JP2003215330A - バリア層を有する光学素子、光学系および投映プロジェクタ装置 - Google Patents
バリア層を有する光学素子、光学系および投映プロジェクタ装置Info
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- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
- G02B1/11—Anti-reflection coatings
- G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 透明基板の屈折率に対するバリア層の屈折率
範囲を規定することにより、ダイクロイック膜等の多層
膜の光吸収率の上昇を阻止し、バリア層の光学特性を良
好に維持し、設計効率化および低廉化を図り得る光学素
子、光学系およびこの投映プロジェクタ装置を得る。 【構成】 プリズム基材１０上にバリア層１２とダイク
ロイック多層膜１４が積層されてなる層構成とされお
り、ダイクロイック多層膜１４は、TiO２層１４ａとSiO
２層１４ｂを交互に例えば１２層積層されてなる。プリ
ズム基材１０はPbOを多く含むため、その屈折率NS（基
準波長632.8nm）は1.7≦NS≦1.9となる。なお、PbO含有
率は50重量％以上とすることが望ましい。バリア層１２
の屈折率Nｂ（基準波長632.8nm）は−0.1≦Nｂ−Nｓ≦
0.1の範囲とされる。バリア層１２の具体例としては、L
a2xAl2yO3(x+y)（商品名：Substance M3 Patinal（登
録商標），メルク社製）が適している。
範囲を規定することにより、ダイクロイック膜等の多層
膜の光吸収率の上昇を阻止し、バリア層の光学特性を良
好に維持し、設計効率化および低廉化を図り得る光学素
子、光学系およびこの投映プロジェクタ装置を得る。 【構成】 プリズム基材１０上にバリア層１２とダイク
ロイック多層膜１４が積層されてなる層構成とされお
り、ダイクロイック多層膜１４は、TiO２層１４ａとSiO
２層１４ｂを交互に例えば１２層積層されてなる。プリ
ズム基材１０はPbOを多く含むため、その屈折率NS（基
準波長632.8nm）は1.7≦NS≦1.9となる。なお、PbO含有
率は50重量％以上とすることが望ましい。バリア層１２
の屈折率Nｂ（基準波長632.8nm）は−0.1≦Nｂ−Nｓ≦
0.1の範囲とされる。バリア層１２の具体例としては、L
a2xAl2yO3(x+y)（商品名：Substance M3 Patinal（登
録商標），メルク社製）が適している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバリア層が付設され
た透明基板上に多層膜を形成してなる光学素子、この光
学素子を用いた光学系、および投映プロジェクタ装置に
関するものであり、特に、上記多層膜がダイクロイック
膜等として機能する場合に好適な光学素子、光学系およ
び投映プロジェクタ装置に関するものである。
た透明基板上に多層膜を形成してなる光学素子、この光
学素子を用いた光学系、および投映プロジェクタ装置に
関するものであり、特に、上記多層膜がダイクロイック
膜等として機能する場合に好適な光学素子、光学系およ
び投映プロジェクタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばカラー用液晶投映プロジェ
クタ装置等の照明光学系・色合成光学系において、光源
光を３色に色分解したり、各色ライトバルブからの変調
光を合成するためにダイクロイック多層膜が施された色
分解あるいは色合成プリズムが用いられている。このよ
うなダイクロイック多層膜は、強い光源光が照射された
状態で、可視光波長域全域に亘る良好な分光特性および
位相差特性を維持することが要求される。
クタ装置等の照明光学系・色合成光学系において、光源
光を３色に色分解したり、各色ライトバルブからの変調
光を合成するためにダイクロイック多層膜が施された色
分解あるいは色合成プリズムが用いられている。このよ
うなダイクロイック多層膜は、強い光源光が照射された
状態で、可視光波長域全域に亘る良好な分光特性および
位相差特性を維持することが要求される。
【０００３】一方、上記ダイクロイック多層膜が形成さ
れるガラス基板、すなわちプリズムは、偏光状態を良好
に維持するために光弾性係数が低いものであること、お
よび光吸収率の低いものであることが条件とされ、その
ために、PbO等を多く含む硝材が構成材料として用いら
れる。
れるガラス基板、すなわちプリズムは、偏光状態を良好
に維持するために光弾性係数が低いものであること、お
よび光吸収率の低いものであることが条件とされ、その
ために、PbO等を多く含む硝材が構成材料として用いら
れる。
【０００４】しかしながら、このようなプリズムは強い
光源光（特に短波長側の光）を照射され続けるため、プ
リズム内に含有されているPb等の分子がダイクロイック
多層膜内に拡散し、場合によっては、その最上層まで到
達する。このとき、Pb等の分子はダイクロイック多層膜
を構成している例えばTiO2中のTi等の分子と反応し、Ti
O2等を黒化させてしまい、これによりダイクロイック多
層膜の光吸収率が高くなってしまうという問題が発生す
る。
光源光（特に短波長側の光）を照射され続けるため、プ
リズム内に含有されているPb等の分子がダイクロイック
多層膜内に拡散し、場合によっては、その最上層まで到
達する。このとき、Pb等の分子はダイクロイック多層膜
を構成している例えばTiO2中のTi等の分子と反応し、Ti
O2等を黒化させてしまい、これによりダイクロイック多
層膜の光吸収率が高くなってしまうという問題が発生す
る。
【０００５】このような問題の解決策として、ガラス基
板上にバリア層を付設してガラス基板と多層膜との間で
の分子拡散を阻止する手法が考えられる。従来バリア層
を用いた光学素子としては、基材と反射防止多層膜の界
面付近で生じる反応を阻止するため、基材と反射防止多
層膜との間に、MgF2またはSiO2からなるバリア層を介在
させ、これにより上記界面付近での光吸収を抑制したも
のが知られている（特開2000−275402号公報）。
板上にバリア層を付設してガラス基板と多層膜との間で
の分子拡散を阻止する手法が考えられる。従来バリア層
を用いた光学素子としては、基材と反射防止多層膜の界
面付近で生じる反応を阻止するため、基材と反射防止多
層膜との間に、MgF2またはSiO2からなるバリア層を介在
させ、これにより上記界面付近での光吸収を抑制したも
のが知られている（特開2000−275402号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術を、前述したような問題解決に適用しようとする
と、バリア層を設けたことで、分光特性および位相差特
性が乱れてしまい、可視光域全域に亘る良好な分光特性
および偏光状態を維持しうる位相差特性が要求されるカ
ラー液晶投映プロジェクタ装置の色分解あるいは色合成
プリズム等としては性能的に劣ったものとなってしま
う。
来技術を、前述したような問題解決に適用しようとする
と、バリア層を設けたことで、分光特性および位相差特
性が乱れてしまい、可視光域全域に亘る良好な分光特性
および偏光状態を維持しうる位相差特性が要求されるカ
ラー液晶投映プロジェクタ装置の色分解あるいは色合成
プリズム等としては性能的に劣ったものとなってしま
う。
【０００７】上記従来技術のバリア層の厚みを調整し、
多層膜とバリア層を、全体として分光特性および位相差
特性が良好となるようにした場合には、このバリア層
が、バリア層として機能しない程度の薄い膜（例えば数
nm〜十数nm）となってしまう。
多層膜とバリア層を、全体として分光特性および位相差
特性が良好となるようにした場合には、このバリア層
が、バリア層として機能しない程度の薄い膜（例えば数
nm〜十数nm）となってしまう。
【０００８】また、多層膜とバリア層全体として膜設計
を行う場合には、多層膜の機能に影響を及ぼさないよう
に配慮することが条件となるため、その設計の難易度が
高く、開発に多大な時間およびコストを要する。
を行う場合には、多層膜の機能に影響を及ぼさないよう
に配慮することが条件となるため、その設計の難易度が
高く、開発に多大な時間およびコストを要する。
【０００９】本発明は、多層膜が形成される透光性光学
基板の該多層膜側にバリア層が設けられた光学素子にお
いて、バリア層としての機能を良好に維持しつつ、分光
特性および位相差特性を良好なものとすることができ、
かつ膜設計に要する時間の効率化および低廉化を図りう
る光学素子、光学系および投映プロジェクタ装置を提供
することを目的とするものである。
基板の該多層膜側にバリア層が設けられた光学素子にお
いて、バリア層としての機能を良好に維持しつつ、分光
特性および位相差特性を良好なものとすることができ、
かつ膜設計に要する時間の効率化および低廉化を図りう
る光学素子、光学系および投映プロジェクタ装置を提供
することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光学素子は、多
層膜が形成される透光性光学基板の該多層膜側にバリア
層が設けられた光学素子であって、前記透光性光学基板
の屈折率Nｓ（基準波長632.8nm）が1.7≦Nｓ≦1.9の範
囲に設定され、前記バリア層の屈折率Nｂ（基準波長63
2.8nm）が−0.1≦Nｂ−Nｓ≦0.1の範囲に設定されてい
ることを特徴とするものである。上記光学素子におい
て、前記バリア層がLa2xAl2yO3(x+y)から構成されてな
ることが好ましい。
層膜が形成される透光性光学基板の該多層膜側にバリア
層が設けられた光学素子であって、前記透光性光学基板
の屈折率Nｓ（基準波長632.8nm）が1.7≦Nｓ≦1.9の範
囲に設定され、前記バリア層の屈折率Nｂ（基準波長63
2.8nm）が−0.1≦Nｂ−Nｓ≦0.1の範囲に設定されてい
ることを特徴とするものである。上記光学素子におい
て、前記バリア層がLa2xAl2yO3(x+y)から構成されてな
ることが好ましい。
【００１１】また、前記バリア層の厚みは物理的膜厚で
20nm以上であることが好ましい。
20nm以上であることが好ましい。
【００１２】また、通常前記透光性光学基板はPbO、Nb2
O5、TiO2の少なくとも１つを50重量%以上含む硝材によ
り構成される。
O5、TiO2の少なくとも１つを50重量%以上含む硝材によ
り構成される。
【００１３】また、本発明の光学系は、上記いずれかの
光学素子が配設されてなることを特徴とするものであ
る。このとき、前記多層膜はダイクロイック膜とするこ
とが可能である。
光学素子が配設されてなることを特徴とするものであ
る。このとき、前記多層膜はダイクロイック膜とするこ
とが可能である。
【００１４】また、本発明の投映プロジェクタ装置は、
上記いずれかの光学素子が配設されてなることを特徴と
するものである。このとき、前記多層膜はダイクロイッ
ク膜とすることが可能である。
上記いずれかの光学素子が配設されてなることを特徴と
するものである。このとき、前記多層膜はダイクロイッ
ク膜とすることが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る光
学素子、光学系および投映プロジェクタについて、図面
を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る光
学素子が配設された光学系および投映プロジェクタ装置
を示す概略平面図である。なお、この場合において、各
々、光学素子は色分解合成プリズム、光学系は照明光学
系、投映プロジェクタ装置は反射型投映プロジェクタ装
置からなる。また、ダイクロイック多層膜およびバリア
層は色分解合成プリズムの各プリズム間に介在している
が、詳しくは後述する。
学素子、光学系および投映プロジェクタについて、図面
を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る光
学素子が配設された光学系および投映プロジェクタ装置
を示す概略平面図である。なお、この場合において、各
々、光学素子は色分解合成プリズム、光学系は照明光学
系、投映プロジェクタ装置は反射型投映プロジェクタ装
置からなる。また、ダイクロイック多層膜およびバリア
層は色分解合成プリズムの各プリズム間に介在している
が、詳しくは後述する。
【００１６】図２において、無偏光白色光として光源１
０３から出力された照明光は、偏光板１０４により所定
のＳ偏光に揃えられ、偏光ビームスプリッタ５に入射す
る。ここで、光源１０３には、光の有効利用を図るため
のリフレクタが設けられている。また、この光源１０３
としては、例えばメタルハライドランプ、キセノンラン
プ、タングステンハロゲンランプ等が使用される。偏光
ビームスプリッタ５に入射した照明光はＳ偏光とされて
いるので偏光分離面５Ａにおいて反射され、この偏光ビ
ームスプリッタ５と接合している色分解合成プリズム１
に入射する。
０３から出力された照明光は、偏光板１０４により所定
のＳ偏光に揃えられ、偏光ビームスプリッタ５に入射す
る。ここで、光源１０３には、光の有効利用を図るため
のリフレクタが設けられている。また、この光源１０３
としては、例えばメタルハライドランプ、キセノンラン
プ、タングステンハロゲンランプ等が使用される。偏光
ビームスプリッタ５に入射した照明光はＳ偏光とされて
いるので偏光分離面５Ａにおいて反射され、この偏光ビ
ームスプリッタ５と接合している色分解合成プリズム１
に入射する。
【００１７】上記色分解合成プリズム１は、３つのプリ
ズム１Ａ、１Ｂ、１Ｃを組み合わせてなる。すなわち、
光軸に沿って偏光ビームスプリッタ５側から順に第１の
プリズム１Ａ、第２のプリズム１Ｂおよび第３のプリズ
ム１Ｃが配列され、第１のプリズム１Ａと第２のプリズ
ム１Ｂは緑色光のみを反射する第１のダイクロイック層
／バリア層１０１Ｄを介して接合され、さらに第２のプ
リズム１Ｂと第３のプリズム１Ｃとは赤色光を反射し、
青色光を透過する第２のダイクロイック層／バリア層１
０１Ｅを介して接合されている。これにより、第１のプ
リズム１Ａからこの色分解合成プリズム１に入射した光
束はＢ、Ｒ、Ｇ３原色光に分解され、さらに、各色光毎
に対応するプリズム１Ａ、１Ｂ、１Ｃの光入出射端面１
０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃから射出されるとともに、
各色光に対応する反射型液晶表示パネル２、３、４上に
照射され、これらの液晶表示パネル２、３、４上に形成
された各色光の被写体像情報を担持した状態で、対応す
る各プリズム１Ａ、１Ｂ、１Ｃの光入出射端面１０１
Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃに再入射せしめられる。
ズム１Ａ、１Ｂ、１Ｃを組み合わせてなる。すなわち、
光軸に沿って偏光ビームスプリッタ５側から順に第１の
プリズム１Ａ、第２のプリズム１Ｂおよび第３のプリズ
ム１Ｃが配列され、第１のプリズム１Ａと第２のプリズ
ム１Ｂは緑色光のみを反射する第１のダイクロイック層
／バリア層１０１Ｄを介して接合され、さらに第２のプ
リズム１Ｂと第３のプリズム１Ｃとは赤色光を反射し、
青色光を透過する第２のダイクロイック層／バリア層１
０１Ｅを介して接合されている。これにより、第１のプ
リズム１Ａからこの色分解合成プリズム１に入射した光
束はＢ、Ｒ、Ｇ３原色光に分解され、さらに、各色光毎
に対応するプリズム１Ａ、１Ｂ、１Ｃの光入出射端面１
０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃから射出されるとともに、
各色光に対応する反射型液晶表示パネル２、３、４上に
照射され、これらの液晶表示パネル２、３、４上に形成
された各色光の被写体像情報を担持した状態で、対応す
る各プリズム１Ａ、１Ｂ、１Ｃの光入出射端面１０１
Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃに再入射せしめられる。
【００１８】この後、各色光の被写体像が映出された反
射型液晶表示パネル２、３、４により被写体像情報を担
持せしめられた各色光は各反射型液晶表示パネル２、
３、４への入射光路を戻るように導かれ、上記色分解合
成プリズム１によって色合成され、さらに偏光ビームス
プリッタ５の偏光分離面５Ａを直進し、投映レンズ６に
よりスクリーン上に所望のカラー被写体像が拡大投射さ
れる。
射型液晶表示パネル２、３、４により被写体像情報を担
持せしめられた各色光は各反射型液晶表示パネル２、
３、４への入射光路を戻るように導かれ、上記色分解合
成プリズム１によって色合成され、さらに偏光ビームス
プリッタ５の偏光分離面５Ａを直進し、投映レンズ６に
よりスクリーン上に所望のカラー被写体像が拡大投射さ
れる。
【００１９】なお、各反射型液晶表示パネル２、３、４
に入射したＳ偏光がＰ偏光に変換されることとなるた
め、該表示パネル２、３、４からの戻り光は偏光ビーム
スプリッタ５の偏光分離面５Ａを透過することとなる。
に入射したＳ偏光がＰ偏光に変換されることとなるた
め、該表示パネル２、３、４からの戻り光は偏光ビーム
スプリッタ５の偏光分離面５Ａを透過することとなる。
【００２０】ところで、前述したように、第１のプリズ
ム１Ａと第２のプリズム１Ｂは緑色光のみを反射する第
１のダイクロイック層／バリア層１０１Ｄを介して接合
され、さらに第２のプリズム１Ｂと第３のプリズム１Ｃ
とは赤色光を反射し、青色光を透過する第２のダイクロ
イック層／バリア層１０１Ｅを介して接合されている。
その層構成を、説明の便宜のため、一方のプリズム基材
上に形成されたものとして模式的に図示すると図１に示
すようになる。すなわち、プリズム基材１０上にバリア
層１２とダイクロイック多層膜１４を積層してなる。
ム１Ａと第２のプリズム１Ｂは緑色光のみを反射する第
１のダイクロイック層／バリア層１０１Ｄを介して接合
され、さらに第２のプリズム１Ｂと第３のプリズム１Ｃ
とは赤色光を反射し、青色光を透過する第２のダイクロ
イック層／バリア層１０１Ｅを介して接合されている。
その層構成を、説明の便宜のため、一方のプリズム基材
上に形成されたものとして模式的に図示すると図１に示
すようになる。すなわち、プリズム基材１０上にバリア
層１２とダイクロイック多層膜１４を積層してなる。
【００２１】ここで、上記プリズム基材１０はPbOを多
く含むため、その屈折率（基準波長632.8nm；以下同
じ）は高くなり1.7≦NS≦1.9となっている。なお、PbO
含有率は５０重量％以上とすることが望ましく、その場
合、その屈折率NSは1.8≦NS≦1.9となる。
く含むため、その屈折率（基準波長632.8nm；以下同
じ）は高くなり1.7≦NS≦1.9となっている。なお、PbO
含有率は５０重量％以上とすることが望ましく、その場
合、その屈折率NSは1.8≦NS≦1.9となる。
【００２２】また、上記バリア層１２としては、上記プ
リズム基材１０の屈折率NSに近い屈折率Nｂ（基準波長6
32.8nm；以下同じ）とすることが必要であり、−0.1≦N
ｂ−Nｓ≦0.1の範囲とされる。また、プリズム基材１０
との化学的反応が発生せず、かつ、充填率ρが高い（ρ
≧0.95）組成のものであることが必要である。なお、N
ｂ−Nｓの絶対値は小さい程好ましく、±0.05の範囲に
設定することが好ましい。
リズム基材１０の屈折率NSに近い屈折率Nｂ（基準波長6
32.8nm；以下同じ）とすることが必要であり、−0.1≦N
ｂ−Nｓ≦0.1の範囲とされる。また、プリズム基材１０
との化学的反応が発生せず、かつ、充填率ρが高い（ρ
≧0.95）組成のものであることが必要である。なお、N
ｂ−Nｓの絶対値は小さい程好ましく、±0.05の範囲に
設定することが好ましい。
【００２３】バリア層１２としては、例えばLa2xAl2yO
3(x+y)（商品名：Substance M3 Patinal（登録商
標），メルク社製）が適している。なお、上記ｘ、ｙは
0.5≦ｘ、ｙ≦1.5を満足する。上記La2xAl2yO3(x+y)は
真空蒸着法（あるいはイオンプレーティング法等）で屈
折率−0.1≦Nｂ−Nｓ≦0.1の範囲、かつ、充填率ρ≧0.
95の範囲を満足する膜が容易に形成可能である。ここで
Laはバリア層１２の屈折率Nｂを上昇させるために必要
なものであるが、光学特性に何ら悪影響を及ぼさないと
いう点で優れている。なお、上記ｘ、ｙの値を選択する
ことにより、バリア層１２について上記範囲内での所望
の屈折率Nｂが得られる。
3(x+y)（商品名：Substance M3 Patinal（登録商
標），メルク社製）が適している。なお、上記ｘ、ｙは
0.5≦ｘ、ｙ≦1.5を満足する。上記La2xAl2yO3(x+y)は
真空蒸着法（あるいはイオンプレーティング法等）で屈
折率−0.1≦Nｂ−Nｓ≦0.1の範囲、かつ、充填率ρ≧0.
95の範囲を満足する膜が容易に形成可能である。ここで
Laはバリア層１２の屈折率Nｂを上昇させるために必要
なものであるが、光学特性に何ら悪影響を及ぼさないと
いう点で優れている。なお、上記ｘ、ｙの値を選択する
ことにより、バリア層１２について上記範囲内での所望
の屈折率Nｂが得られる。
【００２４】また、ダイクロイック多層膜１４は、TiO
２層１４ａとSiO２層１４ｂを交互に例えば１２層積層
してなるものである。
２層１４ａとSiO２層１４ｂを交互に例えば１２層積層
してなるものである。
【００２５】本実施形態においては、上述したように構
成されたバリア層１２を設けることにより、プリズム基
材１０に含有されているPb分子のダイクロイック多層膜
１４中への拡散が阻止され、このPb分子とダイクロイッ
ク多層膜１４を構成しているTiO2中のTi分子との反応が
回避され、TiO2の黒化現象によりダイクロイック多層膜
１４の光吸収率の上昇を阻止することができる。しか
も、上記バリア層１２の屈折率を上記プリズム基材１０
の屈折率に極めて近い屈折率とすることにより、その膜
厚を薄くすることなく分光特性や位相差特性を良好に維
持できるので、バリア層１２としての本来の機能を損な
うことなく光学特性が良好な光学素子を得ることができ
る。
成されたバリア層１２を設けることにより、プリズム基
材１０に含有されているPb分子のダイクロイック多層膜
１４中への拡散が阻止され、このPb分子とダイクロイッ
ク多層膜１４を構成しているTiO2中のTi分子との反応が
回避され、TiO2の黒化現象によりダイクロイック多層膜
１４の光吸収率の上昇を阻止することができる。しか
も、上記バリア層１２の屈折率を上記プリズム基材１０
の屈折率に極めて近い屈折率とすることにより、その膜
厚を薄くすることなく分光特性や位相差特性を良好に維
持できるので、バリア層１２としての本来の機能を損な
うことなく光学特性が良好な光学素子を得ることができ
る。
【００２６】また、バリア層１２とダイクロイック多層
膜１４は互いに独立した状態で膜設計すればよく、開発
設計に要する時間の効率化および製造コストの低廉化を
図ることができる。また、膜設計の自由度も増加する。
膜１４は互いに独立した状態で膜設計すればよく、開発
設計に要する時間の効率化および製造コストの低廉化を
図ることができる。また、膜設計の自由度も増加する。
【００２７】なお、本発明の光学素子、光学系および投
映プロジェクタ装置としては、上記実施形態のものに限
られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能
である。例えば、バリア層１２を構成する組成としては
La2xAl2yO3(x+y)に限られず、バリア層１２の屈折率を
透光性光学基板の屈折率に近いものとすることができ、
かつ光学性能に悪影響を及ぼさないものであれば、その
他の種々の組成を選択可能である。
映プロジェクタ装置としては、上記実施形態のものに限
られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能
である。例えば、バリア層１２を構成する組成としては
La2xAl2yO3(x+y)に限られず、バリア層１２の屈折率を
透光性光学基板の屈折率に近いものとすることができ、
かつ光学性能に悪影響を及ぼさないものであれば、その
他の種々の組成を選択可能である。
【００２８】また、透光性光学基板としては、偏光状態
を良好に維持するために光弾性係数が低いものであり、
かつ光吸収率が低いものであることが好ましい。具体的
には上記PbOを多く含有するものの他、Nb2O5やTiO2を多
く含有するものであることが好ましく、Nb2O5やTiO2に
ついてもPbOの場合と同様に５０重量％以上であること
が好ましい。
を良好に維持するために光弾性係数が低いものであり、
かつ光吸収率が低いものであることが好ましい。具体的
には上記PbOを多く含有するものの他、Nb2O5やTiO2を多
く含有するものであることが好ましく、Nb2O5やTiO2に
ついてもPbOの場合と同様に５０重量％以上であること
が好ましい。
【００２９】また、本発明の光学素子における多層膜の
種類は特に限定されるものではなく、上述したダイクロ
イック多層膜のほか反射防止多層膜等の場合にも本発明
が適用され得ることは勿論である。以下、本発明を具体
的な実施例を用いてさらに詳細に説明する。
種類は特に限定されるものではなく、上述したダイクロ
イック多層膜のほか反射防止多層膜等の場合にも本発明
が適用され得ることは勿論である。以下、本発明を具体
的な実施例を用いてさらに詳細に説明する。
【００３０】PbOを多く含むPBH55（商品名）をガラス基
材１０として使用し、その上に膜厚87nmのLa2xAl2yO
3(x+y)（商品名：Substance M3 Patinal（登録商
標），メルク社製）をバリア層１２として形成し、その
上に１２層（TiO2/SiO2の交互層）のダイクロイック多
層膜１４を成膜した。バリア層１２およびダイクロイッ
ク多層膜１４の成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス基
材１０の温度は300度Cであった。このときのガラス基材
１０の屈折率は1.84、バリア層１２の屈折率は1.84、ダ
イクロイック多層膜１４のうちTiO2層１４ａの屈折率は
2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47となった。各膜の屈
折率および厚みを表１に示す。
材１０として使用し、その上に膜厚87nmのLa2xAl2yO
3(x+y)（商品名：Substance M3 Patinal（登録商
標），メルク社製）をバリア層１２として形成し、その
上に１２層（TiO2/SiO2の交互層）のダイクロイック多
層膜１４を成膜した。バリア層１２およびダイクロイッ
ク多層膜１４の成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス基
材１０の温度は300度Cであった。このときのガラス基材
１０の屈折率は1.84、バリア層１２の屈折率は1.84、ダ
イクロイック多層膜１４のうちTiO2層１４ａの屈折率は
2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47となった。各膜の屈
折率および厚みを表１に示す。
【００３１】
【表１】（実施例１）
【００３２】このようにして形成された光学素子は、Pb
とTiO2の反応が認められず、膜内での光吸収も略０であ
った。
とTiO2の反応が認められず、膜内での光吸収も略０であ
った。
【００３３】バリア層１２およびダイクロイック多層膜
１４の分光透過特性（入射角30度とした場合の(p偏光光
量+s偏光光量)／2）および反射光の位相差特性を図３お
よび４に示す。分光透過特性および反射光の位相差特性
は良好である。
１４の分光透過特性（入射角30度とした場合の(p偏光光
量+s偏光光量)／2）および反射光の位相差特性を図３お
よび４に示す。分光透過特性および反射光の位相差特性
は良好である。
【００３４】PbOを多く含むPBH55（商品名）をガラス基
材１０として使用し、その上に膜厚100nmのLa2xAl2yO
3(x+y)（商品名：Substance M3 Patinal（登録商
標），メルク社製）をバリア層１２として形成し、その
上に４層（TiO2/SiO2の交互層）の反射防止多層膜１４
を成膜した。バリア層１２および反射防止多層膜１４の
成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス基材１０の温度は
300度Cであった。このときのガラス基材１０の屈折率は
1.84、バリア層１２の屈折率は1.82、反射防止多層膜１
４のうちTiO2層１４ａの屈折率は2.30、SiO2層１４ｂの
屈折率は1.47となった。各膜の屈折率および厚みを表２
に示す。
材１０として使用し、その上に膜厚100nmのLa2xAl2yO
3(x+y)（商品名：Substance M3 Patinal（登録商
標），メルク社製）をバリア層１２として形成し、その
上に４層（TiO2/SiO2の交互層）の反射防止多層膜１４
を成膜した。バリア層１２および反射防止多層膜１４の
成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス基材１０の温度は
300度Cであった。このときのガラス基材１０の屈折率は
1.84、バリア層１２の屈折率は1.82、反射防止多層膜１
４のうちTiO2層１４ａの屈折率は2.30、SiO2層１４ｂの
屈折率は1.47となった。各膜の屈折率および厚みを表２
に示す。
【００３５】
【表２】（実施例２）
【００３６】このようにして形成された光学素子は、Pb
とTiO2の反応が認められず、膜内での光吸収も略０であ
った。
とTiO2の反応が認められず、膜内での光吸収も略０であ
った。
【００３７】バリア層１２および反射防止多層膜１４の
分光反射特性（入射角０度とした場合の(p偏光光量+s偏
光光量)／2）を図５に示す。分光反射特性は良好であ
る。
分光反射特性（入射角０度とした場合の(p偏光光量+s偏
光光量)／2）を図５に示す。分光反射特性は良好であ
る。
【００３８】PbOを多く含むPBH55（商品名）をガラス基
材１０として使用し、その上にバリア層１２を形成する
ことなく、１２層（TiO2/SiO2の交互層）のダイクロイ
ック多層膜１４を成膜した。ダイクロイック多層膜１４
の成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス基材１０の温度
は300度Cであった。このときのガラス基材１０の屈折率
は1.84、ダイクロイック多層膜１４のうちTiO2層１４ａ
の屈折率は2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47となっ
た。各膜の屈折率および厚みを表３に示す。
材１０として使用し、その上にバリア層１２を形成する
ことなく、１２層（TiO2/SiO2の交互層）のダイクロイ
ック多層膜１４を成膜した。ダイクロイック多層膜１４
の成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス基材１０の温度
は300度Cであった。このときのガラス基材１０の屈折率
は1.84、ダイクロイック多層膜１４のうちTiO2層１４ａ
の屈折率は2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47となっ
た。各膜の屈折率および厚みを表３に示す。
【００３９】
【表３】（比較例１）
【００４０】このようにして形成された光学素子を投映
プロジェクタ装置内に実装し、照明光を照射すると、約
１〜１０時間でPb分子がTiO2層１４ａ内に拡散したこと
が認められ、両者の反応によるTiO2の黒化現象が認めら
れた。膜内での光吸収も認められた。
プロジェクタ装置内に実装し、照明光を照射すると、約
１〜１０時間でPb分子がTiO2層１４ａ内に拡散したこと
が認められ、両者の反応によるTiO2の黒化現象が認めら
れた。膜内での光吸収も認められた。
【００４１】ダイクロイック多層膜１４の分光透過特性
（入射角30度とした場合の(p偏光光量+s偏光光量)／2）
および反射光の位相差特性は図６および７に示されるよ
うに最適化がなされている。
（入射角30度とした場合の(p偏光光量+s偏光光量)／2）
および反射光の位相差特性は図６および７に示されるよ
うに最適化がなされている。
【００４２】PbOを多く含むPBH55（商品名）をガラス基
材１０として使用し、その上にSiO2層をバリア層１２と
して形成し、その上に１２層（TiO2/SiO2の交互層）の
ダイクロイック多層膜１４を成膜した。バリア層１２お
よびダイクロイック多層膜１４の成膜は蒸着法を用いて
行った。ガラス基材１０の温度は300度Cであった。この
ときのガラス基材１０の屈折率は1.84、バリア層１２の
屈折率は1.47、ダイクロイック多層膜１４のうちTiO2層
１４ａの屈折率は2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47と
なった。各膜の屈折率および厚みを表４に示す。
材１０として使用し、その上にSiO2層をバリア層１２と
して形成し、その上に１２層（TiO2/SiO2の交互層）の
ダイクロイック多層膜１４を成膜した。バリア層１２お
よびダイクロイック多層膜１４の成膜は蒸着法を用いて
行った。ガラス基材１０の温度は300度Cであった。この
ときのガラス基材１０の屈折率は1.84、バリア層１２の
屈折率は1.47、ダイクロイック多層膜１４のうちTiO2層
１４ａの屈折率は2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47と
なった。各膜の屈折率および厚みを表４に示す。
【００４３】
【表４】（比較例２）
【００４４】このとき、バリア層１２およびダイクロイ
ック多層膜１４の分光透過特性（入射角30度とした場合
の(p偏光光量+s偏光光量)／2）および反射光の位相差特
性を最適化するように各膜厚を設定した。バリア層１２
およびダイクロイック多層膜１４の分光透過特性および
反射光の位相差特性は図８および９に示されるように良
好である。
ック多層膜１４の分光透過特性（入射角30度とした場合
の(p偏光光量+s偏光光量)／2）および反射光の位相差特
性を最適化するように各膜厚を設定した。バリア層１２
およびダイクロイック多層膜１４の分光透過特性および
反射光の位相差特性は図８および９に示されるように良
好である。
【００４５】しかしながら、分光透過特性および反射光
の位相差特性を最適化したことで、上記バリア層１２を
構成するSiO2層の膜厚が約17nmとなってしまいバリア層
１２の本来の機能を充分に発揮できず、また膜厚制御が
難しいものとなっている。
の位相差特性を最適化したことで、上記バリア層１２を
構成するSiO2層の膜厚が約17nmとなってしまいバリア層
１２の本来の機能を充分に発揮できず、また膜厚制御が
難しいものとなっている。
【００４６】PbOを多く含むPBH55（商品名）をガラス基
材１０として使用し、その上に４層（TiO2/SiO2の交互
層）の反射防止多層膜１４を成膜した。反射防止多層膜
１４の成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス基材１０の
温度は300度Cであった。このときのガラス基材１０の屈
折率は1.84、反射防止多層膜１４のうちTiO2層１４ａの
屈折率は2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47となった。
各膜の屈折率および厚みを表５に示す。
材１０として使用し、その上に４層（TiO2/SiO2の交互
層）の反射防止多層膜１４を成膜した。反射防止多層膜
１４の成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス基材１０の
温度は300度Cであった。このときのガラス基材１０の屈
折率は1.84、反射防止多層膜１４のうちTiO2層１４ａの
屈折率は2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47となった。
各膜の屈折率および厚みを表５に示す。
【００４７】
【表５】（比較例３）
【００４８】このようにして形成された光学素子を投映
プロジェクタ装置内に実装し、照明光を照射すると、約
１〜１０時間でPb分子がTiO2層１４ａ内に拡散したこと
が認められ、両者の反応によるTiO2の黒化現象が認めら
れた。膜内での光吸収も認められた。
プロジェクタ装置内に実装し、照明光を照射すると、約
１〜１０時間でPb分子がTiO2層１４ａ内に拡散したこと
が認められ、両者の反応によるTiO2の黒化現象が認めら
れた。膜内での光吸収も認められた。
【００４９】反射防止多層膜１４の分光反射特性（入射
角０度とした場合の(p偏光光量+s偏光光量)／2）を図１
０に示す。分光反射特性は良好である。
角０度とした場合の(p偏光光量+s偏光光量)／2）を図１
０に示す。分光反射特性は良好である。
【００５０】PbOを多く含むPBH55（商品名）をガラス基
材１０として使用し、その上にSiO2層をバリア層１２と
して形成し、その上に４層（TiO2/SiO2の交互層）の反
射防止多層膜１４を成膜した。バリア層１２および反射
防止多層膜１４の成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス
基材１０の温度は300度Cであった。このときのガラス基
材１０の屈折率は1.84、バリア層１２の屈折率は1.47、
ダイクロイック多層膜１４のうちTiO2層１４ａの屈折率
は2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47となった。各膜の
屈折率および厚みを表６に示す。
材１０として使用し、その上にSiO2層をバリア層１２と
して形成し、その上に４層（TiO2/SiO2の交互層）の反
射防止多層膜１４を成膜した。バリア層１２および反射
防止多層膜１４の成膜は蒸着法を用いて行った。ガラス
基材１０の温度は300度Cであった。このときのガラス基
材１０の屈折率は1.84、バリア層１２の屈折率は1.47、
ダイクロイック多層膜１４のうちTiO2層１４ａの屈折率
は2.30、SiO2層１４ｂの屈折率は1.47となった。各膜の
屈折率および厚みを表６に示す。
【００５１】
【表６】（比較例４）
【００５２】このとき、バリア層１２およびダイクロイ
ック多層膜１４の分光反射特性（入射角30度とした場合
の(p偏光光量+s偏光光量)／2）を最適化するように各膜
厚を設定した。バリア層１２および反射防止多層膜１４
の分光反射特性は図１１に示されるように良好である。
ック多層膜１４の分光反射特性（入射角30度とした場合
の(p偏光光量+s偏光光量)／2）を最適化するように各膜
厚を設定した。バリア層１２および反射防止多層膜１４
の分光反射特性は図１１に示されるように良好である。
【００５３】しかしながら、分光反射特性を最適化した
ことで、上記バリア層１２を構成するSiO2層の膜厚が約
６nmとなってしまいバリア層１２の本来の機能を充分に
発揮できず、また膜厚制御が難しいものとなっている。
ことで、上記バリア層１２を構成するSiO2層の膜厚が約
６nmとなってしまいバリア層１２の本来の機能を充分に
発揮できず、また膜厚制御が難しいものとなっている。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように本発明のバリア層を
有する光学素子によれば、ダイクロイック膜等の多層膜
をバリア層が付設された透光性光学基板上に形成してな
る光学素子において、透光性光学基板の屈折率に対する
バリア層の屈折率範囲を規定することにより、透光性光
学基板内のPb等の多層膜中への拡散を阻止し、多層膜構
成要素との反応に伴う多層膜の光吸収率の上昇を阻止す
る機能を確保しつつ、分光特性や位相差特性に優れ、光
学特性が良好な光学素子を得ることができる。
有する光学素子によれば、ダイクロイック膜等の多層膜
をバリア層が付設された透光性光学基板上に形成してな
る光学素子において、透光性光学基板の屈折率に対する
バリア層の屈折率範囲を規定することにより、透光性光
学基板内のPb等の多層膜中への拡散を阻止し、多層膜構
成要素との反応に伴う多層膜の光吸収率の上昇を阻止す
る機能を確保しつつ、分光特性や位相差特性に優れ、光
学特性が良好な光学素子を得ることができる。
【００５５】さらに、バリア層とダイクロイック多層膜
の膜設計を互いに独立に行うことができるので、開発設
計に要する時間の効率化および製造コストの低廉化を図
ることができる。
の膜設計を互いに独立に行うことができるので、開発設
計に要する時間の効率化および製造コストの低廉化を図
ることができる。
【００５６】また、本発明の光学系およびこの投映プロ
ジェクタ装置は本発明のバリア層を有する光学素子を備
えているので、同様の効果を得ることができる。
ジェクタ装置は本発明のバリア層を有する光学素子を備
えているので、同様の効果を得ることができる。
【図１】本発明の実施形態に係る光学素子間の層構成を
模式的に説明する断面図
模式的に説明する断面図
【図２】本発明の実施形態に係る光学素子が配設された
光学系および投映プロジェクタ装置を示す概略平面図
光学系および投映プロジェクタ装置を示す概略平面図
【図３】本発明の実施例１に係るバリア層およびダイク
ロイック多層膜の分光透過特性を示す図
ロイック多層膜の分光透過特性を示す図
【図４】本発明の実施例１に係るバリア層およびダイク
ロイック多層膜の反射光の位相差特性を示す図
ロイック多層膜の反射光の位相差特性を示す図
【図５】本発明の実施例２に係るバリア層および反射防
止多層膜の分光反射特性を示す図
止多層膜の分光反射特性を示す図
【図６】比較例１に係るダイクロイック多層膜の分光透
過特性を示す図
過特性を示す図
【図７】比較例１に係るダイクロイック多層膜の反射光
の位相差特性を示す図
の位相差特性を示す図
【図８】比較例２に係るバリア層およびダイクロイック
多層膜の分光透過特性を示す図
多層膜の分光透過特性を示す図
【図９】比較例２に係るバリア層およびダイクロイック
多層膜の反射光の位相差特性を示す図
多層膜の反射光の位相差特性を示す図
【図１０】比較例３に係る反射防止多層膜の分光反射特
性を示す図
性を示す図
【図１１】比較例４に係るバリア層および反射防止多層
膜の分光反射特性を示す図
膜の分光反射特性を示す図
１ 色分解合成プリズム
１Ａ 第１のプリズム
１Ｂ 第２のプリズム
１Ｃ 第３のプリズム
２、３、４ 液晶表示パネル
５ 偏光ビームスプリッタ
５Ａ 偏光分離面
６ 投映レンズ
１０ プリズム基板
１２ バリア層
１４ 多層膜
１４ａ ＴｉＯ２層
１４ｂ ＳｉＯ２層
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ 光入出射端面
１０１Ｄ 第１のダイクロイック層／バリア層
１０１Ｅ 第２のダイクロイック層／バリア層
１０３ 光源
１０４ 偏光板
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ａ
(72)発明者 小澤 直樹
埼玉県さいたま市植竹町１丁目324番地
富士写真光機株式会社内
(72)発明者 榎本 淳
埼玉県さいたま市植竹町１丁目324番地
富士写真光機株式会社内
(72)発明者 安田 賢司
埼玉県さいたま市植竹町１丁目324番地
富士写真光機株式会社内
(72)発明者 小島 良雄
神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番
地 日本ビクター株式会社内
(72)発明者 守屋 哲
神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番
地 日本ビクター株式会社内
(72)発明者 茂田 正信
神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番
地 日本ビクター株式会社内
(72)発明者 作間 俊哉
神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番
地 日本ビクター株式会社内
Ｆターム(参考） 2H042 AA28 CA06 CA14 CA15
2H048 FA05 FA07 FA09 FA11 FA24
FA25 GA07 GA09 GA12 GA26
GA35 GA60 GA61
2K009 AA07 BB02 CC03 CC42 DD03
DD04 DD08 EE00
Claims (8)
- 【請求項１】 多層膜が形成される透光性光学基板の該
多層膜側にバリア層が設けられた光学素子であって、 前記透光性光学基板の屈折率Nｓ（基準波長632.8nm）が
1.7≦Nｓ≦1.9の範囲に設定され、 前記バリア層の屈折率Nｂ（基準波長632.8nm）が−0.1
≦Nｂ−Nｓ≦0.1の範囲に設定されていることを特徴と
する光学素子。 - 【請求項２】 前記バリア層がLa2xAl2yO3(x+y)から構
成されてなることを特徴とする請求項１記載の光学素
子。 - 【請求項３】 前記バリア層の厚みが物理的膜厚で20nm
以上であることを特徴とする請求項１または２記載の光
学素子。 - 【請求項４】 前記透光性光学基板がPbO、Nb2O5、TiO2
の少なくとも１つを50重量%以上含む硝材により構成さ
れることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１
項記載の光学素子。 - 【請求項５】 請求項１から４のうちいずれか１項記載
の光学素子が配設されていることを特徴とする光学系。 - 【請求項６】 前記多層膜がダイクロイック膜であるこ
とを特徴とする請求項５記載の光学系。 - 【請求項７】 請求項１から４のうちいずれか１項記載
の光学素子が搭載されていることを特徴とする投映プロ
ジェクタ装置。 - 【請求項８】 前記多層膜がダイクロイック膜であるこ
とを特徴とする請求項７記載の投映プロジェクタ装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2002010767A JP4174216B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | バリア層を有する光学素子、光学系および投映プロジェクタ装置 |
| US10/327,930 US6771420B2 (en) | 2002-01-18 | 2002-12-26 | Optical device with barrier layer, optical system, and projector apparatus |
| CNB031017177A CN1221815C (zh) | 2002-01-18 | 2003-01-17 | 带有阻挡层的光学器件、光学系统以及投影仪装置 |
| DE10301665A DE10301665B4 (de) | 2002-01-18 | 2003-01-17 | Optische Vorrichtung mit Sperrschicht, optisches System und Projektor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002010767A JP4174216B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | バリア層を有する光学素子、光学系および投映プロジェクタ装置 |
Publications (2)
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|---|---|
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| JP4174216B2 JP4174216B2 (ja) | 2008-10-29 |
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|---|---|---|---|
| JP2002010767A Expired - Fee Related JP4174216B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | バリア層を有する光学素子、光学系および投映プロジェクタ装置 |
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|---|---|
| US (1) | US6771420B2 (ja) |
| JP (1) | JP4174216B2 (ja) |
| CN (1) | CN1221815C (ja) |
| DE (1) | DE10301665B4 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2007043300A1 (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Fujifilm Corporation | 光記録媒体用フィルタ及びその製造方法、並びに光記録媒体及びその記録方法及び再生方法 |
| JP2016089266A (ja) * | 2014-11-06 | 2016-05-23 | 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ | 電波透過型多層光学コーティング |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI425244B (zh) * | 2008-03-26 | 2014-02-01 | Nat Applied Res Laboratories | 抗反射膜及其製成方法 |
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