JP2004045853A

JP2004045853A - 光学多層膜及び光学素子

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Publication number: JP2004045853A
Application number: JP2002204283A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Sawamura; 沢村　光治
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】特定波長域で透過率が高くなる光学多層膜及び光学素子を提供する。特には、緑波長帯域の光を反射し、青、赤波長帯域の光を透過する光学多層膜を比較的少ない層数で実現する光学多層膜及び光学素子を提供する。
【解決手段】各層の基本膜厚及び層構成を定めた基本構成に基づき実際の膜厚を定める光学多層膜。基本構成は、設計波長をλ_０として、光学的膜厚λ_０／４の単層又は交互層からなる第１薄膜群と、２λ_０／４の単層又はλ_０／４と２λ_０／４との交互層からなる第２薄膜群と、４λ_０／４の単層又はλ_０／４と４λ_０／４との交互層からなる第３薄膜群との３つの薄膜群のうち、２種類の薄膜群を７群以上備え、かつ、単層からなる薄膜群同士が隣接しない。但し、前記基本構成の区切りは第３、第２、第１薄膜群の優先順位で決定される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学多層膜及び光学素子に関するものである。特には、液晶プロジェクター等の色分解（合成）光学系に用いられる光学多層膜に関し、緑波長帯域の光を透過し、青、赤波長帯域の光を反射するトリミングフィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクター等の色分解（合成）光学系において、偏光ビームスプリッタと特定波長域の偏光方向を変換させる光学素子（色選択性位相差板）とを組み合わせて形成する光学系が特開２００１−１５４１５２号公報において知られている。
【０００３】
色選択性位相差板は、特定波長域の偏光方向を変換させることにより、偏光ビームスプリッタと組み合わせることによりその波長域の光を分離することができるが、波長域の境界付近の偏光変換特性がよくなく、光を純度よく分離することが困難である。例えば、波長帯域の連続する緑色光と赤色光からなるＰ偏光を色選択性位相差板によって赤色光のみをＳ偏光に変換し、偏光ビームスプリッタによって緑色光と赤色光を分離しようとしても、緑色光と赤色光の中間の波長帯域の光を純度よく分離することが困難である。
【０００４】
そこで、光学多層膜を用いたトリミングフィルターにより緑色光を分離し、その後、青、赤色光を色選択性位相差板により分離（合成）すると、青色光と赤色光の波長帯域が離れているため青、赤色光を分離（合成）し易いという利点がある。ここでいうトリミングフィルターとは特定波長域の光を透過し、他の波長域の光を反射する光学多層膜を有する光学素子のことである。
【０００５】
緑光分離特性を有する膜特性を得るための手法としては、青反射特性を有する薄膜群と赤反射特性を有する薄膜群を基板上に重ねて形成し、緑透過、青赤反射特性を得る方法が知られている。
【０００６】
又、緑反射、青赤透過特性ではないが青、緑、赤の波長帯の光が主成分となるように分割するトリミングフィルターの例が特公昭６０−０３８６８３号公報に提案されている。この例では、設計波長をλ_０とした時、光学的膜厚λ_０／４の交互層からなる第１薄膜群と、２λ_０／４と４λ_０／４の交互層からなる第２薄膜群の２つの薄膜群を４群以上含む構成が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、青反射特性を有する薄膜群と赤反射特性を有する薄膜群を重ねた２群構成では、所望の特性を得るためには層数が多くなる傾向にあり、又、角度特性（入射角に依存する半値波長のシフト、透過率劣化）が好ましくなかった。
【０００８】
又、先行例の特公昭６０−０３８６８３号公報のトリミングフィルターは、青、緑、赤の各波長帯の光が主成分となるように分割するものの、４３０〜４８０ｎｍの範囲の低透過率、６００〜６５０ｎｍの範囲の低透過率が得られず、又、緑透過帯の高透過率の波長範囲が狭かった。
【０００９】
本発明は、上記従来例を鑑み、緑波長帯域等の特定波長域で透過率が高くなる新規な光学多層膜を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光学多層膜は、各層の基本膜厚及び層構成を定めた基本構成に基づき実際の膜厚を定めた光学多層膜であって、前記基本構成は設計波長をλ_０とした時、光学的膜厚λ_０／４の単層もしくは交互層からなる第１薄膜群と、２λ_０／４の単層もしくはλ_０／４と２λ_０／４との交互層からなる第２薄膜群と、４λ_０／４の単層もしくはλ_０／４と４λ_０／４との交互層からなる第３薄膜群との３つの薄膜群のうち、少なくとも２種類の薄膜群を７群以上備え、かつ、単層からなる薄膜群同士が隣接しないことを特徴としている。
【００１１】
なお、基本構成において、第３薄膜群、第２薄膜群、第１薄膜群の優先順位で各薄膜群の区切りは決定される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
液晶プロジェクターの緑透過用トリミングフィルターには、光源ランプのスペクトル特性を考慮した特性が必要となる。即ち４３０〜４８０ｎｍの範囲の低透過率、５１０〜５７０ｎｍの範囲の高透過率、６００〜６５０ｎｍの範囲の低透過率が要求される。ただし、この特定波長域、つまり高透過域の波長範囲は必ずしも上記の固定値というわけではなく、仕様によっては例えば、特定波長域を５００〜６００ｎｍになる、といった具合に所望の特性によって変動する。
【００１３】
上記特性を実現する本実施形態のトリミングフィルターは、光学的膜厚の異なる複数の薄膜を積層した多層膜を基板上に成膜した構成となっている。成膜方法は真空蒸着法でも良いし、スパッタ法やその他薄膜作成方法であれば何でも良い。また、基板としては、ガラス基板をはじめプラスチックや結晶基板等何でも良い。
【００１４】
上記多層膜は、図１に示したように、まず、所望特性の特定波長域の中心波長を設計波長λ_０として各層の光学的膜厚を定めた基本構成が決定される。次に、基本構成の各層の光学的膜厚を透過率改善のため調整する。この調整とは、所望の特性を得るために基本構成の各層の光学的膜厚である基本膜厚を変化させることである。調整後の各層の膜厚を基本膜厚に対し、実施膜厚と呼ぶ。例えば、基本構成は等しくても仕様によって所望の特定波長域の波長範囲が異なったり、使用入射角（想定している光の入射角度）が異なれば実施膜厚も異なる。この基本膜厚から実施膜厚への変換は公知の計算手法によって行われる。
【００１５】
基本構成は、複数の薄膜群により構成されている。薄膜群とは、光学的膜厚により分類された１層あるいは複数層からなる薄膜の集団のことである。（１層の場合は厳密には集団ではないが、ここでは１層のみでも集団に含まれるとする）薄膜群は第１薄膜群、第２薄膜群、第３薄膜群の全部で３種類ある。設計波長λ_０とし、第１薄膜群は光学的膜厚１λ_０／４（＝ｎｄｃｏｓθ，ｎは屈折率、ｄは幾何学的膜厚、θは屈折角）の層が１層もしくは複数層積層された薄膜群である。
【００１６】
第２薄膜群は、２λ_０／４層の単層もしくは２λ_０／４層と１λ_０／４層とが交互に積層された積層膜である。
【００１７】
第３薄膜群は、４λ_０／４層の単層もしくは４λ_０／４層と１λ_０／４層とが交互に積層された積層膜である。
【００１８】
また、群の切りわけは、第３、第２、第１の薄膜群の順で優先して行い、優先順位の高い薄膜群からその群の定義を逸脱しない範囲で最も層数が多くなるようにする。更に、単層からなる薄膜群同士は連続して接しない。即ち、図２（ａ）に示すように基板１上に基本構成２ａがあるとする。第１、第２薄膜群の定義のみに基づいて薄膜群の切り分けを行うと、基本構成２ａは１λ_０／４層の単層からなる第１薄膜群２つと、２λ_０／４層の単層からなる第２薄膜群１つの合わせて３つの薄膜群ともとれるし、２λ_０／４層と１λ_０／４層とが交互に積層された１つの第２薄膜群ともとれる。しかし、薄膜群の切り分けは上述のとおり第３、第２、第１の順で優先して行うので、基本構成２ａは後者の、１つの第２薄膜群となる。また、図２（ｂ）に示すような基板１上に基本構成２ｂがあるとすると、群の切り分けは第３群より行い、３層からなる第３薄膜群２つと、１λ_０／４層の単層からなる第１薄膜群１つとなる。
【００１９】
本発明は、上記３種類の薄膜群の中から、少なくとも２種類の薄膜群を全部で７群以上有する基本構成とすることにより所望の特性を実現している。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
＜実施例１＞
第１薄膜群及び第２薄膜群をＳｉＯ_２膜とＴａ_２Ｏ_５膜で構成し、１１群からなる緑透過トリミングフィルターをＢＫ７基板上に真空蒸着法により形成した。表１に、基板側を第１層とした各薄膜群を含む基本構成の基本膜厚、及び透過率改善のための調整後の実施膜厚を示す。但し、表１において、設計波長λ_０は５３７ｎｍ、膜厚はλ_０／４の倍数を示し、ＴａはＴａ_２Ｏ_５膜（５８８ｎｍでの屈折率２．１５）、ＳはＳｉＯ_２膜（５８８ｎｍでの屈折率１．４６）を示す。使用入射角は４５度である。
【００２２】
【表１】

【００２３】
更に、図３に、この時の透過率特性を示す。横軸は波長、縦軸は透過率を示す。図３において、点線３３ＴＳ３３は空気側から入射角３３度、層数３３層のＳ成分透過率特性を示し、実線４５ＴＳ３３は空気側から入射角４５度、層数３３層のＳ成分透過率特性を示し、破線５７ＴＳ３３は空気側から入射角５７度、層数３３層のＳ成分透過率特性を示す。
【００２４】
本実施例においては、４５度入射の時、４３０〜４８０ｎｍの範囲で平均０．２％の低透過率、５１０〜５７０ｎｍの範囲で平均９８％の高透過率、６００〜６５０ｎｍの範囲で平均０．４％の低透過率が得られた。又、角度特性を半値波長巾（３３度の時の短波長側の半値波長と５７度の時の長波長側の半値波長の差を示し、緑成分の明るさに対応）で示すと、約４８ｎｍであつた。共に実用上問題無い特性が得られた。
【００２５】
表１の結果から分かるように、本実施例の膜の特徴は、（１）全薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９６倍であり、（２）第１薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約１．０２倍であり、（３）第２、第３薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９１倍であり、（４）２つの１λ_０／４層とそれに挟まれた１つの２λ_０／４層との計３層（第２群３層基本構成）からなる第２薄膜群において、実施膜厚が約３．０λ_０／４〜４．５λ_０／４の範囲であり、（５）連続する３つの１λ_０／４層（第１群３層基本構成）からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第２薄膜群とそれに隣接する２つの第１薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約９．３λ_０／４〜１０．５λ_０／４の範囲であり、（６）第１群３層基本構成からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第１薄膜群とそれに隣接する２つの第２薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約９．７λ_０／４〜１０．７λ_０／４の範囲を満たしていることである。
【００２６】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして、第１薄膜群及び第２薄膜群をＳｉＯ_２膜とＴａ_２Ｏ_５膜で構成し、１１群からなる緑透過トリミングフィルターをＢＫ７基板上に真空蒸着法により形成した。表２に、各薄膜群を含む基本構成の基本膜厚、及び透過率改善のための調整後の実施膜厚を示す。但し、使用入射角は０度である。
【００２７】
更に、図４（ａ）に、この時の透過率特性を示す。図４（ａ）において、点線１２ＴＳ３３は空気側から入射角１２度、層数３３層のＳ成分透過率特性を示し、実線０ＴＳ３３は空気側から入射角０度、層数３３層の透過率特性を示す。
本実施例においては、０度入射の時、４３０〜４８０ｎｍの範囲で平均１．２％の低透過率、５１０〜５７０ｎｍの範囲で平均９８％の高透過率、６００〜６５０ｎｍの範囲で平均０．２％の低透過率が得られ、実用上問題無い特性であった。
【００２８】
更に、本実施例２の０度入射フィルターと実施例１の４５度入射フィルターを組み合わせる事により、コントラストを向上させる事が出来た。即ち、４５度入射フィルターの後に０度入射フィルターを設置する事により、入射角度に依存する不要な光（図１において、入射角３３度の時の約５８０〜６００ｎｍの透過光、及び入射角５７度の時の約４８５〜５００ｎｍの透過光）をカットする事が出来た。この時の特性を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）において、３３＊１２Ｔｓは入射角３３度と１２度で透過したＳ成分を示し、５７＊１２Ｔｓは入射角５７度と１２度で透過したＳ成分を示す。
【００２９】
【表２】

【００３０】
表２の結果から分かるように、本実施例の膜の特徴は、（１）全薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９４倍であり、（２）第１薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９５倍であり、（３）第２、第３薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９４倍であり、（４）第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、実施膜厚が約３．４λ_０／４〜４．６λ_０／４の範囲であり、（５）第１群３層基本構成からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第２薄膜群とそれに隣接する２つの第１薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約８．７λ_０／４〜９．８λ_０／４の範囲であり、（６）第１群３層基本構成からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第１薄膜群とそれに隣接する２つの第２薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約９．９λ_０／４〜１０．７λ_０／４の範囲を満たしていることである。
【００３１】
＜実施例３＞
実施例１と同様にして、第１薄膜群及び第２薄膜群をＡｌ_２Ｏ_３膜とＴｉＯ_２膜で構成し、１１群からなる緑透過トリミングフィルターをＢＫ７基板上に真空蒸着法により形成した。表３に、各薄膜群を含む基本構成の基本膜厚、及び透過率改善のための調整後の実施膜厚を示す。但し、表３において、ＴｉはＴｉＯ_２膜（５８８ｎｍでの屈折率２．３０）、ＡはＡｌ_２Ｏ_３膜（５８８ｎｍでの屈折率１．６３）を示す。
【００３２】
更に、図５に、この時の透過率特性を示す。図５において、点線３３ＴＳ３３は空気側から入射角３３度、層数３３層のＳ成分透過率特性を示し、実線４５ＴＳ３３は空気側から入射角４５度、層数３３層のＳ成分透過率特性を示し、破線５７ＴＳ３３は空気側から入射角５７度、層数３３層のＳ成分透過率特性を示す。
本実施例においては、４５度入射の時、４３０〜４８０ｎｍの範囲で平均０．３％の低透過率、５１０〜５７０ｎｍの範囲で平均９８％の高透過率、６００〜６５０ｎｍの範囲で平均０．５％の低透過率が得られた。又、角度特性を半値波長巾で示すと、約５１ｎｍであつた。共に実用上問題無い特性が得られた。
【００３３】
【表３】

【００３４】
表３において、第２薄膜群を構成する１層目のＡｌ_２Ｏ_３膜の実施膜厚が０となっている。しかし、これは基板に接する層として全体特性の上から０が好ましいという事であり、基本構成（第２群の基本膜厚合計は約４／４λ_０）を逸脱するものではない。
【００３５】
表３の結果からわかるように、本実施例の膜の特徴は、（１）全薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９４倍であり、（２）第１薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９７倍であり、（３）第２、第３薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９１倍であり、（４）第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、実施膜厚が約３．１λ_０／４〜４．０λ_０／４の範囲であり、（５）第１群３層基本構成からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第２薄膜群とそれに隣接する２つの第１薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約９．２λ_０／４〜１０．３λ_０／４の範囲であり、（６）第１群３層基本構成からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第１薄膜群とそれに隣接する２つの第２薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約９．８λ_０／４〜１１．０λ_０／４の範囲を満たしていることである。
【００３６】
＜実施例４＞
第１薄膜群及び第２薄膜群をＳｉＯ_２膜とＴａ_２Ｏ_５膜で構成し、７群からなる緑透過トリミングフィルターをＢＫ７基板上に真空蒸着法により形成した。表４に、基板側からの各薄膜群を含む基本構成の基本膜厚、及び透過率改善のための調整後の実施膜厚を示す。使用入射角は４５度である。
【００３７】
更に、図６にこの時の透過率特性を示す。図６において、点線３３ＴＳ２１は空気側から入射角３３度、層数２１層のＳ成分透過率特性を示し、実線４５ＴＳ２１は空気側から入射角４５度、層数２１層のＳ成分透過率特性を示し、破線５７ＴＳ２１は空気側から入射角５７度、層数２１層のＳ成分透過率特性を示す。
【００３８】
本実施例においては、４５度入射の時、４３０〜４８０ｎｍの範囲で平均２．０％の低透過率、５１０〜５７０ｎｍの範囲で平均９８％の高透過率、６００〜６５０ｎｍの範囲で平均２．２％の低透過率が得られた。青、赤領域のモレ透過光がやや多いが、実用上は問題無かった。又、角度特性を半値波長巾で示すと、実施例１と同様約４８ｎｍであつた。
【００３９】
【表４】

【００４０】
表４において、第２薄膜群を構成する２１層目のＳｉＯ_２膜の実施膜厚が略０となっている。しかし、これは空気に接する層として全体特性の上から略０が好ましいという事であり、基本構成（第２群の基本膜厚合計は約４／４λ_０）を逸脱するものではない。
【００４１】
表４の結果からわかるように、本実施例の膜の特徴は、（１）全薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９４倍であり、（２）第１薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約１．０２倍であり、（３）第２、第３薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９倍であり、（４）第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、実施膜厚が約２．７λ_０／４〜４．３λ_０／４の範囲であり、（５）第１群３層基本構成からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第２薄膜群とそれに隣接する２つの第１薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約９．３λ_０／４〜１０．３λ_０／４の範囲であり、（６）第１群３層基本構成からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第１薄膜群とそれに隣接する２つの第２薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約９．９λ_０／４〜１０．６λ_０／４の範囲を満たしていることである。
【００４２】
＜実施例５＞
第１薄膜群、第２薄膜群及び第３薄膜群をＳｉＯ_２膜とＴａ_２Ｏ_５膜で構成し、１１群からなる緑透過トリミングフィルターをＢＫ７基板上に真空蒸着法により形成した。表５に、基板側からの各薄膜群を含む基本構成の基本膜厚、及び透過率改善のための調整後の実施膜厚を示す。使用入射角は４５度である。
【００４３】
更に、図７に、この時の透過率特性を示す。図７において、点線３３ＴＳ２８は空気側から入射角３３度、層数２８層のＳ成分透過率特性を示し、実線４５ＴＳ２８は空気側から入射角４５度、層数２８層のＳ成分透過率特性を示し、破線５７ＴＳ２８は空気側から入射角５７度、層数２８層のＳ成分透過率特性を示す。
本実施例においては、４５度入射の時、４３０〜４８０ｎｍの範囲で平均０．２％の低透過率、５１０〜５７０ｎｍの範囲で平均９８％の高透過率、６００〜６５０ｎｍの範囲で平均０．４％の低透過率が得られた。又、角度特性を半値波長巾で示すと、約４９ｎｍであつた。共に実用上問題無い特性が得られた。
【００４４】
【表５】

【００４５】
表５の結果からわかるように、本実施例の膜の特徴は、（１）全薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約１．０倍であり、（２）第１薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約１．１０倍であり、（３）第２、第３薄膜群の総光学膜厚の実施膜厚が基本膜厚の約０．９４倍であり、（４）第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、実施膜厚が約３．７λ_０／４〜３．８λ_０／４の範囲であり、（５）第１群３層基本構成からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第２薄膜群とそれに隣接する２つの第１薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約９．７λ_０／４〜１０．７λ_０／４の範囲であり、（６）第１群３層基本構成からなる第１薄膜群と第２群３層基本構成からなる第２薄膜群において、１つの第１薄膜群とそれに隣接する２つの第２薄膜群の３群の合計の実施膜厚が約１０．４λ_０／４〜１０．６λ_０／４の範囲を満たしていることである。
【００４６】
次に、本発明の比較対象として、本発明とは異なる基本構成の比較例を示した。
【００４７】
＜比較例１＞
Ｔａ_２Ｏ_５膜とＳｉＯ_２膜の交互層からなる青反射特性を有する薄膜群とＴａ_２Ｏ_５膜とＳｉＯ_２膜の交互層からなる赤反射特性を有する薄膜群を真空蒸着法により基板上に重ねて形成し、緑透過トリミングフィルターを得た。表６に、透過率改善のための調整後の実施膜厚を基板側から第１層目としてを示す。使用入射角は４５度である。
【００４８】
【表６】

【００４９】
更に、図８に、この時の透過率特性を示す。図８において、点線３３ＴＳ４０は空気側から入射角３３度、層数４０層のＳ成分透過率特性を示し、実線４５ＴＳ４０は空気側から入射角４５度、層数４０層のＳ成分透過率特性を示し、破線５７ＴＳ４０は空気側から入射角５７度、層数４０層のＳ成分透過率特性を示す。
【００５０】
本比較例においては、４５度入射の時、４３０〜４８０ｎｍの範囲で平均０．５％の低透過率、５１０〜５７０ｎｍの範囲で平均９８％の高透過率、６００〜６５０ｎｍの範囲で平均０．１％の低透過率が得られた。又、角度特性を半値波長巾で示すと、約３４ｎｍであつた。透過率特性は本実施例と同等であるが、角度特性では劣り、明るさが不足する結果となり実用上問題であった。更に、層数が本実施例に比較して多くなるのが難点である。
【００５１】
＜比較例２＞
特公昭６０−０３８６８３号公報の図２に示される１１層特性のものを実施例１と同様にして形成した。但し、第１薄膜群をＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜、第２薄膜群をＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜とし、設計波長λ_０は５４０ｎｍ、使用入射角は０度とした。第１薄膜群はλ_０／４の交互層であり、第２薄膜群は　４λ_０／４−２λ_０／４−４λ_０／４の基本構成である。この基本構成膜厚の時の特性を図９に示す。図９において、実線０Ｔ１１は空気側から入射角０度、層数１１層の透過率特性を示す。
【００５２】
図７から、４３０〜４８０ｎｍの範囲の低透過率、６００〜６５０ｎｍの範囲の低透過率が得られず、本比較例の構成では、緑透過トリミングフィルターとして実用に適しない。
【００５３】
＜液晶プロジェクターの実施例＞
次に、本実施形態の光学多層膜を用いたトリミングフィルターを有する液晶プロジェクターの実施例を示す。
【００５４】
図１０は本実施形態の光学多層膜を用いたトリミングフィルターを有する液晶プロジェクターの図である。図１０において、１０１は光源、１０２は偏光板、１０３は本実施形態の光学多層膜を用いた、緑波長帯域の光（Ｇ）を透過し、青波長帯域の光（Ｂ）と赤波長帯域の光（Ｒ）を反射するトリミングフィルターである。１０４ａは赤色光の偏光方向を９０度変換し、青色光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板、１０４ｂは赤色光の偏光方向は変換せずに、青色光の偏光方向を９０度変換する第２の色選択性位相差板、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃは夫々Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１、第２及び第３の偏光ビームスプリッタである。１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂは夫々入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。１０７は投射レンズである。
【００５５】
光源１０１から出射した無偏光の光は、偏光板１０２によって直線偏光（Ｐ偏光）とされ、トリミングフィルター１０３に入射する。トリミングフィルター１０３によって、緑色光は透過されるが、青色光と赤色光は反射する。これにより、緑色光と青、赤色光とが色分解される。
【００５６】
緑色光は第１の偏光ビームスプリッタ１０５ａを透過して緑用の反射型液晶表示素子１０６Ｇに入射する。一方、トリミングフィルター１０３を透過した青色光と赤色光は第１の色選択性位相差板１０４ａに入射して、ここで赤色光の偏光方向のみが９０度回転させられＳ偏光となる。
【００５７】
第２の偏光ビームスプリッタ１０５ｂは、Ｐ偏光である青色光を透過し、Ｓ偏光である赤色光を反射することでこれらを色分解し、青色光および赤色光はそれぞれ青用の反射型液晶表示素子１０６Ｂ及び赤用の反射型液晶表示素子１０６Ｒ入射する。
【００５８】
緑用の反射型液晶表示素子１０６Ｇで変調された光のうちＳ偏光成分は第１の偏光ビームスプリッタ１０５ａで反射し、第３の偏光ビームスプリッタ１０５ｃでも反射して投影光となる。
【００５９】
青用の反射型液晶表示素子１０６Ｂで変調された光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッタ１０５ｂで反射し、第２の色選択性位相差板１０４ｂによって偏光方向が９０度回転し、Ｐ偏光となり、第３の偏光ビームスプリッタ１０５ｃを透過して、投影光となる。
【００６０】
赤用の反射型液晶表示素子１０６Ｒで変調された光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッタ１０５ｂを透過し、第２の色選択性位相差板１０４ｂを透過し、第３の偏光ビームスプリッタ１０５ｃを透過して、投影光となる。第３の偏光ビームスプリッタ１０５ｃで１つに合成された緑色光と青色光と赤色光は、投射レンズ１０７より投射されることによってカラー画像を表示する。
【００６１】
本実施例の液晶プロジェクターは、本実施形態の光学多層膜を用いることによって、少ない層数で緑色光を透過し、青、赤色光を反射するトリミングフィルターを実現している。
【００６２】
【発明の効果】
本発明により、比較的少ない層数で、特定波長域で透過率が高くなる光学多層膜を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略を示す図である。
【図２】（ａ）薄膜群の切り分け方を示す図である。（ｂ）薄膜群の切り分け方を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の光学多層膜の透過率特性を示す図である。
【図４】（ａ）本発明の実施例２の光学多層膜の透過率特性を示す図である。（ｂ）本発明の実施例１と実施例２の光学多層膜を組み合わせたときの透過率特性を示す図である。
【図５】本発明の実施例３の光学多層膜の透過率特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例４の光学多層膜の透過率特性を示す図である。
【図７】本発明の実施例５の光学多層膜の透過率特性を示す図である。
【図８】本発明の比較例１の光学多層膜の透過率特性を示す図である。
【図９】本発明の比較例２の光学多層膜の透過率特性を示す図である。
【図１０】本実施形態のトリミングフィルターを有する液晶プロジェクターの図である。

Claims

各層の基本膜厚及び層構成を定めた基本構成に基づき実際の膜厚を定めた光学多層膜であって、前記基本構成は設計波長をλ_０とした時、光学的膜厚λ_０／４の単層もしくは交互層からなる第１薄膜群と、２λ_０／４の単層もしくはλ_０／４と２λ_０／４との交互層からなる第２薄膜群と、４λ_０／４の単層もしくはλ_０／４と４λ_０／４との交互層からなる第３薄膜群との３つの薄膜群のうち、少なくとも２種類の薄膜群を７群以上備え、かつ、単層からなる薄膜群同士が隣接しないことを特徴とする光学多層膜。
但し、前記基本構成において、第３薄膜群、第２薄膜群、第１薄膜群の優先順位で各薄膜群の区切りは決定される。
前記基本構成が、第１薄膜群と第２薄膜群、又は第１薄膜群と第３薄膜群、又は第１薄膜群と連続する第２薄膜群と第３薄膜群とが交互に設けられることを特徴とする請求項１記載の光学多層膜。
全薄膜群の実際の総光学膜厚が前記基本膜厚の総光学膜厚の０．９〜１．０５倍の範囲であることを特徴とする請求項１記載の光学多層膜。
前記第１薄膜群の実際の総光学膜厚が、前記基本構成の第１薄膜群の総光学膜厚の０．９〜１．１５倍の範囲であることを特徴とする請求項３記載の光学多層膜。
前記第２薄膜群と前記第３薄膜群との実際の総光学膜厚の和が、前記基本膜厚の第２薄膜群と第３薄膜群との総光学膜厚の和の０．８５〜１．０倍の範囲であることを特徴とする請求項２記載の光学多層膜。
前記基本構成が、３つのλ_０／４層からなる第１薄膜群を有することを特徴とする請求項１記載の光学多層膜。
前記基本構成が、２つのλ_０／４層と１つの２λ_０／４層との３層からなる第２薄膜群を有することを特徴とする請求項１記載の光学多層膜。
前記２λ_０／４層が屈折率２．０以上の高屈折率膜であることを特徴とする請求項７記載の光学多層膜。
前記基本構成が、２つのλ_０／４層と１つの４λ_０／４層との３層からなる第３薄膜群を有することを特徴とする請求項１記載の光学多層膜。
前記４λ_０／４層が屈折率２．０以上の高屈折率膜であることを特徴とする請求項７記載の光学多層膜。
前記３層からなる第２薄膜群の３層の実際の光学膜厚の和が、２．５λ_０／４〜５λ_０／４の範囲であることを特徴とする請求項７記載の光学多層膜。
前記基本構成が前記３層からなる第１薄膜群と前記３層からなる第２薄膜群とを有し、前記３層からなる第２薄膜群とそれに隣接する２つの前記３層からなる第１薄膜群との３つの薄膜群の実際の光学膜厚の和が８．５λ_０／４〜１１λ_０／４の範囲であることを特徴とする請求項６又は７記載の光学多層膜。
前記基本構成が前記３層からなる第１薄膜群と前記３層からなる第２薄膜群とを有し、前記３層からなる第１薄膜群とそれに隣接する２つの前記３層からなる第２薄膜群との３つの薄膜群の実際の光学膜厚の和が９．５λ_０／４〜１１．５λ_０／４の範囲であることを特徴とする請求項６又は７記載の光学多層膜。
基板上に請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光学多層膜を成膜することを特徴とする光学素子。
光学多層膜の設計方法において、各層の基本膜厚及び層構成を定めた基本構成を設定する工程と、前記基本構成を元に実際の膜厚を定める工程とを有し、前記基本構成は設計波長をλ_０とした時、光学的膜厚λ_０／４の単層もしくは交互層からなる第１薄膜群と、２λ_０／４の単層もしくはλ_０／４と２λ_０／４との交互層からなる第２薄膜群と、４λ_０／４の単層もしくはλ_０／４と４λ_０／４との交互層からなる第３薄膜群との３つの薄膜群のうち、少なくとも２種類の薄膜群を７群以上備え、かつ、単層からなる薄膜群同士が隣接しないことを特徴とする光学多層膜の設計方法。
但し、前記基本構成において、第３薄膜群、第２薄膜群、第１薄膜群の優先順位で各薄膜群の区切りは決定される。