[发明专利]光学元件和光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用光学各向异性介质的光学元件以及使用光学元件 的诸如投影仪之类的光学装置。

背景技术

利用光学各向异性的光学元件已被广泛用于偏振控制或光束分离 等。例如，所述光学元件被用作由λ/4板或λ/2板代表的相位板、由偏 振分离元件代表的偏振板或低通滤光器。

光学各向异性意味着折射率取决于入射偏振光的振动方向而不同 的性质。利用这种性质，使得即使在光从同一方向进入的情况下，也 能够使行为取决于偏振方向而不同。

具有这种光学各向异性的材料包含诸如水晶或石灰石之类的晶体 材料、液晶材料和诸如塑料或高分子之类的有机材料。这种材料的光 学各向异性的程度由关于偏振方向的折射率表示。

作为用于获得光学各向异性的方法，日本专利特开No. 2004-139001和No.2007-156441公开了利用基于比所使用的光的波长 (以下，称为使用波长)小的结构的结构各向异性的方法。

众所周知，在比使用波长小的结构中，光的行为类似于均质介质， 不能直接识别该结构。在这种情况下，光表现出服从填充率的折射率。 可通过被称为有效折射率方法的方法获得该折射率。折射率根据该结 构的填充率取决于偏振方向而不同的性质被称为结构各向异性。任选 地设定该结构的填充率使得能够调整折射率。与通常的光学各向异性 材料相比，使用结构各向异性使得能够增大取决于偏振方向的折射率 的差异。因此，用于获得希望的双折射特性的厚度可减小。

日本专利特开No.2004-139001公开了利用结构各向异性的相位 板。在该相位板中，通过利用结构各向异性的能力以调整折射率，多 个结构各向异性层(周期性结构)被组合以抑制由波长引起的相位差 特性的变化。

日本专利特开No.2007-156441公开了一种光学元件，该光学元件 包含在基板的一个表面中形成的面法线方向的结构各向异性层和另一 表面中的面内方向的结构各向异性层。通过基于各表面的结构各向异 性调整折射率并组合这些折射率，获得相位补偿板。插入抗反射涂层， 以提供抗反射功能。

日本专利特开No.2004-139001公开了一个例子，其中，具有类似 的周期性的低折射率材料被设置在使用高折射率的介质的结构各向异 性层上。因此，由于折射率比各结构各向异性层低的材料被层叠于其 上，因此，表面上的反射在一定程度上被抑制。但是，通过该配置， 抗反射性能是不够的。

在日本专利特开No.2007-156441中，对于结构各向异性层设置抗 反射涂层。但是，没有公开表现出抗反射功能所必需的配置。

当使用取决于偏振方向的折射率的差异大的材料时，反射-透射特 性关于偏振方向大大不同。即使当设置抗反射涂层时，由于折射率的 差异大，因此难以优化各偏振方向的特性。

发明内容

本发明提供利用光学各向异性并且表现出足够的抗反射性能的光 学元件以及使用该光学元件的光学装置。

作为本发明的一方面的一种光学元件包含由具有光学各向异性的 介质制成的第一层。进入光学元件并且偏振方向彼此不同的第一偏振 光和第二偏振光在中心波长λ处的折射率n_h和n_l(n_h＞n_l)之间的差至 少为0.1。满足以下的条件(1)或(2)，其中，n_t1和n_t2表示在第一 层的两侧与第一层光学上相邻并且由各向同性介质制成的第二层和第 三层在中心波长处的折射率：

(n_t1-n_l)·(n_l-n_t2)≤0              (1)

n_t1＜n_l

(n_t1-n_h)·(n_h-n_t2)≤0              (2)

n_t1＞n_h

从以下(参照附图)对示例性实施例的描述中，本发明的其他特 征将变得清晰。

附图说明

图1是示出作为本发明的实施例的光学元件的基本配置的截面 图。