(57)【要約】【課題】  所望の分光特性を容易かつ安定に再現することが可能な光学フィルタを提供する。【解決手段】  基板１上に複数の低屈折率層２（２１，２２，・・・，２Ｎ−１，２Ｎ）と複数の高屈折率層３（３１，３２，・・・，３Ｎ−１，３Ｎ）とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造（ローインデックス型構造）を有し、バンドパス領域とショートパス領域との組み合わせを含む分光特性を有するダイクロイックフィルタ１０を構成する。２つのフィルタが合成された構造的要因に起因して全体の層数が著しく増加し、分光特性を正確に制御しにくくなる従来のダイクロイックフィルタとは異なり、比較的少ない層数からなる単独の積層構造において所望の分光特性が確保されるため、全体の層数が減少して分光特性を正確に制御しやすくなり、所望の分光特性が容易かつ安定に再現される。【選択図】    図１
2005173150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に低い屈折率を有する第１の層と相対的に高い屈折率を有する第２の層とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有し、
バンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む分光特性を有する
ことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記分光特性としてバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせを含む
ことを特徴とする請求項１記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記分光特性としてバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせを含む
ことを特徴とする請求項１記載の光学フィルタ。
【請求項４】
コンピュータシミュレーションを使用して光学フィルタを設計する方法であって、
相対的に低い屈折率を有する第１の層の第１の一次膜厚を設定すると共に、相対的に高い屈折率を有する第２の層の第２の一次膜厚を設定する第１のステップと、
前記第１の一次膜厚に対応する第１の倍率を設定すると共に、前記第２の一次膜厚に対応する第２の倍率を設定する第２のステップと、
前記第１の一次膜厚に前記第１の倍率を乗じることにより第１の二次膜厚を設定すると共に、前記第２の一次膜厚に前記第２の倍率を乗じることにより第２の二次膜厚を設定する第３のステップと、
前記第１の二次膜厚を調整することにより第１の仮膜厚を設定すると共に、前記第２の二次膜厚を調整することにより第２の仮膜厚を設定する第４のステップと、
前記第１の仮膜厚を有する前記第１の層と前記第２の仮膜厚を有する前記第２の層とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有する基礎光学フィルタを設計し、その基礎光学フィルタがバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む所望の分光特性を有しているか否かを判定する第５のステップと、
前記基礎光学フィルタの分光特性に関する判定結果に基づき、前記第１の仮膜厚に基づいて第１の最終膜厚を決定すると共に、前記第２の仮膜厚に基づいて第２の最終膜厚を決定することにより、前記第１の最終膜厚を有する前記第１の層と前記第２の最終膜厚を有する前記第２の層とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有する光学フィルタを設計する第６のステップと
を含むことを特徴とする光学フィルタの設計方法。
【請求項５】
前記第５のステップにおいて、前記基礎光学フィルタが前記分光特性としてバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせを含むことを判定する
ことを特徴とする請求項４記載の光学フィルタの設計方法。
【請求項６】
前記第５のステップにおいて、前記基礎光学フィルタが前記分光特性としてバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせを含むことを判定する
ことを特徴とする請求項４記載の光学フィルタの設計方法。
【請求項７】
前記第５のステップにおいて、前記基礎光学フィルタが前記分光特性として所望のバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含むことを確認したときに、
前記第６のステップにおいて、前記第１の仮膜厚をそのまま前記第１の最終膜厚として決定すると共に、前記第２の仮膜厚をそのまま前記第２の最終膜厚として決定する
ことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の光学フィルタの設計方法。
【請求項８】
前記第５のステップにおいて、前記基礎光学フィルタが前記分光特性として所望のバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含むことを確認できなかったときに、
前記第６のステップにおいて、前記第１の仮膜厚および前記第２の仮膜厚ならびに前記第１の層の層数および前記第２の層の層数をそれぞれ調整したのち、前記基礎光学フィルタが前記分光特性として所望のバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含むことを確認したときに、その調整後の前記第１の仮膜厚を前記第１の最終膜厚として決定すると共に、調整後の前記第２の仮膜厚を前記第２の最終膜厚として決定する
ことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の光学フィルタの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を分光する光学フィルタおよびその設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学分野において、光を分光する光学フィルタが広く使用されている。この光学フィルタとしては、例えば、ダイクロイックフィルタが知られており、このダイクロイックフィルタは、主に、相対的に低い屈折率を有する低屈折率層と相対的に高い屈折率を有する高屈折率層とが交互に積層された積層構造を有している。
【０００３】
従来、ダイクロイックフィルタとして、例えば、長波長領域と低波長領域とに分光特性を有するものは、各波長領域に対応した分光特性を有する２つのフィルタ、すなわち長波長領域に分光特性を示すように設計された積層構造を有するフィルタと、低波長領域に分光特性を示すように設計された積層構造を有する他のフィルタとが合成されることにより製造されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３００２００２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ダイクロイックフィルタを製造する場合には、所望の分光特性が容易かつ安定に再現されるようにフィルタ構造を設計する必要がある。しかしながら、上記したように２つのフィルタを合成する従来のダイクロイックフィルタの設計方法では、２つのフィルタを組み合わせることにより全体の層数が著しく増加すると、各フィルタの分光特性を正確に制御しにくくなるため、所望の分光特性を容易かつ安定に再現することが困難になるという問題があった。
【０００５】
なお、上記した問題を解決する手法として、例えば、２つのフィルタを合成せずに、１枚の支持基板の表裏に各フィルタを設けるようにすれば、全体の層数が著しく増加することは避けられる。しかしながら、この場合には、２つのフィルタ間の膜厚にずれ（半値波長のずれ）が生じると、その膜厚のずれに起因して依然として所望の分光特性を再現することが困難になる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、所望の分光特性を容易かつ安定に再現することが可能な光学フィルタを提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第２の目的は、本発明の光学フィルタを設計することが可能な光学フィルタの設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光学フィルタは、相対的に低い屈折率を有する第１の層と相対的に高い屈折率を有する第２の層とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有し、バンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む分光特性を有するものである。
【０００９】
本発明に係る光学フィルタでは、単一の基本構成に基づく積層構造において、バンドパス領域とロングパス領域との組み合わせ、あるはバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む分光特性が確保される。
【００１０】
本発明に係る光学フィルタの設計方法は、コンピュータシミュレーションを使用して光学フィルタを設計する方法であり、相対的に低い屈折率を有する第１の層の第１の一次膜厚を設定すると共に、相対的に高い屈折率を有する第２の層の第２の一次膜厚を設定する第１のステップと、第１の一次膜厚に対応する第１の倍率を設定すると共に、第２の一次膜厚に対応する第２の倍率を設定する第２のステップと、第１の一次膜厚に第１の倍率を乗じることにより第１の二次膜厚を設定すると共に、第２の一次膜厚に第２の倍率を乗じることにより第２の二次膜厚を設定する第３のステップと、第１の二次膜厚を調整することにより第１の仮膜厚を設定すると共に、第２の二次膜厚を調整することにより第２の仮膜厚を設定する第４のステップと、第１の仮膜厚を有する第１の層と第２の仮膜厚を有する第２の層とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有する基礎光学フィルタを設計し、その基礎光学フィルタがバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む所望の分光特性を有しているか否かを判定する第５のステップと、基礎光学フィルタの分光特性に関する判定結果に基づき、第１の仮膜厚に基づいて第１の最終膜厚を決定すると共に、第２の仮膜厚に基づいて第２の最終膜厚を決定することにより、第１の最終膜厚を有する第１の層と第２の最終膜厚を有する第２の層とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有する光学フィルタを設計する第６のステップとを含むようにしたものである。
【００１１】
本発明に係る光学フィルタの設計方法では、設計上の一連のパラメータ（一次膜厚，倍率，二次膜厚，仮膜厚）に基づいたコンピュータシミュレーションを使用して、相対的に低い屈折率を有する第１の層と相対的に高い屈折率を有する第２の層とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有する基礎光学フィルタが設計されたのち、その基礎光学フィルタがバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む所望の分光特性を有することが確認されたときに、第１の最終膜厚および第２の最終膜厚がそれぞれ決定される。
【００１２】
本発明に係る光学フィルタでは、分光特性としてバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせを含むようにしてもよいし、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせを含むようにしてもよい。
【００１３】
本発明に係る光学フィルタの設計方法では、第５のステップにおいて、基礎光学フィルタが分光特性としてバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせを含むことを判定するようにしてもよいし、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせを含むことを判定するようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る光学フィルタの設計方法では、第５のステップにおいて、基礎光学フィルタが分光特性として所望のバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含むことを確認したときに、第６のステップにおいて、第１の仮膜厚をそのまま第１の最終膜厚として決定すると共に、第２の仮膜厚をそのまま第２の最終膜厚として決定するようにし、一方、第５のステップにおいて、基礎光学フィルタが分光特性として所望のバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含むことを確認できなかったときに、第６のステップにおいて、第１の仮膜厚および第２の仮膜厚ならびに第１の層の層数および第２の層の層数をそれぞれ調整したのち、基礎光学フィルタが分光特性として所望のバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含むことを確認したときに、その調整後の第１の仮膜厚を第１の最終膜厚として決定すると共に、調整後の第２の仮膜厚を第２の最終膜厚として決定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る光学フィルタによれば、相対的に低い屈折率を有する第１の層と相対的に高い屈折率を有する第２の層とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造において、バンドパス領域とロングパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む分光特性が実現されるため、２つのフィルタが合成された従来の光学フィルタとは異なり、全体の層数が減少して分光特性を制御しやすくなる。したがって、所望の分光特性を容易かつ安定に再現することができる。
【００１６】
また、本発明に係る光学フィルタの設計方法によれば、コンピュータシミュレーションを使用して、相対的に低い屈折率を有する第１の層と相対的に高い屈折率を有する第２の層とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有する基礎光学フィルタが設計されたのち、その基礎光学フィルタがバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む所望の分光特性を有することが確認されたときに、第１の最終膜厚および第２の最終膜厚がそれぞれ決定されるため、単一の基本構成に基づく積層構造を有し、バンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む所望の分光特性を再現し得るように光学フィルタが設計される。したがって、この設計方法を使用して、所望の分光特性を有する光学フィルタを設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る光学フィルタとしてのダイクロイックフィルタの構成について説明する。図１はダイクロイックフィルタ１０の概略断面構成を表し、図２はダイクロイックフィルタ１０の詳細な層構成を表し、図３はダイクロイックフィルタ１０の分光特性を表している。なお、図３中の「横軸」は波長（ｎｍ）を示し、「縦軸」は透過率（％）を示している。
【００１９】
本実施の形態に係るダイクロイックフィルタ１０は、例えば、天体等の観測用の望遠鏡に接続される画像取込用カメラに光学系の一部として搭載されるものである。このダイクロイックフィルタ１０は、図１に示したように、支持体としての基板１上に、相対的に低い屈折率を有する複数の低屈折率層２（２１，２２，・・・，２Ｎ−１，２Ｎ；第１の層）と、相対的に高い屈折率を有する複数の高屈折率層３（３１，３２，・・・，３Ｎ−１，３Ｎ；第２の層）とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有しており、すなわち低屈折率層２と高屈折率層３との積層順が低屈折率層２から始まる（基板１に隣接している層が低屈折率層２１である）ローインデックス型構造を有している。上記した「単一の基本構成に基づく積層構造」とは、互いに別個に構築された２つの基本構成、すなわち互いに異なる分光特性を有する２つの基本構成（互いに独立した２つのフィルタ）を合成することにより所望の分光特性を確保可能とした従来の積層構造とは異なり、全体で１つとして連続的に構成された基本構成、すなわち単独の基本構成において所望の分光特性を確保可能とした積層構造を意味している。
【００２０】
低屈折率層２は、上記したように、相対的に低い屈折率、すなわち高屈折率層３の屈折率よりも低い屈折率を有している。この低屈折率層２に関して図１に示した「２１，２２，・・・，２Ｎ−１，２Ｎ」は、基板１に近い側から順にＮ層積層されている場合の１番目の層，２番目の層，・・・，Ｎ−１番目の層，Ｎ番目の層をそれぞれ表している。
【００２１】
高屈折率層３は、上記したように、相対的に高い屈折率、すなわち低屈折率層２の屈折率よりも高い屈折率を有している。この高屈折率層３に関して図１に示した「３１，３２，・・・，３Ｎ−１，３Ｎ」は、基板１に近い側から順にＮ層積層されている場合の１番目の層，２番目の層，・・・，Ｎ−１番目の層，Ｎ番目の層をそれぞれ表している。
【００２２】
このダイクロイックフィルタ１０は、具体的には、例えば、図２に示したように、１８層の低屈折率層２（２１〜２１８）と、１７層の高屈折率層３（３１〜３１７）とが交互に積層された合計３５層の積層構造を有している。各低屈折率層２１〜２１８の最終膜厚Ｔ１（ｎｍ）および各高屈折率層３１〜３１７の最終膜厚Ｔ２は、例えば、図２に示した通りである。基板１は、例えば、ガラス（屈折率ｎ＝１．５１４６）により構成されている。低屈折率層２（２１〜２１８）は、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ2 ；屈折率ｎ＝１．４５３１）により構成されており、高屈折率層３（３１〜３１７）は、例えば、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ；屈折率ｎ＝２．１９８２）により構成されている。図２に示した「ＡＩＲ」とは、低屈折率層２と高屈折率層３とが交互に積層された積層構造の最外層、すなわち低屈折率層２１８が大気中に露出していることを表している。なお、図２に示した「層数Ｌ」はダイクロイックフィルタ１０の全体としての層数（低屈折率層２および高屈折率層３を区別しないで連続的に付した通し番号）を表し、「層番号」は低屈折率層２または高屈折率層３ごとの層番号（低屈折率層２と高屈折率層３とを区別して付した通し番号；Ｈは高屈折率層を表す添付文字，Ｌは低屈折率層を表す添付文字）を表している。また、図２に示した「最終膜厚Ｔ（４ｎｄ；ｎは屈折率，ｄは実際の膜厚）」は光学設計上の膜厚を示し、「最終膜厚Ｔ（ｄ）」は実際の膜厚を示している。
【００２３】
特に、ダイクロイックフィルタ１０は、バンドパス領域とショートパス領域との組み合わせ、あるいはバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせのいずれか一方を含む分光特性を有している。具体的には、ダイクロイックフィルタ１０は、例えば、図３に示したように、分光特性として、約６５０ｎｍ近傍の比較的狭幅のバンドパス領域３ＢＰと、約６００ｎｍ近傍以下のショートパス領域３ＳＰとを含んでいる。
【００２４】
次に、図１〜図７を参照して、図１〜図３に示した分光特性を有するダイクロイックフィルタ１０の設計方法について説明する。
【００２５】
図４はダイクロイックフィルタ１０の設計工程の流れを説明するためのものであり、主に、コンピュータシミュレーションを使用した低屈折率層２（２１〜２１８）および高屈折率層３（３１〜３１７）の膜厚設計に関する工程を示している。また、図５〜図７はダイクロイックフィルタ１０の具体的な設計手順を説明するためのものであり、図５はダイクロイックフィルタ１０を設計するための基礎（中間体）となる基礎ダイクロイックフィルタの分光特性を表し、図６は基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの詳細な層構成を表し、図７は図６に示した一連の設計段階ごとの分光特性を表している。
【００２６】
図１〜図３に示した分光特性を有するダイクロイックフィルタ１０は、コンピュータシミュレーションを使用して、図５に示した分光特性（バンドパス領域５ＢＰ，ショートパス領域５ＳＰ）を有する基礎ダイクロイックフィルタを設計したのち、この基礎ダイクロイックフィルタの積層構造に基づいて設計可能である。
【００２７】
すなわち、ダイクロイックフィルタ１０を設計する際には、前準備として、例えば既知のダイクロイックフィルタの積層構造（一般構造）を参考にして、基板１、低屈折率層２および高屈折率層３のそれぞれの材質（屈折率ｎ）、層数Ｌ、ならびに低屈折率層２と高屈折率層３との積層順（基本構造）を設定する。具体的には、例えば、図６中の「材質」および「屈折率ｎ」の欄に示したように、基板１をガラス（屈折率ｎ＝１．５１４６）とし、低屈折率層２を酸化珪素（屈折率ｎ＝１．４５３１）とし、高屈折率層３を酸化タンタル（屈折率ｎ＝２．１９８２）とする。また、例えば、図６中の「層数Ｌ」および「層番号」の欄に示したように、１２層の低屈折率層２（２１〜２１２）と１１層の高屈折率層３（３１〜３１１）とが交互に積層された合計２３層（層数Ｌ＝２３）のローインデックス型構造とする。ここで設定される層数Ｌは、あくまで基礎ダイクロイックフィルタを設計するために仮設定されるものであり、後工程において基礎ダイクロイックフィルタに基づいてダイクロイックフィルタ１０を設計する際に調整されるものである。なお、図６では、例えば、基礎ダイクロイックフィルタを設計するに当たり、低屈折率層２と高屈折率層３とが交互に積層された積層構造を基板１と共に他の基板４（例えばガラス）で挟んだ場合を示している。
【００２８】
上記した前準備が完了したのち、まず、例えば既知のダイクロイックフィルタの積層構造を参考にして、低屈折率層２および高屈折率層３のそれぞれの一次膜厚ＴＸ（ｎｍ）を設定する（図４；ステップＳ１０１）。具体的には、例えば、図６中の「一次膜厚ＴＸ」の欄に示したように、低屈折率層２（２１〜２１２）の一次膜厚ＴＸ１（第１の一次膜厚）を一律７５０ｎｍとし、高屈折率層３（３１〜３１１）の一次膜厚ＴＸ２（第２の一次膜厚）を１５００ｎｍ（高屈折率層３２，３６，３１０）または７５０ｎｍ（高屈折率層３２，３６，３１０を除いた他の全て）とする。この「一次膜厚ＴＸ」の欄に示した（）内の数値（１または２）は、各層間の膜厚比率を表している。なお、図６中に示した「一次膜厚ＴＸ」は光学設計上の膜厚（＝４ｎｄ；ｎは屈折率，ｄは実際の膜厚）であり、実際の膜厚ｄとは異なるものである。上記したように、実際の膜厚ｄは、一次膜厚ＴＸ／４ｎで表される（ｄ＝ＴＸ／４ｎ）。この膜厚表記は、後述する「二次膜厚ＴＹ」や「仮膜厚ＴＺ」についても同様である。
【００２９】
図６に示したように一次膜厚ＴＸ（ＴＸ１，ＴＸ２）を設定した際に得られる分光特性は、例えば、図７中に「７Ａ（破線）」として示した通りとなる。
【００３０】
続いて、例えば既知のダイクロイックフィルタの積層構造を参考にして、低屈折率層２および高屈折率層３のそれぞれの膜厚設計上の倍率Ｍを設定する（図４；ステップＳ１０２）。具体的には、例えば、図６中の「倍率Ｍ」の欄に示したように、高屈折率層３よりも低屈折率層２について高倍率とし、低屈折率層２に関する倍率Ｍ１（第１の倍率）を一律１．２とすると共に高屈折率層３に関する倍率Ｍ２（第２の倍率）を一律０．８とする。この「倍率Ｍ」とは、一次膜厚ＴＸに基づいて後述する二次膜厚ＴＹを設定するための係数であり、倍率Ｍ１は一次膜厚ＴＸ１に対応し、倍率Ｍ２は一次膜厚ＴＸ２に対応している。
【００３１】
続いて、先に設定した一次膜厚ＴＸに倍率Ｍを乗じることにより、低屈折率層２および高屈折率層３のそれぞれの二次膜厚ＴＹ（ｎｍ）を設定する（図４；ステップＳ１０３）。具体的には、例えば、図６中の「二次膜厚ＴＹ」の欄に示したように、一次膜厚ＴＸ１に倍率Ｍ１を乗じることにより低屈折率層２（２１〜２１２）の二次膜厚ＴＹ１（第１の二次膜厚）を一律９００ｎｍとし、一次膜厚ＴＸ２に倍率Ｍ２を乗じることにより高屈折率層３（３１〜３１１）の二次膜厚ＴＹ２（第２の二次膜厚）を１２００ｎｍ（高屈折率層３２，３６，３１０）または６００ｎｍ（高屈折率層３２，３６，３１０を除いた他の全て）とする。
【００３２】
図６に示したように二次膜厚ＴＹ（ＴＹ１，ＴＹ２）を設定した際に得られる分光特性は、例えば、図７中に「７Ｂ（一点鎖線）」として示した通りとなる。
【００３３】
続いて、二次膜厚ＴＹを調整することにより、低屈折率層２および高屈折率層３のそれぞれの一次解としての仮膜厚ＴＺ（ｎｍ）を設定する（図４；ステップＳ１０４）。具体的には、図７に示した分光特性（７Ｂ）に基づいて、ほぼ所望の分光特性（バンドパス領域７ＢＰおよびショートパス領域７ＳＰ）が得られるように二次膜厚ＴＹ１を増減することにより仮膜厚ＴＺ１を設定し、同様に二次膜厚ＴＹ２を増減することにより仮膜厚ＴＺ２を設定する。
【００３４】
これにより、基礎ダイクロイックフィルタが設計される。図６に示したように仮膜厚ＴＺ（ＴＺ１，ＴＺ２）を設定した際に得られる基礎ダイクロイックフィルタの分光特性は、例えば、図７中に「７Ｃ（実線）」として示した通りとなる。
【００３５】
続いて、コンピュータシミュレーションを使用して基礎ダイクロイックフィルタ（仮膜厚ＴＺ１，ＴＺ２）の分光特性を判定したのち（図４；ステップＳ１０５）、その判定結果に基づき、仮膜厚ＴＺ１に基づいて最終膜厚Ｔ１（第１の最終膜厚）を決定すると共に、仮膜厚ＴＺ２に基づいて最終膜厚Ｔ２（第２の最終膜厚）を決定する。
【００３６】
具体的には、仮膜厚ＴＺ１を有する低屈折率層２と仮膜厚ＴＺ２を有する高屈折率層３とが交互に積層された単一の基本構成に基づく基礎ダイクロイックフィルタをコンピュータ上で設計し、その基礎ダイクロイックフィルタが図３に示したバンドパス領域３ＢＰとショートパス領域３ＳＰとの組み合わせを含む分光特性を有しているか否か、すなわち図７に示したバンドパス領域７ＢＰおよびショートパス領域７ＳＰがそれぞれ図３に示したバンドパス領域３ＢＰおよびショートパス領域３ＳＰに一致しているか否かを判定する（図４；ステップＳ１０６）。
【００３７】
基礎ダイクロイックフィルタが分光特性としてバンドパス領域３ＢＰとショートパス領域３ＳＰとの組み合わせを含んでいることを確認できなかった場合、すなわちバンドパス領域７ＢＰおよびショートパス領域７ＳＰの位置や幅がそれぞれバンドパス領域３ＢＰおよびショートパス領域３ＳＰの位置や幅に一致していなかった場合（図４；ステップＳ１０６Ｎ）には、低屈折率層２（２１〜２１２）の仮膜厚ＴＺ１、高屈折率層３（３１〜３１１）の仮膜厚ＴＺ２、ならびに層数Ｌ（低屈折率層２および高屈折率層３のそれぞれの層数）などを調整したのち（図４；ステップＳ１０７）、調整後の基礎ダイクロイックフィルタの分光特性を再び判定し（図４；ステップＳ１０６）、その調整後の基礎ダイクロイックフィルタが分光特性としてバンドパス領域３ＢＰとショートパス領域３ＳＰとの組み合わせを含み、すなわちバンドパス領域７ＢＰおよびショートパス領域７ＳＰがそれぞれバンドパス領域３ＢＰおよびショートパス領域３ＳＰに一致したことを確認したときに（図４；ステップＳ１０６Ｙ）、そのときの仮膜厚ＴＺを最終膜厚Ｔとして決定する（図４；ステップＳ１０８）。この場合には、具体的には、調整後の仮膜厚ＴＺ１を低屈折率層２（２１〜２１２）の最終膜厚Ｔ１として決定すると共に、同様に調整後の仮膜厚ＴＺ２を高屈折率層３（３１〜３１１）の最終膜厚Ｔ２として決定する。なお、上記した仮膜厚ＴＺ１，ＴＺ２や層数Ｌなどに関する調整作業および調整後の基礎ダイクロイックフィルタの分光特性の確認作業は、その確認結果に応じて複数回に渡って繰り返されてもよい。
【００３８】
これにより、設計作業が完了し、図１〜図３に示したダイクロイックフィルタ１０が設計される。最終的に決定された低屈折率層２および高屈折率層３の最終膜厚Ｔ１，Ｔ２ならびに層数Ｌは、例えば、図２中の「最終膜厚Ｔ（４ｎｄ）」ならびに「層数Ｌ，層番号」の欄に示した通りとなる。
【００３９】
なお、基礎ダイクロイックフィルタの分光特性の確認ステップ（図４；ステップＳ１０６）において、その基礎ダイクロイックフィルタが分光特性としてバンドパス領域３ＢＰおよびショートパス領域３ＳＰを含んでいることを確認できた場合（図４；ステップＳ１０６Ｙ）には、現状の仮膜厚ＴＺで所望の分光特性が確保されるものと判断し、そのときの仮膜厚ＴＺをそのまま最終膜厚Ｔとして決定する（図４；ステップＳ１０８）。この場合には、具体的には、仮膜厚ＴＺ１をそのまま最終膜厚Ｔ１として決定すると共に、仮膜厚ＴＺ２をそのまま最終膜厚Ｔ２として決定する。すなわち、仮膜厚ＴＺ１を低屈折率層２の最終膜厚Ｔ１として決定すると共に、仮膜厚ＴＺ２を高屈折率層３の最終膜厚Ｔ２として決定する。
【００４０】
本実施の形態に係るローインデックス型のダイクロイックフィルタ１０では、複数の低屈折率層２（２１，２２，・・・，２Ｎ−１，２Ｎ；例えば１８層＝２１〜２１８）と複数の高屈折率層３（３１，３２，・・・，３Ｎ−１，３Ｎ；例えば１７層＝３１〜３１７）とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有し、バンドパス領域３ＢＰとショートパス領域３ＳＰとの組み合わせを含む分光特性を有するようにしたので、比較的少ない層数からなる単独の積層構造において、所望の分光特性が確保される。したがって、２つのフィルタが合成された構造的要因に起因して全体の層数が著しく増加し、各フィルタの分光特性を正確に制御しにくくなる従来のダイクロイックフィルタとは異なり、全体の層数が減少して分光特性を正確に制御しやすくなるため、所望の分光特性を容易かつ安定に再現することができる。さらに、本実施の形態では、所望の分光特性が容易に再現される点に基づき、ダイクロイックフィルタ１０の低コスト化を図ることもできる。
【００４１】
特に、上記したように、天体等の観測用の望遠鏡に接続される画像取込用カメラに光学系の一部としてダイクロイックフィルタ１０を搭載させれば、水素輝線に限らず、その水素輝線と共にその他の波長域の光も検出することが可能になるため、そのカメラに取り込まれる光学的な情報量を増やすことができる。
【００４２】
また、本実施の形態に係るダイクロイックフィルタ１０の設計方法では、コンピュータシミュレーションを使用して、低屈折率層２および高屈折率層３に関する一次膜厚ＴＸ（ＴＸ１，ＴＸ２）、倍率Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）、二次膜厚ＴＹ（ＴＹ１，ＴＹ２）および仮膜厚ＴＺ（ＴＺ１，ＴＺ２）を順次設定することにより基礎ダイクロイックフィルタを設計したのち、全体の分光特性を確認しながら基礎ダイクロフィルタの積層構造を調整して最終膜厚Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）を決定することによりダイクロイックフィルタ１０を設計するようにしたので、単一の基本構成に基づく積層構造を有し、バンドパス領域３ＢＰとショートパス領域３ＳＰとの組み合わせを含む所望の分光特性を再現し得るようにダイクロイックフィルタ１０が設計される。したがって、この設計方法を使用して、図１〜図３に示したダイクロイックフィルタ１０を設計することができる。
【００４３】
特に、本実施の形態では、最終膜厚Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）、または最終膜厚Ｔと共に層数Ｌを併せて調整することによりバンドパス領域３ＢＰおよびショートパス領域３ＳＰのそれぞれの位置や幅を自由に制御することが可能なため、従来の設計方法では実現し得なかった新たな分光特性を再現することもできる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、天体等の観測用の望遠鏡に接続される画像取込用カメラにダイクロイックフィルタ１０を適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ダイクロイックフィルタ１０を他の用途に適用することも可能である。この「他の用途」としては、例えば、ミニラボ等の写真処理装置に光学系の一部としてダイクロイックフィルタ１０を搭載させる用途が挙げられる。この用途のダイクロイックフィルタ１０は、例えば、図８に示したように、１５層の低屈折率層２（２１〜２１５）と１４層の高屈折率層３（３１〜３１４）とが交互に積層された合計２９層（層数Ｌ＝２９）の積層構造を有しており、図９に示したように、分光特性として、約６５０ｎｍ近傍の比較的広幅のバンドパス領域９ＢＰと、約６００ｎｍ以下のショートパス領域９ＳＰとの組み合わせを含んでいる。この用途のダイクロイックフィルタ１０においても、上記実施の形態において説明した用途のダイクロイックフィルタ１０と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４６】
図１０は本実施の形態に係るダイクロイックフィルタ１１の詳細な層構成を表し、図１１はダイクロイックフィルタ１１の分光特性を表している。このダイクロイックフィルタ１１は、例えば、図１０に示したように、１３層の低屈折率層２（２１〜２１３）と１２層の高屈折率層３（３１〜３１２）とが交互に積層された合計２５層（層数Ｌ＝２５）の積層構造を有しており、図１１に示したように、分光特性として約４７０ｎｍ近傍のバンドパス領域１１ＢＰと約５３０ｎｍ以上のロングパス領域１１ＬＰとの組み合わせを含んでいる点を除き、上記第１の実施の形態において説明したダイクロイックフィルタ１０（図１参照）と同様の構成を有している。
【００４７】
このダイクロイックフィルタ１１は、上記第１の実施の形態において図４を参照して説明した設計方法と同様の設計方法を使用し、以下の手順を経て設計可能である。図１２〜図１４はダイクロイックフィルタ１１の具体的な設計手順を説明するためのものであり、図１２はダイクロイックフィルタ１１を設計するための基礎ダイクロイックフィルタの分光特性を表し、図１３は基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの詳細な層構成を表し、図１４は図１３に示した一連の設計段階ごとの分光特性を表している。ダイクロイックフィルタ１１は、コンピュータシミュレーションを使用して、図１２に示した分光特性（バンドパス領域１２ＢＰ，ロングパス領域１２ＬＰ）を有する基礎ダイクロイックフィルタを設計したのち、この基礎ダイクロイックフィルタの積層構造に基づいて設計可能である。
【００４８】
すなわち、ダイクロイックフィルタ１１を設計する際には、例えば、上記第１の実施の形態と同様に、前準備として材質（屈折率ｎ）、層数Ｌ（低屈折率層２＝１２層；２１〜２１２，高屈折率層３＝１１層；３１〜３１１，合計２３層）ならびに基本構造（ローインデックス型構造）を設定したのち、まず、例えば、図１３に示したように、低屈折率層２（２１〜２１２）の一次膜厚ＴＸ１を一律５００ｎｍとし、高屈折率層３（３１〜３１１）の一次膜厚ＴＸ２を１０００ｎｍ（高屈折率層３２，３６，３１０）または５００ｎｍ（高屈折率層３２，３６，３１０を除いた他の全て）とする。このように一次膜厚ＴＸ（ＴＸ１，ＴＸ２）を設定した際に得られる分光特性は、例えば、図１４中に「１４Ａ（破線）」として示した通りとなる。
【００４９】
続いて、例えば、図１３に示したように、上記第１の実施の形態とは異なり、低屈折率層２よりも高屈折率層３について高倍率とし、低屈折率層２に関する倍率Ｍ１を一律０．６とすると共に高屈折率層３に関する倍率Ｍ２を一律１．４とする。
【００５０】
続いて、例えば、図１３に示したように、一次膜厚ＴＸ１に倍率Ｍ１を乗じることにより低屈折率層２（２１〜２１２）の二次膜厚ＴＹ１を一律３００ｎｍとし、一次膜厚ＴＸ２に倍率Ｍ２を乗じることにより高屈折率層３（３１〜３１１）の二次膜厚ＴＹ２を１４００ｎｍ（高屈折率層３２，３６，３１０）または７００ｎｍ（高屈折率層３２，３６，３１０を除いた他の全て）とする。このように二次膜厚ＴＹ（ＴＹ１，ＴＹ２）を設定した際に得られる分光特性は、例えば、図１４中に「１４Ｂ（一点鎖線）」として示した通りとなる。
【００５１】
続いて、図１４に示した分光特性（１４Ｂ）に基づいて、ほぼ所望の分光特性（バンドパス領域１４ＢＰおよびロングパス領域１４ＬＰ）が得られるように二次膜厚ＴＹ１を調整することにより仮膜厚ＴＺ１を設定し、同様に二次膜厚ＴＹ２を調整することにより仮膜厚ＴＺ２を設定する。
【００５２】
これにより、ダイクロイックフィルタ１１を設計するための基礎ダイクロイックフィルタが設計される。図１３に示したように仮膜厚ＴＺ（ＴＺ１，ＴＺ２）を設定した際に得られる基礎ダイクロイックフィルタの分光特性は、例えば、図１４中に「１４Ｃ（実線）」として示した通りとなる。
【００５３】
続いて、コンピュータシミュレーションを使用して、基礎ダイクロイックフィルタ（仮膜厚ＴＺ１，ＴＺ２）が分光特性としてバンドパス領域１１ＢＰとロングパス領域１１ＬＰとの組み合わせを含んでいるか否か、すなわち図１４に示したバンドパス領域１４ＢＰおよびロングパス領域１４ＬＰがそれぞれ図１１に示したバンドパス領域１１ＢＰおよびロングパス領域１１ＬＰに一致しているか否かを判定する。そして、必要に応じて積層構造（仮膜厚ＴＺ１，ＴＺ２や層数Ｌ）を調整することにより、基礎ダイクロイックフィルタが分光特性としてバンドパス領域１１ＢＰとロングパス領域１１ＬＰとの組み合わせを含むことを確認したときに、そのときの仮膜厚ＴＺ（ＴＺ１，ＴＺ２）に基づいて最終膜厚Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）を決定する。
【００５４】
これにより、図１、図１０および図１１に示したダイクロイックフィルタ１１が設計される。最終的に決定された低屈折率層２および高屈折率層３の最終膜厚Ｔ１，Ｔ２ならびに層数Ｌは、例えば、図１０に示した通りとなる。
【００５５】
本実施の形態に係るローインデックス型のダイクロイックフィルタ１１では、複数の低屈折率層２と複数の高屈折率層３とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有し、バンドパス領域１１ＢＰとロングパス領域１１ＬＰとを含む分光特性を有するようにしたので、上記第１の実施の形態と同様の作用により、従来のダイクロイックフィルタとは異なり、全体の層数が減少して分光特性を正確に制御しやすくなる。したがって、この場合においても所望の分光特性を容易かつ安定に再現することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態に係るダイクロイックフィルタ１１に関する上記以外の構成、作用、効果および変形、ならびにダイクロイックフィルタ１１の設計方法に関する上記以外の手順等は、上記第１の実施の形態において説明した場合と同様である。
【００５７】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００５８】
図１５は本実施の形態に係るダイクロイックフィルタ２０の概略断面構成を表し、図１６はダイクロイックフィルタ２０の詳細な層構成を表し、図１７はダイクロイックフィルタ２０の分光特性を表している。なお、図１５では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の要素に同一の符号を付している。
【００５９】
本実施の形態に係るダイクロイックフィルタ２０は、図１５に示したように、基板１上に、複数の高屈折率層３（３１，３２，・・・，３Ｎ−１，３Ｎ）と、複数の低屈折率層２（２１，２２，・・・，２Ｎ−１，２Ｎ）とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有しており、すなわち低屈折率層２と高屈折率層３との積層順が高屈折率層３から始まる（基板１に隣接している層が高屈折率層３１である）ハイインデックス型構造を有している点を除き、上記第１の形態において説明したローインデックス型構造を有するダイクロイックフィルタ１０（図１参照）と同様の構成を有している。
【００６０】
このダイクロイックフィルタ２０は、具体的には、例えば、図１６に示したように、１６層の高屈折率層３（３１〜３１６）と１６層の低屈折率層２（２１〜２１６）とが交互に積層された合計３２層（層数Ｌ＝３２）の層構造を有している。各高屈折率層３１〜３１６の最終膜厚Ｔ１（ｎｍ）および各低屈折率層２１〜２１６の最終膜厚Ｔ２は、例えば、図１６に示した通りである。特に、ダイクロイックフィルタ２０は、例えば、図１７に示したように、約６６０ｎｍ近傍のバンドパス領域１７ＢＰと、約６００ｎｍ近傍以下のショートパス領域１７ＳＰとを含む分光特性を有している。
【００６１】
このダイクロイックフィルタ２０は、上記第１の実施の形態において図４を参照して説明した設計方法と同様の設計方法を使用し、以下の手順を経て設計可能である。図１８〜図２０はダイクロイックフィルタ２０の具体的な設計手順を説明するためのものであり、図１８はダイクロイックフィルタ２０を設計するための基礎ダイクロイックフィルタの分光特性を表し、図１９は基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの詳細な層構成を表し、図２０は図１９に示した一連の設計段階ごとの分光特性を表している。ダイクロイックフィルタ２０は、コンピュータシミュレーションを使用して、図１８に示した分光特性（バンドパス領域１８ＢＰ，ショートパス領域１８ＳＰ）を有する基礎ダイクロイックフィルタを設計したのち、この基礎ダイクロイックフィルタの積層構造に基づいて設計可能である。
【００６２】
すなわち、ダイクロイックフィルタ２０を設計する際には、例えば、上記第１の実施の形態と同様に、前準備として材質（屈折率ｎ）、層数Ｌ（高屈折率層３＝１２層；３１〜３１２，低屈折率層２＝１１層；２１〜２１１，合計２３層）ならびに基本構造（ハイインデックス型構造）を設定したのち、まず、例えば、図１９に示したように、高屈折率層３（３１〜３１２）の一次膜厚ＴＸ２を一律７５０ｎｍとし、低屈折率層２（２１〜２１１）の一次膜厚ＴＸ１を１５００ｎｍ（低屈折率層２２，２６，２１０）または７５０ｎｍ（低屈折率層２２，２６，２１０を除いた他の全て）とする。このように一次膜厚ＴＸ（ＴＸ１，ＴＸ２）を設定した際に得られる分光特性は、例えば、図２０中に「２０Ａ（破線）」として示した通りとなる。
【００６３】
続いて、例えば、図１９に示したように、低屈折率層２よりも高屈折率層３について高倍率とし、高屈折率層３に関する倍率Ｍ２を一律１．２とすると共に低屈折率層２に関する倍率Ｍ１を一律０．８とする。
【００６４】
続いて、例えば、図１９に示したように、一次膜厚ＴＸ２に倍率Ｍ２を乗じることにより高屈折率層３（３１〜３１２）の二次膜厚ＴＹ１を一律９００ｎｍとし、一次膜厚ＴＸ１に倍率Ｍ１を乗じることにより低屈折率層２（２１〜２１１）の二次膜厚ＴＹ１を１２００ｎｍ（低屈折率層２２，２６，２１０）または６００ｎｍ（低屈折率層２２，２６，２１０を除いた他の全て）とする。このように二次膜厚ＴＹ（ＴＹ１，ＴＹ２）を設定した際に得られる分光特性は、例えば、図２０中に「２０Ｂ（一点鎖線）」として示した通りとなる。
【００６５】
続いて、図２０に示した分光特性（２０Ｂ）に基づいて、ほぼ所望の分光特性（バンドパス領域２０ＢＰおよびショートパス領域２０ＳＰ）が得られるように二次膜厚ＴＹ１を調整することにより仮膜厚ＴＺ１を設定し、同様に二次膜厚ＴＹ２を調整することにより仮膜厚ＴＺ２を設定する。
【００６６】
これにより、ダイクロイックフィルタ２０を設計するための基礎ダイクロイックフィルタが設計される。図１９に示したように仮膜厚ＴＺ（ＴＺ１，ＴＺ２）を設定した際に得られる基礎ダイクロイックフィルタの分光特性は、例えば、図２０中に「２０Ｃ（実線）」として示した通りとなる。
【００６７】
続いて、コンピュータシミュレーションを使用して、基礎ダイクロイックフィルタ（仮膜厚ＴＺ１，ＴＺ２）が分光特性としてバンドパス領域１７ＢＰとショートパス領域１７ＳＰとの組み合わせを含んでいるか否か、すなわち図２０に示したバンドパス領域２０ＢＰおよびショートパス領域２０ＳＰがそれぞれ図１７に示したバンドパス領域１７ＢＰおよびショートパス領域１７ＳＰに一致しているか否かを判定する。そして、必要に応じて積層構造（仮膜厚ＴＺ１，ＴＺ２や層数Ｌ）を調整することにより、基礎ダイクロイックフィルタが分光特性としてバンドパス領域１７ＢＰとショートパス領域１７ＬＰとの組み合わせを含むことを確認したときに、そのときの仮膜厚ＴＺ（ＴＺ１，ＴＺ２）に基づいて最終膜厚Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）を決定する。
【００６８】
これにより、図１５〜図１７に示したダイクロイックフィルタ２０が設計される。なお、最終的に決定された低屈折率層２および高屈折率層３の最終膜厚Ｔ１，Ｔ２ならびに層数Ｌは、例えば、図１６に示した通りとなる。
【００６９】
本実施の形態に係るハイインデックス型のダイクロイックフィルタ２０では、複数の高屈折率層３と複数の低屈折率層２とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有し、バンドパス領域１７ＢＰとショートパス領域１７ＳＰとを含む分光特性を有するようにしたので、上記第１の実施の形態と同様の作用により、従来のダイクロイックフィルタとは異なり、全体の層数が減少して分光特性を正確に制御しやすくなる。したがって、この場合においても所望の分光特性を容易かつ安定に再現することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態に係るダイクロイックフィルタ２０に関する上記以外の構成、作用、効果および変形、ならびにダイクロイックフィルタ２０の設計方法に関する上記以外の手順等は、上記第１の実施の形態において説明した場合と同様である。
【００７１】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００７２】
図２１は本実施の形態に係るダイクロイックフィルタ２１の詳細な構成を表し、図２２はダイクロイックフィルタ２１の分光特性を表している。このダイクロイックフィルタ２１は、例えば、図２１に示したように、１３層の高屈折率層３（３１〜３１３）と１３層の低屈折率層２（２１〜２１３）とが交互に積層された合計２６層（層数Ｌ＝２６）の層構造を有しており、図２２に示したように、分光特性として約４８０ｎｍ近傍のバンドパス領域２２ＢＰと約５３０ｎｍ以上のロングパス領域２２ＬＰとの組み合わせを含んでいる点を除き、上記第３の実施の形態において説明したダイクロイックフィルタ２０（図１５参照）と同様の構成を有している。
【００７３】
このダイクロイックフィルタ２１は、上記第１の実施の形態において図４を参照して説明した設計方法と同様の設計方法を使用し、以下の手順を経て設計可能である。図２３〜図２５はダイクロイックフィルタ２１の具体的な設計手順を説明するためのものであり、図２３はダイクロイックフィルタ２１を設計するための基礎ダイクロイックフィルタの分光特性を表し、図２４は基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの詳細な層構成を表し、図２５は図２４に示した一連の設計段階ごとの分光特性を表している。ダイクロイックフィルタ２１は、コンピュータシミュレーションを使用して、図２３に示した分光特性（バンドパス領域２３ＢＰ，ロングパス領域２３ＬＰ）を有する基礎ダイクロイックフィルタを設計したのち、この基礎ダイクロイックフィルタの積層構造に基づいて設計可能である。
【００７４】
すなわち、ダイクロイックフィルタ２１を設計する際には、例えば、上記第１の実施の形態と同様に、前準備として材質（屈折率ｎ）、層数Ｌ（高屈折率層３＝１２層；３１〜３１２，低屈折率層２＝１１層；２１〜２１１，合計２３層）ならびに基本構造（ハイインデックス型構造）を設定したのち、まず、例えば、図２４に示したように、高屈折率層３（３１〜３１２）の一次膜厚ＴＸ２を一律５００ｎｍとし、低屈折率層２（２１〜２１１）の一次膜厚ＴＸ１を１０００ｎｍ（低屈折率層２２，２６，２１０）または５００ｎｍ（低屈折率層２２，２６，２１０を除いた他の全て）とする。このように一次膜厚ＴＸ（ＴＸ１，ＴＸ２）を設定した際に得られる分光特性は、例えば、図２５中に「２５Ａ（破線）」として示した通りとなる。
【００７５】
続いて、例えば、図２４に示したように、高屈折率層３よりも低屈折率層２について高倍率とし、高屈折率層３に関する倍率Ｍ２を一律０．６とすると共に低屈折率層２に関する倍率Ｍ１を一律１．４とする。
【００７６】
続いて、例えば、図２４に示したように、一次膜厚ＴＸ２に倍率Ｍ２を乗じることにより高屈折率層３（３１〜３１２）の二次膜厚ＴＹ２を一律３００ｎｍとし、一次膜厚ＴＸ１に倍率Ｍ１を乗じることにより低屈折率層２（２１〜２１１）の二次膜厚ＴＹ１を１４００ｎｍ（低屈折率層２２，２６，２１０）または７００ｎｍ（低屈折率層２２，２６，２１０を除いた他の全て）とする。このように二次膜厚ＴＹ（ＴＹ１，ＴＹ２）を設定した際に得られる分光特性は、例えば、図２５中に「２５Ｂ（一点鎖線）」として示した通りとなる。
【００７７】
続いて、図２５に示した分光特性（２５Ｂ）に基づいて、ほぼ所望の分光特性（バンドパス領域２５ＢＰおよびロングパス領域２５ＬＰ）が得られるように二次膜厚ＴＹ１を調整することにより仮膜厚ＴＺ１を設定し、同様に二次膜厚ＴＹ２を調整することにより仮膜厚ＴＺ２を設定する。
【００７８】
これにより、ダイクロイックフィルタ２１を設計するための基礎ダイクロイックフィルタが設計される。図２４に示したように仮膜厚ＴＺ（ＴＺ１，ＴＺ２）を設定した際に得られる基礎ダイクロイックフィルタの分光特性は、例えば、図２５中に「２５Ｃ（実線）」として示した通りとなる。
【００７９】
続いて、コンピュータシミュレーションを使用して、基礎ダイクロイックフィルタ（仮膜厚ＴＺ１，ＴＺ２）が分光特性としてバンドパス領域２２ＢＰとロングパス領域２２ＬＰとの組み合わせを含んでいるか否か、すなわち図２５に示したバンドパス領域２５ＢＰおよびロングパス領域２５ＬＰがそれぞれ図２２に示したバンドパス領域２２ＢＰおよびロングパス領域２２ＬＰに一致しているか否かを判定する。そして、必要に応じて積層構造（仮膜厚ＴＺ１，ＴＺ２や層数Ｌ）を調整することにより、基礎ダイクロイックフィルタが分光特性としてバンドパス領域２２ＢＰとロングパス領域２２ＬＰとの組み合わせを含むことを確認したときに、そのときの仮膜厚ＴＺ（ＴＺ１，ＴＺ２）に基づいて最終膜厚Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）を決定する。
【００８０】
これにより、図１５、図２１および図２２に示した分光特性を有するダイクロイックフィルタ２１が設計される。最終的に決定された低屈折率層２および高屈折率層３の最終膜厚Ｔ１，Ｔ２ならびに層数Ｌは、例えば、図２１に示した通りとなる。
【００８１】
本実施の形態に係るハイインデックス型のダイクロイックフィルタ２１では、複数の高屈折率層３と複数の低屈折率層２とが交互に積層された単一の基本構成に基づく積層構造を有し、バンドパス領域２２ＢＰとロングパス領域２２ＬＰとを含む分光特性を有するようにしたので、上記第１の実施の形態と同様の作用により、従来のダイクロイックフィルタとは異なり、全体の層数が減少して分光特性を正確に制御しやすくなる。したがって、この場合においても所望の分光特性を容易かつ安定に再現することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態に係るダイクロイックフィルタ２１に関する上記以外の構成、作用、効果および変形、ならびにダイクロイックフィルタ２１の設計方法に関する上記以外の手順等は、上記第１の実施の形態において説明した場合と同様である。
【００８３】
以上、第１〜第４の実施の形態を挙げて説明したように、本発明に係るダイクロイックフィルタでは、ローインデックス型またはハイインデックス型のいずれの構造を有する場合においても、その単一の基本構成に基づく積層構造において所望の分光特性を確保することができる。この場合には、特に、ダイクロイックフィルタの基本構造（ローインデックス型構造またはハイインデックス型構造、倍率Ｍ１，Ｍ２の大小関係）と分光特性との関係は、以下のように総括される。
【００８４】
すなわち、ローインデックス型構造の場合には、上記第１の実施の形態において説明したように、倍率Ｍ１を倍率Ｍ２よりも高倍率にすれば（Ｍ１＞Ｍ２）、主に低波長領域の透過率が増加すると共に長波長領域の透過率が減少するため、分光特性としてバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせが得られ、上記第２の実施の形態において説明したように、倍率Ｍ２を倍率Ｍ１よりも高倍率にすれば（Ｍ２＞Ｍ１）、主に低波長領域の透過率が減少すると共に長波長領域の透過率が増加するため、分光特性としてバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせが得られる。
【００８５】
一方、ハイインデックス型構造の場合には、上記第３の実施の形態において説明したように、倍率Ｍ２を倍率Ｍ１よりも高倍率にすれば（Ｍ２＞Ｍ１）、主に低波長領域の透過率が増加すると共に長波長領域の透過率が減少するため、分光特性としてバンドパス領域とショートパス領域との組み合わせが得られ、上記第４の実施の形態において説明したように、倍率Ｍ１を倍率Ｍ２よりも高倍率にすれば（Ｍ１＞Ｍ２）、主に低波長領域の透過率が減少すると共に長波長領域の透過率が増加するため、分光特性としてバンドパス領域とロングパス領域との組み合わせが得られる。
【実施例】
【００８６】
次に、本発明に関する実施例について説明する。
【００８７】
まず、天体等の観測用の望遠鏡に接続される画像取込用カメラに光学系の一部として搭載可能なダイクロイックフィルタを開発することを目的として、本発明に係る一連の設計方法を代表して上記第１の実施の形態において説明した設計方法を使用してダイクロイックフィルタ（ローインデックス型，低屈折率層の倍率＞高屈折率層の倍率；図１〜図７参照）を設計し、そのダイクロイックフィルタ（以下、単に「本発明の第１のダイクロイックフィルタ」という。）の分光特性を評価したところ、図２６に示した結果が得られた。図２６は本発明の第１のダイクロイックフィルタの分光特性に関する評価結果を表しており、「２６Ａ（実線）」は本発明の第１のダイクロイックフィルタの分光特性を示し、「２６Ｃ（一点鎖線）」は水素輝線のスペクトル特性（波長ピーク＝約６５６．３ｎｍ）を示している。
【００８８】
なお、本発明の第１のダイクロイックフィルタの分光特性を評価する際には、互いに異なる分光特性を有する２つのフィルタが合成された従来のダイクロイックフィルタ（以下、単に「従来の第１のダイクロイックフィルタ」という。）の分光特性も併せて評価した。この従来の第１のダイクロイックフィルタは、例えば、図２７に示した分光特性を有する２つのフィルタ（２７Ａ，２７Ｂ）が合成されることにより、図２８に示したように、分光特性として約６５０ｎｍ近傍のバンドパス領域２８ＢＰと約６００ｎｍ近傍以下のショートパス領域２８ＳＰとの組み合わせを含むように設計されたものである。この従来の第１のダイクロイックフィルタの分光特性は、図２６に「２６Ｂ（破線）」として示されている。
【００８９】
図２６に示した結果から判るように、水素輝線のスペクトル特性（２６Ｃ）を基準として本発明の第１のダイクロイックフィルタの分光特性（２６Ａ）と従来の第１のダイクロイックフィルタの分光特性（２６Ｂ）とを比較したところ、従来の第１のダイクロイックフィルタの分光特性（２６Ｂ）よりも本発明の第１のダイクロイックフィルタの分光特性（２６Ａ）の方が水素輝線のスペクトル特性（２６Ｃ）により近いスペクトルパターンを示した。このことから、本発明の第１のダイクロイックフィルタは、水素輝線のスペクトル特性に対応した分光特性を容易かつ安定に再現するものであり、天体等の観測用の望遠鏡に接続される画像取込用カメラに光学系の一部として搭載可能なものであることが確認された。
【００９０】
続いて、ミニラボ等の写真処理装置に光学系の一部として搭載可能なダイクロイックフィルタを開発することを目的として、上記第１の実施の形態において説明した設計方法を使用してダイクロイックフィルタ（図８，図９参照）を設計し、そのダイクロイックフィルタ（以下、単に「本発明の第２のダイクロイックフィルタ」という。）の分光特性を評価したところ、図２９に示した結果が得られた。図２９は本発明の第２のダイクロイックフィルタの分光特性に関する評価結果を表しており、この図２９では本発明の第２のダイクロイックフィルタが「２９Ａ（実線）」として示されている。
【００９１】
なお、本発明の第２のダイクロイックフィルタの分光特性を評価する際には、互いに異なる分光特性を有する２つのフィルタが合成された従来のダイクロイックフィルタ（以下、単に「従来の第２のダイクロイックフィルタ」という。）の分光特性も併せて評価した。この従来の第２のダイクロイックフィルタは、例えば、図３０に示した分光特性を有する２つのフィルタ、すなわち約７００ｎｍ近傍以上の波長領域に吸収特性を有するシアンタイプのフィルタ３０Ａと、約６００ｎｍ近傍の波長領域に吸収特性を有するマゼンタタイプのフィルタ３０Ｂとが合成されることにより、図３１に示したように、分光特性として約６５０ｎｍ近傍のバンドパス領域３１ＢＰと約６００ｎｍ近傍以下のショートパス領域３１ＳＰとの組み合わせを含み、ミニラボ等の写真処理装置に光学系の一部として搭載可能なものとして設計されたものである。この従来の第２のダイクロイックフィルタの分光特性は、図２９に「２９Ｂ（破線）」として示されている。
【００９２】
図２９に示した結果から判るように、従来の第２のダイクロイックフィルタの分光特性（２９Ｂ）を基準として本発明の第２のダイクロイックフィルタの分光特性（２９Ａ）を比較したところ、本発明の第２のダイクロイックフィルタの分光特性（２９Ａ）は従来の第２のダイクロイックフィルタの分光特性（２９Ｂ）にほぼ一致した。このことから、本発明の第２のダイクロイックフィルタは、従来の第２のダイクロイックフィルタの分光特性を容易かつ安定に再現するものであり、ミニラボ等の写真処理装置に光学系の一部として搭載可能なものであることが確認された。
【００９３】
以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態および実施例の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
【００９４】
具体的には、例えば、上記各実施の形態および各実施例では、本発明のダイクロイックフィルタおよびその設計方法を天体等の観測用の望遠鏡に接続される画像取込用カメラに光学系の一部として搭載する用途、あるいはミニラボ等の写真処理装置に光学系の一部として搭載する用途に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の用途に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るダイクロイックフィルタ（ローインデックス型，低屈折率層の倍率＞高屈折率層の倍率）の概略断面構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したダイクロイックフィルタの詳細な層構成を表す図である。
【図３】図２に示した構成を有するダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るダイクロイックフィルタの設計方法の流れを説明するための流れ図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るダイクロイックフィルタを設計するための基礎ダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図６】基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの詳細な層構成を表す図である。
【図７】基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの分光特性を表す図である。
【図８】図２に示したダイクロイックフィルタの層構成に関する変形例を説明するための図である。
【図９】図８に示した構成を有するダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るダイクロイックフィルタ（ローインデックス型，低屈折率層の倍率＜高屈折率層の倍率）の詳細な層構成を表す図である。
【図１１】図１０に示した構成を有するダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るダイクロイックフィルタを設計するための基礎ダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図１３】基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの詳細な層構成を表す図である。
【図１４】基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの分光特性を表す図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係るダイクロイックフィルタ（ハイインデックス型，低屈折率層の倍率＜高屈折率層の倍率）の概略断面構成を表す断面図である。
【図１６】図１５に示したダイクロイックフィルタの詳細な層構成を表す図である。
【図１７】図１６に示した構成を有するダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態に係るダイクロイックフィルタを設計するための基礎ダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図１９】基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの詳細な層構成を表す図である。
【図２０】基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの分光特性を表す図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態に係るダイクロイックフィルタ（ハイインデックス型，低屈折率層の倍率＞高屈折率層の倍率）の詳細な層構成を表す図である。
【図２２】図２１に示した構成を有するダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図２３】本発明の第４の実施の形態に係るダイクロイックフィルタを設計するための基礎ダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図２４】基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの詳細な層構成を表す図である。
【図２５】基礎ダイクロイックフィルタの一連の設計段階ごとの分光特性を表す図である。
【図２６】本発明の第１のダイクロイックフィルタの分光特性に関する評価結果を表す図である。
【図２７】従来の第１のダイクロイックフィルタを構成する合成前の２つのフィルタの分光特性を表す図である。
【図２８】従来の第１のダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【図２９】本発明の第２のダイクロイックフィルタの分光特性に関する評価結果を表す図である。
【図３０】従来の第２のダイクロイックフィルタを構成する合成前の２つのフィルタの分光特性を表す図である。
【図３１】従来の第２のダイクロイックフィルタの分光特性を表す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１…基板、２（２１，２２，・・・，２Ｎ−１，２Ｎ）…低屈折率層、３（３１，３２，・・・，３Ｎ−１，３Ｎ）…高屈折率層、１０，１１，２０，２１…ダイクロイックフィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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