偏光板とは　偏光・円偏光の仕組み 偏光の原理・透過率と偏光度・ヨウ素系と染料系・位相差と波長板・吸収軸の確認方法

偏光板のカタログには、通常3つの透過率が記載されています。 単体透過率（Ts）は、偏光板を1枚だけ置いて自然光を通したときの透過率です。自然光にはあらゆる方向に振動する成分が含まれているため、理想的な偏光板でも通せるのは約半分＝50%が上限になります。実製品の単体透過率が40〜43%程度なのは性能不足ではなく、この物理的な上限に近い値だからです。 平行透過率（Tp）は、2枚の偏光板の吸収軸をそろえて重ねたときの透過率。直交透過率（Tc）は、2枚を90°直交させたときの透過率で、理想的には0%になります。実際にはわずかに光が漏れるため、この直交透過率が小さいほど「暗く締まる」高性能な偏光板ということになります。

単体・平行・直交透過率の例 （MSHC40S 分光特性）

平行透過率と直交透過率から、偏光板の性能を数値化できます。
偏光度（P）は P ＝ （Tp － Tc）÷（Tp ＋ Tc）× 100 ［%］ で求めます（偏光フィルムの仕様では一般にこの式が使われます）。理想的な偏光板では100%となり、実用の高性能品はこれに近い値になります。偏光度は100%に近づくほど桁の違いが見えにくくなるため、消光比（Tp ÷ Tc）という比の形で表現されることもあります。「何対1」という形になるため、製品どうしの性能差を直感的に比較しやすい指標です。なお、偏光度は分野やメーカーによって計算式が異なる場合があります。他社製品と数値を比べるときは、計算式もあわせてご確認ください。

すでに直線偏光になっている光が偏光板を通るとき、透過する強度はI ＝ I₀ × cos²θ（θ＝偏光の振動方向と透過軸のなす角）で表されます。これをマリュスの法則といいます。θ＝0°（平行）で最大、θ＝90°（直交）で0、θ＝45°でちょうど半分になります。2枚の偏光板を回して光量を連続的に調整できるのはこの法則によるもので、航空機の窓の調光や、顕微鏡・カメラの光量調整に応用されています。

品番	単体透過率	直交透過率	厚さ	主な特徴
SHLP41N	42%	平均0.03%	0.18mm	広視野角・スーパーハイコントラスト。長尺ロールあり
KLP43 / KLP43S	43±2%	平均0.01%以下	0.19 / 0.21mm	高消光率の廉価タイプ。KLP43Sは粘着剤付き
SZLP40N	約42%	0.5%以下	0.3mm	厚手で扱いやすい。歪検査装置・画像処理ライン向き
MSHC40S	40%	平均0.06%	0.22mm	染料系・高耐熱。粘着剤付き。3Dプロジェクター対応

※ 記載の数値は代表製品の実測値であり、保証値ではありません。
※ SZLP40Nの直交透過率は仕様上0.5%以下、参考測定値では0.02%です。

教材用の偏光フィルムなどで、単体透過率が50%を大きく超えると表示された製品があります。これは偏光性能が優れているのではなく、偏光していない光も一部そのまま透過させているためです。偏光ひずみ検査や光学測定など、遮光性能が結果に直結する用途では、単体透過率だけでなく直交透過率（または偏光度）を必ず確認してください。

一般的な吸収型の偏光フィルムは、PVA（ポリビニルアルコール）フィルムを一方向に延伸し、そこに二色性色素を吸着・配向させて作られます。延伸によって分子が一方向に並び、色素もその向きにそろうため、特定方向に振動する光だけが吸収され、直交する方向の光が透過します。 この偏光層（偏光子）は薄く傷つきやすいため、両面を透明な保護フィルムで挟んで実用的な偏光板に仕上げます。保護フィルムには、透明性と光学等方性に優れたTAC（トリアセチルセルロース）が広く使われています。TACはやや吸湿性があるため、用途によってはアクリル・COP・PETなど吸水性の低い材料が用いられることもあります。材質は製品によって異なりますので、耐湿性や耐熱性が重要な場合は仕様書でご確認ください

二色性色素に何を使うかで、偏光板の性格が大きく変わります。

種類	光学特性	耐熱・耐湿性	主な用途
ヨウ素系	高透過率・高偏光度を両立  しやすい	高温・高湿で変色や偏光度低下が  起きやすい	一般的な光学用途・室内での観察  と検査
染料系	高い光学特性を出すのは  やや難しい	高温・高湿環境での耐久性に  優れる	装置内の発熱部・高照度プロ  ジェクター・車載
反射型 （ワイヤーグリッド）	吸収せず反射で分離。  可視〜赤外を広くカバー	吸収による発熱がなく耐熱性に  優れる	偏光ビームスプリッタなど

装置内部の発熱、直射日光、高照度プロジェクターの光路など、条件が厳しい場所では染料系のMSHC40S（単体透過率40%／直交透過率平均0.06%・粘着剤付き）が第一候補になります。さらに過酷な3Dプロジェクター用途では、高耐久偏光フィルムを光学ガラスでサンドし両面を精密研磨したMPJシリーズをご用意しています。ガラスサンド品は熱に耐えるだけでなく、研磨によって面のゆがみを抑えているため、投影像がにじまないという利点もあります。

可視光用の偏光板は、波長が長くなると偏光性能が落ちます。800〜1000nmの近赤外域で偏光を扱う場合は、この領域に合わせて設計された吸収型の近赤外線偏光フィルム MIR35シリーズをご使用ください。乱反射・迷光が発生せず、一般的な偏光フィルムと同様にカットや拭き取りができ、高温耐久性（105℃×500h）、湿熱耐久性（60℃×90%×1000h）、低温耐久性（-40℃×1000h）、ヒートショック（-40℃⇔85℃・200サイクル）といった厳しい試験条件にも対応します。

延伸したフィルムなど、方向によって屈折率が異なる材料を複屈折材料といいます。屈折率が小さく光が速く進む方向を進相軸、屈折率が大きく遅れる方向を遅相軸と呼びます。この材料に直線偏光を通すと、直交する2つの成分の間に進み方の差＝位相差（リタデーション R）が生じます。リタデーションは R ＝ Δn × d（Δn＝屈折率差、d＝厚さ）で決まり、nm（ナノメートル）単位で表します。位相差フィルムの「125nm」「140nm」「570nm」といった数値は、このRの値です。

位相差	はたらき	主な用途・当社製品
1/4波長（λ/4）  125nm / 140nm	直線偏光を円偏光に変える （逆に円偏光を直線偏光に戻す）	円偏光板の作製、3Dメガネ、ディスプレイの反射防止  MGR125（123±5nm）／MCR140N（140±10nm）
1/2波長（λ/2）	直線偏光の振動方向を回転させる （軸に対する角度の2倍だけ回る）	偏光方向の調整、光学実験  1/2波長板（受注生産品）
1波長（λ）  約570nm	わずかな位相差を色の変化として際立たせる （鋭敏色板）	ガラスなど歪の少ない素材の偏光歪検査、偏光顕微鏡  MGR570（位相差565±6nm）

鋭敏色板は、直交ニコルの間に1波長前後の位相差を加えて、視野全体を赤紫（一次赤）にする位相差板です。「一次赤」と呼ばれるリタデーション値には製品や表記による幅がありますが、当社のMGR570では565±6nmを用いて、この背景色をつくります。この状態は、わずかな位相差が加わるだけで青側・黄側へ大きく色相が振れる、人の目がもっとも変化を感じ取りやすい状態です。ガラスのように内部の歪みが小さく、明暗差だけではほとんど見えない試料でも、鋭敏色板を加えることで歪みの分布を色の違いとして可視化できます。これが鋭敏色法（センシティブカラー法）で、当社の鋭敏色法検査フィルターはこの原理を使っています。

位相差フィルムのリタデーションは波長によって少しずつ変化します。たとえばMGR570の代表値では、550nmを基準にしたとき450nmで約1.10倍、650nmで約0.96倍となります。つまり「1/4波長板」といっても、厳密に1/4になるのは設計波長付近だけで、青や赤の端では理想からずれます。白色光で円偏光板を使うと、直交させてもわずかに色づいて見えることがあるのはこのためです。3D映像システムではリタデーション125nm、光学機器や特注の円偏光フィルターでは140nmが使い分けられており、用途に合わせた選択が必要です。

直線偏光板の吸収軸に対して、1/4波長板の軸を45°に重ねて貼ると円偏光板になります。45°と135°（-45°）では回転方向が逆になりますが、どちらが右回りになるかは基準にする軸（進相軸か遅相軸か）と光を見る向きで変わるため、実際に確認するか製品仕様でご確認ください。光学用の両面粘着シートを使えばお客様自身で作製できます。右回りと左回りの円偏光板を、位相差フィルム側どうしを内側にして重ねると光を遮断できます。

偏光板には吸収軸（その方向に振動する光を吸収する軸）と、それに直交する透過軸があります。製品には軸の向きが表示されていますが、切り出したあとの端材などで分からなくなったときは、次の方法で確認できます。

◆ 2枚あるとき　… 2枚を重ねて一方をゆっくり回します。最も暗くなったところで、互いの吸収軸が直交しています。最も明るいところでは互いの軸が平行です。

◆ 1枚しかないとき　… 机や床など平らな面を、30〜40°の浅い角度から偏光板越しに見ながらゆっくり回します。面からの反射光が最も暗くなったとき、吸収軸がその面と平行になっています。水平な面で反射した光は水平方向に振動する成分が強いため、それを吸収する向き＝吸収軸が水平のときに最も暗くなる、という理屈です。

ガラスや水面で反射した光は、面に平行な方向に振動する成分が多くなります。この偏りがもっとも強くなる（反射光が完全な直線偏光になる）入射角をブリュースター角といい、tanθ_B ＝ n₂ ／ n₁ で求められます。空気中から水（屈折率約1.33）へ入るときは約53°、一般的なガラス（屈折率約1.5）では約56°です。偏光サングラスや撮影用PLフィルターが水面やウィンドウの反射に対してよく効くのは、実際の撮影・観察がこの角度の近くになることが多いためです。真正面（入射角0°）から見た反射にはほとんど効果がありません。

ブリュースター角と反射光の偏光	ブリュースター角と反射光の偏光
偏光サングラス　実際の効果