JP2007279692A

JP2007279692A - 偏光分離素子とその製造方法

Info

Publication number: JP2007279692A
Application number: JP2007031608A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Furusato; 大喜古里
Original assignee: Epson Toyocom Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2007-10-25
Also published as: US20070211339A1; KR20070093363A

Abstract

【課題】プリズムとの境界面において、偏光分離膜が剥離したり、或いはクラックが発生したりすることがない偏光ビームスプリッタを提供する。
【解決手段】２つの直角三角柱形状のプリズム２、３の傾斜面同士を、偏光分離膜１０を挟んで接合した偏光ビームスプリッタ１であって、偏光分離膜１０を、圧縮応力を有するＳｉＯ₂膜１２とランタンチタネート膜１１とを交互に積層した第１の偏光分離膜層膜１０ａと、引張応力を有するＭｇＦ₂膜１３とランタンチタネート膜１１とを交互に積層した第２の偏光分離膜層１０ｂとにより形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は偏光分離素子とその製造方法に関わり、特に光ディスク記録再生装置の光ピックアップに好適なものである。

図７は、光ディスクや光磁気ディスクの記録再生装置の光ピックアップに用いられている従来の偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）の構造及び使用方法の説明図である。
この図７（ａ）に示す偏光ビームスプリッタ１００は、２つの三角柱状のプリズム１０１、１０２を、偏光分離膜１１０を挟んで接合することにより立方体に構成したものであり、例えば所定の偏光成分（Ｐ偏光光）を透過する一方で、それ以外の偏光成分（Ｓ偏光光）を反射する機能を備えている。このため、このように構成される偏光分離素子１００を光ピックアップに適用した場合は、図７（ｂ）に示すように光源であるレーザダイオード１２１からのレーザ光のうち、Ｐ偏光光の偏光成分は偏光分離膜１１０を透過した後、１／４波長板１２２により円偏光に変換されて光ディスク１２３のディスク面に照射される。光ディスク１２３のディスク面で反射された光は、円偏光の回転方向が入射時とは反対の回転となるので１／４波長板１２２によりＳ偏光に変換されるため、偏光分離膜１１０にて反射されて受光素子１２４にて受光される。

なお、先行文献として、特許文献１には分割した後の煩雑な鏡面加工を行わずに、鏡面加工が施された光学デバイスの製造方法に関する技術が開示され、特許文献２には光の利用効率を高めるようにした光学素子が開示されている。
また特許文献３には透明基板に積層された誘電体の薄膜の応力による基板の反り幅をより低減することで光学的歪を防止した光学多層膜フィルタと光学多層膜フィルタの製造方法が開示され、特許文献４には誘電体多層膜の膜数を４０層以上にしても従来の光学多層フィルタに比べ膜の応力や反りを小さくできる光学多層膜フィルタが開示されている。

特開２０００−１４３２６４号公報特許第３４８６５１６号特開２００５−４３７５５号公報特開平７−２０９５１６号公報

ところで、近年、光ディスク等の記録再生装置に用いられる光ピックアップは、７８０ｎｍ帯のＣＤや６６０ｎｍ帯のＤＶＤに加えて４０５ｎｍの青紫色レーザーを用いたＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃやＨＤＤＶＤに代表されるブルーレーザーディスクといった複数種類の異なる光ディスクに対応するものが求められている。このため、光ピックアップに用いられる偏光ビームスプリッタにおいても波長の広帯域化が求められていた。広帯域化に対応した偏光分離膜１１０としては図８に示すものがある。
図８に示す偏光分離膜１１０はプリズム１０２となるガラス平板１１３上に高屈折率材料であるＬａ（ランタン）とＡｌ（アルミニウム）との混合酸化物から成るランタンアルミネート膜１１１と、低屈折率材料であるＭｇＦ₂膜１１２とを交互に複数積層して構成するようにしたものがある。

しかしながら、上記したような偏光分離膜１１０が形成された偏光ビームスプリッタ１００においては、図９に示すようにプリズム１０２と偏光分離膜１１０との境界面において偏光分離膜が剥離したり、或いは偏光分離膜にクラックが発生して光学特性が劣化するという問題点があった。
そこで、本願発明者は上述した問題点が発生する要因を把握するために鋭意検討を行った結果、ＭｇＦ₂膜１１２の膜応力によって上記したよな問題が発生していることが分かった。

図１０は、上記した偏光分離膜１１０の膜応力の作用を示した図である。
図１０において、Ｆ１はプリズム１０２となるガラス平板１１３の弾性率による膜を引っ張る力或いは膜を押す力を表している。なお、Ｆ１はガラス平板１１３のガラス材料により固有のものである。また本明細書ではＦ１のことをガラス弾性力と呼ぶこととする。
またＦ２はランタンアルミネート膜１１１の膜応力、Ｆ３はＭｇＦ₂膜１１２の膜応力、Ｆ０は総合応力を夫々表している。なお、膜応力の方向及び大きさは蒸着条件に大きく左右されるため、ここでの膜応力Ｆ２、Ｆ３の方向及び大きさは、実際にランタンアルミネート膜１１１及びＭｇＦ₂膜を成膜して求めたものである。尚、成膜方法としては、電子ビーム（以下、ＥＢと称す）成膜やスパッタ成膜、更にはイオンプレーティング法やイオンアシスト法等のアシスト成膜などがあり、偏光分離素子の要求仕様等に基づいて設計者が適宜、成膜方法を選定する。
また、イオンアシスト法の特徴として、成膜する材料をイオンで加速させてガラス平板の表面に成膜させることにより、膜材料をガラス平板との密着性を向上させることができる。

この場合、ランタンアルミネート膜１１１の膜応力Ｆ２はガラス平板１１３に対して引張方向に作用し、ＭｇＦ₂膜１１２の膜応力Ｆ３もガラス平板１１３に対して引張方向に作用する。また、膜応力Ｆ２と膜応力Ｆ３の大きさを比較した場合、例えばランタンアルミネート膜１１１の膜応力Ｆ２は約０．１５ＧＰａであるのに対してＭｇＦ₂膜１１２の膜応力Ｆ３は約０．３１ＧＰａであり、合計するとガラス平板１１３に対して引張方向に約０．４６ＧＰａの膜応力が作用することとなる。この結果、ガラス平板１１３の弾性力Ｆ１を加味したとしても、膜の総合応力Ｆ０がガラス平板１１３に対して引張方向に作用してガラス平板１１３と偏光分離膜１１０との境界面において偏光分離膜１１０の剥離やクラックが発生することがわかった。

そこで、本発明は、上記したような点を鑑みてなされたものであり、ガラス平板との境界面において偏光分離膜が剥離したり、或いはクラックが発生したりすることがない偏光分離素子とその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は２つの直角三角柱形状のプリズムの傾斜面同士を、偏光分離膜を挟んで接合した偏光分離素子であって、偏光分離膜は、圧縮応力を有する第１の低屈折率材料から成る第１の低屈折率膜と高屈折率材料から成る高屈折率膜とを交互に積層した第１の偏光分離膜層と、引張応力を有する第２の低屈折率材料から成る第２の低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層した第２の偏光分離膜層とを備えるようにした。このような本発明においては、偏光分離膜を、圧縮応力を有する第１の低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層した第１の偏光分離膜層と、引張応力を有する第２の低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層した第２の偏光分離膜層とにより形成したことで、プリズムに対して引張方向に作用する第１の偏光分離膜層の膜応力をプリズムに対して圧縮方向に作用する第２の偏光分離膜層の膜応力によりキャンセルできるので、プリズムと偏光分離膜との境界面において偏光分離膜が剥離したり、或いは偏光分離膜にクラックが発生したりすることがない。これにより、偏光分離素子の光学特性の劣化を防止することができる。

また第１の低屈折率膜をＳｉＯ₂膜、第２の低屈折率膜をＭｇＦ₂膜により形成すると、ＭｇＦ₂膜の引張応力をＳｉＯ₂膜の圧縮応力によりをキャンセルできるので、プリズムと偏光分離膜との境界面において偏光分離膜が剥離したり、偏光分離膜にクラックが発生したりすることがない。これにより偏光分離素子の光学特性の劣化を確実に防止することができる。

また本発明は２つの直角三角柱形状のプリズムの傾斜面同士を、偏光分離膜を挟んで接合した偏光分離素子の製造方法であって、圧縮応力を有する第１の低屈折率材料から成る第１の低屈折率膜と高屈折率材料から成る高屈折率膜とを交互に積層した第１の偏光分離膜層と、引張応力を有する第２の低屈折率材料から成る第２の低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層した第２の偏光分離膜層とを備えた偏光分離膜を上面に有した複数枚の矩形ガラス平板を、接着剤を介して積層すると共に、各ガラス平板の端縁を結ぶ平面とガラス板面との間の形成角度が略４５度の傾斜角度となるように各ガラス平板の面方向位置を順次ずらして階段状に積層する積層体形成工程と、積層体形成工程において一体化された積層体を、略４５度の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体に切断する切断工程と、切断工程により形成された各積層分割体の切断面を鏡面加工する鏡面加工工程と、切断工程により分割された複数の積層分割体の鏡面同士が対向するように整合状態で積層して、各積層分割体間を仮止め材にて仮止めする仮止め工程と、仮止め材にて仮止めされた複数の積層分割体を、切断工程における切断面と直交する切断面にて切断して仮止め積層体を形成する分断工程と、分断工程により得られた仮止め積層体の切断面を鏡面加工する鏡面加工工程と、仮止め積層体を切断面と直交する方向に等間隔に切断することにより、複数の偏光分離素子が仮止め材を介して直列に連結された偏光分離素子の連結体を形成する工程と、偏光分離素子連結体を構成する仮止め材を溶解除去して個々の立方体状の偏光分離素子に分離する分離工程とから成る。このような本発明の製造方法によれば、プリズムと偏光分離膜との境界面において偏光分離膜が剥離したり、或いは偏光分離膜にクラックが生じたりしないため、偏光分離素子の歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する、。
図１は本発明の実施形態に係る偏光分離素子の構造を示した図である。
この図１に示す本実施形態の偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）１は、２つの三角柱状のプリズム２、３を、偏光分離膜１０を挟んで接合することにより立方体に構成したものであり、例えば所定の偏光成分（Ｐ偏光光）を透過する一方で、それ以外の偏光成分（Ｓ偏光光）を反射する機能を備えている。
偏光分離膜１０は、Ｓ偏光光とＰ偏光光のいずれか一方を選択的に透過させ、他方を選択的に反射する性質を有する膜である。なお、偏光分離膜１０については後述する。
そして、このように構成される偏光ビームスプリッタ１においては偏光分離膜１０を以下のように形成した点に特徴がある。

図２は本実施形態に係る偏光ビームスプリッタの偏光分離膜の構造を模式的に示した図である。
この図２に示す本実施形態の偏光ビームスプリッタ１の偏光分離膜１０は、プリズム３となるガラス平板１４上に、高屈折率材料であるＬａ（ランタン）とＴｉ（チタン）との混合酸化物から成るランタンチタネート膜（高屈折率膜）１１と、第１の低屈折率材料である二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）から成るＳｉＯ₂膜（第１の低屈折率膜）１２とを交互に複数層積層した第１の偏光分離膜層１０ａを形成する。また第２の低屈折率材料であるフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）から成るＭｇＦ₂膜（第２の低屈折率膜）１３とランタンチタネート膜（高屈折率膜）１１とを交互に複数積層した第２の偏光分離膜層１０ｂを形成する。
なお、本実施形態では、高屈折率膜１１として、ランタンチタネート膜を例に挙げて説明するが、例えばＬａとＡｌ（アルミニウム）との混合酸化物から成るランタンアルミネート膜等の各種高屈折率膜を用いることも可能である。また、第１の低屈折率膜１２として、ＳｉＯ₂膜を例に挙げて説明するが、例えばＴａ₂Ｏ₅膜、ＴｉＯ₂膜、Ｎｂ₂Ｏ₅膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜、等の各種低屈折率膜を用いることも可能である。

図３は、偏光分離膜１０の膜応力の作用を示した図である。この図３において、Ｆ１はプリズム３となるガラス平板１４のガラス弾性力、Ｆ２はランタンチタネート膜１１の膜応力、Ｆ３はＭｇＦ₂膜１３の膜応力、Ｆ４はＳｉＯ₂膜１２の膜応力、Ｆ０は総合応力を夫々表している。なお、膜応力の方向及び大きさは、蒸着条件に大きく左右されるため、膜応力Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の方向及び大きさは、実際にガラス平板１４にランタンチタネート膜１１、ＳｉＯ₂膜１２、及びＭｇＦ₂膜１３をＥＢ成膜やスパッタ成膜、アシスト成膜等により成膜して求めたものである。

この場合、ランタンチタネート膜１１の膜応力Ｆ２、及びＳｉＯ₂膜１２の膜応力Ｆ４は、ガラス平板１４に対して圧縮方向に作用するのに対して、ＭｇＦ₂膜１３の膜応力Ｆ３は、ガラス平板１４に対して引張方向に作用する。
また、膜応力Ｆ２と膜応力Ｆ４の大きさを比較した場合、例えばランタンチタネート膜１１の膜応力Ｆ２は、０．０５ＧＰａであるのに対して、ＳｉＯ₂膜１２の膜応力Ｆ４は、０．３ＧＰａとなる。またＭｇＦ₂膜１３の膜応力Ｆ３は０．３１ＧＰａとなる。従って、これらの膜応力Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を比較した場合、ＭｇＦ₂膜１３の膜応力Ｆ３とＳｉＯ₂膜１２の膜応力Ｆ４とは、ほぼ同じ大きさであるのに対して、ランタンチタネート膜１１の膜応力Ｆ２は、ＭｇＦ₂膜１３の膜応力Ｆ３、及びＳｉＯ₂膜１２の膜応力Ｆ４に比べて充分小さく無視できる程度の応力とされる。

そこで、本実施形態では、ガラス平板１４に対して引張応力を有するＭｇＦ₂膜１３とランタンチタネート膜１１とからなる第２の偏光分離膜層１０ｂと共に、ガラス平板１４に対して圧縮応力を有するＳｉＯ₂膜１２とランタンチタネート膜１１とからなる第１の偏光分離膜層１０ａを形成することで、ＭｇＦ₂膜１３の引張方向の膜応力Ｆ３は、ＳｉＯ₂膜１２の圧縮方向の膜応力Ｆ４によってキャンセルされるので、ＳｉＯ₂膜１２の膜層数をＭｇＦ₂膜１３の膜層数とほぼ同じに設定するか、或いはＭｇＦ₂膜１３の膜層数をＳｉＯ₂膜１２の膜層数より増やすようにした。
これにより、本実施形態の偏光分離膜１０の総合応力Ｆ０を均衡状態に保つ、もしくはガラス平板１４に対して圧縮方向に作用させることができるので、ガラス平板１４と偏光分離膜１０との境界面において偏光分離膜１０の剥離やクラックの発生を防止することができる。

なお、第２の偏光分離膜層１０ｂにおけるＭｇＦ₂膜１３の膜層数、及び第１の偏光分離膜層１０ａにおけるＳｉＯ₂膜１２の膜層数は、要求される光学特性、ＭｇＦ₂膜１３とＳｉＯ₂膜１２との膜応力、及びプリズム３となるガラス平板１４のガラス弾性力等を考慮して適宜設定すれば良い。
また、偏光分離膜１０における第１の偏光分離膜層１０ａと第２の偏光分離膜層１０ｂの作製順序は、ガラス平板１４と偏光分離膜層との境界面における密着性をより確実にするため、圧縮応力を有する膜材料から成る第１の偏光分離膜層１０ａをガラス平板１４側に形成するほうが好ましい。

次に、本実施形態の偏光ビームスプリッタの製造方法を説明する。
図４（ａ）乃至（ｄ）、及び図５（ａ）乃至図５（ｇ）は本実施形態の偏光ビームスプリッタの製造方法を説明するための工程図であり、各分図の左図は正面縦断面図、右図は右側面図である。また、図６は図４、図５に対応する製造工程のフロー図である。
図４（ａ）は、本実施形態の製造方法に使用するガラス平板の構成を示す正面図、及び右側面図であり、このガラス平板（平板状光学部材）５０は均一厚みの矩形状の板ガラス５１の上面に偏光分離膜５２を形成すると共に、下面にマッチング膜（ＭＬ膜）５３を形成した構成を備えている。本実施形態の製造方法では、このように全く同一の構成を備えたガラス平板５０を複数枚使用する。図６（１）（２）は図４（ａ）に対応しており、上下両面をポリッシュにより鏡面加工した板ガラス５１の上下両面に対して夫々図６（２）に示すように偏光分離膜５２とマッチング膜５３を形成する工程を示している。

そして、本実施形態では、この偏光分離膜５２を成膜する際に、イオンアシスト法により図２に示した構成の偏光分離膜を形成するようにしている。即ち、高屈折率材料であるランタンチタネート膜（高屈折率膜）１１と、第１の低屈折率材料であるＳｉＯ₂から成るＳｉＯ₂膜（第１の低屈折率膜）１２とを交互に複数層積層した第１の偏光分離膜層１０ａを形成すると共に、第２の低屈折率材料であるＭｇＦ₂から成るＭｇＦ₂膜（第２の低屈折率膜）１３とランタンチタネート膜（高屈折率膜）１１とを交互に複数積層した第２の偏光分離膜層１０ｂを形成する。なお、マッチング膜５３とは、複数のガラス平板５０を接着剤を用いて接着する際に、接着剤とガラス材の屈折率の違いにより発生する光の反射、つまりガラス平板を透過する光の損失を防止するための膜である。

図４（ｂ）は積層体形成工程を示す図であり、治具６０を用いて略４５度の傾斜角度でガラス平板を積層する状態を示している。即ち、治具６０は、水平な板状のベース６０ａと、このベース６０ａから４５度の傾斜角度で上方に傾斜して固定された傾斜側壁６０ｂ等とから成り、偏光分離膜５２を上向きにしたガラス平板５０をベース６０ａに順次積層する。この際に、各ガラス平板５０の一端縁を傾斜側壁６０ｂに沿って整列させることにより、各ガラス平板５０が面方向に等距離ずつずれた階段状の積層体６１となる。換言すれば、正面形状が略平行四辺形の積層体となる。なお、積層前に各ガラス平板間にはＵＶ硬化型接着剤６２を塗布しておき、積層体を加圧して接着剤を均一に展開させた状態で図示しない紫外線光源から紫外線を積層体に照射し、接着剤６２を硬化させて積層体を貼り合わせる。図６（３）は積層体形成及び接着工程を示している。このように積層体形成工程は、同一構成の複数枚の矩形ガラス平板５０を、ＵＶ接着剤６２を介して積層すると共に、各ガラス平板の端縁を結ぶ平面とガラス平板面との間の形成角度が４５度の傾斜角度となるように各ガラス平板の面方向位置を順次ずらして階段状に積層する工程であり、接着工程は各ガラス平板間を接着固定する工程である。

図４（ｃ）は上記接着工程において一体化された積層体６１を、上記４５度の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体６５に切断する切断工程を示しており、図６（４）（５）に対応している。図４（ｂ）において作成された積層体６１を治具６０から取り出して図４（ｃ）の固定板６４に積層体の背面側の側面を剥離可能な接着剤等により仮固定し、この仮固定状態において点線で示す切断ライン６３に沿ってワイヤーソーにより積層体６１を等間隔で切断する。図４（ｄ）は積層体６１を切断することにより得られた積層分割体６５を示している。各切断ライン６３は、積層体を構成する各ガラス平板５０の位置ずれ角度である４５度と平行な線（或は面）であり、各切断ライン間の間隔は最終的に製造しようとする偏光ビームスプリッタの寸法、形状に応じて設定する。

次に、図５（ａ）に示すように個々の積層分割体６５の上下両面（切断面）を鏡面加工すると共に、鏡面加工後の各面に反射膜をコーティングする。図５（ａ）に示した積層分割体６５は、両端部が鋭角状に突出しているため、上記鏡面加工時にこの部分が破損してガラス屑が発生し、このガラス屑が研磨装置の研磨部材に入り込み、研磨対象である積層分割体を損傷させる虞がある。そのため、予め鏡面加工前に切断線５５に沿って切除しておいてもよい。切断に際しては、図６（５）に示した如く固定治具６６の固定部６６ａに重ねた積層分割体６５を固定した上で、各積層分割体６５の鋭角状の端部を一括して切断する。その後、図６（６）に示したように両面を鏡面加工した後で、図６（７）に示した如く両面に反射防止膜を形成する。なお、積層分割体６５は、ガラス平板５０を接着剤６２を用いて接合した積層体を切断したものであるため、偏光分離膜５２、板ガラス５１、マッチング膜５３、接着剤６２、・・・・の順番で積層された構造を有する。続いて、図５（ｂ）の仮止め工程に示すように各積層分割体６５を整合状態で積層し、積層分割体間に予めパラフィン６８を塗布しておくことにより仮止めする。なお、必要に応じて、積層分割体６５を積層したものの前後両面に平板状のガラス板から成る補強板をＵＶ硬化型接着剤により固定して積層分割体６５が分離しないようにする。

図５（ｃ）はパラフィン６８にて仮止めされた複数の積層分割体６５を、上記切断工程における切断面６３と直交する切断面７０に沿ってワイヤーソーにより切断して仮止め積層体７１を形成する分断工程であり、図５（ｄ）は切断による分断後の状態を示している。

図６（８）（９）はこの工程に対応した図である。この図に示すように切断に際しては補助板６７も同時に切断されるので、各仮止め積層体７１の両端部には補助板６７の一部が固定されている。つまり、分断工程は、パラフィン６８にて仮止めされた複数の積層分割体６５を、上記切断工程における切断面と直交する切断面７０にて切断して仮止め積層体７１を形成する工程であり、切断ライン７０に沿った切断後に形成された各仮止め積層体７１はパラフィン６８を介して複数の完成された偏光ビームスプリッタ１を棒状に連結した構成となっている。図５（ｅ）は上記分断工程により得られた仮止め積層体７１の切断面を鏡面加工する鏡面加工工程であり、鏡面加工後に反射防止膜を加工面に蒸着形成する。反射防止膜の塗布を受けた各仮止め積層体７１は点線で示す切断ライン７２からワイヤーソーにより切断される。この切断ライン７２は、切断ライン７０により形成された切断面と直交する方向の切断ラインである。図５（ｆ）は切断ライン７２に沿って切断分離した後の偏光ビームスプリッタであるビームスプリッタ連結体７５を示している。このビームスプリッタ連結体７５の状態では、依然としてパラフィン６８によって個々の偏光ビームスプリッタ１が接続された状態にある。図６（１０）（１１）（１２）はこの工程を示している。

次に、図５（ｇ）は（ｆ）の状態となった個々の仮止め積層体７１をホットプレート上に載置して加熱することによってパラフィンを溶解させて、個々の偏光ビームスプリッタ１（図６（１３）に分離する分離工程である。このようにすれば、図１に示した偏光ビームスプリッタ１の歩留まりを向上させることができる。また、この場合は平板状のガラスを複数枚使用して偏光ビームスプリッタを製造する際に、個片に分割された偏光ビームスプリッタに対して鏡面加工を行う必要がなくなるため、生産性が高く、実用性の高い偏光ビームスプリッタの製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る偏光ビームスプリッタの構造を示した図。本実施形態に係る偏光ビームスプリッタの偏光分離膜の構造を模式的に示した図。本実施形態の偏光分離膜における膜応力の作用を示した図。本実施形態に係る偏光ビームスプリッタの製造方法を説明するための工程図。本実施形態に係る偏光ビームスプリッタの製造方法を説明するための工程図。図４に対応する製造工程のフロー図。従来の偏光ビームスプリッタの構造及び使用方法の説明図。図７に示した偏光ビームスプリッタの偏光分離膜の構造を模式的に示した図。従来の偏光ビームスプリッタの問題点を説明する説明図。従来の偏光分離膜における膜応力の作用を示した図。

符号の説明

１…偏光ビームスプリッタ、２，３…プリズム、１０…偏光分離膜、１１…高屈折率膜（ランタンチタネート膜）、１２…第１の低屈折率膜（ＳｉＯ₂膜）、１３…第２の低屈折率膜（ＭｇＦ₂膜）、１４…ガラス平板、５０…ガラス平板、５１…板ガラス、５２…偏光分離膜、５３…マッチング膜、６０…治具、６１…積層体、６２…ＵＶ硬化型接着剤、６４…固定板、６５…積層分割体、６６…固定治具、６７…補助板、６８…パラフィ
ン、７１…積層体、７５…ビームスプリッタ連結体。

Claims

２つの直角三角柱形状のプリズムの傾斜面同士を、偏光分離膜を挟んで接合した偏光分離素子であって、
前記偏光分離膜は、圧縮応力を有する第１の低屈折率材料から成る第１の低屈折率膜と高屈折率材料から成る高屈折率膜とを交互に積層した第１の偏光分離膜層と、引張応力を有する第２の低屈折率材料から成る第２の低屈折率膜と前記高屈折率膜とを交互に積層した第２の偏光分離膜層と、を備えていることを特徴とする偏光分離素子。
前記第１の低屈折率膜がＳｉＯ₂膜、前記第２の低屈折率膜がＭｇＦ₂膜であることを特徴とする請求項１に記載の偏光分離素子。
２つの直角三角柱形状のプリズムの傾斜面同士を、偏光分離膜を挟んで接合した偏光分離素子の製造方法であって、
圧縮応力を有する第１の低屈折率材料から成る第１の低屈折率膜と高屈折率材料から成る高屈折率膜とを交互に積層した第１の偏光分離膜層と、引張応力を有する第２の低屈折率材料から成る第２の低屈折率膜と前記高屈折率膜とを交互に積層した第２の偏光分離膜層とを備えた偏光分離膜を上面に有した複数枚の矩形ガラス平板を、接着剤を介して積層すると共に、各ガラス平板の端縁を結ぶ平面とガラス板面との間の形成角度が略４５度の傾斜角度となるように各ガラス平板の面方向位置を順次ずらして階段状に積層する積層体形成工程と、
前記積層体形成工程において一体化された積層体を、前記略４５度の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体に切断する切断工程と、
前記切断工程により形成された各積層分割体の切断面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
前記切断工程により分割された複数の積層分割体の鏡面同士が対向するように整合状態で積層して、各積層分割体間を仮止め材にて仮止めする仮止め工程と、
仮止め材にて仮止めされた複数の積層分割体を、前記切断工程における切断面と直交する切断面にて切断して仮止め積層体を形成する分断工程と、
前記分断工程により得られた仮止め積層体の切断面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
前記仮止め積層体を前記切断面と直交する方向に等間隔に切断することにより、複数の偏光分離素子が仮止め材を介して直列に連結された偏光分離素子の連結体を形成する工程と、
前記偏光分離素子連結体を構成する仮止め材を溶解除去して個々の立方体状の偏光分離素子に分離する分離工程と、から成ることを特徴とする偏光分離素子の製造方法。