JP2008242000A - 光学フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】比較的高い反射率を示す反射帯域を有すると共に、その反射帯域の幅および中心波長に関する設計自由度の高い光学フィルタを提供する。
【解決手段】この光学フィルタは、光学基板１００の表面１００Ｓ上に設けられた合計ｊ層からなる多層膜であり、互いに異なる屈折率を有する奇数層（第１層Ｔ１，第３層Ｔ３，第５層Ｔ５，・・・）と偶数層（第２層Ｔ２，第４層Ｔ４，第６層Ｔ６，・・・）とが光学基板１００上に交互に繰り返し積層されたものである。ここで各層の光学膜厚は、全体として積層方向において周期的に変化するようになっており、例えば、所定の条件式（１）および条件式（２）を満たしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光学膜が積層されてなり、所定の帯域の光を減衰させる機能を発揮する光学フィルタに関する。

従来より、基準波長を中心とした所定の帯域の光を反射させ、その帯域以外の光を透過させる特性を有する光学フィルタが知られている。このような光学フィルタのうち、高反射率を示す反射帯域と、その反射帯域の両側に位置して高い透過率を示す透過領域とを有するものは、マイナスフィルタと呼ばれる。このマイナスフィルタは、一般に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に繰り返し積層した構造となっており、特に、数十ｎｍ程度の比較的狭い帯域における光を反射させるようなもの（いわゆる狭帯域マイナスフィルタ）は、高屈折率層の物理的膜厚（以下、単に厚みという。）を低屈折率層の厚みよりも大きくすることで実現される。下記の非特許文献１には、マイナスフィルタの基本構成について説明がなされている。
マクラウド（H.A.Macleod）著，「シンフィルム・オプティカル・フィルターズ（thin-film optical filters）」，アダム・ヒルガー・リミテッド（ADAM HILGER LTD），１９６９年，ｐ．１１６

なお、下記の特許文献１には、高屈折率層および低屈折率層の各々の厚みを一定とする一方で、高屈折率層および低屈折率層の各々の屈折率を積層方向に徐々に変化させることで狭い反射帯域を形成したマイナスフィルタが開示されている。
特開２００２−３３３５１９号公報

しかしながら、非特許文献１のようなマイナスフィルタにおいて極めて狭い反射帯域を得ようとした場合には、低屈折率層を極めて薄くする必要があるので成膜段階における厚みの制御が困難となる。そのうえ、高精度な厚みを実現することができた場合であっても、低屈折率層の厚みに対する高屈折率層の厚みの比が極めて大きくなるので、応力の大きさのバランスが崩れ、積層構造自体の機械的および熱的な耐久性が低下する可能性が高い。反射帯域を狭小化するほど僅かな反射しか得られないので、層の数を増やすことで反射率を補う必要がある。

また、上記特許文献１のマイナスフィルタでは、中心波長を任意に選択して実現するにあたり、高屈折率層および低屈折率層における積層方向の屈折率分布を極めて高精度に制御する必要がある。このため、生産効率や歩留まりなどの製造性の面で不利である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高い反射率を示す反射帯域を有すると共に、その反射帯域の幅および中心波長に関する設計自由度の高い光学フィルタを提供することにある。

本発明の第１の光学フィルタは、互いに異なる屈折率を有する第１の層と第２の層とが基板上に交互に繰り返し積層された積層構造を有し、かつ、第１および第２の層の各光学膜厚が全体として積層方向において周期的に変化するようにしたものである。

本発明の第１の光学フィルタでは、上記のような構成とすることで、第１および第２の層のうち比較的低い屈折率を示す一方の厚みを極端に薄くすることなく、所望の中心波長および帯域幅を有する反射帯域が得られる。そのうえ、赤外光の反射も生じることとなる。

本発明の第１の光学フィルタでは、例えば５５０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下および６７０ｎｍ以上の各帯域に反射帯域を有するものとするとよい。また、基板の側からｋ番目に位置する第１および第２の層が以下の条件式（１）および条件式（２）を共に満足するようにするとよい。但し、λｃは中心波長であり、ｎは中心波長λｃに対する屈折率であり、ｄは物理的膜厚である。したがって、ｎ×ｄは光学膜厚である。また、θは２π／（１周期の層数）を表し、αは振幅比を表す。振幅比αとは、基準となる層（すなわち、ｓｉｎ｛（ｋ−１）×θ｝が０である場合に相当する層）の光学膜厚を基準とした場合の、他の層の光学膜厚の変動幅を規定する固定値である。
ｎ×ｄ＝（λ／４）×［１＋ｓｉｎ｛（ｋ−１）×θ｝×α］ ……（１）
０≦α＜１ ……（２）

本発明の第１の光学フィルタでは、基板の側から奇数（２ｍ−１）番目に位置する第１の層が以下の条件式（３）から条件式（５）の全てを満足し、かつ、基板の側から偶数（２ｍ）番目に位置する第２の層が以下の条件式（５）および条件式（６）を共に満足するようにしてもよい。但し、ｍは自然数であり、βは光学膜厚比である。光学膜厚比βとは、偶数層の平均の光学膜厚に対する奇数層の平均の光学膜厚の比を規定する任意の正の固定値である。
ｎ×ｄ＝β×（λｃ／４）×［１＋ｓｉｎ｛（（２ｍ−１）−１）×θ｝×α］ ……（３）
０＜β ……（４）
０≦α＜１ ……（５）
ｎ×ｄ＝（λｃ／４）×［１＋ｓｉｎ｛（２ｍ−１）×θ｝×α］ ……（６）

本発明の第１の光学フィルタでは、基板と積層構造との間に、屈折率が第１の層と第２の層との中間の値を示す中間層を有するようにしてもよい。

本発明の第２の光学フィルタは、互いに屈折率が異なる第１の層と第２の層とが交互に繰り返し積層されて一体となっており、かつ、５５０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下および６７０ｎｍ以上の各帯域に反射帯域を有するようにしたものである。

本発明の第２の光学フィルタでは、１つの積層構造でありながら、赤外光を反射する赤外光カットフィルタとしての機能と、赤外光の帯域よりも短波側に位置する所定の反射帯域を有するマイナスフィルタとしての機能との双方が発揮される。

本発明の第１の光学フィルタによれば、互いに異なる屈折率を有する第１および第２の層の各々が、全体として積層方向に周期的に変化する光学膜厚を有するように交互に繰り返し積層されるようにしたので、製造上、十分な制御性が確保できる程度の物理的膜厚を保持しつつ、所望の中心波長の反射帯域を有する分光透過率特性を容易に実現することができる。そのうえ、一体となったコンパクトな積層構造でありながら、マイナスフィルタの反射率特性と赤外光カットフィルタの反射率特性とを併せ持った、従来にはない光学機能を発揮することができる。

本発明の第２の光学フィルタによれば、互いに屈折率が異なる第１および第２の層を交互に繰り返し積層した一体構造とし、かつ、５５０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下および６７０ｎｍ以上の各帯域に反射帯域を有するようにしたので、コンパクトな構造でありながら、マイナスフィルタの反射率特性と赤外光カットフィルタの反射率特性とを併せ持った、従来にはない光学機能を発揮することができる。

以下、本発明における一実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態としての光学フィルタの構成を示す概略断面図である。

この光学フィルタは、光学基板１００の表面１００Ｓ上に、第１層Ｔ１から第ｊ層Ｔｊまでの各層が順に積層された積層構造１０を配置したものである。なお、ここでは表面１００Ｓを平面としたが、これに限らず曲面としてもよい。すなわち、光学基板１００として球面や非球面を有するレンズを用い、その球面や非球面の上に光学フィルタＦ１を設けるようにしてもよい。

光学基板１００は、例えば、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂ ）、二酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）、ＢＫ７（独国ショット社）、ＬＦ１（独国ショット社）などのガラス材料や結晶材料などの透明材料によって構成されている。あるいはプラスチック材料によって構成されていてもよい。

積層構造１０は、比較的高い屈折率を有する高屈折率層と、比較的低い屈折率を有する低屈折率層とが交互に繰り返し積層されたものである。すなわち、例えば、第１層Ｔ１を１番目として奇数番目に位置する奇数層（第１層Ｔ１，第３層Ｔ３，第５層Ｔ５，・・・，第（２ｍ−１）層Ｔ（２ｍ−１），・・・：但しｍは自然数）が高屈折率層である場合には、第１層１を１番目として偶数番目に位置する偶数層（第２層Ｔ２，第４層Ｔ４，第６層Ｔ６，・・・，第２ｍ層Ｔ（２ｍ），・・・：但しｍは自然数）が低屈折率層となる。反対に、奇数層が低屈折率層である場合には偶数層が高屈折率層となる。

ここでいう高屈折率層とは、低屈折率層よりも相対的に高い屈折率を有する層を意味している。具体的には、例えばｄ線に対して１．７を超えて２．５未満の屈折率を示す硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化ニオブ（Ｎｂ₂ Ｏ₅ ）、酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）、チタン酸ランタン（ＬａＴｉＯ₃ ）を主成分とするサブスタンスＨ４（独国メルク社）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂ ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂ ）および酸化セリウム（ＣｅＯ₂ ）、サブスタンスＭ３（独国メルク社）、酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ₃ ）ならびにそれらの混合物および化合物を、その構成材料として用いることができる。

一方、高屈折率層よりも相対的に低い屈折率を有する低屈折率層の構成材料としては、例えばｄ線に対して１．３８以上１．７以下の屈折率を示すフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂ ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、サブスタンスＭ１，Ｍ２（いずれも独国メルク社）ならびにそれらの混合物および化合物を用いることができる。さらに、高屈折率層の構成材料の種類によってはサブスタンスＭ３およびＹ₂ Ｏ₃ を低屈折率層の構成材料として用いることもできる。

また、高屈折率層（第１層Ｔ１，第３層Ｔ３，第５層Ｔ５，・・・）の全てが同一の屈折率を有する材料によって構成されていることが望ましいが、一部異なった屈折率を有する材料によって構成されていてもよい。低屈折率層（第２層Ｔ２，第４層Ｔ４，第６層Ｔ６，・・・）についても同様である。

また、この光学フィルタでは、光学基板１００と積層構造１０との間に、高屈折率層と低屈折率層との中間の屈折率を示す下地層を設けるようにしてもよい。こうすることで、透過率分布の微調整や最適化を容易に行うことができる。

この光学フィルタでは、各層（第１層Ｔ１〜第ｊ層Ｔｊ）の光学膜厚が積層構造全体として積層方向において周期的に変化するように設定されている。例えば、第１層Ｔ１から数えて光学基板１００から遠ざかる方向へｋ番目に位置する第ｋ層Ｔｋが以下の条件式（１）および条件式（２）を共に満足するように構成されている。但し、ｎは各層のｄ線に対する屈折率であり、ｄは各層の物理的膜厚である。したがって、ｎ×ｄが光学膜厚である。また、λｃは中心波長であり、θは２π／（１周期の層数）を表すピッチ角であり、αは振幅比である。振幅比αとは、基準となる層（すなわち、ｓｉｎ｛（ｋ−１）×θ｝が０である場合に相当する層）の光学膜厚を基準とした場合の、他の層の光学膜厚の変動幅を規定する固定値である。

ｎ×ｄ＝（λｃ／４）×［１＋ｓｉｎ｛（ｋ−１）×θ｝×α］ ……（１）
０≦α＜１ ……（２）

なお、「光学膜厚が積層構造全体として積層方向において周期的に変化する」とは、各層の（第１層Ｔ１〜第ｊ層Ｔｊ）の光学膜厚が厳密に条件式（１）を満足する場合に限定されるわけではなく、所定の透過率分布を得るために適宜補正を加えることを許容する概念である。

このように、本実施の形態の光学フィルタによれば、高屈折率層と低屈折率層とが交互に繰り返し積層され、かつ、各層の光学膜厚（ｎ×ｄ）が全体として積層方向に周期的に変化するようにしたので、低屈折率層の厚みを極端に薄くすることなく（すなわち製造上、十分な制御性が確保できる程度の物理的膜厚を保持しつつ）、所望の中心波長λｃおよび帯域幅を有する反射帯域（例えば５５０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下）が得られる。そのうえ、６７０ｎｍ以上の波長を有する赤外光の反射も得られる。したがって、一体となったコンパクトな積層構造でありながら、赤外域に反射帯域を有する赤外光カットフィルタの反射率特性と、赤外域よりも短波長側の所定の反射帯域を有するマイナスフィルタの反射率特性とを併せ持った、従来にはない光学機能を発揮することができる。

＜変形例＞
上記実施の形態では、高屈折率層（奇数層）および低屈折率層（偶数層）がいずれも条件式（１）を満足する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光学基板１００の側から（２ｍ−１）番目に位置する奇数層が下記の条件式（３）から条件式（５）の全てを満足し、かつ、光学基板１００の側から２ｍ番目に位置する偶数層が以下の条件式（５）および条件式（６）を共に満足するように構成することもできる。但し、ｍは自然数であり、βは光学膜厚比である。光学膜厚比βとは、偶数層の平均の光学膜厚に対する奇数層の平均の光学膜厚の比を規定する任意の正の固定値である。

ｎ×ｄ＝β×（λｃ／４）×［１＋ｓｉｎ｛（（２ｍ−１）−１）×θ｝×α］ ……（３）
０＜β ……（４）
０≦α＜１ ……（５）
ｎ×ｄ＝（λｃ／４）×［１＋ｓｉｎ｛（２ｍ−１）×θ｝×α］ ……（６）

このようにすることで、反射帯域の位置や幅が微調整され、所望の反射率特性を有する光学フィルタを得ることができる。なお、この場合も、奇数層を高屈折率層とすると共に偶数層を低屈折率層としてもよいし、奇数層を低屈折率層とすると共に偶数層を高屈折率層としてもよい。

次に、本実施の形態に係る光学フィルタの具体的な実施例について説明する。

＜第１の実施例＞
第１の実施例（実施例１−１〜１−６）として条件式（１）および条件式（２）ならびに表１に示した条件を満たす図１の構造を有する光学フィルタを作製した。本実施例では、光学基板をＢＫ７（独国ショット社）によって構成し、高屈折率層をＴａ₂ Ｏ₅ （屈折率ｎ≒２．２）によって構成し、低屈折率層をＳｉＯ₂ （屈折率ｎ≒１．４６）によって構成した。なお、媒質（空気）の屈折率ｎを零（０）とした。表１に実施例１−１〜１−６の基本データを示す。これらの光学フィルタについて、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。その結果を図２〜図７に示す。

表１に示したように本実施例では、いずれも、中心波長λｃを７５０ｎｍ、光学膜厚比βを１、ピッチ角θをπ／４（すなわち４５°）、繰り返し積層数を９、総層数を７２とした。但し、振幅比αについては、０．０２５から０．３までの範囲で変化させて各々異なる条件とした。

図２（Ａ），図３（Ａ），図４（Ａ），図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ）は、実施例１−１〜１−６に対応する光学膜厚の分布を表すものであり、横軸が層番号ｋを示し、縦軸が光学膜厚（本実施例ではｎ×ｄ／λｃを意味する。以下、各実施例についても同じ。）を示している。一方、図２（Ｂ），図３（Ｂ），図４（Ｂ），図５（Ｂ），図６（Ｂ），図７（Ｂ）は、実施例１−１〜１−６に対応する反射率の分布を表すものであり、横軸が波長（ｎｍ）を示し、縦軸が透過率（％）を示している。

また、第１の実施例に対する比較例１−１として、振幅比αが零（０）である（すなわち、全ての層の光学膜厚（ｎ×ｄ／λｃ）が０．２５で一定である）ことを除き、他は第１の実施例と同様の条件を満たす光学フィルタを作製した。比較例１−１に関し、光学膜厚の分布を図２１（Ａ）に表すと共に反射率の分布を図２１（Ｂ）に表す。

図２〜図７に示したように、実施例１−１〜１−６では、いずれも約６７０ｎｍ以上の長波長域において透過率がほぼ零となり、かつ、５８０ｎｍ付近に５０ｎｍ以下の半値幅を有する反射帯域が存在することがわかった。これに対し、比較例１−１では、約６７０ｎｍ以上の長波長域において透過率がほぼ零となるものの、５８０ｎｍ付近における明確な反射帯域の存在はみられなかった。さらに、実施例１−４〜１−６では４９０ｎｍ付近にも反射帯域が存在し、特に実施例１−５，１−６では４３０ｎｍ付近にも反射帯域が存在することがわかった。また、この条件下では、振幅比αを大きくするほど各反射帯域の幅が拡大し、かつ、透過率を低減できることがわかった。

＜第２の実施例＞
第２の実施例（実施例２−１，２−２）として、ピッチ角θを変更したことを除き、他は実施例１−２と同様の条件（表２）を満たす光学フィルタを作製し、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。その結果を図８および図９に示す。また、表２に実施例２−１および実施例２−２の基本データを実施例１−２と併せて示す。

表２に示したように、実施例２−１ではピッチ角θを３０°とし、実施例２−２ではピッチ角θを６０°とした。

また、第２の実施例に対する比較例２−１として、ピッチ角θが０°である（すなわち、全ての層の光学膜厚（ｎ×ｄ／λｃ）が０．２５で一定である）光学フィルタを作製した。この比較例２−１に関し、光学膜厚の分布を図２２（Ａ）に表すと共に、反射率の分布を図２２（Ｂ）に表す。

図８に示したように、実施例２−１では約６７０ｎｍ以上の長波長域において透過率がほぼ零となり、かつ、６２０ｎｍ付近に反射帯域が存在することがわかった。さらに、図９に示したように、実施例２−２では約６７０ｎｍ以上の長波長域において透過率がほぼ零となり、かつ、５５０ｎｍ付近に反射帯域が存在することがわかった。これに対し、比較例２−１では、約６７０ｎｍ以上の長波長域において透過率がほぼ零となるものの、５８０ｎｍ付近における明確な反射帯域の存在はみられなかった。また、実施例２−１，２−２および１−２の比較により、この条件下では、ピッチ角θを大きくするほど反射帯域が短波長側にシフトすることがわかった。

＜第３の実施例＞
第３の実施例（実施例３−１〜３−３）として、繰り返し積層数（総層数）を変更したことを除き、他は実施例１−２と同様の条件（表３）を満たす光学フィルタを作製し、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。その結果を図１０〜図１２に示す。また、表３に実施例３−１〜３−３の基本データを実施例１−２と併せて示す。

表３に示したように、実施例３−１では繰り返し積層数および総層数をそれぞれ６および４８とし、実施例３−２では繰り返し積層数および総層数をそれぞれ１２および９６とし、実施例３−３では繰り返し積層数および総層数をそれぞれ１５および１２０とした。

図１０〜図１２に示したように、実施例３−１〜３−３では約６７０ｎｍ以上の長波長域において透過率がほぼ零となり、かつ、５８０ｎｍ付近に反射帯域が存在することがわかった。また、実施例３−１〜３−３および１−２の比較により、この条件下では、繰り返し積層数（総層数）を大きくするほど反射帯域における透過率を低減できることがわかった。但し、この場合には、振幅比αを変化させた場合とは異なり、反射帯域の幅が大きく変化することがなかった。

＜第４の実施例＞
第４の実施例（実施例４−１，４−２）として、光学膜厚比βを変更したことを除き、他は実施例１−２と同様の条件（表４）を満たす光学フィルタを作製し、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。その結果を図１３および図１４に示す。また、表４に実施例４−１，４−２の基本データを実施例１−２と併せて示す。

表４に示したように、実施例４−１では光学膜厚比βを０．５とし、実施例４−２では光学膜厚比βを２．０とした。

図１３および図１４に示したように、実施例４−１，４−２では、実施例１−２と同様に約６７０ｎｍ以上の長波長域において透過率がほぼ零となり、かつ、５８０ｎｍ付近に反射帯域が存在することがわかった。ここでは、光学膜厚比βを変化させても５８０ｎｍ付近の反射帯域の幅や深さ（反射率の大きさ）はほぼ一定であった。但し、実施例４−１，４−２では、実施例１−２では見られなかった４３０ｎｍ付近での新たな反射帯域も生じた。

＜第５の実施例（実施例５−１〜５−３）＞
実施例５−１として、中心波長λｃを７７０ｎｍとしたことを除き、他は実施例１−２と同様の条件を満たす光学フィルタを作製した。さらに、実施例５−１の光学フィルタを基本構成としつつ各層の光学膜厚に補正を加えたことを除き、他は実施例５−１と同様の条件を満たす光学フィルタを実施例５−２，５−３として作製した。これらの実施例５−１〜５−３についても光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。実施例５−１の光学膜厚は図３（Ａ）に示したように実施例１−２と同じであり、実施例５−２，５−３の光学膜厚は、図１５および図１６にそれぞれ示したとおりである。なお、実施例５−２では、光学基板に最も近い側における１周期分の各層と、光学基板から最も遠い側における１周期分の各層との双方についてのみ光学膜厚の補正を行った。一方、実施例５−３では全ての層について光学膜厚の補正を行った。このように構成した実施例５−１〜５−３における透過率の波長依存性を図１７に示す。図１７では、曲線１７Ａが基本構成である実施例５−１に対応し、曲線１７Ｂが実施例５−２に対応し、曲線１７Ｃが実施例５−３に対応している。

実施例５−２（曲線１７Ｂ）および実施例５−３（曲線１７Ｃ）では、実施例５−１（曲線１７Ａ）と比べ、およそ６７０ｎｍ以下の波長域において（６００ｎｍ付近の反射帯域を除き）より平坦な透過率が得られた。但し、反射帯域の幅や深さについては変化が見られなかった。このように、光学フィルタ全体として積層方向において周期的に変化する光学膜厚に補正を加えることで、透過率分布の微調整が可能であることが確認できた。

＜第６の実施例＞
第６の実施例（実施例６−１，６−２）として、実施例５−１を基本構成としつつ各層の光学膜厚に補正を加えると共に、第１層と光学基板との間に下地層を設けたことを除き、他は実施例５−１と同様の条件を満たす光学フィルタを作製し、光学膜厚の分布と分光特性との関係について調査した。実施例６−１，６−２の光学膜厚は、図１８および図１９にそれぞれ示したとおりである。実施例６−１では、光学基板の上に高屈折率層と低屈折率層との中間の屈折率を有する下地層Ｓ１を設けるようにした。具体的には、屈折率ｎ≒１．７であるサブスタンスＭ１（独国メルク社）を用いて下地層Ｓ１を形成した。一方、実施例６−２では、光学基板の上に、高屈折率材料であるＴａ₂ Ｏ₅ からなる下地層Ｓ１と低屈折率材料であるＳｉＯ₂ からなる下地層Ｓ２とを順に配置するようにした。ここでの下地層Ｓ１，Ｓ２は、全体として単層の中間屈折率層として振る舞うと考えられる。

このように構成した実施例６−１，６−２における透過率の波長依存性を、実施例５−３における透過率の波長依存性と共に図２０に示す。図２０では、曲線２０Ａが実施例５−３に対応し、曲線２０Ｂが実施例６−１に対応し、曲線２０Ｃが実施例６−２に対応している。

実施例６−１（曲線２０Ｂ）および実施例６−２（曲線２０Ｃ）では、実施例５−３（曲線２０Ａ）と比べ、６００ｎｍ付近の反射帯域よりも短波長側の帯域においてより平坦化された透過率分布が得られた。但し、６００ｎｍ付近の反射帯域の幅や深さについては変化が見られなかった。このように、光学基板の上に、高屈折率層と低屈折率層との中間の屈折率を有する下地層を設けることで、透過率分布の最適化が可能であることが確認できた。

以上、第１〜第３の実施例からわかるように、本発明では、振幅比α、ピッチ角θ、繰り返し積層数（総層数）の各パラメータを変更することにより、赤外光領域よりも短波長側に位置する反射帯域の幅や位置、深さを自由に調整することができる。また、第５の実施例からわかるように、各層の光学膜厚の補正を行うことで、より好ましい透過率分布を形成することも可能である。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各層および各基板の屈折率および光学膜厚の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。また、各層および各基板を構成する材料種についても上記各数値実施例で示したものに限定されず、他の材料種を利用することが可能である。

さらに、各層を、等価膜理論に基づき、複数の膜によって構成してもよい。すなわち、２種類の屈折率膜を対称に積層することにより、光学的に単層として振る舞うように構成してもよい。

本発明における一実施の形態としての光学フィルタの断面図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例１−１の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例１−２の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例１−３の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例１−４の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例１−５の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例１−６の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例２−１の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例２−２の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例３−１の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例３−２の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例３−３の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例４−１の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例４−２の光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例５−２の光学膜厚分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例５−３の光学膜厚分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例５−１〜５−３の透過率分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例６−１の光学膜厚分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例６−２の光学膜厚分布を表す特性図である。 図１に示した光学フィルタに対応する実施例６−１，６−２の透過率分布を表す特性図である。 比較例１−１の光学フィルタにおける光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。 比較例２−１の光学フィルタにおける光学膜厚分布および透過率分布を表す特性図である。

符号の説明

Ｔ１〜Ｔｊ…第１層〜第ｊ層、１０…積層構造、１００…光学基板、１００Ｓ…表面。

Claims (8)

1. 互いに異なる屈折率を有する第１の層と第２の層とが基板上に交互に繰り返し積層された積層構造を有し、かつ、前記第１および第２の層の各光学膜厚が全体として積層方向において周期的に変化している
   ことを特徴とする光学フィルタ。
2. 赤外域に反射帯域を有すると共に前記赤外域よりも短波長側に他の反射帯域を有することを特徴とする請求項１記載の光学フィルタ。
3. 前記他の反射帯域における半値幅は５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の光学フィルタ。
4. ５５０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下および６７０ｎｍ以上の各帯域に反射帯域を有することを特徴とする請求項１記載の光学フィルタ。
5. 前記基板の側からｋ番目に位置する第１および第２の層が以下の条件式（１）および条件式（２）を共に満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
   ｎ×ｄ＝（λｃ／４）×［１＋ｓｉｎ｛（ｋ−１）×θ｝×α］ ……（１）
   ０≦α＜１ ……（２）
   但し、
   λｃ：中心波長
   ｎ：中心波長λｃに対する屈折率
   ｄ：物理的膜厚
   θ：２π／（１周期の層数）
   α：振幅比
   である。
6. 前記基板の側から奇数（２ｍ−１）番目に位置する第１の層が以下の条件式（３）から条件式（５）の全てを満足し、かつ、前記基板の側から偶数（２ｍ）番目に位置する第２の層が以下の条件式（５）および条件式（６）を共に満足する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
   ｎ×ｄ＝β×（λｃ／４）×［１＋ｓｉｎ｛（（２ｍ−１）−１）×θ｝×α］ ……（３）
   ０＜β ……（４）
   ０≦α＜１ ……（５）
   ｎ×ｄ＝（λｃ／４）×［１＋ｓｉｎ｛（２ｍ−１）×θ｝×α］ ……（６）
   但し、
   λｃ：中心波長
   ｎ：中心波長λｃに対する屈折率
   ｍ：自然数
   ｄ：物理的膜厚
   θ：２π／（１周期の層数）
   α：振幅比
   β：光学膜厚比
   である。
7. 前記基板と、前記積層構造との間に、屈折率が前記第１の層と前記第２の層との中間の値を示す下地層を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
8. 互いに異なる屈折率を有する第１の層と第２の層とが交互に繰り返し積層されて一体となっており、かつ、５５０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下および６７０ｎｍ以上の各帯域に反射帯域を有する
   ことを特徴とする光学フィルタ。
   
   

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