JPH08286034A - 偏光ビームスプリッター - Google Patents
偏光ビームスプリッターInfo
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- JPH08286034A JPH08286034A JP11516695A JP11516695A JPH08286034A JP H08286034 A JPH08286034 A JP H08286034A JP 11516695 A JP11516695 A JP 11516695A JP 11516695 A JP11516695 A JP 11516695A JP H08286034 A JPH08286034 A JP H08286034A
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- Japan
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- refractive index
- beam splitter
- laminated film
- prism
- alumina
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プリズム面に多層膜を形成した偏光ビームス
プリッタにおいて、高屈折率層をアルミナで形成するこ
とにより、接合前の保存安定性、接合後の耐剥離性、耐
久性、分光特性安定性を実現し、消光比も良好である。 【構成】 高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌとの交互積層膜
１３をプリズム１１，２１の間に挾み込んでなる偏光ビ
ームスプリッターにおいて、高屈折率層Ｈがアルミナを
主体とする薄膜からなる偏光ビームスプリッター。
プリッタにおいて、高屈折率層をアルミナで形成するこ
とにより、接合前の保存安定性、接合後の耐剥離性、耐
久性、分光特性安定性を実現し、消光比も良好である。 【構成】 高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌとの交互積層膜
１３をプリズム１１，２１の間に挾み込んでなる偏光ビ
ームスプリッターにおいて、高屈折率層Ｈがアルミナを
主体とする薄膜からなる偏光ビームスプリッター。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク等に記録さ
れた情報の光学的読取り装置などにおいて光アイレータ
などとして利用される偏光ビームスプリッターに関す
る。
れた情報の光学的読取り装置などにおいて光アイレータ
などとして利用される偏光ビームスプリッターに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】偏光ビームスプリッターは、入光射をｐ
成分とｓ成分とに分離して出射する光学素子であり、方
解石等の単結晶を用いたものと、多層膜を利用したもの
が知られており、本発明は後者に関するものである。多
層膜を利用した偏光ビームスプリッターは、一般に、直
角プリズムの斜面上に高屈折率層と低屈折率層とからな
る交互積層膜を形成し、もう一方の直角プリズムと貼り
合わせてキューブ状とすることにより作成されている。
成分とｓ成分とに分離して出射する光学素子であり、方
解石等の単結晶を用いたものと、多層膜を利用したもの
が知られており、本発明は後者に関するものである。多
層膜を利用した偏光ビームスプリッターは、一般に、直
角プリズムの斜面上に高屈折率層と低屈折率層とからな
る交互積層膜を形成し、もう一方の直角プリズムと貼り
合わせてキューブ状とすることにより作成されている。
【０００３】偏光ビームスプリッターは、高い消光比を
要求されることから、膜設計により高屈折率物質および
低屈折率物質が選択され、、設計中心波長、積層数が決
定される。そして、従来は、可視域を対象とした偏光ビ
ームスプリッターを中心として、高屈折率物質としてＭ
ｇＯが用いられ、低屈折率物質としてＭｇＦなどが用い
られていた。
要求されることから、膜設計により高屈折率物質および
低屈折率物質が選択され、、設計中心波長、積層数が決
定される。そして、従来は、可視域を対象とした偏光ビ
ームスプリッターを中心として、高屈折率物質としてＭ
ｇＯが用いられ、低屈折率物質としてＭｇＦなどが用い
られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭｇＯ
を用いた偏光ビームスプリッターは、耐水性が悪く特性
劣化を起こしやすいため、蒸着後にすぐプリズムを接合
する必要があり、作業工程上の制約が大きかった。ま
た、接合後においても、特性の劣化や剥離を生じやすい
ため、接合面の端部近くには交互積層膜を形成しない額
縁状の領域を設けるなどの工夫が必要であり、蒸着治具
の設計や蒸着操作の制約もあった。本発明は、このよう
な不都合を解消し、作成段階での接合剤の一時保存が可
能であり、しかも優れた消光比を有し、接合後にも特性
劣化・剥離等が防止された偏光ビームスプリッターを提
供するものである。
を用いた偏光ビームスプリッターは、耐水性が悪く特性
劣化を起こしやすいため、蒸着後にすぐプリズムを接合
する必要があり、作業工程上の制約が大きかった。ま
た、接合後においても、特性の劣化や剥離を生じやすい
ため、接合面の端部近くには交互積層膜を形成しない額
縁状の領域を設けるなどの工夫が必要であり、蒸着治具
の設計や蒸着操作の制約もあった。本発明は、このよう
な不都合を解消し、作成段階での接合剤の一時保存が可
能であり、しかも優れた消光比を有し、接合後にも特性
劣化・剥離等が防止された偏光ビームスプリッターを提
供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の偏光ビームスプ
リッターは、高屈折率層と低屈折率層との交互積層膜を
プリズム面の間に挾み込んでなる偏光ビームスプリッタ
ーにおいて、前記高屈折率層がアルミナを主体とする薄
膜からなることを特徴とする。
リッターは、高屈折率層と低屈折率層との交互積層膜を
プリズム面の間に挾み込んでなる偏光ビームスプリッタ
ーにおいて、前記高屈折率層がアルミナを主体とする薄
膜からなることを特徴とする。
【０００６】
【実施例】図１の（Ａ）は、本発明の偏光ビームスプリ
ッターの実施例を示す分解説明図である。また、（Ｂ）
は層構成を説明するための模式図、（Ｃ）は薄層である
交互積層膜１３の図示を省略した接合後のビームスプリ
ッターを示す。偏光ビームスプリッターは、２つの直角
三角プリズム１１，２１を接合してなり、一方のプリズ
ム１１上に交互積層膜１３を形成した後に、プリズム１
１とプリズム２１とを接着剤で接合する。また、入射面
２１ａと出射面１１ａ，１１ｂとには予め反射防止膜
（図示を省略）が形成されている。図１（Ｃ）に示した
ように、入射光はｐ成分とｓ成分とに分離されて、それ
ぞれ透過光、反射光として出射される。
ッターの実施例を示す分解説明図である。また、（Ｂ）
は層構成を説明するための模式図、（Ｃ）は薄層である
交互積層膜１３の図示を省略した接合後のビームスプリ
ッターを示す。偏光ビームスプリッターは、２つの直角
三角プリズム１１，２１を接合してなり、一方のプリズ
ム１１上に交互積層膜１３を形成した後に、プリズム１
１とプリズム２１とを接着剤で接合する。また、入射面
２１ａと出射面１１ａ，１１ｂとには予め反射防止膜
（図示を省略）が形成されている。図１（Ｃ）に示した
ように、入射光はｐ成分とｓ成分とに分離されて、それ
ぞれ透過光、反射光として出射される。
【０００７】交互積層膜１３は、入射光をｓ成分とｐ成
分に分離する対象波長あるいは対象波長域、消光比等の
要求性能などに応じてコンピューターで膜設計すること
ができる。交互積層膜１３は、高屈折率層Ｈと低屈折率
層Ｌとを交互に積層した積層膜からなるが、本発明にお
いては、高屈折率層をアルミナを主体とした物質から形
成することが重要である。高屈折率層Ｈはアルミナのみ
から形成するこもできるが、アルミナ層の屈折率が１．
６２とやや低いことから、より屈折率の高いＰｒ6Ｏ11
（酸化プラセオジウム）などを添加したＡｌ2Ｏ3系蒸着
材料として蒸着し、高屈折率層を形成することが、膜設
計上好ましい。
分に分離する対象波長あるいは対象波長域、消光比等の
要求性能などに応じてコンピューターで膜設計すること
ができる。交互積層膜１３は、高屈折率層Ｈと低屈折率
層Ｌとを交互に積層した積層膜からなるが、本発明にお
いては、高屈折率層をアルミナを主体とした物質から形
成することが重要である。高屈折率層Ｈはアルミナのみ
から形成するこもできるが、アルミナ層の屈折率が１．
６２とやや低いことから、より屈折率の高いＰｒ6Ｏ11
（酸化プラセオジウム）などを添加したＡｌ2Ｏ3系蒸着
材料として蒸着し、高屈折率層を形成することが、膜設
計上好ましい。
【０００８】一方、低屈折率層はフッ化マグネシウム、
酸化ケイ素などの低屈折率物質から形成される。具体的
な一例を挙げれば、には、例えば図１（Ｂ）に示したよ
うに、ガラス製の直角三角プリズム１１上に屈折率が
１．７の高屈折率物質からなる高屈折率層Ｈと、屈折率
が１．３８の低屈折率物質からなる低屈折率層Ｌとを、
光学膜厚（ｎｄ）をλ／４（λ：設計中心波長）として
交互に５５層形成して交互積層膜１３とすることによ
り、４００〜７００ｎｍの可視波長領域で消光比が０．
００８以下の広帯域偏光ビームスプリッターを実現でき
る。なお、設計中心波長λは、λ0→λ1→λ2 （λ0＜
λ1＜λ2 ）のように、積層するにつれて中心波長を厚
くすることが望ましい。
酸化ケイ素などの低屈折率物質から形成される。具体的
な一例を挙げれば、には、例えば図１（Ｂ）に示したよ
うに、ガラス製の直角三角プリズム１１上に屈折率が
１．７の高屈折率物質からなる高屈折率層Ｈと、屈折率
が１．３８の低屈折率物質からなる低屈折率層Ｌとを、
光学膜厚（ｎｄ）をλ／４（λ：設計中心波長）として
交互に５５層形成して交互積層膜１３とすることによ
り、４００〜７００ｎｍの可視波長領域で消光比が０．
００８以下の広帯域偏光ビームスプリッターを実現でき
る。なお、設計中心波長λは、λ0→λ1→λ2 （λ0＜
λ1＜λ2 ）のように、積層するにつれて中心波長を厚
くすることが望ましい。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、偏光ビームスプリッタ
ーを構成する交互積層膜の高屈折率層を、アルミナを主
体とする高屈折率物質から形成することにより、交互積
層膜の安定性を向上することができ、これに付随して以
下のような作用効果が得られる。 （１）接合しない状態で交互積層膜を空気に曝しても安
定に保存することができ、作業日程が立てやすくなる。 （２）額縁状の非膜形成部を周囲に設ける必要がなく、
治具選定の自由度が増し、蒸着効率も良好となる。 （３）接合後の膜特性も安定しており、剥離等の事故も
防止される。
ーを構成する交互積層膜の高屈折率層を、アルミナを主
体とする高屈折率物質から形成することにより、交互積
層膜の安定性を向上することができ、これに付随して以
下のような作用効果が得られる。 （１）接合しない状態で交互積層膜を空気に曝しても安
定に保存することができ、作業日程が立てやすくなる。 （２）額縁状の非膜形成部を周囲に設ける必要がなく、
治具選定の自由度が増し、蒸着効率も良好となる。 （３）接合後の膜特性も安定しており、剥離等の事故も
防止される。
【００１０】〔実験例〕ガラス製の直角三角プリズム
（材質：Ｂｋ７，屈折率：１．５２）の斜面上に以下の
層構成からなる多層膜を形成した。なお、層Ｎｏ．は、
プリズム面から上方にＨ1→Ｌ2→Ｈ3→Ｌ4……Ｌ54→Ｈ
55の順に５５層交互に形成されることを示している。
（材質：Ｂｋ７，屈折率：１．５２）の斜面上に以下の
層構成からなる多層膜を形成した。なお、層Ｎｏ．は、
プリズム面から上方にＨ1→Ｌ2→Ｈ3→Ｌ4……Ｌ54→Ｈ
55の順に５５層交互に形成されることを示している。
【００１１】
【表１】 表１：多層膜の層構成 層No. 物理的膜厚（ｎｍ） 層No. 物理的膜厚（ｎｍ） Ｈ1 〜Ｈ19 ８２．８５ Ｌ2 〜Ｌ18 １２５．６２ Ｈ21〜Ｈ37 １０３．１０ Ｌ20〜Ｌ36 １５６．３４ Ｈ39〜Ｈ55 １２５．２０ Ｌ38〜Ｌ54 １８９．８４
【００１２】ここで、各層は以下の通り形成した。 （１）高屈折率層（Ｈ1〜Ｈ55 ）の形成方法 サブスタンスＭ１を蒸着材料として用い、Ｏ2 ガスを導
入して真空度を１．２５×１０-4ｍｂａｒに維持しなが
ら、蒸着速度３．０オングストローム／秒前後で真空蒸
着して、屈折率１．７の高屈折率層を形成した。ここ
で、サブスタンスＭ１とは、アルミナを主体とし、Ｐｒ
6Ｏ11 を少量添加して屈折率を調整したメルク・ジャパ
ン（株）製のＡｌ2Ｏ3系蒸着材料である。 （２）低屈折率層（Ｌ2〜Ｌ54 ）の形成方法 Ｏ2 ガスを導入することなく、蒸着速度６．０オングス
トローム／秒前後でＭｇＦ2 を真空蒸着して、屈折率
１．３８の低屈折率層を形成した。
入して真空度を１．２５×１０-4ｍｂａｒに維持しなが
ら、蒸着速度３．０オングストローム／秒前後で真空蒸
着して、屈折率１．７の高屈折率層を形成した。ここ
で、サブスタンスＭ１とは、アルミナを主体とし、Ｐｒ
6Ｏ11 を少量添加して屈折率を調整したメルク・ジャパ
ン（株）製のＡｌ2Ｏ3系蒸着材料である。 （２）低屈折率層（Ｌ2〜Ｌ54 ）の形成方法 Ｏ2 ガスを導入することなく、蒸着速度６．０オングス
トローム／秒前後でＭｇＦ2 を真空蒸着して、屈折率
１．３８の低屈折率層を形成した。
【００１３】多層膜を形成したプリズムを真空槽から取
り出し、空気中で１日間保存した後に、エポキシ系接着
剤でプリズムを接合し、図１に示した偏光ビームスプリ
ッターを作成した。なお、プリズムの入射面、出射面に
は、予じめ反射防止膜を施した。この偏光ビームスプリ
ッターの分光特性を図２に示した。消光比は、以下の数
１の式（Ｉ），（ＩＩ）の通り定義される。
り出し、空気中で１日間保存した後に、エポキシ系接着
剤でプリズムを接合し、図１に示した偏光ビームスプリ
ッターを作成した。なお、プリズムの入射面、出射面に
は、予じめ反射防止膜を施した。この偏光ビームスプリ
ッターの分光特性を図２に示した。消光比は、以下の数
１の式（Ｉ），（ＩＩ）の通り定義される。
【００１４】
【数１】 ｓ成分消光比＝Ｔｓ／（Ｔｐ＋Ｔｓ） …（Ｉ） ｐ成分消光比＝Ｒｐ／（Ｒｓ＋Ｒｐ） …（ＩＩ） Ｔｓ：ｓ成分透過率 Ｔｐ：ｐ成分透過率 Ｒｐ：ｐ成分反射率 Ｒｓ：ｓ成分反射率
【００１５】図２の分光測定データから、波長４００〜
７００ｎｍにおける最大値および最小値は以下の通り読
み取ることができでき、それから消光比を求めると以下
の通りとなり、本発明のビームスプリッターは、消光比
が小さく可視域においてｐ成分とｓ成分とをほぼ完全に
分離することが判る。 最大Ｔｓ：０．７％ 最小Ｔｐ：９０％ 最小Ｒｓ：９４．３％ 最大Ｒｐ：０．２％ ｓ成分消光比＝０．００７７ ｐ成分消光比＝０．００２１ ついで、このビームスプリッターを温度５０℃、湿度９
５％の恒温恒湿槽中に９０日間保存する強制負荷試験を
行なったが、剥離は見られず、消光比の上昇もなかっ
た。
７００ｎｍにおける最大値および最小値は以下の通り読
み取ることができでき、それから消光比を求めると以下
の通りとなり、本発明のビームスプリッターは、消光比
が小さく可視域においてｐ成分とｓ成分とをほぼ完全に
分離することが判る。 最大Ｔｓ：０．７％ 最小Ｔｐ：９０％ 最小Ｒｓ：９４．３％ 最大Ｒｐ：０．２％ ｓ成分消光比＝０．００７７ ｐ成分消光比＝０．００２１ ついで、このビームスプリッターを温度５０℃、湿度９
５％の恒温恒湿槽中に９０日間保存する強制負荷試験を
行なったが、剥離は見られず、消光比の上昇もなかっ
た。
【００１６】また、多層膜を形成したプリズムを接合す
ることなく、多層膜を曝した状態で上記試験を行なった
が、これも剥離は見られなかった。さらに、この多層膜
を曝した状態での試験後の分光測定データ（ｐ成分の透
過率Ｔｐ）図３に示す。Ｔｐは９０日試験後に低下する
が、消光比としては、ｓ成分消光比が０．００７７から
０．００８２となる程度であり、優れた耐久性を示し
た。
ることなく、多層膜を曝した状態で上記試験を行なった
が、これも剥離は見られなかった。さらに、この多層膜
を曝した状態での試験後の分光測定データ（ｐ成分の透
過率Ｔｐ）図３に示す。Ｔｐは９０日試験後に低下する
が、消光比としては、ｓ成分消光比が０．００７７から
０．００８２となる程度であり、優れた耐久性を示し
た。
【図１】（Ａ）は、本発明の偏光ビームスプリッターの
実施例を示す、分解説明図である。（Ｂ）は、層構成を
説明するための模式図である。（Ｃ）は、薄層である交
互積層膜１３の図示を省略した、接合後のビームスプリ
ッターを示す説明図である。
実施例を示す、分解説明図である。（Ｂ）は、層構成を
説明するための模式図である。（Ｃ）は、薄層である交
互積層膜１３の図示を省略した、接合後のビームスプリ
ッターを示す説明図である。
【図２】本発明の偏光ビームスプリッターの分光特性の
一例を示すグラフである。
一例を示すグラフである。
【図３】本発明の多層膜を曝した状態での、強制負荷試
験後の分光特性の変化を示すグラフである。
験後の分光特性の変化を示すグラフである。
１１ 直角三角プリズム １１ａ，１１ｂ 出射面 １３ 交互積層膜 ２１ 直角三角プリズム ２１ａ 入射角 Ｈ 高屈折率層 Ｌ 低屈折率層
Claims (1)
- 【請求項１】 高屈折率層と低屈折率層との交互積層膜
をプリズム面の間に挾み込んでなる偏光ビームスプリッ
ターにおいて、 前記高屈折率層がアルミナを主体とする薄膜からなるこ
とを特徴とする偏光ビームスプリッター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11516695A JPH08286034A (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 偏光ビームスプリッター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11516695A JPH08286034A (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 偏光ビームスプリッター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08286034A true JPH08286034A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14655980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11516695A Pending JPH08286034A (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 偏光ビームスプリッター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08286034A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005088363A1 (ja) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Teijin Dupont Films Japan Limited | 反射防止多層積層フィルム |
| CN1300623C (zh) * | 2003-11-18 | 2007-02-14 | 国振才 | 二次反射型宽带偏振棱镜组防眩分光镜 |
| WO2019063314A1 (en) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | Asml Holding N.V. | OPTICAL ARRANGEMENT FOR INSPECTION APPARATUS |
| JP2022091938A (ja) * | 2017-03-06 | 2022-06-21 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 高コントラスト光学フィルム及びそれを含む装置 |
-
1995
- 1995-04-17 JP JP11516695A patent/JPH08286034A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1300623C (zh) * | 2003-11-18 | 2007-02-14 | 国振才 | 二次反射型宽带偏振棱镜组防眩分光镜 |
| WO2005088363A1 (ja) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Teijin Dupont Films Japan Limited | 反射防止多層積層フィルム |
| JPWO2005088363A1 (ja) * | 2004-03-11 | 2008-01-31 | 帝人デュポンフィルム株式会社 | 反射防止多層積層フィルム |
| US8339707B2 (en) | 2004-03-11 | 2012-12-25 | Teijin Dupont Films Japan Limited | Anti-reflection multi-layer laminated film |
| JP2022091938A (ja) * | 2017-03-06 | 2022-06-21 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 高コントラスト光学フィルム及びそれを含む装置 |
| US11846792B2 (en) | 2017-03-06 | 2023-12-19 | 3M Innovative Properties Company | High contrast optical film and devices including the same |
| WO2019063314A1 (en) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | Asml Holding N.V. | OPTICAL ARRANGEMENT FOR INSPECTION APPARATUS |
| US11662198B2 (en) | 2017-09-28 | 2023-05-30 | Asml Holding N.V. | Optical arrangement for an inspection apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040302 |