多層膜フィルター、及び、それを用いた蛍光顕微鏡
【課題】光学フィルターとして所望の特性を実現し得る構造を有する多層膜フィルター、及び、それを用いた蛍光顕微鏡を提供する。
【解決手段】第１の材料からなる層Ｈと第１の材料と屈折率の異なる第２の材料からなる層Ｌが交互に積層される多層膜部２２を含んで多層膜フィルター２０を構成する。多層膜部２２は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する。
【解決手段】第１の材料からなる層Ｈと第１の材料と屈折率の異なる第２の材料からなる層Ｌが交互に積層される多層膜部２２を含んで多層膜フィルター２０を構成する。多層膜部２２は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜フィルター、及び、それを用いた蛍光顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光観察で検出される蛍光は一般に励起光に比べて微弱であるため、蛍光顕微鏡では、波長の違いを利用して蛍光は励起光から効率よく分離される。この分離には一般に、マイナスフィルターやダイクロイックミラーなどの光学フィルターが用いられる。このため、光学フィルターは、蛍光顕微鏡の性能を左右する重要な光学素子である。
【０００３】
屈折率の異なる薄膜を積層してなる多層膜構造は、層間の境界で生じる反射光と透過光が干渉することでさまざまな光学特性を実現し得ることが知られていて、前記光学フィルターとして好適である。このため、従来から、多層膜構造を用いてさまざまな光学特性を実現する光学フィルター（以降、多層膜フィルターと記す。）が提案されている。
【０００４】
このように光学フィルターの高性能化は進んでいるが、その一方で、光学フィルターに対する要求の高度化には著しいものがある。例えば、マイナスフィルターを例にすると、以下のようなものがある。
【０００５】
最近の分子生物学研究においては、生きた細胞の動的挙動を観察するニーズが高くなったことから、蛍光物質の励起や観察に用いる光とは別に、細胞を操作するための光（以降、操作光と記す。）や、細胞に刺激を与えてその反応を見るための光（以降、刺激光と記す。）を使用することがある。このような場合には、操作光や刺激光を阻止し、他の波長の光を効率よく透過する、マイナスフィルターが求められる。
【０００６】
また、同様の分野において、蛍光物質の励起に複数の波長の光を用いることで、複数の種類の蛍光を同時に検出して、細胞内の相互作用や複数の観察対象の配置を正確に観察したいというニーズもある。このような場合にも、励起光を阻止しながら、励起光よりも短い波長と長い波長の両方を効率よく透過する、マイナスフィルターが求められる。
【０００７】
どちらの場合にも、マイナスフィルターには、阻止または反射する光の波長帯域（以降、反射帯と記す。）の幅が十分に狭いことが求められる。
さらに最近では、光通信分野，照明分野，ディスプレイ分野などの産業技術分野でも、マイナスフィルターへの需要が増加している。これは、様々な産業機器の光源として、狭い発光波長帯域をもつLEDやレーザーが広く用いられるようになっていることと関係している。このため、これらの光源が使用される様々な産業技術分野でも、これら光源のもつ狭い波長帯域のみ阻止する、若しくは透過率を調整するマイナスフィルターが求められている。
【０００８】
これらの要求に対して、マイナスフィルターとして機能する以下のような多層膜フィルターが提案されている。
特許文献１では、屈折率差のある２つの材料が積層された多層膜フィルターが開示されている。特許文献１に開示される多層膜フィルターは、２つの材料の屈折率差を小さくすることで、狭い反射帯を有するマイナスフィルターとして機能する。
【０００９】
特許文献２では、相対的に屈折率の高い誘電体薄膜と相対的に屈折率の低い誘電体薄膜が交互に積層された多層膜フィルターが開示されている。特許文献２に開示される多層膜フィルターは、２種類の誘電体薄膜の光学膜厚を等しくすることで生じる高次反射（主に３次反射）を利用することで、狭い反射帯を有するマイナスフィルターとして機能する。
【００１０】
特許文献３では、高屈折率層と低屈折率層が交互に積層された多層膜フィルターが開示されている。特許文献３で開示される多層膜フィルターは、異なる屈折率を有する材料を積層する点は特許文献１及び特許文献２と同様である。しかしながら、特許文献３で開示される多層膜フィルターは、低屈折率層の光学膜厚と高屈折率層の光学膜厚を異ならせることで形成される第２次反射帯を用いることで、狭い反射帯を有するマイナスフィルターとして機能する。
【００１１】
特許文献４では、さまざまな屈折率を有する材料からなる薄膜が積層された多層膜フィルターが開示されている。特許文献４に開示される多層膜フィルターは、狭い反射帯に加えて、広い透過帯を有するマイナスフィルターとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−３１９７２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５３３２号公報
【特許文献３】特開２００６−０２３４７１号公報
【特許文献４】特開２００６−０８５０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示される多層膜フィルターは、反射帯幅が積層される薄膜の屈折率差に依存している。このため、使用できる薄膜材料の制限から反射帯幅を自由に選択し得ない。また、反射帯幅を十分に狭くするためには、製造時に制御が困難なほど小さな屈折率差を高精度に制御しなければならない。このため、実際の製造は困難である。
【００１４】
特許文献２に開示される多層膜フィルターは、高次の反射帯で生じる高次反射を利用するため、隣接する反射帯との間隔が狭くなり、広い透過帯が確保できない。また、十分に狭い反射帯を形成するためにはより高次の反射（例えば、５次反射）を利用する必要があるが、隣接する反射帯がさらに近接するため、透過帯の幅が狭くなる。
【００１５】
特許文献３に開示される多層膜フィルターは、特許文献２に開示される多層膜フィルターに比べて、広い透過帯と狭い反射帯を確保することができる。しかしながら、用いられる第２次反射帯の前後の波長帯域に主反射帯と第３次反射帯が形成されるため、十分に広い透過帯を確保できない。
【００１６】
特許文献４に開示される多層膜フィルターは、狭い反射帯と広い透過帯を有する高性能なマイナスフィルターとして設計されうる。しかしながら、その設計に基づいて多層膜フィルターを製造する場合には、さまざまな屈折率を有する薄膜が必要であるが、現時点において、そのような薄膜の製造は、製造技術上非常に難易度が高く、安定した生産が難しい。また、従来の製造設備の流用は困難であり、専用の製造設備が必要となるため、製造コストが非常に高くなってしまう。
【００１７】
従って、特許文献１から特許文献４に開示される多層膜フィルターに関する技術では、狭い反射帯と広い透過帯を有する、従来の製造技術により製造可能な製造性の高いマイナスフィルターを提供することは困難であり、高度化した光学フィルターに対する要求を十分に満たすことはできない。
【００１８】
また、多層膜フィルターは、ダイクロイックミラーとしても構成されるが、ダイクロイックミラーでは、マイナスフィルターとは異なる要求が生じる。具体的には、マイナスフィルターは、通常、光が入射面に対して垂直に入射するように配置されるが、ダイクロイックミラーは、一般に、入射角が４５度となるように配置される。このため、ダイクロイックミラーには、マイナスフィルターと異なり、光が入射面に対して斜めに入射する場合に生じるＰ偏光とＳ偏光での分光透過率特性の相違を、使用波長帯域で可能な限り抑制することが求められる。
【００１９】
特許文献１から特許文献３に開示される多層膜フィルターは、いずれも、相対的に高い屈折率を有する層と相対的に低い屈折率を有する層が交互に積層されていて、上記２層の光学膜厚の比率もおよそ一定である。このような２層を一組とした繰り返し構造では、Ｐ偏光とＳ偏光での分光透過率特性の相違を完全に排除することはできない。また、特許文献４では、Ｐ偏光とＳ偏光での分光透過率特性の相違を抑制する技術は開示されていない。
【００２０】
従って、特許文献１から特許文献４に開示される多層膜フィルターに関する技術では、使用波長帯域でＰ偏光に対する分光透過率特性とＳ偏光に対する分光透過率特性が一致するダイクロイックミラーを提供することは困難であり、高度化した光学フィルターに対する要求を十分に満たすことはできない。
【００２１】
このように、従来の多層膜フィルターは、光学フィルターに対する高度化した要求を十分に満たすことができないため、要求を満たしうる多層膜フィルターの新たな構造が求められている。
【００２２】
以上のような実情を踏まえ、本発明では、光学フィルターとして所望の特性を実現し得る構造を有する多層膜フィルター、及び、それを用いた蛍光顕微鏡を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の第１の態様は、第１の材料からなる層と第１の材料と屈折率の異なる第２の材料からなる層が交互に積層される多層膜部を含み、多層膜部は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜フィルターを提供する。
【００２４】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜フィルターを提供する。
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、第１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される、第１の光学膜厚を有する第４の層と、第４の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第５の層と、第５の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第６の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、及び第３の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる多層膜フィルターを提供する。
【００２５】
本発明の第４の態様は、第２の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、第１の範囲の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される、第１の範囲の光学膜厚を有する第４の層と、第４の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第５の層と、第５の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第６の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、第１の範囲の光学膜厚の中心値を第１の光学膜厚とし、第２の範囲の光学膜厚の中心値を第２の光学膜厚とし、第３の範囲の光学膜厚の中心値を第３の光学膜厚とすると、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、及び第３の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる多層膜フィルターを提供する。
【００２６】
本発明の第５の態様は、第３の態様または第４の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、第３の光学膜厚のうちの２つの光学膜厚は、略等しい多層膜フィルターを提供する。
【００２７】
本発明の第６の態様は、第３の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の多層膜フィルターにおいて、基準波長をλとし、第１の光学膜厚をｔ１とし、第２の光学膜厚をｔ２とし、第３の光学膜厚をｔ３とし、λ＝４×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）の条件を満たすとき、垂直に入射する光に対して基準波長近傍に反射帯を有する多層膜フィルターを提供する。
【００２８】
本発明の第７の態様は、第３の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の多層膜フィルターにおいて、基準波長をλとし、第１の光学膜厚をｔ１とし、第２の光学膜厚をｔ２とし、第３の光学膜厚をｔ３とし、λ＝４×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）の条件を満たすとき、垂直に入射する光に対して基準波長の１／５倍の波長近傍に反射帯を有する多層膜フィルターを提供する。
【００２９】
本発明の第８の態様は、第６の態様または第７の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜フィルターは、第６の態様または第７の態様に記載の反射帯を利用するマイナスフィルターである多層膜フィルターを提供する。
【００３０】
本発明の第９の態様は、第６の態様または第７の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜フィルターは、第６の態様または第７の態様に記載の反射帯を利用するダイクロイックミラーである多層膜フィルターを提供する。
【００３１】
本発明の第１０の態様は、第１の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜フィルターを提供する。
本発明の第１１の態様は、第１０の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、第１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される、第４の光学膜厚を有する第４の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、第３の光学膜厚、及び第４の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる多層膜フィルターを提供する。
【００３２】
本発明の第１２の態様は、第１０の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、第１の範囲の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される、第４の範囲の光学膜厚を有する第４の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、第１の範囲の光学膜厚の中心値を第１の光学膜厚とし、第２の範囲の光学膜厚の中心値を第２の光学膜厚とし、第３の範囲の光学膜厚の中心値を第３の光学膜厚とし、第４の範囲の光学膜厚の中心値を第４の光学膜厚とすると、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、第３の光学膜厚、及び第４の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる多層膜フィルターを提供する。
【００３３】
本発明の第１３の態様は、第１１の態様または第１２の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、基準波長をλとし、第１の光学膜厚をｔ１とし、第２の光学膜厚をｔ２とし、第３の光学膜厚をｔ３とし、第４の光学膜厚をｔ４とし、λ＝２×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）の条件を満たすとき、垂直に入射する光に対して基準波長近傍に反射帯を有する多層膜フィルターを提供する。
【００３４】
本発明の第１４の態様は、第１１の態様または第１２の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、基準波長をλとし、第１の光学膜厚をｔ１とし、第２の光学膜厚をｔ２とし、第３の光学膜厚をｔ３とし、第４の光学膜厚をｔ４とし、λ＝２×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）の条件を満たすとき、垂直に入射する光に対して基準波長の１／３倍の波長近傍に反射帯を有する多層膜フィルターを提供する。
【００３５】
本発明の第１５の態様は、第１３の態様または第１４の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜フィルターは、第１３の態様または第１４の態様に記載の反射帯を利用するマイナスフィルターである多層膜フィルターを提供する。
【００３６】
本発明の第１６の態様は、第１３の態様または第１４の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜フィルターは、第１３の態様または第１４の態様に記載の反射帯を利用するダイクロイックミラーである多層膜フィルターを提供する。
【００３７】
本発明の第１７の態様は、第１の態様乃至第１６の態様のいずれか１つに記載の多層膜フィルターにおいて、斜めに入射する入射光に含まれるＰ偏光に対する透過率特性と入射光に含まれるＳ偏光に対する透過率特性との相違が、所定の波長帯域で小さい多層膜フィルターを提供する。
【００３８】
本発明の第１８の態様は、第１の態様乃至第１７の態様のいずれか１つに記載の多層膜フィルターを含む蛍光顕微鏡を提供する。
本発明の第１９の態様は、第１８の態様に記載の蛍光顕微鏡において、多層膜フィルターは、検出光路に配置される蛍光顕微鏡を提供する。
【００３９】
本発明の第２０の態様は、第１８の態様に記載の蛍光顕微鏡において、多層膜フィルターは、照明光路に配置される蛍光顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、光学フィルターとして所望の特性を実現し得る構造を有する多層膜フィルター、及び、それを用いた蛍光顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、従来技術に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図２】図２は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図３】図３は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図４】図４は、５層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図５】図５は、６層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図６】図６は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、膜厚の差と、反射率及び反射帯幅との関係を説明するための図である。
【図７】図７は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、基本構成の積層回数と反射率の関係を説明するための図である。
【図８】図８は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、基本構成に含まれる全層の膜厚設定とリップルの発生パターンの関係を説明するための図である。
【図９】図９は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性と４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図１０】図１０は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性と従来技術に係る２つの多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図１１】図１１は、実施例１に係る多層膜フィルターの構成を示す概略図である。
【図１２】図１２は、実施例１に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例２に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例３に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例４に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１６】図１６は、従来技術に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例５に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例５に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図１９】図１９は、実施例６に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２０】図２０は、実施例６に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２１】図２１は、実施例７に係る多層膜フィルターの構成を示す概略図である。
【図２２】図２２は、実施例７に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図２３】図２３は、実施例８に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図２４】図２４は、実施例９に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２５】図２５は、実施例９に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２６】図２６は、実施例９に係る多層膜フィルターの入射角毎の分光透過率特性を示す図である。
【図２７】図２７は、実施例１０に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２８】図２８は、実施例１１に係る光学部品の、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２９】図２９は、実施例１１に係る光学部品の、入射角３０度で入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図３０】図３０は、実施例１１に係る光学部品の、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図３１】図３１は、実施例１１に係る光学部品の、入射角６０度で入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図３２】図３２は、実施例１２に係る、多層膜フィルターを含む、蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。
【図３３】図３３は、全体としてバンドパスフィルターとして機能する複数の多層膜フィルターの透過率特性を示した図である。
【図３４】図３４は、実施例１３に係る、多層膜フィルターを含む、蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。
【図３５】図３５は、実施例１４に係る、多層膜フィルターを含む、蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。
【図３６】図３６は、実施例１５に係る、多層膜フィルターを含む、蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
まず、後述する各実施例に係る多層膜フィルターの特徴を明らかにするために、従来技術に係る多層膜フィルターの構成、及び、形成される反射帯について概説する。
従来技術に係る多層膜フィルターは、異なる屈折率を有する２つの材料が交互に積層された多層膜部を含み、多層膜部は、２層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。なお、２層を１周期とする周期的な膜厚構造とは、２層を１周期として層の膜厚が周期的に異なる構造をいう。すなわち、屈折率の周期と薄膜の周期はいずれも２層であり、多層膜部は、２層から成る基本構成が積層された構造体である。
【００４３】
このような多層膜フィルターに形成される反射帯やその反射帯が示す振る舞いについては、例えば、文献１（Alfred Thelen / Design of Optical Interference Coatings / McGraw-Hill Book Company (1989)），文献２（Ronald R. Willey / Practical Design and Production of Optical Thin Films / Marcel Dekker, Inc. (2002)），文献３（Philip W. Baumeister / Optical Coating Technology / SPIE Press (2004)）などで開示され、且つ、詳細に説明されている。
【００４４】
上記の文献では、以下の２点が明らかにされている。
第１に、任意の波長λの１／４に相当する膜厚（QWOT）で、第１の材料から成る層と、第１の材料と異なる屈折率を有する第２の材料から成る層とが交互に積層された多層膜フィルター（QWOT Stack）では、波長λを中心とした反射帯が形成されることが示されている。なお、反射帯は、阻止帯（Block Band）とも呼ばれる。この反射帯は、積層された２種類の材料の層から成る基本構成の積層回数が多い程、反射率が高くなる。また、第１の材料から成る層と第２の材料から成る層の屈折率差が大きい程、反射率が高く、反射帯の幅は広くなる。逆に、これらの屈折率差が小さい程、反射率は低く、反射帯の幅は狭くなる。
【００４５】
第２に、任意の波長λの１／４に相当する膜厚で、第１の材料から成る層と第２の材料から成る層とが交互に積層された多層膜フィルターでは、波長λの整数分の１の波長帯域にも反射帯が形成されうることが示されている。なお、波長λを中心に形成される上述した反射帯は主反射帯と呼ばれ、一方、波長λの整数分の１の波長帯域に形成される反射帯は高次反射帯と呼ばれる。また、高次反射帯のうち、特に、λ／２の波長帯域に形成される反射帯は２次反射帯、λ／３の波長帯域に形成される反射帯は３次反射帯、同様にλ／ｎ（ｎは整数）の波長帯域に形成される反射帯はｎ次反射帯と呼ばれる。
【００４６】
即ち、従来技術としては、２層から成る基本構成が積層された多層膜部を有する多層膜フィルターが知られており、主反射帯とその高次反射帯が形成されうることが知られている。その一方、主反射帯よりも長波長に形成される反射帯は知られていない。また、主反射帯の整数分の１の波長帯域以外に形成される高次反射帯も知られていない。
【００４７】
図１は、従来技術に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。図１に例示される特性を有する多層膜フィルター１００は、上述した２層からなる基本構成が積層された多層膜部を含む多層膜フィルターであり、以下の膜構成を有している。
多層膜フィルター１００
基板／(1.2H 0.8L)60／空気
なお、上記の表記法では、基板側に積層される層から順に記載されている。Ｈ、Ｌは、それぞれ高屈折率層（以降、Ｈ層と記す。）、低屈折率層（以降、Ｌ層と記す。）を示している。Ｈ及びＬの直前に記載される数値は、設計基準波長λ０での光学膜厚を示し、λ０／４相当の光学膜厚が１として表記される。また、括弧内は基本構成を示し、括弧後の数値は基本構成の積層回数を示している。
【００４８】
多層膜フィルター１００の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、以下のとおりである。
λ０=1000nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
図１に例示されるように、従来技術に係る多層膜フィルター１００は、１０００ｎｍを中心に形成される主反射帯とその１／２倍の波長帯域（５００ｎｍ）に形成される２次反射帯を有している。主反射帯より長波長に反射帯を有しない。なお、基本構成の２層の平均的な光学膜厚が設計基準波長λ０の１／４倍と一致しているため、図１では、主反射帯が形成される波長（以降、主反射波長λＭと記す。）と設計基準波長λ０とは、一致している。しかしながら、設計基準波長λ０は任意に選択されうるため、これらは常に一致するとは限らない。
【００４９】
すでに上述したように、主反射帯は反射帯幅の選択性が小さく、任意の反射帯幅を得られない。このため、主反射帯を利用する場合、多層膜フィルター１００は、狭い反射帯を有するマイナスフィルターとして十分に機能しない。また、２次反射帯を利用する場合、多層膜フィルター１００は、隣接する反射帯（主反射帯、及び、図示しない３次反射帯）との間隔が狭いため、広い透過帯を有するマイナスフィルターとして十分に機能しない。
【００５０】
従って、図１に例示される従来技術に係る多層膜フィルターは、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして機能しない。
次に、実施例に係る多層膜フィルターの構成、及び、形成される反射帯について概説する。
【００５１】
各実施例に係る多層膜フィルターは、いずれも、異なる屈折率を有する２つの材料が交互に積層された多層膜部を含み、多層膜部は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。すなわち、屈折率の周期と薄膜の周期は一致せず、多層膜部は、３層以上（屈折率の周期と薄膜の周期の最小公倍数に等しい）から成る基本構成が積層された構造体である。
【００５２】
より具体的には、３層を１周期とする周期的な膜厚構造（以降、Ｔ３膜厚構造と記す。）を有する多層膜部（以降、Ｔ３多層膜部と記す。）は、６層（＝３×２）からなる基本構成が積層された構造体であり、４層、５層、６層を１周期とする周期的な膜厚構造（以降、それぞれ、Ｔ４膜厚構造、Ｔ５膜厚構造、Ｔ６膜厚構造と記す。）を有する多層膜部（以降、それぞれ、Ｔ４多層膜部、Ｔ５多層膜部、Ｔ６多層膜部と記す。）は、それぞれ４層（４と２の最小公倍数）、１０層（５と２の最小公倍数）、６層（６と２の最小公倍数）からなる基本構成が積層された構造体である。
【００５３】
本発明者は、数多くの設計検討の結果、上記の構造によれば、従来技術に係る多層膜フィルターで形成される反射帯以外の反射帯（以降、新規反射帯と記す。）を形成できることを見出した。また、これら新規反射帯の性質を検討した結果、多くの工業的に有用な性質を持つことも見出した。
【００５４】
以下、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター２、Ｔ５多層膜部を含む多層膜フィルター３、及びＴ６多層膜部を含む多層膜フィルター４のそれぞれに形成される反射帯について、具体的に説明する。
【００５５】
図２は、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１の分光透過率特性を例示した図である。図３は、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター２の分光透過率特性を例示した図である。図４は、Ｔ５多層膜部を含む多層膜フィルター３の分光透過率特性を例示した図である。図５は、Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルター４の分光透過率特性を例示した図である。
【００５６】
多層膜フィルター１、多層膜フィルター２、多層膜フィルター３、及び多層膜フィルター４の膜構成は、以下のとおりである。それぞれ６層、４層、１０層、６層からなる基本構成が示されている。
多層膜フィルター１
基板／(1.4H 0.8L 0.8H 1.4L 0.8H 0.8L)20／空気
多層膜フィルター２
基板／(1.6H 0.8L 0.8H 0.8L)30／空気
多層膜フィルター３
基板／(1.8H 0.8L 0.8H 0.8L 0.8H 1.8L 0.8H 0.8L 0.8H 0.8L)12／空気
多層膜フィルター４
基板／(2H 0.8L 0.8H 0.8L 0.8H 0.8L)20／空気
【００５７】
上記構成の多層膜フィルターの設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=1000nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、いずれも１であり、設計基準波長λ０の１／４倍と一致しているため、主反射波長λＭも1000nmである。
【００５８】
図２に例示されるように、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１は、1000nm（=λＭ=λ０）を中心に形成される主反射帯の他に、主反射波長λＭの３倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの３／５倍の波長帯域に形成される新規反射帯を有する。
【００５９】
図３に例示されるように、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター２は、1000nm（=λＭ=λ０）を中心に形成される主反射帯の他に、主反射波長λＭの２倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの２／３倍の波長帯域に形成される新規反射帯を有する。
【００６０】
図４に例示されるように、Ｔ５多層膜部を含む多層膜フィルター３は、1000nm（=λＭ=λ０）を中心に形成される主反射帯の他に、主反射波長λＭの５倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの５／３倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの５／７倍の波長帯域に形成される新規反射帯を有する。
【００６１】
図５に例示されるように、Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルター４は、1000nm（=λＭ=λ０）を中心に形成される主反射帯の他に、主反射波長λＭの３倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの３／２倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの３／４倍の波長帯域に形成される新規反射帯を有する。
【００６２】
このように、Ｔ３多層膜部からＴ６多層膜部を含む多層膜フィルターでは、従来技術に係る多層膜フィルターで形成され得ない新規反射帯が形成される。なお、ここでは、Ｔ３膜厚構造からＴ６膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターを例示したが、膜厚構造は特にこれに限られない。Ｔ７膜厚構造やそれ以上の膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターを構成することも可能であり、それらの多層膜フィルターでも、新規反射帯が形成される。加えて、上記の例示においては1000nmを中心に主反射帯が形成された場合に500nm以上に形成される新規反射帯について解説しているが、これよりも短い波長領域にも新規反射帯は形成され、利用できる。
【００６３】
なお、上記の多層膜フィルターでは、最長波長帯域に形成される新規反射帯の波長を基準にすると、それ以外の新規反射帯及び主反射帯は、最長波長帯域に形成される新規反射帯の整数分の１の波長帯に形成されている。
【００６４】
また、上述した多層膜フィルターに形成される新規反射帯は、次のような性質を有する。
第１に、新規反射帯は、基本構成に含まれる層間の膜厚の差が大きいほど、反射率及び反射帯幅が大きくなる性質を有している。即ち、層間の膜厚の差が小さいほど、反射率及び反射帯幅が小さくなる。このため、基本構成の膜厚を変化させることで、新規反射帯の反射率及び反射帯幅を調整することができる。
【００６５】
第２に、新規反射帯は、基本構成の積層回数が多い程、反射率が高くなる性質を有している。また、基本的に、積層回数は、反射帯幅に影響を及ぼさない。このため、基本構成の積層回数を増やすことで、新規反射帯の反射率を向上させることができる。
【００６６】
第３に、新規反射帯は、基本構成に含まれる全層の膜厚設定に応じて、リップル（透過帯における分光透過率特性の波打ち）の発生パターンが変化する性質を有している。このため、使用波長帯域に応じて、リップルの発生パターンを調整することができる。
【００６７】
第４に、一部の新規反射帯は、入射光が斜めに入射する場合であっても、Ｐ偏光に対する分光透過率特性とＳ偏光に対する分光透過率特性が新規反射帯の一端の波長帯域において一致し得るという性質を有している。このため、この性質をもつ新規反射帯を上手く利用すると、多層膜フィルターが斜めに配置される場合でも、新規反射帯の一端の波長帯域では、入射光（Ｐ偏光とＳ偏光を含む）に対する急峻な分光透過率特性が実現される。なお、斜めに入射する入射光を波長に基づいて透過または反射することにより２方向に分離したり、２方向から斜めに入射する波長帯の異なる入射光を１方向に合成するような光学フィルターをダイクロイックミラーと呼ぶ。ここに示した第４の性質は、ダイクロイックミラーとして有用な性質となる。
【００６８】
以下、新規反射帯の第１の性質から第３の性質について、図６、図７、及び図８を参照しながら、具体的に説明する。なお、第４の性質については、後述する実施例において、具体的に説明する。
【００６９】
図６は、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、膜厚の差と、反射率及び反射帯幅との関係を説明するための図である。図６には、膜厚を異ならせた複数の多層膜フィルター（多層膜フィルター５、多層膜フィルター６、多層膜フィルター７、多層膜フィルター８）の分光透過率特性が例示されている。図６に分光透過率特性が例示される複数の多層膜フィルターの膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター５
基板／(0.5H 0.5L 0.5H 0.5L)50／空気
多層膜フィルター６
基板／(0.5H 0.5L 0.55H 0.45L)50／空気
多層膜フィルター７
基板／(0.5H 0.5L 0.6H 0.4L)50／空気
多層膜フィルター８
基板／(0.5H 0.5L 0.7H 0.3L)50／空気
【００７０】
多層膜フィルター５、多層膜フィルター６、多層膜フィルター７、及び多層膜フィルター８の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=600nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、いずれも０．５であるので、主反射波長λＭは300nmである。
【００７１】
多層膜フィルター５は、Ｔ４膜厚構造を有さず、従来技術に係る２層を基本構成とした多層膜フィルターである。このため、図６に例示されるように、多層膜フィルター５では、300nmに形成される主反射帯より長波長側に反射帯は形成されない。一方、Ｔ４膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター６、多層膜フィルター７、及び多層膜フィルター８では、いずれも主反射波長λＭの２倍の波長帯域（=600nm）に新規反射帯が形成されている。
【００７２】
新規反射帯の反射率及び反射帯幅は、多層膜フィルター６、多層膜フィルター７、多層膜フィルター８の順に大きくなっている。これは、層間の膜厚の差が大きくなる順番と一致している。従って、新規反射帯は、基本構成に含まれる層間の膜厚の差が大きいほど、反射率及び反射帯幅が大きくなる性質を有している。
【００７３】
なお、膜厚の差が大きくなるほど、新規反射帯の周辺に発生するリップル（透過帯における分光透過率特性の波打ち）も顕著になっている。しかしながら、リップルは、多層膜部の前後にアンチリフレクション層（ＡＲ層）または整合層（ＭＬ層）を設けることで、抑制することができる。また、実施例において後述するように、多層膜部に含まれる全層の膜厚を調整することによっても抑制し得る。
【００７４】
また、ここでは、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターを例に説明したが、特にこれに限られない。Ｔ３多層膜部やＴ５多層膜部以上を含む多層膜フィルターで形成される新規反射帯でも同様の性質を有している。
【００７５】
図７は、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、基本構成の積層回数と反射率の関係を説明するための図である。図７には、積層回数を異ならせた複数の多層膜フィルター（多層膜フィルター９、多層膜フィルター１０、多層膜フィルター１１）の分光透過率特性が例示されている。図７に分光透過率特性が例示される複数の多層膜フィルターの膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター９
基板／(0.8H 1.3L 0.9H 0.8L 1.3H 0.9L)10／空気
多層膜フィルター１０
基板／(0.8H 1.3L 0.9H 0.8L 1.3H 0.9L)20／空気
多層膜フィルター１１
基板／(0.8H 1.3L 0.9H 0.8L 1.3H 0.9L)40／空気
【００７６】
多層膜フィルター９、多層膜フィルター１０、及び多層膜フィルター１１の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=300nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、いずれも１であり、設計基準波長λ０の１／４倍と一致しているため、主反射波長λＭも300nmである。
【００７７】
図７に例示されるように、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター９、多層膜フィルター１０、及び多層膜フィルター１１では、いずれも主反射波長λＭの３倍の波長帯域（=900nm）に新規反射帯が形成されている。
【００７８】
新規反射帯の反射率は、多層膜フィルター９、多層膜フィルター１０、多層膜フィルター１１の順に大きくなっている。これは、積層回数が多くなる順番と一致している。従って、新規反射帯は、基本構成の積層回数が多い程、反射率が高くなる性質を有している。
【００７９】
なお、新規反射帯の周辺にはリップルが生じているが、リップルは、多層膜部の前後にアンチリフレクション層（ＡＲ層）または整合層（ＭＬ層）を設けることで、抑制することができる。また、実施例において後述するように、多層膜部に含まれる全層の膜厚を調整することによっても抑制し得る。
【００８０】
また、ここでは、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターを例に説明したが、特にこれに限られない。Ｔ４多層膜部以上を含む多層膜フィルターで形成される新規反射帯でも同様の性質を有している。
【００８１】
図８は、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、基本構成に含まれる全層の膜厚設定とリップルの発生パターンの関係を説明するための図である。図８には、基本構成に含まれる全層の膜厚設定を異ならせた複数の多層膜フィルター（多層膜フィルター１２、多層膜フィルター１３、多層膜フィルター１４）の分光透過率特性が例示されている。図８に分光透過率特性が例示される複数の多層膜フィルターの膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター１２
基板／(0.25H 0.45L 0.4H 0.9L)20／空気
多層膜フィルター１３
基板／(0.4H 0.85L 0.35H 0.4L)20／空気
多層膜フィルター１４
基板／(0.35H 0.5L 0.15H 1L)20／空気
【００８２】
多層膜フィルター１２、多層膜フィルター１３、及び多層膜フィルター１４の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=600nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、いずれも０．５であるので、主反射波長λＭは300nmである。
【００８３】
図８に例示されるように、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター１２、多層膜フィルター１３、及び多層膜フィルター１４では、いずれも主反射波長λＭの２倍の波長帯域（=600nm）に新規反射帯が形成されている。
【００８４】
多層膜フィルター１２では、新規反射帯の短波長側のリップルが小さく、長波長側により大きなリップルが生じているのに対して、多層膜フィルター１３では、新規反射帯の長波長のリップルが小さく、短波長側により大きなリップルが生じている。また、多層膜フィルター１４では、新規反射帯の長波長側と短波長側の両方に略均等にリップルが生じている。
【００８５】
このように、新規反射帯の周辺に発生するリップルの発生パターンは、多層膜フィルター１２、多層膜フィルター１３、多層膜フィルター１４でそれぞれ異なっている。従って、新規反射帯は、基本構成に含まれる全層の膜厚設定に応じて、リップルの発生パターンが変化する性質を有している。
【００８６】
なお、ここでは、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターを例に説明したが、特にこれに限られない。Ｔ３多層膜部やＴ５多層膜部以上を含む多層膜フィルターで形成される新規反射帯でも同様の性質を有している。
【００８７】
次に、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターとＴ４多層膜部を含む多層膜フィルターを比較しながら、それぞれの特徴について説明する。
図９は、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性とＴ４多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【００８８】
図９に例示されるＴ４多層膜部を含む多層膜フィルター１５とＴ３多層膜部を含む多層膜フィルター１６は、同等の波長帯域に同等の反射帯幅及び反射率を有する新規反射帯を有している。多層膜フィルター１５及び多層膜フィルター１６の膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター１５
基板／(0.5H 0.35L 0.5H 0.65L)30／空気
多層膜フィルター１６
基板／(0.46H 0.27L 0.27H 0.46L 0.27H 0.27L)30／空気
【００８９】
多層膜フィルター１５、及び多層膜フィルター１６の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=650nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、多層膜フィルター１５の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、０．５であるため、主反射波長λＭは計算上325nmである。一方、多層膜フィルター１６の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、０．３３であるため、主反射波長λＭは計算上およそ217nmである。
なお、ここで主反射波長λＭを計算上の値として示したのは、実際の薄膜ではその屈折率に分散（波長依存性）があり、正確にその波長を中心とした反射帯が形成されるわけではないことによる。これは明細書及び／または特許請求の範囲に記載される他の説明においても同様である。即ち、明細書及び／または特許請求の範囲に記載される「基準波長の１／５倍の波長近傍に反射帯を有する」や「基準波長の１／３倍の波長近傍に反射帯を有する」という表現も、屈折率分散の影響から正確にその波長を中心とした反射帯が形成されるわけではないが、反射帯がその近傍に形成されることを示している。
【００９０】
図９に例示されるように、主反射帯よりも長波長に形成される新規反射帯は、多層膜フィルター１６の方が多層膜フィルター１５よりも離れている。より具体的には、上記の設計基準波長λ０を基準にすると、主反射帯とより長波長に形成される新規反射帯の距離は、多層膜フィルター１６では設計基準波長λ０の２／３倍程度（＝λ０−λ０／３）であるのに対して、多層膜フィルター１５では設計基準波長λ０の１／２倍程度（＝λ０−λ０／２）である。
【００９１】
このため、より広い透過波長域を確保することを重視する場合には、Ｔ３多層膜フィルター１６の方が、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター１５よりも好ましい。
一方、同等の反射帯幅及び反射率を有する新規反射帯を形成するためには、全体の膜厚には大差はないが、全層数は多層膜フィルター１５の方が多層膜フィルター１６よりも多い。具体的には、多層膜フィルター１５では、全層数は１２０であるのに対して、多層膜フィルター１６では、全層数は１８０である。従って、層数が少ない多層膜フィルター１５の方が、一層当たりの膜厚を厚くすることができるため、製造性に優れている。
【００９２】
このため、多層膜フィルターの製造性を重視する場合には、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター１５の方が、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１６よりも好ましい。
なお、Ｔ５多層膜部以上を含む多層膜フィルターも、従来技術に係る多層膜フィルターに比べて、多層膜フィルター１５や多層膜フィルター１６と同様に有用である。特に、Ｔ５多層膜部を含む多層膜フィルターは、既に示したようにＴ３，Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターよりも長波長（主反射波長の５倍の波長帯域）に反射帯を形成することができるなどの理由から有用性が高い。
また、Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルターは、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターの変形として使用でき、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターと同様に有用性が高い。Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルターの有用性を例示すると次のようになる。Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターを斜め入射で使用する場合、高屈折率層（Ｈ層）の実効的な屈折率と低屈折率層（Ｌ層）の実効的な屈折率が変化する影響で意図しない反射（リップル）が発生する。この反射は、高屈折率層と低屈折率層の膜厚をある比率で調整することにより抑制できるが、調整の結果、多層膜フィルターは、Ｔ６多層膜部を含むことになる。即ち、例えば、斜め入射で使用する場合、Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルターは、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターの変形として、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターと同様に有用性が高い。
しかし、Ｔ５多層膜部以上を含む多層膜フィルターは、多層膜フィルター１５や多層膜フィルター１６に対して、全層数が増加し、且つ、全体の膜厚も増加する傾向にある。即ち、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターは、多層膜部の周期的な膜厚構造に含まれる層数が大きい程、全層数は増加し、その結果、製造性が悪くなってしまう。
以上から、用途により高い有用性を有する６層を１周期とする多層膜フィルターまでが好ましく、中でも特に有用性が高いＴ３多層膜部またはＴ４多層膜部を含む多層膜フィルターが特に好ましい。
【００９３】
さらに、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターと従来技術に係る多層膜フィルターを比較しながら、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターに代表される各実施例に係る多層膜フィルターの特徴について説明する。
【００９４】
図１０は、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性と従来技術に係る２つの多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
図１０に例示されるように、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１７は、650nm付近に主反射帯よりも長波長に形成される新規反射帯を有している。また、従来技術に係る２つの多層膜フィルター１８、１９は、それぞれ650nm付近に主反射帯、２次反射帯を有している。
【００９５】
なお、多層膜フィルター１８は、いわゆるＱＷＯＴスタックであり、多層膜フィルター１９は、上述した特許文献３で開示される技術を用いた多層膜フィルターである。多層膜フィルター１８と多層膜フィルター１９は、いずれも２層から成る基本構成が積層された多層膜フィルターである。
【００９６】
多層膜フィルター１７、多層膜フィルター１８、及び多層膜フィルター１９の膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター１７
基板／(0.5H 0.35L 0.5H 0.65L)30／空気
多層膜フィルター１８
基板／(1H 1L)12／空気
多層膜フィルター１９
基板／(1.55H 2.45L)15／空気
【００９７】
多層膜フィルター１７、多層膜フィルター１８、及び多層膜フィルター１９の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=650nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、多層膜フィルター１７の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は０．５であるため、主反射波長λＭは325nmである。多層膜フィルター１８の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は１であるため、主反射波長λＭは650nmである。多層膜フィルター１９の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は２であるため、主反射波長λＭは1300nmである。
【００９８】
図１０に例示されるように、他の多層膜フィルターと同じ材料で構成されている場合には、多層膜フィルター１８の主反射帯の反射帯幅は、他の多層膜フィルターの反射帯の反射帯幅よりも広い。また、多層膜フィルター１９は、狭い２次反射帯を有するが、２次反射帯（650nm）とその前後波長帯域に形成される主反射帯（1300nm）及び３次反射帯（433nm）との間隔が狭いため、広い透過帯を有しない。このように、多層膜フィルター１８及び多層膜フィルター１９では、狭い反射帯と広い透過帯は両立し得ない。これに対して、多層膜フィルター１７は、狭い反射帯（新規反射帯）と広い透過帯を有している。
【００９９】
以上のように、多層膜フィルターは、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有することで、従来技術にかかる多層膜フィルターとは異なる特性を実現し得る。このため、上記構造を用いることで、狭い反射帯と広い透過帯を有する従来の製造技術により製造可能な製造性の高いマイナスフィルターや、使用波長帯域でＰ偏光に対する分光透過率特性とＳ偏光に対する分光透過率特性が一致するダイクロイックミラーを提供することができる。
なお、以上では、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気の屈折率が以下の値となる場合を例に、上述した性質について説明している。
ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
しかしながら、これらの性質はこの場合に限られるものではなく、他の屈折率もしくは材料を用いた場合でも同様であり、これらの性質を利用することができる。
【０１００】
以下、各実施例について説明する。なお、実施例１から実施例６では、Ｔ３膜厚構造を有するＴ３多層膜部を含む多層膜フィルターの具体例を開示し、実施例７から実施例１１では、Ｔ４膜厚構造を有するＴ４多層膜部を含む多層膜フィルターの具体例を開示する。
【実施例１】
【０１０１】
図１１は、本実施例に係る多層膜フィルターの構成を示す概略図である。図１２は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
図１１（ａ）に例示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター２０は、高屈折率材料（第１の材料）からなる層（以降、Ｈ層と記す。）と低屈折率材料（第２の材料）からなる層（以降、Ｌ層と記す。）が交互に積層された多層膜部２１と、整合部２２を含んでいる。また、多層膜フィルター２０は、両面研磨平行平板である透明な基板２４の主成膜面に形成されていて、基板２４の裏面には反射防止膜２５が形成されている。
【０１０２】
なお、高屈折率材料、低屈折率材料は、それぞれＴａ２Ｏ５、ＳｉＯ２であり、Ｈ層及びＬ層は、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）を用いて形成される。また、基板２４の材料は、ＢＫ７であり、反射防止膜２５は、ＭｇＦ２からなる単層である。
【０１０３】
多層膜フィルター２０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.18H 0.13L (0.28L 0.36H 0.36L 0.28H 0.36L 0.36H)60 1.4H 0.13L 0.34H 0.83L／空気
設計基準波長λ０＝636nm（主反射波長λＭ＝λ０／３）
上記膜構成で示されるように、多層膜部２１は、基本構成２３が積層された構造体であり、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１０４】
図１１（ｂ）に示されるように、基本構成２３は、第１の光学膜厚ｔ１を有する第１の層２６ａと、第１の層２６ａに積層される第２の光学膜厚ｔ２を有する第２の層２７ａと、第２の層２７ａに積層される第３の光学膜厚ｔ３を有する第３の層２８ａと、第３の層２８ａに積層される第１の光学膜厚ｔ１を有する第４の層２６ｂと、第４の層２６ｂに積層される第２の光学膜厚ｔ２を有する第５の層２７ｂと、第５の層２７ｂに積層される第３の光学膜厚ｔ３を有する第６の層２８ｂとからなる。
【０１０５】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３、３層の合計光学膜厚ｔｃ、基本構成の膜厚ｔｂは、以下のとおりである。
ｔ１＝０．２８λ０／４、ｔ２＝０．３６λ０／４、ｔ３＝０．３６λ０／４
ｔｃ＝λ０／４、ｔｂ＝λ０／２
【０１０６】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３では、以下の関係が成立している。
ｔ１／ｔ２＝０．７８
ｔ２＝ｔ３
また、上記膜構成で示されるように、整合部２２は、多層膜フィルター２０の反射帯の周辺に生じるリップルを抑制するための１層以上の整合層を含む。整合層もＨ層やＬ層と同様の材料からなる。
【０１０７】
図１２で示されるように、多層膜フィルター２０では、反射幅が２８ｎｍである反射帯が、設計基準波長λ０の約１．０２倍の波長である６５０ｎｍを中心に形成される。このため、多層膜フィルター２０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１０８】
なお、６５０ｎｍを中心に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター２０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例２】
【０１０９】
図１３は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
本実施例に係る多層膜フィルター３０は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために、整合部に含まれる整合層の層数を増やしている点を除いて、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様である。
【０１１０】
多層膜フィルター３０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.146H 0.307L 0.236H 0.276L 0.35H 0.286L 0.344H 0.216L 0.38H 0.289L 0.326H 0.397L 0.256H 0.374L 0.334H 0.316L 0.358H 0.289L 0.361H 0.244L 0.417H 0.254L 0.33H 0.388L 0.266H 0.454L 0.306H 0.347L 0.204H 0.3L 0.256H 0.372L 0.365H 0.289L 0.352H 0.355L 0.306H 0.356L 0.347H 0.296L 0.346H 0.358L 0.291H 0.347L 0.353H 0.295L 0.349H 0.357L 0.287H 0.354L 0.355H 0.29L 0.348H 0.359L 0.287H 0.357L 0.353H 0.287L 0.353H 0.359L 0.284H 0.355L 0.355H 0.287L 0.353H 0.36L 0.28H 0.359L 0.357H 0.283L 0.355H 0.361L 0.281H 0.361L 0.357H 0.282L 0.357H 0.363L 0.278H 0.36L 0.358H 0.281L 0.357H 0.363L 0.276H 0.363L 0.36H 0.278L 0.358H 0.364L 0.275H 0.364L 0.359H 0.278L 0.359H 0.365L 0.274H 0.363L 0.361H 0.276L 0.36H 0.366L 0.271H 0.366L 0.361H 0.275L 0.361H 0.365L 0.271H 0.366L 0.361H 0.273L 0.361H 0.367L 0.269H 0.366L 0.362H 0.273L 0.363H 0.367L (0.263H 0.37L 0.366H 0.266L 0.365H 0.37L)28 0.265H 0.368L 0.364H 0.268L 0.363H 0.371L 0.264H 0.369L 0.366H 0.268L 0.366H 0.367L 0.265H 0.37L 0.362H 0.27L 0.362H 0.368L 0.268H 0.366L 0.364H 0.269L 0.364H 0.37L 0.265H 0.369L 0.363H 0.271L 0.364H 0.364L 0.269H 0.367L 0.361H 0.273L 0.36H 0.368L 0.27H 0.366L 0.363H 0.272L 0.364H 0.367L 0.268H 0.368L 0.36H 0.276L 0.362H 0.361L 0.273H 0.364L 0.361H 0.276L 0.357H 0.369L 0.273H 0.366L 0.361H 0.274L 0.364H 0.363L 0.273H 0.365L 0.355H 0.282L 0.357H 0.359L 0.278H 0.361L 0.361H 0.278L 0.357H 0.366L 0.276H 0.366L 0.354H 0.279L 0.363H 0.356L 0.279H 0.36L 0.351H 0.29L 0.351H 0.358L 0.283H 0.359L 0.363H 0.279L 0.358H 0.364L 0.28H 0.368L 0.339H 0.288L 0.36H 0.343L 0.291H 0.346L 0.354H 0.303L 0.341H 0.369L 0.28H 0.369L 0.377H 0.247L 0.386H 0.266L 0.363H 0.3L 0.432H 0.261L 0.379H 0.319L 0.277H 0.378L 0.345H 0.378L 0.315H 0.377L 0.257H 0.354L 0.407H 0.251L 0.38H 0.26L 0.341H 0.352L 0.277H 0.343L 0.263H 0.498L 0.356H 0.274L 1.674H 0.148L 0.374H 0.923L／空気
設計基準波長λ０＝622nm（主反射波長λＭ＝λ０／３程度）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体である。また、基本構成の第１の層と第４の層、第２の層と第５の層、第３の層と第６の層の光学膜厚はほぼ同等であり、多層膜部は、実質的には３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１１１】
即ち、基本構成は、第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第４の層と、第４の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第５の層と、第５の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第６の層とからなる。
【０１１２】
第１の範囲ｒ１の光学膜厚の中心値である第１の光学膜厚ｔ１、第２の範囲ｒ２の光学膜厚の中心値である第２の光学膜厚ｔ２、第３の範囲ｒ３の光学膜厚の中心値である第３の光学膜厚ｔ３は、それぞれ異なるが、第２の光学膜厚ｔ２と第３の光学膜厚ｔ３は、ほぼ等しい。３層の合計光学膜厚ｔｃは、およそλ０／４であり、基本構成の膜厚ｔｂは、およそλ０／２である。
【０１１３】
第１の範囲ｒ１は、０．２６３λ０／４から０．２６６λ０／４の範囲であり、膜厚に比べて極狭い範囲である。また、第２の範囲ｒ２及び第３の範囲ｒ３は、０．３６５λ０／４から０．３７λ０／４の範囲であり、膜厚に比べて極狭い範囲である。第２の範囲ｒ２に対する第１の範囲ｒ１の比率は、およそ０．７２である。
【０１１４】
図１３で示されるように、多層膜フィルター３０では、反射幅が３２ｎｍである反射帯が、設計基準波長λ０の約１．０２倍の波長である６３５ｎｍを中心に形成される。このため、多層膜フィルター３０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１１５】
さらに、多層膜フィルター３０では、整合層による細かな膜厚調整により反射帯近傍の透過帯に生じるリップルが抑制されているため、多層膜フィルター２０と比べて、透過特性が改善している。従って、多層膜フィルター３０は、さらに高い有用性を有する。
【０１１６】
なお、６３５ｎｍを中心に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター３０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例３】
【０１１７】
図１４は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
本実施例に係る多層膜フィルター４０は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために、厳密に周期的な膜厚構造を有さず緩やかに周期的な膜厚構造を有している点を除いて、実施例２に係る多層膜フィルター３０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例２に係る多層膜フィルター３０と同様である。
【０１１８】
多層膜フィルター４０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.146H 0.307L 0.236H 0.276L 0.35H 0.286L 0.344H 0.216L 0.38H 0.289L 0.326H 0.397L 0.256H 0.374L 0.334H 0.316L 0.358H 0.289L 0.361H 0.244L 0.417H 0.254L 0.33H 0.388L 0.266H 0.454L 0.306H 0.347L 0.204H 0.3L 0.256H 0.372L 0.365H 0.289L 0.352H 0.355L 0.306H 0.356L 0.347H 0.296L 0.346H 0.358L 0.291H 0.347L 0.353H 0.295L 0.349H 0.357L 0.287H 0.354L 0.355H 0.29L 0.348H 0.359L 0.287H 0.357L 0.353H 0.287L 0.353H 0.359L 0.284H 0.355L 0.355H 0.287L 0.353H 0.36L 0.28H 0.359L 0.357H 0.283L 0.355H 0.361L 0.281H 0.361L 0.357H 0.282L 0.357H 0.363L 0.278H 0.36L 0.358H 0.281L 0.357H 0.363L 0.276H 0.363L 0.36H 0.278L 0.358H 0.364L 0.275H 0.364L 0.359H 0.278L 0.359H 0.365L 0.274H 0.363L 0.361H 0.276L 0.36H 0.366L 0.271H 0.366L 0.361H 0.275L 0.361H 0.365L 0.271H 0.366L 0.361H 0.273L 0.361H 0.367L 0.269H 0.366L 0.362H 0.273L 0.363H 0.367L 0.268H 0.368L 0.363H 0.271L 0.362H 0.367L 0.268H 0.367L 0.363H 0.27L 0.362H 0.369L 0.266H 0.368L 0.364H 0.269L 0.365H 0.368L 0.265H 0.369L 0.363H 0.269L 0.363H 0.369L 0.265H 0.368L 0.365H 0.267L 0.365H 0.37L 0.264H 0.369L 0.364H 0.268L 0.365H 0.369L 0.263H 0.369L 0.365H 0.267L 0.364H 0.369L 0.264H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.37L 0.262H 0.37L 0.365H 0.266L 0.366H 0.369L 0.263H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.37L 0.262H 0.371L 0.365H 0.265L 0.367H 0.37L 0.262H 0.371L 0.365H 0.266L 0.366H 0.37L 0.262H 0.37L 0.366H 0.266L 0.366H 0.37L 0.262H 0.371L 0.365H 0.265L 0.366H 0.37L 0.262H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.37L 0.262H 0.37L 0.366H 0.266L 0.365H 0.37L 0.263H 0.371L 0.365H 0.266L 0.366H 0.37L 0.263H 0.369L 0.365H 0.267L 0.365H 0.371L 0.262H 0.37L 0.366H 0.266L 0.365H 0.37L 0.263H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.37L 0.262H 0.369L 0.366H 0.266L 0.365H 0.371L 0.262H 0.37L 0.367H 0.265L 0.366H 0.37L 0.263H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.371L 0.263H 0.369L 0.367H 0.266L 0.365H 0.371L 0.262H 0.371L 0.365H 0.266L 0.365H 0.369L 0.264H 0.369L 0.365H 0.266L 0.365H 0.371L 0.263H 0.369L 0.366H 0.267L 0.365H 0.369L 0.263H 0.37L 0.365H 0.267L 0.364H 0.368L 0.265H 0.368L 0.364H 0.268L 0.363H 0.371L 0.264H 0.369L 0.366H 0.268L 0.366H 0.367L 0.265H 0.37L 0.362H 0.27L 0.362H 0.368L 0.268H 0.366L 0.364H 0.269L 0.364H 0.37L 0.265H 0.369L 0.363H 0.271L 0.364H 0.364L 0.269H 0.367L 0.361H 0.273L 0.36H 0.368L 0.27H 0.366L 0.363H 0.272L 0.364H 0.367L 0.268H 0.368L 0.36H 0.276L 0.362H 0.361L 0.273H 0.364L 0.361H 0.276L 0.357H 0.369L 0.273H 0.366L 0.361H 0.274L 0.364H 0.363L 0.273H 0.365L 0.355H 0.282L 0.357H 0.359L 0.278H 0.361L 0.361H 0.278L 0.357H 0.366L 0.276H 0.366L 0.354H 0.279L 0.363H 0.356L 0.279H 0.36L 0.351H 0.29L 0.351H 0.358L 0.283H 0.359L 0.363H 0.279L 0.358H 0.364L 0.28H 0.368L 0.339H 0.288L 0.36H 0.343L 0.291H 0.346L 0.354H 0.303L 0.341H 0.369L 0.28H 0.369L 0.377H 0.247L 0.386H 0.266L 0.363H 0.3L 0.432H 0.261L 0.379H 0.319L 0.277H 0.378L 0.345H 0.378L 0.315H 0.377L 0.257H 0.354L 0.407H 0.251L 0.38H 0.26L 0.341H 0.352L 0.277H 0.343L 0.263H 0.498L 0.356H 0.274L 1.674H 0.148L 0.374H 0.923L／空気
設計基準波長λ０＝622nm（主反射波長λＭ＝λ０／３程度）
上記膜構成で示されるように、多層膜フィルター４０では、厳密に周期的な膜厚構造を有しないため、多層膜部と整合部を明確に区別することはできない。しかしながら、多層膜フィルター４０は、実質的には３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１１９】
即ち、多層膜フィルター４０にも、第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第４の層と、第４の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第５の層と、第５の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第６の層とからなる基本構成を見出し得る。
【０１２０】
第１の範囲ｒ１の光学膜厚の中心値である第１の光学膜厚ｔ１、第２の範囲ｒ２の光学膜厚の中心値である第２の光学膜厚ｔ２、第３の範囲ｒ３の光学膜厚の中心値である第３の光学膜厚ｔ３は、それぞれ異なるが、第２の光学膜厚ｔ２と第３の光学膜厚ｔ３は、ほぼ等しい。３層の合計光学膜厚ｔｃは、およそλ０／４であり、基本構成の膜厚ｔｂは、およそλ０／２である。第２の範囲ｒ２に対する第１の範囲ｒ１の比率は、およそ０．７２である。
【０１２１】
図１４で示されるように、多層膜フィルター４０では、反射幅が３２ｎｍである反射帯が、設計基準波長λ０の約１．０２倍の波長である６３５ｎｍを中心に形成される。このため、多層膜フィルター４０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１２２】
さらに、多層膜フィルター４０では、緩やかに周期的な膜厚構造による細かな膜厚調整により反射帯近傍の透過帯に生じるリップルが抑制されているため、多層膜フィルター２０と比べて、透過特性が改善している。従って、多層膜フィルター４０は、さらに高い有用性を有する。
【０１２３】
本実施例で示されるように、周期的な膜厚構造は厳密な周期性を必要とするものではなく、ある程度の周期性で足りる。このため、本明細書で記載される周期的な膜厚構造は、厳密な周期性を有する膜厚構造に限定されず、ある程度の周期性を有する膜厚構造を含む。
【０１２４】
なお、６３５ｎｍを中心に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター４０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例４】
【０１２５】
図１５は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
本実施例に係る多層膜フィルター５０は、第１の光学膜厚ｔ１が第２の光学膜厚ｔ２及び第３の光学膜厚ｔ３よりも厚い点を除いて、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様である。
【０１２６】
多層膜フィルター５０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.191H 0.465L 0.293H (0.4L 0.3H 0.3L 0.4H 0.3L 0.3H)70 0.223H 0.32L 0.379H 0.993L／空気
設計基準波長λ０＝636nm（主反射波長λＭ＝λ０／３）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体であり、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１２７】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３、３層の合計光学膜厚ｔｃ、基本構成の膜厚ｔｂは、以下のとおりである。
ｔ１＝０．４λ０／４、ｔ２＝０．３λ０／４、ｔ３＝０．３λ０／４
ｔｃ＝λ０／４、ｔｂ＝λ０／２
【０１２８】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３では、以下の関係が成立している。
ｔ２／ｔ１＝０．７５
ｔ２＝ｔ３
図１５で示されるように、多層膜フィルター５０では、反射幅３１ｎｍの反射帯が、設計基準波長λ０の約１．０２倍の波長である６５０ｎｍを中心に形成される。このため、多層膜フィルター５０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１２９】
また、本実施例に係る多層膜フィルター５０でも、実施例２または実施例３に係る多層膜フィルターと同様の膜厚調整を行うことで、リップルを抑制し、透過特性を改善することができる。
【０１３０】
なお、６５０ｎｍを中心に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター５０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【０１３１】
図１６は、従来技術に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
従来技術に係る多層膜フィルター６０は、Ｈ層とＬ層の２層から成る基本構成が積層された多層膜部を有する多層膜フィルターである。なお、各構成の材料は、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様である。
【０１３２】
多層膜フィルター６０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.2H 0.4L (2.2H 1.8L)30 2.2H 0.9L／空気
設計基準波長λ０＝650nm（主反射波長λＭ＝２λ０＝1300nm）
図１６で示されるように、多層膜フィルター６０は、２次反射帯として、反射幅３０ｎｍの反射帯が６５０ｎｍを中心に形成される。しかしながら、主反射帯、３次反射帯が、それぞれ１３００ｎｍ、４３３ｎｍを中心に形成されるため、多層膜フィルター６０は、広い透過帯を有しない。このため、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして機能しない。
【０１３３】
図１６に示される分光透過率特性と図１２から図１５に示される分光透過率特性を比較すると、実施例１から実施例４の多層膜フィルターの有用性が容易に理解できる。
【実施例５】
【０１３４】
図１７は、本実施例に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図１８は、本実施例に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。なお、図１８は、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１３５】
本実施例に係る多層膜フィルター７０は、実施例２に係る多層膜フィルター３０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例２に係る多層膜フィルター３０と同様である。
【０１３６】
多層膜フィルター７０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.109H 0.445L 0.209H 0.339L 0.26H 0.254L 0.372H 0.223L 0.331H 0.342L 0.215H 0.431L 0.289H 0.245L 0.44H 0.278L 0.263H 0.472L 0.255H 0.262L 0.487H 0.233L 0.277H 0.517L 0.195H 0.314L 0.453H 0.188L 0.333H 0.432L 0.183H 0.371L 0.424H 0.19L 0.384H 0.43L 0.178H 0.414L 0.413H 0.191L 0.419H 0.43L (0.195H 0.408L 0.399H 0.196L 0.403H 0.399L)20 0.178H 0.412L 0.371H 0.19L 0.438H 0.4L 0.182H 0.434L 0.351H 0.186L 0.427H 0.366L 0.165H 0.474L 0.306H 0.176L 0.513H 0.276L 0.183H 0.518L 0.228H 0.238L 0.5H 0.204L 0.256H 0.463L 0.221H 0.306L 0.432H 0.198L 0.284H 0.464L 0.199H 0.355L 0.404H 0.158L 0.394H 0.424L 0.193H 0.481L 0.255H 0.21L 0.367H 0.266L 0.29H 0.229L 0.322H 0.201L 0.463H 0.81L／空気
設計基準波長λ０＝737nm（主反射波長λＭ＝λ０／３）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体である。また、基本構成の第１の層と第４の層、第２の層と第５の層、第３の層と第６の層の光学膜厚は、それぞれ第１の範囲ｒ１、第２の範囲ｒ２、第３の範囲ｒ３にあり、それぞれほぼ同等である。従って、多層膜部は、実質的には３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１３７】
第１の範囲ｒ１の光学膜厚の中心値である第１の光学膜厚ｔ１、第２の範囲ｒ２の光学膜厚の中心値である第２の光学膜厚ｔ２、第３の範囲ｒ３の光学膜厚の中心値である第３の光学膜厚ｔ３は、それぞれ異なるが、第２の光学膜厚ｔ２と第３の光学膜厚ｔ３は、ほぼ等しい。３層の合計光学膜厚ｔｃは、およそλ０／４であり、基本構成の膜厚ｔｂは、およそλ０／２である。
【０１３８】
第１の範囲ｒ１は、０．１９５λ０／４から０．１９６λ０／４の範囲であり、膜厚に比べて極狭い範囲である。また、第２の範囲ｒ２は、０．４０３λ０／４から０．４０８λ０／４の範囲であり、膜厚に比べて極狭い範囲である。第３の範囲ｒ３は、０．３９９λ０／４であり、第３の光学膜厚ｔ３に等しい。第２の範囲ｒ２に対する第１の範囲ｒ１の比率は、およそ０．４８である。
【０１３９】
図１７に示されるように、多層膜フィルター７０では、光が垂直に入射する場合には、反射帯が設計基準波長λ０の約１．０３倍の波長である７６０ｎｍを中心に形成される。多層膜フィルター７０は、反射帯がその短波長側の端部の波長帯域において急峻な特性を示しているため、当該波長帯域で特に良好な波長分離特性を有する。
【０１４０】
また、図１８に示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター７０では、光が４５度の入射角で入射する場合には、反射帯が７００ｎｍ程度を中心に形成される。即ち、分光透過率特性が全体的に短波長側に移動している。一般に、このような斜め入射による分光透過率特性の移動には、分光透過率特性における反射帯端部の急峻な特性の劣化が伴う。これは、斜め入射ではＳ偏光とＰ偏光で分光透過率特性が異なることが原因である。
【０１４１】
しかしながら、多層膜フィルター７０では、図１８に示されるように、反射帯の短波長側の端部で、Ｓ偏光の特性（図１８の線Ｓを参照）とＰ偏光の特性（図１８の線Ｐを参照）が一致している。つまり、反射帯の短波長側の端部ではＳ偏光とＰ偏光で光学特性に分離がなく、端部の波長が一致している。このため、光が斜めに入射する場合であっても、反射帯の短波長側の端部における入射光全体に対する特性（図１８の線ＲＮＤを参照）の急峻さが維持されている。従って、多層膜フィルター７０は、入射光に対して斜めに配置されるダイクロイックミラーとして好適である。
【０１４２】
なお、図１７及び図１８に示される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。また、新規反射帯で得られるＳ偏光とＰ偏光で反射帯端部の波長が一致する性質は、従来技術に係る多層膜フィルターでは得られない非常に有用な性質である。つまり、多層膜フィルター７０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、ダイクロイックミラーとして所望の特性を実現している。
【実施例６】
【０１４３】
図１９は、本実施例に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図２０は、本実施例に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。なお、図２０は、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１４４】
本実施例に係る多層膜フィルター８０は、実施例４に係る多層膜フィルター５０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例４に係る多層膜フィルター５０と同様である。
【０１４５】
多層膜フィルター８０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.131H 0.18L 1.806H 1.724L 1.535H 1.783L 1.568H 1.566L 1.802H 1.46L 1.514H 1.794L 1.504H 1.485L (1.8H 1.6L 1.6H 1.8L 1.6H 1.6L)21 1.817H 1.487L 1.521H 1.802L 1.49H 1.448L 1.802H 1.583L 1.539H 1.774L 1.529H 1.545L 1.557H 0.793L／空気
設計基準波長λ０＝625nm（主反射波長λＭ＝５λ０／３）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体であり、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１４６】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３、３層の合計光学膜厚ｔｃ、基本構成の膜厚ｔｂは、以下のとおりである。
ｔ１＝１．８λ０／４、ｔ２＝１．６λ０／４、ｔ３＝１．６λ０／４
ｔｃ＝５λ０／４、ｔｂ＝５λ０／２
【０１４７】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３では、以下の関係が成立している。
ｔ２／ｔ１＝８／９
ｔ２＝ｔ３
図１９に示されるように、多層膜フィルター８０では、光が垂直に入射する場合には、反射帯が設計基準波長λ０の約０．９９倍の波長である６２１ｎｍを中心に形成される。多層膜フィルター８０は、反射帯がその長波長側の端部の波長帯域において急峻な特性を示しているため、当該波長帯域で特に良好な波長分離特性を有する。
【０１４８】
また、図２０に示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター８０では、光が４５度の入射角で入射する場合には、分光透過率特性が全体的に短波長側に移動しているが、反射帯の長波長側の端部（５７５ｎｍ付近）で、Ｓ偏光の特性（図２０の線Ｓを参照）とＰ偏光の特性（図２０の線Ｐを参照）が一致している。つまり、反射帯の長波長側の端部ではＳ偏光とＰ偏光で光学特性に分離がなく、端部の波長が一致している。このため、光が斜めに入射する場合であっても、反射帯の長波長側の端部における入射光全体に対する特性（図２０の線ＲＮＤを参照）の急峻さが維持されている。従って、多層膜フィルター８０は、入射光に対して斜めに配置されるダイクロイックミラーとして好適である。
【０１４９】
なお、図１９及び図２０に示される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。また、新規反射帯で得られるＳ偏光とＰ偏光で反射帯端部の波長が一致する性質は、従来技術に係る多層膜フィルターでは得られない非常に有用な性質である。つまり、多層膜フィルター８０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、ダイクロイックミラーとして所望の特性を実現している。
【実施例７】
【０１５０】
図２１は、本実施例に係る多層膜フィルターの構成を示す概略図である。図２２は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
図２１（ａ）に示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター９０は、Ｈ層とＬ層が交互に積層された多層膜部９１と、整合部９２を含んでいる。また、多層膜フィルター９０は、両面研磨平行平板である透明な基板９４の主成膜面に形成されていて、基板９４の裏面には反射防止膜９５が形成されている。
【０１５１】
なお、高屈折率材料、低屈折率材料は、それぞれＴａ２Ｏ５、ＳｉＯ２であり、Ｈ層及びＬ層は、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）を用いて形成される。また、基板９４の材料は、ＢＫ７であり、反射防止膜９５は、ＭｇＦ２からなる単層である。
【０１５２】
多層膜フィルター９０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.288H 0.478L 0.367H 0.531L (0.6H 0.35L 0.4H 0.65L)40 0.326H 0.542L 0.149H 1.946L／空気
設計基準波長λ０＝600nm（主反射波長λＭ＝λ０／２）
上記膜構成で示されるように、多層膜部９１は、基本構成９３が積層された構造体であり、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１５３】
図２１（ｂ）に示されるように、基本構成９３は、第１の光学膜厚ｔ１を有する第１の層９６と、第１の層９６に積層される第２の光学膜厚ｔ２を有する第２の層９７と、第２の層９７に積層される第３の光学膜厚ｔ３を有する第３の層９８と、第３の層９８に積層される第４の光学膜厚ｔ４を有する第４の層９９とからなる。
【０１５４】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３、第４の光学膜厚ｔ４、４層の合計光学膜厚ｔｃは、以下のとおりである。
ｔ１＝０．６λ０／４、ｔ２＝０．３５λ０／４、
ｔ３＝０．４λ０／４、ｔ４＝０．６５λ０／４、ｔｃ＝λ０／２
また、上記膜構成で示されるように、整合部９２は、多層膜フィルター９０の反射帯の周辺に生じるリップルを抑制するための１層以上の整合層を含む。整合層もＨ層やＬ層と同様の材料からなる。
【０１５５】
図２２で示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター９０では、反射幅６３ｎｍの反射帯が設計基準波長λ０（６００ｎｍ）付近に形成される。このため、多層膜フィルター２０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１５６】
なお、６００ｎｍ付近に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター９０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例８】
【０１５７】
図２３は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
本実施例に係る多層膜フィルター１００は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために、整合部に含まれる整合層の層数を増やしている点を除いて、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様である。
【０１５８】
多層膜フィルター１００の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.316H 0.54L 0.363H 0.567L 0.641H 0.413L 0.522H 0.435L 0.758H 0.382L 0.524H 0.364L 0.729H 0.282L 0.475H 0.351L (0.6H 0.35L 0.4H 0.65L)34 0.369H 0.573L 0.309H 0.788L 0.399H 0.623L 0.279H 0.851L 0.475H 0.532L 0.494H 0.412L 0.812H 0.429L 0.322H 1.322L／空気
設計基準波長λ０＝600nm（主反射波長λＭ＝λ０／２）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体であり、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。なお、基本構成は、実施例７に係る多層膜フィルター９０の基本構成と同じである。
【０１５９】
図２３で示されるように、多層膜フィルター１００では、反射幅６２ｎｍの反射帯が設計基準波長λ０（６００ｎｍ）付近に形成される。このため、多層膜フィルター１００は、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様に、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１６０】
さらに、多層膜フィルター１００では、整合層による細かな膜厚調整により反射帯近傍の透過帯に生じるリップルが抑制されているため、多層膜フィルター９０と比べて、透過特性が改善している。従って、多層膜フィルター１００は、さらに高い有用性を有する。
【０１６１】
なお、６００ｎｍ付近に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター１００は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例９】
【０１６２】
図２４は、本実施例に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図２５は、本実施例に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図２６は、本実施例に係る多層膜フィルターの入射角毎の分光透過率特性を示す図である。なお、図２５は、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。図２６は、入射角０度、入射角３０度、入射角４５度、及び入射角６０度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１６３】
本実施例に係る多層膜フィルター１１０は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために、厳密に周期的な膜厚構造を有さず緩やかに周期的な膜厚構造を有している点を除いて、実施例８に係る多層膜フィルター１００と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例８に係る多層膜フィルター１００と同様である。
【０１６４】
多層膜フィルター１１０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.248H 0.592L 0.353H 0.543L 0.633H 0.392L 0.551H 0.406L 0.755H 0.374L 0.505H 0.399L 0.703H 0.368L 0.442H 0.443L 0.641H 0.4L 0.406H 0.551L 0.6H 0.438L 0.388H 0.558L 0.627H 0.393L 0.399H 0.535L 0.627H 0.357L 0.404H 0.57L 0.6H 0.357L 0.407H 0.629L 0.586H 0.37L 0.41H 0.638L 0.593H 0.362L 0.405H 0.639L 0.593H 0.357L 0.404H 0.644L 0.596H 0.356L 0.403H 0.647L 0.599H 0.352L 0.401H 0.647L 0.598H 0.35L 0.4H 0.651L 0.602H 0.349L 0.4H 0.651L 0.601H 0.348L 0.398H 0.653L 0.602H 0.347L 0.398H 0.654L 0.603H 0.346L 0.397H 0.654L 0.603H 0.345L 0.397H 0.655L 0.604H 0.345L 0.397H 0.655L 0.604H 0.344L 0.397H 0.655L 0.604H 0.344L 0.397H 0.655L 0.605H 0.344L 0.397H 0.655L 0.604H 0.344L 0.397H 0.654L 0.604H 0.345L 0.399H 0.654L 0.604H 0.346L 0.398H 0.652L 0.602H 0.346L 0.4H 0.651L 0.603H 0.347L 0.401H 0.65L 0.6H 0.35L 0.4H 0.648L 0.601H 0.35L 0.404H 0.645L 0.598H 0.354L 0.403H 0.646L 0.593H 0.357L 0.407H 0.635L 0.592H 0.355L 0.399H 0.656L 0.517H 0.379L 0.385H 0.687L 0.51H 0.374L 0.432H 0.676L 0.528H 0.4L 0.413H 0.676L 0.529H 0.382L 0.45H 0.591L 0.573H 0.397L 0.407H 0.771L 0.395H 0.676L 0.251H 0.79L 0.56H 0.406L 0.615H 0.262L 1.022H 0.375L 0.336H 1.254L／空気
設計基準波長λ０＝600nm（主反射波長λＭ＝λ０／２程度）
上記膜構成で示されるように、多層膜フィルター１１０では、厳密に周期的な膜厚構造を有しないため、多層膜部と整合部を明確に区別することはできない。しかしながら、多層膜フィルター１１０は、実質的には４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１６５】
即ち、多層膜フィルター１１０には、第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される第４の範囲ｒ４の光学膜厚を有する第４の層とからなる基本構成を見出し得る。
【０１６６】
第１の範囲ｒ１の光学膜厚の中心値である第１の光学膜厚ｔ１、第２の範囲ｒ２の光学膜厚の中心値である第２の光学膜厚ｔ２、第３の範囲ｒ３の光学膜厚の中心値である第３の光学膜厚ｔ３、第４の範囲ｒ４の光学膜厚の中心値である第４の光学膜厚ｔ４は、それぞれ異なる。４層の合計光学膜厚ｔｃは、およそλ０／２である。
【０１６７】
図２４で示されるように、多層膜フィルター１１０では、光が垂直に入射する場合には、反射幅６２ｎｍの反射帯が設計基準波長λ０（６００ｎｍ）付近に形成される。このため、多層膜フィルター１１０は、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様に、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１６８】
さらに、多層膜フィルター１１０では、緩やかに周期的な膜厚構造による細かな膜厚調整により反射帯近傍の透過帯に生じるリップルが抑制されているため、多層膜フィルター９０と比べて、透過特性が改善している。従って、多層膜フィルター１１０は、さらに高い有用性を有する。
【０１６９】
また、図２５に示されるように、多層膜フィルター１１０では、光が４５度の入射角で入射する場合には、光が垂直に入射する場合に比べて、分光透過率特性が全体的に短波長側に移動している。また、Ｓ偏光とＰ偏光で分光透過率特性が異なっている。
【０１７０】
しかしながら、多層膜フィルター１１０では、反射帯の短波長側の端部で、Ｓ偏光の特性（図２５の線Ｓを参照）とＰ偏光の特性（図２５の線Ｐを参照）に分離がなく、端部の波長が一致している。つまり、Ｓ偏光とＰ偏光の反射帯端部の波長が一致している。このため、光が入射角４５度で入射する場合であっても、反射帯の短波長側の端部における入射光全体に対する特性（図２５の線ＲＮＤを参照）の急峻さが維持されている。
【０１７１】
また、このような性質は、図２６に示されるように、入射角によらず維持されている。つまり、入射角０度、３０度、４５度、６０度で入射する光に対する分光透過率特性（それぞれ、図２６の線ＲＮＤ０、線ＲＮＤ３０、線ＲＮＤ４５、線ＲＮＤ６０を参照）のいずれも、反射帯の短波長側の端部で急峻である。
【０１７２】
従って、多層膜フィルター１１０は、入射光に対して斜めに配置されるダイクロイックミラーとして好適である。また、反射波長を変更することができるマイナスフィルターとしても好適である。
【０１７３】
なお、図２４、図２５、及び図２６に示される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。また、新規反射帯で得られるＳ偏光とＰ偏光で反射帯端部の波長が一致する性質は、従来技術に係る多層膜フィルターでは得られない非常に有用な性質である。つまり、多層膜フィルター１１０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとダイクロイックミラーとのいずれとしても所望の特性を実現している。
【実施例１０】
【０１７４】
図２７は、本実施例に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。なお、図２７は、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１７５】
本実施例に係る多層膜フィルター１２０は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために整合部に含まれる整合層の層数を増やしている点と、基板の裏面に形成される反射防止膜が４５度で入射する可視光域の光の反射を防止するように構成されている点を除いて、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様である。
【０１７６】
多層膜フィルター１２０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.131H 0.223L 1.065H 1.115L 0.908H 1.06L 0.932H 1.07L 0.851H 1.095L 0.964H 1.11L 0.84H 1.133L 0.968H 1.097L 0.781H 1.14L 0.982H 1.102L 0.769H 1.169L (1H 1.1L 0.7H 1.2L)10 0.995H 1.099L 0.725H 1.169L 0.994H 1.084L 0.758H 1.152L 0.982H 1.091L 0.824H 1.137L 0.969H 1.033L 0.816H 1.043L 0.865H 1.064L 0.936H 1.697L／空気
設計基準波長λ０＝1050nm（主反射波長λＭ＝λ０）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体であり、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１７７】
図２７で示されるように、多層膜フィルター１２０では、狭い反射帯が４００ｎｍ付近、４９０ｎｍ付近、６４０ｎｍ付近に形成される。また、それぞれの反射帯は、少なくともその反射帯の一方の端部でＳ偏光の特性とＰ偏光の特性が一致している。このため、反射帯の少なくとも一方の端部における入射光全体に対する特性の急峻さが維持されている。
【０１７８】
従って、広く用いられている４０５ｎｍレーザー、４８８ｎｍレーザー、６３８ｎｍレーザーのレーザー光を反射し、他の帯域の光を透過するマルチバンドのダイクロイックミラーとして好適である。上記の３波長のレーザーは、特に、バイオ分野において最も一般的に利用されるレーザーである。このため、多層膜フィルター１２０は、蛍光色素を使用する分析機器に用いられるマルチバンドのダイクロイックミラーとして特に好適である。
【０１７９】
なお、主反射帯は、垂直に光が入射する場合には、設計基準波長（１０５０ｎｍ）近傍に形成されるが、光が入射角４５度で入射する場合には、９６０ｎｍ付近に形成される。従って、図２７に示される反射帯のうち、４００ｎｍ付近、６４０ｎｍ付近に形成される
反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。また、４９０ｎｍ付近に形成される反射帯は、２次反射帯に相当する反射帯である。即ち、多層膜フィルター１２０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マルチバンドのダイクロイックミラーとしても所望の特性を実現している。
【実施例１１】
【０１８０】
図２８は、本実施例に係る光学部品の、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図２９、図３０、及び図３１は、本実施例に係る光学部品の、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。なお、図２９、図３０、図３１は、それぞれ入射角３０度、４５度、６０度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１８１】
本実施例に係る光学部品１３０は、両面研磨平行平板である透明な基板を挟んで、第１の多層膜フィルターと、第２の多層膜フィルターとを含んでいる。
第１の多層膜フィルター及び第２の多層膜フィルターは、それぞれＨ層とＬ層が交互に積層された複数の多層膜部と、整合部を含んでいる。なお、第１の多層膜フィルターは、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部と、２層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含んでいる。一方、第２の多層膜フィルターは、２層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部のみを含んでいる。このため、第１の多層膜フィルターは、本実施例に係る多層膜フィルターであり、第２の多層膜フィルターは、従来技術に係る多層膜フィルターである。
【０１８２】
なお、高屈折率材料、低屈折率材料は、それぞれＴａ２Ｏ５、ＳｉＯ２であり、Ｈ層及びＬ層は、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）を用いて形成される。また、基板の材料は、合成石英（ＢＫ７）である。
【０１８３】
第１の多層膜フィルターの膜構成、及び、設計基準波長λ１は、以下のとおりである。
基板／1.167H 1.123L 0.977H 0.927L 1.056H 1.057L 0.911H 0.889L 1.064H 1.096L 0.888H 0.82L 1.125H 1.056L 0.961H 0.737L (1.16H 1.026L 1.026H 0.8L)34 1.192H 1.005L 0.917H 1.019L 1.119H 0.976L 1.062H 1.078L 1.25H 1.137L 1.409H 1.199L 1.41H 1.158L 1.424H 1.124L (1.433H 1.136L)28 1.405H 1.093L 1.411H 1.175L 1.396H 1.188L 1.345H 1.153L 1.279H 1.329L 1.305H 1.285L 1.08H 1.42L 1.845H 0.812L／空気
設計基準波長λ１＝８７０nm
【０１８４】
第２の多層膜フィルターの膜構成、及び、設計基準波長λ２は、以下のとおりである。
基板／2.557H 1.73L 0.456H 0.736L 1.138H 0.794L 0.903H 0.901L (0.89H 0.905L)8 0.882H 0.905L 0.964H 0.84L 0.779H 1.047L 3.064H 1.055L 2.94H 1.092L 2.989H 1.073L 2.986H 1.085L (3H 1.1L)12 2.979H 1.097L 2.953H 1.167L 2.88H 1.214L 2.778H 1.366L 2.498H 1.833L 2.914H 0.439L 3.521H 1.448L／空気
設計基準波長λ２＝522nm
また、上記膜構成で示されるように、第１の多層膜フィルターの整合部及び第２の多層膜フィルターの整合部は、それぞれ反射帯の周辺に生じるリップルを抑制するために多数の整合層を含んでいる。
【０１８５】
図２８で示されるように、光学部品１３０では、長波長のみを透過する急峻な分光透過率特性が実現されている。また、図２９から図３１で示されるように、光学部品１３０では、光が斜めから入射する場合でも、Ｐ偏光とＳ偏光での分光透過率特性の相違が極めて小さい。このため、光学部品１３０は、入射光に対して斜めに配置されるダイクロイックミラーとしても、ロングパスフィルターとしても好適である。
【０１８６】
なお、このような性質は、従来技術に係る多層膜フィルターである第２の多層膜フィルターでは実現し得ない。これは、主に、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む第１の多層膜フィルターによって実現されている。つまり、光学部品１３０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造によりダイクロイックミラーとしても、ロングパスフィルターとしても所望の特性を実現している。
【０１８７】
以下、上述した実施例１から実施例１１に開示される多層膜フィルターを用いた蛍光顕微鏡について説明する。
【実施例１２】
【０１８８】
図３２は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。図３２に例示される蛍光顕微鏡１４０は、観察光路上に、上述した実施例で開示されるような、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター（多層膜フィルター１４６ａ、多層膜フィルター１４６ｂ）が配置された蛍光顕微鏡である。蛍光顕微鏡１４０は、多層膜フィルターにより検出波長帯及びその幅を任意に変更することができる。
【０１８９】
蛍光顕微鏡１４０は、励起光を射出する光源１４１と、照明レンズ１４２と、励起フィルター１４３と、励起光を反射し蛍光を透過するダイクロイックミラー１４４と、試料Ｓに励起光を照射する対物レンズ１４５と、多層膜フィルター群１４６（多層膜フィルター１４６ａ、多層膜フィルター１４６ｂ）と、レンズ１４７と、プリズム１４８と、カメラ１４９を含んでいる。
【０１９０】
多層膜フィルター群１４６を構成する多層膜フィルター１４６ａ及び多層膜フィルター１４６ｂの各々は、光軸に対する傾きが変更可能に配置されている。また、各々、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有しているため、入射角の変更により分光透過率特性の急峻さを維持しながら透過帯を移動させることができる。この性質を利用することで、多層膜フィルター群１４６は全体として、透過帯が形成される波長帯域及びその幅を任意に変更することができるバンドパスフィルターとして機能する。
【０１９１】
試料Ｓとしては、例えば、発生・再生研究で使用される、ゼブラフィッシュ、ショウジョウバエ、組織スライス、脳スライスなどの比較的厚い試料が用いられる。
光源１４１から射出された励起光は、照明レンズ１４２で略平行光束に変換されて、励起フィルター１４３に入射する。励起フィルター１４３は、試料Ｓ中の蛍光物質の励起に必要な波長帯域の光のみを選択的に透過させる。これにより、励起に必要な波長帯域の光のみが、ダイクロイックミラー１４４、対物レンズ１４５、及びカバーガラスＣを介して、試料Ｓに照射されて、蛍光物質が励起される。
【０１９２】
試料Ｓ中の蛍光物質から生じた蛍光は、対物レンズ１４５を介してダイクロイックミラーに入射する。ダイクロイックミラー１４４は、蛍光とともに入射する試料Ｓ等を反射した励起光を反射し、蛍光のみを透過させる。ただし、蛍光には、試料Ｓ以外から生じる蛍光（自家蛍光）も含まれている。
【０１９３】
多層膜フィルター群１４６に入射した蛍光は、多層膜フィルター群１４６で自家蛍光が効率よく取り除かれる。そして、自家蛍光が取り除かれた蛍光が、レンズ１４７、プリズム１４８を介して、カメラ１４９に入射し、Ｓ／Ｎ比の良好な信号により蛍光画像が形成される。
【０１９４】
以下、図３３を参照しながら、多層膜フィルター群１４６による自家蛍光の除去方法について、具体的に説明する。
図３３は、バンドパスフィルターとして機能する多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂの透過率特性を示した図である。図３３（ａ）は、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂが光軸に対して垂直に配置されている場合の特性を示し、図３３（ｂ）は、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂの一方が光軸に対して傾いて配置されている場合の特性を示している。
【０１９５】
なお、図３３では、説明を簡略化するため、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂが同じ分光透過率特性を有する場合を例示したが、特にこれに限られない。多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂは異なる分光透過率特性と有してもよい。
【０１９６】
図３３（ａ）に例示されるように、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂが光軸に垂直に配置されている場合には、互いの分光透過率特性が一致しているため、多層膜フィルター群１４６全体としての透過帯ＴＢは、多層膜フィルター１４６ａ、多層膜フィルター１４６ｂのそれぞれの透過帯と一致する。
【０１９７】
一方で、図３３（ｂ）に例示されるように、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂの一方（ここでは、多層膜フィルター１４６ｂ）が光軸に対して傾いて配置されている場合には、多層膜フィルター（多層膜フィルター１４６ｂ）の特性が短波長側に移動するため、互いの分光透過率特性が一致しない。多層膜フィルター群１４６全体としての透過帯ＴＢは、多層膜フィルター１４６ａの透過帯と多層膜フィルター１４６ｂの透過帯が重なっている波長帯域のみとなるため、透過帯が狭くなる。
【０１９８】
このように、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂの傾きをそれぞれ調整することで、任意の波長帯域に任意の帯域幅の透過帯を形成することができる。通常、検出対象とする蛍光はある特定の波長帯域Ｆを有するのに対して、自家蛍光はより広い波長帯域を有している。このため、透過帯の幅や形成される位置を制御することで、自家蛍光を効率よく取り除くことが可能である。
【０１９９】
従って、本実施例に係る蛍光顕微鏡１４０によれば、自家蛍光を効率よく取り除くことができる。このため、ノイズの少ない蛍光画像を形成することができる。
なお、ここでは、一方の多層膜フィルターのみを傾ける例を示したが、特にこれに限られない。両方の多層膜フィルターを傾けても良い。両方の多層膜フィルターを傾けることで、光軸に対して垂直に配置されている場合に形成される透過帯に制限されることなく、任意の波長帯域に任意の帯域幅の透過帯を形成することができる。
【０２００】
また、ここでは、多層膜フィルターを２つ用いる例を示したが特にこれに限られず、多層膜フィルターは１つだけであってもよい。その場合でも、任意の波長帯域に透過帯を形成することができる。ただし、帯域幅は制御できないが、予め最適化された透過帯幅を有する多層膜フィルターが配置されることが望ましい。
【実施例１３】
【０２０１】
図３４は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。図３４に例示される蛍光顕微鏡１５０では、照明光路上に、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター１５１が配置されていて、励起フィルターとして機能している。
【０２０２】
蛍光顕微鏡１５０は、励起光を射出する光源１４１と、照明レンズ１４２と、多層膜フィルター１５１と、レンズ１５２と、視野絞り１５３と、レンズ１５４と、励起光を反射し蛍光を透過するダイクロイックミラー１４４と、試料Ｓに励起光を照射する対物レンズ１４５と、バリアフィルター１５５と、レンズ１４７と、プリズム１４８と、カメラ１４９を含んでいる。
【０２０３】
多層膜フィルター１５１は、光軸に対する傾きが変更可能に配置されている。また、多層膜フィルター１５１は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有しているため、入射角の変更により分光透過率特性の急峻さを維持しながら透過帯を移動させることができる。
【０２０４】
一般に、ダイクロイックミラーやバリアフィルターの反射帯と透過帯の境界部分（以降、立ち上がり波長帯域と記す。）には、ある程度の幅（以降、公差と記す。）がある。このため、蛍光フィルタセット（ダイクロイックミラー、バリアフィルター、及び励起フィルター）は、公差を踏まえて設計される。つまり、通常、励起フィルターは、さまざまなダイクロイックミラー、バリアフィルターに対応するため、公差を大きめに想定して設計される。このため、ダイクロイックミラーやバリアフィルターの透過帯と励起フィルターの透過帯の間に必要以上に大きな間隔が生じ、その結果、励起光の照明効率が低下する。
【０２０５】
しかしながら、本実施例に係る蛍光顕微鏡１５０では、多層膜フィルター１５１の光軸に対する傾きを変更することで、分光透過率特性の急峻さを維持しながら多層膜フィルター１５１の透過帯を移動させることができる。このため、ダイクロイックミラー１４４とバリアフィルタ１５５の透過帯と多層膜フィルター１５１の透過帯の間の間隔を、最小限に抑えることができる。
【０２０６】
従って、本実施例に係る蛍光顕微鏡１５０によれば、励起光の照明効率を向上させることが可能であり、より明るい蛍光画像を形成することができる。
【実施例１４】
【０２０７】
図３５は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。図３５に例示される蛍光顕微鏡１６０では、検出光路上に、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター１７２が配置されていて、バンドパスフィルターとして機能している。
【０２０８】
蛍光顕微鏡１６０は、レーザー１６１と、コリメータレンズ１６２と、レーザー光を反射し励起光を透過するダイクロイックミラー１６３と、試料Ｓを走査するガルバノミラー１６４と、瞳投影レンズ１６５と、結像レンズ１６６と、ミラー１６７と、試料Ｓに励起光を照射する対物レンズ１６８と、蛍光を集光する共焦点レンズ１６９と、共焦点レンズ１６９の焦点位置にピンホールを有する共焦点絞り１７０と、ミラー１７１と、多層膜フィルター１７２、フォトマルチプライヤー１７３と、を含む走査型共焦点レーザー顕微鏡である。
【０２０９】
多層膜フィルター１７２は、光軸に対する傾きが変更可能に配置されている。また、多層膜フィルター１７２は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有しているため、入射角の変更により分光透過率特性の急峻さを維持しながら透過帯を移動させることができる。
【０２１０】
このため、蛍光顕微鏡１６０では、多層膜フィルター１７２の光軸に対する傾きを変更することで、さまざまな蛍光波長の蛍光を励起光から有効に分離することができる。
従って、本実施例に係る蛍光顕微鏡１６０によれば、蛍光波長の異なるさまざまな蛍光物質にバンドパスフィルターを交換することなく対応することができる。
【実施例１５】
【０２１１】
図３６は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。図３６に例示される蛍光顕微鏡１８０では、検出光路上に、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター１８１が配置されていて、極狭い透過帯を有するマイナスフィルター（ノッチフィルター）として機能している。
【０２１２】
蛍光顕微鏡１８０は、レーザー１６１と、コリメータレンズ１６２と、レーザー光を反射し励起光を透過するダイクロイックミラー１６３と、試料Ｓを走査するガルバノミラー１６４と、瞳投影レンズ１６５と、結像レンズ１６６と、ミラー１６７と、試料Ｓに励起光を照射する対物レンズ１６８と、多層膜フィルター１８１と、蛍光を集光する共焦点レンズ１６９と、共焦点レンズ１６９の焦点位置にピンホールを有する共焦点絞り１７０と、入射光を平行光束に変換するレンズ１８２と、回折格子１８３と、集光レンズ１８４と、分光スリット１８５と、フォトマルチプライヤー１７３と、を含む、分光検出機能を有する走査型共焦点レーザー顕微鏡である。
【０２１３】
蛍光顕微鏡１８０では、回折格子１８３が回転可能に配置されている。このため、回折格子１８３で分光された各波長の回折光の集光位置は、回折格子１８３の回転角によって変化する。また、分光スリット１８５も検出対象の波長帯域に応じて移動する。このため、任意の波長帯域の蛍光を、フォトマルチプライヤー１７３で検出することができる。
【０２１４】
多層膜フィルター１８１は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有しているため、極狭い反射帯を形成することができる。また、ダイクロイックミラー１６３と共焦点レンズ１６９の間の平行光束中に配置されているため、多層膜フィルター１８１は、最も良好な分光透過率特性を示す。このため、蛍光を遮断することなくレーザー光のみを効率良く排除することができる。
【０２１５】
従って、本実施例に係る蛍光顕微鏡１８０によれば、蛍光画像の明るさを低下させることなく、効率よくレーザー光を排除することができる。
【符号の説明】
【０２１６】
１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１４６ａ、１４６ｂ、１５１、１７２、１８１・・・多層膜フィルター、１４６・・・多層膜フィルター群、２１、９１・・・多層膜部、２２、９２・・・整合部、２３、９３・・・基本構成、２４、９４・・・基板、２５、９５・・・反射防止膜、２６ａ、９６・・・第１の層、２７ａ、９７・・・第２の層、２８ａ、９８・・・第３の層、２６ｂ、９９・・・第４の層、２７ｂ・・・第５の層、２８ｂ・・・第６の層、１３０・・・光学部品、Ｓ・・・試料、Ｃ・・・カバーガラス、１４０、１５０、１６０、１８０・・・蛍光顕微鏡、１４１・・・光源、１４２・・・照明レンズ、１４３・・・励起フィルター、１４４、１６３・・・ダイクロイックミラー、１４５、１６８・・・対物レンズ、１４７、１５２、１５４、１８２・・・レンズ、１４８・・・プリズム、１４９・・・カメラ、１５３・・・視野絞り、１５５・・・バリアフィルター、１６１・・・レーザー、１６２・・・コリメータレンズ、１６４・・・ガルバノミラー、１６５・・・瞳投影レンズ、１６６・・・結像レンズ、１６７、１７１・・・ミラー、１６９・・・共焦点レンズ、１７０・・・共焦点絞り、１７３・・・フォトマルチプライヤー、１８３・・・回折格子、１８４・・・集光レンズ、１８５・・・分光スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜フィルター、及び、それを用いた蛍光顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光観察で検出される蛍光は一般に励起光に比べて微弱であるため、蛍光顕微鏡では、波長の違いを利用して蛍光は励起光から効率よく分離される。この分離には一般に、マイナスフィルターやダイクロイックミラーなどの光学フィルターが用いられる。このため、光学フィルターは、蛍光顕微鏡の性能を左右する重要な光学素子である。
【０００３】
屈折率の異なる薄膜を積層してなる多層膜構造は、層間の境界で生じる反射光と透過光が干渉することでさまざまな光学特性を実現し得ることが知られていて、前記光学フィルターとして好適である。このため、従来から、多層膜構造を用いてさまざまな光学特性を実現する光学フィルター（以降、多層膜フィルターと記す。）が提案されている。
【０００４】
このように光学フィルターの高性能化は進んでいるが、その一方で、光学フィルターに対する要求の高度化には著しいものがある。例えば、マイナスフィルターを例にすると、以下のようなものがある。
【０００５】
最近の分子生物学研究においては、生きた細胞の動的挙動を観察するニーズが高くなったことから、蛍光物質の励起や観察に用いる光とは別に、細胞を操作するための光（以降、操作光と記す。）や、細胞に刺激を与えてその反応を見るための光（以降、刺激光と記す。）を使用することがある。このような場合には、操作光や刺激光を阻止し、他の波長の光を効率よく透過する、マイナスフィルターが求められる。
【０００６】
また、同様の分野において、蛍光物質の励起に複数の波長の光を用いることで、複数の種類の蛍光を同時に検出して、細胞内の相互作用や複数の観察対象の配置を正確に観察したいというニーズもある。このような場合にも、励起光を阻止しながら、励起光よりも短い波長と長い波長の両方を効率よく透過する、マイナスフィルターが求められる。
【０００７】
どちらの場合にも、マイナスフィルターには、阻止または反射する光の波長帯域（以降、反射帯と記す。）の幅が十分に狭いことが求められる。
さらに最近では、光通信分野，照明分野，ディスプレイ分野などの産業技術分野でも、マイナスフィルターへの需要が増加している。これは、様々な産業機器の光源として、狭い発光波長帯域をもつLEDやレーザーが広く用いられるようになっていることと関係している。このため、これらの光源が使用される様々な産業技術分野でも、これら光源のもつ狭い波長帯域のみ阻止する、若しくは透過率を調整するマイナスフィルターが求められている。
【０００８】
これらの要求に対して、マイナスフィルターとして機能する以下のような多層膜フィルターが提案されている。
特許文献１では、屈折率差のある２つの材料が積層された多層膜フィルターが開示されている。特許文献１に開示される多層膜フィルターは、２つの材料の屈折率差を小さくすることで、狭い反射帯を有するマイナスフィルターとして機能する。
【０００９】
特許文献２では、相対的に屈折率の高い誘電体薄膜と相対的に屈折率の低い誘電体薄膜が交互に積層された多層膜フィルターが開示されている。特許文献２に開示される多層膜フィルターは、２種類の誘電体薄膜の光学膜厚を等しくすることで生じる高次反射（主に３次反射）を利用することで、狭い反射帯を有するマイナスフィルターとして機能する。
【００１０】
特許文献３では、高屈折率層と低屈折率層が交互に積層された多層膜フィルターが開示されている。特許文献３で開示される多層膜フィルターは、異なる屈折率を有する材料を積層する点は特許文献１及び特許文献２と同様である。しかしながら、特許文献３で開示される多層膜フィルターは、低屈折率層の光学膜厚と高屈折率層の光学膜厚を異ならせることで形成される第２次反射帯を用いることで、狭い反射帯を有するマイナスフィルターとして機能する。
【００１１】
特許文献４では、さまざまな屈折率を有する材料からなる薄膜が積層された多層膜フィルターが開示されている。特許文献４に開示される多層膜フィルターは、狭い反射帯に加えて、広い透過帯を有するマイナスフィルターとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−３１９７２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５３３２号公報
【特許文献３】特開２００６−０２３４７１号公報
【特許文献４】特開２００６−０８５０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示される多層膜フィルターは、反射帯幅が積層される薄膜の屈折率差に依存している。このため、使用できる薄膜材料の制限から反射帯幅を自由に選択し得ない。また、反射帯幅を十分に狭くするためには、製造時に制御が困難なほど小さな屈折率差を高精度に制御しなければならない。このため、実際の製造は困難である。
【００１４】
特許文献２に開示される多層膜フィルターは、高次の反射帯で生じる高次反射を利用するため、隣接する反射帯との間隔が狭くなり、広い透過帯が確保できない。また、十分に狭い反射帯を形成するためにはより高次の反射（例えば、５次反射）を利用する必要があるが、隣接する反射帯がさらに近接するため、透過帯の幅が狭くなる。
【００１５】
特許文献３に開示される多層膜フィルターは、特許文献２に開示される多層膜フィルターに比べて、広い透過帯と狭い反射帯を確保することができる。しかしながら、用いられる第２次反射帯の前後の波長帯域に主反射帯と第３次反射帯が形成されるため、十分に広い透過帯を確保できない。
【００１６】
特許文献４に開示される多層膜フィルターは、狭い反射帯と広い透過帯を有する高性能なマイナスフィルターとして設計されうる。しかしながら、その設計に基づいて多層膜フィルターを製造する場合には、さまざまな屈折率を有する薄膜が必要であるが、現時点において、そのような薄膜の製造は、製造技術上非常に難易度が高く、安定した生産が難しい。また、従来の製造設備の流用は困難であり、専用の製造設備が必要となるため、製造コストが非常に高くなってしまう。
【００１７】
従って、特許文献１から特許文献４に開示される多層膜フィルターに関する技術では、狭い反射帯と広い透過帯を有する、従来の製造技術により製造可能な製造性の高いマイナスフィルターを提供することは困難であり、高度化した光学フィルターに対する要求を十分に満たすことはできない。
【００１８】
また、多層膜フィルターは、ダイクロイックミラーとしても構成されるが、ダイクロイックミラーでは、マイナスフィルターとは異なる要求が生じる。具体的には、マイナスフィルターは、通常、光が入射面に対して垂直に入射するように配置されるが、ダイクロイックミラーは、一般に、入射角が４５度となるように配置される。このため、ダイクロイックミラーには、マイナスフィルターと異なり、光が入射面に対して斜めに入射する場合に生じるＰ偏光とＳ偏光での分光透過率特性の相違を、使用波長帯域で可能な限り抑制することが求められる。
【００１９】
特許文献１から特許文献３に開示される多層膜フィルターは、いずれも、相対的に高い屈折率を有する層と相対的に低い屈折率を有する層が交互に積層されていて、上記２層の光学膜厚の比率もおよそ一定である。このような２層を一組とした繰り返し構造では、Ｐ偏光とＳ偏光での分光透過率特性の相違を完全に排除することはできない。また、特許文献４では、Ｐ偏光とＳ偏光での分光透過率特性の相違を抑制する技術は開示されていない。
【００２０】
従って、特許文献１から特許文献４に開示される多層膜フィルターに関する技術では、使用波長帯域でＰ偏光に対する分光透過率特性とＳ偏光に対する分光透過率特性が一致するダイクロイックミラーを提供することは困難であり、高度化した光学フィルターに対する要求を十分に満たすことはできない。
【００２１】
このように、従来の多層膜フィルターは、光学フィルターに対する高度化した要求を十分に満たすことができないため、要求を満たしうる多層膜フィルターの新たな構造が求められている。
【００２２】
以上のような実情を踏まえ、本発明では、光学フィルターとして所望の特性を実現し得る構造を有する多層膜フィルター、及び、それを用いた蛍光顕微鏡を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の第１の態様は、第１の材料からなる層と第１の材料と屈折率の異なる第２の材料からなる層が交互に積層される多層膜部を含み、多層膜部は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜フィルターを提供する。
【００２４】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜フィルターを提供する。
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、第１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される、第１の光学膜厚を有する第４の層と、第４の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第５の層と、第５の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第６の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、及び第３の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる多層膜フィルターを提供する。
【００２５】
本発明の第４の態様は、第２の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、第１の範囲の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される、第１の範囲の光学膜厚を有する第４の層と、第４の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第５の層と、第５の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第６の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、第１の範囲の光学膜厚の中心値を第１の光学膜厚とし、第２の範囲の光学膜厚の中心値を第２の光学膜厚とし、第３の範囲の光学膜厚の中心値を第３の光学膜厚とすると、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、及び第３の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる多層膜フィルターを提供する。
【００２６】
本発明の第５の態様は、第３の態様または第４の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、第３の光学膜厚のうちの２つの光学膜厚は、略等しい多層膜フィルターを提供する。
【００２７】
本発明の第６の態様は、第３の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の多層膜フィルターにおいて、基準波長をλとし、第１の光学膜厚をｔ１とし、第２の光学膜厚をｔ２とし、第３の光学膜厚をｔ３とし、λ＝４×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）の条件を満たすとき、垂直に入射する光に対して基準波長近傍に反射帯を有する多層膜フィルターを提供する。
【００２８】
本発明の第７の態様は、第３の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の多層膜フィルターにおいて、基準波長をλとし、第１の光学膜厚をｔ１とし、第２の光学膜厚をｔ２とし、第３の光学膜厚をｔ３とし、λ＝４×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）の条件を満たすとき、垂直に入射する光に対して基準波長の１／５倍の波長近傍に反射帯を有する多層膜フィルターを提供する。
【００２９】
本発明の第８の態様は、第６の態様または第７の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜フィルターは、第６の態様または第７の態様に記載の反射帯を利用するマイナスフィルターである多層膜フィルターを提供する。
【００３０】
本発明の第９の態様は、第６の態様または第７の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜フィルターは、第６の態様または第７の態様に記載の反射帯を利用するダイクロイックミラーである多層膜フィルターを提供する。
【００３１】
本発明の第１０の態様は、第１の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜フィルターを提供する。
本発明の第１１の態様は、第１０の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、第１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される、第４の光学膜厚を有する第４の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、第３の光学膜厚、及び第４の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる多層膜フィルターを提供する。
【００３２】
本発明の第１２の態様は、第１０の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜部は、第１の範囲の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される、第４の範囲の光学膜厚を有する第４の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、第１の範囲の光学膜厚の中心値を第１の光学膜厚とし、第２の範囲の光学膜厚の中心値を第２の光学膜厚とし、第３の範囲の光学膜厚の中心値を第３の光学膜厚とし、第４の範囲の光学膜厚の中心値を第４の光学膜厚とすると、第１の光学膜厚、第２の光学膜厚、第３の光学膜厚、及び第４の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる多層膜フィルターを提供する。
【００３３】
本発明の第１３の態様は、第１１の態様または第１２の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、基準波長をλとし、第１の光学膜厚をｔ１とし、第２の光学膜厚をｔ２とし、第３の光学膜厚をｔ３とし、第４の光学膜厚をｔ４とし、λ＝２×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）の条件を満たすとき、垂直に入射する光に対して基準波長近傍に反射帯を有する多層膜フィルターを提供する。
【００３４】
本発明の第１４の態様は、第１１の態様または第１２の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、基準波長をλとし、第１の光学膜厚をｔ１とし、第２の光学膜厚をｔ２とし、第３の光学膜厚をｔ３とし、第４の光学膜厚をｔ４とし、λ＝２×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）の条件を満たすとき、垂直に入射する光に対して基準波長の１／３倍の波長近傍に反射帯を有する多層膜フィルターを提供する。
【００３５】
本発明の第１５の態様は、第１３の態様または第１４の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜フィルターは、第１３の態様または第１４の態様に記載の反射帯を利用するマイナスフィルターである多層膜フィルターを提供する。
【００３６】
本発明の第１６の態様は、第１３の態様または第１４の態様に記載の多層膜フィルターにおいて、多層膜フィルターは、第１３の態様または第１４の態様に記載の反射帯を利用するダイクロイックミラーである多層膜フィルターを提供する。
【００３７】
本発明の第１７の態様は、第１の態様乃至第１６の態様のいずれか１つに記載の多層膜フィルターにおいて、斜めに入射する入射光に含まれるＰ偏光に対する透過率特性と入射光に含まれるＳ偏光に対する透過率特性との相違が、所定の波長帯域で小さい多層膜フィルターを提供する。
【００３８】
本発明の第１８の態様は、第１の態様乃至第１７の態様のいずれか１つに記載の多層膜フィルターを含む蛍光顕微鏡を提供する。
本発明の第１９の態様は、第１８の態様に記載の蛍光顕微鏡において、多層膜フィルターは、検出光路に配置される蛍光顕微鏡を提供する。
【００３９】
本発明の第２０の態様は、第１８の態様に記載の蛍光顕微鏡において、多層膜フィルターは、照明光路に配置される蛍光顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、光学フィルターとして所望の特性を実現し得る構造を有する多層膜フィルター、及び、それを用いた蛍光顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、従来技術に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図２】図２は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図３】図３は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図４】図４は、５層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図５】図５は、６層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図６】図６は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、膜厚の差と、反射率及び反射帯幅との関係を説明するための図である。
【図７】図７は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、基本構成の積層回数と反射率の関係を説明するための図である。
【図８】図８は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、基本構成に含まれる全層の膜厚設定とリップルの発生パターンの関係を説明するための図である。
【図９】図９は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性と４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図１０】図１０は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性と従来技術に係る２つの多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【図１１】図１１は、実施例１に係る多層膜フィルターの構成を示す概略図である。
【図１２】図１２は、実施例１に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例２に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例３に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例４に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１６】図１６は、従来技術に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例５に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例５に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図１９】図１９は、実施例６に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２０】図２０は、実施例６に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２１】図２１は、実施例７に係る多層膜フィルターの構成を示す概略図である。
【図２２】図２２は、実施例７に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図２３】図２３は、実施例８に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図２４】図２４は、実施例９に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２５】図２５は、実施例９に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２６】図２６は、実施例９に係る多層膜フィルターの入射角毎の分光透過率特性を示す図である。
【図２７】図２７は、実施例１０に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２８】図２８は、実施例１１に係る光学部品の、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図２９】図２９は、実施例１１に係る光学部品の、入射角３０度で入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図３０】図３０は、実施例１１に係る光学部品の、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図３１】図３１は、実施例１１に係る光学部品の、入射角６０度で入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。
【図３２】図３２は、実施例１２に係る、多層膜フィルターを含む、蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。
【図３３】図３３は、全体としてバンドパスフィルターとして機能する複数の多層膜フィルターの透過率特性を示した図である。
【図３４】図３４は、実施例１３に係る、多層膜フィルターを含む、蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。
【図３５】図３５は、実施例１４に係る、多層膜フィルターを含む、蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。
【図３６】図３６は、実施例１５に係る、多層膜フィルターを含む、蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
まず、後述する各実施例に係る多層膜フィルターの特徴を明らかにするために、従来技術に係る多層膜フィルターの構成、及び、形成される反射帯について概説する。
従来技術に係る多層膜フィルターは、異なる屈折率を有する２つの材料が交互に積層された多層膜部を含み、多層膜部は、２層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。なお、２層を１周期とする周期的な膜厚構造とは、２層を１周期として層の膜厚が周期的に異なる構造をいう。すなわち、屈折率の周期と薄膜の周期はいずれも２層であり、多層膜部は、２層から成る基本構成が積層された構造体である。
【００４３】
このような多層膜フィルターに形成される反射帯やその反射帯が示す振る舞いについては、例えば、文献１（Alfred Thelen / Design of Optical Interference Coatings / McGraw-Hill Book Company (1989)），文献２（Ronald R. Willey / Practical Design and Production of Optical Thin Films / Marcel Dekker, Inc. (2002)），文献３（Philip W. Baumeister / Optical Coating Technology / SPIE Press (2004)）などで開示され、且つ、詳細に説明されている。
【００４４】
上記の文献では、以下の２点が明らかにされている。
第１に、任意の波長λの１／４に相当する膜厚（QWOT）で、第１の材料から成る層と、第１の材料と異なる屈折率を有する第２の材料から成る層とが交互に積層された多層膜フィルター（QWOT Stack）では、波長λを中心とした反射帯が形成されることが示されている。なお、反射帯は、阻止帯（Block Band）とも呼ばれる。この反射帯は、積層された２種類の材料の層から成る基本構成の積層回数が多い程、反射率が高くなる。また、第１の材料から成る層と第２の材料から成る層の屈折率差が大きい程、反射率が高く、反射帯の幅は広くなる。逆に、これらの屈折率差が小さい程、反射率は低く、反射帯の幅は狭くなる。
【００４５】
第２に、任意の波長λの１／４に相当する膜厚で、第１の材料から成る層と第２の材料から成る層とが交互に積層された多層膜フィルターでは、波長λの整数分の１の波長帯域にも反射帯が形成されうることが示されている。なお、波長λを中心に形成される上述した反射帯は主反射帯と呼ばれ、一方、波長λの整数分の１の波長帯域に形成される反射帯は高次反射帯と呼ばれる。また、高次反射帯のうち、特に、λ／２の波長帯域に形成される反射帯は２次反射帯、λ／３の波長帯域に形成される反射帯は３次反射帯、同様にλ／ｎ（ｎは整数）の波長帯域に形成される反射帯はｎ次反射帯と呼ばれる。
【００４６】
即ち、従来技術としては、２層から成る基本構成が積層された多層膜部を有する多層膜フィルターが知られており、主反射帯とその高次反射帯が形成されうることが知られている。その一方、主反射帯よりも長波長に形成される反射帯は知られていない。また、主反射帯の整数分の１の波長帯域以外に形成される高次反射帯も知られていない。
【００４７】
図１は、従来技術に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。図１に例示される特性を有する多層膜フィルター１００は、上述した２層からなる基本構成が積層された多層膜部を含む多層膜フィルターであり、以下の膜構成を有している。
多層膜フィルター１００
基板／(1.2H 0.8L)60／空気
なお、上記の表記法では、基板側に積層される層から順に記載されている。Ｈ、Ｌは、それぞれ高屈折率層（以降、Ｈ層と記す。）、低屈折率層（以降、Ｌ層と記す。）を示している。Ｈ及びＬの直前に記載される数値は、設計基準波長λ０での光学膜厚を示し、λ０／４相当の光学膜厚が１として表記される。また、括弧内は基本構成を示し、括弧後の数値は基本構成の積層回数を示している。
【００４８】
多層膜フィルター１００の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、以下のとおりである。
λ０=1000nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
図１に例示されるように、従来技術に係る多層膜フィルター１００は、１０００ｎｍを中心に形成される主反射帯とその１／２倍の波長帯域（５００ｎｍ）に形成される２次反射帯を有している。主反射帯より長波長に反射帯を有しない。なお、基本構成の２層の平均的な光学膜厚が設計基準波長λ０の１／４倍と一致しているため、図１では、主反射帯が形成される波長（以降、主反射波長λＭと記す。）と設計基準波長λ０とは、一致している。しかしながら、設計基準波長λ０は任意に選択されうるため、これらは常に一致するとは限らない。
【００４９】
すでに上述したように、主反射帯は反射帯幅の選択性が小さく、任意の反射帯幅を得られない。このため、主反射帯を利用する場合、多層膜フィルター１００は、狭い反射帯を有するマイナスフィルターとして十分に機能しない。また、２次反射帯を利用する場合、多層膜フィルター１００は、隣接する反射帯（主反射帯、及び、図示しない３次反射帯）との間隔が狭いため、広い透過帯を有するマイナスフィルターとして十分に機能しない。
【００５０】
従って、図１に例示される従来技術に係る多層膜フィルターは、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして機能しない。
次に、実施例に係る多層膜フィルターの構成、及び、形成される反射帯について概説する。
【００５１】
各実施例に係る多層膜フィルターは、いずれも、異なる屈折率を有する２つの材料が交互に積層された多層膜部を含み、多層膜部は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。すなわち、屈折率の周期と薄膜の周期は一致せず、多層膜部は、３層以上（屈折率の周期と薄膜の周期の最小公倍数に等しい）から成る基本構成が積層された構造体である。
【００５２】
より具体的には、３層を１周期とする周期的な膜厚構造（以降、Ｔ３膜厚構造と記す。）を有する多層膜部（以降、Ｔ３多層膜部と記す。）は、６層（＝３×２）からなる基本構成が積層された構造体であり、４層、５層、６層を１周期とする周期的な膜厚構造（以降、それぞれ、Ｔ４膜厚構造、Ｔ５膜厚構造、Ｔ６膜厚構造と記す。）を有する多層膜部（以降、それぞれ、Ｔ４多層膜部、Ｔ５多層膜部、Ｔ６多層膜部と記す。）は、それぞれ４層（４と２の最小公倍数）、１０層（５と２の最小公倍数）、６層（６と２の最小公倍数）からなる基本構成が積層された構造体である。
【００５３】
本発明者は、数多くの設計検討の結果、上記の構造によれば、従来技術に係る多層膜フィルターで形成される反射帯以外の反射帯（以降、新規反射帯と記す。）を形成できることを見出した。また、これら新規反射帯の性質を検討した結果、多くの工業的に有用な性質を持つことも見出した。
【００５４】
以下、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター２、Ｔ５多層膜部を含む多層膜フィルター３、及びＴ６多層膜部を含む多層膜フィルター４のそれぞれに形成される反射帯について、具体的に説明する。
【００５５】
図２は、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１の分光透過率特性を例示した図である。図３は、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター２の分光透過率特性を例示した図である。図４は、Ｔ５多層膜部を含む多層膜フィルター３の分光透過率特性を例示した図である。図５は、Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルター４の分光透過率特性を例示した図である。
【００５６】
多層膜フィルター１、多層膜フィルター２、多層膜フィルター３、及び多層膜フィルター４の膜構成は、以下のとおりである。それぞれ６層、４層、１０層、６層からなる基本構成が示されている。
多層膜フィルター１
基板／(1.4H 0.8L 0.8H 1.4L 0.8H 0.8L)20／空気
多層膜フィルター２
基板／(1.6H 0.8L 0.8H 0.8L)30／空気
多層膜フィルター３
基板／(1.8H 0.8L 0.8H 0.8L 0.8H 1.8L 0.8H 0.8L 0.8H 0.8L)12／空気
多層膜フィルター４
基板／(2H 0.8L 0.8H 0.8L 0.8H 0.8L)20／空気
【００５７】
上記構成の多層膜フィルターの設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=1000nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、いずれも１であり、設計基準波長λ０の１／４倍と一致しているため、主反射波長λＭも1000nmである。
【００５８】
図２に例示されるように、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１は、1000nm（=λＭ=λ０）を中心に形成される主反射帯の他に、主反射波長λＭの３倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの３／５倍の波長帯域に形成される新規反射帯を有する。
【００５９】
図３に例示されるように、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター２は、1000nm（=λＭ=λ０）を中心に形成される主反射帯の他に、主反射波長λＭの２倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの２／３倍の波長帯域に形成される新規反射帯を有する。
【００６０】
図４に例示されるように、Ｔ５多層膜部を含む多層膜フィルター３は、1000nm（=λＭ=λ０）を中心に形成される主反射帯の他に、主反射波長λＭの５倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの５／３倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの５／７倍の波長帯域に形成される新規反射帯を有する。
【００６１】
図５に例示されるように、Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルター４は、1000nm（=λＭ=λ０）を中心に形成される主反射帯の他に、主反射波長λＭの３倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの３／２倍の波長帯域に形成される新規反射帯と、主反射波長λＭの３／４倍の波長帯域に形成される新規反射帯を有する。
【００６２】
このように、Ｔ３多層膜部からＴ６多層膜部を含む多層膜フィルターでは、従来技術に係る多層膜フィルターで形成され得ない新規反射帯が形成される。なお、ここでは、Ｔ３膜厚構造からＴ６膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターを例示したが、膜厚構造は特にこれに限られない。Ｔ７膜厚構造やそれ以上の膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターを構成することも可能であり、それらの多層膜フィルターでも、新規反射帯が形成される。加えて、上記の例示においては1000nmを中心に主反射帯が形成された場合に500nm以上に形成される新規反射帯について解説しているが、これよりも短い波長領域にも新規反射帯は形成され、利用できる。
【００６３】
なお、上記の多層膜フィルターでは、最長波長帯域に形成される新規反射帯の波長を基準にすると、それ以外の新規反射帯及び主反射帯は、最長波長帯域に形成される新規反射帯の整数分の１の波長帯に形成されている。
【００６４】
また、上述した多層膜フィルターに形成される新規反射帯は、次のような性質を有する。
第１に、新規反射帯は、基本構成に含まれる層間の膜厚の差が大きいほど、反射率及び反射帯幅が大きくなる性質を有している。即ち、層間の膜厚の差が小さいほど、反射率及び反射帯幅が小さくなる。このため、基本構成の膜厚を変化させることで、新規反射帯の反射率及び反射帯幅を調整することができる。
【００６５】
第２に、新規反射帯は、基本構成の積層回数が多い程、反射率が高くなる性質を有している。また、基本的に、積層回数は、反射帯幅に影響を及ぼさない。このため、基本構成の積層回数を増やすことで、新規反射帯の反射率を向上させることができる。
【００６６】
第３に、新規反射帯は、基本構成に含まれる全層の膜厚設定に応じて、リップル（透過帯における分光透過率特性の波打ち）の発生パターンが変化する性質を有している。このため、使用波長帯域に応じて、リップルの発生パターンを調整することができる。
【００６７】
第４に、一部の新規反射帯は、入射光が斜めに入射する場合であっても、Ｐ偏光に対する分光透過率特性とＳ偏光に対する分光透過率特性が新規反射帯の一端の波長帯域において一致し得るという性質を有している。このため、この性質をもつ新規反射帯を上手く利用すると、多層膜フィルターが斜めに配置される場合でも、新規反射帯の一端の波長帯域では、入射光（Ｐ偏光とＳ偏光を含む）に対する急峻な分光透過率特性が実現される。なお、斜めに入射する入射光を波長に基づいて透過または反射することにより２方向に分離したり、２方向から斜めに入射する波長帯の異なる入射光を１方向に合成するような光学フィルターをダイクロイックミラーと呼ぶ。ここに示した第４の性質は、ダイクロイックミラーとして有用な性質となる。
【００６８】
以下、新規反射帯の第１の性質から第３の性質について、図６、図７、及び図８を参照しながら、具体的に説明する。なお、第４の性質については、後述する実施例において、具体的に説明する。
【００６９】
図６は、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、膜厚の差と、反射率及び反射帯幅との関係を説明するための図である。図６には、膜厚を異ならせた複数の多層膜フィルター（多層膜フィルター５、多層膜フィルター６、多層膜フィルター７、多層膜フィルター８）の分光透過率特性が例示されている。図６に分光透過率特性が例示される複数の多層膜フィルターの膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター５
基板／(0.5H 0.5L 0.5H 0.5L)50／空気
多層膜フィルター６
基板／(0.5H 0.5L 0.55H 0.45L)50／空気
多層膜フィルター７
基板／(0.5H 0.5L 0.6H 0.4L)50／空気
多層膜フィルター８
基板／(0.5H 0.5L 0.7H 0.3L)50／空気
【００７０】
多層膜フィルター５、多層膜フィルター６、多層膜フィルター７、及び多層膜フィルター８の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=600nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、いずれも０．５であるので、主反射波長λＭは300nmである。
【００７１】
多層膜フィルター５は、Ｔ４膜厚構造を有さず、従来技術に係る２層を基本構成とした多層膜フィルターである。このため、図６に例示されるように、多層膜フィルター５では、300nmに形成される主反射帯より長波長側に反射帯は形成されない。一方、Ｔ４膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター６、多層膜フィルター７、及び多層膜フィルター８では、いずれも主反射波長λＭの２倍の波長帯域（=600nm）に新規反射帯が形成されている。
【００７２】
新規反射帯の反射率及び反射帯幅は、多層膜フィルター６、多層膜フィルター７、多層膜フィルター８の順に大きくなっている。これは、層間の膜厚の差が大きくなる順番と一致している。従って、新規反射帯は、基本構成に含まれる層間の膜厚の差が大きいほど、反射率及び反射帯幅が大きくなる性質を有している。
【００７３】
なお、膜厚の差が大きくなるほど、新規反射帯の周辺に発生するリップル（透過帯における分光透過率特性の波打ち）も顕著になっている。しかしながら、リップルは、多層膜部の前後にアンチリフレクション層（ＡＲ層）または整合層（ＭＬ層）を設けることで、抑制することができる。また、実施例において後述するように、多層膜部に含まれる全層の膜厚を調整することによっても抑制し得る。
【００７４】
また、ここでは、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターを例に説明したが、特にこれに限られない。Ｔ３多層膜部やＴ５多層膜部以上を含む多層膜フィルターで形成される新規反射帯でも同様の性質を有している。
【００７５】
図７は、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、基本構成の積層回数と反射率の関係を説明するための図である。図７には、積層回数を異ならせた複数の多層膜フィルター（多層膜フィルター９、多層膜フィルター１０、多層膜フィルター１１）の分光透過率特性が例示されている。図７に分光透過率特性が例示される複数の多層膜フィルターの膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター９
基板／(0.8H 1.3L 0.9H 0.8L 1.3H 0.9L)10／空気
多層膜フィルター１０
基板／(0.8H 1.3L 0.9H 0.8L 1.3H 0.9L)20／空気
多層膜フィルター１１
基板／(0.8H 1.3L 0.9H 0.8L 1.3H 0.9L)40／空気
【００７６】
多層膜フィルター９、多層膜フィルター１０、及び多層膜フィルター１１の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=300nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、いずれも１であり、設計基準波長λ０の１／４倍と一致しているため、主反射波長λＭも300nmである。
【００７７】
図７に例示されるように、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター９、多層膜フィルター１０、及び多層膜フィルター１１では、いずれも主反射波長λＭの３倍の波長帯域（=900nm）に新規反射帯が形成されている。
【００７８】
新規反射帯の反射率は、多層膜フィルター９、多層膜フィルター１０、多層膜フィルター１１の順に大きくなっている。これは、積層回数が多くなる順番と一致している。従って、新規反射帯は、基本構成の積層回数が多い程、反射率が高くなる性質を有している。
【００７９】
なお、新規反射帯の周辺にはリップルが生じているが、リップルは、多層膜部の前後にアンチリフレクション層（ＡＲ層）または整合層（ＭＬ層）を設けることで、抑制することができる。また、実施例において後述するように、多層膜部に含まれる全層の膜厚を調整することによっても抑制し得る。
【００８０】
また、ここでは、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターを例に説明したが、特にこれに限られない。Ｔ４多層膜部以上を含む多層膜フィルターで形成される新規反射帯でも同様の性質を有している。
【００８１】
図８は、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターにおける、基本構成に含まれる全層の膜厚設定とリップルの発生パターンの関係を説明するための図である。図８には、基本構成に含まれる全層の膜厚設定を異ならせた複数の多層膜フィルター（多層膜フィルター１２、多層膜フィルター１３、多層膜フィルター１４）の分光透過率特性が例示されている。図８に分光透過率特性が例示される複数の多層膜フィルターの膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター１２
基板／(0.25H 0.45L 0.4H 0.9L)20／空気
多層膜フィルター１３
基板／(0.4H 0.85L 0.35H 0.4L)20／空気
多層膜フィルター１４
基板／(0.35H 0.5L 0.15H 1L)20／空気
【００８２】
多層膜フィルター１２、多層膜フィルター１３、及び多層膜フィルター１４の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=600nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、いずれも０．５であるので、主反射波長λＭは300nmである。
【００８３】
図８に例示されるように、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター１２、多層膜フィルター１３、及び多層膜フィルター１４では、いずれも主反射波長λＭの２倍の波長帯域（=600nm）に新規反射帯が形成されている。
【００８４】
多層膜フィルター１２では、新規反射帯の短波長側のリップルが小さく、長波長側により大きなリップルが生じているのに対して、多層膜フィルター１３では、新規反射帯の長波長のリップルが小さく、短波長側により大きなリップルが生じている。また、多層膜フィルター１４では、新規反射帯の長波長側と短波長側の両方に略均等にリップルが生じている。
【００８５】
このように、新規反射帯の周辺に発生するリップルの発生パターンは、多層膜フィルター１２、多層膜フィルター１３、多層膜フィルター１４でそれぞれ異なっている。従って、新規反射帯は、基本構成に含まれる全層の膜厚設定に応じて、リップルの発生パターンが変化する性質を有している。
【００８６】
なお、ここでは、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターを例に説明したが、特にこれに限られない。Ｔ３多層膜部やＴ５多層膜部以上を含む多層膜フィルターで形成される新規反射帯でも同様の性質を有している。
【００８７】
次に、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターとＴ４多層膜部を含む多層膜フィルターを比較しながら、それぞれの特徴について説明する。
図９は、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性とＴ４多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
【００８８】
図９に例示されるＴ４多層膜部を含む多層膜フィルター１５とＴ３多層膜部を含む多層膜フィルター１６は、同等の波長帯域に同等の反射帯幅及び反射率を有する新規反射帯を有している。多層膜フィルター１５及び多層膜フィルター１６の膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター１５
基板／(0.5H 0.35L 0.5H 0.65L)30／空気
多層膜フィルター１６
基板／(0.46H 0.27L 0.27H 0.46L 0.27H 0.27L)30／空気
【００８９】
多層膜フィルター１５、及び多層膜フィルター１６の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=650nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、多層膜フィルター１５の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、０．５であるため、主反射波長λＭは計算上325nmである。一方、多層膜フィルター１６の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は、０．３３であるため、主反射波長λＭは計算上およそ217nmである。
なお、ここで主反射波長λＭを計算上の値として示したのは、実際の薄膜ではその屈折率に分散（波長依存性）があり、正確にその波長を中心とした反射帯が形成されるわけではないことによる。これは明細書及び／または特許請求の範囲に記載される他の説明においても同様である。即ち、明細書及び／または特許請求の範囲に記載される「基準波長の１／５倍の波長近傍に反射帯を有する」や「基準波長の１／３倍の波長近傍に反射帯を有する」という表現も、屈折率分散の影響から正確にその波長を中心とした反射帯が形成されるわけではないが、反射帯がその近傍に形成されることを示している。
【００９０】
図９に例示されるように、主反射帯よりも長波長に形成される新規反射帯は、多層膜フィルター１６の方が多層膜フィルター１５よりも離れている。より具体的には、上記の設計基準波長λ０を基準にすると、主反射帯とより長波長に形成される新規反射帯の距離は、多層膜フィルター１６では設計基準波長λ０の２／３倍程度（＝λ０−λ０／３）であるのに対して、多層膜フィルター１５では設計基準波長λ０の１／２倍程度（＝λ０−λ０／２）である。
【００９１】
このため、より広い透過波長域を確保することを重視する場合には、Ｔ３多層膜フィルター１６の方が、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター１５よりも好ましい。
一方、同等の反射帯幅及び反射率を有する新規反射帯を形成するためには、全体の膜厚には大差はないが、全層数は多層膜フィルター１５の方が多層膜フィルター１６よりも多い。具体的には、多層膜フィルター１５では、全層数は１２０であるのに対して、多層膜フィルター１６では、全層数は１８０である。従って、層数が少ない多層膜フィルター１５の方が、一層当たりの膜厚を厚くすることができるため、製造性に優れている。
【００９２】
このため、多層膜フィルターの製造性を重視する場合には、Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルター１５の方が、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１６よりも好ましい。
なお、Ｔ５多層膜部以上を含む多層膜フィルターも、従来技術に係る多層膜フィルターに比べて、多層膜フィルター１５や多層膜フィルター１６と同様に有用である。特に、Ｔ５多層膜部を含む多層膜フィルターは、既に示したようにＴ３，Ｔ４多層膜部を含む多層膜フィルターよりも長波長（主反射波長の５倍の波長帯域）に反射帯を形成することができるなどの理由から有用性が高い。
また、Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルターは、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターの変形として使用でき、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターと同様に有用性が高い。Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルターの有用性を例示すると次のようになる。Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターを斜め入射で使用する場合、高屈折率層（Ｈ層）の実効的な屈折率と低屈折率層（Ｌ層）の実効的な屈折率が変化する影響で意図しない反射（リップル）が発生する。この反射は、高屈折率層と低屈折率層の膜厚をある比率で調整することにより抑制できるが、調整の結果、多層膜フィルターは、Ｔ６多層膜部を含むことになる。即ち、例えば、斜め入射で使用する場合、Ｔ６多層膜部を含む多層膜フィルターは、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターの変形として、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターと同様に有用性が高い。
しかし、Ｔ５多層膜部以上を含む多層膜フィルターは、多層膜フィルター１５や多層膜フィルター１６に対して、全層数が増加し、且つ、全体の膜厚も増加する傾向にある。即ち、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルターは、多層膜部の周期的な膜厚構造に含まれる層数が大きい程、全層数は増加し、その結果、製造性が悪くなってしまう。
以上から、用途により高い有用性を有する６層を１周期とする多層膜フィルターまでが好ましく、中でも特に有用性が高いＴ３多層膜部またはＴ４多層膜部を含む多層膜フィルターが特に好ましい。
【００９３】
さらに、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターと従来技術に係る多層膜フィルターを比較しながら、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターに代表される各実施例に係る多層膜フィルターの特徴について説明する。
【００９４】
図１０は、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルターの分光透過率特性と従来技術に係る２つの多層膜フィルターの分光透過率特性を例示した図である。
図１０に例示されるように、Ｔ３多層膜部を含む多層膜フィルター１７は、650nm付近に主反射帯よりも長波長に形成される新規反射帯を有している。また、従来技術に係る２つの多層膜フィルター１８、１９は、それぞれ650nm付近に主反射帯、２次反射帯を有している。
【００９５】
なお、多層膜フィルター１８は、いわゆるＱＷＯＴスタックであり、多層膜フィルター１９は、上述した特許文献３で開示される技術を用いた多層膜フィルターである。多層膜フィルター１８と多層膜フィルター１９は、いずれも２層から成る基本構成が積層された多層膜フィルターである。
【００９６】
多層膜フィルター１７、多層膜フィルター１８、及び多層膜フィルター１９の膜構成は、以下のとおりである。
多層膜フィルター１７
基板／(0.5H 0.35L 0.5H 0.65L)30／空気
多層膜フィルター１８
基板／(1H 1L)12／空気
多層膜フィルター１９
基板／(1.55H 2.45L)15／空気
【００９７】
多層膜フィルター１７、多層膜フィルター１８、及び多層膜フィルター１９の設計基準波長λ０、及び、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気のそれぞれの屈折率ｎＨ、ｎＬ、ｎＳ、ｎＡは、いずれも以下のとおりである。
λ０=650nm、ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
また、多層膜フィルター１７の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は０．５であるため、主反射波長λＭは325nmである。多層膜フィルター１８の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は１であるため、主反射波長λＭは650nmである。多層膜フィルター１９の基本構成の一層当たりの平均的な膜厚は２であるため、主反射波長λＭは1300nmである。
【００９８】
図１０に例示されるように、他の多層膜フィルターと同じ材料で構成されている場合には、多層膜フィルター１８の主反射帯の反射帯幅は、他の多層膜フィルターの反射帯の反射帯幅よりも広い。また、多層膜フィルター１９は、狭い２次反射帯を有するが、２次反射帯（650nm）とその前後波長帯域に形成される主反射帯（1300nm）及び３次反射帯（433nm）との間隔が狭いため、広い透過帯を有しない。このように、多層膜フィルター１８及び多層膜フィルター１９では、狭い反射帯と広い透過帯は両立し得ない。これに対して、多層膜フィルター１７は、狭い反射帯（新規反射帯）と広い透過帯を有している。
【００９９】
以上のように、多層膜フィルターは、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有することで、従来技術にかかる多層膜フィルターとは異なる特性を実現し得る。このため、上記構造を用いることで、狭い反射帯と広い透過帯を有する従来の製造技術により製造可能な製造性の高いマイナスフィルターや、使用波長帯域でＰ偏光に対する分光透過率特性とＳ偏光に対する分光透過率特性が一致するダイクロイックミラーを提供することができる。
なお、以上では、Ｈ層、Ｌ層、基板、空気の屈折率が以下の値となる場合を例に、上述した性質について説明している。
ｎＨ=2.2、ｎＬ=1.46、ｎＳ=1.52、ｎＡ=1.0
しかしながら、これらの性質はこの場合に限られるものではなく、他の屈折率もしくは材料を用いた場合でも同様であり、これらの性質を利用することができる。
【０１００】
以下、各実施例について説明する。なお、実施例１から実施例６では、Ｔ３膜厚構造を有するＴ３多層膜部を含む多層膜フィルターの具体例を開示し、実施例７から実施例１１では、Ｔ４膜厚構造を有するＴ４多層膜部を含む多層膜フィルターの具体例を開示する。
【実施例１】
【０１０１】
図１１は、本実施例に係る多層膜フィルターの構成を示す概略図である。図１２は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
図１１（ａ）に例示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター２０は、高屈折率材料（第１の材料）からなる層（以降、Ｈ層と記す。）と低屈折率材料（第２の材料）からなる層（以降、Ｌ層と記す。）が交互に積層された多層膜部２１と、整合部２２を含んでいる。また、多層膜フィルター２０は、両面研磨平行平板である透明な基板２４の主成膜面に形成されていて、基板２４の裏面には反射防止膜２５が形成されている。
【０１０２】
なお、高屈折率材料、低屈折率材料は、それぞれＴａ２Ｏ５、ＳｉＯ２であり、Ｈ層及びＬ層は、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）を用いて形成される。また、基板２４の材料は、ＢＫ７であり、反射防止膜２５は、ＭｇＦ２からなる単層である。
【０１０３】
多層膜フィルター２０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.18H 0.13L (0.28L 0.36H 0.36L 0.28H 0.36L 0.36H)60 1.4H 0.13L 0.34H 0.83L／空気
設計基準波長λ０＝636nm（主反射波長λＭ＝λ０／３）
上記膜構成で示されるように、多層膜部２１は、基本構成２３が積層された構造体であり、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１０４】
図１１（ｂ）に示されるように、基本構成２３は、第１の光学膜厚ｔ１を有する第１の層２６ａと、第１の層２６ａに積層される第２の光学膜厚ｔ２を有する第２の層２７ａと、第２の層２７ａに積層される第３の光学膜厚ｔ３を有する第３の層２８ａと、第３の層２８ａに積層される第１の光学膜厚ｔ１を有する第４の層２６ｂと、第４の層２６ｂに積層される第２の光学膜厚ｔ２を有する第５の層２７ｂと、第５の層２７ｂに積層される第３の光学膜厚ｔ３を有する第６の層２８ｂとからなる。
【０１０５】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３、３層の合計光学膜厚ｔｃ、基本構成の膜厚ｔｂは、以下のとおりである。
ｔ１＝０．２８λ０／４、ｔ２＝０．３６λ０／４、ｔ３＝０．３６λ０／４
ｔｃ＝λ０／４、ｔｂ＝λ０／２
【０１０６】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３では、以下の関係が成立している。
ｔ１／ｔ２＝０．７８
ｔ２＝ｔ３
また、上記膜構成で示されるように、整合部２２は、多層膜フィルター２０の反射帯の周辺に生じるリップルを抑制するための１層以上の整合層を含む。整合層もＨ層やＬ層と同様の材料からなる。
【０１０７】
図１２で示されるように、多層膜フィルター２０では、反射幅が２８ｎｍである反射帯が、設計基準波長λ０の約１．０２倍の波長である６５０ｎｍを中心に形成される。このため、多層膜フィルター２０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１０８】
なお、６５０ｎｍを中心に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター２０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例２】
【０１０９】
図１３は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
本実施例に係る多層膜フィルター３０は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために、整合部に含まれる整合層の層数を増やしている点を除いて、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様である。
【０１１０】
多層膜フィルター３０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.146H 0.307L 0.236H 0.276L 0.35H 0.286L 0.344H 0.216L 0.38H 0.289L 0.326H 0.397L 0.256H 0.374L 0.334H 0.316L 0.358H 0.289L 0.361H 0.244L 0.417H 0.254L 0.33H 0.388L 0.266H 0.454L 0.306H 0.347L 0.204H 0.3L 0.256H 0.372L 0.365H 0.289L 0.352H 0.355L 0.306H 0.356L 0.347H 0.296L 0.346H 0.358L 0.291H 0.347L 0.353H 0.295L 0.349H 0.357L 0.287H 0.354L 0.355H 0.29L 0.348H 0.359L 0.287H 0.357L 0.353H 0.287L 0.353H 0.359L 0.284H 0.355L 0.355H 0.287L 0.353H 0.36L 0.28H 0.359L 0.357H 0.283L 0.355H 0.361L 0.281H 0.361L 0.357H 0.282L 0.357H 0.363L 0.278H 0.36L 0.358H 0.281L 0.357H 0.363L 0.276H 0.363L 0.36H 0.278L 0.358H 0.364L 0.275H 0.364L 0.359H 0.278L 0.359H 0.365L 0.274H 0.363L 0.361H 0.276L 0.36H 0.366L 0.271H 0.366L 0.361H 0.275L 0.361H 0.365L 0.271H 0.366L 0.361H 0.273L 0.361H 0.367L 0.269H 0.366L 0.362H 0.273L 0.363H 0.367L (0.263H 0.37L 0.366H 0.266L 0.365H 0.37L)28 0.265H 0.368L 0.364H 0.268L 0.363H 0.371L 0.264H 0.369L 0.366H 0.268L 0.366H 0.367L 0.265H 0.37L 0.362H 0.27L 0.362H 0.368L 0.268H 0.366L 0.364H 0.269L 0.364H 0.37L 0.265H 0.369L 0.363H 0.271L 0.364H 0.364L 0.269H 0.367L 0.361H 0.273L 0.36H 0.368L 0.27H 0.366L 0.363H 0.272L 0.364H 0.367L 0.268H 0.368L 0.36H 0.276L 0.362H 0.361L 0.273H 0.364L 0.361H 0.276L 0.357H 0.369L 0.273H 0.366L 0.361H 0.274L 0.364H 0.363L 0.273H 0.365L 0.355H 0.282L 0.357H 0.359L 0.278H 0.361L 0.361H 0.278L 0.357H 0.366L 0.276H 0.366L 0.354H 0.279L 0.363H 0.356L 0.279H 0.36L 0.351H 0.29L 0.351H 0.358L 0.283H 0.359L 0.363H 0.279L 0.358H 0.364L 0.28H 0.368L 0.339H 0.288L 0.36H 0.343L 0.291H 0.346L 0.354H 0.303L 0.341H 0.369L 0.28H 0.369L 0.377H 0.247L 0.386H 0.266L 0.363H 0.3L 0.432H 0.261L 0.379H 0.319L 0.277H 0.378L 0.345H 0.378L 0.315H 0.377L 0.257H 0.354L 0.407H 0.251L 0.38H 0.26L 0.341H 0.352L 0.277H 0.343L 0.263H 0.498L 0.356H 0.274L 1.674H 0.148L 0.374H 0.923L／空気
設計基準波長λ０＝622nm（主反射波長λＭ＝λ０／３程度）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体である。また、基本構成の第１の層と第４の層、第２の層と第５の層、第３の層と第６の層の光学膜厚はほぼ同等であり、多層膜部は、実質的には３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１１１】
即ち、基本構成は、第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第４の層と、第４の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第５の層と、第５の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第６の層とからなる。
【０１１２】
第１の範囲ｒ１の光学膜厚の中心値である第１の光学膜厚ｔ１、第２の範囲ｒ２の光学膜厚の中心値である第２の光学膜厚ｔ２、第３の範囲ｒ３の光学膜厚の中心値である第３の光学膜厚ｔ３は、それぞれ異なるが、第２の光学膜厚ｔ２と第３の光学膜厚ｔ３は、ほぼ等しい。３層の合計光学膜厚ｔｃは、およそλ０／４であり、基本構成の膜厚ｔｂは、およそλ０／２である。
【０１１３】
第１の範囲ｒ１は、０．２６３λ０／４から０．２６６λ０／４の範囲であり、膜厚に比べて極狭い範囲である。また、第２の範囲ｒ２及び第３の範囲ｒ３は、０．３６５λ０／４から０．３７λ０／４の範囲であり、膜厚に比べて極狭い範囲である。第２の範囲ｒ２に対する第１の範囲ｒ１の比率は、およそ０．７２である。
【０１１４】
図１３で示されるように、多層膜フィルター３０では、反射幅が３２ｎｍである反射帯が、設計基準波長λ０の約１．０２倍の波長である６３５ｎｍを中心に形成される。このため、多層膜フィルター３０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１１５】
さらに、多層膜フィルター３０では、整合層による細かな膜厚調整により反射帯近傍の透過帯に生じるリップルが抑制されているため、多層膜フィルター２０と比べて、透過特性が改善している。従って、多層膜フィルター３０は、さらに高い有用性を有する。
【０１１６】
なお、６３５ｎｍを中心に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター３０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例３】
【０１１７】
図１４は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
本実施例に係る多層膜フィルター４０は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために、厳密に周期的な膜厚構造を有さず緩やかに周期的な膜厚構造を有している点を除いて、実施例２に係る多層膜フィルター３０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例２に係る多層膜フィルター３０と同様である。
【０１１８】
多層膜フィルター４０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.146H 0.307L 0.236H 0.276L 0.35H 0.286L 0.344H 0.216L 0.38H 0.289L 0.326H 0.397L 0.256H 0.374L 0.334H 0.316L 0.358H 0.289L 0.361H 0.244L 0.417H 0.254L 0.33H 0.388L 0.266H 0.454L 0.306H 0.347L 0.204H 0.3L 0.256H 0.372L 0.365H 0.289L 0.352H 0.355L 0.306H 0.356L 0.347H 0.296L 0.346H 0.358L 0.291H 0.347L 0.353H 0.295L 0.349H 0.357L 0.287H 0.354L 0.355H 0.29L 0.348H 0.359L 0.287H 0.357L 0.353H 0.287L 0.353H 0.359L 0.284H 0.355L 0.355H 0.287L 0.353H 0.36L 0.28H 0.359L 0.357H 0.283L 0.355H 0.361L 0.281H 0.361L 0.357H 0.282L 0.357H 0.363L 0.278H 0.36L 0.358H 0.281L 0.357H 0.363L 0.276H 0.363L 0.36H 0.278L 0.358H 0.364L 0.275H 0.364L 0.359H 0.278L 0.359H 0.365L 0.274H 0.363L 0.361H 0.276L 0.36H 0.366L 0.271H 0.366L 0.361H 0.275L 0.361H 0.365L 0.271H 0.366L 0.361H 0.273L 0.361H 0.367L 0.269H 0.366L 0.362H 0.273L 0.363H 0.367L 0.268H 0.368L 0.363H 0.271L 0.362H 0.367L 0.268H 0.367L 0.363H 0.27L 0.362H 0.369L 0.266H 0.368L 0.364H 0.269L 0.365H 0.368L 0.265H 0.369L 0.363H 0.269L 0.363H 0.369L 0.265H 0.368L 0.365H 0.267L 0.365H 0.37L 0.264H 0.369L 0.364H 0.268L 0.365H 0.369L 0.263H 0.369L 0.365H 0.267L 0.364H 0.369L 0.264H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.37L 0.262H 0.37L 0.365H 0.266L 0.366H 0.369L 0.263H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.37L 0.262H 0.371L 0.365H 0.265L 0.367H 0.37L 0.262H 0.371L 0.365H 0.266L 0.366H 0.37L 0.262H 0.37L 0.366H 0.266L 0.366H 0.37L 0.262H 0.371L 0.365H 0.265L 0.366H 0.37L 0.262H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.37L 0.262H 0.37L 0.366H 0.266L 0.365H 0.37L 0.263H 0.371L 0.365H 0.266L 0.366H 0.37L 0.263H 0.369L 0.365H 0.267L 0.365H 0.371L 0.262H 0.37L 0.366H 0.266L 0.365H 0.37L 0.263H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.37L 0.262H 0.369L 0.366H 0.266L 0.365H 0.371L 0.262H 0.37L 0.367H 0.265L 0.366H 0.37L 0.263H 0.37L 0.365H 0.266L 0.365H 0.371L 0.263H 0.369L 0.367H 0.266L 0.365H 0.371L 0.262H 0.371L 0.365H 0.266L 0.365H 0.369L 0.264H 0.369L 0.365H 0.266L 0.365H 0.371L 0.263H 0.369L 0.366H 0.267L 0.365H 0.369L 0.263H 0.37L 0.365H 0.267L 0.364H 0.368L 0.265H 0.368L 0.364H 0.268L 0.363H 0.371L 0.264H 0.369L 0.366H 0.268L 0.366H 0.367L 0.265H 0.37L 0.362H 0.27L 0.362H 0.368L 0.268H 0.366L 0.364H 0.269L 0.364H 0.37L 0.265H 0.369L 0.363H 0.271L 0.364H 0.364L 0.269H 0.367L 0.361H 0.273L 0.36H 0.368L 0.27H 0.366L 0.363H 0.272L 0.364H 0.367L 0.268H 0.368L 0.36H 0.276L 0.362H 0.361L 0.273H 0.364L 0.361H 0.276L 0.357H 0.369L 0.273H 0.366L 0.361H 0.274L 0.364H 0.363L 0.273H 0.365L 0.355H 0.282L 0.357H 0.359L 0.278H 0.361L 0.361H 0.278L 0.357H 0.366L 0.276H 0.366L 0.354H 0.279L 0.363H 0.356L 0.279H 0.36L 0.351H 0.29L 0.351H 0.358L 0.283H 0.359L 0.363H 0.279L 0.358H 0.364L 0.28H 0.368L 0.339H 0.288L 0.36H 0.343L 0.291H 0.346L 0.354H 0.303L 0.341H 0.369L 0.28H 0.369L 0.377H 0.247L 0.386H 0.266L 0.363H 0.3L 0.432H 0.261L 0.379H 0.319L 0.277H 0.378L 0.345H 0.378L 0.315H 0.377L 0.257H 0.354L 0.407H 0.251L 0.38H 0.26L 0.341H 0.352L 0.277H 0.343L 0.263H 0.498L 0.356H 0.274L 1.674H 0.148L 0.374H 0.923L／空気
設計基準波長λ０＝622nm（主反射波長λＭ＝λ０／３程度）
上記膜構成で示されるように、多層膜フィルター４０では、厳密に周期的な膜厚構造を有しないため、多層膜部と整合部を明確に区別することはできない。しかしながら、多層膜フィルター４０は、実質的には３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１１９】
即ち、多層膜フィルター４０にも、第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第４の層と、第４の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第５の層と、第５の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第６の層とからなる基本構成を見出し得る。
【０１２０】
第１の範囲ｒ１の光学膜厚の中心値である第１の光学膜厚ｔ１、第２の範囲ｒ２の光学膜厚の中心値である第２の光学膜厚ｔ２、第３の範囲ｒ３の光学膜厚の中心値である第３の光学膜厚ｔ３は、それぞれ異なるが、第２の光学膜厚ｔ２と第３の光学膜厚ｔ３は、ほぼ等しい。３層の合計光学膜厚ｔｃは、およそλ０／４であり、基本構成の膜厚ｔｂは、およそλ０／２である。第２の範囲ｒ２に対する第１の範囲ｒ１の比率は、およそ０．７２である。
【０１２１】
図１４で示されるように、多層膜フィルター４０では、反射幅が３２ｎｍである反射帯が、設計基準波長λ０の約１．０２倍の波長である６３５ｎｍを中心に形成される。このため、多層膜フィルター４０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１２２】
さらに、多層膜フィルター４０では、緩やかに周期的な膜厚構造による細かな膜厚調整により反射帯近傍の透過帯に生じるリップルが抑制されているため、多層膜フィルター２０と比べて、透過特性が改善している。従って、多層膜フィルター４０は、さらに高い有用性を有する。
【０１２３】
本実施例で示されるように、周期的な膜厚構造は厳密な周期性を必要とするものではなく、ある程度の周期性で足りる。このため、本明細書で記載される周期的な膜厚構造は、厳密な周期性を有する膜厚構造に限定されず、ある程度の周期性を有する膜厚構造を含む。
【０１２４】
なお、６３５ｎｍを中心に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター４０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例４】
【０１２５】
図１５は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
本実施例に係る多層膜フィルター５０は、第１の光学膜厚ｔ１が第２の光学膜厚ｔ２及び第３の光学膜厚ｔ３よりも厚い点を除いて、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様である。
【０１２６】
多層膜フィルター５０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.191H 0.465L 0.293H (0.4L 0.3H 0.3L 0.4H 0.3L 0.3H)70 0.223H 0.32L 0.379H 0.993L／空気
設計基準波長λ０＝636nm（主反射波長λＭ＝λ０／３）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体であり、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１２７】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３、３層の合計光学膜厚ｔｃ、基本構成の膜厚ｔｂは、以下のとおりである。
ｔ１＝０．４λ０／４、ｔ２＝０．３λ０／４、ｔ３＝０．３λ０／４
ｔｃ＝λ０／４、ｔｂ＝λ０／２
【０１２８】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３では、以下の関係が成立している。
ｔ２／ｔ１＝０．７５
ｔ２＝ｔ３
図１５で示されるように、多層膜フィルター５０では、反射幅３１ｎｍの反射帯が、設計基準波長λ０の約１．０２倍の波長である６５０ｎｍを中心に形成される。このため、多層膜フィルター５０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１２９】
また、本実施例に係る多層膜フィルター５０でも、実施例２または実施例３に係る多層膜フィルターと同様の膜厚調整を行うことで、リップルを抑制し、透過特性を改善することができる。
【０１３０】
なお、６５０ｎｍを中心に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター５０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【０１３１】
図１６は、従来技術に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
従来技術に係る多層膜フィルター６０は、Ｈ層とＬ層の２層から成る基本構成が積層された多層膜部を有する多層膜フィルターである。なお、各構成の材料は、実施例１に係る多層膜フィルター２０と同様である。
【０１３２】
多層膜フィルター６０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.2H 0.4L (2.2H 1.8L)30 2.2H 0.9L／空気
設計基準波長λ０＝650nm（主反射波長λＭ＝２λ０＝1300nm）
図１６で示されるように、多層膜フィルター６０は、２次反射帯として、反射幅３０ｎｍの反射帯が６５０ｎｍを中心に形成される。しかしながら、主反射帯、３次反射帯が、それぞれ１３００ｎｍ、４３３ｎｍを中心に形成されるため、多層膜フィルター６０は、広い透過帯を有しない。このため、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして機能しない。
【０１３３】
図１６に示される分光透過率特性と図１２から図１５に示される分光透過率特性を比較すると、実施例１から実施例４の多層膜フィルターの有用性が容易に理解できる。
【実施例５】
【０１３４】
図１７は、本実施例に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図１８は、本実施例に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。なお、図１８は、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１３５】
本実施例に係る多層膜フィルター７０は、実施例２に係る多層膜フィルター３０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例２に係る多層膜フィルター３０と同様である。
【０１３６】
多層膜フィルター７０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.109H 0.445L 0.209H 0.339L 0.26H 0.254L 0.372H 0.223L 0.331H 0.342L 0.215H 0.431L 0.289H 0.245L 0.44H 0.278L 0.263H 0.472L 0.255H 0.262L 0.487H 0.233L 0.277H 0.517L 0.195H 0.314L 0.453H 0.188L 0.333H 0.432L 0.183H 0.371L 0.424H 0.19L 0.384H 0.43L 0.178H 0.414L 0.413H 0.191L 0.419H 0.43L (0.195H 0.408L 0.399H 0.196L 0.403H 0.399L)20 0.178H 0.412L 0.371H 0.19L 0.438H 0.4L 0.182H 0.434L 0.351H 0.186L 0.427H 0.366L 0.165H 0.474L 0.306H 0.176L 0.513H 0.276L 0.183H 0.518L 0.228H 0.238L 0.5H 0.204L 0.256H 0.463L 0.221H 0.306L 0.432H 0.198L 0.284H 0.464L 0.199H 0.355L 0.404H 0.158L 0.394H 0.424L 0.193H 0.481L 0.255H 0.21L 0.367H 0.266L 0.29H 0.229L 0.322H 0.201L 0.463H 0.81L／空気
設計基準波長λ０＝737nm（主反射波長λＭ＝λ０／３）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体である。また、基本構成の第１の層と第４の層、第２の層と第５の層、第３の層と第６の層の光学膜厚は、それぞれ第１の範囲ｒ１、第２の範囲ｒ２、第３の範囲ｒ３にあり、それぞれほぼ同等である。従って、多層膜部は、実質的には３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１３７】
第１の範囲ｒ１の光学膜厚の中心値である第１の光学膜厚ｔ１、第２の範囲ｒ２の光学膜厚の中心値である第２の光学膜厚ｔ２、第３の範囲ｒ３の光学膜厚の中心値である第３の光学膜厚ｔ３は、それぞれ異なるが、第２の光学膜厚ｔ２と第３の光学膜厚ｔ３は、ほぼ等しい。３層の合計光学膜厚ｔｃは、およそλ０／４であり、基本構成の膜厚ｔｂは、およそλ０／２である。
【０１３８】
第１の範囲ｒ１は、０．１９５λ０／４から０．１９６λ０／４の範囲であり、膜厚に比べて極狭い範囲である。また、第２の範囲ｒ２は、０．４０３λ０／４から０．４０８λ０／４の範囲であり、膜厚に比べて極狭い範囲である。第３の範囲ｒ３は、０．３９９λ０／４であり、第３の光学膜厚ｔ３に等しい。第２の範囲ｒ２に対する第１の範囲ｒ１の比率は、およそ０．４８である。
【０１３９】
図１７に示されるように、多層膜フィルター７０では、光が垂直に入射する場合には、反射帯が設計基準波長λ０の約１．０３倍の波長である７６０ｎｍを中心に形成される。多層膜フィルター７０は、反射帯がその短波長側の端部の波長帯域において急峻な特性を示しているため、当該波長帯域で特に良好な波長分離特性を有する。
【０１４０】
また、図１８に示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター７０では、光が４５度の入射角で入射する場合には、反射帯が７００ｎｍ程度を中心に形成される。即ち、分光透過率特性が全体的に短波長側に移動している。一般に、このような斜め入射による分光透過率特性の移動には、分光透過率特性における反射帯端部の急峻な特性の劣化が伴う。これは、斜め入射ではＳ偏光とＰ偏光で分光透過率特性が異なることが原因である。
【０１４１】
しかしながら、多層膜フィルター７０では、図１８に示されるように、反射帯の短波長側の端部で、Ｓ偏光の特性（図１８の線Ｓを参照）とＰ偏光の特性（図１８の線Ｐを参照）が一致している。つまり、反射帯の短波長側の端部ではＳ偏光とＰ偏光で光学特性に分離がなく、端部の波長が一致している。このため、光が斜めに入射する場合であっても、反射帯の短波長側の端部における入射光全体に対する特性（図１８の線ＲＮＤを参照）の急峻さが維持されている。従って、多層膜フィルター７０は、入射光に対して斜めに配置されるダイクロイックミラーとして好適である。
【０１４２】
なお、図１７及び図１８に示される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。また、新規反射帯で得られるＳ偏光とＰ偏光で反射帯端部の波長が一致する性質は、従来技術に係る多層膜フィルターでは得られない非常に有用な性質である。つまり、多層膜フィルター７０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、ダイクロイックミラーとして所望の特性を実現している。
【実施例６】
【０１４３】
図１９は、本実施例に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図２０は、本実施例に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。なお、図２０は、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１４４】
本実施例に係る多層膜フィルター８０は、実施例４に係る多層膜フィルター５０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例４に係る多層膜フィルター５０と同様である。
【０１４５】
多層膜フィルター８０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.131H 0.18L 1.806H 1.724L 1.535H 1.783L 1.568H 1.566L 1.802H 1.46L 1.514H 1.794L 1.504H 1.485L (1.8H 1.6L 1.6H 1.8L 1.6H 1.6L)21 1.817H 1.487L 1.521H 1.802L 1.49H 1.448L 1.802H 1.583L 1.539H 1.774L 1.529H 1.545L 1.557H 0.793L／空気
設計基準波長λ０＝625nm（主反射波長λＭ＝５λ０／３）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体であり、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１４６】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３、３層の合計光学膜厚ｔｃ、基本構成の膜厚ｔｂは、以下のとおりである。
ｔ１＝１．８λ０／４、ｔ２＝１．６λ０／４、ｔ３＝１．６λ０／４
ｔｃ＝５λ０／４、ｔｂ＝５λ０／２
【０１４７】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３では、以下の関係が成立している。
ｔ２／ｔ１＝８／９
ｔ２＝ｔ３
図１９に示されるように、多層膜フィルター８０では、光が垂直に入射する場合には、反射帯が設計基準波長λ０の約０．９９倍の波長である６２１ｎｍを中心に形成される。多層膜フィルター８０は、反射帯がその長波長側の端部の波長帯域において急峻な特性を示しているため、当該波長帯域で特に良好な波長分離特性を有する。
【０１４８】
また、図２０に示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター８０では、光が４５度の入射角で入射する場合には、分光透過率特性が全体的に短波長側に移動しているが、反射帯の長波長側の端部（５７５ｎｍ付近）で、Ｓ偏光の特性（図２０の線Ｓを参照）とＰ偏光の特性（図２０の線Ｐを参照）が一致している。つまり、反射帯の長波長側の端部ではＳ偏光とＰ偏光で光学特性に分離がなく、端部の波長が一致している。このため、光が斜めに入射する場合であっても、反射帯の長波長側の端部における入射光全体に対する特性（図２０の線ＲＮＤを参照）の急峻さが維持されている。従って、多層膜フィルター８０は、入射光に対して斜めに配置されるダイクロイックミラーとして好適である。
【０１４９】
なお、図１９及び図２０に示される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。また、新規反射帯で得られるＳ偏光とＰ偏光で反射帯端部の波長が一致する性質は、従来技術に係る多層膜フィルターでは得られない非常に有用な性質である。つまり、多層膜フィルター８０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、ダイクロイックミラーとして所望の特性を実現している。
【実施例７】
【０１５０】
図２１は、本実施例に係る多層膜フィルターの構成を示す概略図である。図２２は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
図２１（ａ）に示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター９０は、Ｈ層とＬ層が交互に積層された多層膜部９１と、整合部９２を含んでいる。また、多層膜フィルター９０は、両面研磨平行平板である透明な基板９４の主成膜面に形成されていて、基板９４の裏面には反射防止膜９５が形成されている。
【０１５１】
なお、高屈折率材料、低屈折率材料は、それぞれＴａ２Ｏ５、ＳｉＯ２であり、Ｈ層及びＬ層は、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）を用いて形成される。また、基板９４の材料は、ＢＫ７であり、反射防止膜９５は、ＭｇＦ２からなる単層である。
【０１５２】
多層膜フィルター９０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.288H 0.478L 0.367H 0.531L (0.6H 0.35L 0.4H 0.65L)40 0.326H 0.542L 0.149H 1.946L／空気
設計基準波長λ０＝600nm（主反射波長λＭ＝λ０／２）
上記膜構成で示されるように、多層膜部９１は、基本構成９３が積層された構造体であり、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１５３】
図２１（ｂ）に示されるように、基本構成９３は、第１の光学膜厚ｔ１を有する第１の層９６と、第１の層９６に積層される第２の光学膜厚ｔ２を有する第２の層９７と、第２の層９７に積層される第３の光学膜厚ｔ３を有する第３の層９８と、第３の層９８に積層される第４の光学膜厚ｔ４を有する第４の層９９とからなる。
【０１５４】
第１の光学膜厚ｔ１、第２の光学膜厚ｔ２、第３の光学膜厚ｔ３、第４の光学膜厚ｔ４、４層の合計光学膜厚ｔｃは、以下のとおりである。
ｔ１＝０．６λ０／４、ｔ２＝０．３５λ０／４、
ｔ３＝０．４λ０／４、ｔ４＝０．６５λ０／４、ｔｃ＝λ０／２
また、上記膜構成で示されるように、整合部９２は、多層膜フィルター９０の反射帯の周辺に生じるリップルを抑制するための１層以上の整合層を含む。整合層もＨ層やＬ層と同様の材料からなる。
【０１５５】
図２２で示されるように、本実施例に係る多層膜フィルター９０では、反射幅６３ｎｍの反射帯が設計基準波長λ０（６００ｎｍ）付近に形成される。このため、多層膜フィルター２０は、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１５６】
なお、６００ｎｍ付近に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター９０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例８】
【０１５７】
図２３は、本実施例に係る多層膜フィルターの分光透過率特性を示す図である。
本実施例に係る多層膜フィルター１００は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために、整合部に含まれる整合層の層数を増やしている点を除いて、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様である。
【０１５８】
多層膜フィルター１００の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.316H 0.54L 0.363H 0.567L 0.641H 0.413L 0.522H 0.435L 0.758H 0.382L 0.524H 0.364L 0.729H 0.282L 0.475H 0.351L (0.6H 0.35L 0.4H 0.65L)34 0.369H 0.573L 0.309H 0.788L 0.399H 0.623L 0.279H 0.851L 0.475H 0.532L 0.494H 0.412L 0.812H 0.429L 0.322H 1.322L／空気
設計基準波長λ０＝600nm（主反射波長λＭ＝λ０／２）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体であり、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。なお、基本構成は、実施例７に係る多層膜フィルター９０の基本構成と同じである。
【０１５９】
図２３で示されるように、多層膜フィルター１００では、反射幅６２ｎｍの反射帯が設計基準波長λ０（６００ｎｍ）付近に形成される。このため、多層膜フィルター１００は、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様に、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１６０】
さらに、多層膜フィルター１００では、整合層による細かな膜厚調整により反射帯近傍の透過帯に生じるリップルが抑制されているため、多層膜フィルター９０と比べて、透過特性が改善している。従って、多層膜フィルター１００は、さらに高い有用性を有する。
【０１６１】
なお、６００ｎｍ付近に形成される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。つまり、多層膜フィルター１００は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとして所望の特性を実現している。
【実施例９】
【０１６２】
図２４は、本実施例に係る多層膜フィルターの、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図２５は、本実施例に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図２６は、本実施例に係る多層膜フィルターの入射角毎の分光透過率特性を示す図である。なお、図２５は、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。図２６は、入射角０度、入射角３０度、入射角４５度、及び入射角６０度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１６３】
本実施例に係る多層膜フィルター１１０は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために、厳密に周期的な膜厚構造を有さず緩やかに周期的な膜厚構造を有している点を除いて、実施例８に係る多層膜フィルター１００と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例８に係る多層膜フィルター１００と同様である。
【０１６４】
多層膜フィルター１１０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.248H 0.592L 0.353H 0.543L 0.633H 0.392L 0.551H 0.406L 0.755H 0.374L 0.505H 0.399L 0.703H 0.368L 0.442H 0.443L 0.641H 0.4L 0.406H 0.551L 0.6H 0.438L 0.388H 0.558L 0.627H 0.393L 0.399H 0.535L 0.627H 0.357L 0.404H 0.57L 0.6H 0.357L 0.407H 0.629L 0.586H 0.37L 0.41H 0.638L 0.593H 0.362L 0.405H 0.639L 0.593H 0.357L 0.404H 0.644L 0.596H 0.356L 0.403H 0.647L 0.599H 0.352L 0.401H 0.647L 0.598H 0.35L 0.4H 0.651L 0.602H 0.349L 0.4H 0.651L 0.601H 0.348L 0.398H 0.653L 0.602H 0.347L 0.398H 0.654L 0.603H 0.346L 0.397H 0.654L 0.603H 0.345L 0.397H 0.655L 0.604H 0.345L 0.397H 0.655L 0.604H 0.344L 0.397H 0.655L 0.604H 0.344L 0.397H 0.655L 0.605H 0.344L 0.397H 0.655L 0.604H 0.344L 0.397H 0.654L 0.604H 0.345L 0.399H 0.654L 0.604H 0.346L 0.398H 0.652L 0.602H 0.346L 0.4H 0.651L 0.603H 0.347L 0.401H 0.65L 0.6H 0.35L 0.4H 0.648L 0.601H 0.35L 0.404H 0.645L 0.598H 0.354L 0.403H 0.646L 0.593H 0.357L 0.407H 0.635L 0.592H 0.355L 0.399H 0.656L 0.517H 0.379L 0.385H 0.687L 0.51H 0.374L 0.432H 0.676L 0.528H 0.4L 0.413H 0.676L 0.529H 0.382L 0.45H 0.591L 0.573H 0.397L 0.407H 0.771L 0.395H 0.676L 0.251H 0.79L 0.56H 0.406L 0.615H 0.262L 1.022H 0.375L 0.336H 1.254L／空気
設計基準波長λ０＝600nm（主反射波長λＭ＝λ０／２程度）
上記膜構成で示されるように、多層膜フィルター１１０では、厳密に周期的な膜厚構造を有しないため、多層膜部と整合部を明確に区別することはできない。しかしながら、多層膜フィルター１１０は、実質的には４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１６５】
即ち、多層膜フィルター１１０には、第１の範囲ｒ１の光学膜厚を有する第１の層と、第１の層に積層される第２の範囲ｒ２の光学膜厚を有する第２の層と、第２の層に積層される第３の範囲ｒ３の光学膜厚を有する第３の層と、第３の層に積層される第４の範囲ｒ４の光学膜厚を有する第４の層とからなる基本構成を見出し得る。
【０１６６】
第１の範囲ｒ１の光学膜厚の中心値である第１の光学膜厚ｔ１、第２の範囲ｒ２の光学膜厚の中心値である第２の光学膜厚ｔ２、第３の範囲ｒ３の光学膜厚の中心値である第３の光学膜厚ｔ３、第４の範囲ｒ４の光学膜厚の中心値である第４の光学膜厚ｔ４は、それぞれ異なる。４層の合計光学膜厚ｔｃは、およそλ０／２である。
【０１６７】
図２４で示されるように、多層膜フィルター１１０では、光が垂直に入射する場合には、反射幅６２ｎｍの反射帯が設計基準波長λ０（６００ｎｍ）付近に形成される。このため、多層膜フィルター１１０は、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様に、狭い反射帯と広い透過帯を有するマイナスフィルターとして好適である。
【０１６８】
さらに、多層膜フィルター１１０では、緩やかに周期的な膜厚構造による細かな膜厚調整により反射帯近傍の透過帯に生じるリップルが抑制されているため、多層膜フィルター９０と比べて、透過特性が改善している。従って、多層膜フィルター１１０は、さらに高い有用性を有する。
【０１６９】
また、図２５に示されるように、多層膜フィルター１１０では、光が４５度の入射角で入射する場合には、光が垂直に入射する場合に比べて、分光透過率特性が全体的に短波長側に移動している。また、Ｓ偏光とＰ偏光で分光透過率特性が異なっている。
【０１７０】
しかしながら、多層膜フィルター１１０では、反射帯の短波長側の端部で、Ｓ偏光の特性（図２５の線Ｓを参照）とＰ偏光の特性（図２５の線Ｐを参照）に分離がなく、端部の波長が一致している。つまり、Ｓ偏光とＰ偏光の反射帯端部の波長が一致している。このため、光が入射角４５度で入射する場合であっても、反射帯の短波長側の端部における入射光全体に対する特性（図２５の線ＲＮＤを参照）の急峻さが維持されている。
【０１７１】
また、このような性質は、図２６に示されるように、入射角によらず維持されている。つまり、入射角０度、３０度、４５度、６０度で入射する光に対する分光透過率特性（それぞれ、図２６の線ＲＮＤ０、線ＲＮＤ３０、線ＲＮＤ４５、線ＲＮＤ６０を参照）のいずれも、反射帯の短波長側の端部で急峻である。
【０１７２】
従って、多層膜フィルター１１０は、入射光に対して斜めに配置されるダイクロイックミラーとして好適である。また、反射波長を変更することができるマイナスフィルターとしても好適である。
【０１７３】
なお、図２４、図２５、及び図２６に示される反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。また、新規反射帯で得られるＳ偏光とＰ偏光で反射帯端部の波長が一致する性質は、従来技術に係る多層膜フィルターでは得られない非常に有用な性質である。つまり、多層膜フィルター１１０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マイナスフィルターとダイクロイックミラーとのいずれとしても所望の特性を実現している。
【実施例１０】
【０１７４】
図２７は、本実施例に係る多層膜フィルターの、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。なお、図２７は、入射角４５度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１７５】
本実施例に係る多層膜フィルター１２０は、反射帯周辺に生じるリップルをさらに抑制するために整合部に含まれる整合層の層数を増やしている点と、基板の裏面に形成される反射防止膜が４５度で入射する可視光域の光の反射を防止するように構成されている点を除いて、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様の構成を有している。なお、各構成の材料も、実施例７に係る多層膜フィルター９０と同様である。
【０１７６】
多層膜フィルター１２０の膜構成、及び、設計基準波長λ０は、以下のとおりである。
基板／0.131H 0.223L 1.065H 1.115L 0.908H 1.06L 0.932H 1.07L 0.851H 1.095L 0.964H 1.11L 0.84H 1.133L 0.968H 1.097L 0.781H 1.14L 0.982H 1.102L 0.769H 1.169L (1H 1.1L 0.7H 1.2L)10 0.995H 1.099L 0.725H 1.169L 0.994H 1.084L 0.758H 1.152L 0.982H 1.091L 0.824H 1.137L 0.969H 1.033L 0.816H 1.043L 0.865H 1.064L 0.936H 1.697L／空気
設計基準波長λ０＝1050nm（主反射波長λＭ＝λ０）
上記膜構成で示されるように、多層膜部は、基本構成が積層された構造体であり、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有している。
【０１７７】
図２７で示されるように、多層膜フィルター１２０では、狭い反射帯が４００ｎｍ付近、４９０ｎｍ付近、６４０ｎｍ付近に形成される。また、それぞれの反射帯は、少なくともその反射帯の一方の端部でＳ偏光の特性とＰ偏光の特性が一致している。このため、反射帯の少なくとも一方の端部における入射光全体に対する特性の急峻さが維持されている。
【０１７８】
従って、広く用いられている４０５ｎｍレーザー、４８８ｎｍレーザー、６３８ｎｍレーザーのレーザー光を反射し、他の帯域の光を透過するマルチバンドのダイクロイックミラーとして好適である。上記の３波長のレーザーは、特に、バイオ分野において最も一般的に利用されるレーザーである。このため、多層膜フィルター１２０は、蛍光色素を使用する分析機器に用いられるマルチバンドのダイクロイックミラーとして特に好適である。
【０１７９】
なお、主反射帯は、垂直に光が入射する場合には、設計基準波長（１０５０ｎｍ）近傍に形成されるが、光が入射角４５度で入射する場合には、９６０ｎｍ付近に形成される。従って、図２７に示される反射帯のうち、４００ｎｍ付近、６４０ｎｍ付近に形成される
反射帯は、従来技術に係る多層膜フィルターでは形成されない新規反射帯である。また、４９０ｎｍ付近に形成される反射帯は、２次反射帯に相当する反射帯である。即ち、多層膜フィルター１２０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造により、マルチバンドのダイクロイックミラーとしても所望の特性を実現している。
【実施例１１】
【０１８０】
図２８は、本実施例に係る光学部品の、垂直に入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。図２９、図３０、及び図３１は、本実施例に係る光学部品の、斜めに入射する光に対する分光透過率特性を示す図である。なお、図２９、図３０、図３１は、それぞれ入射角３０度、４５度、６０度で入射する光に対する分光透過率特性を示している。
【０１８１】
本実施例に係る光学部品１３０は、両面研磨平行平板である透明な基板を挟んで、第１の多層膜フィルターと、第２の多層膜フィルターとを含んでいる。
第１の多層膜フィルター及び第２の多層膜フィルターは、それぞれＨ層とＬ層が交互に積層された複数の多層膜部と、整合部を含んでいる。なお、第１の多層膜フィルターは、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部と、２層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含んでいる。一方、第２の多層膜フィルターは、２層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部のみを含んでいる。このため、第１の多層膜フィルターは、本実施例に係る多層膜フィルターであり、第２の多層膜フィルターは、従来技術に係る多層膜フィルターである。
【０１８２】
なお、高屈折率材料、低屈折率材料は、それぞれＴａ２Ｏ５、ＳｉＯ２であり、Ｈ層及びＬ層は、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）を用いて形成される。また、基板の材料は、合成石英（ＢＫ７）である。
【０１８３】
第１の多層膜フィルターの膜構成、及び、設計基準波長λ１は、以下のとおりである。
基板／1.167H 1.123L 0.977H 0.927L 1.056H 1.057L 0.911H 0.889L 1.064H 1.096L 0.888H 0.82L 1.125H 1.056L 0.961H 0.737L (1.16H 1.026L 1.026H 0.8L)34 1.192H 1.005L 0.917H 1.019L 1.119H 0.976L 1.062H 1.078L 1.25H 1.137L 1.409H 1.199L 1.41H 1.158L 1.424H 1.124L (1.433H 1.136L)28 1.405H 1.093L 1.411H 1.175L 1.396H 1.188L 1.345H 1.153L 1.279H 1.329L 1.305H 1.285L 1.08H 1.42L 1.845H 0.812L／空気
設計基準波長λ１＝８７０nm
【０１８４】
第２の多層膜フィルターの膜構成、及び、設計基準波長λ２は、以下のとおりである。
基板／2.557H 1.73L 0.456H 0.736L 1.138H 0.794L 0.903H 0.901L (0.89H 0.905L)8 0.882H 0.905L 0.964H 0.84L 0.779H 1.047L 3.064H 1.055L 2.94H 1.092L 2.989H 1.073L 2.986H 1.085L (3H 1.1L)12 2.979H 1.097L 2.953H 1.167L 2.88H 1.214L 2.778H 1.366L 2.498H 1.833L 2.914H 0.439L 3.521H 1.448L／空気
設計基準波長λ２＝522nm
また、上記膜構成で示されるように、第１の多層膜フィルターの整合部及び第２の多層膜フィルターの整合部は、それぞれ反射帯の周辺に生じるリップルを抑制するために多数の整合層を含んでいる。
【０１８５】
図２８で示されるように、光学部品１３０では、長波長のみを透過する急峻な分光透過率特性が実現されている。また、図２９から図３１で示されるように、光学部品１３０では、光が斜めから入射する場合でも、Ｐ偏光とＳ偏光での分光透過率特性の相違が極めて小さい。このため、光学部品１３０は、入射光に対して斜めに配置されるダイクロイックミラーとしても、ロングパスフィルターとしても好適である。
【０１８６】
なお、このような性質は、従来技術に係る多層膜フィルターである第２の多層膜フィルターでは実現し得ない。これは、主に、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む第１の多層膜フィルターによって実現されている。つまり、光学部品１３０は、従来技術に係る多層膜フィルターとは異なる上記の構造によりダイクロイックミラーとしても、ロングパスフィルターとしても所望の特性を実現している。
【０１８７】
以下、上述した実施例１から実施例１１に開示される多層膜フィルターを用いた蛍光顕微鏡について説明する。
【実施例１２】
【０１８８】
図３２は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。図３２に例示される蛍光顕微鏡１４０は、観察光路上に、上述した実施例で開示されるような、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター（多層膜フィルター１４６ａ、多層膜フィルター１４６ｂ）が配置された蛍光顕微鏡である。蛍光顕微鏡１４０は、多層膜フィルターにより検出波長帯及びその幅を任意に変更することができる。
【０１８９】
蛍光顕微鏡１４０は、励起光を射出する光源１４１と、照明レンズ１４２と、励起フィルター１４３と、励起光を反射し蛍光を透過するダイクロイックミラー１４４と、試料Ｓに励起光を照射する対物レンズ１４５と、多層膜フィルター群１４６（多層膜フィルター１４６ａ、多層膜フィルター１４６ｂ）と、レンズ１４７と、プリズム１４８と、カメラ１４９を含んでいる。
【０１９０】
多層膜フィルター群１４６を構成する多層膜フィルター１４６ａ及び多層膜フィルター１４６ｂの各々は、光軸に対する傾きが変更可能に配置されている。また、各々、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有しているため、入射角の変更により分光透過率特性の急峻さを維持しながら透過帯を移動させることができる。この性質を利用することで、多層膜フィルター群１４６は全体として、透過帯が形成される波長帯域及びその幅を任意に変更することができるバンドパスフィルターとして機能する。
【０１９１】
試料Ｓとしては、例えば、発生・再生研究で使用される、ゼブラフィッシュ、ショウジョウバエ、組織スライス、脳スライスなどの比較的厚い試料が用いられる。
光源１４１から射出された励起光は、照明レンズ１４２で略平行光束に変換されて、励起フィルター１４３に入射する。励起フィルター１４３は、試料Ｓ中の蛍光物質の励起に必要な波長帯域の光のみを選択的に透過させる。これにより、励起に必要な波長帯域の光のみが、ダイクロイックミラー１４４、対物レンズ１４５、及びカバーガラスＣを介して、試料Ｓに照射されて、蛍光物質が励起される。
【０１９２】
試料Ｓ中の蛍光物質から生じた蛍光は、対物レンズ１４５を介してダイクロイックミラーに入射する。ダイクロイックミラー１４４は、蛍光とともに入射する試料Ｓ等を反射した励起光を反射し、蛍光のみを透過させる。ただし、蛍光には、試料Ｓ以外から生じる蛍光（自家蛍光）も含まれている。
【０１９３】
多層膜フィルター群１４６に入射した蛍光は、多層膜フィルター群１４６で自家蛍光が効率よく取り除かれる。そして、自家蛍光が取り除かれた蛍光が、レンズ１４７、プリズム１４８を介して、カメラ１４９に入射し、Ｓ／Ｎ比の良好な信号により蛍光画像が形成される。
【０１９４】
以下、図３３を参照しながら、多層膜フィルター群１４６による自家蛍光の除去方法について、具体的に説明する。
図３３は、バンドパスフィルターとして機能する多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂの透過率特性を示した図である。図３３（ａ）は、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂが光軸に対して垂直に配置されている場合の特性を示し、図３３（ｂ）は、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂの一方が光軸に対して傾いて配置されている場合の特性を示している。
【０１９５】
なお、図３３では、説明を簡略化するため、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂが同じ分光透過率特性を有する場合を例示したが、特にこれに限られない。多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂは異なる分光透過率特性と有してもよい。
【０１９６】
図３３（ａ）に例示されるように、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂが光軸に垂直に配置されている場合には、互いの分光透過率特性が一致しているため、多層膜フィルター群１４６全体としての透過帯ＴＢは、多層膜フィルター１４６ａ、多層膜フィルター１４６ｂのそれぞれの透過帯と一致する。
【０１９７】
一方で、図３３（ｂ）に例示されるように、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂの一方（ここでは、多層膜フィルター１４６ｂ）が光軸に対して傾いて配置されている場合には、多層膜フィルター（多層膜フィルター１４６ｂ）の特性が短波長側に移動するため、互いの分光透過率特性が一致しない。多層膜フィルター群１４６全体としての透過帯ＴＢは、多層膜フィルター１４６ａの透過帯と多層膜フィルター１４６ｂの透過帯が重なっている波長帯域のみとなるため、透過帯が狭くなる。
【０１９８】
このように、多層膜フィルター１４６ａと多層膜フィルター１４６ｂの傾きをそれぞれ調整することで、任意の波長帯域に任意の帯域幅の透過帯を形成することができる。通常、検出対象とする蛍光はある特定の波長帯域Ｆを有するのに対して、自家蛍光はより広い波長帯域を有している。このため、透過帯の幅や形成される位置を制御することで、自家蛍光を効率よく取り除くことが可能である。
【０１９９】
従って、本実施例に係る蛍光顕微鏡１４０によれば、自家蛍光を効率よく取り除くことができる。このため、ノイズの少ない蛍光画像を形成することができる。
なお、ここでは、一方の多層膜フィルターのみを傾ける例を示したが、特にこれに限られない。両方の多層膜フィルターを傾けても良い。両方の多層膜フィルターを傾けることで、光軸に対して垂直に配置されている場合に形成される透過帯に制限されることなく、任意の波長帯域に任意の帯域幅の透過帯を形成することができる。
【０２００】
また、ここでは、多層膜フィルターを２つ用いる例を示したが特にこれに限られず、多層膜フィルターは１つだけであってもよい。その場合でも、任意の波長帯域に透過帯を形成することができる。ただし、帯域幅は制御できないが、予め最適化された透過帯幅を有する多層膜フィルターが配置されることが望ましい。
【実施例１３】
【０２０１】
図３４は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。図３４に例示される蛍光顕微鏡１５０では、照明光路上に、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター１５１が配置されていて、励起フィルターとして機能している。
【０２０２】
蛍光顕微鏡１５０は、励起光を射出する光源１４１と、照明レンズ１４２と、多層膜フィルター１５１と、レンズ１５２と、視野絞り１５３と、レンズ１５４と、励起光を反射し蛍光を透過するダイクロイックミラー１４４と、試料Ｓに励起光を照射する対物レンズ１４５と、バリアフィルター１５５と、レンズ１４７と、プリズム１４８と、カメラ１４９を含んでいる。
【０２０３】
多層膜フィルター１５１は、光軸に対する傾きが変更可能に配置されている。また、多層膜フィルター１５１は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有しているため、入射角の変更により分光透過率特性の急峻さを維持しながら透過帯を移動させることができる。
【０２０４】
一般に、ダイクロイックミラーやバリアフィルターの反射帯と透過帯の境界部分（以降、立ち上がり波長帯域と記す。）には、ある程度の幅（以降、公差と記す。）がある。このため、蛍光フィルタセット（ダイクロイックミラー、バリアフィルター、及び励起フィルター）は、公差を踏まえて設計される。つまり、通常、励起フィルターは、さまざまなダイクロイックミラー、バリアフィルターに対応するため、公差を大きめに想定して設計される。このため、ダイクロイックミラーやバリアフィルターの透過帯と励起フィルターの透過帯の間に必要以上に大きな間隔が生じ、その結果、励起光の照明効率が低下する。
【０２０５】
しかしながら、本実施例に係る蛍光顕微鏡１５０では、多層膜フィルター１５１の光軸に対する傾きを変更することで、分光透過率特性の急峻さを維持しながら多層膜フィルター１５１の透過帯を移動させることができる。このため、ダイクロイックミラー１４４とバリアフィルタ１５５の透過帯と多層膜フィルター１５１の透過帯の間の間隔を、最小限に抑えることができる。
【０２０６】
従って、本実施例に係る蛍光顕微鏡１５０によれば、励起光の照明効率を向上させることが可能であり、より明るい蛍光画像を形成することができる。
【実施例１４】
【０２０７】
図３５は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。図３５に例示される蛍光顕微鏡１６０では、検出光路上に、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター１７２が配置されていて、バンドパスフィルターとして機能している。
【０２０８】
蛍光顕微鏡１６０は、レーザー１６１と、コリメータレンズ１６２と、レーザー光を反射し励起光を透過するダイクロイックミラー１６３と、試料Ｓを走査するガルバノミラー１６４と、瞳投影レンズ１６５と、結像レンズ１６６と、ミラー１６７と、試料Ｓに励起光を照射する対物レンズ１６８と、蛍光を集光する共焦点レンズ１６９と、共焦点レンズ１６９の焦点位置にピンホールを有する共焦点絞り１７０と、ミラー１７１と、多層膜フィルター１７２、フォトマルチプライヤー１７３と、を含む走査型共焦点レーザー顕微鏡である。
【０２０９】
多層膜フィルター１７２は、光軸に対する傾きが変更可能に配置されている。また、多層膜フィルター１７２は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有しているため、入射角の変更により分光透過率特性の急峻さを維持しながら透過帯を移動させることができる。
【０２１０】
このため、蛍光顕微鏡１６０では、多層膜フィルター１７２の光軸に対する傾きを変更することで、さまざまな蛍光波長の蛍光を励起光から有効に分離することができる。
従って、本実施例に係る蛍光顕微鏡１６０によれば、蛍光波長の異なるさまざまな蛍光物質にバンドパスフィルターを交換することなく対応することができる。
【実施例１５】
【０２１１】
図３６は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成を示す概略図である。図３６に例示される蛍光顕微鏡１８０では、検出光路上に、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する多層膜部を含む多層膜フィルター１８１が配置されていて、極狭い透過帯を有するマイナスフィルター（ノッチフィルター）として機能している。
【０２１２】
蛍光顕微鏡１８０は、レーザー１６１と、コリメータレンズ１６２と、レーザー光を反射し励起光を透過するダイクロイックミラー１６３と、試料Ｓを走査するガルバノミラー１６４と、瞳投影レンズ１６５と、結像レンズ１６６と、ミラー１６７と、試料Ｓに励起光を照射する対物レンズ１６８と、多層膜フィルター１８１と、蛍光を集光する共焦点レンズ１６９と、共焦点レンズ１６９の焦点位置にピンホールを有する共焦点絞り１７０と、入射光を平行光束に変換するレンズ１８２と、回折格子１８３と、集光レンズ１８４と、分光スリット１８５と、フォトマルチプライヤー１７３と、を含む、分光検出機能を有する走査型共焦点レーザー顕微鏡である。
【０２１３】
蛍光顕微鏡１８０では、回折格子１８３が回転可能に配置されている。このため、回折格子１８３で分光された各波長の回折光の集光位置は、回折格子１８３の回転角によって変化する。また、分光スリット１８５も検出対象の波長帯域に応じて移動する。このため、任意の波長帯域の蛍光を、フォトマルチプライヤー１７３で検出することができる。
【０２１４】
多層膜フィルター１８１は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有しているため、極狭い反射帯を形成することができる。また、ダイクロイックミラー１６３と共焦点レンズ１６９の間の平行光束中に配置されているため、多層膜フィルター１８１は、最も良好な分光透過率特性を示す。このため、蛍光を遮断することなくレーザー光のみを効率良く排除することができる。
【０２１５】
従って、本実施例に係る蛍光顕微鏡１８０によれば、蛍光画像の明るさを低下させることなく、効率よくレーザー光を排除することができる。
【符号の説明】
【０２１６】
１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１４６ａ、１４６ｂ、１５１、１７２、１８１・・・多層膜フィルター、１４６・・・多層膜フィルター群、２１、９１・・・多層膜部、２２、９２・・・整合部、２３、９３・・・基本構成、２４、９４・・・基板、２５、９５・・・反射防止膜、２６ａ、９６・・・第１の層、２７ａ、９７・・・第２の層、２８ａ、９８・・・第３の層、２６ｂ、９９・・・第４の層、２７ｂ・・・第５の層、２８ｂ・・・第６の層、１３０・・・光学部品、Ｓ・・・試料、Ｃ・・・カバーガラス、１４０、１５０、１６０、１８０・・・蛍光顕微鏡、１４１・・・光源、１４２・・・照明レンズ、１４３・・・励起フィルター、１４４、１６３・・・ダイクロイックミラー、１４５、１６８・・・対物レンズ、１４７、１５２、１５４、１８２・・・レンズ、１４８・・・プリズム、１４９・・・カメラ、１５３・・・視野絞り、１５５・・・バリアフィルター、１６１・・・レーザー、１６２・・・コリメータレンズ、１６４・・・ガルバノミラー、１６５・・・瞳投影レンズ、１６６・・・結像レンズ、１６７、１７１・・・ミラー、１６９・・・共焦点レンズ、１７０・・・共焦点絞り、１７３・・・フォトマルチプライヤー、１８３・・・回折格子、１８４・・・集光レンズ、１８５・・・分光スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の材料からなる層と前記第１の材料と屈折率の異なる第２の材料からなる層が交互に積層される多層膜部を含み、
前記多層膜部は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項３】
請求項２に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、
第１の光学膜厚を有する第１の層と、
前記第１の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第２の層と、
前記第２の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第３の層と、
前記第３の層に積層される、前記第１の光学膜厚を有する第４の層と、
前記第４の層に積層される、前記第２の光学膜厚を有する第５の層と、
前記第５の層に積層される、前記第３の光学膜厚を有する第６の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、
前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、及び前記第３の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項４】
請求項２に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、
第１の範囲の光学膜厚を有する第１の層と、
前記第１の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第２の層と、
前記第２の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第３の層と、
前記第３の層に積層される、前記第１の範囲の光学膜厚を有する第４の層と、
前記第４の層に積層される、前記第２の範囲の光学膜厚を有する第５の層と、
前記第５の層に積層される、前記第３の範囲の光学膜厚を有する第６の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、
前記第１の範囲の光学膜厚の中心値を第１の光学膜厚とし、前記第２の範囲の光学膜厚の中心値を第２の光学膜厚とし、前記第３の範囲の光学膜厚の中心値を第３の光学膜厚とすると、前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、及び前記第３の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、前記第３の光学膜厚のうちの２つの光学膜厚は、略等しい
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の多層膜フィルターにおいて、
基準波長をλとし、前記第１の光学膜厚をｔ１とし、前記第２の光学膜厚をｔ２とし、前記第３の光学膜厚をｔ３とし、λ＝４×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）の条件を満たすとき、
垂直に入射する光に対して前記基準波長近傍に反射帯を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項７】
請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の多層膜フィルターにおいて、
基準波長をλとし、前記第１の光学膜厚をｔ１とし、前記第２の光学膜厚をｔ２とし、前記第３の光学膜厚をｔ３とし、λ＝４×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）の条件を満たすとき、
垂直に入射する光に対して前記基準波長の１／５倍の波長近傍に反射帯を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜フィルターは、前記反射帯を利用するマイナスフィルターである
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜フィルターは、前記反射帯を利用するダイクロイックミラーである
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１０】
請求項１に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１１】
請求項１０に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、
第１の光学膜厚を有する第１の層と、
前記第１の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第２の層と、
前記第２の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第３の層と、
前記第３の層に積層される、第４の光学膜厚を有する第４の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、
前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、前記第３の光学膜厚、及び前記第４の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１２】
請求項１０に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、
第１の範囲の光学膜厚を有する第１の層と、
前記第１の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第２の層と、
前記第２の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第３の層と、
前記第３の層に積層される、第４の範囲の光学膜厚を有する第４の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、
前記第１の範囲の光学膜厚の中心値を第１の光学膜厚とし、前記第２の範囲の光学膜厚の中心値を第２の光学膜厚とし、前記第３の範囲の光学膜厚の中心値を第３の光学膜厚とし、前記第４の範囲の光学膜厚の中心値を第４の光学膜厚とすると、前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、前記第３の光学膜厚、及び前記第４の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の多層膜フィルターにおいて、
基準波長をλとし、前記第１の光学膜厚をｔ１とし、前記第２の光学膜厚をｔ２とし、前記第３の光学膜厚をｔ３とし、前記第４の光学膜厚をｔ４とし、λ＝２×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）の条件を満たすとき、
垂直に入射する光に対して前記基準波長近傍に反射帯を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１４】
請求項１１または請求項１２に記載の多層膜フィルターにおいて、
基準波長をλとし、前記第１の光学膜厚をｔ１とし、前記第２の光学膜厚をｔ２とし、前記第３の光学膜厚をｔ３とし、前記第４の光学膜厚をｔ４とし、λ＝２×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）の条件を満たすとき、
垂直に入射する光に対して前記基準波長の１／３倍の波長近傍に反射帯を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜フィルターは、前記反射帯を利用するマイナスフィルターである
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１６】
請求項１３または請求項１４に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜フィルターは、前記反射帯を利用するダイクロイックミラーである
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の多層膜フィルターにおいて、
斜めに入射する入射光に含まれるＰ偏光に対する透過率特性と前記入射光に含まれるＳ偏光に対する透過率特性との相違が、所定の波長帯域で小さい
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の多層膜フィルターを含む
ことを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項１９】
請求項１８に記載の蛍光顕微鏡において、
前記多層膜フィルターは、検出光路に配置される
ことを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項２０】
請求項１８に記載の蛍光顕微鏡において、
前記多層膜フィルターは、照明光路に配置される
ことを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項１】
第１の材料からなる層と前記第１の材料と屈折率の異なる第２の材料からなる層が交互に積層される多層膜部を含み、
前記多層膜部は、３層以上を１周期とする周期的な膜厚構造を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、３層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項３】
請求項２に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、
第１の光学膜厚を有する第１の層と、
前記第１の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第２の層と、
前記第２の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第３の層と、
前記第３の層に積層される、前記第１の光学膜厚を有する第４の層と、
前記第４の層に積層される、前記第２の光学膜厚を有する第５の層と、
前記第５の層に積層される、前記第３の光学膜厚を有する第６の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、
前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、及び前記第３の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項４】
請求項２に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、
第１の範囲の光学膜厚を有する第１の層と、
前記第１の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第２の層と、
前記第２の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第３の層と、
前記第３の層に積層される、前記第１の範囲の光学膜厚を有する第４の層と、
前記第４の層に積層される、前記第２の範囲の光学膜厚を有する第５の層と、
前記第５の層に積層される、前記第３の範囲の光学膜厚を有する第６の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、
前記第１の範囲の光学膜厚の中心値を第１の光学膜厚とし、前記第２の範囲の光学膜厚の中心値を第２の光学膜厚とし、前記第３の範囲の光学膜厚の中心値を第３の光学膜厚とすると、前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、及び前記第３の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、前記第３の光学膜厚のうちの２つの光学膜厚は、略等しい
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の多層膜フィルターにおいて、
基準波長をλとし、前記第１の光学膜厚をｔ１とし、前記第２の光学膜厚をｔ２とし、前記第３の光学膜厚をｔ３とし、λ＝４×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）の条件を満たすとき、
垂直に入射する光に対して前記基準波長近傍に反射帯を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項７】
請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の多層膜フィルターにおいて、
基準波長をλとし、前記第１の光学膜厚をｔ１とし、前記第２の光学膜厚をｔ２とし、前記第３の光学膜厚をｔ３とし、λ＝４×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）の条件を満たすとき、
垂直に入射する光に対して前記基準波長の１／５倍の波長近傍に反射帯を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜フィルターは、前記反射帯を利用するマイナスフィルターである
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜フィルターは、前記反射帯を利用するダイクロイックミラーである
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１０】
請求項１に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、４層を１周期とする周期的な膜厚構造を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１１】
請求項１０に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、
第１の光学膜厚を有する第１の層と、
前記第１の層に積層される、第２の光学膜厚を有する第２の層と、
前記第２の層に積層される、第３の光学膜厚を有する第３の層と、
前記第３の層に積層される、第４の光学膜厚を有する第４の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、
前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、前記第３の光学膜厚、及び前記第４の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１２】
請求項１０に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜部は、
第１の範囲の光学膜厚を有する第１の層と、
前記第１の層に積層される、第２の範囲の光学膜厚を有する第２の層と、
前記第２の層に積層される、第３の範囲の光学膜厚を有する第３の層と、
前記第３の層に積層される、第４の範囲の光学膜厚を有する第４の層と、からなる基本構成が積層された構造体であり、
前記第１の範囲の光学膜厚の中心値を第１の光学膜厚とし、前記第２の範囲の光学膜厚の中心値を第２の光学膜厚とし、前記第３の範囲の光学膜厚の中心値を第３の光学膜厚とし、前記第４の範囲の光学膜厚の中心値を第４の光学膜厚とすると、前記第１の光学膜厚、前記第２の光学膜厚、前記第３の光学膜厚、及び前記第４の光学膜厚の少なくとも１つは、他の光学膜厚と異なる
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の多層膜フィルターにおいて、
基準波長をλとし、前記第１の光学膜厚をｔ１とし、前記第２の光学膜厚をｔ２とし、前記第３の光学膜厚をｔ３とし、前記第４の光学膜厚をｔ４とし、λ＝２×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）の条件を満たすとき、
垂直に入射する光に対して前記基準波長近傍に反射帯を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１４】
請求項１１または請求項１２に記載の多層膜フィルターにおいて、
基準波長をλとし、前記第１の光学膜厚をｔ１とし、前記第２の光学膜厚をｔ２とし、前記第３の光学膜厚をｔ３とし、前記第４の光学膜厚をｔ４とし、λ＝２×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）の条件を満たすとき、
垂直に入射する光に対して前記基準波長の１／３倍の波長近傍に反射帯を有する
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜フィルターは、前記反射帯を利用するマイナスフィルターである
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１６】
請求項１３または請求項１４に記載の多層膜フィルターにおいて、
前記多層膜フィルターは、前記反射帯を利用するダイクロイックミラーである
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の多層膜フィルターにおいて、
斜めに入射する入射光に含まれるＰ偏光に対する透過率特性と前記入射光に含まれるＳ偏光に対する透過率特性との相違が、所定の波長帯域で小さい
ことを特徴とする多層膜フィルター。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の多層膜フィルターを含む
ことを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項１９】
請求項１８に記載の蛍光顕微鏡において、
前記多層膜フィルターは、検出光路に配置される
ことを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項２０】
請求項１８に記載の蛍光顕微鏡において、
前記多層膜フィルターは、照明光路に配置される
ことを特徴とする蛍光顕微鏡。
【図３２】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３３】
【公開番号】特開２０１１−２４２４３７（Ｐ２０１１−２４２４３７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１９３１（Ｐ２０１０−１１１９３１）
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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