JP3531444B2 - プリズム式ビームスプリッタ - Google Patents

プリズム式ビームスプリッタ

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JP3531444B2 JP31030697A JP31030697A JP3531444B2 JP 3531444 B2 JP3531444 B2 JP 3531444B2 JP 31030697 A JP31030697 A JP 31030697A JP 31030697 A JP31030697 A JP 31030697A JP 3531444 B2 JP3531444 B2 JP 3531444B2
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巖 臼井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はカメラ、複写機、プ
リンター、顕微鏡、望遠鏡等の各種光学製品、光ディス
ク、光導波路結合・分岐用の主要光学部品に用いられる
プリズム式ビームスプリッタに関する。
【0002】
【従来の技術】プリズム式ビームスプリッタ(ハーフミ
ラーと呼ばれることもある)としては2個のプリズムを
使用し、該接合面に光半透過用の薄膜部(光半透膜)を
設ける構成が採られている。このようなビームスプリッ
タは一般に、1)透過率および反射率に対して波長依存
性が小さいこと、2)吸収率が小さいこと等の光学的特
性が要求される。
【0003】これらの要求を満たすために、光半透膜
は、金属層のみを用いたもの、単元素半導体を用いたも
の、金属膜と誘電体膜を用いたもの等の色々な構成のも
のが知られている。金属膜としては銀、アルミニウム、
金、クロムなどの各種の膜が提案されているが、広い波
長域に渡って、透過率と反射率の波長依存性を小さくし
ようとする観点から、一般には銀もしくはアルミニウム
が使用されている。耐環境性を考慮して、銀よりもアル
ミニウムが用いられることが多い。しかしながら、アル
ミニウムを用いた構成は、銀を用いた構成よりも金属薄
膜の膜厚が薄くなり、製造工程における膜厚制御が難し
いという問題がある。そのため、制度の高い光学特性を
要求される場合には銀が用いられることが多い。
【0004】特公昭62−39401号公報には; プリズム/L+Ag+H/プリズム (L:低屈折率誘電体薄膜、H:高屈折率誘電体薄膜、
特に断らない限り、以下同じ) なる構成の半透過鏡が開示されている。また特公平5−
28361号公報は; プリズム/L+H+L+H+Au+H+L+H+L/プ
リズム なる金薄膜を用いた構成の赤外域ハーフミラーが開示さ
れている。特開昭55−41415号公報は; プリズム/Ag+H/プリズム プリズム/H+L+Ag/プリズム プリズム/H+L+Ag+H/プリズム プリズム/H+L+Ag+H+L/プリズム のような金属材料にアルミニウムを用いた構成の半透過
鏡が開示されている。さらに特開昭60−28603号
公報には: プリズム/M+Ag+H/プリズム (Mは中屈折率誘電体薄膜、以下、特に断らない限り、
以下同じ)なる構成のプリズム式ビームスプリッタを開
示している。
【0005】加えて、近年、デジタルカメラ等の普及に
伴い、光吸収が少なく、透過率と反射率が必要とされる
波長領域でほぼ等しく、その率の変化がその波長領域で
小さい(フラットな)特性を有するプリズム式ビームス
プリッタが望まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、透過率と反射率が広い波長域に渡
り、ほぼ等しく、またフラットな特性を有するプリズム
式ビームスプリッタ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】すなわち、本発明は、
折率のほぼ等しいガラスからなる第1および第2プリズ
ムの間に光半透膜が形成されているプリズム式ビームス
プリッタであって、該光半透膜が、第1プリズム側から
第2プリズム側へ順に、屈折率が1 . 80から2 . 40で
あり厚さが30から120nmである第1誘電体層、屈
折率が1 . 38から1 . 80である第2誘電体層、Agか
らなり厚さが5から17nmである金属層、屈折率が
. 38から1 . 80である第3誘電体層、および屈折率
が1 . 80から2 . 40であり厚さが45から120nm
である第4誘電体層の5層積層構成されているプリズム
式ビームスプリッタに関する。図1に本発明のプリズム
式ビームスプリッタの概略断面図を示している。1は第
1プリズム、2は第2プリズムを示し、第1プリズムお
よび第2プリズムは屈折率がほぼ等しい、好ましくは等
しいガラスからなる直角プリズムであり、該直角プリズ
ム1および2の接合面3に光半透膜が形成されている。
この半透膜は、第1プリズム側から第2プリズム側へ順
に、第1誘電体層、第2誘電体層、Agからなる金属
層、第3誘電体層、および第4誘電体層の5層が積層構
成されている。
【0008】本発明においては金属層をはさんで積層さ
れる第2誘電体層および第3誘電体層はプリズムより低
い屈折率を発現しうる低屈折率材料で構成され、屈折率
が1.38から1.80、好ましくは1.45〜1.70を
有するように形成される。低屈折率材料としてはAl2
3、SiO2、MgF2、を使用することが可能で、こ
れらの中でも充填密度の高いAl23またはSiO2
使用することが好ましい。
【0009】第1誘電体層および第4誘電体層はプリズ
ムより高い屈折率を発現しうる高屈折率材料で構成さ
れ、屈折率が1.80〜2.40、好ましくは1.90〜
2.30を有するように形成される。高屈折率材料とし
ては酸化ジルコニウム(ZrO2)と酸化チタン(TiO2)
との混合物、酸化タンタル(Ta25)、TiO2を使用
することが可能で、これらの中でも酸化ジルコニウム
(ZrO2)と酸化チタン(TiO2)との混合物または酸化
タンタル(Ta25)が好ましい。さらに好ましくは第2
誘電体層または第3誘電体層にAl23層を用いた場
合、第1誘電体層および第4誘電体層は酸化ジルコニウ
ム(ZrO2)と酸化チタン(TiO2)との混合物で形成
し、第2誘電体層または第3誘電体層にSiO2層を用
いた場合、第1誘電体層および第4誘電体層はTa25
で構成することが好ましい。
【0010】各層を形成するには真空蒸着法で形成する
ことができ、第1誘電体層は厚さ10〜120nm、好
ましくは30〜90nm、第2誘電体層は厚さ10〜1
80nm、好ましくは30〜150nm、金属層は厚さ
5〜30nm、好ましくは10〜17nm、第3誘電体
層は厚さ10〜180nm、好ましくは20〜170n
m、第4誘電体層は厚さ10〜120nm、好ましくは
45〜100nmに形成する。積層順序は第1プリズム
表面上に第1誘電体層から第4誘電体層に順に積層して
もよいし、また、第2プリズム表面上に第4誘電体層か
ら第1誘電体層に順に積層してもよい。
【0011】入射光線Iは接合面で反射光線Irと透過
光線Itに分けられる。入射光線は第1あるいは第2プ
リズムいずれのプリズム側から入射させてもよいが、光
半透膜が積層されているプリズム側から入射することが
好ましい。
【0012】
【実施例】実施例1 下記表1に示した構成のビームスプリッタを作製した。
なお、5層の光半透膜は第1プリズム上に第1誘電体層
から順次、真空蒸着法により形成し、第2プリズムを接
着剤を用いて接合し、本発明のプリズム式ビームスプリ
ッタを形成した。
【0013】
【表1】
【0014】本実施例の分光特性を図2に示す。図中、
R%はプリズム1側からの入射光の接合面での反射率
(%)、T%は入射光の接合面での透過率(%)であ
る。図2からわかるように、本発明のビームスプリッタ
は反射率と透過率の両者は可視波長域全域に渡って比較
的フラットであり、それぞれ約50%でその差も小さ
く、光損失も少ない。
【0015】実施例2 下記表2に示した構成のビームスプリッタを作製した。
なお、5層の光半透膜は第1プリズム上に第1誘電体層
から順次、真空蒸着法により形成し、第2プリズムを接
着剤を用いて接合し、本発明のプリズム式ビームスプリ
ッタを形成した。
【0016】
【表2】
【0017】本実施例の分光特性を図3に示す。図中、
R%はプリズム1側からの入射光の接合面での反射率
(%)、T%は入射光の接合面での透過率(%)であ
る。図3からわかるように、本発明のビームスプリッタ
は反射率と透過率の両者は可視波長域全域に渡って比較
的フラットであり、それぞれ約50%でその差も小さ
く、光損失も少ない。
【0018】実施例3 下記表3に示した構成のビームスプリッタを作製した。
なお、5層の光半透膜は第1プリズム上に第1誘電体層
から順次、真空蒸着法により形成し、第2プリズムを接
着剤を用いて接合し、本発明のプリズム式ビームスプリ
ッタを形成した。
【0019】
【表3】
【0020】本実施例の分光特性を図4に示す。図中、
R%はプリズム1側からの入射光の接合面での反射率
(%)、T%は入射光の接合面での透過率(%)であ
る。図4からわかるように、本発明のビームスプリッタ
は反射率と透過率の両者は可視波長域全域に渡って比較
的フラットであり、それぞれ約50%でその差も小さ
く、光損失も少ない。
【0021】実施例4 下記表4に示した構成のビームスプリッタを作製した。
なお、5層の光半透膜は第1プリズム上に第1誘電体層
から順次、真空蒸着法により形成し、第2プリズムを接
着剤を用いて接合し、本発明のプリズム式ビームスプリ
ッタを形成した。
【0022】
【表4】
【0023】本実施例の分光特性を図5に示す。図中、
R%はプリズム1側からの入射光の接合面での反射率
(%)、T%は入射光の接合面での透過率(%)であ
る。図5からわかるように、本発明のビームスプリッタ
は反射率と透過率の両者は可視波長域全域に渡って比較
的フラットであり、それぞれ約50%でその差も小さ
く、光損失も少ない。
【0024】
【発明の効果】本発明のプリズム式ビームスプリッタ
は、プリズム+H+<LまたはM>+Ag+<Lまたは
M>+H+プリズム(H:高屈折率物質、M:中屈折率
物質、L:低屈折率物質)の5層構成を有しており、光
吸収が少なく、反射率と透過率がほぼ同じ特性を有して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のプリズム式ビームスプリッタの概略
断面図
【図2】 本発明プリズム式ビームスプリッタ(実施例
1)の分光特性
【図3】 本発明プリズム式ビームスプリッタ(実施例
2)の分光特性
【図4】 本発明プリズム式ビームスプリッタ(実施例
3)の分光特性
【図5】 本発明プリズム式ビームスプリッタ(実施例
4)の分光特性
【符号の説明】
1:第1プリズム、2:第2プリズム、3:接合面、
I:入射光線、Ir:反射光線、It:透過光線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−27106(JP,A) 特開 平1−168855(JP,A) 特開 昭61−11701(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/04 G02B 1/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屈折率のほぼ等しいガラスからなる第1
    および第2プリズムの間に光半透膜が形成されているプ
    リズム式ビームスプリッタであって、該半透膜は、第1
    プリズム側から第2プリズム側へ順に、屈折率が1.8
    0から2.40であり厚さが30から120nmである
    第1誘電体層、屈折率が1.38から1.80である第2
    誘電体層、Agからなり厚さが5から17nmである金
    属層、屈折率が1.38から1.80である第3誘電体
    層、および屈折率が1.80から2.40であり厚さが4
    5から120nmである第4誘電体層の5層積層構成さ
    れているプリズム式ビームスプリッタ。
  2. 【請求項2】 第2誘電体層および第3誘電体層がAl
    23またはSiO2で構成されている、請求項1に記載
    のビームスプリッタ。
  3. 【請求項3】 屈折率のほぼ等しいガラスからなる第1
    および第2プリズムの間に光半透膜が形成されているプ
    リズム式ビームスプリッタであって、該半透膜は、第1
    プリズム側から第2プリズム側へ順に、酸化ジルコニウ
    ム(ZrO2)と酸化チタン(TiO2)との混合物または酸
    化タンタル(Ta25)からなり厚さが30から120n
    mである第1誘電体層、Al23またはSiO2からな
    る第2誘電体層、Agからなり厚さが5から17nmで
    る金属層、Al23またはSiO2からなる第3誘電
    体層、および酸化ジルコニウム(ZrO2)と酸化チタン
    (TiO2)との混合物または酸化タンタル(Ta25)か
    らなり厚さが45から120nmである第4誘電体層の
    5層積層構成されているプリズム式ビームスプリッタ。
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JP5853638B2 (ja) * 2011-11-24 2016-02-09 セイコーエプソン株式会社 ハーフミラー及び画像表示装置
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