JP3397533B2 - 無偏光反射鏡 - Google Patents

無偏光反射鏡

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JP3397533B2 JP21816795A JP21816795A JP3397533B2 JP 3397533 B2 JP3397533 B2 JP 3397533B2 JP 21816795 A JP21816795 A JP 21816795A JP 21816795 A JP21816795 A JP 21816795A JP 3397533 B2 JP3397533 B2 JP 3397533B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、近紫外線から近赤
外線までの波長を対象とした光学系に使用される銀蒸着
層に保護膜を施した無偏光反射鏡に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来から、光学系の反射鏡として金、
銀、アルミニウム等の金属蒸着膜が広く使用されてい
る。特に、銀反射鏡は短波長側の反射率が低い金や1μ
m付近の長波長側の反射率が低いアルミニウム等に比
べ、反射率が全ての波長で均等に高く分光反射率特性に
優れている。 【0003】しかし、銀反射膜は膜強度の耐久性に関し
て問題があるので、一般に銀蒸着膜の上に酸化アルミニ
ウムや酸化ジルコン等の保護膜を蒸着して使用されてお
り、この保護膜によって良好な反射率を維持しながら耐
環境性の向上が図られている。 【0004】実際に、光学系の反射鏡として使用される
場合には、入射角が小さいと影響は少ないが、入射角が
大きくなるにつれて偏光反射率特性が問題になることが
ある。これは、入射角の変化によりP偏光反射率とS偏
光反射率の比である偏光比が変化するためで、入射角が
大きくなる程又は波長が短い程その偏光比は大きくなる
傾向がある。 【0005】偏光比は一般的に次の式で表される。 偏光比=(偏光反射率−S偏光反射率)/(P偏光反射
率+S偏光反射率)×100 【0006】例えば、測光光学系等のような光強度を測
定する光学系では、測定値の正確さを保証するために
は、偏光比を±1%以内とすることが好適である。 【0007】このように、偏光反射率特性を小さくする
ために、偏光が生ずる光学素子の前方に、物体からの光
束の直線偏光成分を円偏光成分に変換するための偏光解
消光学素子を配置し、反射鏡などによる偏光の影響を解
消している。 【0008】また、偏光が発生する光学素子への入射角
が決まっている場合には、特開平5−297207号公
報に示すように、銀蒸着膜上に複数の誘電体膜を積層し
て蒸着し、各層の厚みを調節することによって、任意の
入射角度における偏光比を小さくした反射鏡が使用され
ている。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例の場合には、光学系が大きくなると偏光解消光学素
子も大きくなり、特に結晶の複屈折を利用した偏光解消
光学素子では製造上に問題が生じ、総合透過率が低下
し、重量が重くなるという問題が生ずる。 【0010】また、多層蒸着膜で構成する無偏光反射鏡
の場合には、反射鏡の回転又は往復運動によって、光学
系の物点位置を移動して像を形成する走査光学系におい
て、反射鏡に入射する光線の入射角が時間と共に変化す
ることにより偏光比が変化してしまうので、反射鏡に入
射する全ての入射角で偏光反射率特性を良好に保つこと
が困難になる。 【0011】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
入射角が変化しても広い波長範囲で偏光反射率特性を良
好に保つことができる無偏光反射鏡を提供することにあ
る。 【0012】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る無偏光反射鏡は、基板に銀蒸着膜層及び
保護蒸着膜層を積層した無偏光反射鏡であって、前記銀
蒸着膜層に対し2種類の異なる偏光特性を有する前記保
護蒸着膜層を分割して蒸着したことを特徴とする。 【0013】上述の構成を有する無偏光反射鏡は、基板
に銀蒸着膜を蒸着し、銀蒸着膜に対し2種類の異なる偏
光特性を有する保護蒸着膜を分割して、反射面を形成す
る。 【0014】 【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は実施例の光学系の構成図を示
し、物体Sの前方に銀蒸着された反射面1を有する基板
2が配置され、基板2は紙面に垂直な回転軸3を中心に
回転するようになっている。そして、基板2の反射面1
の反射方向には、結像レンズ4、撮像素子の結像面5が
配列されている。 【0015】基板2の反射面1の銀蒸着面上には、図2
に示すように2つに分割された2種類の保護膜1a、1
bが蒸着されており、保護膜1a、1bの蒸着範囲は、
結像レンズ4により撮像素子の結像面5に結像する光束
の内、それぞれ50%ずつを反射するような構成になっ
ている。ここで、保護膜1aは厚さ70nmのMgF2
であり、保護膜1bは厚さ180nmのSiO2 で、同
一の銀蒸着膜上に半分ずつ蒸着されている。 【0016】物体Sからの光束は基板2の反射面1に入
射し、それぞれ偏光反射率特性の異なる2つの保護膜1
a、1b部分により50%ずつが反射される。この反射
面1で反射された光束は、結像レンズ4に入射し、撮像
素子の結像面5に結像する。撮影に際しては、撮像しな
がら回転軸3を中心にして反射面1を回転させることに
より、物体Sの全体像を走査し、図示しない画像処理に
より平面像として撮像する。 【0017】保護膜1aの部分で反射されるS偏光反射
率をSa、P偏光反射率をPaとし、同様に保護膜1bの部
分で反射されるS偏光反射率をSb、P偏光反射率をPbと
すると、2の結像レンズ4に向かう全光束の偏光反射率
Pt、Stは次式で表される。 Pt=Pa×0.5+Pb×0.5 ・・・(1) St=Sa×0.5+Sb×0.5 ・・・(2) 【0018】図3は厚さ70nmのMgF2保護膜を施し
た銀蒸着膜の入射角45度の場合の偏光反射率特性及び
偏光比を表すグラフ図であり、使用波長は380nmか
ら1000nmで計算している。波長が480nm以上
では偏光比が±1%以内に収まっているが、短波長側で
はP偏光反射率に比較してS偏光反射率が低下し、偏光
比が大きくなっている。 【0019】図4は厚さ180nmのSiO2 保護膜を
施した銀蒸着膜の入射角45度の場合の偏光反射率特性
及び偏光比を表すグラフ図であり、波長が480nm以
上では偏光比が±1%以内に収まっているが、短波長側
ではS偏光反射率に比較してP偏光反射率が低下し、偏
光比が大きくなっている。 【0020】図5は厚さ70nmのMgF2 保護膜を施
した銀蒸着膜の保護膜1a部分と、厚さ180nmのS
iO2 保護膜を施した銀蒸着膜の保護膜1b部分とで、
それぞれ50%ずつ反射された光束の偏光反射率特性及
び偏光比を表すグラフ図であり、入射角は45度であ
る。式(1) 及び(2) から得られるP偏光及びS偏光反射
率から計算される偏光比は、波長380nmから100
0nmの範囲で±1%以内に収まっている。 【0021】図6は厚さ70nmのMgF2 保護膜を施
した銀蒸着膜の入射角60度の場合の偏光反射率特性及
び偏光比を表すグラフ図である。長波長側では偏光比が
±1%以内に収まっているが、短波長側でP偏光反射率
に比較してS偏光反射率が低下し偏光比が大きくなって
おり、入射角が大きくなるに従って偏光比の値が急激に
大きくなっている。 【0022】図7は厚さ180nmのSiO2 保護膜を
施した銀蒸着膜の入射角60度の場合の偏光反射率特性
及び偏光比を表すグラフ図である。長波長側では偏光比
が±1%以内に収まっているが、短波長側でS偏光反射
率に比較してP偏光反射率が低下し、偏光比が大きくな
っている。 【0023】図8は厚さ70nmのMgF2 保護膜を施
した銀蒸着膜の保護膜1a部分と、厚さ180nmのS
iO2 保護膜を施した銀蒸着膜の保護膜1b部分とで、
それぞれ50%ずつ反射された光束の偏光反射率特性及
び偏光比を表すグラフ図であり、入射角は60度であ
る。偏光比は波長380nmから1000nmの範囲で
±1%以内に収まっている。 【0024】図9は入射角75度の場合の厚さ70nm
のMgF2 保護膜を施した銀蒸着膜の偏光反射率特性及
び偏光比を表すグラフ図であり、図6と同様に短波長側
で入射角と共に偏光比が大きくなっている。 【0025】図10は入射角75度の場合の厚さ180
nmのSiO2 保護膜を施した銀蒸着膜の偏光反射率及
び偏光比を表すグラフ図であり、図7と同様に短波長側
で偏光比が大きくなっている。 【0026】図11は入射角75度の場合の厚さ70n
mのMgF2 保護膜1aと厚さ180nmのSiO2
護膜1bで、50%ずつ反射された光束の偏光反射率及
び偏光比を表すグラフ図であり、図8と同様に偏光比は
±1%以内に収まっている。 【0027】なお、上述の実施例の説明に用いた図1の
光学系構成においては、物体Sはほぼ無限遠方にあると
仮定している。即ち、無偏光反射膜の反射面1には略平
行な光束が入射する。しかし、本発明はこのような構成
に限定されるわけではなく、有限距離にある物体から発
する光束、つまり反射面1に発散又は収斂する光束が入
射する場合にも適用できる。 【0028】この場合に、偏光反射率特性の異なる2つ
の保護膜1a、1b部分の境界線の向きは、反射面1と
光の入射平面との交線に平行になるように配置すること
が好ましい。こうすることによって、非平行な光束のよ
うに光の入射角度が反射面1内の場所によって異なる場
合でも、境界線に関して対称な任意の位置で偏光の影響
が平均化されるので、結果として全体の偏光比が小さく
保たれる。 【0029】また、1つの反射面内に形成する偏光反射
率特性の異なる保護膜の数及び配置は、本発明の趣旨を
損わない範囲で、任意に設定できることは勿論である。 【0030】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係る無偏光
反射鏡は、入射角が変化しても短波長域を含む広い波長
帯域において偏光反射率特性が良好に保たれ、偏光解消
光学素子を使用する方法に比較して、反射率の損失が少
なく全体として高い反射率特性が得られる。また、光学
系の大きさが偏光解消光学素子に依存しないので、軽量
化が可能となり、より大きな光学系の製造も可能であ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】実施例の光学系の構成図である。 【図2】反射鏡の正面図である。 【図3】MgF2 保護膜による入射角45度の偏光反射
率特性及び偏光比特性のグラフ図である。 【図4】SiO2 保護膜による入射角45度の偏光反射
率特性及び偏光比特性のグラフ図である。 【図5】2つの範囲に異なる保護膜を施した入射角45
度の偏光反射率特性及び偏光比特性のグラフ図である。 【図6】MgF2 保護膜による入射角60度の偏光反射
率特性及び偏光比特性のグラフ図である。 【図7】SiO2 保護膜による入射角60度の偏光反射
率特性及び偏光比特性のグラフ図である。 【図8】2つの範囲に異なる保護膜を施した入射角60
度の偏光反射率特性及び偏光比特性のグラフ図である。 【図9】MgF2 保護膜による入射角75度の偏光反射
率特性及び偏光比特性のグラフ図である。 【図10】SiO2 保護膜による入射角75度の偏光反
射率特性及び偏光比特性のグラフ図である。 【図11】2つの範囲に異なる保護膜を施した入射角7
5度の偏光反射率特性及び偏光比特性のグラフ図であ
る。 【符号の説明】 1 反射面 2 基板 4 結像レンズ 5 撮像素子の結像面

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 基板に銀蒸着膜層及び保護蒸着膜層を積
    層した無偏光反射鏡であって、前記銀蒸着膜層に対し2
    種類の異なる偏光特性を有する前記保護蒸着膜層を分割
    して蒸着したことを特徴とする無偏光反射鏡。
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