JP2009192708A

JP2009192708A - ビームスプリッター、並びにそれを利用した一眼レフデジタルカメラ及びオートフォーカスビデオカメラ

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Publication number: JP2009192708A
Application number: JP2008031808A
Authority: JP
Inventors: Hideo Fujii; 秀雄藤井
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2009-08-27

Abstract

【課題】広い波長域で非偏光性を有する非偏光ビームスプリッターを安いコストで提供する。
【解決手段】入射角30〜60°の光束を分岐させるビームスプリッターであって、屈折率1.43〜1.56の透明基材からなる２つのプリズムと、前記プリズム間に挿入された屈折率1.95〜2.55の高屈折率透明膜と屈折率1.35〜1.50の低屈折率透明膜とを交互に積層してなる少なくとも９層の多層膜とで構成され、前記多層膜の前記プリズムに接する面が高屈折率膜であり、波長400〜700 nmにおける最大反射率と最小反射率との差が15％以下であることを特徴とする入射角依存性の小さいビームスプリッター。
【選択図】図１−１

Description

本発明は、一つの光束を二つの光束に分離する光学素子であって、それぞれの光束が広い波長域で、かつ広い光線入射角度に対して反射率（及び透過率）変化が少ないビームスプリッターに関する。

近年、銀塩フィルムに代わり、CCDやCMOS等の撮像素子で撮影した画像を電気信号に変換して記録素子に記憶するデジタルカメラが普及している。デジタルカメラでも一眼レフタイプは、銀塩フィルムを用いるカメラの場合と同様に、撮影レンズによって結ばれた被写体の像を直接ファインダーで観察することができるため、空間的な視差が発生しないという利点がある。

従来から知られている一眼レフカメラの一例として、誘電体多層膜が積層されたハーフミラー面を有するビームスプリッターを設けて、そのハーフミラー面で撮像レンズを透過した光束を分岐して、一方の光束を撮像面である撮像素子に、もう一方の光束をファインダー光学系に導くものがある。その誘電体多層膜は、所定の角度でハーフミラー面に入射した光束の可視域（波長400〜700 nm）の成分に対して最適な反射（又は透過）特性が得られる様に設計されている。

この様なビームスプリッターとして、特開昭63-56605号（特許文献１）は45度プリズム接合面に７層膜を挿入した可視域で反射率40〜50％（透過率60〜50％）のタイプを提案している。しかしながら、特開昭63-56605号（特許文献１）に記載された膜構成（本願の表１に記載した膜構成）を有するビームスプリッターは、波長400〜700 nmの可視光において入射角が30〜60°変化すると分光反射率は本願図3-1に示す様になり、最大反射率は46〜73％の範囲で変動し、最小反射率は11〜39％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は62％に達する。

特開平9-243808号（特許文献２）は、45度プリズム接合面に11層膜、又は13層膜を挿入した可視域で反射率35〜60％（透過率65〜40％）のビームスプリッターを提案している。しかしながら、特開平9-243808号（特許文献２）に記載された膜構成（本願の表２に記載した膜構成）を有するビームスプリッターは、波長400〜700 nmの可視光において入射角が30〜60°変化すると分光反射率は本願図3-2に示す様になり、最大反射率は54〜81％の範囲で変動し、最小反射率は14〜41％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は67％に達する。

さらに特開2001-215608号（特許文献３）は、45度プリズム接合面に13層膜を挿入した、可視域で反射率30％（透過率70％）のビームスプリッターを提案している。このビームスプリッターは45±10°の範囲で反射率変動が少ないと記載されている。しかしながら、特開2001-215608号（特許文献３）に記載された膜構成（本願の表３に記載した膜構成）を有するビームスプリッターは、波長400〜700 nmの可視光において入射角が30〜60°変化すると分光反射率は本願図3-3に示す様になり、最大反射率は28〜53％の範囲で変動し、最小反射率は22〜36％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は21％に達する。

特開昭63-56605号公報特開平9-243808号公報特開2001-215608号公報

従って、本発明の目的は、波長400〜700 nmの可視光域において、入射角が30〜60°変化したときの反射率（透過率）変動が15％以下となるビームスプリッターを提供することである。

上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、２枚の透明基材の間に、高屈折率透明膜と低屈折率透明膜とからなる少なくとも９層の透明膜を積層してなる多層膜を有するビームスプリッターにおいて、透明基材の屈折率、高屈折率透明膜及び低屈折率透明膜の屈折率を規定することにより、可視光域で入射角依存性が極めて小さいビームスプリッターが得られることを発見し、本発明に想到した。

即ち、本発明の入射角依存性の小さいビームスプリッターは、入射角30〜60°の光束を分岐させるビームスプリッターであって、屈折率1.43〜1.56の透明基材からなる２つのプリズムと、前記プリズム間に挿入された屈折率1.95〜2.55の高屈折率透明膜と屈折率1.35〜1.50の低屈折率透明膜とを交互に少なくとも９層積層してなる多層膜とで構成され、前記多層膜の前記プリズムに接する面が高屈折率膜であり、波長400〜700 nmにおける最大反射率（最小透過率）と最小反射率（最大透過率）との差が15％以下であることを特徴とする。

前記多層膜は９層構成であるのが好ましい。前記多層膜は入射媒質側から１層目の高屈折率膜の光学膜厚が190〜290 nmであり、２層目の低屈折率膜の光学膜厚が10〜230 nmであり、３層目の高屈折率膜の光学膜厚が160〜280 nmであり、４層目の低屈折率膜の光学膜厚が5〜230 nmであり、５層目の高屈折率膜の光学膜厚が370〜500 nmであり、６層目の低屈折率膜の光学膜厚が40〜160 nmであり、７層目の高屈折率膜の光学膜厚が50〜180 nmであり、８層目の低屈折率膜の光学膜厚が30〜140 nmであり、９層目の高屈折率膜の光学膜厚が5〜130 nmであるのが好ましい。

前記高屈折率膜はTa₂O₅、TiO₂、Nb₂O₅、ZrO₂、HfO₂、CeO₂、SnO₂、In₂O₃、ZnO、ZnS、La₂O₃及びSb₂O₃からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなり、前記低屈折率膜はNaF、CaF₂、LiF、MgF₂及びSiO₂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなるのが好ましい。

本発明のビームスプリッターは、波長400〜700 nmの平均反射率が10〜50％（平均透過率が50〜90％）であるのが好ましい。

前記多層膜の一方の側に屈折率1.40〜1.65の接着剤層が形成されているのが好ましい。

本発明の一眼レフデジタルカメラは、前記ビームスプリッターを使用したことを特徴とする。

本発明のオートフォーカスビデオカメラは、前記ビームスプリッターを使用したことを特徴とする。

本発明のビームスプリッターは、波長400〜700 nmの可視光域において、入射角が30〜60°と大きく変化しても反射率変動を15％以下に押さえることができる。しかも、波長400〜700 nmにおける平均反射率を10〜50％の範囲で任意に選ぶことができるため、一眼レフデジタルカメラやオートフォーカスビデオカメラのハーフミラー面等に好適である。

[1] ビームスプリッター
(1)構成
ビームスプリッターは、例えば２つの直角二等辺三角形プリズムの斜面を貼り合わせてなる構成（図2-1）であり、２つの透明プリズム基材の間の接合面１に、屈折率1.95〜2.55の高屈折率透明膜と屈折率1.35〜1.50の低屈折率透明膜とを交互に少なくとも９層積層してなる多層膜２を挿入してなる。ビームスプリッターに入射した光Linは、接合面１に設けられた多層膜２で透過光Lt及び反射光Lrに分割される。

前記多層膜の前記プリズムに接する面は高屈折率膜である。すなわち、前記多層膜は、［プリズム基材−高屈折率膜−低屈折率膜−高屈折率膜・・・低屈折率膜−高屈折率膜−プリズム基材］といった構成を有する。前記多層膜は５層以上からなるのが好ましく、９層以上からなるのがさらに好ましく、９層からなるのが最も好ましい。

９層以上の構成を取ることにより、本発明のビームスプリッターは、波長400〜700 nmにおける最大反射率（最小透過率）と最小反射率（最大透過率）との差が15％以下となる。

前記多層膜が５層構成である場合、入射媒質側から
１層目の高屈折率膜の光学膜厚が190〜290 nmであり、195〜285 nmであるのが好ましく、
２層目の低屈折率膜の光学膜厚が10〜230 nmであり、15〜225 nmであるのが好ましく、
３層目の高屈折率膜の光学膜厚が160〜280 nmであり、165〜275 nmであるのが好ましく、
４層目の低屈折率膜の光学膜厚が5〜230 nmであり、10〜225 nmであるのが好ましく、
５層目の高屈折率膜の光学膜厚が370〜500 nmであり、375〜495 nmであるのが好ましい。

前記多層膜が７層構成である場合、入射媒質側から
１層目の高屈折率膜の光学膜厚が190〜290 nmであり、195〜285 nmであるのが好ましく、
２層目の低屈折率膜の光学膜厚が10〜230 nmであり、15〜225 nmであるのが好ましく、
３層目の高屈折率膜の光学膜厚が160〜280 nmであり、165〜275 nmであるのが好ましく、
４層目の低屈折率膜の光学膜厚が5〜230 nmであり、10〜225 nmであるのが好ましく、
５層目の高屈折率膜の光学膜厚が370〜500 nmであり、375〜495 nmであるのが好ましく、
６層目の低屈折率膜の光学膜厚が40〜160 nmであり、45〜155 nmであるのが好ましく、
７層目の高屈折率膜の光学膜厚が50〜180 nmであり、55〜175 nmであるのが好ましい。

前記多層膜が９層構成である場合、入射媒質側から
１層目の高屈折率膜の光学膜厚が190〜290 nmであり、195〜285 nmであるのが好ましく、
２層目の低屈折率膜の光学膜厚が10〜230 nmであり、15〜225 nmであるのが好ましく、
３層目の高屈折率膜の光学膜厚が160〜280 nmであり、165〜275 nmであるのが好ましく、
４層目の低屈折率膜の光学膜厚が5〜230 nmであり、10〜225 nmであるのが好ましく、
５層目の高屈折率膜の光学膜厚が370〜500 nmであり、375〜495 nmであるのが好ましく、
６層目の低屈折率膜の光学膜厚が40〜160 nmであり、45〜155 nmであるのが好ましく、
７層目の高屈折率膜の光学膜厚が50〜180 nmであり、55〜175 nmであるのが好ましく、
８層目の低屈折率膜の光学膜厚が30〜140 nmであり、35〜135 nmであるのが好ましく、
９層目の高屈折率膜の光学膜厚が5〜130 nmであり、10〜125 nmであるのが好ましい。

前記高屈折率膜はTa₂O₅、TiO₂、Nb₂O₅、ZrO₂、HfO₂、CeO₂、SnO₂、In₂O₃、ZnO、ZnS、La₂O₃及びSb₂O₃からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなるのが好ましく、特にTa₂O₅、TiO₂、Nb₂O₅、ZrO₂及びHfO₂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなるのが好ましい。

前記低屈折率膜はNaF、CaF₂、LiF、MgF₂及びSiO₂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなるのが好ましく、特にMgF₂又はSiO₂からなるのが好ましい。

前記多層膜の各層は、既存の方法で形成することができる。例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、化学蒸着法(CVD)等の気相成膜法（乾式めっき法）、湿式めっき法、ディップコーティング法、超音波ミストコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法及びインクジェットコーティング法が挙げられる。気相成膜法については、例えば、特開2001-59172号公報、特開2001-81548号公報に記載された方法を用いることができ、超音波ミストコーティング法については、特許3159780号等に記載されている方法等を用いることができる。特に真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ディップコーティング法、超音波ミストコーティング法、スプレーコーティング法及びスピンコーティング法を用いるのが好ましい。全層を同一の方法で形成しても良いが、各層ごとに最適な方法を選んで形成してもよい。

前記多層膜の一方の側に屈折率1.40〜1.65の接着剤層が形成されているのが好ましい。すなわち、２つの透明プリズム基材のうちの１つの基材に前記方法で多層膜を形成した後に、前記多層膜を挟む様にもう１つの基材を貼り合わせる際、屈折率1.40〜1.65となる接着剤を使用するのが好ましい。

(2)設計
(i)多層膜の層数の最適化
プリズム材料として最もよく使用されるBK7（n=1.518）、高屈折率透明膜材料としてNb₂O₅（n=2.35）、及び低屈折率透明膜材料としてSiO₂（n=1.48）を使用し、本発明のビームスプリッターの構成に至った経緯を説明する。

図2-1に示す様に、斜面同士を貼り合わせた２つの直角二等辺三角形プリズムと、前記２つのプリズム間に挿入した多層膜（前記高屈折率透明膜材料及び前記低屈折率透明膜材料を交互に積層してなる）とからなるビームスプリッターを形成し、前記多層膜の各光学膜厚の最適化を行った。各光学膜厚は、入射角が30°、45°及び60°の各場合において波長400〜700 nmにおける平均反射率が50％に近づく様に最適化した。

前記多層膜が７層膜の場合、表４に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図4-1の様になる。最大反射率は51〜55％の範囲で変動し、最小反射率は33〜40％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は22％になる。

前記多層膜が８層膜の場合、表５に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図4-2の様になる。最大反射率は50〜55％の範囲で変動し、最小反射率は33〜42％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は22％になる。

前記多層膜が９層膜の場合、表６に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図4-3の様になる。最大反射率は50〜53％の範囲で変動し、最小反射率は40〜46％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は13％になる。

前記多層膜が10層膜の場合、表７に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図4-4の様になる。最大反射率は51〜53％の範囲で変動し、最小反射率は40〜46％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は９層膜の場合と同様13％になる。

前記多層膜が11層膜の場合、表８に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図4-5の様になる。最大反射率は51〜53％の範囲で変動し、最小反射率は44〜47％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は９層膜の場合より減少して９％になる。

前記多層膜が12層膜の場合、表９に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図4-6の様になる。最大反射率は50〜53％の範囲で変動し、最小反射率は44〜47％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は11層膜の場合と同様９％になる。

前記多層膜が13層膜の場合、表10に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図4-7の様になる。最大反射率は52〜53％の範囲で変動し、最小反射率は45〜48％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は11層膜の場合よりやや減少して８％になる。

以上の計算結果から、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化するときの反射率変動は層数を増やしていくと９層までは大きく改善していくが、それ以上層数を増やしても改善幅はそれほど大きくないことが分かる。

(ii)基材の屈折率の最適化
プリズム基材として光学ガラスであるFK03（n=1.440）、石英（n=1.480）、PSK3（n=1.553）及びSK5（n=1.590）を使用したビームスプリッターを構成した。多層膜は、高屈折率透明膜材料としてNb₂O₅（n=2.35）、低屈折率透明膜材料としてSiO₂（n=1.48）を使用した９層構成とし、図2-1に示す様に、斜面同士を貼り合わせた２つの直角二等辺三角形プリズムと、前記２つのプリズム間に挿入した多層膜とからなるビームスプリッターを形成し、前記多層膜の各光学膜厚の最適化を行った。各光学膜厚は、入射角が30°、45°及び60°の各場合において波長400〜700 nmにおける平均反射率が50％に近づく様に最適化した。

プリズム基材としてFK03（n=1.440）を用いた場合、表11に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図5-1の様になる。最大反射率は49〜54％の範囲で変動し、最小反射率は40〜45％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は14％になる。

プリズム基材として石英（n=1.480）を用いた場合、表12に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図5-2の様になる。最大反射率は50〜54％の範囲で変動し、最小反射率は41〜45％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は13％になる。

プリズム基材としてPSK3（n=1.553）を用いた場合、表13に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図5-3の様になる。最大反射率は48〜56％の範囲で変動し、最小反射率は42〜47％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は14％になる。

プリズム基材としてSK5（n=1.590）を用いた場合、表14に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図5-4の様になる。最大反射率は47〜60％の範囲で変動し、最小反射率は40〜48％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は20％になる。

以上の計算結果から、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化するときの反射率変動幅が15％以下となるプリズム基材の屈折率は1.43〜1.56であることが分かる。

(iii)平均反射率の設定
本発明のビームスプリッターは波長400〜700 nmにおける平均反射率を10〜50％の範囲で任意に選ぶことができる。

プリズム材料としてBK7（n=1.528）、高屈折率透明膜材料としてNb₂O₅（n=2.35）、及び低屈折率透明膜材料としてSiO₂（n=1.48）を使用した９層構成の多層膜を用いて前記と同様にしてビームスプリッターを形成し、入射角が30°、45°及び60°の各場合において波長400〜700 nmにおける平均反射率が10％、20％、30％、40％、60％に近づく様にそれぞれ多層膜の各光学膜厚を最適化した。

波長400〜700 nmにおける平均反射率が10％になる様に最適化を行った場合、表15に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図5-5の様になる。最大反射率は9〜14％の範囲で変動し、最小反射率は6〜11％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は8％になる。

波長400〜700 nmにおける平均反射率が20％になる様に最適化を行った場合、表16に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図5-6の様になる。最大反射率は18〜25％の範囲で変動し、最小反射率は16〜20％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は9％になる。

波長400〜700 nmにおける平均反射率が30％になる様に最適化を行った場合、表17に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図5-7の様になる。最大反射率は30〜35％の範囲で変動し、最小反射率は24〜25％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は11％になる。

波長400〜700 nmにおける平均反射率が40％になる様に最適化を行った場合、表18に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図5-8の様になる。最大反射率は38〜43％の範囲で変動し、最小反射率は31〜37％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は８％になる。

波長400〜700 nmにおける平均反射率が60％になる様に最適化を行った場合、表19に示す膜構成となり、波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°変化すると分光反射率は図5-9の様になる。最大反射率は54〜64％の範囲で変動し、最小反射率は45〜49％の範囲で変動し、反射率の最大変動幅は19％になるため好ましくない。

以上述べた様に、本発明に規定する膜構成を有するビームスプリッターは、可視域の波長400〜700 nmにおいて入射角が30〜60°と大きく変化しても反射率変動幅を15％以下の抑えることができ、本発明の目的を達成することができる。しかも、波長400〜700 nmにおける平均反射率を10〜50％の範囲で任意に選ぶことができるという利点もある。

[2]一眼レフデジタルカメラ及びオートフォーカスビデオカメラ
本発明のビームスプリッターは、一眼レフデジタルカメラやオートフォーカスビデオカメラに好適に使用できる。

以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
図2-2に示す様な、光学ガラスBK7（Nd=1.518）製の直角二等辺三角形型のプリズム（等しい２辺の長さxが30 mm、幅yが40 mm ）の２つの面a,bに、表20に示す膜構成を有する反射防止膜を、日本電子株式会社製イオンプレーティング装置（JEIP900）を用いて真空蒸着法で形成した。この反射防止膜の入射角５°と30°における波長350〜850 nmの分光反射率を株式会社日立製作所製U-4000分光高度計にて測定した結果を図6-1に示す。

１つの直角二等辺三角形プリズムの斜面cに、日本電子株式会社製イオンプレーティング装置（JEIP900）を用いて表21（表６と同一光学膜厚）に示す膜構成の多層膜をイオンプレート法にて成膜し、その成膜面ともう１つの直角二等辺三角形プリズムの斜面cとをオプティカルコンタクト法で接合し、図2-1に示す様な50％反射ビームスプリッターを作製した。

実施例２
１つの直角二等辺三角形プリズムの斜面cに、表21に示す膜構成の多層膜に代えて表22（表15と同一光学膜厚）に示す膜構成の多層膜を成膜した以外は実施例１と同様にして、10％反射ビームスプリッターを作製した。

実施例３
１つの直角二等辺三角形プリズムの斜面cに、表21に示す膜構成の多層膜に代えて表23（表17と同一光学膜厚）に示す膜構成の多層膜を成膜した以外は実施例１と同様にして、30％反射ビームスプリッターを作製した。

実施例４
オプティカルコンタクト法で接合する代わりに電気化学工業株式会社製のハードロックOP-1030K（nd=1.528）にて接合した以外は実施例１と同様にして、50％反射ビームスプリッターを作製した。

比較例
１つの直角二等辺三角形プリズムの斜面cに、表21に代えて表24（表３と同一光学膜厚）に示す膜構成の多層膜を真空蒸着法にて成膜し、その成膜面ともう１つの直角二等辺三角形プリズムの斜面cとを電気化学工業株式会社製のハードロックOP-1030K（nd=1.528）にて接合した以外は実施例１と同様にして、50％反射ビームスプリッターを作製した。

図７に示す様に、実施例１〜４及び比較例で作製した各ビームスプリッターの接合面への入射角が30°、45°及び60°となる様に、長方形面bに光源からの光を-23°、0°及び+23°で入射（図７において、それぞれL1、L2及びL3）させて、株式会社日立製作所U-4000分光光度系計を用いて、波長350〜850 nmにおける分光反射率のS偏光成分RsとP偏光成分Rpを測定した。このRsとRpを用いて平均反射率Rn［＝Rs+Rp］を求め、それぞれ図1-1〜1-4及び図6-2に示した。図1-1〜図1-4及び図6-2から、本実施例の９層膜構成を用いれば、ビームスプリッターの長方形面bへの入射角が-23〜+23°の間（ビームスプリッター接合面への入射角が30〜60°の間）で変化しても、波長400〜700 nmの分光反射率の変動幅を15％以下に抑えることができ、また波長400〜700 nmの分光反射率を10〜50％の範囲で任意に選ぶことができることが分かった。

実施例１で作製したビームスプリッターの入射角-23°、0°及び23°での分光反射率を示すグラフである。実施例２で作製したビームスプリッターの入射角-23°、0°及び23°での分光反射率を示すグラフである。実施例３で作製したビームスプリッターの入射角-23°、0°及び23°での分光反射率を示すグラフである。実施例４で作製したビームスプリッターの入射角-23°、0°及び23°での分光反射率を示すグラフである。直角二等辺三角形プリズムを利用した本発明のビームスプリッターの一例を示す模式図である。直角二等辺三角形プリズムを示す模式図である。接合面に表１に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表２に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表３に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表４に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表５に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表６に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表７に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表８に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表９に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表10に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表11に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表12に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表13に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表14に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表15に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表16に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表17に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表18に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表19に示す多層膜を形成してなるビームスプリッターの接合面への入射角30°、45°及び60°での分光反射率を示すグラフである。接合面に表20に示す反射防止膜への入射角５°及び30°°での分光反射率を示すグラフである。比較例で作製したビームスプリッターの入射角-23°、0°及び23°での分光反射率を示すグラフである。接合面への入射角が30°、45°及び60°となる様にビームスプリッターに光を入射させる方法を説明するための図である。

符号の説明

a・・・面
b・・・面
c・・・斜面
１・・・接合面
２・・・多層膜
３・・・ビームスプリッター
Lin・・・入射光
Lr・・・反射光
Lt・・・透過光

Claims

入射角30〜60°の光束を分岐させるビームスプリッターであって、屈折率1.43〜1.56の透明基材からなる２つのプリズムと、前記プリズム間に挿入された屈折率1.95〜2.55の高屈折率透明膜と屈折率1.35〜1.50の低屈折率透明膜とを交互に積層してなる少なくとも９層の多層膜とで構成され、前記多層膜の前記プリズムに接する面が高屈折率膜であり、波長400〜700 nmにおける最大反射率と最小反射率との差が15％以下であることを特徴とする入射角依存性の小さいビームスプリッター。
請求項１に記載のビームスプリッターにおいて、前記多層膜が９層構成であることを特徴とする入射角依存性の小さいビームスプリッター。
請求項２に記載のビームスプリッターにおいて、前記多層膜は入射媒質側から
１層目の高屈折率膜の光学膜厚が190〜290 nmであり、
２層目の低屈折率膜の光学膜厚が10〜230 nmであり、
３層目の高屈折率膜の光学膜厚が160〜280 nmであり、
４層目の低屈折率膜の光学膜厚が5〜230 nmであり、
５層目の高屈折率膜の光学膜厚が370〜500 nmであり、
６層目の低屈折率膜の光学膜厚が40〜160 nmであり、
７層目の高屈折率膜の光学膜厚が50〜180 nmであり、
８層目の低屈折率膜の光学膜厚が30〜140 nmであり、
９層目の高屈折率膜の光学膜厚が5〜130 nmであることを特徴とする入射角依存性の小さいビームスプリッター。
請求項１〜３のいずれかに記載のビームスプリッターにおいて、前記高屈折率膜がTa₂O₅、TiO₂、Nb₂O₅、ZrO₂、HfO₂、CeO₂、SnO₂、In₂O₃、ZnO、ZnS、La₂O₃及びSb₂O₃からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなり、前記低屈折率膜がNaF、CaF₂、LiF、MgF₂及びSiO₂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなることを特徴とする入射角依存性の小さいビームスプリッター。
請求項１〜４のいずれかに記載のビームスプリッターにおいて、波長400〜700 nmの平均反射率が10〜50％（平均透過率が50〜90％）であることを特徴とする入射角依存性の小さいビームスプリッター。
請求項１〜５のいずれかに記載のビームスプリッターにおいて、前記多層膜の一方の側に屈折率1.40〜1.65の接着剤層が形成されていることを特徴とする入射角依存性の小さいビームスプリッター。
請求項１〜６のいずれかに記載のビームスプリッターを使用した一眼レフデジタルカメラ。
請求項１〜６のいずれかに記載のビームスプリッターを使用したオートフォーカスビデオカメラ。