JPH04296703A - バンドパスフィルタ - Google Patents

バンドパスフィルタ

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JPH04296703A
JPH04296703A JP6220191A JP6220191A JPH04296703A JP H04296703 A JPH04296703 A JP H04296703A JP 6220191 A JP6220191 A JP 6220191A JP 6220191 A JP6220191 A JP 6220191A JP H04296703 A JPH04296703 A JP H04296703A
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optical
film thickness
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Masanobu Wakumoto
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Matsushita Electric Works Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特定波長域の光だけ
を選択的に透過する特性を有するバンドパスフィルタに
関する。
【0002】
【従来の技術】光学多層膜を応用した多層膜は、すでに
真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の
方法により作製され、各種の用途に実用化されている。 その中で、特定波長域の光だけを選択的に透過するもの
をバンドパスフィルタと呼んでいる。一般に、バンドパ
スフィルタは、透過部の透過率分布はなるべく高く平坦
で、不透過部(反射部)の透過率分布はなるべく低く平
坦であることが必要である。
【0003】従来、バンドパスフィルタとしては、通常
、光学膜厚が互いに等しい高屈折率膜と低屈折率膜を交
互に積層した構造の選択反射鏡が用いられている。図1
にみるように、このような選択反射鏡は、反射波長の異
なるショートパスフィルタとロングパスフィルタの2個
のフィルタを積層し、両者の透過部分が重なることを利
用してバンドパス特性を得るように作製されたものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図2にみる
ように、前述した選択反射鏡の透過部分には、両方のフ
ィルタの、リップルと呼ばれる漣状の特性が現れ、重な
るので、これを抑制しなければ、優れたバンドパス特性
を得ることができないという問題があった。リップル抑
制の方法としては、従来から、コンピュータのシミュレ
ーションによる膜構成の「最適化」による方法があった
。しかし、この方法では、各層の膜厚がばらばらになっ
てしまうため、作製が難しくなるばかりでなく、量産時
に管理すべき要素が非常に増えてしまい、特性のばらつ
きを抑えることが困難であった。
【0005】この発明は、このような問題を解決し、特
定波長域の光だけを選択的に透過する特性を得ようとす
るとき、リップルを抑制し、透過部の分光透過率特性を
高く平坦にし、同時にシャープカット特性にすることが
できるとともに、膜構成が簡単で作製が容易であるバン
ドパスフィルタを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
、この発明は、高屈折率膜と低屈折率膜が基材上に交互
に多層形成されてなる光学多層干渉薄膜を有するバンド
パスフィルタにおいて、基材側からみて順に、高屈折率
膜と低屈折率膜が交互に多層形成されている多層膜群A
、高屈折率膜と低屈折率膜が1層ずつ重ね合わせて形成
されている中間層群B、および、高屈折率膜と低屈折率
膜が交互に多層形成されている多層膜群Cを有し、基材
側から数えて第1層および最終層がいずれも高屈折率膜
であり、全体の層数が奇数であるとともに、前記膜群A
、B、およびCの各光学膜厚が下記(1)〜(4)の条
件を満たすように設定されていることを特徴とするもの
である。
【0007】(1)多層膜群Aの、基材側から数えて第
3層以降の光学膜厚がいずれもaであり、第1層および
第2層の光学膜厚がいずれもaの1〜1.35倍の範囲
である。 (2)多層膜群Cの、基材側から数えて第1層から最終
層の1つ手前の層までの光学膜厚がいずれもcであり、
最終層の光学膜厚がcの0.5±0.25倍の範囲であ
る。
【0008】(3)光学膜厚aが光学膜厚cよりも大き
い。 (4)中間層群Bの、基材側から数えて第1層の光学膜
厚b1 が光学膜厚cの1±0.1倍の範囲であり、第
2層の光学膜厚b2 が光学膜厚cの0.5±0.25
倍の範囲である。 有効なリップル抑制を行うためには、高屈折率膜と低屈
折率膜の屈折率は、それぞれ、2.5、1.4前後であ
ることが望ましい。これより大幅に離れると、リップル
抑制効果が弱くなるからである。しかし、実用的な膜材
料のほとんどは、この屈折率域にあり、特に問題はない
【0009】また、光学膜厚の大きい多層膜群Aの主反
射波長と光学膜厚の小さい多層膜群Cの主反射波長との
比は、1.6前後であることが望ましい。これより大幅
に離れると、リップル抑制効果が弱くなるからである。 全体の層数は、前述したように奇数である必要があり、
25ないし41層位が適当である。
【0010】図3は、この発明の1例であるバンドパス
フィルタの膜構成を表す。図にみるように、このバンド
パスフィルタは、基材1上に、多層膜群A、中間層群B
、および多層膜群Cがこの順に積層されるように形成さ
れた構造を有する(多層膜群AおよびCの一部図示省略
)。以下に、この発明を、各層の光学膜厚の比率に関す
る1例を挙げて、図3を参照しながら詳しく説明する。 なお、以下の説明中、バンドパスフィルタを構成する第
1層、第2層、最終層等の各層の順番は、いずれも基材
側から数えたものである。
【0011】多層膜群Aは、長波長側の膜群であり、光
学膜厚(主反射波長。以下同様。)の大きい膜群である
。第1層は高屈折率膜H1 、第2層は低屈折率膜L1
 であり、第3層以降は、互いに等しい光学膜厚aを有
する高屈折率膜H2 と低屈折率膜L2 が交互に多層
形成されたものである。第1層および第2層は、基材側
調整層であり、その光学膜厚はいずれもaの1.2倍、
すなわち1.2aである。
【0012】多層膜群Cは、短波長側の膜群であり、光
学膜厚の小さい膜群である。第1層から最終層の1つ手
前の層までは、互いに等しい光学膜厚c(ただし、aよ
り小。)を有する高屈折率膜H4 と低屈折率膜L4 
が交互に多層形成されたものである。最終層は、大気側
調整層であり、cの0.5倍、すなわち0.5cの光学
膜厚を有する高屈折率膜H5 である。
【0013】中間層群Bは、中間調整層である。第1層
は、高屈折率膜H3であり、その光学膜厚b1 はcの
1倍、すなわちcである。第2層は、低屈折率膜L3 
であり、その光学膜厚b2 はcの0.5倍、すなわち
0.5cである。ただし、このバンドパスフィルタの第
1層および最終層はいずれも高屈折率膜であり、全体の
層数は奇数である。
【0014】図4は、このバンドパスフィルタの分光透
過率特性を示すグラフである。図にみるように、リップ
ルが抑制されており、緑色光(550nm近傍の波長域
)の透過率が高く、両側の赤、青等の成分がシャープカ
ットされている。なお、この発明のバンドパスフィルタ
は、前記の1例のように多層膜群Aの第1層と第2層の
光学膜厚が互いに等しいものに限定されるわけではなく
、両層の光学膜厚が互いに異なるものであってもよい。
【0015】この発明で用いられる基材としては、たと
えば、ガラス等が挙げられるが、特に限定されない。こ
の発明で用いられる高屈折率膜を構成する材料としては
、たとえば、二酸化チタン等が挙げられるが、特に限定
されない。また、低屈折率膜を構成する材料としては、
たとえば、二酸化ケイ素等が挙げられるが、特に限定さ
れない。これら高屈折率膜および低屈折率膜を形成する
方法としては、たとえば、真空蒸着等、前述の膜形成方
法等が採用されるが、特に限定されない。膜厚の管理に
は光電式膜厚計等が利用されるが、これに限定されない
【0016】
【作用】前記特定の3つの膜群A、B、およびCからな
る膜構成にすると、リップルを抑制し、透過部の分光透
過率特性を高く平坦にし、同時にシャープカット特性に
することが可能になるとともに、膜構成が簡単で作製が
容易になる。光学膜厚や構成が請求項に示す範囲から外
れる場合は、リップル抑制効果が弱くなったり、バンド
パス特性が崩れたりし、実用的な特性は得られない。
【0017】
【実施例】次に、この発明の具体的な実施例を比較例と
併せて詳しく説明するが、この発明は、下記実施例に限
定されない。なお、下記例中、第1層、第2層、最終層
等の各層の順番は、いずれも基材側から数えたものであ
る。 −実施例1− この実施例は、この発明のバンドパスフィルタが緑色フ
ィルタである場合の一実施例である。
【0018】舞台照明等に用いられる緑色フィルタを以
下のようにして作製した。ガラス基材上に、高屈折率膜
と低屈折率膜を、第1層が高屈折率膜、第2層が低屈折
率膜、および最終層が高屈折率膜になるように真空蒸着
法により交互に合計23層形成した。ただし、高屈折率
膜としては二酸化チタン、低屈折率膜としては二酸化ケ
イ素を用い、膜構成は、基材側から順に下記の、多層膜
群A1(長波長側反射層;主反射波長728nm)、中
間層群B1 、および多層膜群C1 (短波長側反射層
;主反射波長440nm)であった。
【0019】(A1 )合計12層からなり、第1層(
高屈折率膜)および第2層(低屈折率膜)の光学膜厚が
両方共218nm(=1.2a)であり、第3層(高屈
折率膜)から第12層(低屈折率膜)までの光学膜厚が
いずれも182nm(=a)である。 (B1 )合計2層からなり、第1層(高屈折率膜)の
光学膜厚が110nm(=c)であり、第2層(低屈折
率膜)の光学膜厚が55nm(=0.5c)である。
【0020】(C1 )合計9層からなり、第1層(高
屈折率膜)から第8層(低屈折率膜)までの光学膜厚が
いずれも110nm(=c)であり、第9層(高屈折率
膜;フィルタ全体の最終層)の光学膜厚が55nm(=
0.5c)である。 このフィルタの分光透過率特性を図5に示した。図にみ
るように、このフィルタは、必要な緑色の透過率が高く
、両側の赤、青等の成分をほぼ除去できるので、照明用
として優れた効率と美しい光色を示すことが確認された
【0021】−実施例2− この実施例は、この発明のバンドパスフィルタが液晶プ
ロジェクタ用緑選択透過鏡である場合の一実施例である
。液晶投射式のテレビ(プロジェクションテレビ)には
、R.G.B.3原色を分解、合成するため、45°使
用の選択反射鏡が用いられるが、このうち、G.(緑)
の分解のための緑選択透過鏡を以下のようにして作製し
た。このフィルタは、45°の傾斜使用になる。
【0022】ガラス基材上に、高屈折率膜と低屈折率膜
を、第1層が高屈折率膜、第2層が低屈折率膜、および
最終層が高屈折率膜になるように真空蒸着法により交互
に合計27層形成した。ただし、高屈折率膜としては二
酸化チタン、低屈折率膜としては二酸化ケイ素を用い、
膜構成は、基材側から順に下記の、多層膜群A2 (長
波長側反射層;主反射波長784nm)、中間層群B2
 、および多層膜群C2 (短波長側反射層;主反射波
長480nm)であった。
【0023】(A2 )合計14層からなり、第1層(
高屈折率膜)および第2層(低屈折率膜)の光学膜厚が
両方共235nm(=1.2a′)であり、第3層(高
屈折率膜)から第14層(低屈折率膜)までの光学膜厚
がいずれも196nm(=a′)である。 (B2 )合計2層からなり、第1層(高屈折率膜)の
光学膜厚が120nm(=c′)であり、第2層(低屈
折率膜)の光学膜厚が60nm(=0.5c′)である
【0024】(C2 )合計11層からなり、第1層(
高屈折率膜)から第10層(低屈折率膜)までの光学膜
厚がいずれも120nm(=c′)であり、第11層(
高屈折率膜;フィルタ全体の最終層)の光学膜厚が60
nm(=0.5c′)である。 このフィルタの45°使用時の分光透過率特性を図6に
示した。図にみるように、このフィルタは、必要な緑色
の透過率が高く、両側の赤、青等の成分をほぼ除去でき
るので、色分解用として優れた効率と美しい光色を示す
ことが確認された。
【0025】−実施例3〜10および比較例1〜3−実
施例1において、各層の光学膜厚を下記表1に示した通
りとした以外は実施例1と同様にして、バンドパスフィ
ルタを作製した。ただし、実施例5では、中間層群Bの
第1層が低屈折率膜、第2層が高屈折率膜になるように
した(全体の層数は同じ)。得られた各例のフィルタの
分光透過率特性を示すグラフは、図7〜17にみる通り
であった。
【0026】
【表1】
【0027】表1および図7〜17にみるように、前記
特定の範囲内の光学膜厚を有する実施例3〜10にかか
るフィルタは、いずれもリップルが抑制されており、5
50nm近傍の透過部の透過率が高く、その両側の波長
域の成分がシャープカットされているのに対し、前記特
定の範囲を外れた光学膜厚を有する比較例1〜3にかか
るフィルタは、リップル抑制効果が弱く、550nm近
傍の透過部の透過率も低いことが確認された。
【0028】
【発明の効果】この発明のバンドパスフィルタによれば
、リップルを抑制し、透過部の分光透過率特性を高く平
坦にし、同時にシャープカット特性にすることができる
ため、特定波長域の光だけを選択的に透過することがで
きる。このバンドパスフィルタは、また、膜構成が簡単
で作製が容易であり、再現性の良い安定した生産が可能
であり、歩留りが向上し、コストが抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の、反射波長の異なるショートパスフィル
タとロングパスフィルタの2個のフィルタの各分光透過
率特性を同一グラフ上に示す図である。
【図2】前記2個のフィルタを積層し、両者の透過部分
が重なることを利用してバンドパス特性を得るように作
製された従来の選択反射鏡の分光透過率特性を示すグラ
フである。
【図3】この発明の1例であるバンドパスフィルタの膜
構成を説明する図である。
【図4】前記1例のバンドパスフィルタの分光透過率特
性を示すグラフである。
【図5】実施例1のバンドパスフィルタ(照明用緑フィ
ルタ)の分光透過率特性を示すグラフである。
【図6】実施例2のバンドパスフィルタ(液晶プロジェ
クタ用緑選択透過鏡)の分光透過率特性を示すグラフで
ある。
【図7】実施例3のバンドパスフィルタの分光透過率特
性を示すグラフである。
【図8】比較例1のバンドパスフィルタの分光透過率特
性を示すグラフである。
【図9】実施例4のバンドパスフィルタの分光透過率特
性を示すグラフである。
【図10】比較例2のバンドパスフィルタの分光透過率
特性を示すグラフである。
【図11】比較例3のバンドパスフィルタの分光透過率
特性を示すグラフである。
【図12】実施例5のバンドパスフィルタの分光透過率
特性を示すグラフである。
【図13】実施例6のバンドパスフィルタの分光透過率
特性を示すグラフである。
【図14】実施例7のバンドパスフィルタの分光透過率
特性を示すグラフである。
【図15】実施例8のバンドパスフィルタの分光透過率
特性を示すグラフである。
【図16】実施例9のバンドパスフィルタの分光透過率
特性を示すグラフである。
【図17】実施例10のバンドパスフィルタの分光透過
率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1    基材 A    多層膜群 B    中間層群 C    多層膜群 H1   高屈折率膜 H2   高屈折率膜 H3   高屈折率膜 H4   高屈折率膜 H5   高屈折率膜 L1   低屈折率膜 L2   低屈折率膜 L3   低屈折率膜 L4   低屈折率膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  高屈折率膜と低屈折率膜が基材上に交
    互に多層形成されてなる光学多層干渉薄膜を有するバン
    ドパスフィルタにおいて、基材側からみて順に、高屈折
    率膜と低屈折率膜が交互に多層形成されている多層膜群
    A、高屈折率膜と低屈折率膜が1層ずつ重ね合わせて形
    成されている中間層群B、および、高屈折率膜と低屈折
    率膜が交互に多層形成されている多層膜群Cを有し、基
    材側から数えて第1層および最終層がいずれも高屈折率
    膜であり、全体の層数が奇数であるとともに、前記膜群
    A、B、およびCの各光学膜厚が下記(1)〜(4)の
    条件を満たすように設定されていることを特徴とするバ
    ンドパスフィルタ。 (1)多層膜群Aの、基材側から数えて第3層以降の光
    学膜厚がいずれもaであり、第1層および第2層の光学
    膜厚がいずれもaの1〜1.35倍の範囲である。 (2)多層膜群Cの、基材側から数えて第1層から最終
    層の1つ手前の層までの光学膜厚がいずれもcであり、
    最終層の光学膜厚がcの0.5±0.25倍の範囲であ
    る。 (3)光学膜厚aが光学膜厚cよりも大きい。 (4)中間層群Bの、基材側から数えて第1層の光学膜
    厚b1 が光学膜厚cの1±0.1倍の範囲であり、第
    2層の光学膜厚b2 が光学膜厚cの0.5±0.25
    倍の範囲である。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08503312A (ja) * 1992-10-29 1996-04-09 ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー 成形可能な反射多層物体

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