專利名稱：介質(zhì)多層濾光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及介質(zhì)多層濾光器，它產(chǎn)生減小入射角相關(guān)性的作用并具有寬反射帶。
背景技術(shù)：
介質(zhì)多層濾光器是包括由具有不同折射率的介質(zhì)材料構(gòu)成的多種薄膜的疊層并用于利用光干涉來反射(消除)或透射入射光中特定波長帶的成分的濾光器。例如，介質(zhì)多層濾光器是在CCD照相機中用于消除不利地影響色彩表現(xiàn)的紅外光(大于大約650nm的波長的光)并透射可見光的所謂IR截止濾光器(紅外截止濾光器)。或者，介質(zhì)多層濾光器是在液晶投影儀中用于反射入射可見光中特定顏色的光并透射其它顏色的光的所謂二向色濾光器。
圖2說明采用傳統(tǒng)介質(zhì)多層薄膜的IR截止濾光器的結(jié)構(gòu)。IR截止濾光器10包括由光學(xué)玻璃構(gòu)成的襯底12以及交替堆疊在襯底12的正面的SiO2的低折射率薄膜14和TiO2的高折射率薄膜16。圖3說明IR截止濾光器10的光譜透射特性。在圖3中，特性A和B分別表示以下透射比。
特性A0度入射角的透射比特性B25度入射角的p偏振光和s偏振光(n偏振光)的平均的透射比從圖3可以看到，紅外光(具有大于大約650nm的波長的光)被反射和消除，并透射可見光。
圖4是放大視圖，說明圖3中的600至700nm波段中的特性。從圖4可以看到，在入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性B)之間，反射帶(“反射帶”表示較短波長側(cè)邊沿與較長波長側(cè)邊沿之間的高反射比的波段)的較短波長側(cè)邊沿處的半值波長(“半值波長”表示透射比為50％的波長)移位多達19.5nm。這樣，在圖2所示的傳統(tǒng)IR截止濾光器10中，反射帶的較短波長側(cè)邊沿極大地位移(或者在很大程度上取決于入射角)。因此，如果IR截止濾光器用于CCD照相機，則存在所拍攝圖像的色調(diào)隨入射角改變的問題。
采用傳統(tǒng)介質(zhì)多層薄膜的二向色濾光器具有與圖2所示相似的結(jié)構(gòu)。也就是說，二向色濾光器包括由光學(xué)玻璃構(gòu)成的襯底12以及交替堆疊在襯底12的正面的SiO2的低折射率薄膜14和TiO2的高折射率薄膜16。圖31說明配置為紅光反射二向色濾光器的二向色濾光器的光譜透射特性。該特性是在增透膜在襯底的背面形成的情況中的那些特性。在圖31中，特性A、B和C分別表示以下透射比。在這里，二向色濾光器的常規(guī)入射角為45度。
特性A30度入射角的s偏振光的透射比特性B45度入射角的s偏振光的透射比特性C60度入射角的s偏振光的透射比從圖31可以看到，與常規(guī)入射角45度的情況(特性B)相比，反射帶的較短波長側(cè)邊沿的半值波長在入射角為30度(特性A)時朝較長波長移位35.9nm，以及在入射角為45度(特性C)時朝較短波長移位37.8nm。紅光反射二向色濾光器的典型反射帶在大約600nm具有較短波長側(cè)邊沿，而在大約680nm或者以上則具有較長波長側(cè)邊沿。具體來說，如果較短波長側(cè)邊沿像在特性C的情況中那樣朝較短波長大量移位(移位37.8nm)，則存在反射光的色調(diào)改變的問題。
在以下所述的專利文獻1中描述了用于減小入射角相關(guān)性的傳統(tǒng)技術(shù)。圖5說明根據(jù)該技術(shù)的濾光器結(jié)構(gòu)。二向色多層濾光器18由光學(xué)玻璃襯底20以及交替堆疊在襯底20的正面的TiO2的高折射率薄膜22和具有低于TiO2的大約0.3的折射率的Ta2O5等的低折射率薄膜24組成。由于具有高于常用的SiO2的折射率的Ta2O5等的薄膜用作低折射率薄膜，因此，與圖2所示的介質(zhì)多層濾光器10相比，整個疊層薄膜的折射率(平均折射率)增加，以及介質(zhì)多層濾光器18的入射角相關(guān)性減小。
日本公開特許公報No.07-27907(圖1)發(fā)明內(nèi)容如果專利文獻1中所述的技術(shù)應(yīng)用于圖2所示的IR截止濾光器或紅光反射二向色濾光器10，以及低折射率薄膜14由具有高于SiO2的折射率的材料構(gòu)成，則整個疊層薄膜的折射率(平均折射率)增加，使得入射角相關(guān)性可減小。但是，由于高折射率薄膜16與低折射率薄膜14之間的折射率的差異減小，因此，反射帶變得更窄，以及出現(xiàn)IR截止濾光器或紅光反射二向色濾光器不能具有所需反射帶的問題。
本發(fā)明要解決以上所述的傳統(tǒng)技術(shù)的問題，以及要提供一種介質(zhì)多層濾光器，它產(chǎn)生減小入射角相關(guān)性的作用并具有寬反射帶。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)多層濾光器包括透明襯底；在透明襯底的一個表面形成的具有預(yù)定反射帶的第一介質(zhì)多層薄膜；以及在透明襯底的另一個表面形成的具有預(yù)定反射帶的第二介質(zhì)多層薄膜，第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶的寬度(“寬度”表示在透射比為50％的反射帶的較短波長側(cè)邊沿處的波長與在透射比為50％的反射帶的較長波長側(cè)邊沿處的波長之間的帶寬)設(shè)置成比第二介質(zhì)多層薄膜的反射帶的寬度更窄，以及第二介質(zhì)多層薄膜的反射帶的較短波長側(cè)邊沿設(shè)置在第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶的較短波長側(cè)邊沿與較長波長側(cè)邊沿之間。
根據(jù)本發(fā)明，整個元件的反射帶被確定為第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶的較短波長側(cè)邊沿與第二介質(zhì)多層薄膜的反射帶的較長波長側(cè)邊沿之間的帶。因此，第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶的寬度對整個元件的反射帶的寬度沒有影響(換言之，整個元件的反射帶的寬度可與第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶的寬度無關(guān)地設(shè)置)，使得第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶的寬度可設(shè)置成窄的。因此，被確定為第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶的較短波長側(cè)邊沿的整個元件的反射帶的較短波長側(cè)邊沿因入射角的變化引起的移位減小，以及整個元件的入射角相關(guān)性可被減小。另一方面，第二介質(zhì)多層薄膜的反射帶的較短波長側(cè)邊沿被第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶掩蔽，因而第二介質(zhì)多層薄膜的反射帶的較短波長側(cè)邊沿的入射角相關(guān)性對整個元件的反射特性沒有影響。因此，第二介質(zhì)多層薄膜的反射帶的寬度可設(shè)置成很寬，因此可確保整個元件具有寬反射帶。這樣，根據(jù)本發(fā)明，提供一種介質(zhì)多層濾光器，它產(chǎn)生減小入射角相關(guān)性的作用并具有寬反射帶。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)多層濾光器可按照以下方式來配置整個第一介質(zhì)多層薄膜的平均折射率設(shè)置成高于整個第二介質(zhì)多層薄膜的平均折射率。本申請中所使用的術(shù)語“平均折射率”表示“(介質(zhì)多層薄膜的總光學(xué)厚度)×(參考波長)/(介質(zhì)多層薄膜的總物理厚度)”。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)多層濾光器可按照以下方式來配置第一介質(zhì)多層薄膜具有包括交替堆疊的具有預(yù)定折射率的第一介質(zhì)材料的薄膜和具有高于第一介質(zhì)材料的折射率的第二介質(zhì)材料的薄膜的結(jié)構(gòu)，第二介質(zhì)多層薄膜具有包括交替堆疊的具有預(yù)定折射率的第三介質(zhì)材料的薄膜和具有高于第三介質(zhì)材料的折射率的第四介質(zhì)材料的薄膜的結(jié)構(gòu)，第一介質(zhì)材料與第二介質(zhì)材料之間的折射率的差異設(shè)置成小于第三介質(zhì)材料與第四介質(zhì)材料之間的折射率的差異。
例如，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)多層濾光器可按照以下方式配置第一介質(zhì)材料對于具有550nm波長的光具有1.60至2.10的折射率，第二介質(zhì)材料對于具有550nm波長的光具有2.0或以上的折射率，第三介質(zhì)材料對于具有550nm波長的光具有1.30至1.59的折射率，以及第四介質(zhì)材料對于具有550nm波長的光具有2.0或以上的折射率。
例如，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)多層濾光器可按照以下方式配置第二介質(zhì)材料為TiO2(折射率2.2至2.5)、Nb2O5(折射率2.1至2.4)和Ta2O5(折射率2.0至2.3)中的任一種或者主要包含TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種的復(fù)合氧化物(折射率2.1至2.2)，第三介質(zhì)材料為SiO2(折射率1.46)，以及第四介質(zhì)材料為TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種或者主要包含TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種的復(fù)合氧化物(折射率2.0或以上)。
例如，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)多層濾光器可按照以下方式配置第一介質(zhì)材料為Bi2O3(折射率1.9)、Ta2O5(折射率2.0)、La2O3(折射率1.9)、Al2O3(折射率1.62)、SiOx(x≤1)(折射率2.0)、LaF3、La2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物(折射率1.7至1.8)、Pr2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物(折射率1.6至1.7)中的任一種、或者兩種或兩種以上這些材料的復(fù)合氧化物。
根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)多層濾光器可按照以下方式配置在第一介質(zhì)多層薄膜中，第二介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度設(shè)置成大于第一介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度。在這種情況中，與第一介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度設(shè)置成等于第二介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度的情況相比，整個第一介質(zhì)多層薄膜的平均折射率可增加，使得入射角相關(guān)性可減小。在這里，例如，“(第二介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度)/(第一介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度)”的值可能大于1.0，并且等于或小于4.0。
例如，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)多層濾光器可配置為透射可見光并反射紅外光的紅外截止濾光器或者反射紅光的紅光反射二向色濾光器。


圖1是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的介質(zhì)多層濾光器的疊層結(jié)構(gòu)；圖2是示意圖，說明采用傳統(tǒng)介質(zhì)多層濾光器的IR截止濾光器的疊層結(jié)構(gòu)；圖3說明圖2所示的IR截止濾光器的光譜透射特性；
圖4是放大視圖，說明圖3中的600至700nm波段中的光譜透射特性；圖5是簡圖，說明專利文獻1中所述的介質(zhì)多層濾光器的疊層結(jié)構(gòu)；圖6說明圖1所示的介質(zhì)多層濾光器的光譜透射特性；圖7說明根據(jù)實例(1)-1的設(shè)計的光譜透射特性；圖8是放大視圖，說明圖7中的620至690nm波段中的特性；圖9說明根據(jù)實例(1)-2的設(shè)計的光譜透射特性；圖10是放大視圖，說明圖9中的620至690nm波段中的特性；圖11說明根據(jù)實例(1)-3的設(shè)計的光譜透射特性；圖12是放大視圖，說明圖11中的620至690nm波段中的特性；圖13說明根據(jù)實例(1)-4的設(shè)計的光譜透射特性；圖14是放大視圖，說明圖13中的620至690nm波段中的特性；圖15說明根據(jù)實例(1)-5的設(shè)計的光譜透射特性；圖16是放大視圖，說明圖15中的620至690nm波段中的特性；圖17說明根據(jù)實例(2)-1的設(shè)計的光譜透射特性；圖18說明根據(jù)實例(2)-2的設(shè)計的光譜透射特性；圖19說明根據(jù)實例(3)-1的設(shè)計的光譜透射特性；圖20是放大視圖，說明圖19中的620至690nm波段中的特性；圖21說明根據(jù)實例(3)-2的設(shè)計的光譜透射特性；圖22是放大視圖，說明圖21中的620至690nm波段中的特性；圖23說明根據(jù)實例(3)-3的設(shè)計的光譜透射特性；圖24是放大視圖，說明圖23中的620至690nm波段中的特性；圖25說明根據(jù)實例(3)-4的設(shè)計的光譜透射特性；圖26是放大視圖，說明圖25中的620至690nm波段中的特性；圖27說明根據(jù)實例(3)-5的設(shè)計的光譜透射特性；圖28是放大視圖，說明圖27中的620至690nm波段中的特性；圖29說明根據(jù)實例(3)-6的設(shè)計的光譜透射特性；
圖30是放大視圖，說明圖29中的620至690nm波段中的特性；圖31說明圖2所示的傳統(tǒng)紅光反射二向色濾光器的光譜透射特性(模擬值)；圖32說明對于0度入射角根據(jù)實例(4)的設(shè)計的IR濾光器的光譜透射特性(實際測量結(jié)果)；圖33是放大視圖，說明對于變化入射角在625至680nm波段中根據(jù)實例(4)的設(shè)計的IR濾光器的光譜透射特性(實際測量結(jié)果)；圖34是放大視圖，說明對于變化入射角在625至680nm波段中采用傳統(tǒng)介質(zhì)多層薄膜的IR截止濾光器的光譜透射特性(模擬值)；圖35說明對于45度入射角根據(jù)實例(5)的設(shè)計的紅光反射二向色濾光器的光譜透射特性(模擬值)；以及圖36說明對于變化入射角根據(jù)實例(5)的設(shè)計的紅光反射二向色濾光器的光譜透射特性(模擬值)。
具體實施例方式
下面描述本發(fā)明的一個實施例。圖1說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的介質(zhì)多層濾光器。介質(zhì)多層濾光器26包括白玻璃等的透明襯底28、淀積在透明襯底28的正面(光的入射面)28a上的第一介質(zhì)多層薄膜30以及淀積在透明襯底28的背面28b上的第二介質(zhì)多層薄膜32。第一介質(zhì)多層薄膜30由交替堆疊的具有預(yù)定折射率的第一介質(zhì)材料的薄膜34和具有高于第一介質(zhì)材料的折射率的第二介質(zhì)材料的薄膜36構(gòu)成。第一介質(zhì)多層薄膜30基本上由奇數(shù)層組成，但也可由偶數(shù)層組成。各層34、36基本上具有λo/4的光學(xué)厚度(λo反射帶的中心波長)。但是，為了取得預(yù)期特性、如減小脈動，第一或最后一層可具有λo/8的厚度，或者可對各層的厚度進行微調(diào)。此外，雖然具有更低折射率的薄膜34在圖1中作為第一層來淀積，但具有更高折射率的薄膜36也可作為第一層來淀積。
第二介質(zhì)多層薄膜32由交替堆疊的具有低于第一介質(zhì)材料的折射率的第三介質(zhì)材料的薄膜38以及具有高于第三介質(zhì)材料的折射率的第四介質(zhì)材料的薄膜40構(gòu)成。第二介質(zhì)多層薄膜32基本上由奇數(shù)層組成，但也可由偶數(shù)層組成。各層38、40基本上具有λo/4的光學(xué)厚度(λo反射帶的中心波長)。但是，為了取得預(yù)期特性、如減小脈動，第一或最后一層可能具有λo/8的厚度，或者可對各層的厚度進行微調(diào)。此外，雖然具有更低折射率的薄膜38在圖1中作為第一層來淀積，但具有更高折射率的薄膜40也可作為第一層來淀積。
在第一介質(zhì)多層薄膜30中具有較低折射率的薄膜34可由介質(zhì)材料(第一介質(zhì)材料)制成，它例如是Bi2O3、Ta2O5、La2O3、Al2O3、SiOx(x≤1)、LaF3、La2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物以及Pr2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物中的任一種或者兩種或兩種以上這些材料的復(fù)合氧化物。在第一介質(zhì)多層薄膜30中具有較高折射率的薄膜36可由介質(zhì)材料(第二介質(zhì)材料)制成，它例如是TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種或者主要包含TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種的復(fù)合氧化物。在第二介質(zhì)多層薄膜32中具有較低折射率的薄膜38可由介質(zhì)材料(第三介質(zhì)材料)、如SiO2制成。在第二介質(zhì)多層薄膜32中具有較高折射率的薄膜40可由介質(zhì)材料(第四介質(zhì)材料)制成，它例如是TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種或者主要包含TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種的復(fù)合氧化物。
第一介質(zhì)多層薄膜30的總(平均)折射率設(shè)置成高于第二介質(zhì)多層薄膜32的總(平均)折射率。構(gòu)成第一介質(zhì)多層薄膜30的薄膜34與36之間的折射率的差異設(shè)置成小于構(gòu)成第二介質(zhì)多層薄膜32的薄膜38與40之間的折射率的差異。形成第一介質(zhì)多層薄膜30中具有較高折射率的薄膜36的第二介質(zhì)材料可能與形成第二介質(zhì)多層薄膜32中具有較高折射率的薄膜40的第四介質(zhì)材料相同。
圖6說明圖1所示的介質(zhì)多層濾光器26的光譜透射特性。在圖6中，圖6(a)說明單獨的第一介質(zhì)多層薄膜30(沒有第二介質(zhì)多層薄膜32)的特性，圖6(b)說明單獨的第二介質(zhì)多層薄膜32(沒有第一介質(zhì)多層薄膜30)的特性，以及圖6(c)說明整個介質(zhì)多層濾光器26的特性。第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的寬度W1設(shè)置成比第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的寬度W2更窄。第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E2L設(shè)置在第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的較短波長側(cè)邊沿處的半值波長E1L與較長波長側(cè)邊沿處的半值波長E1H之間。換言之，第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L設(shè)置成比第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較短波長側(cè)邊沿處的半值波長E2L更短，以及第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較長波長側(cè)邊沿上的半值波長E2H設(shè)置成比第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的較長波長側(cè)邊沿上的半值波長E1H更長。
從圖6可以看到，整個元件26的反射帶的寬度W0被確定為第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶W1的較短波長側(cè)邊沿處的半值波長E1L與第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較長波長側(cè)邊沿處的半值波長E2H之間的寬度。因此，第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的寬度W1對整個元件26的反射帶的寬度W0沒有影響(換言之，寬度W0可與寬度W1無關(guān)地設(shè)置)，使得第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的寬度W1可設(shè)置成窄的。因此，被確定為第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L的、整個元件26的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL(在IR截止濾光器的情況中接近650nm的波長，或者在紅光反射二向色濾光器的情況中接近600nm的波長)因入射角變化引起的移位減小，以及可減小整個元件26的入射角相關(guān)性。另一方面，第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E2L被第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶W1掩蔽，因而第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E2L的入射角相關(guān)性對整個元件26的反射特性沒有影響。因此，第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的寬度W2可設(shè)置成寬的，因此可確保整個元件26的反射帶具有大寬度W0。這樣，圖1所示的介質(zhì)多層濾光器26可具有減小的入射角相關(guān)性以及寬的反射帶。
實例將描述圖1所示的介質(zhì)多層濾光器26配置為IR截止濾光器的實例(1)至(4)以及介質(zhì)多層濾光器26配置為紅光反射二向色濾光器的實例(5)。在說明實例(1)至(3)的光譜透射特性(均通過模擬來確定)的圖7至圖30中，特性A至D表示以下所述的透射比。每個實例中的設(shè)計的折射率和衰減系數(shù)的值是針對該實例中的設(shè)計波長(參考波長)λo的那些值。
特性A0度入射角的透射比特性B25度入射角的p偏振光的透射比特性C25度入射角的s偏振光的透射比特性D25度入射角的p偏振光和s偏振光(n偏振光)的平均透射比(1)第一介質(zhì)多層薄膜30的實例將描述第一介質(zhì)多層薄膜30的實例。在以下實例中，第一介質(zhì)多層薄膜30經(jīng)過設(shè)計，使得反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L(參見圖6(a))在入射角為0度時是655nm。
<實例(1)-1>
第一介質(zhì)多層薄膜30采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.51的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜34La2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物(具有1.72的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜36TiO2(具有2.27的折射率和0.0000817的衰減系數(shù))層數(shù)27參考波長(反射帶的中心波長)λo731.5nm各層的厚度如表1所示。


λo＝731.5nm圖7說明根據(jù)實例(1)-1的設(shè)計的光譜透射特性(僅薄膜的特性)。圖8是放大視圖，說明圖7的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。在特性的描述中，術(shù)語“高反射帶(帶寬)”表示其中透射比等于或小于1％的波段(帶寬)(對于其它實例也是如此)。
0度入射角的高反射帶686.8至770.7nm0度入射角的高反射帶寬83.9nm25度入射角的p偏振光的高反射帶676.5至746nm25度入射角的p偏振光的高反射帶寬69.5nm25度入射角的s偏振光的高反射帶666至759.8nm25度入射角的s偏振光的高反射帶寬93.8nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L的移位15nm(參見圖8)整個疊層薄膜的平均折射率1.94<實例(1)-2>
第一介質(zhì)多層薄膜30采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.51的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜34La2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物(具有1.72的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜36Nb2O5(具有2.32的折射率和0的衰減系數(shù))層數(shù)27參考波長(反射帶的中心波長)λo732nm各層的厚度如表2所示。


λo＝732nm圖9說明根據(jù)實例(1)-2的設(shè)計的光譜透射特性(僅薄膜的特性)。圖10是放大視圖，說明圖9中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶684.9至784.4nm0度入射角的高反射帶寬99.5nm25度入射角的p偏振光的高反射帶674.1至759.7nm25度入射角的p偏振光的高反射帶寬85.6nm25度入射角的s偏振光的高反射帶664.5至772.5nm25度入射角的s偏振光的高反射帶寬108nm
入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L的移位14.8nm(參見圖10)整個疊層薄膜的平均折射率1.96根據(jù)這種設(shè)計，由于構(gòu)成薄膜36的Nb2O5具有略高于構(gòu)成實例(1)-1中的薄膜36的TiO2的折射率，因此與實例(1)-1相比，移位減少0.2nm。
<實例(1)-3>
第一介質(zhì)多層薄膜30采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.51的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜34La2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物(具有1.81的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜36TiO2(具有2.27的折射率和0.0000821的衰減系數(shù))層數(shù)31參考波長(反射帶的中心波長)λo729.5nm各層的厚度如表3所示。


λo＝729.5nm
圖11說明根據(jù)實例(1)-3的設(shè)計的光譜透射特性(僅薄膜的特性)。圖12是放大視圖，說明圖11中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶685.5至744.5nm0度入射角的高反射帶寬59nm25度入射角的p偏振光的高反射帶675.6至722.7nm25度入射角的p偏振光的高反射帶寬47.1nm25度入射角的s偏振光的高反射帶655.9至734.5nm25度入射角的s偏振光的高反射帶寬78.6nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L的移位14nm(參見圖12)整個疊層薄膜的平均折射率2.00根據(jù)這種設(shè)計，與實例(1)-2相比，移位減少0.8nm。
<實例(1)-4>
第一介質(zhì)多層薄膜30采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.51的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜34Bi2O3(具有1.91的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜36TiO2(具有2.28的折射率和0.0000879的衰減系數(shù))層數(shù)41參考波長(反射帶的中心波長)λo700.5nm各層的厚度如表4所示。


λo＝700.5nm圖13說明根據(jù)實例(1)-4的設(shè)計的光譜透射特性(僅薄膜的特性)。圖14是放大視圖，說明圖13中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶677.5至723.5nm0度入射角的高反射帶寬46nm25度入射角的p偏振光的高反射帶656至705nm25度入射角的p偏振光的高反射帶寬49nm25度入射角的s偏振光的高反射帶659.3至713nm25度入射角的s偏振光的高反射帶寬53.7nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L的移位13.9nm(參見圖14)整個疊層薄膜的平均折射率2.05
根據(jù)這種設(shè)計，由于構(gòu)成薄膜34的Bi2O3具有略高于構(gòu)成實例(1)-3中的薄膜34的La2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物的折射率，因此與實例(1)-3相比，移位減少0.1nm。
<實例(1)-5>
第一介質(zhì)多層薄膜30采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.51的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜34Ta2O5(具有2.04的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜36Nb2O5(具有2.32的折射率和0的衰減系數(shù))層數(shù)55參考波長(反射帶的中心波長)λo691.5nm各層的厚度如表5所示。


λo＝691.5nm圖15說明根據(jù)實例(1)-5的設(shè)計的光譜透射特性(僅薄膜的特性)。圖16是放大視圖，說明圖15中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶669.5至706.8nm0度入射角的高反射帶寬37.3nm25度入射角的p偏振光的高反射帶659.5至691.6nm25度入射角的p偏振光的高反射帶寬32.1nm25度入射角的s偏振光的高反射帶655.7至696.3nm
25度入射角的s偏振光的高反射帶寬40.6nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L的移位11.8nm(參見圖16)整個疊層薄膜的平均折射率2.17根據(jù)這種設(shè)計，與實例(1)-4相比，移位減少2.1nm。
(2)第二介質(zhì)多層薄膜32的實例將描述第二介質(zhì)多層薄膜32的實例。在以下實例中，第二介質(zhì)多層薄膜32經(jīng)過設(shè)計，使得反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E2L(參見圖6(b))在入射角為0度時是670nm。換言之，半值波長E2L設(shè)置成比根據(jù)實例(1)-1至(1)-5的第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L(假定在這里E1L＝650nm)長20nm。
<實例(2)-1>
第二介質(zhì)多層薄膜32采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.51的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜38SiO2(具有1.45的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜40TiO2(具有2.25的折射率和0.0000696的衰減系數(shù))層數(shù)37參考波長(反射帶的中心波長)λo847nm各層的厚度如表6所示。


λo＝847nm圖17說明根據(jù)實例(2)-1的設(shè)計的光譜透射特性(僅薄膜的特性)。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶715.2至1011.6nm0度入射角的高反射帶寬296.4nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E2L的移位20nm整個疊層薄膜的平均折射率1.75根據(jù)這種設(shè)計，由于與根據(jù)實例(1)-1至(1)-5的第一介質(zhì)多層薄膜30相比，薄膜38與40之間的折射率的差異大，因此反射帶比第一介質(zhì)多層薄膜30更寬。
<實例(2)-2>
第二介質(zhì)多層薄膜32采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.51的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜38SiO2(具有1.45的折射率和0的衰減系數(shù))
薄膜40Nb2O5(具有2.30的折射率和0的衰減系數(shù))層數(shù)37參考波長(反射帶的中心波長)λo825.5nm各層的厚度如表7所示。


λo＝825.5nm圖18說明根據(jù)實例(2)-2的設(shè)計的光譜透射特性(僅薄膜的特性)。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶711.1至1091.6nm0度入射角的高反射帶寬380.5nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E2L的移位19.7nm整個疊層薄膜的平均折射率1.77根據(jù)這種設(shè)計，由于與根據(jù)實例(1)-1至(1)-5的第一介質(zhì)多層薄膜30相比，薄膜38與40之間的折射率的差異大，因此反射帶比第一介質(zhì)多層薄膜30更寬。
(3)IR截止濾光器26的實例將描述由根據(jù)實例(1)-1至(1)-5的第一介質(zhì)多層薄膜30的任一個以及根據(jù)上述實例(2)-1和(2)-2的第二介質(zhì)多層薄膜32的任一個的組合所組成的整個IR截止濾光器26的實例。在以下實例的任一個中，采用德國的SCHOTT AG制造的B270-Superwhite(具有1.52的折射率(550nm)以及0.3mm的厚度)作為襯底28來執(zhí)行模擬。
<實例(3)-1>
IR截止濾光器26采用根據(jù)以下實例的第一介質(zhì)多層薄膜30和第二介質(zhì)多層薄膜32來設(shè)計。
第一介質(zhì)多層薄膜30實例(1)-1(整個疊層薄膜的平均折射率＝1.94)第二介質(zhì)多層薄膜32實例(2)-1(整個疊層薄膜的平均折射率＝1.75)圖19說明這種設(shè)計的IR截止濾光器26的光譜透射特性。圖20是放大視圖，說明圖19中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶685.2至1010.6nm0度入射角的高反射帶寬325.4nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL的移位15.5nm<實例(3)-2>
IR截止濾光器26采用根據(jù)以下實例的第一介質(zhì)多層薄膜30和第二介質(zhì)多層薄膜32來設(shè)計。
第一介質(zhì)多層薄膜30實例(1)-1(整個疊層薄膜的平均折射率＝1.94)第二介質(zhì)多層薄膜32實例(2)-2(整個疊層薄膜的平均折射率＝1.77)
圖21說明這種設(shè)計的IR截止濾光器26的光譜透射特性。圖22是放大視圖，說明圖21中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶685.9至1091.6nm0度入射角的高反射帶寬405.7nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL的移位15.2nm<實例(3)-3>
IR截止濾光器26采用根據(jù)以下實例的第一介質(zhì)多層薄膜30和第二介質(zhì)多層薄膜32來設(shè)計。
第一介質(zhì)多層薄膜30實例(1)-2(整個疊層薄膜的平均折射率＝1.96)第二介質(zhì)多層薄膜32實例(2)-2(整個疊層薄膜的平均折射率＝1.77)圖23說明這種設(shè)計的IR截止濾光器26的光譜透射特性。圖24是放大視圖，說明圖23中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶683.9至1092.1nm0度入射角的高反射帶寬408.2nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL的移位15nm<實例(3)-4>
IR截止濾光器26采用根據(jù)以下實例的第一介質(zhì)多層薄膜30和第二介質(zhì)多層薄膜32來設(shè)計。
第一介質(zhì)多層薄膜30實例(1)-3(整個疊層薄膜的平均折射率＝2.00)第二介質(zhì)多層薄膜32實例(2)-1(整個疊層薄膜的平均折射率＝1.75)
圖25說明這種設(shè)計的IR截止濾光器26的光譜透射特性。圖26是放大視圖，說明圖25中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶683.8至1011.5nm0度入射角的高反射帶寬327.7nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL的移位14.4nm<實例(3)-5>
IR截止濾光器26采用根據(jù)以下實例的第一介質(zhì)多層薄膜30和第二介質(zhì)多層薄膜32來設(shè)計。
第一介質(zhì)多層薄膜30實例(1)-4(整個疊層薄膜的平均折射率＝2.05)第二介質(zhì)多層薄膜32實例(2)-1(整個疊層薄膜的平均折射率＝1.75)圖27說明這種設(shè)計的IR截止濾光器26的光譜透射特性。圖28是放大視圖，說明圖27中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶677至1011.1nm0度入射角的高反射帶寬334.1nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL的移位14.4nm<實例(3)-6>
IR截止濾光器26采用根據(jù)以下實例的第一介質(zhì)多層薄膜30和第二介質(zhì)多層薄膜32來設(shè)計。
第一介質(zhì)多層薄膜30實例(1)-5(整個疊層薄膜的平均折射率＝2.17)第二介質(zhì)多層薄膜32實例(2)-2(整個疊層薄膜的平均折射率＝1.77)
圖29說明這種設(shè)計的IR截止濾光器26的光譜透射特性。圖30是放大視圖，說明圖29中的620至690nm波段中的光譜透射特性。根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶677.2至1011.6nm0度入射角的高反射帶寬334.4nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL的移位12nm(4)與傳統(tǒng)配置的IR截止濾光器的特性的比較對于在傳統(tǒng)上按照以下設(shè)計配置的IR截止濾光器執(zhí)行模擬。
襯底玻璃(具有1.52的折射率和0的衰減系數(shù))襯底的正面的介質(zhì)多層薄膜襯底/SiO2薄膜/TiO2薄膜/...(重復(fù)).../SiO2薄膜/空氣層(這個薄膜經(jīng)過設(shè)計，使得反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長在入射角為0度時是655nm，以及整個疊層薄膜的平均折射率＝1.78)。
介質(zhì)多層薄膜的層數(shù)17在襯底的背面形成增透膜根據(jù)這種設(shè)計，得到以下特性。
0度入射角的高反射帶689.4至989.1nm0度入射角的高反射帶寬299.7nm入射角為0度的情況(特性A)與入射角為25度的情況(特性D)之間的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL的移位19.5nm通過采用傳統(tǒng)配置的IR截止濾光器與根據(jù)本發(fā)明的實例(3)-1至(3)-6的IR截止濾光器之間的比較，得出以下結(jié)論。
(a)在本發(fā)明的實例(3)-1至(3)-6中，與傳統(tǒng)配置相比，較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL的移位減小。這是因為，在本發(fā)明的每個實例中，定義反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長EL的整個第一介質(zhì)多層薄膜30的平均折射率設(shè)置成高于由SiO2薄膜和TiO2薄膜所組成的傳統(tǒng)的整個介質(zhì)多層薄膜的平均折射率。因此，例如，在根據(jù)本發(fā)明的實例(3)-1至(3)-6的IR截止濾光器應(yīng)用于CCD照相機的情況中，入射角相關(guān)性被減小，以及所拍攝圖像的色調(diào)的變化可得到抑制。
(b)根據(jù)本發(fā)明的實例(3)-1至(3)-6，反射帶與傳統(tǒng)配置的相等或者更寬。這是因為，在這些實例中，第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E2L(圖6(b))設(shè)置成比第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E1L(圖6(a))長20nm。換言之，第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E2L被第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶W1掩蔽。因此，第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長E2L的入射角相關(guān)性對整個元件26的反射特性沒有影響。因此，第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的寬度W2可設(shè)置得更寬，以便增加整個元件26的反射帶的寬度W0(圖6(c))。因此，根據(jù)本發(fā)明的實例(3)-1至(3)-6，紅外光可被充分阻塞，使得在IR截止濾光器應(yīng)用于CCD照相機的情況中，紅外光對色彩再現(xiàn)的不利影響可減小。
(5)實例(4)IR截止濾光器26的另一個實例將描述其中第一介質(zhì)多層薄膜30的第二介質(zhì)材料的薄膜36的光學(xué)厚度設(shè)置成大于第一介質(zhì)材料的薄膜34的光學(xué)厚度的整個IR截止濾光器26的一個實例。
第一介質(zhì)多層薄膜30采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.52的折射率和0的衰減系數(shù))第一介質(zhì)材料的薄膜34La2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物(具有1.75的折射率和0的衰減系數(shù))第二介質(zhì)材料的薄膜36TiO2(具有2.39的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜34與薄膜36之間的光學(xué)厚度比1∶1.9(近似值)層數(shù)24(SiO2薄膜(具有1.46的折射率和0的衰減系數(shù))在疊層之上形成)
參考波長(反射帶的中心波長)509nm整個第一介質(zhì)多層薄膜30的平均折射率2.11第一介質(zhì)多層薄膜30的各層的厚度如表8所示。


λo＝ 509nm第二介質(zhì)多層薄膜32采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.51的折射率和0的衰減系數(shù))第三介質(zhì)材料的薄膜38SiO2(具有1.46的折射率和0的衰減系數(shù))第四介質(zhì)材料的薄膜40TiO2(具有2.33的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜38與薄膜40之間的光學(xué)厚度比1∶1(近似值)層數(shù)42參考波長(反射帶的中心波長)λo805nm整個第二介質(zhì)多層薄膜32的平均折射率1.78第二介質(zhì)多層薄膜32的各層的厚度如表9所示。


λo＝805nm圖32說明對于0度入射角(常規(guī)入射角)根據(jù)這個實例(4)的設(shè)計的IR截止濾光器26的光譜透射特性(實際測量結(jié)果)。在圖32中，特性A、B和C分別表示以下透射比。
特性A僅第一介質(zhì)多層薄膜30的n偏振光(p偏振光和s偏振光的平均值)的透射比特性B僅第二介質(zhì)多層薄膜32的n偏振光的透射比特性C整個IR截止濾光器26的n偏振光的透射比從圖32所示的整個IR截止濾光器26的特性C可以看到，獲得了IR截止濾光器所需的反射帶。
圖33是放大視圖，說明對于變化入射角在625nm至680nm波段中根據(jù)這個實例(4)(整個IR截止濾光器26的特性)的設(shè)計的IR截止濾光器26的光譜透射特性(實際測量結(jié)果)。在圖33中，特性A、B、C和D分別表示以下透射比。
特性A0度入射角的n偏振光的透射比特性B15度入射角的n偏振光的透射比特性C25度入射角的n偏振光的透射比特性D30度入射角的n偏振光的透射比從圖33中可以看到，特性B、C和D的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長從特性A(入射角＝0度)的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長(654.7nm)的移位如下。
特性B(入射角＝15度)的移位4.3nm特性C(入射角＝25度)的移位11.8nm特性D(入射角＝30度)的移位16.5nm作為比較實例，圖34是放大視圖，說明對于變化入射角在625至680nm波段中采用傳統(tǒng)介質(zhì)多層薄膜的IR截止濾光器的光譜透射特性(模擬值)。IR截止濾光器包括由光學(xué)玻璃構(gòu)成的襯底、交替淀積在襯底的正面的SiO2的低折射率薄膜和TiO2的高折射率薄膜的疊層以及在襯底的背面形成的增透膜。在圖34中，特性A、B、C和D分別表示以下透射比。
特性A0度入射角的n偏振光的透射比特性B15度入射角的n偏振光的透射比特性C25度入射角的n偏振光的透射比特性D30度入射角的n偏振光的透射比從圖34中可以看到，特性B、C和D的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長從特性A(入射角＝0度)的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長(655.0nm)的移位如下。
特性B(入射角＝15度)的移位7.1nm特性C(入射角＝25度)的移位18.7nm特性D(入射角＝30度)的移位25.8nm通過圖33與圖34之間的比較可以看到，與傳統(tǒng)設(shè)計相比，從0度入射角時的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長的移位在實例(4)中得到以下改進對于15度的入射角為2.8nm(＝7.1nm-4.3nm)，對于25度的入射角為6.9nm(＝18.7nm-11.8nm)，以及對于30度的入射角為9.3nm(＝25.8nm-16.5nm)。
(6)實例(5)紅光反射二向色濾光器的實例將描述由圖1所示的介質(zhì)多層濾光器26組成的紅光反射二向色濾光器的一個實例。
第一介質(zhì)多層薄膜30采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.52的折射率和0的衰減系數(shù))第一介質(zhì)材料的薄膜34La2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物(具有1.70的折射率和0的衰減系數(shù))第二介質(zhì)材料的薄膜36Ta2O5(具有2.16的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜34與薄膜36之間的光學(xué)厚度比0.5∶2(1∶4)(近似值)層數(shù)43參考波長(反射帶的中心波長)533nm整個第一介質(zhì)多層薄膜30的平均折射率2.04第一介質(zhì)多層薄膜30的各層的厚度如表10所示。


λo＝533nm第二介質(zhì)多層薄膜32采用以下參數(shù)來設(shè)計。
襯底玻璃(具有1.51的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜38SiO2(具有1.45的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜40Ta2O5(具有2.03的折射率和0的衰減系數(shù))薄膜38與薄膜40之間的光學(xué)厚度比1∶1(近似值)層數(shù)14參考波長(反射帶的中心波長)λo780nm整個第二介質(zhì)多層薄膜32的平均折射率1.68第二介質(zhì)多層薄膜32的各層的厚度如表11所示。


λo＝ 780nm圖35說明對于45度入射角(常規(guī)入射角)根據(jù)這個實例(5)的設(shè)計的紅光反射二向色濾光器26的光譜透射特性(模擬值)。在圖35中，特性A和B分別表示以下透射比。
特性A僅第一介質(zhì)多層薄膜30的s偏振光的透射比特性B僅第二介質(zhì)多層薄膜32的s偏振光的透射比從圖35可以看到，作為是特性A和B的反射帶的組合的整個紅光反射二向色濾光器26的反射帶，得到IR截止濾光器所需的反射帶。
圖36說明對于變化入射角根據(jù)這個實例(5)的設(shè)計的整個紅光反射二向色濾光器26的光譜透射特性(模擬值)。在圖36中，特性A、B和C分別表示以下透射比。
特性A30度入射角(＝常規(guī)入射角-15度)的s偏振光的透射比特性B45度入射角(＝常規(guī)入射角)的s偏振光的透射比特性C60度入射角(＝常規(guī)入射角+15度)的s偏振光的透射比從圖36中可以看到，特性A和C的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長從特性B(入射角＝45度)的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長(592.8nm)的移位如下。
特性A(入射角＝30度)的移位+20.3nm特性C(入射角＝60度)的移位-20.8nm作為比較實例，從前面所述的圖31中可以看到(采用傳統(tǒng)介質(zhì)多層薄膜的紅光反射二向色濾光器的特性)，特性A和C的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長從特性B(入射角＝45度)的反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長(591.7nm)的移位如下。
特性A(入射角＝30度)的移位+35.9nm特性C(入射角＝60度)的移位-37.8nm通過圖31與圖36之間的比較可以看到，與傳統(tǒng)設(shè)計相比，從45度入射角時反射帶的較短波長側(cè)邊沿上的半值波長的移位在實例(5)中得到以下改進對于30度的入射角為15.6nm(＝35.9nm-20.3nm)，以及對于60度的入射角為17.0nm(＝37.8nm-20.8nm)。
在第一介質(zhì)多層薄膜30中的第二介質(zhì)材料的薄膜36的光學(xué)厚度設(shè)置成大于第一介質(zhì)材料的薄膜34的光學(xué)厚度的情況中，薄膜34與薄膜36之間的光學(xué)厚度比在實例(4)中似為1∶1.9，以及在實例(5)中近似為1∶4。但是，各種光學(xué)厚度比、如1∶1.5(2∶3)和1∶3是可行的。
在根據(jù)上述實施例的介質(zhì)多層濾光器26中，第一介質(zhì)多層薄膜30在透明襯底28的正面(光的入射面)28a上形成，以及第二介質(zhì)多層薄膜32在背面28b上形成。但是，第二介質(zhì)多層薄膜32可在正面28a上形成，以及第一介質(zhì)多層薄膜30可在背面28b上形成。
在上述實施例中，已經(jīng)描述了本發(fā)明應(yīng)用于IR截止濾光器和紅光反射二向色濾光器的情況。但是，本發(fā)明也可應(yīng)用于要求入射角相關(guān)性的抑制和寬反射帶的其它任何濾光器(例如其它邊緣濾光器)。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)多層濾光器，包括透明襯底；在所述透明襯底的一個表面上形成的具有預(yù)定反射帶的第一介質(zhì)多層薄膜；以及在所述透明襯底的另一個表面上形成的具有預(yù)定反射帶的第二介質(zhì)多層薄膜，其中，所述第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶的寬度設(shè)置成比所述第二介質(zhì)多層薄膜的反射帶的寬度更窄，以及所述第二介質(zhì)多層薄膜的反射帶的較短波長側(cè)邊沿設(shè)置在所述第一介質(zhì)多層薄膜的反射帶的較短波長側(cè)邊沿與較長波長側(cè)邊沿之間。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)多層濾光器，其特征在于，整個所述第一介質(zhì)多層薄膜的平均折射率設(shè)置成高于整個所述第二介質(zhì)多層薄膜的平均折射率。
3.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)多層濾光器，其特征在于，所述第一介質(zhì)多層薄膜具有包括交替堆疊的具有預(yù)定折射率的第一介質(zhì)材料的薄膜和具有高于第一介質(zhì)材料的折射率的第二介質(zhì)材料的薄膜的結(jié)構(gòu)，所述第二介質(zhì)多層薄膜具有包括交替堆疊的具有預(yù)定折射率的第三介質(zhì)材料的薄膜和具有高于第三介質(zhì)材料的折射率的第四介質(zhì)材料的薄膜的結(jié)構(gòu)，以及所述第一介質(zhì)材料與所述第二介質(zhì)材料之間的折射率的差異設(shè)置成小于所述第三介質(zhì)材料與所述第四介質(zhì)材料之間的折射率的差異。
4.如權(quán)利要求3所述的介質(zhì)多層濾光器，其特征在于，所述第一介質(zhì)材料對于具有550nm的波長的光具有1.60至2.10的折射率，所述第二介質(zhì)材料對于具有550nm的波長的光具有2.0或更高的折射率，所述第三介質(zhì)材料對于具有550nm的波長的光具有1.30至1.59的折射率，以及所述第四介質(zhì)材料對于具有550nm的波長的光具有2.0或更高的折射率。
5.如權(quán)利要求4所述的介質(zhì)多層濾光器，其特征在于，所述第二介質(zhì)材料是TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種或者是主要包含TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種的復(fù)合氧化物，所述第三介質(zhì)材料是SiO2，以及所述第四介質(zhì)材料是TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種或者是主要包含TiO2、Nb2O5和Ta2O5中的任一種的復(fù)合氧化物。
6.如權(quán)利要求4所述的介質(zhì)多層濾光器，其特征在于，所述第一介質(zhì)材料為Bi2O3、Ta2O5、La2O3、Al2O3、SiOx(x≤1)、LaF3、La2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物以及Pr2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物中的任一種或者是這些材料中兩種或兩種以上的復(fù)合氧化物。
7.如權(quán)利要求3所述的介質(zhì)多層濾光器，其特征在于，在所述第一介質(zhì)多層薄膜中，所述第二介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度設(shè)置成大于所述第一介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度。
8.如權(quán)利要求7所述的介質(zhì)多層濾光器，其特征在于，“(第二介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度)/(第一介質(zhì)材料的薄膜的光學(xué)厚度)”的值大于1.0，并且等于或小于4.0。
9.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)多層濾光器，其特征在于，所述介質(zhì)多層濾光器是透射可見光并且反射紅外光的紅外截止濾光器。
10.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)多層濾光器，其特征在于，所述介質(zhì)多層濾光器是反射紅光的紅光反射二向色濾光器。
全文摘要
提供產(chǎn)生減小入射角相關(guān)性的作用并具有寬反射帶的介質(zhì)多層濾光器、如IR截止濾光器和紅光反射二向色濾光器。第一介質(zhì)多層薄膜30在透明襯底28的正面形成，以及第二介質(zhì)多層薄膜32在透明襯底28的背面形成。第一介質(zhì)多層薄膜30的反射帶的寬度W1設(shè)置成比第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的寬度W2更窄。第二介質(zhì)多層薄膜32的反射帶的較短波長側(cè)邊沿的半值波長E文檔編號G02B1/00GK1979230SQ20061016901
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者寺田佳之 申請人:株式會社村上開明堂