JP2003114327A - 偏光分離膜及び偏光分離プリズム - Google Patents
偏光分離膜及び偏光分離プリズムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｐ偏光とＳ偏光とを分離する偏光分離膜を酸
化珪素ガラス基板上に形成した場合における偏光分離膜
のクラックの発生を防止する。 【解決手段】 偏光分離膜を酸化珪素ガラスからなる基
板の接合面に形成する。偏光分離膜としては、高屈折率
材料と低屈折率材料との積層による光学多層膜の上に、
最終層としてのＳｉＯ２層を物理膜厚で２００ｎｍ以上
形成するまたは／及び光学多層膜の下に、基板側の第一
層としてＳｉＯ２層を物理膜厚で２００ｎｍ以上形成し
てクラックの発生を防止する。
化珪素ガラス基板上に形成した場合における偏光分離膜
のクラックの発生を防止する。 【解決手段】 偏光分離膜を酸化珪素ガラスからなる基
板の接合面に形成する。偏光分離膜としては、高屈折率
材料と低屈折率材料との積層による光学多層膜の上に、
最終層としてのＳｉＯ２層を物理膜厚で２００ｎｍ以上
形成するまたは／及び光学多層膜の下に、基板側の第一
層としてＳｉＯ２層を物理膜厚で２００ｎｍ以上形成し
てクラックの発生を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入射光をＳ偏光成
分とＰ偏光成分とに分離する偏光分離膜と、この偏光分
離膜を有した偏光分離プリズムに関する。
分とＰ偏光成分とに分離する偏光分離膜と、この偏光分
離膜を有した偏光分離プリズムに関する。
【０００２】
【従来の技術】入射光をＳ偏光成分とＰ偏光成分に分離
する偏光ビームスプリッタとして、ガラスなどの透明な
材料からなる接合型プリズムの接合面に、屈折率の異な
る材料（高屈折率材料と低屈折率材料）を積層した偏光
分離膜を有した構造の偏光プリズムがある。ここで用い
られるプリズムの材料は、入手のし易さ、表面研磨など
加工の容易さから、ＢＫ７（ショット社の名称）と呼ば
れる光学ガラスが用いられることが多い。
する偏光ビームスプリッタとして、ガラスなどの透明な
材料からなる接合型プリズムの接合面に、屈折率の異な
る材料（高屈折率材料と低屈折率材料）を積層した偏光
分離膜を有した構造の偏光プリズムがある。ここで用い
られるプリズムの材料は、入手のし易さ、表面研磨など
加工の容易さから、ＢＫ７（ショット社の名称）と呼ば
れる光学ガラスが用いられることが多い。
【０００３】従来の偏光分離膜および偏光分離プリズム
としては、特開２０００−２８４１２１号公報に記載さ
れている。この偏光分離膜の構成は、基材としてＢＫ７
を用い、低屈折率材料としてＭｇＦ２、高屈折率材料と
してＹ２Ｏ３を用いた光学多層膜となっている。この構
成は、いわゆるマクネイル条件を満たす偏光分離膜であ
り、この偏光分離膜を形成することにより、広い帯域を
有した偏光分離プリズムとすることが可能となってい
る。
としては、特開２０００−２８４１２１号公報に記載さ
れている。この偏光分離膜の構成は、基材としてＢＫ７
を用い、低屈折率材料としてＭｇＦ２、高屈折率材料と
してＹ２Ｏ３を用いた光学多層膜となっている。この構
成は、いわゆるマクネイル条件を満たす偏光分離膜であ
り、この偏光分離膜を形成することにより、広い帯域を
有した偏光分離プリズムとすることが可能となってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】偏光分離膜及び偏光分
離プリズムを紫外域の光に対して使用する場合、その基
材は紫外域の光を透過する必要がある。また、偏光分離
膜の材料も紫外域の光に対して吸収を有していない必要
がある。例えば、２５０ｎｍの波長光に対して使用でき
る偏光分離膜及び偏光分離プリズムを得ようとする場合
に、プリズム材料である上述したＢＫ７は２５０ｎｍの
光に対して大きい吸収を有しているため、使用すること
ができない。
離プリズムを紫外域の光に対して使用する場合、その基
材は紫外域の光を透過する必要がある。また、偏光分離
膜の材料も紫外域の光に対して吸収を有していない必要
がある。例えば、２５０ｎｍの波長光に対して使用でき
る偏光分離膜及び偏光分離プリズムを得ようとする場合
に、プリズム材料である上述したＢＫ７は２５０ｎｍの
光に対して大きい吸収を有しているため、使用すること
ができない。
【０００５】このような場合に使用できるガラスとして
は、酸化珪素ガラス（石英ガラス）がある。しかし、他
の光学ガラスを基材として形成した際には問題が生じな
い構成の偏光分離膜でも、酸化珪素ガラスを接合型プリ
ズムの材料として用いる場合には、膜にクラックが生じ
るため、偏光分離プリズムの性能上、問題となってい
る。
は、酸化珪素ガラス（石英ガラス）がある。しかし、他
の光学ガラスを基材として形成した際には問題が生じな
い構成の偏光分離膜でも、酸化珪素ガラスを接合型プリ
ズムの材料として用いる場合には、膜にクラックが生じ
るため、偏光分離プリズムの性能上、問題となってい
る。
【０００６】本発明は、このような問題点を考慮してな
されたものであり、酸化珪素ガラス上に偏光分離膜を形
成した際に生じる膜のクラックを抑制することができる
偏光分離膜及びこの偏光分離膜を有する偏光分離プリズ
ムを提供することを目的とする。
されたものであり、酸化珪素ガラス上に偏光分離膜を形
成した際に生じる膜のクラックを抑制することができる
偏光分離膜及びこの偏光分離膜を有する偏光分離プリズ
ムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の偏光分離膜は、酸化珪素ガラスか
らなる接合型プリズムの接合面に形成される偏光分離膜
であって、高屈折率材料と低屈折率材料との積層による
光学多層膜の上に、最終層としてのＳｉＯ２層を物理膜
厚で２００ｎｍ以上形成したことを特徴とする。
め、請求項１の発明の偏光分離膜は、酸化珪素ガラスか
らなる接合型プリズムの接合面に形成される偏光分離膜
であって、高屈折率材料と低屈折率材料との積層による
光学多層膜の上に、最終層としてのＳｉＯ２層を物理膜
厚で２００ｎｍ以上形成したことを特徴とする。
【０００８】請求項２の発明の偏光分離膜は、酸化珪素
ガラスからなる接合型プリズムの接合面に形成される偏
光分離膜であって、高屈折率材料と低屈折率材料との積
層による光学多層膜の下に、基板側の第一層としてＳｉ
Ｏ２層を物理膜厚で２００ｎｍ以上形成したことを特徴
とする。
ガラスからなる接合型プリズムの接合面に形成される偏
光分離膜であって、高屈折率材料と低屈折率材料との積
層による光学多層膜の下に、基板側の第一層としてＳｉ
Ｏ２層を物理膜厚で２００ｎｍ以上形成したことを特徴
とする。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の偏光分離膜であって、前記低屈折率材料がフッ素化合
物であることを特徴とする。
の偏光分離膜であって、前記低屈折率材料がフッ素化合
物であることを特徴とする。
【００１０】請求項４の発明は、請求項１記載の偏光分
離膜であって、前記高屈折率材料がＡｌ２Ｏ３，ＨｆＯ
２，ＬａｘＡｌＹＯ３（Ｘ＋Ｙ＝２）のいずれか又はこ
れらを含む混合物であり、前記低屈折率材料がＣａ
Ｆ２，ＮａＦ，ＢａＦ２，ＬｉＦ，ＭｇＦ２のいずれか
であることを特徴とする。
離膜であって、前記高屈折率材料がＡｌ２Ｏ３，ＨｆＯ
２，ＬａｘＡｌＹＯ３（Ｘ＋Ｙ＝２）のいずれか又はこ
れらを含む混合物であり、前記低屈折率材料がＣａ
Ｆ２，ＮａＦ，ＢａＦ２，ＬｉＦ，ＭｇＦ２のいずれか
であることを特徴とする。
【００１１】請求項５の発明は、請求項２記載の偏光分
離膜であって、前記高屈折率材料がＡｌ２Ｏ３，ＨｆＯ
２，ＬａｘＡｌＹＯ３（Ｘ＋Ｙ＝２）のいずれか又はこ
れらを含む混合物であり、前記低屈折率材料がＭｇＦ２
であることを特徴とする。
離膜であって、前記高屈折率材料がＡｌ２Ｏ３，ＨｆＯ
２，ＬａｘＡｌＹＯ３（Ｘ＋Ｙ＝２）のいずれか又はこ
れらを含む混合物であり、前記低屈折率材料がＭｇＦ２
であることを特徴とする。
【００１２】請求項６の発明の偏光分離プリズムは、請
求項１〜５のいずれかに記載の偏光分離膜が酸化珪素ガ
ラスからなる接合型プリズムの接合面に形成されている
ことを特徴とする。
求項１〜５のいずれかに記載の偏光分離膜が酸化珪素ガ
ラスからなる接合型プリズムの接合面に形成されている
ことを特徴とする。
【００１３】以上の発明において、一般的には、図１に
示すように、基板１上に形成した薄膜２には応力が発生
する。この応力には、図１（ｂ）で示すように、薄膜２
が基板１を引っ張る方向に作用する引っ張り応力と、
（ａ）で示すように、その反対方向に作用する圧縮応力
の２種類がある。
示すように、基板１上に形成した薄膜２には応力が発生
する。この応力には、図１（ｂ）で示すように、薄膜２
が基板１を引っ張る方向に作用する引っ張り応力と、
（ａ）で示すように、その反対方向に作用する圧縮応力
の２種類がある。
【００１４】また、これら薄膜の応力は、その発生のメ
カニズムから、基板１と薄膜２との線膨張率の差に基づ
く熱応力と、膜の構造や成長機構に起因する真応力の２
種類に大別することができる。すなわち、光学的用途の
薄膜を基板上に形成する方法として最も多く用いられて
いる真空蒸着法では、真空槽内で光学多層膜を形成する
基板を３００℃程度まで加熱し、この基板の表面に膜を
形成する。このため、膜形成時の温度（３００℃）と成
膜後の温度（常温）との温度差により熱応力が発生す
る。
カニズムから、基板１と薄膜２との線膨張率の差に基づ
く熱応力と、膜の構造や成長機構に起因する真応力の２
種類に大別することができる。すなわち、光学的用途の
薄膜を基板上に形成する方法として最も多く用いられて
いる真空蒸着法では、真空槽内で光学多層膜を形成する
基板を３００℃程度まで加熱し、この基板の表面に膜を
形成する。このため、膜形成時の温度（３００℃）と成
膜後の温度（常温）との温度差により熱応力が発生す
る。
【００１５】この熱応力の大きさは次の式により近似的
に求めることができる。 Ｓ＝Ｙｆ（αｆ−αｓ）△Ｔ ここで、Ｓ：応力、Ｙｆ：膜のヤング率，αｆ：膜の線
膨張係数αｓ：基板の線膨張係数，△Ｔ：成膜中から成
膜後の温度変化である。
に求めることができる。 Ｓ＝Ｙｆ（αｆ−αｓ）△Ｔ ここで、Ｓ：応力、Ｙｆ：膜のヤング率，αｆ：膜の線
膨張係数αｓ：基板の線膨張係数，△Ｔ：成膜中から成
膜後の温度変化である。
【００１６】表１は、この式を用いてＭｇＦ２，Ａｌ２
Ｏ３，ＳｉＯ２膜の熱応力を、酸化珪素ガラス上の膜及
びＢＫ７ガラス上の膜について近似的に計算した結果を
示す。同表において、成膜が行われる基板の線膨張係数
は、酸化珪素ガラスが０．５５×１０−６、ＢＫ７ガラ
スが７．８×１０−６である。また、熱応力は、「＋」
が引っ張り応力、「−」が圧縮応力である。さらに、成
膜される基板の温度は３００℃であり、ΔＴ＝２８０℃
として計算してある。
Ｏ３，ＳｉＯ２膜の熱応力を、酸化珪素ガラス上の膜及
びＢＫ７ガラス上の膜について近似的に計算した結果を
示す。同表において、成膜が行われる基板の線膨張係数
は、酸化珪素ガラスが０．５５×１０−６、ＢＫ７ガラ
スが７．８×１０−６である。また、熱応力は、「＋」
が引っ張り応力、「−」が圧縮応力である。さらに、成
膜される基板の温度は３００℃であり、ΔＴ＝２８０℃
として計算してある。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１において、酸化珪素ガラス上の膜が、
ＢＫ７上の膜よりも引っ張り側に強い熱応力を有してい
る理由は、酸化珪素ガラスの線膨張係数がＢＫ７に比べ
て小さい（酸化珪素ガラスの線膨張係数：０．３５×１
０−６℃−１，ＢＫ７の線膨張計数：７．４×１０−６
℃−１）ために、温度が下がっても膜ほど基板が縮まな
いことによる。一般的な光学ガラスの線膨張係数は５〜
１０×１０−６℃−１程度の値であり、ＢＫ７程度の線
膨張係数である。このことから、酸化珪素ガラス上の膜
は他の光学ガラス上に膜を形成した場合よりも大きい引
っ張り応力を持ち易いことがわかる。
ＢＫ７上の膜よりも引っ張り側に強い熱応力を有してい
る理由は、酸化珪素ガラスの線膨張係数がＢＫ７に比べ
て小さい（酸化珪素ガラスの線膨張係数：０．３５×１
０−６℃−１，ＢＫ７の線膨張計数：７．４×１０−６
℃−１）ために、温度が下がっても膜ほど基板が縮まな
いことによる。一般的な光学ガラスの線膨張係数は５〜
１０×１０−６℃−１程度の値であり、ＢＫ７程度の線
膨張係数である。このことから、酸化珪素ガラス上の膜
は他の光学ガラス上に膜を形成した場合よりも大きい引
っ張り応力を持ち易いことがわかる。
【００１９】他の光学ガラスに膜を形成した際には問題
が生じない構成の偏光分離膜でも酸化珪素ガラスを接合
型プリズムの材料として用いたときにクラックが生じる
場合は、酸化珪素ガラス基板上でこの引っ張り応力が強
く出るために起こる現象である。すなわち、これは、引
っ張り応力を持つ膜同士を積層していくことで、膜全体
が非常に大きい引っ張り応力をもち、最終的に膜自体の
破壊（クラックの発生）に至る現象である。
が生じない構成の偏光分離膜でも酸化珪素ガラスを接合
型プリズムの材料として用いたときにクラックが生じる
場合は、酸化珪素ガラス基板上でこの引っ張り応力が強
く出るために起こる現象である。すなわち、これは、引
っ張り応力を持つ膜同士を積層していくことで、膜全体
が非常に大きい引っ張り応力をもち、最終的に膜自体の
破壊（クラックの発生）に至る現象である。
【００２０】請求項１の偏光分離膜は、偏光分離膜の最
終層に対し、圧縮応力を有するＳｉＯ２層を付加するこ
とにより、膜破壊（クラックの発生）を防ぐものであ
る。ＳｉＯ２薄膜は上述した真応力の働きにより圧縮応
力を得ることができるため、これを最終層に付加するこ
とにより、膜全体の引っ張り応力を弱めることが可能で
あり、膜破壊を抑制することができる。また、ＳｉＯ２
薄膜は酸化珪素ガラスとほぼ同じ屈折率であるため、膜
の光学特性に影響を及ぼすことがない。
終層に対し、圧縮応力を有するＳｉＯ２層を付加するこ
とにより、膜破壊（クラックの発生）を防ぐものであ
る。ＳｉＯ２薄膜は上述した真応力の働きにより圧縮応
力を得ることができるため、これを最終層に付加するこ
とにより、膜全体の引っ張り応力を弱めることが可能で
あり、膜破壊を抑制することができる。また、ＳｉＯ２
薄膜は酸化珪素ガラスとほぼ同じ屈折率であるため、膜
の光学特性に影響を及ぼすことがない。
【００２１】ここで、ＳｉＯ２層の膜厚は、物理膜厚で
２００ｎｍ以上のときに効果が高い知見を発明者らの実
験から得ている。また、ＳｉＯ２層により強い圧縮応力
を持たせるために、ＳｉＯ２薄膜の成膜をイオンプレー
ティング、イオンアシスト蒸着などのイオンプロセスに
より行うと、さらに膜破壊の抑制に効果が高い知見も得
ている。なお、ＳｉＯ２層の膜厚の上限としては、８０
０ｎｍの物理膜厚が良好であり、これ以上の膜厚では、
逆に圧縮応力が強くなることにより膜破壊が生じるた
め、好ましくない。
２００ｎｍ以上のときに効果が高い知見を発明者らの実
験から得ている。また、ＳｉＯ２層により強い圧縮応力
を持たせるために、ＳｉＯ２薄膜の成膜をイオンプレー
ティング、イオンアシスト蒸着などのイオンプロセスに
より行うと、さらに膜破壊の抑制に効果が高い知見も得
ている。なお、ＳｉＯ２層の膜厚の上限としては、８０
０ｎｍの物理膜厚が良好であり、これ以上の膜厚では、
逆に圧縮応力が強くなることにより膜破壊が生じるた
め、好ましくない。
【００２２】請求項２の偏光分離膜は、偏光分離膜の基
材側の第一層に、圧縮応力を有したＳｉＯ２層を付加す
ることにより、膜破壊（クラックの発生）を防ぐもので
ある。請求項２では、請求項１で説明したと同様、Ｓｉ
Ｏ２薄膜は真応力の働きにより圧縮応力を得ることがで
きるため、これを基材側の第一層に付加することで、膜
全体の引っ張り応力を弱めることが可能となって、膜破
壊を抑制する効果を持つことによる。また、これに加え
て、基材と膜との密着性を高める効果も有している。更
に、ＳｉＯ２薄膜は酸化珪素ガラスとほぼ同じ屈折率で
あるため、膜の光学特性に影響を及ぼすことがない。
材側の第一層に、圧縮応力を有したＳｉＯ２層を付加す
ることにより、膜破壊（クラックの発生）を防ぐもので
ある。請求項２では、請求項１で説明したと同様、Ｓｉ
Ｏ２薄膜は真応力の働きにより圧縮応力を得ることがで
きるため、これを基材側の第一層に付加することで、膜
全体の引っ張り応力を弱めることが可能となって、膜破
壊を抑制する効果を持つことによる。また、これに加え
て、基材と膜との密着性を高める効果も有している。更
に、ＳｉＯ２薄膜は酸化珪素ガラスとほぼ同じ屈折率で
あるため、膜の光学特性に影響を及ぼすことがない。
【００２３】ここで、ＳｉＯ２層の膜厚は、物理膜厚で
２００ｎｍ以上のときに効果が高い知見を発明者らの実
験から得ている。また、ＳｉＯ２層により強い圧縮応力
を持たせるために、ＳｉＯ２薄膜の成膜をイオンプレー
ティング、イオンアシスト蒸着などのイオンプロセスに
より行うと、さらに膜破壊の抑制に効果が高い知見も得
ている。ＳｉＯ２層の膜厚の上限としては、請求項１と
同様に、８００ｎｍの物理膜厚が良好である。
２００ｎｍ以上のときに効果が高い知見を発明者らの実
験から得ている。また、ＳｉＯ２層により強い圧縮応力
を持たせるために、ＳｉＯ２薄膜の成膜をイオンプレー
ティング、イオンアシスト蒸着などのイオンプロセスに
より行うと、さらに膜破壊の抑制に効果が高い知見も得
ている。ＳｉＯ２層の膜厚の上限としては、請求項１と
同様に、８００ｎｍの物理膜厚が良好である。
【００２４】膜全体の引っ張り応力を弱め、膜破壊（ク
ラックの発生）を防ぐには、請求項１の発明と請求項２
の発明とを組み合わせると、より効果的である。すなわ
ち、高屈折率材料と低屈折率材料との積層による光学多
層膜の上に、最終層としてのＳｉＯ２層を物理膜厚で２
００ｎｍ以上形成すると共に、高屈折率材料と低屈折率
材料との積層による光学多層膜の下に、基板側の第一層
としてＳｉＯ２層を物理膜厚で２００ｎｍ以上形成する
ことにより、膜破壊をさらに良好に防止することができ
る。
ラックの発生）を防ぐには、請求項１の発明と請求項２
の発明とを組み合わせると、より効果的である。すなわ
ち、高屈折率材料と低屈折率材料との積層による光学多
層膜の上に、最終層としてのＳｉＯ２層を物理膜厚で２
００ｎｍ以上形成すると共に、高屈折率材料と低屈折率
材料との積層による光学多層膜の下に、基板側の第一層
としてＳｉＯ２層を物理膜厚で２００ｎｍ以上形成する
ことにより、膜破壊をさらに良好に防止することができ
る。
【００２５】請求項３の偏光分離膜は、請求項１または
２記載の偏光分離膜における低屈折率材料をフッ素化合
物として規定するものであり、これによりその効果がよ
り高くなっている。フッ素化合物としては、ＭｇＦ２，
ＣａＦ２，クリオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６），チオライ
ト（Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４），ＮａＦ，ＰｂＦ２，ＣｅＦ
２などを用いることができる。
２記載の偏光分離膜における低屈折率材料をフッ素化合
物として規定するものであり、これによりその効果がよ
り高くなっている。フッ素化合物としては、ＭｇＦ２，
ＣａＦ２，クリオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６），チオライ
ト（Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４），ＮａＦ，ＰｂＦ２，ＣｅＦ
２などを用いることができる。
【００２６】イオンプレーティング、イオンアシスト蒸
着などのイオンプロセスを用いて薄膜を形成すると、比
較的圧縮応力を持った薄膜を得ることが容易であること
が一般に知られている。しかし、フッ素化合物を材料と
して成膜を行う場合にイオンプロセスを用いると、フッ
素が解離するため、透明な膜を得ることは難しい。すな
わち、フッ素化合物を低屈折率材料として用いると、イ
オンプロセスにより形成する薄膜を圧縮応力とすること
ができない。このために、低屈折率材料にフッ素化合物
を用いた場合には膜全体が引っ張り応力を持ちやすく、
最終層であるＳｉＯ２層によって応力を緩和する請求項
１及び請求項２記載の偏光分離膜が、より高い効果を持
つことができる。
着などのイオンプロセスを用いて薄膜を形成すると、比
較的圧縮応力を持った薄膜を得ることが容易であること
が一般に知られている。しかし、フッ素化合物を材料と
して成膜を行う場合にイオンプロセスを用いると、フッ
素が解離するため、透明な膜を得ることは難しい。すな
わち、フッ素化合物を低屈折率材料として用いると、イ
オンプロセスにより形成する薄膜を圧縮応力とすること
ができない。このために、低屈折率材料にフッ素化合物
を用いた場合には膜全体が引っ張り応力を持ちやすく、
最終層であるＳｉＯ２層によって応力を緩和する請求項
１及び請求項２記載の偏光分離膜が、より高い効果を持
つことができる。
【００２７】なお、請求項３では、フッ素化合物として
ＭｇＦ２を用いると、より高い機械的強度、耐環境性を
有した偏光分離膜とすることができるため、さらに好ま
しい。
ＭｇＦ２を用いると、より高い機械的強度、耐環境性を
有した偏光分離膜とすることができるため、さらに好ま
しい。
【００２８】請求項４及び請求項５の偏光分離膜は、請
求項１及び２記載の偏光分離膜における高屈折率材料と
低屈折率材料を特に規定することにより、その効果をよ
り高くしたものである。
求項１及び２記載の偏光分離膜における高屈折率材料と
低屈折率材料を特に規定することにより、その効果をよ
り高くしたものである。
【００２９】請求項４及び請求項５で規定した材料であ
るＡｌ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＬａｘＡｌＹＯ３（Ｘ＋Ｙ＝
２），ＣａＦ２，ＮａＦ，ＢａＦ２，ＬｉＦ，ＭｇＦ２
のいずれも２５０ｎｍ付近まで吸収がなく、この波長域
で偏光分離膜を形成するのに使用することができる。本
発明は酸化珪素ガラスをプリズム材料として用いた場合
の問題点を解決するものであるから、酸化珪素ガラスを
使用する必要の大きい２５０ｎｍ付近の波長域において
使用できることは、大きな意味を持ち、より効果が大き
い。
るＡｌ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＬａｘＡｌＹＯ３（Ｘ＋Ｙ＝
２），ＣａＦ２，ＮａＦ，ＢａＦ２，ＬｉＦ，ＭｇＦ２
のいずれも２５０ｎｍ付近まで吸収がなく、この波長域
で偏光分離膜を形成するのに使用することができる。本
発明は酸化珪素ガラスをプリズム材料として用いた場合
の問題点を解決するものであるから、酸化珪素ガラスを
使用する必要の大きい２５０ｎｍ付近の波長域において
使用できることは、大きな意味を持ち、より効果が大き
い。
【００３０】ここで、高屈折率材料としてＡｌ２Ｏ３，
低屈折率材料としてＭｇＦ２を用いると、従来の偏光分
離膜として示したマクネイル条件を満たす偏光分離膜を
容易に得ることができる上、機械的に強く、耐環境性に
優れた膜を得ることができるため、より好ましい。
低屈折率材料としてＭｇＦ２を用いると、従来の偏光分
離膜として示したマクネイル条件を満たす偏光分離膜を
容易に得ることができる上、機械的に強く、耐環境性に
優れた膜を得ることができるため、より好ましい。
【００３１】請求項６の偏光分離プリズムでは、以上の
請求項１〜５のいずれかの偏光分離膜を有することによ
り、膜破壊（クラックの発生）を防ぐものである。
請求項１〜５のいずれかの偏光分離膜を有することによ
り、膜破壊（クラックの発生）を防ぐものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】図２は、偏光分離プリズム５であ
り、酸化珪素ガラスによって図示の形状に成形されてお
り、その接合面には、後述する各実施の形態の偏光分離
膜６が形成されるものである。以下、実施の形態ごとに
分けて、本発明を説明する。
り、酸化珪素ガラスによって図示の形状に成形されてお
り、その接合面には、後述する各実施の形態の偏光分離
膜６が形成されるものである。以下、実施の形態ごとに
分けて、本発明を説明する。
【００３３】（実施の形態１，２及び比較例１）表２は
実施の形態１，２及び比較例１の偏光分離膜の膜構成を
示す。これらの偏光分離膜は、酸化珪素ガラスからなる
基板を３００℃に加熱して行う真空蒸着法により成膜し
た。実施の形態１では、最終層（２６層目）にＳｉＯ２
層を形成し、実施の形態２では、最終層及び基板側の第
一層（０層目）にＳｉＯ２層を形成している。成膜後の
プリズムを観察すると、実施の形態１，２における偏光
分離膜にクラックは発見できなかったが、比較例１にお
ける偏光分離膜には図３のようなクラック７が観察され
た。
実施の形態１，２及び比較例１の偏光分離膜の膜構成を
示す。これらの偏光分離膜は、酸化珪素ガラスからなる
基板を３００℃に加熱して行う真空蒸着法により成膜し
た。実施の形態１では、最終層（２６層目）にＳｉＯ２
層を形成し、実施の形態２では、最終層及び基板側の第
一層（０層目）にＳｉＯ２層を形成している。成膜後の
プリズムを観察すると、実施の形態１，２における偏光
分離膜にクラックは発見できなかったが、比較例１にお
ける偏光分離膜には図３のようなクラック７が観察され
た。
【００３４】図４〜図６は成膜後のプリズムと膜のない
プリズムを接合して偏光分離プリズムを作製して、その
特性を測定した結果を示し、図４は実施の形態１、図５
は実施の形態２、図６は比較例１である。これらの図か
ら明らかなように、実施の形態１，２によるプリズムと
比較例１によるプリズムとの間に大きい光学的な特性差
は生じていない。
プリズムを接合して偏光分離プリズムを作製して、その
特性を測定した結果を示し、図４は実施の形態１、図５
は実施の形態２、図６は比較例１である。これらの図か
ら明らかなように、実施の形態１，２によるプリズムと
比較例１によるプリズムとの間に大きい光学的な特性差
は生じていない。
【００３５】このような実施の形態では、光学特性に影
響を及ぼさない最終層のＳｉＯ２層または／及び基板側
の第一層のＳｉＯ２層によりクラックの発生が抑制可能
となっている。
響を及ぼさない最終層のＳｉＯ２層または／及び基板側
の第一層のＳｉＯ２層によりクラックの発生が抑制可能
となっている。
【００３６】
【表２】
【００３７】（実施の形態３及び比較例２）表３は、実
施の形態３及び比較例２における偏光分離膜の膜構成を
示す。これらの偏光分離膜は、酸化珪素ガラスからなる
基板を２５０℃に加熱して行う真空蒸着法により成膜し
た。この場合、基板側の第一層（０層目）と最終層（２
７層目）のＳｉＯ２ 層はＲＦ基板印加型のイオンプレ
ーティングにより成膜を行い、意図的に強い圧縮力を持
たせた。
施の形態３及び比較例２における偏光分離膜の膜構成を
示す。これらの偏光分離膜は、酸化珪素ガラスからなる
基板を２５０℃に加熱して行う真空蒸着法により成膜し
た。この場合、基板側の第一層（０層目）と最終層（２
７層目）のＳｉＯ２ 層はＲＦ基板印加型のイオンプレ
ーティングにより成膜を行い、意図的に強い圧縮力を持
たせた。
【００３８】成膜後のプリズムを観察すると、実施の形
態３における偏光分離膜にクラックは発見できなかった
が、比較例２における偏光分離膜には図７に示すような
クラック７が観察された。
態３における偏光分離膜にクラックは発見できなかった
が、比較例２における偏光分離膜には図７に示すような
クラック７が観察された。
【００３９】図８及び図９は、成膜後のプリズムと膜の
ないプリズムとを接合して偏光分離プリズムを作製し
て、その特性を測定した結果を示し、図８は実施の形態
３を、図９は比較例２である。これらの図から明らかな
ように、実施の形態３による偏光分離プリズムと比較例
２による偏光分離プリズムとの間に大きい特性差はな
い。なお、基板側の第１層と最終層のＳｉＯ２ 層は、
ＲＦ基板印加型のイオンプレーティングを用いたが、イ
オンアシスト蒸着法など他のイオンプロセスを用いても
同様の効果が得られる。
ないプリズムとを接合して偏光分離プリズムを作製し
て、その特性を測定した結果を示し、図８は実施の形態
３を、図９は比較例２である。これらの図から明らかな
ように、実施の形態３による偏光分離プリズムと比較例
２による偏光分離プリズムとの間に大きい特性差はな
い。なお、基板側の第１層と最終層のＳｉＯ２ 層は、
ＲＦ基板印加型のイオンプレーティングを用いたが、イ
オンアシスト蒸着法など他のイオンプロセスを用いても
同様の効果が得られる。
【００４０】このような実施の形態では、光学特性に影
響を及ぼさない基板側の第１層及び最終層のＳｉＯ２
層によりクラックの発生を抑制することが可能となって
いる。
響を及ぼさない基板側の第１層及び最終層のＳｉＯ２
層によりクラックの発生を抑制することが可能となって
いる。
【００４１】
【表３】
【００４２】（実施の形態４及び比較例３）表４は、実
施の形態４及び比較例３における偏光分離膜の膜構成を
示す。これらの偏光分離膜は、酸化珪素ガラスからなる
基板を２５０℃に加熱して行う真空蒸着法により成膜し
た。この場合、基板側の第一層（０層目）と最終層（２
５層目）のＳｉＯ２ 層はＲＦ基板印加型のイオンプレ
ーティングにより成膜を行い、意図的に強い圧縮力を持
たせた。
施の形態４及び比較例３における偏光分離膜の膜構成を
示す。これらの偏光分離膜は、酸化珪素ガラスからなる
基板を２５０℃に加熱して行う真空蒸着法により成膜し
た。この場合、基板側の第一層（０層目）と最終層（２
５層目）のＳｉＯ２ 層はＲＦ基板印加型のイオンプレ
ーティングにより成膜を行い、意図的に強い圧縮力を持
たせた。
【００４３】成膜後のプリズムを観察すると、実施の形
態４における偏光分離膜にクラックは発見できなかった
が、比較例２における偏光分離膜には図１０に示すよう
なクラック７が観察された。
態４における偏光分離膜にクラックは発見できなかった
が、比較例２における偏光分離膜には図１０に示すよう
なクラック７が観察された。
【００４４】図１１及び図１２は、成膜後のプリズムと
膜のないプリズムとを接合して偏光分離プリズムを作製
して、その特性を測定した結果を示し、図１２は実施の
形態４を、図１２は比較例３である。これらの図から明
らかなように、実施の形態４による偏光分離プリズムと
比較例３による偏光分離プリズムとの間に大きい特性差
はない。なお、基板側の第１層と最終層のＳｉＯ２ 層
は、ＲＦ基板印加型のイオンプレーティングを用いた
が、イオンアシスト蒸着法など他のイオンプロセスを用
いても同様の効果が得られる。
膜のないプリズムとを接合して偏光分離プリズムを作製
して、その特性を測定した結果を示し、図１２は実施の
形態４を、図１２は比較例３である。これらの図から明
らかなように、実施の形態４による偏光分離プリズムと
比較例３による偏光分離プリズムとの間に大きい特性差
はない。なお、基板側の第１層と最終層のＳｉＯ２ 層
は、ＲＦ基板印加型のイオンプレーティングを用いた
が、イオンアシスト蒸着法など他のイオンプロセスを用
いても同様の効果が得られる。
【００４５】このような実施の形態では、光学特性に影
響を及ぼさない基板側の第１層及び最終層のＳｉＯ２
層によりクラックの発生を抑制することが可能となって
いる。
響を及ぼさない基板側の第１層及び最終層のＳｉＯ２
層によりクラックの発生を抑制することが可能となって
いる。
【００４６】
【表４】
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜６の発
明によれば、基板側の第１層または／及び最終層にＳｉ
Ｏ２ 層を有した偏光分離膜を形成することにより、基
板が酸化珪素ガラスであっても偏光分離膜にクラックが
発生することがなくなる。
明によれば、基板側の第１層または／及び最終層にＳｉ
Ｏ２ 層を有した偏光分離膜を形成することにより、基
板が酸化珪素ガラスであっても偏光分離膜にクラックが
発生することがなくなる。
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、基板に薄膜を形成した場
合に発生する応力を説明する側面図である。
合に発生する応力を説明する側面図である。
【図２】偏光分離プリズムに用いるプリズムの一例の斜
視図である。
視図である。
【図３】比較例１で発生したクラックを示す側面図であ
る。
る。
【図４】実施の形態１の偏光分離プリズムの特性を示す
特性図である。
特性図である。
【図５】実施の形態２の偏光分離プリズムの特性を示す
特性図である。
特性図である。
【図６】比較例１の偏光分離プリズムの特性を示す特性
図である。
図である。
【図７】比較例２で発生したクラックを示す側面図であ
る。
る。
【図８】実施の形態３の偏光分離プリズムの特性を示す
特性図である。
特性図である。
【図９】比較例２の偏光分離プリズムの特性を示す特性
図である。
図である。
【図１０】比較例３で発生したクラックを示す側面図で
ある。
ある。
【図１１】実施の形態４の偏光分離プリズムの特性を示
す特性図である。
す特性図である。
【図１２】比較例３の偏光分離プリズムの特性を示す特
性図である。
性図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 豊原 延好
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ
ンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 和田 順雄
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ
ンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 出口 武司
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ
ンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 川俣 健
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ
ンパス光学工業株式会社内
Ｆターム(参考） 2H042 CA06 CA10 CA14 CA17
2H048 GA07 GA09 GA11 GA36 GA46
GA61
2H049 BA05 BA43 BB41 BB51 BC21
2K009 BB02 CC03 CC06 CC42 DD04
DD07 EE00
Claims (6)
- 【請求項１】 石英ガラスからなる接合型プリズムの接
合面に形成される偏光分離膜であって、 高屈折率材料と低屈折率材料との積層による光学多層膜
の上に、最終層としてのＳｉＯ２層を物理膜厚で２００
ｎｍ以上形成したことを特徴とする偏光分離膜。 - 【請求項２】 酸化珪素ガラスからなる接合型プリズム
の接合面に形成される偏光分離膜であって、 高屈折率材料と低屈折率材料との積層による光学多層膜
の下に、基板側の第一層としてＳｉＯ２層を物理膜厚で
２００ｎｍ以上形成したことを特徴とする偏光分離膜。 - 【請求項３】 前記低屈折率材料がフッ素化合物である
ことを特徴とする請求項１または２記載の偏光分離膜。 - 【請求項４】 前記高屈折率材料がＡｌ２Ｏ３，ＨｆＯ
２，ＬａｘＡｌＹＯ ３（Ｘ＋Ｙ＝２）のいずれか又はこ
れらを含む混合物であり、前記低屈折率材料がＣａ
Ｆ２，ＮａＦ，ＢａＦ２ＬｉＦ，ＭｇＦ２のいずれかで
あることを特徴とする請求項１記載の偏光分離膜。 - 【請求項５】 前記高屈折率材料がＡｌ２Ｏ３，ＨｆＯ
２，ＬａｘＡｌＹＯ ３（Ｘ＋Ｙ＝２）のいずれか又はこ
れらを含む混合物であり、前記低屈折率材料がＭｇＦ２
であることを特徴とする請求項２記載の偏光分離膜。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の偏光分
離膜が酸化珪素ガラスからなる接合型プリズムの接合面
に形成されていることを特徴とする偏光分離プリズム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001308893A JP2003114327A (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 偏光分離膜及び偏光分離プリズム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001308893A JP2003114327A (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 偏光分離膜及び偏光分離プリズム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003114327A true JP2003114327A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19128132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001308893A Pending JP2003114327A (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 偏光分離膜及び偏光分離プリズム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003114327A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006092919A1 (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-08 | Nikon Corporation | 光学素子及び光学素子の製造方法 |
| JP2007183379A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Canon Inc | 光学多層膜およびその製造方法 |
| JP2009192919A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Agc Techno Glass Co Ltd | 光学多層膜付きガラス部材とその製造方法 |
-
2001
- 2001-10-04 JP JP2001308893A patent/JP2003114327A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006092919A1 (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-08 | Nikon Corporation | 光学素子及び光学素子の製造方法 |
| JP5098640B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2012-12-12 | 株式会社ニコン | 光学素子及び光学素子の製造方法 |
| JP2007183379A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Canon Inc | 光学多層膜およびその製造方法 |
| JP2009192919A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Agc Techno Glass Co Ltd | 光学多層膜付きガラス部材とその製造方法 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050525 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050531 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060131 |