JP6853769B2 - 偏波分離素子、光学系及び光学機器 - Google Patents
偏波分離素子、光学系及び光学機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6853769B2 JP6853769B2 JP2017229612A JP2017229612A JP6853769B2 JP 6853769 B2 JP6853769 B2 JP 6853769B2 JP 2017229612 A JP2017229612 A JP 2017229612A JP 2017229612 A JP2017229612 A JP 2017229612A JP 6853769 B2 JP6853769 B2 JP 6853769B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarization separation
- wavelength
- transmittance
- dielectric
- configuration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims description 400
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 344
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 114
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 179
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 102
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 87
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 72
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 71
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 42
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 23
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 15
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000012788 optical film Substances 0.000 claims description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 11
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 3
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 claims description 3
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Inorganic materials [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims description 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 46
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 41
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 16
- 238000003702 image correction Methods 0.000 description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 11
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 10
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 10
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005294 BK7 Substances 0.000 description 1
- JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N [3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-ylmethyl)-1-oxa-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-en-8-yl]-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]methanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CC1=NOC2(C1)CCN(CC2)C(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000005342 prism glass Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
- G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
- G02B5/3041—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3008—Polarising elements comprising dielectric particles, e.g. birefringent crystals embedded in a matrix
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Description
ここで、
設計波長λ(nm)において、
A1=λ×0.86、
A2=λ×1.7、
B(%)=22.5、
であり、
偏波分離素子は、第1の屈折率を有する第1の誘電体と、第1の屈折率よりも低い第2の屈折率を有する第2の誘電体を交互に積層した誘電体交互積層構造を有し、誘電体交互積層構造は、P偏光の透過率の透過率高低差と、S偏光の透過率の透過率高低差が、それぞれ少なくとも15%以内の分光特性である広帯域偏波分離膜構成を、少なくとも波長A1(nm)から波長A2(nm)の波長区間全域のうちの1/4の波長区間範囲において有し、
さらに、誘電体交互積層構造は、波長区間全域の波長範囲に含まれ、前記波長範囲よりも狭い第1の波長範囲において、P偏光の透過率とS偏光の透過率が少なくとも30%以上異なる分光特性を、少なくとも波長A1(nm)から波長A2(nm)の波長区間全域のうちの1/8の波長区間範囲において有する第1の狭帯域偏波分離膜構成と、
さらに、誘電体交互積層構造は、波長区間全域の波長範囲に含まれ、波長範囲よりも狭く、第1の波長範囲とは重複しない第2の波長範囲において、P偏光の透過率とS偏光の透過率が少なくとも30%以上異なる分光特性を、少なくとも波長A1(nm)から波長A2(nm)の波長区間全域のうちの1/8の波長区間範囲において有する第2の狭帯域偏波分離膜構成と、を少なくとも有し、
偏波分離素子において、広帯域偏波分離膜構成は、第1の広帯域偏波分離膜構成と第2の広帯域偏波分離膜構成の2つ以下であり、透光性基板より順に、第1の誘電体、第2の誘電体、第1の誘電体、第2の誘電体の構成をしており、第1の誘電体の膜厚と第2の誘電体の膜厚は、以下の式(1)を満足することを特徴とする。
第1の誘電体の膜厚 (0.24±a1)×d
第2の誘電体の膜厚 (0.8±a2)×e
第1の誘電体の膜厚 (0.45±a3)×f
第2の誘電体の膜厚 (3.3±a4)×g (1)
ここで、
係数a1=0.15、
係数a2=0.2、
係数a3=0.2、
係数a4=0.6、
係数dは、第1の広帯域偏波分離膜構成=1、第2の広帯域偏波分離膜構成=1.2〜1.5、
係数eは、第1の広帯域偏波分離膜構成=1、第2の広帯域偏波分離膜構成=0.9〜1.2、
係数fは、第1の広帯域偏波分離膜構成=1、第2の広帯域偏波分離膜構成=0.4〜0.8、
係数gは、第1の広帯域偏波分離膜構成=1、第2の広帯域偏波分離膜構成=0.6〜0.95、
また、第2の広帯域偏波分離膜構成以降の広帯域偏波分離膜構成において、d=e=f=gとならず、計算値は光学膜厚(QWOT)である。
また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る光学系は、上述の偏波分離素子を有することを特徴とする。
また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る光学機器は、上述の光学系を有することを特徴とする。
ここで、
設計波長λ(nm)において、
A1=λ×0.86、
A2=λ×1.7、
B=22.5、
である。
H (0.24±a1)×d
L (0.8±a2)×e
H (0.45±a3)×f
L (3.3±a4)×g (1)
ここで、
係数a1=0.15、
係数a2=0.2、
係数a3=0.2、
係数a4=0.6、
係数dは、第1の広帯域偏波分離膜構成=1、第2の広帯域偏波分離膜構成=1.2〜1.5、
係数eは、第1の広帯域偏波分離膜構成=1、第2の広帯域偏波分離膜構成=0.9〜1.2、
係数fは、第1の広帯域偏波分離膜構成=1、第2の広帯域偏波分離膜構成=0.4〜0.8、
係数gは、第1の広帯域偏波分離膜構成=1、第2の広帯域偏波分離膜構成=0.6〜0.95である。
また、第2の広帯域偏波分離膜構成以降の広帯域偏波分離膜構成において、d=e=f=gとはならない。
第1の狭帯域偏波分離膜構成と第2の狭帯域偏波分離膜構成は、それぞれ、
透光性基板側から順に、
第1の誘電体と、
第2の誘電体と、
第1の誘電体と、
第2の誘電体と、
第1の誘電体と、
または、
透光性基板側から順に、
第2の誘電体と、
第1の誘電体と、
第2の誘電体と、
第1の誘電体と、
第2の誘電体と、
が積層されている構成を有している。
第1の誘電体の膜厚Hと第2の誘電体の膜厚Lは、以下の式(2−1)又は(2−2)を満足することが望ましい。
H (1.975±b1)×h、
L (1.975±b2)×i、
H (1.825±b3)×j、
L (1.675±b4)×k、
H (1.675±b5)×l (2−1)、
ここで、
係数b1=0.4、
係数b2=0.4、
係数b3=0.3、
係数b4=0.3、
係数b5=0.3、
及び、
L (1.975±b1)×h、
H (1.975±b2)×i、
L (1.825±b3)×j、
H (1.675±b4)×k、
L (1.675±b5)×l (2−2)、
ここで、
係数b1=0.4、
係数b2=0.4、
係数b3=0.3、
係数b4=0.3、
係数b5=0.3、
のいずれか一方である。
係数iは、第1の狭帯域偏波分離膜構成=1、第2の狭帯域偏波分離膜構成=0.46±0.11、
係数jは、第1の狭帯域偏波分離膜構成=1、第2の狭帯域偏波分離膜構成=0.46±0.2、
係数kは、第1の狭帯域偏波分離膜構成=1、第2の狭帯域偏波分離膜構成=0.42±0.16、
係数lは、第1の狭帯域偏波分離膜構成=1、第2の狭帯域偏波分離膜構成=0.28±0.1、である。
第2の広帯域偏波分離膜構成以降の狭帯域偏波分離膜構成において、h=i=j=k=lとはならない。
さらに使用する入射角度範囲において、少なくとも波長A1(nm)から波長A2(nm)の波長区間全域のうちの1/4の波長区間範囲内において、P偏光の透過率高低差TTpとS偏光の透過率高低差TTsがそれぞれ15%以内である分光特性を有し、
少なくとも何れかの狭帯域偏波分離膜構成が、使用する入射角度範囲において、P偏光の透過率TpとS偏光の透過率Tsが以下の関係を満足する。
P偏光の透過率Tp>S偏光の透過率Ts
ここで、マッチングの際、上述した比率及び計算方法による値とは異なる他の値の膜厚を用いることもできる。
所定の波長範囲に含まれる第1の波長範囲でP偏光の透過率とS偏光の透過率が所定値以上異なる分光特性を有する広帯域偏波分離膜構成を設計する広帯域偏波分離膜構成設計工程と、
第1の波長範囲に含まれ、第1の波長範囲よりも狭い第2の波長範囲において、P偏光の透過率とS偏光の透過率が所定値以上異なる分光特性を有する第1の狭帯域偏波分離膜構成を設計する第1の狭帯域偏波分離膜構成設計工程と、
第1の波長範囲に含まれ、第1の波長範囲よりも狭く、第2の波長範囲とは重複しない、第3の波長範囲において、P偏光の透過率とS偏光の透過率が所定値以上異なる分光特性を有する第2の狭帯域偏波分離膜構成を設計する第2の狭帯域偏波分離膜構成設計工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
図1は、実施例1に係る偏波分離素子の層構成を示す表である。光学膜厚は、参照波長をλとしたとき、λ/4=1.0(QWOT)として表している。本実施例の偏波分離素子は、図1に示すように、透光性基板上に、低屈折率物質としてのSiO2(屈折率nL=1.47)と、高屈折率物質としてのTa2O5(屈折率nH=2.24)と、を交互に積層して成る多層膜を有し、交互に積層させた19層の偏波分離膜構成である。
図3は、実施例1に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図4は、実施例1に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図5は、実施例1に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
図6は、実施例1に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(3)の透過率特性を示す図である。以下、全ての透過率特性の図は、横軸に波長(nm)、縦軸に透過率(%)を示す。
波長400nm〜850nmの1/2の波長範囲、即ち波長225nm以上で、広帯域偏波分離構成は、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が10%以上を達成し、
波長400nm〜850nmの1/4の波長範囲、即ち波長112.5nm以上で、広帯域偏波分離構成は、透過率高低差が15%以内を達成している。
次に、実施例2について説明する。上述の実施例1と重複する部分は、説明を省略する。
図9は、実施例2に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図10は、実施例2に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図11は、実施例2に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
図12は、実施例2に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(3)の透過率特性を示す図である。
波長400nm〜850nmの1/2の波長範囲、即ち波長225nm以上で、広帯域偏波分離構成は、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が10%以上を達成し、
波長400nm〜850nmの1/4の波長範囲、即ち波長112.5nm以上で、広帯域偏波分離構成は、透過率高低差が15%以内を達成している。
次に、実施例3について説明する。上述の各実施例と重複する部分は、説明を省略する。
図15は、実施例3に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図16は、実施例3に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図17は、実施例3に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
図18は、実施例3に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(3)の透過率特性を示す図である。
波長430nm〜850nmの1/2の波長範囲、即ち波長210nm以上で、広帯域偏波分離構成は、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が10%以上を達成し、
波長430nm〜850nmの1/4の波長範囲、即ち波長105nm以上で、広帯域偏波分離構成は、透過率高低差が15%以内を達成している。
次に、実施例4について説明する。上述の各実施例と重複する部分は、説明を省略する。
図21は、実施例4に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図22は、実施例4に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図23は、実施例4に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
図24は、実施例4に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(3)の透過率特性を示す図である。
波長430nm〜850nmの1/2の波長範囲、即ち波長210nm以上で、広帯域偏波分離構成は、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が10%以上を達成し、
波長430nm〜850nmの1/4の波長範囲、即ち波長105nm以上で、広帯域偏波分離構成は、透過率高低差が15%以内を達成している。
次に、実施例5について説明する。上述の各実施例と重複する部分は、説明を省略する。
図27は、実施例5に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図28は、実施例5に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図29は、実施例5に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
図30は、実施例5に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(3)の透過率特性を示す図である。
波長430nm〜850nmの1/2の波長範囲、即ち波長210nm以上で、広帯域偏波分離構成は、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が10%以上を達成し、
波長430nm〜850nmの1/4の波長範囲、即ち波長105nm以上で、広帯域偏波分離構成は、透過率高低差が15%以内を達成している。
次に、実施例6について説明する。上述の各実施例と重複する部分は、説明を省略する。
図33は、実施例6に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図34は、実施例6に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図35は、実施例6に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
図36は、実施例6に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(3)の透過率特性を示す図である。
波長430nm〜850nmの1/2の波長範囲、即ち波長210nm以上で、広帯域偏波分離構成は、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が10%以上を達成し、
波長430nm〜850nmの1/4の波長範囲、即ち波長105nm以上で、広帯域偏波分離構成は、透過率高低差が15%以内を達成している。
次に、実施例7について説明する。上述の各実施例と重複する部分は、説明を省略する。
図39は、実施例7に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図40は、実施例7に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図41は、実施例7に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
図42は、実施例7に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(3)の透過率特性を示す図である。
図43は、実施例7に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
波長430nm〜850nmの1/2の波長範囲、即ち波長210nm以上で、広帯域偏波分離構成は、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が10%以上を達成し、
波長430nm〜850nmの1/4の波長範囲、即ち波長105nm以上で、広帯域偏波分離構成は、透過率高低差が15%以内を達成している。
次に、実施例8について説明する。上述の各実施例と重複する部分は、説明を省略する。
図46は、実施例8に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図47は、実施例8に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(1)の透過率特性を示す図である。
図48は、実施例8に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
図49は、実施例8に係る偏波分離素子の狭帯域偏波分離構成(3)の透過率特性を示す図である。
図49は、実施例8に係る偏波分離素子の広帯域偏波分離構成(2)の透過率特性を示す図である。
波長430nm〜850nmの1/2の波長範囲、即ち波長210nm以上で、広帯域偏波分離構成は、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が10%以上を達成し、
波長430nm〜850nmの1/4の波長範囲、即ち波長105nm以上で、広帯域偏波分離構成は、透過率高低差が15%以内を達成している。
表2は、誘電体交互積層構造が、P偏光の透過率の透過率高低差TTpと、S偏光の透過率の透過率高低差TTsが、それぞれ少なくとも15%以内の分光特性である広帯域偏波分離膜構成を、少なくとも1/4の波長区間範囲において有することを示す数値例である。
表3は、誘電体交互積層構造が、波長区間全域の波長範囲に含まれ、波長範囲よりも狭い第1の波長範囲において、P偏光の透過率TpとS偏光の透過率Tsが少なくとも30%以上異なる分光特性を、少なくとも波長区間全域のうちの1/8の波長区間範囲において有する狭帯域偏波分離膜構成を有することを示す数値例である。
表4は、誘電体交互積層構造が、P偏光の透過率TpとS偏光の透過率Tsの差が10%以上異なる分光特性を、少なくとも波長区間全域のうちの1/2の波長区間範囲において有する広帯域偏波分離膜構成を有することを示す数値例である。
単位nm
全域A1-A2 広帯域(1) 狭帯域(1) 狭帯域(2) 狭帯域(3) 広帯域(2)
実施例1 400-850 400-850 620-850 450-630 400-460 -
実施例2 400-850 400-850 620-850 450-630 400-460 -
実施例3 430-850 430-850 700-850 460-650 (-380) -
実施例4 430-850 430-850 650-850 455-610 430-485 -
実施例5 430-850 430-850 645-850 580-700 430-460 -
実施例6 430-850 520-850 700-850 480-615 (-420) -
実施例7 430-850 520-850 700-850 480-615 (-385) 520-850
実施例8 430-850 520-850 695-850 500-700 (-385) 550-850
ここで、狭帯域(3)の「( )」で表記したところはA1-A2の範囲外である。
単位nm
λ/4おきの最大最小差が「15%以内」である範囲
入射角度(度) 35 35 45 45 60 60
波長範囲 波長範囲/4 P S P S P S
実施例1 400-850nm 112.5 440 439 450 450 450 336
実施例2 400-850nm 112.5 420 420 420 420 420 306
実施例3 430-850nm 105 191 194 420 420 238 420
実施例4 430-850nm 105 420 420 420 420 420 420
実施例5 430-850nm 105 311 327 387 404 420 420
実施例6 430-850nm 105 191 382 402 420 420 420
実施例7 430-850nm 105 350 342 420 282 191 382
実施例8 430-850nm 105 363 205 420 237 123 420
単位nm
各狭帯域波長範囲における「30%以上異なる」波長範囲
波長範囲 波長範囲/8 狭帯域1 狭帯域2 狭帯域3
実施例1 400-850nm 56.25 230 180 60
実施例2 400-850nm 56.25 230 180 60
実施例3 430-850nm 52.5 150 190 -
実施例4 430-850nm 52.5 200 155 55
実施例5 430-850nm 52.5 205 120 30
実施例6 430-850nm 52.5 150 135 -
実施例7 430-850nm 52.5 150 135 -
実施例8 430-850nm 52.5 155 200 -
単位nm
各広帯域域波長範囲における「10%以上異なる」波長範囲
波長範囲 波長範囲/2 広帯域1 広帯域2
実施例1 400-850nm 225 450 -
実施例2 400-850nm 225 450 -
実施例3 430-850nm 210 420 -
実施例4 430-850nm 210 420 -
実施例5 430-850nm 210 420 -
実施例6 430-850nm 210 330 -
実施例7 430-850nm 210 330 330
実施例8 430-850nm 210 330 300
次に、上記各実施例に係る偏波分離素子を有するプリズム素子を説明する。図52は、各実施例に係る偏波分離素子を有するプリズム素子100の構成を示す図である。
次に、上記各実施例に係る偏波分離素子を有する光学系について説明する。図53は、実施例9に係る光学系の構成を示す図である。本実施形態は、内視鏡用の光学系である。
次に、上記各実施例に係る偏波分離素子を有する光学機器について説明する。図54は、実施例10に係る光学機器である内視鏡システムの構成を示す図である。また、図55は、内視鏡システムの偏光ビームスプリッタを示す図である。本内視鏡システムは、上述の内視鏡用の対物光学系を有している。
るさの差異、もしくは色の差異が生じることがある。2画像間にこのような差異があると、合成画像に不自然な明るさムラや色ムラが生じてしまうため、これを補正するために光路分割素子や撮像素子、λ/4板の特性を考慮して決定されたものである。
101 プリズム部
101c λ/4板
101b 反射ミラー
102a、102b 撮像素子
101a、101d プリズム
101e 偏波分離素子
201 内視鏡
202 挿入部
203 対物光学系
204 光路分割部
205 撮像素子
205a 撮像面
206 フレア絞り(遮蔽部)
207 負レンズ群
208 正レンズ群
209b 第2面(偏光分離面)
210a 第1面(偏光分離面)
210b 第2面(偏向面)
211 ミラー
212 λ/4板
301 内視鏡システム
302 内視鏡
303 光源装置
304 プロセッサ装置
305 画像表示装置
306 挿入部
316 対物光学系
317 撮像素子
318a 第1プリズム
318b 第2プリズム
318c ミラー
318d λ/4板
318e 偏光分離膜
319 偏光ビームスプリッタ
319a 撮像ユニット
330 画像処理部(画像プロセッサ)
332 画像補正処理部
333 画像合成処理部
Claims (11)
- 1対の透光性基板の間に形成され、波長A1(nm)から波長A2(nm)の波長区間全域において、P偏光の透過率とS偏光の透過率が少なくともB%以上異なる偏波分離素子であって、
ここで、
設計波長λ(nm)において、
A1=λ×0.86、
A2=λ×1.7、
B(%)=22.5、
であり、
前記偏波分離素子は、第1の屈折率を有する第1の誘電体と、前記第1の屈折率よりも低い第2の屈折率を有する第2の誘電体を交互に積層した誘電体交互積層構造を有し、 前記誘電体交互積層構造は、P偏光の透過率の透過率高低差と、S偏光の透過率の透過率高低差が、それぞれ少なくとも15%以内の分光特性である広帯域偏波分離膜構成を、少なくとも前記波長A1(nm)から前記波長A2(nm)の波長区間全域のうちの1/4の波長区間範囲において有し、
さらに、前記誘電体交互積層構造は、前記波長区間全域の波長範囲に含まれ、前記波長範囲よりも狭い第1の波長範囲において、P偏光の透過率とS偏光の透過率が少なくとも30%以上異なる分光特性を、少なくとも前記波長A1(nm)から前記波長A2(nm)の波長区間全域のうちの1/8の波長区間範囲において有する第1の狭帯域偏波分離膜構成と、
さらに、前記誘電体交互積層構造は、前記波長区間全域の波長範囲に含まれ、前記波長範囲よりも狭く、前記第1の波長範囲とは重複しない第2の波長範囲において、P偏光の透過率とS偏光の透過率が少なくとも30%以上異なる分光特性を、少なくとも前記波長A1(nm)から前記波長A2(nm)の前記波長区間全域のうちの1/8の波長区間範囲において有する第2の狭帯域偏波分離膜構成と、を少なくとも有し、
前記偏波分離素子において、前記広帯域偏波分離膜構成は、第1の広帯域偏波分離膜構成と第2の広帯域偏波分離膜構成の2つ以下であり、前記透光性基板より順に、前記第1の誘電体、前記第2の誘電体、前記第1の誘電体、前記第2の誘電体の構成をしており、前記第1の誘電体の膜厚と前記第2の誘電体の膜厚は、以下の式(1)を満足することを特徴とする偏波分離素子。
前記第1の誘電体の膜厚 (0.24±a1)×d
前記第2の誘電体の膜厚 (0.8±a2)×e
前記第1の誘電体の膜厚 (0.45±a3)×f
前記第2の誘電体の膜厚 (3.3±a4)×g (1)
ここで、
係数a1=0.15、
係数a2=0.2、
係数a3=0.2、
係数a4=0.6、
係数dは、前記第1の広帯域偏波分離膜構成=1、前記第2の広帯域偏波分離膜構成=1.2〜1.5、
係数eは、前記第1の広帯域偏波分離膜構成=1、前記第2の広帯域偏波分離膜構成=0.9〜1.2、
係数fは、前記第1の広帯域偏波分離膜構成=1、前記第2の広帯域偏波分離膜構成=0.4〜0.8、
係数gは、前記第1の広帯域偏波分離膜構成=1、前記第2の広帯域偏波分離膜構成=0.6〜0.95、
また、前記第2の広帯域偏波分離膜構成以降の前記広帯域偏波分離膜構成において、d=e=f=gとならず、計算値は光学膜厚(QWOT)である。 - 前記第1の狭帯域偏波分離膜構成と、前記第2の狭帯域偏波分離膜構成と、は異なる第3の狭帯域偏波分離膜構成を有することを特徴とする請求項1に記載の偏波分離素子。
- 前記広帯域偏波分離膜構成は、
使用する入射角度範囲の最大値において、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が10%以上である波長範囲を、少なくとも前記波長A1(nm)から前記波長A2(nm)の波長区間全域のうちの1/2の波長区間範囲で有し、
さらに使用する入射角度範囲において、少なくとも前記波長A1(nm)から前記波長A2(nm)の波長区間全域のうちの1/4の波長区間範囲内において、P偏光の透過率高低差及びS偏光の透過率高低差が15%以内である分光特性を有し、
少なくとも何れかの前記狭帯域偏波分離膜構成が、使用する前記入射角度範囲において、P偏光の透過率>S偏光の透過率の関係を満たし、
かつ、P偏光の透過率とS偏光の透過率の差が30%以上となる分光特性を示す波長範囲として、少なくとも前記波長A1(nm)から前記波長A2(nm)の前記波長区間全域のうちの1/8の波長区間範囲において有することを特徴とする請求項1に記載の偏波分離素子。 - 前記透光性基板と接する層、前記広帯域偏波分離膜構成と何れかの前記狭帯域偏波分離膜構成の間の層、少なくとも前記第1の狭帯域偏波分離膜構成と前記第2の狭帯域偏波分離膜構成同士の間の層に関して、マッチングを取ることを特徴とする請求項1に記載の偏波分離素子。
- 前記透光性基板は、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、水晶、結晶材料、半導体基板、合成樹脂から選択することを特徴とする請求項1から2の何れか1項に記載の偏波分離素子。
- 前記第1の誘電体の材料と前記第2の誘電体の材料は、TiO、TiO 2 、Y 2 O 3 、Ta 2 O 5 、ZrO、ZrO 2 、Si、SiO 2 、HfO 2 、Ge、Nb 2 O 5 、Nb 2 O 6 、CeO 2 、Cef 3 、ZnS、ZnO、Fe 2 O 3 、MgF 2 、AlF 3 、CaF 2 、LiF、Na 3 AlF 6 、Na 5 Al 3 F 14 、Al 2 O 3 、MgO、LaF、PbF 2 、NdF 3 、又はこれらの混合材料の中から、少なくとも2種類以上を選択することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の偏波分離素子。
- 前記第1の誘電体の材料と前記第2の誘電体の材料との、2種類以上の誘電体が積層する方法は、真空蒸着やスパッタリング、イオンプレーティングの物理膜厚気相成長法、抵抗加熱蒸着、電子ビーム加熱蒸着、高周波加熱蒸着、レーザービーム加熱蒸着、イオン化スパッタ、イオンビームスパッタ、プラズマスパッタ、イオンアシスト、ラジカルアシストスパッタの何れかを採用することを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の偏波分離素子。
- 1対の前記透光性基板の間に、前記第1の誘電体の材料と前記第2の誘電体の材料を含め、2種類以上の誘電体が積層する前記誘電体交互積層構造を有し、
前記偏波分離素子は、最大で35〜60度の入射角度で偏波分離特性を示すことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の偏波分離素子。 - 1対の前記透光性基板の間に、前記第1の誘電体の材料と前記第2の誘電体の材料を含む2種類以上の誘電体が積層する前記誘電体交互積層構造を有し、
1対の前記透光性基板のどちらか一方の面と前記誘電体交互積層構造の間に、接着剤を含む接着層を有することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の偏波分離素子。 - 請求項1から9の何れか1項に記載の偏波分離素子を有することを特徴とする光学系。
- 請求項10に記載の光学系を有することを特徴とする光学機器。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017229612A JP6853769B2 (ja) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | 偏波分離素子、光学系及び光学機器 |
PCT/JP2018/037919 WO2019106970A1 (ja) | 2017-11-29 | 2018-10-11 | 偏波分離素子、偏波分離素子設計方法、光学系及び光学機器 |
CN201880047707.4A CN110892298B (zh) | 2017-11-29 | 2018-10-11 | 偏振分离元件、偏振分离元件设计方法、光学系统和光学设备 |
US16/810,380 US20200200957A1 (en) | 2017-11-29 | 2020-03-05 | Polarization separation element, method of designing polarization separation element, optical system, and optical instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017229612A JP6853769B2 (ja) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | 偏波分離素子、光学系及び光学機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019101123A JP2019101123A (ja) | 2019-06-24 |
JP6853769B2 true JP6853769B2 (ja) | 2021-03-31 |
Family
ID=66663908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017229612A Active JP6853769B2 (ja) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | 偏波分離素子、光学系及び光学機器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20200200957A1 (ja) |
JP (1) | JP6853769B2 (ja) |
CN (1) | CN110892298B (ja) |
WO (1) | WO2019106970A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7293020B2 (ja) * | 2019-07-19 | 2023-06-19 | キヤノン株式会社 | 撮像素子、およびこれを備える撮像装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3710664B2 (ja) * | 1999-05-28 | 2005-10-26 | 旭テクノグラス株式会社 | 偏光フィルタ |
JP2005107317A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Minolta Co Ltd | 偏光分離膜および偏光分離プリズム |
JP2006349972A (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Asahi Kasei Corp | 偏光分離シート及びそれを用いた発光ユニット |
JP5209932B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2013-06-12 | 株式会社リコー | 偏光ビームスプリッタおよび偏光変換素子 |
JP2012247705A (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Seiko Epson Corp | 偏光変換素子、偏光変換ユニット及び投写型映像装置 |
JP5893271B2 (ja) * | 2011-06-10 | 2016-03-23 | オリンパス株式会社 | 反射防止膜、光学系、及び光学機器 |
-
2017
- 2017-11-29 JP JP2017229612A patent/JP6853769B2/ja active Active
-
2018
- 2018-10-11 WO PCT/JP2018/037919 patent/WO2019106970A1/ja active Application Filing
- 2018-10-11 CN CN201880047707.4A patent/CN110892298B/zh active Active
-
2020
- 2020-03-05 US US16/810,380 patent/US20200200957A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200200957A1 (en) | 2020-06-25 |
CN110892298B (zh) | 2022-04-29 |
CN110892298A (zh) | 2020-03-17 |
JP2019101123A (ja) | 2019-06-24 |
WO2019106970A1 (ja) | 2019-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6498364B2 (ja) | 内視鏡システム及び内視鏡システムの調整方法 | |
US8295693B2 (en) | Dual optical path prism and camera in a minimally invasive surgical system | |
WO2013027459A1 (ja) | 撮像装置及び撮像装置システム | |
JP6513307B2 (ja) | 内視鏡システム | |
US20060203345A1 (en) | Anti-reflection film and microscope having optical element with the same anti-reflection film applied thereto | |
US11857158B2 (en) | Optical system, endoscope apparatus and endoscope | |
US20060028729A1 (en) | Dichroic mirror, fluorescence filter set, and fluoroscopy apparatus | |
JPWO2018225377A1 (ja) | 内視鏡撮像システム | |
US11054563B2 (en) | Polarized wave separation element, optical system, and optical apparatus | |
US5893650A (en) | Viewfinder system and single-lens reflex camera having the same | |
US11002978B2 (en) | Microscope having a beam splitter assembly | |
JP6853769B2 (ja) | 偏波分離素子、光学系及び光学機器 | |
JP6257874B1 (ja) | 対物光学系及びそれを備えた内視鏡装置 | |
TWI269888B (en) | Splitter with zero optical path difference in light-focusing path of optics imagery system | |
WO2022019010A1 (ja) | 光学装置 | |
JP6679963B2 (ja) | ハーフミラー面を有する光学素子及びそれを用いた光学機器 | |
JPS63271314A (ja) | 光学的ロ−パスフイルタ− |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20190220 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200423 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201216 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210303 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210312 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6853769 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |