JPH0738041B2 - 無偏光ビ−ムスプリツタ− - Google Patents
無偏光ビ−ムスプリツタ−Info
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- JPH0738041B2 JPH0738041B2 JP61153065A JP15306586A JPH0738041B2 JP H0738041 B2 JPH0738041 B2 JP H0738041B2 JP 61153065 A JP61153065 A JP 61153065A JP 15306586 A JP15306586 A JP 15306586A JP H0738041 B2 JPH0738041 B2 JP H0738041B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
- G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
- G02B5/3041—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
- G02B5/305—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks including organic materials, e.g. polymeric layers
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばビデイオ・デイスク装置やコンパクト
・デイスク装置などの光学系に用いられる無偏光ビーム
スプリツターに関するものである。
・デイスク装置などの光学系に用いられる無偏光ビーム
スプリツターに関するものである。
〔従来の技術〕 従来この種の無偏光ビームスプリツターとしたは、例え
ば特開昭58−190906号公報、特開昭58−208701号公報ま
たは特開昭58−208702号公報に記載されているように、
透明の基板に対し、それより屈折率の高い第１の物質
と、さらに高い第２の物質の２種を用い、それらを交互
に積層することにより、Ｐ成分とＳ成分それぞれの透過
率と反射率との比をコントロールするものがある。
ば特開昭58−190906号公報、特開昭58−208701号公報ま
たは特開昭58−208702号公報に記載されているように、
透明の基板に対し、それより屈折率の高い第１の物質
と、さらに高い第２の物質の２種を用い、それらを交互
に積層することにより、Ｐ成分とＳ成分それぞれの透過
率と反射率との比をコントロールするものがある。
上述した従来の技術によれば、第１の物質および第２の
物質の屈折率を適当に設定することにより、計算上、Ｐ
・Ｓ各成分の透過率と反射率との比を自在に設定でき、
その比を1:1にすることも可能である。
物質の屈折率を適当に設定することにより、計算上、Ｐ
・Ｓ各成分の透過率と反射率との比を自在に設定でき、
その比を1:1にすることも可能である。
しかし、実在する物質を用いて実際に従来Ｐ・Ｓ成分の
透過率と反射率との比が1:1となる無偏光ビームスプリ
ツターを製作しようとすると、計算上必要とされる屈折
率を有する物質が現実には見出し難い。また、仮に1:1
の特性に近い組合せが得られたとしても、その特性を満
足できる波長範囲が狭いため、製造条件、例えば成膜時
の真空蒸着装置内の圧力と基板温度、あるいは膜厚制御
上の誤差等により、希望波長において所望の特性から大
きくずれてしまい、製品としての歩留りも低下するとい
う問題があつた。
透過率と反射率との比が1:1となる無偏光ビームスプリ
ツターを製作しようとすると、計算上必要とされる屈折
率を有する物質が現実には見出し難い。また、仮に1:1
の特性に近い組合せが得られたとしても、その特性を満
足できる波長範囲が狭いため、製造条件、例えば成膜時
の真空蒸着装置内の圧力と基板温度、あるいは膜厚制御
上の誤差等により、希望波長において所望の特性から大
きくずれてしまい、製品としての歩留りも低下するとい
う問題があつた。
本発明は、相互に異なる屈折率nL，nM，nH（nL＜nM＜
nH）を有する３種の膜を、基板から遠い側から数えて奇
数層目が屈折率nLの膜、偶数層目が屈折率nMの膜または
nHの膜となるように多層に積層し、かつ屈折率ng,nL,n
M,nHを、それぞれ1.3＜ng＜4.0、1.3＜nL＜2.3、2.0＜n
M＜4.0および3.0＜nH＜6.0の範囲に設定したものであ
る。
nH）を有する３種の膜を、基板から遠い側から数えて奇
数層目が屈折率nLの膜、偶数層目が屈折率nMの膜または
nHの膜となるように多層に積層し、かつ屈折率ng,nL,n
M,nHを、それぞれ1.3＜ng＜4.0、1.3＜nL＜2.3、2.0＜n
M＜4.0および3.0＜nH＜6.0の範囲に設定したものであ
る。
無偏光ビームスプリツターに入射した光は、一部は膜を
透過し、他はその膜の表裏で反射するが、反射は各層の
膜において直接光および反射光について生じ、理論的に
は無限級数的に繰り返される。そして最終的に入射側と
反対側に出射する光の総体を透過光、入射側に反射する
光の総体を反射光とするが、３種の異なる屈折率の組合
せにより、Ｐ・Ｓ各成分に対し、その透過率と反射率と
の比が1:1となる。
透過し、他はその膜の表裏で反射するが、反射は各層の
膜において直接光および反射光について生じ、理論的に
は無限級数的に繰り返される。そして最終的に入射側と
反対側に出射する光の総体を透過光、入射側に反射する
光の総体を反射光とするが、３種の異なる屈折率の組合
せにより、Ｐ・Ｓ各成分に対し、その透過率と反射率と
の比が1:1となる。
（実施例１） 第２図は本発明の第１の実施例を示す無偏光ビームスプ
リツターの側面図である。同図において、無偏光ビーム
スプリツター1Aは、BK−７相当の屈折率ng＝1.51のガラ
スからなる平板状透明基板２の一主表面上に、多層膜3A
を形成したものである。
リツターの側面図である。同図において、無偏光ビーム
スプリツター1Aは、BK−７相当の屈折率ng＝1.51のガラ
スからなる平板状透明基板２の一主表面上に、多層膜3A
を形成したものである。
多層膜3Aは、第１図に示すように、入射光４の入射側、
すなわち基板２に最も遠い側から数えて奇数層目、つま
り第１層，第３層および第５層を屈折率nL＝1.61のAl2O
3膜31とし、第２層を屈折率nH＝3.67のSi膜32、第４層
を屈折率nM＝2.24のTiO2膜33とした構成を有している。
本実施例は入射側媒質５を屈折率n0＝１の空気とし、設
計中心波長をλ０＝840nmとし、各層の膜厚（光学的膜
厚）をnd＝λ０/4＝210nmとしている。また、特にSi膜3
2については、成膜条件によつて生成される膜の屈折率
が異なるが、本実施例では各膜は真空蒸着法により形成
した。そのときの成膜条件は、真空蒸着装置内の圧力が
２×10-5〜５×10-5torr、基板温度が300〜350℃であつ
た。真空蒸着法の代りに、例えばスパツタリング法を使
用することも可能である。
すなわち基板２に最も遠い側から数えて奇数層目、つま
り第１層，第３層および第５層を屈折率nL＝1.61のAl2O
3膜31とし、第２層を屈折率nH＝3.67のSi膜32、第４層
を屈折率nM＝2.24のTiO2膜33とした構成を有している。
本実施例は入射側媒質５を屈折率n0＝１の空気とし、設
計中心波長をλ０＝840nmとし、各層の膜厚（光学的膜
厚）をnd＝λ０/4＝210nmとしている。また、特にSi膜3
2については、成膜条件によつて生成される膜の屈折率
が異なるが、本実施例では各膜は真空蒸着法により形成
した。そのときの成膜条件は、真空蒸着装置内の圧力が
２×10-5〜５×10-5torr、基板温度が300〜350℃であつ
た。真空蒸着法の代りに、例えばスパツタリング法を使
用することも可能である。
第３図は、このようにして形成した多層膜3Aの膜面に対
し、θ＝45°の入射角で入射光４を入射させた場合につ
いて、Ｐ・Ｓ各成分の分光特性を測定した結果を示すも
のである。同図において、（イ）はＰ成分の透過率Tp、
（ロ）は同じく反射率Rp、（ハ）はＳ成分の透過率Ts、
（ニ）は同じく反射率Rsを示し、700〜850nmの広い波長
範囲において、Ｐ成分とＳ成分とのそれぞれについて、
透過率と反射率との比がほぼ1:1の特性が得られてい
る。
し、θ＝45°の入射角で入射光４を入射させた場合につ
いて、Ｐ・Ｓ各成分の分光特性を測定した結果を示すも
のである。同図において、（イ）はＰ成分の透過率Tp、
（ロ）は同じく反射率Rp、（ハ）はＳ成分の透過率Ts、
（ニ）は同じく反射率Rsを示し、700〜850nmの広い波長
範囲において、Ｐ成分とＳ成分とのそれぞれについて、
透過率と反射率との比がほぼ1:1の特性が得られてい
る。
このように広い波長範囲で1:1の特性が得られることか
ら、製造条件等により多少の波長シフトが生じたとして
も、所望波長において1:1の特性から外れることはな
い。
ら、製造条件等により多少の波長シフトが生じたとして
も、所望波長において1:1の特性から外れることはな
い。
（実施例２） 第４図は本発明の第２の実施例を示す断面図である。本
実施例の無偏光ビームスプリツター1Bは、第１実施例と
同様のBK−７ガラスからなる平板状透明基板２の入射側
主表面上に、多層膜3Bを形成したもので、多層膜3Bは、
第１層，第３層および第５層を屈折率nL＝1.61のAl2O3
膜31、第２層を屈折率nM＝2.24のTiO2膜33、第４層を屈
折率nH＝3.67のSi膜32とした構成、つまり第１実施例に
おいて第２層と第４層の膜を入れ換えた構成を有し、各
膜の光学的膜厚も設計中心波長λ０＝840nmに対してλ
０/4＝210nm、成膜条件も、真空蒸着装置内の圧力２×1
0-5〜５×10-5torr、基板温度300〜350℃と第１の実施
例と同様である。
実施例の無偏光ビームスプリツター1Bは、第１実施例と
同様のBK−７ガラスからなる平板状透明基板２の入射側
主表面上に、多層膜3Bを形成したもので、多層膜3Bは、
第１層，第３層および第５層を屈折率nL＝1.61のAl2O3
膜31、第２層を屈折率nM＝2.24のTiO2膜33、第４層を屈
折率nH＝3.67のSi膜32とした構成、つまり第１実施例に
おいて第２層と第４層の膜を入れ換えた構成を有し、各
膜の光学的膜厚も設計中心波長λ０＝840nmに対してλ
０/4＝210nm、成膜条件も、真空蒸着装置内の圧力２×1
0-5〜５×10-5torr、基板温度300〜350℃と第１の実施
例と同様である。
上記構成において、入射側媒質（空気）５からθ＝45°
の入射角で入射光を入射させた場合について、Ｐ・Ｓ各
成分の分光特性を測定した結果を第５図に示す。同図に
おいて、（イ）がＰ成分の透過率Tp、（ロ）が同じく反
射率Rp、（ハ）がＳ成分の透過率Ts、（ニ）が同じく反
射率Rsを示す。第３図に示した第１の実施例に比較し
て、Ｓ成分については700〜850nmの波長範囲の両端部に
おいて透過率と反射率との開きがやや大きくなつている
が、Ｐ成分についてはきわめて良好な特性を有してい
る。
の入射角で入射光を入射させた場合について、Ｐ・Ｓ各
成分の分光特性を測定した結果を第５図に示す。同図に
おいて、（イ）がＰ成分の透過率Tp、（ロ）が同じく反
射率Rp、（ハ）がＳ成分の透過率Ts、（ニ）が同じく反
射率Rsを示す。第３図に示した第１の実施例に比較し
て、Ｓ成分については700〜850nmの波長範囲の両端部に
おいて透過率と反射率との開きがやや大きくなつている
が、Ｐ成分についてはきわめて良好な特性を有してい
る。
（実施例３） 第６図は本実施例の第３の実施例を示す断面図である。
本実施例の無偏光ビームスプリツター1Cは、第１の実施
例に対し、多層膜3Aの第５層を省略した４層構造の多層
膜3Cを有する点のみが異なる。すなわち多層膜3Cは、第
１層および第３層のAl2O3膜31（屈折率nL＝1.61）、第
２層のSi膜32（屈折率nH＝3.67）ならびに第４層のTiO2
膜33（屈折率nM＝2.24）からなり、光学的膜厚はλ０/4
＝210nm、成膜条件も第１の実施例と全く同様である。
本実施例の無偏光ビームスプリツター1Cは、第１の実施
例に対し、多層膜3Aの第５層を省略した４層構造の多層
膜3Cを有する点のみが異なる。すなわち多層膜3Cは、第
１層および第３層のAl2O3膜31（屈折率nL＝1.61）、第
２層のSi膜32（屈折率nH＝3.67）ならびに第４層のTiO2
膜33（屈折率nM＝2.24）からなり、光学的膜厚はλ０/4
＝210nm、成膜条件も第１の実施例と全く同様である。
本実施例においても、入射側媒質（空気）５からθ＝45
°の入射角で入射光を入射させた場合について、Ｐ・Ｓ
各成分の分光特性を測定したところ、Ｐ成分について
は、第３図の特性を比較して1:1からのずれはやや広が
るものの、700〜850nmの波長範囲においてほとんど一定
の分光特性が得られた。Ｓ成分については、第１の実施
例とほぼ同様の良好な特性が得られた。
°の入射角で入射光を入射させた場合について、Ｐ・Ｓ
各成分の分光特性を測定したところ、Ｐ成分について
は、第３図の特性を比較して1:1からのずれはやや広が
るものの、700〜850nmの波長範囲においてほとんど一定
の分光特性が得られた。Ｓ成分については、第１の実施
例とほぼ同様の良好な特性が得られた。
さらに、第２層のSi膜32として屈折率nH＝3.9のSi膜を
使用した場合には、第１の実施例の第３図に示した特性
とほぼ同等の特性が得られる。
使用した場合には、第１の実施例の第３図に示した特性
とほぼ同等の特性が得られる。
（実施例４） 第７図は本実施例の第４の実施例を示す断面図である。
本実施例の無偏光ビームスプリツター1Dは、第３の実施
例の多層膜3Cの第２層と第４層とを入れ換えた構造を有
する。すなわち本実施例の多層膜3Dは、第１層および第
３層のAl2O3膜31（屈折率nL＝1.61）、第２層のTiO2膜3
3（屈折率nM＝2.24）ならびに第４層のSi膜32（屈折率n
H＝3.67）の４層構造を有する。光学的膜厚はλ０/4＝2
10nm、成膜条件も第３の実施例と全く同様である。
本実施例の無偏光ビームスプリツター1Dは、第３の実施
例の多層膜3Cの第２層と第４層とを入れ換えた構造を有
する。すなわち本実施例の多層膜3Dは、第１層および第
３層のAl2O3膜31（屈折率nL＝1.61）、第２層のTiO2膜3
3（屈折率nM＝2.24）ならびに第４層のSi膜32（屈折率n
H＝3.67）の４層構造を有する。光学的膜厚はλ０/4＝2
10nm、成膜条件も第３の実施例と全く同様である。
前述したと同様に分光特性を測定したところ、実施例２
のＰ成分に比較すれば、透過率と反射率との分離がやや
大きいものの、良好な結果が得られた。
のＰ成分に比較すれば、透過率と反射率との分離がやや
大きいものの、良好な結果が得られた。
なお、多層膜を構成する各膜は、上述した物質に限定さ
れるものではなく、例えばTiO2膜の代りにZrO2膜、Al2O
3膜の代りにCeF3膜を用いても、それぞれ屈折率がほぼ
同等であることから、上述した各実施例とほぼ同様の特
性の無偏光ビームスプリツターが得られる。
れるものではなく、例えばTiO2膜の代りにZrO2膜、Al2O
3膜の代りにCeF3膜を用いても、それぞれ屈折率がほぼ
同等であることから、上述した各実施例とほぼ同様の特
性の無偏光ビームスプリツターが得られる。
さらに、上述した各実施例は、コンパクト・デイスク装
置において利用される波長帯700〜850nm、入射角45°の
場合を対象としたが、膜を構成する物質、膜の層数、製
造方法および条件等を変えることにより、他の波長域、
入射角にも対応できる。あお、光学的膜厚ndは設計中心
波長λ０に対してλ０/4とすることが基本であるが、±
20％程度のずれは許容可能である。また、各膜の屈折率
は、例えば平板状透明基板２の屈折率ngを1.3＜ng＜4.0
とした場合、それぞれ3.0＜nH＜6.0、2.0＜nM＜4.0、1.
3＜nL＜2.3程度の範囲内で設定することが望ましい。具
体的には前述した各物質の他、Ge,SiO2，La2O3,SiO,MgF
2,ZnS,Ce2O3，In2O3，CeO2，Cr2O3，Fe2O3，Na3AlF6，P
bCl2,PbTe,Te,Y2O3,ZnSe,LaF3などを組合せて用いるこ
とができる。
置において利用される波長帯700〜850nm、入射角45°の
場合を対象としたが、膜を構成する物質、膜の層数、製
造方法および条件等を変えることにより、他の波長域、
入射角にも対応できる。あお、光学的膜厚ndは設計中心
波長λ０に対してλ０/4とすることが基本であるが、±
20％程度のずれは許容可能である。また、各膜の屈折率
は、例えば平板状透明基板２の屈折率ngを1.3＜ng＜4.0
とした場合、それぞれ3.0＜nH＜6.0、2.0＜nM＜4.0、1.
3＜nL＜2.3程度の範囲内で設定することが望ましい。具
体的には前述した各物質の他、Ge,SiO2，La2O3,SiO,MgF
2,ZnS,Ce2O3，In2O3，CeO2，Cr2O3，Fe2O3，Na3AlF6，P
bCl2,PbTe,Te,Y2O3,ZnSe,LaF3などを組合せて用いるこ
とができる。
なお、平板状透明基板２は、対象とする波長帯内の光を
透過させるものでなければならないが、その限りにおい
て、多層膜の形成が可能まものであればよく、BK−７ガ
ラス以外の光学ガラスやホワイト・クラウン・ガラス，
ソーダ・ライム・ガラス，あるいは各種色ガラス、テン
パツクス（商品名）等の耐熱ガラス、さらにはプラスチ
ツクなどの使用が可能である。
透過させるものでなければならないが、その限りにおい
て、多層膜の形成が可能まものであればよく、BK−７ガ
ラス以外の光学ガラスやホワイト・クラウン・ガラス，
ソーダ・ライム・ガラス，あるいは各種色ガラス、テン
パツクス（商品名）等の耐熱ガラス、さらにはプラスチ
ツクなどの使用が可能である。
以上説明した通り、本発明によれば、相互に異なる屈折
率nL，nM，nH（nL＜nM＜nH）を有する３種の膜を、基板
から遠い側から奇数層目が屈折率nLの膜、偶数層目が屈
折率nMまたはnHの膜となるように多層に積層し、かつ屈
折率ng,nL,nM,nHを、それぞれ1.3＜ng＜4.0、1.3＜nL＜
2.3、2.0＜nM＜4.0および3.0＜nH＜6.0の範囲に設定し
たことにより、実在する物質の組合せにより、Ｐ成分と
Ｓ成分のそれぞれの透過率と反射率との比が広い波長範
囲でほぼ1:1となる無偏光ビームスプリツターが得られ
る。
率nL，nM，nH（nL＜nM＜nH）を有する３種の膜を、基板
から遠い側から奇数層目が屈折率nLの膜、偶数層目が屈
折率nMまたはnHの膜となるように多層に積層し、かつ屈
折率ng,nL,nM,nHを、それぞれ1.3＜ng＜4.0、1.3＜nL＜
2.3、2.0＜nM＜4.0および3.0＜nH＜6.0の範囲に設定し
たことにより、実在する物質の組合せにより、Ｐ成分と
Ｓ成分のそれぞれの透過率と反射率との比が広い波長範
囲でほぼ1:1となる無偏光ビームスプリツターが得られ
る。
第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す図で、第
２図は無偏光ビームスプリツターの側面図、第１図はそ
の多層膜の構成を示す断面図、第３図は分光特性を示す
図、第４図は本発明の他の実施例を示す断面図、第５図
はその分光特性を示す図、第６図および第７図はそれぞ
れ本発明の実施例を示す断面図である。 1A〜1D……無偏光ビームスプリツター、２……平板状透
明基板、3A〜3D……多層膜、31……屈折率nLのAl2O
3膜、32……屈折率nHのSi膜、33……屈折率nMのTiO
2膜。
２図は無偏光ビームスプリツターの側面図、第１図はそ
の多層膜の構成を示す断面図、第３図は分光特性を示す
図、第４図は本発明の他の実施例を示す断面図、第５図
はその分光特性を示す図、第６図および第７図はそれぞ
れ本発明の実施例を示す断面図である。 1A〜1D……無偏光ビームスプリツター、２……平板状透
明基板、3A〜3D……多層膜、31……屈折率nLのAl2O
3膜、32……屈折率nHのSi膜、33……屈折率nMのTiO
2膜。
Claims (1)
- 【請求項１】屈折率ngの平板状透明基板の主表面上に、
相互に異なる屈折率nL,nM,nH（nL＜nM＜nH）を有する３
種の膜を、平面状透明基板から最も遠い側から奇数番目
が屈折率nLの膜、偶数番目が屈折率nMの膜または屈折率
nHの膜となるように多層に積層し、前記屈折率ng,nL,n
M,nHは、それぞれ1.3＜ng＜4.0、1.3＜nL＜2.3、2.0＜n
M＜4.0および3.0＜nH＜6.0の範囲に設定されていること
を特徴とする無偏光ビームスプリッター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61153065A JPH0738041B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 無偏光ビ−ムスプリツタ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61153065A JPH0738041B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 無偏光ビ−ムスプリツタ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS638702A JPS638702A (ja) | 1988-01-14 |
| JPH0738041B2 true JPH0738041B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=15554214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61153065A Expired - Lifetime JPH0738041B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 無偏光ビ−ムスプリツタ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738041B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994000782A1 (fr) * | 1992-06-19 | 1994-01-06 | Fujitsu Limited | Photocoupleur |
| JP2007133375A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-05-31 | Konica Minolta Opto Inc | 無偏光ビームスプリッタ |
| WO2011048875A1 (ja) | 2009-10-20 | 2011-04-28 | シグマ光機株式会社 | プレート型の広帯域無偏光ビームスプリッター |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6155602A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-20 | Canon Inc | ビ−ムスプリツタ− |
-
1986
- 1986-06-30 JP JP61153065A patent/JPH0738041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｏｐｔ，Ａｃｔａ，Ｖｏｌ．８（１９６１） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS638702A (ja) | 1988-01-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |