JPH0375705A - 偏光子 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は各種光装置に使用する、偏光の異なる光を分離
する偏光子に関するものである。

（従来の技術） 従来の第１の偏光子としてはグラントムソンプリズムや
ローションプリズムのように、方解石やルチルの結晶を
使ったものや、ガラスプリズムに誘電体多層膜を形成し
た偏光ビームスプリッタがよく知られている。さらに、
最近では、第２の偏光子としてニオブ酸リチウム結晶板
の主面に周期的なイオン交換領域および誘電体装荷膜を
形成して、常光線を直進させ、異常光線をラマン・ナス
回折させた偏光子が実現されている（昭６３信学会春季
全国大会Ｃ−４３１）。

しかしながら、従来の偏光子は結晶材料を用いたり、高
い加工精度を必要としているので、高価となる欠点があ
った。さらに、前記第１の偏光子はプリズムを使うので
、素子寸法が大きくなる欠点があり、第２の偏光子はブ
ラッグ回折を用いることができないので、異常光の取り
出しが十分でない欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、前記従来の偏光子の欠点を解決した小型で廉
価な偏光子を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の偏光子は、異なる屈折率異方性を持つ膜を交互
に積層することにより、直交する二つの偏光の＝方の偏
光子に対して屈折率周期（回折格子）となるようにし回
折を起こさせ、他方の偏光子に対して周期性の無い屈折
率とし、直進透過させる。

本発明の偏光子は、従来の偏光子とは構造および材料が
異なる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

実益型上 第１図（ａ）は本発明の第１の実施例の構成を示す斜視
図、第１図（ｂ）は本発明の第１の実施例を説明するた
めの第１層および第２層の屈折率楕円体を示す図であっ
て、１は屈折率楕円体３を持つ面内屈折率異方性ポリカ
ーボネートフィルム、２はフィルムｌをｙ軸に対して９
０度回転した配置で屈折率楕円体４を持つポリカーボネ
ートフィルム、５はフィルム１とフィルム２の配置のポ
リカーボネートフィルムを交互に積み重ねた偏光子であ
る。このような構造となっているので、Ｘ軸方向に偏光
した入射光に対しては、屈折率はフィルム１と２でｎｌ
と変化しないので、偏光子５を直進通過して、出射光７
となるが、ｙ軸方向に偏光した入射光に対しては、主屈
折率ｎｔ〜ｎ３であるので、偏光子５は周期的な屈折率
を持つ回折格子となり、ブラッグ反射を生じて出射光８
となる。

ブラッグ反射を起こす条件はパラメータＱ＝２πλＬ／
（ｎへ２）〉１である。ここで、λは光波長、Ｌは偏光
子の長さ、ｎは偏光子の屈折率、Ａは屈折率周期である
。λ＝１．３μｍ、Ａ＝１０μｍ　　（１層のフィルム
の厚さは５μｍ）、ｎ＝１．５７とすると、偏光子の長
さはＬ〉２０μｍが必要である。また、１次のブラッグ
反射の効率はＳｉｎ”（ｖ／２）で与えられる。ここで
ｖ＝２ｚδｎＬ／λ、δｎ＝１ｎ：＋　　ｎｚｌである
。ブラッグ反射の効率を１、δｎ！１０−’とすると、
偏光子の長さＬΣ６５０μｍとなり、極めて薄い偏光子
ができる。

偏光角度θは２Ａｓｉｎ（θ／２）＝λで与えられ、約
７．５度となる。さらに薄いフィルムを使用することに
より大きな偏光角度が得られる。

次に偏光子５の形成法について述べる。第２図は面内屈
折率異方性を持つ１層のポリカーボネートフィルムの形
成法の説明図である。ポリカーボネートをフィルム状に
射出成形すると同時に、膜を延伸する力９，１０で、Ｘ
軸方向に延伸することにより、゛分子配向が生じ、屈折
率楕円体（ｎｇ〜ｎ、）３を持つ面内屈折率異方性のフ
ィルムを得ることができる。このフィルムを交互に延伸
した吉例が９０度変わるように、多層に張り合わせる。

その後、完全ブラッグ反射長に切り出し、端面を研磨す
ることにより偏光子ができる。必要に応じ端面にＡＲコ
ードを施してもよい。フィルムの張り合わせには接着剤
、熱圧着等の技術を用いる。接着剤を使用する場合、接
着剤の屈折率はｎｌであることが望ましいが、そうでな
くても接着層を薄くすることにより、接着層の影響を避
けることができる。

第１層と第２層の延伸軸の角度は９０度以下でもよく、
偏光子の長さが短く前記パラメータＱく１のときでも、
ラマン・ナス回折領域となり、回折光の取り出し効率が
低下するが、偏光の分離が可能である。またこの実施例
では、ポリカーボネート系樹脂フィルムを用いたが、面
内屈折率異方性を持つ膜であればなんでもよく、ポリビ
ニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、酢酸セル
ロース系樹脂等も使用できる。

失嵐班又 第３図は本発明の第２の実施例を説明するための屈折率
楕円体を示す図であって、１１は第１層の屈折率楕円体
、１２は第２層の屈折率楕円体を示す。

偏光子への入射角θ／２が大きくなると、実施例１の構
造ではｙ軸と垂直な偏光に対し多少ブラッグ反射が生じ
、偏光の分離度が悪くなる。第１層におけるｙ軸と垂直
な偏光は、ｙ軸からθ／２はとずれ、屈折率は主屈折率
ｎ、と少し異なるｎとなる。このため、第２ＨのＸ軸方
向の主屈折率を　ｒｌとなるようにすることにより、ｙ
軸と垂直な偏光に対するブラッグ反射をなくし、偏光分
離度をよくすることができる。このような膜は第１層と
第２層とでポリカーボネートを延伸する力を変えること
により得られる。

１１０４よ 第４図は本発明の第３の実施例を説明するための屈折率
楕円体を示す図であって、１３は第１Ｊｉの屈折率楕円
体、１４は第２層の屈折率楕円体を示す。

第１層はｙ軸方向に屈折率異方性（ｎ＋〜ｎｓ）を持ち
、第２層は屈折率ｎ１の等方性である。第２層の膜は延
伸しないポリカーボネートによって得られる。実施例１
または実施例２と同じ効果の偏光子が得られる。また、
第２層の等方性の屈折率をｎ、とすると、ｙ軸偏光が反
射しないで透過し、ｙ軸と垂直な偏光に対してブラッグ
反射を起こさせることもできる。

大嵐班工 第５図は本発明の第４の実施例を説明するための屈折率
楕円体を示す図であって、１５は第１Ｆｉの屈折率楕円
体、１６は第２層の屈折率楕円体を示す。

第１ＮはＸ軸方向に屈折率異方性（ｎ＋４ｎａ）を持ち
、第２層はＺ軸方向に屈折率異方性（ｎ＃　、　４ｎ″
２）を持つ。ｙ軸方向の偏光はブラッグ反射を受けず（
ｎ、＝ｎ″ｌ）、ｙ軸と垂直な偏光がブラッグ反射をし
て（ｎｘ”ｉ　ｎ　　ｚ　）　、偏光の分離がなされる
。なお、第２層に屈折率ｎ１またはｎ。

の等方性の膜を用□いても同じ効果が得られる。

以上述べたように、プラスチック材料を用い、ブラッグ
反射を起こさせたので、従来の偏光子に比べて極めて廉
価で小型の偏光子が得られる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、異なる屈折率異方性を
持つ膜を交互に積層することにより偏光を分離する素子
を形成したので、薄くて小型の偏光子を得ることができ
、さらに、プラスチック材料で形成されているので、大
量安価の偏光子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例の構成を示す斜視
図、 第１図（ｂ）は本発明の第１の実施例を説明するための
第１層および第２層の屈折率楕円体を示す図、 第２図は本発明の構成要素である面内屈折率異方性を持
つ膜の形成法の説明図、 第３図は本発明の第２の実施例を説明するための第１層
および第２層の屈折率楕円体を示す図、第４図は本発明
の第３の実施例を説明するための第１層および第２層の
屈折率楕円体を示す図、第５図は本発明の第４の実施例
を説明するための第１層および第２層の屈折率楕円体を
示す図である。 １・・・面内屈折率異方性を持つポリカーボネートフィ
ルム ２・・・フィルム１をｙ軸に対して９０度回転した配置
のポリカーボネートフィルム ３・・・フィルム１の屈折率楕円体 ４・・・フィルム２の屈折率楕円体 ５・・・フィルム１とフィルム２を交互に積層した偏光
子　　　　　　　　６・・・入射光 ７・・・ｙ軸と垂直な偏光を持つ光の出射光８・・・ｙ
軸と平行な偏光を持つ光の出射光９．１０・・・膜を延
伸する力 １１、１２．１３．１４．１５．１６・・・屈折率楕円
体。 第１Ｂｒａ） （ｂ） 第２図 乞１０−・−膿乏征イ申す３カ （ｂ） ｎｚ＊ｎＢ 第３図 ｔ　ｔ、　ｔｚ−、Ｍ、析宏オ臂円体 第４８ τ １３．１４−１巨利〒１仔オ鷹円伏 第５図 χ ””’１　　ｉ　ｎ３　’Ｐ／７２ ｔ５，１６−＝Ｍ才斤卑ネ貴円イ本

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、屈折率異方性を有する膜と、屈折率等方性または前
   記膜と主軸または大きさが異なる屈折率異方性を有する
   薄膜とを、交互に積層したことを特徴とする偏光子。 ２、樹脂を延伸することにより面内に屈折率異方性を有
   する膜を、その主軸が交互に異なるように積層したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の偏光子。