(57)【要約】【課題】光学部品の反りや貼り合わせた基板が剥離することによる光学特性の劣化を招くことが無く、所定の光学特性を発揮する積層光学部品を提供する。【解決手段】透明基板の一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかを、他方の主表面にアルミナ膜を夫々形成し、前記アルミナ膜の表面に偏光板を積層した積層光学部品とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかを、他方の主表面にアルミナ膜を夫々形成し、前記アルミナ膜の表面に偏光板を積層したことを特徴とする積層光学部品。
【請求項２】
前記偏光板に代えて波長板を積層したことを特徴とする請求項１記載の積層光学部品。
【請求項３】
前記透明基板がガラス基板であることを特徴とする請求項１又は２記載の積層光学部品。
【請求項４】
前記透明基板が水晶基板であることを特徴とする請求項１又は２記載の積層光学部品。
【請求項５】
前記透明基板がＬｉＮｂＯ３基板であることを特徴とする請求項１又は２記載の積層光学部品。
【請求項６】
一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかが形成された偏光板の他方の主表面にアルミナ膜を介して波長板の一方の主表面を接合して積層し、該波長板の他方の主表面にアルミナ膜を介して透明基板の一方の主表面を接合して積層し、該透明基板の他方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかが形成されたことを特徴とする積層光学部品。
【請求項７】
前記透明基板がガラス基板であることを特徴とする請求項６記載の積層光学部品。
【請求項８】
前記透明基板が水晶基板であることを特徴とする請求項６記載の積層光学部品。
【請求項９】
前記透明基板がＬｉＮｂＯ３基板であることを特徴とする請求項６記載の積層光学部品。
【請求項１０】
前記偏光板が、水晶からなることを特徴とする請求項６乃至９の積層光学部品。
【請求項１１】
一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかが形成された第１の透明基板の他方の主表面にアルミナ膜を介して偏光板の一方の主表面を接合して積層し、該偏光板の他方の主表面に波長板の一方の主表面を接合して積層し、該波長板の他方の主表面にアルミナ膜を介して第２の透明基板の一方の主表面を接合して積層し、前記第２の透明基板の他方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかが形成されたことを特徴とする積層光学部品。
【請求項１２】
前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方がガラス基板であることを特徴とする請求項１１の積層光学部品。
【請求項１３】
前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方が水晶基板であることを特徴とする請求項１１の積層光学部品。
【請求項１４】
前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方がＬｉＮｂＯ３基板であることを特徴とする請求項１１の積層光学部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタや光ディスク記録再生装置等に用いられる光学部品に関するものであり、特に偏光板や波長板に光学薄膜が形成された光学素子を積層されてなる積層光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタや光ディスク記録再生装置用光学素子として、フィルム等の薄肉の樹脂からなる偏光板や波長板が広く使用されている。これら樹脂製の光学素子は、機械的強度や耐熱性の観点から特開２０００−３１４８０９号公報で開示されているようにサファイヤ等の透明基板の表面に貼り付けて使用するのが一般的であり、この透明基板が薄肉の樹脂製光学素子を平面状に維持する為の支持体として、或いは光源の熱による変形や変質を防止するための放熱板として機能している。
【０００３】
また、図７（ａ）に示すように薄肉の樹脂製光学素子１と透明基板２とを接着剤３を用いて貼り合わせてなる光学部品４や図７（ｂ）に示す如く光ディスク記録再生装置用として波面を良くし耐候性を向上させる構造を有する薄肉の樹脂製光学素子１の両面に接着剤３を用いて透明基板２，２を貼り合わせてなる光学部品５が知られている。前記各透明基板２の主表面には所定の光学性能を発揮するために、反射防止膜（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：以下、ＡＲコートと称す）、赤外線反射膜（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：以下、ＩＲコートと称す）、ビームスプリッター膜（Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ：以下、ＢＳコートと称す）等の光学薄膜６を形成したものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば図８（ａ）に示すようにガラス基板２の一方の主表面２ａにＡＲコート６を施すと、ガラス基板とＡＲコートとの熱膨張係数の違い等の影響により前記ガラス基板２の主表面２ａ側に圧縮応力が発生し、この状態で薄肉の樹脂製光学素子１を前記ガラス基板２の他方の主表面２ｂに接着剤３を用いて積層した場合、前記圧縮応力の影響によって光学部品４はＡＲコート形成面側に反りが生じてしまうので、波面収差悪化等の光学特性が劣化し所望の光学特性を満足しないという問題が生じてしまう。
【０００５】
また、図８（ｂ）に示す如く光学素子１の両面をガラス基板２で挟みこむように接着剤３を用いて積層した場合においても、光学部品６に内部応力が残っているので、光学部品６が収められた光学装置内での光源の熱等による温度変化や経年劣化等により光学素子１とガラス基板２とが剥離７してしまい波面収差悪化等の光学特性の劣化が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであって、光学部品の反りや貼り合わせた基板が剥離することによる光学特性の劣化を招くことが無く、所定の光学特性を発揮する積層光学部品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る積層光学部品の請求項１記載の発明は、透明基板の一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかを、他方の主表面にアルミナ膜を夫々形成し、前記アルミナ膜の表面に偏光板を積層したことを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の積層光学部品において、前記偏光板に代えて波長板を積層したことを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の積層光学部品において、前記透明基板がガラス基板であることを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の積層光学部品において、前記透明基板が水晶基板であることを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の積層光学部品において、前記透明基板がＬｉＮｂＯ３基板であることを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明は、一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかが形成された偏光板の他方の主表面にアルミナ膜を介して波長板の一方の主表面を接合して積層し、該波長板の他方の主表面にアルミナ膜を介して透明基板の一方の主表面を接合して積層し、該透明基板の他方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかが形成されたことを特徴としている。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の積層光学部品において、前記透明基板がガラス基板であることを特徴としている。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項６記載の積層光学部品において、前記透明基板が水晶基板であることを特徴としている。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項６記載の積層光学部品において、前記透明基板がＬｉＮｂＯ３基板であることを特徴としている。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項６乃至９の積層光学部品において、前記偏光板が、水晶からなることを特徴としている。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかが形成された第１の透明基板の他方の主表面にアルミナ膜を介して偏光板の一方の主表面を接合して積層し、該偏光板の他方の主表面に波長板の一方の主表面を接合して積層し、該波長板の他方の主表面にアルミナ膜を介して第２の透明基板の一方の主表面を接合して積層し、前記第２の透明基板の他方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、又はビームスプリッター膜のいずれかが形成されたことを特徴としている。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、請求項１１の積層光学部品において、前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方がガラス基板であることを特徴としている。
【００１９】
請求項１３記載の発明は、請求項１１の積層光学部品において、前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方が水晶基板であることを特徴としている。
【００２０】
請求項１４記載の発明は、請求項１１の積層光学部品において、前記第１の透明基板及び前記第２の透明基板の少なくとも一方がＬｉＮｂＯ３基板であることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
ガラスなどの透明基板の表面にＡＲコート、ＩＲコート、ＢＳコート等の光学薄膜を施すと透明基板と光学薄膜との熱膨張係数の違いによって、圧縮応力により光学薄膜形成面側に反りが生じてしまう（この場合、熱膨張係数は透明基板よりも光学薄膜の方が大きい）ことは前述した通りである。
【００２２】
ここで、本願発明者は、この透明基板の反りを解消する手段として、前記光学薄膜が形成された面とは反対側の裏面にも所望の光学作用に影響しない薄膜を形成すれば、前記圧縮応力が働く表面側とは反対の裏面側に引っ張り応力が生じ、これらの応力が見かけ上相殺し反りが解消されるのではないかと考え様々な実験を繰り返した。
【００２３】
図１（ａ）は、本発明を波長板に適用した第１の実施形態の構成を示す断面図であって、一方の主面（表面）にＡＲコート６を成膜したガラス基板２のもう一方の主面（裏面）に、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の一般的な薄膜形成装置を用いて、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）８を成膜し、アルミナ膜８の上面に薄肉の樹脂製波長板１をＵＶ硬化型接着剤３を用いて貼り合わせてなる波長板１０が構成されている。
【００２４】
図１（ｂ）は、薄肉の樹脂製波長板１の両面にアルミナ膜８とガラス基板２とＡＲコート６とから成る積層体を波長板１を中心として対称となるようにＵＶ硬化型接着剤５を用いて貼り合わせて構成した波長板１１の断面図である。
【００２５】
尚、アルミナ膜の成膜条件（蒸着速度、蒸着温度、真空度、等）は、成膜したアルミナ膜が図３に示すようにポーラス構造１２を有する薄膜となるように適宜設定する。
【００２６】
図２に示すように表面２ａにＡＲコート６を成膜したガラス基板２の裏面２ｂに成膜する光学薄膜としてＡＲコート６の熱膨張係数とほぼ等しいアルミナ膜８を用いると、表面２ａ側に圧縮応力Ｆａにより反りが発生していたガラス基板２の裏面２ｂ側に引張り応力Ｆｂが働くので、前記ＡＲコート６と前記アルミナ膜８とにより生じる夫々の応力Ｆａ，Ｆｂが相殺されることになり、ガラス基板２の反りが解消されることが実験によって確認できた。
【００２７】
従って、樹脂波長板１とガラス基板２との積層構造において、ガラス基板２の反りが解消されたので、ガラス基板２と樹脂波長板１との応力により基板が剥離してしまうこと及び波面収差が悪化してしまうという問題が解決できた。
【００２８】
また、アルミナ膜がポーラス構造１２を有しているので接着剤に対する界面張力が向上するのでヌレ性も向上することとなる。周知の通り界面張力の強さを決める要因は、物質の分子間力、双極子モーメント、水素結合等があるが、アルミナ膜と接着剤との関係においては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜の“−”の極性を有する酸素原子と接着剤の中に含まれる“＋”の極性を有する物質との結合、即ち水素結合の働きによりアルミナ膜の接着剤ヌレ性が向上するので、ガラス基板２と樹脂波長板１との接着性も格段に向上することとなる。
【００２９】
ここで、図１（ｂ）に示した波長板１１は樹脂波長板１の両面にガラス基板２を積層した構造となっているが、前述した通りこれは光ディスク記録再生装置用波長板として波面を良くし耐候性を向上させるためになされたものである。
【００３０】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る積層光学部品を示す断面図である。第２の実施形態は、波長板と偏光板を積層した光学素子にガラス基板を貼り合わせた積層構造を有するものである。図４（ａ）は、薄肉の樹脂製波長板１に一方の面にＡＲコート６を成膜した薄肉の樹脂製偏光板１３を積層し、図１に示したＡＲコート６とアルミナ膜８とを夫々の主表面に形成したガラス基板２を、前記薄肉の樹脂製偏光板１３が積層された主表面１ａとは反対側の樹脂製波長板１の主表面１ｂに貼り合わせた積層光学部品１４の断面を示すものである。
【００３１】
図４（ｂ）は、薄肉の樹脂製波長板１に一方の主表面１３ａにＡＲコート４を成膜し且つ他方の面１３ｂにアルミナ膜８を形成した水晶からなる偏光板１３を積層し、図１（ａ）に示したＡＲコート６とアルミナ膜８とを夫々の主表面に形成したガラス基板２を前記偏光板１３が積層された面１ａとは反対側の樹脂波長板の主表面１ｂに貼り合わせた積層光学部品１５である。
【００３２】
この場合、偏光板の材料に水晶を使用したことにより、ガラス基板にＡＲコートを成膜した時と同様の反りが生じる虞があるので、偏光板１３の一方の主面１３ａに形成したＡＲコート６により生じる圧縮応力が働く方向とは反対側に引張り応力が生じるよう前記偏光板１３の他方の面１３ｂにアルミナ膜８を形成したのである。
【００３３】
これにより、ガラス基板２と薄肉の樹脂製波長板１との剥離の問題に加えて、水晶偏光板１３と樹脂製波長板１との剥離の問題も解消することが可能となった。
【００３４】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る積層光学部品１６を示す断面図である。第３の実施形態は、薄肉の樹脂製波長板と薄肉の樹脂製偏光板を積層した光学素子を挟みこむように光学素子の両面にガラス基板を貼り合わせた積層構造を有しており、前記薄肉の樹脂製波長板１に前記薄肉の樹脂偏光板１３を積層した光学素子において、図１に示したＡＲコート６とアルミナ膜８とを夫々の主表面に形成したガラス基板２を前記光学素子の両側に貼り合わせたことを特徴とする積層光学部品１６である。
【００３５】
これにより、前記薄肉の樹脂製偏光板１３とガラス基板２との界面１３ａ、及び前記薄肉の樹脂波長板１とガラス基板２との界面１ｂで剥離が生じるという問題を解消することが可能となった。
【００３６】
尚、第１の実施形態から第３の実施形態において、ガラス基板２と光学素子との貼り合わせにおいて、ＵＶ硬化型シリコン接着剤を使用したが、これに限定されることは無く、エポキシ系接着剤を使用しても良いことは言うまでもない。
【００３７】
また、ガラス基板２の表面２ａにＡＲコート６を形成した場合に生じる反りを解消するためにガラス基板２の裏面２ｂにアルミナ膜８を形成した例を示したが、前記ガラス基板２の表面２ａにＡＲコートに限らず、ＩＲコートやＢＳコートを成膜した場合においても、同様の反りが発生する問題がありこれら場合についてもガラス基板２の裏面２ｂにアルミナ膜を形成すれば反りの問題を解消できることは言うまでもなく、更にアルミナ膜をポーラス構造を有するように形成すれば接着剤のヌレ性も飛躍的に向上する。
【００３８】
更に、薄肉の樹脂製波長板や偏光板等の光学素子の支持体や放熱板としてガラス基板を用いる以外に、図６に示す材料と熱膨張係数との関係からも推察されるように、水晶基板やＬｉＮｂＯ３基板を使用してこれらの基板表面にＡＲコート、ＩＲコート、ＢＳコート等の光学薄膜を形成した場合にも前述したような反りが生じる問題があり、これらの基板の裏面にアルミナ膜を形成すれば、反りを解消することが可能となることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下のような優れた効果が得られる。
請求項１乃至５記載の発明は、一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、或いはビームスプリッター膜のいずれかを形成した透明基板の他方の主表面に偏光板を積層してなる積層光学部品において、前記透明基板の他方の主表面にアルミナ膜を形成したので、波面収差の悪化や貼り合わせた基板が剥離することが無く、所定の光学特性を発揮する積層光学部品を提供できるという優れた効果を奏する。
請求項６乃至１０記載の発明は、一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、或いはビームスプリッター膜のいずれかを形成した偏光板の他方の主表面に波長板を積層し、該波長板の前記偏光板の積層されていない方の主表面に、一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、或いはビームスプリッター膜のいずれかが形成された透明基板であって該透明基板の他方の主表面を前記波長板と対向するように前記透明基板を積層してなる積層光学部品において、前記偏光板の他方の主表面及び前記ガラス基板の他方の主表面にアルミナ膜を形成したので、波面収差の悪化や貼り合わせた基板が剥離することが無く、所定の光学特性を発揮する積層光学部品を提供することできるという優れた効果を奏する。
請求項１１乃至１４記載の発明は、一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、或いはビームスプリッター膜のいずれかが形成された第１の透明基板の他方の主表面に偏光板を積層し、該偏光板の前記第１の透明基板が積層されていない主表面に波長板を積層し、該波長板の前記偏光板の積層されていない方の主表面に、一方の主表面に反射防止膜、赤外線反射膜、或いはビームスプリッター膜のいずれかが形成された第２の透明基板であって該第２の透明基板の他方の主表面を前記波長板と対向するように前記第２のガ透明基板を積層してなる積層光学部品において、前記第１の透明基板の他方の主表面及び前記第２の透明基板の他方の主表面にアルミナ膜を形成したので、波面収差の悪化や貼り合わせた基板が剥離することが無く、所定の光学特性を発揮する積層光学部品を提供することできるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る積層光学部品を示す断面図である。
【図２】本発明に係る透明基板を示す断面図である。
【図３】本発明に係る透明基板の構造を示す斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る積層光学部品を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る積層光学部品を示す断面図である。
【図６】透明基板の熱膨張係数を示す図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は従来の透明基板を示す断面図である。
【図８】（ａ）は従来の積層光学部品の反りを示し、（ｂ）は従来の積層光学部品の剥離を示す断面図である。
【符号の説明】
１  波長板
２  透明基板
３  接着剤
４  積層光学部品
５  積層光学部品
６  光学薄膜
７  剥離
８  アルミナ膜
９  積層光学部品
１０  積層光学部品
１１  積層光学部品
１２  ポーラス構造
１３  偏光板
１４  積層光学部品
１５  積層光学部品
１６  積層光学部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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