(57)【要約】【課題】分光レンズの位相上の設計及び応用範囲を広げるとともに、Ｓ偏光とＰ偏光の分離量を小さくすることのできる分光レンズのフィルム層の構造を提供する。【解決手段】高、低屈折率を備えた材料を積み重ねて構成し、膜層構造が（ＨＬ）ｎＨＬＨ（ＬＨ）ｎとなる分光レンズのフィルム層構造であって、該Ｈが高屈折率で、屈折率２．５〜４の材料からなるフィルム層を表し、該Ｌが低屈折率で、屈折率１．４〜１．７の材料からなるフィルム層を表し、該ｎが整数であって、該フィルム層構造を最適化すると位相差が９０度で、且つＰ偏光の反射率とＳ偏光の反射率の分離量が小さい分光レンズを得ることができ、最適化した後の数値が、高屈折率のフィルム層Ｈの屈折率が３．８６で、低屈折率のフィルム層Ｌの屈折率が１．４５で、ｎ＝４であるように構成する。【選択図】図３
2006251763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられ、且つ構造がＨＬＨである対称中心層を有するフィルム系を備えてなる光学レンズであって、
該Ｈが、高屈折率で屈折率２．５〜４の材料からなるフィルム層を表し、
該Ｌが、低屈折率で屈折率１．４〜１．７の材料からなるフィルム層を表し、
該対称中心層の両Ｈ層がそれぞれ両側に延伸し、且つ構造が（ＬＨ）ｎである延伸層を備えてなることを特徴とする対称フィルム系の光学レンズ。
【請求項２】
前記Ｈ層が、吸収性を備えた材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項３】
前記Ｈ層の屈折率が、３．８６であることを特徴とする請求項２に記載の光学レンズ。
【請求項４】
前記Ｌ層の屈折率が、１．４５であることを特徴とする請求項３に記載の光学レンズ。
【請求項５】
前記構造が（ＬＨ）ｎである延伸層におけるｎが、４であることを特徴とする請求項４に記載の光学レンズ。
【請求項６】
前記ＨとＬフィルム層が、いずれもλ０／４に等しい光学的な厚さを備え、該λ０が入射光線の中心波長を表すことを特徴とする請求項１、もしくは請求項５に記載の光学レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、分光レンズのフィルム層構造に関し、特に光線を非偏光化する分光レンズのフィルム層構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光レンズ（Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）は、スペクトル特性の違いに基づき光線を反射、もしくは透過させるレンズであって、中性分光レンズと、双色分光レンズに分けられる。中性分光レンズは、ビームをスペクトル成分が同様の２つのビームに分けることができる。双色分光レンズは、スペクトルの一部を反射し、その他部分を透過させることができる。また、分光レンズは光線の偏光性に基づいて偏光性分光レンズとすることができる。この場合、ビームを入射平面に垂直な電場を有するＳ偏光のビームと、入射平面に対して平行な電場を有するＰ偏光のビームとに分けることができる。
【０００３】
理想的な中性分光レンズは、反射率と透過率が波長と角度の違いによって発生する変化が極めて少なく、且つ、偏光性が少ないという特性を有する。しかしながら、多層フィルムの材質は、色彩の分散、及び吸収性などの性質を備えているとともに、仮に入射角度が０度でない場合、異なる偏光性の光線の反射率と透過率が一致しない。入射角度が大きくなると、Ｒｓ（Ｓ偏光の反射率）と、Ｒｐ（Ｐ偏光の反射率）、Ｔｓ（Ｓ偏光の透過率）と、Ｔｐ（Ｐ偏光の透過率）の差が次第に大きくなる。このため、光学フィルムに対して特別な設計を行い、分光レンズを非偏光化特性を有する分光レンズにする必要がある。
【０００４】
従来の分光レンズの膜層は、交替型の周期構造を採用し、且つ高・低屈折率を備えた材料を積み重ねて構成する。即ち、図１に開示するように、フィルム層８の構造を（ＨＬ）ｍとし、直接、基板Ｎｓ上に設ける。該Ｈは高屈折率のフィルム層を表し、該Ｌは低屈折率のフィルム層を表し、該ｍは整数である。λ０によって入射光の中心波長を表示する場合、高屈折率のフィルム層Ｈと低屈折率フィルム層Ｌは、いずれも約λ０／４に等しいの光学的厚さを備える（光学的厚さは透過率×厚さである）。
【０００５】
但し、フィルム層８のＳ偏光とＰ偏光の反射波長及び位相差は、０度にのみ限られ、９０度に設計することは難しいのみならず、図２に開示するフィルム層の構造の波長‐反射率−位相の分布曲線に開示するようにＳ偏光とＰ偏光の分離量が容易に過大化する。よって、従来のフィルム層構造に改良を加え分光レンズの非偏光化特性を高める必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、分光レンズの位相上の設計及び応用範囲を広げるとともに、Ｓ偏光とＰ偏光の分離量を小さくすることのできる分光レンズのフィルム層構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、高、低屈折率を備えた材料を積み重ねて構成し、膜層構造が（ＨＬ）ｎＨＬＨ（ＬＨ）ｎとなる分光レンズのフィルム層構造であって、該Ｈが高屈折率で、屈折率２．５〜４の材料からなるフィルム層を表し、該Ｌが低屈折率で、屈折率１．４〜１．７の材料からなるフィルム層を表し、該ｎが整数であって、該フィルム層構造を最適化すると位相差が９０度で、且つＰ偏光の反射率とＳ偏光の反射率の分離量が小さい分光レンズを得ることができ、最適化した後の数値が、高屈折率のフィルム層Ｈの屈折率が３．８６で、低屈折率のフィルム層Ｌの屈折率が１．４５で、ｎ＝４であることを特徴とする分光レンズのフィルム層構造によって本発明の課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
以下、この発明について具体的に説明する。
【０００８】
請求項１に記載する光学レンズは、基板上に設けられ、且つ構造がＨＬＨである対称中心層を有するフィルム系を備えてなる光学レンズであって、
該Ｈが、高屈折率で屈折率２．５〜４の材料からなるフィルム層を表し、
該Ｌが、低屈折率で屈折率１．４〜１．７の材料からなるフィルム層を表し、
該対称中心層の両Ｈ層がそれぞれ両側に延伸し、且つ構造が（ＬＨ）ｎである延伸層を備えてなる。
【０００９】
請求項２に記載する光学レンズは、請求項８におけるＨ層が、吸収性を備えた材料からなる。
【００１０】
請求項３に記載する光学レンズは、請求項９におけるＨ層の屈折率が、３．８６である。
【００１１】
請求項４に記載する光学レンズは、請求項１０におけるＬ層の屈折率が、１．４５である。
【００１２】
請求項５に記載する光学レンズは、請求項１１における構造が（ＬＨ）ｎである延伸層におけるｎが、４である。
【００１３】
請求項６に記載する光学レンズは、請求項８、もしくは請求項１２におけるＨとＬフィルム層が、いずれもλ０／４に等しい光学的な厚さを備え、該λ０が入射光線の中心波長を表す。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の分光レンズのフィルム層の構造は、フィルム層の構造を（ＨＬ）ｎＨＬＨ（ＬＨ）ｎとし、高屈折率のフィルム層の屈折率が３．８６、低屈折率のフィルム層の屈折率が１．４５、ｎを４に等しくすることにより、位相差を９０度で、Ｓ偏光とＰ偏光の分離量を小さくして、製品の性能を高めるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明は、光線を非偏光化する分光レンズのフィルム層の構造に関するものであって、高、低屈折率を備えた材料を積み重ねて構成し、（ＨＬ）ｎＨＬＨ（ＬＨ）ｎと表す構造を備えてなり、該Ｈは高屈折率で屈折率２．５〜４の材料からなるフィルム層を表し、該Ｌは低屈折率で屈折率１．４〜１．７の材料からなるフィルム層を表し、該ｎは整数を表し、最適化すると位相差が９０度でＰ偏光の反射率とＳ偏光の反射率の分離量が小さい分光レンズを得ることができ、最適化後の数値は：高屈折率のフィルム層Ｈの屈折率が３．８６、低屈折率のフィルム層Ｌの屈折率が１．４５、ｎが４に等しい構造により位相差９０度で、Ｒｐ（Ｐ偏光の屈折率）及びＲｓ（Ｓ偏光の屈折率）の分離量と、反射波長の位相差を小さくして製品の性能を高める目的を達成した。
係る構成の分光レンズのフィルム層の構造について、その構造と特徴を詳述するために具体的な実施例を挙げ、以下に説明する。
［実施例］
【００１６】
この発明の分光レンズは、ＤＶＤ、ＣＤなどの光学電子製品に応用されている。該分光レンズのフィルム層は、分光レンズの位相上の設計及び応用をさらに広げ、且つ、温度の上昇によって明らかな変化が発生しない。よって、光学電子製品の性能を高める。
【００１７】
図３に開示するように、この発明の分光レンズのフィルム層１は、対称フィルム系からなり、フィルム層（ＨＬ）ｎＨＬＨ（ＬＨ）ｎは、直接、基板Ｎｓ上に設けられる。該フィルム層１は、対称中心層ＨＬＨを備えてなる。該Ｈは高屈折率の材質からなるフィルム層であることを表し、屈折率が２．５〜４で、かつ該材質は吸収性を備える。また、Ｌは、低屈折率の材料からなるフィルム層であることを表し、屈折率が１．４〜１．７である。ｎは整数で、λ０が入射光の中心波長を表す場合、高屈折率のフィルム層Ｈと低屈折率のフィルム層Ｌはいずれもλ０／４に等しい光学的厚さを備える（光学的厚さとは屈折率×厚さである）。
【００１８】
この発明のフィルム層の構造の設計理論を詳述して、Ｓ偏光とＰ偏光の反射波の位相差が９０度に達することの一例を以下に説明する。
【００１９】
位相差△＝ψｓ−ψｐ
【００２０】
【数１】
2006251763.tif 000003
【００２１】
に基づくと、次の［数２］で示す式（１）が得られる：
【００２２】
【数２】
2006251763.tif 000004
【００２３】
上述するψｓはＳ偏光の反射波の位相の変化を表し、ψｐはＰ偏光の反射波の位相の変化を表し、Ｎｓは基板の屈折率を表し、θ０は光線の入射角を表す。
【００２４】
△＝π／２、θ０＝４５°を式１に代入すると、Ｎｓ＝√２Ｎ１が得られる。Ｎｓ＝１．５１２である場合、Ｎ１＝１．０６９３になる。フィルム層の屈折率Ｎ１は数値上、等価アドミタンスしたＹと等しくなる。即ちＮ１＝Ｙ＝Ｃ／Ｂを次の［数３］で示す式２から［数６］で示す式５に代入して、透過係数τ、反射係数ρ、透過率Ｔ、反射率Ｒを求めることができる。
【００２５】
【数３】
2006251763.tif 000005
【００２６】
【数４】
2006251763.tif 000006
【００２７】
【数５】
2006251763.tif 000007
【００２８】
【数６】
2006251763.tif 000008
【００２９】
しかしながら、現在、投射率が１．０６９３の材料はない。よって、フィルム層の構成においては複数層の高、低屈折率材料を組み合わせて、同等の透過係数τ、反射係数ρ、透過率Ｔ、反射率Ｒを得る。多層フィルムを設計する過程においては、次に掲げるフィルムアレイを用いる。
【００３０】
【数７】
2006251763.tif 000009
［数７］で示す式６におけるＭについては次の通りである。
【００３１】
【数８】
2006251763.tif 000010
【００３２】
上述するＭｊは、第ｊ層のフィルムの特徴であるアレイを表し、δｊ、Ｎｊは、ｄｊはそれぞれ第ｊ層のフィルムの厚さ、屈折率、膜厚を表す。
【００３３】
上述する式によって計算される数値はいずれも理論上の数値である。実際の応用では、材質の成分比例などの特性の影響を受けるため、理論上の数値は往々にして直接使用することが難しくなる。理論上の数値に基づいてフィルム層の層数、厚さを最適化して、はじめて位相差が９０度で、Ｒｐ（Ｐ偏光の反射率）と、Ｒｓ（Ｓ偏光の反射率）との分離量が小さい分光レンズが得られる。
【００３４】
図４に開示するように、図２に開示する従来の曲線図と比較すると、図４に開示するＲｐとＲｓの分離量は最小に達する。この発明の実施例では高屈折率の材質の屈折率（ＮＨ）を３．８６とし、高屈折率のフィルム層の全体的厚さを８０ｎｍよりも小さくする。；低屈折率材料の屈折率（ＮＬ）は１．４５とし、低屈折率のフィルム層の全体的厚さを１５００ｎｍよりも小さくする。整数ｎは４に等しい。即ち、高屈折率フィルム層は１０層になり、低屈折率のフィルム層は計９層になる。
【００３５】
以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】フィルム層（ＨＬ）ｍの分光レンズの説明図である。
【図２】従来のフィルム層（ＨＬ）ｍの波長−反射率−位相分布の特性曲線である。
【図３】この発明の分光レンズの説明図である。
【図４】図３に開示する分光レンズのフィルム層（ＨＬ）ｎＨＬＨ（ＬＨ）ｎの波長−反射率−位相分布の特性曲線である。
【符号の説明】
【００３７】
１        フィルム層
８        フィルム層
Ｎｓ       基板
Ｈ        高屈折率のフィルム層
Ｌ        低屈折率のフィルム層
Ｒｓ       Ｓ偏光の反射率
Ｒｐ       Ｐ偏光の反射率
Ｐｈａｓｅ  Ｒｓ   Ｓ偏光の反射位相
Ｐｈａｓｅ  Ｒｐ   Ｓ偏光の反射位相
Ｐｈａｓｅ  Ｒｐ−Ｒｓ   Ｐ偏光とＳ偏光の反射位相差
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006251763.tif 000013
【図４】
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