JPH09297213A - 偏光子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射ランダム偏光を全て同一方向の直線偏光
に変換することによって光利用効率が高く、更に偏光子
に熱的負荷のかからない偏光子を得る。 【解決手段】 偏光ビームスプリッターの反射Ｓ偏光を
１／４波長板を介して反射板にて再度偏光ビームスプリ
ッターに入射させることで、透過Ｐ偏光の偏光振動面と
振動面を一致させた後に、１／４波長板と偏光ビームス
プリッターを挟んで向かい合うように組み合わされた三
角プリズムにより反射し、透過Ｐ偏光と同一方向に進行
させることで、ランダム偏光から一方向に偏光した直線
偏光を光り損失なしに取り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光分析装置、光計測
装置や光学実験等で、直線偏光を作り出す際に有利な偏
光子に関する。

【０００２】

【従来の技術】非偏光光からある特定の方向に振動する
直線偏光を取り出す偏光素子には、偏光プリズム、パイ
ルオブプレーツ、偏光ビームスプリッター等が知られて
いる。

【０００３】ここで、偏光プリズムは異方性結晶中の常
光線と異常光線の全反射臨界角の違いを利用して２つの
直線偏光を分離するもので、透過直線偏光は結合面で全
反射され、プリズムの側面で吸収散乱される。偏光プリ
ズムは口径は小さいが透過率、消光比ともに高い利点が
ある。

【０００４】パイルオブプレーツと偏光ビームスプリッ
ターはともに透明体のブリュースター角近くにおけるＳ
偏光透過率とＰ偏光透過率の違いを利用してＰ偏光だけ
を透過させる。パイルオブプレーツでは多数の基板によ
ってＳ偏光は反射され、素子の側面で吸収散乱される。
また偏光ビームスプリッターでは誘電体多層膜によって
Ｓ偏光は反射される。パイルオブプレーツと偏光ビーム
スプリッターは透過率は高いが消光比特性は偏光プリズ
ムより劣っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来より知られている
偏光子は必要としない直線偏光成分を吸収散乱等により
利用していなかった。

【０００６】不要な偏光成分を利用していないために、
従来偏光子では入射光が非偏光光である場合、透過率は
理論上５０％を越えることはなく、入射光強度に対し出
射光強度は半分以下に低下してしまう。光測定装置等で
は、測定光の光量が少ないと検出する光のＳ／Ｎ比が悪
くなり、測定精度が低下する。

【０００７】また従来の偏光子は、不要な偏光成分を素
子自体に吸収させていたので、入射光強度がかなり強い
ときには素子に熱的負荷がかかり、場合によっては素子
の破壊に結びついていた。

【０００８】そこで、本発明は入射光を光線ロスなしに
全て同一の直線偏光に変換することによって、高光線透
過率で熱的負荷のかからない偏光子を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の偏光子は、前記
の解決しようとする課題を解決するために、キューブ型
偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッター
の反射光側の出射面に１／４波長板を挟むように組み合
わせて張り合わせられた光反射板と、反射板と該偏光ビ
ームスプリッターを挟んで張り合わせられた少なくとも
２つ以上の直角プリズムからなり、該偏光ビームスプリ
ッターからの反射Ｓ偏光を１／４波長板を介して反射板
に入射及び反射をさせ、再度１／４波長板を透過させる
ことで、該偏光ビームスプリッターの透過Ｐ偏光の偏光
振動面と振動面を一致させた後に、直角プリズムにて透
過Ｐ偏光と同一の方向に進行させることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の偏光子に入射する非偏光
光は、キューブ型偏光ビームスプリッターにより透過Ｐ
偏光と反射Ｓ偏光に分離される。反射Ｓ偏光は１／４波
長板により直線偏光から円偏光に変換され反射板に入射
する。円偏光は反射板にて反射され、再度１／４波長板
を透過する。この際に、円偏光はＰ偏光に変換され、透
過Ｐ偏光の偏光振動面と振動面が一致する。

【００１１】キューブ型偏光ビームスプリッターは誘電
体多層膜によって、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する特
性を有しているため、変換されたＰ偏光は直角プリズム
に入射する。直角プリズムとして三角プリズムを用いて
透過Ｐ偏光と同一方向に進行させるように組み合わせる
ことにより、三角プリズムに入射したＰ偏光は透過Ｐ偏
光と同一方向に進行し、本発明の偏光子が構成される。
組み合わせる直角プリズムの枚数は最低１枚必要である
が、反射Ｓ偏光を透過Ｐ偏光と同一方向に進行させるこ
とができるならば、その最大枚数には制限はない。

【００１２】つまり、本発明の偏光子により、不要であ
った偏光成分である反射Ｓ偏光をＰ偏光として出射させ
ることができるため、光エネルギーの損失なしに非偏光
光をＰ偏光に光利用効率を高く変換させることができ
る。また、不要であった偏光成分を素子自体に吸収させ
ることがないので、偏光子に熱的負荷がかからず、偏光
子の破壊も改善できる。

【００１３】

【実施例】次に、実施例に基づき本発明を詳細に図面を
参照して説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定
されるものではない。

【００１４】図１に本発明の基本的な実施例を示す。な
お、図２は図１の偏光子をＸ方向より見た図を示してい
る。

【００１５】本実施例の偏光子の動作について説明す
る。ランダムな偏光を有する入射光（非偏光光）１は偏
光ビームスプリッター（以下ＰＢＳと略す。）５に入射
する。入射光１はＰＢＳ５によってＰ偏光とＳ偏光に分
離される。Ｐ偏光はＰＢＳ５を透過し、透過Ｐ偏光２に
なる。また、Ｓ偏光はＰＢＳ５で反射し、反射Ｓ偏光３
となる。反射Ｓ偏光３は１／４波長板６に入射すること
で、位相が１／４λ分シフトし円偏光となって反射板７
に入射する。更に、円偏光は反射板７により反射され、
１／４波長板６に再度入射することで円偏光の位相が１
／４λ分シフトする。つまり、反射Ｓ偏光３は１／４波
長板６を往復することで位相が１／２λ分シフトし、結
果的に反射Ｓ偏光３からＰ偏光４に変換される。

【００１６】Ｐ偏光４はＰＢＳ５を透過し、三角プリズ
ム８へと進行する。Ｐ偏光４は三角プリズム８で反射さ
れて透過Ｐ偏光２と同一方向に進み、且つ、偏光の振動
方向も一致する。

【００１７】次に、本実施例の偏光子の各構成部の材料
について説明する。

【００１８】ＰＢＳ５は誘電体多層膜を狭持してなる三
角プリズムから構成されており、ガラスまたはプラスチ
ックなどで構成することができる。また、三角プリズム
８も同様にガラスまたはプラスチックなどで構成するこ
とができる。

【００１９】１／４波長板６は、延伸した高分子フィル
ム、一方向に分子長軸を配向させた低分子液晶、側鎖型
高分子液晶、主鎖型高分子液晶の厚みを一定に制御した
もの、無機酸化物、二色性有機分子を斜方蒸着等のドラ
イプロセスで製膜したもの、雲母や水晶等の結晶性のも
ので、入射する光束に対して１／４波長の位相変化を与
えるもので構成されることが好ましく、更に、可視光域
で光学的位相差の波長分散が非常に小さいもの、若しく
は無いもので構成されることがより好ましい。

【００２０】反射板７は反射Ｓ偏光３から変換された円
偏光を反射させることができるもので構成され、更に表
面平滑性が良好であることが好ましく、アルミ、銀等の
金属薄膜で構成することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏光子を
用いることにより、非偏光光の利用効率の高い偏光子が
得られ、高輝度の偏光を得る際に光源電力の省力化がは
かれる。また、本発明の偏光子は従来の偏光子とは異な
り、不要な偏光成分の光吸収がないために、強い光線を
入射させた場合にも、発熱による偏光性能の劣化及び素
子破壊をまねくことなしに安定な偏光機能を提供でき
る。本発明の偏光子は上記の特徴を活かして、偏光を必
要とする各種表示素子やそれを構成要素とする各種光学
測定機器など、広範囲の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の偏光子の実施例を示す。

【図２】 図１の偏光子をＸ方向から見た図。

【符号の説明】

１ ランダム偏光 ２ 透過Ｐ偏光 ３ 反射Ｓ偏光 ４ Ｓ偏光から変換されたＰ偏光 ５ 偏光ビームスプリッター ６ １／４波長板 ７ 反射板 ８ 三角プリズム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キューブ型偏光ビームスプリッターと、
   該偏光ビームスプリッターの反射光側の出射面に１／４
   波長板を挟むように組み合わせて張り合わせられた光反
   射板と、反射板と該偏光ビームスプリッターを挟んで張
   り合わせられた少なくとも２つ以上の直角プリズムから
   なり、該偏光ビームスプリッターからの反射Ｓ偏光を１
   ／４波長板を介して反射板に入射及び反射をさせ、再度
   １／４波長板を透過させ、該偏光ビームスプリッターの
   透過Ｐ偏光の偏光振動面と振動面を一致させた後に、直
   角プリズムにて透過Ｐ偏光と同一の方向に進行させるこ
   とを特徴とする偏光子。