JP6432270B2 - 波長選択フィルター及び光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の膜を積層した波長選択フィルター及び光照射装置に関する。

従来から、樹脂や接着剤等の光硬化に水銀ランプやメタルハライドランプを使用した光照射装置が使用されている。水銀ランプやメタルハライドランプの発する光は、樹脂や接着剤を硬化するために必要な波長の光の他に、照射対象物に何らかのダメージを与える不要な波長の光も発するため、光照射装置には波長選択フィルターが用いられている。波長選択フィルターには、金属で着色した色ガラスを使用したものが代表的だが、ランプからの紫外線の影響でソラリゼーションが発生し透過率の低下がある。これに対し、透明基板上に誘電体多層膜を積層した波長選択フィルターを用いることが考えられるが、誘電体多層膜で構成された波長選択フィルターは、透過特性に入射角度依存性を有しており、光の入射角度が大きくなるほど、透過波長域が短波長側にシフトする。
そこで、透明基板上に高屈折率材の層と、これよりも幾分屈折率の低い材料の層とを交互に積層させた誘電体多層膜で構成される波長選択フィルターを使用することで、膜面への光の斜入射時にも分光透過特性の波長シフト量を小さくした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２０５６３号公報

しかしながら、上述した従来の構成では、波長シフト量を小さくしようとすると、膜全体の層数が大幅に多くなるという課題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、膜数の大幅な増加を抑制しつつ、膜面への光の斜入射時にも分光透過特性の波長シフト量を小さくすることが可能な波長選択フィルター及び光照射装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の波長選択フィルターは、透明基板上に、第１誘電体多層膜及び第２誘電体多層膜から成る第１積層体と、第３誘電体多層膜及び第４誘電体多層膜から成る第２積層体と、を備え、前記第１及び第３誘電体多層膜は、第１の屈折率を有した第１屈折率材と、前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有した第２屈折率材と、を交互に積層して構成され、前記第２及び第４誘電体多層膜は、第３の屈折率を有した第３屈折率材と、前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有した第４屈折率材と、を交互に積層して構成され、前記第１の屈折率及び前記第３の屈折率が異なり、前記第２の屈折率及び前記第４の屈折率が異なることを特徴とする。

上述の構成において、前記第１積層体と前記第２積層体とは、前記透明基板の異なる面にそれぞれ形成されていてもよい。

上述の構成において、前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の平均値である第１平均屈折率と、前記第３の屈折率と前記第４の屈折率の平均値である第２平均屈折率との差を、垂直入射と６０度斜入射との透過率特性の比較において、透過波長域の短波長側の透過率が５０％となる波長及び長波長側の透過率が５０％となる波長の平均波長シフト量が３５ｎｍ以下となる値としてもよい。

上述の構成において、前記第１積層体は前記透明基板から順に前記第２誘電体多層膜、前記第１誘電体多層膜を積層して構成され、前記第２積層体は前記透明基板から順に前記第３誘電体多層膜、前記第４誘電体多層膜を積層して構成されてもよい。

上述の構成において、前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の平均値である第１平均屈折率と、前記第３の屈折率と前記第４の屈折率の平均値である第２平均屈折率との差を０．１〜０．６としてもよい。

上述の構成において、波長５００ｎｍの光に対して、透明基板の屈折率が１．４５〜１．５３であり、第１の屈折率が２．２６〜２．４０、第２の屈折率が１．３８〜１．５０、第３の屈折率が２．４２〜２．７０、第４の屈折率が１．５８〜２．００であってもよい。

本発明の光照射装置は、筐体内に光源を収め、前記筐体の光出射開口に上述の波長選択フィルターを設けたことを特徴とする。

本発明によれば、膜数の大幅な増加を抑制しつつ、膜面への光の斜入射時にも分光透過特性の波長シフト量を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る紫外線照射装置の概略構成を示す斜視図である。 紫外線照射装置の概略構成を示す正面図である。 波長選択フィルターを模式的に示す図である。 波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、（Ａ）は本実施形態の波長選択フィルターの場合、（Ｂ）は従来の波長選択フィルター場合を示す。 波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、（Ａ）は透明基板の両面にそれぞれＮＢＰ型及びＢＢＰ型の積層体を形成した場合、（Ｂ）は透明基板の一方の面にＮＢＰ型の積層体を形成した場合、（Ｃ）は透明基板の一方の面にＢＢＰ型の積層体を形成した場合を示す。 波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体を図４の例と逆順に形成した構成を示す表である。 波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体を図４の例と逆順に形成した構成を示す表である。 多層膜を図４の例と逆順に形成した波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、（Ａ）は両面膜形成の場合、（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。 高屈折率材を１種類にした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 高屈折率材を１種類にした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 図１３は図１２の続きである。 高屈折率材を１種類にした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、（Ａ）は両面膜形成の場合、（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。 低屈折率材を１種類にした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 低屈折率材を１種類にした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 低屈折率材を１種類にした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、（Ａ）は両面膜形成の場合、（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。 屈折率差を０．２５５５とした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 屈折率差を０．２５５５とした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 屈折率差を０．２５５５とした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、（Ａ）は両面膜形成の場合、（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。 屈折率差を０．３１２５とした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 屈折率差を０．３１２５とした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 屈折率差を０．３１２５とした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、（Ａ）は両面膜形成の場合、（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。 屈折率差を０．４１２５とした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 屈折率差を０．４１２５とした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 屈折率差を０．４１２５とした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、（Ａ）は両面膜形成の場合、（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。 ＴｉＯ₂と中間屈折率材とのペアのみで形成した波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 ＴｉＯ₂と中間屈折率材とのペアのみで形成した波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。 ＴｉＯ₂と中間屈折率材とのペアのみで形成した波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、（Ａ）は両面膜形成の場合、（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は本実施形態に係る紫外線照射装置１の概略構成を示す斜視図であり、図２は紫外線照射装置１の概略構成を示す正面図である。
これらの図に示すように、紫外線照射装置１は、紫外線を直下のワーク２に照射する少なくとも１つ（本実施形態では、３つ）の照射器３と、それぞれの照射器３ごとにワーク２との間に配設された波長選択フィルター４とを備えている。紫外線照射装置１は、照射器３が照射する紫外線をワーク２に波長選択フィルター４を通して照射する光照射装置である。
ワーク２は、所定の幅Ｗ及び長さＬの照射エリア２Ａを有する矩形状を成し、この照射エリア２Ａに例えば液晶パネルが載置されて紫外線が照射される。

照射器３は、図２に示すように、底面開放型の直方体状の照射器筐体１０を有し、この照射器筐体１０には、波長約２００ｎｍ〜６００ｎｍの紫外線を線状に放射する線状紫外線光源たるランプ１１と、このランプ１１を包囲する半楕円筒状（シリンドリカル状）の反射ミラー１２とが内設され、ランプ１１から放射される紫外線を反射ミラー１２で反射して照射器筐体１０の底面の光出射開口から線状に紫外線を照射する。本実施形態のランプ１１には、メタルハライドランプが用いられている。

波長選択フィルター４は、誘電体多層膜から成る透過フィルターであり、図１及び図２に示すように、照射器３の底面の光出射開口全体を十分に覆う面積を有し、当該照射器３とワーク２（すなわち、照射エリア２Ａ）の間であって、照射器３の底面の光出射開口に近付けて配置されている。
波長選択フィルター４が透過する透過波長域は、紫外線照射装置１の使用用途に応じて適宜に設定され、本実施形態では、液晶パネルの製造（液晶の配向制御や貼り合わせなど）に最適な帯域が設定されている。

この紫外線照射装置１では、前掲図２に示すように、３つの照射器３、及び波長選択フィルター４がワーク２の幅Ｗ方向に所定の間隔Ｍでワーク２の幅Ｗの方向に並列に設けられている。このとき、横並びの照射器３のうちの両端の照射器３は、内蔵のランプ１１がワーク２の幅Ｗ（すなわち、照射エリア２Ａ）の若干外側に位置するように配置されている。すなわち、ワーク２の照射エリア２Ａの略全域が中央の照射器３により照射され、また幅Ｗ方向の両端部で照度が低下する箇所については、中央の照射器３を挟んだ両端の照射器３の照射によって照度の低下が補われる。なお、中央の照射器３（すなわち、ワーク２の幅Ｗ内に内蔵のランプ１１が配置される照射器３）は１つに限らず、複数の照射器３を並設して構成しても良く、これにより、照射エリア２Ａの幅Ｗを拡張できる。また、両端の照射器３（すなわち、ワーク２の幅Ｗの外に内蔵のランプ１１が配置される照射器３）についても同様に、各端部に複数の照射器３を並設しても良い。

ところで、誘電体多層膜で構成された波長選択フィルターは、透過特性に入射角度依存性を有しており、光の入射角度が大きくなるほど、透過波長域が短波長側にシフトする。したがって、平行光以外の集光や拡散光を使用する光学系で構成された光照射装置に波長選択フィルターを使用した場合、必要な波長の光がカットされ、不要な波長の光が透過してしまう。本実施形態においては、照射器３から波長選択フィルター４に斜入射してワーク２に到達する光Ｋについては、透過特性の角度依存により、直入射時よりも短波長の成分が多く含まれることとなる。
特に、本実施形態の紫外線照射装置１のように、ワーク２の幅Ｗの外側にも照射器３を配置する構成にあっては、この照射器３からワーク２に届く光は波長選択フィルター４に斜入射して透過した成分を多く含むため、短波長の成分が多くなる。

そこで、従来の光照射装置においては、透明基板上に高屈折率材の層と、これよりも幾分屈折率の低い材料の層とを交互に積層させた誘電体多層膜で構成された波長選択フィルターを使用することで、膜面への光の斜入射時にも分光透過特性の波長シフト量を小さくしている。しかしながら、このような構成の波長選択フィルターでは、波長シフト量を小さくしようとすると、膜数が大幅に多くなるため、基板に膜を形成する工程に時間が掛かり、その結果、波長選択フィルターの生産性が悪化してしまう。

また、誘電体多層膜で構成された波長選択フィルターの入射角による短波長シフトは、膜物質の吸収を利用することにより波長シフト量を軽減することができることが知られている。しかしながら、この場合、光硬化に必要な波長選択フィルターの透過特性が得られるように吸収波長を調整することが不可能なため、任意の透過特性での作製が困難である。
そこで、本実施形態の紫外線照射装置１にあっては、以下のように波長選択フィルター４を構成することで、膜数の大幅な増加を抑制しつつ、波長シフト量を低減している。

図３は、波長選択フィルター４を模式的に示す図である。
波長選択フィルター４は、図３に示すように、透明基板２１に第１誘電体多層膜Ｇ１及び第２誘電体多層膜Ｇ２から成る第１積層体Ｌ１と、第３誘電体多層膜Ｇ３及び第４誘電体多層膜Ｇ４から成る第２積層体Ｌ２と、を備えて構成されている。
透明基板２１は、透明な材料（例えば、石英、ホウケイ酸ガラス）で形成される。ここで、従来のように波長選択フィルターを色ガラスで構成した場合には、耐熱性が低いことから、ランプ１１からの高いエネルギーにより高温に加熱され、波長選択フィルターがヒートショックにより破損するおそれもある。本実施形態では、透明基板２１を耐熱性の比較的高い材料、例えば石英で形成することで、波長選択フィルターの耐熱性を確保している。

第１及び第３誘電体多層膜Ｇ１，Ｇ３は、第１の屈折率（第１高屈折率）（ｎ_H1）を有した第１高屈折率材（第１屈折率材）２２と、第１の屈折率より小さい第２の屈折率（第１低屈折率）（ｎ_L1）を有した第１低屈折率材（第２屈折率材）２３と、を交互に積層して構成されている。
第２及び第４誘電体多層膜Ｇ２，Ｇ４は、第３の屈折率（第２高屈折率）（ｎ_H2）を有した第２高屈折率材（第３屈折率材）２４と、第３の屈折率より小さい第４の屈折率（第２低屈折率）（ｎ_M）を有した第２低屈折率材（第４屈折率材）２５と、を交互に積層して構成されている。

第２の屈折率（ｎ_L1）及び第４の屈折率（ｎ_M）を異ならせており、本実施形態では、第４の屈折率（ｎ_M）を第２の屈折率（ｎ_L1）よりも高くしている。
本実施形態では、第１の屈折率（ｎ_H1）及び第３の屈折率（ｎ_H2）も異ならせており、さらに、第３の屈折率（ｎ_H2）を第１の屈折率（ｎ_H1）よりも高くしている。
要するに、従来技術では、屈折率の異なる２種類の材料の層の組合せで誘電体多層膜が構成されていたのに対して、本実施形態では、屈折率の異なる４種類の材料層、すなわち、第１屈折率材、第２屈折率材、第３屈折率材、第４屈折率材を用いており、前の２者の交互積層により第１及び第３誘電体多層膜Ｇ１，Ｇ３を、後の２者の交互積層により第２及び第４誘電体多層膜Ｇ２，Ｇ４を構成している。
なお、第２の屈折率（ｎ_L1）及び第４の屈折率（ｎ_M）、並びに、第１の屈折率（ｎ_H1）及び第３の屈折率（ｎ_H2）を異ならせる理由については後述する。

また、本実施形態の波長選択フィルター４では、第１積層体Ｌ１と第２積層体Ｌ２とは、透明基板２１の異なる面にそれぞれ形成されている。また、本実施形態の波長選択フィルター４では、所望の波長域の光を選択的に透過させるため、透明基板２１の一方の面に形成した第１積層体Ｌ１がナローバンドパス型（ＮＢＰ型）フィルターを構成し、透明基板２１の他方の面に形成した第２積層体Ｌ２がブロードバンドパス型（ＢＢＰ型）フィルターを構成している。
ＮＢＰ型の第１積層体Ｌ１は、透明基板２１から順に第２誘電体多層膜Ｇ２、第１誘電体多層膜Ｇ１を積層して構成される。
ＢＢＰ型の第２積層体Ｌ２は、透明基板２１から順に第３誘電体多層膜Ｇ３、第４誘電体多層膜Ｇ４を積層して構成される。

なお、第１誘電体多層膜Ｇ１と第２誘電体多層膜Ｇ２は、一方がショートウェーブパス型（ＳＷＰ型）フィルター、他方がロングウェーブパス型（ＬＷＰ型）フィルターを基本的膜構成とし、それぞれ各層の膜厚を最適化して構成される。
また、第３誘電体多層膜Ｇ３と第４誘電体多層膜Ｇ４も、同様に、一方がショートウェーブパス型（ＳＷＰ型）フィルター、他方がロングウェーブパス型（ＬＷＰ型）フィルターを基本的膜構成とし、それぞれ各層の膜厚を最適化して構成される。

本実施形態では、中心波長を６８０ｎｍとし、所望の分光透過率を満たすように、市販の膜設計ソフト（ソフトウェア スペクトラ社のＴＦＣａｌｃ）を用い、各層の膜厚を最適化し、図４及び図５の結果を得た。
ここで、本実施形態における所望の分光透過率とは、垂直入射での透過率特性において、４００〜６００ｎｍの波長範囲に最大透過率が８５％以上となる透過波長域と、６００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくとも一部に最小透過率が１％以下となる可視域および近赤外光側カット波長域と、２００〜４００ｎｍの波長範囲の少なくとも一部に最小透過率が１％以下となる紫外側カット波長域を有することである。
具体的には、ＢＢＰ型の第１積層体Ｌ１により、４００〜６００ｎｍの波長範囲に最大透過率が８５％以上となる透過波長域と、透過波長域の短波長側の透過率が８５％から５％以下となる透過率曲線の傾斜と、長波長側の透過率が８５％から５％以下となる透過率曲線の傾斜とを構成している。さらに、ＮＢＰ型の第２積層体Ｌ２により、６００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくとも一部に最小透過率が１％以下となる可視域および近赤外光側カット波長域と、２００〜４００ｎｍの波長範囲の少なくとも一部に最小透過率が１％以下となる紫外側カット波長域とを構成している。

屈折率が１．４５〜１．５３である透明基板を用いた時、第１の屈折率（ｎ_H1）、第２の屈折率（ｎ_L1）、第３の屈折率（ｎ_H2）、第４の屈折率（ｎ_M）を、波長５００ｎｍの光に対してそれぞれ２．２６〜２．４０、１．３８〜１．５０、２．４２〜２．７０、１．５８〜２．００とすることで、このような所望の分光透過率を満たすことができる。

図４は波長選択フィルター４のＮＢＰ型の第１積層体Ｌ１の構成を示す表であり、図５は波長選択フィルター４のＢＢＰ型の第２積層体Ｌ２の構成を示す表である。
波長選択フィルター４は、第１高屈折率材２２にＴａ₂Ｏ₅を、第１低屈折率材２３にＳｉＯ₂を、第２高屈折率材２４にＴｉＯ₂を、第２低屈折率材２５にＡｌ₂Ｏ₃を選定している。ここで、Ｔａ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃の各層の屈折率は、波長５００ｎｍの光に対してそれぞれ２.２７、１．４８、２．５７、１．７０である。なお、本実施形態では、透明基板２１の屈折率は１．４６２とする。

詳述すると、透明基板２１の一方の面には、図４に示すように、ＴｉＯ₂からなる第２高屈折率材２４と、Ａｌ₂Ｏ₃からなる第２低屈折率材２５とを交互に積層して第２誘電体多層膜Ｇ２を構成している。さらに、第２誘電体多層膜Ｇ２の上に、Ｔａ₂Ｏ₅からなる第１高屈折率材２２と、ＳｉＯ₂からなる第１低屈折率材２３とを交互に積層して第１誘電体多層膜Ｇ１を構成している。
また、透明基板２１の他方の面には、図５に示すように、Ｔａ₂Ｏ₅からなる第１高屈折率材２２と、ＳｉＯ₂からなる第１低屈折率材２３とを交互に積層して第３誘電体多層膜Ｇ３を構成している。さらに、第３誘電体多層膜Ｇ３の上にＴｉＯ₂からなる第２高屈折率材２４と、Ａｌ₂Ｏ₃からなる第２低屈折率材２５とを交互に積層して第４誘電体多層膜Ｇ４を構成している。

なお、透明基板２１に低屈折率材又は高屈折率材のどちらが隣接するかは、シミュレーション結果によるが、透明基板２１に高屈折率材が隣接することが多い。本実施形態では、石英ガラスで構成した透明基板２１の屈折率が１．４６２なので、いわゆる中間屈折率材であれば、透明基板２１との間に屈折率差が生じるため、透明基板２１に隣接可能である。ここで、この明細書においては、中間屈折率材とは、第４の屈折率（ｎ_M：１．５８〜２．００）を有するものとする。
また、第１誘電体多層膜Ｇ１と第２誘電体多層膜Ｇ２の隣接部、並びに、第３誘電体多層膜Ｇ３と第４誘電体多層膜Ｇ４の隣接部においては、ＮＢＰ型の第３１層と第３２層、又はＢＢＰ型の第２０層と第２１層に示すように、高屈折率材と低屈折率材とが隣り合うように配置される。また、本実施形態の波長選択フィルター４は、蒸着手法としてイオンプレーティングを用いて得られたものである。

図６は波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、図６（Ａ）は本実施形態の波長選択フィルターの場合、図６（Ｂ）は従来例である高屈折率材と低屈折率材の２つの膜物質のみからなる誘電体多層膜で構成された波長選択フィルターの場合を示す。なお、図６中、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は透過率（％）を示す。また、図６中のグラフは、シミュレーションで得られた結果を示し、破線は垂直入射の際の結果を、実線は６０°斜入射の場合の結果を示す。
本実施形態の波長選択フィルター４では、図６（Ａ）に示すように、垂直入射での透過率特性において、２００〜４００ｎｍまでの透過率が１％未満、４２０〜５１０ｎｍまでの透過率が８８％以上、５５０〜８００ｎｍまでの透過率が３％未満となった。また、この波長選択フィルター４では、垂直入射と６０度斜入射との透過率特性の比較において、透過波長域の短波長側の透過率が５０％となる波長及び長波長側の透過率が５０％となる波長の平均波長シフト量は３４ｎｍとなった。

従来の高屈折率材（Ｔａ₂Ｏ₅）と低屈折率材（ＳｉＯ₂）の２つの膜物質のみからなる波長選択フィルターの一例では、図６（Ｂ）に示すように、平均波長シフト量は４８ｎｍとなった。
したがって、第１誘電体多層膜Ｇ１及び第２誘電体多層膜Ｇ２を積層したＮＢＰ型の第１積層体Ｌ１とＢＢＰ型の第２積層体Ｌ２とを光が透過するように構成することで、入射角による波長シフトを低減できる。

また、本実施形態の波長選択フィルター４では、図４及び図５に示すように、ＮＢＰ型の第１積層体Ｌ１の膜層数は５２層となり、ＢＢＰ型の第２積層体Ｌ２の膜層数は４４層となり、総膜層数は９６層となる。
なお、従来の波長選択フィルターを、波長選択フィルター４と同等の分光透過率を満たすように形成した場合には、膜層数はＮＢＰ型とＢＢＰ型でそれぞれ４４層と３８層となり、総膜層数は８２層となる。
したがって、本実施形態では、従来よりも膜層数が若干増加している。しかしながら、本実施形態では、波長シフト量は大きく削減されると共に、透過帯の波長幅の大きさの点で、６０°斜入射時でも幅の縮小が小さくて済むという利点がある。
これに加えて、図７（Ｂ）に示すように、従来の波長選択フィルター４では、不要な波長域（一般的に、必要な透過波長域の長波長側の領域（図６（Ｂ）の場合は６５０〜８００ｎｍの領域））において、光の透過が避けられない。これに対し、本実施形態では、図７（Ａ）に示すように、そのような波長域での光透過が殆ど無い。

次いで、透明基板２１の両面に多層膜を形成する必要性について説明する。
図７は波長選択フィルター４の分光透過率を示すグラフであり、図７（Ａ）は透明基板２１の両面にそれぞれＮＢＰ型及びＢＢＰ型の第１積層体Ｌ１，Ｌ２を形成した場合（以下、単に「両面膜形成の場合」と言う。）、図７（Ｂ）は透明基板２１の一方の面にＮＢＰ型の第１積層体Ｌ１を形成した場合（以下、単に「ＮＢＰのみ片面膜形成の場合」と言う。）、図７（Ｃ）は透明基板２１の一方の面にＢＢＰ型の第２積層体Ｌ２を形成した場合（以下、単に「ＢＢＰのみ片面膜形成の場合」と言う。）を示す。
図７に示すように、図７（Ｂ）では透過帯より少し離れた長波長域側の光が十分にカットされておらず、図７（Ｃ）では透過帯の長波長域側の光が十分にカットされていない。波長シフト量は、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）で同等である。
すなわち、透明基板２１の両面にそれぞれＮＢＰ型及びＢＢＰ型の第１積層体Ｌ１，Ｌ２を形成する必要があるのは、それぞれ単独ではバンドパスフィルターとして必要なカット特性が得られないためであり、波長シフト軽減との関連性はない。
また、透明基板２１の両面にそれぞれ第１積層体Ｌ１，Ｌ２を形成することで、分光透過率曲線の立ち上がりをシャープにすることができる。

次いで、膜の積層方向の波長シフト量への影響について説明する。
図８は波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体を図４の例と逆順に形成した構成を示す表であり、図９は波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体を図４の例と逆順に形成した構成を示す表である。図１０は多層膜を図４の例と逆順に形成した波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、図１０（Ａ）は両面膜形成の場合、図１０（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、図１０（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。
図８及び図９に示す波長選択フィルターでは、ＮＢＰ型の積層体が、透明基板から順に第１誘電体多層膜、第２誘電体多層膜を積層して構成されている。また、ＢＢＰ型の積層体が、透明基板から順に第２誘電体多層膜、第１誘電体多層膜を積層して構成されている。
図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）の全てにおいて、透過帯のリップル（波打ち）が生じているものの、波長シフト量は、図７と図１０でそれぞれ同等である。
すなわち、波長シフト量は、積層の方向に関係はない。また、膜構成の式（１）（２）の順に積層することで、リップルを抑制できる。

次いで、高屈折率材を１種類にした場合について説明する。
図１１は高屈折率材を１種類にした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表であり、図１２は高屈折率材を１種類にした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表であり、図１３は図１２の続きである。図１４は、高屈折率材を１種類にした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、図１４（Ａ）は両面膜形成の場合、図１４（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、図１４（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。
図１１乃至図１３に示す波長選択フィルターは、Ｔａ₂Ｏ₅とＡｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅とＳｉＯ₂の組み合わせにて形成されている。この波長選択フィルターは、膜層数がＮＢＰ型とＢＢＰ型でそれぞれ９０層と１４６層となり、層数が過多で膜作製が非現実的である。

図１５は低屈折率材を１種類にした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表であり、図１６は低屈折率材を１種類にした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。図１７は低屈折率材を１種類にした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、図１７（Ａ）は両面膜形成の場合、図１７（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、図１７（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。
図１５及び図１６に示す波長選択フィルターは、Ｔａ₂Ｏ₅とＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃の組み合わせにて形成されている。この波長選択フィルターは、膜層数がＮＢＰ型とＢＢＰ型でそれぞれ８５層と７５層となり、層数が多い。
したがって、第２の屈折率（ｎ_L1）及び第４の屈折率（ｎ_M）を異ならせることで、層膜数を削減できる。また、第１の屈折率（ｎ_H1）及び第３の屈折率（ｎ_H2）も異ならせることで、より層膜数を削減できる。
また、図７と図１４及び図１７とで、波長シフト量は変わらない。

次いで、屈折率差について説明する。
図４及び図５に示す波長選択フィルター４においては、第１の屈折率（ｎ_H1）と第２の屈折率（ｎ_L1）の平均値である第１平均屈折率は、１．８７５（＝（２．２７＋１．４８）／２）となる。また、第３の屈折率（ｎ_H2）と第４の屈折率（ｎ_M）の平均値である第２平均屈折率は、２．１３５（＝２．５７＋１．７０）／２）となる。そして、第１平均屈折率と第２平均屈折率の差（屈折率差）は０．２６となる。
ここで、屈折率差を０．１未満とする場合は、第１と第２の誘電体多層膜とで同じ２種類の膜物質を使用する従来の膜構成に近付くため、総膜層数が過多となる方向に向かい、本実施形態の効果を奏しない。一方、屈折率差が０．６超の場合は、対応する膜物質が存在しないような屈折率の組合せとなり、シミュレーションによる膜設計自体が不可能である。

図１８は屈折率差を０．２５５５とした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表であり、図１９は屈折率差を０．２５５５とした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。図２０は、屈折率差を０．２５５５とした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、図２０（Ａ）は両面膜形成の場合、図２０（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、図２０（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。
図１８及び図１９に示す波長選択フィルターは、Ｔａ₂Ｏ₅とＭｇＦ₂（屈折率１．３８）、ＴｉＯ₂とＬａＦ₃（屈折率１．５８６）の組み合わせにて形成されている。この波長選択フィルターは、膜層数がＮＢＰ型とＢＢＰ型でそれぞれ４８層と４７層となる。
また、図１８及び図１９に示す波長選択フィルターでは、図２０に示すように、平均波長シフト量は３２ｎｍとなる。

図２１は屈折率差を０．３１２５とした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表であり、図２２は屈折率差を０．３１２５とした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。図２３は、屈折率差を０．３１２５とした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、図２３（Ａ）は両面膜形成の場合、図２３（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、図２３（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。
図２１及び図２２に示す波長選択フィルターは、Ｔａ₂Ｏ₅とＭｇＦ₂、ＴｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃の組み合わせにて形成されている。この波長選択フィルターは、膜層数がＮＢＰ型とＢＢＰ型でそれぞれ４４層と５０層となる。
また、図２１及び図２２に示す波長選択フィルターでは、図２３に示すように、平均波長シフト量は３１ｎｍとなる。

図２４は屈折率差を０．４１２５とした波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表であり、図２５は屈折率差を０．４１２５とした波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。図２６は、屈折率差を０．４１２５とした波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、図２６（Ａ）は両面膜形成の場合、図２６（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、図２６（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。
図２４及び図２５に示す波長選択フィルターは、Ｔａ₂Ｏ₅とＭｇＦ₂、ＴｉＯ₂とＹ₂Ｏ₃（屈折率１．９０）の組み合わせにて形成されている。この波長選択フィルターは、膜層数がＮＢＰ型とＢＢＰ型でそれぞれ５６層と５１層となる。
また、図２４及び図２５に示す波長選択フィルターでは、図２６に示すように、平均波長シフト量は３２ｎｍとなる。

上述したように、短波長シフトは、膜物質の吸収を利用することにより波長シフト量を軽減することができる。ＴｉＯ₂は光を比較的多く吸収する材料である。
次いで、ＴｉＯ₂と中間屈折率材とのペアのみにした場合について説明する。この明細書においては、上述したように、中間屈折率材とは、第４の屈折率（ｎ_M：１．５８〜２．００）を有するものとする。

図２７はＴｉＯ₂と中間屈折率材とのペアのみで形成した波長選択フィルターのＮＢＰ型の積層体の構成を示す表であり、図２８はＴｉＯ₂と中間屈折率材とのペアのみで形成した波長選択フィルターのＢＢＰ型の積層体の構成を示す表である。図２９は、ＴｉＯ₂と中間屈折率材とのペアのみで形成した波長選択フィルターの分光透過率を示すグラフであり、図２９（Ａ）は両面膜形成の場合、図２９（Ｂ）はＮＢＰのみ片面膜形成の場合、図２９（Ｃ）はＢＢＰのみ片面膜形成の場合を示す。
図２７及び図２８に示す波長選択フィルターは、ＴｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃の組み合わせにて形成されている。この波長選択フィルターは、膜層数がＮＢＰ型とＢＢＰ型でそれぞれ７９層と７４層となり、総膜層数の増加に伴いＴｉＯ２層の数が増加するため、ＴｉＯ₂の吸収によって波長４００ｎｍ付近の透過率が低下する。
したがって、ＴｉＯ₂を単に用いただけでは足りず、近紫外域の吸収が小さいＴａ₂Ｏ₅も用いるというように、高屈折率材として２種類を用いるとともに、第１誘電体多層膜Ｇ１及び第２誘電体多層膜Ｇ２を積層し、低屈折率材についても２種類用いて第２の屈折率及び第４の屈折率を異ならせることで、膜数を削減できる。
なお、図７と図２９とで、波長シフト量は変わらない。

以上説明したように、本実施形態によれば、透明基板２１上に、第１誘電体多層膜Ｇ１及び第２誘電体多層膜Ｇ２から成る第１積層体Ｌ１と、第３誘電体多層膜及び第４誘電体多層膜から成る第２積層体Ｌ２と、を備え、第１及び第３誘電体多層膜Ｇ１，Ｇ３は、第１の屈折率を有した第１屈折率材２２と、第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有した第２屈折率材２３と、を交互に積層して構成され、第２及び第４誘電体多層膜Ｇ２，Ｇ４は、第３の屈折率を有した第３屈折率材２４と、第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有した第４屈折率材２５と、を交互に積層して構成され、第１の屈折率及び第３の屈折率が異なり、第２の屈折率及び第４の屈折率が異なる構成とした。この構成により、波長シフト量を低減でき、その結果、必要な光透過波長域の幅を確保し、不要な波長域の光の透過を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、第１積層体Ｌ１と第２積層体Ｌ２とは、透明基板２１の異なる面にそれぞれ形成されている構成とした。この構成により、透過率曲線のリップルを抑制できる。

また、本実施形態によれば、第１積層体Ｌ１はナローバンドパス型フィルターを構成し、第２積層体Ｌ２はブロードバンドパス型フィルターを構成したため、所望の波長域の光を選択的に透過させることができる。

また、本実施形態によれば、第１の屈折率と第２の屈折率の平均値である第１平均屈折率と、第３の屈折率と第４の屈折率の平均値である第２平均屈折率との差を０．１〜０．６とする構成とした。この構成により、所望の分光透過率を満たしつつ、波長シフト量を所望の所定値以下にすることができる。

また、本実施形態によれば、波長５００ｎｍの光に対して、透明基板の屈折率が１．４５〜１．５３であり、第１の屈折率が２．２６〜２．４０、第２の屈折率が１．３８〜１．５０、第３の屈折率が２．４２〜２．７０、第４の屈折率が１．５８〜２．００である構成とした。この構成により、垂直入射と６０度斜入射との透過率特性の比較において、透過波長域の短波長側の透過率が５０％となる波長及び長波長側の透過率が５０％となる波長の平均波長シフト量を３５ｎｍ以下にすることができる。

但し、上述の実施形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上述の実施形態では、波長選択フィルター４は、バンドパスフィルターとして必要なカット特性を得るために、透明基板の両面にそれぞれＮＢＰ型及びＢＢＰ型の積層体を形成して構成されていたが、この構成に限定されるものではない。透明基板の一方の面にＮＢＰ型又はＢＢＰ型を形成してもよいし、透明基板の一方の面にＮＢＰ型及びＢＢＰ型を形成してもよい。

また、上述の実施形態の波長選択フィルター４では、ＮＢＰ型の積層体は、透明基板から順に第２誘電体多層膜、第１誘電体多層膜を積層して構成し、ＢＢＰ型の積層体は、透明基板から順に第１誘電体多層膜、第２誘電体多層膜を積層して構成していた。しかしながら、ＮＢＰ型の積層体が、透明基板から順に第１誘電体多層膜、第２誘電体多層膜を積層して構成され、ＢＢＰ型の積層体が、透明基板から順に第２誘電体多層膜、第１誘電体多層膜を積層して構成されていてもよい。

また、上述の実施形態の波長選択フィルター４では、第１高屈折率材２２にＴａ₂Ｏ₅を、第１低屈折率材２３にＳｉＯ₂を、第２高屈折率材２４にＴｉＯ₂を、第２低屈折率材２５にＡｌ₂Ｏ₃を用いていたが、これらの物質に限定されるものではない。また、各屈折率材に用いる膜物質は単一の物質に限定されるものではなく、各屈折率材に複数の物質を組み合わせてもよい。透明基板には、石英ガラスの他に、屈折率が１．４５〜１．５３の範囲の光学ガラス（ＢＫ７等）、熱線吸収ガラス等を用いることができる。

また、上述の実施形態の波長選択フィルター４では、第１の屈折率（ｎ_H1）及び第３の屈折率（ｎ_H2）も異ならせていたが、所望の分光透過率が波長選択フィルター４と異なり、膜層数を低減できるようであれば、第１の屈折率と第３の屈折率を同一としてもよい。
また、上述の実施形態では、波長選択フィルター４は、蒸着手法としてイオンプレーティングを用いていたが、成膜の方法はこれに限定されるものではない。

また、上述の実施形態では、ランプ１１にメタルハライドランプが用いられているが、ランプの種類はこれに限定されるものではなく、例えば水銀ランプでもよい。

また、上述の実施形態では、波長選択フィルター４は、単独で設けられていたが、当該波長選択フィルター４は、例えば偏光素子等、他の光学部材と組み合わせて用いることができる。

１ 紫外線照射装置（光照射装置）
４ 波長選択フィルター
２１ 透明基板
２２ 第１高屈折率材（第１屈折率材）
２３ 第１低屈折率材（第２屈折率材）
２４ 第２高屈折率材（第３屈折率材）
２５ 第２低屈折率材（第４屈折率材）
Ｇ１ 第１誘電体多層膜
Ｇ２ 第２誘電体多層膜
Ｇ３ 第１誘電体多層膜
Ｇ４ 第２誘電体多層膜
Ｌ１ ナローバンドパス型の第１積層体
Ｌ２ ブロードバンドパス型の第２積層体
ｎ_H1 第１の屈折率（第１高屈折率）
ｎ_L1 第２の屈折率（第１低屈折率）
ｎ_H2 第３の屈折率（第２高屈折率）
ｎ_M 第４の屈折率（第２低屈折率）

Claims (7)

1. 透明基板上に、第１誘電体多層膜及び第２誘電体多層膜から成る第１積層体と、第３誘電体多層膜及び第４誘電体多層膜から成る第２積層体と、を備え、
   前記第１及び第３誘電体多層膜は、
   第１の屈折率を有した第１屈折率材と、
   前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有した第２屈折率材と、
   を交互に積層して構成され、
   前記第２及び第４誘電体多層膜は、
   第３の屈折率を有した第３屈折率材と、
   前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有した第４屈折率材と、
   を交互に積層して構成され、
   前記第１の屈折率及び前記第３の屈折率が異なり、
   前記第２の屈折率及び前記第４の屈折率が異なることを特徴とする波長選択フィルター。
2. 前記第１積層体と前記第２積層体とは、前記透明基板の異なる面にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長選択フィルター。
3. 前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の平均値である第１平均屈折率と、前記第３の屈折率と前記第４の屈折率の平均値である第２平均屈折率との差を、垂直入射と６０度斜入射との透過率特性の比較において、透過波長域の短波長側の透過率が５０％となる波長及び長波長側の透過率が５０％となる波長の平均波長シフト量が３５ｎｍ以下となる値としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の波長選択フィルター。
4. 前記第１積層体は前記透明基板から順に前記第２誘電体多層膜、前記第１誘電体多層膜を積層して構成され、前記第２積層体は前記透明基板から順に前記第３誘電体多層膜、前記第４誘電体多層膜を積層して構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の波長選択フィルター。
5. 前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の平均値である第１平均屈折率と、前記第３の屈折率と前記第４の屈折率の平均値である第２平均屈折率との差を０．１〜０．６としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の波長選択フィルター。
6. 波長５００ｎｍの光に対して、透明基板の屈折率が１．４５〜１．５３であり、
   第１の屈折率が２．２６〜２．４０、
   第２の屈折率が１．３８〜１．５０、
   第３の屈折率が２．４２〜２．７０、
   第４の屈折率が１．５８〜２．００
   であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の波長選択フィルター。
7. 筐体内に光源を収め、前記筐体の光出射開口に請求項１乃至６のいずれかに記載の波長選択フィルターを設けたことを特徴とする光照射装置。

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