JPH1161385A - 斜め蒸着膜素子 - Google Patents
斜め蒸着膜素子Info
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- JPH1161385A JPH1161385A JP9230061A JP23006197A JPH1161385A JP H1161385 A JPH1161385 A JP H1161385A JP 9230061 A JP9230061 A JP 9230061A JP 23006197 A JP23006197 A JP 23006197A JP H1161385 A JPH1161385 A JP H1161385A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 斜め蒸着方法によって製造される斜め蒸着膜
素子において面内で光学特性バラツキを小さくする。 【解決手段】 基板10上に複数の斜め蒸着膜層を形成
して得られる斜め蒸着膜素子であり、各斜め蒸着膜層
(−14,+14)を2つの異なる蒸着方向のいずれか
からの蒸着によって形成し、かつ各層毎に交互に異なる
前記蒸着方向から形成して複数の斜め蒸着膜層を形成
し、複数の斜め蒸着膜層の全層数を3層以上とする。こ
のように異なる蒸着方向から交互に形成された複数の斜
め蒸着膜層の全層数を3層以上とすることで、斜め蒸着
膜素子の面内における進相軸及び遅相軸のバラツキを低
減し、進相軸・遅相軸の傾き角の素子面内でのずれの最
大値θmaxを(11.8663((1/d)+(1/4d3))未満とすること
が可能となる。
素子において面内で光学特性バラツキを小さくする。 【解決手段】 基板10上に複数の斜め蒸着膜層を形成
して得られる斜め蒸着膜素子であり、各斜め蒸着膜層
(−14,+14)を2つの異なる蒸着方向のいずれか
からの蒸着によって形成し、かつ各層毎に交互に異なる
前記蒸着方向から形成して複数の斜め蒸着膜層を形成
し、複数の斜め蒸着膜層の全層数を3層以上とする。こ
のように異なる蒸着方向から交互に形成された複数の斜
め蒸着膜層の全層数を3層以上とすることで、斜め蒸着
膜素子の面内における進相軸及び遅相軸のバラツキを低
減し、進相軸・遅相軸の傾き角の素子面内でのずれの最
大値θmaxを(11.8663((1/d)+(1/4d3))未満とすること
が可能となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に形成され
た斜め蒸着膜層を有する斜め蒸着膜素子、特に光通信、
光検出、光加工等において重要な構成要素である偏光素
子等に利用されるものに関する。
た斜め蒸着膜層を有する斜め蒸着膜素子、特に光通信、
光検出、光加工等において重要な構成要素である偏光素
子等に利用されるものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、光通信、光検出、光加工等に
おいては、光の位相を制御する必要があり、各種の位相
制御素子が利用されている。この位相制御素子の1つに
斜め蒸着膜を利用した斜め蒸着膜素子がある。
おいては、光の位相を制御する必要があり、各種の位相
制御素子が利用されている。この位相制御素子の1つに
斜め蒸着膜を利用した斜め蒸着膜素子がある。
【0003】斜め蒸着膜は、太さ約10nmの柱が基板
表面の放線方向から蒸着源の方向に傾いた角度をもって
集合し、面内で異方的な微細構造を有する蒸着膜であ
る。そして、このような異方的な微細構造により、種々
の物性について、面内での異方性がある。例えば、可視
光に対して透明な物質であるTa2O5などを材料とした
斜め蒸着膜は、垂直入射光に対し複屈折特性を持つ。従
って、この斜め蒸着膜は、可視光領域における位相板に
利用することができる(T. Motohiro and Y. Taga, App
l. Opt.28 (1989)2466)。
表面の放線方向から蒸着源の方向に傾いた角度をもって
集合し、面内で異方的な微細構造を有する蒸着膜であ
る。そして、このような異方的な微細構造により、種々
の物性について、面内での異方性がある。例えば、可視
光に対して透明な物質であるTa2O5などを材料とした
斜め蒸着膜は、垂直入射光に対し複屈折特性を持つ。従
って、この斜め蒸着膜は、可視光領域における位相板に
利用することができる(T. Motohiro and Y. Taga, App
l. Opt.28 (1989)2466)。
【0004】ここで、斜め蒸着膜を利用する際にしばし
ば生じる問題点として、複屈折値の面内でのバラツキ
と、進相軸・遅相軸方向における面内でのバラツキがあ
る。例えば、図12(a)、(b)のように蒸着用基板
10を正方形とし、基板10の中心と蒸着源12との距
離と、基板10の一辺の長さの比をdとし、これらの大
きさに対して蒸着源12は十分小さいとする。基板中央
部で蒸着方向の極角(蒸着角)が70゜で、方位角が基
板の辺に平行であるとするとき、基板10の蒸着源12
に遠い側では基板中央部に比べてその極角は大きくな
り、その部分に形成される斜め蒸着膜の複屈折値は大き
くなる。反対に基板10の蒸着源12に近い側では、基
板中央部に比べて極角が小さく、複屈折値は小さくな
る。但し、この場合、基板10上に形成される斜め蒸着
膜のうち蒸着源12から遠い側では中央部に比べて膜厚
が厚く、蒸着源12から近い側では逆に薄くなる。この
ため、斜め蒸着膜のリターデーション(retardation)値
は、膜の面内でバラツキが生じてしまう。基板10の大
きさと蒸着角、及び基板10と蒸着源12との距離があ
る条件を満たせば、斜め蒸着膜のリターデーション値
は、基板10上の位置によらず、一定の値が得られるこ
とが見い出されている(特開昭63−205610
号)。また、特開昭63−132203号には、少なく
とも2層からなり、各斜め蒸着方向が異なる斜め蒸着膜
を備えた複屈折基板について開示があり、複屈折性の視
覚異方性を解消できると記載されている。
ば生じる問題点として、複屈折値の面内でのバラツキ
と、進相軸・遅相軸方向における面内でのバラツキがあ
る。例えば、図12(a)、(b)のように蒸着用基板
10を正方形とし、基板10の中心と蒸着源12との距
離と、基板10の一辺の長さの比をdとし、これらの大
きさに対して蒸着源12は十分小さいとする。基板中央
部で蒸着方向の極角(蒸着角)が70゜で、方位角が基
板の辺に平行であるとするとき、基板10の蒸着源12
に遠い側では基板中央部に比べてその極角は大きくな
り、その部分に形成される斜め蒸着膜の複屈折値は大き
くなる。反対に基板10の蒸着源12に近い側では、基
板中央部に比べて極角が小さく、複屈折値は小さくな
る。但し、この場合、基板10上に形成される斜め蒸着
膜のうち蒸着源12から遠い側では中央部に比べて膜厚
が厚く、蒸着源12から近い側では逆に薄くなる。この
ため、斜め蒸着膜のリターデーション(retardation)値
は、膜の面内でバラツキが生じてしまう。基板10の大
きさと蒸着角、及び基板10と蒸着源12との距離があ
る条件を満たせば、斜め蒸着膜のリターデーション値
は、基板10上の位置によらず、一定の値が得られるこ
とが見い出されている(特開昭63−205610
号)。また、特開昭63−132203号には、少なく
とも2層からなり、各斜め蒸着方向が異なる斜め蒸着膜
を備えた複屈折基板について開示があり、複屈折性の視
覚異方性を解消できると記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のような斜め蒸着
膜からなる複屈折基板では、膜における進相軸は、蒸着
方向に平行な方向となり、遅相軸は、これと直交する方
向となる。基板の中央部では、これらの進相軸及び遅相
軸は、それぞれ基板10の辺に平行な方向となる。しか
し、例えば、基板10中心と蒸着源12との距離を20
cm、基板10が正方形で一辺の長さが5cmのとき、
基板10の角部分では、上記進相軸及び遅相軸は、図1
2(b)に示すように、基板10の各辺に対して6.3
゜、8.1゜傾いた方向となり、面内で一定の方向の膜
を得ることはできなかった。
膜からなる複屈折基板では、膜における進相軸は、蒸着
方向に平行な方向となり、遅相軸は、これと直交する方
向となる。基板の中央部では、これらの進相軸及び遅相
軸は、それぞれ基板10の辺に平行な方向となる。しか
し、例えば、基板10中心と蒸着源12との距離を20
cm、基板10が正方形で一辺の長さが5cmのとき、
基板10の角部分では、上記進相軸及び遅相軸は、図1
2(b)に示すように、基板10の各辺に対して6.3
゜、8.1゜傾いた方向となり、面内で一定の方向の膜
を得ることはできなかった。
【0006】基板サイズに対して、基板10と蒸着源1
2との距離を大きくとれば、この傾き角は小さくなる。
しかし、その場合には、装置の大型化、蒸着速度の低下
というデメリットがある。
2との距離を大きくとれば、この傾き角は小さくなる。
しかし、その場合には、装置の大型化、蒸着速度の低下
というデメリットがある。
【0007】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、基板と蒸着源との距離を大きく
することなく面内での特性のバラツキの小さい斜め蒸着
膜を備えた素子を提供することを目的とする。
になされたものであり、基板と蒸着源との距離を大きく
することなく面内での特性のバラツキの小さい斜め蒸着
膜を備えた素子を提供することを目的とする。
【0008】
[発明の構成]本発明は、上記目的を達成するためにな
され、以下のような特徴を有する。
され、以下のような特徴を有する。
【0009】即ち、基板上に斜め蒸着膜層を有する斜め
蒸着膜素子であって、2つの異なる蒸着方向のいずれか
からの蒸着によって各斜め蒸着膜層を形成し、該各斜め
蒸着膜層毎に交互に異なる前記蒸着方向から形成して得
た複数の斜め蒸着膜層を有し、前記複数の斜め蒸着膜層
の全層数を3層以上とすることを特徴とする。
蒸着膜素子であって、2つの異なる蒸着方向のいずれか
からの蒸着によって各斜め蒸着膜層を形成し、該各斜め
蒸着膜層毎に交互に異なる前記蒸着方向から形成して得
た複数の斜め蒸着膜層を有し、前記複数の斜め蒸着膜層
の全層数を3層以上とすることを特徴とする。
【0010】このように異なる蒸着方向から交互に形成
された複数の斜め蒸着膜層の全層数を3層以上とするこ
とにより、斜め蒸着膜素子の面内における進相軸及び遅
相軸のバラツキを低減することができる。具体的には、
上記バラツキは、例えば、1/4波長板において、次式
(1)に示す進相軸・遅相軸の傾き角の素子面内での最
大値未満に抑えることを可能としている。
された複数の斜め蒸着膜層の全層数を3層以上とするこ
とにより、斜め蒸着膜素子の面内における進相軸及び遅
相軸のバラツキを低減することができる。具体的には、
上記バラツキは、例えば、1/4波長板において、次式
(1)に示す進相軸・遅相軸の傾き角の素子面内での最
大値未満に抑えることを可能としている。
【0011】
【数1】 11.8663((1/d)+(1/4d3)) [゜] ・・・(1) 但し、上式(1)において「d」は、蒸着時における蒸
着源から素子中心までの距離と、素子基板の大きさとの
比率を示す。
着源から素子中心までの距離と、素子基板の大きさとの
比率を示す。
【0012】また、本発明において、斜め蒸着膜層の全
層数を3層以上とした場合において、全層数Lを多く、
各層の厚さを薄くすることにより、互いに蒸着方向の異
なる斜め蒸着膜層の組み合わせによるバラツキ低減効果
が高まり、より確実に進相軸及び遅相軸のバラツキを低
減できる。
層数を3層以上とした場合において、全層数Lを多く、
各層の厚さを薄くすることにより、互いに蒸着方向の異
なる斜め蒸着膜層の組み合わせによるバラツキ低減効果
が高まり、より確実に進相軸及び遅相軸のバラツキを低
減できる。
【0013】更に、本発明では、例えば、全層数を偶数
とし、各層のリタデーション値Δlが全て”π/2/
L”を満たすように各層の厚さを設定する構成が適用さ
れうる。この構成では、最上層を1層目、最下層をL層
目として、1層目と2層目、3層目と4層目、・・、L
−1層目とL層目の組み合わせにより、それぞれ進相軸
及び遅相軸の傾き角のバラツキをキャンセルすることと
なる。このため、全層数Lを多く、つまり、斜め蒸着膜
層の各層の厚さを薄く設定すれば、L−1層目とL層目
の組み合わせのそれぞれにおけるバラツキの低減効果を
より高めることが可能となる。
とし、各層のリタデーション値Δlが全て”π/2/
L”を満たすように各層の厚さを設定する構成が適用さ
れうる。この構成では、最上層を1層目、最下層をL層
目として、1層目と2層目、3層目と4層目、・・、L
−1層目とL層目の組み合わせにより、それぞれ進相軸
及び遅相軸の傾き角のバラツキをキャンセルすることと
なる。このため、全層数Lを多く、つまり、斜め蒸着膜
層の各層の厚さを薄く設定すれば、L−1層目とL層目
の組み合わせのそれぞれにおけるバラツキの低減効果を
より高めることが可能となる。
【0014】また、全層数Lのうち1層目とL層目のリ
タデーション値Δl(l=1及びL)を例えば”π/4
(L−1)”、その他の層を”π/2(L−1)”とな
るように各層の厚さを設定する構成も適用可能である。
この構成では、1層目と2層目、2層目の下半分と3層
目、L−1層目の下半分とL層目、という組み合わせに
より、それぞれ進相軸及び遅相軸の傾き角のバラツキが
キャンセルされることとなる。複数の斜め蒸着膜層を作
成する製造工程を簡略化する観点から、このような構成
を採用すれば、全層数が奇数であっても偶数であって
も、少ない層数で効率的なバラツキのキャンセルが可能
となる。また、このような構成の場合、全層数Lを奇数
とすれば、上記組み合わせ数が偶数となるため、全層数
を偶数とした場合(組み合わせ数は奇数)に比べて、対
象性が増すためバラツキ低減効果が一段と高まり、素子
面内における均一性を更に一段と向上させることが可能
となる。
タデーション値Δl(l=1及びL)を例えば”π/4
(L−1)”、その他の層を”π/2(L−1)”とな
るように各層の厚さを設定する構成も適用可能である。
この構成では、1層目と2層目、2層目の下半分と3層
目、L−1層目の下半分とL層目、という組み合わせに
より、それぞれ進相軸及び遅相軸の傾き角のバラツキが
キャンセルされることとなる。複数の斜め蒸着膜層を作
成する製造工程を簡略化する観点から、このような構成
を採用すれば、全層数が奇数であっても偶数であって
も、少ない層数で効率的なバラツキのキャンセルが可能
となる。また、このような構成の場合、全層数Lを奇数
とすれば、上記組み合わせ数が偶数となるため、全層数
を偶数とした場合(組み合わせ数は奇数)に比べて、対
象性が増すためバラツキ低減効果が一段と高まり、素子
面内における均一性を更に一段と向上させることが可能
となる。
【0015】本発明において、各斜め蒸着膜層を成す材
料としては、タンタル酸化物、セリウム酸化物、タング
ステン酸化物、シリコン酸化物、ネオジウム弗化物の中
の何れかを一種類或いはそれ以上利用することができ
る。
料としては、タンタル酸化物、セリウム酸化物、タング
ステン酸化物、シリコン酸化物、ネオジウム弗化物の中
の何れかを一種類或いはそれ以上利用することができ
る。
【0016】また、蒸着方向の極角は、例えば30゜〜
80゜程度とすることが適切である。このような角度で
あれば、斜め蒸着膜素子への入射光に対する屈折率に偏
光による違いが生じ、各種光学装置における位相制御素
子として利用できる。このような位相制御素子に利用す
れば、高性能の光学装置の実現が可能となる。
80゜程度とすることが適切である。このような角度で
あれば、斜め蒸着膜素子への入射光に対する屈折率に偏
光による違いが生じ、各種光学装置における位相制御素
子として利用できる。このような位相制御素子に利用す
れば、高性能の光学装置の実現が可能となる。
【0017】[本発明の作用]例えば、図1に例示する
ように、極角が70゜で、方位角が基板10の辺に平行
な2つの反対方向から交互に蒸着して、複数層の斜め蒸
着膜層を形成する場合を考える。図1(b)に示された
基板10の右上角部に注目すると、実線で示す方向から
蒸着する際には、実線の矢印で示す方向が進相軸・遅相
軸の方向となり、破線で示す方向から蒸着する際には破
線矢印で示す方向が進相軸・遅相軸の方向となり、これ
らは基板10中央部における進相軸・遅相軸の方向に対
して互いに反対方向に傾いている。そこで、図示する2
つの方向から交互に蒸着すれば、進相軸・遅相軸の傾き
がキャンセルされることが予想される。
ように、極角が70゜で、方位角が基板10の辺に平行
な2つの反対方向から交互に蒸着して、複数層の斜め蒸
着膜層を形成する場合を考える。図1(b)に示された
基板10の右上角部に注目すると、実線で示す方向から
蒸着する際には、実線の矢印で示す方向が進相軸・遅相
軸の方向となり、破線で示す方向から蒸着する際には破
線矢印で示す方向が進相軸・遅相軸の方向となり、これ
らは基板10中央部における進相軸・遅相軸の方向に対
して互いに反対方向に傾いている。そこで、図示する2
つの方向から交互に蒸着すれば、進相軸・遅相軸の傾き
がキャンセルされることが予想される。
【0018】以下、1/4波長板を形成する際の構成を
例にあげて説明する。蒸着方向が交互に異なるようにし
て形成した複数層の斜め蒸着膜層(以下、これらを交互
蒸着膜という)の進相軸・遅相軸の傾き角は、以下のよ
うにして理論的に求めることができる。
例にあげて説明する。蒸着方向が交互に異なるようにし
て形成した複数層の斜め蒸着膜層(以下、これらを交互
蒸着膜という)の進相軸・遅相軸の傾き角は、以下のよ
うにして理論的に求めることができる。
【0019】まず、図1に示すように座標を定める。進
相軸がy軸からθだけ傾いた(単層の)1/4波長板
に、電場振幅が1のx偏光を入射した時の透過光の電場
ベクトルは、次式(2)となる。
相軸がy軸からθだけ傾いた(単層の)1/4波長板
に、電場振幅が1のx偏光を入射した時の透過光の電場
ベクトルは、次式(2)となる。
【0020】
【数2】 交互蒸着膜に電場振幅が1の同様のx偏光を入射したと
きの透過光の電場ベクトルを(Ex (t),Ey (t))とする
と、次式(3)を満たすθが交互蒸着膜の進相軸・遅相
軸の傾き角となる。
きの透過光の電場ベクトルを(Ex (t),Ey (t))とする
と、次式(3)を満たすθが交互蒸着膜の進相軸・遅相
軸の傾き角となる。
【0021】
【数3】 ここで、図12の場合と同様に、蒸着用の基板10を正
方形とし、基板10の中心と蒸着源12との距離と、基
板10の一辺の長さの比をdとし、これらの大きさに対
して蒸着源12は十分に小さいとする。このとき、交互
蒸着膜の面内における進相軸・遅相軸の傾き角は、図1
(b)の基板10の角部で最大となる。交互蒸着膜の各
層の進相軸・遅相軸の傾き角θは、実線方向から蒸着す
る場合(θ1)、次式(4)のようになり、破線方向か
ら蒸着する場合(θ2)には、次式(5)のようにな
る。
方形とし、基板10の中心と蒸着源12との距離と、基
板10の一辺の長さの比をdとし、これらの大きさに対
して蒸着源12は十分に小さいとする。このとき、交互
蒸着膜の面内における進相軸・遅相軸の傾き角は、図1
(b)の基板10の角部で最大となる。交互蒸着膜の各
層の進相軸・遅相軸の傾き角θは、実線方向から蒸着す
る場合(θ1)、次式(4)のようになり、破線方向か
ら蒸着する場合(θ2)には、次式(5)のようにな
る。
【0022】
【数4】 θ1= Tan-1(1/(2d+1)) ・・・・(4)
【数5】 θ2= Tan-1(1/(2d−1)) ・・・・(5) 交互蒸着膜を図2(a)、(b)に示すような複数の蒸
着膜層の積層構造とし、積層された層の内、奇数番目の
斜め蒸着膜層+14を例えば、図1の実線方向から蒸着
し、偶数番目の斜め蒸着膜層−14を例えば、図1の破
線方向から蒸着するものとする。図2(a)の場合、全
層数Lは、偶数であり、各層のリターデーション(reta
rdation)の値Δlは、全て等しく”π/2/(L)”
とする。図2(b)の場合は、全層数Lは、偶数又は奇
数であり、1層目及びL層目のリターデーションの値Δ
l(l=1又はL)が、”π/4(L−1)”であり、
その他の層のリターデーションの値Δlが”π/2(L
−1)”であるとする。このときの透過光の電磁ベクト
ルは、図2(a)の場合、全層数Lが偶数であり、各層
のリターデーションがπ/2/Lのとき次式(6)のよ
うになる。一方、図2(b)の場合、透過光の電磁ベク
トルは、各層におけるリターデーションが、π/(4
(L−1))及びπ/(2(L−1))であって、全層
数Lが偶数のとき次式(7)のようになり、全層数Lが
奇数のときには次式(8)のようになる。
着膜層の積層構造とし、積層された層の内、奇数番目の
斜め蒸着膜層+14を例えば、図1の実線方向から蒸着
し、偶数番目の斜め蒸着膜層−14を例えば、図1の破
線方向から蒸着するものとする。図2(a)の場合、全
層数Lは、偶数であり、各層のリターデーション(reta
rdation)の値Δlは、全て等しく”π/2/(L)”
とする。図2(b)の場合は、全層数Lは、偶数又は奇
数であり、1層目及びL層目のリターデーションの値Δ
l(l=1又はL)が、”π/4(L−1)”であり、
その他の層のリターデーションの値Δlが”π/2(L
−1)”であるとする。このときの透過光の電磁ベクト
ルは、図2(a)の場合、全層数Lが偶数であり、各層
のリターデーションがπ/2/Lのとき次式(6)のよ
うになる。一方、図2(b)の場合、透過光の電磁ベク
トルは、各層におけるリターデーションが、π/(4
(L−1))及びπ/(2(L−1))であって、全層
数Lが偶数のとき次式(7)のようになり、全層数Lが
奇数のときには次式(8)のようになる。
【0023】
【数6】
【数7】
【数8】 ここで、上式(6)、(7)、(8)において、Tは、
次式(9)の通りである。
次式(9)の通りである。
【0024】
【数9】 全層数が2層のときの進相軸・遅相軸の傾き角の面内で
の最大値θmaxは、次式(10)となり、近似的には次
式(11)となる。
の最大値θmaxは、次式(10)となり、近似的には次
式(11)となる。
【0025】
【数10】
【数11】 その他の層数の場合には、上式(3)を用いることによ
り、数値計算により傾き角を求めることができる。計算
結果は、図3、図4及び図5に示す。ここで、図3
(a)、(b)、(c)及び図4(a)、(b)は、縦
軸を進相軸・遅相軸の傾き角とし、横軸を斜め蒸着膜層
の全層数とし、d値をd=4、8、12、16、20と
変更し、また斜め蒸着膜層の層数を単層、偶数、奇数と
した際における素子の傾き角と素子の全層数との関係を
示している。また、図5(a)、(b)、(c)は、縦
軸を進相軸・遅相軸の傾き角とし、横軸をdとし、全層
数が異なる場合の各素子における進相軸・遅相軸の傾き
角とdとの関係を示している。
り、数値計算により傾き角を求めることができる。計算
結果は、図3、図4及び図5に示す。ここで、図3
(a)、(b)、(c)及び図4(a)、(b)は、縦
軸を進相軸・遅相軸の傾き角とし、横軸を斜め蒸着膜層
の全層数とし、d値をd=4、8、12、16、20と
変更し、また斜め蒸着膜層の層数を単層、偶数、奇数と
した際における素子の傾き角と素子の全層数との関係を
示している。また、図5(a)、(b)、(c)は、縦
軸を進相軸・遅相軸の傾き角とし、横軸をdとし、全層
数が異なる場合の各素子における進相軸・遅相軸の傾き
角とdとの関係を示している。
【0026】これらの図に示されるように、交互蒸着膜
の層数が多いほど傾き角の面内での最大値は小さくな
る。例えば、典型的な例として、d=4の場合、全層数
を9層とすれば、図3(a)に示すように進相軸・遅相
軸の傾き角を1゜以下に抑えることが可能であることが
わかる。
の層数が多いほど傾き角の面内での最大値は小さくな
る。例えば、典型的な例として、d=4の場合、全層数
を9層とすれば、図3(a)に示すように進相軸・遅相
軸の傾き角を1゜以下に抑えることが可能であることが
わかる。
【0027】また、実際には、蒸着源12は有限の大き
さ(一般的には1cmφ)を有するので、各層における
進相軸・遅相軸の傾き角は、例えば、式(10)に示し
た値よりも小さく、従って、交互蒸着膜の進相軸・遅相
軸の傾き角は、計算値よりもさらに小さくなるはずであ
る。
さ(一般的には1cmφ)を有するので、各層における
進相軸・遅相軸の傾き角は、例えば、式(10)に示し
た値よりも小さく、従って、交互蒸着膜の進相軸・遅相
軸の傾き角は、計算値よりもさらに小さくなるはずであ
る。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以
下、実施形態という)について図面を用いて説明する。
下、実施形態という)について図面を用いて説明する。
【0029】実施形態1. [斜め蒸着膜素子の構造]本実施形態に係る斜め蒸着膜
素子の斜め蒸着膜は、図2(a)、(b)に示すよう
に、方位角が互いに反対である2つの方向から交互に蒸
着して基板10上に複数の斜め蒸着膜層(+14、−1
4)を形成して得られた多層膜構造を備えている。この
ような構造において、全層数Lの各層についてそのリタ
ーデーション値Δlを図2(b)のようにすることが好
適であり、更に、全層数Lを奇数とするのが最も好適で
ある。
素子の斜め蒸着膜は、図2(a)、(b)に示すよう
に、方位角が互いに反対である2つの方向から交互に蒸
着して基板10上に複数の斜め蒸着膜層(+14、−1
4)を形成して得られた多層膜構造を備えている。この
ような構造において、全層数Lの各層についてそのリタ
ーデーション値Δlを図2(b)のようにすることが好
適であり、更に、全層数Lを奇数とするのが最も好適で
ある。
【0030】[製造条件]次に、斜め蒸着膜素子を位相
板として用いる場合における素子の製造条件について以
下に説明する。まず、斜め蒸着膜用の蒸着材料として
は、用いる光に対して透明な物質であることが必要であ
る。但し、その屈折率が大きいほうが有利であり、可視
〜近赤外光に対してはTa205、CeO2 、WO3 等
を、紫外光に対してはSiO2 、NdF3 等が好適であ
る。蒸着方法としては、特に制限はなく、抵抗加熱、電
子ビーム加熱、スパッタ法等を適宜用いることができ
る。
板として用いる場合における素子の製造条件について以
下に説明する。まず、斜め蒸着膜用の蒸着材料として
は、用いる光に対して透明な物質であることが必要であ
る。但し、その屈折率が大きいほうが有利であり、可視
〜近赤外光に対してはTa205、CeO2 、WO3 等
を、紫外光に対してはSiO2 、NdF3 等が好適であ
る。蒸着方法としては、特に制限はなく、抵抗加熱、電
子ビーム加熱、スパッタ法等を適宜用いることができ
る。
【0031】また、斜め蒸着膜層は、その蒸着方向が、
蒸着法線方向(素子平面に対する法線方向)から蒸着角
30°〜80°だけ傾いていることが望ましい。そし
て、このように所定の蒸着角でTa205や、SiO2 等
を斜め蒸着して形成された斜め蒸着膜層は、斜め蒸着膜
素子に垂直に入射する光の2つの偏光成分に位相差を与
えることとなる。また、蒸着の際の基板温度は、蒸着物
質の融点の1/3以下とする。通常は、室温で行うこと
ができる。
蒸着法線方向(素子平面に対する法線方向)から蒸着角
30°〜80°だけ傾いていることが望ましい。そし
て、このように所定の蒸着角でTa205や、SiO2 等
を斜め蒸着して形成された斜め蒸着膜層は、斜め蒸着膜
素子に垂直に入射する光の2つの偏光成分に位相差を与
えることとなる。また、蒸着の際の基板温度は、蒸着物
質の融点の1/3以下とする。通常は、室温で行うこと
ができる。
【0032】[特性評価]次に、位相板としての本実施
形態1の斜め蒸着膜素子の特性評価方法およびその結果
について説明する。図3、図4及び図5に示した計算結
果にしたがって、波長540nm用の1/4波長板を作
成した。蒸着方法は、電子ビーム加熱、蒸着材料はTa
2O5、基板10は、5cm平方のガラスを用いた。蒸着
源と基板10の中心との距離は、20cmとし、全層数
が9層で、全膜厚が基板中心部で2.6μmの斜め蒸着
膜を作成した。なお、蒸着後の膜は、酸素欠陥のために
黒褐色を呈しているので、酸化処理を施して透明な膜を
得た。作成条件の詳細は以下の通りある。
形態1の斜め蒸着膜素子の特性評価方法およびその結果
について説明する。図3、図4及び図5に示した計算結
果にしたがって、波長540nm用の1/4波長板を作
成した。蒸着方法は、電子ビーム加熱、蒸着材料はTa
2O5、基板10は、5cm平方のガラスを用いた。蒸着
源と基板10の中心との距離は、20cmとし、全層数
が9層で、全膜厚が基板中心部で2.6μmの斜め蒸着
膜を作成した。なお、蒸着後の膜は、酸素欠陥のために
黒褐色を呈しているので、酸化処理を施して透明な膜を
得た。作成条件の詳細は以下の通りある。
【0033】 (i)蒸着角(極角):基板法線から70゜ (ii)蒸着速度:11〜13 Å/s (iii)蒸着中の基板温度:200℃以下 (iv)蒸着中の真空度:4〜8×10-5 Torr (v)蒸着後の酸化処理:O2雰囲気中、200℃、1時間 以上のような条件で作成した斜め蒸着膜素子の中央部で
の透過率を測定した結果は、図6に示す。図中のNo.
1の波形は、斜め蒸着膜素子の手前に、その進相軸に対
して+45゜の角度に、偏光子を設置して測定した結果
である。No.1の場合には、一部図示されているよう
に波長400nm〜800nmの範囲で、吸収や散乱に
よる損失がないことを確認した。また、No.2及びN
o.3は、それぞれ斜め蒸着膜素子の手前に、その進行
軸に対し+45゜の角度に偏光子を設置し、斜め蒸着膜
素子の後ろにそれぞれ進相軸に対して+45゜、−45
゜の角度に検光子を設置して透過率を測定した結果であ
る。この結果から、斜め蒸着膜素子を通過した光が波長
540nmのときにちょうど円偏光になっていることが
確認された。
の透過率を測定した結果は、図6に示す。図中のNo.
1の波形は、斜め蒸着膜素子の手前に、その進相軸に対
して+45゜の角度に、偏光子を設置して測定した結果
である。No.1の場合には、一部図示されているよう
に波長400nm〜800nmの範囲で、吸収や散乱に
よる損失がないことを確認した。また、No.2及びN
o.3は、それぞれ斜め蒸着膜素子の手前に、その進行
軸に対し+45゜の角度に偏光子を設置し、斜め蒸着膜
素子の後ろにそれぞれ進相軸に対して+45゜、−45
゜の角度に検光子を設置して透過率を測定した結果であ
る。この結果から、斜め蒸着膜素子を通過した光が波長
540nmのときにちょうど円偏光になっていることが
確認された。
【0034】次に、分光エリプソメーターで透過光の位
相のずれを測定した。結果は、図7に示す。図7に示さ
れるように、この測定により、本実施形態の方法によっ
て作成された斜め蒸着膜素子では、基板10上の位置に
よる位相のずれの値の差は、3〜5゜以下に抑えられて
いることが確認された。
相のずれを測定した。結果は、図7に示す。図7に示さ
れるように、この測定により、本実施形態の方法によっ
て作成された斜め蒸着膜素子では、基板10上の位置に
よる位相のずれの値の差は、3〜5゜以下に抑えられて
いることが確認された。
【0035】更に、上記試料(5cm平方)を19×1
8に分割し、波長633nmのレーザーを用いて、各点
での位相のずれ及び進相軸・遅相軸の傾き角を測定し
た。この測定結果では、位相のずれの分布は5%以下、
主軸の傾き角は全ての測定点で測定精度以下(±0.5
゜)であった。
8に分割し、波長633nmのレーザーを用いて、各点
での位相のずれ及び進相軸・遅相軸の傾き角を測定し
た。この測定結果では、位相のずれの分布は5%以下、
主軸の傾き角は全ての測定点で測定精度以下(±0.5
゜)であった。
【0036】以上の測定結果より、リターデーション値
及び進相軸・遅相軸の方向についてその面内でのバラツ
キが小さい複数の斜め蒸着膜層を備えた素子において、
方位角が反対の2つの方向から交互に蒸着して各斜め蒸
着膜層を形成し、この蒸着膜層の全層数が3以上、特に
3以上の奇数とすることが好適であることが判明した。
及び進相軸・遅相軸の方向についてその面内でのバラツ
キが小さい複数の斜め蒸着膜層を備えた素子において、
方位角が反対の2つの方向から交互に蒸着して各斜め蒸
着膜層を形成し、この蒸着膜層の全層数が3以上、特に
3以上の奇数とすることが好適であることが判明した。
【0037】実施形態2.次に、上記実施形態1のよう
な構成の斜め蒸着膜素子を光学装置の位相板(例えば、
4分の1波長板)として使用した例について説明する。
図8は、特開平6−289222号などに示された光学
装置において、本発明の斜め蒸着膜素子を用いた例を示
している。この光学装置は、反射型のライトバルブ3
7、例えば液晶ディスプレイパネル(LCDパネル)に
光源31からの光を照射して、ライトバルブ37上のイ
メージをスクリーン39に投写する投写型表示装置の光
学系である。そして、本発明の斜め蒸着膜素子は、スク
リーン39上での投写イメージのコントラスト向上のた
め、主偏光ビームスプリッター34とダイクロイックプ
リズム36との間の4分の1波長板35として使用され
ている。
な構成の斜め蒸着膜素子を光学装置の位相板(例えば、
4分の1波長板)として使用した例について説明する。
図8は、特開平6−289222号などに示された光学
装置において、本発明の斜め蒸着膜素子を用いた例を示
している。この光学装置は、反射型のライトバルブ3
7、例えば液晶ディスプレイパネル(LCDパネル)に
光源31からの光を照射して、ライトバルブ37上のイ
メージをスクリーン39に投写する投写型表示装置の光
学系である。そして、本発明の斜め蒸着膜素子は、スク
リーン39上での投写イメージのコントラスト向上のた
め、主偏光ビームスプリッター34とダイクロイックプ
リズム36との間の4分の1波長板35として使用され
ている。
【0038】以下、図8の投写型表示装置の概要につい
て説明する。
て説明する。
【0039】図8において、光源31から出射された光
源光は第1のレンズ群32および前置偏光ビームスプリ
ッター33を通り、直線偏光として主偏光ビームスプリ
ッター34に入射する。このとき図8では、簡単のため
に一本の光線で光を表しているが、実際の光線は数度の
角度を持った集光光束で、主偏光ビームスプリッター3
4に入射している。このため、図の紙面に平行な光線だ
けでなく、斜めに進んでいる光線もある。この光源31
からの直線偏光のS偏光成分は、主偏光ビームスプリッ
ター34の偏光分離膜34aで反射され、反射光は、主
偏光ビームスプリッター34のダイクロイックプリズム
36側に設けられた4分の1波長板35に至る。このと
き4分の1波長板35の進相軸と遅相軸は、4分の1波
長板35の面内で図の紙面に垂直な方向と平行な方向に
設定されていて、反射光の直交する2つの偏光成分の互
いの位相が、4分の1波長だけシフトされてダイクロイ
ックプリズム36に入射する。
源光は第1のレンズ群32および前置偏光ビームスプリ
ッター33を通り、直線偏光として主偏光ビームスプリ
ッター34に入射する。このとき図8では、簡単のため
に一本の光線で光を表しているが、実際の光線は数度の
角度を持った集光光束で、主偏光ビームスプリッター3
4に入射している。このため、図の紙面に平行な光線だ
けでなく、斜めに進んでいる光線もある。この光源31
からの直線偏光のS偏光成分は、主偏光ビームスプリッ
ター34の偏光分離膜34aで反射され、反射光は、主
偏光ビームスプリッター34のダイクロイックプリズム
36側に設けられた4分の1波長板35に至る。このと
き4分の1波長板35の進相軸と遅相軸は、4分の1波
長板35の面内で図の紙面に垂直な方向と平行な方向に
設定されていて、反射光の直交する2つの偏光成分の互
いの位相が、4分の1波長だけシフトされてダイクロイ
ックプリズム36に入射する。
【0040】ダイクロイックプリズム36は、反射光を
赤、緑、青の3色光に分解し、各側面から、赤色光、緑
色光、青色光を対応する赤、緑、青用の3つの反射型ラ
イトバルブ37に照射する。各反射型ライトバルブ37
は、それぞれが表示しているイメージに応じて入射光を
変調し、これを楕円偏光の反射光として射出する。ダイ
クロイックプリズム36は、ライトバルブ37からの反
射光を合成して、主偏光ビームスプリッター34に向け
て射出する。この光は、再び4分の1波長板35を通過
する。このように4分の1波長板35を2回通過するこ
とにより、ライトバルブがオフの場合は、紙面に斜めに
進行している光に対しては、進相軸と遅相軸の作る直交
する軸に対し、反対方向の直線偏光となり、主偏光ビー
ムスプリッター34に入射する。このため、主偏光ビー
ムスプリッター34が検光子として最適な条件で使用で
きるようになり、スクリーン39上に投写される画像の
コントラストが向上する。また、入射された直線偏光の
P偏光成分は、この主偏光ビームスプリッター34の偏
光分離膜34aを透過し、投写レンズである第2のレン
ズ群38によって、スクリーン39へと投写され、スク
リーン39には所望のカラーイメージが映し出されるこ
ととなる。
赤、緑、青の3色光に分解し、各側面から、赤色光、緑
色光、青色光を対応する赤、緑、青用の3つの反射型ラ
イトバルブ37に照射する。各反射型ライトバルブ37
は、それぞれが表示しているイメージに応じて入射光を
変調し、これを楕円偏光の反射光として射出する。ダイ
クロイックプリズム36は、ライトバルブ37からの反
射光を合成して、主偏光ビームスプリッター34に向け
て射出する。この光は、再び4分の1波長板35を通過
する。このように4分の1波長板35を2回通過するこ
とにより、ライトバルブがオフの場合は、紙面に斜めに
進行している光に対しては、進相軸と遅相軸の作る直交
する軸に対し、反対方向の直線偏光となり、主偏光ビー
ムスプリッター34に入射する。このため、主偏光ビー
ムスプリッター34が検光子として最適な条件で使用で
きるようになり、スクリーン39上に投写される画像の
コントラストが向上する。また、入射された直線偏光の
P偏光成分は、この主偏光ビームスプリッター34の偏
光分離膜34aを透過し、投写レンズである第2のレン
ズ群38によって、スクリーン39へと投写され、スク
リーン39には所望のカラーイメージが映し出されるこ
ととなる。
【0041】以上のような光学系において、従来は、4
分の1波長板35として、高分子フィルムによる4分の
1波長板が用いられていた。ところが、高分子フィルム
は耐熱性に問題があり、高輝度の光が入射した場合に
は、このようなフィルムによる4分の1波長板が損傷し
てしまうという問題があった。特に、現在、表示品質向
上のために、スクリーン39上におけるコントラストを
上げることが強く要請されており、光源としてより高輝
度のものが用いられる傾向にある。さらに、他の光学部
材、例えばLCDライトバルブ37における光損失をで
きる限り低減する試みがなされている。このような状況
においては、4分の1波長板35に入射される光量はま
すます増加する傾向にあり、波長板についてもその光損
失が少なく耐熱性に優れたものであることが必要とされ
ている。また、高分子フィルムによる4分の1波長板
は、ガラス等の研磨面に比較し面のみだれがあり、透過
した光の波面を乱し、投写型表示装置の解像度を劣化さ
せる原因となる。
分の1波長板35として、高分子フィルムによる4分の
1波長板が用いられていた。ところが、高分子フィルム
は耐熱性に問題があり、高輝度の光が入射した場合に
は、このようなフィルムによる4分の1波長板が損傷し
てしまうという問題があった。特に、現在、表示品質向
上のために、スクリーン39上におけるコントラストを
上げることが強く要請されており、光源としてより高輝
度のものが用いられる傾向にある。さらに、他の光学部
材、例えばLCDライトバルブ37における光損失をで
きる限り低減する試みがなされている。このような状況
においては、4分の1波長板35に入射される光量はま
すます増加する傾向にあり、波長板についてもその光損
失が少なく耐熱性に優れたものであることが必要とされ
ている。また、高分子フィルムによる4分の1波長板
は、ガラス等の研磨面に比較し面のみだれがあり、透過
した光の波面を乱し、投写型表示装置の解像度を劣化さ
せる原因となる。
【0042】これに対して、本実施形態2では、実施形
態1に示すごとき無機物質より構成された斜め蒸着膜素
子を4分の1波長板35として用いるので、その耐熱性
が格段に向上しており、高輝度の投写型表示装置にも対
応可能となる。
態1に示すごとき無機物質より構成された斜め蒸着膜素
子を4分の1波長板35として用いるので、その耐熱性
が格段に向上しており、高輝度の投写型表示装置にも対
応可能となる。
【0043】また、解像度の問題についても、例えば、
プリズムを基板としてその研磨面に実施形態1の斜め蒸
着膜素子により4分の1波長板を作製することにより、
容易に平滑な面が得られ、解像度を落さず部品点数も増
やす事なく対応する事が可能となる。
プリズムを基板としてその研磨面に実施形態1の斜め蒸
着膜素子により4分の1波長板を作製することにより、
容易に平滑な面が得られ、解像度を落さず部品点数も増
やす事なく対応する事が可能となる。
【0044】さらに、今後、装置の大型化、特に、要求
される投写イメージの大型化やライトバルブ37の大型
化により、各種光学素子についても大型化が要請された
場合であっても、本実施形態1では、蒸着によって大面
積かつ均一な波長板を容易に作成することができるか
ら、結晶(石英)などを用いた波長板の場合には困難と
なる大面積化への対応が極めて容易である。
される投写イメージの大型化やライトバルブ37の大型
化により、各種光学素子についても大型化が要請された
場合であっても、本実施形態1では、蒸着によって大面
積かつ均一な波長板を容易に作成することができるか
ら、結晶(石英)などを用いた波長板の場合には困難と
なる大面積化への対応が極めて容易である。
【0045】実施形態3.以下、上述の実施形態1に記
載の斜め蒸着膜素子を投写装置の4分の1波長板として
用いる場合において、上記実施形態2とは異なる使用方
法について説明する。図9は、この実施形態3に係る投
写装置の構成を示している。なお、実施形態2において
説明した図8の構成と同じ構成部材には同じ符号を用い
る。
載の斜め蒸着膜素子を投写装置の4分の1波長板として
用いる場合において、上記実施形態2とは異なる使用方
法について説明する。図9は、この実施形態3に係る投
写装置の構成を示している。なお、実施形態2において
説明した図8の構成と同じ構成部材には同じ符号を用い
る。
【0046】実施形態2においては、主偏光ビームスプ
リッター34に入射した光源光の内、その偏光分離膜3
4aで反射されたS偏光が、このビームスプリッター3
4の射出面側に配置された4分の1波長板35を通過す
る構成を備えている(図8参照)。また、この4分の1
波長板35は、それを構成する斜め蒸着膜の進相軸(遅
相軸)をS偏光の振動方向に垂直又は平行になるように
構成している。
リッター34に入射した光源光の内、その偏光分離膜3
4aで反射されたS偏光が、このビームスプリッター3
4の射出面側に配置された4分の1波長板35を通過す
る構成を備えている(図8参照)。また、この4分の1
波長板35は、それを構成する斜め蒸着膜の進相軸(遅
相軸)をS偏光の振動方向に垂直又は平行になるように
構成している。
【0047】これに対して、本実施形態3では、主偏光
ビームスプリッター34のスクリーン39側の射出面に
この発明に係る斜め蒸着膜素子による4分の1波長板1
35を配置している。そして、RGB、各色用の反射型
ライトバルブ37で反射されて射出されたそれぞれの色
の光が、クロスダイクロイックプリズム36で色合成さ
れる。得られた合成光は、主偏光ビームスプリッター3
4に入射する。ビームスプリーッター34の偏光分離膜
34aは、ライトバルブ37での変調光のみを透過光と
して検光し、得られた検光光(ここではP偏光)が、こ
の実施形態3に係る4分の1波長板135において円偏
光に変換される。このため、この実施形態3において
は、4分の1波長板135として、入射されるP偏光の
振動方向に対して45゜になるように進相軸(遅相軸)
が配置できるように、斜め蒸着膜素子の各層を形成する
必要がある。4分の1波長板135から射出される円偏
光は、次に第2のレンズ群である投写レンズ38に入射
し、スクリーン39上に投写される。
ビームスプリッター34のスクリーン39側の射出面に
この発明に係る斜め蒸着膜素子による4分の1波長板1
35を配置している。そして、RGB、各色用の反射型
ライトバルブ37で反射されて射出されたそれぞれの色
の光が、クロスダイクロイックプリズム36で色合成さ
れる。得られた合成光は、主偏光ビームスプリッター3
4に入射する。ビームスプリーッター34の偏光分離膜
34aは、ライトバルブ37での変調光のみを透過光と
して検光し、得られた検光光(ここではP偏光)が、こ
の実施形態3に係る4分の1波長板135において円偏
光に変換される。このため、この実施形態3において
は、4分の1波長板135として、入射されるP偏光の
振動方向に対して45゜になるように進相軸(遅相軸)
が配置できるように、斜め蒸着膜素子の各層を形成する
必要がある。4分の1波長板135から射出される円偏
光は、次に第2のレンズ群である投写レンズ38に入射
し、スクリーン39上に投写される。
【0048】このような構成において、4分の1波長板
135は、投写レンズ38を構成する複数のレンズの表
面などにおいて反射され逆行する光によってスクリーン
39にゴーストが発生することを防止している。つま
り、投写レンズ38をなす複数のレンズの表面等で反射
される光は、円偏光の状態で逆行し、4分の1波長板1
35を透過するとS偏光に変換され、偏光ビームスプリ
ッター34に入射し、これが偏光分離膜34aで反射さ
れ、破棄されるからである。
135は、投写レンズ38を構成する複数のレンズの表
面などにおいて反射され逆行する光によってスクリーン
39にゴーストが発生することを防止している。つま
り、投写レンズ38をなす複数のレンズの表面等で反射
される光は、円偏光の状態で逆行し、4分の1波長板1
35を透過するとS偏光に変換され、偏光ビームスプリ
ッター34に入射し、これが偏光分離膜34aで反射さ
れ、破棄されるからである。
【0049】ここで、4分の1波長板135が無いとす
ると、投写レンズ38による逆行反射光は、クロスダイ
クロイックプリズム36並びに各色光用ライトバルブに
進行し、各光は、ライトバルブ37で反射されてゴース
ト光として投写されてしまう。
ると、投写レンズ38による逆行反射光は、クロスダイ
クロイックプリズム36並びに各色光用ライトバルブに
進行し、各光は、ライトバルブ37で反射されてゴース
ト光として投写されてしまう。
【0050】以上のように、偏光ビームスプリッタの投
写光射出面にこの発明に係る斜め蒸着膜素子を配置する
ことにより、ゴーストの発生を防止できると共に、膜は
実施の形態2と同様に光量増加に伴う熱にも強い位相変
換膜として機能させることができる。
写光射出面にこの発明に係る斜め蒸着膜素子を配置する
ことにより、ゴーストの発生を防止できると共に、膜は
実施の形態2と同様に光量増加に伴う熱にも強い位相変
換膜として機能させることができる。
【0051】なお、投写装置としては、本実施形態3に
おいて記載する投写装置の他に次のような構成を取りう
る。この構成では、光源光をクロスダイクロイックプリ
ズムなどから構成される3色分解光学系にて各色光に分
解し、各色光を色ごとに配置した偏光ビームスプリッタ
ーによって偏光分離し、2つの偏光成分の一方の偏光を
色別のライトバルブに入射する。そして、ライトバルブ
からの反射光を主偏光ビームスプリッターにてその変調
光のみ検光し、各色検光光をクロスダイクロイックプリ
ズムによって構成される色合成光学系にて色合成し、得
られた合成光を投写レンズによってスクリーン上に投写
する。このような構成の投写装置では、本発明による4
分の1波長板は、投写レンズの直前に配置される色合成
用のクロスダイクロイックプリズムの合成光射出面側に
配置することにより、上記4分の1波長板135と同様
な効果を有することとなる。
おいて記載する投写装置の他に次のような構成を取りう
る。この構成では、光源光をクロスダイクロイックプリ
ズムなどから構成される3色分解光学系にて各色光に分
解し、各色光を色ごとに配置した偏光ビームスプリッタ
ーによって偏光分離し、2つの偏光成分の一方の偏光を
色別のライトバルブに入射する。そして、ライトバルブ
からの反射光を主偏光ビームスプリッターにてその変調
光のみ検光し、各色検光光をクロスダイクロイックプリ
ズムによって構成される色合成光学系にて色合成し、得
られた合成光を投写レンズによってスクリーン上に投写
する。このような構成の投写装置では、本発明による4
分の1波長板は、投写レンズの直前に配置される色合成
用のクロスダイクロイックプリズムの合成光射出面側に
配置することにより、上記4分の1波長板135と同様
な効果を有することとなる。
【0052】実施形態4.図10は、実施形態4に係る
投写装置の構成を示している。この実施形態4では、本
発明の4分の1波長板が、実施形態2のように偏光ビー
ムスプリッター34の光源光の射出面側に配置されるの
ではなく、各色光反射型ライトバルブ137(R,G,
B)のそれぞれの反射層部分に設けられている。
投写装置の構成を示している。この実施形態4では、本
発明の4分の1波長板が、実施形態2のように偏光ビー
ムスプリッター34の光源光の射出面側に配置されるの
ではなく、各色光反射型ライトバルブ137(R,G,
B)のそれぞれの反射層部分に設けられている。
【0053】以下、このような本実施形態4における各
ライトバルブ137の概略断面構造を図11を用いて説
明する。本実施形態4において用いられているライトバ
ルブ137は、光書き込み式反射型ライトバルブと呼ば
れているものである。
ライトバルブ137の概略断面構造を図11を用いて説
明する。本実施形態4において用いられているライトバ
ルブ137は、光書き込み式反射型ライトバルブと呼ば
れているものである。
【0054】この光書き込み式反射型ライトバルブは、
各色光に対応して設けられている。そして、図11中読
み出し光と記載してある側から、ガラス基板212、透
明導電膜211、配向層210、液晶層208、配向層
207、本発明の斜め蒸着膜素子による4分の1波長層
206、誘電体反射ミラー205、CdTe層からなる
遮光層204、非晶質シリコン層からなる光半導体層2
03、透明導電膜202、ガラス基板201を備える。
また、図中の符号209は、液晶層208の層厚を補償
するシール層である。
各色光に対応して設けられている。そして、図11中読
み出し光と記載してある側から、ガラス基板212、透
明導電膜211、配向層210、液晶層208、配向層
207、本発明の斜め蒸着膜素子による4分の1波長層
206、誘電体反射ミラー205、CdTe層からなる
遮光層204、非晶質シリコン層からなる光半導体層2
03、透明導電膜202、ガラス基板201を備える。
また、図中の符号209は、液晶層208の層厚を補償
するシール層である。
【0055】本実施形態4の4分の1波長層206の有
する機能は、実施形態2と同様であって、斜め蒸着膜の
進相軸(遅相軸)の方向が、膜に入射する直線偏光に対
してはその振動方向に対して垂直又は平行となるように
配置する必要がある。
する機能は、実施形態2と同様であって、斜め蒸着膜の
進相軸(遅相軸)の方向が、膜に入射する直線偏光に対
してはその振動方向に対して垂直又は平行となるように
配置する必要がある。
【0056】反射型ライトバルブ137は、ガラス基板
201及び透明導電膜202を介して、入射される書き
込み光が光半導体層203に照射されると、照射された
領域で、インピーダンスが低下する。そして、インピー
ダンスが低下した領域では、一対の透明導電膜202と
211との間に印加されている交流電圧が液晶層208
に有効に印加されることとなる。その結果、液晶層20
8中の液晶分子が印加電圧に応じてその配向を変え、ラ
イトバルブ137に入射した読み出し光(直線偏光)に
対して、液晶層208は、4分の1波長層の機能を発揮
する。
201及び透明導電膜202を介して、入射される書き
込み光が光半導体層203に照射されると、照射された
領域で、インピーダンスが低下する。そして、インピー
ダンスが低下した領域では、一対の透明導電膜202と
211との間に印加されている交流電圧が液晶層208
に有効に印加されることとなる。その結果、液晶層20
8中の液晶分子が印加電圧に応じてその配向を変え、ラ
イトバルブ137に入射した読み出し光(直線偏光)に
対して、液晶層208は、4分の1波長層の機能を発揮
する。
【0057】入射した読み出し光(直線偏光)では、そ
の振動方向と、当該液晶層208の形成する波長層の進
相軸(遅相軸)とが45゜の角度を有しているので、こ
のような液晶層208において円偏光に変換されて進行
する。そして、配向層207を透過し、本発明の斜め蒸
着膜素子を用いた4分の1波長層206に入射され当該
蒸着膜の有する進相軸に対して45゜の方向に振動方向
を有する直線偏光に変換される。得られた直線偏光は、
次に誘電体ミラー層205に入射し、ここで反射され
る。反射された直線偏光は、再度4分の1波長層206
に入射され、反対回りの円偏光となって射出され、配向
層207を透過して液晶層208に至り、ここで、入射
偏光と90゜の振動方向をなす直線偏光に変換され、こ
のようにして得られた変調光が、配向層210及び透明
導電膜211及びガラス基板212を経てライトバルブ
137外に射出される。
の振動方向と、当該液晶層208の形成する波長層の進
相軸(遅相軸)とが45゜の角度を有しているので、こ
のような液晶層208において円偏光に変換されて進行
する。そして、配向層207を透過し、本発明の斜め蒸
着膜素子を用いた4分の1波長層206に入射され当該
蒸着膜の有する進相軸に対して45゜の方向に振動方向
を有する直線偏光に変換される。得られた直線偏光は、
次に誘電体ミラー層205に入射し、ここで反射され
る。反射された直線偏光は、再度4分の1波長層206
に入射され、反対回りの円偏光となって射出され、配向
層207を透過して液晶層208に至り、ここで、入射
偏光と90゜の振動方向をなす直線偏光に変換され、こ
のようにして得られた変調光が、配向層210及び透明
導電膜211及びガラス基板212を経てライトバルブ
137外に射出される。
【0058】一方、書き込み光が照射されず、光半導体
層203中のインピーダンスが高い領域では、光半導体
層203に妨げられて液晶層208には透明導電膜20
2、211間の電圧が印加されない。このため、液晶層
208中の液晶分子は、配向層210及び207にした
がってねじれ配向を有しており、液晶層208に読み出
し光として入射した偏光は、当該ねじれ構造にしたがっ
て旋光し、液晶層208からの射出光は入射光の振動方
向と90゜となるように変換される。この射出光は、配
向層207を経由して、本発明の4分の1波長層206
に入射する。この波長層206の蒸着膜の進相軸の方向
は、偏光の振動方向と平行方向であるため、この状態を
維持したまま進行し、誘電体ミラー層205で反射さ
れ、波長層206、配向層207を経て、再度液晶層2
08において旋光されて振動方向を変え、基板212へ
と射出される。このため、書き込み光が照射されていな
い領域では、対応して非変調光がライトバルブ137外
へ射出されることとなる。
層203中のインピーダンスが高い領域では、光半導体
層203に妨げられて液晶層208には透明導電膜20
2、211間の電圧が印加されない。このため、液晶層
208中の液晶分子は、配向層210及び207にした
がってねじれ配向を有しており、液晶層208に読み出
し光として入射した偏光は、当該ねじれ構造にしたがっ
て旋光し、液晶層208からの射出光は入射光の振動方
向と90゜となるように変換される。この射出光は、配
向層207を経由して、本発明の4分の1波長層206
に入射する。この波長層206の蒸着膜の進相軸の方向
は、偏光の振動方向と平行方向であるため、この状態を
維持したまま進行し、誘電体ミラー層205で反射さ
れ、波長層206、配向層207を経て、再度液晶層2
08において旋光されて振動方向を変え、基板212へ
と射出される。このため、書き込み光が照射されていな
い領域では、対応して非変調光がライトバルブ137外
へ射出されることとなる。
【0059】上記実施形態2において図1を参照して説
明したように、光軸に対し所定の角度で入射した光の振
動方向は、ライトバルブ137中の4分の1波長層20
6ではその蒸着膜の進相軸に対して所定の角度を有して
いる。しかし、斜め蒸着膜によって、射出非変調光を検
光(検光:偏光分離部を透過すること)に対して最適の
方向に変換させる機能を有しているために、本発明の4
分の1波長層206は、スクリーン39上への投写像の
コントラストを向上させる機能を有する。
明したように、光軸に対し所定の角度で入射した光の振
動方向は、ライトバルブ137中の4分の1波長層20
6ではその蒸着膜の進相軸に対して所定の角度を有して
いる。しかし、斜め蒸着膜によって、射出非変調光を検
光(検光:偏光分離部を透過すること)に対して最適の
方向に変換させる機能を有しているために、本発明の4
分の1波長層206は、スクリーン39上への投写像の
コントラストを向上させる機能を有する。
【0060】更に、本実施形態4においては、反射型ラ
イトバルブ137の内部に本発明の4分の1波長層20
6を形成しているが、これに限定されることはなく、例
えば、ライトバルブ137の読み出し光入射面に形成す
ることによっても同様の効果を奏することができる。そ
の際には、入射直線偏光に対して進相軸(遅相軸)の方
向を光軸光線の振動方向と平行または垂直になるように
4分の1波長層を形成する必要がある。
イトバルブ137の内部に本発明の4分の1波長層20
6を形成しているが、これに限定されることはなく、例
えば、ライトバルブ137の読み出し光入射面に形成す
ることによっても同様の効果を奏することができる。そ
の際には、入射直線偏光に対して進相軸(遅相軸)の方
向を光軸光線の振動方向と平行または垂直になるように
4分の1波長層を形成する必要がある。
【図1】 本発明の斜め蒸着膜素子の基板と蒸着源との
配置関係及び蒸着方向とその際の進相軸・遅相軸の傾き
角を説明するための図である。
配置関係及び蒸着方向とその際の進相軸・遅相軸の傾き
角を説明するための図である。
【図2】 本発明の斜め蒸着膜素子の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図3】 本発明の斜め蒸着膜素子の進相軸・遅相軸の
傾き角の面内での最大値の計算結果を示す図である。
傾き角の面内での最大値の計算結果を示す図である。
【図4】 本発明の斜め蒸着膜素子の進相軸・遅相軸の
傾き角の面内での最大値の計算結果を示す図である。
傾き角の面内での最大値の計算結果を示す図である。
【図5】 本発明の斜め蒸着膜素子の進相軸・遅相軸の
傾き角の面内での最大値の計算結果を示す図である。
傾き角の面内での最大値の計算結果を示す図である。
【図6】 本発明の実施形態1に係る斜め蒸着膜素子の
透過率の測定結果を示す図である。
透過率の測定結果を示す図である。
【図7】 本発明の実施形態1に係る斜め蒸着膜素子の
リターデーション値の測定結果を示す図である。
リターデーション値の測定結果を示す図である。
【図8】 本発明の実施形態2に係る光学装置の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図9】 本発明の実施形態3に係る光学装置の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図10】 本発明の実施形態4に係る光学装置の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図11】 図10の反射型ライトバルブ137の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図12】 従来の斜め蒸着膜素子の基板と蒸着源との
配置・蒸着方向およびその際の進相軸・遅相軸の傾き角
を示す図である。
配置・蒸着方向およびその際の進相軸・遅相軸の傾き角
を示す図である。
【符号の説明】 10 基板、+14,−14 斜め蒸着膜層、34 主
偏光ビームスプリッター、34a 偏光分離膜、35、
135 4分の1波長板、36 クロスダイクロイック
プリズム、37、137 反射型ライトバルブ(LCD
パネル)、38第2レンズ群、39 スクリーン、20
1,212 ガラス基板、202,211 透明導電
膜、203 光半導体層、204 遮光層、205 誘
電体ミラー層、206 4分の1波長層、207,21
0 配向層、208 液晶層、209 シール層。
偏光ビームスプリッター、34a 偏光分離膜、35、
135 4分の1波長板、36 クロスダイクロイック
プリズム、37、137 反射型ライトバルブ(LCD
パネル)、38第2レンズ群、39 スクリーン、20
1,212 ガラス基板、202,211 透明導電
膜、203 光半導体層、204 遮光層、205 誘
電体ミラー層、206 4分の1波長層、207,21
0 配向層、208 液晶層、209 シール層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 元廣 友美 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 岡本 幹夫 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 (72)発明者 島村 尚孝 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】 基板上に斜め蒸着膜層を有する斜め蒸着
膜素子であって、 2つの異なる蒸着方向のいずれかからの蒸着によって各
斜め蒸着膜層を形成し、該各斜め蒸着膜層毎に交互に異
なる前記蒸着方向から形成して得た複数の斜め蒸着膜層
を有し、 前記複数の斜め蒸着膜層の全層数を3層以上とすること
を特徴とする斜め蒸着膜素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9230061A JPH1161385A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 斜め蒸着膜素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9230061A JPH1161385A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 斜め蒸着膜素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1161385A true JPH1161385A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16901948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9230061A Pending JPH1161385A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 斜め蒸着膜素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1161385A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006337875A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Sony Corp | 反射偏光子およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-08-26 JP JP9230061A patent/JPH1161385A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006337875A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Sony Corp | 反射偏光子およびその製造方法 |
JP4622685B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2011-02-02 | ソニー株式会社 | 反射偏光子およびその製造方法 |
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