JP5344539B2 - 光学素子及び光学機器 - Google Patents
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Description
図1に示した構成では、第1の層011がx,y方向においてそれぞれ、屈折率(以下、最大屈折率という)nhと屈折率(以下、最小屈折率という)nlを有する。また、第1の層011の両側において、第2の層012及び第3の層013が第1の層011に隣接している。
式(8)の条件について、図2の屈折率構造を例として説明する。この屈折率構造でのnh−nt1、nh−nt2、nl−nt1、nl−nt2を比較すると、nh−nt1で示される屈折率差が最も大きくなる。このため、式(3)のnはnhとなる。つまり、図2の屈折率構造では、図2(a)における第1の層011の光学膜厚021が、λ/2の自然数倍となっている。このような屈折率構造を採用することで、屈折率の変化に対して第1の層011の光学膜厚021は、理想的な値であるλ/2となる。
図19には、挿入層を設けた光学素子の構成例を示す。191は第1の層、192は第2の層、193は第3の層である。196は第1の層191と第3の層193との間に配置された挿入層(第2の挿入層)である。挿入層193は、均質な等方性媒質により形成された薄膜である。194は基板、195は第1〜第3の層191〜193と挿入層196とにより構成される反射防止層(反射防止膜)である。
式(5),(6)は、0次の有効屈折率法と呼ばれる手法に基づく。この手法は、構造異方性層を構成する材料とその充填率ff{=a/(a+b)}によって、その層の屈折率を求めることができる。厳密には、構造の間隔や使用する波長等も影響するが、ここではこれらの説明は省略する。
比較例1では、屈折率1.80の基板を用意し、その表面に光学異方性層(第1の層)を形成した。さらに、その表面に屈折率1.38、物理膜厚100nmの薄膜を積層した。光学異方性層には、屈折率1.8の構造を使用波長より小さい一次元格子状に形成した。充填率は、0.80とした。光学異方性層の屈折率は、nxが1.67で、nyが1.50であった。光学異方性層の物理膜厚は825nmとした。本比較例の反射率特性を図12に示す。
比較例2では、屈折率1.53の基板を用意し、その表面に屈折率2.30、膜厚120nmの薄膜を積層し、さらにその表面に光学異方性層(第1の層)を積層した。また、光学異方性層の表面に、屈折率1.38、膜厚100nmの薄膜を積層した。光学異方性層には、屈折率2.3の構造を、使用波長より小さい一次元格子状に形成した。充填率は0.80とした。光学異方性層の屈折率は、nxが2.11で、nyが1.69であった。光学異方性層の物理膜厚は、325nmとした。本比較例の反射率特性を図13に示す。
012,192 第2の層
013,193 第3の層
014,061,161,171,194 基板
015,195 反射防止層
062 構造異方性層(第1の層)
063,064 材料
Claims (9)
- 光学異方性を持つ媒質により形成された第1の層を含む光学素子であって、
該光学素子に入射する、偏光方向が互いに異なる第1の偏光及び第2の偏光に対する中心波長λでの前記第1の層の屈折率nh、 nl(nh>nl)の差が0.1以上であり、
前記第1の層の両側において該第1の層に光学的に隣接し、それぞれ等方性媒質により形成された第2の層及び第3の層の前記中心波長での屈折率をそれぞれnt1 、nt2とし、前記屈折率n h、 n l のうち前記第2の層及び前記第3の層の屈折率n t1 、n t2 との差が大きい方の屈折率をnとし、前記第1の層の厚みをdとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする光学素子。
- 光学異方性を持つ媒質により形成された第1の層を含む光学素子であって、
該光学素子に入射する、偏光方向が互いに異なる第1の偏光及び第2の偏光に対する中心波長λでの前記第1の層の屈折率nh、 nl(nh>nl)の差が0.1以上であり、
前記第1の層の両側において該第1の層に光学的に隣接し、それぞれ等方性媒質により形成された第2の層及び第3の層の前記中心波長での屈折率をそれぞれnt1 、nt2とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする光学素子。
- 前記屈折率nh 、nlのうち前記第2の層及び前記第3の層の屈折率nt1 、nt2との差が大きい方の屈折率をnとし、前記第1の層の厚みをdとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項2に記載の光学素子。
- 前記第1の層と前記第2の層との間に配置された第1の挿入層、及び前記第1の層と前記第3の層との間に配置された第2の挿入層のうち少なくとも一方を有し、
前記中心波長での前記第1の挿入層の屈折率をnO1、層の厚みをdO1とし、前記第2の挿入層の屈折率をnO2、層の厚みをdO2とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の光学素子。
- 光学異方性を持つ媒質により形成された第1の層を含む光学素子であって、
該光学素子に入射する、偏光方向が互いに異なる第1の偏光及び第2の偏光に対する中心波長λでの前記第1の層の屈折率n h、 n l (n h >n l )の差が0.1以上であり、
前記第1の層の両側において該第1の層に光学的に隣接し、それぞれ等方性媒質により形成された第2の層及び第3の層の前記中心波長での屈折率をそれぞれn t1 、n t2 とし、
前記第1の層と前記第2の層との間に配置された第1の挿入層、及び前記第1の層と前記第3の層との間に配置された第2の挿入層のうち少なくとも一方を有し、
前記中心波長での前記第1の挿入層の屈折率をn O1 、層の厚みをd O1 とし、前記第2の挿入層の屈折率をn O2 、層の厚みをd O2 とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする光学素子。
- 前記第1の層は、前記中心波長より小さい構造が複数形成されることによる構造異方性を有する層であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の光学素子。
- 前記第1の層は、無機材料により形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の光学素子。
- 該光学素子は、位相板であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の光学素子。
- 請求項1から8のいずれか1つに記載の光学素子を有することを特徴とする光学機器。
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