JPWO2019189039A1 - 光学フィルタ - Google Patents
光学フィルタ Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019189039A1 JPWO2019189039A1 JP2020510830A JP2020510830A JPWO2019189039A1 JP WO2019189039 A1 JPWO2019189039 A1 JP WO2019189039A1 JP 2020510830 A JP2020510830 A JP 2020510830A JP 2020510830 A JP2020510830 A JP 2020510830A JP WO2019189039 A1 JPWO2019189039 A1 JP WO2019189039A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film laminated
- wavelength
- laminated structure
- optical filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 179
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 230
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 114
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 73
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 149
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 51
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 33
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 33
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 14
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 12
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 5
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 5
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 5
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 4
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 4
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 4
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 4
- ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M thionine Chemical class [Cl-].C1=CC(N)=CC2=[S+]C3=CC(N)=CC=C3N=C21 ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000000869 ion-assisted deposition Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 2
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical class N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930192627 Naphthoquinone Natural products 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- RSAZYXZUJROYKR-UHFFFAOYSA-N indophenol Chemical class C1=CC(O)=CC=C1N=C1C=CC(=O)C=C1 RSAZYXZUJROYKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- LKKPNUDVOYAOBB-UHFFFAOYSA-N naphthalocyanine Chemical class N1C(N=C2C3=CC4=CC=CC=C4C=C3C(N=C3C4=CC5=CC=CC=C5C=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=C2C(C=CC=C2)=C2)C2=C1N=C1C2=CC3=CC=CC=C3C=C2C4=N1 LKKPNUDVOYAOBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFNLZVQOOSMTJK-KNVOCYPGSA-N norbornene Chemical compound C1[C@@H]2CC[C@H]1C=C2 JFNLZVQOOSMTJK-KNVOCYPGSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUONHKJOIZSQGR-UHFFFAOYSA-N oxophosphane Chemical compound P=O AUONHKJOIZSQGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005506 phthalide group Chemical class 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002685 polymerization catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
- B32B7/023—Optical properties
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/22—Absorbing filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/26—Reflecting filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/28—Interference filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
本発明は、透明基板（１０）と、それぞれ近赤外波長領域内の所定の波長範囲の光の透過を制限する、３つ以上の、薄膜積層構造体（１１）、（１２）、（１３）を備え、各々の薄膜積層構造体は透明基板（１０）のいずれか一方の表面上に積層され、３つ以上の薄膜積層構造体（１１）、（１２）、（１３）のうち少なくとも２つの薄膜積層構造体が透過を制限する波長範囲はそれぞれ異なっており、３つ以上の薄膜積層構造体（１１）、（１２）、（１３）によって透過が制限される波長範囲が連続しており、透明基板（１０）の同一の表面側に配置される薄膜積層構造体（１１）、（１３）が透過を制限する波長領域が不連続である光学フィルタ（１）に関する。
Description
本発明は、光学フィルタに関する。詳しくは、近赤外領域の波長の光の透過を制限する光学フィルタに関する。
近年、スマートフォン、ゲーム機本体やゲーム機のコントローラ等の機器に、環境光センサが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。環境光センサは、機器内部に設けられ、上記機器の筐体の窓部を通して取り入れられた、機器周囲の環境光を検出し、その検出結果によりディスプレイの輝度を制御する。
環境光センサは、検出した環境光における可視光の強度を測定する。そのため、環境光センサには、近赤外領域の光など、余計な波長成分をカットする近赤外線カットフィルタ等の光学フィルタが用いられている。
近赤外線カットフィルタは、固体撮像装置で用いられることが多く、例えば、基板上に、高屈折率膜と低屈折率膜とを所定の膜厚及び層数で積層した光学多層膜を形成して構成される。近赤外線カットフィルタに入射した光は、基板上の光学多層膜によって近赤外領域の波長の光がカットされ、可視光のみが透過される（例えば、特許文献２参照。）。
スマートフォンやゲーム機の薄型化の進展に伴い、環境光センサが設けられる機器筐体の厚さが非常に薄くなっている。そのため、筐体の窓部（開口部）から環境光センサまでの距離が短くなることで、環境光センサに対して、より広角度（高入射角）から光が入射されるようになった。
前述の光学多層膜は、入射角依存性がある。具体的には、光の入射角度が大きくなる（光学多層膜表面の法線方向に対する、入射する光の角度が大きくなる）と、光の透過特性が短波長側にシフトすることが知られている。また、光学多層膜を透過した光では、高入射角の光の可視光領域の透過率が部分的に下がるという現象も観測されていた。通常、固体撮像装置では、光の入射角度は０°から３５°程度までを配慮すればよい。しかしながら、前述のとおり環境光センサでは、高入射角の光に対して、所望の光学特性を備える必要があり、従来固体撮像装置で用いられる近赤外線カットフィルタと比較して、より高入射角においても所望の光学特性が得られる光学フィルタが求められており、種々の手法で光学特性の向上が図られている(例えば、特許文献３、４参照。）。
本発明は、広角度で入射した光に対しても、可視光透過率が高く、入射角依存性の低い光学フィルタの提供を目的とする。
本発明に係る光学フィルタは、透明基板と、それぞれ近赤外波長領域内の所定の波長範囲の光の透過を制限する、３つ以上の、薄膜積層構造体を備えた光学フィルタであって、各々の前記薄膜積層構造体は前記透明基板のいずれか一方の表面上に積層され、前記３つ以上の薄膜積層構造体のうち少なくとも２つの薄膜積層構造体は、透過を制限する波長範囲がそれぞれ異なっており、前記３つ以上の薄膜積層構造体によって透過が制限される波長範囲が連続しており、前記透明基板の少なくとも一方の同一の表面側に配置される前記薄膜積層構造体が透過を制限する波長領域が不連続である。
本発明の光学フィルタによれば、広角度で入射した光に対しても、可視光透過率が高く、入射角依存性を低くすることができる。そのため、環境用センサだけでなく、固体撮像装置用の光学フィルタとしても好適に用いることができる。
本発明の光学フィルタは、透明基板と、それぞれ近赤外波長領域内の所定の波長範囲の光の透過を制限する、３つ以上の、薄膜積層構造体を備え、各々の前記薄膜積層構造体は透明基板のいずれか一方の表面上に積層される。そして、３つ以上の薄膜積層構造体のうちの少なくとも２つの薄膜積層構造体は透過を制限する波長範囲がそれぞれ異なっており、かつ、３つ以上の薄膜積層構造体によって透過が制限される波長範囲が連続している。そして、透明基板の少なくとも一方の同一の表面側に配置される薄膜積層構造体による透過制限波長範囲が不連続である。
従来一般的な、透過を制限する光の波長範囲（以下「透過制限波長範囲」ともいう。）の広い薄膜積層構造体のみを使用した光学フィルタでは光の入射角が大きくなると、可視波長領域の所定の波長範囲において透過率が部分的に低下する現象（以下「反射リップル」という。）が起こり易くなる。他方、反射リップルを抑える一般的な手法は、透過制限波長範囲の狭い薄膜積層構造体を使用することであるが、これを適用すると近赤外波長領域の所定の波長範囲において透過率が部分的に上昇する現象（以下「透過リップル」という。）が発生するおそれがある。そのため、従来技術を用いた光学フィルタにおいては、可視波長帯域における反射リップルの抑制と近赤外波長領域の透過リップルの抑制とを両立させることは非常に難しい。
通常、光学フィルタの赤色領域の透過率の低下の原因としては、ガラスの吸収もしくは、入射角度変化による近赤外領域の透過制限波長範囲の短波長側へのシフトがほとんどである。その変化量は光学系のデザインに大きく影響されるため、予期しうる。これに対し、青色、緑色領域の透過率低下の原因は、近赤外波長領域の阻止帯を形成するショートパスフィルタの設計バランスのずれから生じる巨大な反射リップル発生が主原因であり、透過率変化量の予期が難しい。そして、緑色領域は画像処理上で多用される重要な領域であり、青色領域は元々の感受率が低い等の問題から、より高い光量が必要な領域である。そのため、青色、緑色領域のおける反射リップルの抑制（透過率の低下の抑制）された光学フィルタは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子、その他光センサ用途の光学フィルタとして好適に利用することができる。
本発明の光学フィルタにおいては、近赤外領域の波長の光の透過を、３つ以上の薄膜積層構造体によって制限するため、各々の透過制限波長範囲が狭い薄膜積層構造体を用いたとしても、近赤外波長領域の透過リップル及び可視波長領域の反射リップルが生じにくく、広角度の光の入射に対しても高い透過制限性能を維持することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１に示すように、第１の実施形態に係る光学フィルタ１は、透明基板１０と、３つの薄膜積層構造体１１、１２、１３を備えている。薄膜積層構造体１１、１２、１３は、各々、透明基板１０のいずれか一方の表面上に積層される。図１においては、透明基板１０の一方の表面１０ａ上に薄膜積層構造体１２が、他方の表面１０ｂ上に、薄膜積層構造体１１及び薄膜積層構造体１３が積層されている。なお、薄膜積層構造体１２は、透明基板１０のいずれの表面上に設けられてもよく、この場合、薄膜積層構造体１１及び薄膜積層構造体１３は、透明基板１０の薄膜積層構造体１２の設けられた面と反対側の面に設けられる。例えば、薄膜積層構造体１２が表面１０ｂ上に、薄膜積層構造体１１及び薄膜積層構造体１３が表面１０ａ上に積層されてもよい。
この薄膜積層構造体１１、１２、１３は、それぞれ、近赤外波長領域内の所定の波長範囲の光の透過を制限する。具体的には、薄膜積層構造体１１は、例えば、近赤外波長領域に含まれる第１の波長範囲の光の透過を制限する。同様に、薄膜積層構造体１２は、近赤外波長領域に含まれる第２の波長範囲を、薄膜積層構造体１３は、近赤外波長領域に含まれる第３の波長範囲の光の透過を、それぞれ制限する。なお、本発明で用いられる各薄膜積層構造体は、近赤外波長領域内の光の透過が制限される波長範囲が連続していることが好ましい。言い換えると、各薄膜積層構造体は、近赤外波長領域内において、一つの光透過制限波長範囲を有する（光透過制限波長範囲が二つ以上に分かれていない）ことが好ましい。
薄膜積層構造体１１、１２、１３が透過を制限する波長範囲は互いに異なっている。例えば、第１の波長範囲は、近赤外線波長領域を３つの範囲に分けたときの、最も短波長側の範囲を含む波長範囲であり、第３の波長範囲は、最も長波長側の範囲を含む波長範囲である。第２の波長範囲は、第１の波長範囲と、第３の波長範囲の中間の範囲を含む波長範囲である。この場合、第１の波長範囲、第２の波長範囲、第３の波長範囲の中心波長は、短波長側から長波長側に、第１の波長範囲の中心波長、第２の波長範囲の中心波長、第３の波長範囲の中心波長の順、もしくは、長波長側から短波長側に、第１の波長範囲の中心波長、第２の波長範囲の中心波長、第３の波長範囲の中心波長の順に位置することが好ましい。
また、図１において、薄膜積層構造体１１、１３は、ガラス基板側から薄膜積層構造体１１、薄膜積層構造体１３の順で配置されるが、薄膜積層構造体１３、薄膜積層構造体１１の順で配置されてもよい。また、薄膜積層構造体１２の主要部分は薄膜積層構造体１１、薄膜積層構造体１３が配置される面とは異なる面に配置されることが必要である。つまり、光学フィルタ１が透過を制限する光の阻止量のほとんどは薄膜積層構造体１１、薄膜積層構造体１３が配置される面とは反対側の薄膜積層構造体１２が作り出すことが好ましい。なお、上記各薄膜積層構造体とは別に、例えば紫外波長領域の光の透過を制限する薄膜積層構造体を設けてもよい。紫外波長領域の光の透過を制限るための薄膜積層構造体は、薄膜積層構造体１１、１２、１３と透過制限波長範囲が連続していないため、透過制限波長範囲同士が重なりあう部分に発生しやすい透過リップルの影響がないからである。
なお、本実施形態の光学フィルタにおいて、「光の透過を制限する」とは、所定の波長の光に関し、入射角０度（垂直入射）で入射した場合の光の透過率が５％未満であることをいう。また、「透過制限波長範囲が不連続」とは、透過リップルによって透過制限波長範囲が分断されることを言い、この透過リップルの程度が透過率５％以上の大きさとなった状態をいう。
薄膜積層構造体１１、１２、１３によって透過を制限する波長範囲は、連続している。すなわち、第１の波長範囲、第２の波長範囲、第３の波長範囲を重ね合わせた範囲は、近赤外線波長領域の所定領域のすべてを含む。
薄膜積層構造体１２と、薄膜積層構造体１３は、後述する斜入射の反射リップルが小さい特徴を持つ薄膜積層構造体とすることが好ましく、特に薄膜積層構造体１２は薄膜積層構造体１３よりも全ての薄膜の平均屈折率が高く、入射光の斜入射依存による波長シフト量が小さいものであることが好ましい。
これらの特徴を持つ薄膜積層構造体は、透過制限波長範囲の幅が通常のものより狭いことが多いが、斜入射の反射リップルが根本的に小さいことにより、薄膜積層構造体の層数を増やした場合の斜入射の反射リップル増大の問題が少なく、透過制限波長範囲を形成しやすい。さらに、薄膜積層構造体１２がその他とは別の面に配置されるため、薄膜積層構造体同士の重ね合わせによって発生する透過リップルの問題が起きにくい。
また、薄膜積層構造体１２は、斜入射時の波長シフト量が非常に小さいものとすることで、広角において安定して特定波長域における透過制限性能を維持できる。そして、薄膜積層構造体１３の斜入射時の波長シフト量が薄膜積層構造体１２の斜入射時の波長シフト量よりも十分に大きい場合、入射角度が大きいと薄膜積層構造体１３における透過制限波長範囲が、薄膜積層構造体１２が受け持っていた波長帯に移動してくる。それによりそれぞれの薄膜積層構造体が形成する透過制限波長範囲が常に重複することとなり、波長８００〜１０００ｎｍにおける光の阻止性能を維持しやすく好ましい。また、薄膜積層構造体１２が受け持つ入射角度０度の波長範囲内のもっとも透過率が低い波長において、本発明が構成する光学フィルタの透過率が０．０５％以下であることが好ましい。
本発明において、光の透過率は、分光光度計、例えば、日立ハイテクサイエンス製分光光度計Ｕ４１００を用いて測定できる。また、特に指定しない場合、光の透過率とは、入射角が０°における透過率をいうものである。
なお、上記では、３つの薄膜積層構造体１１、１２、１３を有する光学フィルタ１について説明したが、薄膜積層構造体の数は４つ以上であってもよい。薄膜積層構造体が４つ以上の場合、透過を制限する波長範囲の中心波長が、薄膜積層構造体１１、１２、１３の中心波長よりも長波長側にある薄膜積層構造体を付加的に設けることができる。すなわち、薄膜積層構造体が４つ以上の場合、前述の３つの薄膜積層構造体１１、１２、１３は、透過を制限する波長範囲の中心波長が最も短波長側にある薄膜積層構造体、２番目に短波長側にある薄膜積層構造、及び３番目に短波長側にある薄膜積層構造体である。薄膜積層構造体の数は３つ以上７つ以下が好ましく、４つ以上６つ以下であることが特に好ましい。実施形態の光学フィルタが４つ以上の薄膜積層構造体を有する場合にも、透明基板の同一の表面上に積層される薄膜積層構造体の透過制限波長は連続しないように、薄膜積層構造体が配置される。例えば、透過制限波長範囲の中心波長が短いものから順に４つの薄膜積層構造体について、透明基板１０の両表面に交互に積層することができる。或いは、近赤外領域の波長の光の透過を制限する波長範囲の中心波長が２番目に短波長側にある薄膜積層構造体がそれ以外の薄膜積層構造体とは異なる表面に積層されてもよい。このようにすることで、可視波長帯域の反射リップルを抑制することができる。
次に、本実施形態の光学フィルタ１が有する各構成について説明する。
薄膜積層構造体１１、１２、１３は、例えば、誘電体多層膜によって、所望の波長範囲の透過を制限するように構成される。誘電体多層膜は、低屈折率の誘電体膜（低屈折率膜）、中屈折率の誘電体膜（中屈折率膜）及び高屈折率の誘電体膜（高屈折率膜）から選択して交互に積層することで得られる光学的機能を有する膜である。設計により、光の干渉を利用して特定の波長領域の光の透過や、光の透過制限を制御する機能を発現させることができる。なお、低屈折率、高屈折率、中屈折率とは、隣接する層の屈折率に対して高い屈折率と低い屈折率、またその中間の屈折率を有することを意味する。
本発明の光学フィルタにおいて、斜入射の反射リップルを低減できる薄膜積層構造体としては、以下の構成の光学多層膜（近赤外線カットフィルタ）を好適に用いることができる。
波長５００ｎｍにおける屈折率が２．０以上である高屈折率膜と、波長５００ｎｍにおける屈折率が１．６以上で前記高屈折率膜の屈折率未満である中屈折率膜と、波長５００ｎｍにおける屈折率が１．６未満である低屈折率膜とを備え、前記高屈折率膜をＨ、前記中屈折率膜をＭ、前記低屈折率膜をＬとしたとき、（ＬＭＨＭＬ）＾ｎ（ｎは１以上の自然数）の繰り返しで表される繰り返し積層構造を有し、４００〜７００ｎｍの波長範囲に平均透過率が８５％以上となる透過帯と、７５０〜１１００ｎｍの波長範囲において平均透過率が５％未満の領域の幅が１００〜２８０ｎｍである阻止帯とを有し、前記光学多層膜の前記高屈折率膜のＱＷＯＴ（Ｑｕａｔｅｒ−ｗａｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）をＴＨ、前記中屈折率膜のＱＷＯＴをＴＭ、前記低屈折率膜のＱＷＯＴをＴＬとした場合、前記中屈折率膜の屈折率が前記高屈折率膜の屈折率と前記低屈折率膜の屈折率との中間値以上の場合、前記光学多層膜は、垂直入射条件での分光特性で４００〜７００ｎｍの波長範囲内に透過率が局所的に５％以上低下する箇所が存在しない２ＴＬ／（ＴＨ＋２ＴＭ）の最大値を１００％、最小値を０％と設定した場合、２ＴＬ／（ＴＨ＋２ＴＭ）が１００％〜７０％の範囲内であり、前記中屈折率膜の屈折率が前記高屈折率膜の屈折率と前記低屈折率膜の屈折率との中間値未満の場合、前記光学多層膜は、垂直入射条件での分光特性で４００〜７００ｎｍの波長範囲内に透過率が局所的に５％以上低下する箇所が存在しない（２ＴＬ＋２ＴＭ）／ＴＨの最大値を１００％、最小値を０％と設定した場合、（２ＴＬ＋２ＴＭ）／ＴＨが１００％〜７０％の範囲内となるように、前記高屈折率膜、前記中屈折率膜及び前記低屈折率膜を積層した近赤外線カットフィルタである。これについては、特許文献３に詳細に記載されている。
また、光学多層膜は、波長５００ｎｍにおける屈折率が１．８以上２．２３以下の中屈折率膜と、波長５００ｎｍにおける屈折率が１．４５以上１．４９以下の低屈折率膜とが交互に積層されてなり、前記中屈折率膜と前記低屈折率膜の組み合わせ単位を５以上３５以下の数で有し、前記光学多層膜に０°で入射した光が透過の制限される波長範囲の幅を１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下とした近赤外線カットフィルタである。これについては、本出願人が特願２０１７−２５３４６８号に詳細に記載した。ただし、光学多層膜に０°で入射した光が透過の制限される波長範囲は、これに記載された範囲に限らない。
また、光学多層膜は、波長５００ｎｍにおける屈折率が２．０以上の高屈折率膜と、１．６以下の低屈折率膜とから構成され、前記光学多層膜は、高屈折率膜の波長５００ｎｍにおけるＱＷＯＴをＱＨ、低屈折率膜の波長５００ｎｍにおけるＱＷＯＴをＱＬとしたときに、（ａｎＱＨ、ｂｎＱＬ、ｃｎＱＨ、ｄｎＱＬ）の基本単位がｎ個積層された繰り返し構造（ここで、ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎは、各基本単位における膜の物理膜厚がＱＷＯＴの何倍であるかを示す係数であり、またｎは１以上の自然数を表す。）を有する近赤外線カットフィルタである。これについて、特許文献４に詳細に記載されている。ただし、紫外線カットの特性は必須構成ではないので、前記係数は限定されない。
また、他の態様として、高屈折率膜の構成材料は、屈折率が２以上である材料が好ましく、２．２〜２．７がより好ましい。このような構成材料としては、例えば、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５（屈折率：２．３８）、Ｔａ２Ｏ５、又はこれらの複合酸化物等が挙げられる。
このとき、中屈折率膜の構成材料は、例えば屈折率が１．６を超え、２未満であることが好ましく、１．６２〜１．９２がより好ましい。このような構成材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３（屈折率：１．８１）、又はこれらの複合酸化物、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２の混合物膜（屈折率：１．６７）等が挙げられる。また、中屈折率膜は、高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせた等価膜で代用してもよい。
低屈折率膜の構成材料は、例えば屈折率が１．３以上１．６以下であることが好ましい。このような構成材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＮｙ、ＭｇＦ２などが挙げられる
誘電体多層膜（薄膜積層構造体）は、異なる屈折率の薄膜を交互に積層して構成される場合、その層数は、誘電体多層膜の有する光学特性によるが、薄膜の合計積層数として５０〜１５０層が好ましい。合計積層数が５０層未満であると、波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍの阻止性能が十分とならないおそれがある。また、合計積層数が１５０層を超えると、光学フィルタの製作時のタクトタイムが長くなり、誘電体多層膜に起因する光学フィルタの反りなどが発生するため好ましくない。
誘電体多層膜（薄膜積層構造体）の膜厚としては、上記好ましい積層数を満たした上で、光学フィルタ１の薄型化の観点からは、薄い方が好ましい。しかしながら、所望の光学特性を得るには、５μｍ以上であることが好ましい。また、誘電体多層膜に起因する光学フィルタの反りなどを考慮し、１５μｍ以下であることが好ましい。
また、３つの薄膜積層構造体を備える光学フィルタ１においては、透明基板１０の両表面に配置される薄膜積層構造体の合計膜厚が互いにできるだけ近いほうが好ましい。環境光センサに用いられる光学フィルタ１では、光学フィルタ１が極めて薄く形成されるため、透明基板１０も極めて薄い。そのため、透明基板１０の両表面の薄膜積層構造体の物理膜厚が大きく異なると、光学フィルタ１において、物理膜厚の小さい薄膜積層構造側に凸状の反りが生じることがあるためである。
したがって、３つの薄膜積層構造体を備える光学フィルタ１においては、３つの薄膜積層構造体のうち、透過制限波長範囲が２番目に短波長側に位置し、透明基板１０の表面に単独で積層される薄膜積層構造体１２の物理膜厚を、その他の２つの薄膜積層構造体１１、１３よりも大きくすることが好ましい。すなわち、３つの薄膜積層構造体１１、１２、１３の透過制限波長範囲の中心波長のうち２番目に短波長側に位置する中心波長を有する薄膜積層構造体１２の物理膜厚が、それ以外の２つの薄膜積層構造体１１及び薄膜積層構造体１３の物理膜厚よりも厚いことが好ましい。これにより、透明基板１０に積層された際の、透明基板１０の両表面での薄膜積層構造体全体の厚さの差を小さくして、光学フィルタ１の反りを抑制することができる。
誘電体多層膜（薄膜積層構造体）は、その形成にあたっては、例えば、ＩＡＤ（Ｉｏｎ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法等の乾式成膜プロセスや、スプレー法、ディップ法等の湿式成膜プロセス等を使用できる。
透明基板１０は、可視光を透過する材料である。例えば、ガラス、ガラスセラミックス、水晶、サファイア等の結晶、樹脂（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等）等が挙げられる。
透明基板１０は、近赤外領域の波長の光を吸収する性質を有することが好ましい。例えば、本発明の光学フィルタ１を固体撮像装置用の近赤外線カットフィルタとして用いる場合、透明基板１０が近赤外波長域の光を吸収する性質を有することで、人の視感度特性に近い色補正が可能となる。薄膜積層構造体１１、１２、１３により、入射角依存性の低い分光特性が得られるため、近赤外領域の波長の光を吸収する性質を有する透明基板１０に上記薄膜積層構造体を設けることで、近赤外領域の波長の光の透過を制限する優れた分光特性が得られる。そのため、固体撮像装置用の近赤外線カットフィルタとして良好な特性を有する光学フィルタ１を得ることが可能となる。
近赤外領域の波長の光を吸収する性質を有する透明基板１０は、可視光領域の光を透過し、近赤外領域の光を吸収する能力を有するガラス、例えば、ＣｕＯ含有フツリン酸塩ガラス又はＣｕＯ含有リン酸塩ガラス（以下、これらをまとめて「ＣｕＯ含有ガラス」ともいう。）で構成されることが好ましい。
透明基板１０は、ＣｕＯ含有ガラスで構成されることで、可視光に対し高い透過率を有するとともに、近赤外領域の波長の光に対して高い透過制限性を有する。なお、「リン酸塩ガラス」には、ガラスの骨格の一部がＳｉＯ２で構成されるケイリン酸塩ガラスも含まれる。
ＣｕＯ含有ガラス基板は、波長４００〜４５０ｎｍの光の吸収は僅かで、波長７７５〜９００ｎｍの光に対する波長４００〜４５０ｎｍの光の吸収率比が低い特徴がある。その結果、ＣｕＯ含有ガラス基板は、波長７７５〜９００ｎｍの光の透過を、吸収により十分制限するようにＣｕＯ含有量を増やして吸収率を高くしても、可視光の顕著な透過率低下とならないため有用である。
近赤外領域の波長の光を吸収する性質を有する透明基板１０としては、ＣｕＯ含有ガラス以外の材料として、透明樹脂中に、近赤外領域のうち特定の範囲の波長の光を吸収する近赤外線吸収色素を含有した近赤外線吸収基板も挙げられる。
また、光学フィルタの近赤外光の吸収性能を高めるために、透明基板１０の表面に、上記近赤外線吸収基板と同様の材料を用いて、近赤外線吸収色素及び透明樹脂を含む近赤外線吸収層を形成してもよい。この場合、近赤外線吸収層は、透明基板１０と、薄膜積層構造体１１又は薄膜積層構造体１２の間に形成される。また、近赤外線吸収層は透明基板１０の少なくとも一方の表面に形成されればよい。
近赤外線吸収色素としては、可視光領域の光を透過し、近赤外領域の光を吸収する能力を有する近赤外線吸収色素であれば特に制限されない。なお、本発明における色素は顔料、すなわち分子が凝集した状態でもよい。
近赤外線吸収色素としては、シアニン系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、ジチオール金属錯体系化合物、ジイモニウム系化合物、ポリメチン系化合物、フタリド化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、インドフェノール系化合物、スクアリリウム系化合物等が挙げられる。
これらの中ではスクアリリウム系化合物、シアニン系化合物及びフタロシアニン系化合物がより好ましく、スクアリリウム系化合物が特に好ましい。スクアリリウム系化合物からなる近赤外線吸収色素は、その吸収スペクトルにおいて、可視光の吸収が少なく、保存安定性及び光に対する安定性が高いため好ましい。シアニン系化合物からなる近赤外線吸収色素は、その吸収スペクトルにおいて、可視光の吸収が少なく、近赤外線領域のうち、長波長側で光の吸収率が高いため好ましい。また、シアニン系化合物は低コストであって、塩形成することにより長期の安定性も確保できることが知られている。フタロシアニン系化合物からなる近赤外線吸収色素は、耐熱性や耐候性に優れるため好ましい。
近赤外線吸収色素としては、上記した化合物のうち１種を単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
透明樹脂としては、屈折率が、１．４５以上の透明樹脂が好ましい。屈折率は１．５以上がより好ましく、１．６以上が特に好ましい。透明樹脂の屈折率の上限は特にないが、入手のしやすさ等から１．７２程度が好ましい。なお、本明細書において屈折率とは、特に断りのない限り、波長５００ｎｍでの屈折率をいう。
透明樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エン・チオール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリパラフェニレン樹脂、ポリアリーレンエーテルフォスフィンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、及びポリエステル樹脂が挙げられる。透明樹脂としては、これらの樹脂から１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
上記の中でも、近赤外線吸収色素の透明樹脂に対する溶解性の観点から、透明樹脂は、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エン・チオール樹脂、エポキシ樹脂、及び環状オレフィン樹脂から選ばれる１種以上が好ましい。さらに、透明樹脂は、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、及び環状オレフィン樹脂から選ばれる１種以上がより好ましい。ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等が好ましい。
近赤外線吸収層は、例えば、近赤外線吸収色素及び、透明樹脂又は透明樹脂の原料成分、さらに任意に紫外線吸収体を溶媒又は分散媒に、溶解させ又は分散させて調製した塗工液を、透明基板１０上に塗工し、乾燥させ、さらに必要に応じて硬化させて製造できる。
近赤外線吸収層は、近赤外線吸収色素及び透明樹脂、任意成分の紫外線吸収体以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じてその他の任意成分を含有してもよい。その他の任意成分として、具体的には、近赤外線ないし赤外線吸収剤、色調補正色素、紫外線吸収剤、レベリング剤、帯電防止剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、分散剤、難燃剤、滑剤、可塑剤等が挙げられる。また、後述する近赤外線吸収層を形成する際に用いる塗工液に添加する成分、例えば、シランカップリング剤、熱もしくは光重合開始剤、重合触媒に由来する成分等が挙げられる。
近赤外線吸収層の膜厚は、使用する装置内の配置スペースや要求される吸収特性等に応じて適宜定められる。上記膜厚は、０．１〜１００μｍが好ましい。膜厚が０．１μｍ未満では、近赤外線吸収能を十分に発現できないおそれがある。また、膜厚が１００μｍ超では膜の平坦性が低下し、吸収率のバラツキが生じるおそれがある。膜厚は、０．５〜５０μｍがより好ましい。この範囲にあれば、十分な近赤外線吸収能と膜厚の平坦性を両立できる。
以上説明した本発明の光学フィルタによれば、透明基板の表面に、透過制限波長範囲の異なる３つ以上の薄膜積層構造体が、同一の表面上における透過制限波長範囲が連続しないように積層されることで、広角度で入射した光に対しても、可視光透過率が高く、近赤外域の阻止性能も高い分光特性を得ることができる。
本発明の光学フィルタは、近赤外波長領域、例えば、波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍの光に対する透過率が１％以下であることが好ましい。また、波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍにおいて光の透過率が０．０５％未満である波長範囲を１００ｎｍ以上とする阻止性能を持つことが好ましい。また、本発明の光学フィルタによれば、入射角が０〜５０°の光を透過する波長範囲の光学多層膜に起因する透過率の低下を大幅に低減することができる。この特徴により、近赤外線照射光が多用されるような環境下においてもフレアやゴーストなどが少ない画像を提供可能な、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子、その他の光センサ用途の光学フィルタとして好適に利用することができる。
本発明の光学フィルタは、可視光領域内、特に波長４３０ｎｍ〜５６０ｎｍの青色、緑色の領域における透過率の低下を、光の入射角が０〜５０°の広角の範囲内で効果的に抑制できる。そのため、光の入射角の広い範囲で、前記波長範囲における平均透過率を８５％以上とすることができる。
また、本発明の光学フィルタにおいて、近赤外線吸収性を有する透明基板を用いるか、透明基板の表面に近赤外線吸収層を設けることで、近赤外波長範囲の光の透過を確実に制限することができ、人の視感度特性に近い色補正が可能となる、より優れた光学特性を有する光学フィルタを得ることができる。
（実施例１）
本実施例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、透明基板（近赤外線吸収ガラス、板厚０．３ｍｍ、商品名：ＮＦ−５０Ｔ、ＡＧＣテクノグラス社製）と、透明基板の一方の面及び他方の面に設けられた合計５つの薄膜積層構造体とを備える。この薄膜積層構造体は、それぞれ、上記透明基板表面側から、高屈折率膜と低屈折率膜とを順に積層した構造である。
本実施例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、透明基板（近赤外線吸収ガラス、板厚０．３ｍｍ、商品名：ＮＦ−５０Ｔ、ＡＧＣテクノグラス社製）と、透明基板の一方の面及び他方の面に設けられた合計５つの薄膜積層構造体とを備える。この薄膜積層構造体は、それぞれ、上記透明基板表面側から、高屈折率膜と低屈折率膜とを順に積層した構造である。
透明基板の一方の面には４つの薄膜積層構造体が配置される。４つの薄膜積層構造体は、４つの合計で３２層、物理膜厚３７９６．９８ｎｍの、高屈折率膜（酸化チタン（ＴｉＯ２））と低屈折率膜（酸化珪素（ＳｉＯ２））の繰り返し積層構造（第１−１の薄膜積層構造体）である。すなわち、透明基板の一方の面には４つの薄膜積層構造体からなる第１−１の薄膜積層構造体を有している。
透明基板の他方の面には、１つの薄膜積層構造体が配置される。この薄膜積層構造体は、高屈折率膜（酸化チタン（ＴｉＯ２））と、低屈折率膜（酸化珪素（ＳｉＯ２））の合計５２層、物理膜厚３０９３．２３ｎｍの繰り返し積層構造である（第１−２の薄膜積層構造体）。
上記の光学フィルタの透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体（第１−１の薄膜積層構造体）の構成を表１に示す。また、光学フィルタの透明基板の他方の面に設けられた薄膜積層構造体（第１−２の薄膜積層構造体）の構成を表２に示す。表１及び表２において、膜層数は透明基板側からの層の序数であり、膜厚は物理膜厚を示す。
この光学フィルタについて、入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、光学薄膜シミュレーションソフト（ＴＦＣａｌｃ、Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ社製）を用いて検証した。結果を図２、図３（波長８５０ｎｍ〜１０５０ｎｍの領域における拡大図）に示す。
また、透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体（第１−１の薄膜積層構造体）のみ（透明基板による光の吸収の影響を除く）の入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、上記光学薄膜シミュレーションソフトを用いて検証した。結果を図４に示す。また、透明基板の他方の面に設けられた薄膜積層構造体（第１−２の薄膜積層構造体）のみ（透明基板による光の吸収の影響を除く）の入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、上記光学薄膜シミュレーションソフトを用いて検証した。結果を図５に示す。
図４に示されるように、本発明の実施例１の光学フィルタでは、透明基板の同一の表面側に配置される薄膜積層構造体の光学特性において、０°入射において波長９７０ｎｍ、１０７０ｎｍ、１１９０ｎｍ付近に透過率が５％以上の部分を有しており、当該薄膜積層構造体が透過を制限する波長領域が不連続である。そして、特定の近赤外領域の透過を制限する薄膜積層構造体のみを他方の面に形成しているため、当該他方の面の薄膜積層構造体の透過制限波長範囲の幅は狭いものの、光の入射角が大きくなったとしても可視領域に反射リップルが発生しがたい薄膜積層構造体を設けることができる。
（実施例２）
本実施例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、実施例１にて用いたものと同様の透明基板と、透明基板の一方の面及び他方の面に設けられた薄膜積層構造体とを備える。この薄膜積層構造体は、それぞれ、上記透明基板表面側から、異なる屈折率の膜を順に積層した構造である。
本実施例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、実施例１にて用いたものと同様の透明基板と、透明基板の一方の面及び他方の面に設けられた薄膜積層構造体とを備える。この薄膜積層構造体は、それぞれ、上記透明基板表面側から、異なる屈折率の膜を順に積層した構造である。
透明基板の一方の面には２つの薄膜積層構造体が配置される。２つの薄膜積層構造体は、合計５０層、物理膜厚５９３０．１１ｎｍである。２つの薄膜積層構造体は、透明基板側の上に設けられた、高屈折率膜（酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２））と低屈折率膜（酸化珪素（ＳｉＯ２））との合計３０層の繰り返し積層構造（第２−１の薄膜積層構造体）及び第２−１の薄膜積層構造体の上（空気側）に設けられた、高屈折率膜（酸化チタン（ＴｉＯ２））と中屈折率膜（酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３））との合計２０層の繰り返し積層構造（第２−２の薄膜積層構造体）とからなる。
透明基板の他方の面には、１つの薄膜積層構造体が配置される。この薄膜積層構造体は、高屈折率膜（酸化チタン（ＴｉＯ２））と、低屈折率膜（酸化珪素（ＳｉＯ２））の合計６０層、物理膜厚３５７０．７７ｎｍの繰り返し積層構造である（第２−３の薄膜積層構造体）。
上記の光学フィルタの透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体（第２−１の薄膜積層構造体及び第２−２の薄膜積層構造体）の構成を表３に示す。また、光学フィルタの透明基板の他方の面に設けられた薄膜積層構造体（第２−３の薄膜積層構造体）の構成を表４に示す。表３及び表４において、膜層数は透明基板側からの層の序数であり、膜厚は物理膜厚を示す。
この光学フィルタについて、入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、光学薄膜シミュレーションソフト（ＴＦＣａｌｃ、Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ社製）を用いて検証した。結果を図６、図７（波長８５０ｎｍ〜１０５０ｎｍの領域における拡大図）に示す。
また、透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体（第２−１の薄膜積層構造体及び第２−２の薄膜積層構造体））のみ（透明基板による光の吸収の影響を除く）の入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、上記光学薄膜シミュレーションソフトを用いて検証した。結果を図８に示す。また、透明基板の他方の面に設けられた薄膜積層構造体（第２−３の薄膜積層構造体）のみ（透明基板による光の吸収の影響を除く）の入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、上記光学薄膜シミュレーションソフトを用いて検証した。結果を図９に示す。
（実施例３）
本実施例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、実施例１にて用いたものと同様の透明基板と、透明基板の一方の面及び他方の面に設けられた薄膜積層構造体とを備える。この薄膜積層構造体は、それぞれ、上記透明基板表面側から、異なる屈折率の膜を順に積層した構造である。
本実施例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、実施例１にて用いたものと同様の透明基板と、透明基板の一方の面及び他方の面に設けられた薄膜積層構造体とを備える。この薄膜積層構造体は、それぞれ、上記透明基板表面側から、異なる屈折率の膜を順に積層した構造である。
透明基板の一方の面には２つの薄膜積層構造体が配置される。２つの薄膜積層構造体は、合計４４層、物理膜厚５７３８．５７ｎｍである。２つの薄膜積層構造体は、透明基板側の上に設けられた、高屈折率膜（酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２））と低屈折率膜（酸化珪素（ＳｉＯ２））との合計１６層の繰り返し積層構造（第３−１の薄膜積層構造体）及び第３−１の薄膜積層構造体の上（空気側）に設けられた、高屈折率膜（酸化チタン（ＴｉＯ２））と中屈折率膜（酸化珪素（ＳｉＯ２））との合計２８層の繰り返し積層構造（第３−２の薄膜積層構造体）とからなる。
透明基板の他方の面には、１つの薄膜積層構造体が配置される。この薄膜積層構造体は、高屈折率膜（酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２））と、低屈折率膜（酸化珪素（ＳｉＯ２））の合計３０層、物理膜厚３６５６．７５ｎｍの繰り返し積層構造である（第３−３の薄膜積層構造体）。
上記の光学フィルタの透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体（第３−１の薄膜積層構造体及び第３−２の薄膜積層構造体）の構成を表５に示す。また、光学フィルタの透明基板の他方の面に設けられた薄膜積層構造体（第３−３の薄膜積層構造体）の構成を表６に示す。表５及び表６において、膜層数は透明基板側からの層の序数であり、膜厚は物理膜厚を示す。
この光学フィルタについて、入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、光学薄膜シミュレーションソフト（ＴＦＣａｌｃ、Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ社製）を用いて検証した。結果を図１０、図１１（波長８５０ｎｍ〜１０５０ｎｍの領域における拡大図）に示す。
また、透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体（第３−１の薄膜積層構造体及び第３−２の薄膜積層構造体）のみ（透明基板による光の吸収の影響を除く）の入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、光学薄膜シミュレーションソフトを用いて検証した。結果を図１２に示す。また、透明基板の他方の面に設けられた薄膜積層構造体（第３−３の薄膜積層構造体）のみ（透明基板による光の吸収の影響を除く）の入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、光学薄膜シミュレーションソフトを用いて検証した。結果を図１３に示す。
（比較例１）
本比較例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、実施例１にて用いたものと同様の透明基板を備える。透明基板の一方の面のみに複数の薄膜積層構造体と備える。この薄膜積層構造体は、上記透明基板表面側から、高屈折率膜と低屈折率膜とを順に積層した構造である。
本比較例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、実施例１にて用いたものと同様の透明基板を備える。透明基板の一方の面のみに複数の薄膜積層構造体と備える。この薄膜積層構造体は、上記透明基板表面側から、高屈折率膜と低屈折率膜とを順に積層した構造である。
透明基板の一方の面には、５つの薄膜積層構造体が配置される。この薄膜積層構造体は、いずれも高屈折率膜（酸化チタン（ＴｉＯ２））と低屈折率膜（酸化珪素（ＳｉＯ２））の合計４０層、物理膜厚５１５１．５８ｎｍの繰り返し積層構造である。すなわち、透明基板の一方の面には同様の構成の５つの薄膜積層構造体が積層されている。
透明基板の他方の面に設けられた光学多層膜は反射防止膜である。この光学多層膜は、それぞれ高屈折率膜が酸化チタン（ＴｉＯ２）、低屈折率膜が酸化珪素（ＳｉＯ２）であり、それらの合計６層、物理膜厚２３７．５８ｎｍの繰り返し積層構造である。
上記の光学フィルタの透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体の構成を表３に示す。また、光学フィルタの透明基板の他方の面に設けられた光学多層膜の構成を表４に示す。表７及び表８において、膜層数は透明基板側からの層の序数であり、膜厚は物理膜厚を示す。
この光学フィルタについて、入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、光学薄膜シミュレーションソフト（ＴＦＣａｌｃ、Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ社製）を用いて検証した。結果を図１４、図１５（波長８５０ｎｍ〜１０５０ｎｍの領域における拡大図）に示す。また、透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体のみ（透明基板による光の吸収の影響を除く）の入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、上記光学薄膜シミュレーションソフトを用いて検証した。結果を図１６に示す。また、透明基板の他方の面に設けられた光学多層膜のみ（透明基板による光の吸収の影響を除く）の入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、上記光学薄膜シミュレーションソフトを用いて検証した。結果を図１７に示す。
（比較例２）
本比較例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、実施例１にて用いたものと同様の透明基板を備え、透明基板の一方の面のみに薄膜積層構造体を備える。この薄膜積層構造体は、上記透明基板表面側から、高屈折率膜と低屈折率膜とを順に積層した構造である。
本比較例に係る光学フィルタ（近赤外線カットフィルタ）は、実施例１にて用いたものと同様の透明基板を備え、透明基板の一方の面のみに薄膜積層構造体を備える。この薄膜積層構造体は、上記透明基板表面側から、高屈折率膜と低屈折率膜とを順に積層した構造である。
透明基板の一方の面には、５つの薄膜積層構造体が配置される。５つの薄膜積層構造体は、いずれも、中屈折率膜（酸化ジルコニウムチタン（ＺｒＯ２））、低屈折率膜（酸化珪素（ＳｉＯ２））及び高屈折率膜（酸化チタン（ＴｉＯ２））で構成される合計５６層、物理膜厚７６４７．１１ｎｍの繰り返し積層構造である（第３の薄膜積層構造体）。そしてこの第３の薄膜積層構造体において、第１層から第２０層までは、透明基板側から上記中屈折率膜と低屈折率膜を交互に積層した繰り返し積層構造であり、第２１層から第５６層までは、高屈折率膜と低屈折率膜を交互に積層した繰り返し積層構造である。すなわちこの光学フィルタは、透明基板の一方の面に、５つの薄膜積層構造体を有する。
透明基板の他方の面に設けられた光学多層膜は反射防止膜である。この光学多層膜は、比較例１にて用いたものと同様の光学多層膜である。そのため、膜構成、分光特性の説明は省略する。
上記の光学フィルタの透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体（第３の薄膜積層構造体）の構成を表９に示す。表９において、膜層数は透明基板側からの層の序数であり、膜厚は物理膜厚を示す。この光学フィルタについて、入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、光学薄膜シミュレーションソフト（ＴＦＣａｌｃ、Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ社製）を用いて検証した。結果を図１８、図１９（波長８５０ｎｍ〜１０５０ｎｍの領域における拡大図）に示す。また、透明基板の一方の面に設けられた薄膜積層構造体のみ（透明基板による光の吸収の影響を除く）の入射角０°、４０°及び５０°における光学特性を、上記光学薄膜シミュレーションソフトを用いて検証した。結果を図２０に示す。
以上より、例えば、実施例１の光学フィルタは、光の入射角が４０°、５０°であっても近赤外領域のうち８５０ｎｍ〜９９０ｎｍの透過率が０．１％以下であり、透過リップルが抑制されている。また、同様に光の入射角が４０°であっても可視領域（４５０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の透過率が最小値で９２％以上、光の入射角が５０°であっても可視領域の透過率の最小値が８１％以上であり、反射リップルが抑制されている。また、波長８９８ｎｍ〜９５５ｎｍにおいて透過率が０．０００１％以下であり、高い近赤外線の吸収能を備える。
これに対し、比較例１の光学フィルタは、光の入射角が５０°において可視領域（４５０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の透過率の最小値が８０％以下であり、反射リップルが抑制できていない。また、比較例２の光学フィルタは、光の入射角が５０°において可視領域（４５０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の透過率の最小値が８０％以下であり、反射リップルが抑制できていない。さらに、光の入射角が０°、４０°、５０°であっても近赤外領域（８５０ｎｍ〜９９０ｎｍ）の透過率が０．１％以上であり、透過リップルが抑制できていない。
比較例１、２の光の入射角が５０°において可視領域の反射リップルが抑制できていないのは、近赤外領域の透過を制限する薄膜積層構造体が、一方の面のみに形成されていることに起因するものと考えられる。
本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１８年３月３０日出願の日本特許出願２０１８−０６７５９８に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本出願は、２０１８年３月３０日出願の日本特許出願２０１８−０６７５９８に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１…光学フィルタ、２…透明基板、１１，１２，１３…薄膜積層構造体、１０ａ，１０ｂ…表面。
Claims (6)
- 透明基板と、それぞれ近赤外波長領域内の所定の波長範囲の光の透過を制限する、３つ以上の、薄膜積層構造体を備えた光学フィルタであって、
各々の前記薄膜積層構造体は前記透明基板のいずれか一方の表面上に積層され、
前記３つ以上の薄膜積層構造体のうち少なくとも２つの薄膜積層構造体は、透過を制限する波長範囲がそれぞれ異なっており、
前記３つ以上の薄膜積層構造体によって透過が制限される波長範囲が連続しており、
前記透明基板の少なくとも一方の同一の表面側に配置される前記薄膜積層構造体が透過を制限する波長領域が不連続である、光学フィルタ。 - 前記３つ以上の薄膜積層構造体のうち、近赤外領域の波長の光の透過を制限する波長範囲の中心波長が２番目に短波長側にある薄膜積層構造体がそれ以外の薄膜積層構造体とは異なる表面に積層され、且つ、物理膜厚が、それ以外の前記薄膜積層構造体のそれぞれの物理膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
- 近赤外領域の波長の光の透過を制限する波長範囲の中心波長が２番目に短波長側にある前記薄膜積層構造体の透過制限波長範囲では、前記波長範囲内の最も透過率が低い波長において、透過率が０．０５％以下である、請求項２に記載の光学フィルタ。
- 前記透明基板は、ガラス、ガラスセラミックス、水晶、樹脂及びサファイアから選ばれるいずれか１つ以上からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
- 前記透明基板は、近赤外領域の波長の光を吸収する性質を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
- 前記透明基板の少なくとも一方の表面上に、近赤外領域の波長の光を吸収する成分を含む近赤外線吸収層を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018067598 | 2018-03-30 | ||
| JP2018067598 | 2018-03-30 | ||
| PCT/JP2019/012619 WO2019189039A1 (ja) | 2018-03-30 | 2019-03-25 | 光学フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2019189039A1 true JPWO2019189039A1 (ja) | 2021-04-08 |
| JP7215476B2 JP7215476B2 (ja) | 2023-01-31 |
Family
ID=68058950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020510830A Active JP7215476B2 (ja) | 2018-03-30 | 2019-03-25 | 光学フィルタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7215476B2 (ja) |
| CN (1) | CN111954833B (ja) |
| TW (1) | TWI798400B (ja) |
| WO (1) | WO2019189039A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116648644A (zh) * | 2020-12-25 | 2023-08-25 | Ａｇｃ株式会社 | 光学滤光片 |
| WO2023282187A1 (ja) * | 2021-07-07 | 2023-01-12 | Ａｇｃ株式会社 | 光学フィルタ |
| CN117716264A (zh) | 2021-07-07 | 2024-03-15 | Ａｇｃ株式会社 | 滤光片 |
| CN117677871A (zh) * | 2021-07-07 | 2024-03-08 | Ａｇｃ株式会社 | 滤光片 |
| JPWO2023167062A1 (ja) * | 2022-03-02 | 2023-09-07 | ||
| JPWO2024048507A1 (ja) * | 2022-08-31 | 2024-03-07 | ||
| WO2024143129A1 (ja) * | 2022-12-27 | 2024-07-04 | Ａｇｃ株式会社 | 光学フィルタ |
| WO2024143130A1 (ja) * | 2022-12-27 | 2024-07-04 | Ａｇｃ株式会社 | 光学フィルタ |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007183525A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-07-19 | Murakami Corp | 誘電体多層膜フィルタ |
| JP2009217138A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Canon Electronics Inc | 光学フィルタ |
| WO2013179902A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | コニカミノルタ株式会社 | 赤外遮蔽体 |
| JP2015011319A (ja) * | 2013-07-02 | 2015-01-19 | 旭硝子株式会社 | 近赤外線カットフィルタ |
| JP2015111241A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-06-18 | 日本電波工業株式会社 | 光学部品 |
| WO2016171219A1 (ja) * | 2015-04-23 | 2016-10-27 | 旭硝子株式会社 | 光学フィルタおよび撮像装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI447441B (zh) * | 2010-11-08 | 2014-08-01 | Ind Tech Res Inst | 紅外光阻隔多層膜結構 |
| JP6119747B2 (ja) * | 2012-06-04 | 2017-04-26 | 旭硝子株式会社 | 近赤外線カットフィルタ |
| JP2016071278A (ja) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | キヤノン電子株式会社 | 光学フィルタ及び光量調整装置並びに撮像装置 |
| KR102324305B1 (ko) * | 2016-05-17 | 2021-11-09 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 적층 수지 필름 및 그 제조 방법, 적층 광학 필름, 화상 표시 장치 그리고 접착 용이 처리 수지 필름 |
-
2019
- 2019-03-25 CN CN201980023579.4A patent/CN111954833B/zh active Active
- 2019-03-25 WO PCT/JP2019/012619 patent/WO2019189039A1/ja active Application Filing
- 2019-03-25 JP JP2020510830A patent/JP7215476B2/ja active Active
- 2019-03-28 TW TW108110889A patent/TWI798400B/zh active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007183525A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-07-19 | Murakami Corp | 誘電体多層膜フィルタ |
| JP2009217138A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Canon Electronics Inc | 光学フィルタ |
| WO2013179902A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | コニカミノルタ株式会社 | 赤外遮蔽体 |
| JP2015011319A (ja) * | 2013-07-02 | 2015-01-19 | 旭硝子株式会社 | 近赤外線カットフィルタ |
| JP2015111241A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-06-18 | 日本電波工業株式会社 | 光学部品 |
| WO2016171219A1 (ja) * | 2015-04-23 | 2016-10-27 | 旭硝子株式会社 | 光学フィルタおよび撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7215476B2 (ja) | 2023-01-31 |
| CN111954833B (zh) | 2022-07-12 |
| CN111954833A (zh) | 2020-11-17 |
| TW201942602A (zh) | 2019-11-01 |
| WO2019189039A1 (ja) | 2019-10-03 |
| TWI798400B (zh) | 2023-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2019189039A1 (ja) | 光学フィルタ | |
| JP5617063B1 (ja) | 近赤外線カットフィルタ | |
| JP6241419B2 (ja) | 近赤外線カットフィルタ | |
| JP5849719B2 (ja) | 光吸収体及びこれを用いた撮像装置 | |
| KR101764084B1 (ko) | 근적외선 커트 필터 및 고체 촬상 장치 | |
| KR101876229B1 (ko) | 근-적외선 흡수 필터 및 이미지 센서 | |
| KR101815823B1 (ko) | 광학 필터 및 촬상 장치 | |
| JP6119747B2 (ja) | 近赤外線カットフィルタ | |
| WO2014103921A1 (ja) | Ｉｒカットフィルターおよびそれを備えた撮像装置 | |
| JP2017167557A (ja) | 光吸収体及びこれを用いた撮像装置 | |
| JP6136661B2 (ja) | 近赤外線カットフィルタ | |
| US20230204835A1 (en) | Optical filter | |
| JP6156468B2 (ja) | 光吸収体及びこれを用いた撮像装置 | |
| JP6955343B2 (ja) | 赤外線カットフィルタ及び撮像光学系 | |
| JP7347145B2 (ja) | 光学素子及び指紋検出装置 | |
| JP7326738B2 (ja) | 近赤外線カットフィルタ | |
| KR20240119493A (ko) | 광학 필터 | |
| JP2014215576A (ja) | 赤外線カットフィルター |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210812 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220823 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220922 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221220 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230102 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7215476 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |