CN105511004B - 波长选择滤光器及光照射装置 - Google Patents

波长选择滤光器及光照射装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供波长选择滤光器及光照射装置,其能抑制膜数的大幅度的增加,并在光向膜面倾斜入射时也能减小分光透射特性的波长偏移量。波长选择滤光器的结构如下,在透明基板上具备由第一电介质多层膜及第二电介质多层膜构成的第一层叠体、和由第三电介质多层膜及第四电介质多层膜构成的第二层叠体,第一及第三电介质多层膜是交替层叠具有第一折射率的第一折射率材料、和具有小于第一折射率的第二折射率的第二折射率材料而构成,第二及第四电介质多层膜是交替层叠具有第三折射率的第三折射率材料、和具有小于第三折射率的第四折射率的第四折射率材料而构成,第一折射率与第三折射率不同,第二折射率与第四折射率不同。

Description

波长选择滤光器及光照射装置
技术领域
本发明涉及层叠了多个膜的波长选择滤光器及光照射装置。
背景技术
以往,树脂或粘接剂等的光固化使用了采用水银灯或金属卤化物灯的光照射装置。水银灯或金属卤化物灯所发出的光除了用于使树脂或粘接剂固化所需的波长的光之外,还发出对照射对象物造成一些损害的不需要的波长的光,因此在光照射装置中使用波长选择滤光器。作为波长选择滤光器,代表性的是使用了用金属着色的有色玻璃的波长选择滤光器,但由于来自灯的紫外线的影响而产生暴晒,透射率降低。对此,可考虑使用在透明基板上层叠了电介质多层膜的波长选择滤光器,但由电介质多层膜构成的波长选择滤光器在透射特性方面具有入射角度依赖性,光的入射角度越大,透射波长域越向短波长侧偏移。
于是,已知如下技术,其通过使用由在透明基板上交替层叠了高折射率材料的层和折射率比它稍低的材料的层的电介质多层膜构成的波长选择滤光器,从而在光向膜面倾斜入射时也能减小分光透射特性的波长偏移量(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1
日本特开2008-20563号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在上述的现有的结构中,存在若想要减小波长偏移量则膜整体的层数大幅度增多的问题。
本发明是鉴于上述情况而做出的,其目的在于提供一种波长选择滤光器及光照射装置,其能够抑制膜数的大幅度的增加,并且在光向膜面倾斜入射时也能减小分光透射特性的波长偏移量。
用于解决问题的技术方案
为了达到上述目的,本发明的波长选择滤光器的特征在于,在透明基板上具备由第一电介质多层膜及第二电介质多层膜构成的第一层叠体、和由第三电介质多层膜及第四电介质多层膜构成的第二层叠体,所述第一及第三电介质多层膜是交替层叠具有第一折射率的第一折射率材料、和具有小于所述第一折射率的第二折射率的第二折射率材料而构成,所述第二及第四电介质多层膜是交替层叠具有第三折射率的第三折射率材料、和具有小于所述第三折射率的第四折射率的第四折射率材料而构成,所述第一折射率与所述第三折射率不同,所述第二折射率与所述第四折射率不同。
在上述结构中,所述第一层叠体和所述第二层叠体也可以分别形成在所述透明基板的不同的面上。
在上述结构中,也可以将所述第一折射率与所述第二折射率的平均值即第一平均折射率、和所述第三折射率与所述第四折射率的平均值即第二平均折射率之差设为波长偏移量成为规定值以下的值。
在上述结构中,也可以是,所述第一层叠体构成窄带通型滤光器,所述第二层叠体构成宽带通型滤光器。
在上述结构中,也可以将所述第一折射率与所述第二折射率的平均值即第一平均折射率、和所述第三折射率与所述第四折射率的平均值即第二平均折射率之差设为0.1~0.6。
在上述结构中,也可以对于波长500nm的光,透明基板的折射率为1.45~1.53,第一折射率为2.26~2.40,第二折射率为1.38~1.50,第三折射率为2.42~2.70,第四折射率为1.58~2.00。
在上述结构中,也可以第一折射率材料和/或第三折射率材料与所述透明基板邻接。
在上述结构中,也可以将所述第一层叠体和所述第二层叠体层叠在所述透明基板的一面或双面上,在所述第一层叠体与所述第二层叠体的邻接部,所述第一折射率材料与所述第四折射率材料相邻,或者所述第二折射率材料与所述第三折射率材料相邻。
在上述结构中,也可以将所述第四折射率设为大于所述第二折射率,将所述第三折射率设为大于所述第一折射率,所述第一层叠体通过自透明基板起依次层叠第二电介质多层膜、第一电介质多层膜而构成,所述第二层叠体通过自透明基板起依次层叠第三电介质多层膜、第四电介质多层膜而构成。
本发明的光照射装置的特征在于,在框体内收纳光源,在所述框体的光射出开口设有上述波长选择滤光器。
发明效果
根据本发明,能够抑制膜数的大幅度的增加,并且在光向膜面倾斜入射时也能减小分光透射特性的波长偏移量。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的紫外线照射装置的概略结构的立体图。
图2是表示紫外线照射装置的概略结构的主视图。
图3是示意地表示波长选择滤光器的图。
图4是表示波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格。
图5是表示波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。
图6是表示波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,(A)表示本实施方式的波长选择滤光器的情况,(B)表示现有的波长选择滤光器的情况。
图7是表示波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,(A)表示在透明基板的双面上分别形成有NBP型及BBP型的层叠体的情况,(B)表示在透明基板的一个面上形成有NBP型的层叠体的情况,(C)表示在透明基板的一个面上形成有BBP型的层叠体的情况。
图8是表示以与图4的例子相反的顺序形成有波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格。
图9是表示以与图4的例子相反的顺序形成有波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。
图10是表示以与图4的例子相反的顺序形成有多层膜的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,(A)表示双面膜形成的情况,(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图11是表示将高折射率材料设为一种的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格。
图12是表示将高折射率材料设为一种的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。
图13是图12的继续部分。
图14是表示将高折射率材料设为一种的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,(A)表示双面膜形成的情况,(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图15是表示将低折射率材料设为一种的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格。
图16是表示将低折射率材料设为一种的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。
图17是表示将低折射率材料设为一种的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,(A)表示双面膜形成的情况,(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图18是表示将折射率差设为0.2555的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格。
图19是表示将折射率差设为0.2555的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。
图20是表示将折射率差设为0.2555的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,(A)表示双面膜形成的情况,(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图21是表示将折射率差设为0.3125的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格。
图22是表示将折射率差设为0.3125的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。
图23是将折射率差设为0.3125的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,(A)表示双面膜形成的情况,(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图24是表示将折射率差设为0.4125的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格。
图25是表示将折射率差设为0.4125的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。
图26是表示将折射率差设为0.4125的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,(A)表示双面膜形成的情况,(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图27是表示仅由TiO2与中间折射率材料的一对形成的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格。
图28是表示仅由TiO2与中间折射率材料的一对形成的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。
图29是表示仅由TiO2与中间折射率材料的一对形成的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,(A)表示双面膜形成的情况,(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
附图标记说明
1:紫外线照射装置(光照射装置),4:波长选择滤光器,21:透明基板,22:第一高折射率材料(第一折射率材料),23:第一低折射率材料(第二折射率材料),24:第二高折射率材料(第三折射率材料),25:第二低折射率材料(第四折射率材料),G1:第一电介质多层膜,G2:第二电介质多层膜,G3:第一电介质多层膜,G4:第二电介质多层膜,L1:窄带通型的第一层叠体,L2:宽带通型的第二层叠体,nH1:第一折射率(第一高折射率),nL1:第二折射率(第一低折射率),nH2:第三折射率(第二高折射率),nM:第四折射率(第二低折射率)。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式涉及的紫外线照射装置1的概略结构的立体图,图2是表示紫外线照射装置1的概略结构的主视图。
如这些图所示,紫外线照射装置1具备:对正下方的工件2照射紫外线的至少一个(在本实施方式中为三个)照射器3;以及针对每个照射器3配设在照射器3与工件2之间的波长选择滤光器4。紫外线照射装置1是经由波长选择滤光器4对工件2照射由照射器3照射的紫外线的光照射装置。
工件2构成具有规定的宽度W及长度L的照射区域2A的矩形,在该照射区域2A例如放置液晶面板并照射紫外线。
如图2所示,照射器3具有底面敞开型的长方体状的照射器框体10,在该照射器框体10内设有以线状放射波长约200nm~600nm的紫外线的作为线状紫外线光源的灯11、和包围该灯11的半椭圆筒状(圆柱形状)的反射镜12,将从灯11放射的紫外线利用反射镜12反射之后从照射器框体10的底面的光射出开口以线状照射紫外线。本实施方式的灯11使用了金属卤化物灯。
波长选择滤光器4是由电介质多层膜构成的透射滤光器,如图1及图2所示,具有足以覆盖照射器3的底面的整个光射出开口的面积,并且配置在该照射器3与工件2(即,照射区域2A)之间的靠近照射器3的底面的光射出开口的位置。
由波长选择滤光器4透射的透射波长域根据紫外线照射装置1的使用用途而适当设定,在本实施方式中,设定了对液晶面板的制造(液晶的取向控制和粘合等)最优的频带。
在该紫外线照射装置1中,如上述图2所示,三个照射器3及波长选择滤光器4在工件2的宽度W方向上以规定的间隔M沿工件2的宽度W的方向并列设置。此时,横向排列的照射器3之中的两端的照射器3配置成内置的灯11位于工件2的宽度W(即,照射区域2A)的稍微外侧。即,工件2的照射区域2A的大致整个区域由中央的照射器3照射,并且关于宽度W方向的两端部的照度降低的部位,通过隔着中央的照射器3的两端的照射器3的照射来补偿照度的降低。此外,中央的照射器3(即,在工件2的宽度W内配置有内置的灯11的照射器3)不限于一个,也可以并排设置多个照射器3而构成,由此,能够扩大照射区域2A的宽度W。另外,关于两端的照射器3(即,在工件2的宽度W之外配置有内置的灯11的照射器3)也同样,也可以在各端部并排设置多个照射器3。
另外,由电介质多层膜构成的波长选择滤光器在透射特性方面具有入射角度依赖性,光的入射角度越大,透射波长域越向短波长侧偏移。从而,在由使用平行光以外的聚光或漫射光的光学系统构成的光照射装置中使用了波长选择滤光器的情况下,需要的波长的光被切断,不需要的波长的光透射。在本实施方式中,关于从照射器3倾斜入射到波长选择滤光器4并到达工件2的光K,由于透射特性的角度依赖,与笔直入射时相比,包含更多的短波长的成分。
尤其,如本实施方式的紫外线照射装置1那样,在工件2的宽度W的外侧也配置照射器3的结构中,从该照射器3到达工件2的光包含很多倾斜入射到波长选择滤光器4并透射的成分,因此短波长的成分增多。
于是,在现有的光照射装置中,通过使用由在透明基板上交替层叠了高折射率材料的层、和折射率比它稍微低的材料的层的电介质多层膜构成的波长选择滤光器,在光向膜面倾斜入射时也能减小分光透射特性的波长偏移量。然而,在这种结构的波长选择滤光器中,若要减小波长偏移量,则膜数大幅度增多,因此在基板上形成膜的工序花费时间,其结果,导致波长选择滤光器的生产率恶化。
另外已知,由电介质多层膜构成的波长选择滤光器的入射角所引起的短波长偏移,通过利用膜物质的吸收而能够减轻波长偏移量。然而,在该情况下,无法以获得光固化所需的波长选择滤光器的透射特性的方式对吸收波长进行调整,因此很难以任意的透射特性来制作。
于是,在本实施方式的紫外线照射装置1中,通过如下构成波长选择滤光器4,抑制了膜数的大幅度的增加,并且减少了波长偏移量。
图3是示意地表示波长选择滤光器4的图。
如图3所示,波长选择滤光器4构成为,在透明基板21上具备由第一电介质多层膜G1及第二电介质多层膜G2构成的第一层叠体L1、和由第三电介质多层膜G3及第四电介质多层膜G4构成的第二层叠体L2。
透明基板21由透明的材料(例如,石英、硼硅酸盐玻璃)形成。在此,在如以往那样由有色玻璃构成波长选择滤光器的情况下,耐热性低,因此通过来自灯11的高能量而被加热成高温,波长选择滤光器因热冲击而还有可能破损。在本实施方式中,通过由耐热性较高的材料、例如石英来形成透明基板21,确保了波长选择滤光器的耐热性。
第一及第三电介质多层膜G1、G3交替层叠具有第一折射率(第一高折射率)nH1的第一高折射率材料(第一折射率材料)22、和具有小于第一折射率的第二折射率(第一低折射率)nL1的第一低折射率材料(第二折射率材料)23而构成。
第二及第四电介质多层膜G2、G4交替层叠具有第三折射率(第二高折射率)nH2的第二高折射率材料(第三折射率材料)24、和具有小于第三折射率的第四折射率(第二低折射率)nM的第二低折射率材料(第四折射率材料)25而构成。
第二折射率nL1与第四折射率nM不同,在本实施方式中,设置成第四折射率nM大于第二折射率nL1
在本实施方式中,第一折射率nH1与第三折射率nH2也不同,而且,设置成第三折射率nH2大于第一折射率nH1
总之,在现有技术中,由折射率不同的两种材料的层的组合来构成电介质多层膜,与其相对,在本实施方式中,使用折射率不同的四种材料层、即、第一折射率材料、第二折射率材料、第三折射率材料、第四折射率材料,通过前两者的交替层叠而构成第一及第三电介质多层膜G1、G3,通过后两者的交替层叠而构成第二及第四电介质多层膜G2、G4。
此外,关于使第二折射率nL1与第四折射率nM不同、且第一折射率nH1与第三折射率nH2不同的理由,在后面进行叙述。
另外,在本实施方式的波长选择滤光器4中,第一层叠体L1和第二层叠体L2分别形成在透明基板21的不同的面上。并且,在本实施方式的波长选择滤光器4中,使所需的波长域的光选择性地透射,因此由形成于透明基板21的一个面上的第一层叠体L1构成窄带通型(NBP型)滤光器,由形成于透明基板21的另一个面上的第二层叠体L2构成宽带通型(BBP型)滤光器。
NBP型的第一层叠体L1自透明基板21起依次层叠第二电介质多层膜G2、第一电介质多层膜G1而构成。
BBP型的第二层叠体L2自透明基板21起依次层叠第三电介质多层膜G3、第四电介质多层膜G4而构成。
此外,第一电介质多层膜G1和第二电介质多层膜G2,其中一者以短波通型(SWP型)滤光器作为基本的膜结构,另一者以长波通型(LWP型)滤光器作为基本的膜结构,并且分别对各层的膜厚进行最优化而构成。
另外,第三电介质多层膜G3和第四电介质多层膜G4也同样地,其中一者以短波通型(SWP型)滤光器作为基本的膜结构,另一者以长波通型(LWP型)滤光器作为基本的膜结构,并且分别对各层的膜厚进行最优化而构成。
在本实施方式中,将中心波长设为680nm,以满足所需的分光透射率的方式,使用市场上出售的膜设计软件(Software spectra公司的TFCalc),对各层的膜厚进行了最优化,从而获得了图4及图5的结果。
在此,本实施方式中的所需的分光透射率是指:在垂直入射时的透射率特性中,在400~600nm的波长范围内具有最大透射率为85%以上的透射波长域,在600~800nm的波长范围的至少一部分具有最小透射率为1%以下的可见域及近红外光侧切断波长域,以及在200~400nm的波长范围的至少一部分具有最小透射率为1%以下的紫外侧切断波长域。
具体而言,利用BBP型的第一层叠体L1,在400~600nm的波长范围内构成最大透射率为85%以上的透射波长域、透射波长域的短波长侧的透射率为85%至5%的透射率曲线的倾斜、以及长波长侧的透射率为85%至5%的透射率曲线的倾斜。而且,利用NBP型的第二层叠体L2,在600~800nm的波长范围的至少一部分构成最小透射率为1%以下的可见域及近红外光侧切断波长域,在200~400nm的波长范围的至少一部分构成最小透射率为1%以下的紫外侧切断波长域。
当使用了折射率为1.45~1.53的透明基板时,相对于波长500nm的光而将第一折射率nH1、第二折射率nL1、第三折射率nH2、第四折射率nM分别设为2.26~2.40、1.38~1.50、2.42~2.70、1.58~2.00,从而能够满足这种所需的分光透射率。
图4是表示波长选择滤光器4的NBP型的第一层叠体L1的结构的表格,
图5是表示波长选择滤光器4的BBP型的第二层叠体L2的结构的表格。
在波长选择滤光器4中,第一高折射率材料22选择了Ta2O5,第一低折射率材料23选择了SiO2,第二高折射率材料24选择了TiO2,第二低折射率材料25选择了Al2O3。在此,相对于波长500nm的光,Ta2O5、SiO2、TiO2、Al2O3的各层的折射率分别为2.27、1.48、2.57、1.70。此外,在本实施方式中,透明基板21的折射率为1.462。
详细而言,在透明基板21的一个面上,如图4所示,交替层叠由TiO2构成的第二高折射率材料24、和由Al2O3构成的第二低折射率材料25而构成了第二电介质多层膜G2。而且,在第二电介质多层膜G2之上,交替层叠由Ta2O5构成的第一高折射率材料22、和由SiO2构成的第一低折射率材料23而构成了第一电介质多层膜G1。
另外,在透明基板21的另一个面上,如图5所示,交替层叠由Ta2O5构成的第一高折射率材料22、和由SiO2构成的第一低折射率材料23而构成了第三电介质多层膜G3。而且,在第三电介质多层膜G3之上交替层叠由TiO2构成的第二高折射率材料24、和由Al2O3构成的第二低折射率材料25而构成了第四电介质多层膜G4。
此外,低折射率材料或高折射率材料中的哪一个与透明基板21邻接根据模拟结果而定,大多情况下高折射率材料与透明基板21邻接。在本实施方式中,由石英玻璃构成的透明基板21的折射率为1.462,因此如果是所谓的中间折射率材料,则在与透明基板21之间产生折射率差,因此能够与透明基板21邻接。在此,在该说明书中,所谓中间折射率材料是指具有第四折射率(nM:1.58~2.00)的材料。
另外,在第一电介质多层膜G1与第二电介质多层膜G2的邻接部、以及第三电介质多层膜G3与第四电介质多层膜G4的邻接部,如NBP型的第31层和第32层、或者BBP型的第20层和第21层所示,高折射率材料和低折射率材料以相邻的方式配置。并且,本实施方式的波长选择滤光器4使用作为蒸镀方法的离子镀而得到。
图6是表示波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,图6(A)表示本实施方式的波长选择滤光器的情况,图6(B)表示作为现有例的仅由高折射率材料和低折射率材料这两种膜物质构成的电介质多层膜所构成的波长选择滤光器的情况。此外,在图6中,横轴表示波长(nm),纵轴表示透射率(%)。另外,图6中的曲线图表示通过模拟而得到的结果,虚线表示垂直入射时的结果,实线表示60°倾斜入射的情况的结果。
在本实施方式的波长选择滤光器4中,如图6(A)所示,在垂直入射时的透射率特性中,200~400nm的透射率不足1%,420~510nm的透射率为88%以上,550~800nm的透射率不足3%。并且,在该波长选择滤光器4中,垂直入射与60度倾斜入射的透射率特性的比较中,透射波长域的短波长侧的透射率为50%的波长及长波长侧的透射率为50%的波长的平均波长偏移量为34nm。
在现有的仅由高折射率材料(Ta2O5)和低折射率材料(SiO2)这两种膜物质构成的波长选择滤光器的一例中,如图6(B)所示,平均波长偏移量为48nm。
从而,通过将层叠了第一电介质多层膜G1及第二电介质多层膜G2的NBP型的第一层叠体L1和BBP型的第二层叠体L2构成为能使光光透射,能够减少由入射角引起的波长偏移。
另外,在本实施方式的波长选择滤光器4中,如图4及图5所示,NBP型的第一层叠体L1的膜层数为52层,BBP型的第二层叠体L2的膜层数为44层,总膜层数为96层。
此外,在将现有的波长选择滤光器以满足与波长选择滤光器4同等的分光透射率的方式形成的情况下,膜层数分别为NBP型为44层、BBP型为38层,总膜层数为82层。
从而,在本实施方式中,与以往相比,膜层数增加一些。然而,在本实施方式中,波长偏移量大幅减少,并且在透射带的波长宽度的大小方面,具有即使在60°倾斜入射时、宽度的缩小较小也可以的优点。
除此之外,如图7(B)所示,在现有的波长选择滤光器4中,在不需要的波长域(一般而言,需要的透射波长域的长波长侧的区域(图6(B)的情况为650~800nm的区域))中,无法避免光的透射。对此,在本实施方式中,如图7(A)所示,几乎没有这种波长域中的光透射。
以下,对在透明基板21的双面上形成多层膜的必要性进行说明。
图7是表示波长选择滤光器4的分光透射率的曲线图,图7(A)表示在透明基板21的双面上分别形成有NBP型及BBP型的第一层叠体L1、L2的情况(以下,简称为“双面膜形成的情况”。),图7(B)表示在透明基板21的一个面上形成有NBP型的第一层叠体L1的情况(以下,简称为“仅有NBP的单面膜形成的情况”。),图7(C)表示在透明基板21的一个面上形成有BBP型的第二层叠体L2的情况(以下,简称为“仅有BBP的单面膜形成的情况”。)。
如图7所示,在图7(B)中从透射带稍微分离的长波长域侧的光未被充分切断,在图7(C)中透射带的长波长域侧的光未被充分切断。波长偏移量在图7(A)~图7(C)中是相等的。
即,需要在透明基板21的双面上分别形成NBP型及BBP型的第一层叠体L1、L2是因为,如果分别单独使用则无法获得作为带通滤光器所需的切断特性,与减轻波长偏移没有相关性。
另外,通过在透明基板21的双面上分别形成第一层叠体L1、L2,能够使分光透射率曲线的上升急剧。
接着,对膜的层叠方向对波长偏移量的影响进行说明。
图8是表示以与图4的例子相反的顺序形成有波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格,图9是表示以与图4的例子相反的顺序形成有波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。图10是表示以与图4的例子相反的顺序形成有多层膜的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,图10(A)表示双面膜形成的情况,图10(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,图10(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
在图8及图9所示的波长选择滤光器中,NBP型的层叠体通过自透明基板起依次层叠第一电介质多层膜、第二电介质多层膜而构成。并且,BBP型的层叠体通过自透明基板起依次层叠第四电介质多层膜、第三电介质多层膜而构成。
在图10(A)~图10(C)中,全部产生透射带的波动(起伏),但是波长偏移量在图7和图10中分别相等。
即,波长偏移量与层叠的方向无关。另外,关于NBP型,自透明基板21起依次层叠第二电介质多层膜G2、第一电介质多层膜G1,关于BBP型,自透明基板21起依次层叠第三电介质多层膜G3、第四电介质多层膜G4,从而能够抑制波动。
接着,对将高折射率材料设为一种的情况进行说明。
图11是表示将高折射率材料设为一种的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格,图12是表示将高折射率材料设为一种的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格,图13是图12的继续部分。图14是表示将高折射率材料设为一种的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,图14(A)表示双面膜形成的情况,图14(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,图14(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图11至图13所示的波长选择滤光器由Ta2O5与Al2O3、Ta2O5与SiO2的组合来形成。该波长选择滤光器的膜层数在NBP型和BBP型中分别为90层和147层,由于层数过多而膜的制作是不现实的。
图15是表示将低折射率材料设为一种的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格,图16是表示将低折射率材料设为一种的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。图17是将低折射率材料设为一种的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,图17(A)表示双面膜形成的情况,图17(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,图17(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图15及图16所示的波长选择滤光器由Ta2O5与Al2O3、TiO2与Al2O3的组合来形成。该波长选择滤光器的膜层数在NBP型和BBP型中分别为85层和75层,层数较多。
从而,通过使第二折射率nL1与第四折射率nM不同,能够减少层膜数。并且,通过使第一折射率nH1与第三折射率nH2也不同,能够进一步减少层膜数。
另外,图7和图14及图17中,波长偏移量不变。
接着,对折射率差进行说明。
在图4及图5所示的波长选择滤光器4中,第一折射率nH1与第二折射率nL1的平均值即第一平均折射率为1.875(=(2.27+1.48)/2)。另外,第三折射率nH2与第四折射率nM的平均值即第二平均折射率为2.135(=(2.57+1.70)/2)。而且,第一平均折射率与第二平均折射率之差(折射率差)为0.26。
在此,在折射率差不足0.1的情况下,与在第一和第二电介质多层膜中使用相同的两种膜物质的现有的膜结构相近,因此存在总膜层数变得过多的倾向,无法获得本实施方式的效果。另外,在折射率差超过0.6的情况下,成为如不存在对应的膜物质那样的折射率的组合,基于模拟的膜设计本身无法进行。
图18是表示将折射率差设为0.2555的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格,图19是表示将折射率差设为0.2555的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。图20是表示将折射率差设为0.2555的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,图20(A)表示双面膜形成的情况,图20(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,图20(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图18及图19所示的波长选择滤光器由Ta2O5与MgF2(折射率1.38)、TiO2与LaF3(折射率1.586)的组合来形成。该波长选择滤光器的膜层数在NBP型和BBP型中分别为48层和47层。
另外,在图18及图19所示的波长选择滤光器中,如图20所示,平均波长偏移量为32nm。
图21是表示将折射率差设为0.3125的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格,图22是表示将折射率差设为0.3125的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。图23是表示将折射率差设为0.3125的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,图23(A)表示双面膜形成的情况,图23(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,图23(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图21及图22所示的波长选择滤光器由Ta2O5与MgF2、TiO2与Al2O3的组合来形成。该波长选择滤光器的膜层数在NBP型和BBP型中分别为44层和50层。
另外,在图21及图22所示的波长选择滤光器中,如图23所示,平均波长偏移量为31nm。
图24是表示将折射率差设为0.4125的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格,图25是表示将折射率差设为0.4125的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。图26是表示将折射率差设为0.4125的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,图26(A)表示双面膜形成的情况,图26(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,图26(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图24及图25所示的波长选择滤光器由Ta2O5与MgF2、TiO2与Y2O3(折射率1.90)的组合来形成。该波长选择滤光器的膜层数在NBP型和BBP型中分别为56层和51层。
另外,在图24及图25所示的波长选择滤光器中,如图26所示,平均波长偏移量为32nm。
如上所述,就短波长偏移而言,通过利用膜物质的吸收而能够减轻波长偏移量。TiO2是吸收较多的光的材料。
接着,对仅设置成TiO2与中间折射率材料的一对的情况进行说明。在该说明书中,如上所述,中间折射率材料是指具有第四折射率(nM:1.58~2.00)的材料。
图27是表示仅由TiO2与中间折射率材料的一对形成的波长选择滤光器的NBP型的层叠体的结构的表格,图28是表示仅由TiO2与中间折射率材料的一对形成的波长选择滤光器的BBP型的层叠体的结构的表格。图29是表示仅由TiO2与中间折射率材料的一对形成的波长选择滤光器的分光透射率的曲线图,图29(A)表示双面膜形成的情况,图29(B)表示仅有NBP的单面膜形成的情况,图29(C)表示仅有BBP的单面膜形成的情况。
图27及图28所示的波长选择滤光器由TiO2与Al2O3的组合来形成。该波长选择滤光器的膜层数在NBP型和BBP型中分别为79层和74层,随着总膜层数的增加而TiO2层的数增加,因此通过TiO2的吸收而波长400nm附近的透射率降低。
从而,仅使用TiO2是不够的,如还使用近紫外域的吸收较小的Ta2O5,作为高折射率材料使用两种,并且层叠第一电介质多层膜G1及第二电介质多层膜G2,关于低折射率材料也使用两种并使第二折射率与第四折射率不同,从而能够减少膜数。
此外,图7和图29中波长偏移量不变。
如以上说明,根据本实施方式,在透明基板21上具备由第一电介质多层膜G1及第二电介质多层膜G2构成的第一层叠体L1、和由第三电介质多层膜及第四电介质多层膜构成的第二层叠体L2,第一及第三电介质多层膜G1、G3是交替层叠具有第一折射率的第一折射率材料22、和具有小于第一折射率的第二折射率的第二折射率材料23而构成,第二及第四电介质多层膜G2、G4是交替层叠具有第三折射率的第三折射率材料24、和具有小于第三折射率的第四折射率的第四折射率材料25而构成,第一折射率与第三折射率不同,第二折射率与第四折射率不同。根据该结构,能够减少波长偏移量,其结果,能够确保需要的光透射波长域的宽度,能够抑制不需要的波长域的光的透射。
另外,根据本实施方式,第一层叠体L1和第二层叠体L2分别形成在透明基板21的不同的面上。根据该结构,能够抑制透射率曲线的波动。
另外,根据本实施方式,第一层叠体L1构成窄带通型滤光器,第二层叠体L2构成宽带通型滤光器,因此能够使所需的波长域的光选择性地透射。
另外,根据本实施方式,将第一折射率与第二折射率的平均值即第一平均折射率、和第三折射率与第四折射率的平均值即第二平均折射率之差设为0.1~0.6。根据该结构,能够满足所需的分光透射率,并且能够使波长偏移量为所需的规定值以下。
另外,根据本实施方式,对于波长500nm的光,透明基板的折射率为1.45~1.53,第一折射率为2.26~2.40,第二折射率为1.38~1.50,第三折射率为2.42~2.70,第四折射率为1.58~2.00。根据该结构,在垂直入射与60度倾斜入射的透射率特性的比较中,能够使透射波长域的短波长侧的透射率为50%的波长及长波长侧的透射率为50%的波长的平均波长偏移量为35nm以下。
但是,上述实施方式是本发明的一个方式,当然在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行适当变更。
例如,在上述实施方式中,波长选择滤光器4为了获得作为带通滤光器所需的切断特性,在透明基板的双面上分别形成NBP型及BBP型的层叠体而构成,但不限于该结构。既可以在透明基板的一个面上形成NBP型或BBP型,也可以在透明基板的一个面上形成NBP型及BBP型。
另外,在上述实施方式的波长选择滤光器4中,NBP型的层叠体通过自透明基板起依次层叠第二电介质多层膜、第一电介质多层膜而构成,BBP型的层叠体通过自透明基板起依次层叠第一电介质多层膜、第二电介质多层膜而构成。然而,也可以是NBP型的层叠体通过自透明基板起依次层叠第一电介质多层膜、第二电介质多层膜而构成,BBP型的层叠体通过自透明基板起依次层叠第二电介质多层膜、第一电介质多层膜而构成。
另外,在上述实施方式的波长选择滤光器4中,第一高折射率材料22使用Ta2O5,第一低折射率材料23使用SiO2,第二高折射率材料24使用TiO2,第二低折射率材料25使用Al2O3,但不限于这些物质。并且,用于各折射率材料的膜物质不限于单一的物质,也可以在各折射率材料中组合多个物质。透明基板除了使用石英玻璃以外,还可以使用折射率为1.45~1.53的范围的光学玻璃(BK7等)、吸热玻璃等。
另外,在上述实施方式的波长选择滤光器4中,使第一折射率nH1与第三折射率nH2也不同,但只要所需的分光透射率与波长选择滤光器4不同、且能够减少膜层数,则也可以使第一折射率与第三折射率相同。
另外,在上述实施方式中,波长选择滤光器4作为蒸镀方法使用了离子镀,但成膜的方法不限于此。
另外,在上述实施方式中,灯11使用了金属卤化物灯,但灯的种类不限于此,例如也可以是水银灯。
另外,在上述实施方式中,波长选择滤光器4单独设置,但该波长选择滤光器4也可以与例如偏振元件等其他的光学部件组合而使用。

Claims (10)

1.一种波长选择滤光器,其特征在于,
在透明基板上具备由第一电介质多层膜及第二电介质多层膜构成的第一层叠体、和由第三电介质多层膜及第四电介质多层膜构成的第二层叠体,
所述第一电介质多层膜及第三电介质多层膜是交替层叠具有第一折射率的第一折射率材料、和具有小于所述第一折射率的第二折射率的第二折射率材料而构成,
所述第二电介质多层膜及第四电介质多层膜是交替层叠具有第三折射率的第三折射率材料、和具有小于所述第三折射率的第四折射率的第四折射率材料而构成,
所述第一折射率与所述第三折射率不同,
所述第二折射率与所述第四折射率不同。
2.根据权利要求1所述的波长选择滤光器,其特征在于,
所述第一层叠体和所述第二层叠体分别形成在所述透明基板的不同的面上。
3.根据权利要求1或2所述的波长选择滤光器,其特征在于,
将所述第一折射率与所述第二折射率的平均值即第一平均折射率、和所述第三折射率与所述第四折射率的平均值即第二平均折射率之差设为使波长偏移量成为规定值以下的值。
4.根据权利要求1或2所述的波长选择滤光器,其特征在于,
所述第一层叠体构成窄带通型滤光器,所述第二层叠体构成宽带通型滤光器。
5.根据权利要求1或2所述的波长选择滤光器,其特征在于,
将所述第一折射率与所述第二折射率的平均值即第一平均折射率、和所述第三折射率与所述第四折射率的平均值即第二平均折射率之差设为0.1~0.6。
6.根据权利要求1或2所述的波长选择滤光器,其特征在于,
对于波长500nm的光,所述透明基板的折射率为1.45~1.53,
所述第一折射率为2.26~2.40,
所述第二折射率为1.38~1.50,
所述第三折射率为2.42~2.70,
所述第四折射率为1.58~2.00。
7.根据权利要求1或2所述的波长选择滤光器,其特征在于,
所述第一折射率材料和/或所述第三折射率材料与所述透明基板邻接。
8.根据权利要求1所述的波长选择滤光器,其特征在于,
将所述第一层叠体和所述第二层叠体层叠在所述透明基板的一面或者双面上,
在所述第一层叠体与所述第二层叠体的邻接部,所述第一折射率材料与所述第四折射率材料相邻,或者所述第二折射率材料与所述第三折射率材料相邻。
9.根据权利要求1或2所述的波长选择滤光器,其特征在于,
将所述第四折射率设为大于所述第二折射率,将所述第三折射率设为大于所述第一折射率,
所述第一层叠体通过自所述透明基板起依次层叠第二电介质多层膜、第一电介质多层膜而构成,
所述第二层叠体通过自所述透明基板起依次层叠第三电介质多层膜、第四电介质多层膜而构成。
10.一种光照射装置,其特征在于,
在框体内收纳光源,在所述框体的光射出开口设有权利要求1~9中任一项所述的波长选择滤光器。
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