JP2008070828A - 赤外線遮蔽フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】積層数及び総膜厚を減少させながら、特に長波長の赤外光を大幅に遮蔽することができ、さらには成膜時の屈折率変動に対しても分光特性を安定化させるとともに、可視光の分光透過率のリップルを減少させた赤外線遮蔽フィルタを提供する。
【解決方法】透光性の基板と、透明な赤外線吸収膜と誘電体膜とが交互に積層されてなる交互多層膜部分と、この交互多層膜部分に隣接するようにして設けられた、少なくとも２種以上の誘電体膜が交互に積層してなる誘電体多層膜部分とから赤外線遮蔽フィルタを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、不要な赤外線、すなわち赤外波長域の光を遮蔽する赤外線遮蔽フィルタに関する。

デジタルスチルカメラなどの撮像装置では、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を用いて被写体を撮像している。これらの固体撮像素子は可視域から１１００ｎｍ付近の近赤外域に亘る分光感度を有している。したがって、そのままでは良好な色再現性を得ることができないので、赤外波長域の光（以下、「赤外光」という場合がある）を遮蔽するフィルタを用いて人の通常の視感度に補正することが必要である。したがって、撮像レンズから固体撮像素子までの光路中には赤外線反射膜が付着された赤外線反射ガラスが設けられている。

このような用途に用いられる赤外線反射膜は、可視域の波長の透過率が高いことが要求され、このような観点から、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを複数積層した誘電体多層膜が用いられている。また、誘電体多層膜の高屈折率材料層又は低屈折率材料層の内、少なくとも１層を透明導電性材料層としたものなども用いられている。後者の場合においては、可視光の透過率を高く維持した上で、不要な紫外波長域の光（以下、「紫外光」という場合がある）及び赤外光をシャープに反射しながら、透明導電材料層により赤外光を吸収することができる（例えば、特許文献１〜５参照）。
特開２０００−２２１３２２号 特開昭５７−５８１０９号 特開平８−２４９９１４号 特開２００６−３６５６０号 特開２００６−７１８５１号

近年のデジタルスチルカメラにおける固体撮像素子の高画素数化、低照度下での撮影を可能とする高感度化、ビデオカメラにおけるハイビジョンテレビ対応、産業用カメラでの高精細化・高速度撮影に対応する高感度化などの固体撮像素子の高性能化により、前記固体撮像素子は１１００ｎｍを超える長波長域、さらには１２００ｎｍを超える長波長域の赤外光をまで感受してしまう傾向にある。かかる観点より、従来に比較して前述のような１１００ｎｍを超える長波長域の赤外光を効果的に遮蔽するような赤外線遮蔽膜の開発が求められている。

他方、固体撮像素子の高画素数化・高感度化は、撮像素子用視感度補正フィルタを含む撮像光学系の微小異物まで像として認識してしまう傾向がある。したがって、極めて小さな異物であっても存在しないことが好ましい。しかしながら、上述したような長波長領域の赤外光を遮蔽するために、上述したような従来の誘電体多層膜を用いた場合は、その積層数を増大させる必要があり、その結果総膜厚が増大し、成膜時に前記誘電体多層膜に付着する異物のサイズが大きくなる可能性が増大するようになる。

なお、成膜時に誘電体多層膜に付着する異物のサイズは、総膜厚に比例して大きくなる。成膜工程において、成膜の前段階の排気、ガス導入時の真空チャンバ内に気体の流動があるとき、異物の核となる微小ダストが被成膜体に付着する。そして、この微小ダスト上に膜が堆積することで成長し異物を形成する。このため、総膜厚が多いほど、異物のサイズは大きくなる。

この結果、このような誘電体多層膜に付着した異物は、異物として認識される可能性が高くなり、目的とする画像中に前記異物に起因した不要な画像が含まれるようになる可能性が増大する。

また、上記のような高性能化した撮像装置が民生用に広く用いられた場合、その低コスト化が要求されるが、前述のように積層数及び総膜厚が増大した誘電体多層膜からなる赤外線反射膜を用いた場合は、生産性及び歩留まりの低下から前記撮像装置のコスト増となる問題がある。

さらに、誘電体多層膜と透明導電材料層とを用いた赤外線反射膜の場合、前記透明導電材料層により長波長域の赤外光は遮蔽できるものの、前記透明導電材料層を単層で用いると成膜時の屈折率変動に対して分光特性が安定せず、赤外光の分光透過率が増大してしまう恐れがある。また、可視光の分光透過率のリップルが大きくなるという問題がある。

本発明の目的は、上記の事情に基づいてなされたものであり、積層数及び総膜厚を減少させながら、特に長波長の赤外光を大幅に遮蔽することができ、さらには成膜時の屈折率変動に対しても分光特性を安定化させるとともに、可視光の分光透過率のリップルを減少させた赤外線遮蔽フィルタを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、
透光性の基板と、
前記基板の主面上に形成された、透明な赤外線吸収膜と誘電体膜とが交互に積層されてなる交互多層膜部分と、
前記交互多層膜部分に隣接するようにして設けられた、少なくとも２種以上の誘電体膜が交互に積層してなる誘電体多層膜部分と、
を具えることを特徴とする、赤外線遮蔽フィルタに関する。

本発明の赤外線遮蔽フィルタは、従来のような誘電体多層膜部分に加えて交互多層膜部分を有している。そして、前記交互多層膜部分中には、透明な赤外線吸収膜と誘電体膜とが交互に積層されている。したがって、前記交互多層膜部分中では、前記赤外線吸収膜が、赤外線吸収作用を有することに加え、その透明性に起因して誘電体膜よりも屈折率の高い高屈折率材料層として機能し、前記交互多層膜部分全体として、赤外光に対して高い反射作用を有するようになる。

このように、本発明の赤外線遮蔽フィルタでは、上記誘電体多層膜部分は従来のように赤外光の反射の効果しか有さないが、前記交互多層膜部分は赤外光の吸収及び反射という両方の効果を有する。したがって、前記交互多層膜部分を上記誘電体多層膜部分に対して隣接して設けることにより、同様の赤外光反射効果を有する場合においても、前記誘電体多層膜部分の厚さを大幅に低減することができ、結果として、前記赤外線遮蔽膜の全体の厚さを低減することができる。

この結果、赤外線遮蔽膜の全体の厚さが増大したり、積層数が増大したりすることに起因した生産性及び歩留まりの低下によるコスト増という問題を回避することができる。

なお、本発明でいう「透明」とは、可視光域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の分光透過率が４５％以上を示す場合を意味する。本発明で用いる赤外線吸収膜の可視光域の分光透過率がこれより低いと、得られる赤外線遮蔽膜の可視光域の分光透過率も低くなり、目的とする赤外線遮蔽フィルタ用途としては好ましくない。

また、本発明の一態様においては、前記交互多層膜部分は、前記赤外線吸収膜を２層以上有するように構成することができる。赤外線吸収膜を単層となるように構成した場合は、長波長域の赤外光は遮蔽できるものの、成膜時の屈折率変動に対して分光特性が安定せず、赤外光の分光透過率が増大したり、可視光の透過率リップルが生じたりしてしまう恐れがある。

しかしながら、本態様のように、上記赤外線吸収膜を２層以上とすることにより、結果的に前記赤外線吸収膜を含む交互多層膜部分の積層数を細分化し、これらの細分化した層の膜厚や屈折率を調整することで屈折率変動に対する分光特性が安定する。よって、成膜方法などに起因して赤外線遮蔽膜の屈折率が初期の仕様に対して変動したとしても、分光特性の変化は少なく赤外光の分光透過率の増大が抑制される。

また、同様に赤外線吸収膜を２層以上とすることにより、結果的に前記赤外線吸収膜を含む交互多層膜部分の積層数を細分化し、その増加した層の膜厚や屈折率を調整することで赤外線遮蔽膜の分光特性が安定化することにより、可視光の透過率リップルの発生を抑制することができる。

なお、赤外光の分光透過率が増大するといわゆる「赤かぶり」現象（撮像像の暗部が赤っぽくなる）が生じるが、本態様においてはこのような「赤かぶり」現象を抑制することができる。また、可視光の透過率リップルが生じると撮影像の正確な色再現が不可能となるが、本態様では、このような可視光の透過率リップルを抑制することができるので、撮影像の正確な色再現を可能とすることができる。

また、本願明細書でいう「屈折率変動」とは、成膜方法に起因するもので、以下の要因が挙げられる。誘電体膜等の成膜時において、成膜開始時は真空チャンバ内の残留ガスが多く、成膜中に残留ガスが徐々に減少していく。このため、残留ガスと導入ガスとの比が成膜中に変化する。また、成膜中、被成膜体はシーズヒータやランプヒータ（ハロゲンランプ等）などを単独もしくは組み合わせて加熱される。真空蒸着方法で、薄膜を形成する場合、蒸着源が加熱され、この輻射熱が被成膜体の温度や真空チャンバ内の雰囲気温度を変化させる。例えば、蒸着物質が酸化物の場合、被成膜体の温度が高くなると屈折率は高く変動する。その他、成膜速度の変化や導入ガス圧の変化、成膜中の成膜物質の化学的組成の変化（変質）も屈折率変動の要因となる。以上の成膜時の様々な変動要因により成膜方法による違いはあるものの、成膜時には数％程度の屈折率変動が起こることがある。

また、本願明細書でいう「分光透過率のリップル」とは、赤外線遮蔽膜の分光透過率のばらつきをいう。撮像装置等に用いられる赤外線遮蔽膜は赤外光を確実に遮蔽し、且つ可視光の透過率が高いことが求められ、特に可視光域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）における透過率のばらつきが大きいと所期の分光特性が得られない。そのため、可視光の透過率のばらつきは限りなく少なく、分光透過率のグラフでは可視光域がフラットであることが求められる。

さらに、本発明の一態様においては、前記赤外線吸収膜の１層当たりの膜厚を１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲とすることができ、前記赤外線吸収膜が２層以上存在する場合は、その全体の厚さを５００ｎｍ以下とすることができる。１層当たりの膜厚の上限を２００ｎｍ及び２層以上の全体の厚さの上限を５００ｎｍとしたのは、それ以上の厚さでは可視光の透過率が減少し、例えば上述した撮像装置などに本発明の赤外線遮蔽フィルタを組み込んだ場合に、コントラストの高い像を得ることができなくなる場合があるためである。

また、前記赤外線吸収膜の１層当たりの膜厚の下限を１０ｎｍとしたのは、前記赤外線吸収膜が実際に膜状に存在し、その赤外線吸収及び反射の機能を十分に発揮させるようにするためである。

さらに、本発明の一態様においては、前記赤外線吸収膜の、波長１０００ｎｍにおける消衰係数を０．１以上とする。この消衰係数が０．１より小さくなると、赤外光の吸収性が小さくなり、所望の分光特性を得ることができなくなる場合がある。

また、本発明の一態様においては、前記赤外線吸収膜は、インジウム、インジウム系複合酸化物、錫、錫系複合酸化物、亜鉛、及び亜鉛系複合酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことができる。この場合、前記赤外線吸収膜は上述した赤外光の吸収及び反射という効果をより発揮することができるようになり、その作用効果を増大させることができるようになる。

さらに、本発明の一態様においては、前記交互多層膜部分及び前記誘電体多層膜部分は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム法、イオンプレーティング法、及びＣＶＤ法によって形成することができる。これによって、前記交互多層膜部分や前記誘電体多層膜部分などの積層数が比較的多い場合でも、各層の厚さを高精度に制御しながら、前記交互多層膜部分及び前記誘電体多層膜部分を比較的容易に形成することができる。また、スパッタリング法やイオンプレーティング法はいわゆるプラズマ雰囲気処理であるので、前記交互多層膜部分及び前記誘電体多層膜部分間、さらには基板などへの密着性を向上させることができる。また、イオンビーム法やＣＶＤ法では、緻密であり剥がれ難い前記交互多層膜部分及び前記誘電体多層膜部分を形成することができる。

また、本発明の一態様においては、上述した透光性の基板は、石英ガラス、硼珪酸ガラス、水晶、及びニオブ酸リチウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことができる。

固体撮像素子は、受光素子であるＬＳＩチップをアルミナセラミックパッケージ内に納め、その上にカバーガラスをエポキシ樹脂または、ガラスフリットを用いて封着した構造となっている。ここで用いられるカバーガラスは、アルミナセラミックパッケージとの気密封着によりＬＳＩチップを保護するだけではなく受光面へ効率的に光を導入するため、内部欠陥の少ない光学的に均質な材料特性、高い透過率特性が要求される。また、このような用途に使用されるガラスは、アルミナセラミックパッケージと封着された時に割れや歪みが発生してはならない。すなわち、ガラスとアルミナセラミックパッケージの熱膨張係数を適合させる必要がある。この種のガラスには、硼珪酸ガラスや石英ガラスが使用されている。本願発明の赤外線遮蔽フィルタをカバーガラスに用いることで、カバーガラスに赤外線遮蔽機能を持たせることが可能となる。

また、固体撮像素子では、空間周波数の高域成分を抑制して画像のモアレ等の偽信号を防止する光学ローパスフィルタが撮影レンズと固体撮像素子との間に組み込まれている。この光学ローパスフィルタは、水晶やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等の複屈折性を有する結晶板から構成されている。本願発明の赤外線遮蔽フィルタを光学ローパスフィルタに用いることで、赤外線遮蔽機能有する光学ローパスフィルタとすることが可能となる。

さらに、本発明の一態様においては、前記基板の裏面に反射防止膜を設けるようにすることができる。この場合、前記反射防止膜の厚さを例えば可視域の光に対する反射防止条件を満足するように設定することにより、上記赤外線遮蔽フィルタ内に入射する可視光量を増大させることができるので、結果的に、前記赤外線遮蔽フィルタに対する可視光透過率を増大させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、積層数及び総膜厚を減少させながら、特に長波長の赤外光を大幅に遮蔽することができ、さらには成膜時の屈折率変動に対しても分光特性を安定化させるとともに、可視光の分光透過率のリップルを減少させた赤外線遮蔽フィルタを提供することができるようになる。

以下、本発明のその他の特徴及び利点などに関し、発明を実施するための最良の形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の赤外線遮蔽フィルタの一例を概略的に示す構成図である。図１に示す赤外線遮蔽フィルタ１０は、透光性の基板１１と、その主面上において順次に形成された交互多層膜部分１２及び誘電体多層膜部分１３とを含む。そして、交互多層膜部分１２と誘電体多層膜部分１３から赤外線遮蔽膜が構成されている。

交互多層膜部分１２は、赤外線吸収膜１２１と誘電体膜１２２とが交互に積層されている。なお、本態様では、赤外線吸収膜１２１及び誘電体膜１２２を２層交互に積層しているが、積層数はそれぞれ単層とすることもできるし、３層以上とすることもできる。また、単層の赤外線吸収膜１２１を誘電体膜１２２で挟み込むようにして構成することもできる。

但し、赤外線吸収膜１２１を２層以上とすることにより、交互多層膜部分１２の積層数を細分化し、たとえ赤外線吸収膜１２１自体が成膜方法などに起因してその屈折率変動が生じたとしても、交互多層膜部分１２の全体で見た場合は、赤外線吸収膜１２１の屈折率変動をキャンセルするように作用する。したがって、このような赤外線吸収膜の屈折率変動に起因した上記赤外光の分光透過率の増大が抑制される。

また、同様に赤外線吸収膜を２層以上とすることにより、結果的に前記赤外線吸収膜を含む交互多層膜部分の積層数を細分化し、その増加した層が分光特性の安定化に寄与することにより、可視光の透過率リップルの発生を抑制することができる。

赤外線吸収膜１２１は以下に説明するように、単体では赤外光の吸収機能を、誘電体膜と組み合わさることで反射機能を奏するものであり、かかる機能を考慮した場合、インジウム、インジウム系複合酸化物、錫、錫系複合酸化物、亜鉛、及び亜鉛系複合酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つから構成されることが好ましい。具体的には、Ｉｎ_２Ｏ_３やＩＴＯ（酸化インジウム錫）、Ｓｎ_２Ｏ_４、ＺｎＯ、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛）、ＧＺＯ（ＧａドープのＺｎＯ）などを例示することができる。しかしながら、上記赤外光の吸収及び反射の機能を有する限り、その他の酸化物などの使用を妨げるものではない。

また、誘電体膜１２２は、所定の誘電体、例えば酸化珪素や酸化チタンなどの酸化物から構成することができる。但し、酸化チタンなどは酸化珪素に比較して一般に屈折率が高いので、赤外線吸収膜１２１としてＩＴＯなどを使用する場合は、誘電体膜１２２として酸化珪素などの比較的屈折率の低いものから構成することが好ましい。これによって、交互多層膜部分１２の全体として、赤外光に対して高い反射機能を奏するようになる。

また、赤外線吸収膜１２１は１層当たり１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さに設定することができる。１層当たりの膜厚の上限を２００ｎｍとすることにより、可視光の透過率減少を抑制することができ、図１に示す赤外線遮蔽膜１０を例えば撮像装置などに組み込んだ場合に、コントラストの高い像を得ることができるようになる。なお、赤外線吸収膜１２１の１層当たりの膜厚を１０ｎｍ以上とするのは、赤外線吸収膜１２１が実際に膜状に存在し、その赤外線吸収及び反射の機能を十分に発揮させるようにするためである。

なお、図１に示す構成のように赤外線吸収膜１２１を２層以上とする場合は、上記同様の理由から、その全体の厚さを５００ｎｍ以下とする。

また、赤外線吸収膜１２１の、波長１０００ｎｍにおける消衰係数は０．１以上とすることが好ましい。この消衰係数が０．１より小さくなると、赤外光の吸収性が小さくなり、所望の分光特性を得ることができなくなる場合がある。上記ＩＴＯなどの複合酸化物は、この要求を満足するものであるので、かかる観点からも本例、すなわち本発明において好ましく用いることができる。

なお、消衰係数とは次のような物理的意義を有するものである。物質が光を吸収する場合に、その光の強度はＩ＝Ｉ_０ｅ^−αＸなる関係式に従って減衰する。ここで、αは単位長さ当たりの減衰を示す吸収係数であり、Ｘは前記物質中を進行した前記光の距離を表す。光がある厚さの物質を透過した時の吸収量（光学濃度）は、ＯＤ＝−ｌｏｇ(Ｉ/Ｉ_０)と定義される。したがって、これら２つの式を比較すると、前記物質の厚さがＬの場合に、ＯＤとαとはα＝２．３０３×ＯＤ／Ｌなる関係を満たすことになる。

ところで、αは上述したように吸収係数であるから、単位長さ当たりの吸収量を表すことになる。一方、光と物質との相互作用を理論的に扱う場合には、光の電磁場の振動１回当たりの吸収量の方が基準となる。このため、物質の光の吸収を定義する量として消衰係数ｋが定義されている。

一方、吸収係数αと消衰係数ｋとの間には、ｋ＝α×λ／４πという関係があることが知られている。但し、λは真空中での光の波長を示す。これより、ある波長領域で光学濃度が一定の試料があったとすると、吸収係数には波長依存性がないが、消衰係数は長波長ほど大きくなる。消衰係数は、層の各波長における吸収割合を示す数値であり、屈折率の虚数部分にあたる。具体的には、分光器で測定した透過、反射スペクトルにＣａｕｃｈｙの式を適用することにより算出できる。また、光学異方性のない基材（珪素、ポリカーボネート、ガラスなど）上へ形成した薄膜を、エリプソメトリ（偏光解析法）を用いることによっても算出することができる。

また、誘電体多層膜部分１３は、従来のように、異なる２種の材料層、すなわち低屈折率材料層１３１及び高屈折率材料層１３２が交互に積層されたものであり、赤外線反射膜として機能する。したがって、各材料層を構成する誘電体は従来同様の公知のものを用いることができる。例えば、酸化珪素や酸化チタンなどを用いることができる。この場合、酸化珪素が低屈折率材料層であり、酸化チタンが高屈折率材料層である。

さらに、基板１１は、石英ガラス、硼珪酸ガラス、水晶、及びニオブ酸リチウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことができる。これらの物質を基板１１とすることで、カバーガラスや光学ローパスフィルタに赤外線遮蔽機能を持たせることが可能となる。

なお、交互多層膜部分１２及び誘電体多層膜部分１３には、各層の屈折率を調整する目的で添加剤を含有させることもできる。このような添加剤としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、ＦｅＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２、Ｎｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＮｉＯ、ＩＴＯ、ＡＴＯ、ＭｇＯなどを挙げることができる。

なお、上記添加剤を含有させることによる屈折率の増減は、前記添加剤の種類と添加すべき層の材料組成とに起因する。例えば、層の屈折率よりも小さい屈折率の添加剤を含有させた場合は、前記層全体の屈折率は低下するが、層の屈折率よりも大きい屈折率の添加剤を含有させた場合は、前記層全体の屈折率が増大する。

このような添加剤を含有させることによって層の屈折率は変化するようになるが、その際の屈折率変化は、例えば誘電体多層膜部分１３中における低屈折率材料層１３１及び高屈折率材料層１３２間の屈折率差が増大するようにする。すなわち、前記添加剤は、低屈折率材料層１３１及び高屈折率材料層１３２間の屈折率差が増大するようにして添加する。

このような構成の赤外線遮蔽フィルタ１０に対して、例えば図１に矢印で示すその厚さ方向に、例えば自然光などの光が入射した場合、交互多層膜部分１２中では、赤外線吸収膜１２１が、赤外線吸収作用を有することに加え、誘電体膜１２２と積層することで、赤外光に対して高い反射作用を有するようになる。すなわち、誘電体多層膜部分１３は従来のように赤外光の反射の効果しか有さないが、交互多層膜部分１２は赤外光の吸収及び反射という両方の効果を有する。

したがって、図１に示すように、交互多層膜部分１２を誘電体多層膜部分１３に対して隣接して設けることにより、同様の赤外光反射効果を有する場合においても、誘電体多層膜部分１３の厚さを大幅に低減することができ、結果として、赤外線遮蔽膜の全体の厚さを低減することができる。この結果、赤外線遮蔽膜の全体の厚さが増大したり、その構成要素である誘電体多層膜部分１３の積層数が増大したりすることに起因した生産性及び歩留まりの低下によるコスト増という問題を回避することができる。

なお、交互多層膜部分１２及び誘電体多層膜部分１３は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム法、イオンプレーティング法、及びＣＶＤ法によって形成することができる。これによって、交互多層膜部分１２や誘電体多層膜部分１３などの積層数が比較的多い場合でも、各層の厚さを高精度に制御しながら、交互多層膜部分１２及び誘電体多層膜部分１３を比較的容易に形成することができる。また、スパッタリング法やイオンプレーティング法はいわゆるプラズマ雰囲気処理であるので、交互多層膜部分１２及び誘電体多層膜部分１３の基板１１への密着性を向上させることができる。

また、図１に示す構成では、ガラス基板１１上に交互多層膜部分１２及び誘電体多層膜部分１３の順に形成しているが、その形成順序を逆転することもできる。すなわち、誘電体多層膜部分１３及び交互多層膜部分１２の順に形成することもできる。このように、赤外線吸収膜１２１を含む交互多層膜部分１２を基板の外側に配置することで、赤外線吸収膜１２１が導電性を有する場合は、赤外線遮蔽膜１０の表面抵抗値を下げることができる。この赤外線遮蔽膜１０の赤外線吸収膜１２１を接地電位に接続した状態で撮像光学系に設けることで、赤外線遮蔽膜１０が帯電防止機能を備え、赤外線遮蔽膜表面への塵の付着を抑制することができる。

図２は、図１に示す赤外線遮蔽フィルタの変形例を示す構成図である。本例においては、基板１１の裏面に反射防止膜１４が設けられている点で図１に関する例と異なり、その他の構成要素に関しては総て同様である。したがって、本例において、類似の構成要素に関する説明は省略する。

本例では、反射防止膜１４の厚さを例えば可視域の光に対する反射防止条件を満足するように設定することにより、赤外線遮蔽フィルタ１０内に入射する可視光量を増大させることができるので、結果的に、赤外線遮蔽フィルタ１０に対する可視光透過率を増大させることができる。反射防止膜は、ＭｇＦ_２の単層膜やＡｌ_２Ｏ_３・Ｔａ_２Ｏ_５・ＭｇＦ_２の多層膜などで構成される。また、これらの単層・多層膜は真空蒸着やスパッタリング等の成膜方法にて形成される。

但し、本発明においては、このような反射防止膜を設けない場合においても、上述した本発明の作用効果を十分に奏することができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は当然に以下の内容に限定されるものではない。

（実施例１）
本実施例では、図１に示す構成の赤外線遮蔽膜を作製した。なお、交互多層膜部分は、赤外線吸収膜としてＩＴＯ膜（波長１０００ｎｍにおける消衰係数：０．２）を用い、誘電体膜として酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜を用いた。また、誘電体多層膜部分は、高屈折率材料層として酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜を用い、低屈折率材料層として酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜を用いた。また、それぞれの層はスパッタリング法により形成した。なお、具体的な構成態様（積層数及び順序、並びに各層の厚さ、総膜厚）は表１に示した。さらに、基板は石英ガラス基板を用いた。このような赤外線遮蔽フィルタの分光特性を図３に示した。

（実施例２）
本実施例でも、図１に示すような構成の赤外線遮蔽フィルタを作製したが、交互多層膜部分と誘電体多層膜部分の積層順序を逆転させた。なお、赤外線吸収膜としてＩＴＯ膜を用い、誘電体膜として酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜を用いた。また、誘電体多層膜部分は、高屈折率材料層として酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜を用い、低屈折率材料層として酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜を用いた。また、それぞれの層はスパッタリング法により形成した。なお、具体的な構成態様（積層数及び順序、並びに各層の厚さ、総膜厚）は表２に示した。さらに、このような赤外線遮蔽膜の分光特性を図４に示した。

（比較例）
本比較例では、図１に示す構成の赤外線遮蔽フィルタにおいて、交互多層膜部分を有せず、誘電体多層膜部分のみからなる従来の構成の赤外線遮蔽フィルタを作製した。なお、高屈折率材料層として酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜を用い、低屈折率材料層として酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜を用いた。また、それぞれの層はスパッタリング法により形成した。なお、具体的な構成態様（積層数及び順序、並びに各層の厚さ、総膜厚）は表３に示した。さらに、このような赤外線遮蔽膜の分光特性を図５に示した。

以上、実施例及び比較例から明らかなように、本発明に従って得た実施例の赤外線遮蔽膜においては、その全体の積層数及び総膜厚が比較例で得た従来の赤外線遮蔽膜に比較して減少しているにも拘らず、特に１１００ｎｍ以上の赤外光の領域の遮蔽効果が優れていることが分かる。

したがって、交互多層膜部分を誘電体多層膜部分に対して隣接して設けることにより、特に１１００ｎｍ以上の赤外光に対して優れた遮蔽効果を奏するとともに、前記誘電体多層膜部分の厚さを大幅に低減することができ、結果として、赤外線遮蔽膜の全体の厚さを低減することができる。この結果、前記赤外線遮蔽膜の生産性及び歩留まりの低下によるコスト増という問題を回避することができることが分かる。

（実施例３）
本実施例では、実施例１に示す構成の赤外線遮蔽フィルタの交互多層膜部分における赤外線吸収膜を２層から１層に変更した。具体的には、表１の膜構成において基板から２番目のＳｉＯ_２膜（誘電体膜）を成膜しないことで、ＩＴＯ膜を１層とした。但し、ＩＴＯ膜の膜厚は、実施例１の２層の膜厚を合計したものと同じである。

赤外線吸収膜が２層の場合（実施例１）と１層の場合（実施例３）の屈折率変動に対する分光透過率の安定性及び可視域のリップルの発生を確認するため、各実施例の分光透過率を調べた。図６は、実施例１の赤外線遮蔽膜について、屈折率変動が起こった場合の分光透過率であり、太線は屈折率変動がない場合を、２本の細線は屈折率変動がある場合（＋４％、−４％）をそれぞれ示すグラフである。図７は実施例３の赤外線遮蔽膜について、図６と同様に屈折率変動がない場合及び屈折率変動がある場合（＋４％、−４％）の分光透過率を示すグラフである。

図６及び図７から明らかなように、図６（実施例１）に示す構成の赤外線遮蔽フィルタでは、可視域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）における分光透過率はほぼフラットでありばらつきは少なく、リップルは抑制されている。これに対し、図７（実施例３）に示す構成の赤外線遮蔽膜では、可視域の分光透過率のばらつきが大きく（特に、６００ｎｍ〜６５０ｎｍ）、リップルが発生している。

（実施例４）
本実施例では、実施例３における分光透過率の可視域のリップルを抑制するため、実施例３と同様の膜構成で膜厚のみを調整した。図８は実施例４の赤外線遮蔽膜について、図６及び図７と同様に屈折率変動がない場合及び屈折率変動がある場合（＋４％、−４％）の分光透過率を示すグラフである。

図６、図７及び図８から明らかなように、図８（実施例４）示す赤外線遮蔽フィルタでは、図６（実施例１）と同程度に分光透過率の可視域のリップルが抑制されている。しかし、図６（実施例１）及び図７（実施例３）に示す赤外線遮蔽フィルタでは、屈折率変動がある場合の波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍの赤外光領域での最大透過率が約１０％以下であるのに対し、図８（実施例４）の構成の赤外線遮蔽フィルタでは、屈折率変動がある場合の波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍの赤外光領域での最大透過率が約２０％以上にまで増大していることが分かる。

これらより、赤外線遮蔽膜の赤外線吸収膜が１層の場合、長波長域の赤外線遮蔽効果を有するものの、赤外線遮蔽膜の成膜時の屈折率変動に対する分光透過率の安定化及び分光透過率の可視域のリップル抑制という効果を同時に得ることはできない。これに対して、実施例１のように赤外線遮蔽膜の赤外線吸収膜を２層以上に細分化することで、これら両方の効果が得られる。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

本発明の赤外線遮蔽フィルタの一例を概略的に示す構成図である。 図１に示す赤外線遮蔽フィルタの変形例を概略的に示す構成図である。 本発明の赤外線遮蔽フィルタの一例（実施例１）における分光特性を示すグラフである。 同じく、本発明の赤外線遮蔽フィルタの一例（実施例２）における分光特性を示すグラフである。 従来の赤外線遮蔽フィルタの一例における分光特性を示すグラフである。 本発明の赤外線遮蔽フィルタの一例（実施例１）における分光透過率を示すグラフである。 同じく、本発明の赤外線遮蔽フィルタの一例（実施例３）における分光透過率を示すグラフである。 同じく、本発明の赤外線遮蔽フィルタの一例（実施例４）における分光透過率を示すグラフである。

符号の説明

１０ 赤外線遮蔽フィルタ
１１ 透光性の基板
１２ 交互多層膜部分
１３ 誘電体多層膜部分
１４ 反射防止膜
１２１ 赤外線吸収膜
１２２ 誘電体膜
１３１ 高屈折率材料層
１３２ 低屈折率材料層

Claims (10)

1. 透光性の基板と、
   前記基板の主面上に形成された、透明な赤外線吸収膜と誘電体膜とが交互に積層されてなる交互多層膜部分と、
   前記交互多層膜部分に隣接するようにして設けられた、少なくとも２種以上の誘電体膜が交互に積層してなる誘電体多層膜部分と、
   を具えることを特徴とする、赤外線遮蔽フィルタ。
2. 前記交互多層膜部分は、前記赤外線吸収膜を２層以上有することを特徴とする、請求項１に記載の赤外線遮蔽フィルタ。
3. 前記赤外線吸収膜の１層当たりの膜厚が１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の赤外線遮蔽フィルタ。
4. 前記赤外線吸収膜の１層当たりの膜厚が１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることを特徴とする、請求項２に記載の赤外線フィルタ。
5. 前記赤外線吸収膜の全体の厚さが５００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項４に記載の赤外線遮蔽フィルタ。
6. 前記赤外線吸収膜の、波長１０００ｎｍにおける消衰係数が０．１以上であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の赤外線遮蔽フィルタ。
7. 前記赤外線吸収膜は、インジウム、インジウム系複合酸化物、錫、錫系複合酸化物、亜鉛、及び亜鉛系複合酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の赤外線遮蔽フィルタ。
8. 前記交互多層膜部分及び前記誘電体多層膜部分は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム法、イオンプレーティング法、及びＣＶＤ法からなる群より選ばれる少なくとも１つの方法を用いて形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の赤外線遮蔽フィルタ。
9. 前記基板は、石英ガラス、硼珪酸ガラス、水晶、及びニオブ酸リチウムからなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の赤外線遮蔽フィルタ。
10. 前記基板の裏面に形成した反射防止膜を具えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の赤外線遮蔽フィルタ。

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