JP3710664B2 - Polarizing filter - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学機器に使用する多層膜偏光フィルタに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、例えば液晶プロジェクタなどにおいて、光源からでた光をＲＧＢの３原色に分解する過程で、光がｓ偏光光束とｐ偏光光束に別れるため、このまま使用したのでは色の分離性が悪くなる。そこで、ｓ偏光光束またはｐ偏光光束のどちらか一方の光のみを使用するために、偏光フィルタを使用していた。そして、従来この偏光フィルタには、有機フィルムを用いたものや多層干渉膜を用いたものがあった。
【０００３】
有機フィルムを用いたものでは、ポリビニルアルコール又はセルロースなどにヨウ化物の結晶を吸着させて偏光フィルタを製作していた。この偏光フィルタはアセトアセチル基含有アクリル系樹脂粘着剤などを用いて、ガラス製のプリズムに張り付けて使用している。
【０００４】
多層干渉膜を用いたものでは、ガラス製のプリズムの所望とする面に二酸化チタン膜と二酸化ケイ素膜とをある一定の膜厚で交互に積層し製作していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の偏光フィルタでは、以下に示すような欠点があった。
【０００６】
有機フィルムを用いたものでは、
▲１▼光を吸収することにより光を偏光させていたので、偏光フィルタを透過する光が半分以下に減少していた。
▲２▼透過量の減少を補うために、光源の光量を増加させるので、光源から発せられる熱に対する対応をしなければならなかった。
【０００７】
多層干渉膜を用いたものでは、
▲１▼ｐ偏光光束とｓ偏光光束とを効率よく分離することがでなかった。例えば、可視全域（４００〜７００ｎｍ）にわたって、ｓ偏光光束を９０％以上反射、ｐ偏光光束を９０％以上透過できるものがなかった。
▲２▼効率よく分離できるものがあっても、その範囲は１００〜１５０ｎｍ程度の狭い範囲でしか分離することができなかった。
【０００８】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、光源からの光量の損失が少なく、かつ偏光範囲の広い偏光フィルタを提供することを目的とする。特に可視域を効率よく偏光する偏光フィルタ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】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、高屈折率膜と低屈折率膜とを含む多層膜をプリズム上に被覆した偏光フィルタにおいて、多層膜を構成する高屈折率膜及び低屈折率膜を被膜するごとに順次変化させるとともに、前記高屈折率膜の屈折率をｎ H 、前記低屈折率膜の屈折率をｎ L としたとき、１．２７≦ｎ H ／ｎ L ≦１．８０、０．３８≦ｎ H −ｎ L ≦１．００の式を共に満足するようにした。
【００１０】
請求項２に対応する発明は、請求項１に記載された偏光フィルタにおいて、前記高屈折率膜及び前記低屈折率膜の膜厚を一定の割合で順次変化させるようにした。請求項１及び２に対応する発明のように、高屈折率膜及び低屈折率膜を積層するごとに、順次膜厚を変化させるようにしたことにより、所望とする波長域を効率よく分離することができる。なお、ここで示した膜厚の順次変化は、被覆するごとに膜厚を増やしても、減らしてもどちらでもよくどちらも同じ効果が得られる。
【００１１】
請求項３に対応する発明は、高屈折率膜と低屈折率膜とを含む多層膜をプリズム上に被覆した偏光フィルタにおいて、前記多層膜の第１層目から最終層目までを少なくとも１層被覆するごとに被覆膜厚を順次変化させるとともに、前記高屈折率膜の屈折率をｎ H 、前記低屈折率膜の屈折率をｎ L としたとき、１．２７≦ｎ H ／ｎ L ≦１．８０、０．３８≦ｎ H −ｎ L ≦１．００の式を共に満足するようにした。
【００１２】
請求項４に対応する発明は、請求項３に記載された偏光フィルタにおいて、前記多層膜の第１層目から最終層目までを少なくとも１層被覆するごとに順次変化する被覆膜厚を一定の割合とした。請求項３及び４に対応する発明のように、偏光フィルタを形成する多層膜を１層積層するごとに、順次膜厚を変化させるようにしたことにより、所望とする波長域を効率よく分離することができる。なお、ここで示した膜厚の順次変化は、被覆するごとに膜厚を増やしても、減らしてもどちらでもよくどちらも同じ効果が得られる。
【００１３】
請求項５に対応する発明は、請求項１ないし４にいずれかに記載の偏光フィルタにおいて、フィルタに入射する光束のうち、所望とする波長域におけるｓ偏光光束及びｐ偏光光束の一方の光束が少なくとも９０％以上反射し、かつ他方の光束が少なくとも９０％以上透過するようにした。
【００１４】
請求項６に対応する発明は、所望とする波長域を可視域としたものである。このように良好に光源からの光束を分離することにより、上記ｓ偏光光束及びｐ偏光光束を低減させることなく、偏光フィルタから出力させることができ、以降の光をＲＧＢに分解させるなどのフィルタに送ることができる。
【００１６】
ｎH ／ｎL の値が１．１０よりも小さくなる場合、およびｎH −ｎL の値が１．００よりも大きくなる場合では、所望とする波長域の分離性が９０％以上反射及び９０％以上透過を達成することができないので好ましくない。
【００１７】
より好ましい範囲は、１．２５≦ｎH ／ｎL ≦１．４５及び０．３０≦ｎH −ｎL ≦０．６５である。
【００１８】
なお、ｎH ／ｎL 及びｎH −ｎL の値が本発明の範囲内の場合は、ｎH ／ｎL が大きく、ｎH −ｎL が小さいものほどより優れた分離性を有する偏光フィルタを得ることができる。
【００１９】
請求項８に対応する発明は、請求項７に記載された偏光フィルタにおいて、低屈折率膜をフッ化マグネシウムとした。これにより、分光透過率及び耐久性の優れた偏光フィルタを得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面を参照して以下に説明する。なお、以下に示す具体例では光の偏光フィルタへの入射角を４５度としたものである。
【００２１】
図１は本発明の偏光フィルタを被覆したプリズム型偏光ビームスプリッタの概念図であり、１は直角プリズム、２は偏光フィルタである。
【００２２】
（実施の形態１）
この実施の形態は、偏光フィルタ２を形成する多層膜を積層するごとに順次変化させたものであって、多層膜の第１層目と第２層目、第３層目と第４層目・・・の光学膜厚を等しくしたものである。すなわち、多層膜を形成する高屈折率膜の第１層目と低屈折率膜の第１層目、高屈折率膜の第２層目と低屈折率膜の第２層目・・・の光学膜厚を等しくしたものである。
【００２３】
（具体例１）
本発明の偏光フィルタ２は、図１に示したように直角プリズム１と直角プリズム１とを接合する接合面に形成されるものであり、その具体例１を以下に示す条件で真空蒸着する。
【表１】
この表１からわかるように、本発明の偏光フィルタ２は、ガラス製プリズムの第１層目に酸化ハフニウムを電子銃加熱により光学膜厚で０．２５λ被覆し、次いで、第２層目にフッ化マグネシウムを電子銃加熱により光学膜厚で０．２５λ被覆する。このように酸化ハフニウムとフッ化マグネシウムとを交互に積層し、合計で１４層積層する。このとき、酸化ハフニウム及びフッ化マグネシウムを被覆する膜厚は、積層するごとに０．０５λずつ増加させる。このように膜厚制御を行えば、本発明が目的とするｓ偏光光束とｐ偏光光束との分離性が広い波長域で優れたものを得ることができる。
【００２６】
この具体例１の酸化ハフニウムとフッ化マグネシウムとの交互積層膜では、ｓ偏光光束とｐ偏光光束との分離性が優れているため、合計１４層で所望とする光学特性を得ることができる。
【００２７】
以上の具体例では可視域（４００〜７００ｎｍ）の光束を良好に偏光させるために、制御波長を４６０ｎｍとし、高屈折率物質及び低屈折率物質それぞれの第１層から最終層までの光学膜厚を０．２５〜０．５５λの範囲で一定に増加させるようにしたものであるが、制御波長を変えること及び被覆する膜厚を光学膜厚の任意の範囲内で一定に増加させることにより、種々の範囲の波長域を利用することが可能である。
【００２８】
この具体例１で得られた偏光フィルタの特性は図２に示すように、ｐ偏光光束については３５０ｎｍ以上（図２では８５０ｎｍまで示す）の透過率を９５％以上とすることができ、ｓ偏光光束については４００〜７４０ｎｍまでの透過率を１０％以下（反射率を９０％以上）とすることができる。
【００２９】
（具体例２）
次に、高屈折率膜を酸化イットリウム（屈折率：１．７８）としたときの具体例２の膜構成を表２に示す。このときのｎH ／ｎL は１．２９であり、ｎH −ｎL は０．４０である。なお、制御波長を４８０ｎｍとし、その他の蒸着条件は具体例１と同じ条件である。
【００３０】
【表２】
この具体例２も、表２からわかるように酸化イットリウム及びフッ化マグネシウムを交互に積層し、合計で２６層積層している。しかし、この具体例２では酸化イットリウム及びフッ化マグネシウムの被覆膜厚を積層するごとに、０．０２５λずつ増加させるようにしたものである。このように具体例１よりも積層数が増加した理由は、高屈折率膜物質と低屈折率膜物質との差が具体例１よりも小さいためである。すなわち、多層膜の積層数を少なくしたい場合には、高屈折率膜物質と低屈折率膜物質との差を大きくすればよい。そして、この具体例２で得られた偏光フィルタの特性は図３に示すように、ｐ偏光光束については３５０ｎｍ以上（図３では８５０ｎｍまで示す）の透過率を９５％以上とすることができ、ｓ偏光光束については３８０〜７５０ｎｍまでの透過率を１０％以下（反射率を９０％以上）とすることができる。
【００３２】
（実施の形態２）
この実施の形態は、偏光フィルタ２を形成する多層膜を積層するごとに順次変化させたものであって、多層膜の第１層目から第２層目、第２層目から第３層目、第３層目から第４層目・・・ごとに膜厚を一定の割合で順次変化させたものである。すなわち、偏光フィルタ２を形成する多層膜の第１層目から最終層目までを１層被覆するごとに被覆膜厚を一定の割合で順次変化させたものである。
【００３３】
（具体例３）その具体例３を以下に示す条件で真空蒸着する。
コート真空度 ：３．０×１０−３Ｐａ
蒸着材 ：酸化ハフニウム（屈折率：２．００）
：フッ化マグネシウム（屈折率：１．３８）
ｎH ／ｎL ：１．２９
ｎH −ｎL ：０．６２
制御波長（λ）：４６０ｎｍ
膜構成 ：表３に示す
【００３４】
【表３】
この表３からわかるように、本発明の偏光フィルタ２は、第１層目に酸化ハフニウムを電子銃加熱により光学膜厚で０．２４λ被覆し、次いで、第２層目にフッ化マグネシウムを電子銃加熱により光学膜厚で０．２６λ被覆する。このように酸化ハフニウムとフッ化マグネシウムとを交互に積層し、合計で１８層積層する。このとき、酸化ハフニウム及びフッ化マグネシウムの被覆膜厚は、表３に示すように第１層目から最終層目までを１層ごとに０．０２λずつ増加させる。このように膜厚制御を行えば、本発明が目的とするｓ偏光光束とｐ偏光光束との分離性が広い波長域で優れたものを得ることができる。
【００３６】
この具体例３の酸化ハフニウムとフッ化マグネシウムとの交互積層膜では、ｓ偏光光束とｐ偏光光束との分離性が優れているため、合計１８層で所望とする光学特性を得ることができる。
【００３７】
この具体例３で得られた偏光フィルタの特性は図４に示すように、ｐ偏光光束については３５０ｎｍ以上（図４では７５０ｎｍまで示す）の透過率を９０％以上とすることができ、ｓ偏光光束については３８０ｎｍ以上（図４では７５０ｎｍまで示す）の透過率を１０％以下（反射率を９０％以上）とすることができる。
【００３８】
（具体例４）
次に、高屈折率膜を酸化イットリウム（屈折率：１．７８）としたときの具体例４の膜構成を表４に示す。このときのｎH ／ｎL は１．２９であり、ｎH −ｎL は０．４０である。なお、制御波長を４６０ｎｍとし、その他の蒸着条件は具体例３と同じ条件である。
【００３９】
【表４】
この具体例４も表４からわかるように、第１層目に酸化イットリウムを光学膜厚で０．２４λ被覆し、次いで、第２層目にフッ化マグネシウムを光学膜厚で０．２５λ被覆する。このように酸化イットリウム及びフッ化マグネシウムを交互に積層し、合計で３４層積層している。このとき、酸化イットリウム及びフッ化マグネシウムの被覆膜厚は、表４に示すように第１層目から最終層目までを１層ごとに０．０１λずつ増加させる。このように具体例３よりも積層数が増加した理由は、高屈折率膜物質と低屈折率膜物質との差が具体例３よりも小さいためである。すなわち、多層膜の積層数を少なくしたい場合には、高屈折率膜物質と低屈折率膜物質との差を大きくすればよい。そして、この具体例４で得られた偏光フィルタの特性は図５に示すように、ｐ偏光光束については３５０ｎｍ以上（図５では７５０ｎｍまで示す）の透過率を９８％以上とすることができ、ｓ偏光光束については３７０ｎｍ以上（図５では７５０ｎｍまでを示す）の透過率を１０％以下（反射率を９０％以上）とすることができる。特に、可視域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）においては、ｐ偏光光束は透過率を９８％以上とし、ｓ偏光光束は透過率を５％以下（反射率９５％以上）とすることができる。
【００４１】
以上の具体例では、光源からの光を直接偏光フィルタに入射させるようにしたが、これに限定されることなく位相差板などを介してもよい。この場合には、偏光フィルタによりｐ偏光光束が反射され、ｓ偏光光束が透過されるようになる。
【００４２】
また、上記具体例では酸化ハフニウムとフッ化マグネシウム及び酸化イットリウムとフッ化マグネシウムを交互に積層したものであったが、これに限定されることなく以下の表５に示した蒸着物質から２つの物質の屈折率差を勘案して組み合わせてもよい。具体的に組み合わせた例を表６に示す。
【００４３】
【表５】
【表６】
本発明のｎH ／ｎL の関係及びｎH −ｎL の関係は、上記したように１．１０≦ｎH ／ｎL ≦１．８０及び０．２０≦ｎH −ｎL ≦１．００をともに満足するものである。しかし、以上で説明した光の偏光フィルタの入射角を４５度とした場合には、ｎH ／ｎL ＞１．８０及び０．２０＞ｎH −ｎL の関係を満たすものでも所望とする波長域の分離性を良好とすることができる。ところが、ｎH ／ｎL ＞１．８０及び０．２０＞ｎH −ｎL を満たすものは、光の入射角が４５度よりも小さくなった場合、所望とする波長域の分離性の悪化が著しく偏光フィルタとして使用できなくなるので好ましくないと判断した。
【００４６】
なお、上記実施の形態では、プリズムについて説明したが、これに限定されることなく、図６に示すような、光源からの光をｐ偏光光束とｓ偏光光束とに分離し、その後ｐ偏光光束をｓ偏光光束にまたはｓ偏光光束をｐ偏光光束にというように、光源からの光を単一偏光に変換できる偏光フィルタと反射膜とを交互に備えた偏光ビームスプリッタ（Ｍ（マルチ）−ＰＢＳ）にも使用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、高屈折率膜及び低屈折率膜の膜厚を一定の割合で順次変化させたことにより、ｓ偏光光束とｐ偏光光束とを広い波長域（特に、可視域）で良好に分離することができる。したがって、光源から発せられる光量の損失を少なく抑えることができるので、光源の出力を上げることなく従来よりも明るい光を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の偏光フィルタを被覆したプリズム型偏光ビームスプリッタの概念図である。
【図２】 具体例１の分光特性を示した図である。
【図３】 具体例２の分光特性を示した図である。
【図４】 具体例３の分光特性を示した図である。
【図５】 具体例４の分光特性を示した図である。
【図６】 本発明の偏光フィルタを被覆したＭ−ＰＢＳの概念図である。
【符号の説明】
１…直角プリズム、２…偏光フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer polarizing filter used in an optical apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in a liquid crystal projector, in the process of decomposing light emitted from a light source into three primary colors of RGB, light is separated into an s-polarized light beam and a p-polarized light beam. Therefore, in order to use only one of the s-polarized light beam and the p-polarized light beam, a polarizing filter has been used. Conventionally, this polarizing filter includes one using an organic film and one using a multilayer interference film.
[0003]
In the case of using an organic film, a polarizing filter is manufactured by adsorbing iodide crystals on polyvinyl alcohol or cellulose. This polarizing filter is used by being attached to a glass prism using an acetoacetyl group-containing acrylic resin adhesive or the like.
[0004]
In the case of using a multilayer interference film, a titanium dioxide film and a silicon dioxide film are alternately laminated with a certain film thickness on a desired surface of a glass prism.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above polarizing filter has the following drawbacks.
[0006]
For those using organic films,
(1) Since the light was polarized by absorbing the light, the light transmitted through the polarizing filter was reduced to less than half.
(2) In order to compensate for the decrease in the amount of transmission, the amount of light from the light source is increased, so it has been necessary to cope with the heat generated from the light source.
[0007]
In the case of using a multilayer interference film,
(1) The p-polarized light beam and the s-polarized light beam could not be separated efficiently. For example, over the entire visible region (400 to 700 nm), there was no one capable of reflecting 90% or more of s-polarized light flux and transmitting 90% or more of p-polarized light flux.
(2) Even if there was something that could be separated efficiently, the range could be separated only within a narrow range of about 100 to 150 nm.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a polarizing filter with a small loss of light quantity from a light source and a wide polarization range. In particular, an object is to provide a polarizing filter that efficiently polarizes the visible region.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention corresponding to claim 1 comprises a multilayer film in a polarizing filter in which a multilayer film including a high refractive index film and a low refractive index film is coated on a prism. the high refractive index film and the low refractive index film with sequentially changing each time coating, the refractive index of the high refractive index film n H, and the refractive index of the low refractive index film was n L, 1.27 ≦ Both the expressions of n H / n L ≦ 1.80 and 0.38 ≦ n H −n L ≦ 1.00 are satisfied.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the polarizing filter according to the first aspect, the thicknesses of the high refractive index film and the low refractive index film are sequentially changed at a constant rate. As the invention corresponding to claims 1 and 2, the desired wavelength region is efficiently separated by sequentially changing the film thickness each time the high refractive index film and the low refractive index film are laminated. be able to. In addition, the sequential change of the film thickness shown here may be either increased or decreased every time coating is performed, and the same effect can be obtained.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the polarizing filter in which a multilayer film including a high refractive index film and a low refractive index film is coated on a prism, at least one layer from the first layer to the last layer of the multilayer film is provided. Each time coating is performed, the coating film thickness is changed sequentially , and when the refractive index of the high refractive index film is n H and the refractive index of the low refractive index film is n L , 1.27 ≦ n H / n L Both ≦ 1.80 and 0.38 ≦ n H −n L ≦ 1.00 are satisfied.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the polarizing filter according to the third aspect, the coating film thickness that changes sequentially every time at least one layer is coated from the first layer to the last layer of the multilayer film is constant. The ratio of As in the invention corresponding to claims 3 and 4, the desired wavelength region is efficiently separated by sequentially changing the film thickness each time one multilayer film forming the polarizing filter is laminated. be able to. In addition, the sequential change of the film thickness shown here may be either increased or decreased every time coating is performed, and the same effect can be obtained.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the polarizing filter according to any one of the first to fourth aspects, one of the s-polarized light beam and the p-polarized light beam in a desired wavelength region out of the light beams incident on the filter. At least 90% or more is reflected, and the other luminous flux is transmitted at least 90% or more.
[0014]
The invention corresponding to claim 6 makes the desired wavelength range visible. By separating the light beam from the light source in this way, it is possible to output the light from the polarization filter without reducing the s-polarized light beam and the p-polarized light beam. Can send.
[0016]
When the value of nH / nL is smaller than 1.10, and when the value of nH -nL is larger than 1.00, the desired wavelength region separation is 90% or higher and 90% or higher. Is not preferable because it cannot be achieved.
[0017]
More preferable ranges are 1.25 ≦ nH / nL ≦ 1.45 and 0.30 ≦ nH−nL ≦ 0.65.
[0018]
In the case where the values of nH / nL and nH-nL are within the range of the present invention, a polarizing filter having better separation can be obtained as nH / nL is larger and nH-nL is smaller.
[0019]
The invention corresponding to claim 8 is the polarizing filter according to claim 7, wherein the low refractive index film is magnesium fluoride. Thereby, a polarizing filter excellent in spectral transmittance and durability can be obtained.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the specific example shown below, the incident angle of light to the polarizing filter is 45 degrees.
[0021]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a prism-type polarizing beam splitter coated with a polarizing filter of the present invention, where 1 is a right-angle prism and 2 is a polarizing filter.
[0022]
(Embodiment 1)
In this embodiment, the multilayer film forming the polarizing filter 2 is sequentially changed every time it is laminated, and the first layer and the second layer, the third layer and the fourth layer of the multilayer film are changed. Are equal in optical film thickness. That is, the first layer of the high refractive index film and the first layer of the low refractive index film, the second layer of the high refractive index film, the second layer of the low refractive index film, and so on forming the multilayer film. The optical film thickness is made equal.
[0023]
(Specific example 1)
As shown in FIG. 1, the polarizing filter 2 of the present invention is formed on a joint surface where the right-angle prism 1 and the right-angle prism 1 are joined. The specific example 1 is vacuum-deposited under the following conditions.
[Table 1]
As can be seen from Table 1, in the polarizing filter 2 of the present invention, hafnium oxide is coated on the first layer of the glass prism with an optical film thickness of 0.25λ by electron gun heating, and then the second layer is covered with a fluorine. Magnesium halide is coated with an optical film thickness of 0.25λ by electron gun heating. In this manner, hafnium oxide and magnesium fluoride are alternately stacked, and a total of 14 layers are stacked. At this time, the film thickness covering hafnium oxide and magnesium fluoride is increased by 0.05λ each time the layers are stacked. By controlling the film thickness in this way, it is possible to obtain an excellent s-polarized light beam and p-polarized light beam, which is an object of the present invention, in a wide wavelength range.
[0026]
In the alternate laminated film of hafnium oxide and magnesium fluoride in Example 1, the separation property between the s-polarized light beam and the p-polarized light beam is excellent, so that desired optical characteristics can be obtained with a total of 14 layers.
[0027]
In the above specific example, in order to favorably polarize a light beam in the visible region (400 to 700 nm), the control wavelength is set to 460 nm, and the optical film thickness from the first layer to the final layer of each of the high refractive index material and the low refractive index material. Is constantly increased in the range of 0.25 to 0.55λ, but by changing the control wavelength and increasing the coating film thickness within an arbitrary range of the optical film thickness, It is possible to use various wavelength ranges.
[0028]
The characteristic of the polarizing filter obtained in this specific example 1 is that the transmittance of 350 nm or more (shown up to 850 nm in FIG. 2) can be 95% or more for the p-polarized light beam as shown in FIG. With respect to the luminous flux, the transmittance from 400 to 740 nm can be 10% or less (reflectance is 90% or more).
[0029]
(Specific example 2)
Next, Table 2 shows the film configuration of Example 2 when the high refractive index film is yttrium oxide (refractive index: 1.78). At this time, nH / nL is 1.29, and nH-nL is 0.40. The control wavelength is 480 nm, and other deposition conditions are the same as those in the first specific example.
[0030]
[Table 2]
As can be seen from Table 2, in Example 2, yttrium oxide and magnesium fluoride are alternately laminated, and a total of 26 layers are laminated. However, in this specific example 2, every time the coating film thickness of yttrium oxide and magnesium fluoride is laminated, it is increased by 0.025λ. The reason why the number of layers is increased as compared with the specific example 1 is that the difference between the high refractive index film material and the low refractive index film material is smaller than the specific example 1. That is, in order to reduce the number of stacked multilayer films, the difference between the high refractive index film material and the low refractive index film material may be increased. The characteristic of the polarizing filter obtained in this specific example 2 is that the transmittance of 350 nm or more (showing up to 850 nm in FIG. 3) for the p-polarized light beam can be 95% or more as shown in FIG. For the s-polarized light beam, the transmittance from 380 to 750 nm can be made 10% or less (the reflectance is 90% or more).
[0032]
(Embodiment 2)
In this embodiment, the multilayer film forming the polarizing filter 2 is sequentially changed each time the multilayer film is laminated, and the first layer to the second layer and the second layer to the third layer of the multilayer film are changed. The film thickness is sequentially changed at a constant rate for each of the third to fourth layers. That is, the coating film thickness is sequentially changed at a constant rate every time one layer is coated from the first layer to the last layer of the multilayer film forming the polarizing filter 2.
[0033]
(Example 3) Example 3 is vacuum-deposited under the following conditions.
Coat vacuum degree: 3.0 × 10 −3 Pa
Vapor deposition material: Hafnium oxide (refractive index: 2.00)
: Magnesium fluoride (refractive index: 1.38)
nH / nL: 1.29
nH-nL: 0.62
Control wavelength (λ): 460 nm
Membrane structure: shown in Table 3
[Table 3]
As can be seen from Table 3, in the polarizing filter 2 of the present invention, hafnium oxide is coated on the first layer with an optical film thickness of 0.24λ by electron gun heating, and then magnesium fluoride is electron-coated on the second layer. An optical film thickness of 0.26λ is coated by gun heating. In this manner, hafnium oxide and magnesium fluoride are alternately stacked, and a total of 18 layers are stacked. At this time, as shown in Table 3, the coating thickness of hafnium oxide and magnesium fluoride is increased by 0.02λ for each layer from the first layer to the final layer. By controlling the film thickness in this way, it is possible to obtain an excellent s-polarized light beam and p-polarized light beam, which is an object of the present invention, in a wide wavelength range.
[0036]
In the alternate laminated film of hafnium oxide and magnesium fluoride of the specific example 3, the separation property between the s-polarized light beam and the p-polarized light beam is excellent, so that desired optical characteristics can be obtained with a total of 18 layers.
[0037]
As shown in FIG. 4, the polarizing filter obtained in this specific example 3 has a transmittance of 350 nm or more (shown up to 750 nm in FIG. 4) for the p-polarized light beam and 90% or more. For the luminous flux, the transmittance of 380 nm or more (shown up to 750 nm in FIG. 4) can be made 10% or less (reflectance is 90% or more).
[0038]
(Specific example 4)
Next, Table 4 shows the film configuration of Example 4 when the high refractive index film is yttrium oxide (refractive index: 1.78). At this time, nH / nL is 1.29, and nH-nL is 0.40. The control wavelength is 460 nm, and the other deposition conditions are the same as those in the specific example 3.
[0039]
[Table 4]
As can be seen from Table 4, in Example 4, the first layer is coated with yttrium oxide by an optical film thickness of 0.24λ, and then the second layer is coated with magnesium fluoride by an optical film thickness of 0.25λ. . In this way, yttrium oxide and magnesium fluoride are alternately stacked, and a total of 34 layers are stacked. At this time, as shown in Table 4, the coating thickness of yttrium oxide and magnesium fluoride is increased by 0.01λ for each layer from the first layer to the final layer. The reason why the number of layers is increased as compared with the specific example 3 is that the difference between the high refractive index film material and the low refractive index film material is smaller than the specific example 3. That is, in order to reduce the number of stacked multilayer films, the difference between the high refractive index film material and the low refractive index film material may be increased. The characteristic of the polarizing filter obtained in this specific example 4 is that, as shown in FIG. 5, with respect to the p-polarized light beam, the transmittance of 350 nm or more (shown up to 750 nm in FIG. 5) can be 98% or more. With respect to the s-polarized light beam, the transmittance of 370 nm or more (showing up to 750 nm in FIG. 5) can be made 10% or less (the reflectance is 90% or more). In particular, in the visible region (400 nm to 700 nm), the p-polarized light beam can have a transmittance of 98% or more, and the s-polarized light beam can have a transmittance of 5% or less (reflectance of 95% or more).
[0041]
In the above specific example, the light from the light source is directly incident on the polarizing filter, but the present invention is not limited to this, and a retardation plate or the like may be used. In this case, the p-polarized light beam is reflected by the polarizing filter, and the s-polarized light beam is transmitted.
[0042]
Further, in the above specific example, hafnium oxide and magnesium fluoride and yttrium oxide and magnesium fluoride were alternately laminated. However, the present invention is not limited to this, and two substances from the vapor deposition materials shown in Table 5 below are used. These may be combined in consideration of the refractive index difference. Table 6 shows an example of a specific combination.
[0043]
[Table 5]
[Table 6]
As described above, the nH / nL relationship and the nH-nL relationship of the present invention satisfy both 1.10 ≦ nH / nL ≦ 1.80 and 0.20 ≦ nH−nL ≦ 1.00. . However, when the incident angle of the light polarization filter described above is set to 45 degrees, the desired wavelength band can be separated even if the relationship of nH / nL> 1.80 and 0.20> nH−nL is satisfied. Property can be improved. However, those satisfying nH / nL> 1.80 and 0.20> nH−nL have a marked deterioration in the separability in a desired wavelength region when the incident angle of light is smaller than 45 degrees. Since it cannot be used as, it was judged that it was not preferable.
[0046]
In the above-described embodiment, the prism has been described. However, the present invention is not limited to this, and the light from the light source is separated into a p-polarized light beam and an s-polarized light beam as shown in FIG. A polarizing beam splitter (M (multi) -PBS) having alternately a polarizing filter and a reflective film that can convert light from a light source into a single polarized light, such as s-polarized light beam or s-polarized light beam to p-polarized light beam. ) Can also be used.
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, the film thicknesses of the high refractive index film and the low refractive index film are sequentially changed at a constant rate, so that the s-polarized light flux and the p-polarized light flux are excellent in a wide wavelength range (particularly in the visible range). Can be separated. Therefore, the loss of the amount of light emitted from the light source can be suppressed to a low level, so that brighter light than before can be supplied without increasing the output of the light source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a prism type polarizing beam splitter coated with a polarizing filter of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the spectral characteristics of Example 1. FIG.
FIG. 3 is a graph showing spectral characteristics of Example 2.
4 is a graph showing spectral characteristics of Example 3. FIG.
5 is a graph showing spectral characteristics of Example 4. FIG.
FIG. 6 is a conceptual diagram of M-PBS coated with the polarizing filter of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... right angle prism, 2 ... polarizing filter
Claims (6)
１．２７≦ｎ H ／ｎ L ≦１．８０
０．３８≦ｎ H −ｎ L ≦１．００ In a polarizing filter in which a multilayer film in which a high refractive index film and a low refractive index film are alternately laminated is coated on a prism, the coating thickness of each of the high refractive index film and the low refractive index film constituting the multilayer film is The high refractive index film and the low refractive index film are sequentially changed. When the refractive index of the high refractive index film is n H and the refractive index of the low refractive index film is n L , the following equation is obtained. A polarizing filter characterized by satisfying both.
1.27 ≦ n H / n L ≦ 1.80
0.38 ≦ n H −n L ≦ 1.00
１．２７≦ｎ H ／ｎ L ≦１．８０
０．３８≦ｎ H −ｎ L ≦１．００ In a polarizing filter in which a multilayer film in which a high refractive index film and a low refractive index film are alternately laminated is coated on a prism, every time at least one layer from the first layer to the last layer of the multilayer film is coated The film thickness is changed sequentially , and when the refractive index of the high refractive index film is n H and the refractive index of the low refractive index film is n L , both of the following expressions are satisfied: Polarizing filter.
1.27 ≦ n H / n L ≦ 1.80
0.38 ≦ n H −n L ≦ 1.00
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