JPH09178916A - ウォラストンプリズムの製造方法 - Google Patents

ウォラストンプリズムの製造方法

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JPH09178916A
JPH09178916A JP34041595A JP34041595A JPH09178916A JP H09178916 A JPH09178916 A JP H09178916A JP 34041595 A JP34041595 A JP 34041595A JP 34041595 A JP34041595 A JP 34041595A JP H09178916 A JPH09178916 A JP H09178916A
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JP
Japan
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prism
thin film
refractive index
prisms
joined
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Withdrawn
Application number
JP34041595A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaru Yamazaki
大 山崎
Akira Inoue
晃 井上
Hiroaki Kasai
広明 葛西
Daisuke Matsuo
大介 松尾
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 屈折率が2.0以上の複屈折結晶体からなる
プリズムを接着剤を用いることなく接合してウォラスト
ンプリズムを作製する。 【解決手段】 屈折率が2.0以上の複屈折結晶体から
なる一方のプリズム1の接合面1Bに金属又は/及び金
属酸化物の内の少なくとも1種からなる薄膜4を形成
し、屈折率が2.0以上の複屈折結晶体からなる他方の
プリズム2の接合面2Bに陽イオンを含有する屈折率
1.78以上の光学結晶の薄膜6を形成した後、双方の
プリズムの接合面を重ね合わせ、加熱下で非接合面から
直流電圧を印加して接合する。加熱下での直流電圧の印
加で光学結晶内の陽イオンが移動し、薄膜との間に空間
電荷層ができ、静電引力によってプリズムが相互に接合
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LiNbO3 、L
iTaO3 等の複屈折結晶体からなり、光学素子として
使用されるウォラストンプリズムの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ウォラストンプリズムは複屈折結晶体か
らなる複数のプリズムを接合することによって構成され
ている。このウォラストンプリズムは、偏光膜や偏光板
と共に用いることで偏光プリズムとして利用されてい
る。ウォラストンプリズムは特開平5−181016号
公報、特開平6−51109号公報に記載されているよ
うに、複屈折結晶体として人工水晶が用いられ、この人
工水晶が接合されることで製造されている。これに対し
て、近年では、人工水晶よりも屈折率の高い複屈折結晶
体からなるプリズムが有望視されており、この複屈折結
晶体としては、LiNbO3 (以下、LN)やLiTa
3 (以下、LT)等が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】人工水晶を用いたウォ
ラストンプリズムの製造では、人工水晶と接合に使用さ
れる接着剤との屈折率がほぼ等しいため、界面の反射は
ほとんどなく、また接着剤の屈折率が人工水晶と多少異
なっていても、人工水晶の接合面に反射防止膜を設ける
ことで、界面の反射を減らすことが可能である。
【0004】しかし、上述したLN及びLTは、屈折率
が2.0以上(例えば、LNの屈折率は2.24)のた
め、接着剤との屈折率が大きく異なり、それぞれの界面
での反射を無視することはできない。またこのような場
合、反射防止膜を設けることで垂直方向の入射光の反射
は防げても、傾斜方向からの入射光の反射は防ぐことが
できず全反射する。このような全反射を防ぐためには入
射角にもよるが、屈折率で1.78から1.8以上の接
着剤が必要であるが、通常の接着剤はこのような大きな
屈折率を有していない。また、接着剤は硬化収縮や着
色、あるいは硬化後の気泡の発生等があり、これによっ
て光学系に悪影響を与える問題を有している。
【0005】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、高屈折率の複屈折結晶体を用
いても反射を防止することができるウォラストンプリズ
ムの製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、屈折率が2.0以上の複屈折結
晶体からなる二つのプリズムのそれぞれの接合面に金属
又は/及び金属酸化物の内の少なくとも1種からなる薄
膜を形成し、一方のプリズムの接合面における薄膜に陽
イオンを含有する屈折率1.78以上の光学結晶の薄膜
を形成した後、双方のプリズムの接合面を重ね合わせ、
加熱下で非接合面から直流電圧を印加して接合すること
を特徴とする。
【0007】上述したプリズムの接合面の薄膜に使用さ
れる金属又は/及び金属酸化物としては、金属単体、合
金、半導体等を用いることができ、例えばTa、Ti、
Mo、Ge、Bi、Sb等を選択することができる。
【0008】他方のプリズムの接合面の薄膜上に使用さ
れる光学結晶としては、非晶質体の無機材料、例えば金
属酸化物、複酸化物、ハロゲン化物、カルコゲン化物、
リン化物、砒化物、ヨウ素酸塩、金属酸素酸塩、光学ガ
ラスのうちの少なくとも一種を使用することができる。
この光学結晶に含有される陽イオンとしては、アルカリ
金属イオン又は/及びアルカリ土類金属イオンが望まし
く、特にNa+ イオンを含んでいることが望ましい。か
かる光学結晶は屈折率が1.78以上であり、陽イオン
は少なくとも一種以上を含有するものであれば特に限定
されるものではない。この光学結晶からなる薄膜の形成
は真空蒸着法、陰極スパッタリング法等によって行うこ
とができる。
【0009】上述した方法における2つのプリズムを重
ね合わせた状態に対する加熱下での直流電圧の印加で
は、光学結晶に含まれる陽イオンが移動し、金属又は/
及び金属酸化物のうち少なくとも一種類からなる薄膜と
の界面に空間電荷層が成形され、これにより薄膜と大き
な静電引力が生じて界面に化学的な結合が発生する。こ
のためプリズムを接合することができる。
【0010】請求項2の発明は、屈折率が2.0以上の
複屈折結晶体からなる二つのプリズムのそれぞれの接合
面に金属又は/及び金属酸化物の内の少なくとも1種か
らなる薄膜を形成し、一方のプリズムの接合面における
薄膜に陽イオンを注入した後、双方のプリズムの接合面
を重ね合わせ、加熱下で非接合面から直流電圧を印加し
て接合することを特徴とする。
【0011】この構成において、薄膜に使用する金属又
は/及び金属酸化物としては、請求項1と同様なものを
選択することができる。また、一方のプリズムの薄膜上
に注入する陽イオンとしては、アルカリ金属イオン又は
/及びアルカリ土類金属イオンが望ましく、特にNa+
イオンが望ましい。これらの陽イオンは、単独であって
も2種類以上を注入してもよい。
【0012】この構成における加熱下での直流電圧の印
加により、一方のプリズムの接合面の薄膜に注入された
陽イオンが移動し、他方のプリズムの接合面に設けられ
た金属又は/及び金属酸化物のうち少なくとも一種類か
らなる薄膜との界面に空間電荷層が形成され、これによ
り他方のプリズムの薄膜と大きな静電引力が生じて界面
に化学的な結合が発生する。このためプリズムを接合す
ることができる。
【0013】以上の本発明のいずれの方法においては、
プリズムの接合に無機材料を用いているため、接着剤で
の接合時に発生する硬化収縮、変色あるいは及び接合後
に発生する気泡がなくなる。本発明ではプリズムの接合
に直流電圧を印加するが、この方法では、ガラスの軟化
点よりも低い温度で接合でき、しかも接合強度は一般的
な接合方法の場合と同等であると共に、接合時に液層が
存在することもないため、プリズムの接合面外周を封止
する必要もない。
【0014】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)図1は実施の形態1の斜視図、図2は
図1のA矢視図、図3はプリズム接合時の断面図であ
る。図1において、1及び2は屈折率(nd)2.24
のLN製のプリズムである。
【0015】これらの図において、プリズム1の一方の
外面1Aには偏光膜3が設けられている。又、プリズム
1の接合面1B及びプリズム2の接合面2Bには反射防
止膜4が設けられている。さらに、プリズム1の外面1
Aと対向するプリズム2の一方の外面2Aには反射防止
膜5が設けられている。表1は偏光膜3の構成を、表2
は反射防止膜5の構成を、表3は反射防止膜4の構成を
それぞれ示す。
【0016】プリズム1の接合面1Bに設けられた反射
防止膜4上には、屈折率(nd)1.80の硝材SF6
からなる光学ガラスの薄膜6が真空蒸着法により100
nmの膜厚で積層されている。
【0017】次に、この構造のプリズムの製造方法を説
明する。まず、反射防止膜4を設けたプリズム1の接合
面1Bに対して、真空蒸着法により膜厚100nmの光
学ガラスの薄膜6を形成する。続いて、反射防止膜4を
設けたプリズム2の接合面2Bに対して、真空蒸着法に
より膜厚5.0nmのTi薄膜7を形成する。
【0018】これらの薄膜を形成したプリズム1の接合
面1Bと、プリズム2の接合面2Bとを図1のように重
ね合わせ、この重ね合わせ状態のまま接合面が水平にな
るように保持し、プリズム2の外面2Aを図3に示すよ
うに、ヒーター8に接触させる。この後、図3のよう
に、プリズム1の偏光膜3に陰極の電極を、ヒーター8
に陽極の電極を接続し、420℃の加熱環境下で800
Vの直流電圧を4時間印加した後、系全体を冷却する。
【0019】上述した加熱下で直流電圧をプリズム1、
2に印加することにより、光学ガラスの薄膜6中のNa
+ が陰極側に移動する。これによりTi薄膜7との界面
近傍に空間電荷層が形成され静電引力が生じ、その結
果、O- が陽極側に移動し薄膜6及び7の界面で化学的
にTiO2 (nd=2.25)が形成される。これによ
り、双方のプリズム1、2が強固に接合される。
【0020】このような実施の形態では、接着剤による
プリズムの接合ではなく、高屈折率光学ガラスである硝
材SF6による接合であるため、接着剤に起因する硬化
収縮による歪み、ボイド、変色等がない。また、接合面
に酸化物層TiO2 (nd=2.25)が形成されてい
るが、屈折率が1.78以上であるため、反射の対して
は問題ない。さらに、ガラスの軟化点より低い温度で接
合できるため、プリズム材質のLNのキューリー点11
24℃まで加熱する必要がなく、プリズム光学系を変化
させることもない。
【0021】(実施の形態2)図4は実施の形態2のプ
リズムの斜視図、図5は図4のB矢視図、図6は、プリ
ズム接合時の断面図である。図4において、9及び10
はLN(nd=2.24)製のプリズムである。
【0022】プリズム10の一方の外面10Aには実施
の形態1と同一の偏光膜3が、又、これと対向するプリ
ズム9の一方の外面9Aには実施の形態1と同一の反射
防止膜5が設けられている。さらに、各プリズム9、1
0の接合面9B、10Bには、反射防止膜11が設けら
れている。偏光膜3は表1に、反射防止膜5は表2に、
反射防止膜11は表3にその構成がそれぞれ記載されて
いる。
【0023】このプリズムの製造は、まず、反射防止膜
11を設けたプリズム9の接合面9Bに対して、真空蒸
着法により光学的膜厚8nmのTi薄膜12を形成す
る。その後、プリズム10の接合面10Bに設けた反射
防止膜11に対し、加速電圧50KeV、注入量1×1
17ions/cm2 の条件でNa+ を注入する。
【0024】そして、Ti薄膜12を形成したプリズム
9の接合面9Bとプリズム10の接合面10Bを図4の
ように重ね合わせ、この重ね合わせ状態のまま接合面が
水平になるように保持し、図6で示すように、プリズム
9の面9A側をヒーター13に接触させる。この後、プ
リズム10の偏光膜3に陰極の電極を、ヒーター13に
陽極の電極を接続し、380℃の加熱環境下で50Vの
直流電圧を15分間印加した後、系全体を冷却する。
【0025】上述した加熱下で直流電圧をプリズム9、
10に印加することにより、プリズム10の接合面10
Bの反射防止膜11中に注入されたNa+ が陰極側に移
動する。これにより、Ti薄膜12との界面近傍に空間
電荷層が形成され静電引力が生じ、この結果、薄膜12
及び接合面10B上の反射防止膜11との界面で、化学
的にTiO2 が形成される。これにより双方のプリズム
9、10が強固に接合される。
【0026】(実施の形態3)この実施の形態では、二
つのプリズム1、2の材質がLTとしたこと及び電極の
陰極側に接続されるプリズム1の反射防止膜4上にMo
からなる薄膜6を真空蒸着法により形成した以外は、実
施の形態1と同様である。この実施の形態においても、
実施の形態1と同様の作用により、反射防止膜とMo薄
膜の界面において化学的にMoO3 (nd=2.00)
が形成されるため、強固にプリズムを接合できる。
【0027】(実施の形態4)この実施の形態では、二
つのプリズム1、2の材質がLTとしたこと及び電極の
陰極側に接続されるプリズム1の反射防止膜4上にSb
からなる薄膜6を真空蒸着法により形成した以外は、実
施の形態1と同様である。この実施の形態においても、
実施の形態1と同様の作用により、反射防止膜とSb薄
膜の界面において化学的にSb2 3 (nd=2.1
0)が形成されるため、強固にプリズムを接合できる。
本実施の形態のプリズム構成は、プリズム材質がLT製
になること、及び電極の陰極側に接続するプリズムの接
合面に設けられた反射防止膜上に、真空蒸着法により形
成される薄膜がSbであること以外は、実施の形態1と
同様である。
【0028】この実施の形態は実施の形態1と同様な効
果を有する。又、この実施の形態記載のプリズム材質
と、金属あるいは及び金属酸化物からなる薄膜材質とは
プリズム材質と薄膜材質の組み合わせが適宜選択可能で
あることを示す一例であって、これに限定されるもので
はなく、これらは実施の形態1〜3においても同様であ
る。
【0029】一方、実施の形態1〜4における接合時の
温度、印加する直流電圧及び印加時間についても本発明
を限定するものではなく、接合時の温度は200〜80
0℃、一般的には300〜500℃、印加電圧は30V
〜1000V、直流電圧の印加時間は数分間から数時間
の各範囲において種々の条件選択が可能である。
【0030】また、陽イオンを注入する条件についても
実施の形態の条件に限定されるものではなく、さらに
は、硝材中を最も効率よく移動できるイオンを選択して
注入することにより、LN、LT以外の硝材においても
適用することができる。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明は、接着剤によるプ
リズムの接合ではないため、接着剤に起因する硬化収縮
による歪み、ボイド、変色等がない。また、ガラスの軟
化点より低い温度で接合できるため、プリズム材質のキ
ューリー点まで加熱する必要がなく、プリズム光学系を
変化させることもない。以上により、接合部分での入射
光の全反射を低減させることが可能なウォラストンプリ
ズムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の斜視図である。
【図2】図1のA矢視方向の平面図である。
【図3】接合時の断面図である。
【図4】実施の形態1の斜視図である。
【図5】図1のB矢視方向の平面図である。
【図6】接合時の断面図である。
【符号の説明】
1 プリズム 1B 接合面 2 プリズム 2B 接合面 3 偏光膜 4 薄膜 5 反射防止膜 6 薄膜 7 Ti薄膜
フロントページの続き (72)発明者 松尾 大介 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屈折率が2.0以上の複屈折結晶体から
    なる二つのプリズムのそれぞれの接合面に金属又は/及
    び金属酸化物の内の少なくとも1種からなる薄膜を形成
    し、一方のプリズムの接合面における薄膜に陽イオンを
    含有する屈折率1.78以上の光学結晶の薄膜を形成し
    た後、双方のプリズムの接合面を重ね合わせ、加熱下で
    非接合面から直流電圧を印加して接合することを特徴と
    するウォラストンプリズムの製造方法。
  2. 【請求項2】 屈折率が2.0以上の複屈折結晶体から
    なる二つのプリズムのそれぞれの接合面に金属又は/及
    び金属酸化物の内の少なくとも1種からなる薄膜を形成
    し、一方のプリズムの接合面における薄膜に陽イオンを
    注入した後、双方のプリズムの接合面を重ね合わせ、加
    熱下で非接合面から直流電圧を印加して接合することを
    特徴とするウォラストンプリズムの製造方法。
JP34041595A 1995-12-27 1995-12-27 ウォラストンプリズムの製造方法 Withdrawn JPH09178916A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100497508B1 (ko) * 1997-02-10 2005-10-28 칼 짜이스 에스엠테 아게 광학소자및그제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100497508B1 (ko) * 1997-02-10 2005-10-28 칼 짜이스 에스엠테 아게 광학소자및그제조방법

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Effective date: 20030304