誘電体多層膜フィルタ
【課題】入射角依存性を緩和しつつ、広い反射帯域を確保したＩＲカットフィルタ、赤反射ダイクロイックフィルタ等の誘電体多層膜フィルタを提供する。
【解決手段】
透明基板２８のおもて面に第１の誘電体多層膜３０を形成し、裏面に第２の誘電体多層膜３２を形成する。第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の幅Ｗ１を、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の幅Ｗ２よりも狭く設定する。第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌを、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌと長波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｈの間の波長に設定する。
【解決手段】
透明基板２８のおもて面に第１の誘電体多層膜３０を形成し、裏面に第２の誘電体多層膜３２を形成する。第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の幅Ｗ１を、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の幅Ｗ２よりも狭く設定する。第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌを、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌと長波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｈの間の波長に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘電体多層膜フィルタに関し、入射角依存性を緩和しつつ、広い反射帯域を確保したものである。
【背景技術】
【０００２】
誘電体多層膜フィルタは、屈折率が異なる誘電体材料からなる複数種類の薄膜を積層して構成される光学フィルタで、光の干渉を利用して入射光から特定の帯域の波長成分を反射（除去）しあるいは透過させる働きをする。この誘電体多層膜フィルタは、例えばＣＣＤカメラにおいて、いわゆるＩＲカットフィルタ（赤外線カットフィルタ）として、色再現に悪影響を及ぼす赤外光（６５０ｎｍ近辺から長波長側の領域の光）をカットし、可視光を透過させるのに利用される。また、この誘電体多層膜フィルタは、例えば液晶プロジェクタにおいて、いわゆるダイクロイックフィルタとして、入射される可視光から特定の色の光を反射させ、他の色の光を透過させるのにも利用される。
【０００３】
従来の誘電体多層膜によるＩＲカットフィルタの構造を図２に示す。このＩＲカットフィルタ１０は、光学ガラスによる基板１２のおもて面に、ＳｉＯ２からなる低屈折率膜１４と、ＴｉＯ２からなる高屈折率膜１６を交互に繰り返し積層して構成されたものである。このＩＲカットフィルタ１０の分光透過率特性例を図３に示す。図３において、特性Ａ，Ｂはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：入射角０°のときの透過率
・特性Ｂ：入射角２５°のときのｐ偏光とｓ偏光の平均（ｎ偏光）の透過率
図３によれば、赤外光（６５０ｎｍ近辺から長波長側の領域の光）が反射されてカットされ、可視光が透過されることがわかる。
【０００４】
図４は図３の６００〜７００ｎｍの帯域を拡大したものである。図４によれば、反射帯域（短波長側エッジと長波長側エッジとで挟まれた反射率が高い帯域をいう。）の短波長側エッジの半値波長（透過率が５０％のときの波長）が、入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｂ）とで１９．５ｎｍもシフトすることがわかる。図２の従来のＩＲカットフィルタ１０は、このように反射帯域の短波長側エッジのシフト量が大きい（つまり、入射角依存性が大きい）ため、ＣＣＤカメラに使用した場合に、入射角によって、撮影した画像の色目が変化する問題があった。
【０００５】
従来の誘電体多層膜によるダイクロイックフィルタも前出の図２と同様に構成される、すなわち、光学ガラスによる基板１２のおもて面に、ＳｉＯ２からなる低屈折率膜１４と、ＴｉＯ２からなる高屈折率膜１６を交互に繰り返し積層して構成される。このダイクロイックフィルタを赤反射ダイクロイックフィルタとして構成した場合の分光透過率特性例を図３１に示す。この特性は基板の裏面に反射防止膜を形成した場合のものである。図３１において、特性Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ次を示す。なお、このダイクロイックフィルタは入射角４５°が標準の入射角である。
・特性Ａ：入射角３０°のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｂ：入射角４５°のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角６０°のときのｓ偏光の透過率
【０００６】
図３１によれば、反射帯域の短波長側エッジの半値波長が、標準の入射角４５°のとき（特性Ｂ）に比べて、入射角が３０°のとき（特性Ａ）は長波長側に３５．９ｎｍシフトし、入射角が４５°のとき（特性Ｃ）は短波長側に３７．８ｎｍシフトすることがわかる。赤反射ダイクロイックフィルタの一般的な反射帯域は短波長側のエッジが約６００ｎｍ、長波長側のエッジが約６８０ｎｍ以上であり、特に短波長側のエッジが特性Ｃのように短波長側へ大きく（３７．８ｎｍ）シフトすると反射光の色目が変化する問題があった。
【０００７】
入射角依存性を緩和した従来技術として、下記特許文献１に記載された技術があった。そのフィルタ構造を図５に示す。この誘電体多層膜フィルタ１８は、光学ガラス基板２０のおもて面に、ＴｉＯ２からなる高屈折率膜２２と、ＴｉＯ２よりも屈折率が約０．３小さいＴａ２Ｏ５等からなる低屈折率膜２４を交互に繰り返し積層して構成したものである。この誘電体多層膜フィルタ１８によれば、低屈折率膜として、通常使用されるＳｉＯ２よりも屈折率が高いＴａ２Ｏ５膜等を使用したので、積層膜全体の屈折率（平均屈折率）が上がり、図２の誘電体多層膜フィルタ１０に比べて入射角依存性が小さくなる。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２７９０７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２のＩＲカットフィルタあるいは赤反射ダイクロイックフィルタ１０に特許文献１の技術を適用して、低屈折率膜１４をＳｉＯ２よりも屈折率が高い材料で構成すれば、積層膜全体の屈折率（平均屈折率）が上がるので、入射角依存性を小さくすることができる。しかし、その反面、高屈折率膜１６と低屈折率膜１４の屈折率差が小さくなるので、反射帯域が狭くなり、ＩＲカットフィルタあるいは赤反射ダイクロイックフィルタとして必要な反射帯域が得られなくなる問題を生じる。
【００１０】
この発明は、上記従来の技術における問題点を解決して、入射角依存性を緩和しつつ、広い反射帯域を確保した誘電体多層膜フィルタを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、透明基板と、前記透明基板の一方の面に形成された所定の反射帯域を有する第１の誘電体多層膜と、前記透明基板の他方の面に形成された所定の反射帯域を有する第２の誘電体多層膜とを具備し、前記第１の誘電体多層膜の反射帯域の幅（短波長側エッジの透過率が５０％のときの波長と、長波長側エッジの透過率が５０％のときの波長との間の帯域幅をいう。）は、前記第２の誘電体多層膜の反射帯域の幅よりも狭く設定され、前記第２の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジは、前記第１の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジと長波長側エッジの間の波長に設定されているものである。
【００１２】
この発明によれば、素子全体の反射帯域は第１の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジと第２の誘電体多層膜の反射帯域の長波長側エッジとの間の帯域として定まる。したがって、第１の誘電体多層膜の反射帯域の広さは素子全体の反射帯域の広さには影響しないので（つまり、第１の誘電体多層膜の反射帯域の広さとは独立に素子全体の反射帯域の広さを設定することができるので）、第１の誘電体多層膜の反射帯域を狭く設定できる。その結果、第１の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジで定まる素子全体の反射帯域の短波長側エッジは、入射角の変動によるシフト量が低減され、素子全体として入射角依存性を緩和することができる。一方、第２の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジは第１の誘電体多層膜の反射帯域でマスキングされるため、この第２の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジの入射角依存性は素子全体の反射特性には影響しなくなる。したがって、第２の誘電体多層膜の反射帯域を広く設定することができ、その結果、素子全体として広い反射帯域を確保することができる。このようにして、この発明によれば、入射角依存性を緩和しつつ、広い反射帯域を確保した誘電体多層膜フィルタが実現される。
【００１３】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、第１の誘電体多層膜全体の平均屈折率を、第２の誘電体多層膜全体の平均屈折率よりも高く設定したものとして構成することができる。なお、この出願で、「平均屈折率」とは、“誘電体多層膜の光学膜厚の合計×参照波長÷誘電体多層膜の物理膜厚の合計”をいうものとする。
【００１４】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、第１の誘電体多層膜が、所定の屈折率を有する第１の誘電体材料で構成された膜と、第１の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第２の誘電体材料で構成された膜を交互に繰り返し積層した構造を有し、第２の誘電体多層膜が、所定の屈折率を有する第３の誘電体材料で構成された膜と、第３の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第４の誘電体材料で構成された膜を交互に繰り返し積層した構造を有し、第１の誘電体材料と第２の誘電体材料の屈折率差を、第３の誘電体材料と第４の誘電体材料の屈折率差よりも小さく設定したものとして構成することができる。
【００１５】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、例えば、第１の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率を１．６０〜２．１０に設定し、第２の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率を２．０以上に設定し、第３の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率を１．３０〜１．５９に設定し、第４の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率を２．０以上に設定したものとして構成することができる。
【００１６】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、例えば、第２の誘電体材料をＴｉＯ２（屈折率≒２．２〜２．５）、Ｎｂ２Ｏ５（屈折率≒２．１〜２．４）、Ｔａ２Ｏ５（屈折率≒２．０〜２．３）のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物（屈折率≒２．１〜２．２）とし、第３の誘電体材料をＳｉＯ２（屈折率≒１．４６）とし、第４の誘電体材料をＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物（屈折率≒２．０以上）として構成することができる。
【００１７】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、第１の誘電体材料を例えばＢｉ２Ｏ３（屈折率≒１．９）、Ｔａ２Ｏ５（屈折率≒２．０）、Ｌａ２Ｏ３（屈折率≒１．９）、Ａｌ２Ｏ３（屈折率≒１．６２）、ＳｉＯｘ（ｘ≦１）（屈折率≒２．０）、ＬａＦ３、Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率≒１．７〜１．８）、Ｐｒ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率≒１．６〜１．７）、または、これらのうちの２種以上の材料による複合酸化物として構成することができる。
【００１８】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、第１の誘電体多層膜について、第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚を第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚よりも厚く設定することができる。このようにすれば、第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚と第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚を等しく設定した場合に比べて第１の誘電体多層膜全体の平均屈折率を高くすることができるので入射角依存性をより小さくすることができる。なお、「第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚／第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚」の値は、例えば１．０より大で４．０以下とすることができる。
【００１９】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、例えば可視光を透過し、赤外光を反射させる赤外線カットフィルタとして、また赤色光を反射させる赤反射ダイクロイックフィルタとして構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施の形態を以下説明する。図１はこの発明による誘電体多層膜フィルタの実施の形態を示す。この誘電体多層膜フィルタ２６は、白板ガラス等の透明基板２８のおもて面（光の入射面）２８ａに第１の誘電体多層膜３０が成膜され、裏面２８ｂに第２の誘電体多層膜３２が成膜されて構成されている。第１の誘電体多層膜３０は、所定の屈折率を有する第１の誘電体材料で構成された膜３４と、第１の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第２の誘電体材料で構成された膜３６を交互に繰り返し積層した多層膜として構成されている。第１の誘電体多層膜３０は基本的には奇数層で構成されるが、偶数層で構成することもできる。また、各層３４，３６の光学膜厚は基本的にはλ０／４（λ０：反射帯域の中心波長）であるが、リップルの低減等所望の特性を得るために、第１層や最終層の膜厚をλ０／８にしたり、各層の膜厚を微調整することができる。また、図１では第１層として屈折率が低い方の膜３４を配置したが、屈折率が高い方の膜３６を第１層として配置することもできる。
【００２１】
第２の誘電体多層膜３２は、第１の誘電体材料よりも低い屈折率を有する第３の誘電体材料で構成された膜３８と、第３の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第４の誘電体材料で構成された膜４０を交互に繰り返し積層した多層膜として構成されている。第２の誘電体多層膜３２は基本的には奇数層で構成されるが、偶数層で構成することもできる。また、各層３８，４０の光学膜厚は基本的にはλ０／４（λ０：反射帯域の中心波長）であるが、リップルの低減等所望の特性を得るために、第１層や最終層の膜厚をλ０／８にしたり、各層の膜厚を微調整することができる。また、図１では第１層として屈折率が低い方の膜３８を配置したが、屈折率が高い方の膜４０を第１層として配置することもできる。
【００２２】
第１の誘電体多層膜３０の屈折率が低い方の膜３４は、例えばＢｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘ（ｘ≦１）、ＬａＦ３、Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物、Ｐｒ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物のいずれか、または、これらのうちの２種以上の材料による複合酸化物等の誘電体材料（第１の誘電体材料）で構成することができる。第１の誘電体多層膜３０の屈折率が高い方の膜３６は、例えばＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物等の誘電体材料（第２の誘電体材料）で構成することができる。第２の誘電体多層膜３２の屈折率が低い方の膜３８は、例えばＳｉＯ２等の誘電体材料（第３の誘電体材料）で構成することができる。第２の誘電体多層膜３２の屈折率が高い方の膜４０は、例えばＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物等の誘電体材料（第４の誘電体材料）で構成することができる。
【００２３】
第１の誘電体多層膜３０の全体の（平均の）の屈折率は、第２の誘電体多層膜３２の全体の（平均の）屈折率よりも高く設定されている。第１の誘電体多層膜３０を構成する膜３４，３６の屈折率差は、第２の誘電体多層膜３２を構成する膜３８，４０の屈折率差よりも小さく設定されている。第１の誘電体多層膜３０の屈折率が高い方の膜３６を構成する第２の誘電体材料と、第２の誘電体多層膜３２の屈折率が高い方の膜４０を構成する第４の誘電体材料を同じ誘電体材料とすることもできる。
【００２４】
図１の誘電体多層膜フィルタ２６による分光透過率特性を図６に示す。図６において、（ａ）は第１の誘電体多層膜３０単独（第２の誘電体多層膜３２が無い場合）の特性、（ｂ）は第２の誘電体多層膜３２単独（第１の誘電体多層膜３０が無い場合）の特性、（ｃ）は誘電体多層膜フィルタ２６全体の特性である。第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の幅Ｗ１は、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の幅Ｗ２よりも狭く設定されている。第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌは、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌと長波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｈの間の波長に設定されている。言い換えれば、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌは、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌよりも短波長側に設定され、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の長波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｈは、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の長波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｈよりも長波長側に設定されている。
【００２５】
図６によれば、素子２６全体の反射帯域の幅Ｗ０は、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域Ｗ１の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌと第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の長波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｈとの間の幅として定まる。したがって、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の幅Ｗ１は素子２６全体の反射帯域の幅Ｗ０には影響しないので（つまり、幅Ｗ１とは独立に幅Ｗ０を設定することができるので）、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の幅Ｗ１を狭く設定できる。その結果、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌとして定まる素子２６全体の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬ（ＩＲカットフィルタとして構成する場合は６５０ｎｍ近辺の波長、赤反射ダイクロイックフィルタとして構成する場合は６００ｎｍ近辺の波長）は、入射角の変動によるシフト量が低減され、素子２６全体として入射角依存性を緩和することができる。一方、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌは第１の誘電体多層膜３０の反射帯域Ｗ１でマスキングされるため、この第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌの入射角依存性は素子２６全体の反射特性には影響しなくなる。したがって、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の幅Ｗ２を広く設定することができ、その結果、素子２６全体として広い反射帯域の幅Ｗ０を確保することができる。このようにして、図１の誘電体多層膜フィルタ２６によれば、入射角依存性を緩和しつつ、広い反射帯域を確保することができる。
【実施例】
【００２６】
図１の誘電体多層膜フィルタ２６をＩＲカットフィルタとして構成する場合の実施例（１）〜（４）と、赤反射ダイクロイックフィルタとして構成する場合の実施例（５）を説明する。なお、実施例（１）〜（３）について図７〜図３０に示す分光透過率特性図（いずれもシミュレーションにより求めた）において、特性Ａ〜Ｄはそれぞれ次を示す。また、各実施例の設計において屈折率および減衰係数は、各実施例の設計波長（参照波長）λ０における値である。
・特性Ａ：入射角０°のときの透過率
・特性Ｂ：入射角２５°のときのｐ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角２５°のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｄ：入射角２５°のときのｐ偏光とｓ偏光の平均（ｎ偏光）の透過率
【００２７】
（１）第１の誘電体多層膜３０の実施例
第１の誘電体多層膜３０の実施例を説明する。ここでは、第１の誘電体多層膜３０を、反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌ（図６（ａ）参照）が入射角０°のときに６５５ｎｍとなるように設計した。
【００２８】
《実施例（１）−１》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．７２、減衰係数０）
・膜３６：ＴｉＯ２（屈折率２．２７、減衰係数０．００００８１７）
・層数：２７層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７３１．５ｎｍ
各層の膜厚を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
実施例（１）−１の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図７に示す。また、図７の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図８に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。なお、この特性で「高反射率帯域（幅）」は、透過率が１％以下となる帯域（幅）をいう（他の実施例においても同じ）。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８６．８〜７７０．７ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：８３．９ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６７６．５〜７４６ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：６９．５ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６６６〜７５９．８ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：９３．８ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１５ｎｍ（図８参照）
・積層膜全体の平均屈折率：１．９４
【００３１】
《実施例（１）−２》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．７２、減衰係数０）
・膜３６：Ｎｂ２Ｏ５（屈折率２．３２、減衰係数０）
・層数：２７層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７３２ｎｍ
各層の膜厚を表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】
実施例（１）−２の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図９に示す。また、図９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図１０に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８４．９〜７８４．４ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：９９．５ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６７４．１〜７５９．７ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：８５．６ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６６４．５〜７７２．５ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：１０８ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１４．８ｎｍ（図１０参照）
・積層膜全体の平均屈折率：１．９６
この設計によれば、膜３６を構成するＮｂ２Ｏ５は、実施例（１）−１で膜３６を構成したＴｉＯ２よりも屈折率が少し高いため、実施例（１）−１に比べて、シフト量が０．２ｎｍ低減される。
【００３４】
《実施例（１）−３》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．８１、減衰係数０）
・膜３６：ＴｉＯ２（屈折率２．２７、減衰係数０．００００８２１）
・層数：３１層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７２９．５ｎｍ
各層の膜厚を表３に示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】
実施例（１）−３の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１１に示す。また、図１１の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図１２に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８５．５〜７４４．５ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：５９ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６７５．６〜７２２．７ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：４７．１ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６５５．９〜７３４．５ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：７８．６ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１４ｎｍ（図１２参照）
・積層膜全体の平均屈折率：２．００
この設計によれば、実施例（１）−２に比べて、シフト量が０．８ｎｍ低減される。
【００３７】
《実施例（１）−４》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｂｉ２Ｏ３（屈折率１．９１、減衰係数０）
・膜３６：ＴｉＯ２（屈折率２．２８、減衰係数０．００００８７９）
・層数：４１層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７００．５ｎｍ
各層の膜厚を表４に示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】
実施例（１）−４の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１３に示す。また、図１３の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図１４に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６７７．５〜７２３．５ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：４６ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６５６〜７０５ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：４９ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６５９．３〜７１３ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：５３．７ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１３．９ｎｍ（図１４参照）
・積層膜全体の平均屈折率：２．０５
この設計によれば、膜３４を構成するＢｉ２Ｏ３は、実施例（１）−３で膜３４を構成したＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物よりも屈折率が少し高いため、実施例（１）−３に比べて、シフト量が０．１ｎｍ低減される。
【００４０】
《実施例（１）−５》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．０４、減衰係数０）
・膜３６：Ｎｂ２Ｏ５（屈折率２．３２、減衰係数０）
・層数：５５層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：６９１．５ｎｍ
各層の膜厚を表５に示す。
【００４１】
【表５】
【００４２】
実施例（１）−５の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１５に示す。また、図１５の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図１６に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６６９．５〜７０６．８ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３７．３ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６５９．５〜６９１．６ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：３２．１ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６５５．７〜６９６．３ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：４０．６ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１１．８ｎｍ（図１６参照）
・積層膜全体の平均屈折率：２．１７
この設計によれば、実施例（１）−４に比べて、シフト量が２．１ｎｍ低減される。
【００４３】
（２）第２の誘電体多層膜３２の実施例
第２の誘電体多層膜３２の実施例を説明する。ここでは、第２の誘電体多層膜３２を、反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌ（図６（ｂ）参照）が入射角０°のときに６７０ｎｍとなるように設計した。すなわち、半値波長Ｅ２Ｌを、実施例（１）−１乃至（１）−５の第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌ（ここではＥ１Ｌ＝６５０ｎｍに設計する場合を想定）に比べて２０ｎｍ長波長側に設定した。
【００４４】
《実施例（２）−１》
第２の誘電体多層膜３２を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３８：ＳｉＯ２（屈折率１．４５、減衰係数０）
・膜４０：ＴｉＯ２（屈折率２．２５、減衰係数０．００００６９６）
・層数：３７層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：８４７ｎｍ
各層の膜厚を表６に示す。
【００４５】
【表６】
【００４６】
実施例（２）−１の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１７に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：７１５．２〜１０１１．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：２９６．４ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌのシフト量：２０ｎｍ
・積層膜全体の平均屈折率：１．７５
この設計によれば、実施例（１）−１乃至（１）−５の第１の誘電体多層膜３０に比べて、膜３８，４０の屈折率差が大きいので、反射帯域が広く得られている。
【００４７】
《実施例（２）−２》
第２の誘電体多層膜３２を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３８：ＳｉＯ２（屈折率１．４５、減衰係数０）
・膜４０：Ｎｂ２Ｏ５（屈折率２．３０、減衰係数０）
・層数：３７層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：８２５．５ｎｍ
各層の膜厚を表７に示す。
【００４８】
【表７】
【００４９】
実施例（２）−２の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１８に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：７１１．１〜１０９１．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３８０．５ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌのシフト量：１９．７ｎｍ
・積層膜全体の平均屈折率：１．７７
この設計によれば、実施例（１）−１乃至（１）−５の第１の誘電体多層膜３０に比べて、膜３８，４０の屈折率差が大きいので、反射帯域が広く得られている。
【００５０】
（３）ＩＲカットフィルタ２６全体の実施例
以上説明した第１の誘電体多層膜３０の実施例（１）−１乃至（１）−５いずれかと、第２の誘電体多層膜３２の実施例（２）−１、（２）−２のいずれかを組み合わせて構成されるＩＲカットフィルタ２６全体の実施例を説明する。いずれの実施例も、基板２８としてドイツ、ショット社製白板ガラスＢ２７０（屈折率１．５２（５５０ｎｍ）、厚さ０．３ｍｍ）を使用するものとしてシミュレーションを行った。
【００５１】
《実施例（３）−１》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．９４）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．７５）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図１９に示す。また、図１９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２０に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８５．２〜１０１０．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３２５．４ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１５．５ｎｍ
【００５２】
《実施例（３）−２》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．９４）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−２（積層膜全体の平均屈折率＝１．７７）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２１に示す。また、図２１の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２２に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８５．９〜１０９１．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：４０５．７ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１５．２ｎｍ
【００５３】
《実施例（３）−３》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−２（積層膜全体の平均屈折率＝１．９６）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−２（積層膜全体の平均屈折率＝１．７７）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２３に示す。また、図２３の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２４に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８３．９〜１０９２．１ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：４０８．２ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１５ｎｍ
【００５４】
《実施例（３）−４》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−３（積層膜全体の平均屈折率＝２．００）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．７５）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２５に示す。また、図２５の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２６に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８３．８〜１０１１．５ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３２７．７ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１４．４ｎｍ
【００５５】
《実施例（３）−５》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−４（積層膜全体の平均屈折率＝２．０５）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．７５）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２７に示す。また、図２７の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２８に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６７７〜１０１１．１ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３３４．１ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１４．４ｎｍ
【００５６】
《実施例（３）−６》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−５（積層膜全体の平均屈折率＝２．１７）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−２（積層膜全体の平均屈折率＝１．７７）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２９に示す。また、図２９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図３０に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６７７．２〜１０１１．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３３４．４ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１２ｎｍ
【００５７】
（４）従来構造のＩＲカットフィルタとの特性比較
次の設計の従来構造のＩＲカットフィルタについてシミュレーションを行った。
・基板：ガラス（屈折率１．５２、減衰係数０）
・基板おもて面側の誘電体多層膜：基板／ＳｉＯ２膜／ＴｉＯ２膜／…（繰り返し）…／ＳｉＯ２膜／空気層（反射帯域の短波長側エッジの半値波長が入射角０°のときに６５５ｎｍとなるように設計、積層膜全体の平均屈折率＝１．７８）
・同誘電体多層膜の層数：１７
・基板裏面側：反射防止膜を形成
この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８９．４〜９８９．１ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：２９９．７ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１９．５ｎｍ
【００５８】
この従来構造のＩＲカットフィルタと、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６のＩＲカットフィルタを比べると、次のことがいえる。
（ａ）短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量が、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６では従来構造に比べて減少している。これは、この発明の各実施例において反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬを規定する第１の誘電体多層膜３０全体の平均屈折率が、従来構造のＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜による誘電体多層膜全体の平均屈折率よりも大きく設定されていることによる。したがって、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６によれば、例えばＣＣＤカメラのＩＲカットフィルタに適用した場合に入射角依存性が緩和されて、撮影した画像の色目が変化するのを抑制することができる。
（ｂ）反射帯域が、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６では従来構造と同等またはそれ以上に広がっている。これは、この発明の各実施例において、第２の誘電体多層膜３２による短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌ（図６（ｂ））が、第１の誘電体多層膜３０による短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌ（図６（ａ））よりも２０ｎｍ長波長側に設定されていることによる。すなわち、この設定により第２の誘電体多層膜３２による短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌは、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域Ｗ１でマスキングされるため、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌの入射角依存性は素子２６全体の反射特性には影響しなくなる。その結果、第２の誘電体多層膜３２による反射帯域の幅Ｗ２を広く設定して、素子２６全体の反射帯域の幅Ｗ０（図６（ｃ））を広げることが可能となる。したがって、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６によれば、赤外光を十分に遮断することができ、ＣＣＤカメラのＩＲカットフィルタに適用した場合に、赤外光が色再現に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
【００５９】
（５）実施例（４）：ＩＲカットフィルタ２６のその他の実施例
第１の誘電体多層膜３０について、第２の誘電体材料で構成された膜３６の光学膜厚を第１の誘電体材料で構成された膜３４の光学膜厚よりも厚く設定したＩＲカットフィルタ２６全体の実施例を説明する。
【００６０】
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５２、減衰係数０）
・第１の誘電体材料で構成された膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．７５、減衰係数０）
・第２の誘電体材料で構成された膜３６：ＴｉＯ２（屈折率２．３９、減衰係数０）
・膜３４と膜３６の光学膜厚比＝約１：１．９
・層数：２４層｛最表面にＳｉＯ２膜（屈折率１．４６、減衰係数０）を成膜｝
・参照波長（反射帯域の中心波長）：５０９ｎｍ
・第１の誘電体多層膜３０全体の平均屈折率：２．１１
【００６１】
第１の誘電体多層膜３０を構成する各層の膜厚を表８に示す。
【表８】
【００６２】
第２の誘電体多層膜３２を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・第３の誘電体材料で構成された膜３８：ＳｉＯ２（屈折率１．４６、減衰係数０）
・第４の誘電体材料で構成された膜４０：ＴｉＯ２（屈折率２．３３、減衰係数０）
・膜３８と膜４０の光学膜厚比＝約１：１
・層数：４２層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：８０５ｎｍ
・第２の誘電体多層膜３２全体の平均屈折率：１．７８
【００６３】
第２の誘電体多層膜３２を構成する各層の膜厚を表９に示す。
【表９】
【００６４】
この実施例（４）の設計によるＩＲカットフィルタ２６の入射角０°（標準の入射角）のときの分光透過率特性（実測値）を図３２に示す。図３２において、特性Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：第１の誘電体多層膜３０のみのｎ偏光（ｐ偏光とｓ偏光の平均）の透過率
・特性Ｂ：第２の誘電体多層膜３２のみのｎ偏光の透過率
・特性Ｃ：ＩＲカットフィルタ２６全体のｎ偏光の透過率
図３２によれば、ＩＲカットフィルタ２６全体の特性ＣはＩＲカットフィルタとして必要な反射帯域が得られている。
【００６５】
この実施例（４）の設計によるＩＲカットフィルタ２６について入射角を変化させたときの６２５〜６８０ｎｍの帯域を拡大した分光透過率特性（ＩＲカットフィルタ２６全体の特性）（実測値）を図３３に示す。図３３において、特性Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：入射角が０°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｂ：入射角が１５°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角が２５°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｄ：入射角が３０°のときのｎ偏光の透過率
【００６６】
図３３によれば、特性Ａ（入射角０°）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長（６５４．７ｎｍ）に対し、特性Ｂ，Ｃ，Ｄの反射帯域の短波長側エッジの半値波長のシフト量は次のとおりであった。
・特性Ｂ（入射角１５°）のシフト量：４．３ｎｍ
・特性Ｃ（入射角２５°）のシフト量：１１．８ｎｍ
・特性Ｄ（入射角３０°）のシフト量：１６．５ｎｍ
【００６７】
比較例として、従来の誘電体多層膜によるＩＲカットフィルタについて入射角を変化させたときの６２５〜６８０ｎｍの帯域を拡大した分光透過率特性（シミュレーション値）を図３４に示す。このＩＲカットフィルタは、光学ガラスによる基板のおもて面にＳｉＯ２からなる低屈折率膜と、ＴｉＯ２からなる高屈折率膜を交互に繰り返し積層し、基板の裏面に反射防止膜を形成したものである。図３４において、特性Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：入射角が０°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｂ：入射角が１５°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角が２５°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｄ：入射角が３０°のときのｎ偏光の透過率
【００６８】
図３４によれば、特性Ａ（入射角０°）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長（６５５．０ｎｍ）に対し、特性Ｂ，Ｃ，Ｄの反射帯域の短波長側エッジの半値波長のシフト量は次のとおりであった。
・特性Ｂ（入射角１５°）のシフト量：７．１ｎｍ
・特性Ｃ（入射角２５°）のシフト量：１８．７ｎｍ
・特性Ｄ（入射角３０°）のシフト量：２５．８ｎｍ
【００６９】
図３３と図３４を比較すると、実施例（４）は従来設計に比べて、入射角０°のときの反射帯域の短波長側エッジの半値波長に対するシフト量が、
入射角１５°では７．１ｎｍ−４．３ｎｍ＝２．８ｎｍ
入射角２５°では１８．７ｎｍ−１１．８ｎｍ＝６．９ｎｍ
入射角３０°では２５．８ｎｍ−１６．５ｎｍ＝９．３ｎｍ
それぞれ改善されることがわかる。
【００７０】
（６）実施例（５）：赤反射ダイクロイックフィルタの実施例
図１の誘電体多層膜フィルタ２６の構成を用いて赤反射ダイクロイックフィルタを構成する場合の実施例を説明する。
【００７１】
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５２、減衰係数０）
・第１の誘電体材料で構成された膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．７０、減衰係数０）
・第２の誘電体材料で構成された膜３６：Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．１６、減衰係数０）
・膜３４と膜３６の光学膜厚比＝約０．５：２（１：４）
・層数：４３層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：５３３ｎｍ
・第１の誘電体多層膜３０全体の平均屈折率：２．０４
【００７２】
第１の誘電体多層膜３０を構成する各層の膜厚を表１０に示す。
【表１０】
【００７３】
第２の誘電体多層膜３２を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３８：ＳｉＯ２（屈折率１．４５、減衰係数０）
・膜４０：Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．０３、減衰係数０）
・膜３８と膜４０の光学膜厚比＝約１：１
・層数：１４層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７８０ｎｍ
・第２の誘電体多層膜３２全体の平均屈折率：１．６８
【００７４】
第２の誘電体多層膜３２を構成する各層の膜厚を表１１に示す。
【表１１】
【００７５】
この実施例（５）の設計による赤反射ダイクロイックフィルタ２６の入射角４５°（標準の入射角）のときの分光透過率特性（シミュレーション値）を図３５に示す。図３５において、特性Ａ，Ｂはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：第１の誘電体多層膜３０のみのｓ偏光の透過率
・特性Ｂ：第２の誘電体多層膜３２のみのｓ偏光の透過率
図３５によれば、特性Ａの反射帯域と特性Ｂの反射帯域を合わせた赤反射ダイクロイックフィルタ２６全体の反射帯域として、ＩＲカットフィルタとして必要な反射帯域が得られることがわかる。
【００７６】
この実施例（５）の設計による赤反射ダイクロイックフィルタ２６について入射角を変化させたときの分光透過率特性（赤反射ダイクロイックフィルタ２６全体の特性）（シミュレーション値）を図３６に示す。図３６において、特性Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：入射角が３０°（標準の入射角−１５°）のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｂ：入射角が４５°（標準の入射角）のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角が６０°（標準の入射角＋１５°）のときのｓ偏光の透過率
【００７７】
図３６によれば、特性Ｂ（入射角４５°）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長（５９２．８ｎｍ）に対し、特性Ａ，Ｃの反射帯域の短波長側エッジの半値波長のシフト量は次のとおりであった。
・特性Ａ（入射角３０°）のシフト量：＋２０．３ｎｍ
・特性Ｃ（入射角６０°）のシフト量：−２０．８ｎｍ
【００７８】
比較例として前出の図３１（従来の誘電体多層膜による赤反射ダイクロイックフィルタの特性）によれば、特性Ｂ（入射角４５°）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長（５９１．７ｎｍ）に対し、特性Ａ，Ｃの反射帯域の短波長側エッジの半値波長のシフト量は次のとおりであった。
・特性Ａ（入射角３０°）のシフト量：＋３５．９ｎｍ
・特性Ｃ（入射角６０°）のシフト量：−３７．８ｎｍ
【００７９】
図３１と図３６を比較すると、実施例（５）は従来設計に比べて、入射角４５°のときの反射帯域の短波長側エッジの半値波長に対するシフト量が、
入射角３０°では３５．９ｎｍ−２０．３ｎｍ＝１５．６ｎｍ
入射角６０°では３７．８ｎｍ−２０．８ｎｍ＝１７．０ｎｍ
それぞれ改善されることがわかる。
【００８０】
第１の誘電体多層膜３０について第２の誘電体材料で構成された膜３６の光学膜厚を第１の誘電体材料で構成された膜３４の光学膜厚よりも厚く設定する場合の両膜３４，３６の光学膜厚比を、実施例（４）では約１：１．９とし、実施例（５）では約１：４としたが、これ以外にも１：１．５（２：３）、１：３等様々な膜厚比に設定することができる。
【００８１】
なお、前記実施の形態による誘電体多層膜フィルタ２６では、第１の誘電体多層膜３０を透明基板２８のおもて面（光の入射面）２８ａ側に配置し、第２の誘電体多層膜３２を裏面２８ｂ側に配置したが、これとは逆に、第２の誘電体多層膜３２をおもて面２８ａに配置し、第１の誘電体多層膜３０を裏面２８ｂ側に配置することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
前記実施の形態では、この発明をＩＲカットフィルタおよび赤反射ダイクロイックフィルタとして構成した場合について説明したが、この発明は入射角依存性の抑制と、広い反射帯域が要求される他のフィルタ（例えば他のエッジフィルタ）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の実施の形態を示す図で、誘電体多層膜フィルタの積層構造を模式的に示す図である。
【図２】従来の誘電体多層膜フィルタによるＩＲカットフィルタの積層構造を模式的に示す図である。
【図３】図２のＩＲカットフィルタの分光透過率特性図である。
【図４】図３の６００〜７００ｎｍの帯域を拡大して示した分光透過率特性図である。
【図５】特許文献１に記載された誘電体多層膜フィルタの積層構造図である。
【図６】図１の誘電体多層膜フィルタの分光透過率特性図である。
【図７】実施例（１）−１の設計による分光透過率特性図である。
【図８】図７の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図９】実施例（１）−２の設計による分光透過率特性図である。
【図１０】図９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図１１】実施例（１）−３の設計による分光透過率特性図である。
【図１２】図１１の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図１３】実施例（１）−４の設計による分光透過率特性図である。
【図１４】図１３の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図１５】実施例（１）−５の設計による分光透過率特性図である。
【図１６】図１５の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図１７】実施例（２）−１の設計による分光透過率特性図である。
【図１８】実施例（２）−２の設計による分光透過率特性図である。
【図１９】実施例（３）−１の設計による分光透過率特性図である。
【図２０】図１９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２１】実施例（３）−２の設計による分光透過率特性図である。
【図２２】図２１の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２３】実施例（３）−３の設計による分光透過率特性図である。
【図２４】図２３の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２５】実施例（３）−４の設計による分光透過率特性図である。
【図２６】図２５の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２７】実施例（３）−５の設計による分光透過率特性図である。
【図２８】図２７の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２９】実施例（３）−６の設計による分光透過率特性図である。
【図３０】図２９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図３１】従来の図２の赤反射ダイクロイックフィルタの分光透過率特性図（シミュレーション値）である。
【図３２】実施例（４）の設計によるＩＲフィルタの入射角０°のときの分光透過率特性図（実測値）である。
【図３３】実施例（４）の設計について入射角を変化させたときの６２５〜６８０ｎｍの帯域を拡大した分光透過率特性図（実測値）である。
【図３４】従来の誘電体多層膜によるＩＲカットフィルタについて入射角を変化させたときの６２５〜６８０ｎｍの帯域を拡大した分光透過率特性図（シミュレーション値）である。
【図３５】実施例（５）の設計による赤反射ダイクロイックフィルタの入射角４５°のときの分光透過率特性図（シミュレーション値）である。
【図３６】実施例（５）の設計による赤反射ダイクロイックフィルタについて入射角を変化させたときの分光透過率特性図（シミュレーション値）である。
【符号の説明】
【００８４】
２６…誘電体多層膜フィルタ（ＩＲカットフィルタ、赤反射ダイクロイックフィルタ）、２８…透明基板、３０…第１の誘電体多層膜、３２…第２の誘電体多層膜、３４…第１の誘電体材料で構成された膜、３６…第２の誘電体材料で構成された膜、３８…第３の誘電体材料で構成された膜、４０…第４の誘電体材料で構成された膜。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘電体多層膜フィルタに関し、入射角依存性を緩和しつつ、広い反射帯域を確保したものである。
【背景技術】
【０００２】
誘電体多層膜フィルタは、屈折率が異なる誘電体材料からなる複数種類の薄膜を積層して構成される光学フィルタで、光の干渉を利用して入射光から特定の帯域の波長成分を反射（除去）しあるいは透過させる働きをする。この誘電体多層膜フィルタは、例えばＣＣＤカメラにおいて、いわゆるＩＲカットフィルタ（赤外線カットフィルタ）として、色再現に悪影響を及ぼす赤外光（６５０ｎｍ近辺から長波長側の領域の光）をカットし、可視光を透過させるのに利用される。また、この誘電体多層膜フィルタは、例えば液晶プロジェクタにおいて、いわゆるダイクロイックフィルタとして、入射される可視光から特定の色の光を反射させ、他の色の光を透過させるのにも利用される。
【０００３】
従来の誘電体多層膜によるＩＲカットフィルタの構造を図２に示す。このＩＲカットフィルタ１０は、光学ガラスによる基板１２のおもて面に、ＳｉＯ２からなる低屈折率膜１４と、ＴｉＯ２からなる高屈折率膜１６を交互に繰り返し積層して構成されたものである。このＩＲカットフィルタ１０の分光透過率特性例を図３に示す。図３において、特性Ａ，Ｂはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：入射角０°のときの透過率
・特性Ｂ：入射角２５°のときのｐ偏光とｓ偏光の平均（ｎ偏光）の透過率
図３によれば、赤外光（６５０ｎｍ近辺から長波長側の領域の光）が反射されてカットされ、可視光が透過されることがわかる。
【０００４】
図４は図３の６００〜７００ｎｍの帯域を拡大したものである。図４によれば、反射帯域（短波長側エッジと長波長側エッジとで挟まれた反射率が高い帯域をいう。）の短波長側エッジの半値波長（透過率が５０％のときの波長）が、入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｂ）とで１９．５ｎｍもシフトすることがわかる。図２の従来のＩＲカットフィルタ１０は、このように反射帯域の短波長側エッジのシフト量が大きい（つまり、入射角依存性が大きい）ため、ＣＣＤカメラに使用した場合に、入射角によって、撮影した画像の色目が変化する問題があった。
【０００５】
従来の誘電体多層膜によるダイクロイックフィルタも前出の図２と同様に構成される、すなわち、光学ガラスによる基板１２のおもて面に、ＳｉＯ２からなる低屈折率膜１４と、ＴｉＯ２からなる高屈折率膜１６を交互に繰り返し積層して構成される。このダイクロイックフィルタを赤反射ダイクロイックフィルタとして構成した場合の分光透過率特性例を図３１に示す。この特性は基板の裏面に反射防止膜を形成した場合のものである。図３１において、特性Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ次を示す。なお、このダイクロイックフィルタは入射角４５°が標準の入射角である。
・特性Ａ：入射角３０°のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｂ：入射角４５°のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角６０°のときのｓ偏光の透過率
【０００６】
図３１によれば、反射帯域の短波長側エッジの半値波長が、標準の入射角４５°のとき（特性Ｂ）に比べて、入射角が３０°のとき（特性Ａ）は長波長側に３５．９ｎｍシフトし、入射角が４５°のとき（特性Ｃ）は短波長側に３７．８ｎｍシフトすることがわかる。赤反射ダイクロイックフィルタの一般的な反射帯域は短波長側のエッジが約６００ｎｍ、長波長側のエッジが約６８０ｎｍ以上であり、特に短波長側のエッジが特性Ｃのように短波長側へ大きく（３７．８ｎｍ）シフトすると反射光の色目が変化する問題があった。
【０００７】
入射角依存性を緩和した従来技術として、下記特許文献１に記載された技術があった。そのフィルタ構造を図５に示す。この誘電体多層膜フィルタ１８は、光学ガラス基板２０のおもて面に、ＴｉＯ２からなる高屈折率膜２２と、ＴｉＯ２よりも屈折率が約０．３小さいＴａ２Ｏ５等からなる低屈折率膜２４を交互に繰り返し積層して構成したものである。この誘電体多層膜フィルタ１８によれば、低屈折率膜として、通常使用されるＳｉＯ２よりも屈折率が高いＴａ２Ｏ５膜等を使用したので、積層膜全体の屈折率（平均屈折率）が上がり、図２の誘電体多層膜フィルタ１０に比べて入射角依存性が小さくなる。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２７９０７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２のＩＲカットフィルタあるいは赤反射ダイクロイックフィルタ１０に特許文献１の技術を適用して、低屈折率膜１４をＳｉＯ２よりも屈折率が高い材料で構成すれば、積層膜全体の屈折率（平均屈折率）が上がるので、入射角依存性を小さくすることができる。しかし、その反面、高屈折率膜１６と低屈折率膜１４の屈折率差が小さくなるので、反射帯域が狭くなり、ＩＲカットフィルタあるいは赤反射ダイクロイックフィルタとして必要な反射帯域が得られなくなる問題を生じる。
【００１０】
この発明は、上記従来の技術における問題点を解決して、入射角依存性を緩和しつつ、広い反射帯域を確保した誘電体多層膜フィルタを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、透明基板と、前記透明基板の一方の面に形成された所定の反射帯域を有する第１の誘電体多層膜と、前記透明基板の他方の面に形成された所定の反射帯域を有する第２の誘電体多層膜とを具備し、前記第１の誘電体多層膜の反射帯域の幅（短波長側エッジの透過率が５０％のときの波長と、長波長側エッジの透過率が５０％のときの波長との間の帯域幅をいう。）は、前記第２の誘電体多層膜の反射帯域の幅よりも狭く設定され、前記第２の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジは、前記第１の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジと長波長側エッジの間の波長に設定されているものである。
【００１２】
この発明によれば、素子全体の反射帯域は第１の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジと第２の誘電体多層膜の反射帯域の長波長側エッジとの間の帯域として定まる。したがって、第１の誘電体多層膜の反射帯域の広さは素子全体の反射帯域の広さには影響しないので（つまり、第１の誘電体多層膜の反射帯域の広さとは独立に素子全体の反射帯域の広さを設定することができるので）、第１の誘電体多層膜の反射帯域を狭く設定できる。その結果、第１の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジで定まる素子全体の反射帯域の短波長側エッジは、入射角の変動によるシフト量が低減され、素子全体として入射角依存性を緩和することができる。一方、第２の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジは第１の誘電体多層膜の反射帯域でマスキングされるため、この第２の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジの入射角依存性は素子全体の反射特性には影響しなくなる。したがって、第２の誘電体多層膜の反射帯域を広く設定することができ、その結果、素子全体として広い反射帯域を確保することができる。このようにして、この発明によれば、入射角依存性を緩和しつつ、広い反射帯域を確保した誘電体多層膜フィルタが実現される。
【００１３】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、第１の誘電体多層膜全体の平均屈折率を、第２の誘電体多層膜全体の平均屈折率よりも高く設定したものとして構成することができる。なお、この出願で、「平均屈折率」とは、“誘電体多層膜の光学膜厚の合計×参照波長÷誘電体多層膜の物理膜厚の合計”をいうものとする。
【００１４】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、第１の誘電体多層膜が、所定の屈折率を有する第１の誘電体材料で構成された膜と、第１の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第２の誘電体材料で構成された膜を交互に繰り返し積層した構造を有し、第２の誘電体多層膜が、所定の屈折率を有する第３の誘電体材料で構成された膜と、第３の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第４の誘電体材料で構成された膜を交互に繰り返し積層した構造を有し、第１の誘電体材料と第２の誘電体材料の屈折率差を、第３の誘電体材料と第４の誘電体材料の屈折率差よりも小さく設定したものとして構成することができる。
【００１５】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、例えば、第１の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率を１．６０〜２．１０に設定し、第２の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率を２．０以上に設定し、第３の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率を１．３０〜１．５９に設定し、第４の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率を２．０以上に設定したものとして構成することができる。
【００１６】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、例えば、第２の誘電体材料をＴｉＯ２（屈折率≒２．２〜２．５）、Ｎｂ２Ｏ５（屈折率≒２．１〜２．４）、Ｔａ２Ｏ５（屈折率≒２．０〜２．３）のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物（屈折率≒２．１〜２．２）とし、第３の誘電体材料をＳｉＯ２（屈折率≒１．４６）とし、第４の誘電体材料をＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物（屈折率≒２．０以上）として構成することができる。
【００１７】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、第１の誘電体材料を例えばＢｉ２Ｏ３（屈折率≒１．９）、Ｔａ２Ｏ５（屈折率≒２．０）、Ｌａ２Ｏ３（屈折率≒１．９）、Ａｌ２Ｏ３（屈折率≒１．６２）、ＳｉＯｘ（ｘ≦１）（屈折率≒２．０）、ＬａＦ３、Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率≒１．７〜１．８）、Ｐｒ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率≒１．６〜１．７）、または、これらのうちの２種以上の材料による複合酸化物として構成することができる。
【００１８】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、第１の誘電体多層膜について、第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚を第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚よりも厚く設定することができる。このようにすれば、第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚と第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚を等しく設定した場合に比べて第１の誘電体多層膜全体の平均屈折率を高くすることができるので入射角依存性をより小さくすることができる。なお、「第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚／第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚」の値は、例えば１．０より大で４．０以下とすることができる。
【００１９】
この発明の誘電体多層膜フィルタは、例えば可視光を透過し、赤外光を反射させる赤外線カットフィルタとして、また赤色光を反射させる赤反射ダイクロイックフィルタとして構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施の形態を以下説明する。図１はこの発明による誘電体多層膜フィルタの実施の形態を示す。この誘電体多層膜フィルタ２６は、白板ガラス等の透明基板２８のおもて面（光の入射面）２８ａに第１の誘電体多層膜３０が成膜され、裏面２８ｂに第２の誘電体多層膜３２が成膜されて構成されている。第１の誘電体多層膜３０は、所定の屈折率を有する第１の誘電体材料で構成された膜３４と、第１の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第２の誘電体材料で構成された膜３６を交互に繰り返し積層した多層膜として構成されている。第１の誘電体多層膜３０は基本的には奇数層で構成されるが、偶数層で構成することもできる。また、各層３４，３６の光学膜厚は基本的にはλ０／４（λ０：反射帯域の中心波長）であるが、リップルの低減等所望の特性を得るために、第１層や最終層の膜厚をλ０／８にしたり、各層の膜厚を微調整することができる。また、図１では第１層として屈折率が低い方の膜３４を配置したが、屈折率が高い方の膜３６を第１層として配置することもできる。
【００２１】
第２の誘電体多層膜３２は、第１の誘電体材料よりも低い屈折率を有する第３の誘電体材料で構成された膜３８と、第３の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第４の誘電体材料で構成された膜４０を交互に繰り返し積層した多層膜として構成されている。第２の誘電体多層膜３２は基本的には奇数層で構成されるが、偶数層で構成することもできる。また、各層３８，４０の光学膜厚は基本的にはλ０／４（λ０：反射帯域の中心波長）であるが、リップルの低減等所望の特性を得るために、第１層や最終層の膜厚をλ０／８にしたり、各層の膜厚を微調整することができる。また、図１では第１層として屈折率が低い方の膜３８を配置したが、屈折率が高い方の膜４０を第１層として配置することもできる。
【００２２】
第１の誘電体多層膜３０の屈折率が低い方の膜３４は、例えばＢｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘ（ｘ≦１）、ＬａＦ３、Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物、Ｐｒ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物のいずれか、または、これらのうちの２種以上の材料による複合酸化物等の誘電体材料（第１の誘電体材料）で構成することができる。第１の誘電体多層膜３０の屈折率が高い方の膜３６は、例えばＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物等の誘電体材料（第２の誘電体材料）で構成することができる。第２の誘電体多層膜３２の屈折率が低い方の膜３８は、例えばＳｉＯ２等の誘電体材料（第３の誘電体材料）で構成することができる。第２の誘電体多層膜３２の屈折率が高い方の膜４０は、例えばＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物等の誘電体材料（第４の誘電体材料）で構成することができる。
【００２３】
第１の誘電体多層膜３０の全体の（平均の）の屈折率は、第２の誘電体多層膜３２の全体の（平均の）屈折率よりも高く設定されている。第１の誘電体多層膜３０を構成する膜３４，３６の屈折率差は、第２の誘電体多層膜３２を構成する膜３８，４０の屈折率差よりも小さく設定されている。第１の誘電体多層膜３０の屈折率が高い方の膜３６を構成する第２の誘電体材料と、第２の誘電体多層膜３２の屈折率が高い方の膜４０を構成する第４の誘電体材料を同じ誘電体材料とすることもできる。
【００２４】
図１の誘電体多層膜フィルタ２６による分光透過率特性を図６に示す。図６において、（ａ）は第１の誘電体多層膜３０単独（第２の誘電体多層膜３２が無い場合）の特性、（ｂ）は第２の誘電体多層膜３２単独（第１の誘電体多層膜３０が無い場合）の特性、（ｃ）は誘電体多層膜フィルタ２６全体の特性である。第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の幅Ｗ１は、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の幅Ｗ２よりも狭く設定されている。第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌは、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌと長波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｈの間の波長に設定されている。言い換えれば、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌは、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌよりも短波長側に設定され、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の長波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｈは、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の長波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｈよりも長波長側に設定されている。
【００２５】
図６によれば、素子２６全体の反射帯域の幅Ｗ０は、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域Ｗ１の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌと第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の長波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｈとの間の幅として定まる。したがって、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の幅Ｗ１は素子２６全体の反射帯域の幅Ｗ０には影響しないので（つまり、幅Ｗ１とは独立に幅Ｗ０を設定することができるので）、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の幅Ｗ１を狭く設定できる。その結果、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌとして定まる素子２６全体の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬ（ＩＲカットフィルタとして構成する場合は６５０ｎｍ近辺の波長、赤反射ダイクロイックフィルタとして構成する場合は６００ｎｍ近辺の波長）は、入射角の変動によるシフト量が低減され、素子２６全体として入射角依存性を緩和することができる。一方、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌは第１の誘電体多層膜３０の反射帯域Ｗ１でマスキングされるため、この第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌの入射角依存性は素子２６全体の反射特性には影響しなくなる。したがって、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の幅Ｗ２を広く設定することができ、その結果、素子２６全体として広い反射帯域の幅Ｗ０を確保することができる。このようにして、図１の誘電体多層膜フィルタ２６によれば、入射角依存性を緩和しつつ、広い反射帯域を確保することができる。
【実施例】
【００２６】
図１の誘電体多層膜フィルタ２６をＩＲカットフィルタとして構成する場合の実施例（１）〜（４）と、赤反射ダイクロイックフィルタとして構成する場合の実施例（５）を説明する。なお、実施例（１）〜（３）について図７〜図３０に示す分光透過率特性図（いずれもシミュレーションにより求めた）において、特性Ａ〜Ｄはそれぞれ次を示す。また、各実施例の設計において屈折率および減衰係数は、各実施例の設計波長（参照波長）λ０における値である。
・特性Ａ：入射角０°のときの透過率
・特性Ｂ：入射角２５°のときのｐ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角２５°のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｄ：入射角２５°のときのｐ偏光とｓ偏光の平均（ｎ偏光）の透過率
【００２７】
（１）第１の誘電体多層膜３０の実施例
第１の誘電体多層膜３０の実施例を説明する。ここでは、第１の誘電体多層膜３０を、反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌ（図６（ａ）参照）が入射角０°のときに６５５ｎｍとなるように設計した。
【００２８】
《実施例（１）−１》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．７２、減衰係数０）
・膜３６：ＴｉＯ２（屈折率２．２７、減衰係数０．００００８１７）
・層数：２７層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７３１．５ｎｍ
各層の膜厚を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
実施例（１）−１の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図７に示す。また、図７の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図８に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。なお、この特性で「高反射率帯域（幅）」は、透過率が１％以下となる帯域（幅）をいう（他の実施例においても同じ）。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８６．８〜７７０．７ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：８３．９ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６７６．５〜７４６ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：６９．５ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６６６〜７５９．８ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：９３．８ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１５ｎｍ（図８参照）
・積層膜全体の平均屈折率：１．９４
【００３１】
《実施例（１）−２》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．７２、減衰係数０）
・膜３６：Ｎｂ２Ｏ５（屈折率２．３２、減衰係数０）
・層数：２７層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７３２ｎｍ
各層の膜厚を表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】
実施例（１）−２の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図９に示す。また、図９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図１０に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８４．９〜７８４．４ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：９９．５ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６７４．１〜７５９．７ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：８５．６ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６６４．５〜７７２．５ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：１０８ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１４．８ｎｍ（図１０参照）
・積層膜全体の平均屈折率：１．９６
この設計によれば、膜３６を構成するＮｂ２Ｏ５は、実施例（１）−１で膜３６を構成したＴｉＯ２よりも屈折率が少し高いため、実施例（１）−１に比べて、シフト量が０．２ｎｍ低減される。
【００３４】
《実施例（１）−３》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．８１、減衰係数０）
・膜３６：ＴｉＯ２（屈折率２．２７、減衰係数０．００００８２１）
・層数：３１層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７２９．５ｎｍ
各層の膜厚を表３に示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】
実施例（１）−３の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１１に示す。また、図１１の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図１２に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８５．５〜７４４．５ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：５９ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６７５．６〜７２２．７ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：４７．１ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６５５．９〜７３４．５ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：７８．６ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１４ｎｍ（図１２参照）
・積層膜全体の平均屈折率：２．００
この設計によれば、実施例（１）−２に比べて、シフト量が０．８ｎｍ低減される。
【００３７】
《実施例（１）−４》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｂｉ２Ｏ３（屈折率１．９１、減衰係数０）
・膜３６：ＴｉＯ２（屈折率２．２８、減衰係数０．００００８７９）
・層数：４１層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７００．５ｎｍ
各層の膜厚を表４に示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】
実施例（１）−４の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１３に示す。また、図１３の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図１４に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６７７．５〜７２３．５ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：４６ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６５６〜７０５ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：４９ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６５９．３〜７１３ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：５３．７ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１３．９ｎｍ（図１４参照）
・積層膜全体の平均屈折率：２．０５
この設計によれば、膜３４を構成するＢｉ２Ｏ３は、実施例（１）−３で膜３４を構成したＬａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物よりも屈折率が少し高いため、実施例（１）−３に比べて、シフト量が０．１ｎｍ低減される。
【００４０】
《実施例（１）−５》
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３４：Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．０４、減衰係数０）
・膜３６：Ｎｂ２Ｏ５（屈折率２．３２、減衰係数０）
・層数：５５層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：６９１．５ｎｍ
各層の膜厚を表５に示す。
【００４１】
【表５】
【００４２】
実施例（１）−５の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１５に示す。また、図１５の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図１６に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６６９．５〜７０６．８ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３７．３ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域：６５９．５〜６９１．６ｎｍ
・入射角２５°のときのｐ偏光の高反射率帯域幅：３２．１ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域：６５５．７〜６９６．３ｎｍ
・入射角２５°のときのｓ偏光の高反射率帯域幅：４０．６ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌのシフト量：１１．８ｎｍ（図１６参照）
・積層膜全体の平均屈折率：２．１７
この設計によれば、実施例（１）−４に比べて、シフト量が２．１ｎｍ低減される。
【００４３】
（２）第２の誘電体多層膜３２の実施例
第２の誘電体多層膜３２の実施例を説明する。ここでは、第２の誘電体多層膜３２を、反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌ（図６（ｂ）参照）が入射角０°のときに６７０ｎｍとなるように設計した。すなわち、半値波長Ｅ２Ｌを、実施例（１）−１乃至（１）−５の第１の誘電体多層膜３０の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌ（ここではＥ１Ｌ＝６５０ｎｍに設計する場合を想定）に比べて２０ｎｍ長波長側に設定した。
【００４４】
《実施例（２）−１》
第２の誘電体多層膜３２を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３８：ＳｉＯ２（屈折率１．４５、減衰係数０）
・膜４０：ＴｉＯ２（屈折率２．２５、減衰係数０．００００６９６）
・層数：３７層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：８４７ｎｍ
各層の膜厚を表６に示す。
【００４５】
【表６】
【００４６】
実施例（２）−１の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１７に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：７１５．２〜１０１１．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：２９６．４ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌのシフト量：２０ｎｍ
・積層膜全体の平均屈折率：１．７５
この設計によれば、実施例（１）−１乃至（１）−５の第１の誘電体多層膜３０に比べて、膜３８，４０の屈折率差が大きいので、反射帯域が広く得られている。
【００４７】
《実施例（２）−２》
第２の誘電体多層膜３２を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３８：ＳｉＯ２（屈折率１．４５、減衰係数０）
・膜４０：Ｎｂ２Ｏ５（屈折率２．３０、減衰係数０）
・層数：３７層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：８２５．５ｎｍ
各層の膜厚を表７に示す。
【００４８】
【表７】
【００４９】
実施例（２）−２の設計による分光透過率特性（膜のみの特性）を図１８に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：７１１．１〜１０９１．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３８０．５ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌのシフト量：１９．７ｎｍ
・積層膜全体の平均屈折率：１．７７
この設計によれば、実施例（１）−１乃至（１）−５の第１の誘電体多層膜３０に比べて、膜３８，４０の屈折率差が大きいので、反射帯域が広く得られている。
【００５０】
（３）ＩＲカットフィルタ２６全体の実施例
以上説明した第１の誘電体多層膜３０の実施例（１）−１乃至（１）−５いずれかと、第２の誘電体多層膜３２の実施例（２）−１、（２）−２のいずれかを組み合わせて構成されるＩＲカットフィルタ２６全体の実施例を説明する。いずれの実施例も、基板２８としてドイツ、ショット社製白板ガラスＢ２７０（屈折率１．５２（５５０ｎｍ）、厚さ０．３ｍｍ）を使用するものとしてシミュレーションを行った。
【００５１】
《実施例（３）−１》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．９４）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．７５）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図１９に示す。また、図１９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２０に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８５．２〜１０１０．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３２５．４ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１５．５ｎｍ
【００５２】
《実施例（３）−２》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．９４）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−２（積層膜全体の平均屈折率＝１．７７）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２１に示す。また、図２１の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２２に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８５．９〜１０９１．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：４０５．７ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１５．２ｎｍ
【００５３】
《実施例（３）−３》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−２（積層膜全体の平均屈折率＝１．９６）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−２（積層膜全体の平均屈折率＝１．７７）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２３に示す。また、図２３の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２４に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８３．９〜１０９２．１ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：４０８．２ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１５ｎｍ
【００５４】
《実施例（３）−４》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−３（積層膜全体の平均屈折率＝２．００）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．７５）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２５に示す。また、図２５の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２６に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８３．８〜１０１１．５ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３２７．７ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１４．４ｎｍ
【００５５】
《実施例（３）−５》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−４（積層膜全体の平均屈折率＝２．０５）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−１（積層膜全体の平均屈折率＝１．７５）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２７に示す。また、図２７の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図２８に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６７７〜１０１１．１ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３３４．１ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１４．４ｎｍ
【００５６】
《実施例（３）−６》
第１の誘電体多層膜３０および第２の誘電体多層膜３２として次の実施例の構成を用いてＩＲカットフィルタ２６を設計した。
・第１の誘電体多層膜３０：実施例（１）−５（積層膜全体の平均屈折率＝２．１７）
・第２の誘電体多層膜３２：実施例（２）−２（積層膜全体の平均屈折率＝１．７７）
この設計によるＩＲカットフィルタ２６の分光透過率特性を図２９に示す。また、図２９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性を図３０に示す。この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６７７．２〜１０１１．６ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：３３４．４ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１２ｎｍ
【００５７】
（４）従来構造のＩＲカットフィルタとの特性比較
次の設計の従来構造のＩＲカットフィルタについてシミュレーションを行った。
・基板：ガラス（屈折率１．５２、減衰係数０）
・基板おもて面側の誘電体多層膜：基板／ＳｉＯ２膜／ＴｉＯ２膜／…（繰り返し）…／ＳｉＯ２膜／空気層（反射帯域の短波長側エッジの半値波長が入射角０°のときに６５５ｎｍとなるように設計、積層膜全体の平均屈折率＝１．７８）
・同誘電体多層膜の層数：１７
・基板裏面側：反射防止膜を形成
この設計によれば、次の特性が得られた。
・入射角０°のときの高反射率帯域：６８９．４〜９８９．１ｎｍ
・入射角０°のときの高反射率帯域幅：２９９．７ｎｍ
・入射角０°のとき（特性Ａ）と入射角２５°のとき（特性Ｄ）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量：１９．５ｎｍ
【００５８】
この従来構造のＩＲカットフィルタと、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６のＩＲカットフィルタを比べると、次のことがいえる。
（ａ）短波長側エッジの半値波長ＥＬのシフト量が、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６では従来構造に比べて減少している。これは、この発明の各実施例において反射帯域の短波長側エッジの半値波長ＥＬを規定する第１の誘電体多層膜３０全体の平均屈折率が、従来構造のＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜による誘電体多層膜全体の平均屈折率よりも大きく設定されていることによる。したがって、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６によれば、例えばＣＣＤカメラのＩＲカットフィルタに適用した場合に入射角依存性が緩和されて、撮影した画像の色目が変化するのを抑制することができる。
（ｂ）反射帯域が、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６では従来構造と同等またはそれ以上に広がっている。これは、この発明の各実施例において、第２の誘電体多層膜３２による短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌ（図６（ｂ））が、第１の誘電体多層膜３０による短波長側エッジの半値波長Ｅ１Ｌ（図６（ａ））よりも２０ｎｍ長波長側に設定されていることによる。すなわち、この設定により第２の誘電体多層膜３２による短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌは、第１の誘電体多層膜３０の反射帯域Ｗ１でマスキングされるため、第２の誘電体多層膜３２の反射帯域の短波長側エッジの半値波長Ｅ２Ｌの入射角依存性は素子２６全体の反射特性には影響しなくなる。その結果、第２の誘電体多層膜３２による反射帯域の幅Ｗ２を広く設定して、素子２６全体の反射帯域の幅Ｗ０（図６（ｃ））を広げることが可能となる。したがって、この発明の実施例（３）−１乃至（３）−６によれば、赤外光を十分に遮断することができ、ＣＣＤカメラのＩＲカットフィルタに適用した場合に、赤外光が色再現に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
【００５９】
（５）実施例（４）：ＩＲカットフィルタ２６のその他の実施例
第１の誘電体多層膜３０について、第２の誘電体材料で構成された膜３６の光学膜厚を第１の誘電体材料で構成された膜３４の光学膜厚よりも厚く設定したＩＲカットフィルタ２６全体の実施例を説明する。
【００６０】
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５２、減衰係数０）
・第１の誘電体材料で構成された膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．７５、減衰係数０）
・第２の誘電体材料で構成された膜３６：ＴｉＯ２（屈折率２．３９、減衰係数０）
・膜３４と膜３６の光学膜厚比＝約１：１．９
・層数：２４層｛最表面にＳｉＯ２膜（屈折率１．４６、減衰係数０）を成膜｝
・参照波長（反射帯域の中心波長）：５０９ｎｍ
・第１の誘電体多層膜３０全体の平均屈折率：２．１１
【００６１】
第１の誘電体多層膜３０を構成する各層の膜厚を表８に示す。
【表８】
【００６２】
第２の誘電体多層膜３２を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・第３の誘電体材料で構成された膜３８：ＳｉＯ２（屈折率１．４６、減衰係数０）
・第４の誘電体材料で構成された膜４０：ＴｉＯ２（屈折率２．３３、減衰係数０）
・膜３８と膜４０の光学膜厚比＝約１：１
・層数：４２層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：８０５ｎｍ
・第２の誘電体多層膜３２全体の平均屈折率：１．７８
【００６３】
第２の誘電体多層膜３２を構成する各層の膜厚を表９に示す。
【表９】
【００６４】
この実施例（４）の設計によるＩＲカットフィルタ２６の入射角０°（標準の入射角）のときの分光透過率特性（実測値）を図３２に示す。図３２において、特性Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：第１の誘電体多層膜３０のみのｎ偏光（ｐ偏光とｓ偏光の平均）の透過率
・特性Ｂ：第２の誘電体多層膜３２のみのｎ偏光の透過率
・特性Ｃ：ＩＲカットフィルタ２６全体のｎ偏光の透過率
図３２によれば、ＩＲカットフィルタ２６全体の特性ＣはＩＲカットフィルタとして必要な反射帯域が得られている。
【００６５】
この実施例（４）の設計によるＩＲカットフィルタ２６について入射角を変化させたときの６２５〜６８０ｎｍの帯域を拡大した分光透過率特性（ＩＲカットフィルタ２６全体の特性）（実測値）を図３３に示す。図３３において、特性Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：入射角が０°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｂ：入射角が１５°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角が２５°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｄ：入射角が３０°のときのｎ偏光の透過率
【００６６】
図３３によれば、特性Ａ（入射角０°）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長（６５４．７ｎｍ）に対し、特性Ｂ，Ｃ，Ｄの反射帯域の短波長側エッジの半値波長のシフト量は次のとおりであった。
・特性Ｂ（入射角１５°）のシフト量：４．３ｎｍ
・特性Ｃ（入射角２５°）のシフト量：１１．８ｎｍ
・特性Ｄ（入射角３０°）のシフト量：１６．５ｎｍ
【００６７】
比較例として、従来の誘電体多層膜によるＩＲカットフィルタについて入射角を変化させたときの６２５〜６８０ｎｍの帯域を拡大した分光透過率特性（シミュレーション値）を図３４に示す。このＩＲカットフィルタは、光学ガラスによる基板のおもて面にＳｉＯ２からなる低屈折率膜と、ＴｉＯ２からなる高屈折率膜を交互に繰り返し積層し、基板の裏面に反射防止膜を形成したものである。図３４において、特性Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：入射角が０°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｂ：入射角が１５°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角が２５°のときのｎ偏光の透過率
・特性Ｄ：入射角が３０°のときのｎ偏光の透過率
【００６８】
図３４によれば、特性Ａ（入射角０°）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長（６５５．０ｎｍ）に対し、特性Ｂ，Ｃ，Ｄの反射帯域の短波長側エッジの半値波長のシフト量は次のとおりであった。
・特性Ｂ（入射角１５°）のシフト量：７．１ｎｍ
・特性Ｃ（入射角２５°）のシフト量：１８．７ｎｍ
・特性Ｄ（入射角３０°）のシフト量：２５．８ｎｍ
【００６９】
図３３と図３４を比較すると、実施例（４）は従来設計に比べて、入射角０°のときの反射帯域の短波長側エッジの半値波長に対するシフト量が、
入射角１５°では７．１ｎｍ−４．３ｎｍ＝２．８ｎｍ
入射角２５°では１８．７ｎｍ−１１．８ｎｍ＝６．９ｎｍ
入射角３０°では２５．８ｎｍ−１６．５ｎｍ＝９．３ｎｍ
それぞれ改善されることがわかる。
【００７０】
（６）実施例（５）：赤反射ダイクロイックフィルタの実施例
図１の誘電体多層膜フィルタ２６の構成を用いて赤反射ダイクロイックフィルタを構成する場合の実施例を説明する。
【００７１】
第１の誘電体多層膜３０を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５２、減衰係数０）
・第１の誘電体材料で構成された膜３４：Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物（屈折率１．７０、減衰係数０）
・第２の誘電体材料で構成された膜３６：Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．１６、減衰係数０）
・膜３４と膜３６の光学膜厚比＝約０．５：２（１：４）
・層数：４３層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：５３３ｎｍ
・第１の誘電体多層膜３０全体の平均屈折率：２．０４
【００７２】
第１の誘電体多層膜３０を構成する各層の膜厚を表１０に示す。
【表１０】
【００７３】
第２の誘電体多層膜３２を次のパラメータを用いて設計した。
・基板：ガラス（屈折率１．５１、減衰係数０）
・膜３８：ＳｉＯ２（屈折率１．４５、減衰係数０）
・膜４０：Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．０３、減衰係数０）
・膜３８と膜４０の光学膜厚比＝約１：１
・層数：１４層
・参照波長（反射帯域の中心波長）λ０：７８０ｎｍ
・第２の誘電体多層膜３２全体の平均屈折率：１．６８
【００７４】
第２の誘電体多層膜３２を構成する各層の膜厚を表１１に示す。
【表１１】
【００７５】
この実施例（５）の設計による赤反射ダイクロイックフィルタ２６の入射角４５°（標準の入射角）のときの分光透過率特性（シミュレーション値）を図３５に示す。図３５において、特性Ａ，Ｂはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：第１の誘電体多層膜３０のみのｓ偏光の透過率
・特性Ｂ：第２の誘電体多層膜３２のみのｓ偏光の透過率
図３５によれば、特性Ａの反射帯域と特性Ｂの反射帯域を合わせた赤反射ダイクロイックフィルタ２６全体の反射帯域として、ＩＲカットフィルタとして必要な反射帯域が得られることがわかる。
【００７６】
この実施例（５）の設計による赤反射ダイクロイックフィルタ２６について入射角を変化させたときの分光透過率特性（赤反射ダイクロイックフィルタ２６全体の特性）（シミュレーション値）を図３６に示す。図３６において、特性Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ次を示す。
・特性Ａ：入射角が３０°（標準の入射角−１５°）のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｂ：入射角が４５°（標準の入射角）のときのｓ偏光の透過率
・特性Ｃ：入射角が６０°（標準の入射角＋１５°）のときのｓ偏光の透過率
【００７７】
図３６によれば、特性Ｂ（入射角４５°）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長（５９２．８ｎｍ）に対し、特性Ａ，Ｃの反射帯域の短波長側エッジの半値波長のシフト量は次のとおりであった。
・特性Ａ（入射角３０°）のシフト量：＋２０．３ｎｍ
・特性Ｃ（入射角６０°）のシフト量：−２０．８ｎｍ
【００７８】
比較例として前出の図３１（従来の誘電体多層膜による赤反射ダイクロイックフィルタの特性）によれば、特性Ｂ（入射角４５°）の反射帯域の短波長側エッジの半値波長（５９１．７ｎｍ）に対し、特性Ａ，Ｃの反射帯域の短波長側エッジの半値波長のシフト量は次のとおりであった。
・特性Ａ（入射角３０°）のシフト量：＋３５．９ｎｍ
・特性Ｃ（入射角６０°）のシフト量：−３７．８ｎｍ
【００７９】
図３１と図３６を比較すると、実施例（５）は従来設計に比べて、入射角４５°のときの反射帯域の短波長側エッジの半値波長に対するシフト量が、
入射角３０°では３５．９ｎｍ−２０．３ｎｍ＝１５．６ｎｍ
入射角６０°では３７．８ｎｍ−２０．８ｎｍ＝１７．０ｎｍ
それぞれ改善されることがわかる。
【００８０】
第１の誘電体多層膜３０について第２の誘電体材料で構成された膜３６の光学膜厚を第１の誘電体材料で構成された膜３４の光学膜厚よりも厚く設定する場合の両膜３４，３６の光学膜厚比を、実施例（４）では約１：１．９とし、実施例（５）では約１：４としたが、これ以外にも１：１．５（２：３）、１：３等様々な膜厚比に設定することができる。
【００８１】
なお、前記実施の形態による誘電体多層膜フィルタ２６では、第１の誘電体多層膜３０を透明基板２８のおもて面（光の入射面）２８ａ側に配置し、第２の誘電体多層膜３２を裏面２８ｂ側に配置したが、これとは逆に、第２の誘電体多層膜３２をおもて面２８ａに配置し、第１の誘電体多層膜３０を裏面２８ｂ側に配置することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
前記実施の形態では、この発明をＩＲカットフィルタおよび赤反射ダイクロイックフィルタとして構成した場合について説明したが、この発明は入射角依存性の抑制と、広い反射帯域が要求される他のフィルタ（例えば他のエッジフィルタ）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の実施の形態を示す図で、誘電体多層膜フィルタの積層構造を模式的に示す図である。
【図２】従来の誘電体多層膜フィルタによるＩＲカットフィルタの積層構造を模式的に示す図である。
【図３】図２のＩＲカットフィルタの分光透過率特性図である。
【図４】図３の６００〜７００ｎｍの帯域を拡大して示した分光透過率特性図である。
【図５】特許文献１に記載された誘電体多層膜フィルタの積層構造図である。
【図６】図１の誘電体多層膜フィルタの分光透過率特性図である。
【図７】実施例（１）−１の設計による分光透過率特性図である。
【図８】図７の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図９】実施例（１）−２の設計による分光透過率特性図である。
【図１０】図９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図１１】実施例（１）−３の設計による分光透過率特性図である。
【図１２】図１１の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図１３】実施例（１）−４の設計による分光透過率特性図である。
【図１４】図１３の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図１５】実施例（１）−５の設計による分光透過率特性図である。
【図１６】図１５の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図１７】実施例（２）−１の設計による分光透過率特性図である。
【図１８】実施例（２）−２の設計による分光透過率特性図である。
【図１９】実施例（３）−１の設計による分光透過率特性図である。
【図２０】図１９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２１】実施例（３）−２の設計による分光透過率特性図である。
【図２２】図２１の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２３】実施例（３）−３の設計による分光透過率特性図である。
【図２４】図２３の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２５】実施例（３）−４の設計による分光透過率特性図である。
【図２６】図２５の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２７】実施例（３）−５の設計による分光透過率特性図である。
【図２８】図２７の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図２９】実施例（３）−６の設計による分光透過率特性図である。
【図３０】図２９の６２０〜６９０ｎｍの帯域を拡大した特性図である。
【図３１】従来の図２の赤反射ダイクロイックフィルタの分光透過率特性図（シミュレーション値）である。
【図３２】実施例（４）の設計によるＩＲフィルタの入射角０°のときの分光透過率特性図（実測値）である。
【図３３】実施例（４）の設計について入射角を変化させたときの６２５〜６８０ｎｍの帯域を拡大した分光透過率特性図（実測値）である。
【図３４】従来の誘電体多層膜によるＩＲカットフィルタについて入射角を変化させたときの６２５〜６８０ｎｍの帯域を拡大した分光透過率特性図（シミュレーション値）である。
【図３５】実施例（５）の設計による赤反射ダイクロイックフィルタの入射角４５°のときの分光透過率特性図（シミュレーション値）である。
【図３６】実施例（５）の設計による赤反射ダイクロイックフィルタについて入射角を変化させたときの分光透過率特性図（シミュレーション値）である。
【符号の説明】
【００８４】
２６…誘電体多層膜フィルタ（ＩＲカットフィルタ、赤反射ダイクロイックフィルタ）、２８…透明基板、３０…第１の誘電体多層膜、３２…第２の誘電体多層膜、３４…第１の誘電体材料で構成された膜、３６…第２の誘電体材料で構成された膜、３８…第３の誘電体材料で構成された膜、４０…第４の誘電体材料で構成された膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の一方の面に形成された所定の反射帯域を有する第１の誘電体多層膜と、
前記透明基板の他方の面に形成された所定の反射帯域を有する第２の誘電体多層膜とを具備し、
前記第１の誘電体多層膜の反射帯域の幅は、前記第２の誘電体多層膜の反射帯域の幅よりも狭く設定され、
前記第２の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジは、前記第１の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジと長波長側エッジの間に設定されている誘電体多層膜フィルタ。
【請求項２】
前記第１の誘電体多層膜全体の平均屈折率が、前記第２の誘電体多層膜全体の平均屈折率よりも高く設定されている請求項１記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項３】
前記第１の誘電体多層膜が、所定の屈折率を有する第１の誘電体材料で構成された膜と、該第１の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第２の誘電体材料で構成された膜を交互に繰り返し積層した構造を有し、
前記第２の誘電体多層膜が、所定の屈折率を有する第３の誘電体材料で構成された膜と、該第３の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第４の誘電体材料で構成された膜を交互に繰り返し積層した構造を有し、
前記第１の誘電体材料と前記第２の誘電体材料の屈折率差が、前記第３の誘電体材料と前記第４の誘電体材料の屈折率差よりも小さく設定されている請求項１または２記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項４】
前記第１の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．６０〜２．１０であり、
前記第２の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が２．０以上であり、
前記第３の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．３０〜１．５９であり、
前記第４の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が２．０以上である請求項３記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項５】
前記第２の誘電体材料がＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物であり、
前記第３の誘電体材料がＳｉＯ２であり、
前記第４の誘電体材料がＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物である請求項４記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項６】
前記第１の誘電体材料がＢｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘ（ｘ≦１）、ＬａＦ３、Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物、Ｐｒ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物のいずれか、または、これらのうちの２種以上の材料による複合酸化物である請求項４または５記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項７】
前記第１の誘電体多層膜について、前記第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚が前記第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚よりも厚く設定されている請求項３から６のいずれかに記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項８】
「第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚／第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚」の値が、１．０より大で４．０以下である請求項７記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項９】
可視光を透過し、赤外光を反射させる赤外線カットフィルタである請求項１から８のいずれかに記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項１０】
赤色光を反射させる赤反射ダイクロイックフィルタである請求項１から８のいずれかに記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の一方の面に形成された所定の反射帯域を有する第１の誘電体多層膜と、
前記透明基板の他方の面に形成された所定の反射帯域を有する第２の誘電体多層膜とを具備し、
前記第１の誘電体多層膜の反射帯域の幅は、前記第２の誘電体多層膜の反射帯域の幅よりも狭く設定され、
前記第２の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジは、前記第１の誘電体多層膜の反射帯域の短波長側エッジと長波長側エッジの間に設定されている誘電体多層膜フィルタ。
【請求項２】
前記第１の誘電体多層膜全体の平均屈折率が、前記第２の誘電体多層膜全体の平均屈折率よりも高く設定されている請求項１記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項３】
前記第１の誘電体多層膜が、所定の屈折率を有する第１の誘電体材料で構成された膜と、該第１の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第２の誘電体材料で構成された膜を交互に繰り返し積層した構造を有し、
前記第２の誘電体多層膜が、所定の屈折率を有する第３の誘電体材料で構成された膜と、該第３の誘電体材料よりも高い屈折率を有する第４の誘電体材料で構成された膜を交互に繰り返し積層した構造を有し、
前記第１の誘電体材料と前記第２の誘電体材料の屈折率差が、前記第３の誘電体材料と前記第４の誘電体材料の屈折率差よりも小さく設定されている請求項１または２記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項４】
前記第１の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．６０〜２．１０であり、
前記第２の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が２．０以上であり、
前記第３の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が１．３０〜１．５９であり、
前記第４の誘電体材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率が２．０以上である請求項３記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項５】
前記第２の誘電体材料がＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物であり、
前記第３の誘電体材料がＳｉＯ２であり、
前記第４の誘電体材料がＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれか、または、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５のいずれかを主成分とした複合酸化物である請求項４記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項６】
前記第１の誘電体材料がＢｉ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯｘ（ｘ≦１）、ＬａＦ３、Ｌａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物、Ｐｒ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の複合酸化物のいずれか、または、これらのうちの２種以上の材料による複合酸化物である請求項４または５記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項７】
前記第１の誘電体多層膜について、前記第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚が前記第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚よりも厚く設定されている請求項３から６のいずれかに記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項８】
「第２の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚／第１の誘電体材料で構成された膜の光学膜厚」の値が、１．０より大で４．０以下である請求項７記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項９】
可視光を透過し、赤外光を反射させる赤外線カットフィルタである請求項１から８のいずれかに記載の誘電体多層膜フィルタ。
【請求項１０】
赤色光を反射させる赤反射ダイクロイックフィルタである請求項１から８のいずれかに記載の誘電体多層膜フィルタ。
【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３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【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３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【公開番号】特開２００７−１８３５２５（Ｐ２００７−１８３５２５Ａ）
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６７２５０（Ｐ２００６−６７２５０）
【出願日】平成１８年３月１３日（２００６．３．１３）
【出願人】（０００１４８６８９）株式会社村上開明堂 (185)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１３日（２００６．３．１３）
【出願人】（０００１４８６８９）株式会社村上開明堂 (185)
【Ｆターム（参考）】
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