JP5123099B2 - １／２波長板 - Google Patents
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Description
本発明は、複屈折を起こす結晶である水晶を用いて直線偏光の入射光の偏光を９０°回転させる機能を有する１／２波長板に関するものである。
近年では、高密度実装基板のビアホールの形成などにレーザ加工装置が用いられている。このようなレーザ加工装置では、例えば、基本波に対して高調波を発生させることで得られる複数の波長のレーザ光を同時に用いることで、様々な加工形状が得られるようにしている（特許文献１参照）。また、このレーザ加工においては、よく知られているように、直線偏光のレーザ光の偏光方向を、１／２波長板を用いて制御している。
上述した１／２波長板としては、光出力の高いレーザに耐えられるように、一般には、２枚の水晶板から構成されている。２枚の水晶板の板厚の差により、所望とする波長の光に対応させるようにしている。この１／２波長板は、２枚の水晶板の各々の主面に平行な光学軸が互いに９０°異なる状態とし、水晶板の主面に垂直に入射する光の偏光方向を、主面に平行な面内で９０°回転させるようにしている。また、よく知られているように、水晶板をより高い精度で加工し、２枚の水晶板の光学軸の関係が正確に９０°となるようにすることで、対象となる光が透過するときの常光と異常光との位相差が、より１８０°に近くなるようにしている。
しかしながら、複数の波長のレーザ光を用いる場合、波長毎に１／２波長板が必要になり、部品点数の増加を招くという問題がある。例えば、３つの波長のレーザ光を用いる場合、２枚の水晶板を貼り合わせた１／２波長板が３個必要となる。また、特許文献１では、１／２波長板を回転させることで、１つの１／２波長板で複数の波長のレーザ光に対応させるようにしているが、この場合、１／２波長板を回転させる回転装置が必要となる。これらのように、複数の波長の光源の偏光状態を１／２波長板により制御しようとする場合、部品点数の増加を招くという問題がある。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、複数の１／２波長板を用いるなど部品点数の増加を招くことなく、複数の波長の光源の偏光状態を１／２波長板により制御（変更）できるようにすることを目的とする。
本発明に係る１／２波長板は、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第１の水晶部品と、板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する第２の水晶部品と、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第３の水晶部品と、板厚０．４２５ｍｍ、０．５１０ｍｍ、０．５９５ｍｍ、０．６８０ｍｍ、０．７６５ｍｍ、０．８５０ｍｍのいずれか１つとなる水晶板に対応する第４の水晶部品と、を備え、入射光の入射方向をＺ軸とし、入射光の偏光方向をＸ軸とし、Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向をＹ軸としたＸＹＺ直交座標系を定義した場合、前記第１，第２，第３および第４の水晶部品は、各々の主面がＸＹ平面に平行に配置されており、且つ前記第１，第２，第３および第４の水晶部品の前記板厚はＺ軸方向の寸法であり、前記第１，第２，第３および第４の水晶部品は、各々が互いに前記主面が平行な状態で、入射光の入射側から前記第１の水晶部品、前記第２の水晶部品、前記第３の水晶部品、前記第４の水晶部品の順に重ねて配置されており、前記第１，第２，第３，および第４の水晶部品における光学軸は、各々の水晶部品において前記主面に平行とされ、前記第１の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記第１の水晶部品の主面内に想定された任意の直線に対し２７°であり、前記第２の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し−４５°であり、前記第３の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し６３°であり、前記第４の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し０°であることを特徴とする。
上記１／２波長板において、前記第１の水晶部品および前記第３の水晶部品は、板厚０．１７ｍｍの水晶板から構成され、前記第２の水晶部品は、板厚０．２５５ｍｍの水晶板から構成され、前記第４の水晶部品は、板厚０．４２５ｍｍ、０．５１０ｍｍ、０．５９５ｍｍ、０．６８０ｍｍ、０．７６５ｍｍ、０．８５０ｍｍのいずれか１つとなる水晶板から構成されていることを特徴とする。
以上説明したように、本発明によれば、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第１の水晶部品と、板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する第２の水晶部品と、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第３の水晶部品と、板厚０．４２５ｍｍ、０．５１０ｍｍ、０．５９５ｍｍ、０．６８０ｍｍ、０．７６５ｍｍ、０．８５０ｍｍのいずれか１つとなる水晶板に対応する第４の水晶部品とを備えるようにしたので、複数の１／２波長板を用いるなど部品点数の増加を招くことなく、複数の波長の光源の偏光状態を１／２波長板により変更できるようになるという優れた効果が得られる。
以下、本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について図を参照して説明する。
［第一の実施形態］
はじめに、本発明の第一の実施形態について図１を用いて説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施形態における１／２波長板は、水晶部品（第１の水晶部品）１０１と、水晶部品（第２の水晶部品）１０２と、水晶部品（第３の水晶部品）１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）１０４とを備えるようにしたものである。各水晶部品１０１〜１０４は、水晶板から構成され、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
はじめに、本発明の第一の実施形態について図１を用いて説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施形態における１／２波長板は、水晶部品（第１の水晶部品）１０１と、水晶部品（第２の水晶部品）１０２と、水晶部品（第３の水晶部品）１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）１０４とを備えるようにしたものである。各水晶部品１０１〜１０４は、水晶板から構成され、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
なお、図１において、対象となる入射光の偏光方向をＸ軸とし、対象となる入射光の入射方向をＺ軸としている。各水晶部品１０１〜１０４を構成している水晶板の主面をＸＹ平面に平行に配置すると、各水晶部品１０１〜１０４を構成している水晶板の光学軸は、ＸＹ平面上に配置されることになる。また、各水晶部品１０１〜１０４を構成している水晶板の板厚は、Ｚ軸方向の寸法となる。
加えて、本実施形態における１／２波長板において、水晶部品１０１は、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応（相当）し、水晶部品１０２は、板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応し、水晶板１０３は、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応し、水晶部品１０４は、板厚０．４２５ｍｍの水晶板に対応する。例えば、水晶部品１０１および水晶部品１０３は、板厚０．１７ｍｍの水晶板から構成され、水晶部品１０２および水晶部品１０４は、板厚０．２５５ｍｍの水晶板から構成されている。これら板厚は、０．０８５ｍｍを基準として、水晶部品１０１の板厚：水晶部品１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品１０４の板厚＝２：３：２：５の関係となっている。
ここで、水晶部品１０１〜１０４の光学軸は、それぞれ異なる方向を向いている。
前記ＸＹ平面内に任意の直線を想定し、この任意の直線を基準にして、平面内における反時計回り方向を「＋（プラス）」、時計回り方向を「−（マイナス）」として説明する。このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品１０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
前記ＸＹ平面内に任意の直線を想定し、この任意の直線を基準にして、平面内における反時計回り方向を「＋（プラス）」、時計回り方向を「−（マイナス）」として説明する。このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品１０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
言い換えれば、水晶部品１０１、水晶部品１０２、水晶部品１０３、および水晶部品１０４を、平面視長方形の水晶板から構成する場合、長方形の中で選択した一辺に対し、水晶部品１０１の水晶板の光学軸の角度差を＋２７°とし、水晶部品１０２の水晶板の光学軸の角度差を−４５°とし、水晶部品１０３の水晶板の光学軸の角度差を＋６３°とし、水晶部品１０４の水晶板の光学軸の角度差を０°として１／２波長板を構成すればよい。
このように構成された本実施の形態１における１／２波長板によれば、波長２５３〜２７４ｎｍ，３１７〜３６２ｎｍ，４６５〜６００ｎｍ，および１０４５〜２０００ｎｍの光（レーザ光）に対し、位相差を１８０°±５°の範囲とすることができる。
なお、実際の１／２波長板の作製では、前述した板厚の関係とした水晶部品１０１，水晶部品１０２，水晶部品１０３、および水晶部品４の間に、上述した光学軸の関係がおおよそ成立する範囲で、前述した各波長に対する位相差が１８０°±５°の範囲となるように、適宜に最適な光学軸の角度関係を求めるようにすればよい。この結果、各角度の関係は、例えば、±２°の範囲でずれる場合もある。
例えば、Ｘ軸（入射光の偏光方向）と光学軸とのなす角度が、水晶部品１０１の水晶板は＋２７°とされ、水晶部品１０２の水晶板は−４４°とされ、水晶部品１０３の水晶板は＋６５°とされ、水晶部品１０４の水晶板は０°とされていればよい。
［第二の実施形態］
次に、本発明の第二の実施形態について図２を用いて説明する。図２は、本発明の第二の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）２０４とを備え、水晶部品２０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品２０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
次に、本発明の第二の実施形態について図２を用いて説明する。図２は、本発明の第二の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）２０４とを備え、水晶部品２０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品２０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
加えて、本実施の形態における１／２波長板では、水晶板２０４の板厚は、０．０８５ｍｍを基準としたときの６倍である。例えば、水晶板２０４は板厚が０．５１０ｍｍとされていればよい。従って、０．０８５ｍｍと基準とし、水晶部品１０１の板厚：水晶板１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品２０４の板厚＝２：３：２：６の関係となっている。
ここで、水晶部品１０１〜１０３、水晶部品２０４の光学軸は、それぞれ異なる方向を向いている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品２０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品２０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
言い換えれば、水晶部品１０１、水晶部品１０２、水晶部品１０３、および水晶部品２０４を、平面視長方形の水晶板から構成する場合、長方形の中で選択した一辺に対し、水晶部品１０１の水晶板の光学軸の角度差を＋２７°とし、水晶部品１０２の水晶板の光学軸の角度差を−４５°とし、水晶部品１０３の水晶板の光学軸の角度差を＋６３°とし、水晶部品２０４の水晶板の光学軸の角度差を０°として１／２波長板を構成すればよい。
このように構成された本実施の形態１における１／２波長板によれば、波長２５３〜２７４ｎｍ，３１７〜３６２ｎｍ，４６５〜６００ｎｍ，および１０４５〜２０００ｎｍの光（レーザ光）に対し、位相差を１８０°±５°の範囲とすることができる。
なお、第一の実施形態と同様に、実際の１／２波長板の作製では、前述した板厚の関係とした水晶部品１０１，水晶部品１０２，水晶部品１０３、および水晶部品２０４の間に、上述した光学軸の関係がおおよそ成立する範囲で、前述した各波長に対する位相差が１８０°±５°の範囲となるように、適宜に最適な光学軸の角度関係を求めるようにすればよい。この結果、各角度の関係は、例えば、±２°の範囲でずれる場合もある。
例えば、Ｘ軸（入射光の偏光方向）と光学軸とのなす角度が、水晶部品１０１の水晶板は＋２７°とされ、水晶部品１０２の水晶板は−４６°とされ、水晶部品１０３の水晶板は＋６３°とされ、水晶部品２０４の水晶板は−１°とされていればよい。
［第三の実施形態］
次に、本発明の第三の実施形態について図３を用いて説明する。図３は、本発明の第三の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）３０４とを備え、水晶部品３０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品３０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
次に、本発明の第三の実施形態について図３を用いて説明する。図３は、本発明の第三の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）３０４とを備え、水晶部品３０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品３０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
加えて、本実施の形態における１／２波長板では、水晶板３０４の板厚は、０．０８５ｍｍを基準としたときの７倍である。例えば、水晶板２０４は板厚が０．５９５ｍｍとされていればよい。従って、０．０８５ｍｍと基準とし、水晶部品１０１の板厚：水晶板１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品３０４の板厚＝２：３：２：７の関係となっている。
ここで、水晶部品１０１〜１０３、水晶部品３０４の光学軸は、それぞれ異なる方向を向いている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品３０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品３０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
言い換えれば、水晶部品１０１、水晶部品１０２、水晶部品１０３、および水晶部品３０４を、平面視長方形の水晶板から構成する場合、長方形の中で選択した一辺に対し、水晶部品１０１の水晶板の光学軸の角度差を＋２７°とし、水晶部品１０２の水晶板の光学軸の角度差を−４５°とし、水晶部品１０３の水晶板の光学軸の角度差を＋６３°とし、水晶部品３０４の水晶板の光学軸の角度差を０°として１／２波長板を構成すればよい。
このように構成された本実施の形態１における１／２波長板によれば、波長２５３〜２７４ｎｍ，３１７〜３６２ｎｍ，４６５〜６００ｎｍ，および１０４５〜２０００ｎｍの光（レーザ光）に対し、位相差を１８０°±５°の範囲とすることができる。
なお、第一の実施形態と同様に、実際の１／２波長板の作製では、前述した板厚の関係とした水晶部品１０１，水晶部品１０２，水晶部品１０３、および水晶部品３０４の間に、上述した光学軸の関係がおおよそ成立する範囲で、前述した各波長に対する位相差が１８０°±５°の範囲となるように、適宜に最適な光学軸の角度関係を求めるようにすればよい。この結果、各角度の関係は、例えば、±２°の範囲でずれる場合もある。
［第四の実施形態］
次に、本発明の第四の実施形態について図４を用いて説明する。図４は、本発明の第四の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）４０４とを備え、水晶部品４０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品４０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
次に、本発明の第四の実施形態について図４を用いて説明する。図４は、本発明の第四の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）４０４とを備え、水晶部品４０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品４０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
加えて、本実施の形態における１／２波長板では、水晶板４０４の板厚は、０．０８５ｍｍを基準としたときの８倍である。例えば、水晶板４０４は板厚が０．６８０ｍｍとされていればよい。従って、０．０８５ｍｍと基準とし、水晶部品１０１の板厚：水晶板１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品３０４の板厚＝２：３：２：８の関係となっている。
ここで、水晶部品１０１〜１０３、水晶部品４０４の光学軸は、それぞれ異なる方向を向いている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品４０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品４０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
言い換えれば、水晶部品１０１、水晶部品１０２、水晶部品１０３、および水晶部品３０４を、平面視長方形の水晶板から構成する場合、長方形の中で選択した一辺に対し、水晶部品１０１の水晶板の光学軸の角度差を＋２７°とし、水晶部品１０２の水晶板の光学軸の角度差を−４５°とし、水晶部品１０３の水晶板の光学軸の角度差を＋６３°とし、水晶部品４０４の水晶板の光学軸の角度差を０°として１／２波長板を構成すればよい。
このように構成された本実施の形態１における１／２波長板によれば、波長２５３〜２７４ｎｍ，３１７〜３６２ｎｍ，４６５〜６００ｎｍ，および１０４５〜２０００ｎｍの光（レーザ光）に対し、位相差を１８０°±５°の範囲とすることができる。
なお、第一の実施形態と同様に、実際の１／２波長板の作製では、前述した板厚の関係とした水晶部品１０１，水晶部品１０２，水晶部品１０３、および水晶部品４０４の間に、上述した光学軸の関係がおおよそ成立する範囲で、前述した各波長に対する位相差が１８０°±５°の範囲となるように、適宜に最適な光学軸の角度関係を求めるようにすればよい。この結果、各角度の関係は、例えば、±２°の範囲でずれる場合もある。
［第五の実施形態］
次に、本発明の第五の実施形態について図５を用いて説明する。図５は、本発明の第五の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）５０４とを備え、水晶部品５０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品５０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
次に、本発明の第五の実施形態について図５を用いて説明する。図５は、本発明の第五の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）５０４とを備え、水晶部品５０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品５０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
加えて、本実施の形態における１／２波長板では、水晶板５０４の板厚は、０．０８５ｍｍを基準としたときの９倍である。例えば、水晶板５０４は板厚が０．７６５ｍｍとされていればよい。従って、０．０８５ｍｍと基準とし、水晶部品１０１の板厚：水晶板１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品３０４の板厚＝２：３：２：９の関係となっている。
ここで、水晶部品１０１〜１０３、水晶部品５０４の光学軸は、それぞれ異なる方向を向いている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品５０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品５０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
言い換えれば、水晶部品１０１、水晶部品１０２、水晶部品１０３、および水晶部品５０４を、平面視長方形の水晶板から構成する場合、長方形の中で選択した一辺に対し、水晶部品１０１の水晶板の光学軸の角度差を＋２７°とし、水晶部品１０２の水晶板の光学軸の角度差を−４５°とし、水晶部品１０３の水晶板の光学軸の角度差を＋６３°とし、水晶部品５０４の水晶板の光学軸の角度差を０°として１／２波長板を構成すればよい。
このように構成された本実施の形態１における１／２波長板によれば、波長２５３〜２７４ｎｍ，３１７〜３６２ｎｍ，４６５〜６００ｎｍ，および１０４５〜２０００ｎｍの光（レーザ光）に対し、位相差を１８０°±５°の範囲とすることができる。
なお、第一の実施形態と同様に、実際の１／２波長板の作製では、前述した板厚の関係とした水晶部品１０１，水晶部品１０２，水晶部品１０３、および水晶部品５０４の間に、上述した光学軸の関係がおおよそ成立する範囲で、前述した各波長に対する位相差が１８０°±５°の範囲となるように、適宜に最適な光学軸の角度関係を求めるようにすればよい。この結果、各角度の関係は、例えば、±２°の範囲でずれる場合もある。
［第六の実施形態］
次に、本発明の第六の実施形態について図６を用いて説明する。図６は、本発明の第六の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）６０４とを備え、水晶部品６０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品６０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
次に、本発明の第六の実施形態について図６を用いて説明する。図６は、本発明の第六の実施形態に係る１／２波長板の構成の一例を示す斜視図である。本実施の形態における１／２波長板は、水晶部品１０１と、水晶部品１０２と、水晶部品１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）６０４とを備え、水晶部品６０４が第一の実施形態に係る１／２波長板を構成する水晶部品（第４の水晶部品）１０４よりも厚さが厚く形成されて構成したものである。なお、前述した実施の形態１と同様に、水晶部品１０１〜水晶部品１０３および水晶部品６０４は、水晶板から構成されている。また、各水晶板は、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。
加えて、本実施の形態における１／２波長板では、水晶板６０４の板厚は、０．０８５ｍｍを基準としたときの１０倍である。例えば、水晶板６０４は板厚が０．８５０ｍｍとされていればよい。従って、０．０８５ｍｍと基準とし、水晶部品１０１の板厚：水晶板１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品６０４の板厚＝２：３：２：１０の関係となっている。
ここで、水晶部品１０１〜１０３、水晶部品６０４の光学軸は、それぞれ異なる方向を向いている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品６０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２７°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２７°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−４５°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６３°とされ、水晶部品６０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが０°とされている。
言い換えれば、水晶部品１０１、水晶部品１０２、水晶部品１０３、および水晶部品６０４を、平面視長方形の水晶板から構成する場合、長方形の中で選択した一辺に対し、水晶部品１０１の水晶板の光学軸の角度差を＋２７°とし、水晶部品１０２の水晶板の光学軸の角度差を−４５°とし、水晶部品１０３の水晶板の光学軸の角度差を＋６３°とし、水晶部品６０４の水晶板の光学軸の角度差を０°として１／２波長板を構成すればよい。
このように構成された本実施の形態１における１／２波長板によれば、波長２５３〜２７４ｎｍ，３１７〜３６２ｎｍ，４６５〜６００ｎｍ，および１０４５〜２０００ｎｍの光（レーザ光）に対し、位相差を１８０°±５°の範囲とすることができる。
なお、第一の実施形態と同様に、実際の１／２波長板の作製では、前述した板厚の関係とした水晶部品１０１，水晶部品１０２，水晶部品１０３、および水晶部品６０４の間に、上述した光学軸の関係がおおよそ成立する範囲で、前述した各波長に対する位相差が１８０°±５°の範囲となるように、適宜に最適な光学軸の角度関係を求めるようにすればよい。この結果、各角度の関係は、例えば、±２°の範囲でずれる場合もある。
次に、上述した各実施の形態における１／２波長板の光学特性（位相差の波長依存性）について、図７〜図９に示す。なお、この結果は、回転検光子法を用いたシミュレーション値であり、回転検光子法の特性上、偏光状態の左回りまたは右回りの区別がない。このため、実位相差１８５°は、１７５°とされる。
図７は、０．０８５ｍｍを基準として、水晶部品１０１の板厚：水晶部品１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品１０４の板厚＝２：３：２：５の関係とした１／２波長板（実線）、水晶部品１０１の板厚：水晶部品１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品２０４の板厚＝２：３：２：６の関係とした１／２波長板（一点鎖線）の光学特性を示している。
図８は、０．０８５ｍｍを基準として、水晶部品１０１の板厚：水晶部品１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品３０４の板厚＝２：３：２：７の関係とした１／２波長板（実線）、水晶部品１０１の板厚：水晶部品１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品４０４の板厚＝２：３：２：８の関係とした１／２波長板（一点鎖線）の光学特性を示している。
図９は、０．０８５ｍｍを基準として、水晶部品１０１の板厚：水晶部品１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品５０４の板厚＝２：３：２：９の関係とした１／２波長板（実線）、水晶部品１０１の板厚：水晶部品１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品６０４の板厚＝２：３：２：１０の関係とした１／２波長板（一点鎖線）の光学特性を示している。
なお、上述した各実施の形態において、各水晶板（水晶部品）は、接して配置されていてもよく、また、離間して配置されていてもよい。
１０１…水晶部品（第１の水晶部品）、１０２…水晶部品（第２の水晶部品）、１０３…水晶部品（第３の水晶部品）、１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４…水晶部品（第４の水晶部品）。
Claims (2)
- 板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第１の水晶部品と、
板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する第２の水晶部品と、
板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第３の水晶部品と、
板厚０．４２５ｍｍ、０．５１０ｍｍ、０．５９５ｍｍ、０．６８０ｍｍ、０．７６５ｍｍ、０．８５０ｍｍのいずれか１つとなる水晶板に対応する第４の水晶部品と、
を備え、
入射光の入射方向をＺ軸とし、入射光の偏光方向をＸ軸とし、Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向をＹ軸としたＸＹＺ直交座標系を定義した場合、前記第１，第２，第３および第４の水晶部品は、各々の主面がＸＹ平面に平行に配置されており、且つ前記第１，第２，第３および第４の水晶部品の前記板厚はＺ軸方向の寸法であり、
前記第１，第２，第３および第４の水晶部品は、各々が互いに前記主面が平行な状態で、入射光の入射側から前記第１の水晶部品、前記第２の水晶部品、前記第３の水晶部品、前記第４の水晶部品の順に重ねて配置されており、
前記第１，第２，第３，および第４の水晶部品における光学軸は、各々の水晶部品において前記主面に平行とされ、
前記第１の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記第１の水晶部品の主面内に想定された任意の直線に対し２７°であり、
前記第２の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し−４５°であり、
前記第３の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し６３°であり、
前記第４の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し０°である
ことを特徴とする１／２波長板。 - 請求項１記載の１／２波長板において、
前記第１の水晶部品および前記第３の水晶部品は、板厚０．１７ｍｍの水晶板から構成され、
前記第２の水晶部品は、板厚０．２５５ｍｍの水晶板から構成され、
前記第４の水晶部品は、板厚０．４２５ｍｍ、０．５１０ｍｍ、０．５９５ｍｍ、０．６８０ｍｍ、０．７６５ｍｍ、０．８５０ｍｍのいずれか１つとなる水晶板から構成されている
ことを特徴とする１／２波長板。
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