JP2008242000A - 光学フィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この光学フィルタは、光学基板100の表面100S上に設けられた合計j層からなる多層膜であり、互いに異なる屈折率を有する奇数層(第1層T1,第3層T3,第5層T5,・・・)と偶数層(第2層T2,第4層T4,第6層T6,・・・)とが光学基板100上に交互に繰り返し積層されたものである。ここで各層の光学膜厚は、全体として積層方向において周期的に変化するようになっており、例えば、所定の条件式(1)および条件式(2)を満たしている。
【選択図】図1
Description
マクラウド(H.A.Macleod)著,「シンフィルム・オプティカル・フィルターズ(thin-film optical filters)」,アダム・ヒルガー・リミテッド(ADAM HILGER LTD),1969年,p.116
n×d=(λ/4)×[1+sin{(k−1)×θ}×α] ……(1)
0≦α<1 ……(2)
n×d=β×(λc/4)×[1+sin{((2m−1)−1)×θ}×α] ……(3)
0<β ……(4)
0≦α<1 ……(5)
n×d=(λc/4)×[1+sin{(2m−1)×θ}×α] ……(6)
0≦α<1 ……(2)
上記実施の形態では、高屈折率層(奇数層)および低屈折率層(偶数層)がいずれも条件式(1)を満足する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光学基板100の側から(2m−1)番目に位置する奇数層が下記の条件式(3)から条件式(5)の全てを満足し、かつ、光学基板100の側から2m番目に位置する偶数層が以下の条件式(5)および条件式(6)を共に満足するように構成することもできる。但し、mは自然数であり、βは光学膜厚比である。光学膜厚比βとは、偶数層の平均の光学膜厚に対する奇数層の平均の光学膜厚の比を規定する任意の正の固定値である。
0<β ……(4)
0≦α<1 ……(5)
n×d=(λc/4)×[1+sin{(2m−1)×θ}×α] ……(6)
第1の実施例(実施例1−1〜1−6)として条件式(1)および条件式(2)ならびに表1に示した条件を満たす図1の構造を有する光学フィルタを作製した。本実施例では、光学基板をBK7(独国ショット社)によって構成し、高屈折率層をTa2 O5 (屈折率n≒2.2)によって構成し、低屈折率層をSiO2 (屈折率n≒1.46)によって構成した。なお、媒質(空気)の屈折率nを零(0)とした。表1に実施例1−1〜1−6の基本データを示す。これらの光学フィルタについて、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。その結果を図2〜図7に示す。
第2の実施例(実施例2−1,2−2)として、ピッチ角θを変更したことを除き、他は実施例1−2と同様の条件(表2)を満たす光学フィルタを作製し、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。その結果を図8および図9に示す。また、表2に実施例2−1および実施例2−2の基本データを実施例1−2と併せて示す。
第3の実施例(実施例3−1〜3−3)として、繰り返し積層数(総層数)を変更したことを除き、他は実施例1−2と同様の条件(表3)を満たす光学フィルタを作製し、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。その結果を図10〜図12に示す。また、表3に実施例3−1〜3−3の基本データを実施例1−2と併せて示す。
第4の実施例(実施例4−1,4−2)として、光学膜厚比βを変更したことを除き、他は実施例1−2と同様の条件(表4)を満たす光学フィルタを作製し、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。その結果を図13および図14に示す。また、表4に実施例4−1,4−2の基本データを実施例1−2と併せて示す。
実施例5−1として、中心波長λcを770nmとしたことを除き、他は実施例1−2と同様の条件を満たす光学フィルタを作製した。さらに、実施例5−1の光学フィルタを基本構成としつつ各層の光学膜厚に補正を加えたことを除き、他は実施例5−1と同様の条件を満たす光学フィルタを実施例5−2,5−3として作製した。これらの実施例5−1〜5−3についても光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。実施例5−1の光学膜厚は図3(A)に示したように実施例1−2と同じであり、実施例5−2,5−3の光学膜厚は、図15および図16にそれぞれ示したとおりである。なお、実施例5−2では、光学基板に最も近い側における1周期分の各層と、光学基板から最も遠い側における1周期分の各層との双方についてのみ光学膜厚の補正を行った。一方、実施例5−3では全ての層について光学膜厚の補正を行った。このように構成した実施例5−1〜5−3における透過率の波長依存性を図17に示す。図17では、曲線17Aが基本構成である実施例5−1に対応し、曲線17Bが実施例5−2に対応し、曲線17Cが実施例5−3に対応している。
第6の実施例(実施例6−1,6−2)として、実施例5−1を基本構成としつつ各層の光学膜厚に補正を加えると共に、第1層と光学基板との間に下地層を設けたことを除き、他は実施例5−1と同様の条件を満たす光学フィルタを作製し、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。実施例6−1,6−2の光学膜厚は、図18および図19にそれぞれ示したとおりである。実施例6−1では、光学基板の上に高屈折率層と低屈折率層との中間の屈折率を有する下地層S1を設けるようにした。具体的には、屈折率n≒1.7であるサブスタンスM1(独国メルク社)を用いて下地層S1を形成した。一方、実施例6−2では、光学基板の上に、高屈折率材料であるTa2 O5 からなる下地層S1と低屈折率材料であるSiO2 からなる下地層S2とを順に配置するようにした。ここでの下地層S1,S2は、全体として単層の中間屈折率層として振る舞うと考えられる。
Claims (8)
- 互いに異なる屈折率を有する第1の層と第2の層とが基板上に交互に繰り返し積層された積層構造を有し、かつ、前記第1および第2の層の各光学膜厚が全体として積層方向において周期的に変化している
ことを特徴とする光学フィルタ。 - 赤外域に反射帯域を有すると共に前記赤外域よりも短波長側に他の反射帯域を有することを特徴とする請求項1記載の光学フィルタ。
- 前記他の反射帯域における半値幅は50nm以下であることを特徴とする請求項2記載の光学フィルタ。
- 550nm以上620nm以下および670nm以上の各帯域に反射帯域を有することを特徴とする請求項1記載の光学フィルタ。
- 前記基板の側からk番目に位置する第1および第2の層が以下の条件式(1)および条件式(2)を共に満足することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
n×d=(λc/4)×[1+sin{(k−1)×θ}×α] ……(1)
0≦α<1 ……(2)
但し、
λc:中心波長
n:中心波長λcに対する屈折率
d:物理的膜厚
θ:2π/(1周期の層数)
α:振幅比
である。 - 前記基板の側から奇数(2m−1)番目に位置する第1の層が以下の条件式(3)から条件式(5)の全てを満足し、かつ、前記基板の側から偶数(2m)番目に位置する第2の層が以下の条件式(5)および条件式(6)を共に満足する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
n×d=β×(λc/4)×[1+sin{((2m−1)−1)×θ}×α] ……(3)
0<β ……(4)
0≦α<1 ……(5)
n×d=(λc/4)×[1+sin{(2m−1)×θ}×α] ……(6)
但し、
λc:中心波長
n:中心波長λcに対する屈折率
m:自然数
d:物理的膜厚
θ:2π/(1周期の層数)
α:振幅比
β:光学膜厚比
である。 - 前記基板と、前記積層構造との間に、屈折率が前記第1の層と前記第2の層との中間の値を示す下地層を有する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光学フィルタ。 - 互いに異なる屈折率を有する第1の層と第2の層とが交互に繰り返し積層されて一体となっており、かつ、550nm以上620nm以下および670nm以上の各帯域に反射帯域を有する
ことを特徴とする光学フィルタ。
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