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JP7221433B1 - Optical element and method for manufacturing optical element - Google Patents

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JP7221433B1
JP7221433B1 JP2022015594A JP2022015594A JP7221433B1 JP 7221433 B1 JP7221433 B1 JP 7221433B1 JP 2022015594 A JP2022015594 A JP 2022015594A JP 2022015594 A JP2022015594 A JP 2022015594A JP 7221433 B1 JP7221433 B1 JP 7221433B1
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Abstract

Figure 0007221433000001

【課題】オプティカル・コンタクトで光学部材を接合した場合であっても異方性歪みの発生が低減された光学素子を提供する。
【解決手段】フレネルロム1(光学素子)は、第一菱面体10(第1の光学部材)と、第二菱面体20(第2の光学部材)と、円板状部材30(第3の光学部材)と、を備えている。第一菱面体及び第二菱面体は、第1の等方性材料で形成され、光線が透過する面が四角形(多角形)である。円板状部材は、第2の等方性材料で形成された板状部材である。円板状部材の外周は、四角形の外周以下の円形状(曲線状)である。円板状部材が、第一菱面体と第二菱面体の間において、第一菱面体及び第二菱面体とオプティカル・コンタクトOCで接合されている。
【選択図】図2

Figure 0007221433000001

Kind Code: A1 An optical element in which occurrence of anisotropic strain is reduced even when optical members are joined by optical contact is provided.
A Fresnel rhomb 1 (optical element) includes a first rhombohedron 10 (first optical member), a second rhombohedron 20 (second optical member), and a disk-shaped member 30 (third optical member). member) and The first rhombohedron and the second rhombohedron are made of the first isotropic material, and have quadrangular (polygonal) surfaces through which light rays pass. The disk-shaped member is a plate-shaped member made of a second isotropic material. The outer periphery of the disk-shaped member is circular (curved) less than the outer periphery of the quadrangle. A disk-shaped member is joined between the first rhombohedron and the second rhombohedron by an optical contact OC with the first rhombohedron and the second rhombohedron.
[Selection drawing] Fig. 2

Description

本発明は、光学素子及び光学素子の製造方法に係り、特にオプティカル・コンタクトで光学部材を接合した光学素子及び光学素子の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical element and a method for manufacturing the optical element, and more particularly to an optical element in which optical members are joined by optical contact and a method for manufacturing the optical element.

光学部材の接合方法の1つにオプティカル・コンタクトがある。オプティカル・コンタクトとは、光学部材(例えば、プリズム)の研磨された平面同士を密着させ、接着剤を使わずに接合する技術のことである。 One method of joining optical members is optical contact. Optical contact is a technique for bonding polished flat surfaces of an optical member (for example, a prism) in close contact without using an adhesive.

オプティカル・コンタクトの利点として、接着剤を用いないため、光学部材を構成する素材の透過波長帯域、透過率を損なわない点や、透過波面精度を損なわない点があげられる。そのため、紫外光領域、赤外光領域の光学部材の接合や、高い透過波面精度が必要な光学部品の接合に、オプティカル・コンタクトは用いられている。 An advantage of the optical contact is that it does not impair the transmission wavelength band and transmittance of the material constituting the optical member, and it does not impair the transmission wavefront precision, because no adhesive is used. Therefore, optical contacts are used for joining optical members in the ultraviolet light region and infrared light region, and for joining optical components that require high transmitted wavefront accuracy.

特許文献1には、等方性材料で形成された平行四辺形状の第一菱面体及び第二菱面体を備えるフレネルロムに関して、2つの菱面体をオプティカル・コンタクトで接合した技術が記載されている。 Patent Document 1 describes a Fresnel rhomb comprising a first parallelogram rhombohedron and a second rhombohedron made of an isotropic material, and a technique in which the two rhombohedrons are joined by optical contact.

特許第6876188号公報Japanese Patent No. 6876188

光学部品には、レンズの様に外形が円形の部材と、プリズムの様に外形が角形状の部材がある。その中でも、角形状の部材同士をオプティカル・コンタクトで接合すると、異方性を持った歪みが発生する課題を本発明者は見出した。異方性歪みは、接合する部材の素材が等方性材料の場合に、特に顕著に発生する。 Optical parts include members with a circular outer shape like lenses and members with rectangular outer shapes like prisms. In particular, the present inventor found a problem that anisotropic strain occurs when angular members are joined by optical contact. Anisotropic strain occurs particularly remarkably when the materials of the members to be joined are isotropic materials.

異方性歪みが発生すると、透過光の偏光状態が変化してしまう。そのため、偏光を制御している部品、装置に影響することはもちろん、機器偏光が発生しやすくなり、精密な光学測定器等にとっても問題となる。 When anisotropic strain occurs, the polarization state of transmitted light changes. As a result, the parts and devices that control the polarization are affected, and instrumental polarization is likely to occur, which poses a problem for precision optical measuring instruments and the like.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、オプティカル・コンタクトで光学部材を接合した場合であっても異方性歪みの発生が低減された偏光を制御する光学素子及び偏光を制御する光学素子の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to control polarized light with reduced occurrence of anisotropic distortion even when optical members are joined by optical contact. An object of the present invention is to provide an optical element and a method for manufacturing an optical element that controls polarization .

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、2つの光学部材の間に、外周が曲線状の板状の光学部材を挟みこんでオプティカル・コンタクトで接合することで、異方性歪みを低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have found that by sandwiching a plate-shaped optical member with a curved outer periphery between two optical members and joining them by optical contact, an anisotropic The inventors have found that the distortion can be reduced, and have completed the present invention.

前記課題は、本発明の光学素子によれば、第1の光学部材と、第2の光学部材と、第3の光学部材と、を備え、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材は、第1の等方性材料で形成され、光線が透過する面が多角形であり、前記第3の光学部材は、第2の等方性材料で形成された板状部材であり、前記第3の光学部材が、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材の間において、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材とオプティカル・コンタクトで接合された状態であり、前記オプティカル・コンタクトで接合された面における前記第3の光学部材の外周は、前記多角形の外周の内側に配置されており、かつ、曲線状又は鈍角を備える形状であり、前記オプティカル・コンタクトで接合された面が、前記光線が透過する面であり、前記オプティカル・コンタクトで接合された面を透過した前記光線の偏光状態が変化して出射される、偏光を制御する光学素子により解決される。
このとき、光学素子がフレネルロムであるとよい。
このとき、前記第1の等方性材料と前記第2の等方性材料が同一の材料であるとよい。
このとき、前記第3の光学部材が円板形状であるとよい。
According to the optical element of the present invention, the above object is provided with a first optical member, a second optical member, and a third optical member, and the first optical member and the second optical member is formed of a first isotropic material and has a polygonal surface through which light rays pass; the third optical member is a plate-shaped member formed of a second isotropic material ; wherein the third optical member is joined to the first optical member and the second optical member by optical contact between the first optical member and the second optical member; The outer circumference of the third optical member on the surface joined by the optical contact is arranged inside the outer circumference of the polygon and has a curved shape or a shape with an obtuse angle, The bonded surface is a surface through which the light beam is transmitted, and the optical element that controls the polarization changes the polarization state of the light beam transmitted through the surface bonded by the optical contact and is emitted. be.
At this time, the optical element is preferably a Fresnel Rhomb.
At this time, the first isotropic material and the second isotropic material are preferably the same material.
At this time, the third optical member is preferably disc-shaped.

また、前記課題は、本発明の光学素子の製造方法によれば、第1の等方性材料で形成され、光線が透過する面が多角形である第1の光学部材及び第2の光学部材を用意する工程と、第2の等方性材料で形成された板状部材である第3の光学部材を用意する工程と、前記第3の光学部材を、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材の間において、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材とオプティカル・コンタクトで接合する工程と、を行い、前記オプティカル・コンタクトで接合された面における前記第3の光学部材の外周は、前記多角形の外周の内側に配置されており、かつ、曲線状又は鈍角を備える形状であり、前記オプティカル・コンタクトで接合された面が、前記光線が透過する面であり、前記オプティカル・コンタクトで接合された面を透過した前記光線の偏光状態が変化して出射される、偏光を制御する光学素子の製造方法により解決される。
このとき、前記光学素子がフレネルロムであるとよい。
このとき、前記第1の等方性材料と前記第2の等方性材料が同一の材料であるとよい。
このとき、前記第3の光学部材が円板形状であるとよい。
Further, according to the method for manufacturing an optical element of the present invention, the first optical member and the second optical member are formed of a first isotropic material and have a polygonal surface through which light rays are transmitted. a step of preparing a third optical member which is a plate-like member formed of a second isotropic material; and a step of combining the third optical member with the first optical member and the a step of joining the first optical member and the second optical member by optical contact between the second optical member, and the third optical member on the surface joined by the optical contact; The outer periphery of the member is arranged inside the outer periphery of the polygon and has a curved shape or a shape with an obtuse angle, and the surface joined by the optical contact is the surface through which the light beam is transmitted . 2. A method for manufacturing an optical element for controlling polarization, in which the light transmitted through the surfaces joined by the optical contact is emitted with a changed polarization state.
At this time, the optical element is preferably a Fresnel Rhomb.
At this time, the first isotropic material and the second isotropic material are preferably the same material.
At this time, the third optical member is preferably disc-shaped.

本発明によれば、オプティカル・コンタクトで光学部材を接合した場合であっても異方性歪みの発生が低減された光学素子を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical element in which the occurrence of anisotropic strain is reduced even when optical members are joined by optical contact.

通常のフレネルロムにおけるオプティカル・コンタクトでの接合の様子を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of joining with an optical contact in a normal Fresnel ROM; 本実施形態に係るフレネルロムのオプティカル・コンタクトでの接合の様子を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing how Fresnel rhombs are joined in an optical contact according to the present embodiment. フレネルロムの模式図である。It is a schematic diagram of a Fresnel Rhomb. 比較サンプルの形状図である。It is a shape diagram of a comparative sample. オプティカル・コンタクトで接合した従来のフレネルロムの歪みの測定結果である。It is the measurement result of the distortion of the conventional Fresnel rhomb joined by the optical contact. 本発明の一実施形態に係るフレネルロムの模式図である。1 is a schematic diagram of a Fresnel lom according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係るフレネルロムの形状図である。It is a shape diagram of a fresnel rom according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る円板を介したオプティカル・コンタクトで接合したフレネルロムの歪みの測定結果である。FIG. 10 is a strain measurement result of a fresnel lom joined by optical contact through a disc according to an embodiment of the present invention; FIG. 通常のオプティカル・コンタクトで接合したフレネルロムの歪みの様子を示す写真である。4 is a photograph showing the state of distortion of Fresnel rhombs joined by a normal optical contact. 本発明の一実施形態に係る円板を介したオプティカル・コンタクトで接合したフレネルロムの歪みを示す写真である。4 is a photograph showing distortion of Fresnel roms joined by optical contact through a disc according to an embodiment of the present invention.

以下、図1乃至図10を参照しながら、本発明の一実施形態(以下、本実施形態)に係る光学素子及び光学素子の製造方法について説明する。本実施形態に係る光学素子は、異方性歪みの発生が低減された偏光制御を行う光学素子である。 An optical element and a method for manufacturing an optical element according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described below with reference to FIGS. 1 to 10. FIG. The optical element according to this embodiment is an optical element that performs polarization control with reduced occurrence of anisotropic distortion.

本明細書において、○~△は、○以上△以下を意味する。
本明細書において、「オプティカル・コンタクト」とは、一対の隣接する光学部材が接着剤や空気層を介在させることなく、相互に接触して直接接合されていることをいう。
In the present specification, ◯ to Δ mean ◯ or more and Δ or less.
As used herein, "optical contact" means that a pair of adjacent optical members are in direct contact with each other without an adhesive agent or an air layer interposed therebetween.

角形状の光学部材同士を、オプティカル・コンタクトで接合した時に発生する異方性歪みを観察すると、特に、光線が透過する面の四角の角から発生することがわかった。また、光線が透過する面が丸形状の光学部材同士では、異方性歪みは発生し難い。そのため、角形状の光学部材を、円板状の部材を介して、オプティカル・コンタクトで接合することで、異方性歪みを低減する方法を見出した。 Observing the anisotropic strain that occurs when square optical members are joined together by optical contact, it was found that the anisotropic strain occurs particularly at the square corners of the surfaces through which light rays pass. In addition, anisotropic strain is less likely to occur between optical members having round surfaces through which light rays pass. Therefore, the present inventors have found a method of reducing the anisotropic strain by joining angular optical members with optical contacts via disc-shaped members.

本実施形態に係る光学素子の構成を、従来の光学素子と比較して説明する。以下の説明では、光学素子としてフレネルロムを例にして説明するが、光学素子はフレネルロムに限定されるものではない。本発明の技術的思想は、接合面が角形状の光学部材を、オプティカル・コンタクトで接合する場合であれば適用できるものであり、異方性歪みを低減することが可能である。 The configuration of the optical element according to this embodiment will be described in comparison with a conventional optical element. In the following description, a Fresnel Rhomb is used as an example of an optical element, but the optical element is not limited to a Fresnel Rhomb. The technical idea of the present invention can be applied to the case of joining optical members having a rectangular joint surface by optical contact, and can reduce anisotropic strain.

図1に、通常のフレネルロムの構造を示す。一般的な、屋根型フレネルロムは、等方性材料で作られた二つの平行四辺形ブロックBを接合面Pで接合した構成をしている。接合面Pを空気間隙とする場合や異方性の歪みが発生しないように選んだ接着剤で接合する場合には、接合により異方性歪みが発生することはないが、オプティカル・コンタクトOCで接合する場合、異方性歪みが発生する。異方性歪みは、図1の場合、主に接合面Pの四隅から発生する。 FIG. 1 shows the structure of a typical Fresnel ROM. A general roof-type Fresnel rom has a structure in which two parallelogram blocks B made of an isotropic material are joined at a joint surface P. As shown in FIG. When the bonding surface P is an air gap or when bonding is performed with an adhesive selected so as not to generate anisotropic strain, no anisotropic strain is generated by bonding. When joining, anisotropic strain occurs. Anisotropic strain is mainly generated from the four corners of the joint surface P in the case of FIG.

図2に、本実施形態に係るフレネルロムの構成を示す。一般的なフレネルロムの平行四辺形ブロックBの間に、円板Cを挟んだ構造である。円板Cの両面は平行四辺形ブロック同様、光学研磨されている。また、円板Cは、等方性材料で作られている。円板Cの大きさは、平行四辺形ブロックBの接合面Pと同等か、それより小さい必要がある。 FIG. 2 shows the configuration of the Fresnel ROM according to this embodiment. It is a structure in which a disk C is sandwiched between parallelogram blocks B of a general Fresnel rhomb. Both sides of the disc C are optically polished, as are the parallelogram blocks. Also, the disk C is made of an isotropic material. The size of the disk C should be equal to or smaller than the joint surface P of the parallelogram block B.

本実施形態に係るフレネルロムの構造では、接合面に隅が無くなるため、接合時に発生する歪みが低減される。円板Cの材料は、平行四辺形ブロックBと同じ材料が好ましいが、これに限るものではない。円板Cと平行四辺形ブロックBが同一材料で構成されている場合、素子としての温度変化による膨張収縮等による信頼性劣化や接合面での反射等による性能劣化が少なくなる効果がある。また、オプティカル・コンタクトOCで接合する前の各部材の温度管理が容易になる利点もある。円板Cの大きさについて、平行四辺形ブロックBの接合面Pより、同等、または、小さくするのは、オプティカル・コンタクトOCされている面に角(隅)を作らないためである。 In the structure of the Fresnel rom according to the present embodiment, since there are no corners on the joint surface, distortion occurring during joining is reduced. The disk C is preferably made of the same material as the parallelogram block B, but is not limited to this. When the disk C and the parallelogram block B are made of the same material, there is an effect that deterioration of reliability due to expansion and contraction due to temperature change as an element and deterioration of performance due to reflection on the joint surface are reduced. Moreover, there is also an advantage that temperature control of each member before joining by the optical contact OC becomes easy. The size of the disk C is made equal to or smaller than the joint surface P of the parallelogram block B so as not to form a corner (corner) on the surface that is optically contacted OC.

図3に示すように、通常のフレネルロム1は、平行四辺形状のプリズム素子を2つ組み合わせた構造(屋根型のフレネルロム)である。具体的には、フレネルロム1は、断面(図3の面と平行な断面、つまり、後述する各入射端面、出射端面、全反射面と直交する断面)が平行四辺形状の第一菱面体10及び第二菱面体20を備えている。第一菱面体10及び第二菱面体20は、同一形状であり、等方性材料で形成されている。 As shown in FIG. 3, the normal Fresnel ROM 1 has a structure (roof-shaped Fresnel ROM) in which two parallelogram-shaped prism elements are combined. Specifically, the Fresnel rhomb 1 has a parallelogram-shaped first rhombohedron 10 and A second rhombohedron 20 is provided. The first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20 have the same shape and are made of an isotropic material.

図3に示すように、第一菱面体10は、第一入射端面11と、第一入射端面11と平行に配置された第一出射端面12と、第一入射端面11及び第一出射端面12と交わる第一全反射面13と、第一全反射面13と平行に配置された第二全反射面14と、を有している。 As shown in FIG. 3 , the first rhombohedron 10 includes a first incident end face 11 , a first exit end face 12 arranged parallel to the first incident end face 11 , the first incident end face 11 and the first exit end face 12 . and a second total reflection surface 14 arranged parallel to the first total reflection surface 13 .

第一菱面体10において、第一入射端面11及び第一出射端面12は互いに平行であり、かつ、第一全反射面13及び第二全反射面14は互いに平行である。また、第一菱面体10において、第一入射端面11と第一全反射面13との間、及び、第一出射端面12と第二全反射面14との間は、互いに90度よりも小さい角度(楔角α)で交わっている。さらに、第一菱面体10において、第一入射端面11と第二全反射面14との間、及び、第一出射端面12と第一全反射面13との間は、互いに90度よりも大きい角度で交わっている。 In the first rhombohedron 10, the first entrance end face 11 and the first exit end face 12 are parallel to each other, and the first total reflection surface 13 and the second total reflection surface 14 are parallel to each other. Further, in the first rhombohedron 10, the angles between the first incident end surface 11 and the first total reflection surface 13 and between the first exit end surface 12 and the second total reflection surface 14 are less than 90 degrees each other. They intersect at an angle (wedge angle α). Further, in the first rhombohedron 10, the angles between the first incident end surface 11 and the second total reflection surface 14 and between the first output end surface 12 and the first total reflection surface 13 are greater than 90 degrees to each other. intersect at an angle.

第二菱面体20は、第二入射端面21と、第二入射端面21と平行に配置された第二出射端面22と、第二入射端面21及び第二出射端面22と交わる第三全反射面23と、第三全反射面23と平行に配置された第四全反射面24と、を有している。 The second rhombohedron 20 has a second incident end face 21, a second exit end face 22 arranged parallel to the second incident end face 21, and a third total reflection surface intersecting the second incident end face 21 and the second exit end face 22. 23 and a fourth total reflection surface 24 arranged parallel to the third total reflection surface 23 .

第二菱面体20において、第二入射端面21及び第二出射端面22は互いに平行であり、かつ、第三全反射面23及び第四全反射面24は互いに平行である。また、第二菱面体20において、第二入射端面21と第三全反射面23との間、及び、第二出射端面22と第四全反射面24との間は、互いに90度よりも小さい角度(楔角α)で交わっている。さらに、第二菱面体20において、第二入射端面21と第四全反射面24との間、及び、第二出射端面22と第三全反射面23との間は、互いに90度よりも大きい角度で交わっている。 In the second rhombohedron 20, the second entrance end face 21 and the second exit end face 22 are parallel to each other, and the third total reflection surface 23 and the fourth total reflection surface 24 are parallel to each other. Further, in the second rhombohedron 20, the angles between the second incident end surface 21 and the third total reflection surface 23 and between the second exit end surface 22 and the fourth total reflection surface 24 are less than 90 degrees to each other. They intersect at an angle (wedge angle α). Further, in the second rhombohedron 20, the angles between the second incident end surface 21 and the fourth total reflection surface 24 and between the second exit end surface 22 and the third total reflection surface 23 are greater than 90 degrees. intersect at an angle.

第一菱面体10及び第二菱面体20は、第一菱面体10の第一出射端面12と、第二菱面体20の第二入射端面21とが互いに平行になるように対向して配置されている。第一出射端面12と第二入射端面21は、オプティカル・コンタクトによる直接接合とされている。 The first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20 are arranged to face each other such that the first emission end face 12 of the first rhombohedron 10 and the second incident end face 21 of the second rhombohedron 20 are parallel to each other. ing. The first emission facet 12 and the second incidence facet 21 are directly joined by optical contact.

上述したように第一菱面体10の第一入射端面11と第一全反射面13(第一出射端面12と第二全反射面14)は楔角αをなしており、同様に、第二菱面体20の第二入射端面21と第三全反射面23(第二出射端面22と第四全反射面24)も楔角αをなしている。ここで、楔角αは、第一菱面体10及び第二菱面体20を構成する等方性材料の種類に応じて適宜設定することが可能である。 As described above, the first incident end surface 11 and the first total reflection surface 13 (the first output end surface 12 and the second total reflection surface 14) of the first rhombohedron 10 form a wedge angle α. The second entrance end surface 21 and the third total reflection surface 23 (the second exit end surface 22 and the fourth total reflection surface 24) of the rhombohedron 20 also form a wedge angle α. Here, the wedge angle α can be appropriately set according to the type of isotropic material forming the first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20 .

上記の通り、フレネルロムは、複屈折を持たない等方性の材料で作られるが、全反射時に発生するp波とs波の間の位相差を利用した位相子である。全反射は、光が高屈折材から低屈折材側に、臨界角以上の角度で入射する場合に発生する現象である。 As described above, the Fresnel rhomb is made of an isotropic material that does not have birefringence, but is a phase shifter that utilizes the phase difference between the p-wave and s-wave generated during total internal reflection. Total internal reflection is a phenomenon that occurs when light is incident from a high refractive material to a low refractive material at an angle equal to or greater than the critical angle.

フレネルロムは、等方性材料から形成されている。等方性材料としては、真空紫外から近赤外の波長領域を透過する材料であれば良く、入手性の観点から石英(溶融石英:屈折率n=1.46@550nm)、フッ化カルシウム(CaF:屈折率n=1.44@546nm)及びフッ化リチウム(LiF:屈折率n=1.39@600nm)からなる群から選択される少なくとも一種の材料を用いると好適である。なお、用いる等方性材料については、位相差を劣化させてしまうような素材の欠陥や歪などがないことも重要であり、CaFよりも石英(溶融石英)を用いることが好ましい。 Fresnel roms are formed from an isotropic material. The isotropic material may be any material that transmits a wavelength region from vacuum ultraviolet to near infrared. It is preferable to use at least one material selected from the group consisting of CaF 2 (refractive index n=1.44@546 nm) and lithium fluoride (LiF: refractive index n=1.39@600 nm). As for the isotropic material to be used, it is also important that there are no material defects or distortions that deteriorate the phase difference, and it is preferable to use quartz (fused quartz) rather than CaF 2 .

<本実施形態のフレネルロムの説明>
本実施形態のフレネルロム1(光学素子)は、第一菱面体10(第1の光学部材)と、第二菱面体20(第2の光学部材)と、円板状部材30(第3の光学部材)と、を備えている。第一菱面体10及び第二菱面体20は、第1の等方性材料で形成されている。光線が透過する面である第一入射端面11、第一出射端面12、第二入射端面21及び第二出射端面22が四角形(多角形)である。
<Description of Fresnel Rhom of the present embodiment>
The Fresnel rhomb 1 (optical element) of the present embodiment includes a first rhombohedron 10 (first optical member), a second rhombohedron 20 (second optical member), and a disk-shaped member 30 (third optical member). member) and The first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20 are made of a first isotropic material. The first incident end face 11, the first exit end face 12, the second incident end face 21, and the second exit end face 22, which are surfaces through which light rays pass, are squares (polygons).

円板状部材30(第3の光学部材)は、第2の等方性材料で形成された板状部材である。第3の光学部材の外周は、第一入射端面11、第一出射端面12、第二入射端面21及び第二出射端面22の四角形の外周以下の円形状(曲線状)又は鈍角を備える形状である。換言すると、円板状部材30(第3の光学部材)の外周が曲線状であるとは、外周の形状において鋭角となる部分が存在しないことを意味する。円板状部材30は、円板形状であるため、加工が容易である。 The disk-shaped member 30 (third optical member) is a plate-shaped member made of a second isotropic material. The outer periphery of the third optical member has a circular shape (curved shape) or a shape with an obtuse angle that is less than the rectangular outer periphery of the first entrance end face 11, the first exit end face 12, the second entrance end face 21, and the second exit end face 22. be. In other words, that the outer circumference of the disk-shaped member 30 (the third optical member) is curved means that there is no acute-angled portion in the shape of the outer circumference. Since the disk-shaped member 30 is disk-shaped, it is easy to process.

円板状部材30は、第一菱面体10と第二菱面体20の間において、第一菱面体10及び第二菱面体20とオプティカル・コンタクトOCで接合されている。より詳細には、円板状部材30の入射平面31が、第一菱面体10の第一出射端面12とオプティカル・コンタクトOCで接合されており、円板状部材30の出射平面32が、第二菱面体20の第二入射端面21とオプティカル・コンタクトOCで接合されている。 Between the first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20, the disk-shaped member 30 is joined to the first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20 by the optical contact OC. More specifically, the incident plane 31 of the disk-shaped member 30 is joined to the first output end face 12 of the first rhombohedron 10 by optical contact OC, and the output plane 32 of the disk-shaped member 30 is connected to the first output end face 12 of the first rhombohedron. It is joined to the second incident end face 21 of the dihedral body 20 by the optical contact OC.

円板状部材30のサイズが、オプティカル・コンタクトOCの面に「角」をなくすため、接合面よりも小さいか接合面以下であるとよい。換言すると、円板状部材30の入射平面31の外周が、第一菱面体10の第一出射端面12の外周の内側に収まり、円板状部材30の出射平面32の外周が、第二菱面体20の第二入射端面21の外周の内側に収まる。本実施形態のフレネルロム1では、オプティカル・コンタクトOCの面に「角」をなくす事で、異方性歪みを低減することができる。 The size of the disk-shaped member 30 is preferably smaller than or less than the joint surface in order to eliminate "corners" on the surface of the optical contact OC. In other words, the outer periphery of the incident plane 31 of the disk-shaped member 30 fits inside the outer periphery of the first output end face 12 of the first rhombohedron 10, and the outer periphery of the output plane 32 of the disk-shaped member 30 fits within the second rhombus. It fits inside the outer circumference of the second incident end face 21 of the facepiece 20 . In the Fresnel ROM 1 of this embodiment, the anisotropic distortion can be reduced by eliminating the "corner" on the surface of the optical contact OC.

第1の等方性材料と第2の等方性材料が同一の材料であると好適である。円板状部材30が、第一菱面体10や第二菱面体20と同一材料で構成されている場合、光学素子としての温度変化による膨張収縮等による信頼性劣化や接合面での反射等による性能劣化が少なくなる。また、オプティカル・コンタクトOCで接合する前の各部材の温度管理が容易になる。 Preferably, the first isotropic material and the second isotropic material are the same material. When the disk-shaped member 30 is made of the same material as the first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20, the reliability of the optical element deteriorates due to expansion and contraction due to temperature changes, and the reflection at the joint surface causes deterioration in reliability. Less performance degradation. Also, temperature control of each member before joining by the optical contact OC becomes easy.

(多層膜M)
フレネルロム1は、少なくとも1以上の全反射面に多層膜Mが形成されているとよい。具体的には、第一菱面体10の第一全反射面13、第二全反射面14、第二菱面体20の第三全反射面23、第四全反射面24は、その面上に、第一菱面体10及び第二菱面体20を構成する等方性材料とは異なる屈折率の多層膜Mがコーティングされていると好適である。
(Multilayer film M)
The Fresnel ROM 1 preferably has a multilayer film M formed on at least one or more total reflection surfaces. Specifically, the first total reflection surface 13, the second total reflection surface 14 of the first rhombohedron 10, the third total reflection surface 23, and the fourth total reflection surface 24 of the second rhombohedron 20 have , the isotropic material forming the first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20 is preferably coated with a multilayer film M having a refractive index different from that of the isotropic material.

ここで、多層膜Mは、第一菱面体10及び第二菱面体20を構成する等方性材料よりも屈折率の大きい高屈折率材料で形成された高屈折率膜Mと、第一菱面体10及び第二菱面体20を構成する等方性材料よりも屈折率の小さい低屈折率材料で形成された低屈折率膜Mと、が交互に積層されている。高屈折率膜Mと低屈折率膜Mの積層の順序は基板となる等方性材料の上に、高屈折率膜M、低屈折率膜Mの順で積層されていてもよいし、基板となる等方性材料の上に、低屈折率膜M、高屈折率膜Mの順で積層されていてもよい。 Here, the multilayer film M includes a high refractive index film MH formed of a high refractive index material having a higher refractive index than the isotropic material forming the first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20; Low refractive index films ML formed of a low refractive index material having a lower refractive index than the isotropic material forming the rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20 are alternately laminated. The order of lamination of the high refractive index film MH and the low refractive index film ML is even if the high refractive index film MH and the low refractive index film ML are laminated in this order on the isotropic material serving as the substrate. Alternatively, a low refractive index film M L and a high refractive index film M H may be laminated in this order on an isotropic material that serves as a substrate.

入射光線Iは、各全反射面で全反射し、同時にp偏光とs偏光に位相差が発生する。通常、全反射に伴って生じる位相差は、波長が短くなるにつれて大きくなってしまう。そこで、第一菱面体10及び第二菱面体20を構成する等方性材料(石英やCaF)よりも大きい屈折率の高屈折率膜Mと、小さい屈折率の低屈折率膜Mからなる2種類の膜材料が交互に積層された多層膜Mを全反射面に施すとよい。 The incident light I is totally reflected by each total reflection surface, and at the same time a phase difference occurs between the p-polarized light and the s-polarized light. Generally, the phase difference caused by total reflection increases as the wavelength becomes shorter. Therefore, a high refractive index film MH having a higher refractive index than the isotropic material ( quartz or CaF 2 ) constituting the first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20 and a low refractive index film ML having a smaller refractive index A multilayer film M in which two types of film materials are alternately laminated may be applied to the total reflection surface.

高屈折率膜Mを構成する高屈折率材料としては、フッ化ガドリニウム(GdF:屈折率n=1.59@550nm)、フッ化ランタン(LaF:屈折率n=1.59@550nm)及びフッ化ネオジム(NdF:1.61@550nm)が例示されるが、これらの物質に限定されるものではない。また、低屈折率膜Mを構成する低屈折率材料としては、フッ化マグネシウム(MgF:屈折率n=1.38~1.40@550nm)が例示されるが、これに限定されるものではない。 As high refractive index materials constituting the high refractive index film MH , gadolinium fluoride (GdF 3 : refractive index n = 1.59 @ 550 nm), lanthanum fluoride (LaF 3 : refractive index n = 1.59 @ 550 nm ) and neodymium fluoride (NdF 3 : 1.61@550 nm), but are not limited to these materials. Further, magnesium fluoride (MgF 2 : refractive index n=1.38 to 1.40 @ 550 nm) is exemplified as a low refractive index material constituting the low refractive index film ML , but is limited to this. not a thing

高屈折率膜M及び低屈折率膜Mは、真空蒸着、CVD、スパッタリング等の方法により形成することが可能である。高屈折率膜M及び低屈折率膜Mの膜厚は、材料の種類に依存し、例えば、100Å以上650Å以下とすればよいが、この範囲に限定されるものではない。 The high refractive index film MH and the low refractive index film ML can be formed by methods such as vacuum deposition, CVD, and sputtering. The thickness of the high refractive index film MH and the low refractive index film ML depends on the type of material, and may be, for example, 100 Å or more and 650 Å or less, but is not limited to this range.

<光学素子の製造方法>
本実施形態の光学素子の製造方法は、第1の等方性材料で形成され、光線が透過する面が多角形である第1の光学部材及び第2の光学部材を用意する工程(ステップ1)と、第2の等方性材料で形成された板状部材であり、外周が前記多角形の外周以下の曲線状又は鈍角を備える形状である第3の光学部材を用意する工程(ステップ2)と、前記第3の光学部材を、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材の間において、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材とオプティカル・コンタクトで接合する工程(ステップ3)と、を行うものである。
<Method for Manufacturing Optical Element>
The method for manufacturing an optical element according to the present embodiment includes a step of preparing a first optical member and a second optical member which are formed of a first isotropic material and have polygonal surfaces through which light rays pass (Step 1 ), and a step of preparing a third optical member which is a plate-like member made of a second isotropic material and whose outer circumference is curved or has an obtuse angle less than the outer circumference of the polygon (Step 2 ), and a step of joining the third optical member to the first optical member and the second optical member by optical contact between the first optical member and the second optical member ( Step 3) and are performed.

ステップ1では、第1の等方性材料で形成され、光線が透過する面が多角形である第1の光学部材(第一菱面体10)及び第2の光学部材(第二菱面体20)を用意する。 In step 1, a first optical member (first rhombohedron 10) and a second optical member (second rhombohedron 20) formed of a first isotropic material and having polygonal surfaces through which light rays pass prepare.

ステップ2では、第2の等方性材料で形成された板状部材であり、外周が前記多角形の外周以下の曲線状又は鈍角を備える形状である第3の光学部材(円板状部材30)を用意する。 In step 2, a third optical member (disk-shaped member 30 ) is prepared.

ステップ3では、第3の光学部材(円板状部材30)を、第1の光学部材(第一菱面体10)と第2の光学部材(第二菱面体20)の間において、第1の光学部材及び第2の光学部材とオプティカル・コンタクトOCで接合する。 In step 3, the third optical member (disk-shaped member 30) is interposed between the first optical member (first rhombohedron 10) and the second optical member (second rhombohedron 20) to form the first The optical member and the second optical member are joined with the optical contact OC.

<本実施形態の光学素子の応用例>
本実施形態の光学素子の応用例について、以下に示す。本実施形態の光学素子は、計測装置に応用可能である。ここで、「計測装置」とは、各種の測定装置、分析装置、検査装置、観察装置を含むものとする。
<Application example of the optical element of the present embodiment>
Application examples of the optical element of this embodiment are shown below. The optical element of this embodiment can be applied to a measuring device. Here, the "measurement device" includes various measurement devices, analysis devices, inspection devices, and observation devices.

半導体検査装置は、微細領域の検査を行う装置であり、紫外光を積極的に利用するため、真空紫外から近赤外の波長領域で使用可能な本実施形態の広帯域円偏光子(位相差90°のフレネルロム)を用いると好適である。白色光の偏光を利用している半導体検査装置であれば、本実施形態の広帯域円偏光子が利用可能である。 The semiconductor inspection apparatus is an apparatus for inspecting a fine area, and since it actively uses ultraviolet light, the broadband circular polarizer of this embodiment that can be used in the wavelength range from vacuum ultraviolet to near infrared (phase difference 90 ° Fresnel rhombus) is preferably used. The broadband circular polarizer of this embodiment can be used for semiconductor inspection equipment that utilizes polarized white light.

本実施形態の光学素子を適用する具体的な対象装置として、分光エリプソメーターが例示される。具体的には、分光エリプソメーターの補償素子として広帯域円偏光子(位相差90°のフレネルロム)を利用することができる。 A spectroscopic ellipsometer is exemplified as a specific target device to which the optical element of this embodiment is applied. Specifically, a broadband circular polarizer (Fresnel rhomb with a phase difference of 90°) can be used as a compensating element of the spectroscopic ellipsometer.

また、本実施形態の光学素子を、微小領域を観察するための観察装置に適用することも可能である。偏光を制御することでコントラストを向上できる場合がある。より微細な観察を行うためには、短い波長も使った観察が必要になるため、本実施形態の広帯域円偏光子(位相差90°のフレネルロム)を使用するメリットがある。 Also, the optical element of this embodiment can be applied to an observation device for observing a minute area. Contrast can sometimes be improved by controlling polarization. In order to observe finer details, it is necessary to use short wavelengths as well, so there is an advantage in using the broadband circular polarizer (Fresnel rhomb with a phase difference of 90°) of this embodiment.

さらに、異物検知を行うため、異物からの散乱光の偏光状態が正常な部分と異なる特性を利用した観察装置や検査装置、具体的には、半導体ウエハー上の配線パターンの偏光状態を観察して異物を発見する装置に本実施形態の広帯域円偏光子(位相差90°のフレネルロム)を適用することができる。装置によって、偏光の利用方法は異なるが、偏光情報から半導体の各プロセスで発生した異常(不良)を発見する際に、本実施形態の光学素子(位相差90°のフレネルロム)を位相差180°(λ/2)の位相子と組み合わせることで、様々な偏光計測が可能となる。また、位相差180°(λ/2)の位相子は、本発明を利用した位相差180°のフレネルロムとしても良い。 Furthermore, in order to detect foreign matter, an observation device or an inspection device that utilizes the characteristic that the polarization state of the scattered light from the foreign matter is different from that of the normal portion is used. Specifically, the polarization state of the wiring pattern on the semiconductor wafer is observed. The broadband circular polarizer (Fresnel rhomb with a phase difference of 90°) of this embodiment can be applied to a device for detecting foreign matter. The method of using polarized light differs depending on the device, but when discovering an abnormality (defect) occurring in each semiconductor process from polarization information, the optical element (Fresnel rhomb with a phase difference of 90°) according to this embodiment is used with a phase difference of 180°. Combining with a (λ/2) phase shifter enables various polarization measurements. Further, the phase shifter with a phase difference of 180° (λ/2) may be a Fresnel rhomb with a phase difference of 180° using the present invention.

また、膜厚計に本実施形態の光学素子を適用することができる。膜厚計は、主に半導体プロセス中の検査などに用いられるが、フィルム厚、塗装厚等を測定するなど、他の膜状の物の検査にも使われている。膜厚計の測定原理は、様々であるが、エリプソメーター同様の偏光解析で膜厚を測定する装置もある。 Also, the optical element of this embodiment can be applied to a film thickness meter. Film thickness gauges are mainly used for inspection during semiconductor processes, but they are also used for inspection of other film-like objects, such as measuring film thickness, coating thickness, and the like. There are various measurement principles of film thickness meters, but there are devices that measure film thickness by ellipsometry similar to ellipsometers.

その他、本実施形態の光学素子は、機器偏光を低減させるための偏光解消素子の代わりに使用することができる。反射光学系では、p偏光とs偏光の反射率が異なるため、入射光線の偏光状態が異なる場合や変動する場合、透過率が異なったり、変動したりする。このことを防止するために、入射光線の偏光状態を一定にしたり、光学系からの出射光線の偏光状態を一定にしたりすることがある。精密な計測を行う装置の場合には、入射光線や出射光線の偏光状態を一定にすることが必要になる。本実施形態の光学素子(位相差90°のフレネルロム)を位相差180°(λ/2)の位相子と組み合わせることで、いかなる偏光状態も作り出すことができるため、入射光線や出射光線の偏光状態を一定にすることが可能となる。また、位相差180°(λ/2)の位相子は、本発明を利用した位相差180°のフレネルロムとしても良い。 Additionally, the optical element of the present embodiments can be used in place of a depolarizing element to reduce instrument polarization. In a reflective optical system, since the reflectances of p-polarized light and s-polarized light are different, when the polarization state of incident light is different or fluctuates, the transmittance also differs or fluctuates. In order to prevent this, the polarization state of the incident light may be made constant, or the polarization state of the outgoing light from the optical system may be made constant. In the case of a device for precise measurement, it is necessary to keep the polarization state of the incident light beam and the outgoing light beam constant. By combining the optical element (Fresnel rhomb with a phase difference of 90°) of this embodiment with a phase shifter with a phase difference of 180° (λ/2), any polarization state can be created, so the polarization state of the incident light beam and the outgoing light beam can be made constant. Further, the phase shifter with a phase difference of 180° (λ/2) may be a Fresnel rhomb with a phase difference of 180° using the present invention.

タンパク質、医薬品、食品などの高分子の立体構造を分析するための方法に、高分子の光学異性体を調べる旋光分散測定(ORD)や円偏光二色性(CD)分光測定がある。これら測定は、左右円偏光の屈折率、吸収の違いを測定する方法で、精度が高く、波長帯域の広い円偏光子が望まれている測定である。本実施形態の光学素子は、このような要望に、合致しており、旋光分散測定や円二色性分光測定の精度を高める事が可能である。 Methods for analyzing the three-dimensional structure of macromolecules such as proteins, pharmaceuticals, and foods include optical rotatory dispersion measurement (ORD) and circular dichroism (CD) spectrometry for investigating optical isomers of macromolecules. These measurements are methods of measuring the difference in refractive index and absorption between left and right circularly polarized light, and are measurements for which a circular polarizer with high accuracy and a wide wavelength band is desired. The optical element of the present embodiment meets such demands, and can improve the accuracy of optical rotatory dispersion measurement and circular dichroism spectrometry.

以下、実施例に基づき、本発明の光学素子について更に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The optical element of the present invention will be described in more detail below based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.

本発明の効果は、等方性材料を用いて作られている偏光制御素子であるフレネルロムにおいて特に高い効果を示す。そのため、ここでは、屋根型のフレネルロム1を例として、本発明の効果を示す。屋根型のフレネルロム1は、図3の様な形状をした位相子である。入射端面(第一入射端面11)から入射した光線が、第一全反射面13、第二全反射面14、第三全反射面23、第四全反射面24(斜面1~4)で全反射し出射端面(第二出射端面22)から出射する。フレネルロム1は、斜面1~4で全反射する際に、p波とs波の間に位相差が発生することを利用した広帯域な位相子である。全反射での発生する位相差は、入射角により異なるため、所望の位相差を得るために、素子の材料と全反射角を適宜設定すればよい。 The effect of the present invention is particularly high in Fresnel rhombs, which are polarization control elements made using isotropic materials. Therefore, the effects of the present invention will be shown here using the roof-type Fresnel rom 1 as an example. The roof-shaped Fresnel rhomb 1 is a retarder shaped as shown in FIG. A ray incident from the incident end surface (first incident end surface 11) is totally reflected by the first total reflection surface 13, the second total reflection surface 14, the third total reflection surface 23, and the fourth total reflection surface 24 (slants 1 to 4). The light is reflected and emitted from the emission end face (second emission end face 22). The Fresnel rhomb 1 is a broadband phase shifter that utilizes the fact that a phase difference occurs between the p-wave and the s-wave when the light is totally reflected on the slopes 1-4. Since the phase difference generated by total reflection varies depending on the incident angle, the material of the element and the total reflection angle may be appropriately set in order to obtain the desired phase difference.

図3より、屋根型のフレネルロム1は、2つの平行四辺形のガラスや結晶などでできた部材(第一菱面体10と第二菱面体20)から構成されている。2つの平行四辺形部材は、接着やオプティカル・コンタクトなどの方法で接合するか、空気間隙を設け、接合せずに並べて配置する必要がある。使用波長帯域が紫外光や赤外光の場合、この波長領域で透明な接着剤が存在しないため、オプティカル・コンタクトで接合するか、空気間隙を設ける配置で並べる必要がある。空気間隙を設けると、入出射平面が多くなり、反射による損失が多くなる点と、多重反射により位相性能が劣化する欠点があるため、オプティカル・コンタクトで接合する方法が好ましい。 As shown in FIG. 3, the roof-shaped Fresnel rom 1 is composed of two parallelogram-shaped members (a first rhombohedron 10 and a second rhombohedron 20) made of glass, crystal, or the like. The two parallelogram members must either be joined by a method such as gluing or optical contact, or placed side by side without joining with an air gap. If the wavelength band used is ultraviolet light or infrared light, there is no adhesive that is transparent in this wavelength range, so it is necessary to join them by optical contact or arrange them in an arrangement with an air gap. If an air gap is provided, the number of planes of incidence and emission increases, resulting in an increase in loss due to reflection and a disadvantage that the phase performance deteriorates due to multiple reflections.

しかし、従来、図3の様な等方性材料で角形状のもの同士をオプティカル・コンタクトすると、歪みが発生する。図5に、図3の形状のフレネルロムを、オプティカル・コンタクトで接合したものの歪みの様子を実測した結果を示す。歪みの状態を定量化するために、p波の直線偏光を入射し、フレネルロムから出射した光の直線偏光の消光比を指標にしている。消光比は、直線偏光の程度を示す量で、以下に計算式で定義される。
消光比[dB]=-10×log(Is/Ip)
ここで、Isはs波の光量、Ipはp波の光量である。消光比が高いほど、良い直線偏光である事を示しており、10dB変化すると、IsとIpの比率が1桁異なる事を示す。
Conventionally, however, when isotropic materials with angular shapes as shown in FIG. 3 are brought into optical contact with each other, distortion occurs. FIG. 5 shows the result of actually measuring the state of distortion when the Fresnel roms having the shape shown in FIG. 3 are joined by optical contact. In order to quantify the state of distortion, the extinction ratio of linearly polarized light of p-wave linearly polarized light emitted from the Fresnel rhomb is used as an index. The extinction ratio is a quantity indicating the degree of linear polarization and is defined by the following formula.
Extinction ratio [dB] = -10 x log (Is/Ip)
Here, Is is the amount of s-wave light, and Ip is the amount of p-wave light. A higher extinction ratio indicates better linearly polarized light, and a change of 10 dB indicates that the ratio between Is and Ip differs by one order of magnitude.

サンプルの測定は、波長λ=633nm、消光比約65dBの入射直線偏光光線を用いて行っている。また、ビーム径約Φ1(mm)で縦横1(mm)間隔で入射光線を動かし測定を行った。サンプルのフレネルロムの入射平面(接合面)のサイズは10×10(mm)である。サンプルの詳細を図4、表1に示す。 Sample measurements are made with incident linearly polarized light with a wavelength λ=633 nm and an extinction ratio of about 65 dB. In addition, the measurement was performed by moving the incident light beam at intervals of 1 (mm) vertically and horizontally with a beam diameter of about Φ1 (mm). The size of the plane of incidence (bonded surface) of the Fresnel rhomb of the sample is 10×10 (mm). Details of the samples are shown in FIG.

Figure 0007221433000002
Figure 0007221433000002

消光比が50dB以上であれば、歪みの影響は非常に少ないと言える。図5に示した測定結果より、消光比が50dBより小さい部分も多く、30~40dBの非常に悪い部分があることも分かる。 If the extinction ratio is 50 dB or more, it can be said that the influence of distortion is very small. From the measurement results shown in FIG. 5, it can also be seen that there are many portions where the extinction ratio is less than 50 dB, and there are portions where the extinction ratio is very poor at 30 to 40 dB.

次に、本実施形態のフレネルロム1の測定結果を示す。製作したフレネルロムの形状を図6及び図7に示す。図3のフレネルロム1の入射側のロム(第一菱面体10)と出射側のロム(第二菱面体20)の間に、円板形状の円板状部材30を配置し、それぞれをオプティカル・コンタクトOCで接合している。円板状部材30は、ロムの接合面(第一出射端面12及び第二入射端面21)のサイズより、小さくし、外周において接点がないようになっている。円板状部材30は、第一菱面体10及び第二菱面体20と同一材料とし、サンプルは石英で製作した。本実施形態のフレネルロム1(サンプル)の詳細を図6、図7及び表2に示す。 Next, measurement results of the Fresnel ROM 1 of this embodiment are shown. The shape of the manufactured Fresnel rom is shown in FIGS. 6 and 7. FIG. A disk-shaped member 30 is arranged between the incidence-side ROM (first rhombohedron 10) and the emission-side ROM (second rhombohedron 20) of the Fresnel ROM 1 in FIG. They are joined by contacts OC. The disk-shaped member 30 is made smaller than the bonding surfaces of the ROM (the first exit end surface 12 and the second entrance end surface 21), and has no contact point on the outer circumference. The disk-shaped member 30 was made of the same material as the first rhombohedron 10 and the second rhombohedron 20, and the sample was made of quartz. Details of the Fresnel ROM 1 (sample) of this embodiment are shown in FIGS.

Figure 0007221433000003
Figure 0007221433000003

図8に消光比の面内分布の測定結果を示す。消光比の低いところでは、約45dBとなっているが、30~40dBの非常に悪い部分は無くなっていることが分かる。 FIG. 8 shows the measurement results of the in-plane distribution of the extinction ratio. At the low extinction ratio, it is about 45 dB, but it can be seen that the very bad portion of 30 to 40 dB has disappeared.

歪の様子を視覚的に示すために、上記測定と同様に、サンプルに直線偏光を入射し、出射光を、入射光を透過しない方向に配置した検光子を通して観察した結果を図9、図10に示す。光源には白色光源を使用している。このような配置で透過光を観察する事で、異方性歪が発生している部分は白く見え、異方性歪の様子が観察できた。 In order to visually show the state of distortion, similarly to the above measurement, linearly polarized light was incident on the sample, and the output light was observed through an analyzer arranged in a direction that does not transmit the incident light. The results are shown in FIGS. shown. A white light source is used as the light source. By observing the transmitted light in such an arrangement, the portion where the anisotropic strain occurred appeared white, and the state of the anisotropic strain could be observed.

図9は、図3で示したロム同士を直接オプティカル・コンタクトで接合したサンプルの歪みの様子を、図10は、図6で示した本発明の円板を介してオプティカル・コンタクトしたサンプルの歪みの様子を、それぞれ、視覚的に観察した結果である。 FIG. 9 shows the distortion of the sample in which the ROMs shown in FIG. 3 are directly connected by optical contact, and FIG. 10 shows the distortion of the sample in which optical contact is made through the disk of the present invention shown in FIG. , respectively, are the results of visual observation.

図9、図10より、ロム同士を直接オプティカル・コンタクトすることで、接合している四角い面の隅を中心に、異方性歪みが発生していることが分かった。また、円板状部材30を介してオプティカル・コンタクトOCで接合することで、顕著な異方性歪が発生していないこともわかった。 From FIGS. 9 and 10, it was found that direct optical contact between the ROMs causes anisotropic strain around the corners of the joined square surfaces. It was also found that no significant anisotropic strain was generated by joining with the optical contact OC via the disk-shaped member 30 .

1 フレネルロム
10 第一菱面体(第1の光学部材)
11 第一入射端面
12 第一出射端面
13 第一全反射面
14 第二全反射面
20 第二菱面体(第2の光学部材)
21 第二入射端面
22 第二出射端面
23 第三全反射面
24 第四全反射面
30 円板状部材(第3の光学部材)
31 入射平面
32 出射平面
OC オプティカル・コンタクト
C 円板(第3の光学部材)
B 平行四辺形ブロック(第1の光学部材、第2の光学部材)
P 接合面
M 多層膜
α 楔角
I 入射光線
E 出射光線
1 Fresnel rhomb 10 First rhombohedron (first optical member)
REFERENCE SIGNS LIST 11 first incident facet 12 first outgoing facet 13 first total reflection facet 14 second total reflection facet 20 second rhombohedron (second optical member)
21 second incident end face 22 second outgoing end face 23 third total reflection surface 24 fourth total reflection surface 30 disk-shaped member (third optical member)
31 incident plane 32 exit plane OC optical contact C disk (third optical member)
B Parallelogram block (first optical member, second optical member)
P Joint surface M Multilayer film α Wedge angle I Incident light E Output light

Claims (8)

第1の光学部材と、第2の光学部材と、第3の光学部材と、を備え、
前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材は、第1の等方性材料で形成され、光線が透過する面が多角形であり、
前記第3の光学部材は、第2の等方性材料で形成された板状部材であり、
前記第3の光学部材が、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材の間において、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材とオプティカル・コンタクトで接合された状態であり、
前記オプティカル・コンタクトで接合された面における前記第3の光学部材の外周は、前記多角形の外周の内側に配置されており、かつ、曲線状又は鈍角を備える形状であり、
前記オプティカル・コンタクトで接合された面が、前記光線が透過する面であり、
前記オプティカル・コンタクトで接合された面を透過した前記光線の偏光状態が変化して出射される、偏光を制御する光学素子。
comprising a first optical member, a second optical member, and a third optical member;
the first optical member and the second optical member are formed of a first isotropic material, and have polygonal surfaces through which light rays are transmitted;
The third optical member is a plate member made of a second isotropic material,
wherein the third optical member is joined to the first optical member and the second optical member by optical contact between the first optical member and the second optical member;
The outer periphery of the third optical member on the surface joined by the optical contact is arranged inside the outer periphery of the polygon and has a curved shape or an obtuse angle,
the surface joined by the optical contact is a surface through which the light beam is transmitted;
An optical element for controlling polarization, in which the light beam transmitted through the surfaces joined by the optical contact is emitted with a changed polarization state.
フレネルロムである請求項1に記載の光学素子。 2. The optical element according to claim 1, which is a Fresnel rhomb. 前記第1の等方性材料と前記第2の等方性材料が同一の材料である請求項1又は2に記載の光学素子。 3. The optical element according to claim 1, wherein the first isotropic material and the second isotropic material are the same material. 前記第3の光学部材が円板形状である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学素子。 4. The optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the third optical member has a disk shape. 第1の等方性材料で形成され、光線が透過する面が多角形である第1の光学部材及び第2の光学部材を用意する工程と、
第2の等方性材料で形成された板状部材である第3の光学部材を用意する工程と、
前記第3の光学部材を、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材の間において、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材とオプティカル・コンタクトで接合する工程と、を行い、
前記オプティカル・コンタクトで接合された面における前記第3の光学部材の外周は、前記多角形の外周の内側に配置されており、かつ、曲線状又は鈍角を備える形状であり、
前記オプティカル・コンタクトで接合された面が、前記光線が透過する面であり、
前記オプティカル・コンタクトで接合された面を透過した前記光線の偏光状態が変化して出射される、偏光を制御する光学素子の製造方法。
a step of preparing a first optical member and a second optical member which are formed of a first isotropic material and have polygonal surfaces through which light rays pass;
preparing a third optical member, which is a plate-like member made of a second isotropic material;
bonding the third optical member to the first optical member and the second optical member by optical contact between the first optical member and the second optical member; ,
The outer periphery of the third optical member on the surface joined by the optical contact is arranged inside the outer periphery of the polygon and has a curved shape or an obtuse angle,
the surface joined by the optical contact is a surface through which the light beam is transmitted;
A method for manufacturing an optical element that controls polarization, wherein the light beam transmitted through the surfaces joined by the optical contact is emitted with a changed polarization state.
前記光学素子がフレネルロムである請求項5に記載の光学素子の製造方法。 6. The method for manufacturing an optical element according to claim 5, wherein the optical element is a Fresnel rhomb. 前記第1の等方性材料と前記第2の等方性材料が同一の材料である請求項5又は6に記載の光学素子の製造方法。 7. The method of manufacturing an optical element according to claim 5, wherein the first isotropic material and the second isotropic material are the same material. 前記第3の光学部材が円板形状である請求項5乃至7のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。 8. The method for manufacturing an optical element according to claim 5, wherein the third optical member is disc-shaped.
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