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
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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- 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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