JPH0192702A

JPH0192702A - 非偏光ビームスプリッター

Info

Publication number: JPH0192702A
Application number: JP24958287A
Authority: JP
Inventors: Shiro Sasaki; 佐々木　志郎
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1987-10-02
Publication date: 1989-04-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産１Ｌ辷Ω市」Ｌ汰Ｉ− この発明は、Ｐ成分とＳ成分とのそれぞれの反射率と透
過率を路間−に維持しつつ、入射光の光量を分割する非
偏光ビームスプリッタ−に関するものである。

従速！す創Ｉ従来の非偏光ビームスプリッタ−としては、例えば米国
特許第３５５９０！　０号、特開昭５６−２７１０６号
公報、特開昭５７−１３０００１号公報、特開昭６０−
２８６０３号公報、特開昭６０−６４３０４号公報、特
開昭６０−１１３２０３号公報、特開昭６１−１１７０
１号公報等に示されるようなものがある。

これらの文献に開示された非偏光ビームスプリッタ−で
は、金属層の両側に誘電体層を設けており、３〜９暦の
多層構成となっている。

なお、金属層にＡｇを使用する場合には、Ａｇは加熱コ
ートに適さないばかりかコート後の加熱も望ましくない
ため、少なくとも金属層の片側の誘電体層は室温程度の
低温状態でコートしなければならない。

日が解゛　しよ゛とする。　Ｑしかしながら、誘電体層を低温コートする場合には蒸着
スピードによる屈折率の管理が困難であり、従って低温
コートを要する層が多くなるほど光学的な性質にバラツ
キが生じ、しかも膜が低密度であることから貼り合わせ
後には経時変化が起きるため、製品の安定性を保証でき
ないという問題点がある。

また、入射媒質が空気であるプレート型の非偏光ビーム
スプリッタ−においては、入射側の第１層目にＭｇＦ、
を低温コートしたものがあるが、この場合には外部と接
触する第１層としては機械的な強度が弱く傷つき易いと
いう問題がある。

更に、基板にＡｇ層を１層のみコートする構成のビーム
スプリッタ−も考えられるが、これは後述するようにＰ
、Ｓ各偶光成分に対する反射率。

透過率の差異が大きく、非偏光性が悪い。

Ｘ肌五且攻この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであ
り、金属層にＡｇを使用した場合にも製品の光学的性質
の安定性を保証することができ、しかも、従来品より製
造容易、かつ安価な非偏光ビームスプリッタ−を提供す
ることを目的とする。

肌延胤（員抜工ゑ人及Ｌ」１− この発明に係る非偏光ビームスプリッタ−は。

入射側より、屈折率ｎ。の透明な入射媒質と屈折率ｎ４
の誘電体層１層と半透明の金属層１層と屈折率ｎｏの透
明な基材の入射側と−を順に配し、各屈折率の関係をｎ
ｏ≦ｎ　ｓ　＜　ｎ　＋とすることにより上記目的の達
成を図ったものである。

災胤五以下、この発明を図面に基づいて説明する。

（第１実施例）第１図はこの発明の第１実施例を示したものであり、こ
こではキューブ型の非偏光ビームスプリッタ−が示され
ている。

図中の符号１は屈折率ｎ０の入射媒質としての直角二等
辺三角形プリズムであり、このプリズム１の斜面には屈
折率ｎｏの誘電体層２と金属層３とが順にコートされて
おり、これらの２層膜を挟んで屈折率ｎｏの直角二等辺
三角形プリズム４が貼り合わされている。

なお、各屈折率の関係はｎ。＝ｎ　ｍ　＜　ｎ　＋とな
るように設定される０例えば金属［３としてＡｇを用い
る場合、誘電体層の屈折率ｎｆがプリズムの屈折率より
高くなるに従い非偏光性の効果が増大し、計算ではｎｏ
＝３付近で中央波長に対して完全非偏光性が得られる。

現実にはこれ程高い屈折率の膜材料はなく、現存する材
料の中からできるだけ高い屈折率の材料を選ぶことにな
る。

以下に具体的な数値例を挙げて説明する。

次ページの第１表は、プリズム１側から入射する光束に
対して平均反射率９０％、平均透過率１０％の特性を持
つ非偏光ビームスプリッタ−の膜構成を示したものであ
る。

第１表この構成による分光特性は第２図に破線で示されている
。なお、図中のＲＳｌ、　ＲｐｌはそれぞれＳ偏光成分
、Ｐ偏光成分に対する反射率を示したものであり、Ｒｍ
、はこれらの平均値を示す。また、Ｔｓ工、　Ｔ　ｆｉ
ｌ、　、　Ｔ　Ｐｔは同様に透過率を示したものである
。

次に、第２表はプ１！、ズム１側から入射する光束に対
して平均反射率５０％、平均透過率５０％の特性を持つ
非偏光ビームスプリッタ−の膜構成である。

この構成による分光特性は第２図に実線で示されている
。なお、図中のＲ８２，Ｒ１１ｚ、ＲＰ２はそれぞれ上
記の例と同様に反射率を示したものであり、Ｔ　ｓｚ　
、　Ｔ　ｍｚ　ｐ　Ｔ　ｐｚは透過率を示したものであ
る。

第２表第３図は、両プリズムの間に誘電体層を設けずにＡｇ層
のみを設けた場合の分光特性を参考として示したもので
ある。実線は平均反射率９０％、平均透過率１０％の特
性を持たせようとしたものであり１図中のＲｓ、　、　
Ｒｍ３．　Ｒｐ、は反射率、Ｔｓ、、Ｔｍ３゜ＴＰ３は
透過率を示している。破線で示したのは平均反射率５０
％、平均透過率５０％の特性を持たせようとしたもので
あり、図中のＲｓ４．Ｒｍ４．Ｒｐ４は反射率、　Ｔ　
８４　ｔ　Ｔ　１１４　ｔ　Ｔ　Ｐ４は透過率を示して
いる。

第２図と第３図とを比較すれば、本発明のビームスプリ
ッタ−の方が各偏光成分に対する反射・透過率の差異が
少ない、すなわち非偏光性が高いことは明白である。

なお、本実施例で示したようなキューブ型の非偏光ビー
ムスプリッタ−を製造する場合には、まずプリズム１を
真空槽に配してその斜面にＴｉｅ。

を加熱コートし、その後大気を導入し、あるいは真空槽
内に放置して冷却し、室温程度の低温状態でＡｇをコー
トする。最後に他方のプリズム４を接若する。

このような工程をとれば、誘電体層のコーティングを高
温で行うことができるため、屈折率の管理をより確実に
行うことができ、また膜が高密度であることから貼り合
わせ後の経時変化も起き難い。しかも、Ａｇ層に対して
は熱による悪影響を与えずに製造することができる。

上記のＴｉｅ、のコートに際しては、Ｔｉ、Ｏ，をスタ
ート材料として加熱コートすることにより、波長５１０
ｒ＋＋＋＋の光に対する屈折率を２．４６という高い値
とし、かつ透明度も高いものとすることができる。

（第２実施例）第４図はこの発明の第２実施例を示したものであり、こ
こではプレート型の非偏光ビームスプリッタ−が示され
ている。

この例では入射媒質が屈折率ｎ０＝１の大気であって、
屈折率ｎｏの基材としての平行平面板５上に、金属Ｍ３
と屈折率ｎｆの誘電体層４とが順にコートされて２層膜
を構成している。

なお、各屈折率の関係はｎ　ｏ　＜　ｎ　ｍ　＜　ｎ　
＋となるように設定される。誘電体層４の屈折率ｎｏを
平行平面板５の屈折率ｎｏより大きく設定することによ
り、非偏光性の効果をあげることができ、しかも、金属
層３と己てＡｇを用いる場合には、屈折率−を１．６３
の近傍とすることによって非偏光性を最も高めることが
できることが計算で知られる。

以下に具体的な数値例を挙げて説明する。

第３表は、誘電体層４側がら４５°の角度をもって入射
する光束に対して平均反射率９０％、平均透過率ｌＯ％
の特性を持つ非偏光ビームスプリッタ−の膜構成を示し
たものである。

この構成による分光特性は第５図に破線で示されている
。なお、図中のＲｓ、、Ｒｍｓ、Ｒｐｓは第１実施例と
同様に反射率を示したものであり、Ｔｓ、。

Ｔ　ｍｌｓ、　Ｔ　Ｐｓは透過率を示したものである。

第３表次に、第４表は誘電体層４側から４５°の角度をもって
入射する光束に対して平均反射率５０％、平均透過率５
０％の特性を持つ非偏光ビームスプリッタ−の膜構成で
ある。

第４表この構成による分光特性は第５図に実線で示されている
。なお１図中のＲｓ、　、　Ｒｍ、　、　Ｒｐ、はそれ
ぞ匙上記の例と同様に反射率を示したものであり、Ｔ　
Ｓｇ　ＨＴ　ＩＩｓ　ｔ　Ｔ　Ｐ＆は透過率を示したも
のである。

第６図は、入射側に誘電体層を設けずに平行平面板」二
にＡｇ層のみを設けた場合の分光特性を参考として示し
たものである。実線は平均反射率９０％、平均透過率１
０％の特性を持たせようとしたものであり、図中のＲＳ
　７　Ｊ　Ｒｍ　７　＋　ＲＰ　ｔは反射率、　Ｔｓ、
。

Ｔ　１１１．　Ｔ　Ｐｙは透過率を示している。破線で
示したのは平均反射率５０％、平均透過率５０％の特性
を持たせようとしたものであり、図中のＲｓ、ｅＲｍｓ
＋ＲＰｓは反射率、Ｔ　ｓ、　、　Ｔ　ｍ、　、　Ｔ　
ｐ、は透過率を示している。

第５図と第６図とを比較すれば、本発明のビームスプリ
ッタ−の方が各偏光成分に対する反射・透過率の差異が
少ない、すなわち非偏光性が高いことは明白である。

この実施例において誘電体層２にＡＱ□Ｏ□を用いた理
由としては、前述したようにＡｇに対して最も非偏光性
を示す屈折率を有すること、低温状態でコートした場合
にも高密度であるために経時的変化が少ないこと、そし
て、強度的にも優れているためＡｇ層に対する保護膜と
しての機能をも果たすことが挙げられる。

なお、金属層、誘電体層共に低温コートが可能であるた
め、平行平面板としては樹脂基板を利用することもでき
る。

免來以」二、説明してきたようにこの発明に係る非偏光ビー
ムスプリッタ−は、金属層１層と誘電体層１層との２層
膜によって構成できるため、従来のものより容易、かつ
、安価に製造することができ、しかも製品の安定性を保
証することもできる。

また、本発明を２つの直角二等辺三角形プリズムを貼り
合せたキューブ型の非偏光ビームスプリッタ−に適用し
た場合には、誘電体層を高温コートした後に金属層を低
温コートすることができるため、金属層に対して熱によ
る悪影響を及ぼさずに各層をより好ましい状態でコート
することができる。

なお、本発明によれば、特に高反射非偏光ビームスプリ
ンターとして優れた製品を提供することができるため、
医療器用ファイバースコープにおける撮影光学系への適
用が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例に係るキューブ型非偏光
ビームスプリッタ−を示す説明図、第２図は第１図に示
したビームスプリッタ−の分光特性を示すグラフ、第３
図は比較のための参考例のビームスプリッタ−の分光特
性を示すグラフ、第４図はこの発明の第２実施例に係る
プレート型非偏光ビームスプリッタ−を示す説明図、第
５図は第４図に示したビームスプリッタ−の分光特性を
示すグラフ、第６図は比較のための参考例のビームスプ
リッタ−の分光特性を示すグラフである。１・・・プリズム（入射媒質）　２・・・誘電体層３・
・・金属層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入射側より、屈折率ｎ＿ｏの透明な入射媒質と屈
折率ｎ＿ｆの誘電体層１層と半透明の金属層１層と屈折
率ｎ＿ｓの透明な基材の入射側とを順に配し、前記各屈
折率の関係をｎ＿ｏ≦ｎ＿ｓ＜ｎ＿ｆとしたことを特徴
とする非偏光ビームスプリッター。
（２）前記入射媒質と前記基材とは共に屈折率ｎ＿ｆ＝
ｎ＿０＝１．５２のガラスから成る直角二等辺三角形プ
リズムであり、前記入射媒質としてのプリズムの斜面に
は前記誘電体層と前記金属層とが順にコートされて２層
被膜が形成され、かつ、前記誘電体層は屈折率ｎ＿ｆ＝
２．４６のＴｉＯ＿２であり、前記金属層はＡｇである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の非偏光
ビームスプリッター。
（３）前記入射媒質が大気であって、前記基材上に前記
金属層と前記誘電体層とが順にコートされて２層被膜が
形成され、かつ、前記誘電体層が屈折率ｎ＿ｆ＝１．６
３のＡｌ＿２Ｏ＿３であり、前記金属層がＡｇであり、
前記基材が屈折率ｎ＿ｓ＝１．５２のガラスであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の非偏光ビー
ムスプリッター。