CN103718070B - 光学部件 - Google Patents
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Abstract
光学部件（1）具有透明基材（2）和在该透明基材（2）上形成的电介质多层膜（3），所述电介质多层膜（3）是将由折射率为2以上的高折射率层（31）和折射率为1.6以下的低折射率层（32）构成的单位折射率层（33）层叠多个而成的。特别地，光学部件（1）的电介质多层膜（3）中的单位折射率层（3）的总层数为15以上，且将单位折射率层（3）中的高折射率层（31）的光学膜厚设为nHdH、将低折射率层（32）的光学膜厚设为nLdL时，电介质多层膜（3）中的满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层（3）的层数是10以上。
Description
技术领域
本发明涉及具有电介质多层膜的光学部件。
背景技术
在数码相机等摄像装置中，使用CCD(Charge Coupled Device)、CMOS图像传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)等固体摄像元件拍摄拍照对象。这些固体摄像元件具有从可见区域到1100nm附近的近红外波长区域的光谱灵敏度，由于单体不能得到良好的色再现性，所以使用遮蔽红外波长区域的光的滤光器校正为人的通常的视感度。即，在从拍摄透镜到固体摄像元件的光路中设置遮蔽红外波长区域的光的滤光器。用于这种用途的滤光器要求可见波长区域的光的透射率高，例如，如专利文献1所示，可使用高折射率层和低折射率层交替层叠多层而成的电介质多层膜。
但是，具有电介质多层膜的滤光器具有光的入射角依赖性，用于摄像装置时，由于截止波长随着通过拍摄透镜入射到滤光器的光的入射角而移动，所以有时在摄影的图像的中心部和周边部色调发生变化。以下，光的入射角依赖性简称为入射角依赖性。
作为降低入射角依赖性的方法，例如已知有以下方法：设置第1电介质多层膜和第2电介质多层膜，使第1电介质多层膜的反射波段的宽度比第2电介质多层膜的反射波段的宽度窄，而且将第2电介质多层膜的短波长侧边缘的位置设置在第1电介质多层膜的反射波段的短波长侧边缘和长波长侧边缘之间，尤其使第1电介质多层膜整体的平均折射率比第2电介质多层膜整体的平均折射率高。这种方法中，利用平均折射率高的第1电介质多层膜降低入射角依赖性，与第2电介质多层膜并用而确保广的反射波段。专利文献2是这样的例子。
另外，作为分光镜，已知有组合由高折射率层和中折射率层构成的第1选择透射多层膜、与由折射率比大的高折射率层和低折射率层构成的第2选择透射多层膜的方法。这种方法中，通过由高折射率层和中折射率层构成的第1选择透射多层膜降低入射角依赖性。专利文献3是这样的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-070825号公报
专利文献2:日本特开2007-183525号公报
专利文献3:日本特开平11-202127号公报
发明内容
如专利文献2所记载，如果只是提高电介质多层膜的平均折射率，则例如将由TiO2形成的高折射率层与由折射率比SiO2高的Ta2O5等形成的中折射率层交替反复层叠时，反射波段的宽度窄，且反射率容易变低。因此，如专利文献2、3所记载，已知有将由用TiO2形成的高折射率层和用折射率比SiO2高的Ta2O5等形成的中折射率层构成的平均折射率高的电介质多层膜、与由高折射率层和低折射率层构成的平均折射率低的电介质多层膜并用的方法，但需要追加形成构成材料不同的折射率层，生产率并不一定优异。
本发明是为了解决上述课题而完成的，对于具有将折射率为2以上的高折射率层和折射率为1.6以下的低折射率层交替层叠而成的电介质多层膜的光学部件，以降低入射角依赖性为目的。
本发明的光学部件具有透明基材和形成于所述透明基材的电介质多层膜，所述电介质多层膜是将由折射率为2以上的高折射率层和折射率为1.6以下的低折射率层构成的单位折射率层层叠多个而成的。本发明的光学部件的特征在于，所述电介质多层膜中的所述单位折射率层的总层数为15以上，且将所述单位折射率层的所述高折射率层的光学膜厚设为nHdH、将所述低折射率层的光学膜厚设为nLdL时，所述电介质多层膜中的满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层的层数为10以上。
根据本发明的光学部件，具有将由折射率为2以上的高折射率层和折射率为1.6以下的低折射率层构成的单位折射率层层叠多个而成的电介质多层膜，通过使电介质多层膜中的单位折射率层的总层数为15以上、且使电介质多层膜中的满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层的层数为10以上，能有效地降低入射角依赖性。
附图说明
[图1]是表示本发明的光学部件的一个实施方式的截面图。
[图2]是表示本发明的光学部件的其它实施方式的截面图。
[图3]是表示应用本发明的光学部件的摄像装置的一个实施方式的截面图。
[图4]是表示实施例1、比较例1、2的光学部件的分光透射率的图。
[图5]是表示实施例1的光学部件的分光透射率的图。
[图6]是表示实施例2的光学部件的分光透射率的图。
[图7]是表示实施例3的光学部件的分光透射率的图。
[图8]是表示比较例3的光学部件的分光透射率的图。
[图9]是表示比较例4的光学部件的分光透射率的图。
[图10]是表示实施例4的光学部件的分光透射率的图。
具体实施方式
以下，对本发明的光学部件进行说明。本发明的光学部件1具有透明基材2和形成于该透明基材2上的电介质多层膜3。电介质多层膜3是将由折射率为2以上的高折射率层31和折射率为1.6以下的低折射率层32构成的单位折射率层33层叠多个而构成的。应予说明，折射率是指对波长550nm的光的折射率。
本发明的光学部件1的特征在于，电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数为15以上。另外，将单位折射率层33中的高折射率层31的光学膜厚设为nHdH、将低折射率层32的光学膜厚设为nLdL时，电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层33的层数为10以上。
应予说明，电介质多层膜3并不一定需要仅由单位折射率层33构成，也可以在厚度方向、即单位折射率层33的层叠方向的一侧或两侧具有不构成单位折射率层33的单独存在的高折射率层31或低折射率层32。另外，对于满足nHdH/nLdL≥3的10以上的单位折射率层33，相互地nHdH/nLdL可以相同也可以不同。以下，将这种电介质多层膜3记为第1电介质多层膜3。
根据本发明的光学部件1，特别是通过使电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层33的层数为10以上，从而在将由折射率为2以上的高折射率层31和折射率为1.6以下的低折射率层32构成的单位折射率层33多个层叠的部件中，能够有效地降低入射角依赖性。具体而言，能够将在透射波段与反射波段之间的截止波段、通常为650nm附近的截止波段处的入射角为0°时的50%透射波长与入射角为30°时的50%透射波长的差降低到例如16nm以下。以下，有时将上述差记为红外线侧半值波长位移量或简单记为波长位移量。在本发明的光学部件1中，从更有效地降低入射角依赖性的观点来看，优选满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数为10以上。
电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数、以及电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3、优选满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数，从降低入射角依赖性并且改善透射率波纹、即分光透射率的平坦性的观点看，优选更多。例如，电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数优选为30以上，更优选为35以上。另外，电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3、优选满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数优选是15以上，更优选是18以上。通过使电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数、以及电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3、优选满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数在上述范围，从而特别地将650nm附近的截止波段处的入射角为0°时的50%透射波长与入射角为30°时的50%透射波长的差降低到16nm以下，并且容易降低透射率波纹。
从红外区域遮蔽的观点看，电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数、以及电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3、优选满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数优选多，但从生产率的观点看，优选抑制。因此，电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数优选为45以下，更优选为40以下。另外，电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3、优选满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数优选为35以下，更优选为30以下。
另外，电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3、优选满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33优选满足5≤nHdH/nLdL≤8。电介质多层膜3中的满足5≤nHdH/nLdL≤8的单位折射率层33的层数优选为10以上，更优选为15以上。通过设为这样，650nm附近的截止波段处的入射角为0°时的50%透射波长与入射角为30°时的50%透射波长的差在16nm以下而且容易降低透射率波纹。
电介质多层膜3中的单位折射率层33整体、即将满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层33与nHdH/nLdL＜3的单位折射率层33合并而成的整体中的nHdH/nLdL的平均值即平均nHdH/nLdL优选为4.5～6。特别地，电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数多时，例如电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数为30以上时，平均nHdH/nLdL优选为4.5～5.3。
电介质多层膜3中的各个单位折射率层33的nHdH/nLdL只要满足上述条件则不一定受到限制，但优选为0.1～25，更优选为0.2～20。应予说明，如上所述，对于电介质多层膜3中的10个以上的单位折射率层33，为nHdH/nLdL≥3，优选满足nHdH/nLdL≥5，更优选满足5≤nHdH/nLdL≤8。
电介质多层膜3中的高折射率层31的光学膜厚nHdH的平均值即平均光学膜厚nHdH优选为200～310nm，更优选为210～300nm。电介质多层膜3中的低折射率层32的光学膜厚nLdL的平均值即平均光学膜厚nLdL优选为40～70nm，更优选为40～65nm。特别地，电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数多时，例如电介质多层膜3中的单位折射率层33的总层数为30以上时，高折射率层31的光学膜厚nHdH的平均值即平均光学膜厚nHdH优选为210～270nm，更优选为220～260nm。另外，电介质多层膜3中的低折射率层32的光学膜厚nLdL的平均值即平均光学膜厚nLdL优选为45～70nm，更优选为45～65nm。
电介质多层膜3中的各个高折射率层31的光学膜厚nHdH只要满足上述条件则不一定受到限制，优选为10～350nm。对于电介质多层膜3中的各个低折射率层32的光学膜厚nLdL，也是只要满足上述条件则不一定受到限制，优选为10～140nm。
高折射率层31的构成材料只要折射率为2以上则不一定受到限制，例如可举出TiO2、Nb2O5、Ta2O5、它们的复合氧化物等。另外，对于低折射率层32的构成材料，也是只要折射率为1.6以下则不一定受到限制，例如可举出SiO2、MgF2、它们的复合氧化物等。在高折射率层31、低折射率层32中，在满足上述折射率的范围内，可含有用于调整折射率的添加剂。作为添加剂，例如可举出SiO2、Al2O3、CeO2、FeO2、HfO2、In2O3、MgF2、Nb2O3、SnO2、Ta2O3、TiO2、Y2O3、ZnO、ZrO2、NiO、ITO（Indium Tin Oxide）、ATO（Antimony doped Tin Oxide）、MgO等。
所述高折射率层31和所述低折射率层32优选各自由单一的构成材料形成。如此，形成电介质多层膜3时的膜厚调整机构仅对应2个构成材料即可，而且膜材料也仅为2种，所以能提高成膜工序的生产率。
高折射率层31、低折射率层32例如通过溅射法、真空蒸镀法、离子束法、离子镀法、CVD法形成。根据这些形成方法，可高精度地控制各折射率层的厚度，而且比较容易地形成各折射率层。另外，溅射法、离子镀法是所谓的等离子体环境处理，所以能提高电介质多层膜3对透明基材2的密合性。
透明基材2可以是无色和有色中的任一种，只要透射可见波长区域的光，其形状就没有特别限定，例如可举出板状、膜状、块状、透镜状等。
作为透明基材2的构成材料，可举出玻璃、水晶、铌酸锂、蓝宝石等结晶、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等聚酯树脂、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烃树脂、降冰片烯树脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氯乙烯树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇树脂等。这些材料可以对紫外波长区域和红外波长区域中的至少一方具有吸收特性。
玻璃由于在可见波长区域是透明的材料，所以可以考虑使用的装置、配置的场所等，适当选择有无碱性成分、线膨胀系数的大小等特性来使用。硼硅酸玻璃因为加工容易且能抑制光学面的擦伤、异物等的产生，所以优选，不含碱性成分的玻璃由于粘接性、耐候性等良好，所以优选。另外，作为玻璃，可以是氟磷酸盐系玻璃、磷酸盐系玻璃中添加有CuO等的在红外波长区域具有吸收的吸收型的玻璃。
透明基板2优选在红外波长区域具有吸收。将本发明的光学部件1用作摄像装置用的近红外线截止滤光器时，由于透明基板2在红外波长区域具有吸收，所以接近人的视感度特性的颜色校正成为可能。电介质多层膜3是出于补充透明基板2的吸收不充分的部分的目的而使用的。通过使用电介质多层膜3，可得到入射角依赖性低的分光特性，所以不会对透明基板2的分光特性带来不良影响。因此，可得到作为摄像装置用的近红外线截止滤光器具有良好特性的光学部件1。
水晶、铌酸锂、蓝宝石等结晶在数码相机、数码摄像机、监视相机、车载相机、网络相机等摄像装置中用作用于降低摩尔纹、伪色的低通滤光器、波长板，对光学部件1赋予低通滤光器、波长板的功能，例如能使摄像装置小型化和薄型化。
摄像装置中的固体摄像元件或固体摄像元件封装中，通常气密密封有用于保护固体摄像元件的罩。通过将该罩作为透明基材2使用，从而对该罩赋予红外线遮蔽功能，而且能降低入射角依赖性。作为罩的材料，可举出结晶、玻璃、树脂，但从耐热性的观点看优选结晶或玻璃。选择树脂时，优选耐热性优异的材料，例如含有丙烯酸树脂、有机硅树脂、氟树脂、倍半硅氧烷等的有机无机混合物材料等。
电介质多层膜3可以含有以下的调整部。电介质多层膜3可得到入射角依赖性低的分光特性，但通过使其一部的构成成为调整部，从而能特别地将红外线侧半值波长位移量进一步减少。例如，根据含有调整部的电介质多层膜3，能使光学部件1的红外线侧半值波长位移量为10nm以下。
调整部的特征是，单独时的分光特性中的入射角依赖性高，斜入射时产生波形变形。具体而言，调整部所致的近红外侧半值波长附近的波形随着斜入射而较大变化，电介质多层膜3整体所致的近红外侧半值波长附近的波长位移量结果变小。调整部以外的电介质多层膜3所致的近红外侧半值波长附近的波形位移随着斜入射而以相似形状平行地位移，但调整部所致的波形位移伴有波形变形，而且以不是相似形状的方式位移。通过将它们组合，基本上波长位移量小，且可通过利用波形变形而使近红外侧半值波长的波长位移量极小。应予说明，这种调整部的斜入射时的波形变形是由伴随入射角度变化的光学膜厚变化而产生的。
调整部是由电介质多层膜3中的折射率为2以上的高折射率层31和折射率为1.6以下的低折射率层32中的至少一部分构成的，高折射率层31和低折射率层32的合计层数为10层以上，且将高折射率层31的平均光学膜厚设为TH、将低折射率层32的平均光学膜厚设为TL时，优选TH/TL为1.5以下。通过设为这样，能够实现上述的分光特性。
应予说明，高折射率层31的平均光学膜厚TH是构成调整部的高折射率层31的光学膜厚的合计除以构成调整部的高折射率层31的层数而得的值。同样地，低折射率层32的平均光学膜厚TL是构成调整部的低折射率层32的光学膜厚的合计除以构成调整部的低折射率层32的层数而得的值。这里，调整部并不需要10层以上连续地形成，也可以分割为2个以上的部分来形成。分割地形成时，优选至少1个部分的层数为10层以上。另外，分割地形成时，对于各自的部分，并不需要TH/TL为1.5以下，只要将全部的部分合并而得的整体TH/TL为1.5以下即可。
调整部的合计层数基本上越多越容易得到规定的分光特性，因而优选，从生产率等的观点出发优选为100层以下，更优选为50层以下。另外，对于TH/TL，只要为1.5以下则不一定受到限制，从易于得到规定的分光特性出发，优选为1.0以下，更优选为0.9以下。TH/TL通常优选为0.1以上，更优选为0.3以上。
电介质多层膜3中使用调整部的情况与不使用的情况的红外侧截止区域的透射率1～95%处的平均波长位移量基本没有变化。认为这是因为对于电介质多层膜3中的斜入射对波形位移的影响而言调整部以外的电介质多层膜3的构成所致的分光特性是支配性的。但是，使用光学部件作为摄像装置用的近红外线截止滤光器时，通过使用调整部从而能减少透射率大于50%的区域的波形位移，由此能减小红色色域的波长范围的入射角依赖性，因此能有助于摄像装置的图像提高。
从上述观点看，具有调整部的光学部件1优选具有以下的分光特性。即，优选入射角θ从0°变化到30°时的近红外侧的透射率成为50%～90%的波长区域的位移量是10nm以下。由此，红色区域的波长范围（630nm附近）的波长位移受到抑制，可有助于摄像装置的图像提高。另外，为了得到该效果，近红外侧半值波长在入射角θ为0°时优选在600～700nm的范围，更优选在620～680nm的范围。
光学部件1中，除了上述的第1电介质多层膜3以外，如图2所示，在与透明基材2的设置有第1电介质多层膜3的主面相反一侧的主面可设置遮蔽紫外波长区域和红外波长区域的长波长侧的区域的第2电介质多层膜4。
作为第2电介质多层膜4，可举出将由折射率为2以上的高折射率层41和折射率为1.6以下的低折射率层42构成的单位折射率层43层叠多个而成的膜。第2电介质多层膜4中的单位折射率层43的总层数，从有效遮蔽紫外线波长区域和红外波长区域的光的观点看，优选为3以上，更优选为4以上。另外，第2电介质多层膜4中的单位折射率层43的总层数，从生产率等的观点看，优选为55以下，更优选50以下。
第2电介质多层膜4中的单位折射率层43整体的nHdH/nLdL的平均值即平均nHdH/nLdL优选为0.8～1.5，更优选为0.9～1.4。另外，第2电介质多层膜4中的各个单位折射率层43的nHdH/nLdL值只要满足上述条件则不一定受到限制，优选为0.1～10，更优选为0.1～8。
第2电介质多层膜4中的高折射率层41的光学膜厚nHdH的平均值即平均光学膜厚nHdH优选为100～250nm，更优选120～230nm。另外，第2电介质多层膜4中的低折射率层42的光学膜厚nLdL的平均值即平均光学膜厚nLdL优选为100～230nm，更优选为120～210nm。
第2电介质多层膜4中的各个高折射率层41的光学膜厚nHdH只要满足上述条件则不一定受到限制，优选10～310nm，更优选15～300nm。对于第2电介质多层膜4中的各个低折射率层42的光学膜厚nLdL，也是只要满足上述条件则不一定受到限制，优选5～310nm，更优选10～300nm。
高折射率层41的构成材料只要折射率为2以上则不一定受到限制，例如可举出TiO2、Nb2O5、Ta2O5、它们的复合氧化物等。另外，对于低折射率层42的构成材料，也是只要折射率为1.6以下则不一定受到限制，例如可举出SiO2、MgF2、它们的复合氧化物等。高折射率层41、低折射率层42中，在满足上述折射率的范围内可含有用于调整折射率的添加剂。作为添加剂，例如可举出SiO2、Al2O3、CeO2、FeO2、HfO2、In2O3、MgF2、Nb2O3、SnO2、Ta2O3、TiO2、Y2O3、ZnO、ZrO2、NiO、ITO（Indium Tin Oxide）、ATO（Antimony doped Tin Oxide）、MgO等。
高折射率层41、低折射率层42例如可通过溅射法、真空蒸镀法、离子束法、离子镀法、CVD法形成。根据这些形成方法，既能高精度控制各折射率层的厚度，又能比较容易地形成各折射率层。另外，溅射法、离子镀法是所谓的等离子体环境处理，所以能提高第2电介质多层膜4对透明基材2的密合性。
光学部件1优选在透射波段与反射波段之间的截止波段、通常为650nm附近的截止波段，入射角为0°时的50%透射波长与入射角为30°时的50%透射波长的差在20nm以下，更优选在18nm以下。光学部件1中，第1电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3、优选满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数为10以上，更优选15以上、进一步优选18以上，从而例如能将入射角为0°时的50%透射波长与入射角为30°时的50%透射波长的差降低到16nm以下。
光学部件1例如可用作数码相机、数码摄像机、监视相机、车载相机、网络相机等摄像装置、自动曝光计等近红外线截止滤光器、即视感度校正滤光器。在数码相机、数码摄像机、监视相机、车载相机、网络相机等摄像装置中，光学部件1配置在例如拍摄透镜与固体摄像元件之间。在自动曝光计中，例如配置在受光元件的前面。
通常，光学部件1按照层叠有第1电介质多层膜3的主面侧成为光线入射侧、例如配置于拍摄透镜与固体摄像元件之间时成为拍摄透镜侧的方式配置。通过设为这样的配置，从而能有效地降低入射角依赖性，能抑制摄影的图像的中心部与周边部的色调变化。
在摄像装置中，可以在离开固体摄像元件的前面的位置配置光学部件1，也可以直接贴附在固体摄像元件、或固体摄像元件的封装上，也可以像已经说明地那样将保护固体摄像元件的罩作为光学部件1。另外，也可以直接贴附在使用了用于降低摩尔纹或伪色的水晶、铌酸锂等结晶的低通滤光器上。
图3是简要表示具有固体摄像元件的摄像装置的一个实施方式的截面图。摄像装置50具有例如固体摄像元件51、保护玻璃52、透镜群53、光圈54、和将它们固定的框体55。
透镜群53配置在固体摄像元件51的拍摄面侧，例如具有第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3、和第4透镜L4。光圈54配置在第3透镜L3与第4透镜L4之间。保护玻璃52配置在固体摄像元件51的透镜群53侧，保护固体摄像元件51免受外部环境的影响。固体摄像元件51是将通过透镜群53的光转换为电信号的电子部件，例如是CCD、CMOS等。固体摄像元件51、保护玻璃52、透镜群53、和光圈54沿着光轴x配置。
在摄像装置50中，从拍照对象侧入射的光通过第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3、光圈54、第4透镜L4、以及保护玻璃52入射到固体摄像元件51。固体摄像元件51将该入射的光转换为电信号，作为图像信号进行输出。
光学部件1例如可作为保护玻璃52、透镜群53、即第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3、或第4透镜L4使用。换言之，光学部件1的第1电介质多层膜3、第2电介质多层膜4可以将以往的摄像装置的保护玻璃、透镜群作为透明基材2并设于该透明基材2的表面。通过将光学部件1应用于摄像装置50的保护玻璃52、透镜群53，从而能有效地降低入射角依赖性，能抑制摄影的图像的中心部与周边部的色调变化。
实施例
以下，参照实施例对光学部件1进行具体说明。
（实施例1）
在作为透明基材2的厚度1mm的钠玻璃板的一侧表面，如表1～3所示将作为高折射率层31的TiO2膜和作为低折射率层32的SiO2膜交替层叠而形成第1电介质多层膜3。另外，在该透明基材2的另一侧表面，如表4～6所示将作为高折射率层41的TiO2膜和作为低折射率层42的SiO2膜交替层叠而形成第2电介质多层膜4，制作光学部件1。
应予说明，对于第1电介质多层膜3，将高折射率层31和低折射率层32合并而得的总层数是76，即单位折射率层33的总层数是38，满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层33的层数是28，满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数是25，满足5≤nHdH/nLdL≤8的单位折射率层33的层数是23，平均nHdH/nLdL是4.8，平均光学膜厚nHdH是232nm，平均光学膜厚nLdL是54nm。
对于第2电介质多层膜4，将高折射率层41和低折射率层42合并而得的总层数是90，即单位折射率层43的总层数是45，平均nHdH/nLdL是1.2，平均光学膜厚nHdH是143nm，平均光学膜厚nLdL是145nm。
另外，实施例1的光学部件1具有如下特点：入射角θ为0°时，350～395nm范围的透射率小于3%，430～630nm范围的平均透射率在95%以上，该范围的最低透射率在90%以上，700～1000nm范围的平均透射率小于0.1%，该范围的最大透射率小于0.5%，1000～1100nm范围的平均透射率小于0.5%，该范围的最大透射率小于2%，而且在415±10nm的范围内以及650±6nm的范围内透射率为50%。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
（比较例1）
在与实施例1中使用的玻璃板同样的玻璃板的一侧表面，如表7～9所示的那样将TiO2膜与SiO2膜交替层叠而形成红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜。另外，在该玻璃板的另一侧表面，与实施例1的光学部件1中的第2电介质多层膜4同样，如表4～6所示的那样将TiO2膜和SiO2膜交替层叠而形成紫外线波长区域和红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜，制作光学部件。应予说明，表7～9所示的红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜基本上将各折射率膜的光学膜厚设为λ0/4。此处，λ0是反射波段的中心波长760nm。
[表7]
[表8]
[表9]
（比较例2）
在与实施例1中使用的玻璃板同样的玻璃板的一侧表面，如表10～12所示的那样将TiO2膜和SiO2膜交替层叠而形成红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜。另外，在该玻璃板的另一侧表面，与实施例1的光学部件1中的第2电介质多层膜4同样，如表4～6所示的那样将TiO2膜和SiO2膜交替层叠而形成紫外线波长区域和红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜，制作光学部件。应予说明，表10～12所示的红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜基本上将各折射率膜的光学膜厚设为5λ0/4。此处，λ0是反射波段的中心波长680nm。
[表10]
[表11]
[表12]
以下，对于实施例1、比较例1、2的光学部件，通过光学模拟，求出入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。图4表示对于实施例1、比较例1、2的光学部件在600～700nm的波长范围的入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。另外，图5表示对于实施例1的光学部件在300～1200nm的波长范围的入射角θ为0°时的分光透射率以及入射角θ为30°时的分光透射率。应予说明，在所述光学模拟中，高折射率层的折射率考虑了波长依赖性。
从图4可知，第1电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3、优选满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数为10以上，具体而言，对于满足nHdH/nLdL≥3的层数为28、满足nHdH/nLdL≥5的层数为25的实施例1的光学部件1，可以使650nm附近的截止波段的入射角θ为0°时的50%透射波长与入射角θ为30°时的50%透射波长的差为16nm，可有效地降低入射角依赖性。另外，从图5可知，对于实施例1的光学部件1，能有效地降低入射角依赖性，而且也可有效地改善透射率波纹、即分光透射率的平坦性。
（实施例2）
在作为透明基材2的厚度1mm的钠玻璃板的一侧表面，如表13所示的那样将作为高折射率层31的TiO2膜和作为低折射率层32的SiO2膜交替层叠而形成第1电介质多层膜3，制作光学部件1。
应予说明，对于第1电介质多层膜3，将高折射率层31与低折射率层32合并而得的总层数是30，即单位折射率层33的总层数是15，满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层33的层数是13，满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数是12，满足5≤nHdH/nLdL≤8的单位折射率层33的层数是12，平均nHdH/nLdL是5.5，平均光学膜厚nHdH是283nm，平均光学膜厚nLdL是48nm。
另外，实施例2的光学部件1具有以下特点：入射角θ为0°时，360～395nm范围的透射率小于3%，430～630nm范围的平均透射率在95%以上，该范围的最低透射率在90%以上，在415±10nm的范围内和650±6nm的范围内透射率为50%。
[表13]
接着，对于实施例2的光学部件1，通过光学模拟，求出入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。图6表示350～1100nm波长范围的入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。应予说明，在所述光学模拟中，高折射率层的折射率考虑了波长依赖性。
从图6可知，对于第1电介质多层膜3中的满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层33的层数是13，满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数是12的实施例，也可以使650nm附近的截止波段的入射角θ为0°时的50%透射波长与入射角θ为30°时的50%透射波长的差为16nm，能有效地降低入射角依赖性。
（实施例3）
在作为透明基材2的近红外线截止滤光器玻璃（旭硝子株式会社制NF-50玻璃，玻璃厚度为0.3mm）的一侧表面，如表14～16所示的那样将作为高折射率层31的TiO2膜和作为低折射率层32的SiO2膜交替层叠而形成第1电介质多层膜3。另外，在该透明基材2的另一侧表面，如表17所示的那样将作为高折射率层41的TiO2膜和作为低折射率层42的SiO2膜交替层叠而形成第2电介质多层膜4，制作光学部件1。
应予说明，对于第1电介质多层膜3，将高折射率层31与低折射率层32合并而得的总层数是76，即单位折射率层33的总层数是38，满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层33的层数是28，满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数是20，满足5≤nHdH/nLdL≤8的单位折射率层33的层数是17，平均nHdH/nLdL是5.1，平均光学膜厚nHdH是247nm，平均光学膜厚nLdL是58nm。
对于第2电介质多层膜4，将高折射率层41与低折射率层42合并而得的总层数是12，即单位折射率层43的总层数是6，平均nHdH/nLdL是1.1，平均光学膜厚nHdH是211nm，平均光学膜厚nLdL是190nm。
另外，实施例3的光学部件1具有以下特点：入射角θ为0°时，350～395nm范围的透射率小于3%，430～545nm范围的平均透射率在95%以上，该范围的最低透射率在90%以上，700～1000nm范围的平均透射率小于0.1%，该范围的最大透射率小于0.5%，1000～1100nm范围的平均透射率小于0.5%，该范围的最大透射率小于2%，且在415±10nm的范围内和640±6nm的范围内透射率是50%。
[表14]
[表15]
[表16]
[表17]
接着，对于实施例3的光学部件1，通过光学模拟，求出入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。图7表示400～1100nm波长范围的入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。应予说明，在所述光学模拟，各折射率层的折射率不考虑波长依赖性。
从图7可知，即使对于改变了透明基材2的实施例3的光学部件1，相对于截止波段的入射角θ为0°时的50%透射波长638nm，也可以使入射角θ为30°时的50%透射波长为635nm，而且相对于该截止波段的入射角θ为0°时的20%透射波长686nm，也可以使入射角θ为30°时的20%透射波长为671nm，能够有效地降低入射角依赖性。
（比较例3）
在与实施例1中使用的玻璃板同样的玻璃板的一侧表面，如表18、19所示的那样主要将TiO2膜和Al2O3膜交替层叠而形成红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜。应予说明，层序号1、2、35记载的膜是调整层，由层序号3～34构成的膜是红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜。另外，在该玻璃板的另一侧表面，与实施例1的光学部件1的第2电介质多层膜4同样，如表4～6所示的那样将TiO2膜和SiO2膜交替层叠而形成紫外线波长区域和红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜，制作光学部件。应予说明，表18、19所示的红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜是高折射率层和中折射率层（由折射率大于1.6且小于2的构成材料形成）的重复构成。
[表18]
[表19]
（比较例4）
在与实施例1中使用的玻璃板同样的玻璃板的一侧表面，如表18、19所示的那样将与比较例3同样的TiO2膜和Al2O3膜交替层叠而形成红外波长区域遮蔽用的电介质多层膜。应予说明，与比较例3的区别点是在玻璃板的另一侧表面不形成电介质多层膜。
接着，对于比较例3、4的光学部件1，通过光学模拟，求出入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。图8和图9表示300～1300nm波长范围的入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。应予说明，在所述光学模拟中，各折射率层的折射率考虑波长依赖性。
从图8和图9可知，对于不满足本发明的光学部件，650nm附近的截止波段的入射角θ为0°时的50%透射波长与入射角θ为30°时的50%透射波长的差大到22nm，不能降低入射角依赖性。
（实施例4）
在作为透明基材2的厚度1mm的钠玻璃板的一侧表面，如表20、21所示的那样将作为高折射率层31的TiO2膜和作为低折射率层32的SiO2膜交替层叠而形成第1电介质多层膜3，制作光学部件1。
应予说明，对于第1电介质多层膜3，将高折射率层31和低折射率层32合并而得的总层数是42，即单位折射率层33的总层数是21，满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层33的层数是13，满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数是13，满足5≤nHdH/nLdL≤8的单位折射率层33的层数是8，平均nHdH/nLdL是5.2，平均光学膜厚nHdH是99.4nm，平均光学膜厚nLdL是75.8nm。
另外，第1电介质多层膜3的层序号1～10和29～42作为调整部发挥功能。对于该调整部而言，将该调整部所含的高折射率层31的平均光学膜厚设为TH、将该调整部所含的低折射率层32的平均光学膜厚设为TL时，TH/TL是0.87。
另外，实施例4的光学部件1具有以下特点：在入射角θ为0°时，360～395nm范围的透射率小于3%，430～630nm范围的平均透射率在95%以上，该范围的最低透射率在90%以上，在415±10nm的范围内、具体是在415～416nm的范围内、以及在650±15nm的范围内、具体是在660～661nm的范围内，透射率是50%。
[表20]
*:也作为调整部发挥功能。
[表21]
*:也作为调整部发挥功能。
接着，对于实施例4的光学部件1，通过光学模拟，求出入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。图10表示350～1100nm波长范围的入射角θ为0°时的分光透射率、以及入射角θ为30°时的分光透射率。应予说明，在所述光学模拟中，各折射率层的折射率考虑波长依赖性。
从图10可知，对于第1电介质多层膜3的满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层33的层数是13、满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层33的层数是13的例子，也可以使650nm附近的截止波段的入射角θ为0°时的50%透射波长与入射角θ为30°时的50%透射波长的差为8nm，能有效地降低入射角依赖性。
认为这是因为通过将第1电介质多层膜3的一部份用作调整部，从而650nm附近的截止波段的入射角θ为0°与入射角θ为30°的波形位移变得不平行，波形发生变形。具体而言，如图10所示，在近红外侧的透射率为50～90%的波长区域，该范围的入射角θ从0°变为30°时的波长位移量是10nm以下，波长位移量非常小。另外，近红外线的透射率小于50%的波长区域与所述透射率为50～90%的波长区域的波长位移量相比，波长位移量大。因此，通过将第1电介质多层膜3的一部份作为调整部，从而使依赖于近红外侧的入射角的波长位移量变得不均匀，可减小红色区域的波长范围的入射角依赖性。
符号说明
1…光学部件、2…透明基材、3…第1电介质多层膜、4…第2电介质多层膜、31…高折射率层、32…低折射率层、41…高折射率层、42…低折射率层、50…摄像装置、51…固体摄像元件、52…保护玻璃、53…透镜群、54…光圈、55…框体。
Claims (10)
1.一种光学部件，其特征在于，具有透明基材和形成于所述透明基材的电介质多层膜，所述电介质多层膜是将由折射率为2以上的高折射率层和折射率为1.6以下的低折射率层构成的单位折射率层层叠多个而成的，
所述电介质多层膜为形成如下分光特性的多层膜，所述分光特性为：透射波段与反射波段之间的截止波段中的入射角为0°时的50％透射波长与入射角为30°时的50％透射波长之差为20nm以下，
所述电介质多层膜中的所述单位折射率层的总层数为15以上，且将所述单位折射率层中的所述高折射率层的光学膜厚设为nHdH、将所述低折射率层的光学膜厚设为nLdL时，所述电介质多层膜中的满足nHdH/nLdL≥3的单位折射率层的层数为10以上。
2.如权利要求1所述的光学部件，其中，所述电介质多层膜中的所述单位折射率层的总层数为15以上，且所述电介质多层膜中的所述满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层的层数为10以上。
3.如权利要求2所述的光学部件，其中，所述电介质多层膜中的所述单位折射率层的总层数为30以上，且所述电介质多层膜中的所述满足nHdH/nLdL≥5的单位折射率层的层数为15以上。
4.如权利要求2或3所述的光学部件，其中，所述电介质多层膜中的所述单位折射率层整体的nHdH/nLdL的平均值即平均nHdH/nLdL为4.5～5.3。
5.如权利要求1～3中任一项所述的光学部件，其特征在于，所述电介质多层膜具有由所述高折射率层和所述低折射率层的一部分构成的合计层数为10层以上的调整部，将所述调整部所含的所述高折射率层的平均光学膜厚设为TH、将所述调整部所含的所述低折射率层的平均光学膜厚设为TL时，所述调整部的TH/TL为1.5以下。
6.如权利要求1～3中任一项所述的光学部件，其中，所述高折射率层由选自TiO2、Nb2O5、Ta2O5以及它们的复合氧化物中的1种形成，所述低折射率层由选自SiO2、MgF2以及它们的复合氧化物中的1种形成。
7.如权利要求1～3中任一项所述的光学部件，其中，所述透明基材为板状。
8.如权利要求1～3中任一项所述的光学部件，其中，所述透明基材为透镜状。
9.如权利要求1～3中任一项所述的光学部件，其中，所述透明基材在红外波长区域具有吸收。
10.如权利要求1～3中任一项所述的光学部件，其用作视感度校正滤光器。
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