波長板以及光學(xué)設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種波長板，以使光軸的面內(nèi)方位角交叉的方式層疊有第一雙折射層和第二雙折射層，其特征在于，當(dāng)將所述第一雙折射層的雙折射率設(shè)為Δn1，將所述第二雙折射層的雙折射率設(shè)為Δn2，將所述第一雙折射層的膜厚設(shè)為t1，將所述第二雙折射層的膜厚設(shè)為t2，將所述第一雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為θ1，將所述第二雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為θ2，將入射的光的波長范圍中的規(guī)定值設(shè)為λ時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(1)、(2)、(3)以及(4)，并且所述第一雙折射層與所述第二雙折射層中的至少一個(gè)雙折射層是通過傾斜蒸鍍法形成的斜向蒸鍍雙折射層，(1)Δn1×t1＝λ/2(2)1.7≤(Δn1×t1)/(Δn2×t2)≤2.7(3)5°≤θ1≤30°(4)(2θ1+35°)≤θ2≤(2θ1+50°)。
【專利說明】
波長板以及光學(xué)設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及波長板以及光學(xué)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]波長板是用于對光賦予特定的相位差的元件，最常規(guī)使用的是1/2波長板與1/4波長板。這些波長板被搭載在許多的光學(xué)設(shè)備中。
[0003]為了獲得寬波長范圍的波長板，進(jìn)行了各種研究，例如以1/4波長板的寬波長范圍化為目標(biāo)，提出了使波長板層疊的各種層疊波長板。例如，提出了一種貼合3片水晶等無機(jī)光學(xué)單晶波長板而得到的波長板(例如參見日本特許第4534706號(hào)公報(bào))。另外，提出了一種貼合由高分子拉伸膜等有機(jī)物構(gòu)成的1/4波長板與1/2波長板而得到的波長板等(例如參見日本特開平10-68816號(hào)公報(bào)、日本特許第5191447號(hào)公報(bào)、日本特許第4708787號(hào)公報(bào))。
[0004]但是，在上述日本特許第4534706號(hào)公報(bào)中，在晶體板的貼合中使用了粘合劑，而粘合劑由于長時(shí)間的使用有可能會(huì)發(fā)生劣化，在耐熱性、耐久性方面存在問題。另外，在水晶波長板中，因入射光角度引起的相位差變動(dòng)較大，存在所謂的角度依賴性差的問題，還存在難以應(yīng)對最近光學(xué)設(shè)備中使用光的角度擴(kuò)散的問題。
[0005]另外，在日本特開平10-68816號(hào)公報(bào)、日本特許第5191447號(hào)公報(bào)或者日本特許第4708787號(hào)公報(bào)中，高分子拉伸膜對發(fā)熱和UV光線容易發(fā)生劣化，在耐久性方面存在問題。這對于需要耐熱耐光性的、使用激光光源等光強(qiáng)度較強(qiáng)的光源的設(shè)備和投影儀而言是不利的。
[0006]另一方面，還提出了一種波長板，其層疊有通過斜向蒸鍍法形成的雙折射層(例如參見日本特開平11-23840號(hào)公報(bào))。
[0007]1/4波長板被用于光隔離器光學(xué)系統(tǒng)、塞拿蒙(Senarmont)光學(xué)系統(tǒng)、光拾取器、偏振干涉儀、反射型液晶投影儀等。其中，在光隔離器光學(xué)系統(tǒng)、偏振干涉儀、反射型液晶投影儀中，通過鏡面或者液晶面板等使透射過1/4波長板的直線偏光反射，然后使反射光再次透射過同一個(gè)1/4波長板。即，其目的在于，通過使光兩次經(jīng)過1/4波長板而發(fā)揮1/2波長板的作用，當(dāng)使某種直線偏光入射時(shí)，在反射前后兩次經(jīng)過之后獲得旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光。但是，例如即使是作為寬波長范圍1/4波長板而發(fā)揮作用的波長板，在經(jīng)過兩次波長板的情況下也未必能夠有效地獲得旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光。因此，當(dāng)考慮到應(yīng)用于光隔離器光學(xué)系統(tǒng)等中時(shí)，需要一種使直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過波長板時(shí)射出旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光的比例較高的波長板，即所謂的轉(zhuǎn)換效率較好的波長板。
[0008]但是，尚未獲得可以解決上述所有技術(shù)問題的波長板，上述日本特開平11-23840號(hào)公報(bào)的波長板在表現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率方面也難以令人滿意(參見在后述的實(shí)施例中以日本特開平11-23840號(hào)公報(bào)的實(shí)施方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的比較例2的結(jié)果)。另外，在日本特開平11-23840號(hào)公報(bào)中，需要兩種以上的雙折射材料，并進(jìn)一步規(guī)定了各雙折射材料的波長色散與相位差之間的關(guān)系，限制了材料的選擇性，存在成本會(huì)升高的不足。
[0009]因此，需要如下的波長板，即該波長板是耐熱性優(yōu)異的寬波長范圍的1/4無機(jī)波長板，并且當(dāng)光往復(fù)兩次經(jīng)過波長板時(shí)表現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)換效率，且因入射光角度引起的相位差變動(dòng)較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，解決以往的所述各種問題，并達(dá)成以下的目的。即，本發(fā)明的目的在于提供一種波長板，該波長板是耐熱性優(yōu)異的寬波長范圍的1/4無機(jī)波長板，并且當(dāng)光往復(fù)兩次經(jīng)過波長板時(shí)表現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)換效率，且因入射光角度引起的相位差變動(dòng)較少。
[0012]用于解決技術(shù)問題的方案
[0013]用于解決所述技術(shù)問題的方案如下。即，
[0014]〈1>一種波長板，以使光軸的面內(nèi)方位角交叉的方式層疊有第一雙折射層和第二雙折射層，當(dāng)將所述第一雙折射層的雙折射率設(shè)為A nl，將所述第二雙折射層的雙折射率設(shè)為A n2，將所述第一雙折射層的膜厚設(shè)為tl，將所述第二雙折射層的膜厚設(shè)為t2，將所述第一雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ1，將所述第二雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ2，將入射的光的波長范圍中的規(guī)定值設(shè)為λ時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(1)、(2)、(3)以及(4)，并且所述第一雙折射層與所述第二雙折射層中的至少一個(gè)雙折射層是通過傾斜蒸鍍法形成的斜向蒸鍍雙折射層，
[0015](I) Δ nl X tl =入/2
[0016](2)1.7 <( AnlXtl)/( An2Xt2) <2.7
[0017](3)5° < Θ1 < 30°
[0018](4)(291+35°) <Θ2< (201+50° )0
[0019]〈2>根據(jù)上述〈I〉所述的波長板，以從所述第一雙折射層側(cè)入射所述入射直線偏光的方式使用該波長板。
[0020]〈3>—種波長板，以使光軸的面內(nèi)方位角交叉的方式層疊有第一雙折射層和第二雙折射層，當(dāng)將所述第一雙折射層的雙折射率設(shè)為A nl，將所述第二雙折射層的雙折射率設(shè)為A n2，將所述第一雙折射層的膜厚設(shè)為tl，將所述第二雙折射層的膜厚設(shè)為t2，將所述第一雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ1，將所述第二雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ2，將入射的光的波長范圍中的規(guī)定值設(shè)為λ時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(8)、(9)、(10)以及(11)，并且所述第一雙折射層與所述第二雙折射層中的至少一個(gè)雙折射層是通過傾斜蒸鍍法形成的斜向蒸鍍雙折射層，
[0021](8) Δ nl X tl =入/4
[0022](9)1.5< ( Δη2Xt2)/( AnlXtl) <2.6
[0023](10)5° <Θ2<30°
[0024](11)(292+35°)< Θ1< (292+50°)D
[0025]〈4>根據(jù)上述〈3>所述的波長板，以從所述第二雙折射層側(cè)入射所述入射直線偏光的方式使用該波長板。
[0026]〈5>根據(jù)上述〈1>至〈4>中的任一項(xiàng)所述的波長板，表示當(dāng)所述入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板時(shí)射出旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光的比例的轉(zhuǎn)換效率的值，在可見光波長范圍中為80%以上。
[0027]〈6>根據(jù)上述〈1>至〈5>中的任一項(xiàng)所述的波長板，所述波長板在基板上形成有所述斜向蒸鍍雙折射層，由所述斜向蒸鍍雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體的光軸與所述基板平行。
[0028]〈7>根據(jù)上述〈1>、〈2>、〈5>以及〈6>中的任一項(xiàng)所述的波長板，所述基板的形狀為長方形(包括正方形)，當(dāng)將所述第一雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ I，將所述第二雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ 2時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(5)以及(6)，
[0029](5)5° < Φ1 <30°
[0030](6)(2Φ1+35°) < Φ 2 < (2 Φ 1+50。)。
[0031]〈8>根據(jù)上述〈3>、〈4>、〈5>以及〈6>中的任一項(xiàng)所述的波長板，所述基板的形狀為長方形(包括正方形)，當(dāng)將所述第一雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ I，將所述第二雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ 2時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(12)以及(13)，
[0032](12)5° < Φ2<30°
[0033](13)(2Φ2+35°) < Φ1 < (2 Φ 2+50。)。
[0034]〈9>根據(jù)上述〈1>至〈8>中的任一項(xiàng)所述的波長板，所述斜向蒸鍍雙折射層含有以蒸鍍方向不同的兩種傾斜蒸鍍膜為構(gòu)成單位的重復(fù)層疊結(jié)構(gòu)，并且各傾斜蒸鍍膜的厚度為λ/4以下。
[0035]〈10>根據(jù)上述〈1>、〈2>、〈5>、〈6>、〈7>以及〈9>中的任一項(xiàng)所述的波長板，所述第一雙折射層與所述二雙折射層由相同的材質(zhì)構(gòu)成，其膜厚比滿足以下數(shù)學(xué)式(7)，
[0036](7)1.7《tl/t2《2.70
[0037]< 11>根據(jù)上述〈3>、<4>、<5>、<6>、〈8>以及〈9>中的任一項(xiàng)所述的波長板，所述第一雙折射層與所述二雙折射層由相同的材質(zhì)構(gòu)成，其膜厚比滿足以下數(shù)學(xué)式(14)，
[0038](14)1.5< t2/tl <2.6o
[0039]〈12>根據(jù)上述〈1>至〈11>中的任一項(xiàng)所述的波長板，所述雙折射層的雙折射率為0.07以上。
[0040]〈13>根據(jù)上述〈1>至〈12>中的任一項(xiàng)所述的波長板，構(gòu)成所述斜向蒸鍍雙折射層的材料為含有S 1、Nb、Zr、T 1、La、Ta以及Al中的任意一種的氧化物的無機(jī)材料。
[0041]〈14> 一種光學(xué)設(shè)備，其特征在于，具有用于射出光的光源以及上述〈1>、〈2>、〈5>、〈6>、〈7>、〈9>、〈10>、〈12>以及〈13>中的任一項(xiàng)所述的波長板。
[0042]〈15>根據(jù)上述〈14>所述的光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備以使入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板的方式配置有所述波長板，所述入射直線偏光第一次經(jīng)過所述波長板是在所述第一雙折射層側(cè)，第二次經(jīng)過是在所述第二雙折射層側(cè)。
[0043]〈16>—種光學(xué)設(shè)備，其特征在于，具有用于射出光的光源以及上述〈3>、〈4>、〈5>、〈6>、〈8>、〈9>、〈11>、〈12>以及〈13>中的任一項(xiàng)所述的波長板。
[0044]〈17>根據(jù)上述〈16>所述的光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備以使入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板的方式配置有所述波長板，所述入射直線偏光第一次經(jīng)過所述波長板是在所述第二雙折射層側(cè)，第二次經(jīng)過是在所述第一雙折射層側(cè)。
[0045]發(fā)明效果
[0046]根據(jù)本發(fā)明，能夠解決以往的所述諸問題，并能夠達(dá)成上述目的，能夠提供一種波長板，該波長板是耐熱性優(yōu)異的寬波長范圍的1/4無機(jī)波長板，并且當(dāng)光往復(fù)兩次經(jīng)過波長板時(shí)表現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)換效率，且因入射光角度引起的相位差變動(dòng)較少。
【附圖說明】
[0047]圖1A是本發(fā)明的波長板的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0048]圖1B是本發(fā)明的波長板的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0049]圖2是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的波長板中使Θ2從201+30°變化到201+55°時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0050]圖3是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的波長板中使Θ1從0°變化到35°時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0051 ]圖4是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的波長板中將λ(ηπι)設(shè)為450、500、550、600、650時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0052]圖5Α是示出從截面觀察第一雙折射層的掃描型電子顯微鏡圖像(SEM圖像)的一例的圖。
[0053]圖5Β是圖5Α的放大圖。
[0054]圖5C是示出第一雙折射層的一例的模式圖。
[0055]圖6是由雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體的概略圖。
[0056]圖7是示出由Ta2O5蒸鍍膜構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)中的Δη的波長依賴性的圖。
[0057]圖8Α是示出在使用Ta2O5材料的本發(fā)明的第一實(shí)施方式的波長板中基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0058]圖8B是描繪出在使用Ta2O5材料的本發(fā)明的第一實(shí)施方式的波長板中，在可見光波長范圍(450nm?650nm)中的基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的最小值的圖。
[0059]圖9A是示出變更圖8A中的λ值后基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖
[0060]圖9B是描繪出變更圖8A中的λ值后在綠色?紅色波長范圍(520nm?670nm)中的基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的最小值的圖。
[0061]圖10是示出由ZrO2蒸鍍膜構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)中的Δη的波長依賴性的圖。
[0062]圖1IA是示出在將第一雙折射層設(shè)為Ta2O5材料以及將第二雙折射層設(shè)為ZrO2材料的本發(fā)明的第一實(shí)施方式的波長板中，基于(Δ nl X tl)與(Δ η2 X t2)之比的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0063]圖1IB是描繪出在將第一雙折射層設(shè)為Ta2O5材料以及將第二雙折射層設(shè)為ZrO2材料的本發(fā)明的第一實(shí)施方式的波長板中，在可見光波長范圍(450nm?650nm)中的基于(ΔnlXtl)與(An2Xt2)之比的轉(zhuǎn)換效率的最小值的圖。
[0064]圖12是示出蒸鍍裝置的一例的概略圖。
[0065]圖13是示出在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的波長板中使Θ1從2Θ2+30。變化到202+55°時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0066]圖14是示出在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的波長板中使Θ2從0°變化到35°時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0067]圖15是示出在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的波長板中將λ(ηπι)設(shè)為450、500、550、600、650時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0068]圖16Α是示出在使用Ta2O5材料的本發(fā)明的第二實(shí)施方式的波長板中基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0069]圖16B是描繪出在使用Ta2O5材料的本發(fā)明的第二實(shí)施方式的波長板中，在可見光波長范圍(450nm?650nm)中的基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的最小值的圖。
[0070]圖17A是示出變更圖16A中的值后基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0071]圖17B是描繪出變更圖16A中的λ值后在綠色?紅色波長范圍(520nm?670nm)中的基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的最小值的圖。
[0072]圖18A是示出在將第一雙折射層設(shè)為Ta2O5材料以及將第二雙折射層設(shè)為ZrO2材料的本發(fā)明的第二實(shí)施方式的波長板中，基于(Δ nl X tl)與(Δ n2 X t2)之比的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性的圖。
[0073]圖18B是描繪出在將第一雙折射層設(shè)為Ta2O5材料以及將第二雙折射層設(shè)為ZrO2材料的本發(fā)明的第二實(shí)施方式的波長板中，在可見光波長范圍(450nm?650nm)中的基于(ΔnlXtl)與(An2Xt2)之比的轉(zhuǎn)換效率的最小值的圖。
[0074]圖19是示出光分離器光學(xué)系統(tǒng)的一例的概略圖。
[0075]圖20A是示出實(shí)施例1的波長板的透射率的測定結(jié)果的圖。
[0076]圖20B是示出實(shí)施例1的波長板的相位差的測定結(jié)果的圖。
[0077]圖21A是示出實(shí)施例1的波長板的轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果的圖。
[0078]圖2IB是示出相對于實(shí)施例1的波長板改變?nèi)肷渲本€偏光的入射方向時(shí)的轉(zhuǎn)換效率差異的圖。
[0079]圖22A是示出比較例I的波長板的透射率的測定結(jié)果的圖。
[0080]圖22B是示出比較例I的波長板的相位差的測定結(jié)果的圖。
[0081]圖23是示出比較例I的波長板的轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果的圖。
[0082]圖24是示出相對于實(shí)施例1的波長板改變波長板的角度時(shí)的相位差的測定結(jié)果的圖。
[0083]圖25A是示出實(shí)施例3的波長板的透射率的測定結(jié)果的圖。
[0084]圖25B是示出實(shí)施例3的波長板的相位差的測定結(jié)果的圖。
[0085]圖26A是示出實(shí)施例3的波長板的轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果的圖。
[0086]圖26B是示出相對于實(shí)施例3的波長板改變?nèi)肷渲本€偏光的入射方向時(shí)的轉(zhuǎn)換效率差異的圖。
[0087]圖27是示出相對于實(shí)施例3的波長板改變波長板的角度時(shí)的相位差的測定結(jié)果的圖。
[0088]圖28是示出比較例2的波長板的轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0089](波長板)
[0090 ]本發(fā)明的波長板是寬波長范圍的I /4波長板。
[0091]本發(fā)明的波長板至少具有第一雙折射層和第二雙折射層。這些雙折射層可以形成在基板上。本發(fā)明的波長板根據(jù)需要還具有其他部件。
[0092]在對第一雙折射層以及第二雙折射層進(jìn)行共通性說明時(shí)，有時(shí)不區(qū)分第一雙折射層以及第二雙折射層，而稱作雙折射層。
[0093]圖1A以及圖1B中示出了本發(fā)明的波長板的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0094]圖1A是俯視觀察的圖，圖1B是從截面觀察的圖。在圖1A中，a表示第一雙折射層的光軸，b表不第二雙折射層的光軸，c表不入射直線偏光方向。在圖1B中，I表不基板，2表不第一雙折射層，3表不第二雙折射層，X表不入射光。
[0095]如圖1A所示，當(dāng)使相對于基板面具有特定偏光方向c的入射光入射時(shí)，由a與c形成的夾角表示第一雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度Θ1，由b與c形成的夾角表示第二雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度Θ2。
[0096]光軸是指，當(dāng)入射與其方向平行振動(dòng)的直線偏光時(shí)，與其他方向相比，折射率最大或者最小的光軸。在本發(fā)明中，在描述光軸的方向時(shí)，將折射率最大的方向稱為光軸。
[0097]在本發(fā)明的波長板中，以使所述第一雙折射層與所述第二雙折射層的光軸的面內(nèi)方位角交叉的方式，層疊有所述第一雙折射層和所述第二雙折射層。
[0098]另外，在本發(fā)明的波長板中，所述第一雙折射層與所述第二雙折射層中的至少一個(gè)雙折射層是通過傾斜蒸鍍法形成的。
[0099]而且，在本發(fā)明的波長板中，當(dāng)將所述第一雙折射層的雙折射率設(shè)為△nl，將所述第二雙折射層的雙折射率設(shè)為A n2，將所述第一雙折射層的膜厚設(shè)為tl，將所述第二雙折射層的膜厚設(shè)為t2，將所述第一雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ1，將所述第二雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ2，將入射的光的波長范圍中的規(guī)定值設(shè)為λ時(shí)，滿足在以下(A)第一實(shí)施方式或者以下(B)第二實(shí)施方式中表示的任意一個(gè)要件。
[0100](A)第一實(shí)施方式是滿足以下數(shù)學(xué)式(1)、(2)、(3)以及(4)的波長板。
[0101](I) Δ nl X tl =入/2
[0102](2)1.7 <( AnlXtl)/( An2Xt2) <2.7
[0103](3)5° < Θ1 < 30°
[0104](4)(291+35°)< Θ2< (2Θ1+50。)。
[0105](B)第二實(shí)施方式是滿足以下數(shù)學(xué)式(8)、(9)、(10)以及(11)的波長板。
[0106](8) Δ nl X tl =λ/4
[0107](9)1.5< ( Δη2Xt2)/( AnlXtl) <2.6
[0108](10)5° <Θ2<30°
[0109](11)(292+35°)< Θ1< (292+50°)D
[0110]滿足在上述(A)第一實(shí)施方式或者上述(B)第二實(shí)施方式中表示的上述要件的本發(fā)明的波長板，是耐熱性優(yōu)異的寬波長范圍的1/4無機(jī)波長板，并且該波長板表現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)換效率，且因入射光角度引起的相位差變動(dòng)較少。
[0111]在此，轉(zhuǎn)換效率是指，當(dāng)所述入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板時(shí)射出旋轉(zhuǎn)了 90°的直線偏光的比例(％ )。
[0112]本發(fā)明的波長板的所述轉(zhuǎn)換效率的值在可見光波長范圍中表現(xiàn)為80%以上。
[0113]此外，在本發(fā)明中，在對第一實(shí)施方式的波長板以及第二實(shí)施方式的波長板進(jìn)行共通性說明時(shí)，或者在無需特意區(qū)分第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式時(shí)，作為包含第一實(shí)施方式的波長板以及第二實(shí)施方式的波長板兩者的波長板，有時(shí)稱其為“波長板”。另外，由于記載在以下的“[(A)第一實(shí)施方式的波長板]”或者“[(B)第二實(shí)施方式的波長板]”項(xiàng)目中，因此，在明確可知是以哪個(gè)波長板作為對象的情況下，有時(shí)也稱為“波長板”。
[0114]下面，對于滿足在(A)第一實(shí)施方式以及(B)第二實(shí)施方式中表示的要件的波長板，分別詳細(xì)說明各實(shí)施方式。
[0115][(A)第一實(shí)施方式的波長板]
[0116]作為本發(fā)明的波長板的第一實(shí)施方式，舉例出如下的波長板。
[0117]一種以使光軸的面內(nèi)方位角交叉的方式層疊有第一雙折射層和第二雙折射層的波長板，其中，當(dāng)將所述第一雙折射層的雙折射率設(shè)為A nl，將所述第二雙折射層的雙折射率設(shè)為△ n2，將所述第一雙折射層的膜厚設(shè)為11，將所述第二雙折射層的膜厚設(shè)為t2，將所述第一雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ1，將所述第二雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ2，將入射的光的波長范圍中的規(guī)定值設(shè)為λ時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(I)、(2)、(3)以及(4)，并且所述第一雙折射層與所述第二雙折射層中的至少一個(gè)雙折射層是通過傾斜蒸鍍法形成的斜向蒸鍍雙折射層，
[0118](I) Δ nl X tl =入/2
[0119](2)1.7 <( AnlXtl)/( An2Xt2) <2.7
[0120](3)5° < Θ1 < 30°
[0121](4)(291+35°)< Θ2< (2Θ1+50。)。
[0122]可以以如下方式使用上述第一實(shí)施方式的波長板，S卩，使所述入射直線偏光從所述第一雙折射層側(cè)入射。
[0123]通過以下各實(shí)驗(yàn)來明確上述數(shù)學(xué)式中規(guī)定的值的意義。
[0124][試驗(yàn)例I]
[0125]在圖2中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中，設(shè)(I)AnlXtl =λ/2(其中λ =520nm)、(2)( AnlXtl)/( Δη2Χ?2)=2、(3)θ1 = 11.25°，并使Θ2從2Θ1+30。變化到2Θ1+55。時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。入射光從基板法線方向入射。
[0126]從圖2的結(jié)果可知，在Θ2為201+35°至201+50°的范圍內(nèi)，在可見光波長范圍中，轉(zhuǎn)換效率超過80%，發(fā)揮出寬波長范圍的波長板的功能。
[0127]此外，在使用作為一般無機(jī)波長板的水晶波長板的情況下，轉(zhuǎn)換效率在可見光波長范圍內(nèi)為80%以上，可知在從基板法線方向入射的情況下，本發(fā)明的波長板具有與水晶波長板同等的功能或比之更好的功能。
[0128][試驗(yàn)例2]
[0129]在圖3中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中，設(shè)(I)AnlXtl =λ/2(其中λ =520nm)、(2)( AnlXtl)/( Δη2Χ?2) = 2、(4)θ2 = 2θ1+45°，并使 Θ1 從 0° 變化到35° 時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。
[0130]從圖3的結(jié)果可知，在ΘI為5°至30°的范圍內(nèi)，在可見光波長范圍中，轉(zhuǎn)換效率超過80%，發(fā)揮出寬波長范圍的波長板的功能。
[0131][試驗(yàn)例3]
[0132]表示λ與轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系。
[0133]在圖4中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中，設(shè)(I) Δη1Χ?1 = λ/2、(2)( Δη?Xtl)/( Δη2Χ?2)=2、(3)θ1 = 11.25°、(4)θ2 = 2θ1+45°，并將λ(ηπι)設(shè)為450、500、550、600、650時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。
[0134]從圖4的結(jié)果可知，為了在整個(gè)可見光(450nm?600nm)區(qū)域中獲得良好的轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)選設(shè)λ = 500ηηι?600nm以設(shè)計(jì)tl、t20
[ΟΙ35] 例如，設(shè)λ = 520ηηι，如果是Δ nl=0.13的雙折射層，貝丨』設(shè)置成1:1 = 2000111]1即可。例如，在想更有效地對藍(lán)色?綠色波長范圍(430nm?580nm)、綠色?紅色波長范圍(520nm?680nm)進(jìn)行轉(zhuǎn)換等的情況下，在考慮最佳的λ的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)tl以及t2即可。
[0136]下面，對本發(fā)明的波長板的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0137]〈基板〉
[0138]作為所述基板，只要是相對于使用波長范圍的光具有透光性的透明基板即可，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇。
[0139]作為透明基板的材質(zhì)，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，例如可列舉出玻璃、石英、水晶等。
[0140]作為所述基板的形狀，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但優(yōu)選為長方形(也包括正方形)。
[0141]作為所述基板的平均厚度，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但從防止基板翹曲和變形等的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選為0.1mm?3.0mm，更優(yōu)選為0.1mm?2.0mm。
[0142]所述透明基板的表面可以形成細(xì)微圖案。由此，在通過斜向蒸鍍形成所述雙折射層時(shí)，雙折射層中將被加入結(jié)構(gòu)性雙折射效應(yīng)，雙折射率會(huì)增大。
[0143]〈第一雙折射層、第二雙折射層〉
[0144]在本發(fā)明中，雙折射層是指具有雙折射功能的層，本發(fā)明的波長板至少具有第一雙折射層和第二雙折射層，這些雙折射層被層疊。
[0145]所述第一雙折射層與第二雙折射層中的至少一個(gè)雙折射層是通過傾斜蒸鍍法形成的。在本發(fā)明中，將通過傾斜蒸鍍法形成的雙折射層也稱為斜向蒸鍍雙折射層。
[0146]在本發(fā)明中，更優(yōu)選為通過傾斜蒸鍍法形成所述第一雙折射層以及第二雙折射層這兩層。
[0147]所述斜向蒸鍍雙折射層優(yōu)選由以蒸鍍方向不同的兩種傾斜蒸鍍膜為構(gòu)成單位的重復(fù)層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
[0148]進(jìn)一步，各傾斜蒸鍍膜的平均厚度優(yōu)選為λ/4以下，更優(yōu)選為λ/10以下。
[0149]為了對所述斜向蒸鍍雙折射層進(jìn)行說明，在圖5Α、圖5Β以及圖5C中示出了表示形成在基板上的第一雙折射層的一例的掃描型電子顯微鏡圖像(SEM圖像)以及模式圖。另外，在圖6中示出了由該斜向蒸鍍雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體的概略圖。
[0150]圖5Α是從截面觀察第一斜向蒸鍍雙折射層的SEM圖像，圖5Β是圖5Α的放大圖。在圖5Α以及圖5C中，I表示基板，2表示第一雙折射層。如圖5C所示，斜向蒸鍍雙折射層層疊有多個(gè)傾斜蒸鍍膜。
[0151 ]在圖6中，1表示由斜向蒸鍍雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體，11表示基板法線。
[0152]基于被稱為自投影的效應(yīng)，通過傾斜蒸鍍法形成的斜向蒸鍍層在基板面內(nèi)與蒸鍍顆粒的入射方向垂直的方向(設(shè)為X方向。)的密度相對較高，而在基板面內(nèi)與蒸鍍顆粒的入射方向平行的方向(設(shè)為y方向。)的密度相對較低。當(dāng)從基板的垂直方向?qū)υ撜翦兡と肷涔鈺r(shí)，膜密度的疏密差會(huì)引起折射率的差異，從而顯現(xiàn)出雙折射。當(dāng)設(shè)X方向的折射率為Nx、y方向的折射率為Ny時(shí)，有以下的關(guān)系。
[0153]Nx>Ny
[0154]此時(shí)，當(dāng)設(shè)基材面內(nèi)產(chǎn)生的相位差為RO時(shí)，面內(nèi)相位差RO可由下式表達(dá)。
[0155]RO = (Nx-Ny) Xt
[0156]在此，“Nx-Ny”一般被稱為雙折射率Δn。雙折射率Δ η由被蒸鍍的物質(zhì)的折射率和蒸鍍條件等決定。
[0157]由于面內(nèi)相位差RO是雙折射率Δη與蒸鍍膜的厚度t的乘積，因此，如果蒸鍍膜具有某種程度上較大的雙折射率A η，則能夠通過膜厚對相位差進(jìn)行控制。在本發(fā)明中，通過對蒸鍍膜厚進(jìn)行控制，能夠在0nm〈R0〈1000nm的范圍內(nèi)設(shè)定面內(nèi)相位差RO，也能夠應(yīng)用于I/4波長板。
[0158]在本發(fā)明的波長板中，所述雙折射層的雙折射率優(yōu)選為0.07以上。如果大于等于
0.07，則即使在λ = 550nm的情況下產(chǎn)生λ/2的相位差所需要的膜厚也為4μm，能夠控制膜厚的增厚。如果膜厚超過該值，則有導(dǎo)致透射率降低、角度依賴性惡化的可能。
[0159]例如，通過使用相位差測定裝置(例如大塚電子生產(chǎn)的RETS-100等)來測定相位差(延遲:Re)，并將Re的值除以雙折射層的膜厚t，能夠測定出雙折射層的雙折射率Δ n。
[0160]例如，通過掃描型電子顯微鏡(SEM)對雙折射層的截面進(jìn)行觀察，能夠測定出雙折射層的膜厚t。通過在10個(gè)位置測定所述膜厚并求取算術(shù)平均，能夠求出平均厚度。
[0161]如圖6所示，由本發(fā)明的波長板中的上述雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體的光軸與所述基板平行即可。通過后述的傾斜蒸鍍法，利用以兩種傾斜蒸鍍膜為構(gòu)成單位的重復(fù)多層結(jié)構(gòu)形成雙折射層時(shí)，能夠朝著與基板平行的方向調(diào)整光軸。該實(shí)施方式的波長板能夠適宜地應(yīng)用于后述的光隔離器光學(xué)系統(tǒng)等光學(xué)設(shè)備中。
[0162]另外，在作為所述基板而使用了長方形(包括正方形)的基板的情況下，當(dāng)將所述第一雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ I，將所述第二雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ 2時(shí)，優(yōu)選為波長板滿足以下數(shù)學(xué)式(5)以及(6)。
[0163](5)5° < Φ1 <30°
[0164](6)(2Φ1+35°) < Φ 2 < (2 Φ 1+50°) 0
[0165]如果是該實(shí)施方式的波長板，則在搭載到后述的光隔離器光學(xué)系統(tǒng)等光學(xué)設(shè)備中時(shí)，能夠容易地將直線偏光與雙折射層的光軸對齊。
[0166]〈〈雙折射層的材料》
[0167]作為用于構(gòu)成通過傾斜蒸鍍法形成的所述斜向蒸鍍雙折射層的材料，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但優(yōu)選為含有S1、Nb、Zr、T1、La、Ta以及Al中的任意一種的氧化物的無機(jī)材料。
[0168]構(gòu)成所述斜向蒸鍍雙折射層的材料可以相同也可以不同。沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，但從能夠連續(xù)地進(jìn)行蒸鍍形成、且使成本降低的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選以相同的材料形成。
[0169]在下面的說明中示出如下的測定結(jié)果:在本發(fā)明的波長板的結(jié)構(gòu)中，作為斜向蒸鍍雙折射層的材料而使用Ta2O5作為主要成分時(shí)的各光學(xué)特性的測定結(jié)果、以及使用ZrO2作為主要成分時(shí)的各光學(xué)特性的測定結(jié)果。
[0170][試驗(yàn)例4]
[0171]圖7中示出了使用以Ta2O5為主要成分的材料形成以7nm的蒸鍍膜為構(gòu)成單位的重復(fù)層疊結(jié)構(gòu)時(shí)的Δ η的波長依賴性。如圖7所示，例如在λ = 520ηηι的情況下，可得到Δη =0.13ο
[0172]接下來，在圖8Α以及圖8Β中示出了如下內(nèi)容:使用該Ta2O5材料，在本發(fā)明的波長板中將第一雙折射層和第二雙折射層的材質(zhì)設(shè)為Ta2O5并以λ = 520ηπι設(shè)計(jì)了 tl時(shí)的、基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的變化。在此，設(shè)ΘI = 11.25°、Θ2 = 67.5°。圖8A中示出了轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。另外，圖8B中描繪了可見光波長范圍(450nm?650nm)中的轉(zhuǎn)換效率的最小值。由圖8B可知，在1.7 < tl/t2 < 2.7的范圍內(nèi)，在可見光波長范圍(450nm?650nm)中，轉(zhuǎn)換效率為80%以上，形成為在同一波長范圍中發(fā)揮功能的良好的寬波長范圍波長板。
[0173][試驗(yàn)例5]
[0174]在圖9A以及圖9B中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中將第一雙折射層和第二雙折射層的材質(zhì)設(shè)為Ta2O5并以λ = 585ηπι設(shè)計(jì)了 tl時(shí)的、基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的變化。在此，設(shè)ΘI = 11.25°、Θ2 = 67.5°。圖9A中示出了轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。另外，圖9B中描繪了綠色?紅色波長范圍(520nm?670nm)中的轉(zhuǎn)換效率的最小值。由圖9B可知，在1.7 <七1八2<2.7的范圍內(nèi)，在綠色?紅色波長范圍(52011111?67011111)中，轉(zhuǎn)換效率為80%以上，形成為在同一波長范圍中發(fā)揮功能的良好的寬波長范圍波長板。
[0175]如試驗(yàn)例4和試驗(yàn)例5所示，至少在1.7< tl/t2 < 2.7的范圍內(nèi)，在期望的波長范圍中可獲得寬波長范圍的波長板。
[0176][試驗(yàn)例6]
[0177]在下面的說明中示出了將所述第一雙折射層與所述第二雙折射層設(shè)置成不同的材料時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的結(jié)果。
[0178]圖10中示出了使用以ZrO2為主要成分的材料形成以7nm的蒸鍍膜為構(gòu)成單位的重復(fù)層疊結(jié)構(gòu)時(shí)的Δ η的波長依賴性。如圖10所示，例如在λ = 520ηηι的情況下，可得到Δη =
0.08ο
[0179]通過以上述Ta2O5為主要成分的材料形成所述第一雙折射層，并通過以ZrO2為主要成分的材料形成所述第二雙折射層。
[0180]在圖1lA以及圖1lB中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中以λ = 520ηπι設(shè)計(jì)了tl時(shí)的基于(Anl Xtl)與(Δη2 X t2)之比的轉(zhuǎn)換效率的變化。在此，設(shè)Θ1 = 11.25°、Θ2 =67.5°。圖1lA中示出了轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。另外，圖1lB中描繪了可見光波長范圍(450nm?650nm)中的轉(zhuǎn)換效率的最小值。由圖1lB可知，在1.7S ( Δ nl X tl)/( Δ n2 X t2) <2.7的范圍內(nèi)，在綠色?紅色波長范圍(520nm?670nm)中，轉(zhuǎn)換效率為80 %以上，形成為在同一波長范圍中發(fā)揮功能的良好的寬波長范圍波長板。
[0181]這樣，至少在1.7< (AnlXtl)/( An2Xt2) <2.7的范圍內(nèi)，在期望的波長范圍中可獲得寬波長范圍的波長板。
[0182]〈其他的層〉
[0183]在本發(fā)明的波長板中可以進(jìn)一步設(shè)置防反射層和保護(hù)層等。
[0184]防反射層能夠通過折射率的差異來防止反射，只要是能夠降低入射光的反射率的層即可，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇。該防反射層被設(shè)置在設(shè)有第一以及第二雙折射層之上的面上、以及相對于基板與第一以及第二雙折射層相反一側(cè)的面上。根據(jù)需要，為了防止在膜界面處發(fā)生反射，也可以設(shè)置在基板與第一雙折射層之間、第一雙折射層與第二雙折射層之間。根據(jù)目的進(jìn)行適當(dāng)選擇。
[0185]保護(hù)層只要是能夠提升耐濕性的層即可，沒有特殊限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇。
[0186]這些防反射層和保護(hù)層可以通過濺射法、正面蒸鍍法成膜。
[0187]〈本發(fā)明的波長板的其他實(shí)施方式〉
[0188]在本發(fā)明中，通過傾斜蒸鍍法形成所述第一雙折射層以及所述第二雙折射層這兩層是較優(yōu)選的實(shí)施方式，但也可以通過傾斜蒸鍍法形成所述第一雙折射層與所述第二雙折射層中的任意一個(gè)，并通過例如由水晶等單晶形成的層來構(gòu)成另外一個(gè)層。
[0189]例如，能夠?qū)⒌谝浑p折射層設(shè)置成由水晶形成的無機(jī)單晶波長板，并將上述通過傾斜蒸鍍法得到的雙折射層設(shè)置成第二雙折射層，從而形成本發(fā)明的波長板。
[0190]〈制造方法〉
[0191 ]所述雙折射層例如能夠通過傾斜蒸鍍(斜向蒸鍍)形成。
[0192]在傾斜蒸鍍中，相對于透明基板從斜方向射入高折射率材料的顆粒。作為高折射率材料，例如可使用Ta205、Ti02、Si02、Al203、La203、Zr02、Zr0、Nb205等氧化物、或它們的組合物。優(yōu)選使用以Ta2O5為主要成分的材料。
[0193]圖12是示出蒸鍍裝置的一例的概略圖。
[0194]該蒸鍍裝置具備:基板臺(tái)21，用于保持基板20;步進(jìn)電機(jī)22，用于使基板臺(tái)21旋轉(zhuǎn)；傳感器23，用于檢測旋轉(zhuǎn)位置；以及控制器24，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置對步進(jìn)電機(jī)22進(jìn)行控制。在圖12中，25表示蒸鍍方向。該蒸鍍裝置具備一個(gè)蒸鍍源，對于每一層使基板臺(tái)21旋轉(zhuǎn)180°，由此能夠?qū)盈B極薄的蒸鍍膜。
[0195]下面，對本發(fā)明的波長板的制造方法進(jìn)行具體說明。
[0196]對于基板，通過傾斜蒸鍍法形成極薄的第一層的蒸鍍膜。接著，從相對于基板面內(nèi)方向呈180度反向的蒸鍍角度進(jìn)行蒸鍍，形成第二層的蒸鍍膜。此時(shí)，使第一層與第二層的膜厚相同。另外，與作為波長板而使用的光的波長相比，將各蒸鍍膜的厚度設(shè)置成足夠小的厚度。例如，如上所述那樣設(shè)置成λ/4以下，或更優(yōu)選為設(shè)置成λ/10以下。直到第η層為止反復(fù)進(jìn)行該工序，直到可獲得所需的相位差的厚度為止進(jìn)行蒸鍍，從而設(shè)置成具有期望的相位差的層疊結(jié)構(gòu)。將其作為第一雙折射層。
[0197]圖5Α以及圖5Β是通過如上所述的方法獲得的第一雙折射層的SEM圖像。另外，圖6中示出了由該第一雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體的概略圖。該第一雙折射層在與基板面內(nèi)平行的方向以及垂直的方向上具有光軸。
[0198]通過傾斜蒸鍍法形成的雙折射層由以蒸鍍方向不同的兩種傾斜蒸鍍膜為構(gòu)成單位的重復(fù)多層結(jié)構(gòu)形成，因此，對于由這種結(jié)構(gòu)形成的雙折射層，能夠容易地朝著平行于基板的方向調(diào)整由該雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體的光軸。
[0199]接著，通過傾斜蒸鍍法在第一雙折射層上形成極薄的第η+1層的蒸鍍膜。進(jìn)一步，從相對于基板面內(nèi)方向呈180度反向的蒸鍍角度進(jìn)行蒸鍍，形成第η+2層的蒸鍍膜。此時(shí)，使第η+1層與第η+2層的膜厚相同。另外，與作為波長板而使用的光的波長相比，將各蒸鍍膜的厚度設(shè)置成足夠小的厚度。例如，如上所述那樣設(shè)置成λ/4以下，或更優(yōu)選為設(shè)置成λ/10以下。反復(fù)進(jìn)行該工序，直到可獲得所需的相位差的厚度為止進(jìn)行蒸鍍，從而設(shè)置成具有期望的相位差的層疊結(jié)構(gòu)。將其作為第二雙折射層。
[0200]例如，在形成上述第一雙折射層以及第二雙折射層時(shí)，將形成第一雙折射層時(shí)的蒸鍍方向設(shè)定為，使該蒸鍍方向投影在基板面內(nèi)的線段與入射的直線偏光之間的角度Θ1為5°?30°。另外，將形成第二雙折射層時(shí)的蒸鍍方向設(shè)定為，使該蒸鍍方向投影在基板面內(nèi)的線段與入射的直線偏光之間的角度Θ2為2Θ1+35。?2Θ1+50。。
[0201]如果如上所述那樣地設(shè)定蒸鍍方向并成膜出第一雙折射層以及第二雙折射層，則能夠成膜出滿足上述數(shù)學(xué)式(3)以及(4)的第一雙折射層以及第二雙折射層。
[0202]在斜向蒸鍍之后，為了脫色以及使吸附在柱狀組織間的水分蒸發(fā)，優(yōu)選進(jìn)行退火處理。當(dāng)柱狀組織間附著有水分時(shí)，蒸鍍膜的折射率會(huì)發(fā)生變化，特性有可能發(fā)生較大的變化。因此，退火處理的溫度優(yōu)選為大于等于使水分蒸發(fā)的100°C的溫度。另外，當(dāng)使溫度升得過高時(shí)，柱狀組織彼此會(huì)成長并變?yōu)橹鶢?，從而?dǎo)致折射率下降、透射率下降等，因此，溫度優(yōu)選為300 °C以下。
[0203][(B)第二方式的波長板]
[0204]接下來，對第二實(shí)施方式的波長板進(jìn)行說明。在下面的說明中，以與上述第一實(shí)施方式的波長板不同之處為中心進(jìn)行說明。
[0205]作為本發(fā)明的第二實(shí)施方式的波長板，舉例出以下的波長板。
[0206]一種以使光軸的面內(nèi)方位角交叉的方式層疊有第一雙折射層和第二雙折射層的波長板，其中，當(dāng)將所述第一雙折射層的雙折射率設(shè)為A nl，將所述第二雙折射層的雙折射率設(shè)為△ n2，將所述第一雙折射層的膜厚設(shè)為11，將所述第二雙折射層的膜厚設(shè)為t2，將所述第一雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ1，將所述第二雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ2，將入射的光的波長范圍中的規(guī)定值設(shè)為λ時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(8)、(9)、(10)以及(11)，并且所述第一雙折射層與所述第二雙折射層中的至少一個(gè)雙折射層是通過傾斜蒸鍍法形成的斜向蒸鍍雙折射層，
[0207](8) Δ nl X tl =入/4
[0208](9)1.5< ( Δη2Xt2)/( AnlXtl) <2.6
[0209](10)5° <Θ2<30°
[0210](11)(292+35°)< Θ1< (2Θ2+50。)
[0211]可以以如下方式使用上述第二實(shí)施方式的波長板，S卩，使所述入射直線偏光從所述第二雙折射層側(cè)入射。
[0212]通過以下各實(shí)驗(yàn)來明確上述數(shù)學(xué)式中規(guī)定的值的意義。
[0213][試驗(yàn)例7]
[0214]在圖13中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中，設(shè)(8) Anl Xtl =λ/4(其中λ =520nm)、(9)( An2Xt2)/( Δ nl X tl) =2、( 10) Θ2 = 11.25。，并使 Θ1 從2Θ2+30。變化到 2Θ2+55°時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。入射光從基板法線方向入射。
[0215]從圖13的結(jié)果可知，在Θ1為2Θ2+35。至2Θ2+50。的范圍內(nèi)，在可見光波長范圍中，轉(zhuǎn)換效率超過80%，發(fā)揮出寬波長范圍的波長板的功能。
[0216]此外，在使用作為一般無機(jī)波長板的水晶波長板的情況下，轉(zhuǎn)換效率在可見光波長范圍內(nèi)為80%以上，可知在從基板法線方向入射的情況下，本發(fā)明的波長板具有與水晶波長板同等的功能或比之更好的功能。
[0217][試驗(yàn)例8]
[0218]在圖14中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中，設(shè)(8)Anl Xtl =λ/4(其中λ =520nm) ^ (9) ( Δη2 X t2)/( AnlXtl) = 2^(11)91 = 292+45°，并使Θ2從0° 變化到35° 時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。
[0219]從圖14的結(jié)果可知，在Θ2為5°至30°的范圍內(nèi)，在可見光波長范圍中，轉(zhuǎn)換效率超過80%，發(fā)揮出寬波長范圍的波長板的功能。
[0220][試驗(yàn)例9]
[0221 ]表示λ與轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系。
[0222]在圖15中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中，設(shè)(8) Δη1Χ?1=λ/4、(9)( Δη2Xt2)/( Δη1Χ?1) = 2、(10)θ2 = 11.25°、(11)θ1 = 2θ2+45°，并將λ(ηπι)設(shè)為450、500、550、600、650時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。
[0223]從圖15的結(jié)果可知，為了在整個(gè)可見光(450nm?600nm)區(qū)域中獲得良好的轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)選設(shè)λ = 500ηηι?600nm以設(shè)計(jì)tl、t20
[0224]例如，設(shè)λ = 520ηηι，如果是Δ nl = 0.13的雙折射層，則設(shè)置成tl = 2000nm即可。例如，在想更有效地對藍(lán)色?綠色波長范圍(430nm?580nm)、綠色?紅色波長范圍(520nm?680nm)進(jìn)行轉(zhuǎn)換等情況下，在考慮最佳的λ的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)tl以及t2即可。
[0225]作為本發(fā)明的波長板的具體結(jié)構(gòu)，與在上述〈基板〉、〈第一雙折射層、第二雙折射層〉項(xiàng)目中說明的一樣。
[0226]另外，在作為所述基板而使用了長方形(包括正方形)的基板的情況下，當(dāng)將所述第一雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ I，將所述第二雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ 2時(shí)，優(yōu)選為波長板滿足以下數(shù)學(xué)式(12)以及(13)。
[0227](12)5° < Φ2<30°
[0228](13)(2Φ2+35°) < Φ1 < (2 Φ 2+50°)。
[0229]如果是該實(shí)施方式的波長板，則在搭載到后述的光隔離器光學(xué)系統(tǒng)等光學(xué)設(shè)備中時(shí)，能夠容易地將直線偏光與雙折射層的光軸對齊。
[0230]作為本發(fā)明的波長板，能夠使用的雙折射層的材料與在上述〈〈雙折射層的材料》項(xiàng)目中說明的一樣。
[0231]在下面的說明中示出如下的測定結(jié)果:在本發(fā)明的波長板的結(jié)構(gòu)中，作為斜向蒸鍍雙折射層的材料而使用Ta2O5作為主要成分時(shí)的各光學(xué)特性的測定結(jié)果、以及使用ZrO2作為主要成分時(shí)的各光學(xué)特性的測定結(jié)果。
[0232][試驗(yàn)例10]
[0233]關(guān)于形成由Ta205蒸鍍膜構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)時(shí)的Aη的波長依賴性，與上述說明相同(參見圖7的結(jié)果)。
[0234]在圖16Α以及圖16Β中示出了如下內(nèi)容:使用該了&205材料，在本發(fā)明的波長板中將第一雙折射層和第二雙折射層的材質(zhì)設(shè)為Ta2O5,并以λ = 520ηπι設(shè)計(jì)了 tl時(shí)的、基于tl與t2之比的轉(zhuǎn)換效率的變化。在此，設(shè)Θ1 = 67.5°、Θ2 = 11.25°。圖16A中示出了轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。另外，圖16Β中描繪了可見光波長范圍(450nm?650nm)中的轉(zhuǎn)換效率的最小值。由圖16B可知，在I.5 < t2/tl < 2.6的范圍內(nèi)，在可見光波長范圍(450nm?650nm)中，轉(zhuǎn)換效率為80%以上，形成為在同一波長范圍中發(fā)揮功能的良好的寬波長范圍波長板。
[0235][試驗(yàn)例11]
[0236]在圖17A以及圖17B中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中將第一雙折射層和第二雙折射層的材質(zhì)設(shè)為Ta2O5并以λ=585ηπι設(shè)計(jì)了 tl時(shí)的、基于tl與t2之間的轉(zhuǎn)換效率的變化。在此，設(shè)ΘI = 67.5°、Θ2 = 11.25°。圖17A中示出了轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。另外，圖17B中描繪了綠色?紅色波長范圍(520nm?670nm)中的轉(zhuǎn)換效率的最小值。由圖17B可知，在1.5< t2/tl < 2.6的范圍內(nèi)，在綠色?紅色波長范圍(520nm?670nm)中，轉(zhuǎn)換效率為80%以上，形成為在同一波長范圍中發(fā)揮功能的良好的寬波長范圍波長板。
[0237]如試驗(yàn)例10和試驗(yàn)例11所示，至少在1.5< t2/tl < 2.6的范圍內(nèi)，在期望的波長范圍中可獲得寬波長范圍的波長板。
[0238][試驗(yàn)例12]
[0239]在下面的說明中示出了將所述第一雙折射層與所述第二雙折射層設(shè)置成不同的材料時(shí)的轉(zhuǎn)換效率的結(jié)果。
[0240]關(guān)于形成由Zr02蒸鍍膜構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)時(shí)的△η的波長依賴性，與上述說明相同(參見圖10的結(jié)果)。
[0241]通過以上述Ta2O5為主要成分的材料形成所述第一雙折射層，并通過以ZrO2為主要成分的材料形成所述第二雙折射層。
[0242]在圖18Α以及圖18Β中示出了如下內(nèi)容:在本發(fā)明的波長板中以λ = 520ηπι設(shè)計(jì)了tl時(shí)的、基于(Anl Xtl)與(Δη2 X t2)之比的轉(zhuǎn)換效率的變化。在此，設(shè)Θ1=67.5°、Θ2 =
11.25°。圖18Α中示出了轉(zhuǎn)換效率的波長依賴性。另外，圖18Β中描繪了可見光波長范圍(450nm?650nm)中的轉(zhuǎn)換效率的最小值。由圖18Β可知，在1.5S ( Δ n2X t2)/( Δ nl X tl) <2.6的范圍內(nèi)，在綠色?紅色波長范圍(520nm?670nm)中，轉(zhuǎn)換效率為80%以上，形成為在同一波長范圍中發(fā)揮功能的良好的寬波長范圍波長板。
[0243]這樣，至少在1.5 < (Δη2 X t2)/( AnlXtl) <2.6的范圍內(nèi)，在期望的波長范圍中可獲得寬波長范圍的波長板。
[0244]在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的波長板中，也能夠適用在上述〈其他的層〉、〈本發(fā)明的波長板的其他實(shí)施方式〉、〈制造方法〉項(xiàng)目中說明過的內(nèi)容。
[0245](光學(xué)設(shè)備)
[0246]本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備至少具有光源以及本發(fā)明的波長板，根據(jù)需要還具有其他部件。
[0247]〈光源〉
[0248]作為所述光源，只要是射出光的部件即可，沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇，例如可以舉例出用于射出白色光的超高壓汞燈等。
[0249]作為光學(xué)設(shè)備的一例，下面對光隔離器光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行說明。
[0250]〈光隔離器光學(xué)系統(tǒng)〉
[0251]圖19中示出了光隔離器光學(xué)系統(tǒng)的一例的概略圖。在圖19中，31表示光源、32表示偏光過濾器、33表不本發(fā)明的波長板、34表不鏡面、35表不相位差檢測器。
[0252]在該光隔離器光學(xué)系統(tǒng)中，以使入射偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板的方式來使用。
[0253]此時(shí)，在使用第一實(shí)施方式的波長板的情況下，優(yōu)選為，以使入射偏光不從第二雙折射層側(cè)入射而從第一雙折射層側(cè)入射的方式配置波長板。
[0254]另一方面，在使用第二實(shí)施方式的波長板的情況下，優(yōu)選為，以使入射偏光不從第一雙折射層側(cè)入射而從第二雙折射層側(cè)入射的方式配置波長板。
[0255]另外，如上所述，優(yōu)選為，當(dāng)搭載于光隔離器光學(xué)系統(tǒng)中的波長板為如下的波長板時(shí)，相對于具有角度的入射光，能夠容易獲得左右對稱的光學(xué)特性，即所述波長板具有由雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體的光軸與基板平行的雙折射層。
[0256]進(jìn)一步，當(dāng)搭載于光隔離器光學(xué)系統(tǒng)中的波長板使用了長方形(包括正方形)的基板，并將所述第一雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ I，將所述第二雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ 2時(shí)，如果是(A)第一實(shí)施方式的波長板，則優(yōu)選為波長板滿足以下數(shù)學(xué)式(5)以及⑻，
[0257](5)5° < Φ1 <30°
[0258](6)(2Φ1+35°) < Φ 2 < (2 Φ 1+50°),
[0259]如果是(B)第二實(shí)施方式的波長板，則優(yōu)選為波長板滿足以下數(shù)學(xué)式(12)以及(13)，
[0260](12)5° < Φ2<30°
[0261](13)(2Φ2+35°) < Φ1 < (2 Φ 2+50。)。
[0262]其原因在于，通常向1/4波長板入射的直線偏光大多與基板的一邊平行，因此，當(dāng)波長板滿足上述數(shù)學(xué)式(5)以及(6)、或者滿足上述數(shù)學(xué)式(12)以及(13)時(shí)，能夠容易地將直線偏光與雙折射層的光軸對齊。
[0263][實(shí)施例]
[0264]下面，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，但是本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。
[0265](實(shí)施例1)
[0266]在玻璃基板上，(a)以蒸鍍源相對于基板法線方向呈70°的方式傾斜蒸鍍以Ta2O5為主要成分的蒸鍍材料，從而形成第一蒸鍍膜。(b)接下來，從相對于基板面內(nèi)方向呈180°反向的方向，同樣以70°的蒸鍍角度進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第二蒸鍍膜。交替反復(fù)進(jìn)行(a)與(b)的工序，從而形成多層結(jié)構(gòu)的第一雙折射層。將第一雙折射層的膜厚設(shè)置成1848nm(264層)。此時(shí)，以使蒸鍍方向投影在基板面內(nèi)的線段與入射的直線偏光之間的角度形成為12°的方式，調(diào)整蒸鍍方向與基板的方向并成膜。以相對于基板的邊呈12°的方式成膜，并入射與基板面平行的直線偏光，由此將第一雙折射層中的Θ1設(shè)置成了 12°。
[0267]接著，相對于形成第一雙折射層的蒸鍍方向，在基板面內(nèi)使基板旋轉(zhuǎn)57°，并以該方向(相對于入射直線偏光呈69°的方向)進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第265層的蒸鍍膜。接著，從相對于基板面內(nèi)方向呈180°反向的方向，同樣地進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第266層的蒸鍍膜。交替反復(fù)進(jìn)行該工序，從而形成多層結(jié)構(gòu)的第二雙折射層。將第二雙折射層的膜厚設(shè)置成924nm(132層)。以相對于基板的邊呈69°的方式成膜，并入射與基板面平行的直線偏光，由此將第二雙折射層中的Θ2設(shè)置成了69°。
[0268]雙折射層形成后，為了脫色以及使吸附在柱狀組織間的水分蒸發(fā)，進(jìn)行了200°C下的退火處理。
[0269]之后，在第二雙折射層上以及基板的背面(相對于基板與雙折射層相反的一側(cè))成膜出防反射膜。
[0270]在圖20A以及圖20B中示出了以上述方式制作的波長板的透射率以及相位差的測定結(jié)果。在相位差的測定結(jié)果中，也一并示出了由零級(jí)水晶波長板形成的1/4波長板的特性?？梢钥闯?，本發(fā)明的波長板在寬波長范圍中能夠獲得旋轉(zhuǎn)了 1/4波長的出射光。
[0271]進(jìn)一步，在圖21A中示出了如下內(nèi)容:在如圖19所示的光隔離器光學(xué)系統(tǒng)中，配置成使入射直線偏光從第一雙折射層側(cè)入射，并使所述入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板時(shí)射出旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光的比例、即轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果。
[0272]在此，使用大塚電子株式會(huì)社生產(chǎn)的RETS-100進(jìn)行了轉(zhuǎn)換效率的測定。
[0273]從該結(jié)果可知，本發(fā)明的波長板在整個(gè)可見光區(qū)域中表現(xiàn)出了90%以上的良好的轉(zhuǎn)換效率。
[0274]在圖21B中示出了如下內(nèi)容:在圖19的光隔離器光學(xué)系統(tǒng)中，配置成使入射直線偏光從第一雙折射層側(cè)以及第二雙折射層側(cè)入射，并在各情況下測定的轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果O
[0275]從該結(jié)果可知，在從第二雙折射層側(cè)入射的情況下，轉(zhuǎn)換效率大幅降低。通過從第一雙折射層側(cè)入射，可發(fā)揮出良好的轉(zhuǎn)換性能。
[0276](比較例I)
[0277]在玻璃基板上，(a)以蒸鍍源相對于基板法線方向呈70°的方式傾斜蒸鍍以Ta2O5為主要成分的蒸鍍材料，從而形成第一蒸鍍膜。(b)接下來，從相對于基板面內(nèi)方向呈180°反向的方向，同樣以70°的蒸鍍角度進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第二蒸鍍膜。交替反復(fù)進(jìn)行(a)與(b)的工序，從而形成多層結(jié)構(gòu)的第一雙折射層。將第一雙折射層的膜厚設(shè)置成1848nm(264層)。此時(shí)，以使蒸鍍方向投影在基板面內(nèi)的線段與入射的直線偏光之間的角度呈76°的方式，調(diào)整蒸鍍方向與基板的方向并成膜。以相對于基板的邊呈76°的方式成膜，并入射與基板面平行的直線偏光，由此將第一雙折射層中的Θ1設(shè)置成了 76°。
[0278]接著，相對于形成第一雙折射層的蒸鍍方向，在基板面內(nèi)使基板旋轉(zhuǎn)-31°，并以該方向(相對于入射直線偏光呈45°的方向)進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第265層的蒸鍍膜。接著，從相對于基板面內(nèi)方向呈180°反向的方向，同樣地進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第266層的蒸鍍膜。交替反復(fù)進(jìn)行該工序，從而形成多層結(jié)構(gòu)的第二雙折射層。將第二雙折射層的膜厚設(shè)置成924nm(132層)。以相對于基板的邊呈45°的方式成膜，并入射與基板面平行的直線偏光，由此將第二雙折射層中的Θ2設(shè)置成了45°。
[0279]雙折射層形成后，為了脫色以及使吸附在柱狀組織間的水分蒸發(fā)，進(jìn)行了200°C下的退火處理。
[0280]之后，在第二雙折射層上以及基板的背面(相對于基板與雙折射層相反的一側(cè))成膜出防反射膜。
[0281]在圖22A以及圖22B中示出了以上述方式制作的波長板的透射率以及相位差的測定結(jié)果。在相位差的測定結(jié)果中，也一并示出了實(shí)施例1的波長板的特性?？梢钥闯觯瑢?shí)施例、比較例均在寬波長范圍中獲得了旋轉(zhuǎn)了 1/4波長的出射光。
[0282]另一方面，在圖23中示出了如下內(nèi)容:在如圖19所示的光隔離器光學(xué)系統(tǒng)中，配置成使入射直線偏光從第一雙折射層側(cè)入射，并使所述入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板時(shí)射出旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光的比例、即轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果。從該結(jié)果可知，實(shí)施例1獲得了大幅度寬波長范圍化的波長板特性，與此相對地，在比較例I中轉(zhuǎn)換效率顯著降低。
[0283]如上所述，即使是寬波長范圍1/4波長板，當(dāng)入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過波長板時(shí)也未必可以獲得旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光。但是，在實(shí)施例1示出的方式中所使用的本發(fā)明的波長板是寬波長范圍的1/4無機(jī)波長板，并且表現(xiàn)出了較高的轉(zhuǎn)換效率。
[0284](實(shí)施例2)
[0285]相對于實(shí)施例1的波長板，設(shè)λ= 550nm，并測定了改變波長板的角度時(shí)射出的光的相位差，并將該波長板的角度依賴性示出于圖24中。也一并示出了水晶制成的1/4波長板的結(jié)果。從該結(jié)果可知，角度越大，水晶波長板的相位差越低，與此相對地，即使角度變大，實(shí)施例I的波長板的相位差的變動(dòng)也較小，從而對具有擴(kuò)散的入射光也能夠有效地發(fā)揮作用。
[0286](實(shí)施例3)
[0287]在玻璃基板上，(a)以蒸鍍源相對于基板法線方向呈70°的方式傾斜蒸鍍以Ta2O5為主要成分的蒸鍍材料，從而形成第一蒸鍍膜。(b)接下來，從相對于基板面內(nèi)方向呈180°反向的方向，同樣以70°的蒸鍍角度進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第二蒸鍍膜。交替反復(fù)進(jìn)行(a)與(b)的工序，從而形成多層結(jié)構(gòu)的第一雙折射層。將第一雙折射層的膜厚設(shè)置成924nm(132層)。此時(shí)，以使蒸鍍方向投影在基板面內(nèi)的線段與入射的直線偏光之間的角度呈68°的方式，調(diào)整蒸鍍方向與基板的方向并成膜。以相對于基板的邊呈68°的方式成膜，并入射與基板面平行的直線偏光，由此將第一雙折射層中的Θ1設(shè)置成了 68°。
[0288]接著，相對于形成第一雙折射層的蒸鍍方向，在基板面內(nèi)使基板旋轉(zhuǎn)-56°，并以該方向(相對于入射直線偏光呈12°的方向)進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第133層的蒸鍍膜。接著，從相對于基板面內(nèi)方向呈180°反向的方向，同樣地進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第134層的蒸鍍膜。交替反復(fù)進(jìn)行該工序，從而形成多層結(jié)構(gòu)的第二雙折射層。將第二雙折射層的膜厚設(shè)置成1848nm(264層)。以相對于基板的邊呈12°的方式成膜，并入射與基板面平行的直線偏光，由此將第二雙折射層中的Θ2設(shè)置成了 12°。
[0289]雙折射層形成后，為了脫色以及使吸附在柱狀組織間的水分蒸發(fā)，進(jìn)行了200°C下的退火處理。
[0290]之后，在第二雙折射層上以及基板的背面(相對于基板與雙折射層相反的一側(cè))成膜出防反射膜。
[0291]在圖25A以及圖25B中示出了以上述方式制作的波長板的透射率以及相位差的測定結(jié)果。在相位差的測定結(jié)果中，也一并示出了由零級(jí)水晶板形成的1/4波長板的特性?？梢钥闯?，本發(fā)明的波長板在寬波長范圍中能夠獲得旋轉(zhuǎn)了 1/4波長的出射光。
[0292]進(jìn)一步，在圖26A中示出了如下內(nèi)容:在如圖19所示的光隔離器光學(xué)系統(tǒng)中，配置成使入射直線偏光從第二雙折射層側(cè)入射，并使所述入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板時(shí)射出旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光的比例、即轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果。
[0293]在此，使用大塚電子株式會(huì)社生產(chǎn)的RETS-100進(jìn)行了轉(zhuǎn)換效率的測定。
[0294]從該結(jié)果可知，本發(fā)明的波長板在整個(gè)可見光區(qū)域中表現(xiàn)出了90%以上的良好的轉(zhuǎn)換效率。
[0295]在圖26B中示出了如下內(nèi)容:在如圖19所示的光隔離器光學(xué)系統(tǒng)中，配置成使入射直線偏光從第二雙折射層側(cè)以及第一雙折射層側(cè)入射，并在各情況下測定的轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果。
[0296]從該結(jié)果可知，在從第一雙折射層側(cè)入射的情況下，轉(zhuǎn)換效率大幅降低。在從第二雙折射層側(cè)入射的情況下，發(fā)揮出良好的轉(zhuǎn)換性能。
[0297](實(shí)施例4)
[0298]相對于實(shí)施例3的波長板，設(shè)λ= 550nm，并測定了改變波長板的角度時(shí)射出的光的相位差，并將該波長板的角度依賴性示出于圖27中。也一并示出了水晶制成的1/4波長板的結(jié)果。從該結(jié)果可知，角度越大，水晶波長板的相位差越低，與此相對地，即使角度變大，實(shí)施例3的波長板的相位差的變動(dòng)也較小，從而對具有擴(kuò)散的入射光也能夠有效地發(fā)揮作用。
[0299](比較例2)
[0300]在玻璃基板上，(a)以蒸鍍源相對于基板法線方向呈70°的方式傾斜蒸鍍以Ta2O5為主要成分的蒸鍍材料，從而形成第一蒸鍍膜。(b)接下來，從相對于基板面內(nèi)方向呈180°反向的方向，同樣以70°的蒸鍍角度進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第二蒸鍍膜。交替反復(fù)進(jìn)行(a)與(b)的工序，從而形成多層結(jié)構(gòu)的第一雙折射層。將第一雙折射層的膜厚設(shè)置成924nm(132層)。此時(shí)，以使蒸鍍方向投影在基板面內(nèi)的線段與入射的直線偏光之間的角度呈45°的方式，調(diào)整蒸鍍方向與基板的方向并成膜。接著，相對于形成第一雙折射層的蒸鍍方向，在基板面內(nèi)使基板旋轉(zhuǎn)90°，并以該方向傾斜蒸鍍以ZrO2為主要成分的蒸鍍材料，從而形成第133層的蒸鍍膜。接著，從相對于基板面內(nèi)方向呈180°反向的方向，同樣地進(jìn)行傾斜蒸鍍，從而形成第134層的蒸鍍膜。交替反復(fù)進(jìn)行該工序，從而形成多層結(jié)構(gòu)的第二雙折射層。將第二雙折射層的膜厚設(shè)置成3528nm(504層)。
[0301]雙折射層形成后，為了脫色以及使吸附在柱狀組織間的水分蒸發(fā)，進(jìn)行了200°C下的退火處理。
[0302]之后，在第二雙折射層上以及基板的背面(相對于基板與雙折射層相反的一次)成膜出防反射膜。
[0303]對于以上述方式制作的波長板，在圖28中示出了如下內(nèi)容:在如圖19所示的光隔離器光學(xué)系統(tǒng)中，配置成使入射直線偏光從第一雙折射層側(cè)入射，并使所述入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板時(shí)射出旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光的比例、即轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果。另夕卜，為了進(jìn)行比較，示出了實(shí)施例1以及實(shí)施例3的轉(zhuǎn)換效率的測定結(jié)果。
[0304]從該結(jié)果可知，在比較例2這樣的膜結(jié)構(gòu)中，在小于等于500nm的情況下，轉(zhuǎn)換效率降低到80%以下，不具有充分的寬波長范圍性。
[0305]如上所述，從上述實(shí)施例的結(jié)果可以確認(rèn)，本發(fā)明的波長板是耐熱性優(yōu)異的寬波長范圍的1/4無機(jī)波長板，并且該波長板表現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)換效率，且因入射光角度引起的相位差變動(dòng)較少。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種波長板，以使光軸的面內(nèi)方位角交叉的方式層疊有第一雙折射層和第二雙折射層，其特征在于， 當(dāng)將所述第一雙折射層的雙折射率設(shè)為A nl，將所述第二雙折射層的雙折射率設(shè)為Δn2，將所述第一雙折射層的膜厚設(shè)為11，將所述第二雙折射層的膜厚設(shè)為t2，將所述第一雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ1，將所述第二雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ2，將入射的光的波長范圍中的規(guī)定值設(shè)為λ時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(1)、(2)、(3)以及(4)，并且所述第一雙折射層與所述第二雙折射層中的至少一個(gè)雙折射層是通過傾斜蒸鍍法形成的斜向蒸鍍雙折射層， (1)Δη1X tl =λ/2 (2)1.7<(AnlXtl)/(An2Xt2) <2.7 (3)5。<Θ1 <30° (4)(291+35°)<Θ2 < (201+50°)ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長板，其特征在于， 表示當(dāng)所述入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板時(shí)射出旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光的比例的轉(zhuǎn)換效率的值，在可見光波長范圍中為80 %以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長板，其特征在于， 所述波長板在基板上形成有所述斜向蒸鍍雙折射層， 由所述斜向蒸鍍雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體的光軸與所述基板平行。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長板，其特征在于， 所述基板的形狀為長方形， 當(dāng)將所述第一雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ I，將所述第二雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ 2時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(5)以及(6)，(5)5。<Φ I < 30°(6)(2 Φ 1+35°) < Φ2 < (2 Φ 1+50°) ο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長板，其特征在于， 所述斜向蒸鍍雙折射層含有以蒸鍍方向不同的兩種傾斜蒸鍍膜為構(gòu)成單位的重復(fù)層疊結(jié)構(gòu)，并且各傾斜蒸鍍膜的厚度為λ/4以下。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長板，其特征在于， 所述第一雙折射層與所述二雙折射層由相同的材質(zhì)構(gòu)成，其膜厚比滿足以下數(shù)學(xué)式(7)， (7)1.7<tl/t2<2.7o7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長板，其特征在于， 所述雙折射層的雙折射率為0.07以上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長板，其特征在于， 構(gòu)成所述斜向蒸鍍雙折射層的材料為含有S 1、Nb、Zr、T1、La、Ta以及Al中的任意一種的氧化物的無機(jī)材料。9.一種波長板，以使光軸的面內(nèi)方位角交叉的方式層疊有第一雙折射層和第二雙折射層，其特征在于， 當(dāng)將所述第一雙折射層的雙折射率設(shè)為A nl，將所述第二雙折射層的雙折射率設(shè)為Δn2，將所述第一雙折射層的膜厚設(shè)為11，將所述第二雙折射層的膜厚設(shè)為t2，將所述第一雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ1，將所述第二雙折射層的光軸與入射直線偏光之間的角度設(shè)為Θ2，將入射的光的波長范圍中的規(guī)定值設(shè)為λ時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(8)、(9)、(10)以及(11)，并且所述第一雙折射層與所述第二雙折射層中的至少一個(gè)雙折射層是通過傾斜蒸鍍法形成的斜向蒸鍍雙折射層， (8)Δ nl Χ?1=λ/4 (9)1.5< ( Δη2 Xt2)/( AnlXtl) <2.6 (10)5°<Θ2<30° (11)(292+35°)<Θ1< (292+50°)ο10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波長板，其特征在于， 表示當(dāng)所述入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板時(shí)射出旋轉(zhuǎn)了90°的直線偏光的比例的轉(zhuǎn)換效率的值，在可見光波長范圍中為80 %以上。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波長板，其特征在于， 所述波長板在基板上形成有所述斜向蒸鍍雙折射層， 由所述斜向蒸鍍雙折射層近似實(shí)現(xiàn)的折射率橢圓體的光軸與所述基板平行。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波長板，其特征在于， 所述基板的形狀為長方形， 當(dāng)將所述第一雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ I，將所述第二雙折射層的光軸投影在所述基板上的線段與所述基板的一邊形成的夾角設(shè)為Φ 2時(shí)，滿足以下數(shù)學(xué)式(12)以及(13)， (12)5。<Φ2<30°(13)(2 Φ 2+35°) < Φ I < (2 Φ 2+50°) ο13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波長板，其特征在于， 所述斜向蒸鍍雙折射層含有以蒸鍍方向不同的兩種傾斜蒸鍍膜為構(gòu)成單位的重復(fù)層疊結(jié)構(gòu)，并且各傾斜蒸鍍膜的厚度為λ/4以下。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波長板，其特征在于， 所述第一雙折射層與所述二雙折射層由相同的材質(zhì)構(gòu)成，其膜厚比滿足以下數(shù)學(xué)式(14)， (14)1.5<t2/tl<2.6ο15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波長板，其特征在于， 所述雙折射層的雙折射率為0.07以上。16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波長板，其特征在于， 構(gòu)成所述斜向蒸鍍雙折射層的材料為含有S 1、Nb、Zr、T1、La、Ta以及Al中的任意一種的氧化物的無機(jī)材料。17.一種光學(xué)設(shè)備，其特征在于， 具有用于射出光的光源以及如權(quán)利要求1所述的波長板。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于， 該光學(xué)設(shè)備以使入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板的方式配置有所述波長板，所述入射直線偏光第一次經(jīng)過所述波長板是在所述第一雙折射層側(cè)，第二次經(jīng)過是在所述第二雙折射層側(cè)。19.一種光學(xué)設(shè)備，其特征在于， 具有用于射出光的光源以及如權(quán)利要求9所述的波長板。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于， 該光學(xué)設(shè)備以使入射直線偏光往復(fù)兩次經(jīng)過所述波長板的方式配置有所述波長板，所述入射直線偏光第一次經(jīng)過所述波長板是在所述第二雙折射層側(cè)，第二次經(jīng)過是在所述第一雙折射層側(cè)。
【文檔編號(hào)】G02B5/30GK105988158SQ201610154573
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】小池伸幸, 佐佐木正俊, 高田昭夫
【申請人】迪睿合株式會(huì)社