(57)【要約】【課題】光学フィルタにおいて、透過する光の波長域を広げる。【解決手段】キャビティ層と、キャビティ層を挟んで対向する一対の反射層とを含むファブリペロー型共振器を備えた光学フィルタであって、光学フィルタは、主面の少なくとも一つの方向に沿って透過帯の中心波長が変化する、面内特性分布を有するバンドパスフィルタであり、主面内の、透過帯の中心波長が共振器のｎ次の共振波長に対応する位置において、一対の反射層のうち少なくとも一方の反射層における、共振器のｎ＋１次の共振波長の光の吸収率が、共振器のｎ次の共振波長の光の吸収率よりも大きい。【選択図】図１
2020194129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ層と、前記キャビティ層を挟んで対向する一対の反射層とを含むファブリペロー型共振器を備えた光学フィルタであって、
前記光学フィルタは、主面の少なくとも一つの方向に沿って透過帯の中心波長が変化する、面内特性分布を有するバンドパスフィルタであり、
前記主面内の、前記透過帯の中心波長が前記共振器のｎ次の共振波長に対応する位置において、
前記一対の反射層のうち少なくとも一方の反射層における、前記共振器のｎ＋１次の共振波長の光の吸収率が、前記共振器のｎ次の共振波長の光の吸収率よりも大きい、光学フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学フィルタにおいて、
前記少なくとも一方の反射層がＣｕを含む、光学フィルタ。
【請求項３】
請求項２に記載の光学フィルタにおいて、
前記少なくとも一方の反射層がＣｕとＡｇとを含み、前記透過帯の中心波長が長い位置における前記少なくとも一方の反射層ほど、前記Ｃｕの前記Ａｇに対する割合が多い、光学フィルタ。
【請求項４】
請求項３に記載の光学フィルタにおいて、
前記Ｃｕと前記Ａｇとが積層されている、光学フィルタ。
【請求項５】
請求項４に記載の光学フィルタにおいて、
前記Ｃｕと前記Ａｇとの少なくとも一方の膜厚が、前記一つの方向に沿って傾斜している、光学フィルタ。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記キャビティ層は誘電体である光学フィルタ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記透過帯の中心波長が３８０ｎｍ以上である、光学フィルタ。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記透過帯の中心波長が９５０ｎｍ以下である、光学フィルタ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記一つの方向が、前記主面上の一つの直線に沿った方向である、光学フィルタ。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の光学フィルタにおいて、
前記一つの方向が、前記主面上の一つの円弧に沿った方向である、光学フィルタ。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項に記載の光学フィルタと、
前記光学フィルタを透過した光を検出する検出器と、を備えた分光検出器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の分光検出器において、
前記検出器に対する前記光学フィルタの相対位置を、前記一つの方向に沿って変化させる駆動機構を備える、分光検出器。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の分光検出器において、
前記検出器が二次元撮像素子である、分光検出器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の分光検出器と、
結像光学系と、を備える分光カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタ、分光検出器および分光カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、透過波長を連続的に変化させるために干渉膜の膜厚をくさび状に形成した干渉フィルタが知られている（例えば、特許文献１）。しかし、不要な干渉光の影響を除くために別のフィルタを併用する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１２６０２４号公報
【発明の概要】
【０００４】
第１の態様によれば、光学フィルタは、キャビティ層と、前記キャビティ層を挟んで対向する一対の反射層とを含むファブリペロー型共振器を備えた光学フィルタであって、前記光学フィルタは、主面の少なくとも一つの方向に沿って透過帯の中心波長が変化する、面内特性分布を有するバンドパスフィルタであり、前記主面内の、前記透過帯の中心波長が前記共振器のｎ次の共振波長に対応する位置において、前記一対の反射層のうち少なくとも一方の反射層における、前記共振器のｎ＋１次の共振波長の光の吸収率が、前記共振器のｎ次の共振波長の光の吸収率よりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】一実施の形態による光学フィルタの構造の一例を模式的に例示する図である。
【図２】実施例における光学フィルタの構造を模式的に示す図である。
【図３】実施例における光学フィルタの各層の膜厚を示す図である。
【図４】実施例および比較例の光学フィルタの分光透過特性を示すグラフである。
【図５】実施の形態におけるスパッタリング装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】実施の形態におけるスパッタリング装置が有するマスクと基板との位置関係を模式的に示す図である。
【図７】実施の形態のスパッタリング装置の別の例の構成を模式的に示すブロック図である。
【図８】実施の形態のスパッタリング装置の別の例の要部構成を模式的に示すブロック図である。
【図９】実施の形態の分光測定装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。
【図１０】実施の形態の撮像装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明の態様の光学フィルタは、キャビティ層と、キャビティ層を挟んで対向する一対の反射層とを含むファブリペロー型共振器であり、光学フィルタの主面の少なくとも一つの方向に沿って透過帯の中心波長が変化する面内特性分布を有するバンドパスフィルタとして機能する。光学フィルタの主面内の、透過帯の中心波長が共振器のｎ次の共振波長に対応する位置において、一対の反射層のうち少なくとも一方の反射層における、共振器のｎ＋１次の共振波長の光の吸収率は、共振器のｎ次の共振波長の光の吸収率よりも大きい。これにより、光学フィルタは、ｎ＋１次の共振波長の光の透過を抑制して、広い波長領域においてｎ次の共振波長の光を透過させることを可能にしている。以下、詳細に説明する。
【０００７】
図面を参照しながら、一実施の形態による光学フィルタについて説明する。なお、本実施の形態は、発明の趣旨の理解のために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【０００８】
図１は、本実施の形態による光学フィルタ１の構造の一例を模式的に例示する図である。図１（ａ）は光学フィルタ１の外観を示す平面図であり、図１（ｂ）は光学フィルタ１の断面構造を示す図である。なお、以下の説明においては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を図１に示すように設定する。また、図１（ｂ）は、薄膜の構成を理解しやすくするため、膜厚方向（Ｚ方向）に縮尺倍率を拡大して記載した。本実施の形態の光学フィルタ１は、Ｚ方向に進む光に対してバンドパスフィルタとして機能するための構造を有している。本明細書においては、Ｘ方向の位置に依存して、透過帯の中心波長が３８０ｎｍ以上９５０ｎｍ以下の範囲で変化するバンドパスフィルタである光学フィルタ１を例に挙げて説明を行う。
【０００９】
光学フィルタ１は、基板１０と、第１反射層１１と、第２反射層１２と、キャビティ層１３とを有する。第１反射層１１と、第２反射層１２と、キャビティ層１３とは、Ｚ軸−側から、第１反射層１１、キャビティ層１３、第２反射層１２の順序にて基板１０上に成膜される。第１反射層１１と第２反射層１２とは、キャビティ層１３を挟んで互いに対向する一対の反射層であり、ファブリペロー型の共振器を構成する。
【００１０】
基板１０は、例えば、合成シリカガラスやＢＫ−７（ボロシリケートクラウンガラス）等の光学ガラスやサファイヤや蛍石等の光学結晶を用いた板状の部材である。図１においては、基板１０の平面形状は、Ｘ方向に沿った長辺と、Ｙ方向に沿った短辺とを有する矩形形状である場合を一例として示すが、基板１０の平面形状は矩形に限定されず、円形、楕円形、リング状、三角形、五角形以上の多角形等の種々の形状を有することができる。
【００１１】
キャビティ層１３は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＦ２、ＣａＦ２等の誘電体材料を用いて構成される。
一般に、ファブリペロー型の光学フィルタは、反射層による吸収（およびその波長分散）を無視して考えれば、中心波長（ｎ次の共振波長）の光に対して透過率が極大値を示し、共振波長から外れるに従って透過率が低下するような、バンドパス特性を有する透過フィルタである。
本実施の形態によるファブリペロー型共振器を有する光学フィルタ１は、面内特性分布を有するバンドパスフィルタである。ここで、面内特性分布とは、主面の少なくとも１つの方向に沿って、透過する光の透過帯の中心波長が変化する特性である。本実施の形態では、上記の１つの方向をＸ方向とした場合を例に挙げて説明を行う。
【００１２】
上記の面内特性分布を有するようにするために、キャビティ層１３は、その膜厚（Ｚ方向の大きさ）がＸ方向に沿って異なるように成膜される。キャビティ層１３は、その膜厚がＸ方向に沿って連続的に異なるように成膜されてもよいし、段階的（階段状）に異なるように成膜されてもよい。各位置におけるキャビティ層１３の膜厚は、それぞれの位置において透過させようとする光の中心波長に基づいて設定される。図１は、Ｘ方向＋側ほどキャビティ層１３の膜厚が増加するように成膜された場合を一例として示す。光学フィルタ１においては、Ｘ方向＋側ほど透過する光の透過帯の中心波長が長い。なお、キャビティ層１３の膜厚がＸ方向−側ほど増加するように成膜されてよい。この場合、Ｘ方向−側ほど光学フィルタ１を透過する光の透過帯の中心波長が長い。
なお、光学フィルタ１の基板１０が円形やリング状の場合には、面内特性分布は、例えば、円弧に沿った方向（円周方向）に沿って、透過する透過光の透過帯の中心波長が異なるようにキャビティ層１３が成膜される。すなわち、キャビティ層１３は、その膜厚が円周に沿った方向に沿って連続的または段階的に異なるように成膜される。
【００１３】
第１反射層１１と第２反射層１２とは、金属層である。第１反射層１１と第２反射層１２とは、Ｘ方向に沿って膜厚（すなわちＺ方向の大きさ）が一定に成膜される。第１反射層１１と第２反射層１２とは、光学フィルタ１に入射した光の一部を透過し、一部を反射する半透過膜である。
第１反射層１１と第２反射層１２に用いられる金属は、金属中の自由電子の集団的振動（プラズマ振動）の振動数（プラズマ振動数）のよりも高いエネルギー（高周波数）側において、光の吸収率がより大きい。第１反射層１１と第２反射層１２のうち少なくとも一方は、透過する光の中心波長がｎ次の共振波長に対応するＸ方向での位置において、ｎ次の共振波長の光の吸収率よりもｎ＋１次の共振波長の光（すなわち、ｎ次の共振波長の光よりも高周波数の光）の吸収率の方が大きい特性を有する。このため、第１反射層１１と第２反射層１２との少なくとも一方においては、ｎ次の共振波長の光は透過するが、ｎ＋１次の共振波長の光は透過がより低減される。例えば、第１反射層１１と第２反射層１２のうち少なくとも一方は、透過する光の中心波長（１次の共振波長）に対応するＸ方向での位置において、２次の共振波長の光の吸収率は、中心波長（１次の共振波長）の吸収率よりも大きい。このため、第１反射層１１と第２反射層１２との少なくとも一方においては、２次の共振波長の光の透過がより低減される。
１次の共振波長の光が透過し、２次の共振波長の光の透過がより低減されるようにするために、第１反射層１１と第２反射層１２とに用いられる金属は、ある波長を境界として急激に吸収率が増加する性質を有しているとよい。第１反射層１１と第２反射層１２とに用いられる金属として、貴金属（例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等）が一例として挙げられる。貴金属では、バンド間遷移による誘電率と自由電子の誘電率との効果により、プラズマ振動数よりも高エネルギー側で吸収率が急激に大きくなる。銅（Ｃｕ）では波長が６００ｎｍ近傍よりも短い光に対して吸収率が急激に大きくなるため、金属層としてＣｕ層を用いる場合、６００ｎｍより短い２次の共振波長の光の透過が抑制される。銀（Ａｇ）では波長が３８０ｎｍ近傍よりも短い光に対して吸収率が急激に大きくなるため、金属層としてＡｇ層を用いる場合、３８０ｎｍより短い２次の共振波長の光の透過が抑制される。
【００１４】
第１反射層１１および第２反射層１２のそれぞれは、面内の少なくとも一部において銅（Ｃｕ）層と銀（Ａｇ）層とが積層された金属層により構成される。なお、Ｃｕに代えて金（Ａｕ）を用いてもよい。なお、第１反射層１１および第２反射層１２の一方がＣｕ層とＡｇ層とを積層させて構成されてもよい。Ｘ方向において、光学フィルタ１を透過する光の中心波長が長い位置（Ｘ方向＋側）ほど、第１反射層１１および／または第２反射層１２においてＡｇに対するＣｕの割合が大きい。その理由は後に説明する。図１に示す例においては、Ｘ方向＋側ほど第１反射層１１および第２反射層１２において、Ｃｕ層は厚く、Ｘ方向−側ほどＡｇ層が厚い。
第１反射層１１および第２反射層１２のうちＡｇ層が成膜された位置では、波長が８００ｎｍ以下の光、本実施の形態では、３８０ｎｍ〜８００ｎｍの光がＸ方向の位置に応じて選択的に透過する。また、第１反射層１１および第２反射層１２のうちＣｕ層が成膜された位置では、波長が６００ｎｍ以上の光、本実施の形態では、７００ｎｍ〜９５０ｎｍの光が選択的に透過する。第１反射層１１および第２反射層１２のうちＣｕ層とＡｇ層とが積層された位置では、７００ｎｍ〜８００ｎｍの光が選択的に透過する。
【００１５】
以下の説明においては、第１反射層１１のうち、Ｃｕ層が成膜された領域を第１領域１１−１と呼び、Ａｇ層が成膜された領域を第２領域１１−２と呼び、Ｃｕ層とＡｇ層との積層膜が成膜された領域を第３領域１１−３と呼ぶ。同様に、第２反射層１２のうち、Ｃｕ層が成膜された領域を第１領域１２−１と呼び、Ａｇ層が成膜された領域を第２領域１２−２と呼び、Ｃｕ層とＡｇ層との積層膜が成膜された領域を第３領域１２−３と呼ぶ。
光学フィルタ１において、第１反射層１１の第１領域１１−１および第２反射層１２の第１領域１２−１を含む部分（図１にて一点鎖線で囲まれた部分）を第１部分１−１と呼ぶ。光学フィルタ１において、第１反射層１１の第２領域１１−２および第２反射膜１２の第２領域１２−２を含む部分（図１にて破線で囲まれた部分）を第２部分１−２と呼ぶ。光学フィルタ１において、第１反射層１１の第３領域１１−３および第２反射膜１２の第３領域１２−３を含む部分（図１にて二点鎖線で囲まれた部分）を第３部分１−３と呼ぶ。本実施の形態においては、光学フィルタ１は、Ｘ方向＋側から第１部分１−１、第３部分１−３、第２部分１−２を有する。
【００１６】
以下の説明においては、光学フィルタ１のＺ方向＋側から白色光を入射させるものとする。なお、白色光に代えて所定の波長成分を持つ光を入射させても良く、その場合は入射光の波長成分ごとの強度に応じて、光学フィルタ１の各位置における出射光のスペクトルが変化することは言うまでもない。
第１部分１−１においては、光学フィルタ１に入射した光は、入射した位置に応じてキャビティ層１３において共振し、その結果、中心波長が８００ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲のいずれかの光として出射する。すなわち、光学フィルタ１の第１部分１−１は、光の入射位置に応じて中心波長が８００ｎｍ〜９５０ｎｍのバンドパスフィルタとして機能する。波長が８００ｎｍ〜９５０ｎｍの光が１次光としてキャビティ層１３において共振しているとき、その２次光の波長は４００ｎｍ〜４７５ｎｍである。これらの２次光に対する第１部分１−１における第１反射層１１または第２反射層１２のうちの少なくとも一方の吸収率は、１次光に対する吸収率よりも大きい。その結果、２次光の透過は１次光の透過よりも低減される。３次光以降の光についても同様に第１部分１−１の透過は１次光の透過よりも低減される。
【００１７】
第２部分１−２においては、入射した光は、入射した位置に応じてキャビティ層１３において共振し、その結果、中心波長が３８０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲のいずれかの光として出射する。すなわち、光学フィルタ１の第２部分１−２は、光の入射位置に応じて中心波長が３８０ｎｍ〜７００ｎｍのバンドパスフィルタとして機能する。波長が３８０ｎｍ〜７００ｎｍの光が１次光としてキャビティ層１３において共振しているとき、その２次光の波長は１９０ｎｍ〜３５０ｎｍである。これらの２次光に対する第２部分１−２における第１反射層１１または第２反射層１２のうちの少なくとも一方の吸収率は、１次光に対する吸収率よりも大きい。その結果、２次光の透過は１次光の透過よりも低減される。３次光以降の光についても同様に第２部分１−２の透過は１次光の透過よりも低減される。
【００１８】
第３領域１１−３、１２−３においては、ＣｕとＡｇとが積層される。第３領域１１−３、１２−３では、Ｘ方向＋側ほどＣｕ層が厚くＡｇ層が薄い。図１（ｂ）は、第３領域１１−３、１２−３において、Ｘ方向＋側ほどＣｕ層が厚く、かつ、Ａｇ層が薄い場合を一例として示している。図１（ｂ）においては、Ｃｕ層とＡｇ層の膜厚の割合が直線的に変化する場合を例示している。すなわち、Ｃｕ層とＡｇ層との境界が、直線的な傾斜を有している。しかし、Ｃｕ層とＡｇ層との膜厚の境界が図１（ｂ）に示すような直線的に変化する場合に限定されない。例えば図１（ｃ）に示すように、曲線状であってもよい。図１（ｃ）は、第１反射層１の第３領域１１−３の近傍を拡大して示す図である。また、第３領域１１−３が、Ｃｕ層とＡｇ層とにより積層される場合に限定されず、Ｃｕ粒子とＡｇ粒子とが混合された状態で層が形成されてもよいし、ＣｕとＡｇとの合金により層が形成されてもよい。このような層が形成される場合、第３領域１１−３において、Ｃｕの含有量とＡｇの含有量との比率がＸ方向に沿って変化するように成膜されてよい。
第２反射層１２の第３領域１２−３についても、同様の形状を適用させることができる。
【００１９】
第３部分１−３においては、入射した光は、入射した位置に応じてキャビティ層１３において共振し、その結果、中心波長が７００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲のいずれかの光として出射する。すなわち、光学フィルタ１の第３部分１−３は、光の入射位置に応じて中心波長が７００ｎｍ〜８００ｎｍのバンドパスフィルタとして機能する。波長が７００ｎｍ〜８００ｎｍの光が１次光としてキャビティ層１３において共振しているとき、その２次光の波長は３５０ｎｍ〜４００ｎｍである。これらの２次光に対する第３部分１−３における第１反射層１１または第２反射層１２のうちの少なくとも一方の吸収率は、１次光に対する吸収率よりも大きい。その結果、２次光の透過は１次光の透過よりも低減される。３次光以降の光についても同様に第３部分１−３の透過は１次光の透過よりも低減される。
【００２０】
上記のように、第１部分１−１と、第２部分１−２と、第３部分１−３とのそれぞれにおいて、透過する光（１次光）の２次以降の光の透過が抑制される。したがって、光学フィルタ１は、３８０ｎｍ〜９５０ｎｍの広い中心波長範囲に対して、２次以降の光の影響が抑制されたバンドパスフィルタとして機能する。
【００２１】
なお、光学フィルタ１の基板１０が円形やリング状の場合には、上述したように、面内特性分布は円弧に沿った方向となるようにキャビティ層１３が成膜される。この場合、上記の第１領域１１−１、１２−１、第２領域１１−２、１２−２、第３領域１１−３、１２−３は、面内特性分布に沿った方向である円弧に沿った方向に成膜される。
【００２２】
［実施例］
本実施の形態における光学フィルタ１の実施例について説明する。
図２は、実施例における光学フィルタ１の構造を模式的に示す図であり、図２（ａ）は光学フィルタ１の外観を示し、図２（ｂ）は光学フィルタ１の断面構造を示す。なお、図２においては、直交座標系は図１に示す場合と同様に設定されている。
【００２３】
基板１０は、合成シリカガラスを用いて製造され、長辺が１１２ｍｍ、短辺が２２ｍｍ、厚さが０．３ｍｍの平板部材である。この基板１０の表面（ＸＹ平面に平行な面）のうち、外縁から１ｍｍ内側の１１０ｍｍ×２０ｍｍの領域に、第１反射層１１と、第２反射層１２と、キャビティ層１３と、第１誘電体層１４と、第２誘電体層１５とが成膜される。基板１０上には、Ｚ方向−側から、第１誘電体層１４、第１反射層１１、キャビティ層１３、第２反射層１２、第２誘電体層１５の順番にて各層が成膜される。キャビティ層１３と、第１誘電体層１４と、第２誘電体層１５とはそれぞれ、Ａｌ２Ｏ３層により構成される。なお、本実施例においては、光学フィルタ１の透過率を向上させることを目的として、光学フィルタ１が第１誘電体層１４と第２誘電体層１５とを有する場合を示すが、第１誘電体層１４と第２誘電体層１５とを備えていなくてもよい。第１誘電体層１４は基板１０上において、Ｘ方向＋側ほど厚さが増加するように成膜される。
【００２４】
図３は、Ｘ＝０ｍｍ（Ｘ方向−側端部）、４ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍ、８０ｍｍ、９０ｍｍ、１００ｍｍ、１１０ｍｍ（Ｘ方向＋側端部）における、第１反射層１１と、第２反射層１２と、キャビティ層１３と、第１誘電体層１４と、第２誘電体層１５との物理膜厚を示す。第１誘電体層１４の物理膜厚は、Ｘ＝０ｍｍの位置（Ｘ方向−側端部）においては４５ｎｍであり、Ｘの値が増加するに従って直線的に増加する。Ｘ＝１１０ｍｍの位置（Ｘ方向＋側端部）においては、物理膜厚が１２５ｎｍである。第１誘電体層１４の膜厚は、Ｘ方向の各位置において、所望の波長（あるいは波長帯域）の光の透過率が最大となるように、通常用いられる薄膜最適化計算によって決定される。なお、光学フィルタ１の両端（すなわちＸ＝０ｍｍとＸ＝１１０ｍｍ）の位置において透過する光の波長に基づいて第１誘電体層１４の両端の膜厚が最適化により決定され、０ｍｍ＜Ｘ＜１１０ｍｍの範囲の第１誘電体層１４の膜厚は、上記の両端の位置の膜厚に基づいて、直線補間にて決定されてよい。
【００２５】
第１誘電体層１４上には、第１反射層１１が成膜される。図３に示すように、第１反射層１１の物理膜厚は一定であり、３８ｎｍである。第１反射層１１のうち、Ｘの値が０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲（すなわち第２領域１１−２）には、上述したようにＡｇ層が成膜される。第１反射層１１のうち、Ｘの値が８０ｍｍ以上１１０ｍｍの範囲（すなわち第１領域１１−１）には、上述したようにＣｕ層が成膜される。
第１反射層１１のうち、Ｘの値が５０ｍｍから８０ｍｍの範囲（すなわち第３領域１１−３）では、上述したようにＡｇ層とＣｕ層とが積層される。図３に示すように、第３領域１１−３のうちＸ＝６０ｍｍの位置では、Ｚ方向−側に厚さ１３ｎｍのＣｕ層と、Ｚ方向＋側に厚さ２５ｎｍのＡｇ層とが積層される。第３領域１１−３のうちＸ＝７０ｍｍの位置では、Ｚ方向−側に厚さ２５ｎｍのＣｕ層と、Ｚ方向＋側に１３ｎｍのＡｇ層とが積層される。
【００２６】
第１反射層１１上には、キャビティ層１３が成膜される。キャビティ層１３の物理膜厚は、Ｘ＝０ｍｍの位置（Ｘ方向−側端部）においては６７ｎｍであり、Ｘ方向の位置が増加するほど直線的に増加する。Ｘ＝１１０ｍｍの位置（Ｘ方向＋側端部）においては、物理膜厚が２３６ｎｍである。本実施例では、キャビティ層１３は、第１誘電体層１４の膜厚および後述する第２誘電体層１５の膜厚よりも大きい膜厚を有する。
【００２７】
キャビティ層１３上には、第２反射層１２が成膜される。第２反射層１２は、第１反射層１１と同様に物理膜厚は一定であり、３８ｎｍである（図３参照）。第２反射層１２のうちＸの値が０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲（すなわち第２領域１２−２）には、上述したようにＡｇ層が成膜される。第２反射層１２のうちＸの値が８０ｍｍ以上１１０ｍｍの範囲（すなわち第１領域１２−１）には、上述したようにＣｕ層が成膜される。
第２反射層１２のうちＸが５０ｍｍ以上８０ｍｍ未満の範囲（すなわち第３領域１２−３）では、上述したようにＡｇ層とＣｕ層とが積層される。図３に示すように、第３領域１２−３のうちＸ＝６０ｍｍの位置では、Ｚ方向−側に厚さ１３ｎｍのＣｕ層と、Ｚ方向＋側に厚さ２５ｎｍのＡｇ層とが積層される。第３領域１１−３のうちＸ＝７０ｍｍの位置では、Ｚ方向−側に厚さ２５ｎｍのＣｕ層と、Ｚ方向＋側に厚さ１３ｎｍのＡｇ層とが積層される。
【００２８】
第２反射層１２上には、第２誘電体層１５が成膜される。第２誘電体層１５の物理膜厚は、第１誘電体層１４の物理膜厚と同様に、Ｘ＝０ｍｍの位置（Ｘ方向−側端部）においては厚さ４５ｎｍであり、Ｘの値が増加するに従って直線的に増加する。Ｘ＝１１０ｍｍの位置（Ｘ方向＋側端部）においては、厚さが１２５ｎｍである。第２誘電体層１５の膜厚は、第１誘電体層１４の膜厚を決定した場合と同様に、通常用いられる薄膜最適化計算にて決定されてもよいし、光学フィルタ１の両端部にて最適化した膜厚の値に基づいて、直線補間によって決定されてもよい。
第２誘電体層１５は光学フィルタ１の表面（Ｚ方向＋側）に成膜されることにより、第２反射層１２の保護膜としての効果を有する。
【００２９】
図４（ａ）は、上記の構造を有する実施例の光学フィルタ１の分光透過率を示す。光学フィルタ１は、連続的な波長成分を有する光に対して、Ｘ方向の入射位置に応じた中心波長を有するバンドパスフィルタとして機能するが、図４（ａ）においては、離散的に幾つかの波長を中心波長とする光の透過率を示している。図４（ａ）に示すように、光学フィルタ１はＸ方向の位置により、透過光の中心波長を３８０ｎｍ〜９５０ｎｍとするバンドパスフィルタとして機能する。図４（ａ）において、波長３５０ｎｍより短波長側に数個のピークが認められる。これらのピークは、７００ｎｍ以下の光の透過帯に対応する２次光のピークを示している。しかし、３５０ｎｍより長い波長域では２次光に相当するピークは無視できる程度に小さい。すなわち、８００ｎｍを超える波長域の光の２次光のピークは無視できる程度に小さく、これらの波長域に中心波長を有するバンドパスフィルタ領域では、２次光が透過することを低減できていることがわかる。すなわち、光学フィルタ１は、３８０ｎｍ〜９５０ｎｍの広い中心波長範囲に対して、２次光のピークの影響を抑えた面内特性分布を有するバンドパスフィルタとして機能することがわかる。
【００３０】
［比較例］
上記の実施例の光学フィルタ１に対する比較例は、第１反射層１１と第２反射層１２とが共にＡｇ層で構成されることを除いて、実施例の光学フィルタ１と同様の構成を有する。すなわち、比較例においては、第１反射層１１と第２反射層１２は共にＣｕを含まない。図４（ｂ）は、比較例の光学フィルタの第１領域のうち中心波長が約８５０ｎｍとなる部分の分光透過率スペクトルを示す。図４（ｂ）に示すように、２次光のピークが波長４００ｎｍよりも長い中心波長を有するピークとして観察されていることがわかる。すなわち、比較例の光学フィルタでは、波長５００ｎｍを下回るような短い波長域の光に対してはバンドパスフィルタとして機能しないことがわかる。
【００３１】
次に、図５を参照しながら、上述した実施の形態または実施例の光学フィルタ１の製造方法について説明する。本実施の形態においては、光学フィルタ１はスパッタリング装置を用いて製造される。
図５は、スパッタリング装置３の要部構成の一例を模式的に示すブロック図である。スパッタリング装置３は、第１カソード３１と、第２カソード３２と、第３カソード３３と、ステージ３４と、マスク３５と、制御装置３６とを有する。なお、図５（ａ）は、スパッタリング装置３のＸＹ平面上における構成の概要を示し、図５（ｂ）は、ＺＸ平面における構成の概要を示す。
【００３２】
第１カソード３１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）ターゲットを有し、スパッタリング装置３は、第１カソード３１を用いてスパッタリングすることにより、後述するステージ３４上に設けられた基板１０に、キャビティ層１３、第１誘電体層１４、第２誘電体層１５を成膜する。第２カソード３２は銀（Ａｇ）ターゲットを有し、第３カソード３３は銅（Ｃｕ）ターゲットを有する。スパッタリング装置３は、第２カソード３２と第３カソード３３とを用いてスパッタリングすることにより、基板１０に、第１反射層１１と、第２反射層１２とを成膜する。
【００３３】
ステージ３４は、上面（Ｚ方向＋側）に基板１０を載置する。ステージ３４上の基板１０は、ホルダー（不図示）により固定される。基板１０は、ステージ３４上に、長辺がＸ方向となるように載置され、固定される。ステージ３４は、例えばＸ方向に沿って設けられるガイドレールやモーター等の移動機構により、Ｘ方向に沿って、第１カソード３１、第２カソード３２および第３カソード３３の下部（Ｚ方向−側）を移動する。なお、図５においては、ステージ３４は、３枚の基板１０を載置可能な場合を一例として示している。しかし、ステージ３４は１枚の基板１０を載置可能であってもよいし、２枚の基板１０を載置可能であってもよいし、３枚以上の基板１０を載置可能であってもよい。
なお、以下の説明では、基板１０の中心の位置を中心位置Ｃと呼ぶ。
【００３４】
マスク３５は、ステージ３４のホルダーに設けられ、ステージ３４上に載置された基板１０を成膜する領域を制限する。マスク３５は、矩形の開口３５１を有し、この開口３５１の範囲内において、基板１０上に第１反射層１１、第２反射層１２、キャビティ層１３、第１誘電体層１４および第２誘電体層１５が成膜される。マスク３５は、例えばＸ方向に沿ったガイドレールやモーター等のマスク移動機構により、Ｘ方向に沿って移動する。
なお、マスク３５は、基板１０の表面（Ｚ方向＋側の面）から所定の距離（例えば３ｍｍ）離れた位置に設けられる。なお、上記の所定の距離は３ｍｍに限られない。この距離（隙間）が大きいほど、後述するようにスパッタリングにより発生した粒子がこの隙間を通り抜け（回り込み）易くなるため、マスク３５の開口部分境界において、成膜される層の膜厚変化はなだらかとなる。
【００３５】
図６に、ＸＹ平面における、マスク３５と基板１０との位置関係を模式的に示す。図６（ａ）は、マスク３５の開口３５１の内側に基板１０の全領域が含まれるようにマスク３５のＸ方向の位置が設定された場合を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す状態から、マスク移動機構によりマスク３５がＸ方向−側に移動した場合を示す。基板１０のうち基板１０の中心からＸ方向＋側の領域はマスク３５により被覆され、基板１０の中心位置ＣからＸ方向−側の領域がマスク３５の開口３５１の内側に含まれる。この場合、基板１０の中心位置ＣからＸ方向−側の領域に成膜を行うことができる。図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す状態から、マスク移動機構によりマスク３５がＸ方向＋側に移動した場合を示す。基板１０の中心からＸ方向−側の領域はマスク３５により被覆され、基板１０の中心位置ＣからＸ方向＋側の領域がマスク３５の開口３５１の内側に含まれる。この場合、基板１０の中心からＸ方向＋側の領域に成膜を行うことができる。
【００３６】
図５の制御装置３６は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、スパッタリング装置３の各部を制御するプロセッサーである。制御装置３６は、移動機構を制御して、ステージ３４の移動速度を制御する。制御装置３６は、マスク移動機構を制御して、マスク３５を移動させ、基板１０上の成膜される領域の範囲を制御する。
【００３７】
上述した構成を有するスパッタリング装置３により、次のようにして光学フィルタ１が製造される。なお、以下の説明においては、第１誘電体層１４と第２誘電体層１５とを有する光学フィルタ１を製造する場合を例に挙げて説明を行う。第１誘電体層１４と第２誘電体層１５とを有さない光学フィルタ１を製造する場合には、スパッタリング装置３は、以下の説明のうち、第１誘電体層１４と第２誘電体層１５とを成膜するための処理を行わないようにすればよい。
まず、スパッタリング装置３は基板１０に第１誘電体層１４を成膜する。基板１０は、ステージ３４に載置され、ホルダーにより固定される。制御装置３６は、マスク移動機構を制御して、マスク３５の開口３５１の内側に基板１０の全領域が含まれるように（すなわち、図６（ａ）に示す位置関係が得られるように）、マスク３５のＸ方向の位置を制御する。
【００３８】
マスク３５の位置が定まると、制御装置３６は、移動機構を制御して、ステージ３４をＸ方向＋側へ一定の速度で移動させる。ステージ３４が第１カソード３１の下部（Ｚ方向−側）を通過することにより、基板１０への第１誘電体層１４の成膜が行われる。制御装置３６は、一定の速度で移動していたステージ３４が所定の位置に到達すると、移動機構を制御して、ステージ３４のＸ方向＋側への移動速度を増加させる。この場合、所定の位置とは、例えば、Ｘ方向において、ステージ３４上の基板１０の中心位置Ｃが第１カソード３４の中心点と揃う位置である。なお、ステージ３４のＸ方向の位置は、エンコーダー（不図示）により検出される。
【００３９】
上記のようにステージ３４の移動速度が制御されるため、上述したように、第１誘電体層１４は、Ｘ方向＋側ほど膜厚が厚くなるように成膜される。すなわち、ステージ３４が一定の速度で移動している間、基板１０のＸ方向＋側の端部から徐々に成膜領域に曝されるため、基板１０の中心位置Ｃが上記の所定の位置に到達した時点では、基板１０のＸ方向＋側の端部の成膜時間が最も長く、基板１０のＸ方向−側の端部の成膜時間が最も短くなる。このため、基板１０のＸ方向＋側での膜厚は、基板１０のＸ方向−側での膜厚よりも厚くなる。
【００４０】
ステージ３４の速度が増加することにより、ステージ３４の速度が増加後に基板１０の中心位置ＣからＸ方向−側の領域が成膜領域に曝される時間は、ステージ３４の速度が増加する前に基板１０の中心位置ＣからＸ方向＋側の領域が成膜領域に曝される時間よりも短い。すなわち、基板１０上において、ステージ３４の速度が増加した後に基板１０の中心位置ＣからＸ方向−側の領域に成膜される膜厚は、ステージ３４の速度が一定のときに基板１０の中心位置ＣからＸ方向＋側の領域に成膜された膜厚よりも薄くなる。これにより、基板１０上には、第１誘電体層１４が、Ｘ方向＋側ほど膜厚が厚くなるように成膜される。
なお、制御装置３６は、基板１０上に成膜する膜厚に基づいて、ステージ３４の移動速度を設定する。膜厚と移動速度との関係は、予め各種試験やシミュレーション等により得られた結果に基づいて関連付けされたデータとして制御装置３６の所定の記憶装置（不図示）に記憶され、成膜を行う際に制御装置３６がこのデータを参照して移動速度を決定するとよい。
【００４１】
次に、スパッタリング装置３は、第１誘電体層１４の上部に第１反射層１１を成膜する。すなわち、制御装置３６は、マスク移動機構を制御して、マスク３５の開口３５１の内側に基板１０の中心位置ＣからＸ方向−側の領域が含まれるように（すなわち、図６（ｂ）に示す位置関係となるように）、マスク３５をＸ方向−側へ移動させる。マスク３５と基板１０との位置関係が図６（ｂ）に示すように設定されると、制御装置３６は、ステージ３４を一定の速度にてＸ方向＋側へ移動させる。ステージ３４が第２カソード３２の下部（Ｚ方向−側）を通過することにより、基板１０のうちＸ方向−側の半分の領域に対してＡｇ層が成膜される。ステージ３４の移動速度は一定であるため、成膜されるＡｇ層の膜厚は一定である。なお、基板１０の表面とマスク３５とはＺ方向に所定の距離だけ離れているので、この間隔を介してＡｇの粒子が基板１０の中心位置ＣからＸ方向＋側の領域の一部に回り込む。
【００４２】
Ａｇ層の成膜が終了すると、制御装置３６は、マスク移動機構を制御して、マスク３５の開口３５１の内側に基板１０の中心位置ＣからＸ方向＋側の領域が含まれるように（すなわち、図６（ｃ）に示す位置関係となるように）、マスク３５をＸ方向＋側へ移動させる。マスク３５と基板１０との位置関係が図６（ｃ）に示すように設定されると、制御装置３６は、ステージ３４を一定の速度にてＸ方向＋側へ移動させる。ステージ３４が第３カソード３３の下部（Ｚ方向−側）を通過することにより、基板１０のうち中心位置ＣからＸ方向＋側の領域に対してＣｕ層が成膜される。ステージ３４の移動速度は一定であるため、成膜されるＣｕ層の膜厚は一定である。なお、基板１０の表面とマスク３５とはＺ方向に所定の距離だけ離れているので、この間隔を介してＣｕの粒子が基板１０の中心位置ＣからＸ方向−側の領域の一部に回り込む。これにより、Ａｇの粒子とＣｕの粒子とが回り込んだ領域では、Ａｇ層とＣｕ層との積層膜が成膜される。
【００４３】
上記のようにマスク３５の位置を制御することにより、基板１０上に、Ｃｕ層が成膜される第１領域１１−１と、Ａｇ層が成膜される第２領域１１−２と、Ａｇ層とＣｕ層とが積層される第３領域１１−３とを有する第１反射層１１が形成される。上記の通り、第２カソード３２および第３カソード３３の下部を通過するステージ３４の移動速度が一定であるため、第１反射層１１の膜厚は一定となる。なお、Ａｇ粒子はＸ方向＋側に向けて回り込むことによりＡｇ層は成膜され、Ｃｕ粒子はＸ方向−側に回り込むことによりＣｕ層は成膜される。このため、第３領域１１−３において、Ｘ方向＋側ほどＡｇ層は薄く、逆に、Ｘ方向−側ほどＣｕ層は薄い。
【００４４】
第１反射層１１の成膜が終了すると、ステージ３４を再び第１カソード３１の下部を通過させることにより、キャビティ層１３を成膜する。キャビティ層１３を成膜する際も、制御装置３６は、第１誘電体層１４を成膜する場合と同様にしてステージ３４の移動速度を制御して、膜厚がＸ方向＋側ほど厚いキャビティ層１３を成膜する。その後、制御装置３６は、ステージ３４を第２カソード３２および第３カソード３３の下部を通過させ、キャビティ層１３上に第２反射層１２を成膜する。このとき、制御装置３６は、第１反射層１１を成膜したときと同様にしてマスク３５の位置を制御することにより、第２反射層１２は、Ｃｕ層が成膜される第１領域１２−１と、Ａｇ層が成膜される第２領域１２−２と、Ａｇ層とＣｕ層とが積層される第３領域１２−３とを有するように形成される。第２反射層１２においても、Ｘ方向＋側に回り込むＡｇ粒子とＸ方向−側に回り込むＣｕ粒子とにより、第３領域１２−３において、Ｘ方向＋側ほどＡｇ層は薄く、Ｘ方向−側ほどＣｕ層は薄い。
第２反射層１２の成膜が終了すると、ステージ３４を再び第１カソード３１の下部を通過させることにより、第２誘電体層１５を成膜する。第２誘電体層１５を成膜する際も、制御装置３６は、第１誘電体層１４を成膜する場合と同様にしてステージ３４の移動速度を制御して、膜厚がＸ方向＋側ほど厚い第２誘電体層１５を成膜する。
【００４５】
なお、上述した説明においては、スパッタリング装置３が、図５に示すように、Ｘ方向に沿って一直線上に配置された第１カソード３１、第２カソード３２および第３カソード３３を有する場合を例に挙げたがこの例に限定されない。例えば、図７に示すように、スパッタリング装置３が、円周に沿って配置された第１カソード３１と、第２カソード３２と、第３カソード３３とを有してよい。この場合、制御装置３６は、ステージ３４を円周（例えば、図７に示す矢印Ａ１）に沿って移動させることにより、基板１０上に成膜を行うことができる。
また、上述した説明においては、スパッタリング装置３は、基板１０を第１カソード３１、第２カソード３２および第３カソード３３の下部（Ｚ方向−側）にて移動させながら成膜する、いわゆるスパッタリングダウンの構成を有する。しかし、スパッタリング装置３は、基板１０を第１カソード３１、第２カソード３２および第３カソード３３の上部（Ｚ方向＋側）にて移動させながら成膜するスパッタリングアップの構成であってもよいし、あるいは、基板１０に対して横方向から成膜するサイドスパッタリングの構成であってもよい。
【００４６】
なお、上述したスパッタリング装置３はマグネトロンカソードを備えたマグネトロンスパッタリング装置である場合を例示したが、イオンビームスパッタリング装置でもよい。
図８を参照しながら、イオンビームスパッタリング装置３００による光学フィルタ１の製造方法について説明する。図８（ａ）は、イオンビームスパッタリング装置３００の構成の一例を模式的に示す概略構成図である。イオンビームスパッタリング装置３００は、基板１０を載置するステージ３１０と、領域制限用マスク３０８と、膜厚調整用マスク３０９と、ターゲット部３１３と、ビーム出射部３１４と、制御装置３１５と、を有する。
なお、図８（ａ）においては、領域制限用マスク３０８と膜厚調整用マスク３０９とのＺ方向の配置に関して、膜厚調整用マスク３０９がターゲット部３１３に近い側に配置された例を示しているが、領域制限用マスク３０８がターゲット部３１３に近い側に配置されてもよい。
【００４７】
ビーム出射部３１４は、ターゲット部３１３へ向けて（図８（ａ）においては矢印Ａ２に示す方向）イオンビームを出射する。
ターゲット部３１３は、第１ターゲット３１３−１と、第２ターゲット３１３−２と、第３ターゲット３１３−３とを回転可能に有する。第１ターゲット３１３−１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、第２ターゲット３１３−２は銀（Ａｇ）、第３ターゲット３１３−３は銅（Ｃｕ）によりそれぞれ構成される。ターゲット部３１３は、ビーム出射部３１４からのイオンビームを照射してスパッタリングを行うターゲットを、第１ターゲット３１３−１（アルミナ）、第２ターゲット３１３−２（Ａｇ）および第３ターゲット３１３−３（Ｃｕ）のうちから選択可能な構成を有する。具体的には、ターゲット部３１３は、モーター等の駆動機構（不図示）により、Ｘ軸に平行な回転軸Ａｒを中心に回転することにより、ビーム出射部３１４が照射されるターゲットを切り替える。
【００４８】
イオンビームの照射を受けてターゲット部３１３から出射した粒子はＺ方向−側（図８（ａ）においては矢印Ａ３）に向けて進み、ステージ３１０に載置された基板１０の表面に成膜される。
図８（ｂ）は、Ｚ方向＋側から見たステージ３１０と、ステージ３１０に載置された基板１０とを模式的に示す。ステージ３１０は、ターゲット部３１３側（図８（ａ）、（ｂ）に示す例ではＺ方向＋側）の面に基板１０を載置する。基板１０はホルダー（不図示）によりステージ３１０に固定される。ステージ３１０はＺ軸に平行な回転軸Ａｚを有し、モーター等の回転機構（不図示）により回転する。ステージ３１０に載置された基板１０は、ステージ３１０の回転とともに回転する。本実施の形態においては、基板１０は、基板１０の長手方向がステージ３１０の回転軸Ａｚからの放射方向（径方向）に沿うように載置される。なお、図８（ｂ）に示す例においては、２つの基板１０がステージ３１０に載置された場合を示しているが、３つ以上の基板１０がステージ３１０に載置されてもよい。ステージ３１０の回転はターゲット部３１３からのスパッタ粒子を成膜する際に行われる。
【００４９】
領域制限用マスク３０８は、第１領域制限用マスク３０８Ａと、第２領域制限用マスク３０８Ｂ（図８（ｃ）参照）とを有し、ステージ３１０のホルダーに着脱可能に設けられる。領域制限用マスク３０８は、基板１０に第１反射層１１と第２反射層１２とを成膜する際に装着される。領域制限用マスク３０８の中心は、ステージ３１０の回転軸Ａｚと一致させるように配置され、ステージ３１０とともに回転する。領域制限用マスク３０８は、ガイドレールやモーター等の駆動機構により装着されてもよいし、ユーザにより手動で装着されてもよい。
なお、領域制限用マスク３０８は、図６を参照して説明したスパッタリング装置が有するマスク３５と同様に、基板１０の表面から所定の距離離れた位置に設けられる。
【００５０】
図８（ｃ）に、Ｚ方向＋側から見た場合の第１領域制限用マスク３０８Ａおよび第２領域制限用マスク３０８Ｂの外観と、ステージ３１０と、基板１０とを示す。第１領域制限用マスク３０８Ａは、例えば矩形状の部材であり、ステージ３１０に載置された基板１０のうち、基板１０の中心から回転軸Ａｚに近い側の領域を遮蔽する。第２領域制限用マスク３０８Ｂは、例えば円板状の部材のうちステージ３１０に載置された基板１０の中心から回転軸Ａｚに近い側の領域に矩形状の開口部３０８Ｂ１を有し、基板１０のうち基板１０の中心から回転軸Ａｚとは逆側の領域を遮蔽する。
【００５１】
膜厚調整用マスク３０９は、第１マスク３１１と第２マスク３１２（図８（ｄ）参照）とを有し、ステージ３１０とターゲット部３１３との間に着脱可能に設けられ、ステージ３１０に載置された基板１０に形成される各層の膜厚を調整する。第１マスク３１１および第２マスク３１２の中心は共に、ステージ３１０の回転軸Ａｚと一致させるように配置される。第１マスク３１１と第２マスク３１２とは、ガイドレールやモーター等の駆動機構により装着されてもよいし、ユーザにより手動で装着されてもよい。
なお、上記の説明ではステージ３１０が回転するものに代えて、第１マスク３１１と第２マスク３１２とが回転可能な構成を有してもよいし、ステージ３１０と第１マスク３１１と第２マスク３１２とが回転可能な構成を有してもよい。
【００５２】
次に、第１マスク３１１と第２マスク３１２について詳細に説明する。イオンビームの照射を受けてターゲット部３１３から出射する粒子の密度は、ステージ３１０上において回転軸Ａｚに近いほど大きくなる傾向がある。したがって、第１マスク３１１または第２マスク３１２を用いない場合には、基板１０の表面に成膜される膜厚は、ステージ３１０の回転軸Ａｚに近い側ほど厚くなるように傾斜する傾向がある。以後の説明では、この傾向を傾斜傾向と呼ぶ。
【００５３】
図８（ｄ）に、第１マスク３１１と第２マスク３１２の外観形状の一例を模式的に示す。第１マスク３１１と第２マスク３１２は、例えば円板状の部材の一部の領域を切り欠いた形状に作製される。第１マスク３１１と第２マスク３１２は、それぞれ遮蔽部３１１ａ１、３１１ａ２、３１２ａ１、３１２ａ２と、開口部３１１ｂ１、３１１ｂ２、３１２ｂ１、３１２ｂ２とを有する。第１マスク３１１においては、遮蔽部３１１ａ１と開口部３１１ｂ１の境界の３１１ｃは、第１マスク３１１の中心から径方向に直線状に作製される。遮光部３１１ａ１と開口部３１１ｂ２との境界３１１ｄは、第１マスク３１１の中心から径方向に曲線状に作製される。境界３１１ｄの形状は、遮蔽部３１１ａ１を扇状の形状３１１ｅ（図８（ｄ）に破線で示す）とした場合と比較して、第１マスク３１１の中心に近い領域ほど円周方向の見込み角が小さくなるように作製される。遮光部３１１ａ２と、開口部３１１ｂ１および３１１ｂ２との境界も同様の形状を有する。すなわち、第１マスク３１１の中心に近い位置（すなわち、ステージ３１０の回転軸Ａｚの近傍）ほど、開口部３１１ｂ１、３１１ｂ２は、開口を扇状とした場合と比較して、円周方向の見込み角が大きい。このため、第１マスク３１１の中心に近い位置ほどターゲット部３１３からのスパッタ粒子に曝される時間が長くなり、上記の傾斜傾向はさらに助長されて、回転するステージ３１０に載置された基板１０のうち、回転軸Ａｚに近い領域ほど成膜される膜厚はさらに厚くなる。これにより、所望の膜厚傾斜を得ることが可能となる。
【００５４】
第２マスク３１２においては、遮蔽部３１２ａ１と開口部３１２ｂ１の境界３１２ｃは、第２マスク３１２の中心から径方向に沿って伸びる直線状に作製される。遮光部３１２ａ１と開口部３１２ｂ２との境界３１２ｄは、第２マスク３１２の中心から周へ向けて曲線状に作製される。境界３１２ｄの形状は、遮蔽部３１２ａ１を扇状の形状３１２ｅ（図８（ｄ）に破線で示す）とした場合と比較して、第２マスク３１２の中心に近い領域ほど円周方向の見込み角が大きくなるように作製される。遮光部３１２ａ２と、開口部３１２ｂ１および３１２ｂ２との境界も同様の形状を有する。すなわち、第２マスク３１２の中心に近い位置（すなわち、ステージ３１０の回転軸Ａｚの近傍）ほど、開口部３１２ｂ１、３１２ｂ２は、開口を扇状とした場合と比較して、円周方向の見込み角が小さい。このため、第２マスク３１２の中心に近い位置ほどターゲット部３１３からのスパッタ粒子に曝される時間が短くなり、上記の傾斜傾向はキャンセルされて、回転するステージ３１０に載置された基板１０の全域で成膜される膜厚がほぼ等しくなる。
【００５５】
制御装置３１５は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、イオンビームスパッタリング装置３００の各部を制御するプロセッサーである。制御装置３１５は、回転機構を制御してステージ３１０の回転を制御する。制御装置３１５は、駆動機構を制御して、ビーム出射部３１４に対向するターゲットを切り替える。
【００５６】
上記の構成を有するイオンビームスパッタリング装置３００による光学フィルタ１の製造は次のようにして行われる。
まず、第１誘電体層１４が成膜される際には、制御装置３１５は、第１ターゲット３１３−１がビーム出射部３１４に対向するようにターゲット部３１３を回転させる。制御装置３１５は、回転機構を制御してステージ３１０を回転させる。領域制限用マスク３０８が取り外され、第１マスク３１１が装着され、第２マスク３１２が取り外された状態にて、制御装置３１５はビーム出射部３１４にイオンビームを出射させる。イオンビームの照射により第１ターゲット３１３から出射したスパッタ粒子は、第１マスク３１１の開口部３１１ｂを通過して、回転するステージ３１０の基板１０に成膜される。上述したように、第１マスク３１１を用いる場合、回転するステージ３１０に載置された基板１０のうち、回転軸Ａｚに近い領域ほど膜厚が厚い所望の膜厚傾斜の第１誘電体層１４が成膜される。
【００５７】
次に、第１反射層１１の成膜が行われる際には、制御装置３１５は、第２ターゲット３１３−２がビーム出射部３１４に対向するようにターゲット部３１３を回転させ、Ａｇによる成膜が行われるようにする。第１領域制限用マスク３０８Ａが装着され、第２領域制限用マスク３０８Ｂは取り外され、第１マスク３１１は取り外され、第２マスク３１２が装着された状態にて、制御装置３１５はビーム出射部３１４にイオンビームを出射させる。イオンビームの照射による第２ターゲット３１３−２からのスパッタ粒子が第２マスク３１２の開口部３１２ｂと第１領域制限用マスク３０８Ａの外部とを通過して、回転するステージ３１０の基板１０の第１誘電体層１４上に成膜される。上述したように、第２マスク３１２を用いる場合、回転するステージ３１０に載置された基板１０の全域で成膜される膜厚がほぼ等しくなる。このため、基板１０において、基板１０の中心位置Ｃから回転軸Ａｚとは逆側の領域でほぼ等しい膜厚を有するＡｇ層が成膜される。
なお、基板１０の表面と領域制限用マスク３０８とはＺ方向に所定の距離だけ離れているので、この間隔を介してＡｇの粒子が基板１０の中心位置Ｃから回転軸Ａｚ側の領域の一部に回り込む。
【００５８】
Ａｇ層が成膜されると、制御装置３１５は、第３ターゲット３１３−３がビーム出射部３１４に対向するようにターゲット部３１３を回転させ、Ｃｕによる成膜が行われるようにする。Ｃｕによる成膜を行う際には、第１領域制限用マスク３０８Ａは取り外され、第２領域制限用マスク３０８Ｂが装着され、第１マスク３１１は取り外され、第２マスク３１２が装着された状態で成膜が行われる。これにより、イオンビームの照射による第３ターゲット３１３−３からのスパッタ粒子が、第２マスク３１２の開口部３１２ｂと第２領域制限用マスク３０８Ｂの開口部３０８Ｂ１とを通過して、回転するステージ３１０に載置された基板１０の第１誘電体層１４上に成膜される。これにより、基板１０のうち、基板１０の中心位置Ｃから回転軸Ａｚに近い側の領域にほぼ等しい膜厚を有するＣｕ層が成膜される。
なお、基板１０の表面と領域制限用マスク３０８とはＺ方向に所定の距離だけ離れているので、この間隔を介してＣｕの粒子が基板１０の中心位置Ｃから回転軸Ａｚとは逆側の領域の一部に回り込む。これにより、Ａｇの粒子とＣｕの粒子とが回り込んだ領域では、Ａｇ層とＣｕ層との積層膜が成膜される。
このようにして、第１領域制限用マスク３０８Ａと第２領域制限用マスク３０８Ｂとを切り替えて使用することにより、第１反射層１１が成膜される。
キャビティ層１３、第２誘電体層１５は、第１誘電体層１４を成膜するときと同様にして成膜される。第２反射層１２は、第１反射層１１を成膜するときと同様にして成膜される。
【００５９】
上述した例においては、成膜方法としてスパッタリングを行う場合を説明した。しかし、本実施の形態においては、成膜方法としてスパッタリングを行うものに限定されず、要求される精度にて各層（第１反射層１１、第２反射層１２、キャビティ層１３等）ごとの膜厚分布を制御可能な方法を適用することができれば、スパッタリング以外の成膜方法を採用してもよい。例えば、第１反射層１１および第２反射層１２の成膜には蒸着等を適用することができる。
【００６０】
次に、上記のようにして製造された光学フィルタ１を有する分光検出器について説明する。
図９は、分光検出器としての分光測定装置４０の一例を模式的に示す概略構成図である。図９（ａ）に示す分光測定装置４０は、検出器４１と、光学フィルタ１と、光学フィルタ１と検出器４１との相対位置を変化させる駆動機構４２と、制御装置４３とを有する。本実施の形態の分光測定装置４０では、光源（不図示）からの光ビームＬ（白色光）が試料９に照射され、照射された光ビームのうち試料９を透過した透過光が光学フィルタ１を介して検出器４１に入射する。なお、本実施の形態においては、試料９の上流側（Ｚ方向＋側）には、４２０ｎｍより短波長の光をカットするカットフィルタ（不図示）が設けられている。
なお、図９においては、検出器４１の検出面と光学フィルタ１の基板１０とに平行な面がＸＹ平面となるようにＸ軸およびＹ軸を設定し、光ビームＬの進行方向に沿ってＺ軸を設定して説明を行う。なお、Ｘ軸は、光学フィルタ１の長手方向に沿って設定されている。
【００６１】
検出器４１は、例えば、ＰＩＮフォトダイオードやＳｉアバランシェ・フォトダイオード（ＳｉＡＰＤ）等のシリコン検出器であり、試料９および光学フィルタ１を透過した光ビームを受光する。
駆動機構４２は、光学フィルタ１を載置するステージと、ステージをＸ方向に沿って移動させるガイドレールやモーター等とを有する。駆動機構４２は、ステージをＸ方向に沿って移動させることにより、光学フィルタ１をＸ方向に移動させる。これにより、駆動機構４２は、Ｘ方向における検出器４１に対する光学フィルタ１の相対位置を変化させる。
【００６２】
制御装置４３は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、上記の駆動機構４２による光学フィルタ１の移動量を制御するプロセッサーである。光学フィルタ１がＸ方向に移動されることにより、試料９を透過した光ビームの光学フィルタ１への入射位置が光学フィルタ１の長手方向（Ｘ方向）に沿って変化する。上述したように、光学フィルタ１は、Ｘ方向に沿って透過帯の中心波長が変化する面内特性分布を有し、かつ第１反射層１１や第２反射層１２におけるｎ＋１次の共振波長の光（例えば２次光）の吸収率がｎ次の共振波長の光（例えば１次光）の吸収率より大きい（すなわち、より高次の共振波長の光が透過しにくい）という特性を有する。このため、光学フィルタ１のＸ方向の位置が変化されるごとに、例えば、２次光の発生が抑制された状態で透過帯の異なる中心波長の光ビームが透過し、透過した光ビームは検出器４１に入射する。これにより、２次光の影響を受けることなく、４２０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲で試料９の透過率情報を取得することが可能になる。
【００６３】
なお、分光測定装置４０は、上記の構成に加えて光源の強度をモニターする構成を有することもできる。図９（ｂ）は、この場合の分光測定装置４０の一例を模式的に示す概略構成図である。
分光測定装置４０は、図９（ａ）に示す検出器４１と、光学フィルタ１と、駆動機構４２と、制御装置４３に加えて、強度検出用検出器４４と、強度検出用光学フィルタ４５と、強度検出用駆動機構４６と、光分岐部４７と、を有する。なお、この場合の分光測定装置４０も、光分岐部４７の上流側（Ｚ方向＋側）には、４２０ｎｍより短波長の光をカットするカットフィルタ（不図示）が設けられている。
【００６４】
光分岐部４７は、例えばハーフミラーであり、試料９よりも上流側（Ｚ方向＋側）に配置される。光分岐部４７は、光源からのレーザ光ＬをＸ方向＋側とＺ方向−側とに分岐する。強度検出用検出器４４は、検出器４１と同様のシリコン検出器であり、受光面がＹＺ平面に平行となるように配置される。強度検出用検出器４４の前段（Ｘ方向−側）には、光学フィルタ１と同様の強度検出用光学フィルタ４５が配置される。強度検出用光学フィルタ４５は、強度検出用光学フィルタ４５を載置するステージと、ステージをＺ方向に沿って移動させるガイドレールやモーター等とを有する強度検出用駆動機構４６により、Ｚ方向に沿って移動する。上記の構成により、光分岐部４７でＸ方向＋側に反射された光ビームは、試料９を透過することなく、強度検出用光学フィルタ４５を介して強度検出用検出器４４へ入射する。
【００６５】
制御装置４３は、強度検出用駆動機構４６による強度検出用光学フィルタ４５の移動量も制御する。強度検出用光学フィルタ４５がＺ方向に移動されることにより、光分岐部４７にて分岐した光ビームの強度検出用光学フィルタ４５への入射位置が強度検出用光学フィルタ４５の長手方向（Ｚ方向）に沿って変化する。制御装置４３は、光学フィルタ１の移動量と、強度検出用光学フィルタ４５の移動量とを制御して、光学フィルタ１を透過する光ビームの透過帯の中心波長と、強度検出用光学フィルタ４５を透過する光ビームの透過帯の中心波長とを揃える。これにより、検出器４１で検出される光ビームが有する透過帯の中心波長と同一の中心波長の光ビームが強度検出用検出器４４により検出される。この結果、試料９を透過する光ビームが有する強度情報を、強度検出用検出器４４の出力に基づいて取得することが可能になる。
【００６６】
上述した光学フィルタ１を有する分光検出器を撮像装置に適用することができる。
図１０は、撮像装置としての分光カメラ５０の一例を模式的に示す概略構成図である。図１０（ａ）に示す分光カメラ５０は、結像光学系５１と、光学フィルタ１と、撮像素子５２と、光学フィルタ１と撮像素子５２との相対位置を変化させる駆動機構５３と、制御装置５４とを有する。本実施の形態の分光カメラ５０では、被写体（不図示）からの光は結像光学系５１を通過し、光学フィルタ１を介して撮像素子５２に入射する。
なお、図１０においては、撮像素子５２の撮像面と光学フィルタ１の基板１０とに平行な面がＸＹ平面となるようにＸ軸およびＹ軸を設定し、被写体（不図示）からの光の進行方向に沿ってＺ軸を設定して説明を行う。なお、Ｘ軸は、光学フィルタ１の長手方向に沿って設定されている。
【００６７】
結像光学系５１は、被写体からの光を撮像素子５２の撮像面上に結像させる。撮像素子５２は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳにより構成される。撮像素子５２は、ＸＹ平面上に二次元状に配置された複数の画素を有し、各画素により被写体からの光が光電変換されて生成された電気信号を出力する。
駆動機構５３は、上述した分光測定装置４０が有する駆動機構４２と同様の構成を有し、撮像素子５２の前段（Ｚ方向＋側）に配置される光学フィルタ１をＸ方向に移動させる。これにより、駆動機構５３は、Ｘ方向における撮像素子５２に対する光学フィルタ１の相対位置を変化させる。制御装置５４は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、上記の駆動機構５３による光学フィルタ１の移動量を制御する。
【００６８】
図１０（ａ）に示す例では、光学フィルタ１のＸ方向に沿った位置Ｘ１を透過した光束Ｌ１は、撮像素子５２のうちＹ方向に沿った所定の画素行Ｃ１に配置された複数の画素に入射する。同様に、光学フィルタ１の位置Ｘ２、Ｘ３を透過した光束Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ画素行Ｃ２、Ｃ３に配置された画素に入射する。上述したように、光学フィルタ１は、Ｘ方向に沿って透過帯の中心波長が変化する面内特性分布を有しているため、画素行Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３にそれぞれ入射する光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は透過帯の中心波長が異なる。すなわち、撮像素子５２は、画素行ごとに異なる波長領域の光束を受光する。この場合も、光学フィルタ１により２次光の影響が低減されている。
撮像素子５２は、上記のようにして受光した光を光電変換して電気信号を出力する。
【００６９】
分光カメラ５０においては、光学フィルタ１と撮像素子５２とのＸ方向における位置関係がわかっているので、画素行Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と光学フィルタ１上の位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３との位置関係も既知である。これらの関係から、光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の波長領域を判別することができる。制御装置５４は、例えばエンコーダー（不図示）により検出された光学フィルタ１の位置を示す情報を取得し、光学フィルタ１の位置Ｘ１を透過して画素行Ｃ１に入射した光束Ｌ１の波長領域を、光学フィルタ１の位置Ｘ１に基づいて判別する。制御装置５４は、他の画素行に入射した光束の波長領域に対しても、同様に、それぞれの画素行に対応する光学フィルタ１の位置に基づいて判別する。制御装置５４は、判別した光束の波長領域と、その光束が入射した画素行とを関連付けて透過波長情報を生成する。生成された透過波長情報は、撮像素子５２から出力された電気信号と関連付けされて、メモリ等の記憶媒体（不図示）に一時的に格納される。
【００７０】
駆動機構５３により光学フィルタ１がＸ方向に移動されると、撮像素子５２の画素行Ｃ１に入射する光束Ｌ１は、光学フィルタ１のＸ方向の位置のうち図１０（ａ）に示す位置Ｘ１とは異なる位置を透過する。撮像素子５２の画素行Ｃ２、Ｃ３に入射する光束Ｌ２、Ｌ３についても、図１０（ａ）に示す位置Ｘ２、Ｘ３とは異なる位置を透過する。これにより、光学フィルタ１を透過し画素行Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に入射した光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、光学フィルタ１の移動が行われる前に透過したときの波長領域とは異なる波長領域の光束である。すなわち、光学フィルタ１のＸ方向の移動により、撮像素子５２の各画素は、光学フィルタ１の移動前とは異なる中心波長領域の光束を受光する。撮像素子５２は、画素行ごとに異なる波長領域の光束を受光して光電変換を行い、電気信号を出力する。
【００７１】
制御装置５４は、移動後の光学フィルタ１の位置を示す情報をエンコーダー等からの出力に基づいて取得し、この情報に基づいて、撮像素子５２の各画素行に入射した光束の波長領域を判別する。制御装置５４は、判別した光束の波長領域と、その光束が入射した画素行とを関連付けて透過波長情報を生成する。撮像素子５２から出力された電気信号と関連付けされて、メモリ等の記憶媒体（不図示）に一時的に格納される。
【００７２】
上記の光学フィルタ１の位置を変更するごとに生成された電気信号に基づいて、ある波長領域における被写体の画像データが生成される。この場合、透過波長情報に基づいて、選択された波長領域の光束を受光した画素行の画素から出力された電気信号を抽出し、抽出した電気信号から被写体の画像データが生成される。これにより、光学フィルタ１の位置Ｘ１を透過した光束のみに基づく画像データや、位置Ｘ２を透過した光束のみに基づく画像データや、位置Ｘ３を透過した光束のみに基づく画像データが生成される。上記の処理は、分光カメラ５０が有する画像処理部（不図示）が行ってもよいし、分光カメラ５０とは異なる外部装置が有する画像処理部が行ってもよい。
【００７３】
なお、上述した分光カメラ５０においては、撮像素子５２の近傍に光学フィルタ１を配置した場合を例に挙げたが、この例に限定されない。例えば、図１０（ｂ）の分光カメラ５０の概略構成図に示すように、第１結像光学系５１−１と第２結像光学系５１−２とを有し、第１結像光学系５１−１と第２結像光学系５１−２との間に光学フィルタ１を配置してよい。この場合、光学フィルタ１は、第１結像光学系５１−１の結像面の位置に配置される。第２結像光学系５１−２は、第１結像光学系５１−１の結像面の位置における像を撮像素子５２上に結像する。分光カメラ５０のその他の構成は、図１０（ａ）に示す構成と同様である。
【００７４】
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）光学フィルタ１は、キャビティ層１３と、キャビティ層１３を挟んで対向する一対の第１反射層１１および第２反射層１２とを含むファブリペロー型共振器である。光学フィルタ１は、主面の少なくとも一つの方向に沿って透過帯の中心波長が変化する、面内特性分布を有するバンドパスフィルタである。光学フィルタ１は、主面内の、透過帯の中心波長が共振器のｎ次の共振波長に対応する位置において、一対の第１反射層１１および第２反射層１２のうち少なくとも一方の反射層における、共振器のｎ＋１次の共振波長の光の吸収率が、共振器のｎ次の共振波長の光の吸収率よりも大きい。これにより、光学フィルタ１は２次以降の光をより多く吸収するため、２次以降の光の影響により透過可能となる波長領域が狭い範囲に制限されることを防ぐことができる。すなわち、光学フィルタ１は、２次以降の光の透過を抑制した状態にて、広い波長領域の光を透過させるバンドパスフィルタとして機能することができる。
【００７５】
（２）第１反射層１１および第２反射層１２の少なくとも一方は、銅（Ｃｕ）を含む。これにより、光学フィルタ１は、中心波長の長い光を透過させることができる。
【００７６】
（３）第１反射層１１および第２反射層１２の少なくとも一方は、銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）とを含み、透過帯の中心波長が長い光が透過する位置ほど、ＣｕのＡｇに対する割合が多い。このため、光学フィルタ１は、中心波長の長い光が透過する位置と、中心波長が短い光が透過する位置とを、Ｘ方向に沿って異ならせることができる。透過させる光の中心波長に応じて、光を透過させる位置をＸ方向に沿って異ならせることにより、１つの光学フィルタ１を、短い波長領域の光から長い波長領域の光に渡って、２次以降の光の影響を抑制したバンドパスフィルタとして機能させることができる。
【００７７】
（４）Ｃｕ層とＡｇ層とが積層されている。これにより、光学フィルタ１は、Ｃｕにより共振する波長領域の光と、Ａｇにより共振する波長領域の光とを透過させることができるので、広い波長領域の光を透過させるバンドパスフィルタとして機能することができる。
【００７８】
（５）Ｃｕ層とＡｇ層との少なくとも一方の膜厚が、主面２の一つの方向（Ｘ方向）に沿って傾斜している。これにより、第１反射膜１１と第２反射膜１２とにおいて、Ｃｕ層が成膜された第１領域１１−１、１２−１と、Ａｇ層が成膜された第２領域１１−２、１２−２との境界となる第３領域１１−３、１２−３においても、Ｘ方向に沿って透過帯の中心波長を連続的に変化させることができる。
【００７９】
（６）分光測定装置４０は、光学フィルタ１と、光学フィルタ１を透過した光を検出する検出器４１と、を備える。これにより、可視光領域から近赤外領域にわたる広い範囲での波長の測定を、２次以降の光の影響が抑制された状態にて行うことができる。また、回折格子等を用いた従来の分光測定装置と比較して、簡易な構成で分光測定が可能となる。
【００８０】
（７）分光測定装置４０は、検出器４１に対する光学フィルタ１の相対位置を、一つの方向に沿って変化させる駆動機構４２を備える。光学フィルタ１の位置を移動させることにより、２次以降の光の影響が抑制された状態にて、細かい波長間隔ごとに分光測定が可能となる。
【００８１】
（８）分光カメラ５０は、結像光学系５１と、二次元状に配置された画素を有する撮像素子５２と、光学フィルタ１とを備える。これにより、可視光領域から近赤外領域にわたる広い範囲での波長の光に対して、２次以降の光の影響が抑制された状態にて撮像を行うことができる。
【００８２】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１…光学フィルタ
１０…基板
１１…第１反射層
１２…第２反射層
１３…キャビティ層
４０…分光測定装置
４１…検出器
４２…駆動機構
５０…分光カメラ
５１…結像光学系
５２…撮像素子
５３…駆動機構
【図１】
2020194129.tif 000003
【図２】
2020194129.tif 000004
【図３】
2020194129.tif 000005
【図４】
2020194129.tif 000006
【図５】
2020194129.tif 000007
【図６】
2020194129.tif 000008
【図７】
2020194129.tif 000009
【図８】
2020194129.tif 000010
【図９】
2020194129.tif 000011
【図１０】
2020194129.tif 000012