JPH0535403B2 - - Google Patents
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- JPH0535403B2 JPH0535403B2 JP59207347A JP20734784A JPH0535403B2 JP H0535403 B2 JPH0535403 B2 JP H0535403B2 JP 59207347 A JP59207347 A JP 59207347A JP 20734784 A JP20734784 A JP 20734784A JP H0535403 B2 JPH0535403 B2 JP H0535403B2
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- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 22
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
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- Optical Filters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光の偏光状態によつて光の進行方向を
分離する偏光ビームスプリツターに関するもので
ある。
分離する偏光ビームスプリツターに関するもので
ある。
従来例の構成とその問題点
通常の偏光ビームスプリツターは光学的厚みが
1/4波長の高屈折率(屈折率nH)薄膜と低屈折率
(屈折率nL)の薄膜を交互にくり返して構成され
る多層膜を2個の45°プリズムの間に蒸着貼合せ
て構成されることはよく知られている。
1/4波長の高屈折率(屈折率nH)薄膜と低屈折率
(屈折率nL)の薄膜を交互にくり返して構成され
る多層膜を2個の45°プリズムの間に蒸着貼合せ
て構成されることはよく知られている。
中心波長λ1において光学的厚みがλ1/4である
高屈折率の薄膜と低屈折率の薄膜をそれぞれHお
よびLと表せば、プリズムの屈折率をnSとして、
上記の構成は形式的に nS|HLH……HLH|nS ……(1) と表される。また、光学的厚みがλ1/8の高屈折
率と低屈折率の薄膜をそれぞれH/2およびL/
2と表せば、 nS|H/2LH……HLH/2|nS ……(2) のような構成も用いられている。(2)は簡略化して nS|(H/2LH/2)m|nS ……(3) のように表すことができる。ここで、mは任意の
整数であり、このときの膜の総数は2m+1であ
る。
高屈折率の薄膜と低屈折率の薄膜をそれぞれHお
よびLと表せば、プリズムの屈折率をnSとして、
上記の構成は形式的に nS|HLH……HLH|nS ……(1) と表される。また、光学的厚みがλ1/8の高屈折
率と低屈折率の薄膜をそれぞれH/2およびL/
2と表せば、 nS|H/2LH……HLH/2|nS ……(2) のような構成も用いられている。(2)は簡略化して nS|(H/2LH/2)m|nS ……(3) のように表すことができる。ここで、mは任意の
整数であり、このときの膜の総数は2m+1であ
る。
第1図に(2)の構成の偏光ビームスプリツターの
断面図を示す。第1図で1と2は45°プリズム、
3は光学的厚みがλ1/8の高屈折率物質、4は光
学的厚みがλ1/4の低屈折率物質、5は光学的厚
みがλ1/4の高屈折率物質である。
断面図を示す。第1図で1と2は45°プリズム、
3は光学的厚みがλ1/8の高屈折率物質、4は光
学的厚みがλ1/4の低屈折率物質、5は光学的厚
みがλ1/4の高屈折率物質である。
第2図に(3)の構成で、nH=2.3,nL=1.46,nS=
1.52,m=15とした場合のP偏光波とS偏光波に
対する規格化波長λ/λ1対透過率の計算値を示
す。偏光ビームスプリツターではP偏光波の透過
率が高く、S偏光波の反射率が大きいことが望ま
しい。第2図のようにP偏光波の透過率にリツプ
ルがあると、偏光ビームスプリツターとして使用
できる波長範囲は制限されることになる。(2)また
は(3)で表されるような構成では本質的にP偏光波
の透過率にリツプルが生じ、膜の総数が増すにつ
れてリツプル点での透過率の低下も大きくなる。
1.52,m=15とした場合のP偏光波とS偏光波に
対する規格化波長λ/λ1対透過率の計算値を示
す。偏光ビームスプリツターではP偏光波の透過
率が高く、S偏光波の反射率が大きいことが望ま
しい。第2図のようにP偏光波の透過率にリツプ
ルがあると、偏光ビームスプリツターとして使用
できる波長範囲は制限されることになる。(2)また
は(3)で表されるような構成では本質的にP偏光波
の透過率にリツプルが生じ、膜の総数が増すにつ
れてリツプル点での透過率の低下も大きくなる。
このようなリツプルを低減する方法としては各
層の光学的膜厚をλ1/4(またはλ1/8)から試
行錯誤でわずかずつずらす方法が知られている。
この方法では膜厚をずらす割合は各層によつて異
なり規則性がなく、設計における計算時間も長く
かかるという欠点がある。また、実際に製造する
場合にも各層の膜厚が個々に異なるため膜厚制御
が難しいという欠点がある。
層の光学的膜厚をλ1/4(またはλ1/8)から試
行錯誤でわずかずつずらす方法が知られている。
この方法では膜厚をずらす割合は各層によつて異
なり規則性がなく、設計における計算時間も長く
かかるという欠点がある。また、実際に製造する
場合にも各層の膜厚が個々に異なるため膜厚制御
が難しいという欠点がある。
発明の目的
本発明はP偏光波の透過率特性のリツプルを簡
単に低減できる構成の偏光ビームスプリツターを
与えることを目的とする。
単に低減できる構成の偏光ビームスプリツターを
与えることを目的とする。
発明の構成
本発明は、中心波長λ1において光学的厚みが
λ1/8である高屈折率(屈折率nH)の薄膜と光学
的厚みがλ1/4である低屈折率(屈折率nL)の薄
膜と光学的厚みがλ1/8である高屈折率(屈折率
nH)の薄膜から成る3層薄膜を基本周期として、
これをm周期(mは任意の整数)くり返して構成
した多層薄膜(主要層と呼ぶ)の両側に中心波長
をλ2(λ2≠λ1)とした上記3層薄膜と同様な構成
を基本周期として、これを3周期くり返して構成
した多層薄膜(整合層と呼ぶ)を積層して成る多
層薄膜を2個の45°のプリズム(屈折率nS)の間
に蒸着して貼合せて構成した偏光ビームスプリツ
ターであり、上記中心波長λ2をP偏光波の透過率
の低下する第1リツプル波長における上記主要層
のP偏光波に対する等価屈折率E1と前記整合層
のP偏光波に対する等価屈折率E2とがE2=√1
nSなる関係を満たすように選んでリップルを低減
させるものである。
λ1/8である高屈折率(屈折率nH)の薄膜と光学
的厚みがλ1/4である低屈折率(屈折率nL)の薄
膜と光学的厚みがλ1/8である高屈折率(屈折率
nH)の薄膜から成る3層薄膜を基本周期として、
これをm周期(mは任意の整数)くり返して構成
した多層薄膜(主要層と呼ぶ)の両側に中心波長
をλ2(λ2≠λ1)とした上記3層薄膜と同様な構成
を基本周期として、これを3周期くり返して構成
した多層薄膜(整合層と呼ぶ)を積層して成る多
層薄膜を2個の45°のプリズム(屈折率nS)の間
に蒸着して貼合せて構成した偏光ビームスプリツ
ターであり、上記中心波長λ2をP偏光波の透過率
の低下する第1リツプル波長における上記主要層
のP偏光波に対する等価屈折率E1と前記整合層
のP偏光波に対する等価屈折率E2とがE2=√1
nSなる関係を満たすように選んでリップルを低減
させるものである。
実施例の説明
本発明の実施例を図面を参照して説明する。第
3図において,6と7は45°プリズム、8は光学
的厚みがλ1/8の高屈折率物質、9は光学的厚み
がλ1/4の低屈折率物質、10は光学的厚みが
λ1/4の高屈折率物質、11は整合層である。
3図において,6と7は45°プリズム、8は光学
的厚みがλ1/8の高屈折率物質、9は光学的厚み
がλ1/4の低屈折率物質、10は光学的厚みが
λ1/4の高屈折率物質、11は整合層である。
第4図に第3図の整合層11の具体的な構成を
示す。第4図において12は光学的厚みがλ2/8
の高屈折率物質、13は光学的厚みがλ2/4の低
屈折率物質、14は光学的厚みがλ2/4の高屈折
率物質である。
示す。第4図において12は光学的厚みがλ2/8
の高屈折率物質、13は光学的厚みがλ2/4の低
屈折率物質、14は光学的厚みがλ2/4の高屈折
率物質である。
前述の記法を用いると本発明の構成は、
nS|(H′/2L′H′/2)3(H/2LH/2)m
(H′/2L′H′/2)3|nS ……(4)
と表される。ここでH′とL′は中心波長λ2(λ2≠
λ1)における光学的厚みがλ2/4の高屈折率nHと
低屈折率nLの薄膜を表す。
λ1)における光学的厚みがλ2/4の高屈折率nHと
低屈折率nLの薄膜を表す。
次に中心波長λ2の決め方を説明する。
(H/2LH/2)構成のP偏光波に対する等
価屈折率Eと等価位相角γは以下のように与えら
れる: δ=π/2/(λ/λ1) ……(5) θ0=45° ……(6) α=√1−(S H)2 2 0 ……(7) β=√1−(S L)2 2 0 ……(8) ηH=nHα ……(9) ηL=nLβ ……(10) ρ=ηH/ηL ……(11) M=cosαδcosβδ−1/2(ρ+1/ρ)
sinαδsinβδ ……(12) M1=(1/ηH)〔sinαδcosβδ +1/2(ρ+1/ρ)cosαδsinβδ +1/2(ρ−1/ρ)sinβδ〕 ……(13) M2=ηH〔sinαδcosβδ +1/2(ρ+1/ρ)cosαδsinβδ −1/2(ρ−1/ρ)sinβδ〕 ……(14) として E=√2 1 ……(15) γ=cos-1M ……(16) である。
価屈折率Eと等価位相角γは以下のように与えら
れる: δ=π/2/(λ/λ1) ……(5) θ0=45° ……(6) α=√1−(S H)2 2 0 ……(7) β=√1−(S L)2 2 0 ……(8) ηH=nHα ……(9) ηL=nLβ ……(10) ρ=ηH/ηL ……(11) M=cosαδcosβδ−1/2(ρ+1/ρ)
sinαδsinβδ ……(12) M1=(1/ηH)〔sinαδcosβδ +1/2(ρ+1/ρ)cosαδsinβδ +1/2(ρ−1/ρ)sinβδ〕 ……(13) M2=ηH〔sinαδcosβδ +1/2(ρ+1/ρ)cosαδsinβδ −1/2(ρ−1/ρ)sinβδ〕 ……(14) として E=√2 1 ……(15) γ=cos-1M ……(16) である。
(H/2LH/2)mの第1リツプルの生ずるδ
は cosγ=−cos(3π/2m) ……(17) を満たすδで与えられる。これをδrで表す。
は cosγ=−cos(3π/2m) ……(17) を満たすδで与えられる。これをδrで表す。
(H′/2L′H′/2)構成の等価屈折率E′と等価
位相角γ′はδを δ′=δ(λ2/λ1) ……(18) で置きかえればEとγとが同様な式で与えられ
る。δrでのEをE1とし、E′が E2=√1 S ……(19) となるときのδ′をδr′とすれば λ2/λ1=δr′/δr ……(20) となる。これがλ1を与えたときのλ2を与える。
位相角γ′はδを δ′=δ(λ2/λ1) ……(18) で置きかえればEとγとが同様な式で与えられ
る。δrでのEをE1とし、E′が E2=√1 S ……(19) となるときのδ′をδr′とすれば λ2/λ1=δr′/δr ……(20) となる。これがλ1を与えたときのλ2を与える。
次に、λ2を上記のように選んだ場合にリツプル
が低減される理由を説明する。
が低減される理由を説明する。
従来例のような主要層のみから成る偏光ビーム
スプリツターでは、上記のδrでの主要層の等価屈
折率E1とプリズムの屈折率nSの不整合からリツプ
ルが生ずる。従つて、δrにおいて等価屈折率がE2
=√1 Sで、位相角が90°の奇数倍となるような
等価的な整合層を挿入すれば主要層とプリズムの
屈折率の整合がとれることになり、この結果リツ
プルは低減される。
スプリツターでは、上記のδrでの主要層の等価屈
折率E1とプリズムの屈折率nSの不整合からリツプ
ルが生ずる。従つて、δrにおいて等価屈折率がE2
=√1 Sで、位相角が90°の奇数倍となるような
等価的な整合層を挿入すれば主要層とプリズムの
屈折率の整合がとれることになり、この結果リツ
プルは低減される。
(H′/2L′H′/2)3の位相角は上記のようにし
てE2を決めると正確に90°の奇数倍にすることは
できないが、通常偏光ビームスプリツターに用い
られている高屈折率物質TiO2(nH=2.3)低屈折率
物質SiO2(nL=1.46)に対しては、450°近くにな
る。
てE2を決めると正確に90°の奇数倍にすることは
できないが、通常偏光ビームスプリツターに用い
られている高屈折率物質TiO2(nH=2.3)低屈折率
物質SiO2(nL=1.46)に対しては、450°近くにな
る。
第5図に、nH=2.3,nL=1.46,nS=1.52,m=
9とした場合の本発明の構成によつてリツプルを
低減した例を示す。膜の総数は第2図と同じ31
層である。この場合λ2=0.97λ1である。第2図と
第5図を比べれば、本発明の構成により大幅にリ
ツプルが低減されていることがわかる。
9とした場合の本発明の構成によつてリツプルを
低減した例を示す。膜の総数は第2図と同じ31
層である。この場合λ2=0.97λ1である。第2図と
第5図を比べれば、本発明の構成により大幅にリ
ツプルが低減されていることがわかる。
発明の効果
以上のように本発明は、多層膜の膜厚を個々に
調整して複雑な計算をすることなく、簡単な計算
によつてP偏光波のリツプルを低減できるという
特長をもつた偏光ビームスプリツターの構成を与
えるものである。また、本発明はプリズムに近い
膜の光学的膜厚をすべて一定の割合で1/4波長ま
たは1/8波長からずらすようにしているので、製
造時の膜厚の制御が容易であるという特長も有す
る。
調整して複雑な計算をすることなく、簡単な計算
によつてP偏光波のリツプルを低減できるという
特長をもつた偏光ビームスプリツターの構成を与
えるものである。また、本発明はプリズムに近い
膜の光学的膜厚をすべて一定の割合で1/4波長ま
たは1/8波長からずらすようにしているので、製
造時の膜厚の制御が容易であるという特長も有す
る。
第1図は従来の偏光ビームスプリツターの構成
図、第2図は従来の偏光ビームスプリツターの規
格化波長対透過率特性の一例を示す線図、第3図
は本発明の一実施例による偏光ビームスプリツタ
ーの基本的構成を示す図、第4図は整合層の具体
的構成を示す図、第5図は本発明の偏光ビームス
プリツターの規格化波長対透過率特性の一例を示
す線図である。 6,7……45°プリズム、8……光学的厚みが
λ1/8の高屈折率物質、9……光学的厚みがλ1/
4の低屈折率物質、10……光学的厚みがλ1/4
の高屈折率物質、11……整合層、12……光学
的厚みがλ2/8の高屈折率物質、13……光学的
厚みがλ2/4の低屈折率物質、14……光学的厚
みがλ2/4の高屈折率物質。
図、第2図は従来の偏光ビームスプリツターの規
格化波長対透過率特性の一例を示す線図、第3図
は本発明の一実施例による偏光ビームスプリツタ
ーの基本的構成を示す図、第4図は整合層の具体
的構成を示す図、第5図は本発明の偏光ビームス
プリツターの規格化波長対透過率特性の一例を示
す線図である。 6,7……45°プリズム、8……光学的厚みが
λ1/8の高屈折率物質、9……光学的厚みがλ1/
4の低屈折率物質、10……光学的厚みがλ1/4
の高屈折率物質、11……整合層、12……光学
的厚みがλ2/8の高屈折率物質、13……光学的
厚みがλ2/4の低屈折率物質、14……光学的厚
みがλ2/4の高屈折率物質。
Claims (1)
- 1 屈折率nSの2個の45°プリズムの間に、中心
波長λ1において光学的厚みがλ1/8で屈折率nHの
高屈折率薄膜、光学的厚みがλ1/4で屈折率nLの
低屈折率薄膜および光学的厚みがλ1/8で屈折率
nHの高屈折率薄膜からなる3層薄膜を基本周期と
して、これをm周期(mは任意の整数)くり返し
て積層した多層薄膜からなる主要層と、その主要
層の両側に、中心波長がλ2(λ2≠λ1)で前記主要
層の基本周期である前記3層薄膜を3周期くり返
して積層した多層薄膜からなる整合層とを配設
し、前記中心周波数λ2をP偏光波の透過率の低下
する第1リツプル波長における前記主要層のP偏
光波に対する等価屈折率E1と前記整合層のP偏
光波に対する等価屈折率E2とが、E2=√1 Sな
る関係を満たすようにしたことを特徴とする偏光
ビームスプリツター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20734784A JPS6184606A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 偏光ビ−ムスプリツタ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20734784A JPS6184606A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 偏光ビ−ムスプリツタ− |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6184606A JPS6184606A (ja) | 1986-04-30 |
JPH0535403B2 true JPH0535403B2 (ja) | 1993-05-26 |
Family
ID=16538230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20734784A Granted JPS6184606A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 偏光ビ−ムスプリツタ− |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6184606A (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2629924B1 (fr) * | 1988-04-08 | 1992-09-04 | Comp Generale Electricite | Polariseur a couches dielectriques |
US6432854B1 (en) | 1994-02-07 | 2002-08-13 | Nikon Corporation | Optical glass for polarizing optical system, production process therefor and polarizing beam splitter |
US5969861A (en) * | 1994-02-07 | 1999-10-19 | Nikon Corporation | Polarizing optical system |
WO1995021137A1 (fr) * | 1994-02-07 | 1995-08-10 | Nikon Corporation | Verre optique pour systemes optiques polarisants, procede de fabrication correspondant et dispositif de fractionnement du faisceau polarisant |
US6227670B1 (en) | 1995-03-06 | 2001-05-08 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
US6062694A (en) * | 1995-03-06 | 2000-05-16 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
US5808795A (en) * | 1995-03-06 | 1998-09-15 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
JP3738505B2 (ja) * | 1996-05-10 | 2006-01-25 | 株式会社ニコン | 投射型表示装置 |
CN110749950B (zh) * | 2019-11-29 | 2021-11-12 | 沈阳仪表科学研究院有限公司 | 一种折射率匹配的消偏振膜系 |
CN113917587B (zh) * | 2021-10-21 | 2023-03-28 | 沈阳仪表科学研究院有限公司 | 多色荧光检测用多通带消偏振二向分色滤光片 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5144414A (ja) * | 1974-10-09 | 1976-04-16 | Hitachi Electronics |
-
1984
- 1984-10-02 JP JP20734784A patent/JPS6184606A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5144414A (ja) * | 1974-10-09 | 1976-04-16 | Hitachi Electronics |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6184606A (ja) | 1986-04-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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