CN109983374A - 光学滤波器 - Google Patents

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藤井祐贵
加茂佑一
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Abstract

本发明提供一种能充分抑制红色分量透过的光学滤波器。该光学滤波器(10)为，在第一滤波器(20)的一个面(20A)上形成有第二滤波器(30)；在第一滤波器(20)的另一个面(20B)上形成有第三滤波器(40)，在设为从可见光区域的长波长侧至近红外光区域为止的第一带域(A1)、及设为比该第一带域更靠近长波长侧的第三带域(A3)中具有遮光特性，且在设于第一带域(A1)和第三带域(A3)之间的第二带域(A2)中具有透光特性，第一带域(A1)中透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度被设定为至少100nm。

Description

光学滤波器
技术领域
本发明涉及一种设置在摄像装置中的光学滤波器。
背景技术
作为设置在摄像装置中的光学滤波器，已知有在可见光区域和近红外光区域这两个波段中具有透光特性的光学滤波器。采用这种光学滤波器，不仅能在有自然光射入的日间进行摄影，而且还能在夜间等暗视下进行摄影。
作为如上所述的光学滤波器，例如，专利文件1中记载了一种光学滤波器，其具备具有吸收近红外光区域的光的特性的红外线吸收基板(红外线吸收体)、及在该红外线吸收基板上形成的电介质多层膜。另外还记载了，作为红外线吸收基板，采用在透明树脂中含有吸收红外线的化合物的红外线吸收树脂。
上述专利文件1中记载的光学滤波器在设于近红外光区域的第一带域(阻光带域Za)、及设为比该第一带域更靠近长波长侧的第三带域(阻光带域Zc)中具有遮光特性，并在设于第一带域和第三带域之间的第二带域(透光带域Zb)中具有透光特性。然而，专利文件1中记载的光学滤波器在近红外光区域中不能充分确保上述第一带域的遮光特性，因而，存在因红色分量透过而引起混色从而导致摄像装置拍摄的图像色彩再现性能降低的可能性。
【专利文献1】：日本特许第5884953号公报
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种能充分抑制红色分量透过的光学滤波器。
作为解决上述技术问题的技术方案，本发明采用以下结构。即，本发明是一种在可见光区域和近红外光区域这两个波段(波长带域)中具有透光特性的光学滤波器，其特征在于：在由红外线吸收体构成的第一滤波器的一个面上，形成有由电介质多层膜构成的第二滤波器；在所述第一滤波器的另一个面上，形成有由电介质多层膜构成的第三滤波器，在设为从可见光区域的长波长侧至近红外光区域为止的第一带域、及设为比该第一带域更靠近长波长侧的第三带域中具有遮光特性，且在设于所述第一带域和所述第三带域之间的第二带域中具有透光特性，在所述第一带域中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度被设定为至少100nm。
基于上述结构，由于在光学滤波器的第一带域中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度被设定为至少100nm，所以，与现有技术相比，能确保遮光带域的带域宽度较宽，从而能充分确保第一带域的遮光特性。由此，能充分抑制红色分量透过，进而防止因红色分量透过而引起混色发生。其结果，能防止摄像装置拍摄的图像色彩再现性能降低。
具有上述结构的光学滤波器中，可以为，所述第一滤波器为，在可见光区域中透光率为50％的波长是640nm～660nm范围内的波长，且在650nm～800nm的范围内有吸收极大值，所述第二滤波器为，透光率为50％的波长是685nm～710nm范围内的波长，且透光率在5％以下的遮光带域被设为，在近红外光区域中至少占有100nm的范围。另外，也可以为，所述第二滤波器由多个滤波器组合而成。
基于上述结构，作为第一滤波器，通过采用具有上述特性的红外线吸收体，能减轻可见光区域中的入射角依存性，并能防止摄像装置拍摄的图像中发生重影、耀斑。
具有上述结构的光学滤波器中，可以为，所述第二滤波器的透光率为50％的波长比所述第一滤波器的可见光区域中透光率为50％的波长更靠近长波长侧。
基于上述结构，由于第二滤波器的半值波长(透光率为50％的波长)比第一滤波器的可见光区域中的半值波长更靠近长波长侧，所以能利用第一滤波器对光的吸收，来抑制被第二滤波器反射的光的量。由此，能防止第二滤波器对光的反射所引起的重影的发生。
具有上述结构的光学滤波器中，可以为，所述第一带域由所述第一滤波器和所述第二滤波器形成，所述第三带域由所述第三滤波器形成。或者，也可以为，所述第一带域的短波长侧的遮光特性由所述第一滤波器形成，所述第二带域的短波长侧的透光特性由所述第二滤波器形成，所述第二带域的长波长侧的透光特性由所述第三滤波器形成。
基于上述结构，在第二带域中，能容易地改变透光率在50％以上的透光带域的带域宽度，从而能灵活地对应对光学滤波器的近红外光区域的滤波器特性的各种要求。其中，可将第二带域的透光率为50％的透光带域的带域宽度设定为35nm～200nm。另外，可将第二带域的透光率为50％的透光带域设定在800nm～1000nm的范围。
具有上述结构的光学滤波器中，可以为，所述第一滤波器是通过在透明基板上涂布红外线吸收色素而构成的，所述第三滤波器是由反射防止膜构成的。基于该结构，通过调整红外线吸收色素的种类、浓度、厚度等，与采用红外线吸收树脂基板的情况相比，能容易地获得所期的红外吸收特性。
具有上述结构的光学滤波器中，可以为，所述第一带域由所述第一滤波器和所述第二滤波器形成，所述第三带域由所述第二滤波器形成。或者也可以为，所述第一带域的短波长侧的遮光特性只由所述第一滤波器形成，或由所述第一滤波器和所述第二滤波器形成，所述第二带域的短波长侧的透光特性、及所述第二带域的长波长侧的透光特性由所述第二滤波器形成。基于这些结构，由于能在形成有红外线吸收色素的面的相反侧的面上，将能以单个滤波器形成第二带域的透光特性的第二滤波器成膜，所以能减少成膜时对红外线吸收色素的损伤(特别是热损伤)。
具有上述结构的光学滤波器中，可以为，所述第一带域的透光率为50％的波长的带域宽度大于所述第一滤波器的透光率为50％的波长的带域宽度、及所述第二滤波器的透光率为50％的波长的带域宽度。
基于上述结构，能通过第一滤波器、第二滤波器，在近红外光区域的所期范围内设定透光带域(第二带域)，且能减轻可见光区域中的入射角依存性，从而能防止摄像装置拍摄的图像中发生重影、耀斑。
具有上述结构的光学滤波器中，可以为，所述第二滤波器由多个高折射率膜、和折射率小于所述高折射率膜的多个低折射率膜交替叠层而构成，所述第二滤波器中，所述低折射率膜的光学膜厚的平均值小于所述高折射率膜的光学膜厚的平均值，所述低折射率膜的光学膜厚的平均值与所述高折射率膜的光学膜厚的平均值之间的膜厚比为0.50～0.85。
基于上述结构，能使第二滤波器的具有遮光特性的遮光带域的带域宽度变窄，从而将透光带域(第二带域)设在与可见光区域之间存在间距的、近红外光区域的所期范围内。
发明的效果：
基于本发明的光学滤波器，由于在第一带域中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度被设定为至少100nm，所以，与现有技术相比，能确保遮光带域的带域宽度较宽，从而能充分确保第一带域的遮光特性。由此，能充分抑制红色分量透过，从而能防止因红色分量透过而引起混色发生。其结果，能防止摄像装置拍摄的图像的色彩再现性能降低。
附图说明
图1是表示采用了本发明的光学滤波器的摄像装置的概要结构的图。
图2是表示本发明的光学滤波器的概要结构的示意图。
图3是表示图2的光学滤波器的滤波器特性的一例的图。
图4是表示图2的光学滤波器的第一滤波器的滤波器特性的一例的图。
图5是表示图2的光学滤波器的第二滤波器的各层结构的一例的表格。
图6是表示图5的第二滤波器的滤波器特性的一例的图。
图7是表示图2的光学滤波器的第三滤波器的各层结构的一例的表格。
图8是表示图7的第三滤波器的滤波器特性的一例的图。
图9是表示图2的光学滤波器中光的入射角为0°、10°、20°及30°时各滤波器特性的一部分的图。
图10是表示本发明的其它实施方式的光学滤波器的概要结构的示意图。
图11是表示图10的光学滤波器的滤波器特性的一例的图。
图12是表示图10的光学滤波器的第一滤波器的滤波器特性的一例的图。
图13是表示图10的光学滤波器的第二滤波器的滤波器特性的一例的图。
图14是表示图10的光学滤波器的第三滤波器的各层结构的一例的表格。
图15是表示图14的第三滤波器的滤波器特性的一例的图。
＜附图标记说明＞
10、100 光学滤波器
20、120 第一滤波器
30、130 第二滤波器
40、140 第三滤波器
A1、A11 第一带域
A2、A12 第二带域
A3、A13 第三带域
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所涉及的光学滤波器的实施方式(第一实施方式)进行说明。本实施方式所涉及的光学滤波器是设置在摄像装置中的光学滤波器，其在可见光区域和近红外光区域这两个波段中具有透光特性。可见光区域的具有透光特性的波段被设为与近红外光区域的具有透光特性的波段之间存在间距。另外，本实施方式中，可见光区域是指，光的波长为约400nm～约700nm的区域；近红外光区域是指，光的波长为约700nm～约1100nm为止的区域。
图1是表示采用了光学滤波器10的摄像装置的概要结构的图。图2是表示光学滤波器10的概要结构的示意图。图3是表示光学滤波器10的滤波器特性的一例的图。
如图1所示，摄像装置中，光学滤波器10是对于由透镜80汇集的光，让波长在可见光区域和近红外光区域这两个波段的光透过，并让光入射到CCD、CMOS等成像元件90中的光学滤波器。图1中示出了光从垂直方向射入透镜80的情况、和光从入射角为α的倾斜方向射入透镜80的情况。
如图2所示，光学滤波器10具备：由红外线吸收体构成的第一滤波器20、由在第一滤波器20的一个面上涂布的电介质多层膜构成的第二滤波器30、及由在第一滤波器20的另一个面上涂布的电介质多层膜构成的第三滤波器40。光学滤波器10显示图3所示的滤波器特性(透光率波形)。以下，对光学滤波器10的各结构进行说明。
＜第一滤波器＞
第一滤波器20由具有吸收近红外光区域的光的特性的红外线吸收基板(红外线吸收体)构成。本实施方式中，作为构成第一滤波器20的红外线吸收体，采用在透明树脂中含有吸收红外线的化合物(色素)的红外线吸收树脂。作为透明树脂及色素，例如可以采用日本特许第5884953号公报中示出的公知物质。
如图4所示，第一滤波器20在可见光区域与近红外光区域的边界附近有吸收极大值，第一滤波器20的透光率最小。图4示出的是，光的入射角α(参照图1)为0°的情况下(垂直入射的情况下)第一滤波器20的滤波器特性。
具体而言，第一滤波器20在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域中具有透光特性，并具有在可见光区域的长波长侧(比600nm更靠近长波长侧)透光率平缓减小的透光特性。可见光区域中，第一滤波器20的透光率在50％以上的范围为，从可见光区域的短波长端(400nm)至约650nm为止的波段。第一滤波器20的透光率在80％以上的范围为，从可见光区域的短波长端(400nm)至约615nm为止的波段。第一滤波器20的透光率在90％以上的范围为，约440nm～约590nm的波段。第一滤波器20的透光率在95％以上的范围为，约458nm～约570nm的波段。
另外，第一滤波器20在近红外光区域(700nm～1100nm)的几乎整个区域中具有透光特性，并有在近红外光区域的短波长侧(比750nm更靠近短波长侧)透光率增加的透光特性。近红外光区域中，第一滤波器20的透光率在50％以上的范围为，从约750nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。第一滤波器20的透光率在80％以上的范围为，从约760nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。第一滤波器20的透光率在90％以上的范围为，从约770nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。第一滤波器20的透光率在95％以上的范围为，从约776nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。近红外光区域的短波长侧中，第一滤波器20的透光率的变化率(增加率)大于可见光区域的长波长侧的变化率(减少率)。
另一方面，可见光区域与近红外光区域的边界附近的第一滤波器20的吸收特性如下所述。第一滤波器20的透光率在20％以下的范围为，约680nm～约740nm的波段。第一滤波器20的透光率在10％以下的范围为，约686nm～约728nm的波段。第一滤波器20的透光率在5％以下的范围为，约690nm～约716nm的波段。并且，在约704nm的波长，第一滤波器20的透光率成为最小值(约1.9％)(吸收极大值)。另外，本实施方式中，第一滤波器20的吸收极大值存在于约704nm的波长处，但是，第一滤波器20的吸收极大值只要存在于650nm～800nm的范围内即可，例如，作为第一滤波器20的其它例，如图4中的虚线所示那样，吸收极大值也可以存在于约760nm的波长处。
＜第二滤波器＞
如图2所示，第二滤波器30由在第一滤波器20的一个表面20A上形成的电介质多层膜构成。具体而言，如图5所示，第二滤波器30由作为高折射率膜30H的TiO2、和作为低折射率膜30L的SiO2交替层叠而构成。高折射率膜30H及低折射率膜30L各形成有15层，总共形成有30层。从第一滤波器20侧开始数，奇数序号的层为高折射率膜30H；偶数序号的层为低折射率膜30L。最靠近第一滤波器20侧的第1层(最下层)为高折射率膜30H；最靠近大气侧的第30层(最上层)为低折射率膜30L。另外，高折射率膜30H和低折射率膜30L的叠层顺序不局限于该例，也可以是从第一滤波器20侧开始数，奇数序号的层为低折射率膜30L；偶数序号的层为高折射率膜30H。另外，高折射率膜30H和低折射率膜30L的层数也可以只相差一层，例如，与后述的第三滤波器40相同，可以将低折射率膜30L的层数设定为只比高折射率膜30H的层数多一层。
本实施方式中，采用TiO2作为高折射率膜30H，但不局限于此，例如也可以采用ZrO2、Nb2O5、Ta2O5这样的材料。换言之，作为高折射率膜30H的材料，较佳为折射率大于2.0的材料。另外，低折射率膜30L也不局限于SiO2，例如也可采用MgF2这样的材料。换言之，作为低折射率膜30L的材料，较佳为折射率小于高折射率膜30H的材料，更佳为折射率小于1.5的材料。
第二滤波器30的各层(低折射率膜30L及高折射率膜30H)由公知的真空蒸镀装置交替进行真空蒸镀。蒸镀膜厚是根据折射率N与物理膜厚d的乘积(即光学膜厚Nd)设计的，第二滤波器30的光学膜厚例如被设计成图5所示的膜厚。另外，光学膜厚Nd与中心波长λ之间存在[Nd＝λ/4]这样的关系。图5中的中心波长(720nm)为膜厚设计中的中心波长。
如图5所示，第二滤波器30为，高折射率膜30H与低折射率膜30L总共叠层有30层，此时的总膜厚(物理膜厚)为约3.1μm。第二滤波器30的层数较佳为20层～60层，此时的总膜厚较佳为2.0μm～6.0μm。
第二滤波器30的低折射率膜30L的光学膜厚为0.10～2.58，光学膜厚的平均值为0.93。第二滤波器30的高折射率膜30H的光学膜厚为0.18～1.78，光学膜厚的平均值为1.21。如此，第二滤波器30中，低折射率膜30L的光学膜厚的平均值小于高折射率膜30H的光学膜厚的平均值，低折射率膜30L的光学膜厚的平均值与高折射率膜30H的光学膜厚的平均值间的膜厚比[低折射率膜30L的光学膜厚的平均值/高折射率膜30H的光学膜厚的平均值]为0.77。另外，较佳为，低折射率膜30L的光学膜厚的平均值与高折射率膜30H的光学膜厚的平均值间的膜厚比为0.50～0.85。
如图6所示，第二滤波器30在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域中具有透光特性，并且在近红外光区域(700nm～1100nm)的一部分中具有透光特性。图6中，用实线示出了光的入射角α(参照图1)为0°的情况下(垂直入射的情况下)的第二滤波器30的滤波器特性。另外，图6的虚线(细线)示出了上述第一滤波器20的滤波器特性(参照图4)与第二滤波器30的滤波器特性相组合后的滤波器特性。
具体而言，第二滤波器30在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域中具有透光特性，并具有在可见光区域的长波长侧(比680nm更靠近长波长侧)透光率急剧减小的透光特性。可见光区域中，第二滤波器30的透光率在50％以上的范围为，从可见光区域的短波长端(400nm)至约694nm为止的波段。第二滤波器30的透光率在80％以上的范围为，从可见光区域的短波长端(400nm)至约690nm为止的波段。第二滤波器30的透光率在90％以上的范围为，约408nm～约688nm的波段。第二滤波器30的透光率在95％以上的范围为，约410nm～约686nm的波段。
另外，第二滤波器30在近红外光区域(700nm～1100nm)的一部分中具有透光特性。第二滤波器30的在近红外光区域中具有透光特性的波段被设置为，与在可见光区域中具有透光特性的波段之间存在间距。详细而言，第二滤波器30在800nm～950nm的波段的一部分中具有透光特性，并具有在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧透光率急剧增加、且在比950nm更靠近短波长侧透光率急剧减小的透光特性。并且，近红外光区域中第二滤波器30的透光率在50％以上的范围为，约830nm～约916nm的波段。第二滤波器30的透光率在80％以上的范围为，约836nm～约908nm的波段。第二滤波器30的透光率在90％以上的范围为，约838nm～约904nm的波段。第二滤波器30的透光率在95％以上的范围为，约840nm～约902nm的波段。
另一方面，可见光区域与近红外光区域的边界附近的第二滤波器30的遮光特性如下所述。第二滤波器30的透光率在20％以下的范围为，约700nm～约824nm的波段。第二滤波器30的透光率在10％以下的范围为，约706nm～约818nm的波段。第二滤波器30的透光率在5％以下的范围为，约712nm～约812nm的波段。
＜第三滤波器＞
如图2所示，第三滤波器40由在第一滤波器20的另一个表面20B上形成的电介质多层膜构成。具体而言，如图7所示，第三滤波器40由作为高折射率膜40H的TiO2、和作为低折射率膜40L的SiO2交替层叠而构成。高折射率膜40H形成有12层；低折射率膜40L形成有13层，总共形成有25层。从第一滤波器20侧开始数，奇数序号的层为低折射率膜40L；偶数序号的层为高折射率膜40H。最靠近第一滤波器20侧的第1层(最下层)为低折射率膜40L；最靠近大气侧的第25层(最上层)也为低折射率膜40L。另外，高折射率膜40H及低折射率膜40L的叠层顺序不局限于此例，也可以是从第一滤波器20侧开始数，奇数序号的层为高折射率膜40H；偶数序号的层为低折射率膜40L。另外，例如，与上述第二滤波器30相同，也可以是高折射率膜40H和低折射率膜40L的层数相同。
本实施方式中，采用TiO2作为高折射率膜40H，但不局限于此，例如也可以采用ZrO2、Nb2O5、Ta2O5这样的材料。换言之，作为高折射率膜40H的材料，较佳为折射率大于2.0的材料。另外，低折射率膜40L也不局限于SiO2，例如也可以采用MgF2这样的材料。换言之，作为低折射率膜40L的材料，较佳为折射率小于高折射率膜40H的材料，更佳为折射率小于1.5的材料。
第三滤波器40的各层(低折射率膜40L及高折射率膜40H)由公知的真空蒸镀装置交替进行真空蒸镀。蒸镀膜厚是根据折射率与物理膜厚的乘积(即，光学膜厚)设计的，第三滤波器40的光学膜厚例如被设计成图7所示的膜厚。图7中的中心波长(720nm)为膜厚设计中的中心波长。
如图7所示，第三滤波器40为，高折射率膜40H与低折射率膜40L总共叠层有25层，此时的总膜厚(物理膜厚)为约3.0μm。第二滤波器30的层数较佳为20层～60层，此时的总膜厚较佳为2.4μm～7.2μm。
如图8所示，第三滤波器40在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域及近红外光区域(700nm～1100nm)的短波长侧的区域中具有透光特性。图8示出的是光的入射角α(参照图1)为0°的情况下(垂直入射的情况下)第三滤波器40的滤波器特性。
具体而言，第三滤波器40在从可见光区域的短波长端(400nm)起一直至近红外光区域均具有透光特性，并具有在近红外光区域中(比900nm更靠近短波长侧)透光率急剧减小的透光特性。可见光区域的几乎整个区域中，第三滤波器40的透光率在95％以上。另外，近红外光区域中，第三滤波器40从近红外光区域的短波长端(700nm)至比900nm更靠近短波长侧，透光率在95％以上。在此情况下，在约862nm的波长，第三滤波器40的透光率为95％。另外，在约866nm的波长，第三滤波器40的透光率为90％；在约870nm的波长，第三滤波器40的透光率为80％；在约876nm的波长，第三滤波器40的透光率为50％。
另一方面，近红外光区域中的第三滤波器40的遮光特性如下所述。第三滤波器40的透光率在20％以下的范围为，从约886nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。第三滤波器40的透光率在10％以下的范围为，从约892nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。第三滤波器40的透光率在5％以下的范围为，从约900nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。
＜光学滤波器的特性＞
本实施方式的第一滤波器20、第二滤波器30、第三滤波器40的滤波器特性分别如图4、图6、图8所示。并且，光学滤波器10整体的滤波器特性为，将第一滤波器20的滤波器特性、第二滤波器30的滤波器特性、及第三滤波器40的滤波器特性相乘后获得的特性(参照图3)。换言之，第一滤波器20的透光率波形(参照图4)、第二滤波器30的透光率波形(参照图6)、及第三滤波器40的透光率波形(参照图8)统合后得到图3所示的光学滤波器10的透光率波形。即，基于本实施方式的光学滤波器10，如图3所示那样，能获得在可见光区域和近红外光区域这两个波段中具有透光特性的滤波器特性。光学滤波器10的在近红外光区域中具有透光特性的波段被设为与在可见光区域中具有透光特性的波段之间存在间距。
具体而言，如图3所示，光学滤波器10在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域中具有透光特性，并具有在可见光区域的长波长侧(比600nm更靠近长波长侧)透光率平缓减小的透光特性。这样的光学滤波器10的可见光区域的特性主要通过第一滤波器20实现。可见光区域的长波长侧(比600nm更靠近长波长侧)中光学滤波器10的透光率减小的波形与第一滤波器20的透光率减小的波形基本一致。换言之，可见光区域的长波长侧的区域中，由于第二滤波器30及第三滤波器40的透光率为约100％(95％以上)，所以光学滤波器10的滤波器特性大致直接反映出第一滤波器20的滤波器特性。
更详细而言，可见光区域中，光学滤波器10的透光率在50％以上的范围为，从可见光区域的短波长端(400nm)至约646nm为止的波段。光学滤波器10的透光率在80％以上的范围为，约420nm～约610nm的波段。光学滤波器10的透光率在90％以上的范围为，约450nm～约580nm的波段。光学滤波器10的透光率在95％以上的范围为，约470nm～约540nm的波段。
另外，如图3所示，光学滤波器10在近红外光区域的一部分中具有透光特性。即，光学滤波器10在被设为从可见光区域的长波长侧至近红外光区域为止的第一带域A1、及被设为比该第一带域A1更靠近长波长侧的第三带域A3中具有遮光特性，同时，在被设于第一带域A1及第三带域A3之间的第二带域A2中具有透光特性。
第一带域A1被设为，从比640nm更靠近长波长侧至比800nm更靠近长波长侧，该第一带域A1中设有透光率在5％以下的遮光带域。另外，第三带域A3被设为，从比900nm更靠近短波长侧至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止，该第三带域A3中设有透光率在5％以下的遮光带域。并且，通过第一带域A1的遮光带域及第三带域A3的遮光带域而形成了第二带域A2的透光带域。第二带域A2中，在比800nm更靠近长波长侧的波长(约830nm)及比900nm更靠近短波长侧的波长(约876nm)，光学滤波器10的透光率为50％。
具体而言，如图3所示，第一带域A1的透光率为50％的波段为，约646nm～约830nm的波段。第二带域A2的透光率为50％的波段为，约830nm～约876nm的波段。第三带域A3的透光率为50％的波段为，约876nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。
光学滤波器10在第一带域A1中的遮光特性如下所述。光学滤波器10的透光率在20％以下的范围为，约680nm～约824nm的波段。光学滤波器10的透光率在10％以下的范围为，约686nm～约818nm的波段。光学滤波器10的透光率在5％以下的范围为，约690nm～约812nm的波段。如此，光学滤波器10在第一带域A1中，具有在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧透光率急剧增加的特性。
另外，光学滤波器10在第三带域A3中的遮光特性如下所述。光学滤波器10的透光率在20％以下的范围为，从约884nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。光学滤波器10的透光率在10％以下的范围为，从约892nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。光学滤波器10的透光率在5％以下的范围为，从约900nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。如此，光学滤波器10在第三带域A3中具有在近红外光区域的比900nm更靠近短波长侧透光率急剧减小的特性。
另一方面，光学滤波器10在第二带域A2中的透光特性如下所述。光学滤波器10的透光率在50％以上的范围为，约830nm～约876nm的波段。光学滤波器10的透光率在80％以上的范围为，约836nm～约870nm的波段。光学滤波器10的透光率在90％以上的范围为，约840nm～约866nm的波段。光学滤波器10的透光率在95％以上的范围为，约842nm～约864nm的波段。如此，光学滤波器10在第二带域A2中，具有在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧透光率急剧增加的特性，另外，具有在近红外光区域的比900nm更靠近短波长侧透光率急剧减小的特性。
本实施方式中，光学滤波器10的第一带域A1的短波长侧的遮光特性由第一滤波器20形成。另外，光学滤波器10的第一带域A1的长波长侧的遮光特性、及第二带域A2的短波长侧的透光特性由第二滤波器30形成。另外，光学滤波器10的第二带域A2的长波长侧的透光特性、及第三带域A3的短波长侧的遮光特性由第三滤波器40形成。并且，光学滤波器10的第一带域A1中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度为至少100nm。以下，对此进行说明。
如图3所示，第一带域A1中，近红外光区域中，光学滤波器10的透光率在5％以下的遮光带域被设在从近红外光区域的短波长端(700nm)至比800nm更靠近长波长侧的波段。更详细而言，第一带域A1的遮光带域不仅设在近红外光区域，而且还连续地设在可见光区域的长波长侧，具体而言是设在约690nm～约812nm的范围。
这样的光学滤波器10的第一带域A1的遮光带域由第一滤波器20及第二滤波器30形成。具体而言，可见光区域中，从可见光区域的长波长侧(约690nm)至可见光区域的长波长端(700nm)为止的波段中，第一带域A1的遮光带域大致基于第一滤波器20的滤波器特性。换言之，从可见光区域的长波长侧(约690nm)至可见光区域的长波长端(700nm)为止的波段中，第一滤波器20的透光率约为0％(5％以下)，因而，光学滤波器10的滤波器特性基本直接反映出第一滤波器20的滤波器特性。
近红外光区域中，从近红外光区域的短波长端(700nm)至近红外光区域的短波长侧(约712nm)为止的波段中，第一带域A1的遮光带域是由第一滤波器20的滤波器特性和第二滤波器30的滤波器特性组合而成的。另一方面，从近红外光区域的短波长侧(约712nm)至比800nm更靠近长波长侧(约812nm)为止的波段中，第一带域A1的遮光带域基本基于第二滤波器30的滤波器特性。换言之，从近红外光区域的短波长侧(约712nm)至比800nm更靠近长波长侧(约812nm)为止的波段中，第二滤波器30的透光率约为0％(5％以下)，因而，光学滤波器10的滤波器特性基本直接反映出第二滤波器30的滤波器特性。
如此，光学滤波器10的第一带域A1的遮光带域由第一滤波器20及第二滤波器30形成。光学滤波器10的第一带域A1中，近红外光区域中透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度被设定为至少100nm，该例中，约为112nm。另外，不仅仅是近红外光区域，若还考虑可见光区域的长波长侧的话，光学滤波器10的第一带域A1的透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度为，从可见光区域的长波长侧一直到近红外光区域为止的约122nm。
其次，在第一带域A1与第二带域A2的边界附近，光学滤波器10具有在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧透光率急剧增加的滤波器特性。在约812nm～约842nm的范围，光学滤波器10的透光率从5％增加到95％。这样的光学滤波器10的第一带域A1的长波长侧的遮光特性、及第二带域A2的短波长侧的透光特性与第二滤波器30的滤波器特性基本一致。换言之，在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧(约812nm～约842nm)，第一滤波器20及第三滤波器40的透光率约为100％(95％以上)，因而，光学滤波器10的滤波器特性基本直接反映出第二滤波器30的滤波器特性。如此，光学滤波器10的第一带域A1的长波长侧的遮光特性、及第二带域A2的短波长侧的透光特性由第二滤波器30形成。
其次，第二带域A2中，在从比800nm更靠近长波长侧至比900nm更靠近短波长侧的波段，具体而言是约842nm～约864nm的波段中，设有光学滤波器10的透光率在95％以上的透光带域。这样的光学滤波器10的第二带域A2的透光带域大致基于第二滤波器30和第三滤波器40的滤波器特性。换言之，约842nm～约864nm的波段中，第一滤波器20及第三滤波器40的透光率约为100％(95％以上)，因而，光学滤波器10的滤波器特性基本直接反映出第二滤波器30的滤波器特性。如此，光学滤波器10的第二带域A2的透光带域由第二滤波器30形成。光学滤波器10的第二带域A2中，透光率在95％以上的透光带域的带域宽度在该例中约为22nm。另外，光学滤波器10的第二带域A2中，透光率在50％以上的透光带域的带域宽度在该例中约为46nm。
其次，在第二带域A2与第三带域A3的边界附近，光学滤波器10具有在近红外光区域的比900nm更靠近短波长侧透光率急剧减小的滤波器特性。在约864nm～约900nm的范围，光学滤波器10的透光率从95％减小到5％。这样的光学滤波器10的第二带域A2的长波长侧的透光特性、及第三带域A3的短波长侧的遮光特性与第三滤波器40的滤波器特性基本一致。换言之，在比900nm更靠近短波长侧(约864nm～约900nm)，第一滤波器20及第二滤波器30的透光率约为100％(95％以上)，因而，光学滤波器10的滤波器特性基本直接反映出第三滤波器40的滤波器特性。如此，光学滤波器10的第二带域A2的长波长侧的透光特性、及第三带域A3的短波长侧的遮光特性由第三滤波器40形成。
进一步，第三带域A3中，在从比900nm更靠近短波长侧至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段中，设有光学滤波器10的透光率在5％以下的遮光带域。这样的光学滤波器10的第三带域A3的遮光带域大致基于第三滤波器40的滤波器特性。换言之，从比900nm更靠近短波长侧(约900nm)至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段中，第三滤波器40的透光率约为0％(5％以下)，因而，光学滤波器10的滤波器特性基本直接反映出第三滤波器40的滤波器特性。如此，光学滤波器10的第三带域A3的遮光带域由第三滤波器40形成。光学滤波器10的第三带域A3中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度在该例中约为200nm。
基于本实施方式，光学滤波器10的第一带域A1中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度被设定为至少100nm，因而，与现有技术相比，能确保遮光带域的带域宽度较宽，从而能充分确保第一带域A1的遮光特性。由此，能充分抑制红色分量透过，从而能防止因红色分量透过而引起的混色发生。其结果，能防止摄像装置拍摄的图像色彩再现性能降低。另外，对上述第一带域A1的遮光带域的带域宽度的上限值无特别限定，例如可以是150nm，也可以是250nm。
在此，由于第二滤波器30的半值波长(透光率为50％的波长)比第一滤波器20的半值波长更靠近长波长侧，所以借助于第一滤波器20对光的吸收，能减少被第二滤波器30反射的光的量。由此，能防止因第二滤波器30对光进行反射而产生重影的情况发生。
另外，本实施方式中，第一滤波器20由红外线吸收体(红外线吸收树脂)形成，因而，与第一滤波器20由电介质多层膜形成的情况相比，能降低光学滤波器10在可见光区域中的入射角依存性，并能防止摄像装置拍摄的图像中产生重影、耀斑的情况发生。下面，参照图9对此进行说明。图9是表示光学滤波器10中光的入射角α(参照图1)为0°、10°、20°、及30°时各滤波器特性的一部分的图。L1表示光的入射角α为0°时的滤波器特性；L2表示光的入射角α为10°时的滤波器特性；L3表示光的入射角α为20°时的滤波器特性；L4表示光的入射角α为30°时的滤波器特性。
如图9所示，近红外光区域中，光的入射角α越大，光学滤波器10的波形越向短波长侧位移。其理由是，近红外光区域中，光学滤波器10的滤波器特性是通过由电介质多层膜构成的第二滤波器30、第三滤波器40形成的，近红外光区域中，光学滤波器10的入射角依存性较大。因而，在近红外光区域中，想用成像元件只检测特定波长的光的情况下，检测效率有可能降低。
另一方面，可见光区域中，与近红外光区域的情况相比，光学滤波器10的波形向短波长侧位移的量较小。其理由是，可见光区域中，光学滤波器10的滤波器特性是通过由红外线吸收体(红外线吸收树脂)构成的第一滤波器20形成的。如此，本实施方式中，能降低光学滤波器10在可见光区域中的入射角依存性，从而能防止摄像装置拍摄的图像中产生重影、耀斑的情况发生。另外，第一滤波器20单体几乎没有入射角依存性，即便在光的入射角α为30°的情况下，向短波长侧位移的量也只有数nm。换言之，图9中出现的可见光区域中的入射角依存性不是第一滤波器20造成的，主要是第二滤波器30造成的。
另外，本实施方式中，在近红外光区域中，光学滤波器10的滤波器特性由第二滤波器30、第三滤波器40形成。详细而言，光学滤波器10的第二带域A2的短波长侧的透光特性由第二滤波器30形成；第二带域A2的长波长侧的透光特性由第三滤波器40形成。由此，光学滤波器10的第二带域A2中，能容易地对透光率在50％以上的透光带域的带域宽度进行变更，从而能灵活地对应对光学滤波器10的近红外光区域的滤波器特性的各种要求。另外，光学滤波器10的第二带域A2中，较佳为，将透光率在50％以上的透光带域的带域宽度设定为35nm～200nm。在此情况下，较佳为，将第二带域A2的透光率在50％的波段设置在800nm～1000nm的范围。例如，将上述第二带域A2的透光带域的带域宽度设定为200nm的情况下，使用具有在1000nm附近的波长透光率急剧减小的滤波器特性的第三滤波器40即可。
另外，本实施方式中，第二滤波器30的低折射率膜30L的光学膜厚的平均值与高折射率膜30H的光学膜厚的平均值之间的膜厚比[低折射率膜30L的光学膜厚的平均值/高折射率膜30H的光学膜厚的平均值]被设定为0.50～0.85范围内的值。由此，能使第二滤波器30的具有遮光特性的遮光带域的带域宽度变窄，从而能将透光带域(第二带域A2)设在与可见光区域之间存在间距的、近红外光区域的所期范围内。
另外，本实施方式中，第一带域A1的透光率为50％的波长的带域宽度大于第一滤波器20的透光率为50％的波长的带域宽度、及第二滤波器30的透光率为50％的波长的带域宽度。由此，通过第一滤波器20、第二滤波器30，能将透光带域(第二带域A2)设在近红外光区域的所期范围内。
在此示出的实施方式只是对各方面的示例，不构成进行限定性解释的根据。本发明的技术范围不只是由上述实施方式解释的范围，而是根据权利要求书的记载所界定的范围。另外，本发明的技术范围中包含与权利要求书同等的意义及范围内的所有的变更。
上述实施方式中，光学滤波器10在可见光区域的几乎整个区域中具有透光特性，但不局限于此，也可以将光学滤波器10构成为，只在可见光区域的一部分区域中具有透光特性。
上述实施方式的第一滤波器20仅为一例，只要在可见光区域透光率为50％的波长为640nm～660nm范围内的波长，且在650nm～800nm的范围内有吸收极大值，则第一滤波器20也可以是上述实施方式以外的结构。例如，上述实施方式中，作为第一滤波器20，采用了透明树脂中含有吸收红外线的化合物的红外线吸收体，但不局限于此，作为第一滤波器20，也可以采用在玻璃等基材的表面涂布有吸收红外线的化合物(红外线吸收墨)的结构的红外线吸收体。
上述实施方式的第二滤波器30仅为一例，只要透光率为50％的波长为685nm～710nm范围内的波长，且透光率在5％以下的遮光带域被设置为在近红外光区域中至少占有100nm的范围，则第二滤波器30也可以是上述实施方式以外的结构。例如，也可对第二滤波器30采用由多个滤波器(电介质多层膜)组合而成的结构。同样，也可对第三滤波器40采用由多个滤波器(电介质多层膜)组合而成的结构。
下面，参照图10～图15对本发明的光学滤波器的其它实施方式(第二实施方式)进行说明。
图10～图15所示的光学滤波器100是设置在摄像装置中的光学滤波器，其在可见光区域和近红外光区域这两个波段中具有透光特性。可见光区域的具有透光特性的波段被设为与近红外光区域的具有透光特性的波段之间存在间距。具体而言，如图10所示，光学滤波器100具备，由红外线吸收体构成的第一滤波器120、由在第一滤波器120的一个面上涂布的电介质多层膜构成的第二滤波器130、及由在第一滤波器120的另一个面上涂布的电介质多层膜构成的第三滤波器140。光学滤波器100显示如图11所示的滤波器特性(透光率波形)。以下，对光学滤波器100的各结构进行说明。
＜第一滤波器＞
本实施方式中，作为红外线吸收体的第一滤波器120是通过在透明基材(透明基板)120a的一个面上涂布吸收红外线的红外线吸收墨(红外线吸收色素)120b而构成的。透明基材120a为无色透明玻璃基板，作为这样的玻璃基板，例如可以采用D263Teco(SCHOTTAG制作)、BK7等。作为红外线吸收色素120b，例如可以采用方酸菁(Squarilium)系色素、酞菁(Phthalocyanine)系色素、青蓝(Cyanine)系色素等。这样的红外线吸收色素120b通过与透明树脂、溶剂等混合而被制成涂布液状态，在该状态下被涂布在透明基材120a的表面。通过将玻璃基板用作透明基材120a，能增大第一滤波器120的刚性，从而抑制由后述的第二滤波器130、第三滤波器140成膜时的应力引起的第一滤波器120的变形。但是，透明基材120a也可以是玻璃以外的基材，只要是无色透明的基材即可，例如可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸脂、环烯烃聚合物等的透明树脂。
例如可通过以下工序制造具有上述结构的第一滤波器120。
首先，通过将红外线吸收色素120b与透明树脂、溶剂等混合，而制作红外线吸收色素120b的涂布液(涂布液制作工序)。作为一例，可将作为溶剂的聚甲基丙烯酸甲酯按5～15重量％的比例与作为透明树脂的甲基乙基酮混合，而制作使聚甲基丙烯酸甲酯溶解后的溶液。将作为红外线吸收色素120b的青蓝系赤外吸收色素按0.1～1.0重量％的比例添加于上述溶液中，而制作红外线吸收色素120b的涂布液。另外，作为透明树脂，例如可以采用丙烯系树脂、环氧系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚酯纤维系树脂、环状烯烃系树脂等树脂。作为溶剂，例如可以采用酮系(甲基乙基酮等)、烃系(甲苯等)、酯系(醋酸甲酯等)、醚系(四氢呋喃等)、醇系(乙醇等)的溶剤。另外，也可以根据需要而添加光聚合引发剂、热聚合引发剂等的聚合引发剂。另外，也可以从市场购入涂料状态的红外线吸收色素120b(例如，环氧树脂涂料)，将该红外线吸收色素120b涂布在透明基材120a上，在此情况下，可以节省略涂布液制作工序。
其次，将在涂布液制作工序中制作的红外线吸收色素120b的涂布液以规定厚度均匀地涂布在透明基材120a的表面(涂布工序)。在该涂布工序中，例如可使用旋转涂布机、模涂机、棒涂机等进行涂布液的涂布。
其次，使在涂布工序中用涂布液涂布过的透明基材120a干燥，从而使涂布液中含有的溶剂挥发，并使涂布液中含有的透明树脂硬化(干燥工序)。在该干燥工序中，例如通过用烤箱、烤盘等在约100℃下加热5分钟左右，来实现溶剂的挥发及透明树脂的硬化。另外，在添加了光聚合引发剂的情况下，利用光聚合来使透明树脂硬化。
第一滤波器120如图12所示，在可见光区域与近红外光区域的边界附近具有吸收极大值，第一滤波器120的透光率变为最小。图12示出光的入射角α(参照图1)为0°的情况下(垂直入射的情况下)的第一滤波器120的滤波器特性。
具体而言，第一滤波器120在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域中具有透光特性，并具有在可见光区域的长波长侧(比600nm更靠近长波长侧)透光率平缓减小的透光特性。可见光区域中，第一滤波器120的透光率在50％以上的范围为，从可见光区域的短波长端(400nm)至约654nm为止的波段。第一滤波器120的透光率在80％以上的范围为，从可见光区域的短波长端(400nm)至约606nm为止的波段。第一滤波器120的透光率在90％以上的范围为，从可见光区域的短波长端(400nm)至约584nm的波段。第一滤波器120的透光率在95％以上的范围为，约434nm～约564nm的波段。
另外，第一滤波器120在近红外光区域(700nm～1100nm)的几乎整个区域中具有透光特性，并具有在近红外光区域的短波长侧(比750nm更靠近短波长侧)透光率增加的透光特性。近红外光区域中，第一滤波器120的透光率在50％以上的范围为，从约796nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。第一滤波器120的透光率在80％以上的范围为，从约814nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。第一滤波器120的透光率在90％以上的范围为，从约826nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。第一滤波器120的透光率在95％以上的范围为，从约838nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。近红外光区域的短波长侧中，第一滤波器120的透光率的变化率(增加率)大于可见光区域的长波长侧的变化率(减少率)。
另一方面，在可见光区域与近红外光区域的边界附近，第一滤波器120的吸收特性如下所述。第一滤波器120的透光率在20％以下的范围为，约722nm～约778nm的波段。第一滤波器120的透光率在10％以下的范围为，约742nm～约762nm的波段。并且，在约752nm的波长，第一滤波器120的透光率成为最小值(约8.6％)(吸收极大值)。另外，本实施方式中，约在752nm的波长存在第一滤波器120的吸收极大值，但第一滤波器120的吸收极大值只要存在于650nm～800nm的范围内即可。
＜第二滤波器＞
如图10所示，第二滤波器130由在第一滤波器120的一个表面120A上形成的电介质多层膜构成。本实施方式中，是在第一滤波器120的两个表面中未设置上述红外线吸收色素120b的一方的表面上形成有第二滤波器130。换言之，在第一滤波器120的透明基材120a的表面设置有第二滤波器130。
第二滤波器130是通过将作为高折射率膜130H的TiO2与作为低折射率膜130L的SiO2交替层叠而构成的。本实施方式中，第二滤波器130是通过将上述第一实施方式的光学滤波器10的第二滤波器30和第三滤波器40形成为一个滤波器而构成的。换言之，第二滤波器130是通过将多个滤波器组合而构成的。详细而言，在第一滤波器120的一个表面120A上，形成有与第一实施方式的光学滤波器10的第二滤波器30(参照图5)结构大致相同的电介质多层膜，并在该电介质多层膜上进一步形成有与第一实施方式的光学滤波器10的第三滤波器40(参照图7)结构大致相同的电介质多层膜。
第二滤波器130中，高折射率膜130H形成有27层；低折射率膜130L形成有28层，总共形成有55层。从第一滤波器120侧开始数，奇数序号的层为低折射率膜130L；偶数序号的层为高折射率膜130H。最靠近第一滤波器120侧的第1层(最下层)为低折射率膜130L；最靠近大气侧的第55层(最上层)也为低折射率膜130L。另外，高折射率膜130H及低折射率膜130L的叠层顺序不局限于该例，也可以是，从第一滤波器120侧开始数，奇数序号的层为高折射率膜130H；偶数序号的层为低折射率膜130L。另外，高折射率膜130H及低折射率膜130L的层数也可以相同。
本实施方式中，采用TiO2作为高折射率膜130H，但不局限于此，例如，也可以采用ZrO2、Nb2O5、Ta2O5这样的材料。换言之，作为高折射率膜130H的材料，较佳为采用折射率大于2.0的材料。另外，低折射率膜130L也不局限于SiO2，例如也可以采用MgF2这样的材料。换言之，作为低折射率膜130L的材料，较佳为折射率小于高折射率膜130H的材料，更佳为折射率小于1.5的材料。
第二滤波器130的各层(低折射率膜130L及高折射率膜130H)是使用公知的真空蒸镀装置，在第一滤波器120的两个表面中未设置红外线吸收色素120b的一方的表面交替地进行真空蒸镀而形成的。蒸镀膜厚是基于折射率与物理膜厚之间的乘积(即，光学膜厚)设计的。第二滤波器130的各层的结构与第一实施方式的光学滤波器10的第二滤波器30、第三滤波器40的各层的结构(参照图5、图7)大致相同，因而在此省略说明。另外，第二滤波器130中，与第一实施方式的光学滤波器10相同，低折射率膜130L的光学膜厚的平均值小于高折射率膜130H的光学膜厚的平均值，较佳为，低折射率膜130L的光学膜厚的平均值与高折射率膜130H的光学膜厚的平均值之间的膜厚比[低折射率膜130L的光学膜厚的平均值/高折射率膜130H的光学膜厚的平均值]为0.50～0.85。
第二滤波器130如图13所示，在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域中具有透光特性，且在近红外光区域(700nm～1100nm)的一部分具有透光特性。图13示出光的入射角α(参照图1)为0°的情况下(垂直入射的情况下)的第二滤波器130的滤波器特性。
具体而言，第二滤波器130在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域中具有透光特性，并具有在可见光区域的长波长侧(比680nm更靠近长波长侧)透光率急剧减小的透光特性。可见光区域中，第二滤波器130的透光率在50％以上的范围为，约406nm～约694nm为止的波段。第二滤波器130的透光率在80％以上的范围为，约408nm～约690nm为止的波段。第二滤波器130的透光率在90％以上的范围为，约408nm～约688nm的波段。第二滤波器130的透光率在95％以上的范围为，约410nm～约686nm的波段。
另外，第二滤波器130在近红外光区域(700nm～1100nm)的一部分中具有透光特性。第二滤波器130的近红外光区域中具有透光特性的波段被设为与可见光区域中具有透光特性的波段之间存在间距。详细而言，第二滤波器130在800nm～950nm的波段的一部分具有透光特性，并具有在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧透光率急剧增加、且在比950nm更靠近短波长侧透光率急剧减小的透光特性。并且，近红外光区域中，第二滤波器130的透光率在50％以上的范围为，约830nm～约876nm的波段。第二滤波器130的透光率在80％以上的范围为，约836nm～约868nm的波段。第二滤波器130的透光率在90％以上的范围为，约838nm～约866nm的波段。第二滤波器130的透光率在95％以上的范围为，约840nm～约862nm的波段。
另一方面，可见光区域与近红外光区域的边界附近的第二滤波器130的遮光特性如下所述。第二滤波器130的透光率在20％以下的范围为，约700nm～约824nm的波段。第二滤波器130的透光率在10％以下的范围为，约706nm～约818nm的波段。第二滤波器130的透光率在5％以下的范围为，约712nm～约812nm的波段。
＜第三滤波器＞
如图10所示，第三滤波器140由在第一滤波器120的另一个表面120B上形成的电介质多层膜构成。本实施方式中，第一滤波器120的两个表面中，在设置有上述红外线吸收色素120b的一方的表面上形成有第三滤波器140。换言之，在第一滤波器120的红外线吸收色素120b的表面设有第三滤波器140。
本实施方式中，第三滤波器140被构成为，具有如图15所示的滤波器特性的反射防止膜。具体而言，如图14所示，第三滤波器140是通过将作为高折射率膜140H的TiO2与作为低折射率膜140L的SiO2交替层叠而构成的。高折射率膜140H形成有4层；低折射率膜140L形成有5层，总共形成有9层。从第一滤波器120侧开始数，奇数序号的层为低折射率膜140L，偶数序号的层为高折射率膜140H。最靠近第一滤波器120侧的第1层(最下层)为低折射率膜140L，最靠近大气侧的第9层(最上层)也为低折射率膜140L。另外，高折射率膜140H及低折射率膜140L的叠层顺序不局限于该例，也可以是，从第一滤波器120侧开始数，奇数序号的层为高折射率膜140H，偶数序号的层为低折射率膜140L。另外，高折射率膜140H及低折射率膜140L的层数也可以相同。
本实施方式中，采用TiO2作为高折射率膜140H，但不局限于此，例如，也可以采用ZrO2、Nb2O5、Ta2O5这样的材料。换言之，作为高折射率膜140H的材料，较佳为折射率大于2.0的材料。另外，低折射率膜140L也不局限于SiO2，例如也可以采用MgF2这样的材料。换言之，作为低折射率膜140L的材料，较佳为折射率小于高折射率膜140H的材料，更佳为折射率小于1.5的材料。
第三滤波器140的各层(低折射率膜140L及高折射率膜140H)是通过使用公知的真空蒸镀装置，在第一滤波器120的两个表面中设置有红外线吸收色素120b的一方的表面交替地进行真空蒸镀而形成的。蒸镀膜厚是根据折射率与物理膜厚的乘积(即，光学膜厚)设计的，第三滤波器140的光学膜厚例如可被设计成图14所示的厚度。图14中的中心波长(510nm)为膜厚设计时的中心波长。
第三滤波器140如图15所示，在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域及近红外光区域(700nm～1100nm)的几乎整个区域中具有透光特性。图15示出光的入射角α(参照图1)为0°的情况下(垂直入射的情况下)的第三滤波器140的滤波器特性。具体而言，第三滤波器140在可见光区域的几乎整个区域中，透光率在95％以上。另外，第三滤波器140在近红外光区域中，从近红外光区域的短波长端(700nm)至比900nm更靠近短波长侧，透光率在95％以上。同时，约在1012nm的波长，第三滤波器140的透光率为95％；在近红外光区域的长波长端(1100nm)，第三滤波器140的透光率为90.4％。
＜光学滤波器的特性＞
本实施方式的第一滤波器120、第二滤波器130、第三滤波器140的滤波器特性分别如图12、图13、图15所示。并且，光学滤波器100整体的滤波器特性是将第一滤波器120的滤波器特性、第二滤波器130的滤波器特性、及第三滤波器140的滤波器特性相乘后获得的特性(参照图11)。换言之，通过将第一滤波器120的透光率波形(参照图12)、第二滤波器130的透光率波形(参照图13)、第三滤波器140的透光率波形(参照图15)统合，而获得图11所示的光学滤波器100的透光率波形。即，基于本实施方式的光学滤波器100，如图11所示那样，能获得在可见光区域和近红外光区域这两个波段中具有透光特性的滤波器特性。光学滤波器100的近红外光区域中具有透光特性的波段被设为与可见光区域中具有透光特性的波段之间存在间距。
具体而言，光学滤波器100如图11所示，在可见光区域(400nm～700nm)的几乎整个区域中具有透光特性，并有在可见光区域的长波长侧(比600nm更靠近长波长侧)透光率平缓减小的透光特性。这样的光学滤波器100的可见光区域的特性主要通过第一滤波器120实现。可见光区域的长波长侧(比600nm更靠近长波长侧)中光学滤波器100的透光率减小的波形与第一滤波器120的透光率减小的波形基本一致。换言之，可见光区域的长波长侧的区域中，第二滤波器130及第三滤波器140的透光率约为100％(95％以上)，因而，光学滤波器100的滤波器特性基本直接反映出第一滤波器120的滤波器特性。
更详细而言，可见光区域中，光学滤波器100的透光率在50％以上的范围为，从可见光区域的短波长端(400nm)至约650nm为止的波段。光学滤波器100的透光率在80％以上的范围为，约408nm～约602nm的波段。光学滤波器100的透光率在90％以上的范围为，约424nm～约576nm的波段。光学滤波器100的透光率在95％以上的范围为，约454nm～约540nm的波段。
另外，光学滤波器100如图11所示，在近红外光区域的一部分具有透光特性。即，光学滤波器100在被设为从可见光区域的长波长侧一直到近红外光区域的第一带域A11、及设为比该第一带域A11更靠近长波长侧的第三带域A13中具有遮光特性，并在设于第一带域A11和第三带域A13之间的第二带域A12中具有透光特性。
第一带域A11被设为从比640nm更靠近长波长侧至比800nm更靠近长波长侧，在该第一带域A11中设有透光率在5％以下的遮光带域。另外，第三带域A13被设为从比900nm更靠近短波长侧至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止，该第三带域A13中设有透光率在5％以下的遮光带域。并且，由第一带域A11的遮光带域及第三带域A13的遮光带域形成了第二带域A12的透光带域。第二带域A12中，在比800nm更靠近长波长侧的波长(约832nm)及比900nm更靠近短波长侧的波长(约874nm)，光学滤波器100的透光率为50％。
具体而言，如图11所示，第一带域A11的透光率为50％的波段为，约650nm～约832nm的波段。第二带域A12的透光率在50％的波段为，约832nm～约874nm的波段。第三带域A13的透光率为50％的波段为，从约874nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。
光学滤波器100的第一带域A11中的遮光特性如下所述。光学滤波器100的透光率在20％以下的范围为，约690nm～约824nm的波段。光学滤波器100的透光率在10％以下的范围为，约696nm～约820nm的波段。光学滤波器100的透光率在5％以下的范围为，约700nm～约814nm的波段。如此，光学滤波器100在第一带域A11中，具有在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧透光率急剧增加的特性。
另外，光学滤波器100的第三带域A13中的遮光特性如下所述。光学滤波器100的透光率在20％以下的范围为，从约884nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。光学滤波器100的透光率在10％以下的范围为，从约890nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。光学滤波器100的透光率在5％以下的范围为，从约898nm至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段。如此，光学滤波器100在第三带域A13中，具有在近红外光区域的比900nm更靠近短波长侧透光率急剧减小的特性。
另一方面，光学滤波器100的第二带域A12中的透光特性如下所述。光学滤波器100的透光率在50％以上的范围为，约832nm～约874nm的波段。光学滤波器100的透光率在80％以上的范围为，约836nm～约868nm的波段。光学滤波器100的透光率在90％以上的范围为，约840nm～约864nm的波段。如此，光学滤波器100在第二带域A12中，具有在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧透光率急剧增加的特性，另外，具有在近红外光区域的比900nm更靠近短波长侧透光率急剧减小的特性。
本实施方式中，光学滤波器100的第一带域A11的短波长侧的遮光特性由第一滤波器120及第二滤波器130形成。另外，光学滤波器100的第一带域A11的长波长侧的遮光特性、及第二带域A12的短波长侧的透光特性由第二滤波器130形成。另外，光学滤波器100的第二带域A12的长波长侧的透光特性、及第三带域A13的短波长侧的遮光特性由第二滤波器130形成。并且，光学滤波器100的第一带域A11中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度为至少100nm。以下，对此进行说明。
如图11所示，第一带域A11中，近红外光区域中，在从近红外光区域的短波长端(700nm)至比800nm更靠近长波长侧的波段设有光学滤波器100的透光率在5％以下的遮光带域。第一带域A11的遮光带域设为约700nm～约814nm的范围。
这样的光学滤波器100的第一带域A11的遮光带域由第一滤波器120及第二滤波器130形成。换言之，近红外光区域中，从近红外光区域的短波长端(700nm)至近红外光区域的短波长侧(约712nm)为止的波段中，第一带域A11的遮光带域由第一滤波器120的滤波器特性和第二滤波器130的滤波器特性组合而成。另一方面，从近红外光区域的短波长侧(约712nm)至比800nm更靠近长波长侧(约814nm)为止的波段中，第一带域A11的遮光带域大致基于第二滤波器130的滤波器特性。换言之，从近红外光区域的短波长侧(约712nm)至比800nm更靠近长波长侧(约814nm)为止的波段中，第二滤波器130的透光率约为0％(5％以下)，因而，光学滤波器100的滤波器特性基本直接反映出第二滤波器130的滤波器特性。
如此，光学滤波器100的第一带域A11的遮光带域由第一滤波器120及第二滤波器130形成。光学滤波器100的第一带域A11中，近红外光区域中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度被设定为至少100nm，该例中，约为112nm。
其次，在第一带域A11与第二带域A12的边界附近，光学滤波器100具有在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧透光率急剧增加的滤波器特性。在约814nm～约840nm的范围，光学滤波器100的透光率从5％增加到90％。这样的光学滤波器100的第一带域A11的长波长侧的遮光特性及第二带域A12的短波长侧的透光特性与第二滤波器130的滤波器特性基本一致。换言之，在近红外光区域的比800nm更靠近长波长侧(约814nm～约840nm)，第一滤波器120及第三滤波器140的透光率约为100％(95％以上)，因而，光学滤波器100的滤波器特性基本直接反映出第二滤波器130的滤波器特性。如此，光学滤波器100的第一带域A11的长波长侧的遮光特性、及第二带域A12的短波长侧的透光特性由第二滤波器130形成。
其次，第二带域A12中，在从比800nm更靠近长波长侧至比900nm更靠近短波长侧的波段，具体而言是约840nm～约864nm的波段中，设有光学滤波器100的透光率在90％以上的透光带域。这样的光学滤波器100的第二带域A12的透光带域大致基于第二滤波器130的滤波器特性。换言之，约840nm～约864nm的波段中，第一滤波器120及第三滤波器140的透光率约为100％(95％以上)，因而，光学滤波器100的滤波器特性基本直接反映出第二滤波器130的滤波器特性。如此，光学滤波器100的第二带域A12的透光带域由第二滤波器130形成。光学滤波器100的第二带域A12中，透光率在90％以上的透光带域的带域宽度在该例中为约24nm。另外，光学滤波器100的第二带域A12中，透光率在50％以上的透光带域的带域宽度在该例中约为42nm。
其次，在第二带域A12与第三带域A13的边界附近，光学滤波器100具有在近红外光区域的比900nm更靠近短波长侧透光率急剧减小的滤波器特性。在约864nm～约898nm的范围，光学滤波器100的透光率从90％减小到5％。这样的光学滤波器100的第二带域A12的长波长侧的透光特性、及第三带域A13的短波长侧的遮光特性与第二滤波器130的滤波器特性基本一致。换言之，在比900nm更靠近短波长侧(约864nm～约898nm)，第一滤波器120及第三滤波器140的透光率约为100％(95％以上)，因而，光学滤波器100的滤波器特性大致直接反映出第二滤波器130的滤波器特性。如此，光学滤波器100的第二带域A12的长波长侧的透光特性、及第三带域A13的短波长侧的遮光特性由第二滤波器130形成。
进一步，第三带域A13中，在从比900nm更靠近短波长侧至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段中，设有光学滤波器100的透光率在5％以下的遮光带域。这样的光学滤波器100的第三带域A13的遮光带域大致基于第二滤波器130的滤波器特性。换言之，在比900nm更靠近短波长侧(约898nm)至近红外光区域的长波长端(1100nm)为止的波段中，第二滤波器130的透光率约为0％(5％以下)，因而，光学滤波器100的滤波器特性大致直接反映出第二滤波器130的滤波器特性。如此，光学滤波器100的第三带域A13的遮光带域由第二滤波器130形成。光学滤波器100的第三带域A13中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度在该例中约为202nm。
基于本实施方式，与上述第一实施方式相同，光学滤波器100的第一带域A11中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度被设定为至少100nm，因而，与现有技术相比，能确保遮光带域的带域宽度较宽，从而能充分确保第一带域A11的遮光特性。由此，能充分抑制红色分量透过，进而防止因红色分量透过而引起的混色发生。其结果，能防止摄像装置拍摄的图像色彩再现性能降低。另外，对上述第一带域A11的遮光带域的带域宽度的上限值无特别限定，例如，可以是150nm，也可以是250nm。
在此，由于第二滤波器130的半值波长(透光率为50％的波长)比第一滤波器120的半值波长更靠近长波长侧，所以，借助于第一滤波器120对光的吸收，能使第二滤波器130反射的光的量减少。由此，能防止因第二滤波器130对光的反射而引起的重影发生。
另外，本实施方式中，与上述第一实施方式相同，由于第一滤波器120是由红外线吸收体(透明基材及红外线吸收色素)形成的，所以，与第一滤波器120由电介质多层膜形成的情况相比，能降低光学滤波器100的可见光区域中的入射角依存性(参照图9)，同时，还能防止摄像装置拍摄的图像中发生重影、耀斑。
除此之外，本实施方式中，近红外光区域中，光学滤波器100的滤波器特性由第二滤波器130形成。详细而言，光学滤波器100的第二带域A12的短波长侧的透光特性、及第二带域A12的长波长侧的透光特性由第二滤波器130形成。由此，能容易地改变光学滤波器100的第二带域A12中透光率在50％以上的透光带域的带域宽度，从而能灵活地对应对光学滤波器100的近红外光区域的滤波器特性的各种要求。另外，光学滤波器100的第二带域A12中，较佳为，将透光率在50％以上的透光带域的带域宽度设定为35nm～200nm。在此情况下，较佳为，将第二带域A12的透光率在50％的波段设定在800nm～1000nm的范围。例如，将上述第二带域A12的透光带域的带域宽度设定为200nm的情况下，将第二滤波器130构成为在1000nm附近的波长透光率急剧减小即可。如此，能在形成有红外线吸收色素120b的面的相反侧的面上，将能以单个滤波器形成第二带域A12的透光特性的第二滤波器130成膜，因而，能防止成膜时对红外线吸收色素120b造成损伤(特别是热损伤)。
另外，本实施方式中，与上述第一实施方式相同，第二滤波器130的低折射率膜130L的光学膜厚的平均值与高折射率膜130H的光学膜厚的平均值之间的膜厚比[低折射率膜130L的光学膜厚的平均值/高折射率膜130H的光学膜厚的平均值]被设定为0.50～0.85的范围内的值。由此，能使第二滤波器130的具有遮光特性的遮光带域的带域宽度变窄，从而能将透光带域(第二带域A12)设定在与可见光区域之间存在间距的、近红外光区域的所期范围内。
另外，本实施方式中，与上述第一实施方式相同，第一带域A11的透光率为50％的波长的带域宽度大于第一滤波器120的透光率为50％的波长的带域宽度、及第二滤波器130的透光率为50％的波长的带域宽度。由此，通过第一滤波器120、第二滤波器130，能将透光带域(第二带域A12)设定在近红外光区域的所期范围内。
另外，本实施方式中，第一滤波器120采用在透明基板120a上涂布红外线吸收色素120b的结构，因而，与使用红外线吸收树脂基板的情况相比，通过调整红外线吸收色素120b的种类、浓度、厚度等，能更容易地获得所期的红外吸收特性。
另外，虽然是由第一滤波器120及第二滤波器130形成第一带域A11的短波长侧的遮光特性，但不局限于此，也可以只由第一滤波器120形成第一带域A11的短波长侧的遮光特性。
另外，以上说明中，第一滤波器120的两个表面中，在未设置红外线吸收色素120b的表面形成有第二滤波器130；在设置有红外线吸收色素120b的表面形成有第三滤波器140。然而，不局限于此，也可以是，第一滤波器120的两个表面中，在设置有红外线吸收色素120b的表面形成第二滤波器130；在未设置有红外线吸收色素120b的表面形成第三滤波器140。
本申请以2016年8月31日向日本提出的、申请号为日本特愿2016－169785号的日本发明专利申请为基础，要求其优先权。因此，其全部内容被导入本申请。
工业实用性
本发明是摄像装置中设置的光学滤波器，可应用于在可见光区域和近红外光区域这两个波段中具有透光特性的光学滤波器。

Claims (13)

1.一种光学滤波器，在可见光区域和近红外光区域这两个波段中具有透光特性，其特征在于：
在由红外线吸收体构成的第一滤波器的一个面上，形成有由电介质多层膜构成的第二滤波器；在所述第一滤波器的另一个面上，形成有由电介质多层膜构成的第三滤波器，
在设为从可见光区域的长波长侧至近红外光区域为止的第一带域、及设为比该第一带域更靠近长波长侧的第三带域中具有遮光特性，且在设于所述第一带域和所述第三带域之间的第二带域中具有透光特性，
在所述第一带域中，透光率在5％以下的遮光带域的带域宽度被设定为至少100nm。
2.如权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第一滤波器为，在可见光区域中透光率为50％的波长是640nm～660nm范围内的波长，且在650nm～800nm的范围内有吸收极大值，
所述第二滤波器为，透光率为50％的波长是685nm～710nm范围内的波长，且透光率在5％以下的遮光带域被设为，在近红外光区域中至少占有100nm的范围。
3.如权利要求1或2所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第二滤波器的透光率为50％的波长比所述第一滤波器的可见光区域中透光率为50％的波长更靠近长波长侧。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第一带域由所述第一滤波器和所述第二滤波器形成，
所述第三带域由所述第三滤波器形成。
5.如权利要求1～4中任一项所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第一带域的短波长侧的遮光特性由所述第一滤波器形成，
所述第二带域的短波长侧的透光特性由所述第二滤波器形成，
所述第二带域的长波长侧的透光特性由所述第三滤波器形成。
6.如权利要求1～3中任一项所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第一滤波器是通过在透明基板上涂布红外线吸收色素而构成的，
所述第三滤波器是由反射防止膜构成的。
7.如权利要求6所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第一带域由所述第一滤波器和所述第二滤波器形成，
所述第三带域由所述第二滤波器形成。
8.如权利要求6或7所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第一带域的短波长侧的遮光特性只由所述第一滤波器形成，或由所述第一滤波器和所述第二滤波器形成，
所述第二带域的短波长侧的透光特性、及所述第二带域的长波长侧的透光特性由所述第二滤波器形成。
9.如权利要求1～8中任一项所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第二带域中，透光率在50％的透光带域的带域宽度被设定为35nm～200nm。
10.如权利要求9所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第二带域的透光率在50％的透光带域被设置在800nm～1000nm的范围。
11.如权利要求1～10中任一项所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第一带域的透光率为50％的波长的带域宽度大于所述第一滤波器的透光率为50％的波长的带域宽度、及所述第二滤波器的透光率为50％的波长的带域宽度。
12.如权利要求1～11中任一项所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第二滤波器由多个滤波器组合而成。
13.如权利要求1～12中任一项所述的光学滤波器，其特征在于：
所述第二滤波器是由多个高折射率膜、和折射率小于所述高折射率膜的多个低折射率膜交替叠层而构成的，
所述第二滤波器中，所述低折射率膜的光学膜厚的平均值小于所述高折射率膜的光学膜厚的平均值，所述低折射率膜的光学膜厚的平均值与所述高折射率膜的光学膜厚的平均值之间的膜厚比为0.50～0.85。
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