光学元件和光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供光学元件和光学装置。本发明专利技术提供能够使以偏振元件为代表的光学元件的性能提高的技术。在本发明专利技术的断续线元件中，在多根断续线（SPW）中的各根断续线（SPW）上，在y方向上以周期Λ形成有间隙，该周期Λ为瑞利波长（λ/n）以上。由此，根据本发明专利技术的断续线元件，与由在y方向上不具有周期结构的连续线构成的线栅元件相比，能够使光学性能提高。

【技术实现步骤摘要】
光学元件和光学装置
本专利技术涉及光学元件和光学装置。
技术介绍
在非专利文献1（H.Tamada,etal.,“Alwire-gridpolarizerusingthes-polarizationresonance”,Opt.Lett.22,6,pp.419-421（1997））和日本特表2003-508813号公报（专利文献1）中，记载有涉及由在具有透光性的基板上具有金属线结构的线栅元件构成的偏振元件（偏振滤光片）的技术。在日本特表2010-530995号公报（专利文献2）中，记载有涉及以下的线栅元件的技术：在具有透光性的基板上具有由金属、透明电介质、光吸收体、透明电介质构成的线结构，选择性地抑制偏振光的反射。在日本特开2011-123474号公报（专利文献3）中，记载有涉及以下的偏振元件的技术：通过形成在具有透光性的基板上具有金属线结构的线栅元件，并且在金属线结构的上端形成周期性的凸形状，附加了选择性地吸收不需要的偏振光的功能。在日本特开2009-104074号公报（专利文献4）中，记载有涉及以下的光学元件的技术：通过在玻璃层内将金属呈所谓的方格旗状配置，将一种偏振光转换为另一种偏振光。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2003-508813号公报专利文献2：日本特表2010-530995号公报专利文献3：日本特开2011-123474号公报专利文献4：日本特开2009-104074号公报非专利文献非专利文献1：H.Tamada,etal.,“Alwire-gridpolarizerusingthes-polarizationresonance”,Opt.Lett.22,6,pp.419-421（1997）
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题光学装置已广泛普及，例如，在液晶投影仪、显示器、光拾取器、光传感器等中大多使用对光进行控制的光学元件。随着这些装置的高功能化，光学元件也要求高功能化、高附加价值化、低成本化。作为这样的光学装置的代表性的一个例子，有液晶投影仪。该液晶投影仪具备：第一偏振元件，该第一偏振元件使从光源射出的光束中的特定的偏振光选择透过；液晶面板，对该液晶面板入射从第一偏振元件射出的偏振光，该液晶面板使入射的偏振光的偏振方向根据图像信息而变化；和第二偏振元件，对该第二偏振元件入射通过液晶面板而使偏振方向变化后的偏振光。在液晶投影仪中，通过使从上述的第二偏振元件射出的偏振光向投影透镜入射，形成光学像（图像光），将该图像光投影到屏幕等上进行图像显示。在这样的液晶投影仪中，以夹着液晶面板的方式配置有第一偏振元件和第二偏振元件。即，在液晶面板的入射侧和出射侧分别配置有具有使特定的偏振光选择透过的功能的偏振元件（偏振滤光片）。近年来，由于液晶投影仪的小型化和投影图像的高亮度化，液晶面板上的光密度提高，作为与此对应的偏振元件，期望耐热性和耐光性优异的偏振元件。在这一点上，例如由无机材料构成的线栅元件可以说适合作为偏振元件。在上述的非专利文献1中，如下所述记载有线栅元件的定义。“Awiregridisasimpleone-dimensionalmetalgratingandisquitepromisingasamicrominiaturizedpolarizationcomponentinthefieldofintegratedoptics”（线栅是一种简单的一维金属光栅，在集成光学领域作为微型化的偏振元件是很有前途的）。即，线栅元件是简单的一维金属光栅。在此，例如，在使以液晶投影仪为代表的光学装置（图像投影装置）的画质提高的意义上，期望使作为偏振元件的主要性能之一的特定的偏振光（以下称为p偏振光）和与其正交的偏振光（以下称为s偏振光）的选择性能、即透过率的比提高。此外，在本说明书中，设p偏振光的透过率为Tp，设s偏振光的透过率为Ts，使用偏振对比度（Tp/Ts）（也称为消光比）作为偏振选择性的性能指标。在该情况下，偏振对比度越高，越可以说是偏振选择性优异的偏振元件。如上所述，线栅元件是在具有透光性的基板上以等周期配置直线状的金属线而形成的。在线栅元件中，性能根据金属线的周期和形状的不同而变化，但是对它们有制约条件。例如，已知金属线的周期由于瑞利共振（RayleighResonance）现象而存在上限值。作为具体的一个例子，如上述的专利文献1的段落[0036]中记载的那样，在使用波长为450nm的情况下，必须使金属线的周期为约210nm以下。在线栅元件中，作为性能指标的Tp和偏振对比度，相对于金属线的宽度和高度为此消彼长（trade-off）的关系。因此，通常将线栅元件的金属线的宽度设计为周期（间距）的1/3左右，并且将金属线的高度设计为150nm左右。由于上述的金属线的形状限制和配置金属线的周期的限制，难以大幅改变线栅元件的设计条件。因此，例如，存在以下的技术问题：即使为了使以液晶投影仪为代表的光学装置的画质提高而想要使偏振元件的偏振对比度提高，在保持维持线栅元件的金属线结构的状态的情况下，也难以使性能与现状相比提高。本专利技术的目的例如在于提供能够使以偏振元件为代表的光学元件的性能提高的技术。另外，本专利技术的目的还在于通过使以偏振元件为代表的光学元件的性能提高，使使用光学元件的光学装置的性能提高。其他的技术问题和新的特征根据本说明书的记载和附图将会变得清楚。用于解决技术问题的手段一个实施方式的光学元件是作为偏振滤光片起作用的光学元件，其特征在于，具备：（a）基板，该基板对入射的电磁波具有透光性；和（b）多根金属线，该多根金属线形成在上述基板的主面上，在第一方向上以第一周期间隔配置，并且在与上述第一方向正交的第二方向上分别延伸。在该光学元件中，在多根金属线中的至少一部分金属线上，在第二方向上以第二周期间隔形成有多个间隙。此时，在设电磁波的波长为λ，设基板的折射率为n的情况下，多个间隙的第二周期间隔为λ/n以上。另外，一个实施方式的光学装置具备：（a）光源；（b）第一偏振元件，该第一偏振元件使从上述光源射出的光中的特定的偏振光选择透过；和（c）液晶面板，对该液晶面板入射从第一偏振元件射出的偏振光，该液晶面板使该偏振光的偏振方向变化。该光学装置还具备：（d）第二偏振元件，对该第二偏振元件入射通过透过液晶面板而使偏振方向变化后的偏振光；和（e）投影透镜，对该投影透镜入射从第二偏振元件射出的偏振光来投影图像。在此，第一偏振元件和第二偏振元件为作为偏振滤光片起作用的光学元件，具有：基板，该基板对入射的电磁波具有透光性；和多根金属线，该多根金属线形成在基板的主面上，在第一方向上以第一周期间隔配置，并且在与第一方向正交的第二方向上分别延伸。在多根金属线中的至少一部分金属线上，在第二方向上以第二周期间隔形成有多个间隙。此时，在设电磁波的波长为λ，设基板的折射率为n的情况下，多个间隙的上述第二周期间隔为λ/n以上。专利技术效果根据一个实施方式，例如，能够使以偏振元件为代表的光学元件的性能提高。另外，通过使以偏振元件为代表的光学元件的性能提高，能够使使用光学元件的光学装置的性能提高。附图说明图1是表示线栅元件的截面的TEM图像。图2是表示由金属细线结构构成的线栅元件的示意性结构的立体图。图3是用于对p偏振光透过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，其作为偏振滤光片起作用，其特征在于，具备：（a）基板，该基板对入射的电磁波具有透光性；和（b）多根金属线，该多根金属线形成在所述基板的主面上，在第一方向上以第一周期间隔配置，并且在与所述第一方向正交的第二方向上分别延伸，在所述多根金属线中的至少一部分金属线上，在所述第二方向上以第二周期间隔形成有多个间隙，在设所述电磁波的波长为λ，设所述基板的折射率为n的情况下，所述多个间隙的所述第二周期间隔为λ/n以上。

【技术特征摘要】
2013.03.28 JP 2013-0702661.一种光学元件，其作为偏振滤光片起作用，其特征在于，具备：(a)基板，该基板对入射的电磁波具有透光性；和(b)多根金属线，该多根金属线形成在所述基板的主面上，在第一方向上以第一周期间隔配置，并且在与所述第一方向正交的第二方向上分别延伸，在所述多根金属线中的至少一部分金属线上，在所述第二方向上以第二周期间隔形成有多个间隙，在设所述电磁波的波长为λ，设所述基板的折射率为n的情况下，所述多个间隙的所述第二周期间隔为λ/n以上，在将形成有所述多个间隙的金属线称为断续线，将没有形成所述多个间隙的金属线称为连续线的情况下，入射到所述断续线的电场的振动方向为所述第二方向的s偏振电磁波发生共振现象，使得该s偏振电磁波的反射或吸收增大，透过所述断续线的所述s偏振电磁波的泄漏成分减少，在第一断续线和与所述第一断续线相邻的第二断续线之间配置有所述连续线。2.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于：在设所述第二周期间隔为Λ，设所述多个间隙的所述第二方向的宽度为S的情况下，满足1％≤S/Λ≤10％的关系。3.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于：在所述第一断续线与所述第二断续线之间配置有1根所述连续线。4.如权利要求3所述的光学元件，其特征在于：所述第一断续线与所述第二断续线在所述第一方向上的第三周期间隔，为所述第一周期间隔的2倍，所述第三周期间隔大于λ/n。5.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于：在所述第一断续线与所述第二断续线之间配置有多根所述连续线。6.如权利要求5所述的光学元件，其特征在于：所述第一断续线与第一连续线和第二连续线相邻，所述第一连续线和所述第二连续线关于所述第一断续线彼此位于相反侧，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：峰邑浩行，安斋由美子，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP