CN116609872A

CN116609872A - 光学滤波器

Info

Publication number: CN116609872A
Application number: CN202310148367.7A
Authority: CN
Inventors: 高星英明; 藤原晃男; 竹本和矢; 河合启介
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2022-02-16
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-08-18
Also published as: JP2023119592A

Abstract

本发明涉及一种光学滤波器，具备基材和电介质多层膜，该电介质多层膜是低折射率膜与高折射率膜层叠而成的层叠体，上述低折射率膜和上述高折射率膜中的任一者的波长600nm处的消光系数k₆₀₀为0.12以上且800～1570nm的波长区域的最小消光系数k_{800－1570MIN}为0.01以下，或者自旋密度为5.0×10¹⁰(个/nm*cm²)以上，上述光学滤波器满足所有特定的光谱特性(ii－1)～(ii－3)，上述高折射率膜是氧浓度的最小值为7～30atm％的硅膜。

Description

光学滤波器

技术领域

本发明涉及阻挡可见光区域的光并透射近红外区域的光的光学滤波器。

背景技术

对于光检测测距(LiDAR)等使用近红外光的传感器模块的盖体，为了提高传感器的灵敏度，使用透射800nm以上的近红外光并阻挡作为外部干涉因素的可见光的光学滤波器。另外，作为车载用的盖体，从不易从外部看到传感器内的观点和使盖体外观为设计性高的黑色的观点考虑，还优选光学滤波器的400～680nm的可见光区域的光的透射率低。

作为光学滤波器，例如，已知有在透明基板的单面或两面交替层叠折射率不同的电介质薄膜(电介质多层膜)，并利用光的干涉来反射想要遮蔽的光的反射型的滤波器等。

作为光学滤波器，另外还已知有使用具有光学吸收性的材料作为电介质多层膜的吸收型的滤波器。

例如，专利文献1中记载了具有交替层叠有高折射率层和低折射率层的电介质多层膜的光学滤波器，这里，高折射率层为800～1100nm的波长范围的消光系数k小于0.0005氢化硅层。

专利文献1：美国专利第9354369号说明书

发明内容

然而，在通过反射可见光来进行遮蔽的反射型的滤波器中，由于外观为镜面，因此难以确保设计性。

另外，在吸收型的光学滤波器的情况下，能够通过可见光吸收特性来降低可视光透射性和可见光反射性，另一方面，由于吸收可见光的材料也容易吸收近红外区域，因此，仅增强可见光吸收特性时，难以维持近红外透射性。

进而，在应用光学滤波器作为传感器模块的盖体的用途时，需要可靠性。具体而言，从在安装时、使用时光学滤波器不易产生剥离的观点考虑，要求光学滤波器的表面具有耐剥离性。

此外，专利文献1记载的光学滤波器虽然使用了可见光吸收性材料，但由于高折射率层的800～1100nm处的消光系数小，因此推测包含可见光区域的600～680nm处的消光系数也小，即该波长范围的透射率也高。另外，如果为了用电介质多层膜的反射能力来补偿600～680nm的遮蔽性而提高上述范围的反射率，则反射颜色呈红色，设计性降低。

本发明的目的在于提供一种400～680nm的可见光的遮蔽性和800nm以上的近红外光的透射性优异、具有耐剥离性且呈黑色的光学滤波器。

本发明提供具有以下的构成的光学滤波器。

〔1〕一种光学滤波器，具备基材和作为最外层层叠于上述基材的至少一个主面侧的电介质多层膜，

上述电介质多层膜为低折射率膜与高折射率膜交替层叠而成的层叠体，

上述低折射率膜和上述高折射率膜中的任一者满足下述光谱特性(i－1)和(i－2)，

上述光学滤波器满足所有下述光谱特性(ii－1)～(ii－3)，

上述高折射率膜为硅膜，上述硅膜的氧浓度的最小值为7～30atm％。

(i－1)波长600nm处的消光系数k₆₀₀为0.12以上

(i－2)800～1570nm的波长区域的最小消光系数k_{800－1570MIN}为0.01以下

(ii－1)400～680nm的波长区域的入射角0度时的最大透射率T_{400－680(0deg)MAX}为6％以下

(ii－2)400～680nm的波长区域的入射角5度时的最大反射率R_{400－680(5deg)MAX}为20％以下

(ii－3)X～Ynm的波长区域的入射角0度时的平均透射率T_{X－Y(0deg)AVE}为90％以上(其中，X＝800～1530nm，Y＝850～1580nm，Y－X＝50nm)

〔2〕一种光学滤波器，具备基材和作为最外层层叠于上述基材的至少一个主面侧的电介质多层膜，

上述低折射率膜和上述高折射率膜中的任一者的自旋密度为5.0×10¹⁰(个/nm*cm²)以上，

上述光学滤波器满足所有下述光谱特性(ii－1)～(ii－3)，

(i－1)波长600nm处的消光系数k₆₀₀为0.12以上

根据本发明，能够提供一种400～680nm的可见光的遮蔽性和800nm以上的近红外光的透射性优异、具有耐剥离性且呈黑色的光学滤波器。

附图说明

图1是示意地表示一个实施方式的光学滤波器的一个例子的剖视图。

图2是示意地表示一个实施方式的光学滤波器的另一个例子的剖视图。

图3是表示对电介质多层膜使用XPS装置的溅射蚀刻的深度测定的结果的图。

图4是表示例1的光学滤波器的入射角0度时的光谱透射率曲线和入射角5度时的光谱反射率曲线的图。

图5是表示自旋密度与消光系数k₆₀₀的关系的图。

符号说明

1A、1B…光学滤波器，10…基材，30…电介质多层膜

具体实施方式

本说明书中，对于特定的波长区域，透射率例如为90％以上是指在整个波长区域中透射率不低于90％，即该波长区域中最小透射率为90％以上。同样第，对于特定的波长区域，透射率例如为1％以下是指在整个波长区域中透射率不超过1％，即该波长区域中最大透射率为1％以下。特定的波长区域的平均透射率为该波长区域的每1nm的透射率的算术平均值。应予说明，只要没有特别说明，折射率就是指20℃时对波长1550nm的光的折射率。

光谱特性可以使用光谱光度计进行测定。

消光系数可以测定成膜于石英基板的单层膜的反射率和透射率以及膜厚，并使用光学薄膜计算软件而算出。

可视光反射率为基于CIE表色系统的光反射率Y值。

高折射率膜的氧浓度可以使用XPS测定。

本说明书中，表示数值范围的“～”包含上下限。

自旋密度可以使用电子自旋共振波谱仪进行测定。可以由电子自旋共振波谱仪测定的自旋密度除了硅的悬空键以外，还包括二氧化硅膜的悬空键、玻璃中的过渡金属离子等，因此需要测定前的试样的加工和测定后的峰分离。

对于试样的加工而言，将包含多层膜的光学滤波器适当切断后，通过研磨而尽量除去赋予了多层膜的基材玻璃。由此能够减少来自基材玻璃的自旋信号的影响。另外，测定后的峰分离例如可以通过曲线拟合来进行。硅悬空键的信号作为g＝2.004～2.007、线宽4～8gauss的各向同性信号而被观测，通过曲线拟合而以峰分离的结果的形式得到该参数，所述曲线拟合使用了使线宽一致的高斯函数与洛伦兹函数的线性组合函数。在此所谓的线宽是指以微分形式得到的电子自旋共振谱的峰顶与峰底的磁场之差。

自旋密度由于还与消光系数存在相关关系，因此也可以由消光系数算出。例如非晶硅的自旋密度可以基于消光系数k₆₀₀使用图5的近似式而算出。

＜光学滤波器＞

本发明的一个实施方式的光学滤波器(以下，也称为“本滤波器”)是具备基材和作为最外层层叠于基材的至少一个主面侧的电介质多层膜的光学滤波器。

使用附图对本滤波器的构成例进行说明。图1～2是示意地表示一个实施方式的光学滤波器的一个例子的剖视图。

图1所示的光学滤波器1A是在基材10的一个主面侧具有电介质多层膜30的例子。应予说明，“在基材的主面侧具有特定的层”并不限于与基材的主面接触而具备该层的情况，还包括在基材与该层之间具备其它功能层的情况。

图2所示的光学滤波器1B是在基材10的两个主面侧具有电介质多层膜30的例子。

应予说明，安装本发明的滤波器时，在仅一个面具有电介质多层膜的滤波器的情况下，优选将电介质多层膜侧作为外部侧，将相反的一侧作为传感器侧。在两面具有电介质多层膜的光学滤波器的情况下，优选将电介质膜满足后述的特定的光谱特性的电介质多层膜侧作为外部侧，将另一电介质多层膜侧作为传感器侧。

＜电介质多层膜＞

本滤波器中，电介质多层膜作为最外层层叠于基材的至少一个主面侧。

电介质多层膜被设计成具有波长选择性，至少一方是主要通过吸收来阻挡可见光并透射近红外光的可见光吸收层。另外，在电介质多层膜层叠于基材的两面的情况下，可以两个电介质多层膜都为可见光吸收层，也可以仅一个为可见光吸收层。另外，在一个为可见光吸收层的情况下，另一个电介质多层膜可以设计为抗反射层等具有其他目的的层。

电介质多层膜是低折射率膜与高折射率膜层叠而成的层叠体。通过层叠折射率不同的薄膜，可以利用光的干涉作用来增加或降低反射率。反射率越高，透射率越降低。低折射率膜与高折射率膜可以交替层叠。

另外，消光系数或自旋密度根据构成电介质多层膜的材料而不同。消光系数越大，光的吸收越大，透射率越降低。自旋密度越大，光的吸收越高。

本发明中，通过考虑各电介质多层膜的折射率和消光系数或自旋密度而设计具有目标光谱特性的光学滤波器。

本发明中，高折射率膜和低折射率膜中的任一者满足下述光谱特性(i－1)，且满足光谱特性(i－2)。或者，低折射率膜和高折射率膜中的任一者的自旋密度为5.0×10¹⁰(个/nm*cm²)以上。应予说明，高折射率膜和低折射率膜中的任一者满足光谱特性(i－1)和光谱特性(i－2)，并且自旋密度可以为5.0×10¹⁰(个/nm*cm²)以上。

(i－1)波长600nm处的消光系数k₆₀₀为0.12以上

光谱特性(i－1)是规定波长600nm的红色光的吸收性的特性。关于光谱特性(i－1)，通过高折射率膜或低折射率膜的k₆₀₀为0.12以上，能够通过吸收而不借助反射来阻挡600nm附近的红色光。由此无需提高600nm附近的反射率，因此得到反射颜色不易呈现红色的光学滤波器。k₆₀₀优选为0.18以上，另外，优选为1.00以下。

为了使高折射率膜或低折射率膜的k₆₀₀在上述范围，例如，作为高折射率膜材料，可举出使用未掺杂氢的非晶硅或者即使在掺杂的情况下氢掺杂量也为20sccm以下的非晶硅。另外，也可以通过电介质多层膜的成膜方法来控制k₆₀₀。

光谱特性(i－2)是规定800nm以上的近红外区域的光的吸收性的特性。

关于光谱特性(i－2)，通过800～1570nm的波长区域的最小消光系数k_{800－1570MIN}为0.01以下，意味着800～1570nm区域的近红外光的吸收性小。

为了使高折射率膜或低折射率膜的k_{800－1570MIN}在上述范围，例如，作为高折射率膜材料，可举出使用未掺杂氢的非晶硅或者即使在掺杂的情况下氢掺杂量也为20sccm以下的非晶硅。另外，也可以通过电介质多层膜的成膜方法来控制k₆₀₀。

通过使用消光系数k₆₀₀、最小消光系数k_{800－1570MIN}在上述特定的范围的高折射率膜或低折射率膜，可得到可见光的吸收性大、近红外光的吸收性小的电介质多层膜。

自旋密度表示膜中的悬空键的量。本发明中，通过低折射率膜和高折射率膜中的任一者的自旋密度为5.0×10¹⁰(个/(nm*cm²))以上，容易实现上述特定的消光系数k₆₀₀。即，可得到可见光的吸收性大的电介质多层膜。高折射率膜的自旋密度优选为1.0×10¹²(个/(nm*cm²))以上。

本发明中，高折射率膜优选折射率为3.0以上，更优选为4.0以上。作为高折射率膜的材料，使用硅(Si)，从容易实现上述特定的消光系数的观点出发，特别优选非晶硅。

另外，作为硅，为了使消光系数或自旋密度为上述范围，进一步优选未掺杂氢的硅或者氢的掺杂量得到抑制的硅。氢可以通过公知的方法进行掺杂，另外，掺杂量优选20sccm以下，特别优选未掺杂的硅。

进而，本发明中作为高折射率膜的硅膜含有氧，氧浓度的最小值为7～30atm％。通过硅膜包含特定浓度的氧，提高作为高折射率膜的硅膜与低折射率膜的层叠界面的密合性，能够得到具有耐剥离性优异的电介质多层膜的光学滤波器。推测这是因为通过在硅膜中存在氧，在与作为低折射率层的SiO₂等氧化物层的界面容易产生扩散，层间的密合性提高。

硅膜的氧浓度的最小值的下限优选为8atm％以上，更优选为10atm％以上，另外，最小值的上限优选为20atm％以下，更优选为15atm％以下。

应予说明，硅膜的氧浓度的最大值优选为30atm％以下。如果氧浓度的最大值为30atm％以下，则作为化学计量组成能够与作为低折射率层的SiO₂等氧化物层相区别，因此可确保低折射率层/高折射率层的折射率差异，容易得到期望的反射特性。

氧浓度可以通过使用XPS装置，利用Ar离子对电介质多层膜的深度方向进行蚀刻来测定。另外，硅膜的氧浓度是指膜的厚度方向的中心部附近的氧浓度。与低折射率膜的界面附近容易受低折射率膜材料的影响，例如低折射率膜为SiO₂膜时，界面附近的氧量有时表观上变高。另外，如果硅膜过薄，则由于界面的影响，有时将氧浓度估计得较高，因此优选通过膜厚为20nm以上的硅膜进行评价。

根据以上内容，本发明的硅膜的氧浓度优选是指膜厚(t(nm))为20nm以上的硅膜的厚度方向的中心部(0.5t(nm))的氧浓度。

对于电介质多层膜的层叠结构的膜厚分析，例如有利用电子显微镜，通过各层的对比度差异来辨别层的方法；利用XPS或俄歇光谱法等进行深度方向分析的方法，以及通过由光谱的模拟来进行膜厚计算的方法等。作为基于XPS的膜厚测定的方法的例子，在高折射率膜材料为硅、低折射率膜材料例如为SiO₂的情况下，如图3所示，通过利用溅射蚀刻进行深度测定，作为比较，对硅元素量和氧元素量进行分析，可以将其交叉的深度辨别为各层的边界。

为了得到包含特定浓度的氧的硅膜，例如可以通过在电介质多层膜的成膜中或成膜后对电介质多层膜进行表面处理来实现。

作为表面处理的方法，例如，可举出在成膜后对电介质多层膜进行加热的方法；在硅膜的成膜中通过使用氩与氧的混合气体来调整成膜气氛中的氧分压，使其部分氧化的方法；将氧等离子体化并向成膜后的电介质多层膜照射的方法等。

低折射率膜只要为折射率比上述高折射率膜低的膜即可，作为低折射率膜的材料，例如可举出SiO₂、SiO_xN_y、Ta₂O₅、TiO₂、SiO等氧化物，可以这些之中组合折射率比高折射率膜材料低的材料来使用。组合使用低折射率膜材料时，可以将折射率相对高的膜作为中折射率膜，低的膜作为低折射率膜进行层叠。低折射率膜优选折射率为2.5以下，更优选为1.5以下。从与作为高折射率膜的硅膜的密合性的观点和生产率的观点出发，优选SiO₂。

在将电介质多层膜设计为可见光吸收层的情况下，从可见光区域的遮光性的观点出发，电介质多层膜的合计层叠数优选为10层以上，更优选为20层以上，进一步优选为30层以上。但是，如果合计层叠数变多，则产生翘曲等，或者膜厚增加，因此合计层叠数优选70层以下，更优选60层以下，更进一步优选50层以下。

另外，从生产率的观点出发，电介质多层膜的膜厚优选为2.0μm以下，更优选为1.5μm以下。此外，具有2个以上电介质多层膜时，膜厚的总厚度优选为3.0μm以下。

本发明中，即使电介质多层膜的层叠数、膜厚小，也能够充分地遮蔽可见光区域。这是因为本发明的电介质多层膜的可见光区域的消光系数大，能够通过吸收来遮蔽可见光。

电介质多层膜的形成例如可以使用CVD法、溅射法、真空蒸镀法等干式成膜工艺、喷涂法、浸渍法等湿式成膜工艺等。其中，从可靠性的观点、容易提高膜密度以及膜厚的控制性的观点出发，优选干式成膜工艺。

本发明中，优选在电介质多层膜的成膜中或成膜后进行表面处理。由此可得到具有氧浓度在特定范围的硅膜的电介质多层膜。

作为表面处理，对电介质多层膜进行加热时，作为加热温度，具体而言，优选为300℃以上，更优选为550℃以上，另外，优选为700℃以下。作为加热时间，优选为3分钟以上，优选为3小时以下。

加热工序可以在电介质多层膜的成膜中进行，也可以在成膜后进行。

另外，加热气氛可以在大气中，也可以在氮气氛下。

另外，加热前优选在常温常压下静置。由此可提高氧浓度。静置时间优选为6小时以上，更优选为24小时以上。

电介质多层膜可以通过1层叠来提供规定的光谱特性，也可以通过2层叠以上来提供规定的光谱特性。应予说明，1层叠的电介质多层膜是指1组电介质多层膜，2层叠的电介质多层膜是指1组的电介质多层膜为2层叠。具有2层叠以上时，各电介质多层膜可以为相同的构成，也可以为不同的构成。设置2层叠的电介质多层膜时，可以使一方为透射近红外区域并遮蔽可见光范围的光的可见光吸收层，使另一方为透射近红外区域和可见光范围的可见光·近红外光透射层。

将电介质多层膜设计为抗反射层时，也可与可见光吸收层同样地交替层叠折射率不同的电介质膜而得到。应予说明，除了电介质多层膜以外，抗反射层还可以由中间折射率介质、折射率逐渐变化的蛾眼结构等形成。

＜基材＞

本滤波器中的基材可以为单层结构，也可以为多层结构。另外，作为基材的材质，只要是透射近红外光的透明性材料，则可以为有机材料，也可以为无机材料，没有特别限制。另外，也可以将不同的多种材料复合使用。

作为透明性无机材料，优选玻璃、晶体材料。

作为玻璃，可举出钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、无碱玻璃、石英玻璃、铝硅酸盐玻璃等。

作为玻璃，可以使用在玻璃化转变点以下的温度通过离子交换将存在于玻璃板主面的离子半径小的碱金属离子(例如，Li离子，Na离子)交换为离子半径更大的碱离子(例如，相对于Li离子为Na离子或K离子，相对于Na离子为K离子)而得到的化学强化玻璃。

作为晶体材料，可举出水晶、铌酸锂、蓝宝石等双折射性晶体。

基材的形状没有特别限定，可以为块状、板状、膜状。

另外，从减少介质多层膜成膜时的翘曲、光学滤波器小型化、抑制裂纹的观点出发，基材的厚度优选为0.1～5mm，更优选为2～4mm。

＜光学滤波器＞

具备上述基材和电介质多层膜的本发明的光学滤波作为器阻挡可见光并透射近红外光的IR带通滤波器发挥作用。

光学滤波器满足所有下述光谱特性(ii－1)～(ii－3)。

光谱特性(ii－1)是指400～680nm的可见光区域的透射性低，光谱特性(ii－2)是指可见光区域的反射率低。通过满足光谱特性(ii－1)～(ii－2)，透射色和反射色均为黑色，可得到设计性高的光学滤波器。光谱特性(ii－1)例如可以通过使用如上述特性(i－1)记载的那样消光系数k₆₀₀为特定以上、或者自旋密度为特定以上，即可见光区域的吸收性大的高折射率膜或低折射率膜而实现。光谱特性(ii－2)可以通过将电介质多层膜设计成期望的可见光反射率而实现。通过如光谱特性(ii－1)所示可见光区域的透射率低，从而如光谱特性(ii－2)所示即使不增加反射率也能够对可见光区域充分地进行遮光。

最大透射率T_{400－680(0deg)MAX}优选为5％以下。

最大反射率R_{400－680(5deg)MAX}优选为10％以下。

应予说明，特性(ii－2)的反射率是从具有满足上述的光谱特性(i－1)和(i－2)的高折射率膜或低折射率膜的电介质多层膜侧测定的值。

光谱特性(ii－3)是指800～1580nm的近红外区域内的任意的50nm波长宽度区域的平均透射率良好。

通过满足光谱特性(ii－3)，在安装光学滤波器时能够提高传感器的灵敏度。

为了使特性(ii－3)所示的T_{X－Y(0deg)AVE}为上述范围，例如，可以通过使用上述特性(i－2)所示的最小消光系数k_{800－1570MIN}为特定以下、即近红外光区域的吸收性小的高折射率膜或低折射率膜作为电介质多层膜，且将X～Ynm的波长区域的反射率设计得较低而实现。

任意的50nm波长宽度区域(X～Ynm)可以根据传感器灵敏度来选择。另外，X～Ynm以外的近红外区域可以根据需要将电介质多层膜设计成能够通过反射来遮光。

X～Ynm优选为1305～1355nm或1525～1575nm。

即，光学滤波器优选进一步满足下述光谱特性(ii－3A)或下述光谱特性(ii－3B)。

(ii－3A)1525～1575nm的波长区域的入射角0°的平均透射率T_{1525－1575(0deg)AVE}为90％以上

(ii－3B)1305～1355nm的波长区域的入射角0°时的平均透射率T_{1305－1355(0deg)AVE}为90％以上

光谱特性(ii－3A)是指1525～1575nm的近红外区域的透射性优异。

光谱特性(ii－3B)是指1305～1355nm的近红外区域的透射性优异。

通过满足光谱特性(ii－3A)或光谱特性(ii－3B)，在安装光学滤波器时，能够提高传感器的灵敏度。

平均透射率T_{1525－1575(0deg)AVE}更优选为95％以上。

平均透射率T_{1305－1355(0deg)AVE}更优选为92％以上。

光学滤波器还优选进一步满足下述光谱特性(ii－4)。

(ii－4)光反射率Y为5％以下

通过满足光谱特性(ii－4)，可见光区域的反射率进一步低，从而反射色为黑色，可得到设计性优异的光学滤波器。

光反射率Y优选为4％以下。

本发明的光学滤波器优选进一步满足光谱特性(ii－5)～(ii－6)。

(ii－5)反射色a*为±30以内

(ii－6)反射色b*为±30以内

通过满足光谱特性(ii－5)～(ii－6)，容易得到反射颜色为黑色的设计性高的光学滤波器。

应予说明，颜色指标使用基于JIS Z 8781－4：2013的L*a*b*。

反射色a*更优选为±10以内。反射色b*更优选为±10以内。

采用以上说明的实施方式，可得到可见光区域的遮蔽性和近红外光的透射性优异、具有耐剥离性且呈现黑色的光学滤波器。

另外，本发明的LiDAR传感器具备上述本发明的光学滤波器。由此可得到灵敏度和外观优异的传感器。

本说明书如上所述，公开下述所示的光学滤波器和LiDAR传感器。

上述电介质多层膜为低折射率膜与高折射率膜层叠而成的层叠体，

上述光学滤波器满足所有下述光谱特性(ii－1)～(ii－3)，

(i－1)波长600nm处的消光系数k₆₀₀为0.12以上

上述光学滤波器满足所有下述光谱特性(ii－1)～(ii－3)，

(i－1)波长600nm处的消光系数k₆₀₀为0.12以上

〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的光学滤波器，其中，进一步满足下述光谱特性(ii－4)。

(ii－4)光反射率Y为5％以下

〔4〕根据〔1〕～〔3〕中任一项所述的光学滤波器，其中，进一步满足下述光谱特性(ii－3A)。

(ii－3A)1525～1575nm的波长区域的入射角0°时的平均透射率T_{1525－1575(0deg)AVE}为90％以上

〔5〕根据〔1〕～〔4〕中任一项所述的光学滤波器，其中，上述电介质多层膜的总膜厚为3.0μm以下。

〔6〕根据〔1〕～〔5〕中任一项所述的光学滤波器，其中，上述低折射率膜为氧化硅膜。

〔7〕一种LiDAR传感器，具备〔1〕～〔6〕中任一项所述的光学滤波器。

实施例

接下来，通过实施例进一步详细地说明本发明。

电介质膜的消光系数通过测定成膜于石英基板的单层膜的反射率和透射率以及膜厚，使用光学薄膜计算软件而算出。

电介质膜的自旋密度基于消光系数使用图5所示的近似式而算出。应予说明，图5所示的近似式由成膜于石英基板的氢导入量、悬空键不同的多个Si单层膜的消光系数和自旋密度算出。Si单层膜的消光系数通过上述方法而算出，自旋密度使用电子自旋共振波谱仪(Bruker制EMX－nano)测定。

光谱特性使用光谱光度计(岛津制作所公司制Solid Spec－3700)测定。

关于光谱特性，在没有特地标记入射角的情况下为0°(与光学滤波器主面垂直的方向)时的测定值。

可见光波长区域的色度评价使用KONICAMINOLTA公司制(CM－26d)测定。

颜色指标使用基于JIS Z 8789：2000的L*a*b*评价。

可见光反射率为基于CIE表色系统的光反射率Y值。

作为透明玻璃基板，使用纵100mm×横100mm×厚2.0mm的钠玻璃板(AGC公司制Wideye(注册商标))。

电介质多层膜的形成使用折射率3.5的Si(未掺杂氢的非晶硅)作为高折射率膜材料，使用折射率1.47的SiO₂作为低折射率膜材料。应予说明，SiO₂使用Si靶材在氧气气氛中通过反应性溅射而成膜。

＜光学滤波器＞

(例1)

在透明玻璃基板的一个主面，通过DC磁控溅射法，使初始层为SiO₂，使最表层为SiO₂，将Si与SiO₂交替层叠23层，形成1层叠的电介质多层膜(S1－1)。

接下来，在透明玻璃基板的另一个主面，通过DC磁控溅射法，使初始层为SiO₂，使最表层为SiO₂，将Si与SiO₂交替层叠11层，形成1层叠的电介质多层膜(S2－1)。

接着，进行600℃、3分钟的热处理。

根据上述操作，得到例1的光学滤波器。

(例2)

在透明玻璃基板的一个主面，通过DC磁控溅射法，使初始层为SiO₂，使最表层为SiO₂，将Si与SiO₂交替层叠23层，形成1层叠的电介质多层膜(S1－2)。

接下来，在透明玻璃基板的另一个主面，通过DC磁控溅射法，使初始层为SiO₂，使最表层为SiO₂，将Si与SiO₂交替层叠9层，形成1层叠的电介质多层膜(S2－2)。

接下来，在常温常压下静置48小时后，进行600℃、3分钟的热处理。

根据上述操作，得到例2的光学滤波器。

(例3)

不进行热处理，除此以外，与例1同样地得到例3的光学滤波器。

＜氧浓度测定＞

使用XPS装置(日本电子公司制：JPS－9010MC)，利用Ar激光对电介质多层膜的深度方向进行蚀刻，由此测定各硅膜的氧浓度。应予说明，氧浓度测定在电介质多层膜S1侧进行。

对于氧浓度的测定，测定膜整体，将各硅膜的厚度中心部附近的值作为硅膜的氧量。

＜剥离性试验＞

对于所得到的光学滤波器，基于JIS K5400(1990)－8.5.2标准进行横切成100个棋盘格时的胶带剥离试验。进而，对各光学滤波器进行150℃、30分钟的热处理后，再次进行胶带剥离试验。应予说明，剥离性试验在电介质多层膜S1侧进行。

将评价基准示于以下。

○：极其良好

△：良好

×：没有问题

将上述各例的光学滤波器的特性、高折射率膜(Si膜)的特性和剥离性试验的结果示于下述表。

另外，上述例1中得到的光学滤波器的光谱透射率曲线(入射角0度)和光谱反射率曲线(入射角5度)示于图4。应予说明，反射特性是电介质多层膜S1侧的测定值。

例1～2为实施例，例3为比较例。

[表1]

根据上述结果，硅膜的氧浓度的最小值为7atm％以上的例1～2的光学滤波器与硅膜的氧浓度的最小值小于7atm％的例3的光学滤波器相比，显示良好的耐剥离性。另外，可知例1～2的光学滤波器是具备满足特定的消光系数的电介质多层膜、1525～1575nm的近红外透光性优异、并且可见光的透射率和反射率低的呈现黑色的光学滤波器。

虽然参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以加入各种变更、修正，这对本领域技术人员而言是清楚的。本申请基于2022年2月16日申请的日本专利申请(日本特愿2022－022212)，并其内容作为参照并入本文中。

产业上的可利用性

本发明的光学滤波器由于近红外光的透射性和可见光的遮蔽性以及耐剥离性和设计性优异，因此，在近年来推进高性能化的例如传输机用的照相机、传感器等信息获取装置的用途中有用。

Claims

1.一种光学滤波器，具备基材和作为最外层层叠于所述基材的至少一个主面侧的电介质多层膜，

所述电介质多层膜为低折射率膜与高折射率膜层叠而成的层叠体，

所述低折射率膜和所述高折射率膜中的任一者满足下述光谱特性(i－1)和(i－2)，

所述光学滤波器满足所有下述光谱特性(ii－1)～(ii－3)，

所述高折射率膜为硅膜，所述硅膜的氧浓度的最小值为7～30atm％，(i－1)波长600nm处的消光系数k₆₀₀为0.12以上，

(i－2)800～1570nm的波长区域的最小消光系数k_{800－1570MIN}为0.01以下，

(ii－1)400～680nm的波长区域的入射角0度时的最大透射率T_{400－680(0deg)MAX}为6％以下，

(ii－2)400～680nm的波长区域的入射角5度时的最大反射率R_{400－680(5deg)MAX}为20％以下，

(ii－3)X～Ynm的波长区域的入射角0度时的平均透射率T_{X－Y(0deg)AVE}为90％以上，其中，X＝800～1530nm，Y＝850～1580nm，Y－X＝50nm。

2.一种光学滤波器，具备基材和作为最外层层叠于所述基材的至少一个主面侧的电介质多层膜，

所述电介质多层膜是低折射率膜与高折射率膜层叠而成的层叠体，

所述低折射率膜和所述高折射率膜中的任一者的自旋密度为5.0×10¹⁰(个/nm*cm²)以上，

所述光学滤波器满足所有下述光谱特性(ii－1)～(ii－3)，

3.根据权利要求1或2所述的光学滤波器，其中，进一步满足下述光谱特性(ii－4)，

(ii－4)光反射率Y为5％以下。

4.根据权利要求1或2所述的光学滤波器，其中，进一步满足下述光谱特性(ii－3A)，

(ii－3A)1525～1575nm的波长区域的入射角0°时的平均透射率T_{1525－1575(0deg)AVE}为90％以上。

5.根据权利要求1或2所述的光学滤波器，其中，所述电介质多层膜的总膜厚为3.0μm以下。

6.根据权利要求1或2所述的光学滤波器，其中，所述低折射率膜为氧化硅膜。

7.一种LiDAR传感器，具备权利要求1或2所述的光学滤波器。