JP6334218B2 - Total reflection type polarizer - Google Patents
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Description
本発明は、複数のプリズムから構成される全反射型偏光子に関する。 The present invention relates to a total reflection polarizer composed of a plurality of prisms.
従来、光学機器に用いられる偏光プリズムとして、グランテーラプリズム等の偏光子が知られている（例えば特許文献１）。
特許文献１は、偏光露光装置が備える照明光学系であって、照明光学系に、グランテーラプリズムを含むものである。
特許文献１の偏光露光装置のグランテーラプリズムによれば、プリズムでＰ偏光された光は、露光しようとする面に伝達されず、分離され、Ｓ偏光された光のみが露光しようとする面に伝達され、露光用パターンを備えたマスクを照明する。
Conventionally, as a polarizing prism used in an optical apparatus, a polarizer such as a Grand Taylor prism is known (for example, Patent Document 1).
According to the Grantera prism of the polarization exposure apparatus of
特許文献１のようなグランテーラプリズムは、２つの複屈折結晶プリズムを組合わせ、一方の直線偏光成分を全反射により除去する全反射型偏光子の一つであり、複屈折性により異なる２つの屈折率を持つ一軸性結晶（単軸結晶）を使用して製作される。
一軸性結晶は、異なる２つの臨界角を持つ。臨界角とは、全反射が始まる角度である。
グランテーラプリズムが持つ異なる２つの屈折率を、プリズム材の常光屈折率ｎｏ，プリズム材の異常光屈折率ｎｅとし、空気の屈折率をｎａとした場合、グランテーラプリズムが持つ異なる２つの臨界角θｃＴ，θｃＲは、次のようになる。
The Grand Taylor prism as in
Uniaxial crystals have two different critical angles. The critical angle is an angle at which total reflection starts.
The two different refractive indexes of the Grand Taylor prism are the two different critical angles of the Grand Taylor prism when the two refractive indexes are the ordinary refractive index no of the prism material, the extraordinary refractive index ne of the prism material, and the refractive index of air is na. θcT and θcR are as follows.
２つの屈折率が常光屈折率ｎｏ＜異常光屈折率ｎｅの場合は、
第一の臨界角：θｃＴ＝ｓｉｎ−１（ｎａ／ｎｏ）・・・・・式１
第二の臨界角：θｃＲ＝ｓｉｎ−１（ｎａ／ｎｅ）・・・・・式２
また、２つの屈折率が常光屈折率ｎｏ＞異常光屈折率ｎｅの場合は、
第一の臨界角：θｃＴ＝ｓｉｎ−１（ｎａ／ｎｅ）・・・・・式３
第二の臨界角：θｃＲ＝ｓｉｎ−１（ｎａ／ｎｏ）・・・・・式４
If the two refractive indices are ordinary light refractive index no <abnormal light refractive index ne,
First critical angle: θcT = sin −1 (na / no)
Second critical angle: θcR = sin −1 (na / ne)
When the two refractive indexes are ordinary light refractive index no> abnormal light refractive index ne,
First critical angle: θcT = sin −1 (na / ne)
Second critical angle: θcR = sin −1 (na / no)
また、一軸性結晶の屈折率は、結晶毎にｎｏ＜ｎｅの場合とｎｏ＞ｎｅの場合があるため、第一の臨界角θｃＴと第二の臨界角θｃＲの関係が、θｃＴ＞θｃＲとなるように、式１と式２や式３と式４の組合せが選択される。
一軸性結晶プリズムからなる第一プリズム１１０，第二プリズム１２０がエアギャップ層Ｇを介して相互に対向するように配置されたグランテーラプリズムＰ０において、第一の臨界角θｃＴと第二の臨界角θｃＲとの関係を図２７に示す。
エアギャップ層Ｇへの入射角θＧが許容される幅、つまり、エアギャップ層Ｇへの入射角許容幅は、図２７に示すように、θｃＴ−θｃＲとなる。
従って、特許文献１のようなグランテーラプリズムでは、入射角許容幅θｃＴ−θｃＲの範囲内で２つの偏光成分が入射すれば一方が透過し、他方が全反射して、全反射型偏光子として機能する。
Further, since the refractive index of the uniaxial crystal may be no <ne or no> ne for each crystal, the relationship between the first critical angle θcT and the second critical angle θcR is θcT> θcR. In this way, combinations of Formula 1 and Formula 2 or Formula 3 and Formula 4 are selected.
In the Grand Taylor prism P 0 in which the
The allowable width of the incident angle θG to the air gap layer G, that is, the allowable incident angle to the air gap layer G is θcT−θcR as shown in FIG.
Therefore, in the Grand Taylor prism as in
従来のグランテーラプリズムでは、入射角許容幅は、プリズム材として方解石を用いた場合で、±４．３°、α−ＢＢＯ（バリウムホウ酸塩）を用いた場合で、±３．３°、ＬＢ４（四ホウ酸リチウム，Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）を用いた場合で、±１．４°である。全反射型偏光子としての実用性のためには、±１°が必要であり、これらの一般的な材料を用いた場合には、何とか、実用的な入射角許容幅が得られている。
一方、近年、露光装置や偏光評価装置は、製作や評価の精度を高めるため、波長１０〜２００ｎｍのＶＵＶ（真空紫外）領域の光の使用が要求されるなど、短波長化の傾向にある。
In the conventional Grand Taylor prism, the allowable angle of incidence is ± 4.3 ° when calcite is used as the prism material, ± 3.3 ° when α-BBO (barium borate) is used, and LB4. When using (lithium tetraborate, Li 2 B 4 O 7 ), it is ± 1.4 °. For practical use as a total reflection type polarizer, ± 1 ° is necessary, and when these general materials are used, a practical incident angle allowable width is somehow obtained.
On the other hand, in recent years, exposure apparatuses and polarization evaluation apparatuses tend to have shorter wavelengths such as the use of light in the VUV (vacuum ultraviolet) region having a wavelength of 10 to 200 nm is required in order to increase the accuracy of manufacture and evaluation.
しかし、特許文献１のような従来のグランテーラプリズムに例えば波長１６０ｎｍ以下の光を入射させた場合、得られる入射角許容幅は、±１°未満であり、実用的な入射角許容幅が得られない。
全反射型偏光子としては、そのほかにも、ブリュースター型グランテーラプリズムや、グラントムソンプリズム，ＤＵＶ用のグラントムソンプリズムがある。
ブリュースター型グランテーラプリズムは、第一プリズムの入射面をブリュースター角にしているため、入射光線が第一プリズムに大きく斜めに入射されて二つの光線に分離されて第一プリズムを進み、光線が分離して第二プリズムとの間のエアギャップ層に入射される。従って、ブリュースター型グランテーラプリズムの入射角許容幅は、グランテーラプリズムより大きくなる。
しかし、分離角を、ブリュースター角で入射させるという制約から、材料の屈折率に応じた素子構造になる。また分離角は、材料の持つ複屈折量によりある決まった値となる。
ＶＵＶ領域の光を透過するＭｇＦ２などの一軸性結晶は、複屈折量が小さいため、ブリュースター型グランテーラプリズムにおいても、入射角許容幅は、±１°未満であり、実用的な入射角許容幅が得られない。
However, when light having a wavelength of, for example, 160 nm or less is incident on a conventional grantor prism as in
Other examples of the total reflection type polarizer include a Brewster-type Glan-Taylor prism, a Glan-Thompson prism, and a Glan-Thompson prism for DUV.
The Brewster-type Glan-Taylor prism has a Brewster angle on the incident surface of the first prism, so that the incident light beam is incident on the first prism at a large angle and separated into two light beams and travels through the first prism. Is separated and incident on the air gap layer between the second prism. Accordingly, the allowable angle of incidence of the Brewster type Grand Taylor prism is larger than that of the Grand Taylor prism.
However, due to the restriction that the separation angle is incident at the Brewster angle, the element structure corresponds to the refractive index of the material. The separation angle has a certain value depending on the amount of birefringence of the material.
A uniaxial crystal such as MgF 2 that transmits light in the VUV region has a small amount of birefringence. Therefore, even in the Brewster-type Grande Taylor prism, the allowable incident angle is less than ± 1 °, and a practical incident angle. The allowable range cannot be obtained.
更に、ブリュースター型偏光子は、構造上光線が並進ずれを起こすため、素子を回転して使用する場合は、検出光が回転し安定的な検出が困難になる。集光光線が入射される場合、構造上、消光比の劣化が発生し易い。 Furthermore, since the light beam causes a translational shift in the Brewster polarizer, when the element is rotated, the detection light is rotated and stable detection becomes difficult. When condensed light is incident, the extinction ratio is likely to deteriorate due to the structure.
また、グラントムソンプリズム，ＤＵＶ用のグラントムソンプリズムは、ＶＵＶを透過する実用的な材料が無いため、使用する事ができない。
以上のように、全反射型偏光子において、ＶＵＶ領域で実用的に使用できるものは知られていない。
ＶＵＶ領域で実用的な偏光子としては、ローションプリズム，ウォーラストンプリズムのような偏光分離型偏光子があるが、偏光分離型偏光子は、分離した２つの偏光成分が共に透過する。従って、一方の偏光を全反射により除去し、もう一方の偏光のみ透過させる全反射型偏光子の代替として用いる場合、不要な偏光の処理を行うためには、光学系を長くする必要があるという課題があり、偏光子が適用される光学機器全体が大型化する。
The Glan Thompson prism and the DUV Glan Thompson prism cannot be used because there is no practical material that transmits VUV.
As described above, there is no known total reflection type polarizer that can be practically used in the VUV region.
As a practical polarizer in the VUV region, there is a polarization separation type polarizer such as a lotion prism or a Wollaston prism. The polarization separation type polarizer transmits both separated two polarization components. Therefore, if one polarized light is removed by total reflection and used as an alternative to a total reflection polarizer that transmits only the other polarized light, it is necessary to lengthen the optical system in order to perform unnecessary polarization processing. There is a problem, and the entire optical apparatus to which the polarizer is applied becomes larger.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、入射角許容幅が改善された全反射型偏光子を提供することにある。
本発明の他の目的は、波長２００ｎｍ以下のＶＵＶ領域においても実用的な入射角許容幅を有し、ＶＵＶ領域で用いることができる全反射型偏光子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、並進ずれが無く、集光光線が入射された場合でも消光比劣化が小さい全反射型偏光子を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a total reflection type polarizer having an improved incident angle allowable width.
Another object of the present invention is to provide a total reflection polarizer that has a practical allowable incident angle even in a VUV region having a wavelength of 200 nm or less and can be used in the VUV region.
Still another object of the present invention is to provide a total reflection polarizer that has no translational deviation and has a small extinction ratio degradation even when a condensed light beam is incident.
前記課題は、請求項１の全反射型偏光子によれば、入射光線の光軸に沿って複数のプリズムが配置され、入射光線の二つの偏光成分の一方のみを全反射により除去する全反射型偏光子であって、入射側の第一のプリズムと、該第一のプリズムの出射面に対向して入射面が配置された第二のプリズムと、該第二のプリズムの出射面に対向して入射面が配置された第三のプリズムとが、前記入射光線の光軸に沿って前記入射側から順次配列されており、前記第一のプリズムと、前記第二のプリズムのうち前記入射面を含む少なくとも一部と、からなり、前記第一のプリズムの前記出射面において、前記入射光線を複数の前記偏光成分に分離する分離部と、前記第二のプリズムのうち前記分離部よりも入射方向下流側の部分と、前記第三のプリズムのうち入射面を含む少なくとも一部と、からなり、前記第二のプリズムの前記出射面において、前記二つの偏光成分のうち一方のみを、全反射により除去する全反射部と、を備え、前記第一のプリズムの光学軸は、前記入射光線の光軸と直交し、且つ前記第二のプリズムの光学軸と直交しており、前記第二のプリズムの光学軸は、前記入射光線の光軸と直交し、且つ前記第三のプリズムの光学軸と平行であること、により解決される。
The problem is that according to the total reflection polarizer of
このように、全反射型偏光子において、全反射部の入射側に分離部を備え、前記第一のプリズムの光学軸は、前記入射光線の光軸と直交し、且つ前記第二のプリズムの光学軸と直交しており、前記第二のプリズムの光学軸は、前記入射光線の光軸と直交し、且つ前記第三のプリズムの光学軸と平行であるため、入射光線の複数の偏光成分を分離させてから、一部の偏光成分のみを全反射により除去することができ、分離角に応じて、入射光線の入射角許容幅を拡張できる。
入射角許容幅が大きくなることで、グランテーラプリズムやグラントムソンプリズムに代表される従来の全反射型偏光子において、実用的な入射角許容幅が得られないために使用されてこなかった、複屈折量が小さい材料を用いて、実用的な入射角許容幅を備えた全反射型偏光子を実現可能となる。
材料の選択幅が広がる事で、波長２００ｎｍ以下のＶＵＶ領域や中赤外領域など、従来、全反射型偏光子の実現が困難であった波長帯域において、全反射型偏光子を実現することが可能となる。
As described above, the total reflection type polarizer includes the separation unit on the incident side of the total reflection unit, the optical axis of the first prism is orthogonal to the optical axis of the incident light beam, and the second prism has an optical axis. The optical axis of the second prism is orthogonal to the optical axis of the incident light, and is orthogonal to the optical axis of the incident light and parallel to the optical axis of the third prism. from were separated and part of only can be removed by total reflection polarized component, depending on the separation angle, to extend the incident angle tolerance of the incident light.
Increasing the allowable angle of incidence makes it impossible to obtain a practical allowable angle of incidence in conventional total reflection polarizers such as the Glan-Taylor prism and the Glan-Thompson prism. Using a material having a small amount of refraction, a total reflection type polarizer having a practical allowable incident angle width can be realized.
By expanding the selection range of materials, it is possible to realize a total reflection type polarizer in a wavelength band where it has been difficult to realize a total reflection type polarizer, such as a VUV region having a wavelength of 200 nm or less and a mid-infrared region. It becomes possible.
このとき、前記第二のプリズムの前記出射面と、前記第三のプリズムの前記入射面との間には、エアギャップが形成されていてもよい。
このように構成すると、全反射部で除去されずに透過した偏光成分の並進ずれをなくすように調整することができ、並進ずれのない全反射型偏光子を実現可能となる。
また、通常の接着剤は、ＶＵＶ領域や中赤外領域の光を透過しないが、このように、第二のプリズムの出射面と、第三のプリズムの入射面との間が、エアギャップとなっていると、ＶＵＶ領域や中赤外領域において利用可能な全反射型偏光子とすることができる。
At this time, an air gap may be formed between the exit surface of the second prism and the entrance surface of the third prism.
If comprised in this way, it can adjust so that the translational shift of the polarization | polarized-light component which was transmitted without being removed by a total reflection part can be eliminated, and it becomes possible to implement | achieve the total reflection type polarizer without a translational shift.
In addition, the normal adhesive does not transmit light in the VUV region or the mid-infrared region, but in this way, an air gap is formed between the exit surface of the second prism and the entrance surface of the third prism. If it becomes, it can be set as the total reflection type polarizer which can be utilized in a VUV area | region and a mid-infrared area | region.
このとき、前記第三のプリズムのうち前記入射面を含む少なくとも一部は、前記第三のプリズムの全体であって、前記第三のプリズムの出射面は、前記第一のプリズムの前記入射面と平行であってもよい。
このように構成すると、全反射型偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、全反射型偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
At this time, at least a part of the third prism including the incident surface is the entirety of the third prism, and the exit surface of the third prism is the incident surface of the first prism. And may be parallel.
With this configuration, it is possible to reduce the aperture length ratio of the total reflection type polarizer, and it is possible to reduce the size of the total reflection type polarizer as a whole and to manufacture it at low cost.
このとき、前記第三のプリズムのうち前記入射面を含む少なくとも一部は、前記第三のプリズムの全体であって、前記第三のプリズムの出射面は、前記第一のプリズムの前記入射面に対して、前記第三のプリズムの前記入射面が傾斜する方向と同じ方向に傾斜していてもよい。
このように、前記第三のプリズムの出射面は、前記第一のプリズムの前記入射面に対して、前記第三のプリズムの前記入射面が傾斜する方向と同じ方向に傾斜しているため、全反射偏光子からの出射光線の偏角が生じることを抑制できる。
偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
At this time, at least a part of the third prism including the incident surface is the entirety of the third prism, and the exit surface of the third prism is the incident surface of the first prism. On the other hand, the incident surface of the third prism may be inclined in the same direction as the inclined direction.
Thus, since the exit surface of the third prism is inclined in the same direction as the direction in which the entrance surface of the third prism is inclined with respect to the entrance surface of the first prism, It is possible to suppress the occurrence of the deflection angle of the outgoing light from the total reflection polarizer.
The aperture length ratio of the polarizer can be reduced, and the size of the entire polarizer can be reduced, which can be manufactured at low cost.
このとき、前記第二のプリズムは、前記分離部に含まれる入射側第二プリズムと、前記全反射部に含まれる出射側第二プリズムと、の二つの別体からなるプリズムから構成されており、前記入射側第二プリズムの出射面と、前記出射側第二プリズムの入射面とは、エアギャップを介して配置されており、前記第一のプリズムの前記入射面と平行であってもよい。
このように構成すると、個々のプリズムの素材が小さくてもよく、小さい素材を用いて全反射型偏光子を製作できる。
At this time, the second prism is composed of two separate prisms, an incident-side second prism included in the separation unit and an emission-side second prism included in the total reflection unit. The exit surface of the entrance-side second prism and the entrance surface of the exit-side second prism are arranged via an air gap and may be parallel to the entrance surface of the first prism. .
If comprised in this way, the material of each prism may be small and a total reflection type polarizer can be manufactured using a small material.
このとき、前記第三のプリズムのうち前記入射面を含む少なくとも一部は、前記第三のプリズムの一部分であって、前記第三のプリズムの出射面に対向して入射面が配置された第四のプリズムを更に備え、前記第三のプリズムのうち前記全反射部よりも前記入射方向下流側の部分と、前記第四のプリズムと、からなり、前記二つの偏光成分のうち他方により構成される出射光線を、前記入射光線に対して平行にする平行化部を、備え、前記第三のプリズムの光学軸は、前記入射光線の光軸と直交し、且つ前記第四のプリズムの光学軸と直交していてもよい。
このように、平行化部を備えているため、出射光線を入射光線に対して平行にして、入射光線と出射光線の偏角ずれを波長によらず防止することができる。偏角ずれが防止されるため、全反射型偏光子を回転して使用する際にも、光線が回ることなく、安定的な光の検出が容易になる。更に、光入射側と光出射側が反対になっても機能できる双方向性を有する全反射型偏光子を実現可能となる。
At this time, at least a part of the third prism including the incident surface is a part of the third prism, and the incident surface is disposed opposite to the output surface of the third prism. And further comprising a fourth prism, and a portion of the third prism on the downstream side in the incident direction with respect to the total reflection portion, and the fourth prism, and is constituted by the other of the two polarization components. A parallelizing unit that makes the outgoing light beam parallel to the incident light beam, the optical axis of the third prism being orthogonal to the optical axis of the incident light beam, and the optical axis of the fourth prism And may be orthogonal to each other .
Thus, since the collimating unit is provided, the outgoing light beam can be made parallel to the incident light beam, and the deviation of the incident light beam from the outgoing light beam can be prevented regardless of the wavelength. Since the deviation of the declination is prevented, even when the total reflection type polarizer is rotated and used, stable detection of light is facilitated without rotating the light beam. Further, it is possible to realize a total reflection type polarizer having bidirectionality that can function even if the light incident side and the light emitting side are reversed.
このとき、前記第一のプリズムの前記出射面，前記第二のプリズムの前記入射面，前記第三のプリズムの前記出射面及び前記第四のプリズムの前記入射面は、相互に平行であってもよい。
このように構成すると、入射光線と出射光線とを、平行にすることが可能となる。
また、前記第三のプリズムは、前記全反射部に含まれる入射側第三プリズムと、前記平行化部に含まれる出射側第三プリズムと、の二つのプリズムから構成されており、前記入射側第三プリズムの出射面と、前記出射側第三プリズムの入射面とは、エアギャップを介して配置されており、前記第一のプリズムの前記入射面と平行であってもよい。
このように構成すると、個々のプリズムの素材が小さくてもよく、小さい素材を用いて全反射型偏光子を製作できる。
At this time, the exit surface of the first prism, the entrance surface of the second prism, the exit surface of the third prism, and the entrance surface of the fourth prism are parallel to each other. Also good.
If comprised in this way, it will become possible to make an incident light ray and an emitted light ray parallel.
The third prism includes two prisms, an incident side third prism included in the total reflection portion and an output side third prism included in the parallelizing portion, and the incident side The exit surface of the third prism and the entrance surface of the exit-side third prism are arranged via an air gap and may be parallel to the entrance surface of the first prism.
If comprised in this way, the material of each prism may be small and a total reflection type polarizer can be manufactured using a small material.
このとき、前記第一のプリズムと前記第四のプリズムは、同一形状の断面直角三角形の三角柱からなり、前記第二のプリズムと前記第三のプリズムは、同一形状の三角柱からなり、前記全反射型偏光子が、直方体であってもよい。
このように構成すると、入射角許容幅及び使用可能な波長帯域が拡張され、並進ずれのない全反射型偏光子を実現可能となる。また、前記第一のプリズムと前記第四のプリズムは、同一形状の断面直角三角形の三角柱からなり、前記第二のプリズムと前記第三のプリズムは、同一形状の三角柱からなるため、全反射型偏光子を構成する部品の種類が限定され、全反射型偏光子の取り扱いが簡易になる。
At this time, the first prism and the fourth prism are triangular prisms having the same shape and a right-angled cross section, and the second prism and the third prism are triangular prisms having the same shape, and the total reflection The type polarizer may be a rectangular parallelepiped.
With this configuration, the allowable angle of incidence and the usable wavelength band are expanded, and a total reflection polarizer without translational deviation can be realized. In addition, the first prism and the fourth prism are triangular prisms having the same shape and a right-angled cross section, and the second prism and the third prism are triangular prisms having the same shape. The types of components constituting the polarizer are limited, and the handling of the total reflection polarizer is simplified.
このとき、前記入射光線が、波長２００ｎｍ以下の光であるときに、前記入射光線の入射角許容幅が、±１°以上であってもよい。
このように構成すると、グランテーラプリズム等の従来の偏光子では、入射角許容幅が狭いために全反射型偏光子の材料として使用できなかった材料が使用可能となり、その結果、使用できる波長帯域の拡張が可能となる。
At this time, when the incident light is light having a wavelength of 200 nm or less, an allowable angle of incidence of the incident light may be ± 1 ° or more.
With this configuration, a conventional polarizer such as a Grande Taylor prism can use a material that could not be used as a material for a total reflection type polarizer due to a narrow incident angle tolerance, and as a result, usable wavelength band. Can be extended.
このとき、前記プリズムが、ＭｇＦ２又はＬＢ４（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）からなる一軸性結晶材料から形成されていていてもよい。
このように構成すると、従来は入射角許容幅が狭いために全反射型偏光子の材料として使用できなかったＭｇＦ２又はＬＢ４（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）からなる一軸性結晶材料を、全反射型偏光子の材料として用いることが可能となり、これらの材料が透過するＶＵＶ領域や中赤外領域など、従来は実現できなかった波長帯域で使用可能な全反射型偏光子を実現できる。
このとき、前記プリズムが、ＬＢ４（Ｌｉ ２ Ｂ ４ Ｏ ７ ）からなる一軸性結晶材料から形成され、前記入射光線が、波長１９３ｎｍの光であるときに、前記入射光線の入射角許容幅が、±３．９°であり、前記第一のプリズム及び前記第四のプリズムの楔角が３０°であり、前記第二のプリズム及び前記第三のプリズムの楔角が６５．６°であるとよい。
At this time, the prism may be formed of a uniaxial crystal material made of MgF 2 or LB 4 (Li 2 B 4 O 7 ).
According to this structure, the uniaxial crystal material conventionally made of MgF 2 or LB4 could not be used as the material of the total reflection type polarizer for the incident angle allowable range is narrow (Li 2 B 4 O 7) , total reflection Therefore, it is possible to realize a total reflection polarizer that can be used in a wavelength band that cannot be realized in the past, such as the VUV region and the mid-infrared region, through which these materials pass.
At this time, when the prism is formed of a uniaxial crystal material made of LB4 (Li 2 B 4 O 7 ) and the incident light beam is light having a wavelength of 193 nm, the incident angle allowable width of the incident light beam is ± 3.9 °, the wedge angle of the first prism and the fourth prism is 30 °, and the wedge angle of the second prism and the third prism is 65.6 °. Good.
本発明によれば、全反射型偏光子において、全反射部の入射側に分離部を備えているため、入射光線の複数の偏光成分を分離させてから、一部の偏光成分を全反射により除去することができ、分離角に応じて、入射光線の入射角許容幅を拡張できる。
入射角許容幅が大きくなることで、グランテーラプリズムやグラントムソンプリズムに代表される従来の全反射型偏光子において、実用的な入射角許容幅が得られないために使用されてこなかった、複屈折量が小さい材料を用いて、実用的な入射角許容幅を備えた全反射型偏光子を実現可能となる。
材料の選択幅が広がる事で、波長２００ｎｍ以下のＶＵＶ領域や中赤外領域など、従来、全反射型偏光子の実現が困難であった波長帯域において、全反射型偏光子を実現することが可能となる。
According to the present invention, since the total reflection type polarizer is provided with the separation unit on the incident side of the total reflection unit, a plurality of polarization components of the incident light beam are separated, and then a part of the polarization components are totally reflected. The allowable angle of incidence of incident light can be expanded according to the separation angle.
Increasing the allowable angle of incidence makes it impossible to obtain a practical allowable angle of incidence in conventional total reflection polarizers such as the Glan-Taylor prism and the Glan-Thompson prism. Using a material having a small amount of refraction, a total reflection type polarizer having a practical allowable incident angle width can be realized.
By expanding the selection range of materials, it is possible to realize a total reflection type polarizer in a wavelength band where it has been difficult to realize a total reflection type polarizer, such as a VUV region having a wavelength of 200 nm or less and a mid-infrared region. It becomes possible.
以下、本発明の一実施形態に係る全反射型偏光子について、図１〜図２６を参照しながら説明する。
本明細書では、コンタクトとは、一対の隣接するプリズムが相互に接触して配置されていることをいい、直接接合されているオプチカルコンタクトのほか、接着による接合も含まれる。
また、本明細書において、プリズムが「対向」するとは、エアギャップを介して対向する場合と、直接接合されているオプチカルコンタクトの場合と、接着剤など、何かを介在させて接合されている接着の場合とを含む。
Hereinafter, a total reflection polarizer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this specification, the contact means that a pair of adjacent prisms are arranged in contact with each other, and includes an optical contact that is directly bonded and bonding by adhesion.
Also, in this specification, the term “opposite” means that the prisms are joined via an air gap, optical contacts that are joined directly, and adhesives or the like. Including the case of bonding.
（実施の形態１ 全反射型偏光子Ｐ１：Ｗｃ−Ｇ−Ｗｃ一体型）
本実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ１は、半導体基板の回路パターン製作を行う露光装置や評価を行う評価装置に好適に用いられる。
本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１は、図１に示すように、入射光の光軸Ｘに沿って、第一のプリズム１０と、第二のプリズム２０と、第三のプリズム３０と、第四のプリズム４０と、が、順に配列されて構成されている。第一のプリズム１０と第二のプリズム２０とは、コンタクトＣ１において接合され、第二のプリズム２０と第三のプリズム３０とは、エアギャップ層Ｇ２を介して対向するように構成され、第三のプリズム３０と第四のプリズム４０とは、コンタクトＣ２において接合されている。
(
The total reflection type polarizer P1 according to the present embodiment is suitably used for an exposure apparatus for manufacturing a circuit pattern of a semiconductor substrate and an evaluation apparatus for evaluation.
As shown in FIG. 1, the total reflection polarizer P1 of the present embodiment includes a
エアギャップ層Ｇ２の幅を調節することで、入射光と出射光の並進位置を一致させることができる。エアギャップ層Ｇ２を適切な間隔にすることで、入射光が分離した分離光ａ，ｂのうち全反射型偏光子Ｐ１を透過し出射光として出射される分離光ａの並進ずれを防止でき、並進ずれのない全反射型偏光子Ｐ１を製作可能となる。 By adjusting the width of the air gap layer G2, the translational positions of the incident light and the emitted light can be matched. By setting the air gap layer G2 at an appropriate interval, it is possible to prevent translational deviation of the separated light a that is transmitted as the outgoing light through the total reflection polarizer P1 out of the separated lights a and b separated from the incident light, A total reflection polarizer P1 having no translational deviation can be manufactured.
図１に示すように、第一のプリズム１０及び第四のプリズム４０とは、断面直角三角形の三角柱状の同一形状からなり、第二のプリズム２０と第三のプリズム３０とは、三角柱状の同一形状からなる。
また、第一のプリズム１０の出射面１２，第二のプリズム２０の入射面２１，第三のプリズム３０の出射面３２及び第四のプリズム４０の入射面４１は、相互に平行に配置されている。このため、全反射型偏光子Ｐ１の入射光と出射光とを、平行にすることができる。
第一のプリズム１０の出射面１２の出射側端部を通り、入射光の光軸Ｘに垂直でかつ第一のプリズム１０の入射面１１に平行な仮想平面を面Ｐａとしたとき、全反射型偏光子Ｐ１のうち、第一のプリズム１０の入射面１１と面Ｐａとに囲まれた領域は、第一のプリズム１０と、第二のプリズム２０の入射側部分２０ｆとを備えており、一対のプリズムがコンタクトにより接合されたウォーラストンプリズムの構造を備えた分離部としてのウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１となっている。
As shown in FIG. 1, the
The
When an imaginary plane passing through the emission side end of the
第四のプリズム４０の入射面４１の入射側端部を通り入射光の光軸Ｘに垂直でかつ第一のプリズム１０の入射面１１に平行な仮想平面を面Ｐｂとしたとき、全反射型偏光子Ｐ１のうち、面Ｐａと面Ｐｂとに囲まれた領域は、第二のプリズム２０の出射側部分２０ｂと第三のプリズム３０の入射側部分３０ｆとを備えており、一対のプリズムがエアギャップにより構成されたグランテーラプリズムの構造を備えた全反射部としてのグランテーラ部ＧＴとなっている。
また、全反射型偏光子Ｐ１のうち、面Ｐｂと第四のプリズム４０の出射面４２とに囲まれた領域は、第三のプリズム３０の出射側部分３０ｂと第四のプリズム４０とを備えており、一対のプリズムがコンタクトにより接合されたウォーラストンプリズムの構造を備えた平行化部としてのウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２となっている。
When a virtual plane passing through the incident side end of the
Further, in the total reflection type polarizer P <b> 1, the region surrounded by the surface Pb and the
本実施形態の第一のプリズム１０，第二のプリズム２０，第三のプリズム３０，第四のプリズム４０は、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）の一軸性結晶からなるが、これに限定されるものではなく、ＹＬＦ（イットリウムリチウムフルオライド；ＬｉＹＦ４），水晶，ＬＢ４（四ホウ酸リチウム；Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７），α−ＢＢＯ（バリウムホウ酸塩），方解石等の一軸性結晶から構成してもよい。
また、本実施形態では、第一のプリズム１０，第二のプリズム２０，第三のプリズム３０，第四のプリズム４０を、同じ材料から構成しているが、第一のプリズム１０と第四のプリズム４０とを同じ材料から構成し、第二のプリズム２０と第三のプリズム３０とを、同じ材料から構成し、第一のプリズム１０と第四のプリズム４０の組合せと、第二のプリズム２０と第三のプリズム３０の組合せとを、異なる材料としてもよい。
The
In the present embodiment, the
第一のプリズム１０，第二のプリズム２０，第三のプリズム３０，第四のプリズム４０のそれぞれの光学軸Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、一軸性材料の持つ二つの屈折率の関係に応じ、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１において所望の光線分離角が得られるように、入射光線の光軸Ｘに対して垂直な方向（矢印方向）又はこの矢印方向に対して垂直な方向（二重丸）とする。
The optical axes A1, A2, A3, and A4 of the
本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１に、第一のプリズム１０の入射面１１から光が入射すると、入射光線は、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１で分離光ａ，ｂに分離し、第一のプリズム１０から、常光と異常光である二つの分離光ａ，ｂが出射する。
一方の分離光ｂは、グランテーラ部ＧＴにおいて、エアギャップ層Ｇ２で全反射して、全反射型偏光子Ｐ１から除去され、もう一方の分離光ａは、エアギャップ層Ｇ２を透過して、第三のプリズム３０，第四のプリズム４０を通過して、第四のプリズム４０の出射面４２から出射される。
このとき、出射側のウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２は、分離光ａを入射光に対して平行にさせる役割を持つ。
When light is incident on the total reflection polarizer P1 of the present embodiment from the
One separated light b is totally reflected by the air gap layer G2 and removed from the total reflection type polarizer P1 in the grantor portion GT, and the other separated light a passes through the air gap layer G2 The light passes through the
At this time, the Wollaston (contact) portion Wc2 on the emission side has a role of making the separated light a parallel to the incident light.
図２，図３に基づき、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１により入射角許容幅が拡幅される機構について説明する。
図２は、図１の第二のプリズム２０を透過する分離光ａ，ｂの拡大図である。
ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１における分離光ａ，ｂの分離角θｔ，θｒは、第一のプリズム１０の入射面１１に垂直に入射する光線の出射面１２への入射角α０に依存する。従って、分離角θｔ，θｒは、楔角度α１を大きくすることで、大きくなる。そして、分離角θｔ，θｒに応じて入射角許容幅も大きくなる。
Based on FIG. 2 and FIG. 3, the mechanism by which the incident angle allowable width is widened by the total reflection type polarizer P1 of the present embodiment will be described.
FIG. 2 is an enlarged view of the separated lights a and b transmitted through the
Separation angles θt and θr of the separated lights a and b at the Wollaston (contact) portion Wc1 depend on an incident angle α0 of the light beam incident on the
本実施形態では、第一のプリズム１０と第二のプリズム２０とが、コンタクトＣ１で接合されているため、第一のプリズム１０と第二のプリズム２０との間にエアギャップ層が形成されている場合よりも、入射角許容幅の最大値が大きくなる。
エアギャップ層は、プリズム材料に比べて屈折率の小さい空気からなるため、コンタクトや接着の場合に比べて臨界角が小さくなる。そのため、入射角α０は臨界角で制限されて、コンタクトや接着に比べて最大光線分離角が小さくなり、これに依存して入射角許容幅の最大値も小さくなるためである。
In the present embodiment, since the
Since the air gap layer is made of air having a refractive index smaller than that of the prism material, the critical angle is smaller than that of contact or adhesion. Therefore, the incident angle α0 is limited by the critical angle, and the maximum light beam separation angle is smaller than that of contact or adhesion, and the maximum value of the allowable incident angle width is also reduced depending on this.
図２に示すように、入射光線は、各分離光ａ，ｂ毎に、分離角θｔ，θｒだけ分離する。透過する分離光ａと全反射する分離光ｂとは、異なる角度の入射角θＴ´＝θＧ−θｔ，θＲ´＝θＧ＋θｒでエアギャップ層Ｇ２に入射される。
分離光ａ，ｂのエアギャップ層Ｇ２への入射角θＴ´，θＲ´は、図２７に示す従来のグランテーラプリズムにおけるエアギャップ層Ｇへの入射角θＧに、それぞれ、分離角θｔ，θｒを足した値となっている。
As shown in FIG. 2, the incident light beam is separated by the separation angles θt and θr for each of the separated lights a and b. The transmitted separated light a and the totally reflected separated light b are incident on the air gap layer G2 at different angles of incidence θT ′ = θG−θt, θR ′ = θG + θr.
The incident angles θT ′ and θR ′ of the separated light beams a and b to the air gap layer G2 are the same as the incident angles θG to the air gap layer G in the conventional Grand Taylor prism shown in FIG. It is the added value.
分離光ａ，ｂのエアギャップ層Ｇ２への入射角θＴ´，θＲ´は、式５の関係になるように設定される。
θＴ´＜θＲ’・・・・・式５
θＴ´：透過する分離光ａの入射角
θＲ´：全反射する分離光ｂの入射角
すると、図３に示すように、分離光ａ，ｂの入射角θＴ´，θＲ´に対する臨界角の幅が、それぞれ、図２７に示す従来のグランテーラプリズムの場合よりも、第二のプリズム２０に入射するときに分離した分離角θｔ，θｒ分だけ、大きくなる。
The incident angles θT ′ and θR ′ of the separated lights a and b to the air gap layer G2 are set so as to satisfy the relationship of
θT ′ <
θT ′: the incident angle of the transmitted separated light a θR ′: the incident angle of the totally reflected separated light b As shown in FIG. 3, the width of the critical angle with respect to the incident angles θT ′, θR ′ of the separated lights a, b However, they become larger by the separation angles θt and θr separated when entering the
図３は、縦軸が角度を示し、図の中央の実線が、図２７に示す従来のグランテーラプリズムのエアギャップ層Ｇへの入射角θＧを示している。
図２７に示す従来のグランテーラプリズムでは、入射角θＧの入射角許容幅は、従来のグランテーラプリズムの一対の臨界角θｃＴ，θｃＲより、θｃＴ−θｃＲとなる。
それに対し、図２に基づき説明した通り、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１では、分離角θｔ，θｒにより、一対の臨界角間の幅が大きくなる効果が得られる。
In FIG. 3, the vertical axis indicates the angle, and the solid line in the center of the drawing indicates the incident angle θG to the air gap layer G of the conventional grantor prism shown in FIG. 27.
In the conventional Grand Taylor prism shown in FIG. 27, the incident angle allowable width of the incident angle θG is θcT−θcR from the pair of critical angles θcT and θcR of the conventional Grand Taylor prism.
On the other hand, as described with reference to FIG. 2, the total reflection type polarizer P <b> 1 of this embodiment has an effect that the width between the pair of critical angles is increased by the separation angles θt and θr.
そこで、従来のグランテーラプリズムの一対の臨界角θｃＴ，θｃＲに、それぞれの分離角θｔ，θｒによる拡幅分を足したものを、視野角θｃＴ´，θｃＲ´と定義すると、一対の視野角は、それぞれ、
θｃＴ´＝θｃＴ＋θｔ
θｃＲ´＝θｃＲ−θｒ
となり、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１の入射角許容幅は、
θｃＴ´−θｃＲ´＝θｃＴ＋θｔ−（θｃＲ−θｒ）
となって、図２７に示す従来のグランテーラプリズムの入射角許容幅よりも、θｔ＋θｒ大きくなる。
このように、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１では、図２７に示す従来のグランテーラプリズムに比べて、入射角許容幅を大きくすることができる。入射角許容幅が大きくなった結果、使用波長範囲も、広くすることができる。
Therefore, when a pair of critical angles θcT and θcR of the conventional Grand Taylor prism is added with the widening due to the separation angles θt and θr, the viewing angles θcT ′ and θcR ′ are defined. Each,
θcT ′ = θcT + θt
θcR ′ = θcR−θr
The allowable incident angle width of the total reflection polarizer P1 of this embodiment is
θcT′−θcR ′ = θcT + θt− (θcR−θr)
Thus, θt + θr is larger than the allowable angle of incidence of the conventional grantor prism shown in FIG.
As described above, in the total reflection type polarizer P1 of the present embodiment, the allowable incident angle width can be increased as compared with the conventional grantor prism shown in FIG. As a result of the increase in the allowable incident angle width, it is possible to widen the usable wavelength range.
図４は、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１の使用可能な波長範囲を、従来のグランテーラプリズムの使用可能な波長範囲と比較した説明図である。
一般的に、光学材料の屈折率は、波長に依存する。また二つの異なる臨界角θｃＴ，θｃＲを持つプリズムにおいて、臨界角θｃＴ，θｃＲは、上述の式１〜式４のように、屈折率の値により異なる。
FIG. 4 is an explanatory diagram comparing the usable wavelength range of the total reflection type polarizer P1 of the present embodiment with the usable wavelength range of a conventional Grand Taylor prism.
In general, the refractive index of an optical material depends on the wavelength. Further, in the prism having two different critical angles θcT and θcR, the critical angles θcT and θcR are different depending on the refractive index as shown in the
従って、２つの異なる臨界角θｃＴ，θｃＲも、波長に依存する。２つの異なる臨界角θｃＴ，θｃＲが、波長に依存するため、偏光子には、ある一定角度で光を入射した場合、偏光子として機能できる波長範囲が存在する。
本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１では、図３に示すように、二つの臨界角の間の幅が、従来のグランテーラプリズムよりも拡幅されるため、結果として、図４のように、縦軸に角度、横軸に波長を取ったグラフにおいて、偏光子として機能できる波長範囲も、従来のグランテーラプリズムよりも、拡幅されることとなる。
また、空気層と結晶の境界面の面数が４面と少なく、透過性も高い。
更に、光出射側にウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２を備えているため、入射光と出射光の偏角ずれと並進ずれも波長によらず防止され、光入射側と光出射側が反対になっても機能できる双方向性を有する。並進ずれと偏角ずれがないため、全反射型偏光子Ｐ1を回転して使用する際にも、光線が回ることなく、安定的な光の検出が容易になる。
Therefore, the two different critical angles θcT and θcR also depend on the wavelength. Since the two different critical angles θcT and θcR depend on the wavelength, the polarizer has a wavelength range that can function as a polarizer when light is incident at a certain angle.
In the total reflection type polarizer P1 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the width between the two critical angles is wider than that of the conventional Grand Taylor prism, and as a result, as shown in FIG. In the graph in which the angle is plotted on the vertical axis and the wavelength is plotted on the horizontal axis, the wavelength range that can function as a polarizer is also widened as compared to the conventional Grand Taylor prism.
Further, the number of boundary surfaces between the air layer and the crystal is as small as four, and the permeability is high.
Furthermore, since the Wollaston (contact) portion Wc2 is provided on the light emitting side, the deviation of the incident light and the deviation of the emitted light and the translational deviation are prevented regardless of the wavelength, and the light incident side and the light emitting side are reversed. Also has bidirectionality that can function. Since there is no translational deviation and declination deviation, even when the total reflection polarizer P1 is rotated and used, stable detection of light is facilitated without rotation of light rays.
（実施の形態２ 全反射型偏光子Ｐ２：Ｗａ−Ｇ−Ｗａ一体型）
本発明の他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ２を、図５に示す。
図５の全反射型偏光子Ｐ２は、各プリズムの間に、エアギャップ層Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられている。全反射型偏光子Ｐ２は、第一のプリズム１０と第二のプリズム２０，及び第三のプリズム３０と第四のプリズム４０とが、エアギャップ層Ｇ１，Ｇ３を介して対向している点で、全反射型偏光子Ｐ１と異なっていることを除いては、全反射型偏光子Ｐ１と同様の構成からなる。
第一のプリズム１０の入射面１１と面Ｐａとに囲まれた領域は、一対のプリズムがエアギャップ層を介して配置されたウォーラストンプリズムの構造を備えたウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ１となっている。
(
FIG. 5 shows a total reflection polarizer P2 according to another embodiment of the present invention.
In the total reflection polarizer P2 of FIG. 5, air gap layers G1, G2, and G3 are provided between the prisms. The total reflection type polarizer P2 is such that the
A region surrounded by the
また、面Ｐａと面Ｐｂとに囲まれた領域は、全反射型偏光子Ｐ１と同様に、グランテーラプリズムの構造を備えたグランテーラ部ＧＴとなっている。
面Ｐｂと第四のプリズム４０の出射面４２とに囲まれた領域は、第三のプリズム３０の出射側部分と第四のプリズム４０とを備えており、一対のプリズムがエアギャップを介して配置されたウォーラストンプリズムの構造を備えたウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ２となっている。
本実施形態の全反射型偏光子Ｐ２は、プリズム間に、コンタクトによる接合部を有しないため、高強度な光線に対する耐性が高められ、光に対する高耐力化が図られる。
また、光出射側に、ウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ２を備えているため、入射光と出射光の並進ずれと偏角ずれも防止され、光入射側と光出射側が反対になっても機能できる双方向性を有する。並進ずれと偏角ずれがないため、全反射型偏光子Ｐ２を回転して使用する際にも、光線が回ることなく、安定的な光の検出が容易になる。
The region surrounded by the surface Pa and the surface Pb is a grantor portion GT having a grantor prism structure, like the total reflection polarizer P1.
The region surrounded by the surface Pb and the
Since the total reflection type polarizer P2 of this embodiment does not have a contact portion between the prisms, resistance to high-intensity light is increased, and high resistance to light is achieved.
In addition, since the Wollaston (air gap) portion Wa2 is provided on the light emission side, translational deviation and declination deviation of the incident light and the emitted light can be prevented, and the function can be achieved even if the light incident side and the light emission side are reversed. Interactivity is possible. Since there is no translational deviation and declination deviation, even when the total reflection polarizer P2 is rotated and used, stable detection of light is facilitated without rotation of light rays.
（実施の形態３ 全反射型偏光子Ｐ３：Ｗｃ−Ｇ一体型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ３を、図６に示す。
本実施形態の全反射型偏光子Ｐ３は、実施の形態１の全反射型偏光子Ｐ１の光出射側のウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２を備えないことを除いては、図１の全反射型偏光子Ｐ１と同様の構成からなる。
つまり、図１の第三のプリズム３０，第四のプリズム４０の代わりに、第三のプリズム３０の面Ｐｂよりも入射側の部分に対応する第三のプリズム３０ｆ´が配置されている。
このように、光出射側のウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２を備えないことにより、偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
また、光入射側にウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１を備えているため、実施の形態１の全反射型偏光子Ｐ１と同様、入射角許容幅の拡張性が高く、使用可能な波長帯域の拡張性も高い。
また、空気層と結晶の境界面の面数が４面と少なく、透過性も高い。
(
A total reflection polarizer P3 according to still another embodiment of the present invention is shown in FIG.
The total reflection type polarizer P3 of the present embodiment is the total reflection type of FIG. 1 except that it does not include the Wollaston (contact) portion Wc2 on the light emission side of the total reflection type polarizer P1 of the first embodiment. The configuration is the same as that of the polarizer P1.
That is, instead of the
Thus, by not providing the light emitting side Wollaston (contact) portion Wc2, it is possible to reduce the aperture length ratio of the polarizer and to reduce the overall size of the polarizer. Can be manufactured inexpensively.
In addition, since the Wollaston (contact) portion Wc1 is provided on the light incident side, the expandability of the allowable incident angle width is high and the usable wavelength band is expanded as in the total reflection type polarizer P1 of the first embodiment. The nature is also high.
Further, the number of boundary surfaces between the air layer and the crystal is as small as four, and the permeability is high.
（実施の形態４ 全反射型偏光子Ｐ４：Ｗａ−Ｇ一体型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ４を、図７に示す。
本実施形態の全反射型偏光子Ｐ４は、各プリズムの間に、エアギャップ層Ｇ１，Ｇ２が設けられている点で、実施の形態３の全反射型偏光子Ｐ３と異なっていることを除いては、図６の全反射型偏光子Ｐ３と同様の構成からなる。このように、プリズムの間にコンタクトを有していないため、光に対する高耐力化が図られる。
また、光出射側のウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ２を備えていないことにより、偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
(
A total reflection polarizer P4 according to still another embodiment of the present invention is shown in FIG.
The total reflection polarizer P4 of the present embodiment is different from the total reflection polarizer P3 of the third embodiment in that air gap layers G1 and G2 are provided between the prisms. The configuration is the same as that of the total reflection polarizer P3 in FIG. As described above, since there is no contact between the prisms, it is possible to increase the strength against light.
Further, since the light output side Wollaston (air gap) portion Wa2 is not provided, the aperture length ratio of the polarizer can be reduced, and the overall size of the polarizer can be reduced. Can be manufactured inexpensively.
（実施の形態５ 全反射型偏光子Ｐ５：Ｗｃ−Ｇｏ一体型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ５を、図８に示す。
本実施形態の全反射型偏光子Ｐ５は、第三のプリズム３０ｆ´の出射面３２ｏが、第一のプリズム１０の入射面１１に対して傾斜していることを除いては、図６の全反射型偏光子Ｐ３と同様の構成からなる。
第三のプリズム３０ｆ´の出射面３２ｏは、第一のプリズム１０の入射面１１に平行な面よりも、第三のプリズム３０ｆ´の入射面３１が傾斜する側と同じ側に傾斜している。このため、全反射偏光子からの出射光線の偏角が生じることを抑制できる。
つまり、第三のプリズム３０ｆ´を構成する３つの長方形の側面のうち、入射光の光軸Ｘに平行な面を底面３３としたとき、第三のプリズム３０ｆ´は、入射面３１と出射面３２ｏとの間の角度と、入射面３１と底面３３との間の角度が鋭角で、出射面３２ｏと底面３３との間の角度が鈍角に形成されている。
面Ｐａと第三のプリズム３０ｆ´の出射面３２ｏとに囲まれた領域は、一対のプリズムがエアギャップにより構成されたグランテーラプリズムの構造を備えたグランテーラ（出射面斜面タイプ）部Ｇｏとなっている。
(
FIG. 8 shows a total reflection polarizer P5 according to still another embodiment of the present invention.
The total reflection polarizer P5 of the present embodiment is the same as that shown in FIG. 6 except that the exit surface 32o of the
The exit surface 32o of the
That is, when the surface parallel to the optical axis X of the incident light is the
A region surrounded by the surface Pa and the exit surface 32o of the
このように、光出射側のウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２を備えないことにより、偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
また、光入射側にウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１を備えているため、入射角許容幅の拡張性が高く、使用可能な波長帯域の拡張性も高い。
また、空気層と結晶の境界面の面数が４面と少なく、透過性も高い。
Thus, by not providing the light emitting side Wollaston (contact) portion Wc2, it is possible to reduce the aperture length ratio of the polarizer and to reduce the overall size of the polarizer. Can be manufactured inexpensively.
Further, since the Wollaston (contact) portion Wc1 is provided on the light incident side, the expandability of the allowable incident angle is high and the expandability of the usable wavelength band is also high.
Further, the number of boundary surfaces between the air layer and the crystal is as small as four, and the permeability is high.
（実施の形態６ 全反射型偏光子Ｐ６：Ｗａ−Ｇｏ一体型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ６を、図９に示す。
本実施形態の全反射型偏光子Ｐ６は、各プリズムの間に、エアギャップ層Ｇ１，Ｇ２が設けられている点で、実施の形態５の全反射型偏光子Ｐ５と異なっていることを除いては、図８の全反射型偏光子Ｐ５と同様の構成からなる。このようにプリズムの間にコンタクトを有していないため、光に対する高耐力化が図られる。
また、全反射型偏光子Ｐ５と同様に、光出射側のウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ２を備えないことにより、偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
実施の形態５と同様に、第三のプリズム３０ｆ´の出射面３２ｏは、第一のプリズム１０の入射面１１に平行な面よりも、第三のプリズム３０ｆ´の入射面３１が傾斜する側と同じ側に傾斜している。このため、全反射偏光子からの出射光線の偏角が生じることを抑制できる。
(Embodiment 6 Total reflection type polarizer P6: Wa-Go integrated type)
FIG. 9 shows a total reflection polarizer P6 according to still another embodiment of the present invention.
The total reflection polarizer P6 of the present embodiment is different from the total reflection polarizer P5 of the fifth embodiment in that air gap layers G1 and G2 are provided between the prisms. Thus, it has the same configuration as the total reflection type polarizer P5 of FIG. As described above, since there is no contact between the prisms, it is possible to increase the resistance to light.
Further, as with the total reflection type polarizer P5, by not providing the light exit side Wollaston (air gap) portion Wa2, it becomes possible to reduce the aperture length ratio of the polarizer and to the entire polarizer. Can be made small and can be manufactured at low cost.
As in the fifth embodiment, the exit surface 32o of the
（実施の形態７ 全反射型偏光子Ｐ７：Ｗｃ−Ｇ−Ｗｃ分離型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ７を、図１０に示す。
図１０の全反射型偏光子Ｐ７は、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１とグランテーラ部ＧＴとの間、及び、グランテーラ部ＧＴとウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２との間に、エアギャップ層Ｇ４，Ｇ５が設けられている点で、実施の形態１の全反射型偏光子Ｐ１と異なっていることを除いては、図１の全反射型偏光子Ｐ１と同様の構成からなる。
つまり、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ７は、全反射型偏光子Ｐ１における面Ｐａ，Ｐｂの位置で、全反射型偏光子Ｐ１の第二のプリズム２０及び第三のプリズム３０が、それぞれ、第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに、また、第三前方プリズム３０Ｆと第三後方プリズム３０Ｂとに分割され、分割位置に、エアギャップ層Ｇ４，Ｇ５が設けられている。
(Embodiment 7 Total reflection type polarizer P7: Wc-G-Wc separation type)
A total reflection type polarizer P7 according to still another embodiment of the present invention is shown in FIG.
The total reflection type polarizer P7 in FIG. 10 includes air gap layers G4 and G5 between the Wollaston (contact) portion Wc1 and the Grand Taylor portion GT, and between the Grantera portion GT and the Wollaston (contact) portion Wc2. 1 is the same as the total reflection type polarizer P1 of FIG. 1 except that it is different from the total reflection type polarizer P1 of the first embodiment.
That is, the total reflection type polarizer P7 of the present embodiment has the
このように、光入射側にウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１を備えているため、入射角許容幅の拡張性が高く、使用可能な波長帯域の拡張性も高い。
更に、光出射側にウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２を備えているため、入射光と出射光の偏角ずれと並進ずれも防止され、光入射側と光出射側が反対になっても機能できる双方向性を有する。偏角ずれと並進ずれがないため、全反射型偏光子Ｐ７を回転して使用する際にも、光線が回ることなく、安定的な光の検出が容易になる。
また、第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに、また、第三のプリズム３０が第三前方プリズム３０Ｆと第三後方プリズム３０Ｂとに分割されているため、個々のプリズムの素材が小さくてもよい。
Thus, since the Wollaston (contact) portion Wc1 is provided on the light incident side, the expandability of the allowable incident angle width is high and the expandability of the usable wavelength band is also high.
Further, since the Wollaston (contact) portion Wc2 is provided on the light emitting side, both the deviation of the incident light and the outgoing light and the translational deviation are prevented, and both can function even if the light incident side and the light emitting side are reversed. Has tropism. Since there is no declination deviation and translational deviation, even when the total reflection polarizer P7 is rotated and used, stable detection of light is facilitated without rotation of light rays.
The
（実施の形態８ 全反射型偏光子Ｐ８：Ｗａ−Ｇ−Ｗａ分離型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ８を、図１１に示す。
図１１の全反射型偏光子Ｐ８は、ウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ１とグランテーラ部ＧＴとの間、及び、グランテーラ部ＧＴとウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ２との間に、エアギャップ層Ｇ４，Ｇ５が設けられている点で、実施の形態２の全反射型偏光子Ｐ２と異なっていることを除いては、図５の全反射型偏光子Ｐ２と同様の構成からなる。
つまり、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ８は、全反射型偏光子Ｐ２における面Ｐａ，Ｐｂの位置で、全反射型偏光子Ｐ２の第二のプリズム２０及び第三のプリズム３０が、それぞれ、第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに、また、第三前方プリズム３０Ｆと第三後方プリズム３０Ｂとに分割され、分割位置に、エアギャップ層Ｇ４，Ｇ５が設けられている。
(
FIG. 11 shows a total reflection polarizer P8 according to still another embodiment of the present invention.
The total reflection type polarizer P8 of FIG. 11 includes an air gap layer G4 between the Wollaston (air gap) part Wa1 and the Gran Taylor part GT, and between the Grande tailor part GT and the Wollaston (air gap) part Wa2. , G5 are the same as those of the total reflection polarizer P2 of FIG. 5 except that they are different from the total reflection polarizer P2 of the second embodiment.
In other words, the total reflection type polarizer P8 of the present embodiment has the
このように、プリズムの間にコンタクトを有していないため、光に対する高耐力化が図られる。
更に、光出射側にウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ２を備えているため、入射光と出射光の偏角ずれと並進ずれも防止され、光入射側と光出射側が反対になっても機能できる双方向性を有する。偏角ずれと並進ずれがないため、全反射型偏光子Ｐ８を回転して使用する際にも、光線が回ることなく、安定的な光の検出が容易になる。
また、第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに、また、第三のプリズム３０が第三前方プリズム３０Ｆと第三後方プリズム３０Ｂとに分割されているため、個々のプリズムの素材が小さくてもよい。
As described above, since there is no contact between the prisms, it is possible to increase the strength against light.
Furthermore, since the Wollaston (air gap) portion Wa2 is provided on the light emission side, the deviation of the incident light and the emission light and the deviation of the translation are prevented, and the function can be performed even if the light incidence side and the light emission side are reversed. Bi-directional. Since there is no declination deviation and translational deviation, even when the total reflection type polarizer P8 is rotated and used, stable light detection is facilitated without rotation of light rays.
The
（実施の形態９ 全反射型偏光子Ｐ９：Ｗｃ−Ｇ分離型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ９を、図１２に示す。
図１２の全反射型偏光子Ｐ９は、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１とグランテーラ部ＧＴとの間に、エアギャップ層Ｇ４が設けられている点で、実施の形態３の全反射型偏光子Ｐ３と異なっていることを除いては、図６の全反射型偏光子Ｐ３と同様の構成からなる。
つまり、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ９は、全反射型偏光子Ｐ３における面Ｐａの位置で、全反射型偏光子Ｐ３の第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに分割され、分割位置に、エアギャップ層Ｇ４が設けられている。
(Embodiment 9 total reflection type polarizer P9: Wc-G separation type)
A total reflection polarizer P9 according to still another embodiment of the present invention is shown in FIG.
The total reflection type polarizer P9 of FIG. 12 is the total reflection type polarizer P3 of
That is, the total reflection type polarizer P9 of this embodiment is the position of the surface Pa in the total reflection type polarizer P3, and the
このように、光入射側にウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１を備えているため、入射角許容幅の拡張性が高く、使用可能な波長帯域の拡張性も高い。
また、光出射側のウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２を備えないことにより、偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
また、第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに分割されているため、個々のプリズムの素材が小さくてもよい。
Thus, since the Wollaston (contact) portion Wc1 is provided on the light incident side, the expandability of the allowable angle of incidence is high and the expandability of the usable wavelength band is also high.
Further, by not providing the light emitting side Wollaston (contact) portion Wc2, it is possible to reduce the aperture length ratio of the polarizer, and it is possible to reduce the overall size of the polarizer and to reduce the cost. Can be produced.
Further, since the
（実施の形態１０ 全反射型偏光子Ｐ１０：Ｗａ−Ｇ分離型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ１０を、図１３に示す。
図１３の全反射型偏光子Ｐ１０は、ウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ１とグランテーラ部ＧＴとの間に、エアギャップ層Ｇ４が設けられている点で、実施の形態４の全反射型偏光子Ｐ４と異なっていることを除いては、図７の全反射型偏光子Ｐ４と同様の構成からなる。
つまり、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１０は、全反射型偏光子Ｐ４における面Ｐａの位置で、全反射型偏光子Ｐ４の第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに分割され、分割位置に、エアギャップ層Ｇ４が設けられている。
(
FIG. 13 shows a total reflection polarizer P10 according to still another embodiment of the present invention.
The total reflection polarizer P10 of FIG. 13 is the total reflection polarizer of
That is, the total reflection type polarizer P10 of this embodiment is the position of the surface Pa in the total reflection type polarizer P4, and the
このように、各プリズムの間にコンタクトを有していないため、光に対する高耐力化が図られる。
また、光出射側のウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ２を備えないことにより、偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
また、第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに分割されているため、個々のプリズムの素材が小さくてもよい。
As described above, since there is no contact between the prisms, it is possible to increase the resistance to light.
Also, by not providing the light exit side Wollaston (air gap) portion Wa2, it is possible to reduce the aperture length ratio of the polarizer, and it is possible to reduce the size of the entire polarizer, Can be manufactured at low cost.
Further, since the
（実施の形態１１ 全反射型偏光子Ｐ１１：Ｗｃ−Ｇｏ分離型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ１１を、図１４に示す。
図１４の全反射型偏光子Ｐ１１は、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１とグランテーラ（出射面斜面タイプ）部Ｇｏとの間に、エアギャップ層Ｇ４が設けられている点で、実施の形態５の全反射型偏光子Ｐ５と異なっていることを除いては、図８の全反射型偏光子Ｐ５と同様の構成からなる。
つまり、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１１は、全反射型偏光子Ｐ５における面Ｐａの位置で、全反射型偏光子Ｐ５の第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに分割され、分割位置に、エアギャップ層Ｇ４が設けられている。
(
FIG. 14 shows a total reflection polarizer P11 according to still another embodiment of the present invention.
The total reflection type polarizer P11 of FIG. 14 is different from that of
That is, the total reflection type polarizer P11 of this embodiment is the position of the surface Pa in the total reflection type polarizer P5, and the
このように、光入射側にウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１を備えているため、入射角許容幅の拡張性が高く、使用可能な波長帯域の拡張性も高い。
また、光出射側のウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２を備えないことにより、偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
また、第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに分割されているため、個々のプリズムの素材が小さくてもよい。
第三のプリズム３０ｆ´の出射面３２ｏは、第一のプリズム１０の入射面１１に平行な面よりも、第三のプリズム３０ｆ´の入射面３１が傾斜する側と同じ側に傾斜している。このため、全反射偏光子からの出射光線の偏角が生じることを抑制できる。
Thus, since the Wollaston (contact) portion Wc1 is provided on the light incident side, the expandability of the allowable angle of incidence is high and the expandability of the usable wavelength band is also high.
Further, by not providing the light emitting side Wollaston (contact) portion Wc2, it is possible to reduce the aperture length ratio of the polarizer, and it is possible to reduce the overall size of the polarizer and to reduce the cost. Can be produced.
Further, since the
The exit surface 32o of the
（実施の形態１２ 全反射型偏光子Ｐ１２：Ｗａ−Ｇｏ分離型）
本発明の更に他の実施形態に係る全反射型偏光子Ｐ１２を、図１５に示す。
図１５の全反射型偏光子Ｐ１２は、ウォーラストン（エアギャップ）部Ｗａ１とグランテーラ（出射面斜面タイプ）部Ｇｏとの間に、エアギャップ層Ｇ４が設けられている点で、実施の形態６の全反射型偏光子Ｐ６と異なっていることを除いては、図９の全反射型偏光子Ｐ６と同様の構成からなる。
つまり、本実施形態の全反射型偏光子Ｐ１２は、全反射型偏光子Ｐ６における面Ｐａの位置で、全反射型偏光子Ｐ６の第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに分割され、分割位置に、エアギャップ層Ｇ４が設けられている。
(
FIG. 15 shows a total reflection polarizer P12 according to still another embodiment of the present invention.
The total reflection polarizer P12 of FIG. 15 is different from that of Embodiment 6 in that an air gap layer G4 is provided between the Wollaston (air gap) portion Wa1 and the grantor (exit surface slope type) portion Go. Except for the difference from the total reflection polarizer P6, the configuration is the same as that of the total reflection polarizer P6 of FIG.
That is, the total reflection type polarizer P12 of this embodiment is the position of the surface Pa in the total reflection type polarizer P6, the
このように、プリズムの間にコンタクトを有していないため、光に対する高耐力化が図られる。
また、光出射側のウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ２を備えないことにより、偏光子の口径長さ比を小さくすることが可能となると共に、偏光子全体の大きさを小さくすることができ、安価に製作できる。
また、第二のプリズム２０が第二前方プリズム２０Ｆと第二後方プリズム２０Ｂとに分割されているため、個々のプリズムの素材が小さくてもよい。
第三のプリズム３０ｆ´の出射面３２ｏは、第一のプリズム１０の入射面１１に平行な面よりも、第三のプリズム３０ｆ´の入射面３１が傾斜する側と同じ側に傾斜している。このため、全反射偏光子からの出射光線の偏角が生じることを抑制できる。
As described above, since there is no contact between the prisms, it is possible to increase the strength against light.
Further, by not providing the light emitting side Wollaston (contact) portion Wc2, it is possible to reduce the aperture length ratio of the polarizer, and it is possible to reduce the overall size of the polarizer and to reduce the cost. Can be produced.
Further, since the
The exit surface 32o of the
以下、具体的実施例又は実施例に基づき、本発明の全反射型偏光子について更に詳細に説明するが、本発明は、以下の具体的実施例に限定されるものではない。
＜＜実施例１及び２＞＞
本例では、ＭｇＦ２材からなり、実施の形態１の構成に係る実施例１及び２の全反射型偏光子（図１６，図１７）と、図１８に示す対比例１のグランテーラプリズムのそれぞれの性能について、シミュレーションを行い検討した。
実施例１及び２の全反射型偏光子は、ＭｇＦ２材からなる第一のプリズム１０，第二のプリズム２０，第三のプリズム３０及び第四のプリズム４０が配置され、第一のプリズム１０と第二のプリズム２０との間、第三のプリズム３０と第四のプリズム４０との間は、コンタクトにより構成され、第二のプリズム２０と第三のプリズム３０とは、エアギャップ層Ｇ２を介して配置されている。
Hereinafter, although the total reflection type polarizer of the present invention will be described in more detail based on specific examples or examples, the present invention is not limited to the following specific examples.
<< Examples 1 and 2 >>
In this example, the total reflection polarizers (FIGS. 16 and 17) of Examples 1 and 2 according to the configuration of the first embodiment and made of the MgF 2 material, and the proportional 1 Grand Taylor prism shown in FIG. Each performance was examined by simulation.
In the total reflection type polarizers of Examples 1 and 2, the
また、第一のプリズム１０，第二のプリズム２０，第三のプリズム３０，第四のプリズム４０のそれぞれの光学軸は、一軸性材料の持つ二つの屈折率の関係に応じ、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１において所望の光線分離角が得られるように、入射光線の光軸Ｘに対して垂直な方向（矢印方向）又はこの矢印方向に対して垂直な方向（二重丸）とされている。
Further, the optical axes of the
エアギャップ層Ｇ２の幅は、実施例１の全反射型偏光子では０．５ｍｍ、実施例２の全反射型偏光子では０．１３ｍｍであり、実施例１と実施例２のその他の構成は、同じである。各プリズムの斜面の角度や各プリズムの寸法は、図１６，図１７に示すとおりである。
対比例１のグランテーラプリズムを構成する各プリズムの斜面の角度や各プリズムの寸法は、図１８に示すとおりである。
The width of the air gap layer G2 is 0.5 mm for the total reflection polarizer of Example 1 and 0.13 mm for the total reflection polarizer of Example 2. Other configurations of Examples 1 and 2 are as follows. The same. The angle of the slope of each prism and the dimensions of each prism are as shown in FIGS.
The angles of the slopes of the prisms and the dimensions of the prisms constituting the proportional 1 Grande Taylor prism are as shown in FIG.
実施例１，２及び対比例１の全反射型偏光子について、波長１７７ｎｍにおける光の入射角許容幅と、使用可能な波長帯域を、シミュレーションにより算出した。
結果を、図１９に示す。図１９は、実施例１，２と対比例１の入射角許容幅及び使用可能な波長帯域を示すグラフである。
図１９に示すように、実施例１及び２では、波長１７７ｎｍにおける入射角許容幅は±１．６°であり、入射光が垂直（入射角０°）で入射される場合に使用可能な波長帯域は、１５４〜２１９ｎｍであった。
また、実施例１の全反射型偏光子では、約１ｍｍの並進ずれを生じるが、実施例２の全反射型偏光子では、並進ずれがなかった。
対比例１では、図１９に示すように、波長１７７ｎｍにおける入射角許容幅は±０．４ °であり、入射光が垂直（入射角０°）で入射される場合に使用可能な波長帯域は、１７１〜１８４ｎｍであった。
±０．４ °という入射角許容幅は、組み立て誤差を考えると、組みたてたときに、実用性の殆どない範囲であり、実用化が困難な範囲である。また、約１ｍｍの並進ずれを生じていた。この並進ずれは、グランテーラプリズムの構造上必ず発生するものである。
For the total reflection polarizers of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the allowable angle of incidence of light at a wavelength of 177 nm and the usable wavelength band were calculated by simulation.
The results are shown in FIG. FIG. 19 is a graph showing the allowable incident angle width and the usable wavelength band in comparison with Examples 1 and 2.
As shown in FIG. 19, in Examples 1 and 2, the allowable angle of incidence at a wavelength of 177 nm is ± 1.6 °, and the usable wavelength when incident light is incident vertically (
The total reflection type polarizer of Example 1 produced a translational deviation of about 1 mm, but the total reflection type polarizer of Example 2 had no translational deviation.
In
The allowable angle of incidence of ± 0.4 ° is a range where there is almost no practicality when assembled in consideration of assembly errors, and is a range where practical application is difficult. Moreover, the translational deviation of about 1 mm was produced. This translational deviation always occurs due to the structure of the Grantera prism.
このように、対比例１のグランテーラプリズムと比較して、実施例１，２の全反射型偏光子では、入射角許容幅と波長帯域が大きくなることが分かった。実施例１，２では、入射角許容幅が大きくなることにより、使用可能な波長帯域も広くなる効果が得られていた。
また、対比例１のグランテーラプリズムと異なり、実施例１，２の全反射型偏光子では、エアギャップ層Ｇ２の幅を調整することにより、並進ずれをなくすことが可能であることが分かった。
Thus, it was found that the total reflection type polarizers of Examples 1 and 2 have a larger incident angle allowable width and wavelength band as compared with the proportional 1 Grand Taylor prism. In Examples 1 and 2, an effect that the usable wavelength band is widened is obtained by increasing the allowable incident angle width.
Further, it was found that unlike the proportional 1 Grande Taylor prism, in the total reflection type polarizers of Examples 1 and 2, it is possible to eliminate translational deviation by adjusting the width of the air gap layer G2. .
＜＜具体的実施例３〜８＞＞
具体的実施例３〜８では、実施の形態１の全反射型偏光子Ｐ１の構成において、プリズム高さｔを１０ｍｍとし、各プリズムの材料，光学軸の方向，楔角β１，β４，頂角β２，β３の角度，各プリズム間の接合層（エアギャップ層，オプチカルコンタクト又は接着剤層）Ｇ１´，Ｇ２´，Ｇ３´の幅を変更させて、入射角許容幅，使用可能な波長帯域の検討を行った。
<< Specific Examples 3 to 8 >>
In specific examples 3 to 8, in the configuration of the total reflection polarizer P1 of the first embodiment, the prism height t is 10 mm, the material of each prism, the direction of the optical axis, the wedge angles β1, β4, and the apex angle. By changing the angles of β2 and β3 and the width of the bonding layer (air gap layer, optical contact or adhesive layer) G1 ′, G2 ′, and G3 ′ between the prisms, the allowable incident angle and the usable wavelength band are changed. Study was carried out.
光学軸の方向としては、第一のプリズム１０の光学軸を図２０のＡ１ｓ又はＡ１ｐのいずれかとし、第二のプリズム２０の光学軸を図２０のＡ２ｓ又はＡ２ｐのいずれかとし、第三のプリズム３０の光学軸を図２０のＡ３ｓ又はＡ３ｐのいずれかとし、第四のプリズム４０の光学軸を図２０のＡ４ｓ又はＡ４ｐのいずれかとした。
具体的実施例３〜８の全反射型偏光子の基本的構造を、図２０に示す。
具体的実施例３〜８では、図２０の全反射型偏光子の第一のプリズム１０，第四のプリズム４０の楔角β１，β４及び第二のプリズム２０，第三のプリズム３０の頂角β２，β３を変更させた。
As the direction of the optical axis, the optical axis of the
FIG. 20 shows the basic structure of the total reflection polarizers of specific examples 3 to 8.
In specific examples 3 to 8, the
（具体的実施例３）
具体的実施例３の全反射型偏光子は、設計波長１７７ｎｍ、プリズム材料としてＭｇＦ２を用いた。各プリズムの光学軸の方向，楔角，頂角の角度，接合層（エアギャップ層）Ｇ２´の幅は、表１の通りとし、波長１７７ｎｍにおける光の入射角許容幅と、使用可能な波長帯域を、シミュレーションにより算出した。
(Specific Example 3)
The total reflection type polarizer of the specific example 3 used a design wavelength of 177 nm and MgF 2 as a prism material. The optical axis direction, wedge angle, apex angle, and bonding layer (air gap layer) G2 ′ width of each prism are as shown in Table 1, and the allowable incident angle width of light at a wavelength of 177 nm and usable wavelengths The bandwidth was calculated by simulation.
結果を、図２１の具体的実施例３の入射角許容幅と使用可能な波長範囲を示すグラフに示す。図２１では、実線と二点鎖線の間の角度が、偏光子として使用可能な幅を示している。
図２１の結果より、具体的実施例３の全反射型偏光子は、入射角許容幅が、波長１７７ｎｍにおいて、±１．６°であり、使用可能な波長範囲は、入射光が入射面に垂直に入射した場合において、１５４〜２１９ｎｍであった。
また、全波長帯域において、偏角はなく、接合層（エアギャップ層）Ｇ２´の幅を０．１３ｍｍにした場合、波長１７７ｎｍにおいて並進ずれもなかった。
波長２００ｎｍ以下のＶＵＶ領域のうち、長い領域の光を透過する素材としては、水晶，Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７が知られているが、１７７ｎｍ程度まで短い波長の光を透過する材料は、ＭｇＦ２などに限定されている。
The results are shown in the graph of FIG. 21 showing the allowable angle of incidence and the usable wavelength range of the specific example 3. In FIG. 21, the angle between the solid line and the two-dot chain line indicates the width that can be used as a polarizer.
From the results of FIG. 21, the total reflection type polarizer of the specific example 3 has an allowable incident angle width of ± 1.6 ° at a wavelength of 177 nm, and the usable wavelength range is that incident light is incident on the incident surface. In the case of normal incidence, it was 154 to 219 nm.
Further, there was no declination in the entire wavelength band, and there was no translational deviation at a wavelength of 177 nm when the width of the bonding layer (air gap layer) G2 ′ was 0.13 mm.
Of the VUV region having a wavelength of 200 nm or less, quartz, Li 2 B 4 O 7 is known as a material that transmits light in a long region, but a material that transmits light having a wavelength as short as about 177 nm is MgF 2. It is limited to.
しかし、ＭｇＦ２は、グランテーラプリズム等の従来の偏光子では実用的な入射角許容幅を得ることができず、全反射型偏光子として使用することができなかった。
それに対し、具体的実施例３の全反射型偏光子によれば、入射側に、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１を備えているため、入射角許容幅が拡張され、従来は実用的な入射角許容幅が得られないために全反射型偏光子として使用できなかったＭｇＦ２などの材料を用いた全反射型偏光子を製作可能となった。
However, MgF 2 cannot obtain a practical incident angle allowable width with a conventional polarizer such as a Grand Taylor prism, and cannot be used as a total reflection polarizer.
On the other hand, according to the total reflection type polarizer of the
（具体的実施例４）
具体的実施例４の全反射型偏光子は、設計波長１９３ｎｍ、プリズム材料としてＬｉ２Ｂ４Ｏ７を用いた。各プリズムの光学軸の方向，楔角，頂角の角度，接合層（エアギャップ層）Ｇ１´〜Ｇ３´の幅は、表２の通りとし、波長１９３ｎｍにおける光の入射角許容幅と、使用可能な波長帯域を、シミュレーションにより算出した。
(Specific Example 4)
The total reflection type polarizer of the specific example 4 used a design wavelength of 193 nm and Li 2 B 4 O 7 as a prism material. The optical axis direction, wedge angle, apex angle, and bonding layer (air gap layer) G1 ′ to G3 ′ width of each prism are as shown in Table 2, and the allowable incident angle width of light at a wavelength of 193 nm is used. The possible wavelength band was calculated by simulation.
結果を、図２２の具体的実施例４の入射角許容幅と使用可能な波長範囲を示すグラフに示す。図２２では、実線と二点鎖線の間の角度が、偏光子として使用可能な幅を示している。
図２２の結果より、具体的実施例４の全反射型偏光子は、入射角許容幅が、波長１９３ｎｍにおいて、±３．９°と大きく、実用性の高い全反射型偏光子を製作する事が可能であった。使用可能な波長範囲は、入射光が入射面に垂直に入射した場合において、１７５〜２６４ｎｍであった。
また、全波長帯域において、偏角はなく、接合層（エアギャップ層）Ｇ２´の幅を０．３３ｍｍにした場合、波長１９３ｎｍにおいて並進ずれもなかった。
具体的実施例４の構造は、接合部がなく、プリズム同士間が全てエアギャップ層になっているため、光耐力も高い。波長１９３ｎｍで高強度な光を使用する露光装置などの産業用途において、要求される高い光耐性を満足していることが分かった。
なお、接合層Ｇ１´と接合層Ｇ３´をオプチカルコンタクトにしてβ１〜β４を大きくする事により、入射角許容幅と波長範囲を大きくする事も可能である。
The results are shown in a graph showing the allowable angle of incidence angle and the usable wavelength range of the specific example 4 in FIG. In FIG. 22, the angle between the solid line and the two-dot chain line indicates the width that can be used as a polarizer.
From the result of FIG. 22, the total reflection type polarizer of the specific example 4 has a large incident angle allowable width of ± 3.9 ° at a wavelength of 193 nm, and a highly practical total reflection type polarizer is manufactured. Was possible. The usable wavelength range was 175 to 264 nm when incident light was incident perpendicular to the incident surface.
Further, there was no declination in the entire wavelength band, and when the width of the bonding layer (air gap layer) G2 ′ was 0.33 mm, there was no translational deviation at a wavelength of 193 nm.
Since the structure of the specific example 4 has no joint part and is entirely an air gap layer between the prisms, the light resistance is also high. It was found that the required high light resistance was satisfied in industrial applications such as an exposure apparatus using high intensity light at a wavelength of 193 nm.
It is possible to increase the allowable angle of incidence and the wavelength range by increasing the β1 to β4 by using the bonding layers G1 ′ and G3 ′ as optical contacts.
（具体的実施例５）
具体的実施例５の全反射型偏光子は、設計波長６３３ｎｍ、プリズム材料として水晶を用いた。各プリズムの光学軸の方向，楔角，頂角の角度，接合層（エアギャップ層）Ｇ２´の幅は、表３の通りとし、波長６３３ｎｍにおける光の入射角許容幅と、使用可能な波長帯域を、シミュレーションにより算出した。
(Specific Example 5)
The total reflection type polarizer of the specific example 5 used a design wavelength of 633 nm and quartz as a prism material. The optical axis direction, wedge angle and apex angle of each prism, and the width of the bonding layer (air gap layer) G2 ′ are as shown in Table 3, the allowable incident angle of light at a wavelength of 633 nm, and usable wavelengths. The bandwidth was calculated by simulation.
結果を、図２３の具体的実施例５の入射角許容幅と使用可能な波長範囲を示すグラフに示す。図２３では、実線と二点鎖線の間の角度が、偏光子として使用可能な幅を示している。
図２３の結果より、具体的実施例５の全反射型偏光子は、入射角許容幅が、波長６３３ｎｍにおいて、±１．６°の実用可能な範囲であり、使用可能な波長範囲は、入射光が入射面に垂直に入射した場合において、２９５〜２３６０ｎｍであった。
また、全波長帯域において、偏角はなく、接合層（エアギャップ層）Ｇ２´の幅を０．２２ｍｍにした場合、波長６３３ｎｍにおいて並進ずれもなかった。
A result is shown in the graph which shows the incident angle allowable width | variety and usable wavelength range of the specific Example 5 of FIG. In FIG. 23, the angle between the solid line and the two-dot chain line indicates the width that can be used as a polarizer.
From the results shown in FIG. 23, the total reflection type polarizer of the specific example 5 has an allowable angle of incidence within a practical range of ± 1.6 ° at a wavelength of 633 nm. It was 295 to 2360 nm when light was incident perpendicular to the incident surface.
Further, there was no declination in the entire wavelength band, and there was no translational deviation at a wavelength of 633 nm when the width of the bonding layer (air gap layer) G2 ′ was 0.22 mm.
具体的実施例５では、一般的に広く使用されている光学材料である水晶を使用した。水晶は、人口結晶であるため安定的かつ安価に入手が可能であるが、複屈折量が小さいために、従来は、実用的な入射角許容幅を持つ全反射型偏光子を実現できなかった。
具体的実施例５では、入射側に、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１を備えているため、入射角許容幅が拡張され、水晶を用いた実用的に使用可能な全反射型偏光子を実現可能になった。その結果、可視〜近赤外用の安価な全反射型偏光子を製作することが可能になった。
In specific example 5, quartz, which is an optical material that is generally widely used, was used. Quartz is an artificial crystal and can be obtained stably and inexpensively. However, due to the small amount of birefringence, a total reflection type polarizer having a practical allowable incident angle width could not be realized conventionally. .
In the
（具体的実施例６）
具体的実施例６の全反射型偏光子は、設計波長６３３ｎｍ、プリズム材料として水晶を用いた。水晶は、複屈折量が小さく、従来は、全反射型偏光子の材料として用いることができなかった材料である。
各プリズムの光学軸の方向，楔角，頂角の角度，接合層（接着剤層）Ｇ１´〜Ｇ３´の幅は、表４の通りとした。接合層（接着剤層）Ｇ１´〜Ｇ３´には、λ＝６３３ｎｍにおいて、屈折率ｎＢ＝１．４５の接着剤を用いた。波長６３３ｎｍにおける光の入射角許容幅と、使用可能な波長帯域を、シミュレーションにより算出した。
(Specific Example 6)
The total reflection type polarizer of Example 6 used a design wavelength of 633 nm and quartz as a prism material. Quartz is a material that has a small amount of birefringence and cannot conventionally be used as a material for a total reflection polarizer.
Table 4 shows the optical axis direction, wedge angle, apex angle, and bonding layer (adhesive layer) G1 ′ to G3 ′ width of each prism. For the bonding layers (adhesive layers) G1 ′ to G3 ′, an adhesive having a refractive index nB = 1.45 at λ = 633 nm was used. The allowable incident angle width of light at a wavelength of 633 nm and the usable wavelength band were calculated by simulation.
結果を、図２４の具体的実施例６の入射角許容幅と使用可能な波長範囲を示すグラフに示す。図２４では、実線と二点鎖線の間の角度が、偏光子として使用可能な幅を示している。
図２４の結果より、具体的実施例６の全反射型偏光子は、入射角許容幅が、波長６３３ｎｍにおいて、±１．６°の実用可能な範囲であり、使用可能な波長範囲は、入射光が入射面に垂直に入射した場合において、３５０〜２２００ｎｍであった。
また、全波長帯域において、偏角はなく、接合層（接着剤層）Ｇ２´の幅を０．２２ｍｍにした場合、波長６３３ｎｍにおいて並進ずれもなかった。
プリズムの接合に用いられる通常の接着剤は、ＶＵＶ領域や中赤外領域の光を透過しない。従って、接着剤を使用した場合は、可視から近赤外用の全反射型偏光子になる。
本例では、全反射型偏光子を、図２０に示す構成としているため、グランテーラ部ＧＴの接合層Ｇ２´を、エアギャップ層としなくても、可視域から近赤外域用の全反射型偏光子とすることが可能になったものである。なお、Ｇ２´の厚みを、特定の範囲にすることにより、並進ずれが防止される。
更に、本例の全反射型偏光子を、水晶を用いて形成しているため、安価な全反射型偏光子を製作することが可能である。また、接合層Ｇ１´〜Ｇ３´を、接着層として構成しているため、オプチカルコンタクトやエアギャップ層として構成する場合よりも、全反射型偏光子を容易に製作可能である。
A result is shown in the graph which shows the allowable angle of incidence angle of the specific Example 6 of FIG. 24, and the usable wavelength range. In FIG. 24, the angle between the solid line and the two-dot chain line indicates the width that can be used as a polarizer.
From the results shown in FIG. 24, the total reflection type polarizer of the specific example 6 has an allowable angle of incidence within a practical range of ± 1.6 ° at a wavelength of 633 nm. The usable wavelength range is as follows. It was 350 to 2200 nm when light was incident perpendicular to the incident surface.
Further, there was no declination in the entire wavelength band, and there was no translational deviation at a wavelength of 633 nm when the width of the bonding layer (adhesive layer) G2 ′ was 0.22 mm.
A normal adhesive used for joining the prism does not transmit light in the VUV region or the mid-infrared region. Therefore, when an adhesive is used, a total reflection type polarizer for visible to near infrared is obtained.
In this example, since the total reflection type polarizer is configured as shown in FIG. 20, even if the bonding layer G2 ′ of the Grand Taylor portion GT is not an air gap layer, the total reflection type polarization for the visible region to the near infrared region is used. It became possible to be a child. In addition, translational deviation is prevented by setting the thickness of G2 ′ within a specific range.
Furthermore, since the total reflection type polarizer of this example is formed using quartz, an inexpensive total reflection type polarizer can be manufactured. Further, since the bonding layers G1 ′ to G3 ′ are configured as adhesive layers, it is possible to easily manufacture a total reflection type polarizer as compared with a case where the bonding layers G1 ′ to G3 ′ are configured as optical contacts or air gap layers.
（具体的実施例７）
具体的実施例７の全反射型偏光子は、設計波長３０００ｎｍ、プリズム材料としてＬｉＮｂＯ３を用いた。各プリズムの光学軸の方向，楔角，頂角の角度，接合層（エアギャップ層）Ｇ２´の幅は、表５の通りとし、波長３０００ｎｍにおける光の入射角許容幅と、使用可能な波長帯域を、シミュレーションにより算出した。
(Specific Example 7)
The total reflection type polarizer of the specific example 7 used a design wavelength of 3000 nm and LiNbO 3 as a prism material. The optical axis direction, wedge angle, apex angle, and bonding layer (air gap layer) G2 ′ width of each prism are as shown in Table 5, and the allowable incident angle width of light at a wavelength of 3000 nm and usable wavelengths. The bandwidth was calculated by simulation.
結果を、図２５の具体的実施例７の入射角許容幅と使用可能な波長範囲を示すグラフに示す。図２５では、実線と二点鎖線の間の角度が、偏光子として使用可能な幅を示している。
図２５の結果より、具体的実施例７の全反射型偏光子は、入射角許容幅が、波長３０００ｎｍにおいて、±６．１°であり、使用可能な波長範囲は、入射光が入射面に垂直に入射した場合において、４００〜５０００ｎｍであった。
また、全波長帯域において、偏角はなく、接合層（エアギャップ層）Ｇ２´の幅を０．４６ｍｍにした場合、波長３０００ｎｍにおいて並進ずれもなかった。
The results are shown in a graph showing the allowable incident angle width and the usable wavelength range of the specific example 7 in FIG. In FIG. 25, the angle between the solid line and the two-dot chain line indicates the width that can be used as a polarizer.
From the result of FIG. 25, the total reflection type polarizer of the specific example 7 has an allowable incident angle width of ± 6.1 ° at a wavelength of 3000 nm, and the usable wavelength range is that incident light is incident on the incident surface. In the case of normal incidence, it was 400 to 5000 nm.
Further, there was no declination in the entire wavelength band, and there was no translational deviation at a wavelength of 3000 nm when the width of the bonding layer (air gap layer) G2 ′ was 0.46 mm.
ＬｉＮｂＯ３は、中赤外領域を透過するものの複屈折量が小さいため、従来は、実用的な入射角許容幅を持つ全反射型偏光子を実現できなかった。
それに対し、具体的実施例７は、入射側に、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１を備えているため、入射角許容幅が拡張され、ＬｉＮｂＯ３を用いた実用的に使用可能な全反射型偏光子を実現可能になった。その結果、従来製作が難しかった中赤外領域の全反射型偏光子を実現可能になった。
Although LiNbO 3 transmits the mid-infrared region but has a small amount of birefringence, a total reflection type polarizer having a practical allowable incident angle width cannot be realized conventionally.
On the other hand, the specific embodiment 7 is provided with the Wollaston (contact) portion Wc1 on the incident side, so that the allowable angle of incidence is expanded and practically usable total reflection polarization using LiNbO 3. The child became feasible. As a result, it has become possible to realize a total reflection polarizer in the mid-infrared region, which has been difficult to manufacture.
（具体的実施例８）
具体的実施例８の全反射型偏光子は、設計波長５５００ｎｍ、プリズム材料としてＭｇＦ２を用いた。各プリズムの光学軸の方向，楔角，頂角の角度，接合層（エアギャップ層）Ｇ２´の幅は、表６の通りとした。
(Specific Example 8)
Specifically, the total reflection type polarizer of Example 8 used MgF 2 as a design wavelength of 5500 nm and a prism material. Table 6 shows the optical axis direction, wedge angle, apex angle, and bonding layer (air gap layer) G2 ′ width of each prism.
結果を、図２６の具体的実施例８の入射角許容幅と使用可能な波長範囲を示すグラフに示す。図２６では、実線と二点鎖線の間の角度が、偏光子として使用可能な幅を示している。
図２６の結果より、具体的実施例８の全反射型偏光子は、入射角許容幅が、波長５５００ｎｍにおいて、±１．２５°であり、使用可能な波長範囲は、入射光が入射面に垂直に入射した場合において、３６７０〜６３８０ｎｍであった。
また、全波長帯域において、偏角はなく、接合層（エアギャップ層）Ｇ２´の幅を０．１４ｍｍにした場合、波長５５００ｎｍにおいて並進ずれもなかった。
The results are shown in a graph showing the allowable angle of incidence angle and the usable wavelength range of the specific example 8 in FIG. In FIG. 26, the angle between the solid line and the two-dot chain line indicates the width that can be used as a polarizer.
From the results shown in FIG. 26, the total reflection type polarizer of specific example 8 has an allowable incident angle width of ± 1.25 ° at a wavelength of 5500 nm, and the usable wavelength range is that incident light is incident on the incident surface. In the case of normal incidence, it was 3670 to 6380 nm.
In addition, there was no declination in the entire wavelength band, and when the width of the bonding layer (air gap layer) G2 ′ was 0.14 mm, there was no translational deviation at a wavelength of 5500 nm.
波長５５００ｎｍ帯域は、大気汚染物質の計測に使用されており、今後偏光を利用した高精度計測が期待される。しかし中赤外領域における全反射型偏光子は、従来、存在しなかった。
ＭｇＦ２は、中赤外領域を透過するものの、複屈折量が小さいため、実用的な入射角許容幅を持つＭｇＦ２を材料とした全反射型偏光子は、実現できなかった。
それに対し、具体的実施例８は、入射側に、ウォーラストン（コンタクト）部Ｗｃ１を備えているため、入射角許容幅が拡張され、ＭｇＦ２を材料とした実用的な全反射型偏光子が実現可能となった。
The wavelength band of 5500 nm is used for measurement of air pollutants, and high-precision measurement using polarized light is expected in the future. However, a total reflection type polarizer in the mid-infrared region has not existed conventionally.
Although MgF 2 transmits through the mid-infrared region, it has a small amount of birefringence, so a total reflection type polarizer made of MgF 2 having a practical allowable incident angle width cannot be realized.
On the other hand, since the
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 光学軸
Ｃ１，Ｃ２ コンタクト
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５ エアギャップ層
Ｇ１´，Ｇ２´，Ｇ３´ 接合層
ＧＴ グランテーラ部
Ｇｏ グランテーラ（出射面斜面タイプ）部
Ｐ０ グランテーラプリズム
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２ 全反射型偏光子
Ｐａ，Ｐｂ 面
Ｗａ１，Ｗａ２ ウォーラストン（エアギャップ）部
Ｗｃ１，Ｗｃ２ ウォーラストン（コンタクト）部
Ｘ 光軸
ａ，ｂ 分離光
ｔ プリズム高さ
α０ 入射角
α１ 楔角度
β１，β４ 楔角
β２，β３ 頂角
θＧ，θＴ´，θＲ´ 入射角
θｃＲ 第二の臨界角
θｃＴ 第一の臨界角
θｃＴ´，θｃＲ´ 視野角
θｔ，θｒ 分離角
１０ 第一のプリズム
１１，２１，３１，４１ 入射面
１２，２２，３２，３２ｆ，３２ｏ，４２ 出射面
２０ 第二のプリズム
２０ｂ，３０ｂ 出射側部分
２０Ｂ 第二後方プリズム
２０ｆ，３０ｆ 入射側部分
２０Ｆ 第二前方プリズム
３０，３０ｆ´ 第三のプリズム
３０Ｂ 第三後方プリズム
３０Ｆ 第三前方プリズム
３３ 底面
４０ 第四のプリズム
１１０ 第一プリズム
１２０ 第二プリズム
A1, A2, A3, A4 Optical axes C1, C2 Contacts G, G1, G2, G3, G4, G5 Air gap layers G1 ′, G2 ′, G3 ′ Junction layer GT Grand tailor part Go Grand tailor (outgoing slope type) part P0 Grande Taylor prisms P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10, P11, P12 Total reflection type polarizer Pa, Pb surface Wa1, Wa2 Wallaceton (air gap) portions Wc1, Wc2 Wallaceton (Contact) part X Optical axis a, b Separated light t Prism height α0 Incident angle α1 Wedge angle β1, β4 Wedge angle β2, β3 Apex angle θG, θT ′, θR ′ Incident angle θcR Second critical angle θcT First Critical angles θcT ′, θcR ′ Viewing angles θt, θr Separation angles 10
Claims (12)
入射側の第一のプリズムと、該第一のプリズムの出射面に対向して入射面が配置された第二のプリズムと、該第二のプリズムの出射面に対向して入射面が配置された第三のプリズムとが、前記入射光線の光軸に沿って前記入射側から順次配列されており、
前記第一のプリズムと、前記第二のプリズムのうち前記入射面を含む少なくとも一部と、からなり、前記第一のプリズムの前記出射面において、前記入射光線を複数の前記偏光成分に分離する分離部と、
前記第二のプリズムのうち前記分離部よりも入射方向下流側の部分と、前記第三のプリズムのうち入射面を含む少なくとも一部と、からなり、前記第二のプリズムの前記出射面において、前記二つの偏光成分のうち一方のみを、全反射により除去する全反射部と、
を備え、
前記第一のプリズムの光学軸は、前記入射光線の光軸と直交し、且つ前記第二のプリズムの光学軸と直交しており、
前記第二のプリズムの光学軸は、前記入射光線の光軸と直交し、且つ前記第三のプリズムの光学軸と平行であることを特徴とする全反射型偏光子。 A total reflection polarizer in which a plurality of prisms are arranged along the optical axis of the incident light beam, and only one of the two polarization components of the incident light beam is removed by total reflection,
A first prism on the incident side, a second prism having an incident surface disposed opposite to the output surface of the first prism, and an incident surface disposed opposite to the output surface of the second prism. And a third prism are sequentially arranged from the incident side along the optical axis of the incident light beam,
The first prism and at least a part of the second prism including the incident surface. The incident light is separated into a plurality of the polarization components on the exit surface of the first prism. A separation unit;
The second prism comprises a portion on the downstream side in the incident direction with respect to the separating portion, and at least a part including the incident surface of the third prism, and in the emission surface of the second prism, A total reflection part for removing only one of the two polarization components by total reflection;
With
The optical axis of the first prism is orthogonal to the optical axis of the incident light beam and orthogonal to the optical axis of the second prism,
An optical axis of the second prism is perpendicular to the optical axis of the incident light beam and is parallel to the optical axis of the third prism.
前記第三のプリズムの出射面は、前記第一のプリズムの前記入射面と平行であることを特徴とする請求項１又は２記載の全反射型偏光子。 At least a part of the third prism including the incident surface is the entirety of the third prism,
The total reflection type polarizer according to claim 1, wherein an exit surface of the third prism is parallel to the entrance surface of the first prism.
前記第三のプリズムの出射面は、前記第一のプリズムの前記入射面に対して、前記第三のプリズムの前記入射面が傾斜する方向と同じ方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は２記載の全反射型偏光子。 At least a part of the third prism including the incident surface is the entirety of the third prism,
The exit surface of the third prism is inclined in the same direction as the direction in which the entrance surface of the third prism is inclined with respect to the entrance surface of the first prism. Item 3. The total reflection polarizer according to Item 1 or 2.
前記入射側第二プリズムの出射面と、前記出射側第二プリズムの入射面とは、エアギャップを介して配置されており、前記第一のプリズムの前記入射面と平行であることを特徴とする請求項１又は２記載の全反射型偏光子。 The second prism is composed of two separate prisms, an incident side second prism included in the separation unit and an emission side second prism included in the total reflection unit,
The exit surface of the entrance-side second prism and the entrance surface of the exit-side second prism are arranged via an air gap and are parallel to the entrance surface of the first prism, The total reflection polarizer according to claim 1 or 2.
前記第三のプリズムの出射面に対向して入射面が配置された第四のプリズムを更に備え、
前記第三のプリズムのうち前記全反射部よりも前記入射方向下流側の部分と、前記第四のプリズムと、からなり、前記二つの偏光成分のうち他方により構成される出射光線を、前記入射光線に対して平行にする平行化部を、備え、
前記第三のプリズムの光学軸は、前記入射光線の光軸と直交し、且つ前記第四のプリズムの光学軸と直交していることを特徴とする請求項１又は２記載の全反射型偏光子。 At least a part of the third prism including the incident surface is a part of the third prism,
A fourth prism having an incident surface disposed opposite to the exit surface of the third prism;
Out of the third prism, a portion on the downstream side in the incident direction with respect to the total reflection portion, and the fourth prism, and an outgoing ray composed of the other of the two polarization components Comprising a collimating section that is parallel to the light beam;
3. The total reflection polarization according to claim 1, wherein an optical axis of the third prism is orthogonal to an optical axis of the incident light beam and is orthogonal to an optical axis of the fourth prism. Child.
前記入射側第三プリズムの出射面と、前記出射側第三プリズムの入射面とは、エアギャップを介して配置されており、前記第一のプリズムの前記入射面と平行であることを特徴とする請求項６記載の全反射型偏光子。 The third prism is composed of two separate prisms, an incident side third prism included in the total reflection portion and an exit side third prism included in the parallelizing portion,
The exit surface of the entrance-side third prism and the entrance surface of the exit-side third prism are arranged via an air gap and are parallel to the entrance surface of the first prism. The total reflection polarizer according to claim 6.
前記全反射型偏光子が、直方体であることを特徴とする請求項６又は７記載の全反射型偏光子。 The first prism and the fourth prism are triangular prisms having the same shape and a right-angled cross section, and the second prism and the third prism are triangular prisms having the same shape,
The total reflection polarizer according to claim 6 or 7, wherein the total reflection polarizer is a rectangular parallelepiped.
前記入射光線が、波長１９３ｎｍの光であるときに、前記入射光線の入射角許容幅が、±３．９°であり、
前記第一のプリズム及び前記第四のプリズムの楔角が３０°であり、
前記第二のプリズム及び前記第三のプリズムの楔角が６５．６°であることを特徴とする請求項６記載の全反射型偏光子。 The prism is formed of a uniaxial crystal material made of LB4 (Li 2 B 4 O 7 );
When the incident light is light having a wavelength of 193 nm, the incident angle allowable width of the incident light is ± 3.9 °,
The wedge angle of the first prism and the fourth prism is 30 °,
The total reflection type polarizer according to claim 6, wherein the second prism and the third prism have a wedge angle of 65.6 °.
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