JPS6278501A - 反射防止膜をもつ光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の透光性光学材料を接合して用いる光学
装置で、その透光性光学材料の接合部で発生する反射を
防止する反射防止膜をもつ光学装置に関する。

（従来の技術） 複数の透光性光学材料を接合して光学装置を形成する場
合に光学材料同士の接着には透明接着剤が用いられてい
る。

一般に屈折率値の異なる２Ｍの物質界面に光が入射する
とき、その界面においてフレネル反射光が生じることが
知られている。

第９図に示すように屈折率ｎＯ，ｎｌの光学材料を接合
して利用する光学装置において、垂直入射光のフレネル
反射率Ｒは（１１式で与えられる。

Ｒ＝　（ｎｌ　　ｎｏ）２／　（ｎ１＋ｎ０）２・・・
・・・（１） したがって、接着剤の屈折率ｎｏと光学材料の屈折率ｎ
１が異なる場合、垂直入射光に対して（１）式で示され
るフレネル反射光が生じる。

一般にＬ　１Ｎｂ０３　、Ｌ　ｔ　ＴａＯ３、ＴｅＱ２
　＋ＰｂＭｏＯ４等の透光性の誘電体結晶は、その屈折
率値が２以上と大きな値を示し、また透明接着剤は１．
５前後の値であるため、前記誘電体結晶と接着剤との界
面で２％以上のフレネル反射光が発生する。

（発明が解決しようとする問題点） 前記フレネル反射光は、複数の透光性光学材料を接合し
て用いる光学装置において、信号光を低減させる。

また他の面からの反射光と干渉しあって、不要な干渉縞
を生じる原因となる。

その結果、フレネル反射光は光学装置における信号光の
コントラスト化を低下させる。

本発明の目的は、複数の透光性光学材料を透明接着材を
用いて接着する装置において、光学材料と接着材との屈
折率の相違により、その界面に光が入射した持主じるフ
レネル反射光の発生を防止することができる反射防止膜
をもつ光学装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明による反射防止膜を
もつ光学装置は、複数の透光性光学材料を接合して用い
る光学装置において、前記透光性光学材料の接合面に誘
電体から成る反射防止膜を形成し透明接着材を用いて接
着して構成されている。

（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。

第１図は本発明による反射防止膜をもつ光学装置の実施
例を示す断面図である。

図において、８は電気光学結晶、８ａは真空容器（ガラ
ス）３の面に形成された透明電極である。

この実施例は電気光学結晶８と透明電極８ａを直接透明
接着材で接合するときに発生する反射を防止するもので
ある。

電気光学結晶８と透明電極８ａは、接合部８ｆを介して
接合されている。

この接合部８ｆは、透明電極側反射防止膜８ｄ、透明接
着材８ｂ、結晶側反射防止膜８ｅにより形成されている
。

第２図は本発明による反射防止膜をもつ光学装置を用い
た空間光変調管の基本構成を示す断面図である。

空間光変調管の基本的な構成を、その動作とともに簡単
に説明する。

空間光変調管のガラス容器３の内面の光電面４にインコ
ヒーレント光で照明された入カバターン１からの像がレ
ンズ２を介して入射させられる。

このとき光電面４は入射像に対応した光電子を放出する
。

その光電子は加速、集束レンズ系５を介して、マイクロ
チャンネルプレート６に入射させられ、数千倍に増倍さ
れる。

この増倍された電子は、接合部８ｆを介して透明電極８
ａ、（第１図および第２図参照）が配置されているＬ　
ｉ　Ｎ　ｂ　０３などの電気光学結晶８の表面に蓄積さ
れ、この結晶８の屈折率を電荷像に対応して変化させる
。

レーザ光源１０からのレーザ光をハーフミラ−９を介し
て電気光学結晶８に照射すると、レーザ光の像１１　（
コヒーレント像）が得られる。このレーザ光の像はコヒ
ーレント並列光演算を行うことができる。

レーザ光源１０のかわりに、ハロゲンランプ等の白色光
源を用いることもでき、この時は強力な光を利用した投
影機として利用できる。

また、電子源として光電面の代わりに電子銃を用い、結
晶の電荷蓄積面に像情報を書き込むことも可能である。

このような空間光変調管に使用される電気光学結晶８は
、その厚さが薄い程、Ｍｍ電荷に応じて結晶内に生じる
電気力線の結晶面方向への拡がりが少なく、解像度が向
上するため１００μｍ以下の厚さに薄く加工する必要が
ある。

前記薄い結晶８の両面は面積度λ／１０より良好に光学
研碧されており、電子入射面には、読み出しレーザ光強
度を向上するため誘電体多層膜ミラー８ｃが形成されて
いる。

この前記薄い結晶８の前記誘電体多層膜ミラー８Ｃの形
成されていない方の面と気密容器３に形成された透明電
極膜８ａは、接合部８ｆ（第１図および第２図参照）を
介して接合されている。

第７図は従来の空間光変調管における接着材層を示す図
である。

従来の空間光変調管では、この前記薄い結晶８の前記誘
電体多層膜ミラー８Ｃの形成されていない方の面と気密
容器３に形成された透明電極膜８ａは透明接着材８ｂに
より直接接合されていた。

第８図は従来の空間光変調管において接着材層における
フレネル反射光の接着層の厚さ依存性を示すグラフであ
る。

この従来の構成と対比しながら本発明の実施例をさらに
説明する。

電気光学結晶８にＬ　１Ｎｂ０３　　（ｎｔ　＝２．２
４）結晶接着用基板に硼珪酸ガラス（Ｒ３−１，４９）
透明電極８ａとしてＩ　Ｔｏ　（Ｉ　ｎ　ｘ　５ｎ（ｌ
−ｘ）０３　。

Ｒ２＝２．０）　、接着材８ｂとして屈折率ｎＱ＝１．
５６の透明接着材を用いた場合について述べる。

読み出しレーザ先の波長をλとし、透明型ｍ（ＩＴｏ膜
）８ａの光学的膜厚をλ／２とする。

接着層との界面に反射防止膜が形成されていない従来の
構成（第７図参照）におけるフレネル反射光の発生につ
いて検討する。

ガラス３とＩＴＯ膜３ａ、ＩＴＯ膜８ａと接着材８ｂ、
接着材８ｂとＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３結晶８との境界面の
フレネル反射率Ｒ１、Ｒ２＋　　Ｒ３は次の（２）式％
式％ 従って接着層の厚さを１とすると、Ｒ，、Ｒ２゜Ｒ３の
干渉した結果全体の反射率Ｒは近似的に次の（３）式で
表される。

Ｒ＝　ｌ　　（Ｒ，）　１／２　　（Ｒ２）　１／２＋
　（Ｒ３）　１１２ｅｘｐ（ｉ　４ｙｒｎ　ｏｌ；！／
Ａ）１２＝　（（Ｒ，）　ｌ／２−（Ｒ２）　ｌ／２〕
２　＋Ｒ３＋２　（（Ｒ１）　ｌ／２−　（Ｒ２）　１
１２）　　（Ｒ３）　”２・　ｃｏｓ（４πｎＱ　ｌ／
λ） ＝　　（３，２＋ｏ、ｓ　　ＣＯ３（４πｎＱ　　β／
λ）〕×・・・・・・（３） 従って、第８図に示すように接着材の光学的厚さｎ（、
Ｉｔに応じて反射率Ｒは変化する。

すなわち接着層の厚さの不均一性を示す干渉縞が生じる
。

さらにＬｉＮｂＯ３結晶の電荷Ｍ積面（第７図の８ｃ）
から反射された信号光Ｒ′がＲと干渉し、さらに複雑な
干渉縞が出現する。

このような不用な干渉縞を取り除き信号光強度を増大さ
せるためには、光学ガラスと接着材、　　ＩＴＯ膜と接
着材各々の界面に反射防止膜を形成すれば良い。

一般に波長λの光に対する屈折率ｎ。＋　　Ｒ３の物質
界面の反射防止条件は 屈折率ｎ”　（ｎ（、・Ｒ３）　１７２、光学的膜厚λ
／４の薄膜を形成することである。

また、屈折率ｎ。、Ｒ３の物質の界面に光学的膜厚λ／
２の薄膜が存在する場合も、その反射防止条件は同じで
ある。

故に（Ａ）光学ガラスと接着材。

（Ｂ）　Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　０３と接着材各々の界面の反
射防止膜の条件は次のようになる。

（Ａ）屈折率ｎ＝　（ｎｏ　　−Ｒ３’）　！／２＝１
．５２．光学的膜厚λ／４ （Ｂ）屈折率ｎ＝（ｎｏ　−ｎｌ）　１１２＝１．８７
．光学的膜厚λ／４ 第１図に示す実施例において、反射防止膜８ｄは前記（
Ａ）の条件を満足する反射防止膜であり、反射防止膜８
ｅは前記（Ｂ）の条件を満足する反射防止膜である。８
ｂは透明接着材層である。

前記（Ａ）の条件を満足する膜は誘電体ＳｉＯまたは、
Ａｌ２Ｏ３の蒸着により、また前記（Ｂ）の条件を満足
する膜は誘電体Ｇｄ２Ｏ３またはＹ２Ｏ３の蒸着により
形成される。

次に、第３図と第４図を参照して前記光学装置を電気光
学効果を利用した光偏向器に利用した実施例について説
明する。

これは例えばＬｉＮｂＯ３結晶のように電気光学効果を
有する光学材料を第３図に示すようなプリズム１２形に
加工し、電極膜１３により入射光１．４の進行方向と垂
直に電圧１５を印加することにより結晶中に屈折率変化
が生じ、出力光ビームが偏向する装置である。

ここで材料中の屈折率の温度変化を補償するため、同じ
材質、形状のプリズム１６を第３図のように光学軸を反
転させて透明接着材１７を用いて貼り合わせることが必
要である。

そして、偏向角を拡大するためには、第４図のように第
３図の装置を多段に貼り合わせた多プリズム形電気光学
光偏向器が有効である。

このような光学装置においても接着層の各界面において
フレネル反射光が発生し、信号光強度の低下、ノイズ光
の発生がある。

しかし前述した実施例と同様に反射防止膜を形成して接
合することにより、反射に原因する不都合を解決できる
。

次に、第５図と第６図を参照して前記光学装置を音響光
学効果を利用した光偏向器に利用した実施例について説
明する。

音響光学光偏向器は音波が光学媒質中を伝播すると音響
光学効果により音響ひずみに比例した屈折率変化が生じ
、位相格子が形成されて光が回折される現象を利用した
光学装置である。

その一般的構造を第５図に示す。

図において、１８は光弾性効果を有する光学材料、１９
は圧電トランスデユーサ、２０は高周波電源である。

このような光偏向器において、広帯域化の対策として複
数個の音響光学光偏向器を第６図のように貼り合わせる
ことが有効である。

各トランスデユーサは遅延を与えるように配置し、励振
周波数により合成音響ビームの進行方向が変わるように
構成されている。

このような光学装置においても接着層２１の各界面にお
いてフレネル反射光が発生し、信号光強度低下、ノイズ
光の発生を招くが、本発明による光学装面を利、用する
ことにより反射に原因する不都合を解決できる。

以上説明した実施例につき本発明の範囲内で種々の変形
を施すことができる。

光学ガラスとＩＴＯ膜付きＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３結晶を
接着材を用いて結合した場合の反射防止膜について詳細
な説明を行ったが、他の透光性材料についても同様に反
射防止膜を形成することができる。

また前記反射防止条件は、単一波長λに関するものであ
るが、多層膜構造にすることにより広帯波長域反射防止
膜を形成することも可能である。

また反射防止膜を形成する誘電体の例として、Ｓｉ　Ｏ
，Ａ１２０３　、Ｇｄ２０３　、Ｙ２０３の例を示した
が、これらは、透明光学材料等の屈折率に対応して、適
宜選択されるものである。

２種類の誘電体を混合してそれ等の中間の屈折率をもつ
反射防止膜を形成することもできる。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明による光学装置は、
複数の透光性光学材料を接合して用いる光学装置におい
て、前記透光性光学材料の接合面に誘電体から成る反射
防止膜を形成し透明接着材を用いて接着して構成されて
いる。

したがって、接着層との界面で生じるフレネル反射光を
除去できる。

そのため、不用な干渉縞が発生せず光学系のＳＺＮ比、
コントラスト比の良好な装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による反射防止膜をもつ光学装置の実施
例を示す断面図である。 第２図は本発明による反射防止膜をもつ光学装置を用い
た空間光変調管の基本構成を示す断面図である。 第３図は本発明による反射防止膜をもつ光学装置を用い
た電気光学光偏向器の基本構成を示す斜視図である。 第４図は第３図の電気光学光偏向器を多段に重ねた構造
の多プリズム形電気光学光偏向器を示す図である。 第５図は本発明による反射防止膜をもつ光学装置を用い
た音響光学光偏向器の基本構成を示す斜視図である。 第６図は第５図の音響光学光偏向器を多段に重ねた構造
の偏向器を示す図である。 第７図は従来の空間光変調管における接着材層を示す図
である。 第８図は従来の空間光変調管において接着材層における
フレネル反射光の接着層の厚さ依存性を示す図である。 第９図は屈折率値の異なる物質界面で生じるフレネル反
射光を示す図である。 １・・・入カバターン　　　２・・・レンズ３・・・ガ
ラス容器　　　　４・・・光電面５・・・集束（電子）
レンズ系 ６・・・マイクロチャンネルプレート ７・・・２次電子捕集電極 ８・・・電気光学結晶 ８ａ・・・透明電極（ＩＴ○） ８ｂ・・・透明接着材 ８ｃ・・・電荷蓄積面（誘電体多層膜ミラー）８ｄ・・
・透明電極側反射防止膜 ８ｅ・・・結晶側反射防止膜 ８ｆ・・・接合部 ９・・・ハーフミラ−１０・・・レーザ光源１１・・・
レーザ光像 １２・・・電気光学結晶　　１３・・・電極膜１４・・
・光ビーム　　　　１５・・・高圧電源１６・・・温度
補償用結晶　１７・・・透明接着材１８・・・光弾性効
果を有する光学材料１９・・・圧電トランスデユーサ ２０・・・高周波電源 特許出願人　浜松ホトニクス株式会社 代理人　弁理士　　井　ソ　ロ　　壽 手続補正書 昭和６１年　９月　９日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の透光性光学材料を接合して用いる光学装置
   において、前記透光性光学材料の接合面に誘電体から成
   る反射防止膜を形成し透明接着材を用いて接着して構成
   したことを特徴とする反射防止膜をもつ光学装置。
2. （２）前記光学材料の内、少なくとも一つは印加電圧に
   応じて屈折率変化が生ずる電気光学効果を有する光学材
   料である特許請求の範囲第１項記載の反射防止膜をもつ
   光学装置。
3. （３）前記光学材料の内、少なくとも一つは外部から加
   えられた応力に応じて屈折率変化が生ずる光弾性効果を
   有する光学材料である特許請求の範囲の第１項記載の反
   射防止膜をもつ光学装置。