WO2012141138A1 - 光学多層膜バンドパスフィルタ - Google Patents

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WO2012141138A1
WO2012141138A1 PCT/JP2012/059697 JP2012059697W WO2012141138A1 WO 2012141138 A1 WO2012141138 A1 WO 2012141138A1 JP 2012059697 W JP2012059697 W JP 2012059697W WO 2012141138 A1 WO2012141138 A1 WO 2012141138A1
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WO
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lwpf
swpf
layer
polarization dependence
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PCT/JP2012/059697
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小川晃一
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オリンパス株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/285—Interference filters comprising deposited thin solid films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another

Definitions

  • the present invention relates to an optical multilayer film bandpass filter.
  • An optical multilayer film bandpass filter having a structure in which dielectric thin films having a high refractive index and a low refractive index are alternately laminated on a glass substrate or the like transmits light in a certain wavelength range as a general optical characteristic. It has a slope portion where the transmittance increases or decreases at the boundary between the transmission band and the reflection band, and a “reflection band” (or called a stop band) that blocks light in a certain wavelength range before and after that.
  • a slope portion where the transmittance increases on the short wavelength side is referred to as a “rising portion”, and a slope portion where the transmittance decreases on the long wavelength side is referred to as a “falling portion”. I will call it.
  • the “rising part” and the “falling part” approach the inside of the s wave and the transmission bandwidth becomes narrower. Accordingly, as the incident angle of the target light with respect to the optical multilayer film bandpass filter increases, the p-wave and the s-wave are separated and show different wavelengths for the “rising portion” and “falling portion”.
  • FIG. 51 is a diagram showing bandpass characteristics when target light is incident on a general optical multilayer film bandpass filter at an incident angle of 15 degrees.
  • FIG. 52 is a diagram showing bandpass characteristics when target light is incident on a general optical multilayer film bandpass filter at an incident angle of 45 degrees.
  • the solid line A indicates the p-polarized transmission characteristic (Tp)
  • the broken line B indicates the s-polarized transmission characteristic (Ts)
  • the alternate long and short dash line C indicates the average of the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic (Tmean).
  • the vertical axis indicates transmittance (unit%) and the horizontal axis indicates wavelength (unit: nm), and shows a polarization separation state.
  • region IA is a short wavelength side reflection band
  • region IB is a rising portion
  • region IC is a transmission band
  • region ID is a falling portion
  • region IE is a long wavelength side reflection band.
  • region IIA is a short wavelength side reflection band
  • region IIB is a rising portion
  • region IIC is a transmission band
  • region IID is a falling portion
  • region IIE is a long wavelength side reflection band.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to have less dependency on polarization with respect to oblique incidence, and to form a ghost due to two-surface reflection by forming only on one side of a substrate. It is an object of the present invention to provide an optical multilayer film bandpass filter that can solve the above problem.
  • an optical multilayer film bandpass filter is a substrate transparent to target light and a short bandpass characteristic formed only on one side of the substrate.
  • the LWPF part that forms the rising part and the reflection band on the wavelength side, the SWPF part that forms the falling part and the reflection band on the long wavelength side in the bandpass characteristics, and the LWPF part and the SWPF part are formed by oblique incidence of the target light, respectively.
  • a polarization dependence improving unit that controls separation of the P wave and the S wave generated in the rising part and the falling part, and the LWPF part, the SWPF part, and the polarization dependence improving part are provided with a first dielectric. And a structure in which a plurality of low refractive index layers formed of a second dielectric having a refractive index lower than that of the first dielectric are alternately stacked.
  • the polarization dependence improving portion is composed of only two kinds of substances.
  • the polarization dependence improving unit, the LWPF unit, and the SWPF unit each have a common transmission band in the bandpass characteristics, and the rising portion in the LWPF unit and the SWPF unit, Corresponding to the falling part, the polarization dependence improving part reduces the separation of the P wave and the S wave generated in the rising part and the falling part formed by the LWPF part and the SWPF part, respectively, by oblique incidence of the target light. It is preferable to have at least one of a rising part, a falling part, and a ripple part in which the transmittance is partially reduced.
  • a matching layer is provided on one or both of the front and rear sides of the polarization dependence improving portion, and the matching layer includes a layer formed of a first dielectric and a second dielectric.
  • these layers are preferably one or both of these layers, and these layers preferably include a thick film layer several times thicker than the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion. .
  • one or more polarization dependence improving portions are formed between the LWPF portion and the SWPF portion, or on the substrate side or the outer surface side from the LWPF portion and the SWPF portion. It is preferable.
  • the LWPF part and the SWPF part and a separate band that forms a reflection band in a longer wavelength region or a shorter wavelength region than the LWPF part and the SWPF part in bandpass characteristics. It is preferable to combine the LWPF part or the SWPF part.
  • the optical multilayer bandpass filter according to the present invention has an effect that polarization dependency with respect to oblique incidence is small and problems such as ghost generation due to two-surface reflection can be solved.
  • FIG. 3 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing the film thickness and constituent materials of each layer of the optical multilayer film bandpass filter according to Example 1. It is a graph which shows the band pass characteristic of the optical multilayer film band pass filter which concerns on a comparative example. It is sectional drawing which shows the structure of the optical multilayer film band pass filter which concerns on a comparative example. It is a figure which shows the film thickness and component material of each layer of the optical multilayer film band pass filter which concerns on a comparative example.
  • 6 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 2. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 2, an LWPF part, and a polarization dependence improvement part.
  • 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 2.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram showing the film thickness and constituent materials of each layer of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 2.
  • 6 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 3. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 3, the LWPF part, and the polarization dependence improvement part.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 3.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating the film thickness and constituent materials of each layer of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 3.
  • 6 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 4; It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 4, an LWPF part, and a polarization dependence improvement part.
  • 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 4.
  • FIG. It is a figure which shows the film thickness and component material of each layer of the optical multilayer film band pass filter which concerns on Example 4.
  • FIG. 10 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 5. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 5, the LWPF part, and the polarization dependence improvement part.
  • 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 5.
  • FIG. It is a figure which shows the film thickness and component material of each layer of the optical multilayer film band pass filter which concerns on Example 5.
  • FIG. 14 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 6. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 6, the LWPF part, and the polarization dependence improvement part.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 6.
  • FIG. It is a figure which shows the film thickness of each layer, and a structural substance of the optical multilayer film band pass filter which concerns on Example 6.
  • FIG. 14 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 7. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 7, the LWPF part, and the polarization dependence improvement part.
  • 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 7.
  • FIG. It is a figure which shows the film thickness and structural material of each layer of the optical multilayer film band pass filter which concern on Example 7.
  • 10 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 8. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 8, a LWPF part, and a polarization dependence improvement part.
  • 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 8. FIG. It is a figure which shows the film thickness and component material of each layer of the optical multilayer film band pass filter which concerns on Example 8.
  • FIG. 10 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 9. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 9, the LWPF part, and the polarization dependence improvement part.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 9.
  • FIG. It is a figure which shows the film thickness of each layer, and a structural substance of the optical multilayer film band pass filter which concerns on Example 9.
  • FIG. 14 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 10. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 10, a LWPF part, and a polarization dependence improvement part.
  • 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 10.
  • FIG. It is a figure which shows the film thickness of each layer, and a structural substance of the optical multilayer film band pass filter which concerns on Example 10.
  • FIG. 14 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 11. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 11, a LWPF part, and a polarization dependence improvement part. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 11. FIG. It is a figure which shows the film thickness of each layer, and a structural substance of the optical multilayer film band pass filter which concerns on Example 11.
  • FIG. 14 is a graph showing bandpass characteristics of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 12. It is a graph which shows the band pass characteristic of the SWPF part in Example 12, an LWPF part, and a polarization dependence improvement part.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to Example 12.
  • FIG. It is a figure which shows the film thickness and component material of each layer of the optical multilayer film band pass filter which concerns on Example 12.
  • FIG. It is a figure which shows a band pass characteristic when object light is made to enter with respect to a general optical multilayer film band pass filter at an incident angle of 15 degrees. It is a figure which shows a band pass characteristic when object light is incident on the general optical multilayer film band pass filter at an incident angle of 45 degrees.
  • Embodiments of an optical multilayer film bandpass filter according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment. Prior to the description of the examples, the configuration of the optical multilayer film bandpass filter according to the embodiment of the present invention will be described.
  • the optical multilayer film bandpass filter according to this embodiment is formed on only one surface of a substrate transparent to the target light, and rises and rises at the boundary between the transmission band and the reflection band with respect to oblique incident light having a predetermined angle.
  • the present invention provides an optical multilayer film band-pass filter in which the polarization dependency is reduced at the falling portion.
  • the optical multilayer film bandpass filter according to the present embodiment includes a substrate transparent to the target light, an LWPF that is formed only on one side of the substrate, and forms a rising portion on the short wavelength side and a reflection band in the bandpass characteristics. Part, a SWPF part that forms a reflection part with a falling part on the long wavelength side in the bandpass characteristic, and a rising part and a falling part that are formed by the LWPF part and the SWPF part, respectively, by oblique incidence of target light.
  • a polarization dependence improving unit that controls separation of the P wave and the S wave, and the LWPF part, the SWPF part, and the polarization dependence improving part are formed of a first dielectric. It has a structure in which a plurality of layers and low refractive index layers formed of a second dielectric having a lower refractive index than the first dielectric are alternately stacked.
  • the polarization dependence improving unit is composed of only two types of substances.
  • the polarization dependence improving unit, the LWPF unit, and the SWPF unit each have a common transmission band in bandpass characteristics, and the LWPF unit and the SWPF unit.
  • the polarization dependence improving part is generated in the rising part and the falling part formed by the LWPF part and the SWPF part, respectively, by oblique incidence of target light. It is preferable to have at least one of a rising part, a falling part, and a ripple part in which the transmittance is partially reduced so as to reduce the separation between the P wave and the S wave.
  • a matching layer is provided on one or both of the front and rear sides of the polarization dependence improving unit, and the matching layer includes a layer formed of the first dielectric and One or both of the layers formed of the second dielectric, and these layers are several times thicker than the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion. It is preferable to provide a film layer.
  • the polarization dependence improving unit is provided between the LWPF unit and the SWPF unit, or on the substrate side or the outer surface side from the LWPF unit and the SWPF unit. It is preferable that two or more are formed.
  • the LWPF part and the SWPF part and a reflection band of a long wavelength region or a short wavelength region in the bandpass characteristics than the LWPF part and the SWPF part are formed. It is preferred to combine separate LWPF or SWPF parts.
  • examples of the substrate transparent to the target light include non-alkali glass, borosilicate glass, quartz glass, quartz, BK7 (trade name), and Tempax (trade name). It can be selected from optical glass such as sapphire, crystal material such as sapphire, semiconductor substrate, and synthetic resin.
  • the first dielectric and the second dielectric constitute a substance constituting a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index than the high refractive index layer.
  • the method of laminating the high refractive index layer and the low refractive index layer having a refractive index smaller than that of the high refractive index layer includes, for example, vacuum deposition, sputtering, and ion plate.
  • PVD method physical film thickness vapor deposition method
  • resistance heating deposition resistance heating deposition
  • electron beam (EB) heating deposition high frequency heating deposition
  • laser beam heating deposition ionization sputtering, ion beam sputtering, plasma sputtering, ion assist, radical assist Either sputtering
  • EB electron beam
  • the number of layers constituting the optical multilayer film bandpass filter is not limited to those shown in the examples, and can be increased or decreased according to the required specifications. .
  • BK7 (trademark) is used as the material of the substrate.
  • TiO 2 and Ta 2 O 5 are high refractive index layers formed of the first dielectric
  • Al 2 O 3 and SiO 2 are second dielectrics having a refractive index lower than that of the first dielectric. It is a low refractive index layer formed of a body.
  • ⁇ is the wavelength of the target light.
  • the graphs showing the bandpass characteristics show the polarization separation state, where the vertical axis indicates transmittance (unit%) and the horizontal axis indicates wavelength (unit: nm).
  • FIG. 1 is a graph illustrating bandpass characteristics of the optical multilayer film bandpass filter according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the optical multilayer film bandpass filter according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the film thickness and constituent materials of each layer of the optical multilayer film bandpass filter according to the first embodiment.
  • the solid line A indicates the p-polarized transmission characteristic (Tp)
  • the broken line B indicates the s-polarized transmission characteristic (Ts)
  • the alternate long and short dash line C indicates the average (Tmean) of the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic.
  • the optical multilayer film bandpass filter according to the first embodiment includes the SWPF unit, the polarization dependence improving unit, and the LWPF unit in order from the substrate side transparent to the target light to the Air side.
  • the SWPF part is formed only on one surface of the substrate, and the polarization dependence improving part and the LWPF part are sequentially stacked on the SWPF part.
  • the Air side means the outer surface side farthest from the substrate.
  • the SWPF part is composed of 62 layers from layer 1 to layer 62, and forms a falling part and a reflection band falling from the transmission band on the long wavelength side.
  • the polarization-dependent improvement unit is composed of 14 layers from layer 63 to layer 76, and the P wave and S wave in the bandpass characteristics generated in the rising and falling parts formed by the LWPF part and the SWPF part, respectively, due to the layer structure.
  • Control the separation of The LWPF part is composed of 60 layers from the layer 77 to the layer 136 and is formed only on one side of the substrate, and forms a rising part rising to the transmission band and a reflection band on the short wavelength side.
  • the SWPF part, the polarization dependence improving part, and the LWPF part alternately include a plurality of high refractive index layers made of Ta 2 O 5 as the first dielectric and low refractive index layers made of SiO 2 as the second dielectric. It has a stacked configuration.
  • FIG. 4 is a graph showing bandpass characteristics of the optical multilayer film bandpass filter according to the comparative example.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical multilayer film bandpass filter according to a comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the film thickness and constituent materials of each layer of the optical multilayer film bandpass filter according to the comparative example.
  • the solid line A indicates the p-polarized transmission characteristic (Tp)
  • the broken line B indicates the s-polarized transmission characteristic (Ts)
  • the alternate long and short dash line C indicates the average (Tmean) of the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic.
  • the optical multilayer film bandpass filter according to the comparative example has a configuration in which a SWPF part and an LWPF part are stacked in order from the substrate side to the Air side.
  • This is a configuration obtained by removing the polarization dependence improving unit from the configuration of the first embodiment.
  • the SWPF part is composed of 62 layers from layer 1 to layer 62
  • the LWPF part is composed of 60 layers from layer 63 to layer 122.
  • the SWPF part and the LWPF part have a configuration in which a plurality of high refractive index layers made of Ta 2 O 5 as the first dielectric and low refractive index layers made of SiO 2 as the second dielectric are alternately stacked.
  • Example 1 since the matching with the LWPF part and the SWPF part is not adjusted when the polarization dependence improving part is incorporated, the part (ripple part) where the transmittance is partially reduced in the transmission band is relatively It occurred greatly.
  • a thick film layer is formed as a matching layer in order to adjust matching between the LWPF part and the SWPF part when the polarization dependence improving part is incorporated.
  • FIGS. 7, 11, 15, and 19 are graphs showing the bandpass characteristics of the optical multilayer film bandpass filters according to Example 2, Example 3, Example 4, and Example 5, respectively.
  • FIG. 12, FIG. 16, and FIG. 20 show the bandpass characteristics of the SWPF unit, the LWPF unit, and the polarization dependence improving unit in the second embodiment, the third embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment, respectively. It is a graph.
  • FIG. 13, FIG. 17, and FIG. 21 are cross-sectional views showing the configurations of optical multilayer film bandpass filters according to Example 2, Example 3, Example 4, and Example 5, respectively.
  • 10, FIG. 14, FIG. 18 and FIG. 22 are diagrams respectively showing the film thickness and constituent materials of each layer of the optical multilayer film bandpass filter according to Example 2, Example 3, Example 4, and Example 5. It is.
  • the solid line A indicates the p-polarized transmission characteristic (Tp)
  • the broken line B indicates the s-polarized transmission characteristic (Ts)
  • the alternate long and short dash line C indicates the p-polarized transmission characteristic and s
  • Tmean The average (Tmean) of the polarization transmission characteristic is shown.
  • the solid line D indicates the transmission characteristic of the SWPF part (average of the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic (Tmean))
  • the broken line E indicates the transmission characteristic of the LWPF part
  • the average of the p-polarized transmission characteristics and the s-polarized transmission characteristics (Tmean) is shown
  • the alternate long and short dash line F shows the transmission characteristics of the polarization dependence improving portion (average of the p-polarized transmission characteristics and the s-polarized transmission characteristics (Tmean)).
  • the SWPF part, the first thick film layer, the polarization dependence improving part, the second thick film layer, and the LWPF are sequentially arranged from the substrate side to the Air side.
  • stacked the part is provided.
  • the optical multilayer film bandpass filter according to the second to fifth embodiments includes a high refractive index layer made of Ta 2 O 5 as a first dielectric as a SWPF part, a polarization dependence improving part, and an LWPF part. It has a configuration in which a plurality of low refractive index layers made of SiO 2 as the second dielectric are alternately stacked.
  • the SWPF part is composed of 50 layers from layer 1 to layer 50.
  • the thick film layers are provided as both layers 51 and 72 before and after the polarization dependence improving portion.
  • the polarization dependence improving unit includes 20 layers from layer 52 to layer 71.
  • the LWPF part is composed of 50 layers from layer 73 to layer 122.
  • the layer 51 on the SWPF part side is formed of Ta 2 O 5
  • the layer 72 on the LWPF part side is formed of SiO 2
  • the layers 50 and 52 adjacent to the thick film layer 51 are formed of SiO 2
  • the layers 71 and 73 adjacent to the thick film layer 72 are formed of Ta 2 O 5 .
  • these thick film layers have a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion.
  • the SWPF part is composed of 50 layers from layer 1 to layer 50.
  • the thick film layers are provided as both layers 51 and 72 before and after the polarization dependence improving portion.
  • the polarization dependence improving unit includes 20 layers from layer 52 to layer 71.
  • the LWPF part is composed of 50 layers from layer 73 to layer 122.
  • the layer 51 on the SWPF part side is formed of Ta 2 O 5
  • the layer 72 on the LWPF part side is formed of SiO 2
  • the layers 50 and 52 adjacent to the thick film layer 51 are formed of SiO 2
  • the layers 71 and 73 adjacent to the thick film layer 72 are formed of Ta 2 O 5 .
  • these thick film layers have a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion.
  • the SWPF part is composed of 49 layers from layer 1 to layer 49.
  • the thick film layers are provided as both layers 50 and 71 before and after the polarization dependence improving portion.
  • the polarization dependence improving unit is composed of 20 layers 51 to 70.
  • the LWPF part is composed of 51 layers from layer 72 to layer 122.
  • the layer 50 on the SWPF portion side is formed of SiO 2
  • the layer 71 on the LWPF portion side is formed of Ta 2 O 5
  • the layers 49 and 51 adjacent to the thick film layer 50 are formed of Ta 2 O 5
  • the layers 70 and 72 adjacent to the thick film layer 71 are formed of SiO 2 .
  • these thick film layers have a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion.
  • the SWPF part is composed of 50 layers from layer 1 to layer 50.
  • the thick film layers are provided as both layers 51 and 78 before and after the polarization dependence improving portion.
  • the polarization dependence improving unit includes 26 layers from layer 52 to layer 77.
  • the LWPF part is composed of 50 layers from layer 79 to layer 128.
  • the layer 51 on the SWPF portion side is formed of Ta 2 O 5 and the layer 78 on the LWPF portion side is formed of SiO 2 .
  • the layers 50 and 52 adjacent to the thick film layer 51 are formed of SiO 2
  • the layers 77 and 79 adjacent to the thick film layer 78 are formed of Ta 2 O 5 .
  • these thick film layers have a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion.
  • Example 2 High refractive index layer> Low refractive index layer (FIG. 7)
  • Example 3 High refractive index layer ⁇ low refractive index layer (FIG. 11)
  • Example 4 High refractive index layer ⁇ Low refractive index layer (FIG. 15)
  • Example 5 High refractive index layer> Low refractive index layer (FIG. 19)
  • the characteristics of the LWPF unit, the SWPF unit, and the polarization dependence improving unit under these conditions are shown in FIG. 8, FIG. 12, FIG. 16, and FIG. Since the effect of improving the polarization dependence is shown in the bandpass characteristics (FIGS. 7, 11, 15, and 19) in Examples 2 to 5, the polarization dependence improvement unit includes the high refractive index layer and the low refractive index. It can be seen that the effect of improving the polarization dependence is exhibited regardless of the ratio of the thickness of the rate layer.
  • the polarization dependence improving unit has a transmission band in a range common to the transmission bands created by the LWPF unit and the SWPF unit.
  • the falling portion of the polarization dependence improving portion overlaps the falling portion formed by the SWPF portion.
  • the ripple part of the polarization dependence improving unit overlaps the rising part formed by the LWPF part and the falling part formed by the SWPF part.
  • the ripple portion and the falling portion of the polarization dependence improving portion overlap the rising portion formed by the LWPF portion and the falling portion formed by the SWPF portion, respectively.
  • the rising part and the ripple part of the polarization dependence improving part overlap with the rising part formed by the LWPF part and the falling part formed by the SWPF part, respectively.
  • the characteristics of the polarization dependence improving unit satisfy the above-described conditions.
  • the polarization dependence of the optical multilayer bandpass filter is improved by incorporating the polarization dependence improvement section.
  • the rising part, the falling part, and the ripple part formed by the polarization dependence improving part overlap the rising part and the falling part created by the LWPF part and the SWPF part, respectively.
  • the p-wave characteristic curve is pushed toward the s-wave characteristic curve side, resulting in improved polarization dependence. This is because bandpass characteristics can be obtained.
  • the p-wave characteristic curve when pushed toward the s-wave characteristic curve side, when viewed as the characteristics of the bandpass filter, (1) a rising portion and a falling portion formed by the p-wave; 2) A transmission band formed by the p-wave between a rising portion formed by the p-wave and a rising portion formed by the s-wave, and (3) a falling portion formed by the p-wave and a falling portion formed by the s-wave.
  • the rising part, the falling part, and the ripple part formed by the polarization dependence improving part are overlapped with the transmission band formed by the p wave, so that the transmittance of the p wave in the overlapping region Means that the transmission band of the p-wave is narrowed as a result.
  • Examples 6 to 7 In each of Examples 1 to 5, the high refractive index layer made of Ta 2 O 5 and the low refractive index layer made of SiO 2 were alternately laminated. In FIG. 5, other combinations of dielectrics are used.
  • 23 and 27 are graphs showing the bandpass characteristics of the optical multilayer film bandpass filters according to Examples 6 and 7, respectively.
  • 24 and 28 are graphs showing the bandpass characteristics of the SWPF unit, the LWPF unit, and the polarization dependence improving unit in the sixth and seventh embodiments, respectively.
  • FIGS. 25 and 29 are cross-sectional views illustrating the configurations of the optical multilayer film bandpass filters according to the sixth and seventh embodiments, respectively.
  • FIG. 26 and FIG. 30 are diagrams showing the film thickness and constituent materials of each layer of the optical multilayer bandpass filter according to Example 6 and Example 7, respectively.
  • the solid line A indicates the p-polarized transmission characteristic (Tp)
  • the broken line B indicates the s-polarized transmission characteristic (Ts)
  • the alternate long and short dash line C indicates the average of the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic (Tmean).
  • the solid line D indicates the transmission characteristics of the SWPF part (average of p-polarized transmission characteristics and s-polarized transmission characteristics (Tmean))
  • the broken line E indicates the transmission characteristics of the LWPF part (p-polarized transmission characteristics and s-polarized light).
  • the average of the transmission characteristics (Tmean) is shown, and the alternate long and short dash line F shows the transmission characteristics (average of the p-polarized transmission characteristics and the s-polarized transmission characteristics (Tmean)) of the polarization dependence improving portion.
  • the optical multilayer film bandpass filters according to Examples 6 and 7 have a configuration in which a SWPF part, a thick film layer, a polarization dependence improving part, a thick film layer, and an LWPF part are stacked in order from the substrate side to the Air side.
  • the SWPF part is composed of 50 layers from layer 1 to layer 50.
  • the thick film layers are provided as both layers 51 and 72 before and after the polarization dependence improving portion.
  • the polarization dependence improving unit includes 20 layers from layer 52 to layer 71.
  • the LWPF part is composed of 50 layers from layer 73 to layer 122.
  • the optical multilayer bandpass filter according to Example 6 includes a high refractive index layer made of TiO 2 as a first dielectric and SiO 2 as a second dielectric as a SWPF part, a polarization dependence improving part, and an LWPF part. A structure in which a plurality of low refractive index layers are alternately stacked.
  • the layer 51 on the SWPF part side is formed of TiO 2
  • the layer 72 on the LWPF part side is formed of SiO 2
  • the layers 50 and 52 adjacent to the thick film layer 51 are formed of SiO 2
  • the layers 71 and 73 adjacent to the thick film layer 72 are formed of TiO 2 .
  • these thick film layers have a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion.
  • the SWPF part is composed of 40 layers from layer 1 to layer 40.
  • the thick film layers are provided as both layers 41 and 66 before and after the polarization dependence improving portion.
  • the polarization dependence improving unit includes 24 layers from layer 42 to layer 65.
  • the LWPF part is composed of 40 layers from the layer 67 to the layer 106.
  • An optical multilayer bandpass filter according to Example 7 includes a high refractive index layer made of TiO 2 as a first dielectric and Al 2 as a second dielectric as a SWPF part, a polarization dependence improving part, and an LWPF part.
  • a structure in which a plurality of low refractive index layers made of O 3 are alternately stacked is provided.
  • the layer 41 on the SWPF portion side is formed of TiO 2
  • the layer 66 on the LWPF portion side is formed of Al 2 O 3
  • the layers 40 and 42 adjacent to the thick film layer 41 are formed of Al 2 O 3
  • the layers 65 and 67 adjacent to the thick film layer 66 are formed of TiO 2 .
  • these thick film layers have a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion.
  • FIG. 31 is a graph illustrating bandpass characteristics of the optical multilayer film bandpass filter according to Example 8.
  • FIG. 32 is a graph illustrating bandpass characteristics of the SWPF unit, the LWPF unit, and the polarization dependence improving unit according to the eighth embodiment.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the optical multilayer film bandpass filter according to the eighth embodiment.
  • FIG. 34 is a diagram showing the film thickness and constituent materials of each layer of the optical multilayer film bandpass filter according to Example 8. In FIG.
  • the solid line A indicates the p-polarized transmission characteristic (Tp)
  • the broken line B indicates the s-polarized transmission characteristic (Ts)
  • the alternate long and short dash line C indicates the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic (p-polarized transmission characteristic and s
  • the average of the polarization transmission characteristics (Tmean) is shown.
  • the solid line D indicates the transmission characteristics (average of p-polarized transmission characteristics and s-polarized transmission characteristics (Tmean)) of the SWPF part
  • the broken line E indicates the transmission characteristics (p-polarized transmission characteristics and s-polarized transmission characteristics) of the LWPF part.
  • the average value (Tmean) is shown, and the alternate long and short dash line F shows the transmission characteristics (average of the p-polarized transmission characteristics and the s-polarized transmission characteristics (Tmean)) of the polarization dependence improving portion.
  • the optical multilayer film bandpass filter according to Example 8 has a configuration in which a SWPF part, a polarization dependence improving part, and an LWPF part are stacked in this order from the substrate side to the Air side.
  • the SWPF portion is composed of 52 layers from layer 1 to layer 52.
  • the polarization dependence improving unit includes 19 layers from layer 53 to layer 71.
  • the LWPF part is composed of 51 layers from layer 72 to layer 122.
  • the SWPF part, the polarization dependence improving part, and the LWPF part alternately include a plurality of high refractive index layers made of Ta 2 O 5 as the first dielectric and low refractive index layers made of SiO 2 as the second dielectric. It has a stacked configuration.
  • the thick film layer is not formed, but as shown in FIG. 31, the polarization dependency of the rising and falling portions is improved. However, there is a tendency for a small mountain-like bulge to be formed before the beginning of the rising portion, so it is desirable to have a thick film layer in order to obtain clean characteristics of the rising and falling portions. .
  • FIG. 35 is a graph illustrating the bandpass characteristics of the optical multilayer film bandpass filter according to the ninth embodiment.
  • FIG. 36 is a graph illustrating bandpass characteristics of the SWPF unit, the LWPF unit, and the polarization dependence improving unit in the ninth embodiment.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the optical multilayer film bandpass filter according to the ninth embodiment.
  • FIG. 38 is a diagram illustrating the film thickness and constituent materials of each layer of the optical multilayer film bandpass filter according to Example 9. In FIG.
  • the solid line A indicates the p-polarized transmission characteristic (Tp)
  • the broken line B indicates the s-polarized transmission characteristic (Ts)
  • the alternate long and short dash line C indicates the average (Tmean) of the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic.
  • the solid line D indicates the transmission characteristics of the SWPF part (average of p-polarized transmission characteristics and s-polarized transmission characteristics (Tmean)
  • the broken line E indicates the transmission characteristics of the LWPF part (p-polarized transmission characteristics and s-polarized transmission characteristics).
  • the average value (Tmean) is shown, the one-dot chain line F1 is the transmission characteristic of the first polarization dependence improving portion (average of the p polarization transmission characteristic and the s polarization transmission characteristic (Tmean)), and the broken line F2 is the second polarization dependence improvement.
  • Transmission characteristics average of p-polarized transmission characteristics and s-polarized transmission characteristics (Tmean)).
  • the optical multilayer film bandpass filter according to the ninth embodiment incorporates a plurality of polarization dependence improving sections, and sequentially from the substrate side to the Air side, the SWPF section, the first thick film layer, and the first polarization dependence improving section.
  • a second thick film layer, a second polarization dependence improving section, a third thick film layer, and an LWPF section are provided.
  • the SWPF part is composed of 50 layers from layer 1 to layer 50.
  • the thick film layers are provided as the layers 51, 60, and 71 before and after the first and second polarization dependence improving portions.
  • the first polarization dependence improving unit is composed of eight layers from layer 52 to layer 59.
  • the second polarization dependence improving unit is composed of ten layers 61 to 70.
  • the LWPF part is composed of 51 layers from layer 72 to layer 122.
  • the SWPF part, the two polarization dependence improving parts, and the LWPF part alternately have a high refractive index layer made of Ta 2 O 5 as the first dielectric and a low refractive index layer made of SiO 2 as the second dielectric.
  • a plurality of stacked layers In the thick film layer, the layer 51 on the SWPF portion side is formed of Ta 2 O 5 , the layer 60 is formed of SiO 2 , and the layer 71 is formed of Ta 2 O 5 .
  • the layers 50 and 52 adjacent to the thick film layer 51 are formed of SiO 2
  • the layers 59 and 61 adjacent to the thick film layer 60 are formed of Ta 2 O 5
  • the layer 70 adjacent to the thick film layer 71 is formed.
  • 72 are made of SiO 2 .
  • these thick film layers have a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion.
  • the first polarization dependence improvement unit has a characteristic having a falling part that overlaps the falling part formed by the SWPF part, and the second polarization dependence improvement part is formed by the LWPF part. It has the characteristic of having a rising part that overlaps the rising part.
  • the target characteristics with improved polarization dependence can be obtained even if a plurality of polarization dependence improvement sections are incorporated. Therefore, it can be seen that a plurality of polarization dependence improvement units can be incorporated.
  • the polarization dependence improving unit is provided between the SWPF unit and the LWPF unit.
  • the substrate side of the SWPF unit and the LWPF unit is used.
  • a polarization dependence improving unit is incorporated on the outer surface side (air side) of the SWPF unit and the LWPF unit.
  • 39 and 43 are graphs showing bandpass characteristics of the optical multilayer film bandpass filters according to Examples 10 and 11, respectively.
  • 40 and 44 are graphs showing the bandpass characteristics of the SWPF unit, the LWPF unit, and the polarization dependence improving unit in Examples 10 and 11, respectively.
  • FIGS. 42 and 46 are diagrams showing the film thickness and constituent materials of each layer of the optical multilayer film bandpass filter according to Examples 10 and 11, respectively.
  • the solid line A indicates the p-polarized transmission characteristic (Tp)
  • the broken line B indicates the s-polarized transmission characteristic (Ts)
  • the alternate long and short dash line C indicates the average of the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic (Tmean). ).
  • the solid line D indicates the transmission characteristics (average of the p-polarized transmission characteristics and the s-polarized transmission characteristics (Tmean)) of the SWPF part
  • the broken line E indicates the transmission characteristics (p-polarized transmission characteristics and s-polarized light) of the LWPF part.
  • the average of the transmission characteristics (Tmean) is shown
  • the alternate long and short dash line F shows the transmission characteristics (average of the p-polarized transmission characteristics and the s-polarized transmission characteristics (Tmean)) of the polarization dependence improving portion.
  • the optical multilayer film bandpass filter according to Example 10 has a configuration in which a polarization dependence improving unit, a thick film layer, a SWPF unit, and an LWPF unit are stacked in this order from the substrate side to the Air side.
  • the polarization dependence improving unit includes 29 layers from layer 1 to layer 29.
  • the thick film layer is provided as a layer 30 after the polarization dependence improving portion.
  • the SWPF part is composed of 42 layers from layer 31 to layer 72.
  • the LWPF part is composed of 50 layers from layer 73 to layer 122.
  • the polarization dependence improving unit, the SWPF unit, and the LWPF unit alternately include a plurality of high refractive index layers made of Ta 2 O 5 as the first dielectric and low refractive index layers made of SiO 2 as the second dielectric. It has a stacked configuration.
  • the thick film layer 30 is made of SiO 2 , and the adjacent layers 29 and 31 are made of Ta 2 O 5 .
  • the thick film layer 30 has a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer that constitute the polarization dependence improving portion.
  • the optical multilayer film bandpass filter according to Example 11 has a configuration in which a SWPF part, an LWPF part, a thick film layer, and a polarization dependence improving part are stacked in this order from the substrate side to the Air side.
  • the SWPF part is composed of 50 layers from layer 1 to layer 50.
  • the LWPF portion is composed of 42 layers from layer 51 to layer 92.
  • the thick film layer is provided as a layer 93 in front of the polarization dependence improving portion.
  • the polarization dependence improving unit includes 29 layers from layer 94 to layer 122.
  • the SWPF unit, the LWPF unit, and the polarization dependence improving unit alternately include a plurality of high refractive index layers made of Ta 2 O 5 as the first dielectric and low refractive index layers made of SiO 2 as the second dielectric. It has a stacked configuration.
  • the thick film layer 93 is made of Ta 2 O 5 , and the adjacent layers 92 and 94 are made of SiO 2 . Further, the thick film layer 93 has a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion.
  • the polarization dependence is improved in both the front and back of the SWPF part and the LWPF part in the polarization dependence improvement part, and the installation position of the polarization dependence improvement part is the SWPF part. It can be seen that there is no limitation between the LWPF part and the LWPF part.
  • FIG. 47 is a graph showing the bandpass characteristics of the optical multilayer film bandpass filter according to Example 12.
  • FIG. 48 is a graph illustrating bandpass characteristics of the SWPF unit, the LWPF unit, and the polarization dependence improving unit in the twelfth embodiment.
  • FIG. 49 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the optical multilayer film bandpass filter according to the twelfth embodiment.
  • FIG. 50 is a diagram illustrating the film thickness and constituent materials of each layer of the optical multilayer film bandpass filter according to Example 12. In FIG.
  • the solid line A indicates the p-polarized transmission characteristic (Tp)
  • the broken line B indicates the s-polarized transmission characteristic (Ts)
  • the alternate long and short dash line C indicates the average (Tmean) of the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic.
  • the solid line D shows the transmission characteristics of the SWPF part (average of p-polarized transmission characteristics and s-polarized transmission characteristics (Tmean)
  • the broken line E2 shows the transmission characteristics of the second LWPF part (p-polarized transmission characteristics and s-polarized light).
  • the transmission characteristic average (Tmean)), the alternate long and short dash line E1 indicates the transmission characteristic of the first LWPF part (the average of the p-polarized transmission characteristic and the s-polarized transmission characteristic (Tmean)), and the broken line F indicates the polarization dependent improvement part.
  • stacked the 2nd LWPF part is provided.
  • the first LWPF part forms a rising part
  • the second LWPF part forms a reflection band on the shorter wavelength side than the first LWPF part.
  • the SWPF part is composed of 50 layers from layer 1 to layer 50.
  • the thick film layers are provided as layers 51 and 72 before and after the polarization dependence improving portion.
  • the polarization dependence improving unit includes 20 layers from layer 52 to layer 71.
  • the first LWPF part is composed of 46 layers from layer 73 to layer 118.
  • the second LWPF part is composed of 34 layers from layer 119 to layer 152.
  • the SWPF part, the polarization dependence improving part, the first LWPF part, and the second LWPF part are made of a high refractive index layer made of Ta 2 O 5 as the first dielectric and SiO 2 as the second dielectric.
  • a structure in which a plurality of low refractive index layers are alternately stacked is provided.
  • the layer 51 on the SWPF part side is formed of Ta 2 O 5
  • the layer 72 on the first LWPF part side is formed of SiO 2 .
  • the layers 50 and 52 adjacent to the thick film layer 51 are formed of SiO 2
  • the layers 71 and 73 adjacent to the thick film layer 72 are formed of Ta 2 O 5 .
  • these thick film layers have a thickness several times that of the high refractive index layer and the low refractive index layer constituting the polarization dependence improving portion.
  • the optical multilayer film bandpass filter according to the present invention is useful for applications that are required to have little polarization dependency even with respect to oblique incidence.

Landscapes

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Abstract

　斜め入射に対して偏波依存性が少なく、２面反射によるゴースト発生などの問題を解消する。　対象光に対し透明な基板と、基板の片面にのみに形成される、バンドパス特性における短波長側の立ち上がり部と反射帯域を形成するＬＷＰＦ部と、バンドパス特性における長波長側の立ち下がり部と反射帯域を形成するＳＷＰＦ部と、対象光の斜め入射により前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部がそれぞれ形成する立ち上がり部及び立ち下がり部に生じる、Ｐ波とＳ波の分離を制御する偏波依存性改善部と、を備え、ＬＷＰＦ部、ＳＷＰＦ部、及び偏波依存性改善部は、第１誘電体で形成された高屈折率層と、この第１誘電体より屈折率が低い第２誘電体で形成された低屈折率層と、を交互に複数積層した構造を備える。

Description

光学多層膜バンドパスフィルタ
　本発明は、光学多層膜バンドパスフィルタに関するものである。
　ガラス基板等の上に高屈折率と低屈折率の誘電体薄膜を交互に積層した構造を有する光学多層膜バンドパスフィルタは、一般的な光学特性として、一定の波長範囲の光が透過する「透過帯域」と、その前後の一定の波長範囲の光を阻止する「反射帯域（又は阻止域と呼ぶ）」と、透過帯域と反射帯域の境界において透過率が上昇又は下降するスロープ部分を持つ。以下の説明においては、透過帯域と反射帯域の境界において、短波長側で透過率が上昇するスロープ部分を「立ち上がり部」、長波長側で透過率が下降するスロープ部分を「立ち下がり部」と呼ぶこととする。
　このような光学多層膜バンドパスフィルタに対して、対象光を斜め方向から入射させた場合、入射面に平行な方向のｐ波の特性の光（以下、ｐ波又はｐ偏光と省略する）と、入射面に直交する方向のｓ波の特性の光（以下、ｓ波又はｐ偏光と省略する）と、が分離して現われる。このｐ波は、光学多層膜バンドパスフィルタに対する対象光の入射角が大きくなるほど、バンドパス特性において、「立ち上がり部」及び「立ち下がり部」が外側に広がり、透過帯域幅は広くなる。これに対して、ｓ波は、入射角が大きくなるほど、「立ち上がり部」及び「立ち下がり部」が内側に近づき透過帯域幅は狭くなる。したがって、光学多層膜バンドパスフィルタに対する対象光の入射角が大きくなるほど、「立ち上がり部」及び「立ち下がり部」について、ｐ波とｓ波が分離して異なる波長を示すようになる。
　このようなｐ波とｓ波の分離は、光学多層膜バンドパスフィルタに対する対象光の入射角が０度から１５度程度までは実用上問題となる場合は少ないが、対象光の入射角が１５度以上となると実用上問題となるおそれがある。
　ここで、図５１は、一般的な光学多層膜バンドパスフィルタに対して対象光を入射角度１５度で入射させたときのバンドパス特性を示す図である。図５２は、一般的な光学多層膜バンドパスフィルタに対して対象光を入射角度４５度で入射させたときのバンドパス特性を示す図である。図５１及び図５２において、実線Ａはｐ偏光透過特性（Ｔｐ）を示し、破線Ｂはｓ偏光透過特性（Ｔｓ）を示し、一点鎖線Ｃはｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ）を示している。バンドパス特性を示す図は、縦軸に透過率（単位％）、横軸に波長（単位ｎｍ）をとり、偏波分離状態を示している。
　図５１において、領域ＩＡは短波長側反射帯域、領域ＩＢは立ち上がり部、領域ＩＣは透過帯域、領域ＩＤは立ち下がり部、領域ＩＥは長波長側反射帯域である。
　図５２において、領域ＩＩＡは短波長側反射帯域、領域ＩＩＢは立ち上がり部、領域ＩＩＣは透過帯域、領域ＩＩＤは立ち下がり部、領域ＩＩＥは長波長側反射帯域である。
　図５１に示すように、対象光の入射角が１５度の場合は、ｐ偏光の透過特性とｓ偏光の透過特性はほぼ重なっているため実用上問題ない。
　これに対して、図５２に示すように、対象光の入射角が４５度の場合、ｐ偏光の透過特性は「立ち上がり部」及び「立ち下がり部」が外側に広がって透過帯域幅が広くなり、ｓ偏光の透過特性は「立ち上がり部」及び「立ち下がり部」が内側に近づき透過帯域幅は狭くなる。このため、ｓ偏光の透過特性よりもｐ偏光の透過特性の方が広がった形となっており、実用上問題があるおそれがある。
　このため、光学多層膜バンドパスフィルタでは、ｐ波とｓ波へ分離する偏波依存性を少なくすることが、斜めに入射する対象光に対応させて使用する上で必要となる。偏波依存性を少なくするために、以下の（１）、（２）の方法が提案されている。
（１）ファブリペロー型と呼ばれるバンドパスフィルタを利用して、偏波依存性を少なくする方法。
（２）ガラス基板の一方の面に立ち上がり部の偏波依存性を少なくした膜を付け、他方の面に立ち下がり部の偏波依存性を少なくした膜を付け、両面に付けた２つの膜の合成特性として偏波依存を少なくしたバンドパスフィルタを得る方法。
特開平７－１０４１２２号公報 特開２００６－２３６０２号公報
　しかしながら、上記（１）のファブリペロー型のバンドパスフィルタを利用する方法では、立ち上り部あるいは立ち下り部のどちらか一方しか偏波依存を少なく出来ず、他方の立ち上がり部又は立ち下がり部では偏波依存によるｐ波とｓ波の分離が起きている。
　また、上記（２）の方法では、反射光の利用に対して光がガラス基板を通過する際の光軸ズレに伴う入射角度変化の影響や、表面と裏面での２面反射によるゴースト発生などの問題が生じる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、斜め入射に対して偏波依存性が少なく、基板の片面のみに形成することによって２面反射によるゴースト発生などの問題を解消することのできる光学多層膜バンドパスフィルタを提供することにある。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、対象光に対し透明な基板と、基板の片面にのみに形成される、バンドパス特性における短波長側の立ち上がり部と反射帯域を形成するＬＷＰＦ部と、バンドパス特性における長波長側の立ち下がり部と反射帯域を形成するＳＷＰＦ部と、対象光の斜め入射によりＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部がそれぞれ形成する立ち上がり部及び立ち下がり部に生じる、Ｐ波とＳ波の分離を制御する偏波依存性改善部と、を備え、ＬＷＰＦ部、ＳＷＰＦ部、及び偏波依存性改善部は、第１誘電体で形成された高屈折率層と、この第１誘電体より屈折率が低い第２誘電体で形成された低屈折率層と、を交互に複数積層した構造を備えることを特徴としている。
　本発明に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、偏波依存性改善部は、２種類の物質のみから構成されることが好ましい。
　本発明に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、偏波依存性改善部と、ＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部と、がそれぞれバンドパス特性における共通する透過帯域を持ち、ＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部における、立ち上がり部、立ち下がり部に対応して、偏波依存性改善部は、対象光の斜め入射によりＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部がそれぞれ形成する立ち上がり部及び立ち下がり部に生じる、Ｐ波とＳ波の分離を小さくするような、立ち上がり部、立ち下がり部、及び、透過率が部分的に低下するリップル部の少なくとも一つを有することが好ましい。
　本発明に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、偏波依存性改善部の前後の一方、又は両方に、マッチング層を備え、マッチング層は、第１誘電体で形成された層及び第２誘電体で形成された層の一方又は両方であり、これらの層は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さの厚膜層を備えることが好ましい。
　本発明に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、偏波依存改善部は、ＬＷＰＦ部とＳＷＰＦ部の間、又は、ＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部より基板側又は外表面側に、１つ以上形成されていることが好ましい。
　本発明に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部と、バンドパス特性において前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部よりも長波長域又は短波長域の反射帯域を形成する、別個のＬＷＰＦ部又はＳＷＰＦ部を組み合わせることが好ましい。
　本発明に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、斜め入射に対して偏波依存性が少なく、２面反射によるゴースト発生などの問題を解消することができる、という効果を奏する。
実施例１に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例１に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例１に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 比較例に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 比較例に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 比較例に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例２に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例２におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例２に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例２に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例３に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例３におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例３に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例３に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例４に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例４におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例４に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例４に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例５に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例５におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例５に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例５に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例６に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例６におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例６に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例６に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例７に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例７におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例７に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例７に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例８に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例８におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例８に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例８に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例９に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例９におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例９に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例９に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例１０に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例１０におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例１０に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例１０に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例１１に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例１１におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例１１に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例１１に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 実施例１２に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。 実施例１２におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。 実施例１２に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。 実施例１２に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。 一般的な光学多層膜バンドパスフィルタに対して対象光を入射角度１５度で入射させたときのバンドパス特性を示す図である。 一般的な光学多層膜バンドパスフィルタに対して対象光を入射角度４５度で入射させたときのバンドパス特性を示す図である。
　以下に、本発明に係る光学多層膜バンドパスフィルタの実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
　実施例の説明に先立ち、本発明の実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成について説明する。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、対象光に対し透明な基板の一面のみに形成された、所定角度の斜め入射光に対して透過帯域と反射帯域との境界の立ち上がり部及び立ち下がり部について偏波依存性を少なくした光学多層膜バンドパスフィルタを提供するものである。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、対象光に対し透明な基板と、前記基板の片面にのみに形成される、バンドパス特性における短波長側の立ち上がり部と反射帯域を形成するＬＷＰＦ部と、バンドパス特性における長波長側の立ち下がり部と反射帯域を形成するＳＷＰＦ部と、対象光の斜め入射により前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部がそれぞれ形成する立ち上がり部及び立ち下がり部に生じる、Ｐ波とＳ波の分離を制御する偏波依存性改善部と、を備え、前記ＬＷＰＦ部、前記ＳＷＰＦ部、及び前記偏波依存性改善部は、第１誘電体で形成された高屈折率層と、この第１誘電体より屈折率が低い第２誘電体で形成された低屈折率層と、を交互に複数積層した構造を備えることを特徴とするものである。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、前記偏波依存性改善部は２種類の物質のみから構成されることが好ましい。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、前記偏波依存性改善部と、前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部と、がそれぞれバンドパス特性における共通する透過帯域を持ち、前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部における、前記立ち上がり部、前記立ち下がり部に対応して、前記偏波依存性改善部は、対象光の斜め入射により前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部がそれぞれ形成する立ち上がり部及び立ち下がり部に生じる、Ｐ波とＳ波の分離を小さくするような、立ち上がり部、立ち下がり部、及び、透過率が部分的に低下するリップル部の少なくとも一つを有することが好ましい。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、前記偏波依存性改善部の前後の一方、又は両方に、マッチング層を備え、前記マッチング層は、前記第１誘電体で形成された層及び前記第２誘電体で形成された層の一方又は両方であり、これらの層は、前記偏波依存性改善部を構成する前記高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さの厚膜層を備えることが好ましい。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、前記偏波依存改善部は、前記ＬＷＰＦ部と前記ＳＷＰＦ部の間、又は前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部より基板側、又は外表面側に、１つ以上形成されていることが好ましい。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部と、バンドパス特性において前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部よりも、長波長域又は短波長域の反射帯域を形成する、別個のＬＷＰＦ部又はＳＷＰＦ部を組み合わせることが好ましい。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、前記対象光に対し透明な基板としては、例えば、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスや水晶、ＢＫ７（商品名）、Ｔｅｍｐａｘ（商品名）等の光学ガラス、サファイア等の結晶材料、半導体基板、及び合成樹脂から選択することができる。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、第１誘電体と第２誘電体は、高屈折率層を構成する物質と、この高屈折率層より屈折率が低い低屈折率層を構成する物質と、の組み合わせとして、例えばＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ、ＺｒＯ２、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｇｅ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ６、ＣｅＯ２、Ｃｅｆ３、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＬｉＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＬａＦ、ＰｂＦ２、及びＮｄＦ３、並びに、これらの混合材料の中から、少なくとも２種類を選択することができる。
　本実施形態に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいて、前記高屈折率層と、この高屈折率層より屈折率が小さい低屈折率層を積層する方法としては、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングのＰＶＤ法（物理膜厚気相成長法）、抵抗加熱蒸着、電子ビーム（ＥＢ）加熱蒸着、高周波加熱蒸着、レーザービーム加熱蒸着、イオン化スパッタ、イオンビームスパッタ、プラズマスパッタ、イオンアシスト、ラジカルアシストスパッタの何れかを採用することができる。
　つづいて、本実施形態の実施例について説明する。以下の実施例は例示であって、例えば、光学多層膜バンドパスフィルタを構成する層の数は、実施例に示すものに限定されることなく、要求されるスペックに合わせて増減することができる。
　以下の実施例において、基板の材質としてはＢＫ７（商標）を用いている。
　各実施例に用いる誘電体において、ＴｉＯ２及びＴａ２Ｏ５は第１誘電体で形成された高屈折率層、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２は第１誘電体より屈折率が低い第２誘電体で形成された低屈折率層である。また、光学多層膜バンドパスフィルタを構成する誘電体各層の厚さは、「λ／４＝１」とする光学膜厚にて表現している。ここで、λは対象光の波長である。
　各実施例及び比較例においてバンドパス特性を示す図は、縦軸に透過率（単位％）、横軸に波長（単位ｎｍ）をとり、偏波分離状態を示している。
（実施例１）
　図１は、実施例１に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。図２は、実施例１に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。図３は、実施例１に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。図１において、実線Ａはｐ偏光透過特性（Ｔｐ）を示し、破線Ｂはｓ偏光透過特性（Ｔｓ）を示し、一点鎖線Ｃはｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ）を示している。また、図３においては、入射角度を４５度、対象光の波長λを４９８ｎｍとしたときの光学膜厚（λ／４＝１）を示している。
　図２、図３に示すように、実施例１に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、対象光に対して透明な基板側からＡｉｒ側へ順に、ＳＷＰＦ部、偏波依存改善部、及びＬＷＰＦ部を積層した構成を備える。別言すると、基板の片面のみにＳＷＰＦ部が形成され、このＳＷＰＦ部の上に偏波依存改善部、及びＬＷＰＦ部が順に積層されている。ここで、Ａｉｒ側とは、基板から最も遠い外表面側を意味する。
　ＳＷＰＦ部は、層１から層６２の６２層からなり、長波長側において透過帯域から立ち下がる立ち下がり部と反射帯域を形成する。
　偏波依存改善部は、層６３から層７６の１４層からなり、その層構成により、ＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部がそれぞれ形成する立ち上がり部及び立ち下がり部に生じる、バンドパス特性におけるＰ波とＳ波の分離を制御する。
　ＬＷＰＦ部は、層７７から層１３６の６０層からなり、基板の片面にのみに形成され、短波長側において透過帯域へ立ち上がる立ち上がり部と反射帯域を形成する。
　ＳＷＰＦ部、偏波依存改善部、及びＬＷＰＦ部は、第１誘電体としてのＴａ２Ｏ５からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＳｉＯ２からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
（比較例）
　図４は、比較例に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。図５は、比較例に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。図６は、比較例に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。図４において、実線Ａはｐ偏光透過特性（Ｔｐ）を示し、破線Ｂはｓ偏光透過特性（Ｔｓ）を示し、一点鎖線Ｃはｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ）を示している。また、図６においては、入射角度を４５度、対象光の波長λを４９８ｎｍとしたときの光学膜厚（λ／４＝１）を示している。
　図５、図６に示すように、比較例に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、基板側からＡｉｒ側へ順に、ＳＷＰＦ部及びＬＷＰＦ部を積層した構成を備える。これは、実施例１の構成から偏波依存改善部を除いた構成となっている。具体的には、ＳＷＰＦ部は、層１から層６２の６２層からなり、ＬＷＰＦ部は、層６３から層１２２の６０層からなる。ＳＷＰＦ部及びＬＷＰＦ部は、第１誘電体としてのＴａ２Ｏ５からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＳｉＯ２からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
　図１と図４を比較すると、比較例に比べ、実施例１は立ち上がり部及び立ちの下がりの偏波依存性が改善されている。したがって、偏波依存改善部を組み込むことが、偏波依存性の改善に効果をもたらしていることを示している。
　実施例１では偏波依存性改善部を組み込む際にＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部とのマッチングを調整していないため、透過帯域において部分的に透過率が低下している部位（リップル部）が比較的大きく生じていた。以下の実施例２以降においては、偏波依存性改善部を組み込む際にＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部とのマッチングを調整するために、マッチング層としての厚膜層を形成している。
（実施例２～実施例５）
　図７、図１１、図１５、及び図１９は、実施例２、実施例３、実施例４、及び実施例５に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性をそれぞれ示すグラフである。
　図８、図１２、図１６、及び図２０は、実施例２、実施例３、実施例４、及び実施例５におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性をそれぞれ示すグラフである。
　図９、図１３、図１７、及び図２１は、実施例２、実施例３、実施例４、及び実施例５に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成をそれぞれ示す断面図である。
　図１０、図１４、図１８、及び図２２は、実施例２、実施例３、実施例４、及び実施例５に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質をそれぞれ示す図である。
　図７、図１１、図１５、及び図１９において、実線Ａはｐ偏光透過特性（Ｔｐ）を示し、破線Ｂはｓ偏光透過特性（Ｔｓ）を示し、一点鎖線Ｃはｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ）を示している。
　図８、図１２、図１６、及び図２０において、実線ＤはＳＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、破線ＥはＬＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、一点鎖線Ｆは偏波依存改善部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示している。また、図１０、図１４、図１８、及び図２２においては、入射角度を４５度、対象光の波長λを４９８ｎｍとしたときの光学膜厚（λ／４＝１）を示している。
　実施例２～実施例５に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、基板側からＡｉｒ側へ順に、ＳＷＰＦ部、第１の厚膜層、偏波依存改善部、第２の厚膜層、及びＬＷＰＦ部を積層した構成を備える。
　また、実施例２～実施例５に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、ＳＷＰＦ部、偏波依存改善部、及びＬＷＰＦ部として、第１誘電体としてのＴａ２Ｏ５からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＳｉＯ２からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
　実施例２において、ＳＷＰＦ部は、層１から層５０の５０層からなる。厚膜層は、偏波依存改善部の前後の両方の層５１、７２として設けられている。偏波依存改善部は、層５２から層７１の２０層からなる。ＬＷＰＦ部は、層７３から層１２２の５０層からなる。
　なお、実施例２以降の説明において、光学多層膜バンドパスフィルタの各部の作用のうち、実施例１と共通するものは記載を省略する。
　厚膜層は、ＳＷＰＦ部側の層５１はＴａ２Ｏ５で形成され、ＬＷＰＦ部側の層７２はＳｉＯ２で形成される。ここで、厚膜層５１に隣接する層５０、５２はＳｉＯ２で形成され、厚膜層７２に隣接する層７１、７３はＴａ２Ｏ５で形成されている。また、これらの厚膜層は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　実施例３において、ＳＷＰＦ部は、層１から層５０の５０層からなる。厚膜層は、偏波依存改善部の前後の両方の層５１、７２として設けられている。偏波依存改善部は、層５２から層７１の２０層からなる。ＬＷＰＦ部は、層７３から層１２２の５０層からなる。
　厚膜層は、ＳＷＰＦ部側の層５１はＴａ２Ｏ５で形成され、ＬＷＰＦ部側の層７２はＳｉＯ２で形成される。ここで、厚膜層５１に隣接する層５０、５２はＳｉＯ２で形成され、厚膜層７２に隣接する層７１、７３はＴａ２Ｏ５で形成されている。また、これらの厚膜層は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　実施例４において、ＳＷＰＦ部は、層１から層４９の４９層からなる。厚膜層は、偏波依存改善部の前後の両方の層５０、７１として設けられている。偏波依存改善部は、層５１から層７０の２０層からなる。ＬＷＰＦ部は、層７２から層１２２の５１層からなる。
　厚膜層は、ＳＷＰＦ部側の層５０はＳｉＯ２で形成され、ＬＷＰＦ部側の層７１はＴａ２Ｏ５で形成される。ここで、厚膜層５０に隣接する層４９、５１はＴａ２Ｏ５で形成され、厚膜層７１に隣接する層７０、７２はＳｉＯ２で形成されている。また、これらの厚膜層は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　実施例５において、ＳＷＰＦ部は、層１から層５０の５０層からなる。厚膜層は、偏波依存改善部の前後の両方の層５１、７８として設けられている。偏波依存改善部は、層５２から層７７の２６層からなる。ＬＷＰＦ部は、層７９から層１２８の５０層からなる。
　厚膜層は、ＳＷＰＦ部側の層５１はＴａ２Ｏ５で形成され、ＬＷＰＦ部側の層７８はＳｉＯ２で形成される。ここで、厚膜層５１に隣接する層５０、５２はＳｉＯ２で形成され、厚膜層７８に隣接する層７７、７９はＴａ２Ｏ５で形成されている。また、これらの厚膜層は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　実施例２～５は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の膜厚の比率について次のように設定している。
　（１）実施例２：高屈折率層＞低屈折率層（図７）
　（２）実施例３：高屈折率層≒低屈折率層（図１１）
　（３）実施例４：高屈折率層＜低屈折率層（図１５）
　（４）実施例５：高屈折率層＞低屈折率層（図１９）
　これらの条件における、ＬＷＰＦ部、ＳＷＰＦ部、及び偏波依存性改善部のそれぞれの特性を図８、図１２、図１６、図２０に示す。
　実施例２～５におけるバンドパス特性（図７、１１、１５、１９）において偏波依存性改善の効果が示されていることから、偏波依存性改善部は、高屈折率層と低屈折率層の厚みの比率に拘わらず、偏波依存性改善の効果を現すことが分かる。
　また、実施例２～５において、偏波依存改善部は、ＬＷＰＦ部とＳＷＰＦ部が作る透過帯域と共通する範囲に透過帯域を有する。
　実施例２においては、図８に示すように、ＳＷＰＦ部が形成する立ち下がり部に、偏波依存性改善部の立ち下がり部が重なっている。
　実施例３においては、図１２に示すように、ＬＷＰＦ部が形成する立ち上がり部とＳＷＰＦ部が形成する立ち下がり部に、偏波依存性改善部のリップル部がそれぞれ重なっている。
　実施例４においては、図１６に示すように、ＬＷＰＦ部が形成する立ち上がり部とＳＷＰＦ部が形成する立ち下がり部に、偏波依存性改善部のリップル部と立ち下がり部がそれぞれ重なっている。
　実施例５においては、図２０に示すように、ＬＷＰＦ部が形成する立ち上がり部とＳＷＰＦ部が形成する立ち下がり部に、偏波依存性改善部の立ち上がり部とリップル部がそれぞれ重なっている。偏波依存改善部の特性は前記の条件を満たしている。
　図７、１１、１５、１９から分かるように、偏波依存性改善部を組み込むことにより、光学多層膜バンドパスフィルタの偏波依存性が改善されている。これは、偏波依存性改善部が形成する、立ち上がり部、立ち下がり部、及びリップル部が、ＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部がそれぞれ作る立ち上がり部及び立ち下がり部に重なることによって、ｐ波とｓ波に分離していた、ＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部が形成する立ち上がり部及び立ち下がり部において、ｐ波の特性曲線がｓ波の特性曲線側へと押される形となり、結果として偏波依存性の改善されたバンドパス特性が得られるためである。ここで、ｐ波の特性曲線がｓ波の特性曲線側へと押されるとは、バンドパスフィルタの特性として見た場合、（１）ｐ波が形成する、立ち上がり部及び立ち下がり部と、（２）ｐ波が形成する立ち上がり部とｓ波が形成する立ち上がり部の間の、ｐ波が形成する透過帯域と、（３）ｐ波が形成する立ち下がり部とｓ波が形成する立ち下がり部の間の、ｐ波が形成する透過帯域とに、（４）偏波依存改善部が形成する、立ち上がり部、立ち下がり部、及びリップル部を重ねることによって、重なった領域においてｐ波の透過率が低減し、その結果ｐ波の透過帯域が狭められることを意味する。
（実施例６～７）
　上述の実施例１～５は、いずれも、Ｔａ２Ｏ５からなる高屈折率層と、ＳｉＯ２からなる低屈折率層と、を交互に積層した構成であったが、実施例６、７においては、これ以外の誘電体の組み合わせとしている。
　図２３及び図２７は、実施例６及び実施例７に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性をそれぞれ示すグラフである。
　図２４及び図２８は、実施例６及び実施例７におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性をそれぞれ示すグラフである。
　図２５及び図２９は、実施例６及び実施例７に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成をそれぞれ示す断面図である。
　図２６及び図３０は、実施例６及び実施例７に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質をそれぞれ示す図である。
　図２３及び図２７において、実線Ａはｐ偏光透過特性（Ｔｐ）を示し、破線Ｂはｓ偏光透過特性（Ｔｓ）を示し、一点鎖線Ｃはｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ）を示している。
　図２４及び図２８において、実線ＤはＳＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、破線ＥはＬＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、一点鎖線Ｆは偏波依存改善部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示している。
　また、図２６及び図３０においては、入射角度を４５度、対象光の波長λを４９８ｎｍとしたときの光学膜厚（λ／４＝１）を示している。
　実施例６、７に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、基板側からＡｉｒ側へ順に、ＳＷＰＦ部、厚膜層、偏波依存改善部、厚膜層、及びＬＷＰＦ部を積層した構成を備える。
　実施例６において、ＳＷＰＦ部は、層１から層５０の５０層からなる。厚膜層は、偏波依存改善部の前後の両方の層５１、７２として設けられている。偏波依存改善部は、層５２から層７１の２０層からなる。ＬＷＰＦ部は、層７３から層１２２の５０層からなる。
　実施例６に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、ＳＷＰＦ部、偏波依存改善部、及びＬＷＰＦ部として、第１誘電体としてのＴｉＯ２からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＳｉＯ２からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
　厚膜層は、ＳＷＰＦ部側の層５１はＴｉＯ２で形成され、ＬＷＰＦ部側の層７２はＳｉＯ２で形成される。ここで、厚膜層５１に隣接する層５０、５２はＳｉＯ２で形成され、厚膜層７２に隣接する層７１、７３はＴｉＯ２で形成されている。また、これらの厚膜層は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　実施例７において、ＳＷＰＦ部は、層１から層４０の４０層からなる。厚膜層は、偏波依存改善部の前後の両方の層４１、６６として設けられている。偏波依存改善部は、層４２から層６５の２４層からなる。ＬＷＰＦ部は、層６７から層１０６の４０層からなる。
　実施例７に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、ＳＷＰＦ部、偏波依存改善部、及びＬＷＰＦ部として、第１誘電体としてのＴｉＯ２からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＡｌ２Ｏ３からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
　厚膜層は、ＳＷＰＦ部側の層４１はＴｉＯ２で形成され、ＬＷＰＦ部側の層６６はＡｌ２Ｏ３で形成される。ここで、厚膜層４１に隣接する層４０、４２はＡｌ２Ｏ３で形成され、厚膜層６６に隣接する層６５、６７はＴｉＯ２で形成されている。また、これらの厚膜層は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　図２３、２７から分かるように、実施例１～５とは異なる高屈折率層と低屈折率層の組み合わせ（実施例６，実施例７）であっても、偏波依存性が改善した特性が得られている。したがって、第１誘電体と第２誘電体として、種々の物質の組み合わせが適用できることを示している。
（実施例８）
　図３１は、実施例８に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。図３２は、実施例８におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。図３３は、実施例８に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。図３４は、実施例８に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。
　図３１において、実線Ａはｐ偏光透過特性（Ｔｐ）を示し、破線Ｂはｓ偏光透過特性（Ｔｓ）を示し、一点鎖線Ｃはｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））の平均を示している。図３２において、実線ＤはＳＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、破線ＥはＬＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、一点鎖線Ｆは偏波依存改善部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示している。また、図３４においては、入射角度を４５度、対象光の波長λを４９８ｎｍとしたときの光学膜厚（λ／４＝１）を示している。
　実施例８に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、基板側からＡｉｒ側へ順に、ＳＷＰＦ部、偏波依存改善部、及びＬＷＰＦ部を積層した構成を備える。
　ＳＷＰＦ部は、層１から層５２の５２層からなる。偏波依存改善部は、層５３から層７１の１９層からなる。ＬＷＰＦ部は、層７２から層１２２の５１層からなる。
　ＳＷＰＦ部、偏波依存改善部、及びＬＷＰＦ部は、第１誘電体としてのＴａ２Ｏ５からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＳｉＯ２からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
　実施例８に係る光学多層膜バンドパスフィルタにおいては、厚膜層は形成していないものの、図３１に示すように、立ち上がり部及び立ち下がり部の偏波依存性は改善されている。ただし、立ち上がり部の始まり部分の手前に、小さな山の様な盛り上がりが形成される傾向があるため、より立ち上がり部や立ち下がり部のきれいな特性を得るためには、厚膜層があることが望ましい。
（実施例９）
　図３５は、実施例９に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。図３６は、実施例９におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。図３７は、実施例９に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。図３８は、実施例９に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。
　図３５において、実線Ａはｐ偏光透過特性（Ｔｐ）を示し、破線Ｂはｓ偏光透過特性（Ｔｓ）を示し、一点鎖線Ｃはｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ）を示している。図３６において、実線ＤはＳＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、破線ＥはＬＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、一点鎖線Ｆ１は第１の偏波依存改善部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））、破線Ｆ２は第２の偏波依存改善部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示している。また、図３８においては、入射角度を４５度、対象光の波長λを４９８ｎｍとしたときの光学膜厚（λ／４＝１）を示している。
　実施例９に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、偏波依存改善部を複数組み込んでおり、基板側からＡｉｒ側へ順に、ＳＷＰＦ部、第１の厚膜層、第１の偏波依存改善部、第２の厚膜層、第２の偏波依存改善部、第３の厚膜層、及びＬＷＰＦ部を積層した構成を備える。
　ＳＷＰＦ部は、層１から層５０の５０層からなる。厚膜層は、第１及び第２の偏波依存改善部の前後の層５１、６０、７１として設けられている。第１の偏波依存改善部は、層５２から層５９の８層からなる。第２の偏波依存改善部は、層６１から層７０の１０層からなる。ＬＷＰＦ部は、層７２から層１２２の５１層からなる。
　ＳＷＰＦ部、２つの偏波依存改善部、及びＬＷＰＦ部は、第１誘電体としてのＴａ２Ｏ５からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＳｉＯ２からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
　厚膜層は、ＳＷＰＦ部側の層５１はＴａ２Ｏ５で形成され、層６０はＳｉＯ２で形成され、層７１はＴａ２Ｏ５で形成されている。ここで、厚膜層５１に隣接する層５０、５２はＳｉＯ２で形成され、厚膜層６０に隣接する層５９、６１はＴａ２Ｏ５で形成され、厚膜層７１に隣接する層７０、７２はＳｉＯ２で形成されている。また、これらの厚膜層は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　図３６に示すように、第１の偏波依存性改善部はＳＷＰＦ部が形成する立ち下がり部に重なる立ち下がり部を持つ特性を備え、第２の偏波依存性改善部はＬＷＰＦ部が形成する立ち上がり部に重なる立ち上がり部を持つ特性を備える。
　図３５から分かるように、偏波依存性改善部を複数個組み込んでも目的とする偏波依存性を改善した特性は獲得できている。したがって、偏波依存性改善部を複数組み込むことも可能であることを分かる。
（実施例１０～１１）
　上述の実施例１～９においては、ＳＷＰＦ部とＬＷＰＦ部の間に偏波依存改善部を設けていたが、実施例１０においてはＳＷＰＦ部及びＬＷＰＦ部よりも基板側に、実施例１１においてはＳＷＰＦ部及びＬＷＰＦ部よりも外表面側（Ａｉｒ側）に、偏波依存性改善部をそれぞれ組み込んでいる。
　図３９、図４３は、実施例１０、１１に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性をそれぞれ示すグラフである。図４０、図４４は、実施例１０、１１におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性をそれぞれ示すグラフである。図４１、４５は、実施例１０、１１に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成をそれぞれ示す断面図である。図４２、４６は、実施例１０、１１に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質をそれぞれ示す図である。
　図３９、図４３において、実線Ａはｐ偏光透過特性（Ｔｐ）を示し、破線Ｂはｓ偏光透過特性（Ｔｓ）を示し、一点鎖線Ｃはｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ）を示している。図４０、図４４において、実線ＤはＳＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、破線ＥはＬＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、一点鎖線Ｆは偏波依存改善部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示している。また、図４２及び図４６においては、入射角度を４５度、対象光の波長λを５００ｎｍとしたときの光学膜厚（λ／４＝１）を示している。
　実施例１０に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、基板側からＡｉｒ側へ順に、偏波依存改善部、厚膜層、ＳＷＰＦ部、及びＬＷＰＦ部を積層した構成を備える。
　偏波依存改善部は、層１から層２９の２９層からなる。厚膜層は、偏波依存改善部の後の層３０として設けられている。ＳＷＰＦ部は、層３１から層７２の４２層からなる。ＬＷＰＦ部は、層７３から層１２２の５０層からなる。
　偏波依存改善部、ＳＷＰＦ部、及びＬＷＰＦ部は、第１誘電体としてのＴａ２Ｏ５からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＳｉＯ２からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
　厚膜層３０はＳｉＯ２で形成され、隣接する層２９、３１はＴａ２Ｏ５で形成されている。また、厚膜層３０は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　実施例１１に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、基板側からＡｉｒ側へ順に、ＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、厚膜層、及び偏波依存改善部を積層した構成を備える。
　ＳＷＰＦ部は、層１から層５０の５０層からなる。ＬＷＰＦ部は、層５１から層９２の４２層からなる。厚膜層は、偏波依存改善部の前の層９３として設けられている。偏波依存改善部は、層９４から層１２２の２９層からなる。
　ＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部は、第１誘電体としてのＴａ２Ｏ５からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＳｉＯ２からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
　厚膜層９３はＴａ２Ｏ５で形成され、隣接する層９２、９４はＳｉＯ２で形成されている。また、厚膜層９３は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　図３９、図４３に示すように、偏波依存改善部をＳＷＰＦ部及びＬＷＰＦ部の前後のどちらにおいても偏波依存性は改善されており、偏波依存性改善部の組み込み位置が、ＳＷＰＦ部とＬＷＰＦ部の間に限定されないことが分かる。
（実施例１２）
　実施例１２においては、反射帯域を広げる為にＬＷＰＦ部を複数設けている。
　図４７は、実施例１２に係る光学多層膜バンドパスフィルタのバンドパス特性を示すグラフである。図４８は、実施例１２におけるＳＷＰＦ部、ＬＷＰＦ部、及び偏波依存改善部のバンドパス特性を示すグラフである。図４９は、実施例１２に係る光学多層膜バンドパスフィルタの構成を示す断面図である。図５０は、実施例１２に係る光学多層膜バンドパスフィルタの各層の膜厚及び構成物質を示す図である。
　図４７において、実線Ａはｐ偏光透過特性（Ｔｐ）を示し、破線Ｂはｓ偏光透過特性（Ｔｓ）を示し、一点鎖線Ｃはｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ）を示している。図４８において、実線ＤはＳＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、破線Ｅ２は第２のＬＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、一点鎖線Ｅ１は第１のＬＷＰＦ部の透過特性（ｐ偏光透過特性とｓ偏光透過特性の平均（Ｔｍｅａｎ））を示し、破線Ｆは偏波依存改善部の透過特性（Ｔｍｅａｎ）を示している。また、図５０においては、入射角度を４５度、対象光の波長λを４９８ｎｍとしたときの光学膜厚（λ／４＝１）を示している。
　実施例１２に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、基板側からＡｉｒ側へ順に、ＳＷＰＦ部、第１の厚膜層、偏波依存改善部、第２の厚膜層、第１のＬＷＰＦ部、及び第２のＬＷＰＦ部を積層した構成を備える。第１のＬＷＰＦ部は立ち上がり部を構成し、第２のＬＷＰＦ部は第１のＬＷＰＦ部よりも短波長側に反射帯域を形成する。
　ＳＷＰＦ部は、層１から層５０の５０層からなる。厚膜層は、偏波依存改善部の前後の層５１、７２として設けられている。偏波依存改善部は、層５２から層７１の２０層からなる。第１のＬＷＰＦ部は、層７３から層１１８の４６層からなる。第２のＬＷＰＦ部は、層１１９から層１５２の３４層からなる。
　ＳＷＰＦ部、偏波依存改善部、第１のＬＷＰＦ部、及び第２のＬＷＰＦ部は、第１誘電体としてのＴａ２Ｏ５からなる高屈折率層と第２誘電体としてのＳｉＯ２からなる低屈折率層とを交互に複数積層した構成を備える。
　厚膜層は、ＳＷＰＦ部側の層５１はＴａ２Ｏ５で形成され、第１のＬＷＰＦ部側の層７２はＳｉＯ２で形成される。ここで、厚膜層５１に隣接する層５０、５２はＳｉＯ２で形成され、厚膜層７２に隣接する層７１、７３はＴａ２Ｏ５で形成されている。また、これらの厚膜層は、偏波依存性改善部を構成する高屈折率層及び低屈折率層の数倍の厚さを備える。
　図４７から分かるように、偏波依存性が改善された特性が得られており、立ち上がり部及び立ち下がり部を形成するＬＷＰＦ部及びＳＷＰＦ部、並びにそれらの偏波依存性を改善する偏波依存改善部以外に、複数のＬＷＰＦ部又はＳＷＰＦ部を組み合わせた構成を用いることも可能であることが分かる。
　以上のように、本発明に係る光学多層膜バンドパスフィルタは、斜め入射に対しても偏波依存性が少ないことを要求される用途に有用である。

Claims (6)

  1. 　対象光に対し透明な基板と、
    　前記基板の片面にのみに形成される、バンドパス特性における短波長側の立ち上がり部と反射帯域を形成するＬＷＰＦ部と、
    　バンドパス特性における長波長側の立ち下がり部と反射帯域を形成するＳＷＰＦ部と、
    　対象光の斜め入射により前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部がそれぞれ形成する立ち上がり部及び立ち下がり部に生じる、Ｐ波とＳ波の分離を制御する偏波依存性改善部と、
    を備え、
    　前記ＬＷＰＦ部、前記ＳＷＰＦ部、及び前記偏波依存性改善部は、第１誘電体で形成された高屈折率層と、この第１誘電体より屈折率が低い第２誘電体で形成された低屈折率層と、を交互に複数積層した構造を備えることを特徴とする光学多層膜バンドパスフィルタ。
  2. 　前記偏波依存性改善部は２種類の物質のみから構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学多層膜バンドパスフィルタ。
  3. 　前記偏波依存性改善部と、前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部と、がそれぞれバンドパス特性における共通する透過帯域を持ち、前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部における、前記立ち上がり部、前記立ち下がり部に対応して、前記偏波依存性改善部は、対象光の斜め入射により前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部がそれぞれ形成する立ち上がり部及び立ち下がり部に生じる、Ｐ波とＳ波の分離を小さくするような、立ち上がり部、立ち下がり部、及び、透過率が部分的に低下するリップル部の少なくとも一つを有することを特徴とする請求項１に記載の光学多層膜バンドパスフィルタ。
  4. 　前記偏波依存性改善部の前後の一方、又は両方に、マッチング層を備え、
    　前記マッチング層は、前記第１誘電体で形成された層及び前記第２誘電体で形成された層の一方又は両方であり、これらの層は、前記偏波依存性改善部を構成する前記高屈折率層及び前記低屈折率層の数倍の厚さの厚膜層を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学多層膜バンドパスフィルタ。
  5. 　前記偏波依存改善部は、前記ＬＷＰＦ部と前記ＳＷＰＦ部の間、又は、前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部より基板側又は外表面側に、１つ以上形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学多層膜バンドパスフィルタ。
  6. 　前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部と、バンドパス特性において前記ＬＷＰＦ部及び前記ＳＷＰＦ部よりも長波長域又は短波長域の反射帯域を形成する、別個のＬＷＰＦ部又はＳＷＰＦ部を組み合わせたことを特徴とする請求項１に記載の光学多層膜バンドパスフィルタ。
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