JP4789541B2

JP4789541B2 - 偏光分離素子

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Publication number: JP4789541B2
Application number: JP2005230681A
Authority: JP
Inventors: 伸一郎戸田
Original assignee: KOGAKUGIKEN CORP.
Current assignee: KOGAKUGIKEN CORP.
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2025-08-09
Also published as: JP2007047374A

Description

本発明は偏光分離素子に係り、特に紫外光領域から近赤外光領域の入射光に対応する偏光分離素子に関する。

従来、偏光分離素子（ＰＢＳ）としてローションプリズムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のローションプリズムは、四ほう酸リチウム単結晶（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７単結晶）からなるものであり、少なくとも紫外光領域の波長１９０ｎｍ程度から近赤外光領域側にかけて使用することが可能である。
また、他の偏光分離素子としては、ガラス基板等に光学薄膜を形成した光学薄膜ＰＢＳ，異方性光学結晶を接着剤で接合したグラン−トムソン型ＰＢＳ，異方性光学結晶を空気層を介して対向させたグラン−テーラー型ＰＢＳ，異方性光学結晶を接合したウォーラストンプリズムが知られている。

特開２０００−３２９９３７号公報（第３頁、第２図）

しかしながら、特許文献１のようなローションプリズムは、偏光分離した２本の光線が同方向に出射されその分離角が小さく、分離角の大きさが波長に依存するので、広帯域化ができないという問題がある。

また、光学薄膜ＰＢＳは、安価に製造できるものの、透過光および反射光の消光比を高めることが難しいという問題がある。
グラン−トムソン型ＰＢＳは、接着剤によって紫外光が吸収されてしまうため紫外光領域で使用できないという問題がある。
グラン−テーラー型ＰＢＳは、一般的に反射光の消光比が悪いと共に、開口が狭く使用用途が限定されるという問題がある。
ウォーラストンプリズムは、偏光分離した２本の光線が共に直進しないこと、分離角が小さいこと、分離角が波長依存性を有し広帯域化できない等の問題がある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、紫外光領域から近赤外光領域まで使用することが可能であり、開口が広く、且つ、高い消光比を有する偏光分離素子を提供することにある。

前記課題は、本発明によれば、第１プリズムと、第２プリズムと、前記第１プリズムと第２プリズムとの間に介在すると共にオプティカルコンタクトにて接合された平板とを備えた偏光分離素子であって、前記第１プリズムは、外部からの入射光を入射させるための第１入射面と、該第１入射面と所定の角度をなし外部からの入射光を透過および反射する第１透過光出射面と、を備え、前記第２プリズムは、前記第１プリズムからの透過光を外部へ出射させる第２透過光出射面と、該第２透過光出射面と所定の角度をなす第２入射面と、を備え、前記平板は、前記第１透過光出射面と前記第２入射面によって挟持され、前記第１プリズムと前記第２プリズムは、異方性結晶材料であるＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７で形成され、前記平板は、異方性結晶材料であるα‐ＳｉＯ_２（水晶）で形成され、前記第１プリズムには、前記第１透過光出射面で反射された反射光が略垂直に入射するように角度設定され、該反射光を外部へ透過させるための第１反射光出射面が形成され、前記第１プリズム、前記第２プリズムおよび前記平板は、その光学軸が同一方向に設定され、前記第１入射面と略平行かつ前記第１透過光出射面と略平行な第１方向、または、該第１方向に対して略垂直かつ前記第１入射面と略平行な第２方向に設定されることにより解決される。

このように本発明の偏光分離素子は、第１プリズムと第２プリズムとが平板を介して接続された構成であり、第１プリズム，第２プリズムはＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７で形成され、平板はα‐ＳｉＯ_２で形成される。Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７とα‐ＳｉＯ_２は、後述するように異常光屈折率が紫外光領域から近赤外光領域まで略一致しており、屈折率の大きい順にＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７の常光屈折率，Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７とα‐ＳｉＯ_２の異常光屈折率，α‐ＳｉＯ_２の常光屈折率となっている。

したがって、本発明では、所定の角度を適当に設定することにより、第１プリズムに入射した入射光のうち常光線を第１プリズムと平板との界面で全反射させ、異常光線をこの界面を透過して平板を介して第２プリズムに透過させる構成とすることができる。このとき、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７とα‐ＳｉＯ_２の異常光屈折率が紫外光領域から近赤外光領域まで略一致しているので、異常光線はほとんど界面において反射されることなく界面を透過する。これにより、界面における反射光および透過光の消光比を極めて高く保持することができる。そして、本発明の偏光分離素子では、消光比の極めて高い反射光および透過光をそれぞれ第１プリズムの第１反射光出射面，第２プリズムの第２透過光出射面から大きな分離角度で外部へ出射させることができる。
また、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７とα‐ＳｉＯ_２は紫外光領域から近赤外光領域まで透明であるため、本発明の偏光分離素子は、この範囲において用いることが可能となる。

また、前記課題は、本発明によれば、第１プリズムと、第２プリズムと、前記第１プリズムと第２プリズムとの間に介在すると共にオプティカルコンタクトにて接合された平板とを備えた偏光分離素子であって、前記第１プリズムは、外部からの入射光を入射させるための第１入射面と、該第１入射面と所定の角度をなし外部からの入射光を透過および反射する第１透過光出射面と、を備え、前記第２プリズムは、前記第１プリズムからの透過光を外部へ出射させる第２透過光出射面と、該第２透過光出射面と所定の角度をなす第２入射面と、を備え、前記平板は、前記第１透過光出射面と前記第２入射面によって挟持され、前記第１プリズムと前記第２プリズムは、異方性結晶材料であるＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７で形成され、前記平板は、異方性結晶材料であるα‐ＳｉＯ_２で形成され、前記第１プリズムには、前記第１透過光出射面で反射された反射光を、前記第２プリズム側へ反射させるための第１反射光反射面が形成され、前記第２プリズムには、前記第１反射光反射面で反射された反射光が略垂直に入射するように角度設定され、該反射光を外部へ出射させるための第２反射光出射面が形成され、前記第１プリズム、前記第２プリズムおよび前記平板は、その光学軸が同一方向に設定され、前記第１入射面と略平行かつ前記第１透過光出射面と略平行な第１方向、または、該第１方向に対して略垂直かつ前記第１入射面と略平行な第２方向に設定されることにより解決される。

このように本発明の偏光分離素子は、第１プリズムと第２プリズムとが平板を介して接続された構成であり、第１プリズム，第２プリズムはＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７で形成され、平板はα‐ＳｉＯ_２で形成される。
したがって、本発明では、所定の角度を適当に設定することにより、第１プリズムに入射した入射光のうち常光線を第１プリズムと平板との界面で全反射させ、異常光線をこの界面を透過して平板を介して第２プリズムに透過させる構成とすることができる。このとき、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７とα‐ＳｉＯ_２の異常光屈折率が紫外光領域から近赤外光領域まで略一致しているので、異常光線はほとんど界面において反射されることなく界面を透過する。これにより、界面における反射光および透過光の消光比を極めて高く保持することができる。

そして、本発明の偏光分離素子では、消光比の極めて高い反射光は、第１プリズムの第１反射光反射面によって第２プリズム側へ反射され、第２プリズムの第２反射光出射面から外部へ出射される。また、界面における透過光は、第２プリズムの第２透過光出射面から外部へ出射される。このように反射光の反射方向が第１反射光反射面によって変更されるので、反射光および透過光を大きな分離角度で外部へ出射させることができる。
また、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７とα‐ＳｉＯ_２は紫外光領域から近赤外光領域まで透明であるため、本発明の偏光分離素子は、この範囲において用いることが可能となる。

また、前記第１反射光反射面は、前記第２透過光出射面から出射する透過光に対して、該第１反射光反射面で反射された反射光を略直行させるように形成されると好適である。

本発明の偏光分離素子は、第１プリズムと第２プリズムとを平板を介して接合した構成であり、第１プリズム，第２プリズムはＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７で形成され、平板はα‐ＳｉＯ_２で形成されている。これら光学材料は紫外光領域から近赤外光領域まで透明であると共に、異常光屈折率が紫外光領域から近赤外光領域まで略一致している。この光学的性質により、本発明の偏光分離素子は、第１プリズムと平板との界面において、第１プリズムから入射した入射光のうち異常光はほとんど反射なしに透過させ、一方、常光線は全反射させることができる。これにより、消光比の極めて高い反射光および透過光を得ることができる。また、開口を広くすることが可能である。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する構成等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図１〜図４は本発明の一実施形態に係るものであり、図１は偏光分離素子の構成を表す説明図、図２は偏光分離素子を構成する光学結晶の波長と屈折率との関係を表すグラフ、図３は偏光分離素子の入射角と反射率との関係を表すグラフ、図４は偏光分離素子の反射光の波長と消光比の関係を表わすグラフである。
図５、図７、図１０は本発明の他の実施形態に係るものであり、図５、図７は偏光分離素子の構成を表す説明図、図１０は図７の偏光分離素子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。
また、図６、図８、図９、図１１は参考例に係るものであり、図６、図８は偏光分離素子の構成を表す説明図、図９は図６の偏光分離素子の入射角と反射率との関係を表すグラフ、図１１は図８の偏光分離素子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。

本実施形態の偏光分離素子１は、紫外光領域から可視光領域，近赤外光領域まで対応可能なグラン−トムソンプリズム型の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）である。図１に示すように、本例の偏光分離素子１は、第１プリズム１０と第２プリズム２０とを平板３０を介して接合した構成である。第１プリズム１０と第２プリズム２０は、同一の異方性結晶材料であるＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７で形成されている。また、平板３０は、異方性結晶材料であるα−ＳｉＯ_２（水晶）で形成されている。

第１プリズム１０には、光軸Ｌに対して略垂直であり外部からの入射光を入射させるための第１入射面１１と、外部からの入射光を透過および反射する第１透過光出射面１２と、第１透過光出射面１２で反射された反射光を外部へ透過させるための第１反射光出射面１３が形成されている。第１入射面１１と第１透過光出射面１２がなす角度は、所定角度Ａ（本例では約７６度）に設定されている。

本例では、光軸Ｌに沿って第１入射面１１から入射した入射光は、そのうち常光線が第１透過光出射面１２によって全反射される。一方、後述するように異常光線は、第１透過光出射面１２を透過して光軸Ｌに沿って平板３０および第２プリズム２０を通過して外部へ出射される。
本例では、反射光（常光線）は、光軸Ｌと略２８度の角度をなす方向に反射される。第１反射光出射面１３は、この反射光が略垂直に入射するように角度設定されている。そして、第１反射光出射面１３に入射した反射光は、第１反射光出射面１３から外部へ出射する。
このように、本例では、常光線と異常光線を２方向に分離することが可能であり、その分離角を約２８度と大きく設定することができる。

第２プリズム２０には、第１プリズム１０から透過光を入射させるための第２入射面２２と、第１プリズム１０から光軸Ｌに沿って第１透過光出射面１２および第２入射面２２を透過した透過光を外部へ出射させる第２透過光出射面２１が形成されている。第２透過光出射面２１と第２入射面２２のなす角度は、所定角度Ａ（本例では約７６度）に設定されている。

また、平板３０は、略平行な入射面３１，出射面３２を有する薄板状の部材である。
そして、偏光分離素子１は、平板３０が第１プリズム１０の第１透過光出射面１２と第２プリズム２０の第２入射面２２に挟持されて構成されている。すなわち、偏光分離素子１は、第１プリズム１０の第１透過光出射面１２に平板３０の入射面３１が接合され、平板３０の出射面３２に第２プリズム２０の第２入射面２２が接合されている。これらは、接着剤を用いずにオプティカルコンタクトによって接合されている。したがって、第１プリズム１０から第２プリズム２０への透過光が接着剤によって吸収されてしまう不都合が生じない。
平板３０を介して第１プリズム１０と第２プリズム２０が接合されることにより、第１プリズム１０の第１入射面１１と第２プリズム２０の第２透過光出射面２１は、略平行となる。

本例では、第１プリズム１０，第２プリズム２０および平板３０の光学軸は、同一方向に設定されており、その方向は、第１入射面１１および第２透過光出射面２１と略平行（光軸Ｌに対して垂直）であって、紙面に対して垂直な第１方向（第１入射面１１および第１透過光出射面１２の幅方向と略平行）に設定されている。

入射光は、第１プリズム１０の第１入射面１１に対して所定の内部入射角許容幅（開口）で入射可能である。図１に示すように第１入射面１１に対して垂直な光軸に対して「−」側（平板３０に対する入射角が浅くなる方向）から「＋」側（平板３０に対する入射角が深くなる方向）の所定角度幅において入射光を入射させることができる。

この内部入射角許容幅内で第１入射面１１に入射した入射光のうち常光線が、第１プリズム１０と平板３０との境界（第１透過光出射面１２）において第１プリズム１０の側面（第１反射光出射面１３）へ向けて全反射される。一方、全反射されなかった異常光線は、平板３０および第２プリズム２０を通過して第２透過光出射面２１から外部へ出射する。これにより、偏光分離素子１へ入射した入射光の異常光線および常光線を分離することができる。

図２に第１プリズム１０および第２プリズム２０を構成するＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７および平板３０を構成するα‐ＳｉＯ_２の常光屈折率，異常光屈折率と波長との関係を示す。
Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７の常光屈折率をｎ_１ｏ、異常光屈折率をｎ_１ｅで表し、α‐ＳｉＯ_２の常光屈折率をｎ_２ｏ、異常光屈折率をｎ_２ｅで表す。

図２では２００ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲を示しているが、１９０ｎｍから２０００ｎｍの波長範囲において、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７の常光屈折率ｎ_１ｏは、異常光屈折率ｎ_１ｅよりも大きくなっている。また、α‐ＳｉＯ_２の異常光屈折率ｎ_２ｅは、常光屈折率をｎ_２ｏよりも大きくなっている。
そして、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７の異常光屈折率ｎ_１ｅとα‐ＳｉＯ_２の異常光屈折率ｎ_２ｅは、上記波長範囲において略一致している。

すなわち、本例では、紫外光領域から近赤外光領域にわたって、屈折率が大きい順にＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７の常光屈折率ｎ_１ｏ、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７の異常光屈折率ｎ_１ｅおよびα‐ＳｉＯ_２の第２材料の異常光屈折率ｎ_２ｅ、α‐ＳｉＯ_２の常光屈折率ｎ_２ｏとなっている。異常光屈折率ｎ_１ｅおよび異常光屈折率ｎ_２ｅは、紫外光領域から近赤外光領域にわたって略一致している。

図３は波長３００ｎｍにおける偏光分離素子１の入射角と反射率の関係を表している。なお、ここでいう入射角は、第１プリズム１０から平板３０へ入射する入射光の入射角（すなわち、第１透過光出射面１２への入射角）を指す。
本例では、図３から分かるように、第１プリズム１０から平板３０への入射角が約７３°以上で常光線が全反射するようになる（ａ１）。また、入射角が約８８°以上で異常光線が１０％以上反射するようになる（ａ２）。このように、本例では、入射角７３°〜８８°（−３°〜＋１２°）において使用することが可能であり、約１５°の広い開口を有する。

本例では、角度Ａは、第１プリズム１０へ入射した入射光のうち第１プリズム１０の光学軸と垂直な振動面を有する常光線が、境界面（第１透過光出射面１２）において全反射される大きさ（全反射角度以上）に設定されている。また、角度Ａは、第１プリズム１０の光学軸と平行な振動面を有する異常光線が、境界面（第１透過光出射面１２）で全反射されない大きさ（全反射角度未満）に設定されている。

したがって、異常光線は、第１透過光出射面１２を透過して平板３０および第２プリズム２０へ入射し、第２プリズム２０の第２透過光出射面２１から外部へ出射される。つまり、偏光分離素子１の第１入射面１１へ入射した入射光のうち、常光線は偏光分離素子１の第１反射光出射面１３から外部へ向けて全反射され、異常光線のみが直進して第２透過光出射面２１から出射する。

なお、本例では角度Ａが約７６度に設定されているが、常光線を全反射させることができると共に、異常光線を全反射させることなく反射率を所定レベル以下とすることができれば、これに限られるものではない。

さらに、本例の特徴的な構成として、第１プリズム１０，第２プリズム２０および平板３０の異常光屈折率が使用波長範囲で略一致している。したがって、第１透過光出射面１２に入射した異常光線（Ｓ波）は、界面でほとんど反射することがなく、異常光線の透過率は極めて高くなっている。したがって、反射光には異常光線がほとんど含まれず、反射光はほぼ常光線（Ｐ波）のみとなっている。この構成により、本例の偏光分離素子１では、反射光および透過光の消光比を高くすることができる。

図４に第１透過光出射面１２での反射光の消光比と波長との関係を示す。このように、本例では、反射光の消光比は、３５０〜２０００ｎｍの波長範囲において５５ｄＢ程度であり、１９０〜３５０ｎｍの波長範囲において３０〜５５ｄＢ程度である。
波長３５０ｎｍ以上では、異常光屈折率ｎ_１ｅおよび異常光屈折率ｎ_２ｅが極めてよく一致しているため、反射光の消光比は５５ｄＢと極めて良好となる。

一方、波長１９０〜３５０ｎｍでも、異常光屈折率ｎ_１ｅおよび異常光屈折率ｎ_２ｅがよく一致しているため反射光の消光比は良好であるが、両者にわずかなずれがあるため波長３５０ｎｍ以上での消光比と比べると低くなっている。
また、本例では、１９０〜２０００ｎｍの波長範囲における透過光の消光比は、５５ｄＢ程度となっている。

以上のように、本例の偏光分離素子１では、紫外光領域から近赤外光領域まで透明なＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７とα‐ＳｉＯ_２を用いてグラン−トムソン型ＰＢＳを構成することによって、広い開口を有すると共に紫外光領域から近赤外光領域まで使用することが可能である。
また、第１プリズム１０，平板３０，第２プリズム２０は、接着剤を用いずにオプティカルコンタクトにて接合されているので、従来のグラン−トムソン型ＰＢＳのように接着剤によって紫外光領域で使用することができないという不都合を回避することができる。

さらに、本例では、使用波長範囲において第１プリズム１０および平板３０を構成する光学結晶材料の異常光屈折率が略一致しているので、入射光を常光線と異常光線に極めて高い消光比で分離することができる。
さらに、本例では、分離された２つの光線は、大きな分離角度で分離することが可能である。

本発明は以下のように改変することができる。なお、上記実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図５に示す例では、第１プリズム１０には、第１入射面１１と、第１透過光出射面１２と、第１透過光出射面１２で反射された反射光を反射させるための第１反射光反射面１４が形成されている。

第２プリズム２０には、第２入射面２２と、第２透過光出射面２１と、第１反射光反射面１４で反射された反射光を外部へ出射させる第２反射光出射面２３が形成されている。第２反射光出射面２３は、第２透過光出射面２１と略垂直（すなわち、紙面と垂直な方向）に形成されている。

本例では、第１反射光反射面１４は、第１入射面１１と約５９度をなすように形成されている。これにより、第１透過光出射面１２で反射された反射光は、第１反射光反射面１４に約３１度の入射角で入射して反射する。第１反射光反射面１４は、この面で反射された反射光が、第１透過光出射面１２で全反射されない角度（全反射角度未満）で入射するように角度設定されている。本例では、この反射光の反射する方向が光軸Ｌと略垂直となるように設定されている。
第１反射光反射面１４で反射した反射光は、第１透過光出射面１２を透過して平板３０および第２プリズム２０を通過して、第２反射光出射面２３に入射する。第２反射光出射面２３は、この反射光が垂直に入射するように角度設定されており、この第２反射光出射面２３に入射した反射光は、第２反射光出射面２３を透過して外部へ出射される。

これにより、第２透過光出射面２１から出射する透過光（異常光線）と第２反射光出射面２３から出射する反射光（常光線）とは略垂直をなすように構成される。このように、本例では、第１反射光反射面１４および第２反射光出射面２３を形成することにより、分離角度を略９０度とすることができる。

また、上記実施形態では、第１プリズム１０，第２プリズム２０，平板３０を構成する異方性光学結晶材料の光学軸がすべて第１方向に設定されていたが、図７に示すように構成してもよい。
図６の参考例では、第１プリズム１０および第２プリズム２０の光学軸は紙面に対して略垂直な第１方向（第１入射面１１および第１透過光出射面１２の幅方向と略平行）に設定され、平板３０の光学軸は紙面上下方向（第１入射面１１の上下方向）と略平行（光軸Ｌと垂直）、かつ、第１プリズム１０および第２プリズム２０の光学軸と垂直である第２方向に設定されている。

図７の例では、第１プリズム１０，第２プリズム２０および平板３０の光学軸は、紙面上下方向（第１入射面１１の上下方向）と略平行な第２方向に設定されている。
図８の参考例では、第１プリズム１０および第２プリズム２０の光学軸は紙面上下方向（第１入射面１１の上下方向）と略平行な第２方向に設定され、平板３０の光学軸は紙面に対して略垂直（第１入射面１１および第１透過光出射面１２の幅方向と略平行、第１プリズム１０および第２プリズム２０の光学軸と垂直）である第１方向に設定されている。
なお、図６〜図８の参考例では、光学軸の方向以外は図１の実施形態と同様である。

図９〜図１１は、それぞれ図６〜図８の例での波長３００ｎｍにおける偏光分離素子１の入射角と反射率の関係を表している。
図９から分かるように、図６の例では、入射角が約７４°以上で常光線が全反射するようになり（ｂ１）、約８２°以上で異常光線が１０％以上反射するようになる（ｂ２）。このように、図６の例では、入射角７４°〜８２°（−２°〜＋６°）において使用することが可能であり、約８°の開口を有する。

また、図１０から分かるように、図７の例では、図１の例と同様に、入射角が約７３°以上で常光線が全反射するようになり（ｃ１）、約８８°以上で異常光線が１０％以上反射するようになる（ｃ２）。このように、図７の例では、入射角７３°〜８８°（−３°〜＋１２°）において使用することが可能であり、約１５°の広い開口を有する。

また、図１１から分かるように、図８の例では、図６の例と同様に、入射角が約７４°以上で常光線が全反射するようになり（ｄ１）、約８２°以上で異常光線が１０％以上反射するようになる（ｄ２）。このように、図８の例では、入射角７４°〜８２°（−２°〜＋６°）において使用することが可能であり、約８°の開口を有する。

図６〜図８の例で示したように、光学軸の方向を変えても広い開口を確保することが可能であることが分かる。そして、このように構成しても、第１プリズム１０および平板３０の異常光屈折率が使用波長範囲（紫外光領域から近赤外光領域）において略一致しているので、反射光および透過光の消光比を良好とすることができる。
しかしながら、図１や図７の例で示したように、第１プリズム１０，第２プリズム２０，平板３０の光学軸を同一方向とするのがよい。
また、図６〜図８の光学軸配置とした場合に、図５のように第１反射光反射面１４，第２反射光出射面２３を形成してもよい。

本発明の一実施形態に係る偏光分離素子の構成を表す説明図である。偏光分離素子を構成する光学結晶の波長と屈折率との関係を表すグラフである。偏光分離素子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。偏光分離素子の反射光の波長と消光比の関係を表わすグラフである。本発明の他の実施形態に係る偏光分離素子の構成を表す説明図である。本発明の参考例に係る偏光分離素子の構成を表す説明図である。本発明の他の実施形態に係る偏光分離素子の構成を表す説明図である。本発明の参考例に係る偏光分離素子の構成を表す説明図である。図６の偏光分離素子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。図７の偏光分離素子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。図８の偏光分離素子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。

符号の説明

１偏光分離素子
１０第１プリズム
１１第１入射面
１２第１透過光出射面
１３第１反射光出射面
１４第１反射光反射面
２０第２プリズム
２１第２透過光出射面
２２第２入射面
２３第２反射光出射面
３０平板
３１入射面
３２出射面

Claims

第１プリズムと、第２プリズムと、前記第１プリズムと第２プリズムとの間に介在すると共にオプティカルコンタクトにて接合された平板とを備えた偏光分離素子であって、
前記第１プリズムは、外部からの入射光を入射させるための第１入射面と、該第１入射面と所定の角度をなし外部からの入射光を透過および反射する第１透過光出射面と、を備え、
前記第２プリズムは、前記第１プリズムからの透過光を外部へ出射させる第２透過光出射面と、該第２透過光出射面と所定の角度をなす第２入射面と、を備え、
前記平板は、前記第１透過光出射面と前記第２入射面によって挟持され、
前記第１プリズムと前記第２プリズムは、異方性結晶材料であるＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７で形成され、
前記平板は、異方性結晶材料であるα‐ＳｉＯ_２で形成され、
前記第１プリズムには、前記第１透過光出射面で反射された反射光が略垂直に入射するように角度設定され、該反射光を外部へ透過させるための第１反射光出射面が形成され、
前記第１プリズム、前記第２プリズムおよび前記平板は、その光学軸が同一方向に設定され、前記第１入射面と略平行かつ前記第１透過光出射面と略平行な第１方向、または、該第１方向に対して略垂直かつ前記第１入射面と略平行な第２方向に設定されたことを特徴とする偏光分離素子。
第１プリズムと、第２プリズムと、前記第１プリズムと第２プリズムとの間に介在すると共にオプティカルコンタクトにて接合された平板とを備えた偏光分離素子であって、
前記第１プリズムは、外部からの入射光を入射させるための第１入射面と、該第１入射面と所定の角度をなし外部からの入射光を透過および反射する第１透過光出射面と、を備え、
前記第２プリズムは、前記第１プリズムからの透過光を外部へ出射させる第２透過光出射面と、該第２透過光出射面と所定の角度をなす第２入射面と、を備え、
前記平板は、前記第１透過光出射面と前記第２入射面によって挟持され、
前記第１プリズムと前記第２プリズムは、異方性結晶材料であるＬｉ_２Ｂ_４Ｏ_７で形成され、
前記平板は、異方性結晶材料であるα‐ＳｉＯ_２で形成され、
前記第１プリズムには、前記第１透過光出射面で反射された反射光を、前記第２プリズム側へ反射させるための第１反射光反射面が形成され、
前記第２プリズムには、前記第１反射光反射面で反射された反射光が略垂直に入射するように角度設定され、該反射光を外部へ出射させるための第２反射光出射面が形成され、
前記第１プリズム、前記第２プリズムおよび前記平板は、その光学軸が同一方向に設定され、前記第１入射面と略平行かつ前記第１透過光出射面と略平行な第１方向、または、該第１方向に対して略垂直かつ前記第１入射面と略平行な第２方向に設定されたことを特徴とする偏光分離素子。
前記第１反射光反射面は、前記第２透過光出射面から出射する透過光に対して、該第１反射光反射面で反射された反射光を略直行させるように形成されたことを特徴とする請求項２に記載の偏光分離素子。