JP6941919B2 - 光学機器及びプリズム - Google Patents
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Description
前記プリズムは、前記一対の反射面の稜線が前記観察光学系の瞳を分割するよう配置されており、
前記プリズムの一対の反射面は、
(a)少なくとも2層の誘電体膜からなる誘電体多層膜、及び
(b)前記誘電体多層膜の上に積層された金属膜を有しており、
前記誘電体多層膜は、隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なり、各誘電体膜の光学膜厚が5 nm以上であることを特徴とする。
前記一対の反射面は、
(a)少なくとも2層の誘電体膜からなる誘電体多層膜、及び
(b)前記誘電体多層膜の上に積層された金属膜を有しており、
前記誘電体多層膜は、隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なり、各誘電体膜の光学膜厚が5 nm以上であることを特徴とする。
前記プリズムはペンタダハプリズム、ペシャンプリズム又はアミチプリズムであるのが好ましい。
本発明の光学機器は、呼び面角90°で交わる一対の反射面を有するプリズムと、少なくとも1枚のレンズとを備えた観察光学系を有する光学機器であって、前記プリズムは、前記一対の反射面の稜線が前記観察光学系の瞳を分割するよう配置されており、前記プリズムの一対の反射面は、(a)少なくとも2層の誘電体膜からなる誘電体多層膜、及び(b)前記誘電体多層膜の上に積層された金属膜を有しており、前記誘電体多層膜は、隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なり、各誘電体膜の光学膜厚が5 nm以上であることを特徴とする。
本発明の光学機器は、基材(プリズム)と金属膜との間に、2層以上の誘電体膜からなる誘電体多層膜を設ける。前記誘電体多層膜は、隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なり、各誘電体膜の光学膜厚が5 nm以上である。前記誘電体膜のうち、最も高い屈折率を有する誘電体膜と最も低い屈折率を有する誘電体膜との屈折率差が0.2以上であるのが好ましい。さらに、最も高い屈折率を有する誘電体膜と前記金属膜に最も近い側の誘電体膜との屈折率差が0.2以上であるのが好ましい。前記誘電体膜のうち最も前記プリズムに近い側の誘電体膜は前記プリズムに隣接しているのが好ましい。
金属膜は銀、アルミニウム、金、銅、ニッケル、クロム、白金、ロジウム、錫、亜鉛及びマグネシウムからなる金属群から選ばれた1種からなる単体膜、又は前記金属群から選ばれた少なくとも1種を含む合金であるのが好ましい。これらの材料からなる金属膜は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法によって形成することができる。また複数の種類の異なる金属膜を形成しても良い。金属膜は、外部からの可視光が入射しない厚さ、すなわち不透明(可視光に対する透過率が実質的に0%)となる厚さで形成するのが好ましい。金属膜の前記可視光に対する透過率は、0.01%以下であるのが好ましく、0.001以下であるのがより好ましい。
本発明のプリズムは、呼び面角90°で交わる一対の反射面を有するプリズムであって、前記一対の反射面は、(a)少なくとも2層の誘電体膜からなる誘電体多層膜、及び(b)前記誘電体多層膜の上に積層された金属膜を有しており、前記誘電体多層膜は、隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なり、各誘電体膜の光学膜厚が5 nm以上であることを特徴とする。
s偏光とp偏光との位相差について、図1の通り座標を定義する。入射光線1と出射光線2とは紙面に平行であり、光線方向をz軸、紙面と平行でz軸と垂直な方向をx軸、紙面と垂直で紙面から出る方向をy軸とした。この場合にはy軸がs偏光で、x軸がp偏光に相当する。光線入射角θiと出射角θoとは反射の定義から等しくなる。位相差の定義では、未成膜基材と空気との界面3におけるs偏光とp偏光との位相差は、入射した光線がブリュスター角に達するまでは0°、ブリュスター角から臨界角までは180°、臨界角以上では角度に依存した値となる。図2に、屈折率nd=1.516のS-BSL7(株式会社オハラ製)を基材として用いた場合の、波長550 nmにおけるs偏光とp偏光との位相差の入射角度依存性を示す。図2において、ブリュスター角が33.4°、臨界角が41.3°となる。
プリズムとして、一眼レフカメラのファインダ光学系に用いられたペンタダハプリズムの場合を例に挙げて金属単層膜の効果について説明する。この場合、一眼レフカメラの焦点板で拡散される光束が、ペンタダハプリズムのダハ面に入射角49°を中心とした光束として入射する。ペンタダハプリズムの基材としてS-BSL7(nd=1.516、臨界角θ=41.3°)を用い、その反射面(ダハ面)にAg、Al、Au、Cu、Ni及びCrの金属単層膜を不透明(不透過)になる膜厚で形成した。このときs偏光とp偏光との位相差は134°となった。
S-BSL7(nd=1.516)基材にTiO2(nd=2.304)からなる光学膜厚55 nmの誘電体膜、及びAl2O3(nd=1.635)からなる光学膜厚103 nmの誘電体膜を順次形成し、さらに銀(nd=0.059、kd=3.643、kdはd線での吸収係数)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体及び金属の多層膜を形成した面に、S-BSL7基材内部から49°で入射した光の反射率を図7-1に、s偏光とp偏光の位相差を図7-2に示す。
株式会社オハラ製S-LAH66(nd=1.773)基材にTa2O5(nd=2.038)からなる光学膜厚33 nmの誘電体膜、及びSiO2(nd=1.468)からなる光学膜厚67 nmの誘電体膜を順次形成し、さらにアルミニウム(nd=0.932、kd=6.241)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体及び金属の多層膜を形成した面に、S-LAH66基材内部から49°で入射した光の反射率を図8-1に、s偏光とp偏光の位相差を図8-2に示す。
株式会社オハラ製S-LAL14(nd=1.697)基材にTiO2(nd=2.304)からなる光学膜厚101 nmの誘電体膜、MgF2(nd=1.388)からなる光学膜厚29 nmの誘電体膜、及びAl2O3(nd=1.635)からなる光学膜厚30 nmの誘電体膜を順次形成し、さらに金(nd=0.276、kd=2.916)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体及び金属の多層膜を形成した面に、S-LAL14基材内部から49°で入射した光の反射率を図9-1に、s偏光とp偏光の位相差を図9-2に示す。
株式会社オハラ製S-FSL5(nd=1.488)基材にZrO2(nd=1.936)からなる光学膜厚120 nmの誘電体膜、SiO2(nd=1.468)からなる光学膜厚31 nmの誘電体膜、及びAl2O3(nd=1.635)からなる光学膜厚30 nmの誘電体膜を順次形成し、さらに銅(nd=0.538、kd=2.861)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体及び金属の多層膜を形成した面に、S-FSL5基材内部から49°で入射した光の反射率を図10-1に、s偏光とp偏光の位相差を図10-2に示す。
S-BSL7(nd=1.516)基材にMgF2(nd=1.388)からなる光学膜厚34 nmの誘電体膜、Ta2O5(nd=2.038)からなる光学膜厚57 nmの誘電体膜、及びMgF2(nd=1.388)からなる光学膜厚127 nmの誘電体膜を順次形成し、さらにニッケル(nd=1.850、kd=3.465)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体及び金属の多層膜を形成した面に、S-BSL7基材内部から49°で入射した光の反射率を図11-1に、s偏光とp偏光の位相差を図11-2に示す。
S-BSL7(nd=1.516)基材にTa2O5(nd=2.038)からなる光学膜厚15 nmの誘電体膜、SiO2(nd=1.468)からなる光学膜厚101 nmの誘電体膜、Ta2O5(nd=2.038)からなる光学膜厚52 nmの誘電体膜、SiO2(nd=1.468)からなる光学膜厚146 nmの誘電体膜を順次形成し、さらにクロム(nd=2.902、kd=2.045)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体及び金属の多層膜を形成した面に、S-BSL7基材内部から49°で入射した光の反射率を図12-1に、s偏光とp偏光の位相差を図12-2に示す。
S-BSL7(nd=1.516)基材にTiO2(nd=2.304)からなる光学膜厚17 nmの誘電体膜、SiO2(nd=1.468)からなる光学膜厚90 nmの誘電体膜、TiO2(nd=2.304)からなる光学膜厚59 nmの誘電体膜、SiO2(nd=1.468)からなる光学膜厚78 nmの誘電体膜、及びAl2O3(nd=1.635)からなる光学膜厚30 nmの誘電体膜を順次形成し、さらに銀(nd=0.059、kd=3.643)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体及び金属の多層膜を形成した面に、S-BSL7基材内部から41°で入射した光の反射率を図13-1に、s偏光とp偏光の位相差を図13-2に示す。
S-LAH66(nd=1.773)基材にTiO2(nd=2.304)からなる光学膜厚36 nmの誘電体膜、Al2O3(nd=1.635)からなる光学膜厚102 nmの誘電体膜、TiO2(nd=2.304)からなる光学膜厚95 nmの誘電体膜、及びAl2O3(nd=1.635)からなる光学膜厚146 nmの誘電体膜を順次形成し、さらに銀(nd=0.059、kd=3.643)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体及び金属の多層膜を形成した面に、S-LAH66基材内部から60°で入射した光の反射率を図14-1に、s偏光とp偏光の位相差を図14-2に示す。
S-BSL7(nd=1.516)基材に銀(nd=0.059、kd=3.643)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この金属膜からなる反射膜を形成した面に、S-BSL7基材内部から49°で入射した光の反射率を図15-1に、s偏光とp偏光の位相差を図15-2に示す。
S-BSL7(nd=1.516)基材にAl2O3(nd=1.635)からなる光学膜厚213 nmの誘電体膜を形成し、さらに銀(nd=0.059、kd=3.643)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体膜及び金属膜からなる反射膜を形成した面に、S-BSL7基材内部から49°で入射した光の反射率を図16-1に、s偏光とp偏光の位相差を図16-2に示す。
S-BSL7(nd=1.516)基材にSiO2(nd=1.468)からなる光学膜厚52 nmの誘電体膜形成し、さらに銀(nd=0.059、kd=3.643)からなる金属膜を不透明になる膜厚で形成した。この誘電体膜及び金属膜からなる反射膜を形成した面に、S-BSL7内部から49°で入射した光の反射率を図17-1に、s偏光とp偏光の位相差を図17-2に示す。
2・・・出射光線
3・・・界面
4・・・ダハ面
Claims (10)
- 呼び面角90°で交わる一対の反射面を有するプリズムと、少なくとも1枚のレンズとを備えた観察光学系を有する光学機器であって、
前記プリズムは、前記一対の反射面の稜線が前記観察光学系の瞳を分割するよう配置されており、
前記プリズムの一対の反射面は、
(a)少なくとも2層の誘電体膜からなる誘電体多層膜、及び
(b)前記誘電体多層膜の上に積層された金属膜を有しており、
前記誘電体多層膜は、隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なり、各誘電体膜の光学膜厚が5 nm以上であり、最も高い屈折率を有する誘電体膜と最も低い屈折率を有する誘電体膜との屈折率差が0.2以上0.836以下であり、
前記金属膜が銀、金、銅、ニッケル、クロム、白金、ロジウム、錫、亜鉛及びマグネシウムからなる金属群から選ばれた1種からなる単体膜、又は前記金属群から選ばれた少なくとも1種を含む合金の膜であり、
可視波長域の波長400〜700 nmにおいて、前記プリズム内部からの光束が前記反射面で反射したときのs偏光とp偏光との位相差が±20°未満であることを特徴とする光学機器。 - 請求項1に記載の光学機器において、前記誘電体多層膜は、最も高い屈折率を有する誘電体膜と前記金属膜に最も近い側の誘電体膜との屈折率差が0.2以上であることを特徴とする光学機器。
- 請求項1又は2に記載の光学機器において、前記誘電体多層膜が少なくとも1層の屈折率1.8以上の高屈折率膜と少なくとも1層の屈折率1.8未満の低屈折率膜とを含み、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜との屈折率差が0.2以上であることを特徴とする光学機器。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の光学機器において、前記誘電体膜のうち最も前記プリズムに近い側の誘電体膜は前記プリズムに隣接しており、前記金属膜は可視光に対する透過率が実質的に0%となる膜厚を有していることを特徴とする光学機器。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の光学機器において、誘電体膜がTiO2、Nb2O5、Ta2O5、La2O3、ZrO2、HfO2、Y2O3、WO3、CeO2、SnO2、MgO、SiO、Al2O3、CeF3、YF3、LaF3、SiO2、CaF2、MgF2及びAlF3からなる誘電体群から選ばれた少なくとも1種、又は前記誘電体群から選ばれた少なくとも1種を含む化合物からなることを特徴とする光学機器。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の光学機器において、前記誘電体多層膜の層数が2〜5層であることを特徴とする光学機器。
- 呼び面角90°で交わる一対の反射面を有するプリズムであって、
前記一対の反射面は、
(a)少なくとも2層の誘電体膜からなる誘電体多層膜、及び
(b)前記誘電体多層膜の上に積層された金属膜を有しており、
前記誘電体多層膜は、隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なり、各誘電体膜の光学膜厚が5 nm以上であり、最も高い屈折率を有する誘電体膜と最も低い屈折率を有する誘電体膜との屈折率差が0.2以上0.836以下であり、
前記金属膜が銀、金、銅、ニッケル、クロム、白金、ロジウム、錫、亜鉛及びマグネシウムからなる金属群から選ばれた1種からなる単体膜、又は前記金属群から選ばれた少なくとも1種を含む合金の膜であり、
可視波長域の波長400〜700 nmにおいて、前記プリズム内部からの光束が前記反射面で反射したときのs偏光とp偏光との位相差が±20°未満であることを特徴とするプリズム。 - 請求項7に記載のプリズムはペンタダハプリズムであることを特徴とするプリズム。
- 請求項7に記載のプリズムはペシャンプリズムであることを特徴とするプリズム。
- 請求項7に記載のプリズムはアミチプリズムであることを特徴とするプリズム。
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