JP4643202B2 - 光学ローパスフィルタ - Google Patents
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Description
本発明は赤外線遮蔽膜（以下、遮蔽膜とする）を有する光学ローパスフィルタを技術分野とし、特に赤外線をカット（遮蔽）してリップルを抑止した遮蔽膜に関する。
（発明の背景）光学ローパスフィルタは撮像装置の例えばＣＣＤの手前に組み込まれて、色ボケ等を解消する。一般には、赤外線をカット（遮蔽）して短い波長の光のみを透過し、光学系における撮像色（読取色）への悪影響を防止する。赤外線をカットする遮蔽膜は、通常では、低屈折材及び高屈折材の光学薄膜を積層して形成される。
（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する光学ローパスフィルタの一部拡大断面図である。
光学ローパスフィルタは、水晶やガラス等からなる単板や積層板とした光学板１の例えば一主面に、赤外線をカットする遮蔽膜２を設けてなる。光学板１は赤外線（λ＝650nm以上）を含む全ての波長λの光を基本的に透過する。遮蔽膜２は赤外線領域である波長λが650〜1050nmの光を吸収して不透過帯域とする。これにより、可視光線である約400〜650nmを透過帯域とした第４図に示す分光特性を得る。
通常では、光学板１の表面に順番に設けられた第１及び第２積層膜４（ａｂ）から遮蔽膜２が形成される。第１及び第２積層膜４（ａｂ）は、いずれも高屈折材（Ｈ）と低屈折材（Ｌ）の透明とした光学薄膜３の例えば２０層以上を交互に積層してなる。これらは、第１及び第２積層膜４（ａｂ）を含めて、各光学薄膜３が蒸着等によって順次に形成される。低屈折材は例えばＳiＯ2、高屈折材はＴiＯ2からなる。
第１及び第２積層膜４（ａｂ）の光学薄膜３は光学膜厚をａ、ｂとする。一般には、第１積層膜４ａにおける光学薄膜３の光学膜厚ａを1.0〜1.3とし、第２積層膜の同光学膜厚ｂを1.40〜1.70とする。但し、光学膜厚は屈折率ｎと物理的厚みｄの乗算（ｎｄ）で表され、通常では設計波長λの光学膜厚λ／４を1.0として示される。
ここでの設計波長λは赤外線領域となる650nmであり、λ／４である162.5nmを１として各光学膜厚ａ、ｂが設定される。そして、第１積層膜４ａは例えば650〜870nmを不透過帯域として、第２積層膜は870〜1050nmを不透過帯域とする。これにより、前述した650〜1050nmの間を不透過帯域として赤外線を遮蔽（カット）する分光特性を得る。
光設計とシミュレーションソフトの上手な使い方、改訂版、オプトロニクス社編集部編、平成１５年５月１４日発行
光設計とシミュレーションソフトの上手な使い方、改訂版、オプトロニクス社編集部編、平成１５年５月１４日発行
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の光学ローパスフィルタでは、前第４図に示したように第１積層膜４ａと第２積層膜４ｂとの境界である870nmの領域で赤外線が充分に遮蔽されず、リップルが生ずる問題があった。そして、このリップルは前述のように撮像色に悪影響を及ぼす。
（発明の目的）本発明は、赤外線を遮蔽する不透過帯域中のリップルを抑制した分光特性の光学ローパスフィルタを提供することを目的とする。
本発明は、光学板と、前記光学板の表面に形成された赤外線遮断膜とを備え、前記赤外線遮断膜は、前記光学板の表面に積層されて、それぞれ光学膜厚をａとした高屈折材の光学薄膜及び低屈折材の光学薄膜を交互に重ねてなる第１積層膜と、前記第１積層膜に積層されて、それぞれ光学膜厚をｂとした高屈折材の光学薄膜及び低屈折材の光学薄膜を交互に重ねてなる第２積層膜と、を有する光学ローパスフィルタにおいて、前記第１積層膜と前記第２積層膜との間に、それぞれ光学膜厚をｃとした高屈折材の光学薄膜及び低屈折材の光学薄膜を重ねてなる第３積層膜とを介在させ、光学膜厚を「ｎ×ｄ／（λ／４）」（ただし、ｎは屈折率、ｄは物理的厚み、λは設計波長とする）で定義したとき、設計波長λは650nmであり、前記光学膜厚ａは1.0〜1.3、前記光学膜厚ｂは1.40〜1.70、前記光学膜厚ｃは1.301〜1.399である構成する。
このような構成であれば、光学膜厚をａ、ｂとした第１積層膜と第２積層膜との間に光学膜厚を両者の中間値であるｃとした第３積層膜を介在させたので、リップルを抑止できる。
本発明の請求項２に示したように、請求項１の前記第３積層膜は前記高屈折材及び低屈折材の光学薄膜からなる２層とする。
第１図は本発明の一実施例を説明するローパスフィルタの図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
ローパスフィルタは、前述したように光学板１の例えば一主面に、赤外線領域である波長λが650〜1050nmの光を吸収して不透過帯域とする遮蔽膜２を設けてなる。ここでは、遮蔽膜２は前述の高屈折材と低屈折材の光学薄膜３を交互に積み重ねた第１及び第２積層膜４（ａｂ）と、両者間に設けられた第３積層膜５とからなる。
第１積層膜４ａは前述同様に光学薄膜３の光学膜厚ａを1.0〜1.3とし、第２積層膜４ｂの同ｂを1.40〜1.70としてそれぞれ２０層以上とする。そして、第３積層膜５の光学膜厚ｃを両者の中間値である1.301〜1.399にする。ここでは、第３積層膜５は例えば光学膜厚ｃを1.33792（高屈折材、Ｈ）及び1.34445（低屈折材、Ｌ）とした光学薄膜３の２層とする。
このような構成であれば、第１積層膜４ａと第２積層膜４ｂとの間に、光学膜厚ｃが両者の中間値である第３積層膜５を設けたので、第２図に示したように前述の870nｍの領域に生じたリップルを抑止した分光特性を得ることができた。また、この例では、第３積層膜５は高屈折材（Ｈ）と低屈折材（Ｌ）からなる２層とするので、膜厚を最小にできる。
（他の事項）上記実施例では、第１積層膜４ａは光学膜厚ａを1.0〜1.3としたが、例えば光学板１との緩衝用とした0.1〜0.9程度の光学薄膜を両者間に介在させてもよい。同様に、第２積層膜４ｂは光学膜厚ａを1.40〜1.70としたが、例えば表面側である空気との緩衝用として0.1〜0.9程度の光学薄膜を設けてもよい。
また、第３積層膜５は高屈折材及び低屈折材からなる光学薄膜の２層としたが、これ以上として交互に積層してもよいことは勿論である。
１ 光学板、２ 遮蔽膜、３ 光学薄膜、４ａ 第１積層膜、４ｂ 第２積層膜、５ 第３積層膜。
Claims (2)
- 光学板と、前記光学板の表面に形成された赤外線遮断膜とを備え、
前記赤外線遮断膜は、前記光学板の表面に積層されて、それぞれ光学膜厚をａとした高屈折材の光学薄膜及び低屈折材の光学薄膜を交互に重ねてなる第１積層膜と、
前記第１積層膜に積層されて、それぞれ光学膜厚をｂとした高屈折材の光学薄膜及び低屈折材の光学薄膜を交互に重ねてなる第２積層膜と、を有する光学ローパスフィルタにおいて、
前記第１積層膜と前記第２積層膜との間に、それぞれ光学膜厚をｃとした高屈折材の光学薄膜及び低屈折材の光学薄膜を重ねてなる第３積層膜とを介在させ、
光学膜厚を「ｎ×ｄ／（λ／４）」（ただし、ｎは屈折率、ｄは物理的厚み、λは設計波長とする）で定義したとき、設計波長λは650nmであり、前記光学膜厚ａは1.0〜1.3、前記光学膜厚ｂは1.40〜1.70、前記光学膜厚ｃは1.301〜1.399であることを特徴とする光学ローパスフィルタ。 - 前記第３積層膜は前記高屈折材及び低屈折材の光学薄膜からなる２層である請求項１の光学ローパスフィルタ。
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