滤光片和光学仪器.pdf

滤光片和光学仪器。在一种滤光片中，通过将多个低折射率层和多个高折射率层从基板侧交替层叠来形成薄膜。所述薄膜包括第一、第二以及第三层叠部分。在第一层叠部分中，多个高折射率层的折射率逐渐变高。在第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率。在第三层叠部分中，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且多个低折射率层的折射率基本上等于构成第二层叠部分的多个低折射率层的最低折射率。第一和第二层叠部分的多个低折射率层具有一低折射率层一致部分或一低折射率层递减部分。

1、  一种由一基板和一形成在该基板上的薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述薄膜包括第一层叠部分、与该第一层叠部分邻接的第二层叠部分，以及与该第二层叠部分邻接的第三层叠部分，并且其中
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变高，
在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且
在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始，多个高折射率层的折射率逐渐降低，并且多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第二层叠部分的多个低折射率层的最低折射率，并且其中
所述第一层叠部分和所述第二层叠部分的多个低折射率层具有以下部分中的至少一个：其中折射率基本上一致的低折射率层一致部分，或其中在趋近于所述基板的方向上折射率逐渐降低的低折射率层递减部分。

2、  根据权利要求1所述的滤光片，其中，当针对其中透射被阻的波长带的中心波长λ把设计波长设为λ/n时，多个高折射率层和多个低折射率层的光学厚度被基本上设为所述设计波长的n/4，其中n为整数。

3、  根据权利要求1所述的滤光片，其中在所述第一到第三层叠部分的至少一个中设有一高折射率变化层部分，并且在所述高折射率变化层部分中，将多个高折射率层的折射率设置得低于与该多个高折射率层的两侧通过低折射率层相邻的其他多个高折射率层的折射率。

4、  根据权利要求1所述的滤光片，其中在所述第一到第三层叠部分的至少一个中设有一低折射率变化层部分，并且在所述低折射率变化层部分中，将多个低折射率层的折射率设置得高于与该多个低折射率层的两侧通过多个高折射率层相邻的其他多个低折射率层的折射率。

5、  一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述薄膜包括第一层叠部分、与所述第一层叠部分邻接的第二层叠部分、与所述第二层叠部分邻接的第三层叠部分，以及与所述第三层叠部分邻接的第四层叠部分，并且其中
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变高，并且在趋近于所述基板的方向上，多个低折射率层的折射率逐渐变低，
在所述第二层叠部分中，从构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率开始，多个高折射率层的折射率逐渐变高，并且多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个低折射率层的最低折射率，
在所述第三层叠部分中，从构成所述第二层叠部分的多个高折射率层的最高折射率开始，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第二层叠部分的多个低折射率层的折射率，并且
在所述第四层叠部分中，从构成所述第三层叠部分的多个高折射率层的最低折射率开始，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且从构成所述第三层叠部分的多个低折射率层开始，多个低折射率层的折射率逐渐变高。

6、  根据权利要求5所述的滤光片，其中，当针对其中透射被阻的波长带的中心波长λ把设计波长设为λ/n时，多个高折射率层和多个低折射率层的光学厚度被基本上设为所述设计波长的n/4，其中n为整数。

7、  一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述薄膜包括第一层叠部分、与所述第一层叠部分邻接的第二层叠部分，以及与所述第二层叠部分邻接的第三层叠部分，并且其中 
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变高，
在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且
在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且其中
构成所述第一到第三层叠部分的多个低折射率层的折射率基本上等于所述基板的折射率，并且
构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的折射率梯度的绝对值与构成所述第三层叠部分的多个高折射率层的折射率梯度的绝对值不同。

8、  根据权利要求7所述的滤光片，其中，当针对其中透射被阻的波长带的中心波长λ把设计波长设为λ/n时，多个高折射率层和多个低折射率层的光学厚度被基本上设为所述设计波长的n/4，其中n为整数。

9、  一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述薄膜包括第一层叠部分、与所述第一层叠部分邻接的第二层叠部分，以及与所述第二层叠部分邻接的第三层叠部分，并且其中
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个低折射率层的折射率逐渐变低，
在所述第二层叠部分中，多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个低折射率层的最低折射率，并且
在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始，多个低折射率层的折射率逐渐变高，并且其中
构成所述第一到第三层叠部分的多个高折射率层的折射率基本上等于所述基板的折射率。

10、  根据权利要求9所述的滤光片，其中，当针对其中透射被阻的波长带的中心波长λ把设计波长设为λ/n时，多个高折射率层和多个低折射率层的光学厚度被基本上设为所述设计波长的n/4，其中n为整数。

11、  一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜包括具有多个预定折射率分布的多个层叠部分，并且其中
所述多个折射率分布是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述多个折射率分布由第一层叠部分、层叠在所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分以及层叠在所述第二层叠部分的基板侧的第三层叠部分表示，并且其中
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变高，
在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且
在所述第三层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且其中
多个高折射率层的光学厚度和多个低折射率层的光学厚度彼此不同。

12、  根据权利要求11所述的滤光片，其中多个低折射率层的折射率等于所述基板的折射率。

13、  一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜包括具有多个预定折射率分布的多个层叠部分，并且其中
所述多个折射率分布是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述多个折射率分布由第一层叠部分和邻接于所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分表示，并且其中
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变高，并且在趋近于所述基板侧的方向上，多个低折射率层的折射率逐渐变低，并且
在所述第二层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且在趋近于所述基板侧的方向上，多个低折射率层的折射率逐渐变高，并且其中
多个高折射率层的光学厚度和多个低折射率层的光学厚度彼此不同。

14、  一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜包括具有第一折射率分布和第二折射率分布的多个层叠部分，并且其中
所述第一和第二折射率分布是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述第一折射率分布和所述第二折射率分布是连续的，并且其中
所述第一折射率分布和所述第二折射率分布中的每一个都由第一层叠部分、层叠在所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分以及层叠在所述第二层叠部分的基板侧的第三层叠部分表示，并且其中
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变高，
在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且
在所述第三层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且其中
以下光学厚度中的至少一个与其他光学厚度不同：所述第一折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，所述第一折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度，所述第二折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，以及所述第二折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度。

15、  根据权利要求14所述的滤光片，其中多个低折射率层的折射率基本上等于所述基板的折射率。

16、  根据权利要求14所述的滤光片，其中所述第一折射率分布中的多个高折射率层的折射率中的最高折射率与所述第二折射率分布中的多个高折射率层的折射率中的最高折射率不同。

17、  一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜包括具有第一折射率分布和第二折射率分布的多个层叠部分，并且其中
所述第一和第二折射率分布是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述第一折射率分布和所述第二折射率分布是连续的，并且其中
所述第一折射率分布和所述第二折射率分布中的每一个都由第一层叠部分和邻接于所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分表示，并且其中
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变高，而在趋近于所述基板侧的方向上，多个低折射率层的折射率逐渐变低，
在所述第二层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变低，而在趋近于所述基板侧的方向上，多个低折射率层的折射率逐渐变高，并且其中
以下光学厚度中的至少一个与其他光学厚度不同：所述第一折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，所述第一折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度，所述第二折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，以及所述第二折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度。

18、  根据权利要求17所述的滤光片，其中，所述第一折射率分布中的多个高折射率层的折射率中的最高折射率与所述第二折射率分布中的多个高折射率层的折射率中的最高折射率不同，并且所述第一折射率分布中的多个低折射率层的折射率中的最低折射率与所述第二折射率分布的多个低折射率层的折射率中的最低折射率不同。

19、  一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述薄膜具有第一层叠部分、邻接于该第一层叠部分的第二层叠部分，以及邻接于该第二层叠部分的第三层叠部分，并且其中
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变高，
在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且
在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且其中
在所述膜的厚度方向上将多个层叠图案重复两次或者更多次，在该多个层叠图案中，将所述第一层叠部分、所述第二层叠部分以及所述第三层叠部分按该顺序排列得趋近于所述基板，并且，每个层叠图案的光学厚度都不同。

20、  根据权利要求19所述的滤光片，其中在所述第一到第三层叠部分中的至少一个中设有一高折射率变化层部分，并且在所述高折射率变化层部分中，将多个高折射率层的折射率设置得低于与该多个高折射率层的两侧通过多个低折射率层相邻的其他多个高折射率层的折射率。

21、  根据权利要求19所述的滤光片，其中，当在每个所述层叠图案中针对其中透射被阻的波长带的中心波长λ把设计波长设为λ/n时，每个所述层叠图案中的多个高折射率层和多个低折射率层的光学厚度被基本上设为所述设计波长的n/4，其中n为整数。

22、  一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中
所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替层叠来形成的，并且其中
所述薄膜具有第一层叠部分、邻接于该第一层叠部分的第二层叠部分，以及邻接于该第二层叠部分的第三层叠部分，并且其中
在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板的方向上，多个低折射率层的折射率逐渐变低，
在所述第二层叠部分中，多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个低折射率层的最低折射率，并且
在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始，多个低折射率层的折射率逐渐变高，并且其中
在所述薄膜的厚度方向上将多个层叠图案重复两次或者更多次，在该多个层叠图案中，将所述第一层叠部分、所述第二层叠部分以及所述第三层叠部分按该顺序排列得趋近于所述基板，并且，每个层叠图案的光学厚度都不同。

23、  根据权利要求22所述的滤光片，其中，当在每个所述层叠图案中针对其中透射被阻的波长带的中心波长λ把设计波长设为λ/n时，每个所述层叠图案中的多个高折射率层和多个低折射率层的光学厚度被基本上设为所述设计波长的n/4，其中n为整数。

24、  一种设有一基板和形成在该基板上的一薄膜的滤光片，其中
所述薄膜具有：一最外侧层部分，其与一折射率低于所述基板的折射率的光学介质相接触；和具有多个预定折射率分布的多个层叠部分，并且其中
所述多个折射率分布是通过将多个低折射率层和多个高折射率层在趋近于所述基板侧的方向上交替层叠来形成的，并且其中
所述多个低折射率层的折射率高于所述光学介质的折射率，并且
所述多个高折射率层的折射率相对高于所述多个低折射率层的折射率，并且其中
所述最外侧层部分具有一最外侧低折射率层、一层叠在所述最外侧低折射率层上的第一最外侧高折射率层，以及一层叠在所述第一最外侧高折射率层上的第二最外侧高折射率层，并且其中
所述最外侧低折射率层的折射率高于所述光学介质的折射率，
所述第一最外侧高折射率层的折射率高于所述最外侧低折射率层的折射率，并且
所述第二最外侧高折射率层的折射率高于所述第一最外侧高折射率层的折射率，并且其中
所述折射率分布由层叠在所述最外侧层侧的第一层叠部分、层叠在所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分以及层叠在所述第二层叠部分的基板侧的第三层叠部分表示，并且其中
在所述第一层叠部分中，多个高折射率层的折射率高于所述第二最外侧高折射率层的折射率，并且在趋近于所述基板侧的方向上逐渐变高，
在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且
在所述第三层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变低。

25、  根据权利要求24所述的滤光片，其中，在趋近于所述基板侧的方向上，将具有所述多个折射率分布的多个层叠部分层叠得彼此相邻，
当将所述多个折射率分布中的任何两个视为所述第一折射率分布和所述第二折射率分布时，以下光学厚度中的至少一个与其他光学厚度不同：所述第一折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，所述第一折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度，所述第二折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，以及所述第二折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度。

26、  根据权利要求24所述的滤光片，其中
在所述第一层叠部分和所述第二层叠部分中，多个低折射率层的折射率与所述最外侧低折射率层的折射率基本上相同，并且
在所述第三层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个低折射率层的折射率逐渐变高，直至达到所述基板的折射率。

27、  一种设有根据权利要求24所述的滤光片的光学仪器。

滤光片和光学仪器
技术领域
本发明涉及滤光片和光学仪器。
要求下列专利申请的优先权：2003年8月22日提交的日本专利申请No.2003-299224，2003年8月22日提交的日本专利申请No.2003-299225，2003年8月22日提交的日本专利申请No.2003-299226，以及2003年10月14日提交的日本专利申请No.2003-354027，在此通过引用并入这些申请的内容。
背景技术
荧光显微镜，是一种观察生物标本时所用的光学仪器，其能够通过观察当把激发光照射在诸如经染色处理过的细胞的标本上时由该标本发射的荧光，来分析该标本的结构和性质。
为进行最新的基因组分析，例如，既需要观察峰值波长为526nm的荧光，又需要观察波长为502nm的激发光。在这种情况下，由于所述激发光的波长接近于所述荧光的波长，为更有效地检测到所述荧光，使用一种滤光片作为极为重要的关键部件，以确定荧光测量的灵敏度和精确度，其中所述滤光片利用阻带滤除激发光，并且利用通带使具有荧光观测波长的光透过。
在这种滤光片中，要求具有这样的特性，即，允许在通带与阻带之间的边界处存在光谱特性的陡峭阶跃(rise)，并且还允许在通带中透过基本上100％的光。而且，在通带中，还希望不存在响应于波长的增加或减小而出现的透射率周期性变化(即，纹波(ripple))。
减滤光片，是一种用于滤除预定波长带内的光并允许其他波长的光透过的滤光片，如图33A所示，这种滤光片是利用其中将具有高折射率的多层和具有低折射率的多层交替层叠在一基板上的多层膜而制成的。图中，横轴表示光学厚度，而纵轴表示膜折射率。另外，在图33B中，作为光谱特性，示出了在膜的构成过程中透射率与透过膜的光的波长之间的关系。这里，所述光学厚度是通过将膜的物理厚度乘以膜的折射率来确定的。
随着前述层的数量的增加，所述滤光片能够使在通带与阻带之间的边界处的阶跃更加陡峭。然而，随着层数的增加，出现了通带中的纹波也增加的问题。而且，如图34A所示，可以通过改变每层的光学厚度来设计一种减少纹波的膜，然而，如图34B所示，很难完全消除纹波。
与此相反，如图35A所示，如果膜的折射率在光学厚度方向上周期地连续变化，使得其折射率分布形成所谓的“小波”(wavelet)图形，那么，如图35B所示，可以基本上消除通带中的纹波。而且，例如，如图36A、36B、37A、37B、38A以及38B所示，提出了各种类型的结构，其中将连续的折射率分布分为多段，并对其进行了逼近。
发明内容
本发明是一种由一基板和一形成在该基板上的薄膜形成的滤光片，其中所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从基板侧交替地层叠来形成的，并且其中所述薄膜包括第一层叠部分、与该第一层叠部分相邻的第二层叠部分，以及与该第二层叠部分相邻的第三层叠部分，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上，多个高折射率层的折射率逐渐变高，在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始多个高折射率层的折射率逐渐降低，并且多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第二层叠部分的多个低折射率层的最低折射率，并且其中所述第一层叠部分和所述第二层叠部分的多个低折射率层具有以下部分中的至少一个：其中折射率基本上一致的低折射率层一致部分，或其中在趋近于所述基板的方向上折射率逐渐降低的低折射率层递减部分。
本发明是一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成地滤光片，其中所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧交替地层叠来形成的，并且其中所述薄膜包括第一层叠部分、与所述第一层叠部分相邻的第二层叠部分、与所述第二层叠部分相邻的第三层叠部分，以及与所述第三层叠部分相邻的第四层叠部分，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变高，并且在趋近于所述基板的方向上多个低折射率层的折射率逐渐变低，在所述第二层叠部分中，从构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率开始，多个高折射率层的折射率逐渐变高，并且多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个低折射率层的最低折射率，在所述第三层叠部分中，从构成所述第二层叠部分的多个高折射率层的最高折射率开始，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第二层叠部分的多个低折射率层的折射率，并且在所述第四层叠部分中，从构成所述第三层叠部分的多个高折射率层的最低折射率开始，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且从构成所述第三层叠部分的多个低折射率层开始，多个低折射率层的折射率逐渐变高。
本发明是一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替地层叠来形成的，并且其中所述薄膜包括第一层叠部分、与所述第一层叠部分相邻的第二层叠部分，以及与所述第二层叠部分相邻的第三层叠部分，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变高，在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且其中构成所述第一到第三层叠部分的多个低折射率层的折射率基本上等于所述基板的折射率，并且构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的折射率梯度的绝对值与构成所述第三层叠部分的多个高折射率层的折射率梯度的绝对值不同。
本发明是一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替地层叠来形成的，并且其中所述薄膜包括第一层叠部分、与所述第一层叠部分相邻的第二层叠部分，以及与所述第二层叠部分相邻的第三层叠部分，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个低折射率层的折射率逐渐变低，在所述第二层叠部分中，多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个低折射率层的最低折射率，并且在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始多个低折射率层的折射率逐渐变高，并且其中构成所述第一到第三层叠部分的多个高折射率层的折射率基本上等于所述基板的折射率。
本发明是一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中所述薄膜包括具有多个预定折射率分布的多个层叠部分，并且其中所述多个折射率分布是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替地层叠来形成的，并且其中所述多个折射率分布由第一层叠部分、层叠在所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分以及层叠在所述第二层叠部分的基板侧的第三层叠部分表示，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变高，在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且在所述第三层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且其中多个高折射率层的光学厚度和多个低折射率层的光学厚度彼此不同。
本发明是一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中所述薄膜包括具有多个预定折射率分布的多个层叠部分，并且其中所述多个折射率分布是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替地层叠来形成的，并且其中所述多个折射率分布由第一层叠部分和相邻于所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分表示，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变高，并且在趋近于所述基板侧的方向上多个低折射率层的折射率逐渐变低，并且在所述第二层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且在趋近于所述基板侧的方向上多个低折射率层的折射率逐渐变高，并且其中多个高折射率层的光学厚度和多个低折射率层的光学厚度彼此不同。
本发明是一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中所述薄膜包括具有第一折射率分布和第二折射率分布的多个层叠部分，并且其中所述第一和第二折射率分布是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替地层叠来形成的，并且其中所述第一折射率分布和所述第二折射率分布是连续的，并且其中所述第一折射率分布和所述第二折射率分布中的每一个都由第一层叠部分、层叠在所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分以及层叠在所述第二层叠部分的基板侧的第三层叠部分表示，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变高，在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且在所述第三层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且其中以下光学厚度中的至少一个与其他光学厚度不同：所述第一折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，所述第一折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度，所述第二折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，以及所述第二折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度。
本发明是一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中所述薄膜包括具有第一折射率分布和第二折射率分布的多个层叠部分，并且其中所述第一和第二折射率分布是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替地层叠来形成的，并且其中所述第一折射率分布和所述第二折射率分布是连续的，并且其中所述第一折射率分布和所述第二折射率分布中的每一个都由第一层叠部分和邻接于所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分表示，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变高，而在趋近于所述基板侧的方向上多个低折射率层的折射率逐渐变低，在所述第二层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变低，而在趋近于所述基板侧的方向上多个低折射率层的折射率逐渐变高，并且其中，以下光学厚度中的至少一个与其他光学厚度不同：所述第一折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，所述第一折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度，所述第二折射率分布中的多个高折射率层的光学厚度，以及所述第二折射率分布中的多个低折射率层的光学厚度。
本发明是一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替地层叠来形成的，并且其中所述薄膜具有第一层叠部分、邻接于该第一层叠部分的第二层叠部分，以及邻接于该第二层叠部分的第三层叠部分，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变高，在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始，多个高折射率层的折射率逐渐变低，并且其中在所述薄膜的厚度方向上将多个层叠图案重复两次或者更多次，在该多个层叠图案中，将所述第一层叠部分、所述第二层叠部分以及所述第三层叠部分按该顺序排列得趋近于所述基板，并且，每个层叠图案的光学厚度都不同。
本发明是一种由一基板和形成在该基板上的一薄膜形成的滤光片，其中所述薄膜是通过将折射率相对较低的多个低折射率层和折射率相对较高的多个高折射率层从所述基板侧开始交替地层叠来形成的，并且其中所述薄膜具有第一层叠部分、邻接于该第一层叠部分的第二层叠部分，以及邻接于该第二层叠部分的第三层叠部分组成，并且其中在所述第一层叠部分中，在趋近于所述基板的方向上多个低折射率层的折射率逐渐变低，在所述第二层叠部分中，多个低折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个低折射率层的最低折射率，并且在所述第三层叠部分中，从所述第二层叠部分侧开始，多个低折射率层的折射率逐渐变高，并且其中在所述薄膜的厚度方向上将多个层叠图案重复两次或者更多次，在该多个层叠图案中，将所述第一层叠部分、所述第二层叠部分以及所述第三层叠部分按该顺序排列得趋近于所述基板，并且每个层叠图案的光学厚度都不同。
本发明是一种设有一基板和形成在该基板上的一薄膜的滤光片，其中所述薄膜具有一与一折射率低于所述基板的折射率的光学介质相接触的最外侧层部分，并且具有包括多个预定折射率分布的多个层叠部分，并且其中所述多个折射率分布是通过将多个低折射率层和多个高折射率层在趋近于所述基板侧的方向上交替地层叠来形成的，并且其中所述多个低折射率层的折射率高于所述光学介质的折射率，并且所述多个高折射率层的折射率相对高于所述多个低折射率层的折射率，并且其中所述最外侧层部分具有最外侧低折射率层、层叠在所述最外侧低折射率层上的第一最外侧高折射率层，以及层叠在所述第一最外侧高折射率层上的第二最外侧高折射率层，并且其中所述最外侧低折射率层的折射率高于所述光学介质的折射率，所述第一最外侧高折射率层的折射率高于所述最外侧低折射率层的折射率，并且所述第二最外侧高折射率层的折射率高于所述第一最外侧高折射率层的折射率，并且其中所述折射率分布由层叠在所述最外侧层侧的第一层叠部分、层叠在所述第一层叠部分的基板侧的第二层叠部分以及层叠在所述第二层叠部分的基板侧的第三层叠部分表示，并且其中在所述第一层叠部分中，多个高折射率层的折射率高于所述第二最外侧高折射率层的折射率，并且在趋近于所述基板侧的方向上逐渐变高，在所述第二层叠部分中，多个高折射率层的折射率基本上等于构成所述第一层叠部分的多个高折射率层的最高折射率，并且在所述第三层叠部分中，在趋近于所述基板侧的方向上多个高折射率层的折射率逐渐变低。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的荧光显微镜的轮廓的视图。
图2A和2B是示出本发明第一实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图3A和3B是示出本发明第二实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图4A和4B是示出本发明第三实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图5A和5B是示出本发明第四实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图6A和6B是示出本发明第五实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图7A和7B是示出本发明第六实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图8A和8B是示出本发明第七实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图9A和9B是示出本发明第八实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图10A和10B是示出本发明第八实施例的另一示例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图11A和11B是示出本发明第八实施例的另一示例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图12A和12B是示出本发明第八实施例的另一示例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图13A和13B是示出本发明第九实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图14A和14B是示出本发明第十实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图15A和15B是示出本发明第十实施例的另一示例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图16A和16B是示出本发明第十实施例的另一示例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图17A和17B是示出本发明第十一实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图18A和18B是示出本发明第十二实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图19A和19B是示出本发明第十三实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图20A和20B是示出本发明第十四实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图21A和21B是示出本发明第十五实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图22是示出本发明第十五实施例的荧光显微镜的透射率与波长之间的关系的曲线图。
图23A和23B是示出本发明第十五实施例的另一示例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图24A和24B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图25A和25B是示出本发明第十五实施例的另一示例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图26A和26B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图27A和27B是示出本发明第十六实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图28A和28B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图29A和29B是示出本发明第十七实施例的示例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图30A和30B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图31A和31B是示出本发明第十八实施例中的吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图32A和32B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图33A和33B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图34A和34B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图35A和35B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图36A和36B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图37A和37B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
图38A和38B是示出一传统吸收滤光片的膜结构和光谱特性的曲线图。
具体实施方式
虽然对本发明的优选实施例进行了说明和图示，但是应该明白这些是本发明的示例，而不视为是对本发明的限制。在不偏离本发明的精神或范围的条件下，可以对本发明进行增加、删节、替代，以及其他修改。因此，本发明不应视为受前述说明的限制，而只受所附的权利要求的范围的限制。
下面，参照图1、2A以及2B对本发明第一实施例进行说明。
图1示出了根据本发明的光学仪器。图1中的光学仪器是荧光显微镜。荧光显微镜10设有激发滤光片11、分色镜(dichroic mirror)12、吸收滤光片(即，滤光片)13、目镜14，以及物镜15。
激发滤光片11置于光源16的光路上。这样布置的结果是，所述激发滤光片11选择性地只允许从光源16产生的光中的特定波长光以激发光的形式透过。
分色镜12置于光源16的相对侧，与光源16夹着激发滤光片11，以将光轴弯曲45°角。从而，透过激发滤光片11的激发光通过物镜15照射在诸如生物细胞的标本17上。作为这种照射的结果，标本17将产生荧光。由于所产生的荧光具有与所述激发光不同的波长，所以它透过分色镜12并到达观察侧。
目镜14和物镜15形成一观察光学系统。利用该观察光学系统，可以观察前述荧光的图像。
吸收滤光片13由玻璃基板18、薄膜19以及入射介质18’形成。这里，薄膜19形成在基板18上。另外，入射介质18’置于薄膜19上。该吸收滤光片13具有选择性地仅允许前述荧光透过的光学特性。入射介质18’由具有与基板18相同的折射率的构件(例如，玻璃板)形成。
现在说明吸收滤光片13。在图2A中，所述吸收滤光片由标号13-1示出。如图2A所示，薄膜19由多个低折射率层20和多个高折射率层21形成。所述多个高折射率层21与所述多个低折射率层20相比具有较高的折射率。从基板18侧开始交替层叠所述多个低折射率层20和所述多个高折射率层21。
薄膜19还由第一层叠部分22、第二层叠部分23以及第三层叠部分24形成。从基板18侧到入射介质18’的方向上，所述多个层叠部分是按第三层叠部分24、第二层叠部分23和第一层叠部分22的顺序而层叠的。另外，每个层叠部分具有多个低折射率层20和多个高折射率层21。
在第一层叠部分22中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变高。而且，在第一层叠部分22中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。在这种情况下，多个低折射率层20具有一低折射率层固定部分。
第二层叠部分23邻接于第一层叠部分22。在第二层叠部分23中，多个高折射率层21的折射率基本上相同。多个高折射率层21的折射率与构成第一层叠部分22的多个高折射率层21的最高折射率基本上相同。在第二层叠部分23中，多个低折射率层20的折射率开始基本上相同。此后，从中间某处折射率开始逐渐变低。然后，折射率在最后再次变得基本上相同。这样，第二层叠部分23具有其中折射率在开始基本上相同的低折射率层固定部分26，和其中折射率逐渐变低的低折射率层递减部分25。在低折射率层递减部分25的两侧都设置有低折射率层固定部分26。注意低折射率层固定部分26的一部分还形成所述第一层叠部分22中的多个低折射率层20。
第三层叠部分24邻接于第二层叠部分23。在该第三层叠部分24中，多个高折射率层21的折射率从第二层叠部分23侧开始逐渐变低。而且，在第三层叠部分24中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。所述多个低折射率层20的折射率与组成第二层叠部分23的多个低折射率层20的最低折射率基本上相同。
所述多个低折射率层20主要由二氧化硅形成。而所述多个高折射率层21主要由氧化铌形成。
在本实施例中，将基板18的折射率设为1.8。另外，所述多个高折射率层21的折射率从1.81变化到2.2。而且，在低折射率层递减部分25中，所述多个低折射率层20的折射率从2.0变化到1.8。
这里，用λ表示其中透射被阻的波长带的中心波长。用λ/n表示(其中n为整数)设计波长。如果，例如，n＝1，则所述设计波长成为λ。将高折射率层21和低折射率层20的光学厚度设为所述设计波长的四分之一。
在本实施例中，由于将λ设为600nm，所以高折射率层21和低折射率层20的光学厚度各为150nm。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将叠层总数设为68。而且，在薄膜19的入射介质18’侧还设置有一折射率为2.0的基板。在该模拟中，每层中都没有折射率色散(refractive index dispersion)。图2B中示出了利用这些参数和条件的模拟的结果。
接下来，将描述一种使用所述荧光显微镜10的观察方法。
从光源16发出的光照射到激发滤光片11上。在这里，通过透过所述激发滤光片，来获得具有特定波长的激发光。该激发光照射在分色镜12上。
该激发光被分色镜12反射并照射到目镜15上。然后所述激发光由目镜15汇聚并照射到标本17上。此时，由于这种照射，从标本17产生出荧光。该荧光透过目镜15形成平行光。该平行光到达分色镜12，透过分色镜12，并到达吸收滤光片13。
到达吸收滤光片13(即，在图2A中的滤光片13-1)的荧光从第一层叠部分22射入。然后所述荧光透过第二层叠部分23和第三层叠部分24，然后从所述基板18侧再次射入外面。
从标本17反射的反射光，包括除荧光以外的激发光，其由分色镜12反射。不过，其中一部分将透过分色镜12。结果，激发光也照射到吸收滤光片13上。然而，薄膜19设有上述第一层叠部分22到第三层叠部分24。因此，可以使吸收滤光片13具有如图2B所示的光谱透射特性。这里，将吸收滤光片13-1制作成，使所述激发光及类似光所属的波长带与阻带28相匹配，同时所述荧光所属的波长带与通带相匹配。如果使用这种类型的结构，则可以只允许荧光透过，而防止激发光透过。
此时，将高折射率层21和低折射率层20的光学厚度设为所述设计波长的四分之一。如果使用这种类型的结构，那么就简化了在薄膜形成过程中对光学厚度的控制。结果，可以一致地形成统一的光学厚度。因此，可以改进所获得的薄膜的光学特性。
以这种方式从吸收滤光片13射出的荧光照射到目镜14上。该荧光透过目镜14并汇聚，然后到达所述观察侧。
例如，如图2B所示，根据该吸收滤光片13，光谱特性在阻带28与通带29之间的边界处的阶跃可以变得极陡。而且，可以几乎完全地抑制通带29中的纹波29a。再者，由于所述膜结构简化了膜形成过程中的控制，所以可改进光学特性的一致性。
接下来，参照图3A描述第二实施例。注意，在下面的描述中，对与上述实施例相同的组件赋予相同的标号并略去其描述。
第二实施例与第一实施例在以下点不同。即，在根据第二实施例的薄膜40中，在第一层叠部分22的末端设有低折射率层递减部分25。第二实施例还具有以下不同，即其第二层叠部分23的多个低折射率层的折射率基本上相同。
即，吸收滤光片13-2设有薄膜40。在该薄膜40中，在第一层叠部分22的多个低折射率层20中设有低折射率层递减部分25。此外，在构成第一层叠部分22和第二层叠部分23的多个低折射率层20中，从低折射率层递减部分25向基板18侧移动设有低折射率固定部分26。
在薄膜40中设有一折射率变化层部分。例如，如果观察第一层叠部分22和第二层叠部分23之间的边界附近，可以看到这里具有一折射率比其两侧的高折射率层21都低的层41。由于该层41在高折射率侧，所以在此将其视为高折射率变化层部分41。该高折射率变化层部分41设置在第一层叠部分22侧。
同样地，第二层叠部分23和第三层叠部分24之间的边界附近也设有一高折射率变化层部分41。该高折射率变化层部分41设置在第三层叠部分24侧。注意，该高折射率变化层部分41间隔低折射率层20与其两侧的高折射率层21相邻。
在多个低折射率层20中也设有低折射率变化层部分。如果观察第一层叠部分22和第二层叠部分23之间的边界附近，则可以看到这里具有一其中低折射率层20的折射率比其两侧的低折射率层20的折射率都高的层42。这是低折射率变化层部分42。该低折射率变化层部分42设置在第一层叠部分22侧。同样地，第二层叠部分23和第三层叠部分24之间的边界附近也设有一低折射率变化层部分42。该低折射率变化层部分42设置在第三层叠部分24侧。
在本实施例中，第二层叠部分23的高折射率层21的折射率为2.2。与此相反，将高折射率变化层部分41的折射率设为2.15。而且，将第二层叠部分23中的低折射率层20的折射率设为1.4。与此相反，将低折射率变化层部分42的折射率设为1.42。
而且，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将叠层总数设为75。将薄膜40插在折射率为1.8的入射介质18’与折射率为1.4的基板18之间。在该模拟中，在每层中也不存在折射率色散。这些参数和条件下的模拟结果示于图3B中。
根据本实施例的吸收滤光片13-2，例如，如图3B所示，通过改变低折射率层递减部分25的位置，可以改变阻带28的宽度。而且，由于既设置了高折射率变化层部分41和低折射率变化层部分42，可更进一步抑制纹波。因此，与第一实施例相同，可以减小荧光通带中的纹波29a，从而一致地获得足够量的光。
接下来，参照图4A描述第三实施例。注意，在下面的描述中，对与上述实施例相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第三实施例的吸收滤光片13-3设有一薄膜50。所述薄膜50由第一层叠部分51、第二层叠部分52、第三层叠部分53以及第四层叠部分54形成。从基板18侧到入射介质18’，将所述多个层叠部分按第四层叠部分54、第三层叠部分53、第二层叠部分52以及第一层叠部分51的顺序形成。此外，每个层叠部分具有多个低折射率层20和多个高折射率层21。
在第一层叠部分51中，在趋近于基板18的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变高。而且，在第一层叠部分51中，在趋近于基板18的方向上，多个低折射率层20的折射率逐渐变低。
第二层叠部分52邻接于第一层叠部分51。在第二层叠部分52中，从第一层叠部分51侧开始，多个高折射率层21的折射率逐渐变高。此外，在第二层叠部分52中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。这些低折射率层20的折射率与构成第一层叠部分51的多个低折射率层20的最低折射率基本上相同。
第三层叠部分53邻接于第二层叠部分52。在第三层叠部分53中，从第二层叠部分52侧开始，多个高折射率层21的折射率逐渐变低。此外，在第三层叠部分53中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。这些低折射率层20的折射率与构成第一层叠部分51的多个低折射率层20的最低折射率基本上相同。
第四层叠部分54邻接于第三层叠部分53。在该第四层叠部分54中，从第三层叠部分53侧开始，多个高折射率层21的折射率逐渐变低。此外，在第四层叠部分54中，从第三层叠部分53侧开始，多个低折射率层20的折射率逐渐变高。
在本实施例中，将基板18的折射率设为1.8。多个高折射率膜层21的折射率从1.81变化到2.2。此外，多个低折射率层20的折射率从1.4变化到1.8。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将叠层总数设为45。还将一折射率为1.8的基板插在薄膜50的入射介质18’侧。在该模拟中，每层中也不存在折射率色散。这些参数和条件下的模拟结果示于图4B中。
根据本实施例的吸收滤光片13-3，例如，如图4B所示，可以按与其他实施例相同的方式抑制纹波29a。而且，由于构成第二层叠部分52和第三层叠部分53的多个低折射率层20的折射率基本上相同，所以在薄膜的形成过程中对折射率的控制比较简单。
接下来，参照图5A描述第四实施例。注意，在下面的描述中，对与上述实施例相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
根据第四实施例的吸收滤光片13-4设有一薄膜60。所述薄膜60由第一层叠部分22、第二层叠部分23以及第三层叠部分24形成。从基板18侧到所述入射介质18’，将多个层叠部分按第三层叠部分24、第二层叠部分23以及第一层叠部分22的顺序形成。此外，每个层叠部分具有多个低折射率层20和多个高折射率层21。
在第一层叠部分22中，在趋近于基板18的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变高。此外，在第一层叠部分22中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。
第二层叠部分23邻接于第一层叠部分22。在该第二层叠部分23中，多个高折射率层21的折射率基本上相同。所述多个高折射率层21的折射率与构成第一层叠部分22的多个高折射率层21的最高折射率基本上相同。此外，在该第二层叠部分23中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。
第三层叠部分24邻接于第二层叠部分23。在该第三层叠部分24中，从第二层叠部分23侧开始，多个高折射率层21的折射率逐渐变低。此外，在该第三层叠部分24中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。
注意构成第一层叠部分22到第三层叠部分24的多个低折射率层20的折射率基本上相同。
这里，如果观察多个高折射率层21的折射率梯度，可以看出第一层叠部分22中的折射率梯度的绝对值小于第三层叠部分中的折射率梯度的绝对值。而且，折射率梯度的绝对值较小的区域与折射率梯度的绝对值较大的区域相比更宽。本实施例中，形成了具有这种折射率梯度的薄膜60。
在本实施例中，将基板18的折射率设为1.5。多个高折射率层21的折射率从1.55变化到2.4。此外，多个低折射率层20的折射率具有相同值1.5。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将叠层总数设为63。还将一折射率为1.5的基板插在所述薄膜60的入射介质18’侧。在该模拟中，每层中也不存在折射率色散。这些参数和条件下的模拟结果示于图5B中。
通常，在薄膜形成过程中对折射率的控制比对光学厚度的控制更困难。因此，如果多个折射率层的折射率不规则，则很难获得理想的光学性能。然而，如本实施例的情形，如果将多个高折射率层21的折射率设置成使第一层叠部分22中的折射率梯度的绝对值小于第三层叠部分中的折射率梯度的绝对值，那么即使在第一层叠部分22中的折射率层中存在不规则性，也可以减小其效果。因此，即使在薄膜形成过程中折射率发生变化，所述薄膜结构在光学性能方面也几乎没有劣化(例如其光谱特性的纹波或阶跃陡度的钝化)。
接下来，参照图6A描述第五实施例。注意，在下面的描述中，对上述多个实施例中相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第五实施例的吸收滤光片13-5设有一薄膜70。吸收滤光片13-5与第四实施例中的吸收滤光片存在以下不同点。即，在根据第五实施例的薄膜70中，将多个高折射率层21的折射率梯度形成得使第一层叠部分22中的多个高折射率层21的折射率梯度的绝对值大于第三层叠部分24中的多个高折射率层21的折射率梯度的绝对值。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将叠层总数设为63。还将一折射率为1.5的基板插在所述薄膜70的入射介质18’侧。在该模拟中，每层中也不存在折射率色散。这些参数和条件下的模拟结果示于图6B中。
本实施例的所述薄膜70具有与第四实施例的薄膜60相同的操作和效果。
接下来，参照图7A描述第六实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例中相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第六实施例的吸收滤光片13-6设有一薄膜80。所述薄膜80由第一层叠部分22、第二层叠部分23、以及第三层叠部分24形成。从基板18侧到入射介质18’，将多个层叠部分按第三层叠部分24、第二层叠部分23以及第一层叠部分22的顺序形成。此外，每个层叠部分具有多个低折射率层20和多个高折射率层21。
在第一层叠部分22中，多个高折射率层21的折射率基本上相同。此外，在趋近于基板18侧的方向上，多个低折射率层20的折射率逐渐变低。
第二层叠部分23邻接于第一层叠部分22。在该第二层叠部分23中，多个高折射率层21的折射率基本上相同。此外，在该第二层叠部分23中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。这些低折射率层20的折射率与构成第一层叠部分22的多个低折射率层20的最低折射率基本上相同。
第三层叠部分24邻接于第二层叠部分23。在该第三层叠部分24中，多个高折射率层21的折射率基本上相同。此外，在第三层叠部分24中，从第二层叠部分23侧开始，多个低折射率层20的折射率逐渐变高。
在本实施例中，将基板18的折射率设为1.8。多个高折射率层21的折射率为相同值1.8。此外，多个低折射率层20的折射率从1.4变化到1.75。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将叠层总数设为45。还将一折射率为1.8的基板插在薄膜70的入射介质18’侧。在该模拟中，每层中也不存在折射率色散。这些参数和条件下的模拟结果示于图7B中。
根据本实施例的吸收滤光片13-6，例如，如图7B所示，按与上述多个实施例相同的方式，可以抑制通带中的纹波并一致地获得足够量的光。而且，由于多个高折射率层21的折射率相同，在薄膜的形成过程中对折射率的控制比较简单。
注意在上述实施例中，令n＝1，将所述设计波长设为600nm，这与所述中心波长相同，并且将多个高折射率层21和多个低折射率层20的光学厚度设为所述设计波长的四分之一。然而，也可以令n＝2，并将所述设计波长设为300nm。如果n＝2，则多个高折射率层21和多个低折射率层20的光学厚度为所述设计波长的二分之一。即使按由此设置的光学厚度形成薄膜，也可以获得具有完全相同的光谱特性的滤光片。
对于600nm的中心波长，将所述设计波长设为600/n(其中n为整数)nm。此外，将多个高折射率层21和多个低折射率层20的光学厚度设为所述设计波长的n/4。即使按由此设置的光学厚度形成薄膜，也可以获得具有完全相同的光谱特性的滤光片。
接下来，描述第七到第十一实施例。第七到第十一实施例的滤光片13与上述多个实施例的滤光片存在以下不同点。即，在上述多个实施例中，多个低折射率层20和多个高折射率层21的光学厚度相同，然而，在本实施例中，这些光学厚度不同。
参照图8A描述第七实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例中相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第七实施例的吸收滤光片13-7设有一薄膜200。如图8A所示，在所述薄膜200中，从基板18侧开始，折射率相对低的多个低折射率层20与折射率相对高的多个高折射率层21交替层叠。
折射率分布P由第一层叠部分22’、第二层叠部分23’以及第三层叠部分24’表示。薄膜200由这三个层叠部分形成。从基板18侧到入射介质18’，将多个层叠部分按第三层叠部分24’、第二层叠部分23’以及第一层叠部分22’的顺序形成。此外，每个层叠部分具有多个低折射率层20和多个高折射率层21。
在第一层叠部分22’中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变高。而且，在该第一层叠部分22’中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。
第三层叠部分24’层叠在第一层叠部分22’的基板18侧。在所述第三层叠部分24’中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变低。而且，在该第三层叠部分24’中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。
第二层叠部分23’层叠在第一层叠部分22’与第三层叠部分24’之间。在该第二层叠部分23’中，多个高折射率层21的折射率基本上相同。这些高折射率层21的折射率与构成第一层叠部分22’的多个高折射率层21的最高折射率基本上相同。而且，在该第二层叠部分23’中，多个低折射率层20的折射率基本上相同。
在本实施例中，在第一层叠部分22’、第二层叠部分23’以及第三层叠部分24’中的每一个中，多个低折射率层20的折射率都基本上相同。而且，多个高折射率层21的光学厚度与多个低折射率层20的光学厚度彼此不同。此外，多个低折射率层20的折射率与基板18的折射率基本上相同。
这里，低折射率层20主要由二氧化硅形成。高折射率层21主要由氧化铌形成。
在本实施例中，将基板18和多个低折射率层20的折射率设为1.5。此外，多个高折射率层21的折射率在1.5到2.4之间变化。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将薄膜200的叠层总数设为47。该总层数是从基板18侧到邻接于入射侧介质18’的最后层的层数。所述设计波长为600nm。多个高折射率层21的光学厚度为所述设计波长的0.25倍，而多个低折射率层20的光学厚度为所述设计波长的0.5倍。
而且，在该模拟中，在所述折射率分布P中，在各层中不存在折射率色散。利用这些参数和条件对透射性进行模拟的结果示于8B中。
该吸收滤光片13-7具有阻带22A、阻带22B、通带23A以及通带23B。在阻带22A中，其中透射受阻的中心波长为450nm，并且其中透射率为0％的带宽约为40nm。在阻带22B中，其中透射受阻的中心波长为920nm，并且其中透射率为0％的带宽约为160nm。通带23A和通带23B具有允许不同于以上阻带的波长的光透过的带宽。
根据该吸收滤光片13-7，例如，如图8B所示，可以在阻带22A和22B与通带23A和23B之间形成多个陡边界。结果，可以增加通带23A和23B中的透射光量。而且，除了这些效果，还可以抑制纹波。
而且，在不改变所述折射率分布P的每层的折射率的前提下，将高折射率层21与低折射率层20的光学厚度之比设为1∶2。通过使用这种类型的结构，与当它们具有相同的光学厚度(即，如常规情况)时相比，可以缩小其中透射率为0％的阻带22A的带宽。特别地，例如，可以将常规阻带中约130nm的带宽缩小到约40nm的带宽。而且，可以将其中透射率为0％的中心波长从600nm向更短波长侧移动，例如，移动到450nm。另外，可以新设置一具有以920nm作为中心波长的波长带的阻带22B。因此，对于照射在吸收滤光片上的入射光，可以防止波长带22A和22B中的光的透射，并可以允许通带23A和23B中的光的透射，其中，波长带22A和22B的中心波长分别为450nm和920nm。从而，选择荧光染料，使其由波长带22A和22B的光激发，以产生通带23A和23B中的荧光。通过使用这种类型的结构，可以几乎不损耗荧光地进行观察，并且可以大大提高测量荧光时的检测灵敏度。结果，例如，在基因组分析等中，可以提高分析精度和检测精度，并缩短观察时间。
而且，本实施例中，将低折射率层20的折射率设为与基板18的折射率相同的值。因此，可以抑制基板18与薄膜200之间的边界处的损耗，并可进一步提高通带23A和23B中的透射光量。
接下来，参照图9A描述第八实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例中相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第八实施例与第七实施例存在以下不同点。即，在第七实施例中，低折射率层20的折射率与基板18的折射率相同，然而，在第八实施例中，低折射率层20的折射率是渐变的。
本实施例的吸收滤光片13-8设有一薄膜210。薄膜210的折射率分布27由第一层叠部分31和第二层叠部分30表示。薄膜210由这两个层叠部分形成。从基板18侧到入射介质18’，这两个层叠部分按第二层叠部分30和第一层叠部分31的顺序形成。此外，每个层叠部分具有多个低折射率层20和多个高折射率层21。
在第一层叠部分31中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变高。此外，在第一层叠部分31中，在趋近于基板18侧的方向上，多个低折射率层20的折射率逐渐变低。
第二层叠部分30在第一层叠部分31的基板18侧与其邻接。在该第二层叠部分30中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变低。此外，在第二层叠部分30中，在趋近于基板18侧的方向上，多个低折射率层20的折射率逐渐变高。
而且，高折射率层21的光学厚度与低折射率层20的光学厚度彼此不同。
在本实施例中，如图9A所示，将基板18的折射率设为1.8。而且，多个低折射率层20的折射率在小于1.80到1.4之间的范围内变化。再者，多个高折射率层21的折射率在1.82到2.2之间变化。
这里，示出了对吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将薄膜210的叠层总数设为45。所述设计波长为800nm。多个高折射率层21的光学厚度为所述设计波长的0.25倍，而多个低折射率层20的光学厚度为所述设计波长的0.125倍。
而且，在该模拟中，薄膜210的各层中不存在折射率色散。利用这些参数和条件对透射性进行的模拟结果示于图9B中。
该吸收滤光片13-8具有阻带33A、通带35A以及通带35B。在阻带33A中，中心波长为610nm，并且其中透射率为0％的带宽约为60nm。通带35A和35B具有允许不同于以上阻带的波长的光透过的带宽。
根据该吸收滤光片13-8，例如，如图9B所示，按与第七实施例中相同的方式，可以减小荧光的通带中的纹波。因此，当进行荧光观察时，可以一致地获得足够量的荧光。而且，将高折射率层21的光学厚度与所述低折射率层20的光学厚度之比设为2∶1。结果，与当它们具有相同的光学厚度(即，如常规情况)时相比，可以缩窄其中透射率为0％的阻带33B的带宽。特别地，例如，可以将常规阻带中约150nm的带宽缩窄到约60nm的带宽。此外，可以将阻带33A的中心波长从800nm移向更短波长侧，例如，移到610nm。
注意，如图10A所示的吸收滤光片13-8’的情形，可以改变所述光学厚度之比。例如，可以将高折射率层21的光学厚度设为所述设计波长的0.125倍，并可将低折射率层20的光学厚度设为所述设计波长的0.25倍。在这种情况下，所述光学厚度之比变为1∶2，这与图9A中所示的情形相反。然而，即使使用这种结构，如图10B所示，仍然可能形成与图9B中所示相同的阻带33A。图10B中，阻带33A的中心波长和带宽与图9B所示的基本上相同。这样，即使所述光学厚度之比发生变化，也可以获得与以上描述相同的操作和效果。
也可以改变所述薄膜的总层数。图11A示出了其中所述薄膜的总层数为100且所述设计波长为1200nm的情形。这里，高折射率层21的光学厚度为所述设计波长的0.025倍，而低折射率层20的光学厚度为所述设计波长的0.5倍。因此，所述光学厚度比为1∶20。在该情况下，吸收滤光片13-8”的光谱透射特性如图11B所示。这里，在阻带43B中，可以将其中透射率为0％的带宽从常规的约80nm缩小到约10nm。而且，可以将中心波长从610nm移到420nm。同时，可以设置一其中中心波长为630nm的新阻带43B。
图12A示出了其中改变了所述光学厚度比的另一示例。这里，高折射率层21的光学厚度为所述设计波长的0.025倍，而低折射率层20的光学厚度为所述设计波长的1.0倍。在这种情况下，所述光学厚度比为1∶40。在该情况下，吸收滤光片13-8的光谱透射特性如图12B所示。这里，在阻带48A中，可以将其中透射率为0％的带宽从常规的约30nm缩小到约5nm。而且，可以将阻带48A的中心波长移到410nm。同时，可以形成一其中中心波长为490nm的新阻带48B、一其中中心波长为615nm的新阻带48C，以及一其中中心波长为820nm的新阻带48D。
在这些情况下，也可以获得如上所述相同的操作和效果。
这样，通过改变高折射率层与低折射率层的光学厚度比，就可以将阻带移动到可选位置。而且，可以将所述阻带的带宽设置为可选宽度。这时，可以将多个阻带设置在多个波长带中。
接下来，参照图13A描述第九实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第九实施例的吸收滤光片13-9设有一薄膜220。第九实施例与上述多个实施例存在以下不同点。即，在第九实施例中，薄膜220设有第一折射率分布P1和第二折射率分布P2。此外，一具有第一折射率分布P1的层叠部分和一具有第二折射率分布P2的层叠部分连续地层叠。
第一折射率分布P1由第一层叠部分56和第二层叠部分58表示。第二折射率分布P2由第一层叠部分61和第二层叠部分63表示。薄膜220由这四个层叠部分形成。从基板18侧到入射介质18’，将多个层叠部分按第二层叠部分63、第一层叠部分61、第二层叠部分58以及第一层叠部分56的顺序形成。此外，每个层叠部分具有多个低折射率层和多个高折射率层。
下面描述第一折射率分布P1。在第一层叠部分56中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层55A的折射率逐渐变高。此外，在第一层叠部分56中，在趋近于基板18侧的方向上，多个低折射率层55B的折射率逐渐变低。
第二层叠部分58在第一层叠部分56的基板18侧与第一层叠部分56邻接。在该第二层叠部分58中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层57A的折射率逐渐变低。并且，在第二层叠部分58中，在趋近于基板18侧的方向上，多个低折射率层57B的折射率逐渐变高。
下面描述第二折射率分布P2。第一层叠部分61在第二层叠部分58的基板18侧与第二层叠部分58邻接。在该第一层叠部分61中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层60A的折射率逐渐变高。此外，在第一层叠部分61中，在趋近于基板18侧的方向上，多个低折射率层60B的折射率逐渐变低。
第二层叠部分63层叠在第一层叠部分61的基板18侧。在该第二层叠部分63中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层62A的折射率逐渐变低。并且，在第二层叠部分63中，在趋近于基板18侧的方向上，多个低折射率层62B的折射率逐渐变高。
在以下光学厚度中，至少一个折射率变化部分具有与其他部分不同的光学厚度：第一折射率变化部分52中的多个高折射率层55A和57A的光学厚度，第一折射率变化部分52中的多个低折射率层55B和57B的光学厚度，第二折射率变化部分53中的多个高折射率层60A和62A的光学厚度，以及第二折射率变化部分53中的多个低折射率层60B和62B的光学厚度。
在本实施例中，如图13A所示，将基板18的折射率设为1.9。此外，多个高折射率层55A、57A、60A以及62A的折射率在1.9到2.2之间变化。多个低折射率层55B、57B、60B以及62B的折射率在小于1.9到1.6的范围内变化。
所述具有第一折射率分布P1的层叠部分和所述具有第二折射率分布P2的层叠部分都具有共80个叠层。因此，薄膜220作为整体，其叠层总数为160。设计波长为1500nm。此外，在第一折射率分布P1中，将多个高折射率层55A和57A和多个低折射率层55B和57B的光学厚度都设为所述设计波长的0.25倍。在第二折射率分布P2中，将多个高折射率层60A和62A和多个低折射率层60B和62B的光学厚度都设为所述设计波长的0.5倍。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在所述薄膜51的各层中不存在折射率色散。利用这些参数和条件对透射性进行模拟的结果示于图13B中。
该吸收滤光片13-9包括阻带65A、阻带65B、阻带65C以及通带66A、66B、66C和66D。在阻带65A中，其中透射受阻的中心波长为500nm，并且其中透射率为0％的带宽约为20nm。在阻带65B中，其中透射受阻的中心波长为430nm，并且其中透射率为0％的带宽约为10nm。在阻带65C中，其中透射受阻的中心波长为600nm，并且其中透射率为0％的带宽约为10nm。通带66A、66B、66C以及66D具有允许不同于以上阻带的波长的光透过的带宽。
根据本实施例的吸收滤光片13-9，可以在阻带65A、65B及65C与通带66A、66B、66C及66D之间形成陡边界，所述多个通带是将所述多个阻带排除在外的波长带。因此，例如，即使所述荧光的波长带接近于所述激发光的波长带，仍然可以极好地将所述激发光与所述荧光分开。结果，可以增加透过的荧光量。此外，可以更加有效地抑制所述通带中的纹波。而且，利用单个吸收滤光片13-9就可以设置三个阻带65A、65B以及65C。
接下来，参照图14A描述第十实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第十实施例的吸收滤光片13-10设有一薄膜230。第十实施例与第九实施例存在以下不同点。即，在第十实施例中，第一折射率分布P1的多个高折射率层中的折射率最高值与第二折射率分布P2的多个高折射率层中的折射率最高值不同。而且，第一折射率分布P1中的折射率最低值与第二折射率分布P2中的折射率最低值不同。
在本实施例中，如图14A所示，将基板18的折射率设为1.9。此外，在第一折射率分布P1中，多个高折射率层71A和72A的折射率在1.9到2.1之间变化。相反，在第一折射率分布P1中，多个低折射率层71B和72B的折射率在小于1.9到1.7的范围内变化。在第二折射率分布P2中，多个高折射率层73A和74A的折射率在1.9到2.2之间变化。相反，在第二折射率分布P2中，多个低折射率层73B和74B的折射率在小于1.9到1.6的范围内变化。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，薄膜67的各层中不存在折射率色散。利用这些参数和条件对透射性进行模拟的结果示于图14B中。
该吸收滤光片13-10具有与根据第九实施例的滤光片13-9相同的光谱特性。即，该吸收滤光片13-10包括阻带76A、阻带76B、阻带76C以及通带77A、77B、77C和77D。在阻带76A中，中心波长为500nm。在阻带76B中，中心波长为430nm。在阻带76C中，中心波长为600nm。通带77A、77B、77C以及77D允许不同于以上阻带的波长的光透过。这里，在阻带76A中其中透射受阻的带宽为5nm。此外，阻带76A的带宽比根据第九实施例的滤光片13-9的阻带65A的带宽要窄。
根据本实施例的吸收滤光片13-10，可以获得与第九实施例的滤光片13-9相同的操作和效果。而且，通过改变折射率，可以任意改变多个阻带的宽度。
注意，也可以改变第二折射率分布P2中的光学厚度。图15A示出了这样的示例。在图15A中，改变了多个低折射率层80B和81B的光学厚度。具体来说，将多个低折射率层80B和81B的光学厚度从所述设计波长的0.5倍改变到所述设计波长的0.25倍。图15B示出了这种情况下的吸收滤光片13-10’的光谱透射特性。与图14A相比，图15A所示吸收滤光片13-10’可以将阻带83B的中心波长从430nm移到450nm。不仅如此，还可以将阻带83C的中心波长从600nm移动到570nm。
图16A示出了另一示例。在该示例中，多个低折射率层86B和87B的光学厚度为所述设计波长的0.05倍。图16B示出了这种情况下的吸收滤光片13-10”的光谱透射特性。与图14A相比，图16A示出的吸收滤光片13-10”中可以将阻带90B的中心波长从430nm移到420nm。不仅如此，还可以将阻带90C的中心波长从570nm移到550nm。而且，可以形成一新阻带90D，在该新阻带90D中，中心波长为830nm，透射率为0％的带宽为10nm。
根据这些吸收滤光片13-10’和13-10”，可以获得与上述实施例中相同的操作和效果。而且，通过改变光学厚度比，可以将多个阻带的位置设置到任选位置。
接下来，参照图17A描述第十一实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第十一实施例的吸收滤光片13-11包括一薄膜240。第十一实施例与第十实施例存在以下不同点。即，在根据第十一实施例的吸收滤光片13-11的薄膜240中，多个低折射率层的折射率与基板的折射率基本上相同。
薄膜240包括第一折射率分布P1和第二折射率分布P2。此外，一具有第一折射率分布P1的层叠部分和一具有第二折射率分布P2的层叠部分连续地层叠。
第一折射率分布P1由第一层叠部分96、第二层叠部分97以及第三层叠部分98表示。第二层叠部分97层叠在第一层叠部分96与第三层叠部分98之间。第二折射率分布P2由第一层叠部分103、第二层叠部分105以及第三层叠部分106表示。第二层叠部分105层叠在第一层叠部分103与第三层叠部分106之间。
薄膜240由这六个层叠部分形成。从基板18侧到入射介质18’，将所述多个层叠部分按第三层叠部分106、第二层叠部分105、第一层叠部分103、第三层叠部分98、第二层叠部分97以及第一层叠部分96的顺序形成。此外，每个层叠部分具有多个低折射率层和多个高折射率层。
下面描述第一折射率分布P1。在第一层叠部分96中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层101的折射率逐渐变高。相反，多个低折射率层111的折射率相同。在第三层叠部分98中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层102的折射率逐渐变低。相反，多个低折射率层111的折射率相同。在第二层叠部分97中，多个高折射率层100的折射率相同。所述多个高折射率层100的折射率与第一层叠部分96的多个高折射率层101的最高折射率基本上相同。注意，多个高折射率层100的折射率与第三层叠部分98的多个高折射率层102的最高折射率基本上相同。
下面描述第二折射率分布P2。在第一层叠部分103中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层108的折射率逐渐变高。相反，多个低折射率层112的折射率相同。在第三层叠部分106中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层110的折射率逐渐变低。相反，多个低折射率层112的折射率相同。在第二层叠部分105中，多个高折射率层107的折射率相同。所述多个高折射率层107的折射率与第一层叠部分103的多个高折射率层108的最高折射率基本上相同。注意，多个高折射率层107的折射率与第三层叠部分106的多个高折射率层110的最高折射率基本上相同。
另外，第一折射率分布P1中的多个低折射率层111的折射率和第二折射率分布P2中的多个低折射率层112的折射率与基板18的折射率基本上相同。
在本实施例中，如图17A所示，将基板18的折射率和多个低折射率层111和112的折射率设为1.5。多个高折射率层101和102的折射率在1.55与2.2之间变化。而且，将多个高折射率层100的折射率设为2.2。多个高折射率层108和110的折射率在1.55与2.4之间变化。将多个高折射率层107的折射率设为2.4。
所述具有第一折射率分布P1的层叠部分和所述具有第二折射率分布P2的层叠部分的总数为97。而且，设计波长为600nm。在第一折射率分布P1中，多个高折射率层100、101和102以及多个低折射率层111的光学厚度皆为所述设计波长的0.25倍。相反，在第二折射率分布P2中，多个高折射率层107、108和110的光学厚度皆为所述设计波长的0.25倍，而多个低折射率层112的光学厚度为所述设计波长的0.5倍。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，薄膜240的各层中不存在折射率色散。利用这些参数和条件对透射性进行模拟的结果示于图17B中。
该吸收滤光片13-11包括阻带113A、阻带113B以及通带115A、115B、和115C。在阻带113A中，中心波长为600nm，并且其中透射率为0％的带宽约为120nm。在阻带113B中，中心波长为450nm，并且其中透射率为0％的带宽约为40nm。通带115A、115B以及115C具有允许不同于以上阻带的波长的光透过的带宽。
根据该吸收滤光片13-11，可以获得与上述多个实施例中相同的操作和效果。而且，通过改变所述光学厚度比，可以将所述多个阻带的位置设置到任选位置。不仅如此，通过改变折射率，还可以将所述多个阻带的带宽调节到任选宽度。
接下来，参照图18A描述第十二实施例。
本实施例的吸收滤光片13-12包括一薄膜400。如图18A所示，该薄膜400由一具有第一折射率分布P1的层叠部分和一具有第二折射率分布P2的层叠部分形成。每个层叠部分具有多个低折射率层和多个高折射率层。这些低折射率层和高折射率层交替层叠。
第一折射率分布P1由第一层叠部分300、第二层叠部分310以及第三层叠部分320表示。从基板18侧开始，将这三个层叠部分按第三层叠部分320、第二层叠部分310以及第一层叠部分300的顺序层叠。这里，每个层叠部分的折射率分布如下所述。
在第一层叠部分300中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变高。而且，在第一层叠部分300中，在趋近于基板18侧的方向上，多个低折射率层20的折射率逐渐变低。
第二层叠部分310邻接于第一层叠部分300。在第二层叠部分310中，多个高折射率层21的折射率相同。该多个高折射率层21的折射率与构成第一层叠部分300的多个高折射率层21的最高折射率基本上相同。并且，在第二层叠部分310中，多个低折射率层20的折射率相同。该多个低折射率层20的折射率与第一层叠部分300的最低折射率基本上相同。
第三层叠部分320邻接于第二层叠部分310。在第三层叠部分320中，从第二层叠部分310侧开始，多个高折射率层21的折射率逐渐变低。而且，在第三层叠部分320中，从第二层叠部分310侧开始，多个低折射率层20的折射率逐渐变高。
第二折射率分布P2具有与第一折射率分布P1相同的分布。第二折射率分布P2由第四层叠部分330、第五层叠部分340以及第六层叠部分350表示。从基板18侧开始，将这三个层叠部分按第六层叠部分350、第五层叠部分340以及第四层叠部分330的顺序层叠。
第四层叠部分330具有与第一层叠部分300相同的折射率分布。第五层叠部分340具有与第二层叠部分310相同的折射率分布。第六层叠部分350具有与第三层叠部分320相同的折射率分布。
低折射率层20主要由氟化镁制成，而高折射率层21主要由氧化铌制成。
在本实施例中，将基板18的折射率设为1.8。此外，多个高折射率层21的折射率从1.9变化到2.2。多个低折射率层20的折射率从1.4变化到1.75。
该薄膜400具有折射率变化层部分。例如，如果观察第一层叠部分330与第二层叠部分310之间的边界附近，则可以看到这里具有一折射率比其两侧的高折射率层21都低的层360。由于该层360位于高折射率侧，在此，称其为高折射率变化层部分360。该高折射率变化层部分360设置在第一层叠部分330侧。
同样地，在第二层叠部分310与第三层叠部分320之间的边界附近也设有一高折射率变化层部分360。该高折射率变化层部分360位于第三层叠部分320侧。在本实施例中，多个高折射率层21和第二层叠部分310的折射率为2.2。此外，将高折射率变化层部分360的折射率设为2.1。
在第一和第二折射率分布P1和P2中，在每个分布中，将其中透射受阻的波长带的中心波长表示为λ₁和λ₂。将设计波长表示为λ_1/n、λ_2/m(其中n和m为整数)。此时，如果，例如，n＝m＝1，则所述设计波长分别为λ₁和λ₂。将每个折射率分布中的高折射率层21和低折射率层20的光学厚度都设为所述设计波长的四分之一。
在本实施例中，将λ₁设为600nm，将λ₂设为720nm。因此，所述光学厚度分别为150nm和180nm。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将叠层总数设为89。而且，还将一折射率为1.8的基板设置在薄膜400的入射介质18’侧。在该模拟中，每层中也不存在折射率色散。利用这些参数和条件的模拟的结果示于图18B中。在图18B中，将通带390形成在阻带380的两侧。这里，阻带380是例如激发光和类似的光所属的波长带。因此，在该波长带中，防止了激发光照射到观察侧(即，照射到图1中所示的目镜14)。相反，多个通带390是荧光所属的波长带。因此，在这些波长带中，允许荧光透射到所述观察侧。
根据该吸收滤光片13-12，例如，如图18B所示，可以加宽阻带380。这是因为所述折射率分布相同，并且因为采用了具有不同光学厚度的多个层叠图案。而且，第一折射率分布P1和第二折射率分布P2仅具有彼此不同的光学厚度，而各折射率分布的折射率分布是相同的。从而，所述薄膜结构允许简化薄膜形成过程中的控制。结果，可以改进光学特性的一致性。
接下来，参照图19A描述第十三实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第十三实施例的吸收滤光片13-13与第十二实施例的吸收滤光片存在以下不同点。即，第一折射率分布P1中的波长λ₁为480nm，并且其光学厚度为120nm。
在本实施例中，薄膜410的叠层总数为89。而且，还将一折射率为1.8的基板设置在薄膜410的入射介质18’侧。在该模拟中，每层中也没有折射率色散。利用这些参数和条件的模拟的结果示于图19B中。
根据本实施例的吸收滤光片，如图19B所示，通过第一折射率分布P1形成一阻带380A，并且通过第二折射率分布P2形成一阻带380B。此时，阻带380A和阻带380B形成在分开的位置。因此，可以获得在这两个阻带之间具有投射区390的滤光特性。
接下来，参照图20A描述第十四实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第十四实施例的吸收滤光片13-14与第十二实施例的吸收滤光片存在以下不同点。即，在第十四实施例的薄膜420中，将多个低折射率层20的折射率一致地设为与基板18的折射率相同的值。在第一折射率分布P1和第二折射率分布P2中皆如此。吸收滤光片13-14还具有以下不同点：不存在折射率变化层部分360。
即，薄膜420由第一到第六层叠部分300到350形成，然而，将构成每个层叠部分的多个低折射率层20的折射率设为与基板18的折射率相同的值。
在本实施例中，将基板18的折射率设为1.5。多个高折射率层21的折射率从1.55变化到2.4。此外，将多个低折射率层20的折射率设为相同值1.5。
这里，示出了对所述吸收滤光片的光谱透射性进行模拟的结果。在该模拟中，在以上结构的基础上，将叠层总数设为93。而且，还将一折射率为1.5的基板设置在薄膜420的入射介质18’侧。在该模拟中，每层中也不存在折射率色散。利用这些参数和条件的模拟结果示于图20B中。
根据本实施例的滤光片，同样，例如，如图20B所示，可以按与上述第一实施例中相同的方式获得一宽阻带380。即，可以获得其中第一折射率分布P1的阻带和第二折射率分布P2的阻带合并的滤光特性。
注意，在上述实施例中，n＝m＝1。此外，设计波长与每个层叠图案中的中心波长相同。而且，将高折射率层21和低折射率层20的光学厚度设为所述设计波长的四分之一。然而，也可以是n＝m＝2。在这种情况下，将高折射率层21和低折射率层20的光学厚度设为所述设计波长的二分之一。即使薄膜是在这些条件下形成的，仍然可以获得具有完全相同的光谱特性的光谱滤光片。
此外，也可以对于600nm的中心波长使用波长为600/n(其中n为整数)nm的设计波长。而且，将高折射率层21和低折射率层20的光学厚度设为所述设计波长的n/4。即使薄膜是在这些条件下形成的，仍然可以获得具有完全相同的光谱特性的吸收滤光片。
接下来，参照图21A描述本发明的第十五实施例。
吸收滤光片13-15由玻璃基板18和形成在基板18上的薄膜500形成。该吸收滤光片13-15与前述吸收滤光片的不同点在于没有入射侧介质18’。由于这种结构，本实施例的吸收滤光片13-15选择性地仅允许上述荧光透过。
如图21A所示，薄膜500由一最外侧层部分600和一具有折射率分布610的部分形成。所述具有折射率分布610的部分具有多个低折射率层和多个高折射率层。在所述具有折射率分布610的部分中，这些低折射率层和高折射率层交替层叠。
最外侧层部分600与空气(即，一光学介质)18”相接触，空气18”的折射率低于基板18的折射率。所述具有折射率分布610的部分的多个低折射率层20的折射率高于空气18”的折射率，并等于或低于基板18的折射率。所述具有折射率分布610的部分的多个高折射率层21的折射率相对高于所述多个低折射率层20的折射率。
下面描述最外侧层部分600。如上所述，最外层600部分与空气18”相接触。该最外侧层600具有一最外侧低折射率层600A、一第一最外侧高折射率层600B以及一第二最外侧高折射率层600C。
在最外侧低折射率层600A中，将折射率设置成高于空气的折射率并等于或低于所述基板的折射率。第一最外侧高折射率层600B层叠在最外侧低折射率层600A上。在第一最外侧高折射率层600B中，将折射率设置成高于最外侧低折射率层600A的折射率。第二最外侧高折射率层600C层叠在第一高折射率层600B上。在第二最外侧高折射率层600C中，将折射率设置为高于第一最外侧高折射率层600B的折射率。
下面将描述折射率分布P。所述折射率分布P由第一层叠部分610A、第二层叠部分610B以及第三层叠部分610C表示。
第一层叠部分610A层叠在最外侧层部分600的基板18侧。在第一层叠部分610A中，多个低折射率层20邻接于最外侧层部分600。此外，多个高折射率层21邻接于最外侧层部分600。在第一层叠部分610A中，多个高折射率层21的折射率高于第二最外侧高折射率层600C的折射率。而且，在第一层叠部分610A中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变高。此外，在第一层叠部分610A中，多个低折射率层20的折射率相同。所述多个低折射率层20的折射率基本上等于最外侧低折射率层600A的折射率。
第三层叠部分610C层叠在第一层叠部分610A的基板18侧。在第三层叠部分610C中，在趋近于基板18侧的方向上，多个高折射率层21的折射率逐渐变低。而且，在第三层叠部分610C中，在趋近于基板18侧的方向上，多个低折射率层20的折射率逐渐变高。注意，所述多个低折射率层20的折射率最终变得与基板18的折射率基本上相同。
第二层叠部分610B层叠在第一层叠部分610A与第三层叠部分610C之间。在第二层叠部分610B中，多个高折射率层21的折射率相同。所述多个高折射率层21的折射率与第一层叠部分610A中的多个高折射率层21的最高折射率基本上相同。而且，在第二层叠部分610B中，多个低折射率层20的折射率相同。所述多个低折射率层20的折射率与最外侧低折射率层600A的折射率基本上相同。
这里，低折射率层20主要由氟化镁制成，而高折射率层21主要由氧化钽制成。
在本实施例中，将基板18的折射率设为1.52。此外，将最外侧层部分600中的最外侧低折射率层600A的折射率设为1.4，而将最外侧层部分600的第一最外侧高折射率层600B和第二最外侧高折射率层600C的折射率分别设为1.5和1.6。
而且，在第一层叠部分610A中，多个高折射率层21的折射率从1.7变化到2.2。而且，在第三层叠部分610C中，多个高折射率层21的折射率从1.52变化到2.2。在第一层叠部分610A和第二层叠部分610B中，将多个低折射率层20的折射率设为1.4。而且，在第三层叠部分610C中，多个低折射率层20的折射率从1.4变化到低于1.52。
在本实施例的薄膜500中，叠层总数为45。该数是从基板18侧到最外侧层部分600的最外侧低折射率层600A的总层数。所述设计波长为600nm。每层的光学厚度为所述设计波长的0.25倍。
在模拟中，各层中没有折射率色散。利用这些参数和条件的模拟结果示于图21B中。
该吸收滤光片13-15具有阻带700和通带710A和710B。在阻带700中，其中透射被阻的中心波长为610nm。而且，在阻带700中，其中透射率为0％的带宽约为140nm。通带710A和710B允许不同于以上阻带的波长的光透过。
根据该吸收滤光片13-15，例如，如图21B所示，可以在阻带700与通带710A和710B之间形成多个陡边界。结果，可以增加在通带710A和710B中透过的光量。进一步，可以抑制在所述多个边界附近产生纹波。而且，由于所述薄膜结构简化了在薄膜形成过程中对所述光学厚度的控制，所以可以改进其光学特性的一致性。
而且，如图22所示，吸收滤光片13-15具有接近于理想滤光片的光学特性。因此，如果将该吸收滤光片13-15用于荧光显微镜10中，则可以显著提高测量荧光时的检测敏感度。即，在常规滤光片中，在荧光的波长区域中接近激发光的波长区域中透射率减小了。结果，在常规滤光片中，减少了透射荧光量。然而，在本实施例的滤光片中，可以按高透射率透射这些波长区域的光量(即，光量的增加部分)。
结果，例如，在基因组分析或类似情况下，可以提高分析精度和检测精度，并可以缩短观察时间。
而且，如上所述，在本实施例的滤光片中，多个低折射率层20的折射率在层叠时是变化的。因此，可以抑制在基板18与薄膜500之间的边界处的损失。结果，可以进一步提高通带710A和710B中的透射光量。
注意，也可以把所述滤光片形成得类似图23A所示的吸收滤光片13-15’。这里，改变了薄膜511的折射率分布。具体来说，在第一层叠部分611A中，将叠层总数从12增加到28。结果，多个高折射率层21的变化率是比图21A所示的第一层叠部分610A的多个高折射率层21的变化率更缓和的变化斜率。如图23B所示，即使使用这种类型的结构，也可以获得与图21B所示基本上相同的光谱透射特性。即，可以形成具有与图21B所示相同的中心波长和带宽的阻带701。图24A和图24B是对比示例。在图24A中，没有设置最外侧层部分601。在该对比示例中，在边界附近产生了纹波。与图24A所示的情形相比，在图23A所示的吸收滤光片中，可以获得与图21A所示相同的操作和效果。
注意还可以把所述滤光片形成得类似图25A所示的吸收滤光片13-15”。这里，形成了一不同的折射率分布P。具体来说，第一层叠部分612A的叠层总数从12减少到4。结果，多个高折射率层21的变化率是比图21A所示的第一层叠部分610A的多个高折射率层21更陡的变化斜率。如图25B所示，即使使用这种类型的结构，也可以获得与图21B所示基本上相同的光谱透射特性。图26A和图26B是对比示例，其中没有设置最外侧层部分602。在该对比示例中，同样，在边界附近产生了纹波。与图26A所示的情形相比，在图25A所示的吸收滤光片中，可以获得与图21A所示相同的操作和效果。
接下来，参照图27A描述本发明的第十六实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第十六实施例与十五实施例存在以下不同点。即，在第十五实施例中，在基板18中只有一个折射率分布，然而，在第十六实施例中，在基板18中有两个折射率分布。具体来说，作为折射率分布P，吸收滤光片13-16的薄膜510具有第一折射率分布P1和第二折射率分布P2。而且，在趋近于基板18侧的方向上，具有这些分布的层叠部分相互相邻地按顺序层叠。
即，在薄膜510中，如图27A所示，具有第二折射率分布P2的层叠部分层叠在基板18上。然后具有第一折射率分布P1的层叠部分层叠在所述具有第二折射率分布P2的层叠部分上，然后一最外侧层部分600层叠在所述具有第一折射率分布P1的层叠部分上。
而且，最外侧层部分600中的每层的光学厚度和第一折射率分布P1中的每层的光学厚度不同于第二折射率分布P2中的每层的光学厚度。注意，术语“第一折射率分布P1中的每层”指高折射率层21和低折射率层20。另外，术语“第二折射率分布P2中的每层”指高折射率层21’和低折射率层20’。
在本实施例中，基板18的折射率为1.52，这与第十五实施例中的相同。而且，第一折射率分布P1由第一层叠部分620A、第二层叠部分620B以及第三层叠部分620C表示。注意，第一折射率分布P1与第十五实施例中的折射率分布P相同。即，第一层叠部分620A、第二层叠部分620B以及第三层叠部分620C的折射率与第一层叠部分610A、第二层叠部分610B以及第三层叠部分610C的折射率相同。
第二折射率分布P2由第一层叠部分630A、第二层叠部分630B以及第三层叠部分630C表示。这里，在第一层叠部分630A和第三层叠部分630C中，多个低折射率层20’的折射率在小于1.52到1.4的范围内变化。此外，在第二层叠部分630B中，将多个低折射率层20’的折射率设为1.4。而且，在第二层叠部分630B中，多个高折射率21’的折射率在1.52到2.2之间变化。
在本实施例的薄膜510中，将叠层总数设为89。该数是从基板18到最外侧层部分600的最外侧低折射率层600A的总层数。设计波长为600nm。第一折射率分布P1中的每层的光学厚度为所述设计波长的0.25倍。第二折射率分布P2中的每层的光学厚度为所述设计波长的0.3倍。
在模拟中，薄膜510的各层中没有折射率色散。利用这些参数和条件的模拟的结果示于图27B中。
该吸收滤光片13-16具有阻带720和通带730A、730B。在阻带720中，其中透射被阻的中心波长基本上为680nm。另外，在阻带720中，其中透射率基本上为0％的带宽约为280nm。通带730A和730B允许不同于以上阻带的波长的光透过。
图28A和28B示出了其中没有设置最外侧层部分600的情形。与图28A相比较可以看出，根据本实施例的吸收滤光片13-16，按与第一实施例中相同的方式，可以减少荧光通带730A和730B中的纹波。而且，根据该吸收滤光片13-16，可以一致地获得足够的光量。另外，还可以改变最外侧层部分600与第一折射率分布P1及第二折射率分布P2之间的各层的光学厚度。通过使用这种类型的结构，可以将阻带720的中心波长的位置移到任选位置。不仅如此，还可以将阻带720的带宽设置为任选宽度。
接下来，参照图29A描述本发明的第十七实施例。注意，在下面的描述中，对与第十五实施例中相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第十七实施例与第十五实施例存在以下不同点。即，在第十七实施例的滤光片13-17中，薄膜520的最外侧层部分640的每层和折射率分布P中的每层的相应折射率与第十五实施例中的相应折射率不同。
即，在本实施例中，如图29A所示，在最外侧层部分640中，将最外侧低折射率层640A的折射率设为1.46，将第一最外侧高折射率层640B的折射率设为1.56，并且将第二最外侧高折射率层640C的折射率设为1.66。
而且，在第一层叠部分650A中，多个高折射率层21的折射率从1.76变化到2.29。此外，在第三层叠部分650C中，多个高折射率层21的折射率从1.52变化到2.29。在第一层叠部分650A和第二层叠部分650B中，将多个低折射率层20的折射率设为1.46。在第三层叠部分650C中，多个低折射率层20的折射率在1.46到低于1.52之间变化。
在该薄膜520中，叠层总数为44。该数是从基板18侧到最外侧层部分640的最外侧低折射率层640A的总层数。设计波长为600nm。每层的光学厚度为所述设计波长的0.25倍。
这里，低折射率层20主要由二氧化硅制成，而高折射率层21主要由氧化钛制成。
在模拟中，薄膜520的各层中没有折射率色散。利用这些参数和条件的模拟的结果示于图29B中。
该吸收滤光片13-17具有阻带740和通带750A、750B。在阻带740中，其中透射被阻的中心波长基本上为610nm。另外，在阻带750中，其中透射率基本上为0％的带宽约为140nm。通带750A和750B允许不同于以上阻带的波长的光透过。
图30A和30B示出了其中没有设置最外侧层部分640的情形。与图30A相比较可以看出，根据该吸收滤光片13-17，当每层的折射率与第十五实施例中的折射率不同时，可以获得与第一实施例中相同的操作和效果。即，根据该吸收滤光片13-17，同样可以减少通带750A和750B中的纹波。
而且，与第十五实施例中的各层的组成材料相比，由于本实施例的组成材料容易采用溅射工艺，所以可增加薄膜形成工艺中的自由度。
接下来，参照图31A描述本发明的第十八实施例。注意，在下面的描述中，对与上述多个实施例相同的组件单元赋予相同的标号并略去其描述。
第十八实施例与第十七实施例存在以下不同点。即，如图31A所示，在第十八实施例的滤光片13-18的薄膜530中，最外侧层部分660不与空气13相接触，而与折射率为1.46的玻璃(即，一光学介质)18相接触。
而且，在本实施例中，玻璃18的折射率带来的差异是很明显的。因此，在最外侧低折射率层660A和在第一层叠部分670A及第二层叠部分670B中，将多个低折射率层20的折射率设为1.67。另外，在第三层叠部分670C中，多个低折射率层20的折射率在1.67到2.29之间变化。
而且，将第一最外侧高折射率层660B的折射率设为1.72，将第二最外侧高折射率层660C的折射率设为1.8。此外，在第一层叠部分670A中，多个高折射率层21的折射率在1.8到2.29之间变化。
在薄膜530中，叠层总数为44。该数是从基板18侧到最外侧层部分660的最外侧低折射率层660A的所有层的总数。设计波长为600nm。每层的光学厚度为所述设计波长的0.25倍。
这里，最外侧低折射率层660A和低折射率层20主要由氧化铝制成。
在该模拟中，薄膜530的各层中没有折射率色散。利用这些参数和条件的模拟的结果示于图31B中。
该吸收滤光片13-18具有阻带760和通带770A、770B。在阻带760中，所述中心波长基本上为610nm。另外，在阻带760中，其中透射率基本上为0％的带宽约为90nm。通带770A和770B允许不同于以上阻带的波长的光透过。
图32A和32B示出了其中没有设置最外侧层部分660的情形。与图32A相比较可以看出，根据该吸收滤光片13-18，即使最外侧层部分660与一诸如所述玻璃18的光学介质相接触，而不是与空气相接触，也可以获得与第十七实施例中相同的操作和效果。
注意，本发明的技术范围不限于上述多个实施例，并且可以在不脱离本发明的精神或范围的条件下对本发明进行各种修改。
例如，所述中心波长(λ)不限于600nm，并且通过根据所述激发光的波长和待检测的荧光的波长适当地改变λ的值，可以获得理想的光谱特性。
此外，所述基板的材料不限于玻璃，也可以使用塑料。