JP2020194129A - Optical filter, spectrometer, and spectroscopic camera - Google Patents

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Abstract

To expand the wavelength region of transmission light in an optical filter.SOLUTION: Provided is an optical filter equipped with a Fabry-Perot resonator comprising including a cavity layer and a pair of reflection layers facing each other across the cavity layer. The optical filter is a band-pass filter having such an in-plane characteristic distribution that the center wavelength of a transmission passband changes along at least one direction of the principle plane, the absorptance of light of (n+1)th resonance wavelength of the resonator at a position in the principle plane where the center wavelength of the transmission passband corresponds to the n-th resonance wavelength of the resonator in at least one reflection layer of the pair of reflection layers being larger than the absorptance of light of the n-th resonance wavelength of the resonator.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光学フィルタ、分光検出器および分光カメラに関する。 The present invention relates to optical filters, spectroscopic detectors and spectroscopic cameras.

従来から、透過波長を連続的に変化させるために干渉膜の膜厚をくさび状に形成した干渉フィルタが知られている(例えば、特許文献1)。しかし、不要な干渉光の影響を除くために別のフィルタを併用する必要がある。 Conventionally, an interference filter in which the film thickness of the interference film is formed in a wedge shape in order to continuously change the transmission wavelength has been known (for example, Patent Document 1). However, it is necessary to use another filter together to eliminate the influence of unnecessary interference light.

特開平3−126024号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-126024

第1の態様によれば、光学フィルタは、キャビティ層と、前記キャビティ層を挟んで対向する一対の反射層とを含むファブリペロー型共振器を備えた光学フィルタであって、前記光学フィルタは、主面の少なくとも一つの方向に沿って透過帯の中心波長が変化する、面内特性分布を有するバンドパスフィルタであり、前記主面内の、前記透過帯の中心波長が前記共振器のn次の共振波長に対応する位置において、前記一対の反射層のうち少なくとも一方の反射層における、前記共振器のn+1次の共振波長の光の吸収率が、前記共振器のn次の共振波長の光の吸収率よりも大きい。 According to the first aspect, the optical filter is an optical filter including a fabric perot type resonator including a cavity layer and a pair of reflection layers facing each other with the cavity layer interposed therebetween. A bandpass filter having an in-plane characteristic distribution in which the central wavelength of the transmission band changes along at least one direction of the main surface, and the center wavelength of the transmission band in the main surface is the nth order of the resonator. At the position corresponding to the resonance wavelength of the above, the absorption rate of light of the n + 1th order resonance wavelength of the resonator in at least one reflection layer of the pair of reflection layers is the light of the nth order resonance wavelength of the resonator. Is greater than the absorption rate of.

一実施の形態による光学フィルタの構造の一例を模式的に例示する図である。It is a figure which schematically exemplifies an example of the structure of the optical filter by one Embodiment. 実施例における光学フィルタの構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the optical filter in an Example. 実施例における光学フィルタの各層の膜厚を示す図である。It is a figure which shows the film thickness of each layer of the optical filter in an Example. 実施例および比較例の光学フィルタの分光透過特性を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral transmission characteristic of the optical filter of an Example and a comparative example. 実施の形態におけるスパッタリング装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the main part structure of the sputtering apparatus in embodiment. 実施の形態におけるスパッタリング装置が有するマスクと基板との位置関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the positional relationship between the mask and the substrate which the sputtering apparatus has in Embodiment. 実施の形態のスパッタリング装置の別の例の構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of another example of the sputtering apparatus of embodiment. 実施の形態のスパッタリング装置の別の例の要部構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the main part structure of another example of the sputtering apparatus of embodiment. 実施の形態の分光測定装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the main part structure of the spectroscopic measurement apparatus of embodiment. 実施の形態の撮像装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the main part structure of the image pickup apparatus of an embodiment.

本発明の態様の光学フィルタは、キャビティ層と、キャビティ層を挟んで対向する一対の反射層とを含むファブリペロー型共振器であり、光学フィルタの主面の少なくとも一つの方向に沿って透過帯の中心波長が変化する面内特性分布を有するバンドパスフィルタとして機能する。光学フィルタの主面内の、透過帯の中心波長が共振器のn次の共振波長に対応する位置において、一対の反射層のうち少なくとも一方の反射層における、共振器のn+1次の共振波長の光の吸収率は、共振器のn次の共振波長の光の吸収率よりも大きい。これにより、光学フィルタは、n+1次の共振波長の光の透過を抑制して、広い波長領域においてn次の共振波長の光を透過させることを可能にしている。以下、詳細に説明する。 The optical filter according to the embodiment of the present invention is a Fabry-Perot type cavity including a cavity layer and a pair of reflective layers facing each other with the cavity layer interposed therebetween, and a transmission band along at least one direction of the main surface of the optical filter. It functions as a bandpass filter having an in-plane characteristic distribution in which the center wavelength of is changed. At a position in the main surface of the optical filter where the central wavelength of the transmission band corresponds to the nth-order resonance wavelength of the resonator, the n + 1th-order resonance wavelength of the resonator in at least one reflection layer of the pair of reflection layers. The light absorption rate is larger than the light absorption rate of the nth-order resonance wavelength of the resonator. As a result, the optical filter suppresses the transmission of light having an n + 1th-order resonance wavelength and makes it possible to transmit light having an nth-order resonance wavelength in a wide wavelength region. The details will be described below.

図面を参照しながら、一実施の形態による光学フィルタについて説明する。なお、本実施の形態は、発明の趣旨の理解のために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。 An optical filter according to an embodiment will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present embodiment is specifically described for understanding the gist of the invention, and is not limited to the present invention unless otherwise specified.

図1は、本実施の形態による光学フィルタ1の構造の一例を模式的に例示する図である。図1(a)は光学フィルタ1の外観を示す平面図であり、図1(b)は光学フィルタ1の断面構造を示す図である。なお、以下の説明においては、X軸、Y軸、Z軸からなる直交座標系を図1に示すように設定する。また、図1(b)は、薄膜の構成を理解しやすくするため、膜厚方向(Z方向)に縮尺倍率を拡大して記載した。本実施の形態の光学フィルタ1は、Z方向に進む光に対してバンドパスフィルタとして機能するための構造を有している。本明細書においては、X方向の位置に依存して、透過帯の中心波長が380nm以上950nm以下の範囲で変化するバンドパスフィルタである光学フィルタ1を例に挙げて説明を行う。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of the structure of the optical filter 1 according to the present embodiment. FIG. 1A is a plan view showing the appearance of the optical filter 1, and FIG. 1B is a diagram showing a cross-sectional structure of the optical filter 1. In the following description, the Cartesian coordinate system including the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis is set as shown in FIG. Further, FIG. 1B shows the scale magnification enlarged in the film thickness direction (Z direction) in order to make it easier to understand the structure of the thin film. The optical filter 1 of the present embodiment has a structure for functioning as a bandpass filter for light traveling in the Z direction. In the present specification, an optical filter 1 which is a bandpass filter in which the central wavelength of the transmission band changes in the range of 380 nm or more and 950 nm or less depending on the position in the X direction will be described as an example.

光学フィルタ1は、基板10と、第1反射層11と、第2反射層12と、キャビティ層13とを有する。第1反射層11と、第2反射層12と、キャビティ層13とは、Z軸−側から、第1反射層11、キャビティ層13、第2反射層12の順序にて基板10上に成膜される。第1反射層11と第2反射層12とは、キャビティ層13を挟んで互いに対向する一対の反射層であり、ファブリペロー型の共振器を構成する。 The optical filter 1 has a substrate 10, a first reflective layer 11, a second reflective layer 12, and a cavity layer 13. The first reflective layer 11, the second reflective layer 12, and the cavity layer 13 are formed on the substrate 10 in the order of the first reflective layer 11, the cavity layer 13, and the second reflective layer 12 from the Z-axis − side. Be filmed. The first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 are a pair of reflective layers facing each other with the cavity layer 13 interposed therebetween, and form a Fabry-Perot type resonator.

基板10は、例えば、合成シリカガラスやBK−7(ボロシリケートクラウンガラス)等の光学ガラスやサファイヤや蛍石等の光学結晶を用いた板状の部材である。図1においては、基板10の平面形状は、X方向に沿った長辺と、Y方向に沿った短辺とを有する矩形形状である場合を一例として示すが、基板10の平面形状は矩形に限定されず、円形、楕円形、リング状、三角形、五角形以上の多角形等の種々の形状を有することができる。 The substrate 10 is, for example, a plate-shaped member using optical glass such as synthetic silica glass or BK-7 (borosilicate crown glass) or optical crystals such as sapphire or fluorite. In FIG. 1, the planar shape of the substrate 10 is shown as an example of a rectangular shape having a long side along the X direction and a short side along the Y direction, but the planar shape of the substrate 10 is rectangular. It is not limited, and can have various shapes such as a circle, an ellipse, a ring, a triangle, and a polygon having a pentagon or more.

キャビティ層13は、例えば、Al、SiO、Ta、Nb、MgF、CaF等の誘電体材料を用いて構成される。
一般に、ファブリペロー型の光学フィルタは、反射層による吸収(およびその波長分散)を無視して考えれば、中心波長(n次の共振波長)の光に対して透過率が極大値を示し、共振波長から外れるに従って透過率が低下するような、バンドパス特性を有する透過フィルタである。
本実施の形態によるファブリペロー型共振器を有する光学フィルタ1は、面内特性分布を有するバンドパスフィルタである。ここで、面内特性分布とは、主面の少なくとも1つの方向に沿って、透過する光の透過帯の中心波長が変化する特性である。本実施の形態では、上記の1つの方向をX方向とした場合を例に挙げて説明を行う。
The cavity layer 13 is constructed by using a dielectric material such as Al 2 O 3 , SiO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , MgF 2 , or CaF 2 .
In general, a Fabry-Perot type optical filter has a maximum transmittance for light at the center wavelength (nth-order resonance wavelength) and resonates, ignoring absorption by the reflective layer (and its wavelength dispersion). It is a transmission filter having a bandpass characteristic such that the transmittance decreases as the wavelength deviates from the wavelength.
The optical filter 1 having a Fabry-Perot type resonator according to the present embodiment is a bandpass filter having an in-plane characteristic distribution. Here, the in-plane characteristic distribution is a characteristic in which the central wavelength of the transmission band of transmitted light changes along at least one direction of the main surface. In the present embodiment, the case where one of the above directions is the X direction will be described as an example.

上記の面内特性分布を有するようにするために、キャビティ層13は、その膜厚(Z方向の大きさ)がX方向に沿って異なるように成膜される。キャビティ層13は、その膜厚がX方向に沿って連続的に異なるように成膜されてもよいし、段階的(階段状)に異なるように成膜されてもよい。各位置におけるキャビティ層13の膜厚は、それぞれの位置において透過させようとする光の中心波長に基づいて設定される。図1は、X方向+側ほどキャビティ層13の膜厚が増加するように成膜された場合を一例として示す。光学フィルタ1においては、X方向+側ほど透過する光の透過帯の中心波長が長い。なお、キャビティ層13の膜厚がX方向−側ほど増加するように成膜されてよい。この場合、X方向−側ほど光学フィルタ1を透過する光の透過帯の中心波長が長い。
なお、光学フィルタ1の基板10が円形やリング状の場合には、面内特性分布は、例えば、円弧に沿った方向(円周方向)に沿って、透過する透過光の透過帯の中心波長が異なるようにキャビティ層13が成膜される。すなわち、キャビティ層13は、その膜厚が円周に沿った方向に沿って連続的または段階的に異なるように成膜される。
In order to have the above-mentioned in-plane characteristic distribution, the cavity layer 13 is formed so that its film thickness (magnitude in the Z direction) differs along the X direction. The cavity layer 13 may be formed so that its film thickness is continuously different along the X direction, or may be formed so as to be stepwise (stepwise) different. The film thickness of the cavity layer 13 at each position is set based on the central wavelength of the light to be transmitted at each position. FIG. 1 shows, as an example, a case where the film thickness of the cavity layer 13 increases toward the + side in the X direction. In the optical filter 1, the central wavelength of the light transmission band transmitted toward the + side in the X direction is longer. The film thickness of the cavity layer 13 may be increased toward the X direction. In this case, the central wavelength of the transmission band of the light transmitted through the optical filter 1 is longer toward the X direction − side.
When the substrate 10 of the optical filter 1 has a circular shape or a ring shape, the in-plane characteristic distribution is, for example, the central wavelength of the transmission band of the transmitted light transmitted along the direction (circumferential direction) along the arc. The cavity layer 13 is formed so that That is, the cavity layer 13 is formed so that its film thickness is continuously or stepwise different along the direction along the circumference.

第1反射層11と第2反射層12とは、金属層である。第1反射層11と第2反射層12とは、X方向に沿って膜厚(すなわちZ方向の大きさ)が一定に成膜される。第1反射層11と第2反射層12とは、光学フィルタ1に入射した光の一部を透過し、一部を反射する半透過膜である。
第1反射層11と第2反射層12に用いられる金属は、金属中の自由電子の集団的振動(プラズマ振動)の振動数(プラズマ振動数)のよりも高いエネルギー(高周波数)側において、光の吸収率がより大きい。第1反射層11と第2反射層12のうち少なくとも一方は、透過する光の中心波長がn次の共振波長に対応するX方向での位置において、n次の共振波長の光の吸収率よりもn+1次の共振波長の光(すなわち、n次の共振波長の光よりも高周波数の光)の吸収率の方が大きい特性を有する。このため、第1反射層11と第2反射層12との少なくとも一方においては、n次の共振波長の光は透過するが、n+1次の共振波長の光は透過がより低減される。例えば、第1反射層11と第2反射層12のうち少なくとも一方は、透過する光の中心波長(1次の共振波長)に対応するX方向での位置において、2次の共振波長の光の吸収率は、中心波長(1次の共振波長)の吸収率よりも大きい。このため、第1反射層11と第2反射層12との少なくとも一方においては、2次の共振波長の光の透過がより低減される。
1次の共振波長の光が透過し、2次の共振波長の光の透過がより低減されるようにするために、第1反射層11と第2反射層12とに用いられる金属は、ある波長を境界として急激に吸収率が増加する性質を有しているとよい。第1反射層11と第2反射層12とに用いられる金属として、貴金属(例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)等)が一例として挙げられる。貴金属では、バンド間遷移による誘電率と自由電子の誘電率との効果により、プラズマ振動数よりも高エネルギー側で吸収率が急激に大きくなる。銅(Cu)では波長が600nm近傍よりも短い光に対して吸収率が急激に大きくなるため、金属層としてCu層を用いる場合、600nmより短い2次の共振波長の光の透過が抑制される。銀(Ag)では波長が380nm近傍よりも短い光に対して吸収率が急激に大きくなるため、金属層としてAg層を用いる場合、380nmより短い2次の共振波長の光の透過が抑制される。
The first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 are metal layers. The first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 are formed with a constant film thickness (that is, the size in the Z direction) along the X direction. The first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 are semi-transmissive films that transmit a part of the light incident on the optical filter 1 and reflect a part of the light.
The metal used for the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 has a higher energy (high frequency) side than the frequency (plasma frequency) of the collective vibration (plasma oscillation) of free electrons in the metal. Greater light absorption. At least one of the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 has an absorption rate of light having an nth-order resonance wavelength at a position in the X direction in which the central wavelength of the transmitted light corresponds to the nth-order resonance wavelength. Also has the characteristic that the absorption rate of light having an n + 1th order resonance wavelength (that is, light having a higher frequency than light having an nth order resonance wavelength) is larger. Therefore, at least one of the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 transmits light having an nth-order resonance wavelength, but light having an n + 1th-order resonance wavelength is further reduced. For example, at least one of the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 is of light having a secondary resonance wavelength at a position in the X direction corresponding to the central wavelength (first resonance wavelength) of the transmitted light. The absorption rate is larger than the absorption rate of the center wavelength (first-order resonance wavelength). Therefore, in at least one of the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12, the transmission of light having a secondary resonance wavelength is further reduced.
There are metals used in the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 so that light of the primary resonant wavelength is transmitted and transmission of light of the secondary resonant wavelength is further reduced. It is preferable that the absorptivity increases sharply with the wavelength as a boundary. Examples of the metal used for the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 include precious metals (for example, copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), etc.). In precious metals, the absorption rate sharply increases on the higher energy side than the plasma frequency due to the effect of the dielectric constant due to the interband transition and the dielectric constant of free electrons. Since copper (Cu) has a sharply large absorption rate for light having a wavelength shorter than around 600 nm, when a Cu layer is used as the metal layer, transmission of light having a secondary resonance wavelength shorter than 600 nm is suppressed. .. Since the absorption rate of silver (Ag) rapidly increases with respect to light having a wavelength shorter than the vicinity of 380 nm, the transmission of light having a secondary resonance wavelength shorter than 380 nm is suppressed when the Ag layer is used as the metal layer. ..

第1反射層11および第2反射層12のそれぞれは、面内の少なくとも一部において銅(Cu)層と銀(Ag)層とが積層された金属層により構成される。なお、Cuに代えて金(Au)を用いてもよい。なお、第1反射層11および第2反射層12の一方がCu層とAg層とを積層させて構成されてもよい。X方向において、光学フィルタ1を透過する光の中心波長が長い位置(X方向+側)ほど、第1反射層11および/または第2反射層12においてAgに対するCuの割合が大きい。その理由は後に説明する。図1に示す例においては、X方向+側ほど第1反射層11および第2反射層12において、Cu層は厚く、X方向−側ほどAg層が厚い。
第1反射層11および第2反射層12のうちAg層が成膜された位置では、波長が800nm以下の光、本実施の形態では、380nm〜800nmの光がX方向の位置に応じて選択的に透過する。また、第1反射層11および第2反射層12のうちCu層が成膜された位置では、波長が600nm以上の光、本実施の形態では、700nm〜950nmの光が選択的に透過する。第1反射層11および第2反射層12のうちCu層とAg層とが積層された位置では、700nm〜800nmの光が選択的に透過する。
Each of the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 is composed of a metal layer in which a copper (Cu) layer and a silver (Ag) layer are laminated at least in a part of the plane. Gold (Au) may be used instead of Cu. One of the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 may be configured by laminating a Cu layer and an Ag layer. In the X direction, the longer the central wavelength of the light transmitted through the optical filter 1 (+ side in the X direction), the larger the ratio of Cu to Ag in the first reflective layer 11 and / or the second reflective layer 12. The reason will be explained later. In the example shown in FIG. 1, the Cu layer is thicker in the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 toward the + side in the X direction, and the Ag layer is thicker toward the − side in the X direction.
At the position where the Ag layer is formed among the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12, light having a wavelength of 800 nm or less, and in the present embodiment, light having a wavelength of 380 nm to 800 nm is selected according to the position in the X direction. Is transparent. Further, at the position where the Cu layer is formed among the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12, light having a wavelength of 600 nm or more, and in the present embodiment, light having a wavelength of 700 nm to 950 nm is selectively transmitted. At the position where the Cu layer and the Ag layer are laminated among the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12, light of 700 nm to 800 nm is selectively transmitted.

以下の説明においては、第1反射層11のうち、Cu層が成膜された領域を第1領域11−1と呼び、Ag層が成膜された領域を第2領域11−2と呼び、Cu層とAg層との積層膜が成膜された領域を第3領域11−3と呼ぶ。同様に、第2反射層12のうち、Cu層が成膜された領域を第1領域12−1と呼び、Ag層が成膜された領域を第2領域12−2と呼び、Cu層とAg層との積層膜が成膜された領域を第3領域12−3と呼ぶ。
光学フィルタ1において、第1反射層11の第1領域11−1および第2反射層12の第1領域12−1を含む部分(図1にて一点鎖線で囲まれた部分)を第1部分1−1と呼ぶ。光学フィルタ1において、第1反射層11の第2領域11−2および第2反射膜12の第2領域12−2を含む部分(図1にて破線で囲まれた部分)を第2部分1−2と呼ぶ。光学フィルタ1において、第1反射層11の第3領域11−3および第2反射膜12の第3領域12−3を含む部分(図1にて二点鎖線で囲まれた部分)を第3部分1−3と呼ぶ。本実施の形態においては、光学フィルタ1は、X方向+側から第1部分1−1、第3部分1−3、第2部分1−2を有する。
In the following description, of the first reflective layer 11, the region where the Cu layer is formed is referred to as the first region 11-1, and the region where the Ag layer is formed is referred to as the second region 11-2. The region where the laminated film of the Cu layer and the Ag layer is formed is called the third region 11-3. Similarly, in the second reflective layer 12, the region where the Cu layer is formed is called the first region 12-1, and the region where the Ag layer is formed is called the second region 12-2, which is called the Cu layer. The region where the laminated film with the Ag layer is formed is called the third region 12-3.
In the optical filter 1, the portion including the first region 11-1 of the first reflective layer 11 and the first region 12-1 of the second reflective layer 12 (the portion surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 1) is the first portion. Called 1-1. In the optical filter 1, the portion including the second region 11-2 of the first reflective layer 11 and the second region 12-2 of the second reflective film 12 (the portion surrounded by the broken line in FIG. 1) is the second portion 1. Call it -2. In the optical filter 1, the portion including the third region 11-3 of the first reflective layer 11 and the third region 12-3 of the second reflective film 12 (the portion surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 1) is the third. Called part 1-3. In the present embodiment, the optical filter 1 has a first portion 1-1, a third portion 1-3, and a second portion 1-2 from the + side in the X direction.

以下の説明においては、光学フィルタ1のZ方向+側から白色光を入射させるものとする。なお、白色光に代えて所定の波長成分を持つ光を入射させても良く、その場合は入射光の波長成分ごとの強度に応じて、光学フィルタ1の各位置における出射光のスペクトルが変化することは言うまでもない。
第1部分1−1においては、光学フィルタ1に入射した光は、入射した位置に応じてキャビティ層13において共振し、その結果、中心波長が800nm〜950nmの範囲のいずれかの光として出射する。すなわち、光学フィルタ1の第1部分1−1は、光の入射位置に応じて中心波長が800nm〜950nmのバンドパスフィルタとして機能する。波長が800nm〜950nmの光が1次光としてキャビティ層13において共振しているとき、その2次光の波長は400nm〜475nmである。これらの2次光に対する第1部分1−1における第1反射層11または第2反射層12のうちの少なくとも一方の吸収率は、1次光に対する吸収率よりも大きい。その結果、2次光の透過は1次光の透過よりも低減される。3次光以降の光についても同様に第1部分1−1の透過は1次光の透過よりも低減される。
In the following description, it is assumed that white light is incident from the Z direction + side of the optical filter 1. In addition, light having a predetermined wavelength component may be incident instead of white light, and in that case, the spectrum of the emitted light at each position of the optical filter 1 changes according to the intensity of each wavelength component of the incident light. Needless to say.
In the first portion 1-1, the light incident on the optical filter 1 resonates in the cavity layer 13 depending on the incident position, and as a result, is emitted as light having a center wavelength in the range of 800 nm to 950 nm. .. That is, the first portion 1-1 of the optical filter 1 functions as a bandpass filter having a center wavelength of 800 nm to 950 nm depending on the incident position of light. When light having a wavelength of 800 nm to 950 nm resonates in the cavity layer 13 as primary light, the wavelength of the secondary light is 400 nm to 475 nm. The absorption rate of at least one of the first reflection layer 11 and the second reflection layer 12 in the first portion 1-1 for these secondary lights is larger than the absorption rate for the primary light. As a result, the transmission of secondary light is reduced compared to the transmission of primary light. Similarly, for the light after the third light, the transmission of the first portion 1-1 is reduced as compared with the transmission of the primary light.

第2部分1−2においては、入射した光は、入射した位置に応じてキャビティ層13において共振し、その結果、中心波長が380nm〜700nmの範囲のいずれかの光として出射する。すなわち、光学フィルタ1の第2部分1−2は、光の入射位置に応じて中心波長が380nm〜700nmのバンドパスフィルタとして機能する。波長が380nm〜700nmの光が1次光としてキャビティ層13において共振しているとき、その2次光の波長は190nm〜350nmである。これらの2次光に対する第2部分1−2における第1反射層11または第2反射層12のうちの少なくとも一方の吸収率は、1次光に対する吸収率よりも大きい。その結果、2次光の透過は1次光の透過よりも低減される。3次光以降の光についても同様に第2部分1−2の透過は1次光の透過よりも低減される。 In the second portion 1-2, the incident light resonates in the cavity layer 13 depending on the incident position, and as a result, is emitted as light having a center wavelength in the range of 380 nm to 700 nm. That is, the second portion 1-2 of the optical filter 1 functions as a bandpass filter having a center wavelength of 380 nm to 700 nm depending on the incident position of light. When light having a wavelength of 380 nm to 700 nm resonates in the cavity layer 13 as primary light, the wavelength of the secondary light is 190 nm to 350 nm. The absorption rate of at least one of the first reflection layer 11 and the second reflection layer 12 in the second portion 1-2 for these secondary lights is larger than the absorption rate for the primary light. As a result, the transmission of secondary light is reduced compared to the transmission of primary light. Similarly, for the light after the third light, the transmission of the second portion 1-2 is reduced as compared with the transmission of the primary light.

第3領域11−3、12−3においては、CuとAgとが積層される。第3領域11−3、12−3では、X方向+側ほどCu層が厚くAg層が薄い。図1(b)は、第3領域11−3、12−3において、X方向+側ほどCu層が厚く、かつ、Ag層が薄い場合を一例として示している。図1(b)においては、Cu層とAg層の膜厚の割合が直線的に変化する場合を例示している。すなわち、Cu層とAg層との境界が、直線的な傾斜を有している。しかし、Cu層とAg層との膜厚の境界が図1(b)に示すような直線的に変化する場合に限定されない。例えば図1(c)に示すように、曲線状であってもよい。図1(c)は、第1反射層1の第3領域11−3の近傍を拡大して示す図である。また、第3領域11−3が、Cu層とAg層とにより積層される場合に限定されず、Cu粒子とAg粒子とが混合された状態で層が形成されてもよいし、CuとAgとの合金により層が形成されてもよい。このような層が形成される場合、第3領域11−3において、Cuの含有量とAgの含有量との比率がX方向に沿って変化するように成膜されてよい。
第2反射層12の第3領域12−3についても、同様の形状を適用させることができる。
In the third regions 11-3 and 12-3, Cu and Ag are laminated. In the third regions 11-3 and 12-3, the Cu layer is thicker and the Ag layer is thinner toward the + side in the X direction. FIG. 1B shows, as an example, the case where the Cu layer is thicker and the Ag layer is thinner toward the + side in the X direction in the third regions 11-3 and 12-3. FIG. 1B illustrates a case where the ratio of the film thicknesses of the Cu layer and the Ag layer changes linearly. That is, the boundary between the Cu layer and the Ag layer has a linear slope. However, it is not limited to the case where the boundary between the film thicknesses of the Cu layer and the Ag layer changes linearly as shown in FIG. 1 (b). For example, as shown in FIG. 1 (c), it may be curved. FIG. 1 (c) is an enlarged view showing the vicinity of the third region 11-3 of the first reflective layer 1. Further, the third region 11-3 is not limited to the case where the Cu layer and the Ag layer are laminated, and the layer may be formed in a state where the Cu particles and the Ag particles are mixed, or the Cu and Ag may be formed. Layers may be formed by alloying with. When such a layer is formed, the film may be formed in the third region 11-3 so that the ratio of the Cu content and the Ag content changes along the X direction.
The same shape can be applied to the third region 12-3 of the second reflective layer 12.

第3部分1−3においては、入射した光は、入射した位置に応じてキャビティ層13において共振し、その結果、中心波長が700nm〜800nmの範囲のいずれかの光として出射する。すなわち、光学フィルタ1の第3部分1−3は、光の入射位置に応じて中心波長が700nm〜800nmのバンドパスフィルタとして機能する。波長が700nm〜800nmの光が1次光としてキャビティ層13において共振しているとき、その2次光の波長は350nm〜400nmである。これらの2次光に対する第3部分1−3における第1反射層11または第2反射層12のうちの少なくとも一方の吸収率は、1次光に対する吸収率よりも大きい。その結果、2次光の透過は1次光の透過よりも低減される。3次光以降の光についても同様に第3部分1−3の透過は1次光の透過よりも低減される。 In the third portion 1-3, the incident light resonates in the cavity layer 13 depending on the incident position, and as a result, is emitted as light having a center wavelength in the range of 700 nm to 800 nm. That is, the third portion 1-3 of the optical filter 1 functions as a bandpass filter having a center wavelength of 700 nm to 800 nm depending on the incident position of light. When light having a wavelength of 700 nm to 800 nm resonates in the cavity layer 13 as primary light, the wavelength of the secondary light is 350 nm to 400 nm. The absorption rate of at least one of the first reflection layer 11 and the second reflection layer 12 in the third portion 1-3 for these secondary lights is larger than the absorption rate for the primary light. As a result, the transmission of secondary light is reduced compared to the transmission of primary light. Similarly, for the light after the third light, the transmission of the third portion 1-3 is reduced as compared with the transmission of the primary light.

上記のように、第1部分1−1と、第2部分1−2と、第3部分1−3とのそれぞれにおいて、透過する光(1次光)の2次以降の光の透過が抑制される。したがって、光学フィルタ1は、380nm〜950nmの広い中心波長範囲に対して、2次以降の光の影響が抑制されたバンドパスフィルタとして機能する。 As described above, in each of the first portion 1-1, the second portion 1-2, and the third portion 1-3, the transmission of the transmitted light (primary light) after the secondary is suppressed. Will be done. Therefore, the optical filter 1 functions as a bandpass filter in which the influence of the second and subsequent light is suppressed over a wide central wavelength range of 380 nm to 950 nm.

なお、光学フィルタ1の基板10が円形やリング状の場合には、上述したように、面内特性分布は円弧に沿った方向となるようにキャビティ層13が成膜される。この場合、上記の第1領域11−1、12−1、第2領域11−2、12−2、第3領域11−3、12−3は、面内特性分布に沿った方向である円弧に沿った方向に成膜される。 When the substrate 10 of the optical filter 1 has a circular shape or a ring shape, the cavity layer 13 is formed so that the in-plane characteristic distribution is in the direction along the arc as described above. In this case, the first region 11-1, 12-1, the second region 11-2, 12-2, and the third region 11-3, 12-3 are arcs in the direction along the in-plane characteristic distribution. The film is formed in the direction along.

[実施例]
本実施の形態における光学フィルタ1の実施例について説明する。
図2は、実施例における光学フィルタ1の構造を模式的に示す図であり、図2(a)は光学フィルタ1の外観を示し、図2(b)は光学フィルタ1の断面構造を示す。なお、図2においては、直交座標系は図1に示す場合と同様に設定されている。
[Example]
An embodiment of the optical filter 1 in this embodiment will be described.
2A and 2B are views schematically showing the structure of the optical filter 1 in the embodiment, FIG. 2A shows the appearance of the optical filter 1, and FIG. 2B shows the cross-sectional structure of the optical filter 1. In FIG. 2, the Cartesian coordinate system is set in the same manner as in the case shown in FIG.

基板10は、合成シリカガラスを用いて製造され、長辺が112mm、短辺が22mm、厚さが0.3mmの平板部材である。この基板10の表面(XY平面に平行な面)のうち、外縁から1mm内側の110mm×20mmの領域に、第1反射層11と、第2反射層12と、キャビティ層13と、第1誘電体層14と、第2誘電体層15とが成膜される。基板10上には、Z方向−側から、第1誘電体層14、第1反射層11、キャビティ層13、第2反射層12、第2誘電体層15の順番にて各層が成膜される。キャビティ層13と、第1誘電体層14と、第2誘電体層15とはそれぞれ、Al層により構成される。なお、本実施例においては、光学フィルタ1の透過率を向上させることを目的として、光学フィルタ1が第1誘電体層14と第2誘電体層15とを有する場合を示すが、第1誘電体層14と第2誘電体層15とを備えていなくてもよい。第1誘電体層14は基板10上において、X方向+側ほど厚さが増加するように成膜される。 The substrate 10 is a flat plate member manufactured using synthetic silica glass and having a long side of 112 mm, a short side of 22 mm, and a thickness of 0.3 mm. The first reflective layer 11, the second reflective layer 12, the cavity layer 13, and the first dielectric are located in a 110 mm × 20 mm region 1 mm inside from the outer edge of the surface (plane parallel to the XY plane) of the substrate 10. The body layer 14 and the second dielectric layer 15 are formed into a film. Each layer is formed on the substrate 10 in the order of the first dielectric layer 14, the first reflective layer 11, the cavity layer 13, the second reflective layer 12, and the second dielectric layer 15 from the Z direction − side. To. The cavity layer 13, the first dielectric layer 14, and the second dielectric layer 15 are each composed of an Al 2 O 3 layer. In this embodiment, the case where the optical filter 1 has the first dielectric layer 14 and the second dielectric layer 15 is shown for the purpose of improving the transmittance of the optical filter 1, but the first dielectric layer is shown. The body layer 14 and the second dielectric layer 15 may not be provided. The first dielectric layer 14 is formed on the substrate 10 so that the thickness increases toward the + side in the X direction.

図3は、X=0mm(X方向−側端部)、4mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm(X方向+側端部)における、第1反射層11と、第2反射層12と、キャビティ層13と、第1誘電体層14と、第2誘電体層15との物理膜厚を示す。第1誘電体層14の物理膜厚は、X=0mmの位置(X方向−側端部)においては45nmであり、Xの値が増加するに従って直線的に増加する。X=110mmの位置(X方向+側端部)においては、物理膜厚が125nmである。第1誘電体層14の膜厚は、X方向の各位置において、所望の波長(あるいは波長帯域)の光の透過率が最大となるように、通常用いられる薄膜最適化計算によって決定される。なお、光学フィルタ1の両端(すなわちX=0mmとX=110mm)の位置において透過する光の波長に基づいて第1誘電体層14の両端の膜厚が最適化により決定され、0mm<X<110mmの範囲の第1誘電体層14の膜厚は、上記の両端の位置の膜厚に基づいて、直線補間にて決定されてよい。 FIG. 3 shows the first at X = 0 mm (X direction-side end), 4 mm, 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 100 mm, 110 mm (X direction + side end). The physical film thicknesses of the first reflective layer 11, the second reflective layer 12, the cavity layer 13, the first dielectric layer 14, and the second dielectric layer 15 are shown. The physical film thickness of the first dielectric layer 14 is 45 nm at the position of X = 0 mm (X direction-side end), and increases linearly as the value of X increases. At the position of X = 110 mm (X direction + side end), the physical film thickness is 125 nm. The film thickness of the first dielectric layer 14 is determined by a commonly used thin film optimization calculation so that the transmittance of light of a desired wavelength (or wavelength band) is maximized at each position in the X direction. The film thickness at both ends of the first dielectric layer 14 is determined by optimization based on the wavelength of the light transmitted at both ends of the optical filter 1 (that is, X = 0 mm and X = 110 mm), and 0 mm <X < The film thickness of the first dielectric layer 14 in the range of 110 mm may be determined by linear interpolation based on the film thickness at the positions at both ends.

第1誘電体層14上には、第1反射層11が成膜される。図3に示すように、第1反射層11の物理膜厚は一定であり、38nmである。第1反射層11のうち、Xの値が0mm以上50mm以下の範囲(すなわち第2領域11−2)には、上述したようにAg層が成膜される。第1反射層11のうち、Xの値が80mm以上110mmの範囲(すなわち第1領域11−1)には、上述したようにCu層が成膜される。
第1反射層11のうち、Xの値が50mmから80mmの範囲(すなわち第3領域11−3)では、上述したようにAg層とCu層とが積層される。図3に示すように、第3領域11−3のうちX=60mmの位置では、Z方向−側に厚さ13nmのCu層と、Z方向+側に厚さ25nmのAg層とが積層される。第3領域11−3のうちX=70mmの位置では、Z方向−側に厚さ25nmのCu層と、Z方向+側に13nmのAg層とが積層される。
A first reflective layer 11 is formed on the first dielectric layer 14. As shown in FIG. 3, the physical film thickness of the first reflective layer 11 is constant and is 38 nm. As described above, the Ag layer is formed in the range of the first reflective layer 11 in which the value of X is 0 mm or more and 50 mm or less (that is, the second region 11-2). As described above, the Cu layer is formed in the range of the first reflective layer 11 in which the X value is 80 mm or more and 110 mm (that is, the first region 11-1).
In the first reflective layer 11, in the range where the X value is 50 mm to 80 mm (that is, the third region 11-3), the Ag layer and the Cu layer are laminated as described above. As shown in FIG. 3, at the position of X = 60 mm in the third region 11-3, a Cu layer having a thickness of 13 nm is laminated on the − side in the Z direction and an Ag layer having a thickness of 25 nm is laminated on the + side in the Z direction. To. At the position of X = 70 mm in the third region 11-3, a Cu layer having a thickness of 25 nm is laminated on the − side in the Z direction and an Ag layer having a thickness of 13 nm is laminated on the + side in the Z direction.

第1反射層11上には、キャビティ層13が成膜される。キャビティ層13の物理膜厚は、X=0mmの位置(X方向−側端部)においては67nmであり、X方向の位置が増加するほど直線的に増加する。X=110mmの位置(X方向+側端部)においては、物理膜厚が236nmである。本実施例では、キャビティ層13は、第1誘電体層14の膜厚および後述する第2誘電体層15の膜厚よりも大きい膜厚を有する。 A cavity layer 13 is formed on the first reflective layer 11. The physical film thickness of the cavity layer 13 is 67 nm at the position of X = 0 mm (X direction-side end), and increases linearly as the position in the X direction increases. At the position of X = 110 mm (X direction + side end), the physical film thickness is 236 nm. In this embodiment, the cavity layer 13 has a film thickness larger than the film thickness of the first dielectric layer 14 and the film thickness of the second dielectric layer 15 described later.

キャビティ層13上には、第2反射層12が成膜される。第2反射層12は、第1反射層11と同様に物理膜厚は一定であり、38nmである(図3参照)。第2反射層12のうちXの値が0mm以上50mm以下の範囲(すなわち第2領域12−2)には、上述したようにAg層が成膜される。第2反射層12のうちXの値が80mm以上110mmの範囲(すなわち第1領域12−1)には、上述したようにCu層が成膜される。
第2反射層12のうちXが50mm以上80mm未満の範囲(すなわち第3領域12−3)では、上述したようにAg層とCu層とが積層される。図3に示すように、第3領域12−3のうちX=60mmの位置では、Z方向−側に厚さ13nmのCu層と、Z方向+側に厚さ25nmのAg層とが積層される。第3領域11−3のうちX=70mmの位置では、Z方向−側に厚さ25nmのCu層と、Z方向+側に厚さ13nmのAg層とが積層される。
A second reflective layer 12 is formed on the cavity layer 13. Like the first reflective layer 11, the second reflective layer 12 has a constant physical film thickness of 38 nm (see FIG. 3). As described above, the Ag layer is formed in the range of the second reflective layer 12 in which the value of X is 0 mm or more and 50 mm or less (that is, the second region 12-2). A Cu layer is formed in the range of the second reflective layer 12 in which the value of X is 80 mm or more and 110 mm (that is, the first region 12-1) as described above.
In the range where X is 50 mm or more and less than 80 mm (that is, the third region 12-3) of the second reflective layer 12, the Ag layer and the Cu layer are laminated as described above. As shown in FIG. 3, at the position of X = 60 mm in the third region 12-3, a Cu layer having a thickness of 13 nm is laminated on the − side in the Z direction and an Ag layer having a thickness of 25 nm is laminated on the + side in the Z direction. To. At the position of X = 70 mm in the third region 11-3, a Cu layer having a thickness of 25 nm is laminated on the − side in the Z direction and an Ag layer having a thickness of 13 nm is laminated on the + side in the Z direction.

第2反射層12上には、第2誘電体層15が成膜される。第2誘電体層15の物理膜厚は、第1誘電体層14の物理膜厚と同様に、X=0mmの位置(X方向−側端部)においては厚さ45nmであり、Xの値が増加するに従って直線的に増加する。X=110mmの位置(X方向+側端部)においては、厚さが125nmである。第2誘電体層15の膜厚は、第1誘電体層14の膜厚を決定した場合と同様に、通常用いられる薄膜最適化計算にて決定されてもよいし、光学フィルタ1の両端部にて最適化した膜厚の値に基づいて、直線補間によって決定されてもよい。
第2誘電体層15は光学フィルタ1の表面(Z方向+側)に成膜されることにより、第2反射層12の保護膜としての効果を有する。
A second dielectric layer 15 is formed on the second reflective layer 12. The physical film thickness of the second dielectric layer 15 is 45 nm at the position of X = 0 mm (X direction-side end), and the value of X is the same as the physical film thickness of the first dielectric layer 14. Increases linearly as At the position of X = 110 mm (X direction + side end), the thickness is 125 nm. The film thickness of the second dielectric layer 15 may be determined by a commonly used thin film optimization calculation in the same manner as when the film thickness of the first dielectric layer 14 is determined, or both ends of the optical filter 1. It may be determined by linear interpolation based on the value of the film thickness optimized in.
The second dielectric layer 15 has an effect as a protective film for the second reflective layer 12 by forming a film on the surface (Z direction + side) of the optical filter 1.

図4(a)は、上記の構造を有する実施例の光学フィルタ1の分光透過率を示す。光学フィルタ1は、連続的な波長成分を有する光に対して、X方向の入射位置に応じた中心波長を有するバンドパスフィルタとして機能するが、図4(a)においては、離散的に幾つかの波長を中心波長とする光の透過率を示している。図4(a)に示すように、光学フィルタ1はX方向の位置により、透過光の中心波長を380nm〜950nmとするバンドパスフィルタとして機能する。図4(a)において、波長350nmより短波長側に数個のピークが認められる。これらのピークは、700nm以下の光の透過帯に対応する2次光のピークを示している。しかし、350nmより長い波長域では2次光に相当するピークは無視できる程度に小さい。すなわち、800nmを超える波長域の光の2次光のピークは無視できる程度に小さく、これらの波長域に中心波長を有するバンドパスフィルタ領域では、2次光が透過することを低減できていることがわかる。すなわち、光学フィルタ1は、380nm〜950nmの広い中心波長範囲に対して、2次光のピークの影響を抑えた面内特性分布を有するバンドパスフィルタとして機能することがわかる。 FIG. 4A shows the spectral transmittance of the optical filter 1 of the embodiment having the above structure. The optical filter 1 functions as a bandpass filter having a center wavelength corresponding to the incident position in the X direction with respect to light having a continuous wavelength component, but in FIG. 4A, some of them are discrete. It shows the transmittance of light with the wavelength of. As shown in FIG. 4A, the optical filter 1 functions as a bandpass filter having a central wavelength of transmitted light of 380 nm to 950 nm depending on the position in the X direction. In FIG. 4A, several peaks are observed on the shorter wavelength side than the wavelength of 350 nm. These peaks indicate the peaks of secondary light corresponding to the light transmission band of 700 nm or less. However, in the wavelength range longer than 350 nm, the peak corresponding to the secondary light is negligibly small. That is, the peak of the secondary light of the light in the wavelength range exceeding 800 nm is so small that it can be ignored, and the transmission of the secondary light can be reduced in the bandpass filter region having the center wavelength in these wavelength ranges. I understand. That is, it can be seen that the optical filter 1 functions as a bandpass filter having an in-plane characteristic distribution that suppresses the influence of the peak of the secondary light over a wide central wavelength range of 380 nm to 950 nm.

[比較例]
上記の実施例の光学フィルタ1に対する比較例は、第1反射層11と第2反射層12とが共にAg層で構成されることを除いて、実施例の光学フィルタ1と同様の構成を有する。すなわち、比較例においては、第1反射層11と第2反射層12は共にCuを含まない。図4(b)は、比較例の光学フィルタの第1領域のうち中心波長が約850nmとなる部分の分光透過率スペクトルを示す。図4(b)に示すように、2次光のピークが波長400nmよりも長い中心波長を有するピークとして観察されていることがわかる。すなわち、比較例の光学フィルタでは、波長500nmを下回るような短い波長域の光に対してはバンドパスフィルタとして機能しないことがわかる。
[Comparison example]
The comparative example with respect to the optical filter 1 of the above embodiment has the same configuration as the optical filter 1 of the embodiment except that the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 are both composed of an Ag layer. .. That is, in the comparative example, both the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 do not contain Cu. FIG. 4B shows the spectral transmittance spectrum of the portion of the first region of the optical filter of the comparative example where the center wavelength is about 850 nm. As shown in FIG. 4B, it can be seen that the peak of the secondary light is observed as a peak having a central wavelength longer than the wavelength of 400 nm. That is, it can be seen that the optical filter of the comparative example does not function as a bandpass filter for light in a short wavelength region having a wavelength of less than 500 nm.

次に、図5を参照しながら、上述した実施の形態または実施例の光学フィルタ1の製造方法について説明する。本実施の形態においては、光学フィルタ1はスパッタリング装置を用いて製造される。
図5は、スパッタリング装置3の要部構成の一例を模式的に示すブロック図である。スパッタリング装置3は、第1カソード31と、第2カソード32と、第3カソード33と、ステージ34と、マスク35と、制御装置36とを有する。なお、図5(a)は、スパッタリング装置3のXY平面上における構成の概要を示し、図5(b)は、ZX平面における構成の概要を示す。
Next, a method of manufacturing the optical filter 1 of the above-described embodiment or example will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the optical filter 1 is manufactured by using a sputtering apparatus.
FIG. 5 is a block diagram schematically showing an example of the main configuration of the sputtering apparatus 3. The sputtering device 3 includes a first cathode 31, a second cathode 32, a third cathode 33, a stage 34, a mask 35, and a control device 36. Note that FIG. 5A shows an outline of the configuration of the sputtering apparatus 3 on the XY plane, and FIG. 5B shows an outline of the configuration on the ZX plane.

第1カソード31はアルミナ(Al)ターゲットを有し、スパッタリング装置3は、第1カソード31を用いてスパッタリングすることにより、後述するステージ34上に設けられた基板10に、キャビティ層13、第1誘電体層14、第2誘電体層15を成膜する。第2カソード32は銀(Ag)ターゲットを有し、第3カソード33は銅(Cu)ターゲットを有する。スパッタリング装置3は、第2カソード32と第3カソード33とを用いてスパッタリングすることにより、基板10に、第1反射層11と、第2反射層12とを成膜する。 The first cathode 31 has an alumina (Al 2 O 3 ) target, and the sputtering apparatus 3 uses the first cathode 31 to perform sputtering on a substrate 10 provided on a stage 34, which will be described later, on a cavity layer 13. , The first dielectric layer 14 and the second dielectric layer 15 are formed. The second cathode 32 has a silver (Ag) target and the third cathode 33 has a copper (Cu) target. The sputtering apparatus 3 forms a first reflective layer 11 and a second reflective layer 12 on the substrate 10 by sputtering using the second cathode 32 and the third cathode 33.

ステージ34は、上面(Z方向+側)に基板10を載置する。ステージ34上の基板10は、ホルダー(不図示)により固定される。基板10は、ステージ34上に、長辺がX方向となるように載置され、固定される。ステージ34は、例えばX方向に沿って設けられるガイドレールやモーター等の移動機構により、X方向に沿って、第1カソード31、第2カソード32および第3カソード33の下部(Z方向−側)を移動する。なお、図5においては、ステージ34は、3枚の基板10を載置可能な場合を一例として示している。しかし、ステージ34は1枚の基板10を載置可能であってもよいし、2枚の基板10を載置可能であってもよいし、3枚以上の基板10を載置可能であってもよい。
なお、以下の説明では、基板10の中心の位置を中心位置Cと呼ぶ。
The substrate 10 is placed on the upper surface (Z direction + side) of the stage 34. The substrate 10 on the stage 34 is fixed by a holder (not shown). The substrate 10 is placed and fixed on the stage 34 so that the long side is in the X direction. The stage 34 has a moving mechanism such as a guide rail or a motor provided along the X direction, so that the stage 34 is located below the first cathode 31, the second cathode 32, and the third cathode 33 (-side in the Z direction) along the X direction. To move. In addition, in FIG. 5, the stage 34 shows the case where three substrates 10 can be mounted as an example. However, the stage 34 may be capable of mounting one substrate 10, two substrates 10, or three or more substrates 10. May be good.
In the following description, the position of the center of the substrate 10 is referred to as the center position C.

マスク35は、ステージ34のホルダーに設けられ、ステージ34上に載置された基板10を成膜する領域を制限する。マスク35は、矩形の開口351を有し、この開口351の範囲内において、基板10上に第1反射層11、第2反射層12、キャビティ層13、第1誘電体層14および第2誘電体層15が成膜される。マスク35は、例えばX方向に沿ったガイドレールやモーター等のマスク移動機構により、X方向に沿って移動する。
なお、マスク35は、基板10の表面(Z方向+側の面)から所定の距離(例えば3mm)離れた位置に設けられる。なお、上記の所定の距離は3mmに限られない。この距離(隙間)が大きいほど、後述するようにスパッタリングにより発生した粒子がこの隙間を通り抜け(回り込み)易くなるため、マスク35の開口部分境界において、成膜される層の膜厚変化はなだらかとなる。
The mask 35 is provided on the holder of the stage 34 and limits the area where the substrate 10 placed on the stage 34 is formed. The mask 35 has a rectangular opening 351 and within the range of the opening 351, the first reflective layer 11, the second reflective layer 12, the cavity layer 13, the first dielectric layer 14 and the second dielectric are on the substrate 10. The body layer 15 is formed. The mask 35 moves along the X direction by, for example, a mask moving mechanism such as a guide rail or a motor along the X direction.
The mask 35 is provided at a position separated from the surface of the substrate 10 (the surface on the + side in the Z direction) by a predetermined distance (for example, 3 mm). The above-mentioned predetermined distance is not limited to 3 mm. The larger the distance (gap), the easier it is for the particles generated by sputtering to pass through (wrap around) the gap, so that the film thickness change of the layer to be formed is gentle at the boundary of the opening portion of the mask 35. Become.

図6に、XY平面における、マスク35と基板10との位置関係を模式的に示す。図6(a)は、マスク35の開口351の内側に基板10の全領域が含まれるようにマスク35のX方向の位置が設定された場合を示す。図6(b)は、図6(a)に示す状態から、マスク移動機構によりマスク35がX方向−側に移動した場合を示す。基板10のうち基板10の中心からX方向+側の領域はマスク35により被覆され、基板10の中心位置CからX方向−側の領域がマスク35の開口351の内側に含まれる。この場合、基板10の中心位置CからX方向−側の領域に成膜を行うことができる。図6(c)は、図6(a)に示す状態から、マスク移動機構によりマスク35がX方向+側に移動した場合を示す。基板10の中心からX方向−側の領域はマスク35により被覆され、基板10の中心位置CからX方向+側の領域がマスク35の開口351の内側に含まれる。この場合、基板10の中心からX方向+側の領域に成膜を行うことができる。 FIG. 6 schematically shows the positional relationship between the mask 35 and the substrate 10 on the XY plane. FIG. 6A shows a case where the position of the mask 35 in the X direction is set so that the entire region of the substrate 10 is included inside the opening 351 of the mask 35. FIG. 6B shows a case where the mask 35 is moved in the X direction − side by the mask moving mechanism from the state shown in FIG. 6A. The region of the substrate 10 on the + side in the X direction from the center of the substrate 10 is covered with the mask 35, and the region on the − side in the X direction from the center position C of the substrate 10 is included inside the opening 351 of the mask 35. In this case, the film can be formed in the region on the X direction − side from the center position C of the substrate 10. FIG. 6C shows a case where the mask 35 is moved to the + side in the X direction by the mask moving mechanism from the state shown in FIG. 6A. The region on the X direction − side from the center of the substrate 10 is covered with the mask 35, and the region on the X direction + side from the center position C of the substrate 10 is included inside the opening 351 of the mask 35. In this case, the film can be formed in the region on the + side in the X direction from the center of the substrate 10.

図5の制御装置36は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体(例えばフラッシュメモリ等)に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、スパッタリング装置3の各部を制御するプロセッサーである。制御装置36は、移動機構を制御して、ステージ34の移動速度を制御する。制御装置36は、マスク移動機構を制御して、マスク35を移動させ、基板10上の成膜される領域の範囲を制御する。 The control device 36 of FIG. 5 includes a microprocessor and its peripheral circuits, and is a sputtering device by reading and executing a control program stored in advance in a storage medium (for example, a flash memory) (not shown). It is a processor that controls each part of 3. The control device 36 controls the moving mechanism to control the moving speed of the stage 34. The control device 36 controls the mask moving mechanism to move the mask 35 and control the range of the film-formed region on the substrate 10.

上述した構成を有するスパッタリング装置3により、次のようにして光学フィルタ1が製造される。なお、以下の説明においては、第1誘電体層14と第2誘電体層15とを有する光学フィルタ1を製造する場合を例に挙げて説明を行う。第1誘電体層14と第2誘電体層15とを有さない光学フィルタ1を製造する場合には、スパッタリング装置3は、以下の説明のうち、第1誘電体層14と第2誘電体層15とを成膜するための処理を行わないようにすればよい。
まず、スパッタリング装置3は基板10に第1誘電体層14を成膜する。基板10は、ステージ34に載置され、ホルダーにより固定される。制御装置36は、マスク移動機構を制御して、マスク35の開口351の内側に基板10の全領域が含まれるように(すなわち、図6(a)に示す位置関係が得られるように)、マスク35のX方向の位置を制御する。
The optical filter 1 is manufactured as follows by the sputtering apparatus 3 having the above-described configuration. In the following description, a case where the optical filter 1 having the first dielectric layer 14 and the second dielectric layer 15 is manufactured will be described as an example. In the case of manufacturing the optical filter 1 which does not have the first dielectric layer 14 and the second dielectric layer 15, the sputtering apparatus 3 includes the first dielectric layer 14 and the second dielectric layer in the following description. The process for forming the layer 15 may not be performed.
First, the sputtering apparatus 3 forms a first dielectric layer 14 on the substrate 10. The substrate 10 is placed on the stage 34 and fixed by a holder. The control device 36 controls the mask moving mechanism so that the entire region of the substrate 10 is included inside the opening 351 of the mask 35 (that is, the positional relationship shown in FIG. 6A can be obtained). The position of the mask 35 in the X direction is controlled.

マスク35の位置が定まると、制御装置36は、移動機構を制御して、ステージ34をX方向+側へ一定の速度で移動させる。ステージ34が第1カソード31の下部(Z方向−側)を通過することにより、基板10への第1誘電体層14の成膜が行われる。制御装置36は、一定の速度で移動していたステージ34が所定の位置に到達すると、移動機構を制御して、ステージ34のX方向+側への移動速度を増加させる。この場合、所定の位置とは、例えば、X方向において、ステージ34上の基板10の中心位置Cが第1カソード34の中心点と揃う位置である。なお、ステージ34のX方向の位置は、エンコーダー(不図示)により検出される。 When the position of the mask 35 is determined, the control device 36 controls the moving mechanism to move the stage 34 in the X direction + side at a constant speed. As the stage 34 passes through the lower part (Z direction − side) of the first cathode 31, the first dielectric layer 14 is formed on the substrate 10. When the stage 34, which has been moving at a constant speed, reaches a predetermined position, the control device 36 controls the moving mechanism to increase the moving speed of the stage 34 in the X direction + side. In this case, the predetermined position is, for example, a position where the center position C of the substrate 10 on the stage 34 is aligned with the center point of the first cathode 34 in the X direction. The position of the stage 34 in the X direction is detected by an encoder (not shown).

上記のようにステージ34の移動速度が制御されるため、上述したように、第1誘電体層14は、X方向+側ほど膜厚が厚くなるように成膜される。すなわち、ステージ34が一定の速度で移動している間、基板10のX方向+側の端部から徐々に成膜領域に曝されるため、基板10の中心位置Cが上記の所定の位置に到達した時点では、基板10のX方向+側の端部の成膜時間が最も長く、基板10のX方向−側の端部の成膜時間が最も短くなる。このため、基板10のX方向+側での膜厚は、基板10のX方向−側での膜厚よりも厚くなる。 Since the moving speed of the stage 34 is controlled as described above, as described above, the first dielectric layer 14 is formed so that the film thickness becomes thicker toward the + side in the X direction. That is, while the stage 34 is moving at a constant speed, the film formation region is gradually exposed from the X-direction + side end of the substrate 10, so that the center position C of the substrate 10 is set to the above-mentioned predetermined position. At the time of reaching, the film forming time of the end portion on the X direction + side of the substrate 10 is the longest, and the film forming time of the end portion on the X direction − side of the substrate 10 is the shortest. Therefore, the film thickness of the substrate 10 on the X direction + side is thicker than the film thickness of the substrate 10 on the X direction − side.

ステージ34の速度が増加することにより、ステージ34の速度が増加後に基板10の中心位置CからX方向−側の領域が成膜領域に曝される時間は、ステージ34の速度が増加する前に基板10の中心位置CからX方向+側の領域が成膜領域に曝される時間よりも短い。すなわち、基板10上において、ステージ34の速度が増加した後に基板10の中心位置CからX方向−側の領域に成膜される膜厚は、ステージ34の速度が一定のときに基板10の中心位置CからX方向+側の領域に成膜された膜厚よりも薄くなる。これにより、基板10上には、第1誘電体層14が、X方向+側ほど膜厚が厚くなるように成膜される。
なお、制御装置36は、基板10上に成膜する膜厚に基づいて、ステージ34の移動速度を設定する。膜厚と移動速度との関係は、予め各種試験やシミュレーション等により得られた結果に基づいて関連付けされたデータとして制御装置36の所定の記憶装置(不図示)に記憶され、成膜を行う際に制御装置36がこのデータを参照して移動速度を決定するとよい。
As the speed of the stage 34 increases, the time during which the region on the X direction − side from the center position C of the substrate 10 is exposed to the film formation region after the speed of the stage 34 increases is before the speed of the stage 34 increases. The region on the + side in the X direction from the center position C of the substrate 10 is shorter than the time exposed to the film formation region. That is, on the substrate 10, the film thickness formed in the region on the X direction − side from the center position C of the substrate 10 after the speed of the stage 34 increases is the center of the substrate 10 when the speed of the stage 34 is constant. It is thinner than the film thickness formed in the region on the + side in the X direction from the position C. As a result, the first dielectric layer 14 is formed on the substrate 10 so that the film thickness becomes thicker toward the + side in the X direction.
The control device 36 sets the moving speed of the stage 34 based on the film thickness formed on the substrate 10. The relationship between the film thickness and the moving speed is stored in a predetermined storage device (not shown) of the control device 36 as data associated with the results obtained in advance by various tests, simulations, etc., and when the film is formed. The control device 36 may refer to this data to determine the moving speed.

次に、スパッタリング装置3は、第1誘電体層14の上部に第1反射層11を成膜する。すなわち、制御装置36は、マスク移動機構を制御して、マスク35の開口351の内側に基板10の中心位置CからX方向−側の領域が含まれるように(すなわち、図6(b)に示す位置関係となるように)、マスク35をX方向−側へ移動させる。マスク35と基板10との位置関係が図6(b)に示すように設定されると、制御装置36は、ステージ34を一定の速度にてX方向+側へ移動させる。ステージ34が第2カソード32の下部(Z方向−側)を通過することにより、基板10のうちX方向−側の半分の領域に対してAg層が成膜される。ステージ34の移動速度は一定であるため、成膜されるAg層の膜厚は一定である。なお、基板10の表面とマスク35とはZ方向に所定の距離だけ離れているので、この間隔を介してAgの粒子が基板10の中心位置CからX方向+側の領域の一部に回り込む。 Next, the sputtering apparatus 3 forms a first reflective layer 11 on the upper portion of the first dielectric layer 14. That is, the control device 36 controls the mask moving mechanism so that the region on the X direction − side from the center position C of the substrate 10 is included inside the opening 351 of the mask 35 (that is, in FIG. 6B). The mask 35 is moved in the X direction − side so as to have the positional relationship shown. When the positional relationship between the mask 35 and the substrate 10 is set as shown in FIG. 6B, the control device 36 moves the stage 34 in the X direction + side at a constant speed. As the stage 34 passes through the lower part (Z direction − side) of the second cathode 32, the Ag layer is formed on the half region of the substrate 10 on the X direction − side. Since the moving speed of the stage 34 is constant, the film thickness of the Ag layer to be formed is constant. Since the surface of the substrate 10 and the mask 35 are separated by a predetermined distance in the Z direction, Ag particles wrap around a part of the region on the + side in the X direction from the center position C of the substrate 10 through this distance. ..

Ag層の成膜が終了すると、制御装置36は、マスク移動機構を制御して、マスク35の開口351の内側に基板10の中心位置CからX方向+側の領域が含まれるように(すなわち、図6(c)に示す位置関係となるように)、マスク35をX方向+側へ移動させる。マスク35と基板10との位置関係が図6(c)に示すように設定されると、制御装置36は、ステージ34を一定の速度にてX方向+側へ移動させる。ステージ34が第3カソード33の下部(Z方向−側)を通過することにより、基板10のうち中心位置CからX方向+側の領域に対してCu層が成膜される。ステージ34の移動速度は一定であるため、成膜されるCu層の膜厚は一定である。なお、基板10の表面とマスク35とはZ方向に所定の距離だけ離れているので、この間隔を介してCuの粒子が基板10の中心位置CからX方向−側の領域の一部に回り込む。これにより、Agの粒子とCuの粒子とが回り込んだ領域では、Ag層とCu層との積層膜が成膜される。 When the film formation of the Ag layer is completed, the control device 36 controls the mask moving mechanism so that the region on the + side in the X direction from the center position C of the substrate 10 is included inside the opening 351 of the mask 35 (that is,). , The mask 35 is moved in the X direction + side so as to have the positional relationship shown in FIG. 6 (c). When the positional relationship between the mask 35 and the substrate 10 is set as shown in FIG. 6C, the control device 36 moves the stage 34 in the X direction + side at a constant speed. As the stage 34 passes through the lower part (Z direction − side) of the third cathode 33, a Cu layer is formed on the region of the substrate 10 on the X direction + side from the center position C. Since the moving speed of the stage 34 is constant, the film thickness of the Cu layer to be formed is constant. Since the surface of the substrate 10 and the mask 35 are separated by a predetermined distance in the Z direction, Cu particles wrap around a part of the region on the X direction − side from the center position C of the substrate 10 through this distance. .. As a result, a laminated film of the Ag layer and the Cu layer is formed in the region where the Ag particles and the Cu particles wrap around.

上記のようにマスク35の位置を制御することにより、基板10上に、Cu層が成膜される第1領域11−1と、Ag層が成膜される第2領域11−2と、Ag層とCu層とが積層される第3領域11−3とを有する第1反射層11が形成される。上記の通り、第2カソード32および第3カソード33の下部を通過するステージ34の移動速度が一定であるため、第1反射層11の膜厚は一定となる。なお、Ag粒子はX方向+側に向けて回り込むことによりAg層は成膜され、Cu粒子はX方向−側に回り込むことによりCu層は成膜される。このため、第3領域11−3において、X方向+側ほどAg層は薄く、逆に、X方向−側ほどCu層は薄い。 By controlling the position of the mask 35 as described above, the first region 11-1 on which the Cu layer is formed, the second region 11-2 on which the Ag layer is formed, and Ag are formed on the substrate 10. The first reflective layer 11 having the third region 11-3 on which the layer and the Cu layer are laminated is formed. As described above, since the moving speed of the stage 34 passing through the lower parts of the second cathode 32 and the third cathode 33 is constant, the film thickness of the first reflective layer 11 is constant. The Ag particles wrap around in the X direction + side to form an Ag layer, and the Cu particles wrap around in the X direction − side to form a Cu layer. Therefore, in the third region 11-3, the Ag layer is thinner toward the + side in the X direction, and conversely, the Cu layer is thinner toward the − side in the X direction.

第1反射層11の成膜が終了すると、ステージ34を再び第1カソード31の下部を通過させることにより、キャビティ層13を成膜する。キャビティ層13を成膜する際も、制御装置36は、第1誘電体層14を成膜する場合と同様にしてステージ34の移動速度を制御して、膜厚がX方向+側ほど厚いキャビティ層13を成膜する。その後、制御装置36は、ステージ34を第2カソード32および第3カソード33の下部を通過させ、キャビティ層13上に第2反射層12を成膜する。このとき、制御装置36は、第1反射層11を成膜したときと同様にしてマスク35の位置を制御することにより、第2反射層12は、Cu層が成膜される第1領域12−1と、Ag層が成膜される第2領域12−2と、Ag層とCu層とが積層される第3領域12−3とを有するように形成される。第2反射層12においても、X方向+側に回り込むAg粒子とX方向−側に回り込むCu粒子とにより、第3領域12−3において、X方向+側ほどAg層は薄く、X方向−側ほどCu層は薄い。
第2反射層12の成膜が終了すると、ステージ34を再び第1カソード31の下部を通過させることにより、第2誘電体層15を成膜する。第2誘電体層15を成膜する際も、制御装置36は、第1誘電体層14を成膜する場合と同様にしてステージ34の移動速度を制御して、膜厚がX方向+側ほど厚い第2誘電体層15を成膜する。
When the film formation of the first reflective layer 11 is completed, the cavity layer 13 is formed by passing the stage 34 through the lower part of the first cathode 31 again. When the cavity layer 13 is formed, the control device 36 controls the moving speed of the stage 34 in the same manner as in the case of forming the first dielectric layer 14, and the cavity whose film thickness is thicker in the X direction + side. The layer 13 is formed. After that, the control device 36 passes the stage 34 through the lower parts of the second cathode 32 and the third cathode 33, and forms the second reflective layer 12 on the cavity layer 13. At this time, the control device 36 controls the position of the mask 35 in the same manner as when the first reflective layer 11 is formed, so that the second reflective layer 12 is the first region 12 on which the Cu layer is formed. -1, a second region 12-2 on which the Ag layer is formed, and a third region 12-3 on which the Ag layer and the Cu layer are laminated are formed. Also in the second reflective layer 12, the Ag particles wrapping around in the X direction + side and the Cu particles wrapping around in the X direction − side make the Ag layer thinner toward the X direction + side in the third region 12-3, and the X direction − side. The Cu layer is so thin.
When the film formation of the second reflective layer 12 is completed, the second dielectric layer 15 is formed by passing the stage 34 through the lower part of the first cathode 31 again. When the second dielectric layer 15 is formed, the control device 36 controls the moving speed of the stage 34 in the same manner as when the first dielectric layer 14 is formed, and the film thickness is on the + side in the X direction. A moderately thick second dielectric layer 15 is formed.

なお、上述した説明においては、スパッタリング装置3が、図5に示すように、X方向に沿って一直線上に配置された第1カソード31、第2カソード32および第3カソード33を有する場合を例に挙げたがこの例に限定されない。例えば、図7に示すように、スパッタリング装置3が、円周に沿って配置された第1カソード31と、第2カソード32と、第3カソード33とを有してよい。この場合、制御装置36は、ステージ34を円周(例えば、図7に示す矢印A1)に沿って移動させることにより、基板10上に成膜を行うことができる。
また、上述した説明においては、スパッタリング装置3は、基板10を第1カソード31、第2カソード32および第3カソード33の下部(Z方向−側)にて移動させながら成膜する、いわゆるスパッタリングダウンの構成を有する。しかし、スパッタリング装置3は、基板10を第1カソード31、第2カソード32および第3カソード33の上部(Z方向+側)にて移動させながら成膜するスパッタリングアップの構成であってもよいし、あるいは、基板10に対して横方向から成膜するサイドスパッタリングの構成であってもよい。
In the above description, as shown in FIG. 5, the sputtering apparatus 3 has a first cathode 31, a second cathode 32, and a third cathode 33 arranged in a straight line along the X direction as an example. However, it is not limited to this example. For example, as shown in FIG. 7, the sputtering apparatus 3 may have a first cathode 31, a second cathode 32, and a third cathode 33 arranged along the circumference. In this case, the control device 36 can form a film on the substrate 10 by moving the stage 34 along the circumference (for example, the arrow A1 shown in FIG. 7).
Further, in the above description, the sputtering apparatus 3 forms a film while moving the substrate 10 at the lower part (Z direction − side) of the first cathode 31, the second cathode 32, and the third cathode 33, that is, so-called sputtering down. It has the structure of. However, the sputtering apparatus 3 may have a sputtering-up configuration in which the substrate 10 is formed by moving the substrate 10 on the upper part (Z direction + side) of the first cathode 31, the second cathode 32, and the third cathode 33. Alternatively, it may have a side sputtering configuration in which a film is formed on the substrate 10 from the lateral direction.

なお、上述したスパッタリング装置3はマグネトロンカソードを備えたマグネトロンスパッタリング装置である場合を例示したが、イオンビームスパッタリング装置でもよい。
図8を参照しながら、イオンビームスパッタリング装置300による光学フィルタ1の製造方法について説明する。図8(a)は、イオンビームスパッタリング装置300の構成の一例を模式的に示す概略構成図である。イオンビームスパッタリング装置300は、基板10を載置するステージ310と、領域制限用マスク308と、膜厚調整用マスク309と、ターゲット部313と、ビーム出射部314と、制御装置315と、を有する。
なお、図8(a)においては、領域制限用マスク308と膜厚調整用マスク309とのZ方向の配置に関して、膜厚調整用マスク309がターゲット部313に近い側に配置された例を示しているが、領域制限用マスク308がターゲット部313に近い側に配置されてもよい。
Although the above-mentioned sputtering apparatus 3 is an example of a magnetron sputtering apparatus provided with a magnetron cathode, an ion beam sputtering apparatus may also be used.
A method of manufacturing the optical filter 1 by the ion beam sputtering apparatus 300 will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a schematic configuration diagram schematically showing an example of the configuration of the ion beam sputtering apparatus 300. The ion beam sputtering apparatus 300 includes a stage 310 on which the substrate 10 is placed, a region limiting mask 308, a film thickness adjusting mask 309, a target portion 313, a beam emitting portion 314, and a control device 315. ..
Note that FIG. 8A shows an example in which the film thickness adjusting mask 309 is arranged closer to the target portion 313 with respect to the arrangement of the area limiting mask 308 and the film thickness adjusting mask 309 in the Z direction. However, the area limiting mask 308 may be arranged on the side closer to the target portion 313.

ビーム出射部314は、ターゲット部313へ向けて(図8(a)においては矢印A2に示す方向)イオンビームを出射する。
ターゲット部313は、第1ターゲット313−1と、第2ターゲット313−2と、第3ターゲット313−3とを回転可能に有する。第1ターゲット313−1はアルミナ(Al)、第2ターゲット313−2は銀(Ag)、第3ターゲット313−3は銅(Cu)によりそれぞれ構成される。ターゲット部313は、ビーム出射部314からのイオンビームを照射してスパッタリングを行うターゲットを、第1ターゲット313−1(アルミナ)、第2ターゲット313−2(Ag)および第3ターゲット313−3(Cu)のうちから選択可能な構成を有する。具体的には、ターゲット部313は、モーター等の駆動機構(不図示)により、X軸に平行な回転軸Arを中心に回転することにより、ビーム出射部314が照射されるターゲットを切り替える。
The beam emitting unit 314 emits an ion beam toward the target unit 313 (direction indicated by arrow A2 in FIG. 8A).
The target unit 313 has a first target 313-1, a second target 313-2, and a third target 313-3 rotatably. The first target 313-1 is composed of alumina (Al 2 O 3 ), the second target 313-2 is composed of silver (Ag), and the third target 313-3 is composed of copper (Cu). The target unit 313 uses the first target 313-1 (alumina), the second target 313-2 (Ag), and the third target 313-3 (3rd target 313-3) to irradiate the ion beam from the beam emitting unit 314 for sputtering. It has a configuration that can be selected from Cu). Specifically, the target unit 313 switches the target to which the beam emitting unit 314 is irradiated by rotating around the rotation axis Ar parallel to the X axis by a drive mechanism (not shown) such as a motor.

イオンビームの照射を受けてターゲット部313から出射した粒子はZ方向−側(図8(a)においては矢印A3)に向けて進み、ステージ310に載置された基板10の表面に成膜される。
図8(b)は、Z方向+側から見たステージ310と、ステージ310に載置された基板10とを模式的に示す。ステージ310は、ターゲット部313側(図8(a)、(b)に示す例ではZ方向+側)の面に基板10を載置する。基板10はホルダー(不図示)によりステージ310に固定される。ステージ310はZ軸に平行な回転軸Azを有し、モーター等の回転機構(不図示)により回転する。ステージ310に載置された基板10は、ステージ310の回転とともに回転する。本実施の形態においては、基板10は、基板10の長手方向がステージ310の回転軸Azからの放射方向(径方向)に沿うように載置される。なお、図8(b)に示す例においては、2つの基板10がステージ310に載置された場合を示しているが、3つ以上の基板10がステージ310に載置されてもよい。ステージ310の回転はターゲット部313からのスパッタ粒子を成膜する際に行われる。
The particles emitted from the target portion 313 after being irradiated by the ion beam proceed in the Z direction − side (arrow A3 in FIG. 8A), and are formed on the surface of the substrate 10 mounted on the stage 310. To.
FIG. 8B schematically shows the stage 310 viewed from the + side in the Z direction and the substrate 10 mounted on the stage 310. In the stage 310, the substrate 10 is placed on the surface on the target portion 313 side (Z direction + side in the example shown in FIGS. 8A and 8B). The substrate 10 is fixed to the stage 310 by a holder (not shown). The stage 310 has a rotation axis Az parallel to the Z axis, and is rotated by a rotation mechanism (not shown) such as a motor. The substrate 10 mounted on the stage 310 rotates with the rotation of the stage 310. In the present embodiment, the substrate 10 is placed so that the longitudinal direction of the substrate 10 is along the radial direction (diameter direction) from the rotation axis Az of the stage 310. In the example shown in FIG. 8B, the case where two substrates 10 are mounted on the stage 310 is shown, but three or more substrates 10 may be mounted on the stage 310. The rotation of the stage 310 is performed when the sputtered particles from the target portion 313 are formed.

領域制限用マスク308は、第1領域制限用マスク308Aと、第2領域制限用マスク308B(図8(c)参照)とを有し、ステージ310のホルダーに着脱可能に設けられる。領域制限用マスク308は、基板10に第1反射層11と第2反射層12とを成膜する際に装着される。領域制限用マスク308の中心は、ステージ310の回転軸Azと一致させるように配置され、ステージ310とともに回転する。領域制限用マスク308は、ガイドレールやモーター等の駆動機構により装着されてもよいし、ユーザにより手動で装着されてもよい。
なお、領域制限用マスク308は、図6を参照して説明したスパッタリング装置が有するマスク35と同様に、基板10の表面から所定の距離離れた位置に設けられる。
The area limiting mask 308 has a first area limiting mask 308A and a second area limiting mask 308B (see FIG. 8C), and is detachably provided on the holder of the stage 310. The region limiting mask 308 is attached when the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 are formed on the substrate 10. The center of the region limiting mask 308 is arranged so as to coincide with the rotation axis Az of the stage 310, and rotates together with the stage 310. The area limiting mask 308 may be attached by a drive mechanism such as a guide rail or a motor, or may be manually attached by the user.
The area limiting mask 308 is provided at a position separated from the surface of the substrate 10 by a predetermined distance, similarly to the mask 35 included in the sputtering apparatus described with reference to FIG.

図8(c)に、Z方向+側から見た場合の第1領域制限用マスク308Aおよび第2領域制限用マスク308Bの外観と、ステージ310と、基板10とを示す。第1領域制限用マスク308Aは、例えば矩形状の部材であり、ステージ310に載置された基板10のうち、基板10の中心から回転軸Azに近い側の領域を遮蔽する。第2領域制限用マスク308Bは、例えば円板状の部材のうちステージ310に載置された基板10の中心から回転軸Azに近い側の領域に矩形状の開口部308B1を有し、基板10のうち基板10の中心から回転軸Azとは逆側の領域を遮蔽する。 FIG. 8C shows the appearance of the first region limiting mask 308A and the second region limiting mask 308B when viewed from the + side in the Z direction, the stage 310, and the substrate 10. The first region limiting mask 308A is, for example, a rectangular member, and shields a region of the substrate 10 mounted on the stage 310 on the side closer to the rotation axis Az from the center of the substrate 10. The second region limiting mask 308B has, for example, a rectangular opening 308B1 in a region close to the rotation axis Az from the center of the substrate 10 mounted on the stage 310 among the disk-shaped members, and the substrate 10 Of the above, the region opposite to the rotation axis Az is shielded from the center of the substrate 10.

膜厚調整用マスク309は、第1マスク311と第2マスク312(図8(d)参照)とを有し、ステージ310とターゲット部313との間に着脱可能に設けられ、ステージ310に載置された基板10に形成される各層の膜厚を調整する。第1マスク311および第2マスク312の中心は共に、ステージ310の回転軸Azと一致させるように配置される。第1マスク311と第2マスク312とは、ガイドレールやモーター等の駆動機構により装着されてもよいし、ユーザにより手動で装着されてもよい。
なお、上記の説明ではステージ310が回転するものに代えて、第1マスク311と第2マスク312とが回転可能な構成を有してもよいし、ステージ310と第1マスク311と第2マスク312とが回転可能な構成を有してもよい。
The film thickness adjusting mask 309 has a first mask 311 and a second mask 312 (see FIG. 8D), is detachably provided between the stage 310 and the target portion 313, and is mounted on the stage 310. The film thickness of each layer formed on the placed substrate 10 is adjusted. Both the centers of the first mask 311 and the second mask 312 are arranged so as to coincide with the rotation axis Az of the stage 310. The first mask 311 and the second mask 312 may be attached by a drive mechanism such as a guide rail or a motor, or may be manually attached by the user.
In the above description, instead of rotating the stage 310, the first mask 311 and the second mask 312 may have a rotatable configuration, or the stage 310, the first mask 311 and the second mask may be rotatable. The 312 may have a rotatable configuration.

次に、第1マスク311と第2マスク312について詳細に説明する。イオンビームの照射を受けてターゲット部313から出射する粒子の密度は、ステージ310上において回転軸Azに近いほど大きくなる傾向がある。したがって、第1マスク311または第2マスク312を用いない場合には、基板10の表面に成膜される膜厚は、ステージ310の回転軸Azに近い側ほど厚くなるように傾斜する傾向がある。以後の説明では、この傾向を傾斜傾向と呼ぶ。 Next, the first mask 311 and the second mask 312 will be described in detail. The density of the particles emitted from the target unit 313 after being irradiated by the ion beam tends to increase as it approaches the rotation axis Az on the stage 310. Therefore, when the first mask 311 or the second mask 312 is not used, the film thickness formed on the surface of the substrate 10 tends to be inclined so as to be thicker toward the side closer to the rotation axis Az of the stage 310. .. In the following description, this tendency will be referred to as a gradient tendency.

図8(d)に、第1マスク311と第2マスク312の外観形状の一例を模式的に示す。第1マスク311と第2マスク312は、例えば円板状の部材の一部の領域を切り欠いた形状に作製される。第1マスク311と第2マスク312は、それぞれ遮蔽部311a1、311a2、312a1、312a2と、開口部311b1、311b2、312b1、312b2とを有する。第1マスク311においては、遮蔽部311a1と開口部311b1の境界の311cは、第1マスク311の中心から径方向に直線状に作製される。遮光部311a1と開口部311b2との境界311dは、第1マスク311の中心から径方向に曲線状に作製される。境界311dの形状は、遮蔽部311a1を扇状の形状311e(図8(d)に破線で示す)とした場合と比較して、第1マスク311の中心に近い領域ほど円周方向の見込み角が小さくなるように作製される。遮光部311a2と、開口部311b1および311b2との境界も同様の形状を有する。すなわち、第1マスク311の中心に近い位置(すなわち、ステージ310の回転軸Azの近傍)ほど、開口部311b1、311b2は、開口を扇状とした場合と比較して、円周方向の見込み角が大きい。このため、第1マスク311の中心に近い位置ほどターゲット部313からのスパッタ粒子に曝される時間が長くなり、上記の傾斜傾向はさらに助長されて、回転するステージ310に載置された基板10のうち、回転軸Azに近い領域ほど成膜される膜厚はさらに厚くなる。これにより、所望の膜厚傾斜を得ることが可能となる。 FIG. 8D schematically shows an example of the appearance shapes of the first mask 311 and the second mask 312. The first mask 311 and the second mask 312 are produced, for example, in a shape in which a part of a region of a disk-shaped member is cut out. The first mask 311 and the second mask 312 have shielding portions 311a1, 311a2, 312a1, 312a2 and openings 311b1, 311b2, 312b1, 312b2, respectively. In the first mask 311 the boundary 311c between the shielding portion 311a1 and the opening 311b1 is formed linearly in the radial direction from the center of the first mask 311. The boundary 311d between the light-shielding portion 311a1 and the opening 311b2 is formed in a radial direction from the center of the first mask 311. As for the shape of the boundary 311d, as compared with the case where the shielding portion 311a1 has a fan-shaped shape 311e (shown by a broken line in FIG. 8D), the region closer to the center of the first mask 311 has a viewing angle in the circumferential direction. It is made to be small. The boundary between the light-shielding portion 311a2 and the openings 311b1 and 311b2 has a similar shape. That is, the closer to the center of the first mask 311 (that is, the vicinity of the rotation axis Az of the stage 310), the more the openings 311b1 and 311b2 have a viewing angle in the circumferential direction as compared with the case where the openings are fan-shaped. large. Therefore, the closer to the center of the first mask 311 is, the longer the time of exposure to the sputtered particles from the target portion 313 becomes longer, and the above-mentioned inclination tendency is further promoted, and the substrate 10 placed on the rotating stage 310 is further promoted. Of these, the closer the region is to the rotation axis Az, the thicker the film thickness is. This makes it possible to obtain a desired film thickness inclination.

第2マスク312においては、遮蔽部312a1と開口部312b1の境界312cは、第2マスク312の中心から径方向に沿って伸びる直線状に作製される。遮光部312a1と開口部312b2との境界312dは、第2マスク312の中心から周へ向けて曲線状に作製される。境界312dの形状は、遮蔽部312a1を扇状の形状312e(図8(d)に破線で示す)とした場合と比較して、第2マスク312の中心に近い領域ほど円周方向の見込み角が大きくなるように作製される。遮光部312a2と、開口部312b1および312b2との境界も同様の形状を有する。すなわち、第2マスク312の中心に近い位置(すなわち、ステージ310の回転軸Azの近傍)ほど、開口部312b1、312b2は、開口を扇状とした場合と比較して、円周方向の見込み角が小さい。このため、第2マスク312の中心に近い位置ほどターゲット部313からのスパッタ粒子に曝される時間が短くなり、上記の傾斜傾向はキャンセルされて、回転するステージ310に載置された基板10の全域で成膜される膜厚がほぼ等しくなる。 In the second mask 312, the boundary 312c between the shielding portion 312a1 and the opening portion 312b1 is formed in a straight line extending along the radial direction from the center of the second mask 312. The boundary 312d between the light-shielding portion 312a1 and the opening 312b2 is formed in a curved shape from the center to the circumference of the second mask 312. As for the shape of the boundary 312d, as compared with the case where the shielding portion 312a1 has a fan-shaped shape 312e (shown by a broken line in FIG. 8D), the region closer to the center of the second mask 312 has a viewing angle in the circumferential direction. It is made to be large. The boundary between the light-shielding portion 312a2 and the openings 312b1 and 312b2 has a similar shape. That is, the closer to the center of the second mask 312 (that is, the vicinity of the rotation axis Az of the stage 310), the more the openings 312b1 and 312b2 have a viewing angle in the circumferential direction as compared with the case where the openings are fan-shaped. small. Therefore, the closer to the center of the second mask 312, the shorter the time of exposure to the sputtered particles from the target portion 313, the above-mentioned inclination tendency is canceled, and the substrate 10 placed on the rotating stage 310 The film thickness formed over the entire area is almost the same.

制御装置315は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体(例えばフラッシュメモリ等)に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、イオンビームスパッタリング装置300の各部を制御するプロセッサーである。制御装置315は、回転機構を制御してステージ310の回転を制御する。制御装置315は、駆動機構を制御して、ビーム出射部314に対向するターゲットを切り替える。 The control device 315 has a microprocessor and its peripheral circuits, and the ion beam sputtering device 300 by reading and executing a control program stored in advance in a storage medium (for example, a flash memory) (not shown). It is a processor that controls each part of. The control device 315 controls the rotation mechanism to control the rotation of the stage 310. The control device 315 controls the drive mechanism to switch the target facing the beam emitting unit 314.

上記の構成を有するイオンビームスパッタリング装置300による光学フィルタ1の製造は次のようにして行われる。
まず、第1誘電体層14が成膜される際には、制御装置315は、第1ターゲット313−1がビーム出射部314に対向するようにターゲット部313を回転させる。制御装置315は、回転機構を制御してステージ310を回転させる。領域制限用マスク308が取り外され、第1マスク311が装着され、第2マスク312が取り外された状態にて、制御装置315はビーム出射部314にイオンビームを出射させる。イオンビームの照射により第1ターゲット313から出射したスパッタ粒子は、第1マスク311の開口部311bを通過して、回転するステージ310の基板10に成膜される。上述したように、第1マスク311を用いる場合、回転するステージ310に載置された基板10のうち、回転軸Azに近い領域ほど膜厚が厚い所望の膜厚傾斜の第1誘電体層14が成膜される。
The optical filter 1 is manufactured by the ion beam sputtering apparatus 300 having the above configuration as follows.
First, when the first dielectric layer 14 is formed, the control device 315 rotates the target unit 313 so that the first target 313-1 faces the beam emitting unit 314. The control device 315 controls the rotation mechanism to rotate the stage 310. With the area limiting mask 308 removed, the first mask 311 attached, and the second mask 312 removed, the control device 315 emits an ion beam to the beam emitting unit 314. Sputtered particles emitted from the first target 313 by irradiation with an ion beam pass through the opening 311b of the first mask 311 and are formed on the substrate 10 of the rotating stage 310. As described above, when the first mask 311 is used, the first dielectric layer 14 having a desired film thickness inclination is thicker in the region closer to the rotation axis Az among the substrates 10 mounted on the rotating stage 310. Is formed.

次に、第1反射層11の成膜が行われる際には、制御装置315は、第2ターゲット313−2がビーム出射部314に対向するようにターゲット部313を回転させ、Agによる成膜が行われるようにする。第1領域制限用マスク308Aが装着され、第2領域制限用マスク308Bは取り外され、第1マスク311は取り外され、第2マスク312が装着された状態にて、制御装置315はビーム出射部314にイオンビームを出射させる。イオンビームの照射による第2ターゲット313−2からのスパッタ粒子が第2マスク312の開口部312bと第1領域制限用マスク308Aの外部とを通過して、回転するステージ310の基板10の第1誘電体層14上に成膜される。上述したように、第2マスク312を用いる場合、回転するステージ310に載置された基板10の全域で成膜される膜厚がほぼ等しくなる。このため、基板10において、基板10の中心位置Cから回転軸Azとは逆側の領域でほぼ等しい膜厚を有するAg層が成膜される。
なお、基板10の表面と領域制限用マスク308とはZ方向に所定の距離だけ離れているので、この間隔を介してAgの粒子が基板10の中心位置Cから回転軸Az側の領域の一部に回り込む。
Next, when the first reflective layer 11 is formed, the control device 315 rotates the target portion 313 so that the second target 313-2 faces the beam emitting portion 314, and the film is formed by Ag. To be done. With the first area limiting mask 308A attached, the second area limiting mask 308B removed, the first mask 311 removed, and the second mask 312 attached, the control device 315 uses the beam emitting unit 314. Ion beam is emitted. Sputtered particles from the second target 313-2 by irradiation with an ion beam pass through the opening 312b of the second mask 312 and the outside of the first region limiting mask 308A, and the first of the substrate 10 of the rotating stage 310 is rotated. A film is formed on the dielectric layer 14. As described above, when the second mask 312 is used, the film thickness formed over the entire area of the substrate 10 placed on the rotating stage 310 is substantially equal. Therefore, on the substrate 10, an Ag layer having a film thickness substantially equal to that of the region opposite to the rotation axis Az is formed from the center position C of the substrate 10.
Since the surface of the substrate 10 and the area limiting mask 308 are separated by a predetermined distance in the Z direction, the Ag particles are one of the regions on the rotation axis Az side from the center position C of the substrate 10 through this distance. Go around to the club.

Ag層が成膜されると、制御装置315は、第3ターゲット313−3がビーム出射部314に対向するようにターゲット部313を回転させ、Cuによる成膜が行われるようにする。Cuによる成膜を行う際には、第1領域制限用マスク308Aは取り外され、第2領域制限用マスク308Bが装着され、第1マスク311は取り外され、第2マスク312が装着された状態で成膜が行われる。これにより、イオンビームの照射による第3ターゲット313−3からのスパッタ粒子が、第2マスク312の開口部312bと第2領域制限用マスク308Bの開口部308B1とを通過して、回転するステージ310に載置された基板10の第1誘電体層14上に成膜される。これにより、基板10のうち、基板10の中心位置Cから回転軸Azに近い側の領域にほぼ等しい膜厚を有するCu層が成膜される。
なお、基板10の表面と領域制限用マスク308とはZ方向に所定の距離だけ離れているので、この間隔を介してCuの粒子が基板10の中心位置Cから回転軸Azとは逆側の領域の一部に回り込む。これにより、Agの粒子とCuの粒子とが回り込んだ領域では、Ag層とCu層との積層膜が成膜される。
このようにして、第1領域制限用マスク308Aと第2領域制限用マスク308Bとを切り替えて使用することにより、第1反射層11が成膜される。
キャビティ層13、第2誘電体層15は、第1誘電体層14を成膜するときと同様にして成膜される。第2反射層12は、第1反射層11を成膜するときと同様にして成膜される。
When the Ag layer is formed, the control device 315 rotates the target unit 313 so that the third target 313-3 faces the beam emitting unit 314 so that the film is formed by Cu. When forming a film with Cu, the first region limiting mask 308A is removed, the second region limiting mask 308B is attached, the first mask 311 is removed, and the second mask 312 is attached. Film formation is performed. As a result, the sputtered particles from the third target 313-3 due to the irradiation of the ion beam pass through the opening 312b of the second mask 312 and the opening 308B1 of the second region limiting mask 308B to rotate the stage 310. A film is formed on the first dielectric layer 14 of the substrate 10 placed on the substrate 10. As a result, a Cu layer having a film thickness substantially equal to that of the region of the substrate 10 on the side closer to the rotation axis Az from the center position C of the substrate 10 is formed.
Since the surface of the substrate 10 and the area limiting mask 308 are separated by a predetermined distance in the Z direction, Cu particles are separated from the center position C of the substrate 10 on the side opposite to the rotation axis Az through this distance. Go around a part of the area. As a result, a laminated film of the Ag layer and the Cu layer is formed in the region where the Ag particles and the Cu particles wrap around.
In this way, the first reflective layer 11 is formed by switching between the first region limiting mask 308A and the second region limiting mask 308B.
The cavity layer 13 and the second dielectric layer 15 are formed in the same manner as when the first dielectric layer 14 is formed. The second reflective layer 12 is formed in the same manner as when the first reflective layer 11 is formed.

上述した例においては、成膜方法としてスパッタリングを行う場合を説明した。しかし、本実施の形態においては、成膜方法としてスパッタリングを行うものに限定されず、要求される精度にて各層(第1反射層11、第2反射層12、キャビティ層13等)ごとの膜厚分布を制御可能な方法を適用することができれば、スパッタリング以外の成膜方法を採用してもよい。例えば、第1反射層11および第2反射層12の成膜には蒸着等を適用することができる。 In the above-mentioned example, the case where sputtering is performed as a film forming method has been described. However, in the present embodiment, the film thickness method is not limited to the one in which sputtering is performed, and a film for each layer (first reflective layer 11, second reflective layer 12, cavity layer 13, etc.) with required accuracy. If a method capable of controlling the thickness distribution can be applied, a film forming method other than sputtering may be adopted. For example, thin film deposition or the like can be applied to the film formation of the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12.

次に、上記のようにして製造された光学フィルタ1を有する分光検出器について説明する。
図9は、分光検出器としての分光測定装置40の一例を模式的に示す概略構成図である。図9(a)に示す分光測定装置40は、検出器41と、光学フィルタ1と、光学フィルタ1と検出器41との相対位置を変化させる駆動機構42と、制御装置43とを有する。本実施の形態の分光測定装置40では、光源(不図示)からの光ビームL(白色光)が試料9に照射され、照射された光ビームのうち試料9を透過した透過光が光学フィルタ1を介して検出器41に入射する。なお、本実施の形態においては、試料9の上流側(Z方向+側)には、420nmより短波長の光をカットするカットフィルタ(不図示)が設けられている。
なお、図9においては、検出器41の検出面と光学フィルタ1の基板10とに平行な面がXY平面となるようにX軸およびY軸を設定し、光ビームLの進行方向に沿ってZ軸を設定して説明を行う。なお、X軸は、光学フィルタ1の長手方向に沿って設定されている。
Next, a spectroscopic detector having the optical filter 1 manufactured as described above will be described.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram schematically showing an example of a spectroscopic measuring device 40 as a spectroscopic detector. The spectroscopic measurement device 40 shown in FIG. 9A includes a detector 41, an optical filter 1, a drive mechanism 42 for changing the relative positions of the optical filter 1 and the detector 41, and a control device 43. In the spectroscopic measuring apparatus 40 of the present embodiment, the sample 9 is irradiated with the light beam L (white light) from the light source (not shown), and the transmitted light transmitted through the sample 9 among the irradiated light beams is the optical filter 1. It is incident on the detector 41 via. In the present embodiment, a cut filter (not shown) that cuts light having a wavelength shorter than 420 nm is provided on the upstream side (Z direction + side) of the sample 9.
In FIG. 9, the X-axis and the Y-axis are set so that the surface parallel to the detection surface of the detector 41 and the substrate 10 of the optical filter 1 is an XY plane, and the X-axis and the Y-axis are set along the traveling direction of the light beam L. The Z axis is set and the explanation will be given. The X-axis is set along the longitudinal direction of the optical filter 1.

検出器41は、例えば、PINフォトダイオードやSiアバランシェ・フォトダイオード(SiAPD)等のシリコン検出器であり、試料9および光学フィルタ1を透過した光ビームを受光する。
駆動機構42は、光学フィルタ1を載置するステージと、ステージをX方向に沿って移動させるガイドレールやモーター等とを有する。駆動機構42は、ステージをX方向に沿って移動させることにより、光学フィルタ1をX方向に移動させる。これにより、駆動機構42は、X方向における検出器41に対する光学フィルタ1の相対位置を変化させる。
The detector 41 is, for example, a silicon detector such as a PIN photodiode or a Si avalanche photodiode (SiAPD), and receives a light beam transmitted through the sample 9 and the optical filter 1.
The drive mechanism 42 includes a stage on which the optical filter 1 is placed, a guide rail for moving the stage along the X direction, a motor, and the like. The drive mechanism 42 moves the optical filter 1 in the X direction by moving the stage along the X direction. As a result, the drive mechanism 42 changes the relative position of the optical filter 1 with respect to the detector 41 in the X direction.

制御装置43は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体(例えばフラッシュメモリ等)に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、上記の駆動機構42による光学フィルタ1の移動量を制御するプロセッサーである。光学フィルタ1がX方向に移動されることにより、試料9を透過した光ビームの光学フィルタ1への入射位置が光学フィルタ1の長手方向(X方向)に沿って変化する。上述したように、光学フィルタ1は、X方向に沿って透過帯の中心波長が変化する面内特性分布を有し、かつ第1反射層11や第2反射層12におけるn+1次の共振波長の光(例えば2次光)の吸収率がn次の共振波長の光(例えば1次光)の吸収率より大きい(すなわち、より高次の共振波長の光が透過しにくい)という特性を有する。このため、光学フィルタ1のX方向の位置が変化されるごとに、例えば、2次光の発生が抑制された状態で透過帯の異なる中心波長の光ビームが透過し、透過した光ビームは検出器41に入射する。これにより、2次光の影響を受けることなく、420nm〜950nmの範囲で試料9の透過率情報を取得することが可能になる。 The control device 43 includes a microprocessor and peripheral circuits thereof, and by reading and executing a control program stored in advance in a storage medium (for example, a flash memory) (not shown), the drive mechanism 42 described above. It is a processor that controls the movement amount of the optical filter 1 by. By moving the optical filter 1 in the X direction, the incident position of the light beam transmitted through the sample 9 on the optical filter 1 changes along the longitudinal direction (X direction) of the optical filter 1. As described above, the optical filter 1 has an in-plane characteristic distribution in which the central wavelength of the transmission band changes along the X direction, and has an n + 1th-order resonance wavelength in the first reflection layer 11 and the second reflection layer 12. It has the characteristic that the absorption rate of light (for example, secondary light) is larger than the absorption rate of light of nth-order resonance wavelength (for example, primary light) (that is, light of higher-order resonance wavelength is difficult to transmit). Therefore, each time the position of the optical filter 1 in the X direction is changed, for example, a light beam having a central wavelength with a different transmission band is transmitted in a state where the generation of secondary light is suppressed, and the transmitted light beam is detected. It is incident on the vessel 41. This makes it possible to acquire the transmittance information of the sample 9 in the range of 420 nm to 950 nm without being affected by the secondary light.

なお、分光測定装置40は、上記の構成に加えて光源の強度をモニターする構成を有することもできる。図9(b)は、この場合の分光測定装置40の一例を模式的に示す概略構成図である。
分光測定装置40は、図9(a)に示す検出器41と、光学フィルタ1と、駆動機構42と、制御装置43に加えて、強度検出用検出器44と、強度検出用光学フィルタ45と、強度検出用駆動機構46と、光分岐部47と、を有する。なお、この場合の分光測定装置40も、光分岐部47の上流側(Z方向+側)には、420nmより短波長の光をカットするカットフィルタ(不図示)が設けられている。
In addition to the above configuration, the spectroscopic measurement device 40 may have a configuration for monitoring the intensity of the light source. FIG. 9B is a schematic configuration diagram schematically showing an example of the spectroscopic measuring device 40 in this case.
The spectroscopic measurement device 40 includes a detector 41 shown in FIG. 9A, an optical filter 1, a drive mechanism 42, a control device 43, an intensity detection detector 44, and an intensity detection optical filter 45. It has an intensity detection drive mechanism 46 and an optical branching portion 47. The spectroscopic measurement device 40 in this case is also provided with a cut filter (not shown) on the upstream side (Z direction + side) of the optical branching portion 47 to cut light having a wavelength shorter than 420 nm.

光分岐部47は、例えばハーフミラーであり、試料9よりも上流側(Z方向+側)に配置される。光分岐部47は、光源からのレーザ光LをX方向+側とZ方向−側とに分岐する。強度検出用検出器44は、検出器41と同様のシリコン検出器であり、受光面がYZ平面に平行となるように配置される。強度検出用検出器44の前段(X方向−側)には、光学フィルタ1と同様の強度検出用光学フィルタ45が配置される。強度検出用光学フィルタ45は、強度検出用光学フィルタ45を載置するステージと、ステージをZ方向に沿って移動させるガイドレールやモーター等とを有する強度検出用駆動機構46により、Z方向に沿って移動する。上記の構成により、光分岐部47でX方向+側に反射された光ビームは、試料9を透過することなく、強度検出用光学フィルタ45を介して強度検出用検出器44へ入射する。 The optical branching portion 47 is, for example, a half mirror, and is arranged on the upstream side (Z direction + side) of the sample 9. The optical branching portion 47 branches the laser beam L from the light source into the + side in the X direction and the − side in the Z direction. The intensity detection detector 44 is a silicon detector similar to the detector 41, and is arranged so that the light receiving surface is parallel to the YZ plane. An intensity detection optical filter 45 similar to the optical filter 1 is arranged in the front stage (X direction − side) of the intensity detection detector 44. The intensity detection optical filter 45 is provided along the Z direction by an intensity detection drive mechanism 46 having a stage on which the intensity detection optical filter 45 is placed and a guide rail, a motor, or the like for moving the stage along the Z direction. And move. With the above configuration, the light beam reflected by the optical branching portion 47 in the X direction + side is incident on the intensity detection detector 44 through the intensity detection optical filter 45 without passing through the sample 9.

制御装置43は、強度検出用駆動機構46による強度検出用光学フィルタ45の移動量も制御する。強度検出用光学フィルタ45がZ方向に移動されることにより、光分岐部47にて分岐した光ビームの強度検出用光学フィルタ45への入射位置が強度検出用光学フィルタ45の長手方向(Z方向)に沿って変化する。制御装置43は、光学フィルタ1の移動量と、強度検出用光学フィルタ45の移動量とを制御して、光学フィルタ1を透過する光ビームの透過帯の中心波長と、強度検出用光学フィルタ45を透過する光ビームの透過帯の中心波長とを揃える。これにより、検出器41で検出される光ビームが有する透過帯の中心波長と同一の中心波長の光ビームが強度検出用検出器44により検出される。この結果、試料9を透過する光ビームが有する強度情報を、強度検出用検出器44の出力に基づいて取得することが可能になる。 The control device 43 also controls the amount of movement of the intensity detection optical filter 45 by the intensity detection drive mechanism 46. By moving the intensity detection optical filter 45 in the Z direction, the incident position of the light beam branched at the optical branching portion 47 on the intensity detection optical filter 45 is the longitudinal direction (Z direction) of the intensity detection optical filter 45. ) Changes. The control device 43 controls the movement amount of the optical filter 1 and the movement amount of the intensity detection optical filter 45, and controls the central wavelength of the transmission band of the light beam transmitted through the optical filter 1 and the intensity detection optical filter 45. Align with the center wavelength of the transmission band of the light beam that passes through. As a result, the intensity detection detector 44 detects the light beam having the same center wavelength as the center wavelength of the transmission band of the light beam detected by the detector 41. As a result, the intensity information of the light beam transmitted through the sample 9 can be acquired based on the output of the intensity detection detector 44.

上述した光学フィルタ1を有する分光検出器を撮像装置に適用することができる。
図10は、撮像装置としての分光カメラ50の一例を模式的に示す概略構成図である。図10(a)に示す分光カメラ50は、結像光学系51と、光学フィルタ1と、撮像素子52と、光学フィルタ1と撮像素子52との相対位置を変化させる駆動機構53と、制御装置54とを有する。本実施の形態の分光カメラ50では、被写体(不図示)からの光は結像光学系51を通過し、光学フィルタ1を介して撮像素子52に入射する。
なお、図10においては、撮像素子52の撮像面と光学フィルタ1の基板10とに平行な面がXY平面となるようにX軸およびY軸を設定し、被写体(不図示)からの光の進行方向に沿ってZ軸を設定して説明を行う。なお、X軸は、光学フィルタ1の長手方向に沿って設定されている。
The spectroscopic detector having the optical filter 1 described above can be applied to an imaging device.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram schematically showing an example of a spectroscopic camera 50 as an imaging device. The spectroscopic camera 50 shown in FIG. 10A includes an imaging optical system 51, an optical filter 1, an image sensor 52, a drive mechanism 53 that changes the relative positions of the optical filter 1 and the image sensor 52, and a control device. It has 54 and. In the spectroscopic camera 50 of the present embodiment, the light from the subject (not shown) passes through the imaging optical system 51 and enters the image sensor 52 via the optical filter 1.
In FIG. 10, the X-axis and the Y-axis are set so that the plane parallel to the image pickup surface of the image pickup element 52 and the substrate 10 of the optical filter 1 is an XY plane, and the light from the subject (not shown) is measured. The Z-axis is set along the traveling direction for explanation. The X-axis is set along the longitudinal direction of the optical filter 1.

結像光学系51は、被写体からの光を撮像素子52の撮像面上に結像させる。撮像素子52は、例えばCCDやCMOSにより構成される。撮像素子52は、XY平面上に二次元状に配置された複数の画素を有し、各画素により被写体からの光が光電変換されて生成された電気信号を出力する。
駆動機構53は、上述した分光測定装置40が有する駆動機構42と同様の構成を有し、撮像素子52の前段(Z方向+側)に配置される光学フィルタ1をX方向に移動させる。これにより、駆動機構53は、X方向における撮像素子52に対する光学フィルタ1の相対位置を変化させる。制御装置54は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体(例えばフラッシュメモリ等)に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、上記の駆動機構53による光学フィルタ1の移動量を制御する。
The imaging optical system 51 forms an image of light from the subject on the imaging surface of the image pickup device 52. The image sensor 52 is composed of, for example, CCD or CMOS. The image sensor 52 has a plurality of pixels arranged two-dimensionally on the XY plane, and outputs an electric signal generated by photoelectric conversion of light from a subject by each pixel.
The drive mechanism 53 has the same configuration as the drive mechanism 42 of the spectroscopic measurement device 40 described above, and moves the optical filter 1 arranged in the front stage (Z direction + side) of the image pickup device 52 in the X direction. As a result, the drive mechanism 53 changes the relative position of the optical filter 1 with respect to the image pickup device 52 in the X direction. The control device 54 includes a microprocessor and peripheral circuits thereof, and by reading and executing a control program stored in advance in a storage medium (for example, a flash memory) (not shown), the drive mechanism 53 described above. The amount of movement of the optical filter 1 is controlled by.

図10(a)に示す例では、光学フィルタ1のX方向に沿った位置X1を透過した光束L1は、撮像素子52のうちY方向に沿った所定の画素行C1に配置された複数の画素に入射する。同様に、光学フィルタ1の位置X2、X3を透過した光束L2、L3は、それぞれ画素行C2、C3に配置された画素に入射する。上述したように、光学フィルタ1は、X方向に沿って透過帯の中心波長が変化する面内特性分布を有しているため、画素行C1、C2、C3にそれぞれ入射する光束L1、L2、L3は透過帯の中心波長が異なる。すなわち、撮像素子52は、画素行ごとに異なる波長領域の光束を受光する。この場合も、光学フィルタ1により2次光の影響が低減されている。
撮像素子52は、上記のようにして受光した光を光電変換して電気信号を出力する。
In the example shown in FIG. 10A, the luminous flux L1 transmitted through the position X1 along the X direction of the optical filter 1 is a plurality of pixels arranged in a predetermined pixel row C1 along the Y direction of the image sensor 52. Incident in. Similarly, the luminous fluxes L2 and L3 transmitted through the positions X2 and X3 of the optical filter 1 are incident on the pixels arranged in the pixel rows C2 and C3, respectively. As described above, since the optical filter 1 has an in-plane characteristic distribution in which the central wavelength of the transmission band changes along the X direction, the luminous fluxes L1, L2, which are incident on the pixel rows C1, C2, and C3, respectively, L3 has a different central wavelength in the transmission band. That is, the image sensor 52 receives a light flux in a wavelength region different for each pixel row. In this case as well, the influence of the secondary light is reduced by the optical filter 1.
The image sensor 52 photoelectrically converts the light received as described above and outputs an electric signal.

分光カメラ50においては、光学フィルタ1と撮像素子52とのX方向における位置関係がわかっているので、画素行C1、C2、C3と光学フィルタ1上の位置X1、X2、X3との位置関係も既知である。これらの関係から、光束L1、L2、L3の波長領域を判別することができる。制御装置54は、例えばエンコーダー(不図示)により検出された光学フィルタ1の位置を示す情報を取得し、光学フィルタ1の位置X1を透過して画素行C1に入射した光束L1の波長領域を、光学フィルタ1の位置X1に基づいて判別する。制御装置54は、他の画素行に入射した光束の波長領域に対しても、同様に、それぞれの画素行に対応する光学フィルタ1の位置に基づいて判別する。制御装置54は、判別した光束の波長領域と、その光束が入射した画素行とを関連付けて透過波長情報を生成する。生成された透過波長情報は、撮像素子52から出力された電気信号と関連付けされて、メモリ等の記憶媒体(不図示)に一時的に格納される。 In the spectroscopic camera 50, since the positional relationship between the optical filter 1 and the image pickup element 52 in the X direction is known, the positional relationship between the pixel rows C1, C2, C3 and the positions X1, X2, X3 on the optical filter 1 is also known. It is known. From these relationships, the wavelength regions of the luminous fluxes L1, L2, and L3 can be discriminated. The control device 54 acquires information indicating the position of the optical filter 1 detected by, for example, an encoder (not shown), and transmits the position X1 of the optical filter 1 to the wavelength region of the luminous flux L1 incident on the pixel row C1. The determination is made based on the position X1 of the optical filter 1. Similarly, the control device 54 determines the wavelength region of the luminous flux incident on the other pixel rows based on the position of the optical filter 1 corresponding to each pixel row. The control device 54 generates transmission wavelength information by associating the determined wavelength region of the luminous flux with the pixel row on which the luminous flux is incident. The generated transmission wavelength information is associated with the electrical signal output from the image sensor 52 and is temporarily stored in a storage medium (not shown) such as a memory.

駆動機構53により光学フィルタ1がX方向に移動されると、撮像素子52の画素行C1に入射する光束L1は、光学フィルタ1のX方向の位置のうち図10(a)に示す位置X1とは異なる位置を透過する。撮像素子52の画素行C2、C3に入射する光束L2、L3についても、図10(a)に示す位置X2、X3とは異なる位置を透過する。これにより、光学フィルタ1を透過し画素行C1、C2、C3に入射した光束L1、L2、L3は、光学フィルタ1の移動が行われる前に透過したときの波長領域とは異なる波長領域の光束である。すなわち、光学フィルタ1のX方向の移動により、撮像素子52の各画素は、光学フィルタ1の移動前とは異なる中心波長領域の光束を受光する。撮像素子52は、画素行ごとに異なる波長領域の光束を受光して光電変換を行い、電気信号を出力する。 When the optical filter 1 is moved in the X direction by the drive mechanism 53, the luminous flux L1 incident on the pixel row C1 of the image sensor 52 is the position X1 shown in FIG. 10A among the positions of the optical filter 1 in the X direction. Is transparent to different positions. The luminous fluxes L2 and L3 incident on the pixel rows C2 and C3 of the image sensor 52 also pass through positions different from the positions X2 and X3 shown in FIG. 10A. As a result, the luminous fluxes L1, L2, and L3 transmitted through the optical filter 1 and incident on the pixel rows C1, C2, and C3 are the luminous fluxes in a wavelength region different from the wavelength region when transmitted before the movement of the optical filter 1 is performed. Is. That is, due to the movement of the optical filter 1 in the X direction, each pixel of the image sensor 52 receives a light flux in a central wavelength region different from that before the movement of the optical filter 1. The image sensor 52 receives light fluxes in different wavelength regions for each pixel row, performs photoelectric conversion, and outputs an electric signal.

制御装置54は、移動後の光学フィルタ1の位置を示す情報をエンコーダー等からの出力に基づいて取得し、この情報に基づいて、撮像素子52の各画素行に入射した光束の波長領域を判別する。制御装置54は、判別した光束の波長領域と、その光束が入射した画素行とを関連付けて透過波長情報を生成する。撮像素子52から出力された電気信号と関連付けされて、メモリ等の記憶媒体(不図示)に一時的に格納される。 The control device 54 acquires information indicating the position of the optical filter 1 after movement based on the output from the encoder or the like, and determines the wavelength region of the luminous flux incident on each pixel row of the image sensor 52 based on this information. To do. The control device 54 generates transmission wavelength information by associating the determined wavelength region of the luminous flux with the pixel row on which the luminous flux is incident. It is temporarily stored in a storage medium (not shown) such as a memory in association with the electric signal output from the image sensor 52.

上記の光学フィルタ1の位置を変更するごとに生成された電気信号に基づいて、ある波長領域における被写体の画像データが生成される。この場合、透過波長情報に基づいて、選択された波長領域の光束を受光した画素行の画素から出力された電気信号を抽出し、抽出した電気信号から被写体の画像データが生成される。これにより、光学フィルタ1の位置X1を透過した光束のみに基づく画像データや、位置X2を透過した光束のみに基づく画像データや、位置X3を透過した光束のみに基づく画像データが生成される。上記の処理は、分光カメラ50が有する画像処理部(不図示)が行ってもよいし、分光カメラ50とは異なる外部装置が有する画像処理部が行ってもよい。 Image data of the subject in a certain wavelength region is generated based on the electric signal generated each time the position of the optical filter 1 is changed. In this case, based on the transmitted wavelength information, an electric signal output from the pixels of the pixel row that has received the luminous flux in the selected wavelength region is extracted, and image data of the subject is generated from the extracted electric signal. As a result, image data based only on the luminous flux transmitted through the position X1 of the optical filter 1, image data based only on the luminous flux transmitted through the position X2, and image data based only on the luminous flux transmitted through the position X3 are generated. The above processing may be performed by an image processing unit (not shown) included in the spectroscopic camera 50, or may be performed by an image processing unit included in an external device different from the spectroscopic camera 50.

なお、上述した分光カメラ50においては、撮像素子52の近傍に光学フィルタ1を配置した場合を例に挙げたが、この例に限定されない。例えば、図10(b)の分光カメラ50の概略構成図に示すように、第1結像光学系51−1と第2結像光学系51−2とを有し、第1結像光学系51−1と第2結像光学系51−2との間に光学フィルタ1を配置してよい。この場合、光学フィルタ1は、第1結像光学系51−1の結像面の位置に配置される。第2結像光学系51−2は、第1結像光学系51−1の結像面の位置における像を撮像素子52上に結像する。分光カメラ50のその他の構成は、図10(a)に示す構成と同様である。 In the spectroscopic camera 50 described above, the case where the optical filter 1 is arranged in the vicinity of the image sensor 52 has been given as an example, but the present invention is not limited to this example. For example, as shown in the schematic configuration diagram of the spectroscopic camera 50 of FIG. 10B, it has a first imaging optical system 51-1 and a second imaging optical system 51-2, and has a first imaging optical system. The optical filter 1 may be arranged between the 51-1 and the second imaging optical system 51-2. In this case, the optical filter 1 is arranged at the position of the imaging surface of the first imaging optical system 51-1. The second imaging optical system 51-2 forms an image on the image pickup device 52 at the position of the imaging surface of the first imaging optical system 51-1. Other configurations of the spectroscopic camera 50 are the same as those shown in FIG. 10 (a).

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)光学フィルタ1は、キャビティ層13と、キャビティ層13を挟んで対向する一対の第1反射層11および第2反射層12とを含むファブリペロー型共振器である。光学フィルタ1は、主面の少なくとも一つの方向に沿って透過帯の中心波長が変化する、面内特性分布を有するバンドパスフィルタである。光学フィルタ1は、主面内の、透過帯の中心波長が共振器のn次の共振波長に対応する位置において、一対の第1反射層11および第2反射層12のうち少なくとも一方の反射層における、共振器のn+1次の共振波長の光の吸収率が、共振器のn次の共振波長の光の吸収率よりも大きい。これにより、光学フィルタ1は2次以降の光をより多く吸収するため、2次以降の光の影響により透過可能となる波長領域が狭い範囲に制限されることを防ぐことができる。すなわち、光学フィルタ1は、2次以降の光の透過を抑制した状態にて、広い波長領域の光を透過させるバンドパスフィルタとして機能することができる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The optical filter 1 is a Fabry-Perot type resonator including a cavity layer 13 and a pair of first reflection layer 11 and second reflection layer 12 facing each other with the cavity layer 13 interposed therebetween. The optical filter 1 is a bandpass filter having an in-plane characteristic distribution in which the central wavelength of the transmission band changes along at least one direction of the main surface. The optical filter 1 has at least one of a pair of first reflective layer 11 and second reflective layer 12 at a position in the main surface where the central wavelength of the transmission band corresponds to the nth resonance wavelength of the resonator. The absorption rate of light at the n + 1th-order resonance wavelength of the resonator is larger than the absorption rate of light at the n-th order resonance wavelength of the resonator. As a result, since the optical filter 1 absorbs more light after the second order, it is possible to prevent the wavelength region that can be transmitted from being limited to a narrow range due to the influence of the light after the second order. That is, the optical filter 1 can function as a bandpass filter that transmits light in a wide wavelength region while suppressing the transmission of light from the second order onward.

(2)第1反射層11および第2反射層12の少なくとも一方は、銅(Cu)を含む。これにより、光学フィルタ1は、中心波長の長い光を透過させることができる。 (2) At least one of the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 contains copper (Cu). As a result, the optical filter 1 can transmit light having a long center wavelength.

(3)第1反射層11および第2反射層12の少なくとも一方は、銅(Cu)と銀(Ag)とを含み、透過帯の中心波長が長い光が透過する位置ほど、CuのAgに対する割合が多い。このため、光学フィルタ1は、中心波長の長い光が透過する位置と、中心波長が短い光が透過する位置とを、X方向に沿って異ならせることができる。透過させる光の中心波長に応じて、光を透過させる位置をX方向に沿って異ならせることにより、1つの光学フィルタ1を、短い波長領域の光から長い波長領域の光に渡って、2次以降の光の影響を抑制したバンドパスフィルタとして機能させることができる。 (3) At least one of the first reflective layer 11 and the second reflective layer 12 contains copper (Cu) and silver (Ag), and the position where light having a longer central wavelength of the transmission band is transmitted has a higher Cu Ag with respect to Ag. The ratio is high. Therefore, the optical filter 1 can make the position where the light having a long center wavelength is transmitted and the position where the light having a short center wavelength is transmitted different from each other along the X direction. By making the position of transmitting light different along the X direction according to the central wavelength of the transmitted light, one optical filter 1 is quadratic from light in a short wavelength region to light in a long wavelength region. It can function as a bandpass filter that suppresses the influence of subsequent light.

(4)Cu層とAg層とが積層されている。これにより、光学フィルタ1は、Cuにより共振する波長領域の光と、Agにより共振する波長領域の光とを透過させることができるので、広い波長領域の光を透過させるバンドパスフィルタとして機能することができる。 (4) The Cu layer and the Ag layer are laminated. As a result, the optical filter 1 can transmit light in a wavelength region resonating with Cu and light in a wavelength region resonating with Ag, and thus functions as a bandpass filter that transmits light in a wide wavelength region. Can be done.

(5)Cu層とAg層との少なくとも一方の膜厚が、主面2の一つの方向(X方向)に沿って傾斜している。これにより、第1反射膜11と第2反射膜12とにおいて、Cu層が成膜された第1領域11−1、12−1と、Ag層が成膜された第2領域11−2、12−2との境界となる第3領域11−3、12−3においても、X方向に沿って透過帯の中心波長を連続的に変化させることができる。 (5) The film thickness of at least one of the Cu layer and the Ag layer is inclined along one direction (X direction) of the main surface 2. As a result, in the first reflective film 11 and the second reflective film 12, the first regions 11-1 and 12-1 on which the Cu layer is formed and the second regions 11-2 on which the Ag layer is formed are formed. Also in the third regions 11-3 and 12-3, which are boundaries with 12-2, the central wavelength of the transmission band can be continuously changed along the X direction.

(6)分光測定装置40は、光学フィルタ1と、光学フィルタ1を透過した光を検出する検出器41と、を備える。これにより、可視光領域から近赤外領域にわたる広い範囲での波長の測定を、2次以降の光の影響が抑制された状態にて行うことができる。また、回折格子等を用いた従来の分光測定装置と比較して、簡易な構成で分光測定が可能となる。 (6) The spectroscopic measurement device 40 includes an optical filter 1 and a detector 41 that detects light transmitted through the optical filter 1. As a result, wavelength measurement in a wide range from the visible light region to the near infrared region can be performed in a state where the influence of the second and subsequent light is suppressed. Further, as compared with a conventional spectroscopic measuring device using a diffraction grating or the like, spectroscopic measurement can be performed with a simple configuration.

(7)分光測定装置40は、検出器41に対する光学フィルタ1の相対位置を、一つの方向に沿って変化させる駆動機構42を備える。光学フィルタ1の位置を移動させることにより、2次以降の光の影響が抑制された状態にて、細かい波長間隔ごとに分光測定が可能となる。 (7) The spectroscopic measurement device 40 includes a drive mechanism 42 that changes the relative position of the optical filter 1 with respect to the detector 41 along one direction. By moving the position of the optical filter 1, spectroscopic measurement can be performed at fine wavelength intervals while the influence of the second and subsequent light is suppressed.

(8)分光カメラ50は、結像光学系51と、二次元状に配置された画素を有する撮像素子52と、光学フィルタ1とを備える。これにより、可視光領域から近赤外領域にわたる広い範囲での波長の光に対して、2次以降の光の影響が抑制された状態にて撮像を行うことができる。 (8) The spectroscopic camera 50 includes an imaging optical system 51, an image sensor 52 having pixels arranged in two dimensions, and an optical filter 1. As a result, it is possible to perform imaging in a state in which the influence of the secondary and subsequent light is suppressed on the light having a wavelength in a wide range from the visible light region to the near infrared region.

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as long as the features of the present invention are not impaired, and other embodiments considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention. ..

1…光学フィルタ
10…基板
11…第1反射層
12…第2反射層
13…キャビティ層
40…分光測定装置
41…検出器
42…駆動機構
50…分光カメラ
51…結像光学系
52…撮像素子
53…駆動機構
1 ... Optical filter 10 ... Substrate 11 ... First reflective layer 12 ... Second reflective layer 13 ... Cavity layer 40 ... Spectral measuring device 41 ... Detector 42 ... Drive mechanism 50 ... Spectral camera 51 ... Imaging optical system 52 ... Image sensor 53 ... Drive mechanism

Claims (14)

キャビティ層と、前記キャビティ層を挟んで対向する一対の反射層とを含むファブリペロー型共振器を備えた光学フィルタであって、
前記光学フィルタは、主面の少なくとも一つの方向に沿って透過帯の中心波長が変化する、面内特性分布を有するバンドパスフィルタであり、
前記主面内の、前記透過帯の中心波長が前記共振器のn次の共振波長に対応する位置において、
前記一対の反射層のうち少なくとも一方の反射層における、前記共振器のn+1次の共振波長の光の吸収率が、前記共振器のn次の共振波長の光の吸収率よりも大きい、光学フィルタ。
An optical filter including a Fabry-Perot type resonator including a cavity layer and a pair of reflective layers facing each other across the cavity layer.
The optical filter is a bandpass filter having an in-plane characteristic distribution in which the central wavelength of the transmission band changes along at least one direction of the main surface.
At a position in the main surface where the central wavelength of the transmission band corresponds to the nth-order resonance wavelength of the resonator.
An optical filter in which the absorption rate of light having an n + 1th-order resonance wavelength of the resonator in at least one of the pair of reflection layers is larger than the absorption rate of light having an n-th order resonance wavelength of the resonator. ..
請求項1に記載の光学フィルタにおいて、
前記少なくとも一方の反射層がCuを含む、光学フィルタ。
In the optical filter according to claim 1,
An optical filter in which at least one of the reflective layers contains Cu.
請求項2に記載の光学フィルタにおいて、
前記少なくとも一方の反射層がCuとAgとを含み、前記透過帯の中心波長が長い位置における前記少なくとも一方の反射層ほど、前記Cuの前記Agに対する割合が多い、光学フィルタ。
In the optical filter according to claim 2,
An optical filter in which the at least one reflective layer contains Cu and Ag, and the ratio of the Cu to the Ag is higher in the at least one reflective layer at a position where the central wavelength of the transmission band is longer.
請求項3に記載の光学フィルタにおいて、
前記Cuと前記Agとが積層されている、光学フィルタ。
In the optical filter according to claim 3,
An optical filter in which the Cu and the Ag are laminated.
請求項4に記載の光学フィルタにおいて、
前記Cuと前記Agとの少なくとも一方の膜厚が、前記一つの方向に沿って傾斜している、光学フィルタ。
In the optical filter according to claim 4,
An optical filter in which the film thickness of at least one of the Cu and the Ag is inclined along the one direction.
請求項1から5までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記キャビティ層は誘電体である光学フィルタ。
In the optical filter according to any one of claims 1 to 5,
The cavity layer is an optical filter that is a dielectric material.
請求項1から6までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記透過帯の中心波長が380nm以上である、光学フィルタ。
The optical filter according to any one of claims 1 to 6.
An optical filter having a center wavelength of 380 nm or more in the transmission band.
請求項1から7までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記透過帯の中心波長が950nm以下である、光学フィルタ。
In the optical filter according to any one of claims 1 to 7.
An optical filter having a center wavelength of the transmission band of 950 nm or less.
請求項1から8までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記一つの方向が、前記主面上の一つの直線に沿った方向である、光学フィルタ。
In the optical filter according to any one of claims 1 to 8.
An optical filter in which the one direction is a direction along a straight line on the main surface.
請求項1から8までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記一つの方向が、前記主面上の一つの円弧に沿った方向である、光学フィルタ。
In the optical filter according to any one of claims 1 to 8.
An optical filter in which the one direction is along one arc on the main surface.
請求項1から10までのいずれか一項に記載の光学フィルタと、
前記光学フィルタを透過した光を検出する検出器と、を備えた分光検出器。
The optical filter according to any one of claims 1 to 10.
A spectroscopic detector comprising a detector for detecting light transmitted through the optical filter.
請求項11に記載の分光検出器において、
前記検出器に対する前記光学フィルタの相対位置を、前記一つの方向に沿って変化させる駆動機構を備える、分光検出器。
In the spectroscopic detector according to claim 11,
A spectroscopic detector comprising a driving mechanism that changes the relative position of the optical filter with respect to the detector along the one direction.
請求項11または12に記載の分光検出器において、
前記検出器が二次元撮像素子である、分光検出器。
In the spectroscopic detector according to claim 11 or 12.
A spectroscopic detector in which the detector is a two-dimensional image sensor.
請求項13に記載の分光検出器と、
結像光学系と、を備える分光カメラ。


The spectroscopic detector according to claim 13,
A spectroscopic camera equipped with an imaging optical system.


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JP7471340B2 (en) 2021-04-22 2024-04-19 三星電子株式会社 Spectral filter, image sensor, and electronic device

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