(57)【要約】【課題】  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直線偏光子を提供する。【解決手段】  第１三角プリズム１０と、第２三角プリズム２０と、第１三角プリズムと第２三角プリズムとの間に介在してなる平板３０とを備え、第１三角プリズム１０と第２三角プリズム２０は、同一の異方性結晶材料である第１材料（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）で形成され、平板３０は、異方性結晶材料とは異なる異方性結晶材料，等方性結晶材料または光学ガラスのいずれかの第２材料（α‐ＳｉＯ２）で形成され、第１三角プリズム１０と平板３０，平板３０と第２三角プリズム２０は、それぞれオプティカルコンタクトにて接合された。【選択図】  図１
2006153913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１三角プリズムと、第２三角プリズムと、前記第１三角プリズムと第２三角プリズムとの間に介在してなる平板とを備えた偏光子であって、
前記第１三角プリズムと第２三角プリズムは、同一の異方性結晶材料である第１材料で形成され、
前記平板は、前記第１材料とは異なる異方性結晶材料，等方性結晶材料または光学ガラスのいずれかの第２材料で形成され、
前記第１三角プリズムと前記平板，前記平板と前記第２三角プリズムは、それぞれオプティカルコンタクトにて接合されたことを特徴とする偏光子。
【請求項２】
前記第１三角プリズムおよび前記第２三角プリズムは、前記平板が前記第１三角プリズムの入射面および前記第２三角プリズムの出射面に対して所定の角度をなすように形成され、
前記第１三角プリズムおよび前記第２三角プリズムの光学軸は、前記第１三角プリズムの入射面と略平行かつ前記第１三角プリズムと前記平板との当接面と略平行な第１方向、または、該第１方向に対して略垂直かつ前記第１三角プリズムの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請求項１に記載の偏光子。
【請求項３】
前記平板は、異方性結晶材料である場合に、その光学軸が前記第１方向または第２方向に設定されたことを特徴とする請求項２に記載の偏光子。
【請求項４】
前記第１材料は、その常光屈折率または異常光屈折率が前記第２材料の屈折率よりも使用波長範囲において大なる材料が選択されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の偏光子。
【請求項５】
前記第１材料がＬｉ２Ｂ４Ｏ７，第２材料がα‐ＳｉＯ２の組合せ、第１材料がＭｇＦ２，第２材料がＬｉＣａＡｌＦ６の組合せ、前記第１材料がα‐ＢａＢ２Ｏ４，第２材料がα‐ＳｉＯ２，Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７またはＣａＣＯ３のいずれかの組合せ、または、第１材料がＣａＣＯ３，第２材料がα‐ＳｉＯ２，α‐ＢａＢ２Ｏ４またはＬｉ２Ｂ４Ｏ７のいずれかの組合せ、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の偏光子。
【請求項６】
異方性結晶材料で形成された第１三角プリズムと、該第１三角プリズムとは異なる異方性結晶材料で形成された第２三角プリズムとを備えた偏光子であって、
前記第１三角プリズムと前記第２三角プリズムは、オプティカルコンタクトにて接合されると共に、常光屈折率または異常光屈折率が使用波長範囲で略一致することを特徴とする偏光子。
【請求項７】
前記第１三角プリズムおよび前記第２三角プリズムは、前記第１三角プリズムの入射面および前記第２三角プリズムの出射面に対して所定の角度を有する当接面で接合されてなり、
前記第１三角プリズムおよび前記第２三角プリズムの光学軸は、前記第１三角プリズムの入射面と略平行かつ前記第１三角プリズムと前記第２三角プリズムとの当接面と略平行な第１方向、または、該第１方向に対して略垂直かつ前記第１三角プリズムの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請求項６に記載の偏光子。
【請求項８】
前記第１三角プリズムの異方性結晶材料は、その常光屈折率または異常光屈折率が前記第２三角プリズムの異方性結晶材料の異常光屈折率または常光屈折率よりも使用波長範囲において大なる材料が選択されてなることを特徴とする請求項６または７に記載の偏光子。
【請求項９】
前記第１三角プリズムはＬｉ２Ｂ４Ｏ７，前記第２三角プリズムはα‐ＳｉＯ２で形成されてなることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の偏光子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏光子に係り、特に紫外光領域から近赤外光領域まで使用可能な偏光子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に紫外光用の偏光子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（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７単結晶）からなるものであり、少なくとも波長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。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２９９３７号公報（第３頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、半導体関連技術において紫外光の利用は拡大傾向にあり、その偏光利用は今後ますます加速すると見込まれている。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本の光線が同一方向に出射されその分離角度が小さいので、使用しない偏光光線を別途遮光する等光学系全体に制約が生じるという不都合があり、使い易さという点では十分ではなかった。
【０００５】
また、その他のタイプの偏光子としてグラン‐トムソンプリズムやグラン‐テーラープリズムが知られている。しかし、グラン‐トムソンプリズムは、第１のプリズムの透過光出射面と第２のプリズムの入射面間に接着剤を介在させて接合する構成であるので、この接着剤によって紫外光が吸収されてしまい、紫外光に対しては用いることが困難であった。
また、グラン‐テーラープリズムは、第１のプリズムと第２のプリズムとを空気層を介して接続する構成であり、接着剤は用いられないものの、開口が狭く使用用途が限定されるという不都合があった。例えば、α‐ＢＢＯ同士を空気層を介して接合したグラン‐テーラープリズムでは、単一波長の場合でも４度程度の開口しか得られない。
【０００６】
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直線偏光子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、本発明によれば、第１三角プリズムと、第２三角プリズムと、前記第１三角プリズムと第２三角プリズムとの間に介在してなる平板とを備えた偏光子であって、前記第１三角プリズムと第２三角プリズムは、同一の異方性結晶材料である第１材料で形成され、前記平板は、前記第１材料とは異なる異方性結晶材料，等方性結晶材料または光学ガラスのいずれかの第２材料で形成され、前記第１三角プリズムと前記平板，前記平板と前記第２三角プリズムは、それぞれオプティカルコンタクトにて接合されることにより解決される。
【０００８】
このように本発明の偏光子は、第１三角プリズムと第２三角プリズムとを接着剤ではなく平板を介して接合した構成のグラン‐トムソンプリズム型の偏光子である。そして、接着剤の代わりに平板を用いたことにより、第１三角プリズム，平板，第２三角プリズムをオプティカルコンタクトにて接合することができる。これにより、従来のように紫外光が接着剤で吸収等されることがないので、本発明の偏光子では、通常の可視光，近赤外光領域に使用を限定されることなく、紫外光領域まで使用範囲を拡大することができる。
【０００９】
また、第１三角プリズム，第２三角プリズムに使用される異方性材料（第１材料）と、平板に使用される光学材料（第２材料）とを適宜に選択することにより、開口を広くとることができると共に、高い消光比を有する偏光子とすることができる。
【００１０】
また、前記第１三角プリズムおよび前記第２三角プリズムは、前記平板が前記第１三角プリズムの入射面および前記第２三角プリズムの出射面に対して所定の角度をなすように形成され、前記第１三角プリズムおよび前記第２三角プリズムの光学軸は、前記第１三角プリズムの入射面と略平行かつ前記第１三角プリズムと前記平板との当接面と略平行な第１方向、または、該第１方向に対して略垂直かつ前記第１三角プリズムの入射面と略平行な第２方向に設定されるように構成することができる。
【００１１】
このように設定すると、入射面から入射した入射光は、第１三角プリズムと平板との境界面において、常光屈折率または異常光屈折率に差があることに起因して、境界面への入射角度に応じて常光線または異常光線を全反射させることができると共に、他の一方の異常光線または常光線を第２三角プリズム側へ透過させることができる。これにより、常光線または異常光線を分離して透過させることが可能である。
また、前記平板は、異方性結晶材料である場合に、その光学軸が前記第１方向または第２方向に設定するとよい。
【００１２】
また、具体的には、前記第１材料は、その常光屈折率または異常光屈折率が前記第２材料の屈折率よりも使用波長範囲において大なる材料が選択されてなるように構成する。このように設定することにより、第１三角プリズムから平板への入射光を境界面で全反射させることができる。
【００１３】
また、具体的には、前記第１材料がＬｉ２Ｂ４Ｏ７，第２材料がα‐ＳｉＯ２の組合せ、第１材料がＭｇＦ２，第２材料がＬｉＣａＡｌＦ６の組合せ、前記第１材料がα‐ＢａＢ２Ｏ４，第２材料がα‐ＳｉＯ２，Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７またはＣａＣＯ３のいずれかの組合せ、または、第１材料がＣａＣＯ３，第２材料がα‐ＳｉＯ２，α‐ＢａＢ２Ｏ４またはＬｉ２Ｂ４Ｏ７のいずれかの組合せ、のうちのいずれかとすることができる。
【００１４】
また、前記課題は、本発明によれば、異方性結晶材料で形成された第１三角プリズムと、該第１三角プリズムとは異なる異方性結晶材料で形成された第２三角プリズムとを備えた偏光子であって、前記第１三角プリズムと前記第２三角プリズムは、オプティカルコンタクトにて接合されると共に、常光屈折率または異常光屈折率が使用波長範囲で略一致するように構成することができる。
【００１５】
このように本発明では、第１三角プリズムと第２三角プリズムとを異なる異方性結晶材料で形成し、これらをオプティカルコンタクトで接合している。そして、２種類の異方性結晶材料は、常光屈折率または異常光屈折率が使用波長範囲で略一致するものが選択される。これにより、常光屈折率または異常光屈折率が一致する使用範囲において、境界面での入射角に応じて常光線または異常光線を全反射させることができ、他の異常光線または常光線を入射方向からずれないように第２三角プリズム側へ透過させることができる。
【００１６】
また、第１三角プリズムと第２三角プリズムとを接着剤を用いずにオプティカルコンタクトさせているので、従来のように接着剤で紫外光が吸収等されることがなく、紫外光まで使用範囲を拡大することができる。また、第１三角プリズム，第２三角プリズムに使用される異方性材料を適宜に選択することにより、開口を広くとることができると共に、高い消光比を有する偏光子とすることができる。
【００１７】
また、前記第１三角プリズムおよび前記第２三角プリズムは、前記第１三角プリズムの入射面および前記第２三角プリズムの出射面に対して所定の角度を有する当接面で接合されてなり、前記第１三角プリズムおよび前記第２三角プリズムの光学軸は、前記第１三角プリズムの入射面と略平行かつ前記第１三角プリズムと前記第２三角プリズムとの当接面と略平行な第１方向、または、該第１方向に対して略垂直かつ前記第１三角プリズムの入射面と略平行な第２方向に設定されるように構成することができる。
【００１８】
このように設定すると、入射面から入射した入射光は、第１三角プリズムと第２三角プリズムとの境界面において、常光屈折率または異常光屈折率に差があることに起因して、境界面への入射角度に応じて常光線または異常光線を全反射させることができると共に、他の一方の異常光線または常光線を第２三角プリズム側へ透過させることができる。これにより、常光線または異常光線を分離して透過させることが可能である。
【００１９】
また、具体的には、前記第１三角プリズムの異方性結晶材料は、その常光屈折率または異常光屈折率が前記第２三角プリズムの異方性結晶材料の異常光屈折率または常光屈折率よりも使用波長範囲において大なる材料が選択される。
また、具体的には、前記第１三角プリズムはＬｉ２Ｂ４Ｏ７，前記第２三角プリズムはα‐ＳｉＯ２で形成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の偏光子は、第１三角プリズムと第２三角プリズムとを接着剤を用いずに、平板を介して、または直接にオプティカルコンタクトで接合している。これにより、従来のように接着剤で紫外光が吸収等されてしまうことがないので、使用波長帯域を可視光、近赤外光領域から紫外光領域へ拡大することができる。また、第１三角プリズム，第２三角プリズムおよび平板に使用する光学材料を適宜に選択することにより、開口が広く、且つ、高い消光比を有する偏光子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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１１は本発明の一実施形態に係るものであり、図１は偏光子の構成を表す説明図、図２は実施例１に係る偏光子の波長と屈折率との関係を表すグラフ、図３は実施例１に係る偏光子の入射角と反射率との関係を表すグラフ、図４は実施例２に係る偏光子の構成を表す説明図、図５は実施例２に係る偏光子の波長と屈折率との関係を表すグラフ、図６は実施例２に係る偏光子の入射角と反射率との関係を表すグラフ、図７は実施例３に係る偏光子の波長と屈折率との関係を表すグラフ、図８は実施例３に係る偏光子の入射角と反射率との関係を表すグラフ、図９は実施例４に係る偏光子の波長と屈折率との関係を表すグラフ、図１０は実施例４に係る偏光子の入射角と反射率との関係を表すグラフ、図１１は実施例５に係る偏光子の構成を表す説明図である。
【００２２】
本実施形態の偏光子１は、紫外光領域から可視光、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直線偏光子である。図１に示すように、本実施形態の偏光子１は、第１三角プリズム１０と第２三角プリズム２０とを平板３０を介して接合した構成である。第１三角プリズム１０と第２三角プリズム２０は、略同一の楔角Ａ（°）を有する断面三角形状のプリズムであり、これらは同一の異方性結晶材料（第１材料）で構成されている。
【００２３】
第１三角プリズム１０は、入射面１１と、入射面１１に対して所定の角度（９０°−Ａ）を有する出射面１２を有している。また、第２三角プリズム２０は、出射面２２と、出射面２２に対して所定の角度（９０°−Ａ）を有する入射面２１を有する。
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り、第１三角プリズム１０と第２三角プリズム２０とは異なる異方性結晶材料，等方性結晶材料または光学ガラスのいずれか（第２材料）で構成されている。
【００２４】
偏光子１は、第１三角プリズム１０の出射面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２三角プリズム２０の入射面２１が接合されて構成されている。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。そして、第１三角プリズム１０の入射面１１と第２三角プリズム２０の出射面２２は、略平行で光軸Ｌに対して垂直となっている。
【００２５】
本実施形態では、第１三角プリズム１０および第２三角プリズム２０の光学軸は、入射面１１および出射面２２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方向（第１方向）もしくは紙面に平行（第２方向）に設定されている。また、平板３０が光学軸を有する場合は、入射面１１および出射面２２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方向（第１方向）もしくは紙面に平行（第２方向）に設定されている。
【００２６】
入射光は、第１三角プリズム１０の入射面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。
【００２７】
この内部入射角許容幅内で入射面１１に入射した入射光のうち常光線または異常光線のいずれかが、第１三角プリズム１０と平板３０との境界において第１三角プリズム１０の側面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または常光線は、平板３０および第２三角プリズム２０を通過して出射面２２から外部へ出射する。これにより、偏光子１へ入射した入射光の異常光線または常光線の一方のみを通過させることができる。
【００２８】
第１材料は、異方性結晶材料であるため常光屈折率ｎ１Ｏ、異常光屈折率ｎ１ｅを有する。そして、第２材料は、常光屈折率ｎ１Ｏと異常光屈折率ｎ１ｅの間の大きさの屈折率を有する光学材料が選択される。また、第２材料が異方性材料の場合は、常光屈折率ｎ２Ｏ、異常光屈折率ｎ２ｅのどちらか又は両方が、常光屈折率ｎ１Ｏと異常光屈折率ｎ１ｅの間の大きさである光学材料が選択される。
【００２９】
以下に示す実施例では、第１材料および第２材料を適切に選択することにより、５０ｄＢ以上の消光比を得ることができた。また、９０％程度の高い透過率を得られることが確かめられた。また、本実施形態の偏光子１は、接着剤を用いることなく１９０ｎｍ〜１６００ｎｍ程度において透明な光学材料同士（方解石は除く）をオプティカルコンタクトにて接合しているので、紫外光領域から近赤外光領域にわたる波長帯域において使用することができる。
【００３０】
（実施例１）
実施例１は、第１材料，第２材料にそれぞれ異方性結晶材料であるＬｉ２Ｂ４Ｏ７，α‐ＳｉＯ２（水晶）を用いた例である。図１に実施例１における偏光子１の構成を示す。
図１（Ａ）に示す実施例１Ａでは、第１三角プリズム１０，第２三角プリズム２０および平板３０の光学軸は、紙面に対して略垂直（入射面１１および出射面１２の幅方向と略平行）に設定されている。また、楔角Ａは、１２．５°に設定されている。
図１（Ｂ）に示す実施例１Ｂでは、第１三角プリズム１０および第２三角プリズム２０の光学軸は紙面に対して略垂直（入射面１１および出射面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（入射面１１の上下方向）と略平行（第１三角プリズム１０および第２三角プリズム２０の光学軸と垂直）に設定されている。また、楔角Ａは、１２°に設定されている。
【００３１】
図１（Ｃ）に示す実施例１Ｃでは、第１三角プリズム１０，第２三角プリズム２０および平板３０の光学軸は、紙面上下方向（入射面１１の上下方向）と略平行に設定されている。また、楔角Ａは、１２．５°に設定されている。
図１（Ｄ）に示す実施例１Ｄでは、第１三角プリズム１０および第２三角プリズム２０の光学軸は紙面上下方向（入射面１１の上下方向）と略平行に設定され、平板３０の光学軸は紙面に対して略垂直（入射面１１および出射面１２の幅方向と略平行、第１三角プリズム１０および第２三角プリズム２０の光学軸と垂直）に設定されている。また、楔角Ａは、１２°に設定されている。
【００３２】
表１に実施例１Ａ〜１Ｄの楔角Ａとプリズム内開口を示す。
【表１】
2006153913.tif 000003
【００３３】
図２に第１材料（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）と第２材料（α‐ＳｉＯ２）の波長と屈折率の関係を示す。図２から本実施例では、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第１材料の常光屈折率ｎ１Ｏ、第１材料の異常光屈折率ｎ１ｅおよび第２材料の第２材料の異常光屈折率ｎ２ｅ、常光屈折率ｎ２Ｏとなっていることが分かる。なお、第１材料の異常光屈折率ｎ１ｅおよび第２材料の異常光屈折率ｎ２ｅ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。
【００３４】
図３（Ａ）は波長３００ｎｍにおける実施例１Ａ，１Ｂの偏光子１の入射角と反射率の関係、図３（Ｂ）は実施例１Ｃ，１Ｄの偏光子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１三角プリズム１０から平板３０への入射角を指す。ａ１，ａ２は実施例１Ａ、ｂ１，ｂ２は実施例１Ｂ、ｃ１，ｃ２は実施例１Ｃ、ｄ１，ｄ２は実施例１Ｄの関係を表す。
【００３５】
実施例１Ａ〜１Ｄでは、第１三角プリズム１０へ入射した入射光は、第１三角プリズム１０と平板３０との境界面において、第１三角プリズム１０の光学軸と垂直な振動面を有する常光線が全反射されるように楔角Ａが設定されている。一方、第１三角プリズム１０の光学軸と平行な振動面を有する異常光線は、境界面を透過して平板３０および第２三角プリズム２０へ入射し、第２三角プリズム２０の出射面２２から外部へ出射する。したがって、偏光子１の入射面１１へ入射した入射光のうち、常光線は偏光子１の側面から外部へ向けて全反射され、異常光線のみが直進して出射面２２から出射するようになっている。
【００３６】
実施例１Ａでは、図３（Ａ）から分かるように、第１三角プリズム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、実施例１Ａでは、入射角７３°〜８８°（−４．５°〜＋１０．５°）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。
【００３７】
また、実施例１Ｂ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、実施例１Ｂでは、入射角７４°〜８２°（−４°〜＋４°）において使用することが可能である。このように実施例１Ｂでは、約８°の広い開口を有する。
【００３８】
また、実施例１Ｃでは、実施例１Ａ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、実施例１Ｃでは、入射角７３°〜８８°（−４．５°〜＋１０．５°）において使用することが可能である。このように実施例１Ｃでは、約１５°の広い開口を有する。
【００３９】
また、実施例１Ｄでは、実施例１Ｂ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、実施例１Ｄでは、入射角７４°〜８２°（−４°〜＋４°）において使用することが可能である。このように実施例１Ｄでは、約８°の広い開口を有する。
【００４０】
このように、実施例１の偏光子１では、第１材料にＬｉ２Ｂ４Ｏ７、第２材料にα‐ＳｉＯ２を選択することによって、広い開口を有すると共に紫外光領域においても使用することができる。
【００４１】
（実施例２）
実施例２は、第１材料，第２材料にそれぞれ異方性結晶材料であるＭｇＦ２，ＬｉＣＡＦ（ＬｉＣａＡｌＦ６）を用いた例である。
図４（Ａ）に示す実施例２Ａでは、第１三角プリズム１０，第２三角プリズム２０および平板３０の光学軸は、紙面に対して略垂直に設定されている。また、楔角Ａは、３°に設定されている。
図４（Ｂ）に示す実施例２Ｂでは、第１三角プリズム１０および第２三角プリズム２０の光学軸は紙面に対して略垂直に設定され、平板３０の光学軸は紙面および入射面１１と略平行（第１三角プリズム１０および第２三角プリズム２０の光学軸と垂直）に設定されている。また、楔角Ａは、２．５°に設定されている。
【００４２】
図４（Ｃ）に示す実施例２Ｃでは、第１三角プリズム１０，第２三角プリズム２０および平板３０の光学軸は、紙面および入射面１１と略平行に設定されている。また、楔角Ａは、３°に設定されている。
図４（Ｄ）に示す実施例２Ｄでは、第１三角プリズム１０および第２三角プリズム２０の光学軸は紙面および入射面１１と略平行に設定され、平板３０の光学軸は紙面に対して略垂直（第１三角プリズム１０および第２三角プリズム２０の光学軸と垂直）に設定されている。また、楔角Ａは、２．５°に設定されている。
【００４３】
表２に実施例２Ａ〜２Ｄの楔角Ａとプリズム内開口を示す。
【表２】
2006153913.tif 000004
【００４４】
図５に第１材料（ＭｇＦ２）と第２材料（ＬｉＣＡＦ）の波長と屈折率の関係を示す。図５から本実施例では、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第１材料の異常光屈折率ｎ１ｅ、第２材料の常光屈折率ｎ２Ｏ、第２材料の異常光屈折率ｎ２ｅ、第１材料の常光屈折率ｎ１Ｏとなっていることが分かる。また、本例では、第１材料の屈折率と第２材料の屈折率の大きさが非常に近いため、楔角Ａが小さくかつ開口が狭くなっている。
【００４５】
図６（Ａ）は波長３００ｎｍにおける実施例２Ａ，２Ｂの偏光子１の入射角と反射率の関係、図６（Ｂ）は実施例２Ｃ，２Ｄの偏光子１の入射角と反射率の関係を表している。ａ１，ａ２は実施例２Ａ、ｂ１，ｂ２は実施例２Ｂ、ｃ１，ｃ２は実施例２Ｃ、ｄ１，ｄ２は実施例２Ｄの関係を表す。
【００４６】
実施例２Ａ〜２Ｄでは、第１三角プリズム１０へ入射した入射光は、第１三角プリズム１０と平板３０との境界面において、第１三角プリズム１０の光学軸と平行な振動面を有する異常光線が全反射されるように楔角Ａが設定されている。一方、第１三角プリズム１０の光学軸と垂直な振動面を有する常光線は、境界面を透過して平板３０および第２三角プリズム２０へ入射し、第２三角プリズム２０の出射面２２から外部へ出射する。したがって、偏光子１の入射面１１へ入射した入射光のうち、異常光線は偏光子１の側面から外部へ向けて全反射され、常光線のみが直進して出射面２２から出射するようになっている。
【００４７】
実施例２Ａでは、図６（Ａ）から分かるように、第１三角プリズム１０から平板３０への入射角が約８６°以上で異常光線が全反射するようになる（ａ１）。また、入射角が約８７°以上で常光線が１０％以上反射するようになる（ａ２）。このように、実施例２Ａでは、入射角８６°〜８７°（−１．０°〜±０°）において使用することが可能である。
【００４８】
また、実施例２Ｂでは、入射角が約８７°以上で異常光線が全反射するようになり（ｂ１）、約８７°以上で常光線が１０％以上反射するようになる（ｂ２）。このように、実施例２Ｂでは、入射角８７°（−０．５°）において使用することが可能である。
【００４９】
また、実施例２Ｃでは、実施例２Ａと同様に、入射角が約８６°以上で異常光線が全反射するようになり（ｃ１）、約８７°以上で常光線が１０％以上反射するようになる（ｃ２）。このように、実施例２Ｃでは、入射角８６°〜８７°（−１．０°〜±０°）において使用することが可能である。
【００５０】
また、実施例２Ｄでは、実施例２Ｂと同様に、入射角が約８７°以上で異常光線が全反射するようになり（ｄ１）、約８７°以上で常光線が１０％以上反射するようになる（ｄ２）。このように、実施例２Ｄでは、入射角８７°（−０．５°）において使用することが可能である。
【００５１】
このように、実施例２の偏光子１では、第１材料にＭｇＦ２、第２材料にＬｉＣＡＦを選択することによって、紫外光領域においても使用できる。なお、実施例２では、第１材料と第２材料の屈折率の大きさが近いため内部入射角許容幅が小さくなっている。
【００５２】
（実施例３）
実施例３は、第１材料，第２材料にそれぞれ異方性結晶材料であるα‐ＢＢＯ（α‐ＢａＢ２Ｏ４），α‐ＳｉＯ２（水晶）を用いた例である。
実施例３Ａ〜３Ｄの偏光子１は、それぞれ図１に示した実施例１Ａ〜１Ｄの構成と同様である。また、楔角Ａは、実施例３Ａ，３Ｃでは１４．５°、実施例３Ｂ，３Ｄでは１４°に設定されている。
【００５３】
表３に実施例３Ａ〜３Ｄの楔角Ａとプリズム内開口を示す。
【表３】
2006153913.tif 000005
【００５４】
図７に第１材料（α‐ＢＢＯ）と第２材料（α‐ＳｉＯ２）の波長と屈折率の関係を示す。図７から本実施例では、波長２９０ｎｍ程度から近赤外光領域にわたって、屈折率が大きい順に第１材料の常光屈折率ｎ１Ｏ、第２材料の異常光屈折率ｎ２ｅ、第２材料の常光屈折率ｎ２Ｏ、第１材料の異常光屈折率ｎ１ｅとなっていることが分かる。なお、波長２００ｎｍ〜２４０ｎｍ程度においては、大きい順にｎ１Ｏ、ｎ１ｅ、ｎ２ｅ、ｎ２Ｏとなっている。また、波長２４０ｎｍ〜２９０ｎｍ程度においては、大きい順にｎ１Ｏ、ｎ２ｅ、ｎ１ｅ、ｎ２Ｏとなっている。
【００５５】
図８（Ａ）は波長３００ｎｍにおける実施例３Ａ，３Ｂの偏光子１の入射角と反射率の関係、図８（Ｂ）は実施例３Ｃ，３Ｄの偏光子１の入射角と反射率の関係を表している。ａ１，ａ２は実施例３Ａ、ｂ１，ｂ２は実施例３Ｂ、ｃ１，ｃ２は実施例３Ｃ、ｄ１，ｄ２は実施例３Ｄの関係を表す。
【００５６】
実施例３Ａ〜３Ｄでは、第１三角プリズム１０へ入射した入射光は、第１三角プリズム１０と平板３０との境界面において、第１三角プリズム１０の光学軸と垂直な振動面を有する常光線が全反射されるように楔角Ａが設定されている。一方、第１三角プリズム１０の光学軸と平行な振動面を有する異常光線は、境界面を透過して平板３０および第２三角プリズム２０へ入射し、第２三角プリズム２０の出射面２２から外部へ出射する。したがって、偏光子１の入射面１１へ入射した入射光のうち、常光線は偏光子１の側面から外部へ向けて全反射され、異常光線のみが直進して出射面２２から出射するようになっている。
【００５７】
実施例３Ａでは、図８（Ａ）から分かるように、第１三角プリズム１０から平板３０への入射角が約６５．５°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８６°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、実施例３Ａでは、入射角６５．５°〜８６°（−１０．０°〜＋１０．５°）において使用することが可能であり、約２０．５°の広い開口を有する。
【００５８】
また、実施例３Ｂでは、入射角が約６６．５°以上で常光線が全反射するようになり（ｂ１）、約８８°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、実施例３Ｂでは、入射角６６．５°〜８８°（−９．５°〜＋１２°）において使用することが可能である。このように実施例３Ｂでは、約２１．５°の広い開口を有する。
【００５９】
また、実施例３Ｃでは、実施例３Ａと同様に、入射角が約６５．５°以上で常光線が全反射するようになり（ｃ１）、約８６°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、実施例３Ｃでは、入射角６５．５°〜８６°（−１０°〜＋１０．５°）において使用することが可能である。このように実施例３Ｃでは、約２０．５°の広い開口を有する。
【００６０】
また、実施例３Ｄでは、実施例３Ｂと同様に、入射角が約６６．５°以上で常光線が全反射するようになり（ｄ１）、約８８°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、実施例３Ｄでは、入射角６６．５°〜８８°（−９．５°〜＋１２°）において使用することが可能である。このように実施例１Ｄでは、約２１．５°の広い開口を有する。
【００６１】
このように、実施例３の偏光子１では、第１材料にα‐ＢＢＯ、第２材料にα‐ＳｉＯ２を選択することによって、紫外光領域においても使用できると共に、広い開口を有する。特に、この第１材料，第２材料の組合せでは、屈折率の差が非常に大きい。このため楔角Ａを大きく設定でき偏光子１の全長を短く設定することが可能となると共に、広い開口を得ることができる。
【００６２】
（実施例４）
実施例４は、第１材料，第２材料にそれぞれ異方性結晶材料である方解石ＣａＣＯ３，α‐ＳｉＯ２（水晶）を用いた例である。方解石は、異常光屈折率と常光屈折率との差が非常に大きな光学材料である。
実施例４Ａ〜４Ｄの偏光子１は、それぞれ図１に示した実施例１Ａ〜１Ｄの構成と同様である。また、楔角Ａは、実施例４Ａ〜４Ｄでは１７°に設定されている。
【００６３】
表４に実施例４Ａ〜４Ｄの楔角Ａとプリズム内開口を示す。
【表４】
2006153913.tif 000006
【００６４】
図９に第１材料（方解石）と第２材料（α‐ＳｉＯ２）の波長と屈折率の関係を示す。図９から本実施例では、波長２５０ｎｍ程度から近赤外光領域にわたって、屈折率が大きい順に第１材料の常光屈折率ｎ１Ｏ、第２材料の異常光屈折率ｎ２ｅ、第２材料の常光屈折率ｎ２Ｏ、第１材料の異常光屈折率ｎ１ｅとなっていることが分かる。なお、方解石は波長２５０ｎｍ以下の光線については透過しない。
【００６５】
図１０（Ａ）は波長３００ｎｍにおける実施例４Ａ，４Ｂの偏光子１の入射角と反射率の関係、図１０（Ｂ）は実施例４Ｃ，４Ｄの偏光子１の入射角と反射率の関係を表している。ａ１，ａ２は実施例４Ａ、ｂ１，ｂ２は実施例４Ｂ、ｃ１，ｃ２は実施例４Ｃ、ｄ１，ｄ２は実施例４Ｄの関係を表す。
【００６６】
実施例４Ａ〜４Ｄでは、第１三角プリズム１０へ入射した入射光は、第１三角プリズム１０と平板３０との境界面において、第１三角プリズム１０の光学軸と垂直な振動面を有する常光線が全反射されるように楔角Ａが設定されている。一方、第１三角プリズム１０の光学軸と平行な振動面を有する異常光線は、境界面を透過して平板３０および第２三角プリズム２０へ入射し、第２三角プリズム２０の出射面２２から外部へ出射する。したがって、偏光子１の入射面１１へ入射した入射光のうち、常光線は偏光子１の側面から外部へ向けて全反射され、異常光線のみが直進して出射面２２から出射するようになっている。
【００６７】
実施例４Ａでは、図１０（Ａ）から分かるように、第１三角プリズム１０から平板３０への入射角が約６５．５°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７９°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、実施例４Ａでは、入射角６５．５°〜７９°（−７．５°〜＋６°）において使用することが可能であり、約１３．５°の広い開口を有する。
【００６８】
また、実施例４Ｂでは、入射角が約６６．５°以上で常光線が全反射するようになり（ｂ１）、約８０°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、実施例４Ｂでは、入射角６６．５°〜８０°（−６．５°〜＋７°）において使用することが可能である。このように実施例４Ｂでは、約１３．５°の広い開口を有する。
【００６９】
また、実施例４Ｃでは、入射角が約６５．５°以上で常光線が全反射するようになり（ｃ１）、約８０．５°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、実施例４Ｃでは、入射角６５．５°〜８０．５°（−７．５°〜＋７．５°）において使用することが可能である。このように実施例４Ｃでは、約１５°の広い開口を有する。
【００７０】
また、実施例４Ｄでは、入射角が約６６．５°以上で常光線が全反射するようになり（ｄ１）、約８１°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、実施例４Ｄでは、入射角６６．５°〜８１°（−６．５°〜＋８°）において使用することが可能である。このように実施例４Ｄでは、約１４．５°の広い開口を有する。
【００７１】
このように、実施例４の偏光子１では、第１材料に方解石、第２材料にα‐ＳｉＯ２を選択することによって、紫外光領域（波長２５０ｎｍ以上）においても使用できると共に、広い開口を有する。
【００７２】
（実施例５）
実施例５は、実施例１と同様に、異方性結晶材料であるＬｉ２Ｂ４Ｏ７，α‐ＳｉＯ２（水晶）を用いた例であるが、実施例１と相違する点は、実施例５の偏光子１が平板３０を用いない点と、第１三角プリズム１０にＬｉ２Ｂ４Ｏ７，第２三角プリズム２０にα‐ＳｉＯ２を用いてこれらを出射面１２と入射面２１でオプティカルコンタクトにて接合した点である。
【００７３】
図１１（Ａ）に示す実施例５Ａでは、第１三角プリズム１０，第２三角プリズム２０の光学軸は、紙面に対して略垂直（第１方向）に設定されている。また、楔角Ａは、１２．５°に設定されている。
図１１（Ｂ）に示す実施例５Ｂでは、第１三角プリズム１０，第２三角プリズム２０の光学軸は、紙面および入射面１１と略平行（第２方向）に設定されている。また、楔角Ａは、１２°に設定されている。
【００７４】
図２に示したように、第１材料（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）の異常光屈折率ｎ１ｅと第２材料（α‐ＳｉＯ２）の異常光屈折率ｎ２ｅは広い波長範囲で略一致している。このため、本例の偏光子１は、図１１（Ａ），（Ｂ）のように平板３０を用いなくとも、第２三角プリズム２０の出射面２２からの出射光線が、第１三角プリズム１０の入射面１１に入射する入射光線と平行となり、偏光素子として実用に耐える特性を有する。ただし、本例の偏光子１は、第１三角プリズム１０側から光線を入射する必要があり、入射光の方向性を有する。このように構成した偏光子１は、実施例１の偏光子１と略同等の開口広さおよび消光比を有する。
【００７５】
なお、実施例５は、第１三角プリズム１０の異常光屈折率ｎ１ｅと第２三角プリズム２０の異常光屈折率ｎ２ｅが所定波長帯域で略一致している例であるが、これに限らず、第１三角プリズム１０の常光屈折率ｎ１Ｏと第２三角プリズム２０の常光屈折率ｎ２Ｏが所定波長帯域で略一致するように光学材料を選択することができる。
【００７６】
上記実施の形態では、第２材料に異方性結晶材料を用いた例を示したが、これに限らず、第１材料の異常光屈折率または常光屈折率よりも小さな異常光屈折率または常光屈折率を有する等方性結晶材料、光学ガラスを第２材料として選択することができる。
また、上記実施形態で示した異方性結晶材料に限らず、例えば、Ａｌ２Ｏ３等を用いてもよい。
また、上記実施例における第１材料，第２材料の組合せ以外に、第１材料にα‐ＢＢＯ，第２材料に方解石またはＬｉ２Ｂ４Ｏ７を選択し、第１材料に方解石，第２材料にα‐ＢＢＯを選択してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態に係る偏光子の構成を表す説明図である。
【図２】実施例１に係る偏光子の波長と屈折率との関係を表すグラフである。
【図３】実施例１に係る偏光子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。
【図４】実施例２に係る偏光子の構成を表す説明図である。
【図５】実施例２に係る偏光子の波長と屈折率との関係を表すグラフである。
【図６】実施例２に係る偏光子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。
【図７】実施例３に係る偏光子の波長と屈折率との関係を表すグラフである。
【図８】実施例３に係る偏光子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。
【図９】実施例４に係る偏光子の波長と屈折率との関係を表すグラフである。
【図１０】実施例４に係る偏光子の入射角と反射率との関係を表すグラフである。
【図１１】実施例５に係る偏光子の構成を表す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１    偏光子
１０  第１三角プリズム
１１  入射面
１２  出射面
２０  第２三角プリズム
２１  入射面
２２  出射面
３０  平板
３１  入射面
３２  出射面
Ｌ    光軸
【図１】
2006153913.tif 000007
【図２】
2006153913.tif 000008
【図３】
2006153913.tif 000009
【図４】
2006153913.tif 000010
【図５】
2006153913.tif 000011
【図６】
2006153913.tif 000012
【図７】
2006153913.tif 000013
【図８】
2006153913.tif 000014
【図９】
2006153913.tif 000015
【図１０】
2006153913.tif 000016
【図１１】
2006153913.tif 000017