[發明專利]偏振分束器和偏振轉換元件

無效

• 申請號: 200710307609.3
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN101290366A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 前田育夫;柴田一司
• 申請（專利權）人: 株式會社理光
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G02B27/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 王冉

技術領域

本發明涉及偏振分束器(polarization?beam?splitter)和偏振轉換元件。

背景技術

偏振分束器通常包括夾置在一對透明基板之間的偏振分離膜。偏振分束器是將入射光分離成具有相互垂直的偏振面的“透射光和反射光”的光學元件。偏振分束器用于各種類型的光學器件中。

當偏振分束器用于如光學拾取器的“使用單色光的光學器件”中時，能夠比較容易實現良好的偏振分離特性。但是，當偏振分束器被用作液晶投影儀中的偏振轉換元件時，則需要“在整個可見光波長范圍具有良好的偏振分離特性”。

專利文獻1披露了一種偏振分束器，其中偏振分離膜形成為介電多層膜(dielectric?multiplayer?film)，從而在可見光波長范圍上實現良好的偏振分離特性。

在專利文獻1披露的偏振分束器中，介電多層膜設置在兩個透明基板之間。每個介電多層膜通過交替汽相沉積高折射率物質和低折射率物質形成。介電多層膜是“對應不同設計基礎波長的兩個介電多層膜”。上述兩個介電多層膜具有不同的“高折射率物質和低折射率物質的組合”。在兩個介電多層膜中的高折射率物質都具有2.6或更大的折射率。

根據專利文獻1的具體實施例，實現了良好的偏振分離特性。具體而言，相對入射角度范圍為45度±2度，波長范圍為410nm到700nm的光，P偏振分量的透射率為80％或更高，S偏振分量的透射率基本為0％。

專利文獻1中記載的實施例沒有詳細說明“偏振光束分離膜中每個介電多層膜中層壓層(laminated?layer)的數量”。本發明的發明人根據專利文獻1披露的發明內容設計了一種薄膜。當層壓層的數量大致為60時，P偏振分量相對波長范圍為400nm到700nm的光的透射率為80％或更高。但是S偏振分量相對于波長范圍為400nm到700nm的光的透射率為約15％，就其在偏振分離性能方面而言是不夠的。

當介電多層膜的層壓層的數量大致為120時，相對波長范圍為400nm到550nm，P偏振分量的透射率基本為100％且S偏振分量的透射率基本為0％，其具有非常良好的偏振分離功能。但是，能夠實現良好分離特性的波長范圍相對可見光波長范圍要窄。因此，不能對紅光實現偏振分離功能。

從上述內容方面考慮，為了實現如專利文獻1實施例中披露的偏振分束器中所描述的良好的偏振分離功能，看起來在每個介電多層膜中需要數量非常大的層壓層。如果每個介電多層膜的層壓層數量過多，形成偏振分離膜就要耗費時間，這不利于提高制造偏振分束器的效率。

而且，在專利文獻1實施例描述的偏振分束器中，使用了“具有1.85折射率的高折射率玻璃”。這意味著介電多層膜中使用的高折射率物質需要具有非常高的2.6的折射率或更高的折射率。這種高折射率玻璃和高折射率物質都比較昂貴，這使得不利于以低成本和高效率批量生產偏振分束器。

專利文獻1：日本未審專利申請No.H11-211916。

發明內容

本發明提供一種偏振分束器和一種偏振轉換元件，用以消除一個或多個上述不利情況。

本發明的優選實施例提供一種偏振分束器和一種包括該偏振分束器的偏振轉換元件，其中偏振分離膜在每個介電多層膜中以較少數量的層壓層形成，并在整個寬可見光波長范圍，具體為400nm到750nm的范圍，實現良好的偏振分離功能。

本發明的實施例提供一種用于偏振分離入射光的偏振分束器，其中當要進行偏振分離的光具有落入54度到66度范圍內的入射角時，該偏振分束器有效，該偏振分束器在兩個透明基板之間包括：粘合層，構造成粘附兩透明基板中的第一透明基板；兩種或更多種具有不同設計基礎波長的介電多層膜；單層介電膜(dielectric?film)，其中兩種或更多種介電多層膜包括高折射率膜，中折射率膜，每個具有依照相應設計基礎波長的光學厚度，其中高折射率膜和中折射率膜交替層壓形成偶數的多層；單層介電膜設置在位于粘合層側的介電多層膜的粘合層的一側上，并且該單層介電膜與對應于所述位于粘合層側上的一個介電多層膜中的第一層的膜相同；兩種或更多種介電多層膜和單層介電膜形成偏振分離膜，該偏振分離膜相對基本包括全部可見光波長范圍的光執行偏振分離功能。

根據本發明的一個實施例，提供一種偏振分束器和一種包括該偏振分束器的偏振轉換元件，其中偏振分離膜可以由在每個介電多層膜中的較少數量的層壓層形成，并可以相對入射角落入54度到66度范圍的光，在從400nm到750nm的寬可見光波長范圍內，實現良好的偏振分離功能。