JPH01108504A - 帯域透過光学フィルター - Google Patents
帯域透過光学フィルターInfo
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- JPH01108504A JPH01108504A JP26748887A JP26748887A JPH01108504A JP H01108504 A JPH01108504 A JP H01108504A JP 26748887 A JP26748887 A JP 26748887A JP 26748887 A JP26748887 A JP 26748887A JP H01108504 A JPH01108504 A JP H01108504A
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- Optical Filters (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光学用の帯域透過（バンドパス）フィルター
、詳しくは、基板と、光学膜厚が所望の透過中心波長の
１／４とされた高屈折率材料層および低屈折率材料層と
を重畳した多層膜と、少なくともひとつの調整層とから
成る帯域透過光学フィルターに関する。
、詳しくは、基板と、光学膜厚が所望の透過中心波長の
１／４とされた高屈折率材料層および低屈折率材料層と
を重畳した多層膜と、少なくともひとつの調整層とから
成る帯域透過光学フィルターに関する。
この種の帯域透過光学フィルターとしては、従来から、
例えば特願昭５９−５４６６１号等において本発明者ら
が既に提案しているように、基板の材料としてサファイ
ヤ（ＡＡｚＯ８）または石英（Ｓｔｏｗ）を、多層膜の
高屈折率材料層としてゲルマニウム（Ｇｅ）を、そして
、前記多層膜の低屈折率材料層として一酸化珪素（Ｓ
ｉ Ｏ）を用いると共に、それら基板と多層膜との間に
、外側の二層が前記低屈折率材料層と同様に一酸化珪素
（Ｓ ｉ Ｏ）で、そして、内側の一層が前記高屈折率
材料層と同様にゲルマニウム（Ｇｅ）で構成された対称
な三層等価膜から成る調整層を介装することによって、
非常に優れた分光特性を有する（ただし、透過中心波長
が５μｍＪＪ、下の場合）表共に、基板と調整層ならび
に基板と多層膜との間の結合性も良く、しかも、比較的
簡素でかつ再現性良く安定に製作できるものが開発され
ている。
例えば特願昭５９−５４６６１号等において本発明者ら
が既に提案しているように、基板の材料としてサファイ
ヤ（ＡＡｚＯ８）または石英（Ｓｔｏｗ）を、多層膜の
高屈折率材料層としてゲルマニウム（Ｇｅ）を、そして
、前記多層膜の低屈折率材料層として一酸化珪素（Ｓ
ｉ Ｏ）を用いると共に、それら基板と多層膜との間に
、外側の二層が前記低屈折率材料層と同様に一酸化珪素
（Ｓ ｉ Ｏ）で、そして、内側の一層が前記高屈折率
材料層と同様にゲルマニウム（Ｇｅ）で構成された対称
な三層等価膜から成る調整層を介装することによって、
非常に優れた分光特性を有する（ただし、透過中心波長
が５μｍＪＪ、下の場合）表共に、基板と調整層ならび
に基板と多層膜との間の結合性も良く、しかも、比較的
簡素でかつ再現性良く安定に製作できるものが開発され
ている。
ところが、かかる従来構成の帯域透過光学フィルターは
、上記のように透過中心波長が５μｍ以下の場合におい
てのみ有効なもの（５μｍ以上はＳｉＯに吸収がある）
であって、例えば非分散型赤外線分析計などに用いる場
合には非常に好適であるが、例えばそれ自体では波長選
択性を有しない熱室焦電素子（パイロ）を使用した煙道
分析計などの場合には、透過中心波長が５μｍ以上の範
囲において優れた分光特性を有することが要求されるた
め、その利用には供し得なかった。また、調整層を対称
な三層等価膜で構成するための設計製作が非常に困難で
あるという問題もあった。
、上記のように透過中心波長が５μｍ以下の場合におい
てのみ有効なもの（５μｍ以上はＳｉＯに吸収がある）
であって、例えば非分散型赤外線分析計などに用いる場
合には非常に好適であるが、例えばそれ自体では波長選
択性を有しない熱室焦電素子（パイロ）を使用した煙道
分析計などの場合には、透過中心波長が５μｍ以上の範
囲において優れた分光特性を有することが要求されるた
め、その利用には供し得なかった。また、調整層を対称
な三層等価膜で構成するための設計製作が非常に困難で
あるという問題もあった。
そこで、本発明者らは、幾多の基礎的研究の結果、前記
基板の材料としてシリコン（Ｓｉ）を、前記高屈折率材
料層としてゲルマニウム（Ｇｅ：これをＨで表す）を、
そして、前記低屈折率材料層として硫化亜鉛（ＺｎＳ：
これをＬで表す）を用いると共に、 タイプ−Ｉとして、 Ｓ ｉ ＩＩ ＬＨＬ （ＬＨＬＨＬＨＬ）Ｉ−Ｈなる
全体構造を有する帯域透過光学フィルターを、そして、
タイプ−■とじて、 Ｓ ｉ ＩＩ ＬＨＬ （ＬＨＬＨＬＨＬ）２ＬＨなる
全体構造を有する帯域透過光学フィルターを先ず案出し
、現在、上記夫々のタイプのものに対する理論的考察な
らびに試作実験を終了している。
基板の材料としてシリコン（Ｓｉ）を、前記高屈折率材
料層としてゲルマニウム（Ｇｅ：これをＨで表す）を、
そして、前記低屈折率材料層として硫化亜鉛（ＺｎＳ：
これをＬで表す）を用いると共に、 タイプ−Ｉとして、 Ｓ ｉ ＩＩ ＬＨＬ （ＬＨＬＨＬＨＬ）Ｉ−Ｈなる
全体構造を有する帯域透過光学フィルターを、そして、
タイプ−■とじて、 Ｓ ｉ ＩＩ ＬＨＬ （ＬＨＬＨＬＨＬ）２ＬＨなる
全体構造を有する帯域透過光学フィルターを先ず案出し
、現在、上記夫々のタイプのものに対する理論的考察な
らびに試作実験を終了している。
さて、上記のように案出された先行技術に係るふたつの
タイプの構成の帯域透過光学フィルターに対する理論的
考察ならびに試作実験によれば、次のような結果が得ら
れている。
タイプの構成の帯域透過光学フィルターに対する理論的
考察ならびに試作実験によれば、次のような結果が得ら
れている。
即ち、前者のタイプ−■のものは、かなり困難ではある
けれども何とか再現性を有する製作が可能ではあるもの
の、その分光特性については、第５図に示した理論的に
得られるグラフから明らかなように、透過中心波長が５
μｍ以上の範囲における分光特性が理論上十分に発揮さ
れてはいるが、多層膜の全膜数が比較的少ないことに起
因してスソａ′・・・での急峻性（立ち下がり・立ち上
がり特性）に劣るという欠点がある。
けれども何とか再現性を有する製作が可能ではあるもの
の、その分光特性については、第５図に示した理論的に
得られるグラフから明らかなように、透過中心波長が５
μｍ以上の範囲における分光特性が理論上十分に発揮さ
れてはいるが、多層膜の全膜数が比較的少ないことに起
因してスソａ′・・・での急峻性（立ち下がり・立ち上
がり特性）に劣るという欠点がある。
一方、後者のタイプ−Ｈのものは、第６図に示した理論
的に得られるグラフから明らかなように、透過中心波長
が５μｍ以上の範囲における分光特性がやはり理論上十
分に発揮されていると共に、多層膜の全膜数が比較的多
いことからスソａ′・・・での急峻性（立ち下がり・立
ち上がり特性）に優れた特性が理論上得られるものの、
現在の技術では量産した場合、製作に要する条件を厳密
に維持しなければ、再現性のある製作が殆ど不可能で実
用性に乏しいという欠点がある。
的に得られるグラフから明らかなように、透過中心波長
が５μｍ以上の範囲における分光特性がやはり理論上十
分に発揮されていると共に、多層膜の全膜数が比較的多
いことからスソａ′・・・での急峻性（立ち下がり・立
ち上がり特性）に優れた特性が理論上得られるものの、
現在の技術では量産した場合、製作に要する条件を厳密
に維持しなければ、再現性のある製作が殆ど不可能で実
用性に乏しいという欠点がある。
つまり、透過中心波長が５μｍ以上の範囲において十分
な分光特性を発揮させるためには、多層膜の全膜数をで
きるだけ多くすると共に、その多層膜における低屈折率
材料層として、従来の一酸化珪素（Ｓ ｉ Ｏ）の代わ
りに硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用いるのが有効であることが
確認されたけれども、その硫化亜鉛（ＺｎＳ）は、真空
蒸着等による膜形成時における付着係数が非常に不安定
であるために、蒸着環境温度の制御ならびに理論的な屈
折率および膜厚の実現が非常に困難であることが判明し
た。
な分光特性を発揮させるためには、多層膜の全膜数をで
きるだけ多くすると共に、その多層膜における低屈折率
材料層として、従来の一酸化珪素（Ｓ ｉ Ｏ）の代わ
りに硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用いるのが有効であることが
確認されたけれども、その硫化亜鉛（ＺｎＳ）は、真空
蒸着等による膜形成時における付着係数が非常に不安定
であるために、蒸着環境温度の制御ならびに理論的な屈
折率および膜厚の実現が非常に困難であることが判明し
た。
この点について、本発明者らは、上記クイブー■および
タイプ−■の実例から種々の考察を試みたところ、 前者の何とか再現性を有する製作が可能なタイプ−■の
ものでは不安定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ）の個数が比
較的少ないのに対し、後者の再現性のある製作が殆ど不
可能なタイプー■のちのでは不安定な硫化亜鉛層（Ｚｎ
Ｓ：Ｌ）の個数が非常に多いという事実、 ならびに、次に記す詳細構造式、 ｃタイプ−■〕 ５ｉｌｌＬＨ旦五ＨＬＨＬＨ丸五Ｈ 〔タイブー■〕 Ｌ ＨＬ Ｌ Ｈ において夫々アンダーラインで示すように、何れのタイ
プのものにおいても、低屈折率材料層が連続する所謂Ｌ
Ｌキャビティー（ただし、タイプ−１のものでは２箇
所、タイプ−■のものでは３箇所）を有しているという
事実、 に気付き、その結果、不安定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ ：
Ｌ）の個数の大小は勿論、とりわけ上記のようなＬＬ
キャビティーの存在およびその個数の大小が、このよう
な透過中心波長が５μｍ以上の範囲において有効な帯域
透過光学フィルターにおける再現性ある製作の困難性、
ならびに、その分光特性における。スソの急峻性（立ち
下がり・立ち上がり特性）の劣化に大きく影響する原因
であろうと推測した。
タイプ−■の実例から種々の考察を試みたところ、 前者の何とか再現性を有する製作が可能なタイプ−■の
ものでは不安定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ）の個数が比
較的少ないのに対し、後者の再現性のある製作が殆ど不
可能なタイプー■のちのでは不安定な硫化亜鉛層（Ｚｎ
Ｓ：Ｌ）の個数が非常に多いという事実、 ならびに、次に記す詳細構造式、 ｃタイプ−■〕 ５ｉｌｌＬＨ旦五ＨＬＨＬＨ丸五Ｈ 〔タイブー■〕 Ｌ ＨＬ Ｌ Ｈ において夫々アンダーラインで示すように、何れのタイ
プのものにおいても、低屈折率材料層が連続する所謂Ｌ
Ｌキャビティー（ただし、タイプ−１のものでは２箇
所、タイプ−■のものでは３箇所）を有しているという
事実、 に気付き、その結果、不安定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ ：
Ｌ）の個数の大小は勿論、とりわけ上記のようなＬＬ
キャビティーの存在およびその個数の大小が、このよう
な透過中心波長が５μｍ以上の範囲において有効な帯域
透過光学フィルターにおける再現性ある製作の困難性、
ならびに、その分光特性における。スソの急峻性（立ち
下がり・立ち上がり特性）の劣化に大きく影響する原因
であろうと推測した。
本発明は、上記実情および上記考察に基く予測に鑑みて
なされたものであって、その目的は、多層膜の全膜数を
できるだけ多くしながらも、低屈折率材料層である不安
定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ）をなるべく少なくすると
共に、それが連続するＬＬキャビティーを有しない可及
的にシンプルな構造にすることによって、再現性の良い
設計製作を容易に行えると共に、透過中心波長が５μｍ
以上の範囲において十分に有効で、しかも、スソの急峻
性（立ち下がり・立ち上がり特性）にも極めて優れた分
光特性を発揮し得る帯域透過光学フィルターを提供せん
とすることにある。
なされたものであって、その目的は、多層膜の全膜数を
できるだけ多くしながらも、低屈折率材料層である不安
定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ）をなるべく少なくすると
共に、それが連続するＬＬキャビティーを有しない可及
的にシンプルな構造にすることによって、再現性の良い
設計製作を容易に行えると共に、透過中心波長が５μｍ
以上の範囲において十分に有効で、しかも、スソの急峻
性（立ち下がり・立ち上がり特性）にも極めて優れた分
光特性を発揮し得る帯域透過光学フィルターを提供せん
とすることにある。
かかる目的を達成するために、本発明による帯域透過光
学フィルターは、その基本的構成として、基板と、光学
膜厚が所望の透過中心波長の１／４とされた高屈折率材
料層および低屈折率材料層とを重畳した多層膜と、少な
くともひとつの調整層とを具備させると共に、前記基板
をシリコン（Ｓｉ）で、前記高屈折率材料層をゲルマニ
ウム（Ｇｅ）で、そして、前記低屈折率材料層を硫化亜
鉛（Ｚ ｎ Ｓ）で構成し、かつ、前記調整層を前記高
屈折率材料層と同様のゲルマニウム（Ｇｅ）および前記
低屈折率材料層と同様の硫化亜鉛（Ｚ ｎ Ｓ）との組
み合わせで構成すると共に、前記調整層を全体として等
価膜でないように構成し、更に、そのフィルターの全体
構造中にＬＬキャビティーが存在しないように構成しで
ある、という特徴を有する。
学フィルターは、その基本的構成として、基板と、光学
膜厚が所望の透過中心波長の１／４とされた高屈折率材
料層および低屈折率材料層とを重畳した多層膜と、少な
くともひとつの調整層とを具備させると共に、前記基板
をシリコン（Ｓｉ）で、前記高屈折率材料層をゲルマニ
ウム（Ｇｅ）で、そして、前記低屈折率材料層を硫化亜
鉛（Ｚ ｎ Ｓ）で構成し、かつ、前記調整層を前記高
屈折率材料層と同様のゲルマニウム（Ｇｅ）および前記
低屈折率材料層と同様の硫化亜鉛（Ｚ ｎ Ｓ）との組
み合わせで構成すると共に、前記調整層を全体として等
価膜でないように構成し、更に、そのフィルターの全体
構造中にＬＬキャビティーが存在しないように構成しで
ある、という特徴を有する。
上記特徴構成により発揮される作用は下記の通りである
。
。
即ち、上記本発明による帯域透過光学フィルターによれ
ば、後述する具体的実施例の記載からも一層明らかとな
るところであるが、透過中心波長が５μｍ以上の範囲に
おける分光特性が理論上十分に発揮されることは勿論、
スソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）に極め
て優れた特性が理論上十分に期待できるように、ゲルマ
ニウム（Ｇｅ：Ｈ）から成る高屈折率材料層と硫化亜鉛
（ＺｎＳ：Ｌ）から成る低屈折率材料層とを重畳した多
層膜の全膜数を、前述のタイプ−Ｈのものよりも更に多
くしながらも、その全膜数の割には不安定な硫化亜鉛層
（ＺｎＳ：Ｔ−）を非常に少なくすることができると共
に、不安定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ）が連続するＬＬ
キャビティーが存在せず、その代わりに極めて安定なゲ
ルマニウム層（Ｇｅ：Ｈ）が連続する所謂ＨＨキャビテ
ィーを有する構造にしであるため、非常に容易に且つ再
現性良くその製作を行うことが可能になった。
ば、後述する具体的実施例の記載からも一層明らかとな
るところであるが、透過中心波長が５μｍ以上の範囲に
おける分光特性が理論上十分に発揮されることは勿論、
スソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）に極め
て優れた特性が理論上十分に期待できるように、ゲルマ
ニウム（Ｇｅ：Ｈ）から成る高屈折率材料層と硫化亜鉛
（ＺｎＳ：Ｌ）から成る低屈折率材料層とを重畳した多
層膜の全膜数を、前述のタイプ−Ｈのものよりも更に多
くしながらも、その全膜数の割には不安定な硫化亜鉛層
（ＺｎＳ：Ｔ−）を非常に少なくすることができると共
に、不安定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ）が連続するＬＬ
キャビティーが存在せず、その代わりに極めて安定なゲ
ルマニウム層（Ｇｅ：Ｈ）が連続する所謂ＨＨキャビテ
ィーを有する構造にしであるため、非常に容易に且つ再
現性良くその製作を行うことが可能になった。
なお、上記した十分かつ極めて優れた分光特性（特に、
スソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）、およ
び１．容易で再現性の良い製作性という両利点は勿論、
調整層を従来のように対称な等価膜ではなく全体として
非等価屈折率を存するように構成することが、特にスソ
での急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）の向上に極
めて有効であると共に膜構造の設計製作を非常に容易な
らしめる利点を有することが、複数回に亘る試作実験等
によって確認されている。
スソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）、およ
び１．容易で再現性の良い製作性という両利点は勿論、
調整層を従来のように対称な等価膜ではなく全体として
非等価屈折率を存するように構成することが、特にスソ
での急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）の向上に極
めて有効であると共に膜構造の設計製作を非常に容易な
らしめる利点を有することが、複数回に亘る試作実験等
によって確認されている。
以下、本発明に係る帯域透過光学フィルターの実施例を
図面（第１図ないし第３図）に基いて説明する。
図面（第１図ないし第３図）に基いて説明する。
第１図の模式的構造図に示すように、シリコン（Ｓｉ）
から成る基板１上に、三層構造の調整層３および多層膜
２を、その調整層３を基板１と多層膜２との間に介在さ
せる状態で形成して、透過中心波長が５μｍ以上の範囲
において利用可能な分光特性を有する帯域透過光学フィ
ルターを構成しである。
から成る基板１上に、三層構造の調整層３および多層膜
２を、その調整層３を基板１と多層膜２との間に介在さ
せる状態で形成して、透過中心波長が５μｍ以上の範囲
において利用可能な分光特性を有する帯域透過光学フィ
ルターを構成しである。
前記多層膜２は、ゲルマニウム（Ｇｅ）から成り光学膜
厚が所望の透過中心波長λ。の１／４とされた高屈折率
材料層２Ａ・・・と、硫化亜鉛（ＺｎＳ）から成りやは
り光学膜厚が所望の透過中心波長λ。の１／４とされた
低屈折率材料層２Ｂ・・・とを、真空蒸着法等により交
互に重畳して構成されている。
厚が所望の透過中心波長λ。の１／４とされた高屈折率
材料層２Ａ・・・と、硫化亜鉛（ＺｎＳ）から成りやは
り光学膜厚が所望の透過中心波長λ。の１／４とされた
低屈折率材料層２Ｂ・・・とを、真空蒸着法等により交
互に重畳して構成されている。
また、前記調整層３は三層構造とされ、その最内側の第
−Ｎ３Ａは前記高屈折率材料層２Ａと同様にゲルマニウ
ム（Ｇｅ）で構成され、また、その中間の第二Ｎ３Ｂは
前記低屈折率材料層２Ｂと同様に硫化亜鉛（ＺｎＳ）で
構成され、また、その最外側の第三層３Ｃは前記高屈折
率材料層２Ａと同様にゲルマニウム（Ｇｅ）で構成され
ている。
−Ｎ３Ａは前記高屈折率材料層２Ａと同様にゲルマニウ
ム（Ｇｅ）で構成され、また、その中間の第二Ｎ３Ｂは
前記低屈折率材料層２Ｂと同様に硫化亜鉛（ＺｎＳ）で
構成され、また、その最外側の第三層３Ｃは前記高屈折
率材料層２Ａと同様にゲルマニウム（Ｇｅ）で構成され
ている。
１ま
ただし、各層３Ａ、３Ｂ、３Ｃの各光学膜厚は所望の透
過中心波長２゜のＩ／４とは異なる値とされ、その調整
膜３全体として等価膜でないように構成されている。
過中心波長２゜のＩ／４とは異なる値とされ、その調整
膜３全体として等価膜でないように構成されている。
即ち、高屈折率層としてのゲルマニウム（Ｇｅ）層の理
論１単位（光学膜厚が所望の透過中心波長λ、の１／４
）をＨ９低屈折率層としての硫化亜鉛（ＺｎＳ）層の理
論１単位（光学膜厚が所望の透過中心波長λ。の１／４
）をして表せば、上記第１図に示した構造の帯域透過光
学フィルターは、５ｉｌｌａＨｂＬｃＨＨＬＨ（ＨＬＨ
Ｌ）ＴＬＨ）凡用（ＨＬ ＨＬ ＨＬ Ｈ）”Ｈ なる基本構造式で表される全体構造を有するように構成
されている。ここに、Ｓｉが前記基板１に相当し、また
、ａＨｂＬｃＨが前記調整層３に相当し、また、残りの
ＨＨＬＨ（ＨＬＨＬＨＬＨ）ＨＨ（ＨＬＨＬＨＬＨ）２
Ｔ（が前記多層膜２に相当する。つまり、形成層自体に
注目してより具体的に書けば、この帯域透過光学フィル
ターは、Ｓ ｉ ＩＩ ａ Ｈ／ ｂ Ｌ ／ ｃ Ｈ
Ｈ／ Ｌ ／ ＨＨ／ Ｌ ／Ｈ／Ｌ／Ｈ／Ｌ／ＨＨＨ
Ｈ／Ｌ／Ｈ／ Ｌ／Ｈ／Ｌ／且且／Ｌ／Ｈ／Ｌ／Ｈ／ Ｌ／且旦 ＝ａＨ（■）／ｂＬ（■）／ （ｃ＋１）Ｈ凡用■）
／Ｌ （■）／２Ｈ（■）／Ｌ（■）／Ｈ（■）／Ｌ
（■）／Ｈ（■）／Ｌ（［相］）／４Ｈ（■）／Ｌ （
［相］）／Ｈ（＠） ／Ｌ （［相］） ／Ｈ（
＠） ／Ｌ（＠ｌ） ／２Ｈ（＠） ／Ｌ （Ｉ
８１） ／Ｈ（［相］＞ ／Ｌ （＠ｌ） ／
Ｈ（■） ／Ｌ （＠）／２Ｈ（＠） のように、層０〜層［相］の計２３層のゲルマニウム（
Ｇｅ）層および硫化亜鉛（ＺｎＳ）Ｊｔｉを交互に重畳
した形態となっている。
論１単位（光学膜厚が所望の透過中心波長λ、の１／４
）をＨ９低屈折率層としての硫化亜鉛（ＺｎＳ）層の理
論１単位（光学膜厚が所望の透過中心波長λ。の１／４
）をして表せば、上記第１図に示した構造の帯域透過光
学フィルターは、５ｉｌｌａＨｂＬｃＨＨＬＨ（ＨＬＨ
Ｌ）ＴＬＨ）凡用（ＨＬ ＨＬ ＨＬ Ｈ）”Ｈ なる基本構造式で表される全体構造を有するように構成
されている。ここに、Ｓｉが前記基板１に相当し、また
、ａＨｂＬｃＨが前記調整層３に相当し、また、残りの
ＨＨＬＨ（ＨＬＨＬＨＬＨ）ＨＨ（ＨＬＨＬＨＬＨ）２
Ｔ（が前記多層膜２に相当する。つまり、形成層自体に
注目してより具体的に書けば、この帯域透過光学フィル
ターは、Ｓ ｉ ＩＩ ａ Ｈ／ ｂ Ｌ ／ ｃ Ｈ
Ｈ／ Ｌ ／ ＨＨ／ Ｌ ／Ｈ／Ｌ／Ｈ／Ｌ／ＨＨＨ
Ｈ／Ｌ／Ｈ／ Ｌ／Ｈ／Ｌ／且且／Ｌ／Ｈ／Ｌ／Ｈ／ Ｌ／且旦 ＝ａＨ（■）／ｂＬ（■）／ （ｃ＋１）Ｈ凡用■）
／Ｌ （■）／２Ｈ（■）／Ｌ（■）／Ｈ（■）／Ｌ
（■）／Ｈ（■）／Ｌ（［相］）／４Ｈ（■）／Ｌ （
［相］）／Ｈ（＠） ／Ｌ （［相］） ／Ｈ（
＠） ／Ｌ（＠ｌ） ／２Ｈ（＠） ／Ｌ （Ｉ
８１） ／Ｈ（［相］＞ ／Ｌ （＠ｌ） ／
Ｈ（■） ／Ｌ （＠）／２Ｈ（＠） のように、層０〜層［相］の計２３層のゲルマニウム（
Ｇｅ）層および硫化亜鉛（ＺｎＳ）Ｊｔｉを交互に重畳
した形態となっている。
なお、後者の具体的構造式におけるアンダーラインの部
分は、第１図における２Ｃ・・・部分に相当し、夫々、
高屈折率層としてのゲルマニウム（Ｇｅ：）（）層が連
続するＨＨキャビティーを表している。また、前者の基
本構造式におけるアンダーラインの部分は、第１図にお
ける２Ｂ部分に相当し、リップル発生を低減させるため
のデカップリング層を表している。
分は、第１図における２Ｃ・・・部分に相当し、夫々、
高屈折率層としてのゲルマニウム（Ｇｅ：）（）層が連
続するＨＨキャビティーを表している。また、前者の基
本構造式におけるアンダーラインの部分は、第１図にお
ける２Ｂ部分に相当し、リップル発生を低減させるため
のデカップリング層を表している。
ところで、前記調整層ａＨｂＬｃＨにおけるａ。
ｂ、ｃは、夫々の層の理論光学膜厚（所望の透過中心波
長ＡＣの１／４）の何倍にするかを設定する係数であり
、これら係数ａ、ｂ、ｃは、優れた分光特性を発揮し得
るように、等価膜理論による計算結果を参考にしながら
、試作実験等により試行錯誤的に決定されるものである
。
長ＡＣの１／４）の何倍にするかを設定する係数であり
、これら係数ａ、ｂ、ｃは、優れた分光特性を発揮し得
るように、等価膜理論による計算結果を参考にしながら
、試作実験等により試行錯誤的に決定されるものである
。
上記のような構造を有する帯域透過光学フィルターの一
例として、 所望の透過中心波長λＣ＝５．２５μｍａ＃０．６９１ ｂ＝ｏ、ａｏ。
例として、 所望の透過中心波長λＣ＝５．２５μｍａ＃０．６９１ ｂ＝ｏ、ａｏ。
Ｃ＝０．４４８
である帯域透過光学フィルターの調整層３および多層膜
２を設計すると、各層の光学膜厚（４ｎｄで表す）およ
び屈折率（ｎで表す）は、次のようになる。
２を設計すると、各層の光学膜厚（４ｎｄで表す）およ
び屈折率（ｎで表す）は、次のようになる。
（以下、次頁に続く）
さて、上記のような構造を有する帯域透過光学フィルタ
ーを、複数回に亘って試作すると共にその分光特性を調
べる実験を行った結果、多層膜の全膜数を非常に多くし
ているにも拘わらず、不安定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ
）を比較的少なく抑えていると共に、前述のように不安
定なＬＬキャビティーの代わりに極めて安定なＨＨキャ
ビティーを有する構造としたことにより、その製作を非
常に容易に且つ再現性良く行うことが可能であり、また
、第２図に示した理論的に得られるグラフ、および、そ
れを裏付ける第３図に示す実験結果のグラフから明らか
なように、透過中心波長が５μｍ以上の範囲における分
光特性が十分に発揮されることは勿論、スソａ”・・・
での急峻性（立ち下がす・立ち上がり特性）も極めて優
れた分光特性が再現性良く発揮されることが確認された
。
ーを、複数回に亘って試作すると共にその分光特性を調
べる実験を行った結果、多層膜の全膜数を非常に多くし
ているにも拘わらず、不安定な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ
）を比較的少なく抑えていると共に、前述のように不安
定なＬＬキャビティーの代わりに極めて安定なＨＨキャ
ビティーを有する構造としたことにより、その製作を非
常に容易に且つ再現性良く行うことが可能であり、また
、第２図に示した理論的に得られるグラフ、および、そ
れを裏付ける第３図に示す実験結果のグラフから明らか
なように、透過中心波長が５μｍ以上の範囲における分
光特性が十分に発揮されることは勿論、スソａ”・・・
での急峻性（立ち下がす・立ち上がり特性）も極めて優
れた分光特性が再現性良く発揮されることが確認された
。
従って、上記構造の帯域透過光学フィルターは、比較的
容易にかつ再現性良く設計製作できると共に、従来は不
可能とされていた透過中心波長が５μｍ以上の範囲にお
ける十分かつ優れた分光特性（特にスソでの急峻性（立
ち下がり・立ち上がり特性））を実現でき、もって、か
かる特性を要求される分野、例えば熱量焦電素子（パイ
ロ）を使用した煙道分析計などに好適に利用することが
できる。
容易にかつ再現性良く設計製作できると共に、従来は不
可能とされていた透過中心波長が５μｍ以上の範囲にお
ける十分かつ優れた分光特性（特にスソでの急峻性（立
ち下がり・立ち上がり特性））を実現でき、もって、か
かる特性を要求される分野、例えば熱量焦電素子（パイ
ロ）を使用した煙道分析計などに好適に利用することが
できる。
ところで、第４図は、上記本発明に係る構造を有する帯
域透過光学フィルターと、後述する比較例Ｙ（ｉＰ］整
層３を有しないもの）と、前述の先行技術に係るタイプ
−■のちの（調整層３を有しないと共にＬＬキャビフィ
ーを有する）２とについて、夫々の分光特性を、特にス
ソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）を比較対
照するために描かれたグラフであって、この図を見れば
、本発明に係る構造を有する帯域透過光学フィルターの
スソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）が如何
に優れているかが、一目瞭然に理解できる。
域透過光学フィルターと、後述する比較例Ｙ（ｉＰ］整
層３を有しないもの）と、前述の先行技術に係るタイプ
−■のちの（調整層３を有しないと共にＬＬキャビフィ
ーを有する）２とについて、夫々の分光特性を、特にス
ソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）を比較対
照するために描かれたグラフであって、この図を見れば
、本発明に係る構造を有する帯域透過光学フィルターの
スソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）が如何
に優れているかが、一目瞭然に理解できる。
なお、前記比較例Ｙに係る帯域透過光学フィルターとは
、 シリコン（Ｓｉ）から成る基板上に、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ：）（）から成り光学膜厚が所望の透過中心波長λ。
、 シリコン（Ｓｉ）から成る基板上に、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ：）（）から成り光学膜厚が所望の透過中心波長λ。
の１／４とされた高屈折率材料層２Ａ・・・と、硫化亜
鉛（ＺｎＳ：Ｌ）から成りやはり光学膜厚が所望の透過
中心波長λ。の１／４とされた低屈折率材料層２Ｂ・・
・とを重畳した多層膜全形成して、 Ｓ ｉ ＩＩ ＨＬＨ（ＨＬＨＬＨＬＨ）”Ｈなる全体
構造を存するように構成されたものであって、上記本発
明に係る帯域透過光学フィルターとは、調整層を有しな
い点で大きく異なっているものである。
鉛（ＺｎＳ：Ｌ）から成りやはり光学膜厚が所望の透過
中心波長λ。の１／４とされた低屈折率材料層２Ｂ・・
・とを重畳した多層膜全形成して、 Ｓ ｉ ＩＩ ＨＬＨ（ＨＬＨＬＨＬＨ）”Ｈなる全体
構造を存するように構成されたものであって、上記本発
明に係る帯域透過光学フィルターとは、調整層を有しな
い点で大きく異なっているものである。
このことから、本発明に係る帯域透過光学フィルターに
おける非等価調整層の存在が、その分光特性におけるス
ソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）の向上に
大きく貢献していることが明らかであろう。
おける非等価調整層の存在が、その分光特性におけるス
ソでの急峻性（立ち下がり・立ち上がり特性）の向上に
大きく貢献していることが明らかであろう。
なお、上記の実施例においては、基板１と多層膜２との
間にひとつの調整層３を介在させた構造のものを示した
が、その調整層３の位置は特に限定されるものでは無く
、例えば多層膜２の外側に形成してもよいし、また、そ
の調整層３の個数もひとつに限定されるものでは無く、
例えば２個設けてもよい。更に、上記の実施例において
は、前記非等価調整層３を三層構造で非対称形（ａｒｃ
）のものに形成したものを示したが、対称形にしてもよ
く、また、二層構造としてもよい。
間にひとつの調整層３を介在させた構造のものを示した
が、その調整層３の位置は特に限定されるものでは無く
、例えば多層膜２の外側に形成してもよいし、また、そ
の調整層３の個数もひとつに限定されるものでは無く、
例えば２個設けてもよい。更に、上記の実施例において
は、前記非等価調整層３を三層構造で非対称形（ａｒｃ
）のものに形成したものを示したが、対称形にしてもよ
く、また、二層構造としてもよい。
従って、本発明の別実施例のひとつの形として、例えば
、 Ｓ ｉ ＩＩ ａＬｂＨＬＨ（ＨＬＨＬＨＬＨ）ＨＨ（
ＨＬＨＬＨＬＨ）ＨａＬｂＨ といったように、二層構造の調整層（ａＬｂＨ）を２個
設けた全体構造を有する帯域透過光学フィルターなども
考えられる。
、 Ｓ ｉ ＩＩ ａＬｂＨＬＨ（ＨＬＨＬＨＬＨ）ＨＨ（
ＨＬＨＬＨＬＨ）ＨａＬｂＨ といったように、二層構造の調整層（ａＬｂＨ）を２個
設けた全体構造を有する帯域透過光学フィルターなども
考えられる。
以上詳述したところから明らかなように、本発明に係る
帯域透過光学フィルターによれば、その基本的構成とし
て、基板と、光学膜厚が所望の透過中心波長の１／４と
された高屈折率材料層および低屈折率材料層とを重畳し
た多層膜と、少なくともひとつの調整層とを具備させる
と共に、前記基板をシリコン（Ｓｉ）で、前記高屈折率
材料層をゲルマニウム（Ｇｅ）で、そして、前記低屈折
率材料層を硫化亜鉛（ＺｎＳ）で構成し、かつ、前記調
整層を前記高屈折率材料層と同様のゲルマニウム（Ｇｅ
）および前記低屈折率材料層と同様の硫化亜鉛（Ｚ ｎ
Ｓ）との組み合わせで構成すると共に、前記調整層を
全体として等価膜でないように構成し、更に、そのフィ
ルターの全体構造中にＬＬキャビティーが存在しないよ
うに構成したことにより、多層膜の全膜数を非常に多く
しても、その全膜数の割には不安定な硫化亜鉛層（Ｚｎ
Ｓ：Ｌ）を非常に少なくすることができ、かつ、不安定
な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ）が連続するＬＬキャビティ
ーが存在させずその代わりに極めて安定なゲルマニウム
層（Ｇｅ：Ｈ）が連続する所謂ＨＨキャビティーを有す
る構造にできるため、非常に容易に且つ再現性良くその
設計および製作を行えると共に、従来は不可能とされて
いた透過中心波長が５μｍ以上の範囲における分光特性
が十分に発揮されることは勿論、スソでの急峻性（立ち
下がり・立ち上がり特性）も極めて優れた分光特性が実
現され、従って、特にそれ自体では波長選択性を有しな
い熱型焦電素子（パイロ）を用いて安価に製作できると
共に高性能を発揮し得る煙道分析計（Ｎｏ、Ｈ，Ｏなど
の計測）等のガス分析計を構成する場合に極めて好適に
利用することができる、という優れた効果が発揮される
に至った。
帯域透過光学フィルターによれば、その基本的構成とし
て、基板と、光学膜厚が所望の透過中心波長の１／４と
された高屈折率材料層および低屈折率材料層とを重畳し
た多層膜と、少なくともひとつの調整層とを具備させる
と共に、前記基板をシリコン（Ｓｉ）で、前記高屈折率
材料層をゲルマニウム（Ｇｅ）で、そして、前記低屈折
率材料層を硫化亜鉛（ＺｎＳ）で構成し、かつ、前記調
整層を前記高屈折率材料層と同様のゲルマニウム（Ｇｅ
）および前記低屈折率材料層と同様の硫化亜鉛（Ｚ ｎ
Ｓ）との組み合わせで構成すると共に、前記調整層を
全体として等価膜でないように構成し、更に、そのフィ
ルターの全体構造中にＬＬキャビティーが存在しないよ
うに構成したことにより、多層膜の全膜数を非常に多く
しても、その全膜数の割には不安定な硫化亜鉛層（Ｚｎ
Ｓ：Ｌ）を非常に少なくすることができ、かつ、不安定
な硫化亜鉛層（ＺｎＳ：Ｌ）が連続するＬＬキャビティ
ーが存在させずその代わりに極めて安定なゲルマニウム
層（Ｇｅ：Ｈ）が連続する所謂ＨＨキャビティーを有す
る構造にできるため、非常に容易に且つ再現性良くその
設計および製作を行えると共に、従来は不可能とされて
いた透過中心波長が５μｍ以上の範囲における分光特性
が十分に発揮されることは勿論、スソでの急峻性（立ち
下がり・立ち上がり特性）も極めて優れた分光特性が実
現され、従って、特にそれ自体では波長選択性を有しな
い熱型焦電素子（パイロ）を用いて安価に製作できると
共に高性能を発揮し得る煙道分析計（Ｎｏ、Ｈ，Ｏなど
の計測）等のガス分析計を構成する場合に極めて好適に
利用することができる、という優れた効果が発揮される
に至った。
第１図ないし第４図は、本発明に係る帯域透過光学フィ
ルターの具体的な一実施例を説明するためのものであっ
て、第１図は一部を省略した全体模式的構造図示し、第
２図はその理論的分光特性を示すグラフであり、第３図
はその分光特性の実験結果を示すグラフであり、そして
、第４図は本実施例に係る帯域透過光学フィルターの分
光特性と他の構造に係る帯域透過光学フィルターの分光
特性とを比較対照したグラフを示している。 また、第５図および第６図は、本発明の技術的背景を説
明するためのものであって、第５図は先行技術に係るタ
イプ−■の帯域透過光学フィルターの理論的分光特性を
示すグラフ、そして、第６図は先行技術に係るタイプ−
■の帯域透過光学フィルターの理論的分光特性を示すグ
ラフを夫々示している。 １・・・・・・・・・基板、 ２・・・・・・・・・多層膜、 ２Ａ・・・・・・ゲルマニウム（Ｇｅ）から成る高屈折
率材料層、 ２Ｂ・・・・・・硫化亜鉛（Ｚ ｎ Ｓ）から成る低屈
折率材料層、 ２Ｃ・・・・・・ＨＩ（キャビティー、３・・・・・・
・・・調整層。 出願人 株式会社 堀 場 製 作 所代理人 弁理士
藤 本 英 夫 第４図 第６図 シ皮長 手続補正書（方式） 昭和６３年２月 ２日
ルターの具体的な一実施例を説明するためのものであっ
て、第１図は一部を省略した全体模式的構造図示し、第
２図はその理論的分光特性を示すグラフであり、第３図
はその分光特性の実験結果を示すグラフであり、そして
、第４図は本実施例に係る帯域透過光学フィルターの分
光特性と他の構造に係る帯域透過光学フィルターの分光
特性とを比較対照したグラフを示している。 また、第５図および第６図は、本発明の技術的背景を説
明するためのものであって、第５図は先行技術に係るタ
イプ−■の帯域透過光学フィルターの理論的分光特性を
示すグラフ、そして、第６図は先行技術に係るタイプ−
■の帯域透過光学フィルターの理論的分光特性を示すグ
ラフを夫々示している。 １・・・・・・・・・基板、 ２・・・・・・・・・多層膜、 ２Ａ・・・・・・ゲルマニウム（Ｇｅ）から成る高屈折
率材料層、 ２Ｂ・・・・・・硫化亜鉛（Ｚ ｎ Ｓ）から成る低屈
折率材料層、 ２Ｃ・・・・・・ＨＩ（キャビティー、３・・・・・・
・・・調整層。 出願人 株式会社 堀 場 製 作 所代理人 弁理士
藤 本 英 夫 第４図 第６図 シ皮長 手続補正書（方式） 昭和６３年２月 ２日
Claims (1)
- 基板と、光学膜厚が所望の透過中心波長の１／４とされ
た高屈折率材料層および低屈折率材料層とを重畳した多
層膜と、少なくともひとつの調整層とから成る帯域透過
光学フィルターであって、前記基板をシリコン（Ｓｉ）
で、前記高屈折率材料層をゲルマニウム（Ｇｅ）で、そ
して、前記低屈折率材料層を硫化亜鉛（ＺｎＳ）で構成
し、かつ、前記調整層を前記高屈折率材料層と同様のゲ
ルマニウム（Ｇｅ）および前記低屈折率材料層と同様の
硫化亜鉛（ＺｎＳ）との組み合わせで構成すると共に、
前記調整層を全体として等価膜でないように構成し、更
に、そのフィルターの全体構造中にＬＬキャビティーが
存在しないように構成してあることを特徴とする帯域透
過光学フィルター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62267488A JP2602035B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 帯域透過光学フィルター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62267488A JP2602035B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 帯域透過光学フィルター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108504A true JPH01108504A (ja) | 1989-04-25 |
| JP2602035B2 JP2602035B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=17445545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62267488A Expired - Fee Related JP2602035B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 帯域透過光学フィルター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2602035B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6698249B1 (en) | 1998-10-21 | 2004-03-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Porous glass base material production device and method |
| JP2007065096A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Ricoh Co Ltd | 光学フィルタ及び光学フィルタの製造方法 |
| JP2008085232A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Casio Comput Co Ltd | 液晶表示装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7442082B2 (ja) | 2019-02-08 | 2024-03-04 | 学校法人法政大学 | 光学ミラー |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53118645U (ja) * | 1977-02-28 | 1978-09-20 | ||
| JPS59107306A (ja) * | 1982-12-11 | 1984-06-21 | Minolta Camera Co Ltd | 電子写真における露光用フイルタ |
| JPS60198504A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-08 | Horiba Ltd | 帯域透過フィルタ |
| JPS60262101A (ja) * | 1984-06-09 | 1985-12-25 | Horiba Ltd | 水分計用多層膜干渉フイルタ |
| JPS62111205A (ja) * | 1985-11-09 | 1987-05-22 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 特性変化のない光学薄膜 |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62267488A patent/JP2602035B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53118645U (ja) * | 1977-02-28 | 1978-09-20 | ||
| JPS59107306A (ja) * | 1982-12-11 | 1984-06-21 | Minolta Camera Co Ltd | 電子写真における露光用フイルタ |
| JPS60198504A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-08 | Horiba Ltd | 帯域透過フィルタ |
| JPS60262101A (ja) * | 1984-06-09 | 1985-12-25 | Horiba Ltd | 水分計用多層膜干渉フイルタ |
| JPS62111205A (ja) * | 1985-11-09 | 1987-05-22 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 特性変化のない光学薄膜 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6698249B1 (en) | 1998-10-21 | 2004-03-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Porous glass base material production device and method |
| JP2007065096A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Ricoh Co Ltd | 光学フィルタ及び光学フィルタの製造方法 |
| JP2008085232A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Casio Comput Co Ltd | 液晶表示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2602035B2 (ja) | 1997-04-23 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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