专利名称：光学多层膜带通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学多层膜带通滤波器。
背景技术：
关于具有在玻璃基板等上交替层叠高折射率和低折射率的电介质薄膜的构造的光学多层膜带通滤波器，作为一般的光学特性，具有一定波长范围的光透射的“透射波段”、阻止其前后的一定波长范围的光的“反射波段(或称为阻止域)”、透射率在透射波段与反射波段的边界处上升或下降的倾斜部分。在以下的说明中，在透射波段与反射波段的边界，将透射率在短波长侧上升的倾斜部分称为“上升部”，将透射率在长波长侧下降的倾斜部分称为“下降部”。针对这种光学多层膜带通滤波器，在使对象光从倾斜方向入射的情况下，与入射面平行的方向的P波特性的光(以下省略为P波或P偏光)和与入射面垂直的方向的S波特性的光(以下省略为S波或P偏光)分离出现。关于该P波，对象光相对于光学多层膜带通滤波器的入射角越大，在带通特性中，“上升部”和“下降部”越向外侧扩展，透射波段宽度越宽。与此相对，关于S波，入射角越大，“上升部”和“下降部”越接近内侧，透射波段宽度越窄。因此，关于“上升部”和“下降部”，对象光相对于光学多层膜带通滤波器的入射角越大，P波与s波越分离而示出不同的波长。关于这种P波与s波的分离，在对象光相对于光学多层膜带通滤波器的入射角为O度 15度左右时，很少成为实用上的问题，但是，当对象光的入射角为15度以上时，可能成为实用上的问题。这里，图51是示出使对象光以入射角度15度入射到一般的光学多层膜带通滤波器时的带通特性的图。图52是示出使对象光以入射角度45度入射到一般的光学多层膜带通滤波器时的带通特性的图。在图51和图52中，实线A表示P偏光透射特性(Tp)，虚线B表示s偏光透射特性(Ts)，单点划线C表示P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean)。在表示带通特性的图中，纵轴取透射率(单位％)，横轴取波长(单位nm),示出偏振分离状态。在图51中，区域IA是短波长侧反射波段，区域IB是上升部，区域IC是透射波段，区域ID是下降部，区域IE是长波长侧反射波段。在图52中，区域IIA是短波长侧反射波段，区域IIB是上升部，区域IIC是透射波段，区域IID是下降部，区域IIE是长波长侧反射波段。如图51所示，在对象光的入射角为15度的情况下，P偏光的透射特性与s偏光的透射特性大致重合，所以，不会成为实用上的问题。与此相对，如图52所示，在对象光的入射角为45度的情况下，在P偏光的透射特性中，“上升部”和“下降部”向外侧扩展，透射波段宽度变宽，在s偏光的透射特性中，“上升部”和“下降部”接近内侧，透射波段宽度变窄。因此，与s偏光的透射特性相比，P偏光的透射特性成为较宽的形式，可能存在实用上的问题。
因此，对应于倾斜入射的对象光而使用光学多层膜带通滤波器时，需要针对P波和s波减少分离的偏振依赖性。为了减少偏振依赖性，提出了以下的(1)、(2)的方法。(I)使用被称为法布里珀罗型的带通滤波器来减少偏振依赖性的方法。(2)在玻璃基板的一个面上附加减少上升部的偏振依赖性的膜，在另一个面上附加减少下降部的偏振依赖性的膜，得到作为在两个面上附加的2个膜的合成特性而减少了偏振依赖的带通滤波器的方法。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平7-104122号公报专利文献2:日本特开2006-23602号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，在上述(I)的利用法布里珀罗型的带通滤波器的方法中，仅上升部或下降部中的某一方能够减少偏振依赖，在另一方的上升部或下降部中，由于偏振依赖而引起P波与S波的分离。并且，在上述(2)的方法中，相对于反射光的利用，产生伴随光通过玻璃基板时的光轴偏移的入射角度变化的影响、由于表面与背面的2面反射而产生重影等的问题。本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供如下的光学多层膜带通滤波器:对倾斜入射减少偏振依赖性，通过仅形成在基板的单面上，能够消除由于2面反射而产生重影等的问题。用于解决课题的手段为了解决上述课题并实现目的，本发明的光学多层膜带通滤波器的特征在于，具有:对于对象光为透明的基板；LWPF部，其仅形成在基板的单面上，形成带通特性中的短波长侧的上升部和反射波段；SWPF部，其形成带通特性中的长波长侧的下降部和反射波段；以及偏振依赖性改善部，其对由于对象光的倾斜入射而在LWPF部和SWPF部分别形成的上升部和下降部中产生的P波与S波的分离进行控制，LffPF部、SffPF部和偏振依赖性改善部具有交替层叠多个由第I电介质形成的高折射率层和由折射率低于该第I电介质的第2电介质形成的低折射率层的构造。在本发明的光学多层膜带通滤波器中，优选偏振依赖性改善部仅由2种物质构成。在本发明的光学多层膜带通滤波器中，优选偏振依赖性改善部、LWPF部和SWPF部分别具有带通特性中的共同的透射波段，对应于LWPF部和SWPF部中的上升部和下降部，偏振依赖性改善部具有上升部、下降部和透射率局部降低的波动部中的至少一方，以减小由于对象光的倾斜入射而在LWPF部和SWPF部分别形成的上升部和下降部中产生的P波与S波的分离。在本发明的光学多层膜带通滤波器中，优选在偏振依赖性改善部的前后的一方或双方具有匹配层，匹配层是由第I电介质形成的层和由第2电介质形成的层中的一方或双方，这些层具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍厚度的厚膜层。
在本发明的光学多层膜带通滤波器中，优选在LWPF部与SWPF部之间、或LWPF部和SWPF部的更靠基板侧或更靠外表面侧形成有I个以上的偏振依赖改善部。在本发明的光学多层膜带通滤波器中，优选将所述LWPF部和所述SWPF部与其他LffPF部或SWPF部组合，所述其他LWPF部或SWPF部在带通特性中形成比所述LWPF部和所述SWPF部更靠长波长域或更靠短波长域的反射波段。发明效果本发明的光学多层膜带通滤波器发挥如下效果:对倾斜入射减少偏振依赖性，能够消除由于2面反射而产生重影等的问题。
图1是示出实施例1的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图2是示出实施例1的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图3是示出实施例1的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图4是示出比较例的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图5是示出比较例的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图6是示出比较例的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图7是示出实施例2的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图8是示出实施例2中的SWPF部、LffPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图9是示出实施例2的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图10是示出实施例2的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图11是示出实施例3的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图12是示出实施例3中的SWPF部、LWPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图13是示出实施例3的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图14是示出实施例3的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图15是示出实施例4的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图16是示出实施例4中的SWPF部、LWPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图17是示出实施例4的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图18是示出实施例4的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图19是示出实施例5的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图20是示出实施例5中的SWPF部、LWPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图21是示出实施例5的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图22是示出实施例5的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图23是示出实施例6的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图24是示出实施例6中的SWPF部、LWPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。
图25是示出实施例6的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图26是示出实施例6的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图27是示出实施例7的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图28是示出实施例7中的SWPF部、LWPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图29是示出实施例7的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图30是示出实施例7的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图31是示出实施例8的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图32是示出实施例8中的SWPF部、LWPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图33是示出实施例8的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图34是示出实施例8的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图35是示出实施例9的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图36是示出实施例9中的SWPF部、LWPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图37是示出实施例9的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图38是示出实施例9的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图39是示出实施例10的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图40是示出实施例10中的SWPF部、LffPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图41是示出实施例10的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图42是示出实施例10的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图43是示出实施例11的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图44是示出实施例11中的SWPF部、LffPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图45是示出实施例11的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图46是示出实施例11的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图47是示出实施例12的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图48是示出实施例12中的SWPF部、LffPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图49是示出实施例12的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图50是示出实施例12的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。图51是示出使对象光以入射角度15度入射到一般的光学多层膜带通滤波器时的带通特性的图。图52是示出使对象光以入射角度45度入射到一般的光学多层膜带通滤波器时的带通特性的图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的光学多层膜带通滤波器的实施方式进行详细说明。另夕卜，本发明并不由以下的实施方式限定。在实施例的说明之前，对本发明的实施方式的光学多层膜带通滤波器的结构进行说明。本实施方式的光学多层膜带通滤波器提供如下的光学多层膜带通滤波器:仅形成在对于对象光为透明的基板的一面上，针对规定角度的倾斜入射光，在透射波段与反射波段的边界的上升部和下降部中减少了偏振依赖性。本实施方式的光学多层膜带通滤波器的特征在于，具有:对于对象光为透明的基板；LWPF部，其仅形成在所述基板的单面上，形成带通特性中的短波长侧的上升部和反射波段；SWPF部，其形成带通特性中的长波长侧的下降部和反射波段；以及偏振依赖性改善部，其对由于对象光的倾斜入射而在所述LWPF部和所述SWPF部分别形成的上升部和下降部中产生的P波与S波的分离进行控制，所述LWPF部、所述SWPF部和所述偏振依赖性改善部具有交替层叠多个由第I电介质形成的高折射率层和由折射率低于该第I电介质的第2电介质形成的低折射率层的构造。在本实施方式的光学多层膜带通滤波器中，优选所述偏振依赖性改善部仅由2种物质构成。在本实施方式的光学多层膜带通滤波器中，优选所述偏振依赖性改善部、所述LffPF部和所述SWPF部分别具有带通特性中的共同的透射波段，对应于所述LWPF部和所述SWPF部中的所述上升部和所述下降部，所述偏振依赖性改善部具有上升部、下降部和透射率局部降低的波动部中的至少一方，以减小由于对象光的倾斜入射而在所述LWPF部和所述SWPF部分别形成的上升部和下降部中产生的P波与S波的分离。在本实施方式的光学多层膜带通滤波器中，优选在所述偏振依赖性改善部的前后的一方或双方具有匹配层，所述匹配层是由所述第I电介质形成的层和由所述第2电介质形成的层中的一方或双方，这些层具有构成所述偏振依赖性改善部的所述高折射率层和所述低折射率层的数倍厚度的厚膜层。在本实施方式的光学多层膜带通滤波器中，优选在所述LWPF部与所述SWPF部之间、或所述LWPF部和所述SWPF部的更靠基板侧或更靠外表面侧形成有I个以上的所述偏振依赖改善部。在本实施方式的光学多层膜带通滤波器中，优选将所述LWPF部和所述SWPF部与在带通特性中形成比所述LWPF部和所述SWPF部更靠长波长域或更靠短波长域的反射波段的另外的LWPF部或SWPF部进行组合。在本实施方式的光学多层膜带通滤波器中，作为对于所述对象光为透明的基板，例如可以从无碱玻璃、硼酸玻璃、石英玻璃或水晶、BK7 (商品名)、Tempax (商品名)等的光学玻璃、蓝宝石等的结晶材料、半导体基板和合成树脂中进行选择。在本实施方式的光学多层膜带通滤波器中，关于第I电介质和第2电介质，作为构成高折射率层的物质和构成折射率低于该高折射率层的低折射率层的物质的组合，例如可以从 TiO、TiO2, Y2O3> Ta2O5' ZrO, ZrO2, S1、Si02、HfO2, Ge、Nb2O5' Nb2O6' CeO2, Cef3> ZnS, ZnO,Fe2O3> MgF2' AlF3、CaF2' LiF、Na3AlF6' Na5Al3Fl4, Al2O3, MgO, LaF、PbF2 和 NdF3' 以及它们的混合材料中选择至少2种。在本实施方式的光学多层膜带通滤波器中，作为层叠所述高折射率层和折射率小于该高折射率层的低折射率层的方法，例如可以采用真空蒸镀、溅射、离子镀敷的PVD法(物理膜厚气相沉积法)、电阻加热蒸镀、电子束(EB)加热蒸镀、高频加热蒸镀、激光束加热蒸镀、离子化溅射、离子束溅射、等离子体溅射、离子辅助、自由基辅助溅射中的任一种。接着，对本实施方式的实施例进行说明。以下的实施例是例示，例如，构成光学多层膜带通滤波器的层的数量不限于实施例所示的数量，可以根据所要求的技术条件而增减。在以下的实施例中，作为基板的材质，使用BK7 (商标)。在各实施例所使用的电介质中，TiO2和Ta2O5是由第I电介质形成的高折射率层，Al203、Si02是由折射率低于第I电介质的第2电介质形成的低折射率层。并且，构成光学多层膜带通滤波器的电介质各层的厚度利用设为“λ/4=1”的光学膜厚来表现。这里，λ是对象光的波长。在各实施例和比较例中，在示出带通特性的图中，纵轴取透射率(单位％)，横轴取波长(单位nm),不出偏振分尚状态。(实施例1)图1是示出实施例1的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图2是示出实施例1的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图3是示出实施例1的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。在图1中，实线A表示P偏光透射特性(Tp)，虚线B表示s偏光透射特性(Ts)，单点划线C表示P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean)0并且，在图3中，示出设入射角度为45度、对象光的波长λ为498nm时的光学膜厚(λ/4=1)。如图2、图3所示，实施例1的光学多层膜带通滤波器具有如下结构:从对于对象光为透明的基板侧朝向空气侧依次层叠SWPF部、偏振依赖改善部和LWPF部。换言之，仅在基板的单面形成SWPF部，在该SWPF部上依次层叠偏振依赖改善部和LWPF部。这里，空气侧是指离基板最远的外表面侧。SWPF部由层I 层62的62层构成，形成在长波长侧从透射波段下降的下降部和反射波段。偏振依赖改善部由层63 层76的14层构成，通过该层结构，对在LWPF部和SWPF部分别形成的上升部和下降部中产生的带通特性中的P波与S波的分离进行控制。LffPF部由层77 层136的60层构成，仅形成在基板的单面上，形成在短波长侧向透射波段上升的上升部和反射波段。SffPF部、偏振依赖改善部和LWPF部具有如下结构:交替层叠多个由作为第I电介质的Ta2O5构成的高折射率层和由作为第2电介质的SiO2构成的低折射率层。(比较例)图4是示出比较例的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图5是示出比较例的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图6是示出比较例的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。在图4中，实线A表示P偏光透射特性(Τρ)，虚线B表示s偏光透射特性(Ts)，单点划线C表示P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean)。并且，在图6中，示出设入射角度为45度、对象光的波长λ为498nm时的光学膜厚(λ/4=1)。如图5、图6所示，比较例的光学多层膜带通滤波器具有从基板侧朝向空气侧依次层叠SWPF部和LWPF部的结构。这是从实施例1的结构中除去偏振依赖改善部而得到的结构。具体而言，SWPF部由层I 层62的62层构成，LWPF部由层63 层122的60层构成。SffPF部和LWPF部具有如下结构:交替层叠多个由作为第I电介质的Ta2O5构成的高折射率层和由作为第2电介质的SiO2构成的低折射率层。对图1和图4进行比较时，与比较例相比，实施例1改善了上升部和下降部的偏振依赖性。因此，表示组入偏振依赖改善部发挥了改善偏振依赖性的效果。在实施例1中，在组入偏振依赖性改善部时，不对与LWPF部和SWPF部之间的匹配进行调整，所以，在透射波段中，较大地产生透射率局部下降的部位(波动部)。在以下的实施例2以后，在组入偏振依赖性改善部时，为了对与LWPF部和SWPF部之间的匹配进行调整，形成为作为匹配层的厚膜层。(实施例2 实施例5)图7、图11、图15和图19是分别示出实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图8、图12、图16和图20是分别示出实施例2、实施例3、实施例4和实施例5中的SWPF部、LffPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图9、图13、图17和图21是分别示出实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图10、图14、图18和图22是分别示出实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。在图7、图11、图15和图19中，实线A表示p偏光透射特性(Tp)，虚线B表示s偏光透射特性(Ts)，单点划线C表示P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean)。在图8、图12、图16和图20中，实线D表示SWPF部的透射特性(P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，虚线E表示LWPF部的透射特性(p偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean)),单点划线F表示偏振依赖改善部的透射特性(P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))。并且，在图10、图14、图18和图22中示出设入射角度为45度、对象光的波长λ为498nm时的光学膜厚(λ /4=1)。实施例2 实施例5的光学多层膜带通滤波器具有如下结构:从基板侧朝向空气侧依次层叠SWPF部、第I厚膜层、偏振依赖改善部、第2厚膜层和LWPF部。并且，实施例2 实施例5的光学多层膜带通滤波器具有如下结构:作为SWPF部、偏振依赖改善部和LWPF部，交替层叠多个由作为第I电介质的Ta2O5构成的高折射率层和由作为第2电介质的SiO2构成的低折射率层。在实施例2中，SWPF部由层I 层50的50层构成。厚膜层设为偏振依赖改善部的前后的两个层51、72。偏振依赖改善部由层52 层71的20层构成。LWPF部由层73 层122的50层构成。另外，在实施例2以后的说明中，省略光学多层膜带通滤波器的各部的作用中的与实施例1相同的作用的记载。关于厚膜层，SffPF部侧的层51由Ta2O5形成，LffPF部侧的层72由SiO2形成。这里，与厚膜层51相邻的层50、52由SiO2形成，与厚膜层72相邻的层71、73由Ta2O5形成。并且，这些厚膜层具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。
在实施例3中，SWPF部由层I 层50的50层构成。厚膜层设为偏振依赖改善部的前后的两个层51、72。偏振依赖改善部由层52 层71的20层构成。LWPF部由层73 层122的50层构成。关于厚膜层，SffPF部侧的层51由Ta2O5形成，LffPF部侧的层72由SiO2形成。这里，与厚膜层51相邻的层50、52由SiO2形成，与厚膜层72相邻的层71、73由Ta2O5形成。并且，这些厚膜层具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。在实施例4中，SWPF部由层I 层49的49层构成。厚膜层设为偏振依赖改善部的前后的两个层50、71。偏振依赖改善部由层51 层70的20层构成。LWPF部由层72 层122的51层构成。关于厚膜层，SffPF部侧的层50由SiO2形成，LffPF部侧的层71由Ta2O5形成。这里，与厚膜层50相邻的层49、51由Ta2O5形成，与厚膜层71相邻的层70、72由SiO2形成。并且，这些厚膜层具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。在实施例5中，SWPF部由层I 层50的50层构成。厚膜层设为偏振依赖改善部的前后的两个层51、78。偏振依赖改善部由层52 层77的26层构成。LWPF部由层79 层128的50层构成。关于厚膜层，SffPF部侧的层51由Ta2O5形成，LffPF部侧的层78由SiO2形成。这里，与厚膜层51相邻的层50、52由SiO2形成，与厚膜层78相邻的层77、79由Ta2O5形成。并且，这些厚膜层具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。在实施例2 5中，构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的膜厚的比率如下设定。(I)实施例2:高折射率层 > 低折射率层(图7)(2)实施例3:高折射率层N低折射率层(图11)(3)实施例4:高折射率层〈低折射率层(图15)(4)实施例5:高折射率层 > 低折射率层(图19)图8、图12、图16、图20示出这些条件下的LWPF部、SffPF部和偏振依赖性改善部各自的特性。在实施例2 5中的带通特性(图7、11、15、19)中示出偏振依赖性改善的效果，所以，可知，偏振依赖性改善部与高折射率层和低折射率层的厚度的比率无关，能够实现偏振依赖性改善的效果。并且，在实施例2 5中，偏振依赖改善部在与LWPF部和SWPF部形成的透射波段相同的范围内具有透射波段。在实施例2中，如图8所示，偏振依赖性改善部的下降部与SWPF部形成的下降部重合。在实施例3中，如图12所示，偏振依赖性改善部的波动部分别与LWPF部形成的上升部和SWPF部形成的下降部重合。在实施例4中，如图16所示，偏振依赖性改善部的波动部和下降部分别与LWPF部形成的上升部和SWPF部形成的下降部重合。在实施例5中，如图20所示，偏振依赖性改善部的上升部和波动部分别与LWPF部形成的上升部和SWPF部形成的下降部重合。偏振依赖改善部的特性满足所述条件。
根据图7、11、15、19可知，通过组入偏振依赖性改善部，改善了光学多层膜带通滤波器的偏振依赖性。这是因为，通过使偏振依赖性改善部形成的上升部、下降部和波动部与LffPF部和SWPF部分别形成的上升部和下降部重合，在分离为P波和s波的LWPF部和SWPF部形成的上升部和下降部中，P波的特性曲线成为向s波的特性曲线侧按压的形状，其结果，得到改善了偏振依赖性的带通特性。这里，P波的特性曲线向s波的特性曲线侧按压是指，在视为带通滤波器的特性的情况下，通过在(I) P波形成的上升部和下降部、(2) P波形成的上升部与s波形成的上升部之间的P波形成的透射波段、(3)p波形成的下降部与s波形成的下降部之间的P波形成的透射波段中重合(4)偏振依赖改善部形成的上升部、下降部和波动部，在重合的区域中降低P波的透射率，其结果，P波的透射波段变窄。(实施例6 7)上述实施例1 5均构成为交替层叠由Ta2O5构成的高折射率层和由SiO2构成的低折射率层，但是，在实施例6、7中，设为除此之外的电介质的组合。图23和图27是分别示出实施例6和实施例7的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图24和图28是分别示出实施例6和实施例7中的SWPF部、LffPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图25和图29是分别示出实施例6和实施例7的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图26和图30是分别示出实施例6和实施例7的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。在图23和图27中，实线A表示P偏光透射特性(Tp )，虚线B表示s偏光透射特性(Ts),单点划线C表示P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean)。在图24和图28中，实线D表示SWPF部的透射特性(p偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，虚线E表示LWPF部的透射特性(p偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，单点划线F表示偏振依赖改善部的透射特性(P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))。并且，在图26和图30中示出设入射角度为45度、对象光的波长λ为498nm时的光学膜厚(λ/4=1)。实施例6、7的光学多层膜带通滤波器具有从基板侧朝向空气侧依次层叠SWPF部、厚膜层、偏振依赖改善部、厚膜层和LWPF部的结构。在实施例6中，SWPF部由层I 层50的50层构成。厚膜层设为偏振依赖改善部的前后的两个层51、72。偏振依赖改善部由层52 层71的20层构成。LWPF部由层73 层122的50层构成。实施例6的光学多层膜带通滤波器具有如下结构:作为SWPF部、偏振依赖改善部和LWPF部，交替层叠多个由作为第I电介质的TiO2构成的高折射率层和由作为第2电介质的SiO2构成的低折射率层。关于厚膜层，SffPF部侧的层51由TiO2形成，LffPF部侧的层72由SiO2形成。这里，与厚膜层51相邻的层50、52由SiO2形成，与厚膜层72相邻的层71、73由TiO2形成。并且，这些厚膜层具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。
在实施例7中，SffPF部由层I 层40的40层构成。厚膜层设为偏振依赖改善部的前后的两个层41、66。偏振依赖改善部由层42 层65的24层构成。LWPF部由层67 层106的40层构成。实施例7的光学多层膜带通滤波器具有如下结构:作为SWPF部、偏振依赖改善部和LWPF部，交替层叠多个由作为第I电介质的TiO2构成的高折射率层和由作为第2电介质的Al2O3构成的低折射率层。关于厚膜层，SffPF部侧的层41由TiO2形成，LffPF部侧的层66由Al2O3形成。这里，与厚膜层41相邻的层40、42由Al2O3形成，与厚膜层66相邻的层65、67由TiO2形成。并且，这些厚膜层具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。根据图23、27可知，即使是与实施例1 5不同的高折射率层和低折射率层的组合(实施例6、实施例7)，也能够得到改善了偏振依赖性的特性。因此，表示可以应用各种物质的组合作为第I电介质和第2电介质。(实施例8)图31是示出实施例8的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图32是示出实施例8中的SWPF部、LWPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图33是示出实施例8的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图34是示出实施例8的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。在图31中，实线A表示P偏光透射特性(Tp )，虚线B表示s偏光透射特性(Ts )，单点划线C表示P偏光透射特性与s偏光透射特性(P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))的平均。在图32中，实线D表示SWPF部的透射特性(p偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，虚线E表示LWPF部的透射特性(p偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，单点划线F表示偏振依赖改善部的透射特性(P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))。并且，在图34中示出设入射角度为45度、对象光的波长λ为498nm时的光学膜厚(λ/4=1)。实施例8的光学多层膜带通滤波器具有从基板侧朝向空气侧依次层叠SWPF部、偏振依赖改善部和LWPF部的结构。SWPF部由层I 层52的52层构成。偏振依赖改善部由层53 层71的19层构成。LWPF部由层72 层122的51层构成。SffPF部、偏振依赖改善部和LWPF部具有交替层叠多个由作为第I电介质的Ta2O5构成的高折射率层和由作为第2电介质的SiO2构成的低折射率层的结构。在实施例8的光学多层膜带通滤波器中，虽然未形成厚膜层，但是，如图31所示，改善了上升部和下降部的偏振依赖性。其中，由于存在在上升部的起始部分之前形成小山状的突起的倾向，所以，为了得到上升部或下降部的更加优良的特性，优选具有厚膜层。(实施例9)图35是示出实施例9的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图36是示出实施例9中的SWPF部、LWPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图37是示出实施例9的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图38是示出实施例9的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。在图35中，实线A表示P偏光透射特性(Tp )，虚线B表示s偏光透射特性(Ts )，单点划线C表示P偏光透射特性与S偏光透射特性的平均(Tmean)。在图36中，实线D表示SffPF部的透射特性(P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，虚线E表示LWPF部的透射特性(P偏光透射特性与S偏光透射特性的平均(Tmean)),单点划线Fl表示第I偏振依赖改善部的透射特性(P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))、虚线F2表示第2偏振依赖改善部的透射特性(P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))。并且，在图38中示出设入射角度为45度、对象光的波长λ为498nm时的光学膜厚(λ/4=1)。实施例9的光学多层膜带通滤波器具有如下结构:组入多个偏振依赖改善部，从基板侧朝向空气侧依次层叠SWPF部、第I厚膜层、第I偏振依赖改善部、第2厚膜层、第2偏振依赖改善部、第3厚膜层和LWPF部。SWPF部由层I 层50的50层构成。厚膜层设为第I和第2偏振依赖改善部的前后的层51、60、71。第I偏振依赖改善部由层52 层59的8层构成。第2偏振依赖改善部由层61 层70的10层构成。LWPF部由层72 层122的51层构成。SffPF部、2个偏振依赖改善部和LWPF部具有如下结构:交替层叠多个由作为第I电介质的Ta2O5构成的高折射率层和由作为第2电介质的SiO2构成的低折射率层。关于厚膜层，SWPF部侧的层51由Ta2O5形成，层60由SiO2形成，层71由Ta2O5形成。这里，与厚膜层51相邻的层50、52由SiO2形成，与厚膜层60相邻的层59、61由Ta2O5形成，与厚膜层71相邻的层70、72由SiO2形成。并且，这些厚膜层具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。如图36所示，第I偏振依赖性改善部具有如下特性:具有与SWPF部形成的下降部重合的下降部，第2偏振依赖性改善部具有如下特性:具有与LWPF部形成的上升部重合的上升部。根据图35可知，组入多个偏振依赖性改善部，也能够获得作为目标的改善了偏振依赖性的特性。因此，可知能够组入多个偏振依赖性改善部。(实施例10 11)在上述实施例1 9中，在SWPF部与LWPF部之间设置偏振依赖改善部，但是，在实施例10中，在SWPF部和LWPF部的更靠基板侧组入偏振依赖性改善部，在实施例11中，在SWPF部和LWPF部的更靠外表面侧(空气侧)组入偏振依赖性改善部。图39、图43是分别示出实施例10、11的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图40、图44是分别示出实施例10、11中的SWPF部、LffPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图41、45是分别示出实施例10、11的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图42、46是分别示出实施例10、11的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。在图39、图43中，实线A表示ρ偏光透射特性(Tp)，虚线B表示s偏光透射特性(Ts)，单点划线C表示ρ偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean)。在图40、图44中，实线D表示SWPF部的透射特性(ρ偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，虚线E表示LWPF部的透射特性(ρ偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，单点划线F表示偏振依赖改善部的透射特性(P偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))。并且，在图42和图46中示出设入射角度为45度、对象光的波长λ为500nm时的光学膜厚(λ/4=1)。
实施例10的光学多层膜带通滤波器具有从基板侧朝向空气侧依次层叠偏振依赖改善部、厚膜层、SffPF部和LWPF部的结构。偏振依赖改善部由层I 层29的29层构成。厚膜层设为偏振依赖改善部之后的层30。SWPF部由层31 层72的42层构成。LWPF部由层73 层122的50层构成。偏振依赖改善部、SWPF部和LWPF部具有如下结构:交替层叠多个由作为第I电介质的Ta2O5构成的高折射率层和由作为第2电介质的SiO2构成的低折射率层。厚膜层30由SiO2形成，相邻的层29、31由Ta2O5形成。并且，厚膜层30具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。实施例11的光学多层膜带通滤波器具有从基板侧朝向空气侧依次层叠SWPF部、LffPF部、厚膜层和偏振依赖改善部的结构。SWPF部由层I 层50的50层构成。LWPF部由层51 层92的42层构成。厚膜层设为偏振依赖改善部之前的层93。偏振依赖改善部由层94 层122的29层构成。SffPF部、LffPF部和偏振依赖改善部具有如下结构:交替层叠多个由作为第I电介质的Ta2O5构成的高折射率层和由作为第2电介质的SiO2构成的低折射率层。厚膜层93由Ta2O5形成，相邻的层92、94由SiO2形成。并且，厚膜层93具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。如图39、图43所示，可知偏振依赖改善部位于SWPF部和LWPF部的前后的任意一方也能够改善偏振依赖性，偏振依赖性改善部的组入位置不限于SWPF部与LWPF部之间。(实施例12)在实施例12中，为了扩大反射波段，设置多个LWPF部。图47是示出实施例12的光学多层膜带通滤波器的带通特性的曲线图。图48是示出实施例12中的SWPF部、LffPF部和偏振依赖改善部的带通特性的曲线图。图49是示出实施例12的光学多层膜带通滤波器的结构的剖面图。图50是示出实施例12的光学多层膜带通滤波器的各层的膜厚和构成物质的图。在图47中，实线A表示ρ偏光透射特性(Tp)，虚线B表示s偏光透射特性(Ts)，单点划线C表示ρ偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean)。在图48中，实线D表示SWPF部的透射特性(ρ偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，虚线E2表示第2LWPF部的透射特性(ρ偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，单点划线El表示第ILWPF部的透射特性(ρ偏光透射特性与s偏光透射特性的平均(Tmean))，虚线F表示偏振依赖改善部的透射特性(Tmean)。并且，在图50中示出设入射角度为45度、对象光的波长λ为498nm时的光学膜厚(λ/4=1)。实施例12的光学多层膜带通滤波器具有从基板侧朝向空气侧依次层叠SWPF部、第I厚膜层、偏振依赖改善部、第2厚膜层、第ILWPF部和第2LWPF部的结构。第ILWPF部构成上升部，第2LWPF部在第ILWPF部的短波长侧形成反射波段。SWPF部由层I 层50的50层构成。厚膜层设为偏振依赖改善部的前后的层51、72。偏振依赖改善部由层52 层71的20层构成。第ILWPF部由层73 层118的46层构成。第2LWPF部由层119 层152的34层构成。SffPF部、偏振依赖改善部、第ILWPF部和第2LWPF部具有如下结构:交替层叠多个由作为第I电介质的Ta2O5构成的高折射率层和由作为第2电介质的SiO2构成的低折射率层。关于厚膜层，SffPF部侧的层51由Ta2O5形成，第ILWPF部侧的层72由SiO2形成。这里，与厚膜层51相邻的层50、52由SiO2形成，与厚膜层72相邻的层71、73由Ta2O5形成。并且，这些厚膜层具有构成偏振依赖性改善部的高折射率层和低折射率层的数倍的厚度。根据图47可知，得到改善了偏振依赖性的特性，除了形成上升部和下降部的LWPF部和SWPF部、以及改善它们的偏振依赖性的偏振依赖改善部以外，还可以采用组合多个LWPF部或SWPF部的结构。产业上的可利用性如上所述，本发明的光学多层膜带通滤波器在要求对倾斜入射减少偏振依赖性的用途中是有用的。
权利要求
1.一种光学多层膜带通滤波器，其特征在于，具有: 对于对象光为透明的基板； LWPF部，其仅形成在所述基板的单面上，形成带通特性中的短波长侧的上升部和反射波段； SffPF部，其形成带通特性中的长波长侧的下降部和反射波段；以及 偏振依赖性改善部，其对由于对象光的倾斜入射而在所述LWPF部和所述SWPF部分别形成的上升部和下降部中产生的P波与S波的分离进行控制， 所述LWPF部、所述SWPF部和所述偏振依赖性改善部具有交替层叠多个由第I电介质形成的高折射率层和由折射率低于该第I电介质的第2电介质形成的低折射率层的构造。
2.根据权利要求1所述的光学多层膜带通滤波器，其特征在于， 所述偏振依赖性改善部仅由2种物质构成。
3.根据权利要求1所述的光学多层膜带通滤波器，其特征在于， 所述偏振依赖性改善部、所述LWPF部和所述SWPF部分别具有带通特性中的共同的透射波段，对应于所述LWPF部和所述SWPF部中的所述上升部和所述下降部，所述偏振依赖性改善部具有上升部、下降部和透射率局部降低的波动部中的至少一方，以减小由于对象光的倾斜入射而在所述LWPF部和所述SWPF部分别形成的上升部和下降部中产生的P波与S波的分离。
4.根据权利要求1所述的光学多层膜带通滤波器，其特征在于， 在所述偏振依赖性改善部的前后的一方或双方具有匹配层， 所述匹配层是由所述第I电介质形成的层和由所述第2电介质形成的层中的一方或双方，这些层具有构成所述偏振依赖性改善部的所述高折射率层和所述低折射率层的数倍厚度的厚膜层。
5.根据权利要求1所述的光学多层膜带通滤波器，其特征在于， 在所述LWPF部与所述SWPF部之间、或所述LWPF部和所述SWPF部的更靠基板侧或更靠外表面侧形成有I个以上的所述偏振依赖改善部。
6.根据权利要求1所述的光学多层膜带通滤波器，其特征在于， 所述LWPF部和所述SWPF部被与其他LWPF部或SWPF部组合，所述其他LWPF部或SWPF部在带通特性中形成比所述LWPF部和所述SWPF部更靠长波长域或更靠短波长域的反射波段。
全文摘要
对倾斜入射减少偏振依赖性、消除由于2面反射产生重影等的问题。光学多层膜带通滤波器具有对于对象光为透明的基板；LWPF部，其仅形成在基板的单面上，形成带通特性中的短波长侧的上升部和反射波段；SWPF部，其形成带通特性中的长波长侧的下降部和反射波段；以及偏振依赖性改善部，其对由于对象光的倾斜入射而在所述LWPF部和所述SWPF部分别形成的上升部和下降部中产生的P波与S波的分离进行控制，LWPF部、SWPF部和偏振依赖性改善部具有交替层叠多个由第1电介质形成的高折射率层和由折射率低于该第1电介质的第2电介质形成的低折射率层的构造。
文档编号G02B5/26GK103210325SQ201280003701
公开日2013年7月17日 申请日期2012年4月9日 优先权日2011年4月15日
发明者小川晃一 申请人:奥林巴斯株式会社