JPH0199003A - ビームスプリッター - 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 本発明はビームスプリッタ−に関する。

従来技術および問題点 一般に、干渉を利用した多層膜において、偏光のない光
が多層膜に斜入射すると、その界面において透過光と反
射光とに分割され、それぞれに含まれる偏光のＰ成分と
Ｓ成分上の差が大きくなることは知られている。これを
積極的に利用して、Ｐ成分とＳ成分とを分離させるよう
にしたビームスプリッタ−があり、すでに光デイスク光
学系中で実用化されている。これを詳しく説明すると、
第１１図図示のように、光源の出力を安定にするために
レーザー発振器（１）を使用するとともに、Ｐ成分を１
００％透過し、かつＳ成分を１００％反射する多層膜（
３°）を有するプリズムはり合わせ式のビームスプリッ
タ−（３）が用いられる。そして、レーザー発振器（１
）から発せられたＰ成分の光はコリメータレンズ（２）
で平行光束とされてヒームスプリッター（３）を透過し
、１／４波長板（３”）を更に透過してコンデンサレン
ズ（４）で集光されて光ディスク（５）に照射される。

そして、光ディスク（５）からの反射光は上記］／４ｍ
長板（３”）によってＳ成分に変換され、ビームスプリ
ッタ−（３）で反射されて光センサ（６）に入射されて
、光ディスク（５）上の情報が読み取られる。このよう
に構成することによって、レーザー発振器（１）へのバ
ックトークを防止することができるとともに、光ディス
ク（５）からの反射光を有効に利用することができる。

しかし、近年ではレーザー発振器の改善によりバックト
ークの問題がなくなり、光デイスク用光学系の光源とし
てＰ成分もＳ成分も混在する光を発するものが提案され
ている。そして、このような光学系のために、Ｐ成分及
びＳ成分の偏光成分依存性の少ないハーフミラ−が要求
されるようになった。更に、光ディスク等の情報の読み
取りを目的とする有限光学系に用いられるべきビームス
プリッタ−もしくはハーフミラ−は、ある程度の拡がり
を有する光束が入射してもその特性を維持する必要があ
るので、Ｐ成分及びＳ成分の透過光・反射光に対して入
射角依存性が小さい方が望ましい。

そこで、米国特許列４．６２７，６８８号明細書におい
ては、空気側から透明基板側へ順？こ、透明基板よりも
高い屈折率を有する物質からなる第１層と、第１層より
も更に高い屈折率を有する物質からなる第２層とからな
るハーフミラ−が提案されている。しかし、このような
構成において、反射率を高くするために第２層に非常に
屈折率の高い物質か必要となり、実用化が困難である。

本発明は、このような従来例の欠点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、Ｐ成分及びＳ成分の偏光成分依
存性が少ないとともに入射角依存性も少なく、かつ実用
化して適したビームスプリッタ−を提供することにある
。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、第１図図示のよ
うに、空気側からガラスの透明基板（１３）側へ順に、
透明基板よりも低い屈折率を有する物質からなる第１層
（１１）、及び透明基板よりも高い屈折率を有する物質
からなる第２層（Ｉ２）の２層構成からなることを特徴
とするビームスプリッタ−に関する。

ヒームスプリッターを構成する基板（Ｉ３）は光学的に
透明であって、屈折率１４６〜１．８２、特に化学的に
安定しており、かつ、安価なＥＫ−７（屈折率１．５１
７）が良く用いられる。

上記透明基板（Ｉ３）上に形成される第２層（１２）は
基板（１３）よりも高い屈折率を有する物質からなり、
その屈折率ｎ２は３．０〜４．ｏが望ましく、特に実用
面からＳｉが適用できる。

第２層（１２）の光学的膜厚ｎＪｔは、ｏ、２５λ。

±０．０３λ。（λ０は設計主波長を示す）が適当であ
り、ｎ２ｄ、が上記範囲から外れる＆Ｐ酸成分Ｓ成分の
光量比に大きく差がでてくる。

第２層（１２）を形成するに適した物質はＳｉであり、
透明基板上に形成させる膜の層数を増やすことなく、反
射光の量を増加させることができる。

その結果、層間で生ずる偏光成分の分離を極力減少させ
ることができる。

ＳｉＭを透明基板上に形成させる方法としては真空蒸着
法のごとき方法が例示される。第２層（１２）の上には
更に第１層（１１）が積層される。第１層（１１）には
、透明基板（１３）の屈折率（ｎｓ）より低い屈折率を
有する物質を用いる。その際、第１層（１りの屈折率ｎ
、は１．３５−１．８０、光学的膜厚ｎ＋ｄ＋は０２５
〜０３０λ。、好ましくは０．２７〜０．２８λ。の範
囲にあるのが好ましい。

ｎ、ｄ、が上記の範囲を外れると反射光中のＳ偏光成分
が増加し、Ｐ／Ｓ比が小さくなるため、偏光により、ビ
ームスプリッタ−を通過して光センサーに達する情報光
の量が減少するため好ましくない。

第１層（１１）に用いられる物質としては５１０２、Ａ
ｌ２Ｏ３またはＭｇＦ、が特に適している。

５１０２、Ａ　Ｉ　、０２またはＭｇＦ２による膜の形
成方法は真空蒸着法のごとき方法が例示される。

本発明のビームスプリッタ−は、入射光として波長（λ
）８００層ｍの光を入射角（θ）４５°で照射したとき
反射率（ｒ（）２０〜４０％および透過率（Ｔ）８０〜
６０％が得られるよう設計できる。その際、光学的膜厚
としてｎ、ｄ、＝０．２７５λ０およびｎ２ｄ２＝　０
　、２５λ。を採用すると反射率２６％および透過率７
０％が得られる。また、ｎ＋ｄ＋−０，２５２、。およ
びｎ、ｄ２＝　０　、２５λ。の膜を積層した場合に比
べ広範囲の波長領域に宣って、反射光のＰ／Ｓ比を１近
辺に保持することができるため、入射光に対する許容巾
を広くとることができる。

さらに本発明ビームスプリッタ−は、入射光の反射率お
よび反射光中のＰ／Ｓ比に及ぼず入射角の影響が小さく
、例えば８００層ｍの入射光の入射角を４５°を中心に
±１０°ずらした場合でも反射率および反射光中にＰ／
Ｓ比に殆んど変化がみられない。

以下、本発明を実施例をあげて説明する。

実施例１ 透明基板としてＰＫ−７（屈折率１．５１７）上に、屈
折率３２０のＳｉ膜を光学的膜厚１１．ｄ、＝０２５λ
。（λ。−８２０ｎｍ）を積層し、次いで屈折率１．４
６１７）Ｓ＋０．膜を光学的膜厚ｎ、ｄ、−０，２７５
λ。（λ。−８２０ｎｍ）となるように積層してビーム
スプリッタ−を得た。このビームスプリッタ−に空気側
から第２図に示すごとく、レーザービームで６００〜Ｉ
　Ｏ００層ｍの光を入射角（θ）−４５°で照射した。

このときのビームスプリッタ−を透過する光（Ｔ）およ
−び反射する光（Ｒ）の分光透過率および分光反射率を
第３図に示す。

図中、Ｔｐ、ＴｓＳＲｐおよびＲｓはそれぞれ透過光中
のＰ偏光成分、透過光中のＳ偏光成分、反射光中のＰ偏
光成分および反射光中のＳ偏光成分を示す。

実施例１のビームスプリッタ−の構成を以下に示す。

成分　　屈折率　　光学的膜厚 入射媒質　　空気　　１０　　　　〜 第１層　　Ｓｉｎ、１．４６　　０．２７５λ。

第２Ｆａ　　　Ｓｉ　　　　３．２０　　０．２５λ。

透明基板　ＢＫ−７１，５１７一 実施例２ 実施例１の第１層に適用された５ｉＯＪこ代えて、Ｍｇ
Ｆｐ（屈折率１．３８５）を用いる以外、実施例１と同
様にしてビームスプリッタ−を得、実施例１と同様にＴ
ｐＸＴｓ、ＲｐおよびＲｓを測定した。

結果を第４図に示す。

実施例２のビームスプリッタ−の構成を以下に示す。

成分　　屈折率　　光学的膜厚 入射媒質　　空気　　１０　　　　− 第１層　　ＭｇＦ２１．３８５　０．２７５λ。

第２層　　Ｓｉ　　　３．２０　　０．２５λ。

透明基板　ＢＫ−７１，５１７− （θ−４５°；λ。−８２０ｎｍ） 実施例３ 第２層として屈折率３．７２の８１膜を用いる以外、実
施例１と同様に試験した。結果を第５図？こ示す。

ビームスプリッタ−の構成を以下に示す。

成分　　屈折率　　光学的膜厚 入射媒質　　空気　　１．０　　　　−第１８　　　Ｓ
ｉｎ、１．４６　　０．２７５λ。

第２層　　Ｓｉ　　　３．７２　　０．２５λ。

透明基板　ＢＫ〜７　１．５．＋７　　　　−（θ＝４
５°、λ。−８２０ｎｍ） 実施例４ 第２層として屈折率３，７２のＳｉ膜、第１層としてＭ
ｇＦ２を用いる以外、実施例１と同様に試験した。結果
を第６図に示す。

ビームスプリッタ−の構成を以下に示す。

成分　　屈折率　　光学的膜厚 入射媒質　　空気　　１．０　　　　−第１層　　Ｍｇ
Ｆ、ｌ　、４６　　０．２７５１゜第２層　　Ｓｉ　　
　　３．７２　　０，２５λ。

透明基板　ＢＫ−７１，５１７− （θ−４５°：λ。＝　８２０　ｎｍ）実施例５ 実施例３の膜構成を、屈折率１，７４の透明基板（ＳＦ
−３）に適用した。そして、実施例１と同様にＴｐＳＴ
ｓ、ＲｐおよびＲｓを測定した。結果を第７図に示す。

ビームスプリッタ−の構成を以下に示す。

成分　　屈折率　　光学的膜厚 入射媒質　　空気　　１．０ 第１層　　５ｉＯ２１，４６０，２７５λ。

第２層　　Ｓｉ　　　　３．７２　　０．２５λ。

透明基板　５Ｆ−３１，７４ （θ−４５°　；　λ。＝８２０ｎｍ）寒敷釧Ｊ 実施例５の第１層に適用されたＳｉＯ２に代えてＡ　ｌ
　２０３（屈折率１６２）を用いる以外、実施例５と同
様にしてビームスプリッタ−を得、実施例５と同様にＴ
ｐ、Ｔｓ、ＲｐおよびＲｓを測定した。結果を第８図に
示す。

ビームスプリッタ−の構成を以下に示す。

成分　　屈折率　　光学的膜厚 入射媒質　　空気　　１．０ 第１層　　ＡＩ、０３１．６２　　０．２７５λ。

第２層　　　Ｓｉ　　　３．７２　　０．２５λ。

透明基板　５Ｆ−３１，７４ （θ−４５°；　λ。−８２０ｎｍ） 実施例７および８ 実施例１および２で得られたビームスプリッタ−を用い
、これにλ−８００ｎｍの光を入射角３５〜５５°で照
射し、反射光中のＳ偏光成分（Ｒｓ）とＰ偏光成分（Ｒ
１））を測定した。結果をそれぞれ第９図と第１０図に
示す。

発明の効果 本発明ビームスプリッタ−は広い入射角範囲で反射率を
フラットにするとともに反射光中および透過光中のＰ／
Ｓ比をはＶｌにすることができ、かつ適用波長領域が広
いため、応用範囲および許容１］が広い。また製造が容
易であって、実用性が高い。本発明ビームスプリッタ−
は８００ｎｍ前後の赤外領域に対して特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第】図は本発明ビームスプリッタ−の概略横断面図、 第２図は、ビームスプリッタ−に光を照射したときの状
態図、 第３図〜第８図はそれぞれ実施例１〜６の入射光の波長
に対する反射光（Ｒ）と透過光（Ｔ）の比率およびＰ偏
光成分とＳ偏光成分の比率を示すグラ乙 第９図〜第１Ｏ図は実施例７及び８の入射角に対する反
射率のＰ偏光成分とＳ偏光成分を示す図、および ＝１２− 第１１図は従来のビームスブリッターを用いた情報再生
装置をそれぞれ示す。 （Ｉｔ）：第１層、（＋　２）：第２層、（１３）：透
明基板。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代　理　人　弁理士　青　山　　葆　ほか２名■聰・′
＠−賭餐箒　挺 財笹＠＋　〆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空気側からガラスの透明基板側へ順に、透明基板よ
   りも低い屈折率を有する物質からなる第１層、及び透明
   基板よりも高い屈折率を有する物質からなる第２層の２
   層構成からなることを特徴とするビームスプリッター。 ２、更に以下の条件を満足することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のビームスプリッタ１．３５≦ｎ＿
   １≦１．８０ ３．０≦ｎ＿２≦４．０ １．４６≦ｎｓ≦１．８２ 但し、ここで、 ｎ＿１：第１層の屈折率、 ｎ＿２：第２層の屈折率、 ｎｓ：透明基板の屈折率 である。 ３、更に以下の条件を満足することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のビームスプリッタ０．２５λ＿０
   ≦ｎ＿１ｄ＿１≦０．３０λ＿０ｎ＿２ｄ＿２＝０．２
   ５±０．０３λ＿０ 但し、ここで、 ｎ＿１ｄ＿１：第１層の光学的膜厚、 ｎ＿２ｄ＿２：第２層の光学的膜厚、 λ＿０：設計主波長、 である。 ４、第１層がＭｇＦ＿２、ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３
   のいずれかからなり、第２層がＳｉからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のビームスプリッター
   。