
る。0.4 ≦ nh 2 · nl 2 / [ng 2 · {(n
h) 2 + (nl) 2 }] ≦ 0.6 Here, the values of the specifications nh, nl, and ng are as follows.
【0022】G:ng =1.74(S−TIH4:株式
会社OHARA製) H:TiO2 、nh =2.26 L:SiO2 、nl=1.45G: ng = 1.74 (S-TIH4: manufactured by OHARA Co., Ltd.) H: TiO 2 , nh = 2.26 L: SiO 2 , nl = 1.45
【0023】本発明の偏光ビームスプリッタは、P偏光
成分とS偏光成分に対して、共に最も効率の良い偏光分
離特性とするために、相対的に高屈折率物質から成る薄
膜層Hと相対的に低屈折率物質から成る薄膜層Lとを交
互に繰り返し、全薄膜層の開始層と最終層とを共に高屈
折率物質から成る薄膜層Hで誘電体多層膜を構成し、こ
の誘電対多層膜を2つの光透過性基板の接合面に形成し
て偏光ビームスプリッタとしている。The polarizing beam splitter according to the present invention has a relatively thin film layer H made of a material having a relatively high refractive index in order to obtain the most efficient polarization separation characteristics for the P-polarized light component and the S-polarized light component. And a thin film layer L made of a high-refractive-index material is alternately repeated, and a starting multilayer and a final layer of all the thin-film layers are both composed of a thin-film layer H made of a high-refractive-index material. A film is formed on the joint surface between the two light-transmitting substrates to form a polarizing beam splitter.
【0024】具体的には、誘電体多層膜は膜構成がH/
L/H/L/Hである第1の積層と、膜構成がH/L/
H/L/Hである第2の積層とを含み、第1の積層を構
成する薄膜層H及び薄膜層Lの光学的膜厚の平均値をそ
れぞれ〈H1〉及び〈L1〉とし、第2の積層を構成す
る薄膜層H及び薄膜層Lの光学的膜厚の平均値をそれぞ
れ〈H2〉及び〈L2〉とし、平均値〈H1〉と〈L
1〉の内の小さい方を分母とする平均値〈H1〉と〈L
1〉の比をR1とし、平均値〈H2〉と〈L2〉の内の
小さい方を分母とする平均値〈H2〉と〈L2〉の比を
R2として、これらの比R1と比R2の内の小さい方を
Q1、大きい方をQ2とし、mを1〜3までの整数、n
を1〜4までの整数とするときに、次式を満足する偏光
ビームスプリッタとする。Specifically, the dielectric multilayer film has a film configuration of H /
A first stack of L / H / L / H and a film configuration of H / L /
H / L / H, the average of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the first laminate is <H1> and <L1>, respectively. The average values of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the layered structure are <H2> and <L2>, respectively, and the average values <H1> and <L
1><H1> and <L>
1> is R1, and the ratio between the average values <H2> and <L2> is R2, where the smaller of the average values <H2> and <L2> is the denominator, and R2 is the ratio between these ratios R1 and R2. The smaller one is Q1, the larger one is Q2, m is an integer from 1 to 3, n
Is an integer from 1 to 4, the polarization beam splitter satisfies the following expression.
【0025】 0. 95m≦Q1≦1. 2m …(1) 0. 9(m+n)≦Q2≦1.4(m+n) …(2) 2≦m+n≦5 …(3)0.95m ≦ Q1 ≦ 1.2m (1) 0.9 (m + n) ≦ Q2 ≦ 1.4 (m + n) (2) 2 ≦ m + n ≦ 5 (3)
【0026】また、平均値〈H1〉と〈L1〉の内の小
さい方をM1とし、平均値〈H2〉と〈L2〉の内の小
さい方をM2として、これら平均値M1とM2の内の小
さい方を分母としたM1とM2の比をR3とするとき
に、次式を満足することが好ましい。 1.0≦R3≦1.7 …(4)The smaller of the averages <H1> and <L1> is defined as M1, the smaller of the averages <H2> and <L2> is defined as M2, and the smaller of these averages M1 and M2 is defined as M2. When the ratio between M1 and M2, where the smaller one is the denominator, is R3, it is preferable that the following expression be satisfied. 1.0 ≦ R3 ≦ 1.7 (4)
【0027】また、第1の積層を構成する薄膜層Hの内
の任意の1つの薄膜層の光学的膜厚をH1とし、第1の
積層を構成する薄膜層Lの内の任意の1つの薄膜層の光
学的膜厚をL1とし、第2の積層を構成する薄膜層Hの
内の任意の1つの薄膜層の光学的膜厚をH2とし、第2
の積層を構成する薄膜層Lの内の任意の薄膜層の光学的
膜厚をL2としたときに、次式に示す条件を満足するこ
とが好ましい。Further, the optical film thickness of any one of the thin film layers H constituting the first laminate is defined as H1, and any one of the thin film layers L constituting the first laminate is designated as H1. The optical film thickness of the thin film layer is L1, the optical film thickness of any one of the thin film layers H constituting the second lamination is H2,
When the optical film thickness of an arbitrary thin film layer of the thin film layers L constituting the layered structure is L2, it is preferable that the following condition is satisfied.
【0028】 0.80≦H1/〈H1〉≦1.15 …(5) 0.90≦L1/〈L1〉≦1.10 …(6) 0.70≦H2/〈H2〉≦1.55 …(7) 0.85≦L2/〈L2〉≦1.10 …(8)0.80 ≦ H1 / <H1> ≦ 1.15 (5) 0.90 ≦ L1 / <L1> ≦ 1.10 (6) 0.70 ≦ H2 / <H2> ≦ 1.55 ... (7) 0.85≤L2 / <L2> ≤1.10 ... (8)
【0029】なお、2つの積層を全てH/L/H/L/
Hの5層としているが、これを6層以上で構成すれば更
に特性を改善することが可能となる。Note that all of the two laminations are H / L / H / L /
Although the five layers of H are used, the characteristics can be further improved if they are composed of six or more layers.
【0030】第1の実施例の偏光ビームスプリッタは、
条件式(1) の下限値及び条件式(4)の下限値を満足する
実施例であり、次の表1に示すような構成で、誘電体多
層膜2は薄膜層の総数を17層で形成した膜構成として
いる。The polarization beam splitter of the first embodiment is
This is an embodiment that satisfies the lower limit of Conditional Expression (1) and the lower limit of Conditional Expression (4), and has a configuration as shown in Table 1 below. The formed film configuration is adopted.
【0031】 表1 基板/層番号 材質/主成分 屈折率 光学的膜厚nd (nm) 基板3 S−TIH4 ng =1.74 − 光透過性接着剤 nb =1.56 − 第17層 TiO2 nh =2.26 501 第16層 SiO2 nl =1.45 561 〜第11層 TiO2 nh =2.26 140 第10層 SiO2 nl =1.45 272 第9層 TiO2 nh =2.26 216 第8層 SiO2 nl =1.45 281 〜第3層 TiO2 nh =2.26 141 第2層 SiO2 nl =1.45 205 第1層 TiO2 nh =2.26 153 基板1 S−TIH4 ng =1.74 −Table 1 Substrate / Layer No. Material / Main component Refractive index Optical film thickness nd (nm) Substrate 3 S-TIH4 ng = 1.74 −Light transmitting adhesive NB = 1.56 −17th layer TiO 2 nh = 2.26 501 Sixteenth layer SiO 2 nl = 1.45561 to eleventh layer TiO 2 nh = 2.26 140 Tenth layer SiO 2 nl = 1.45 272 Ninth layer TiO 2 nh = 2.26 216 8th layer SiO 2 nl = 1.45 281 to 3rd layer TiO 2 nh = 2.26 141 second layer SiO 2 nl = 1.45 205 205 1st layer TiO 2 nh = 2.26 153 Substrate 1 S− TIH4 ng = 1.74 −
【0032】本実施例の誘電体多層膜2は、光透過性基
板1上において、第1層目に光学的膜厚が153nmの
薄膜層Hを形成し、第2層目に光学的膜厚が205nm
の薄膜層Lを形成した後に、第3層目から光学的膜厚が
141nmの薄膜層Hと光学的膜厚が281nmの薄膜
層Lの交互層を3回繰り返す。この内の第3層目から第
7層目のH/L/H/L/Hの薄膜交互層を第1の積層
としている。In the dielectric multilayer film 2 of this embodiment, a thin film layer H having an optical thickness of 153 nm is formed as a first layer on the light transmitting substrate 1, and an optical film thickness is formed as a second layer. Is 205 nm
After the formation of the thin film layer L, the alternate layer of the thin film layer H having an optical thickness of 141 nm and the thin film layer L having an optical thickness of 281 nm is repeated three times from the third layer. Of these, the third to seventh thin film alternating layers of H / L / H / L / H are the first lamination.
【0033】続いて、第9層目に光学的膜厚が216n
mの薄膜層Hを形成し、第10層目に光学的膜厚272
nmの薄膜層Lを形成した後に、第11層目から光学的
膜厚が140nmの薄膜層Hと光学的膜厚が561nm
の薄膜層Lの交互層を3回繰り返す。この内の第11層
目から第15層目までのH/L/H/L/Hの薄膜交互
層を第2の積層としている。そして、最後の第17層目
に光学的膜厚が501nmの薄膜層Hを形成して、総数
17層の薄膜層で構成する誘電体多層膜2としている。Subsequently, the ninth layer has an optical film thickness of 216n.
m is formed as a thin film layer H, and an optical film thickness 272 is formed as a tenth layer.
After forming the thin film layer L having a thickness of 140 nm, a thin film layer H having an optical thickness of 140 nm and an optical thickness of 561 nm are formed from the eleventh layer.
Is repeated three times. Of these, the thin film alternating layers of H / L / H / L / H from the eleventh layer to the fifteenth layer are used as the second lamination. Then, a thin film layer H having an optical film thickness of 501 nm is formed on the last seventeenth layer to form a dielectric multilayer film 2 composed of a total of 17 thin film layers.
【0034】これによって、第1の積層を構成する薄膜
層H及び薄膜層Lの光学的膜厚の平均値〈H1〉及び
〈L1〉は、それぞれ141nm及び281nmとな
る。そして、第2の積層を構成する薄膜層H及び薄膜層
Lの光学的膜厚の平均値〈H2〉及び〈L2〉は、それ
ぞれ140nm及び561nmとなる。各諸元を次の表
2に示す。As a result, the average values <H1> and <L1> of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the first stack are 141 nm and 281 nm, respectively. Then, the average values <H2> and <L2> of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the second stack are 140 nm and 561 nm, respectively. The specifications are shown in Table 2 below.
【0035】 表2 第1の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H1〉=141nm 第1の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L1〉=281nm 第2の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H2〉=140nm 第2の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L2〉=561nm 条件式(1) R1=〈L1〉/〈H1〉=0.996m=Q1 条件式(2) R2=〈L2〉/〈H2〉=1.00(m+n) =Q2 条件式(3) m=n=2、m+n=4 条件式(4) M1=〈H1〉=141、M2=〈H2〉=140 R3=M1/M2=1.01 条件式(5) 、(6) H1/〈H1〉=L1/〈L1〉=1 条件式(7) 、(8) H2/〈H2〉=L2/〈L2〉=1Table 2 Average value of the optical film thickness of the thin film layer H of the first laminate <H1> = 141 nm Average value of the optical film thickness of the thin film layer L of the first laminate <L1> = 281 nm Second Average value of the optical film thickness of the laminated thin film layer H <H2> = 140 nm Average value of the optical film thickness of the second laminated thin film layer L <L2> = 561 nm Conditional expression (1) R1 = <L1> / <H1> = 0.996m = Q1 Conditional expression (2) R2 = <L2> / <H2> = 1.00 (m + n) = Q2 Conditional expression (3) m = n = 2, m + n = 4 Conditional expression (4) ) M1 = <H1> = 141, M2 = <H2> = 140 R3 = M1 / M2 = 1.01 Conditional expressions (5) and (6) H1 / <H1> = L1 / <L1> = 1 Conditional expression ( 7), (8) H2 / <H2> = L2 / <L2> = 1
【0036】このような誘電体多層膜2を有する偏光ビ
ームスプリッタについて、 図1に示すような光入射条件
で透過及び反射したときの、 波長780nmにおけるP
偏光成分の透過率をTP及びS偏光成分の反射率をRS
として、 偏光分離特性の角度依存性を表すグラフを図2
に示す。With respect to the polarization beam splitter having such a dielectric multilayer film 2, when transmitted and reflected under light incident conditions as shown in FIG.
The transmittance of the polarization component is TP and the reflectance of the S polarization component is RS
FIG. 2 is a graph showing the angle dependence of the polarization separation characteristic.
Shown in
【0037】本実施例の偏光ビームスプリッタは、偏光
分離面に対する光入射角45°を中心としたときの小傾
角側及び大傾角側の透過光において、P偏光成分の透過
率TPの非対称性が目立ち始める。従って、条件式(1)
において、「Q1/m」の値は0.95が下限値とな
る。また、条件式(4) において、「R3」の値は1.0
が下限値となる。In the polarization beam splitter of this embodiment, the asymmetry of the transmittance TP of the P-polarized component in the transmitted light on the small tilt angle side and the large tilt angle side when the light incident angle with respect to the polarization splitting surface is 45 ° is the center. Start to stand out. Therefore, conditional expression (1)
, The lower limit of the value of “Q1 / m” is 0.95. In conditional expression (4), the value of “R3” is 1.0
Is the lower limit.
【0038】第2の実施例の偏光ビームスプリッタは、
条件式(1) の上限値及び条件式(4)の上限値を満足する
実施例であり、次の表3に本実施例の誘電体多層膜2の
膜構成を示す。The polarization beam splitter of the second embodiment is
This is an example that satisfies the upper limit of conditional expression (1) and the upper limit of conditional expression (4), and Table 3 below shows the film configuration of the dielectric multilayer film 2 of this example.
【0039】 表3 基板/層番号 材質/主成分 屈折率 光学的膜厚nd (nm) 基板3 S−TIH4 ng =1.74 − 光透過性接着剤 nb =1.56 − 第17層 TiO2 nh =2.26 326 第16層 SiO2 nl =1.45 456 第15層 TiO2 nh =2.26 100 〜第10層 SiO2 nl =1.45 501 第9層 TiO2 nh =2.26 221 第8層 SiO2 nl =1.45 168 〜第3層 TiO2 nh =2.26 201 第2層 SiO2 nl =1.45 311 第1層 TiO2 nh =2.26 252 基板1 S−TIH4 ng =1.74 −Table 3 Substrate / Layer No. Material / Main component Refractive index Optical film thickness nd (nm) Substrate 3 S-TIH4 ng = 1.74 −Light transmitting adhesive NB = 1.56 −17th layer TiO 2 nh = 2.26 326 Sixteenth layer SiO 2 nl = 1.45 456 Fifteenth layer TiO 2 nh = 2.26 100 to tenth layer SiO 2 nl = 1.45 501 Ninth layer TiO 2 nh = 2.26 221 8th layer SiO 2 nl = 1.45 168 to 3rd layer TiO 2 nh = 2.26 201 2nd layer SiO 2 nl = 1.45 311 1st layer TiO 2 nh = 2.26 252 Substrate 1 S− TIH4 ng = 1.74 −
【0040】本実施例の誘電体多層膜2は、光透過性基
板1上において、第1層目に光学的膜が252nmの薄
膜層Hを形成し、第2層目に光学的膜厚が311nmの
薄膜層Lを形成した後に、第3層目から光学的膜厚が2
01nmの薄膜層Hと光学的膜厚が168nmの薄膜層
Lの交互層を3回繰り返す。この内の第3層目から第7
層目までのH/L/H/L/Hの薄膜交互層を第1の積
層としている。In the dielectric multilayer film 2 of the present embodiment, a thin film layer H having an optical film of 252 nm is formed as a first layer on the light transmitting substrate 1, and an optical film thickness is formed as a second layer. After the formation of the thin film layer L of 311 nm, the optical film thickness becomes 2 from the third layer.
The alternate layer of the thin film layer H having a thickness of 01 nm and the thin film layer L having an optical thickness of 168 nm is repeated three times. From the third layer to the seventh
The thin film alternating layers of H / L / H / L / H up to the layer are the first lamination.
【0041】続いて、第9層目に光学的膜厚が221n
mの薄膜層Hを形成した後に、第10層目から光学的膜
厚が501nmの薄膜層Lと光学的膜厚が100nmの
薄膜層Hの交互層を3回繰り返す。この内の第11層目
から第15層目までのH/L/H/L/Hの薄膜交互層
を第2の積層としている。その後に、第16層目に光学
的膜厚が456nmの薄膜層L、そして最後の第17層
目に光学的膜厚が326nmの薄膜層Hを形成して、総
数17層の薄膜層で構成する誘電体多層膜2としてい
る。Subsequently, the optical thickness of the ninth layer is 221n.
After the formation of the m thin film layer H, the alternate layers of the thin film layer L having an optical thickness of 501 nm and the thin film layer H having an optical thickness of 100 nm are repeated three times from the tenth layer. Of these, the thin film alternating layers of H / L / H / L / H from the eleventh layer to the fifteenth layer are used as the second lamination. Thereafter, a thin film layer L having an optical film thickness of 456 nm is formed on the 16th layer, and a thin film layer H having an optical film thickness of 326 nm is formed on the final 17th layer. The dielectric multilayer film 2 is formed.
【0042】これによって、第1の積層を構成する薄膜
層H及び薄膜層Lの光学的膜厚の平均値〈H1〉及び
〈L1〉は、それぞれ201nm及び168nmとな
る。そして、第2の積層を構成する薄膜層H及び薄膜層
Lの光学的膜厚の平均値〈H2〉及び〈L2〉は、それ
ぞれ100nm及び501nmとなる。各諸元を次の表
4に示す。As a result, the average values <H1> and <L1> of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the first stack are 201 nm and 168 nm, respectively. The average values <H2> and <L2> of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L forming the second stack are 100 nm and 501 nm, respectively. The specifications are shown in Table 4 below.
【0043】 表4 第1の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H1〉=201nm 第1の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L1〉=168nm 第2の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H2〉=100nm 第2の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L2〉=501nm 条件式(1) R1=〈H1〉/〈L1〉=1.20m=Q1 条件式(2) R2=〈L2〉/〈H2〉=1.00(m+n) =Q2 条件式(3) m=1、n=4、m+n=5 条件式(4) M1=〈L1〉=168、M2=〈H2〉=100 R3=M1/M2=1.68 条件式(5) 、(6) H1/〈H1〉=L1/〈L1〉=1 条件式(7) 、(8) H2/〈H2〉=L2/〈L2〉=1Table 4 Average value of the optical film thickness of the thin film layer H of the first laminate <H1> = 201 nm Average value of the optical film thickness of the thin film layer L of the first laminate <L1> = 168 nm Second Average value of the optical film thickness of the laminated thin film layer H <H2> = 100 nm Average value of the optical film thickness of the second laminated thin film layer L <L2> = 501 nm Conditional expression (1) R1 = <H1> / <L1> = 1.20m = Q1 Conditional expression (2) R2 = <L2> / <H2> = 1.00 (m + n) = Q2 Conditional expression (3) m = 1, n = 4, m + n = 5 Conditional expression (4) M1 = <L1> = 168, M2 = <H2> = 100 R3 = M1 / M2 = 1.68 Conditional expressions (5) and (6) H1 / <H1> = L1 / <L1> = 1 Condition Equations (7) and (8) H2 / <H2> = L2 / <L2> = 1
【0044】このような誘電体多層膜2を有する偏光ビ
ームスプリッタについて、図1に示すような光入射条件
で光透過及び光反射したときの、波長780nmにおけ
るP偏光成分の透過率をTP及びS偏光成分の反射率を
RSとして、偏光分離特性の角度依存性を表すグラフを
図3に示す。With respect to the polarizing beam splitter having such a dielectric multilayer film 2, the transmittance of the P-polarized light component at a wavelength of 780 nm when transmitted and reflected under the light incident conditions as shown in FIG. FIG. 3 is a graph showing the angle dependence of the polarization separation characteristics, where the reflectance of the polarization component is RS.
【0045】本実施例による偏光ビームスプリッタは、
偏光分離面に対する光入射角45°を中心としたときの
小傾角側及び大傾角側の透過光において、局所的にP偏
光成分の透過率TPの非対称性が目立ち始める。従っ
て、条件式(1) において、「Q1/m」の値は1.2が
上限値となる。また、条件式(4) において、「R3」の
値は1.7が上限値となる。The polarizing beam splitter according to the present embodiment is
The asymmetry of the transmittance TP of the P-polarized light component starts to be conspicuous locally in the transmitted light on the small tilt angle side and the large tilt angle side when the light incident angle with respect to the polarization separation surface is 45 °. Therefore, in the conditional expression (1), the upper limit of the value of “Q1 / m” is 1.2. In conditional expression (4), the upper limit of the value of “R3” is 1.7.
【0046】第3の実施例の偏光ビームスプリッタは、
条件式(2) の上限値及び下限値を満足する実施例であ
る。次の表5に本実施例の誘電体多層膜2の膜構成を示
す。The polarization beam splitter of the third embodiment is
This is an example that satisfies the upper limit and the lower limit of conditional expression (2). Table 5 below shows the film configuration of the dielectric multilayer film 2 of this example.
【0047】 表5 基板/層番号 材質/主成分 屈折率 光学的膜厚nd (nm) 基板3 S−TIH4 ng =1.74 − 光透過性接着剤 nb =1.56 − 第17層 TiO2 nh =2.26 282 第16層 SiO2 nl =1.45 442 〜第11層 TiO2 nh =2.26 162 第10層 SiO2 nl =1.45 153 第9層 TiO2 nh =2.26 444 第8層 SiO2 nl =1.45 182 〜第3層 TiO2 nh =2.26 182 第2層 SiO2 nl =1.45 178 第1層 TiO2 nh =2.26 408 基板1 S−TIH4 ng =1.74 −Table 5 Substrate / Layer Number Material / Main Component Refractive Index Optical Film Thickness nd (nm) Substrate 3 S-TIH4 ng = 1.74 −Light-Transmissive Adhesive nb = 1.56 −17th Layer TiO 2 nh = 2.26 282 Sixteenth layer SiO 2 nl = 1.45 442 to eleventh layer TiO 2 nh = 2.26 162 Tenth layer SiO 2 nl = 1.45 153 Ninth layer TiO 2 nh = 2.26 444 8th layer SiO 2 nl = 1.45 182 to 3rd layer TiO 2 nh = 2.26 182 2nd layer SiO 2 nl = 1.45 178 1st layer TiO 2 nh = 2.26 408 Substrate 1 S− TIH4 ng = 1.74 −
【0048】本実施例の誘電体多層膜2は、光透過性基
板1上において第1層目に光学的膜厚が408nmの薄
膜層Hを形成し、第2層面に光学的膜厚が178nmの
薄膜層Lを形成した後に、第3層目から光学的膜厚が共
に182nmの薄膜層Hと薄膜層Lの交互層を3回繰り
返しす。この内の第3層目から第7層目までのH/L/
H/L/Hの薄膜交互層を第1の積層としている。In the dielectric multilayer film 2 of the present embodiment, a thin film layer H having an optical thickness of 408 nm is formed as a first layer on the light transmitting substrate 1 and an optical thickness of 178 nm is formed on the second layer surface. After the formation of the thin film layer L, the alternate layers of the thin film layer H and the thin film layer L each having an optical thickness of 182 nm are repeated three times from the third layer. Of these, the H / L /
The thin film alternating layers of H / L / H are the first lamination.
【0049】続いて、第9層目に光学的膜厚が444n
mの薄膜層Hを形成し、第10層目に光学的膜厚が15
3nmの薄膜層Lを形成した後に、第11層目から光学
的膜厚が162nmの薄膜層Hと光学的膜厚が442n
mの薄膜層Lの交互層を3回繰り返す。この内の第11
層目から第15層目までのH/L/H/L/Hの薄膜交
互層を第2の積層としている。そして、最後の第17層
目に光学的膜厚が282nmの薄膜層Hを形成して、総
数17層の薄膜層で構成する誘電体多層膜2としてい
る。Subsequently, the ninth layer has an optical film thickness of 444n.
m of the thin film layer H, and the tenth layer has an optical thickness of 15
After forming the thin film layer L of 3 nm, the thin film layer H having an optical film thickness of 162 nm and the optical film thickness of 442 n
The alternating layers of m thin film layers L are repeated three times. Eleventh of these
The thin film alternating layers of H / L / H / L / H from the first layer to the fifteenth layer are used as the second lamination. Then, a thin film layer H having an optical film thickness of 282 nm is formed on the last seventeenth layer to form a dielectric multilayer film 2 composed of a total of 17 thin film layers.
【0050】これによって、第1の積層を構成する薄膜
層H及び薄膜層Lの光学的膜厚の平均値〈H1〉及び
〈L1〉は共に182nmとなる。そして、第2の積層
を構成する薄膜層H及び薄膜層Lの光学的膜厚の平均値
〈H2〉及び〈L2〉は、それぞれ162nm及び44
2nmとなる。各諸元を次の表6に示す。As a result, the average values <H1> and <L1> of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the first laminate are both 182 nm. The average values <H2> and <L2> of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the second stack are 162 nm and 44 nm, respectively.
2 nm. The specifications are shown in Table 6 below.
【0051】 表6 第1の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H1〉=182nm 第1の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L1〉=182nm 第2の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H2〉=162nm 第2の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L2〉=442nm 条件式(1) R1=〈H1〉/〈L1〉=1.00m=Q1 条件式(2) R2=〈L2〉/〈H2〉=0.91(m+n) =Q2 又はR2=1.36(m+n)=Q2 条件式(3) m=1、n=1、m+n=2 又はm=1、n=2、m+n=5 条件式(4) M1=〈H1〉=〈L1〉=182 M2=〈H2〉=162 R3=M1/M2=1.12 条件式(5) 、(6) H1/〈H1〉=L1/〈L1〉=1 条件式(7) 、(8) H2/〈H2〉=L2/〈L2〉=1Table 6 Average value of optical film thickness of thin film layer H of first laminate <H1> = 182 nm Average value of optical film thickness of thin film layer L of first laminate <L1> = 182 nm Second Average value of the optical film thickness of the laminated thin film layer H <H2> = 162 nm Average value of the optical film thickness of the second laminated thin film layer L <L2> = 442 nm Conditional expression (1) R1 = <H1> / <L1> = 1.00m = Q1 Conditional expression (2) R2 = <L2> / <H2> = 0.91 (m + n) = Q2 or R2 = 1.36 (m + n) = Q2 Conditional expression (3) m = 1, n = 1, m + n = 2 or m = 1, n = 2, m + n = 5 Conditional expression (4) M1 = <H1> = <L1> = 182 M2 = <H2> = 162 R3 = M1 / M2 = 1.12 Conditional Expressions (5) and (6) H1 / <H1> = L1 / <L1> = 1 Conditional Expressions (7) and (8) H2 / <H2> = L2 / <L2> = 1
【0052】このような誘電体多層膜2を有する偏光ビ
ームスプリッタについて、 図1に示すような光入射条件
で光透過及び光反射したときの波長780nmにおける
P偏光成分の透過率をTP及びS偏光成分の反射率をR
Sとして、 偏光分離特性の角度依存性を表すグラフを図
4に示す。With respect to the polarizing beam splitter having such a dielectric multilayer film 2, the transmittance of the P-polarized light component at a wavelength of 780 nm when transmitted and reflected under the light incident conditions as shown in FIG. The reflectance of the component is R
FIG. 4 is a graph showing the angle dependency of the polarization separation characteristic as S.
【0053】本実施例による偏光ビームスプリッタは、
偏光分離面に対する光入射角45°を中心としたときの
小傾角側及び大傾角側の透過光において、P偏光成分の
透過率TPは比較的に対称性は良好である。The polarization beam splitter according to this embodiment is
The transmittance TP of the P-polarized light component has relatively good symmetry in the transmitted light on the small tilt angle side and the large tilt angle side when the light incident angle with respect to the polarization separation surface is 45 °.
【0054】しかし、第2の積層を構成する薄膜層Hと
薄膜層Lの光学的膜厚の比を見ると、整数比からのずれ
が大きくなり、薄膜蒸着における膜厚制御が難しくなる
ので、実際に蒸着される膜厚の設計値に対する誤差が現
われ易い。これによって、P偏光成分の透過率TPの対
称性が崩れ易くなる。従って、条件式(2) において、
「Q2/(m+n)」の値は0.9が下限値で1.4が
上限値となる。However, looking at the ratio of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the second stack, the deviation from the integer ratio becomes large, and it becomes difficult to control the film thickness in the thin film deposition. An error with respect to the design value of the film thickness actually deposited tends to appear. Thereby, the symmetry of the transmittance TP of the P-polarized component is easily broken. Therefore, in conditional expression (2),
As for the value of “Q2 / (m + n)”, 0.9 is the lower limit and 1.4 is the upper limit.
【0055】第4の実施例の偏光ビームスプリッタは、
条件式(3) の上限値を満足する実施例である。次の表7
に本実施例の誘電体多層膜2の膜構成を示す。The polarization beam splitter of the fourth embodiment is
This is an embodiment that satisfies the upper limit value of conditional expression (3). Table 7 below
The film configuration of the dielectric multilayer film 2 of the present embodiment is shown in FIG.
【0056】 表7 第4の実施例 基板/層番号 材質/主成分 屈折率 光学的膜厚nd (nm) 基板3 S−TIH4 ng =1.74 − 光透過性接着剤 nb =1.56 − 第17層 TiO2 nh =2.26 617 第16層 SiO2 nl =1.45 285 〜第11層 TiO2 nh =2.26 142 第10層 SiO2 nl =1.45 300 第9層 TiO2 nh =2.26 121 第8層 SiO2 nl =1.45 548 〜第3層 TiO2 nh =2.26 108 第2層 SiO2 nl =1.45 301 第1層 TiO2 nh =2.26 266 基板 S−TIH4 ng =1.74 −Table 7 Fourth Embodiment Substrate / Layer Number Material / Main Component Refractive Index Optical Film Thickness nd (nm) Substrate 3 S-TIH4 ng = 1.74 − Light-Transmissive Adhesive nb = 1.56 − Seventeenth layer TiO 2 nh = 2.26 617 Sixteenth layer SiO 2 nl = 1.45285 to eleventh layer TiO 2 nh = 2.26 142 Tenth layer SiO 2 nl = 1.45 300 Ninth layer TiO 2 nh = 2.26 121 Eighth layer SiO 2 nl = 1.45 548 to third layer TiO 2 nh = 2.26 108 Second layer SiO 2 nl = 1.45 301 First layer TiO 2 nh = 2.26 266 substrate S-TIH4 ng = 1.74 −
【0057】本実施例の誘電体多層膜2は、光透過性基
板1上において、第1層目に光学的膜厚が266nmの
薄膜層Hを形成し、第2層目に光学的膜厚が301nm
の薄膜層Lを形成した後に、第3層目から光学的膜厚が
108nmの薄膜層Hと光学的膜厚が548nmの薄膜
層Lの交互層を3回繰り返す。この内の第3層目から第
7層目までのH/L/H/L/Hの薄膜交互層を第1の
積層としている。In the dielectric multilayer film 2 of the present embodiment, a thin film layer H having an optical thickness of 266 nm is formed as a first layer on the light transmitting substrate 1, and an optical film thickness is formed as a second layer. Is 301 nm
After the formation of the thin film layer L, the alternate layer of the thin film layer H having an optical thickness of 108 nm and the thin film layer L having an optical thickness of 548 nm is repeated three times from the third layer. Of these, the thin film alternating layers of H / L / H / L / H from the third layer to the seventh layer are the first lamination.
【0058】続いて、第9層目に光学的膜厚が121n
mの薄膜層Hを形成し、第10層目に光学的膜厚が30
0nmの薄膜層Lを形成した後に、第11層目から光学
的膜厚が142nmの薄膜層Hと光学的膜厚が285n
mの薄膜層Lの交互層を3回繰り返す。この内の第11
層目から第15層目までのH/L/H/L/Hの交互層
を第2の積層としている。そして、最後の第17層目に
光学的膜厚が617nmの薄膜層Hを形成して、総数1
7層の薄膜層で構成する誘電体多層膜2としている。Subsequently, the optical thickness of the ninth layer is 121 n.
m of the thin film layer H, and the tenth layer has an optical film thickness of 30.
After forming the thin film layer L having a thickness of 0 nm, the thin film layer H having an optical thickness of 142 nm and an optical thickness of 285 n
The alternate layers of m thin film layers L are repeated three times. Eleventh of these
Alternate layers of H / L / H / L / H from the first layer to the fifteenth layer are used as the second laminate. Then, a thin film layer H having an optical thickness of 617 nm is formed on the last seventeenth layer, and
The dielectric multilayer film 2 is composed of seven thin film layers.
【0059】これによって、第1の積層を構成する薄膜
層H及び薄膜層Lの光学的膜厚の平均値〈H1〉及び
〈L1〉は、それぞれ108nm及び548nmとな
る。更に、第2の積層を構成する薄膜層H及び薄膜層L
の光学的膜厚の平均値〈H2〉及び〈L2〉は、それぞ
れ142nm及び285nmとなる。各諸元を次の表8
に示す。As a result, the average values <H1> and <L1> of the optical film thickness of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the first laminate are 108 nm and 548 nm, respectively. Further, the thin film layer H and the thin film layer L constituting the second lamination
The average values <H2> and <L2> of the optical film thicknesses are 142 nm and 285 nm, respectively. Table 8 shows the specifications.
Shown in
【0060】 表8 第1の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H1〉=108nm 第1の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L1〉=548nm 第2の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H2〉=142nm 第2の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L2〉=285nm 条件式(1) R1=〈L1〉/〈H1〉=1.01(m+n) 条件式(2) =Q2、R2=〈L2〉/〈H2〉=1.00=Q1 条件式(3) m=2、n=3、m+n=5 条件式(4) M1=〈H1〉=108、M2=〈H2〉=142 R3=M2/M1=1.31 条件式(5) 、(6) H1/〈H1〉=L1/〈L1〉=1 条件式(7) 、(8) H2/〈H2〉=L2/〈L2〉=1Table 8 Average value of optical film thickness of thin film layer H of first laminate <H1> = 108 nm Average value of optical film thickness of thin film layer L of first laminate <L1> = 548 nm Second Average value of optical film thickness of laminated thin film layer H <H2> = 142 nm Average value of optical film thickness of second laminated thin film layer L <L2> = 285 nm Conditional expression (1) R1 = <L1> / <H1> = 1.01 (m + n) Conditional expression (2) = Q2, R2 = <L2> / <H2> = 1.00 = Q1 Conditional expression (3) m = 2, n = 3, m + n = 5 Equation (4) M1 = <H1> = 108, M2 = <H2> = 142 R3 = M2 / M1 = 1.31 Conditional Equations (5) and (6) H1 / <H1> = L1 / <L1> = 1 Conditional expressions (7), (8) H2 / <H2> = L2 / <L2> = 1
【0061】以上のような誘電体多層膜2を有する偏光
ビームスプリッタについて、 図1に示すような光入射条
件で光透過及び光反射したときの波長780nmにおけ
るP偏光成分の透過率をTP及びS偏光成分の反射率を
RSとして、 偏光分離特性の角度依存性を表すグラフを
図5に示す。With respect to the polarizing beam splitter having the dielectric multilayer film 2 as described above, the transmittance of the P-polarized light component at a wavelength of 780 nm when the light is transmitted and reflected under the light incident conditions as shown in FIG. FIG. 5 is a graph showing the angle dependence of the polarization separation characteristic, where the reflectance of the polarization component is RS.
【0062】本実施例による偏光ビームスプリッタは、
偏光分離面に対する光入射角45°を中心にしたときの
小傾角側及び大傾角側の透過率において、P偏光成分の
透過率TPの非対称性が目立ち始める。従って、条件式
(3) において、「m+n」の値は5が上限値となる。The polarizing beam splitter according to the present embodiment
Asymmetry of the transmittance TP of the P-polarized component starts to be noticeable in the transmittance on the small tilt angle side and the large tilt angle side when the light incident angle with respect to the polarization separation surface is 45 °. Therefore, the conditional expression
In (3), the upper limit of the value of “m + n” is 5.
【0063】第5の実施例の偏光ビームスプリッタは、
条件式(3) の下限値及び条件式(7)の上限値を満足する
実施例である。次の表9に本実施例の誘電体多層膜2の
膜構成を示す。The polarization beam splitter of the fifth embodiment is
This is an example that satisfies the lower limit of conditional expression (3) and the upper limit of conditional expression (7). Table 9 below shows the film configuration of the dielectric multilayer film 2 of this example.
【0064】 表9 基板/層番号 材質/主成分 屈折率 光学的膜厚nd (nm) 基板3 S−TIH4 ng =1.74 − 光透過性接着剤 nb =1.56 − 第17層 TiO2 nh =2.26 321 第16層 SiO2 nl =1.45 407 第15層 TiO2 nh =2.26 152 第14層 SiO2 nl =1.45 477 第13層 TiO2 nh =2.26 149 第12層 SiO2 nl =1.45 446 第11層 TiO2 nh =2.26 203 第10層 SiO2 nl =1.45 241 第9層 TiO2 nh =2.26 198 第8層 SiO2 nl =1.45 211 第7層 TiO2 nh =2.26 179 第6層 TiO2 nh =2.26 201 第5層 SiO2 nl =1.45 183 第4層 SiO2 nl =1.45 282 第3層 TiO2 nh =2.26 175 第2層 TiO2 nh =2.26 173 第1層 SiO2 nl =1.45 100 基板1 S−TIH4 ng =1.74 −Table 9 Substrate / Layer Number Material / Main Component Refractive Index Optical Film Thickness nd (nm) Substrate 3 S-TIH4 ng = 1.74 −Light-Transmissive Adhesive nb = 1.56 −17th Layer TiO 2 nh = 2.26 321 Sixteenth layer SiO 2 nl = 1.45 407 Fifteenth layer TiO 2 nh = 2.26 152 Fourteenth layer SiO 2 nl = 1.45 477 thirteenth layer TiO 2 nh = 2.26 149 12th layer SiO 2 nl = 1.45 446 11th layer TiO 2 nh = 2.26 203 10th layer SiO 2 nl = 1.45 241 ninth layer TiO 2 nh = 2.26 198 eighth layer SiO 2 nl = 1.445 211 7th layer TiO 2 nh = 2.26 179 6th layer TiO 2 nh = 2.26 201 5th layer SiO 2 nl = 1.45 183 4th layer SiO 2 nl = 1.45 282 3 layer TiO 2 nh = 2.26 175 Second layer TiO 2 nh = 2.26 173 First layer SiO 2 nl = 1.45 100 Substrate 1 S-TIH4 ng = 1.74 −
【0065】本実施例の誘電体多層膜2は、光透過性基
板1上において、第1層目に光学的膜厚が100nmの
薄膜層Hを形成し、第2層目に光学的膜厚が173nm
の薄膜層L、第3層目に光学的膜厚が175nmの薄膜
層Hを形成し、第4層目に光学的膜厚が282nmの薄
膜層Lを形成する。その後に、第5層目から第9層目ま
でに、光学的膜厚の平均値が187nmの薄膜層Hと、
光学的膜厚の平均値が206nmの薄膜層Lが、H/L
/H/L/Hの薄膜交互層で構成する第1の積層を形成
する。In the dielectric multilayer film 2 of the present embodiment, a thin film layer H having an optical thickness of 100 nm is formed as a first layer on the light transmitting substrate 1 and an optical film thickness is formed as a second layer. Is 173 nm
A thin film layer H having an optical film thickness of 175 nm is formed on the third layer, and a thin film layer L having an optical film thickness of 282 nm is formed on the fourth layer. Thereafter, from the fifth layer to the ninth layer, a thin film layer H having an average optical thickness of 187 nm,
The thin film layer L having an average optical film thickness of 206 nm is H / L
A first stack composed of / H / L / H thin film alternating layers is formed.
【0066】続いて、第10層目に光学的膜厚が241
nmの薄膜層Lを形成し、第11層目に光学的膜厚が2
03nmの薄膜層Hを形成し、第12層目に光学的膜厚
が446nmの薄膜層Lを形成している。そして、第1
3層目から第17層目までに、光学的膜厚の平均値が2
07nmの薄膜層Hと、光学的膜厚の平均値が442n
mの薄膜層Lが、H/L/H/L/Hの薄膜交互層で構
成する第2の積層を形成して、総数17層の薄膜層で構
成する誘電体多層膜2としている。各諸元を次の表10
に示す。Subsequently, an optical film thickness of 241
A thin film layer L having a thickness of 2 nm is formed on the eleventh layer.
A thin film layer H having a thickness of 03 nm is formed, and a thin film layer L having an optical thickness of 446 nm is formed as a twelfth layer. And the first
From the third layer to the seventeenth layer, the average value of the optical film thickness is 2
The average value of the thin film layer H of 07 nm and the optical film thickness is 442n.
A second multilayer composed of m thin film layers L composed of H / L / H / L / H thin film alternating layers is formed to form a dielectric multilayer film 2 composed of a total of 17 thin film layers. Table 10 shows the specifications.
Shown in
【0067】 表10 第1の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H1〉=187nm 第1の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L1〉=206nm 第2の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H2〉=207nm 第2の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L2〉=442nm 条件式(1) R1=〈L1〉/〈H1〉=1.10=Q1 条件式(2) R2=〈L2〉/〈H2〉=1.07(m+n) =Q2 条件式(3) m=n=1、m+n=2 条件式(4) M1=〈H1〉=187、M2=〈H2〉=207 R3=M2/M1=1.11 条件式(5) 0.96≦H1/〈H1〉≦1.06 条件式(6) 0.98≦L1/〈L1〉≦1.02 条件式(7) 0.72≦H2/〈H2〉≦1.55 条件式(8) 0.92≦L2/〈L2〉≦1.08Table 10 Average value of the optical film thickness of the thin film layer H of the first laminate <H1> = 187 nm Average value of the optical film thickness of the thin film layer L of the first laminate <L1> = 206 nm Second Average value of optical film thickness of laminated thin film layer H <H2> = 207 nm Average value of optical film thickness of second laminated thin film layer L <L2> = 442 nm Conditional expression (1) R1 = <L1> / <H1> = 1.10 = Q1 Conditional expression (2) R2 = <L2> / <H2> = 1.07 (m + n) = Q2 Conditional expression (3) m = n = 1, m + n = 2 Conditional expression (4 M1 = <H1> = 187, M2 = <H2> = 207 R3 = M2 / M1 = 1.11 Conditional expression (5) 0.96 ≦ H1 / <H1> ≦ 1.06 Conditional expression (6) 98 ≦ L1 / <L1> ≦ 1.02 Conditional expression (7) 0.72 ≦ H2 / <H2> ≦ 1.55 Conditional expression (8) 0.92 ≦ L2 / <L2> ≦ 1.08
【0068】このような誘電体多層膜2を有する偏光ビ
ームスプリッタについて、図1に示すような光入射条件
で光透過及び光反射したときの波長780nmにおける
P偏光成分の透過率TP及びS偏光成分の反射率RSを
表す偏光分離特性の角度依存件を表すグラフを図6に示
す。With respect to the polarization beam splitter having such a dielectric multilayer film 2, the transmittance TP and the S polarization component of the P-polarized component at a wavelength of 780 nm when the light is transmitted and reflected under the light incident conditions as shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing the angle dependence of the polarization separation characteristic indicating the reflectance RS.
【0069】本実施例による偏光ビームスプリッタは、
偏光分離面に対する光入射角45°を中心としたときの
小傾角側及び大傾角側の透過光において、P偏光成分の
透過率TPの対称性は良好である。The polarization beam splitter according to this embodiment is
The symmetry of the transmittance TP of the P-polarized component is good in the transmitted light on the small tilt angle side and the large tilt angle side when the light incident angle with respect to the polarization separation surface is 45 °.
【0070】しかし、第2の積層を構成する薄膜層Hの
光学的膜厚の平均値〈H2〉に対するそれぞれの薄膜層
Hの光学的膜厚H2との膜厚差が大きくなる。これによ
って、薄膜蒸着における膜厚制御が難しくなるために、
実際に蒸着される膜厚の設計値に対する誤差が出易くな
り、P偏光成分の透過率TPの対称性も崩れ易くなる。
従って、条件式(7) において、「H2/〈H2〉」の値
は1.55が上限値となり、また「m+n」の値は2と
なって、条件式(3) の下限値となる。However, the film thickness difference between the optical film thickness H2 of each thin film layer H and the average value <H2> of the optical film thicknesses of the thin film layers H constituting the second stack increases. This makes it difficult to control the film thickness in thin film deposition.
An error with respect to the design value of the actually deposited film thickness is likely to occur, and the symmetry of the transmittance TP of the P-polarized light component is likely to be lost.
Accordingly, in the conditional expression (7), the value of “H2 / <H2>” is 1.55 as the upper limit, and the value of “m + n” is 2 as the lower limit of conditional expression (3).
【0071】第6の実施例の偏光ビームスプリッタは、
条件式(5) 、(6) 、(8) の上限値及び下限値、そして条
件式(7) の下限値を満足する実施例である。次の表11
に本実施例の誘電体多層膜2の膜構成を示す。The polarization beam splitter of the sixth embodiment is
This embodiment satisfies the upper and lower limits of conditional expressions (5), (6) and (8) and the lower limit of conditional expression (7). Table 11 below
The film configuration of the dielectric multilayer film 2 of the present embodiment is shown in FIG.
【0072】 表11 基板/層番号 材質/主成分 屈折率 光学的膜厚nd (nm) 基板3 S−TIH4 ng =1.74 − 光透過性接着剤 nh =1.56 − 第13層 TiO2 nh =2.26 285 第12層 SiO2 nl =1.45 407 第11層 TiO2 nh =2.26 146 第10層 SiO2 nl =1.45 502 第9層 TiO2 nh =2.26 188 第8層 SiO2 nl =1.45 325 第7層 TiO2 nh =2.26 194 第6層 SiO2 nl =1.45 240 第5層 TiO2 nh =2.26 208 第4層 SiO2 nl =1.45 200 第3層 TiO2 nh =2.26 147 第2層 SiO2 nl =1.45 180 第1層 TiO2 nh =2.26 265 基板1 S−TIH4 ng =1.74 − Table 11 Substrate / Layer Number Material / Main Component Refractive Index Optical Film Thickness nd (nm) Substrate 3 S-TIH4 ng = 1.74−Light-Transmissive Adhesive nh = 1.56−Thirteenth Layer TiO 2 nh = 2.26 285 12th layer SiO 2 nl = 1.45 407 11th layer TiO 2 nh = 2.26 146 10th layer SiO 2 nl = 1.45 502 9th layer TiO 2 nh = 2.26 188 Eighth layer SiO 2 nl = 1.45 325 Seventh layer TiO 2 nh = 2.26 194 Sixth layer SiO 2 nl = 1.45 240 Fifth layer TiO 2 nh = 2.26 208 Fourth layer SiO 2 nl = 1.45 200 Third layer TiO 2 nh = 2.26 147 Second layer SiO 2 nl = 1.45 180 First layer TiO 2 nh = 2.26 265 Substrate 1 S-TIH4 ng = 1.74 −
【0073】本実施例の誘電体多層膜2は、光透過性基
板1上において、第1層目に光学的膜厚が265nmの
薄膜層H、第2層目に光学的膜厚が180nmの薄膜層
Lを形成した後に、第3層目から第7層目までに、光学
的膜厚の平均値が183nmの薄膜層Hと光学的膜厚の
平均値が220nmの薄膜層Lが、H/L/H/L/H
の薄膜交互層により構成されて第1の積層を形成してい
る。The dielectric multilayer film 2 according to the present embodiment has a first layer of a thin film layer H having an optical thickness of 265 nm and a second layer having a thickness of 180 nm on the light transmitting substrate 1. After the formation of the thin film layer L, a thin film layer H having an average optical film thickness of 183 nm and a thin film layer L having an average optical film thickness of 220 nm are formed from the third layer to the seventh layer. / L / H / L / H
To form a first laminate.
【0074】続いて、第8層目に光学的膜厚が325n
mの薄膜層Lを形成した後に、第9層目から第13層目
までに、光学的膜厚の平均値が206nmの薄膜層Hと
光学的膜厚の平均値が455nmの薄膜層Lが、H/L
/H/L/Hの薄膜交互層により構成されて第2の積層
を形成して、総数17層の薄膜層で構成する誘電体多層
膜2としている。各諸元を次の表12に示す。Subsequently, the optical thickness of the eighth layer is 325 n.
After forming the thin film layer L having a thickness of m, the thin film layer H having an average optical thickness of 206 nm and the thin film layer L having an average optical thickness of 455 nm are formed in the ninth to thirteenth layers. , H / L
/ H / L / H thin film alternating layers to form a second stack, thereby forming a dielectric multilayer film 2 consisting of a total of 17 thin film layers. Table 12 shows each data.
【0075】 表12 第1の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H1〉=183nm 第1の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L1〉=220nm 第2の積層の薄膜層Hの光学的膜厚の平均値 〈H2〉=206nm 第2の積層の薄膜層Lの光学的膜厚の平均値 〈L2〉=455nm 条件式(1) R1=〈L1〉/〈H1〉=1.20m=Q1 条件式(2) R2=〈L2〉/〈H2〉=1.11(m+n) =Q2 条件式(3) m=1、n=1、m+n=2 条件式(4) M1=〈H1〉=183、M2=〈H2〉=206 R3=M2/M1=1.13 条件式(5) 0.80≦H1/〈H1〉≦1.14 条件式(6) 0.91≦L1/〈L1〉≦1.09 条件式(7) 0.71≦H2/〈H2〉≦1.38 条件式(8) 0.89≦L2/〈L2〉≦1.10Table 12 Average value of the optical film thickness of the thin film layer H of the first laminate <H1> = 183 nm Average value of the optical film thickness of the thin film layer L of the first laminate <L1> = 220 nm Second Average value of the optical film thickness of the laminated thin film layer H <H2> = 206 nm Average value of the optical film thickness of the second laminated thin film layer L <L2> = 455 nm Conditional expression (1) R1 = <L1> / <H1> = 1.20m = Q1 Conditional expression (2) R2 = <L2> / <H2> = 1.11 (m + n) = Q2 Conditional expression (3) m = 1, n = 1, m + n = 2 Conditional expression (4) M1 = <H1> = 183, M2 = <H2> = 206 R3 = M2 / M1 = 1.13 Conditional expression (5) 0.80 ≦ H1 / <H1> ≦ 1.14 Conditional expression (6) 0.91 ≦ L1 / <L1> ≦ 1.09 Conditional expression (7) 0.71 ≦ H2 / <H2> ≦ 1.38 Conditional expression (8) 0.89 ≦ L2 / <L2> ≦ 1.10.
【0076】このような誘電体多層膜2を有する偏光ビ
ームスプリッタについて、図1に示すような光入射条件
で光透過及び光反射した場合に、波長780nmにおけ
るP偏光成分の透過率をTPとし、S偏光成分の反射率
をRSとした時の偏光分離特性の角度依存性を表すグラ
フを図7に示す。With respect to the polarizing beam splitter having such a dielectric multilayer film 2, when the light is transmitted and reflected under the light incident conditions as shown in FIG. 1, the transmittance of the P-polarized light component at a wavelength of 780 nm is TP, FIG. 7 is a graph showing the angle dependence of the polarization separation characteristics when the reflectance of the S-polarized light component is RS.
【0077】本実施例による偏光ビームスプリッタは、
偏光分離面に対する光入射角45°を中心としたときの
小傾角側及び大傾角側の透過光において、P偏光成分の
透過率TPの対称性は良好であるが、P偏光成分の透過
率TPの周辺光の透過率低下が目立ち始める。The polarizing beam splitter according to this embodiment is
The transmittance TP of the P-polarized component is good in the transmitted light on the small tilt angle side and the large tilt angle side when the light incident angle with respect to the polarization separation surface is 45 °, but the transmittance TP of the P-polarized component is good. A decrease in the transmittance of ambient light starts to be noticeable.
【0078】[0078]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る偏光ビ
ームスプリッタは、相対的に高屈折率の薄膜層Hと、相
対的に低屈折率の薄膜層Lを交互に積層した第1の積層
と第2の積層を含む誘電体多層膜を形成し、これらの2
つの積層における薄膜層Hと薄膜層Lの光学的膜厚の比
を異なる整数比の組み合わせとなるように構成したこと
により、偏光分離特性の光入射角度依存性を軽減するこ
とができ、これによって、集光光束中又は発散光束中に
おいて、S偏光成分の反射率とP偏光成分の透過率とが
共に高く非対称性が少ない極めて効率の良い偏光分離特
性を得ることができ、光ピックアップ装置等の光学系を
小型化又は簡素化することが可能となる。As described above, the polarizing beam splitter according to the present invention has a first laminated structure in which thin film layers H having a relatively high refractive index and thin film layers L having a relatively low refractive index are alternately laminated. And a dielectric multilayer film including a second lamination is formed.
By configuring the ratio of the optical film thicknesses of the thin film layer H and the thin film layer L in one stack to be a combination of different integer ratios, it is possible to reduce the dependence of the polarization separation characteristic on the light incident angle. In a condensed light beam or a divergent light beam, both the reflectance of the S-polarized light component and the transmittance of the P-polarized light component are both high, and it is possible to obtain extremely efficient polarization separation characteristics with less asymmetry. The optical system can be reduced in size or simplified.
【図1】第1の実施例の偏光ビームスプリッタの構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram of a polarization beam splitter according to a first embodiment.
【図2】偏光分離特性の角度依存性のグラフ図である。FIG. 2 is a graph showing the angle dependence of polarization separation characteristics.
【図3】第2の実施例の偏光分離特性の角度依存性のグ
ラフ図である。FIG. 3 is a graph showing the angle dependence of polarization separation characteristics of a second embodiment.
【図4】第3の実施例の偏光分離特性の角度依存性のグ
ラフ図である。FIG. 4 is a graph showing the angle dependence of the polarization splitting characteristic of the third embodiment.
【図5】第4の実施例の偏光分離特性の角度依存性のグ
ラフ図である。FIG. 5 is a graph showing the angle dependence of the polarization separation characteristic of the fourth embodiment.
【図6】第5の実施例の偏光分離特性の角度依存性のグ
ラフ図である。FIG. 6 is a graph showing the angle dependence of the polarization separation characteristic of the fifth embodiment.
【図7】第6の実施例の偏光分離特性の角度依存性のグ
ラフ図である。FIG. 7 is a graph showing the angle dependence of the polarization separation characteristic of the sixth embodiment.
【図8】従来例の平行光束中における偏光分離特性の波
長依存性のグラフ図である。FIG. 8 is a graph showing the wavelength dependence of the polarization separation characteristic in a parallel light beam according to a conventional example.
【図9】従来例の集光光束中における偏光分離特性のグ
ラフ図である。FIG. 9 is a graph showing polarization separation characteristics in a converged light beam of a conventional example.
1、3 光透過性基板 2 誘電体多層膜 I 入射光 T 透過光 R 反射光 TP P偏光成分の透過率 RS S偏光成分の反射率 1, 3 light-transmitting substrate 2 dielectric multilayer film I incident light T transmitted light R reflected light TPP Transmittance of P-polarized component RS Reflectivity of S-polarized component
Claims (5)
と相対的に低屈折率物質から成る薄膜層Lとを交互に繰
り返して構成する誘電体多層膜を、2つの光透過性基板
の接合面に形成した偏光ビームスプリッタにおいて、前
記誘電体多層膜は、膜構成がH/L/H/L/Hである
第1の積層と、膜構成がH/L/H/L/Hである第2
の積層とを含み、前記第1の積層を構成する薄膜層H及
び薄膜層Lの光学的膜厚の平均値をそれぞれ〈H1〉及
び〈L1〉とし、前記第2の積層を構成する薄膜層H及
び薄膜層Lの光学的膜厚の平均値をそれぞれ〈H2〉及
び〈L2〉とし、前記平均値〈H1〉と〈L1〉の内の
小さい方を分母とする平均値〈H1〉と〈L1〉の比を
R1とし、前記平均値〈H2〉と〈L2〉の内の小さい
方を分母とする平均値〈H2〉と〈L2〉の比をR2と
して、これらの比R1と比R2の内の小さい方をQ1、
大きい方をQ2とし、mを1〜3までの整数、nを1〜
4までの整数とするときに、次式を満足することを特徴
とする偏光ビームスプリッタ。 0. 95m≦Q1≦1. 2m 0. 9(m+n)≦Q2≦1.4(m+n) 2≦m+n≦51. A thin film layer H made of a material having a relatively high refractive index.
And a thin film layer L made of a material having a relatively low refractive index are alternately repeated to form a dielectric multilayer film on a joint surface between two light-transmitting substrates. A first stack having a film configuration of H / L / H / L / H, and a second stack having a film configuration of H / L / H / L / H.
Wherein the average value of the optical film thickness of the thin film layer H and the thin film layer L constituting the first laminate is <H1> and <L1>, respectively, and the thin film layer constituting the second laminate is The average values of the optical film thicknesses of H and the thin film layer L are <H2> and <L2>, respectively, and the average values <H1> and <L1> using the smaller of the average values <H1> and <L1> as the denominator. Let L1 be the ratio of L1, and let R2 be the ratio of the average <H2> and <L2> with the smaller of the averages <H2> and <L2> as the denominator, and let R2 be the ratio of these ratios R1 and R2. The smaller one is Q1,
The larger one is Q2, m is an integer from 1 to 3, and n is 1 to
A polarizing beam splitter characterized by satisfying the following expression when the integer is up to 4. 0.95m ≦ Q1 ≦ 1.2m 0.9 (m + n) ≦ Q2 ≦ 1.4 (m + n) 2 ≦ m + n ≦ 5
さい方をM1とし、前記平均値〈H2〉と〈L2〉の内
の小さい方をM2として、これら平均値M1とM2の内
の小さい方を分母としたM1とM2の比をR3とすると
きに、次式を満足する請求項1に記載の偏光ビームスプ
リッタ。 1.0≦R3≦1.72. A smaller one of the averages <H1> and <L1> is defined as M1, and a smaller one of the averages <H2> and <L2> is defined as M2. The polarization beam splitter according to claim 1, wherein the following formula is satisfied when the ratio of M1 and M2, with the smaller of the two being the denominator, is R3. 1.0 ≦ R3 ≦ 1.7
の任意の1つの薄膜層の光学的膜厚をH1とし、前記第
1の積層を構成する薄膜層Lの内の任意の1つの薄膜層
の光学的膜厚をL1とし、前記第2の積層を構成する薄
膜層Hの内の任意の1つの薄膜層の光学的膜厚をH2と
し、前記第2の積層を構成する薄膜層Lの内の任意の薄
膜層の光学的膜厚をL2としたときに、次式に示す条件
を満足する請求項1又は2に記載の偏光ビームスプリッ
タ。 0.80≦H1/〈H1〉≦1.15 0.90≦L1/〈L1〉≦1.10 0.70≦H2/〈H2〉≦1.55 0.85≦L2/〈L2〉≦1.103. The optical film thickness of any one of the thin film layers H constituting the first laminate is H1, and any one of the thin film layers L constituting the first laminate is H1. The optical film thickness of one thin film layer is L1, the optical film thickness of any one of the thin film layers H constituting the second stack is H2, and the second stack is formed. 3. The polarizing beam splitter according to claim 1, wherein, when an optical thickness of an arbitrary thin film layer among the thin film layers L is L2, a condition represented by the following expression is satisfied. 0.80 ≦ H1 / <H1> ≦ 1.15 0.90 ≦ L1 / <L1> ≦ 1.10 0.70 ≦ H2 / <H2> ≦ 1.55 0.85 ≦ L2 / <L2> ≦ 1 .10
層Lの屈折率をnl、前記光透過性基板の屈折率をng
、前記接合面への入射光束の主光線の入射角をθとし
たときに、前記屈折率nh 、nl 、ng を設計基準波長
における値とすると、次の条件式を満足する請求項1〜
3の何れか1つの請求項に記載の偏光ビームスプリッ
タ。 0. 9≦nh ・nl /{(sinθ)・ng ・( nh 2 +
nl 2)1/2}≦1.14. The refractive index of the thin film layer H is nh, the refractive index of the thin film layer L is nl, and the refractive index of the light transmitting substrate is ng.
When the angle of incidence of the chief ray of the light beam incident on the joining surface is θ, the following conditional expressions are satisfied when the refractive indices nh, nl, and ng are values at a design reference wavelength.
The polarization beam splitter according to claim 3. 0.9 ≦ nh · nl / {(sin θ) · ng · (nh 2 +
nl 2 ) 1/2 } ≦ 1.1
成する薄膜層Hを同一成分の物質から成る薄膜層とし、
前記第1の積層及び前記第2の積層を構成する薄膜層L
を同一成分の物質から成る薄膜層とした請求項1〜4の
何れか1つの請求項に記載の偏光ビームスプリッタ。5. The thin film layers H constituting the first laminate and the second laminate are thin film layers made of the same component material,
The thin film layer L constituting the first stack and the second stack
The polarizing beam splitter according to any one of claims 1 to 4, wherein? Is a thin film layer made of a substance having the same component.
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---|---|---|---|
JP11176065A JP2001004840A (en) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | Polarizing beam splitter |
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JP11176065A JP2001004840A (en) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | Polarizing beam splitter |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7163291B2 (en) | 2002-12-03 | 2007-01-16 | Essilor International (Compagnie Generale D'optique) | Polarization splitter, method of manufacturing same and ophthalmic lens incorporating projection inserts containing it |
US7414785B2 (en) | 2000-02-24 | 2008-08-19 | Asml Holding N.V. | Ultraviolet polarization beam splitter with minimum apodization |
JP2008293029A (en) * | 2003-06-11 | 2008-12-04 | Asml Holding Nv | Ultraviolet polarization beam splitter with minimum apodization |
CN113167962A (en) * | 2018-12-07 | 2021-07-23 | 3M创新有限公司 | Optical film and polarizing beam splitter |
-
1999
- 1999-06-22 JP JP11176065A patent/JP2001004840A/en active Pending
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CN113167962B (en) * | 2018-12-07 | 2023-09-29 | 3M创新有限公司 | Optical film and polarizing beam splitter |
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