JPH07218723A - 偏光子 - Google Patents
偏光子Info
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- JPH07218723A JPH07218723A JP6013569A JP1356994A JPH07218723A JP H07218723 A JPH07218723 A JP H07218723A JP 6013569 A JP6013569 A JP 6013569A JP 1356994 A JP1356994 A JP 1356994A JP H07218723 A JPH07218723 A JP H07218723A
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- Japan
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- transparent substrates
- light
- polarized light
- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱応力や力学的外部応力下においても偏光度
の低下を極力抑制することを可能にする。 【構成】 透明基板７ａ、７ｂの表面に屈折率の互いに
異なる薄膜が２層以上形成され、各薄膜の界面における
光線３の反射率および透過率の偏光依存性を利用して特
定の振動方向を有する光４、５を選択して出射する偏光
子において、透明基板７ａ、７ｂの光弾性定数を実質的
に零にした。
の低下を極力抑制することを可能にする。 【構成】 透明基板７ａ、７ｂの表面に屈折率の互いに
異なる薄膜が２層以上形成され、各薄膜の界面における
光線３の反射率および透過率の偏光依存性を利用して特
定の振動方向を有する光４、５を選択して出射する偏光
子において、透明基板７ａ、７ｂの光弾性定数を実質的
に零にした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば偏光ビームス
プリッタ（Polarizing Beam Splitter：以下「ＰＢＳ」
と称する）など、特定の振動方向を有する光を選択して
出射する偏光子に関する。
プリッタ（Polarizing Beam Splitter：以下「ＰＢＳ」
と称する）など、特定の振動方向を有する光を選択して
出射する偏光子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３および図４は、それぞれこの種のＰ
ＢＳの従来例の一例を示す図であり、図３に示すＰＢＳ
はMacNeille型ＰＢＳと呼ばれ、図４に示すＰＢＳは平
板型ＰＢＳと呼ばれる。
ＢＳの従来例の一例を示す図であり、図３に示すＰＢＳ
はMacNeille型ＰＢＳと呼ばれ、図４に示すＰＢＳは平
板型ＰＢＳと呼ばれる。
【０００３】図３に示すＰＢＳは、光学ガラスからなる
１対の直角プリズム１ａ、１ｂの斜辺に薄膜部２ａ、２
ｂを形成し、接合層２ｃを介してこれら薄膜部２ａ、２
ｂを接合することにより構成されている。以下、薄膜部
２ａ、２ｂおよび接合層２ｃをまとめて偏光分離部２と
称する。薄膜部２ａ、２ｂは、互いに屈折率の異なる複
数層（好ましくは奇数層）の薄膜が積層されてなる（薄
膜の図示は省略する）。それぞれの薄膜の屈折率は、い
わゆるブリュスター条件を満足するように設定されてい
る。したがって、直角プリズム１ａの直辺側から自然光
３を入射し、薄膜間の界面への入射角がいわゆるブリュ
スター角になるようにして入射すると、偏光分離部２を
構成する薄膜の界面における反射光をｓ偏光５のみにす
ることができ、偏光分離部２の透過光をｐ偏光４のみに
することができる。この結果、自然光３をｐ偏光４とｓ
偏光５とに分離することができる。ここで、ｐ偏光４は
図３の紙面に沿った振動面を有する偏光を指し、ｓ偏光
５は図３の紙面に直交する振動面を有する偏光を指し、
図中の矢印は偏光の振動方向を、・（黒点）は偏光の振
動方向が紙面に直交する方向にあることを示している。
１対の直角プリズム１ａ、１ｂの斜辺に薄膜部２ａ、２
ｂを形成し、接合層２ｃを介してこれら薄膜部２ａ、２
ｂを接合することにより構成されている。以下、薄膜部
２ａ、２ｂおよび接合層２ｃをまとめて偏光分離部２と
称する。薄膜部２ａ、２ｂは、互いに屈折率の異なる複
数層（好ましくは奇数層）の薄膜が積層されてなる（薄
膜の図示は省略する）。それぞれの薄膜の屈折率は、い
わゆるブリュスター条件を満足するように設定されてい
る。したがって、直角プリズム１ａの直辺側から自然光
３を入射し、薄膜間の界面への入射角がいわゆるブリュ
スター角になるようにして入射すると、偏光分離部２を
構成する薄膜の界面における反射光をｓ偏光５のみにす
ることができ、偏光分離部２の透過光をｐ偏光４のみに
することができる。この結果、自然光３をｐ偏光４とｓ
偏光５とに分離することができる。ここで、ｐ偏光４は
図３の紙面に沿った振動面を有する偏光を指し、ｓ偏光
５は図３の紙面に直交する振動面を有する偏光を指し、
図中の矢印は偏光の振動方向を、・（黒点）は偏光の振
動方向が紙面に直交する方向にあることを示している。
【０００４】また、図４に示すＰＢＳは、光学ガラスか
らなる透明基板１の表面に偏光分離部６が形成されてな
る。この偏光分離部６は、互いに屈折率の異なる多数
（図示例では４層）の薄膜６ａ〜６ｄが積層されて構成
されている。偏光分離部６は、薄膜６ａ〜６ｄの界面に
おける反射率および透過率がｐ偏光およびｓ偏光でそれ
ぞれ異なることを利用し、ｐ偏光４の透過率が高くｓ偏
光５の反射率が高い薄膜６ａ〜６ｄの組み合わせを多数
用意して透過光中のｐ偏光４の割合および反射光中のｓ
偏光５の割合を徐々に高め、結果としてｐ偏光４とｓ偏
光５とを分離する。したがって、図３のＰＢＳと異な
り、それぞれの薄膜６ａ〜６ｄの屈折率はブリュスター
条件を満足するように定められていない。これは、理想
的なブリュスター条件を満足するような薄膜の屈折率お
よび薄膜界面への入射角の組み合わせを得ることが難し
いためである。
らなる透明基板１の表面に偏光分離部６が形成されてな
る。この偏光分離部６は、互いに屈折率の異なる多数
（図示例では４層）の薄膜６ａ〜６ｄが積層されて構成
されている。偏光分離部６は、薄膜６ａ〜６ｄの界面に
おける反射率および透過率がｐ偏光およびｓ偏光でそれ
ぞれ異なることを利用し、ｐ偏光４の透過率が高くｓ偏
光５の反射率が高い薄膜６ａ〜６ｄの組み合わせを多数
用意して透過光中のｐ偏光４の割合および反射光中のｓ
偏光５の割合を徐々に高め、結果としてｐ偏光４とｓ偏
光５とを分離する。したがって、図３のＰＢＳと異な
り、それぞれの薄膜６ａ〜６ｄの屈折率はブリュスター
条件を満足するように定められていない。これは、理想
的なブリュスター条件を満足するような薄膜の屈折率お
よび薄膜界面への入射角の組み合わせを得ることが難し
いためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のＰＢＳでは、薄膜部２および偏光分離部６が光
学ガラスからなる直角プリズム１ａ、１ｂおよび透明基
板１の表面に形成されているので、光学ガラスに熱応力
や力学的外部応力が作用すると光弾性効果に起因する光
学的異方性が誘起されるので、この光学的異方性により
ＰＢＳが所望の性能を得ることが難しくなる、という問
題があった。
た従来のＰＢＳでは、薄膜部２および偏光分離部６が光
学ガラスからなる直角プリズム１ａ、１ｂおよび透明基
板１の表面に形成されているので、光学ガラスに熱応力
や力学的外部応力が作用すると光弾性効果に起因する光
学的異方性が誘起されるので、この光学的異方性により
ＰＢＳが所望の性能を得ることが難しくなる、という問
題があった。
【０００６】ここで、光弾性効果および光学的異方性に
ついて簡単に説明する。一般に、ガラスのような等質等
方な透明体に力を加えて応力を生じさせると、この透明
体に光学的な異方性が生じ、ある種の結晶体と同様に複
屈折性を持つようになる。これは光弾性効果と呼ばれて
いる。応力が生じたときの透明体の屈折率はいわゆる屈
折率楕円体で表すことができ、このとき、屈折率楕円体
の主屈折率軸は主応力軸に一致する。主屈折率をｎ1、
ｎ2、ｎ3、主応力をσ1、σ2、σ3（それぞれ添字が共
通なものは同一方向にある）とすると、これらの間には
次式のような関係が成立する。
ついて簡単に説明する。一般に、ガラスのような等質等
方な透明体に力を加えて応力を生じさせると、この透明
体に光学的な異方性が生じ、ある種の結晶体と同様に複
屈折性を持つようになる。これは光弾性効果と呼ばれて
いる。応力が生じたときの透明体の屈折率はいわゆる屈
折率楕円体で表すことができ、このとき、屈折率楕円体
の主屈折率軸は主応力軸に一致する。主屈折率をｎ1、
ｎ2、ｎ3、主応力をσ1、σ2、σ3（それぞれ添字が共
通なものは同一方向にある）とすると、これらの間には
次式のような関係が成立する。
【数１】ｎ1＝ｎ0＋Ｃ1σ1＋Ｃ2(σ2＋σ3) ｎ2＝ｎ0＋Ｃ1σ2＋Ｃ2(σ3＋σ1) ｎ3＝ｎ0＋Ｃ1σ3＋Ｃ2(σ1＋σ2) ここに、ｎ0は無応力のときの屈折率、Ｃ1は直接応力光
定数、Ｃ2は横応力光定数である。
定数、Ｃ2は横応力光定数である。
【０００７】このような透明体に直線偏光を入射する
と、各主応力方向の屈折率ｎ1、ｎ2、ｎ3が異なること
から、入射光は、屈折率ｎ1、ｎ2、ｎ3および直線偏光
の入射方向で定まる所定の方向の振動面を持ち、かつ、
振動面が互いに直交する２つの要素波に分れ、これら要
素波は互いに異なる屈折率を感じる。ここで、透明体内
の応力分布が均一でない場合は、透明体の各点において
主屈折率ｎ1、ｎ2、ｎ3が異なる値をとることに注意し
なければならない。各要素波が互いに異なる屈折率を感
じる結果、２つの要素波が透明体内を伝播して透明体か
ら出射するとき、これら要素波の間には、次式で与えら
れる光路差（位相差）Δφが生じる。
と、各主応力方向の屈折率ｎ1、ｎ2、ｎ3が異なること
から、入射光は、屈折率ｎ1、ｎ2、ｎ3および直線偏光
の入射方向で定まる所定の方向の振動面を持ち、かつ、
振動面が互いに直交する２つの要素波に分れ、これら要
素波は互いに異なる屈折率を感じる。ここで、透明体内
の応力分布が均一でない場合は、透明体の各点において
主屈折率ｎ1、ｎ2、ｎ3が異なる値をとることに注意し
なければならない。各要素波が互いに異なる屈折率を感
じる結果、２つの要素波が透明体内を伝播して透明体か
ら出射するとき、これら要素波の間には、次式で与えら
れる光路差（位相差）Δφが生じる。
【数２】Δφ＝(２π／λ)(ｎ’−ｎ”)・ｄ ここに、λは光の波長、ｎ’、ｎ”はそれぞれ各要素波
が透明体内で感じる平均屈折率、ｄは透明体の光透過厚
である。この結果、直線偏光を透明体に入射すると、透
明体から出射する光は一般に楕円偏光に変化する。
が透明体内で感じる平均屈折率、ｄは透明体の光透過厚
である。この結果、直線偏光を透明体に入射すると、透
明体から出射する光は一般に楕円偏光に変化する。
【０００８】上述の主屈折率ｎ1、ｎ2、ｎ3の式を変形
すると、
すると、
【数３】 ｎ2−ｎ1＝(Ｃ1−Ｃ2)(σ2−σ1)＝Ｃ(σ2−σ1) ｎ3−ｎ2＝(Ｃ1−Ｃ2)(σ3−σ2)＝Ｃ(σ3−σ2) したがって、Ｃ＝Ｃ1−Ｃ2なる定数が０であれば、透明
体に３次元方向の応力σ1、σ2、σ3が作用しても、ｎ1
＝ｎ2＝ｎ3（＝ｎ0＋Δｎ）であるから、各要素波は至
るところで同じ屈折率を感じる。よって、Ｃ＝０であれ
ば、応力が作用している場合でも等方性媒質として取り
扱うことができる。ここで、Ｃ＝Ｃ1−Ｃ2は光弾性定数
と呼ばれる。
体に３次元方向の応力σ1、σ2、σ3が作用しても、ｎ1
＝ｎ2＝ｎ3（＝ｎ0＋Δｎ）であるから、各要素波は至
るところで同じ屈折率を感じる。よって、Ｃ＝０であれ
ば、応力が作用している場合でも等方性媒質として取り
扱うことができる。ここで、Ｃ＝Ｃ1−Ｃ2は光弾性定数
と呼ばれる。
【０００９】ＰＢＳの直角プリズム１ａ、１ｂおよび透
明基板１を形成する光学ガラスには、次のような応力が
生じると考えられる。まず、光学ガラスは一般に金属等
のホルダーに保持されるため、このホルダーからの保持
力により光学ガラスに応力が生じる。また、光学ガラス
に入射する自然光３などの一部はこのガラスに吸収さ
れ、これに伴ってガラスが発熱して熱膨張が起こる。一
般に、光学ガラスに入射する自然光３などの強度は必ず
しも一様ではないので、熱膨張の程度はガラスの面方向
の場所によって異なる。したがって、ガラスが不均一に
熱膨張することにより応力が生じる。さらに、ガラスの
熱膨張によりホルダーにも応力が生じ、その反作用とし
て光学ガラスに応力が生じる。以上のような熱応力や力
学的外部応力により光学ガラスに光学的異方性が生じ
る。
明基板１を形成する光学ガラスには、次のような応力が
生じると考えられる。まず、光学ガラスは一般に金属等
のホルダーに保持されるため、このホルダーからの保持
力により光学ガラスに応力が生じる。また、光学ガラス
に入射する自然光３などの一部はこのガラスに吸収さ
れ、これに伴ってガラスが発熱して熱膨張が起こる。一
般に、光学ガラスに入射する自然光３などの強度は必ず
しも一様ではないので、熱膨張の程度はガラスの面方向
の場所によって異なる。したがって、ガラスが不均一に
熱膨張することにより応力が生じる。さらに、ガラスの
熱膨張によりホルダーにも応力が生じ、その反作用とし
て光学ガラスに応力が生じる。以上のような熱応力や力
学的外部応力により光学ガラスに光学的異方性が生じ
る。
【００１０】直角プリズム１ａ、１ｂおよび透明基板１
の光学ガラスに生じた光学的異方性がＰＢＳの性能に与
える影響について考える。これら直角プリズム１ｂおよ
び透明基板１内をｐ偏光４が伝播するとき、このｐ偏光
４はそれぞれ主応力方向に依存した互いに直交する振動
面を有する要素波に分離し、直角プリズム１ｂおよび透
明基板１から出射する時点では所定の光路差が生じて偏
光状態が変わっている。すなわち、ｐ偏光４にｓ偏光成
分が加わる。同様に、直角プリズム１ａ内をｓ偏光５が
伝播するとき、このｓ偏光５が直角プリズム１ａから出
射する時点では所定の光路差が生じて偏光状態が変わっ
ている。すなわち、ｓ偏光５にｐ偏光成分が加わる。
の光学ガラスに生じた光学的異方性がＰＢＳの性能に与
える影響について考える。これら直角プリズム１ｂおよ
び透明基板１内をｐ偏光４が伝播するとき、このｐ偏光
４はそれぞれ主応力方向に依存した互いに直交する振動
面を有する要素波に分離し、直角プリズム１ｂおよび透
明基板１から出射する時点では所定の光路差が生じて偏
光状態が変わっている。すなわち、ｐ偏光４にｓ偏光成
分が加わる。同様に、直角プリズム１ａ内をｓ偏光５が
伝播するとき、このｓ偏光５が直角プリズム１ａから出
射する時点では所定の光路差が生じて偏光状態が変わっ
ている。すなわち、ｓ偏光５にｐ偏光成分が加わる。
【００１１】結果として、直角プリズム１ａ、１ｂおよ
び透明基板１の光学ガラスに異方性が生じると、ＰＢＳ
から出射する偏光の偏光度を低下させ、ＰＢＳの性能低
下の原因となる。従来、ＰＢＳに用いられていた光学ガ
ラスの光弾性定数Ｃの値は大きく、たとえば、ＰＢＳの
直角プリズム１ａ、１ｂや透明基板１に多用されている
ＢＫ７（ドイツ ショット社記号）という種類の光学ガ
ラスでは2.78（波長λ＝633nm）という値が得られてい
る。このため、熱応力や力学的外部応力により誘起され
る光学的異方性、およびこれに基づく光路差Δφが無視
できない値になる。
び透明基板１の光学ガラスに異方性が生じると、ＰＢＳ
から出射する偏光の偏光度を低下させ、ＰＢＳの性能低
下の原因となる。従来、ＰＢＳに用いられていた光学ガ
ラスの光弾性定数Ｃの値は大きく、たとえば、ＰＢＳの
直角プリズム１ａ、１ｂや透明基板１に多用されている
ＢＫ７（ドイツ ショット社記号）という種類の光学ガ
ラスでは2.78（波長λ＝633nm）という値が得られてい
る。このため、熱応力や力学的外部応力により誘起され
る光学的異方性、およびこれに基づく光路差Δφが無視
できない値になる。
【００１２】本発明の目的は、熱応力や力学的外部応力
下においても偏光度の低下を極力抑制することの可能な
偏光子を提供することにある。
下においても偏光度の低下を極力抑制することの可能な
偏光子を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、本発明は、透明基板７ａ、７ｂの
表面に屈折率の互いに異なる薄膜が２層以上形成され、
各薄膜の界面における光線３の反射率および透過率の偏
光依存性を利用して特定の振動方向を有する光４、５を
選択して出射する偏光子に適用される。そして、上述の
目的は、透明基板７ａ、７ｂの光弾性定数を実質的に零
にすることにより達成される。
応付けて説明すると、本発明は、透明基板７ａ、７ｂの
表面に屈折率の互いに異なる薄膜が２層以上形成され、
各薄膜の界面における光線３の反射率および透過率の偏
光依存性を利用して特定の振動方向を有する光４、５を
選択して出射する偏光子に適用される。そして、上述の
目的は、透明基板７ａ、７ｂの光弾性定数を実質的に零
にすることにより達成される。
【００１４】ここにいう光弾性定数が実質的に零とは、
透明基板７ａ、７ｂの光学的異方性に基づく光路差によ
り読み出し光９が受ける影響が無視できる程度の値をい
い、一例として波長500〜650nmの光に対して光弾性定数
が-0.1〜0.1[10-8cm2/N]の範囲にあればよい。
透明基板７ａ、７ｂの光学的異方性に基づく光路差によ
り読み出し光９が受ける影響が無視できる程度の値をい
い、一例として波長500〜650nmの光に対して光弾性定数
が-0.1〜0.1[10-8cm2/N]の範囲にあればよい。
【００１５】
【作用】透明基板７ａ、７ｂの光弾性定数が実質的に零
であるので、熱応力や力学的外部応力が透明基板７ａ、
７ｂに生じても、この透明基板７ａ、７ｂが実質的に光
学的等方性を有し、透明基板７ａ、７ｂ内を伝播する光
にほとんど光路差が生じない。
であるので、熱応力や力学的外部応力が透明基板７ａ、
７ｂに生じても、この透明基板７ａ、７ｂが実質的に光
学的等方性を有し、透明基板７ａ、７ｂ内を伝播する光
にほとんど光路差が生じない。
【００１６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
【００１７】
−第１実施例− 図１は、本発明による偏光子が適用された偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）の第１実施例を示す断面図である。
本実施例のＰＢＳと図３に示す従来のＰＢＳとの相違点
は、直角プリズム７ａ、７ｂの材質にある。したがっ
て、従来例と同様な構成要素については同一の符号を付
し、その説明を省略する。
プリッタ（ＰＢＳ）の第１実施例を示す断面図である。
本実施例のＰＢＳと図３に示す従来のＰＢＳとの相違点
は、直角プリズム７ａ、７ｂの材質にある。したがっ
て、従来例と同様な構成要素については同一の符号を付
し、その説明を省略する。
【００１８】本実施例のＰＢＳに使用されている直角プ
リズム７ａ、７ｂは、その光弾性定数が実質的に零の材
質から形成されている。上述のごとく、光弾性定数が実
質的に零とは、直角プリズム７ａ、７ｂの光学的異方性
に基づく光路差によりｐ偏光４、ｓ偏光５が受ける影響
が無視できる程度の値をいい、一例として波長500〜650
nmの光に対して光弾性定数が-0.1〜0.1[10-8cm2/N]の範
囲にあればよい。
リズム７ａ、７ｂは、その光弾性定数が実質的に零の材
質から形成されている。上述のごとく、光弾性定数が実
質的に零とは、直角プリズム７ａ、７ｂの光学的異方性
に基づく光路差によりｐ偏光４、ｓ偏光５が受ける影響
が無視できる程度の値をいい、一例として波長500〜650
nmの光に対して光弾性定数が-0.1〜0.1[10-8cm2/N]の範
囲にあればよい。
【００１９】このような材質の一例としては、本出願人
の提案にかかる偏光光学系用光学ガラスが挙げられる。
この光学ガラスは、酸化物換算の重量％で下記の組成を
有する。 SiO2 17.0〜 27.0％ Li2O+Na2O+K2O 0.5〜 5.0％ PbO 73.0〜 75.0％ As2O3+Sb2O3 0 〜 3.0％
の提案にかかる偏光光学系用光学ガラスが挙げられる。
この光学ガラスは、酸化物換算の重量％で下記の組成を
有する。 SiO2 17.0〜 27.0％ Li2O+Na2O+K2O 0.5〜 5.0％ PbO 73.0〜 75.0％ As2O3+Sb2O3 0 〜 3.0％
【００２０】各成分の組成範囲を上記のようにした理由
は次の通りである。PbOは、上述のように、ガラスの光
弾性定数がPbOの含有量に大きく依存し、具体的には、P
bOの含有量が増加するにしたがって光弾性定数の値が減
少し、ある一定量において零になって以降は負の値をと
ることを利用し、光弾性定数の値を実質的に零に制御す
るために用いられる。PbOの含有量により光弾性定数の
値が変化するのは、鉛イオンの配位状態がその含有量の
増加とともに変化するためと考えられる。上述した範囲
の光弾性定数、すなわち光弾性定数の値が実質的に零の
光学ガラスは、PbOの含有量を73〜75重量％の範囲内に
することにより実現される。
は次の通りである。PbOは、上述のように、ガラスの光
弾性定数がPbOの含有量に大きく依存し、具体的には、P
bOの含有量が増加するにしたがって光弾性定数の値が減
少し、ある一定量において零になって以降は負の値をと
ることを利用し、光弾性定数の値を実質的に零に制御す
るために用いられる。PbOの含有量により光弾性定数の
値が変化するのは、鉛イオンの配位状態がその含有量の
増加とともに変化するためと考えられる。上述した範囲
の光弾性定数、すなわち光弾性定数の値が実質的に零の
光学ガラスは、PbOの含有量を73〜75重量％の範囲内に
することにより実現される。
【００２１】SiO2は本発明の光学ガラスにおけるガラス
組成物であり、17重量％以上は必要であるが、27重量％
以上であると上述のPbOの含有量が所定範囲を外れて減
少してしまい、光弾性定数が大きくなってしまう。
組成物であり、17重量％以上は必要であるが、27重量％
以上であると上述のPbOの含有量が所定範囲を外れて減
少してしまい、光弾性定数が大きくなってしまう。
【００２２】Na2O+K2O+Li2Oといったアルカリ金属成分
は、ガラスの熔解温度およびガラス転移温度を下げ、ガ
ラスの失透に対する安定性を高める効果があるため、0.
5重量％以上必要であるが、５重量％を超えると化学的
耐久性を著しく損なう。As2O3+Sb2O3は必要に応じて添
加することができるが、３重量％を超えるとガラスの耐
失透性、分光透過特性等を損なう。
は、ガラスの熔解温度およびガラス転移温度を下げ、ガ
ラスの失透に対する安定性を高める効果があるため、0.
5重量％以上必要であるが、５重量％を超えると化学的
耐久性を著しく損なう。As2O3+Sb2O3は必要に応じて添
加することができるが、３重量％を超えるとガラスの耐
失透性、分光透過特性等を損なう。
【００２３】この偏光光学系用光学ガラスは、各成分の
原料としてそれぞれの元素に対応する酸化物、炭酸塩、
硝酸塩などを使用し、それらを所望の割合に秤量し混合
して調合原料とし、これを1,000〜1,300℃に加熱して熔
解し、清澄、攪拌を行って均質化した後、予め予熱され
た金型に鋳込み徐冷することにより容易に製造すること
ができる。
原料としてそれぞれの元素に対応する酸化物、炭酸塩、
硝酸塩などを使用し、それらを所望の割合に秤量し混合
して調合原料とし、これを1,000〜1,300℃に加熱して熔
解し、清澄、攪拌を行って均質化した後、予め予熱され
た金型に鋳込み徐冷することにより容易に製造すること
ができる。
【００２４】これ以外にも、たとえばＳＦ５７（ドイツ
ショット社の記号）といった重フリントガラスは、波
長λ＝589.3nmの光に対する光弾性定数が0.03[10-6mm2/
N]（ショット社のカタログによる）と実質的に零とみな
せる値であるため、直角プリズム７ａ、７ｂを形成する
材料となりうる。あるいは、光学ガラスに限らず、プラ
スチック等であっても光弾性定数が実質的に零の透明物
質であれば直角プリズム７ａ、７ｂを形成する材料とな
りうる。
ショット社の記号）といった重フリントガラスは、波
長λ＝589.3nmの光に対する光弾性定数が0.03[10-6mm2/
N]（ショット社のカタログによる）と実質的に零とみな
せる値であるため、直角プリズム７ａ、７ｂを形成する
材料となりうる。あるいは、光学ガラスに限らず、プラ
スチック等であっても光弾性定数が実質的に零の透明物
質であれば直角プリズム７ａ、７ｂを形成する材料とな
りうる。
【００２５】本実施例のＰＢＳでは、直角プリズム７
ａ、７ｂに熱応力や力学的外部応力が生じていても、こ
れら直角プリズム７ａ、７ｂを形成する材質の光弾性定
数が実質的に零であるため、ほぼ光学的に等方的な材質
として振る舞う。したがって、本実施例のＰＢＳに直角
プリズム７ａ側から自然光３を入射しても、偏光分離部
２で分離されたｐ偏光４およびｓ偏光５は直角プリズム
７ａ、７ｂ内で要素波に分離せず、あるいは、分離した
としても要素波に生じる光路差はほとんど無視できる程
度の値であるので、偏光分離部２で分離されたｐ偏光４
およびｓ偏光５がほぼそのままの状態で（つまり、ｐ偏
光４にｓ偏光成分が加わることなく、ｓ偏光５にｐ偏光
成分が加わることなく）直角プリズム７ａ、７ｂから出
射する。
ａ、７ｂに熱応力や力学的外部応力が生じていても、こ
れら直角プリズム７ａ、７ｂを形成する材質の光弾性定
数が実質的に零であるため、ほぼ光学的に等方的な材質
として振る舞う。したがって、本実施例のＰＢＳに直角
プリズム７ａ側から自然光３を入射しても、偏光分離部
２で分離されたｐ偏光４およびｓ偏光５は直角プリズム
７ａ、７ｂ内で要素波に分離せず、あるいは、分離した
としても要素波に生じる光路差はほとんど無視できる程
度の値であるので、偏光分離部２で分離されたｐ偏光４
およびｓ偏光５がほぼそのままの状態で（つまり、ｐ偏
光４にｓ偏光成分が加わることなく、ｓ偏光５にｐ偏光
成分が加わることなく）直角プリズム７ａ、７ｂから出
射する。
【００２６】以上から、ＰＢＳから出射するｐ偏光４、
ｓ偏光５にそれぞれ異なる偏光成分が含まれる現象を抑
制することができ、ＰＢＳの偏光度が良くなって性能の
向上を図ることができる。
ｓ偏光５にそれぞれ異なる偏光成分が含まれる現象を抑
制することができ、ＰＢＳの偏光度が良くなって性能の
向上を図ることができる。
【００２７】−第２実施例− 図２は、本発明による偏光子が適用された偏光ビームス
プリッタ（ＰＢＳ）の第２実施例を示す図である。本実
施例のＰＢＳと図４に示す従来のＰＢＳとの相違点は、
透明基板７の材質にある。したがって、従来例と同様な
構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略
する。
プリッタ（ＰＢＳ）の第２実施例を示す図である。本実
施例のＰＢＳと図４に示す従来のＰＢＳとの相違点は、
透明基板７の材質にある。したがって、従来例と同様な
構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略
する。
【００２８】本実施例のＰＢＳに使用されている透明基
板７は、その光弾性定数が実質的に零の材質から形成さ
れている。このような材質については、上述の第１実施
例の直角プリズム７ａ、７ｂを形成する材質として既に
説明しているので詳細な説明は省略する。
板７は、その光弾性定数が実質的に零の材質から形成さ
れている。このような材質については、上述の第１実施
例の直角プリズム７ａ、７ｂを形成する材質として既に
説明しているので詳細な説明は省略する。
【００２９】本実施例のＰＢＳでは、透明基板７に熱応
力や力学的外部応力が生じていても、この透明基板７を
形成する材質の光弾性定数が実質的に零であるため、ほ
ぼ光学的に等方的な材質として振る舞う。したがって、
本実施例のＰＢＳに自然光３を入射しても、偏光分離部
６で分離されたｐ偏光４は透明基板７で要素波に分離せ
ず、あるいは、分離したとしても要素波に生じる光路差
はほとんど無視できる程度の値であるので、偏光分離部
６で分離されたｐ偏光４がほぼそのままの状態で透明基
板７から出射する。以上から、本実施例によっても、上
述の第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
力や力学的外部応力が生じていても、この透明基板７を
形成する材質の光弾性定数が実質的に零であるため、ほ
ぼ光学的に等方的な材質として振る舞う。したがって、
本実施例のＰＢＳに自然光３を入射しても、偏光分離部
６で分離されたｐ偏光４は透明基板７で要素波に分離せ
ず、あるいは、分離したとしても要素波に生じる光路差
はほとんど無視できる程度の値であるので、偏光分離部
６で分離されたｐ偏光４がほぼそのままの状態で透明基
板７から出射する。以上から、本実施例によっても、上
述の第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００３０】以上説明した実施例と請求の範囲との対応
において、直角プリズム７ａ、７ｂおよび透明基板７は
それぞれ透明基板を構成している。なお、本発明の偏光
子は、その細部が上述の各実施例に限定されず、種々の
変形が可能である。一例として、各実施例はそれぞれ偏
光ビームスプリッタに適用していたが、透明基板および
薄膜の組み合わせにより構成されている限り、単一の偏
光成分のみを通過させる偏光子であっても適用可能であ
る。
において、直角プリズム７ａ、７ｂおよび透明基板７は
それぞれ透明基板を構成している。なお、本発明の偏光
子は、その細部が上述の各実施例に限定されず、種々の
変形が可能である。一例として、各実施例はそれぞれ偏
光ビームスプリッタに適用していたが、透明基板および
薄膜の組み合わせにより構成されている限り、単一の偏
光成分のみを通過させる偏光子であっても適用可能であ
る。
【００３１】＜実験例＞各成分の原料としてそれぞれの
元素に対応する酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを用意し、
これらを高度に精製した後、表１および表２に記載の割
合となるように秤量し、混合して調合原料とし、これを
1,000〜1,300℃に加熱して電気炉中で熔解し、清澄、攪
拌を行って均質化した後、予め予熱された金型に鋳込み
徐冷することにより偏光光学系熔光学ガラスを製造し
た。表１および表２中の数値は、酸化物換算の重量％に
よる成分割合を示し、合計で100％になる。
元素に対応する酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを用意し、
これらを高度に精製した後、表１および表２に記載の割
合となるように秤量し、混合して調合原料とし、これを
1,000〜1,300℃に加熱して電気炉中で熔解し、清澄、攪
拌を行って均質化した後、予め予熱された金型に鋳込み
徐冷することにより偏光光学系熔光学ガラスを製造し
た。表１および表２中の数値は、酸化物換算の重量％に
よる成分割合を示し、合計で100％になる。
【００３２】このようにして得られたガラスについて、
波長λ＝633nmの光に対する光弾性定数および線膨張係
数を測定した。光弾性定数Ｃは、既知の波長λの光、既
知のサイズｌの試料を用い、上述の式においてσ1＝σ3
＝０となる既知の一軸性応力σ2を試料に加えた状態で
光路差Δφを測定することにより算出した。測定結果を
表１および表２に示す。また、酸化鉛（PbO）の含有量
を横軸に、光弾性定数を縦軸にとったグラフを図５に示
す。酸化鉛の含有量が増加するに連れて光弾性定数はほ
ぼ直線的に減少し、ある点で零の値をとり、以降は負の
値をとることが理解できる。
波長λ＝633nmの光に対する光弾性定数および線膨張係
数を測定した。光弾性定数Ｃは、既知の波長λの光、既
知のサイズｌの試料を用い、上述の式においてσ1＝σ3
＝０となる既知の一軸性応力σ2を試料に加えた状態で
光路差Δφを測定することにより算出した。測定結果を
表１および表２に示す。また、酸化鉛（PbO）の含有量
を横軸に、光弾性定数を縦軸にとったグラフを図５に示
す。酸化鉛の含有量が増加するに連れて光弾性定数はほ
ぼ直線的に減少し、ある点で零の値をとり、以降は負の
値をとることが理解できる。
【００３３】なお、比較例として、偏光光学系に従来多
用されていたＢＫ７について、その成分割合、波長λ＝
633nmの光に対する光弾性定数および線膨張係数の測定
結果を表２に示す。番号１〜７の光学ガラスの光弾性定
数がＢＫ７のそれに比較してはるかに小さく、特に、番
号４〜６の光学ガラスについては光弾性定数が実質的に
零であるとみなせる範囲の値であることが理解できる。
また、番号１〜７の光学ガラスの線膨張係数はＢＫ７の
それとほぼ同レベルであることから、ＢＫ７のかわりに
番号１〜７の光学ガラスを用いた場合でも、治具や他の
光学部品に熱膨張率の差に基づく影響を及ぼすことはな
い。
用されていたＢＫ７について、その成分割合、波長λ＝
633nmの光に対する光弾性定数および線膨張係数の測定
結果を表２に示す。番号１〜７の光学ガラスの光弾性定
数がＢＫ７のそれに比較してはるかに小さく、特に、番
号４〜６の光学ガラスについては光弾性定数が実質的に
零であるとみなせる範囲の値であることが理解できる。
また、番号１〜７の光学ガラスの線膨張係数はＢＫ７の
それとほぼ同レベルであることから、ＢＫ７のかわりに
番号１〜７の光学ガラスを用いた場合でも、治具や他の
光学部品に熱膨張率の差に基づく影響を及ぼすことはな
い。
【表１】
【表２】
【００３４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、偏光子の透明基板の光弾性定数を実質的に零にし
たので、熱応力や力学的外部応力下においても透明基板
が光学的等方性を有する。したがって、透明基板の光学
的異方性に基づく偏光子の偏光度低下現象を十分に抑制
することができる。
れば、偏光子の透明基板の光弾性定数を実質的に零にし
たので、熱応力や力学的外部応力下においても透明基板
が光学的等方性を有する。したがって、透明基板の光学
的異方性に基づく偏光子の偏光度低下現象を十分に抑制
することができる。
【図１】本発明の第１実施例である偏光ビームスプリッ
タを示す断面図である。
タを示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施例である偏光ビームスプリッ
タを示す断面図である。
タを示す断面図である。
【図３】従来の偏光ビームスプリッタの一例を示す断面
図である。
図である。
【図４】従来の偏光ビームスプリッタの他の例を示す断
面図である。
面図である。
【図５】酸化鉛の含有量と光弾性定数との関係を示す図
である。
である。
２、６ 偏光分離部 ２ａ、２ｂ 薄膜部 ６ａ〜６ｄ 薄膜 ３ 自然光 ４ ｐ偏光 ５ ｓ偏光 ７ 透明基板 ７ａ、７ｂ 直角プリズム
フロントページの続き (72)発明者 井上 新吾 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内
Claims (1)
- 【請求項１】 透明基板の表面に屈折率の互いに異なる
薄膜が２層以上形成され、前記各薄膜の界面における光
線の反射率および透過率の偏光依存性を利用して特定の
振動方向を有する光を選択して出射する偏光子におい
て、 前記透明基板の光弾性定数が実質的に零であることを特
徴とする偏光子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6013569A JPH07218723A (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 偏光子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6013569A JPH07218723A (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 偏光子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07218723A true JPH07218723A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11836804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6013569A Pending JPH07218723A (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 偏光子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07218723A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5808795A (en) * | 1995-03-06 | 1998-09-15 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US6062694A (en) * | 1995-03-06 | 2000-05-16 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US6227670B1 (en) | 1995-03-06 | 2001-05-08 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| WO2001037030A1 (en) * | 1999-11-14 | 2001-05-25 | Unic View Ltd. | Thermally stable birefringent prism assembly |
| EP0991281A3 (en) * | 1998-09-29 | 2004-04-14 | Sony Corporation | Projection-type display device |
-
1994
- 1994-02-07 JP JP6013569A patent/JPH07218723A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5808795A (en) * | 1995-03-06 | 1998-09-15 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US6062694A (en) * | 1995-03-06 | 2000-05-16 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US6227670B1 (en) | 1995-03-06 | 2001-05-08 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US6464360B2 (en) | 1995-03-06 | 2002-10-15 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| EP0991281A3 (en) * | 1998-09-29 | 2004-04-14 | Sony Corporation | Projection-type display device |
| US6783241B2 (en) | 1998-09-29 | 2004-08-31 | Sony Corporation | Projection-type display device |
| WO2001037030A1 (en) * | 1999-11-14 | 2001-05-25 | Unic View Ltd. | Thermally stable birefringent prism assembly |
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