JP4672101B2 - 赤外フィルター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外域での光学薄膜である、赤外フィルター等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の赤外域用光学薄膜では、例えば特開平８−３３４６０３号公報のように、反射したい帯域を網羅するよう表面または裏面または両面に
[（Ｍ／２）Ｈ（Ｍ／２）]ｎ＾
または
[（Ｈ／２）Ｍ（Ｈ／２）]ｎ＾
(但し、Ｈは高屈折率物質、Ｍは中間屈折率物質、ｎ＾はｎ回繰り返し積層したことを表す。）
の周期層を中心波長をずらして積層していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような赤外フィルターでは、透過率はほぼ設計通りとなるが、反射率は反射帯域の長波長側または短波長側で反射の落ち込み（リップル）が発生し、必要とする波長全体で一様な反射率が得られなかった。
【０００４】
ここで、反射帯域の長波長側または短波長側で反射の落ち込み(リップル)を減少させ、必要とする波長全体で一様な反射率が得られように、膜材料について考察する。
【０００５】
阻止帯の幅Δλは、光学薄膜１／４λで積層した場合、以下の式で求めることができる。
【０００６】
Δλ／λ＝（４／π）ＳＩＮ^-1[（ｎ_H−ｎ_L）／（ｎ_H＋ｎ_L）]
また、２〜１５ミクロン域で使用できる膜材料は、その材料の持つ光の吸収のため限られたものとなる。さらに、耐久性まで考慮すると表１のような物質しか使用できない。
【０００７】
【表１】

【０００８】
上記式によると、阻止帯の幅Δλを広く取れる組み合わせはＧｅとＹＦ３である。しかしながら、この組み合わせは膜の耐久性の点で問題となる。
【０００９】
この発明は、反射帯域の長波長側または短波長側で反射の落ち込み(リップル)を減少させ、必要とする波長域全体で一様な反射率が得られる赤外フィルターを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１は、
赤外域光学用基板の表面及び裏面に形成された赤外フィルターであって、
前記赤外域光学用基板がＧｅ基板であり、
膜構成として前記Ｇｅ基板から順に積層された
[（０．５Ｍ）Ｈ（０．５Ｍ）]ｎ＾という一つの周期層、ＺｎＳ層、Ｇｅ層、ＺｎＳ層、ＹＦ ₃ 層を有することを特徴とする。(但し、ＨはＧｅ、ＭはＺｎＳの光学膜厚λ／４層（λは基準波長）を表す。ｎ＾はｎ回繰り返し積層したことを表す。）
【００１１】
この発明の請求項２は、
赤外域光学用基板の表面及び裏面に形成された赤外フィルターであって、
前記赤外域光学用基板がＺｎＳｅ基板またはＺｎＳ基板であり、
膜構成として前記ＺｎＳｅ基板または前記ＺｎＳ基板から順に積層された
[（０．５Ｈ）Ｍ（０．５Ｈ）]ｎ＾という一つの周期層、ＺｎＳ層、ＹＦ ₃ 層、ＺｎＳ層を有することを特徴とする。(但し、ＨはＧｅ、ＭはＺｎＳの光学膜厚λ／４層（λは基準波長）を表す。ｎ＾はｎ回繰り返し積層したことを表す。）
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る赤外フィルターについて、具体的な実施例に基づき、詳細に説明する。
【００１５】
(実施例１）
Ｇｅ基板の一面(表面でも裏面でもよい。)に表２の通り積層する。この実施例１においては、設計中心波長はλ₀＝４．０μｍである。
【００１６】
【表２】

【００１７】
この反射率特性及透過率特性を図１に示す。図１から分かるように、３．０μｍから５．０μｍまでの短波長側の反射率を向上させることができる。
【００１８】
(実施例２）
Ｇｅ基板の一面Ｒ１(例えば表面）に表３の通り積層する。この場合、設計中心波長はλ0＝３．６μｍである。
【００１９】
また、Ｇｅ基板の他面Ｒ２(例えば裏面）に表３の通り積層する。この場合、設計中心波長はλ₀＝４．６８μｍである。
【００２０】
【表３】

【００２１】
この反射率特性及透過率特性を図２に示す。図２から分かるように、３．０μｍから５．０μｍまでの短波長側の反射率を向上させることができる。
【００２２】
（比較例１）
Ｇｅ基板の一面(表面でも裏面でもよい。)に表４の通り積層する。設計中心波長はλ₀＝４．０μｍである。
【００２３】
【表４】

【００２４】
この比較例１の赤外フィルターの透過率特性・反射率特性透を図６に示す。
【００２５】
図６から分かるように、高反射帯域は３．４μｍから４．７μｍと所望の帯域より狭くなっている。また、図７には、図６で示した反射率特性を３．０μｍから５．０μｍまでの短波長域を拡大して示している。
【００２６】
（比較例２）
Ｇｅ基板の一面(表面でも裏面でもよい。)に表５の通り積層する。設計中心波長はλ0＝４．０μｍである。
【００２７】
【表５】

【００２８】
この比較例２の赤外フィルターの反射率特性及透過率特性を図８に示している。図８には、Ｇｅ蒸着物質の吸収係数を考慮していない場合の特性、図９には、Ｇｅ蒸着物質の吸収係数を考慮した場合の特性を示している。
【００２９】
図８から分かるように、Ｇｅ蒸着物質の吸収係数を考慮していない場合には、３．０μｍから５．０μｍの短波長域でリップルは発生していない。しかし、図９から分かるように、Ｇｅ蒸着物質の吸収係数を考慮すると、３．０μｍから５．０μｍの短波長域でリップルが発生していることが分かる。図１０には、図９で示した反射率特性を３．０μｍから５．０μｍまでの短波長域を拡大して示している。
【００３０】
(実施例３）
ＺｎＳｅ基板の一面(例えば表面）に表６の通り積層する。設計中心波長はλ0＝４．２μｍである。
【００３１】
【表６】

【００３２】
実施例３の赤外フィルターの反射率特性及透過率特性を図３に示す。図３から分かるように、３．０μｍから５．０μｍまでの短波長側の反射率を向上させることができる。
【００３３】
(実施例４）
ＺｎＳe基板の一面Ｒ１(例えば表面）に表７の通り積層する。設計中心波長はλ0＝３．６μｍである。
【００３４】
また、ＺｎＳｅ基板の他面Ｒ２(例えば裏面）に表７の通り積層する。設計中心波長はλ0＝４．６８μｍである。
【００３５】
【表７】

【００３６】
実施例４の反射率特性及透過率特性を図４に示す。図４から分かるように、３．０μｍから５．０μｍまでの短波長側の反射率を向上させることができる。
【００３７】
(実施例５）
ＺｎＳ基板の一面(例えば表面）に表8の通り積層する。この場合、設計中心波長はλ0＝３．６μｍである。
【００３８】
【表８】

【００３９】
実施例５の反射率特性及透過率特性を図５に示す。図５から分かるように、３．０μｍから５．０μｍまでの短波長側の反射率を向上させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の赤外フィルターによれば、反射帯域の長波長側または短波長側で反射の落ち込み（リップル）を減少させ、必要とする波長全域で一様な反射率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１の赤外フィルターを有するＧｅ基板の赤外線反射率特性及透過率特性を示し、（ａ）は透過率特性、（ｂ）は反射率特性を示す図である。
【図２】 この発明の実施例２の赤外フィルターを有するＧｅ基板の赤外線反射率特性及透過率特性を示し、（ａ）は透過率特性、（ｂ）は反射率特性を示す図である。
【図３】 この発明の実施例３の赤外フィルターを有するＺｎＳｅ基板の赤外線反射率特性及透過率特性を示し、（ａ）は透過率特性、（ｂ）は反射率特性を示す図である。
【図４】 この発明の実施例４の赤外フィルターを有するＺｎＳｅ基板の赤外線反射率特性及透過率特性を示し、（ａ）は透過率特性、（ｂ）は反射率特性を示す図である。
【図５】 この発明の実施例５の赤外フィルターを有するＺｎＳ基板の赤外線反射率特性及透過率特性を示し、（ａ）は透過率特性、（ｂ）は反射率特性を示す図である。
【図６】 比較例１の赤外フィルターを有するＧｅ基板の赤外線反射率特性及透過率特性を示し、（ａ）は透過率特性、（ｂ）は反射率特性を示す図である。
【図７】 図６で示した反射率特性を３．０μｍから５．０μｍまでの短波長域を拡大して示した図である。
【図８】 比較例２の赤外フィルターを有するＧｅ基板の該Ｇｅ蒸着物質の吸収係数を考慮していない場合の赤外線反射率特性及透過率特性を示し、（ａ）は透過率特性、（ｂ）は反射率特性を示す図である。
【図９】 比較例２の赤外フィルターを有するＧｅ基板の該Ｇｅ蒸着物質の吸収係数を考慮した場合の赤外線反射率特性を示す図である。
【図１０】 図９で示した反射率特性を３．０μｍから５．０μｍまでの短波長域を拡大して示した図である。

Claims (2)

1. 赤外域光学用基板の表面及び裏面に形成された赤外フィルターであって、
   前記赤外域光学用基板がＧｅ基板であり、
   膜構成として前記Ｇｅ基板から順に積層された
   [（０．５Ｍ）Ｈ（０．５Ｍ）]ｎ＾という一つの周期層、ＺｎＳ層、Ｇｅ層、ＺｎＳ層、ＹＦ_３層を有することを特徴とする赤外フィルター。(但し、ＨはＧｅ、ＭはＺｎＳの光学膜厚λ／４層（λは基準波長）を表す。ｎ＾はｎ回繰り返し積層したことを表す。）
2. 赤外域光学用基板の表面及び裏面に形成された赤外フィルターであって、
   前記赤外域光学用基板がＺｎＳｅ基板またはＺｎＳ基板であり、
   膜構成として前記ＺｎＳｅ基板または前記ＺｎＳ基板から順に積層された
   [（０．５Ｈ）Ｍ（０．５Ｈ）]ｎ＾という一つの周期層、ＺｎＳ層、ＹＦ_３層、ＺｎＳ層を有することを特徴とする赤外フィルター。(但し、ＨはＧｅ、ＭはＺｎＳの光学膜厚λ／４層（λは基準波長）を表す。ｎ＾はｎ回繰り返し積層したことを表す。）

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