JP2015111241A

JP2015111241A - 光学部品

Info

Publication number: JP2015111241A
Application number: JP2014145496A
Authority: JP
Inventors: 啓上宇都; Kei Kamiutsu; 石井　太; Futoshi Ishii; 太石井; 元生高田; Motoo Takada
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2015-06-18
Also published as: TWI589935B; US20150116832A1; CN104597537A; TW201516487A

Abstract

【課題】本発明は、入射角による分光特性の変化を抑えた光学部品の提供を目的とする。
【解決手段】光学部品１００は、光学基板１１０と、光学基板に形成された第１のバンドパスフィルタ１４０と、を備える光学部品である。第１のバンドパスフィルタは、第１の屈折率を持つ高屈折率層１４２と、第１の屈折率より低い第２の屈折率を持つ低屈折率層１４１と、を積層して形成し、第１の屈折率をｎ_Ｈ、第２の屈折率をｎ_Ｌ、高屈折率層の物理膜厚をｄ_Ｈ、低屈折率層の物理膜厚をｄ_Ｌとしたとき、次式（１）を満たすことを特徴とする。
（ｎ_Ｌ×ｄ_Ｌ）／（ｎ_Ｈ×ｄ_Ｈ）≦０．５０・・・・（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、表面にバンドパスフィルタが形成された光学部品に関する。特に分光特性の入射角依存性を低減できる光学部品に関する。

従来、デジタルビデオカメラやデジタルカメラの固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサの前面にはガラス基板又は水晶基板などで構成された光学ローパスフィルタを設置している。光学ローパスフィルタは、低い周波数成分を通し、高周波成分をカットすることで、主として輝度差が大きい細かな模様をボカしている。例えば、固体撮像素子は規則正しく並んだ細かい模様を撮影すると干渉縞（モアレ）が発生し、また逆光に輝く髪の毛など、輝度差が激しい輪郭部分は偽色（色モアレ）と呼ばれる色づきが発生してしまう。このため、光学ローパスフィルタはこうした干渉縞や偽色を低減するために、画像をわずかにボカすことでエッジを鈍らせ、干渉縞と偽色とを除去している。

また、こうした光学ローパスフィルタの表面等には、バンドパスフィルタを設置している。バンドパスフィルタは赤外線感度の良い固体撮像素子をより人間の視覚に近づけるために赤外線等を除去して、人間が感じる可視光領域だけを通過させる役目をしている。

このような光学ローパスフィルタとして、例えば特許文献１では次のようなものが開示されている。まず、平板状の水晶基板があり、この水晶基板の表面に高い屈折率の酸化物と、低い屈折率の酸化物とを積層し、最終層に低い屈折率の非酸化物を積層する。そして、例えば、光学ローパスフィルタは屈折率の高い材料として二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用い、屈折率の低い材料として二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を用いている。この高屈折材料と低屈折材料とを２０層から６０層重ねて、最終層にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）を積層する。

特開２０１１−１５８９０９号公報

しかし、従来から使われているバンドパスフィルタを水晶基板の表面に形成した光学ローパスフィルタでは、入射光が光学ローパスフィルタに入射する角度（入射角）に応じて、入射光が光学ローパスフィルタを透過したときの分光特性が変化する。

ここで、例として、倍率の高いレンズ等を通して光を光学ローパスフィルタに入射させる機構を持つデジタルカメラ等を考える。この場合、レンズの中心部分から光学ローパスフィルタに入る入射光は、光学ローパスフィルタの主面に対してほぼ垂直に入射する。一方、レンズの外側部分から光学ローパスフィルタに入る入射光は、光学ローパスフィルタの主面に対して傾いて入射する。よって、入射角の異なる入射光が光学ローパスフィルタを透過する。したがって、光学ローパスフィルタを透過した透過光の分光特性が均一にならない。このため、撮像された画像の色合いが均一にならずに変化する、という問題がある。

以上のような事情に鑑みて、本発明は、入射角による分光特性の変化を抑えた光学ローパスフィルタ又は光学部品の提供を目的とする。

第１観点の光学部品は、光学基板と、光学基板に形成された第１のバンドパスフィルタと、を備える光学部品である。第１のバンドパスフィルタは、第１の屈折率を持つ高屈折率層と、第１の屈折率より低い第２の屈折率を持つ低屈折率層と、を積層して形成し、第１の屈折率をｎ_Ｈ、第２の屈折率をｎ_Ｌ、高屈折率層の物理膜厚をｄ_Ｈ、低屈折率層の物理膜厚をｄ_Ｌとしたとき、次式（１）を満たすことを特徴とする。
（ｎ_Ｌ×ｄ_Ｌ）／（ｎ_Ｈ×ｄ_Ｈ）≦０．５０・・・・（１）

第２観点の光学部品は、第１観点において、高屈折率層は屈折率が２．０以上である材料により形成され、低屈折率層は屈折率が１．６以下である材料により形成される。

第３観点の光学部品は、第１観点及び第２観点において、高屈折率層が、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、又はＴａ_２Ｏ_５の薄膜により形成され、低屈折率層が、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、又はＬａ_２Ｏ_３の薄膜により形成される。

第４観点の光学部品は、第１観点から第３観点において、第１のバンドパスフィルタが、複数の高屈折率層及び複数の低屈折率層により構成され、高屈折率層及び低屈折率層が互いに交互に積層されることにより形成される。

第５観点の光学部品は、第１観点から第４観点において、紫外線を除去するバンドパスフィルタ、赤外線を除去するバンドパスフィルタ、又は紫外線及び赤外線を除去するバンドパスフィルタにより構成される第２のバンドパスフィルタを備える。

第６観点の光学部品は、第１観点から第５観点において、第１のバンドパスフィルタｇ、光透過率が５０％となる赤外線側の波長において、入射角が０°の光に対する入射角が３０°の光のシフト量が１８．５ｎｍ以下である

第７観点の光学部品は、第１観点から第６観点において、光学基板がガラス、水晶、又はプラスチックで形成されたレンズ、窓板、又はプリズムであり、第１のバンドパスフィルタが光学基板の入射面、出射面、又は入射面及び出射面の両面に形成される。

第８観点の光学部品は、第１観点から第６観点において、光学基板がダイクロイックミラーであり、第１のバンドパスフィルタが光学基板の入射面に形成される。

本発明の光学部品によれば、入射光の分光特性と透過光の分光特性との差異を低減できる。すなわち、分光特性の入射角依存性を低減できる。

（ａ）は光学ローパスフィルタ１００の断面図である。（ｂ）は光学ローパスフィルタ１００の断面の一部分を拡大した図である。光学ローパスフィルタ１００に用いるバンドパスフィルタ１３０の特性を表すグラフである。光学ローパスフィルタ１００と入射光の角度の関係を示した光学ローパスフィルタ１００の断面図である。（ａ）は、光学ローパスフィルタ１９０の分光特性の入射角依存性を表すグラフである。（ｂ）は、光学ローパスフィルタ１００の分光特性の入射角依存性を表すグラフである。材料屈折率比率と入射角依存性ＩＲ側半値シフト量との関係を表すグラフである。（ａ）はレンズ２００と光学ローパスフィルタ１００との関係を示す図である。（ｂ）は、ダイクロイックミラー３００の概略側面図である。

（第１実施形態）
＜光学ローパスフィルタ１００の構成＞
本発明の実施形態である光学ローパスフィルタ１００について、はじめに図１を用いて説明する。図１（ａ）は光学ローパスフィルタ１００の断面図である。図１（ｂ）は光学ローパスフィルタ１００の断面の一部分を拡大した図である。

光学ローパスフィルタ１００は、図１（ａ）に示される通り、平板状の光学基板１１０を有する。光学基板１１０には、用途などに応じて例えば水晶、ＬｉＮｂＯ_３、光学ガラス、又はプラスチック等の透明樹脂などを用いることができる。そして、光学基板１１０の一方の主面には反射防止膜１２０を設ける。反射防止膜１２０によって光学ローパスフィルタ１００の表面反射を抑えることができる。反射防止膜１２０として、例えばチタン（Ｔｉ）とランタン（Ｌａ）とを主成分とする混合酸化物の層を用いることができる。

また、光学基板１１０における反射防止膜１２０が形成された面の反対面にはバンドパスフィルタ１３０が形成される。バンドパスフィルタ１３０によって、赤外線や紫外線等が逓減されるとともに、後述するように、分光特性の入射角依存性が低減される。

このバンドパスフィルタ１３０の構成について図１（ｂ）を参照して説明する。バンドパスフィルタ１３０は、光学基板１１０の表面に形成された第１のバンドパスフィルタ１４０と、第１のバンドパスフィルタ１４０の表面に形成された第２のバンドパスフィルタ１５０とからなる。第２のバンドパスフィルタ１５０は、第１のバンドパスフィルタ１４０の表面に形成された第２のバンドパスフィルタＡ部１６０と、第２のバンドパスフィルタＡ部１６０の表面に形成された第２のバンドパスフィルタＢ部１７０とからなる。そして、第２のバンドパスフィルタＡ部１６０及び第２のバンドパスフィルタＢ部１７０によって、赤外線及び紫外線を逓減させる。

第１のバンドパスフィルタ１４０は２種類の薄膜層が交互に積層された構成になっている。一方の薄膜層を低屈折率層１４１と呼び、他方の薄膜層を高屈折率層１４２と呼ぶことにする。光学基板１１０の表面には低屈折率層１４１を形成する。当該低屈折率層１４１の表面に高屈折率層１４２を形成する。さらに当該高屈折率層１４２の表面に低屈折率層１４１を形成する。このように低屈折率層１４１と高屈折率層１４２とが交互に積層される。なお、図１（ｂ）では第１のバンドパスフィルタ１４０では、最下層と最上層とに低屈折率層１４１が形成された例が示されているが、最下層と最上層とのどちらか一方又は両方に高屈折率層１４２が形成されていても良い。

低屈折率層１４１の屈折率と、高屈折率層１４２の屈折率とを比べると、低屈折率層１４１の屈折率の方が小さい。低屈折率層１４１として例えばＳｉＯ_２を用い、高屈折率層１４２として例えばＴｉＯ_２を用いる。ここで、低屈折率層１４１の屈折率をｎ_Ｌ、物理膜厚をｄ_Ｌとし、高屈折率層１４２の屈折率をｎ_Ｈ、物理膜厚をｄ_Ｈとしたとき、低屈折率層１４１と高屈折率層１４２との光学膜厚の比である材料屈折率比率（＝（ｎ_Ｌ×ｄ_Ｌ）／（ｎ_Ｈ×ｄ_Ｈ））が以下の式（１）を満たすように各値が選ばれる。
（ｎ_Ｌ×ｄ_Ｌ）／（ｎ_Ｈ×ｄ_Ｈ）≦０．５０・・・・・（１）

また、多層膜の反射率Ｒは以下の式（２）で示される。
Ｒ＝（（１−Ｎ）／（１＋Ｎ））^２・・・・・（２）
ここで、Ｎ＝（ｎ_Ｈ／ｎ_Ｌ）^２ｐ×（ｎ_Ｈ ^２／ｎ_Ｓ）であり、ｎ_Ｓは光学基板の屈折率であり、ｐは多層膜の積層数である。光学ローパスフィルタでは、一般的に、低屈折率層に屈折率ｎ_Ｌがｎ_Ｌ≦１．６である蒸着材料が用いられ、高屈折率層に屈折率ｎ_Ｈがｎ_Ｈ≧２．０である蒸着材料が用いられるが、第１のバンドパスフィルタ１４０の低屈折率層１４１及び高屈折率層１４２においても同様の蒸着材料が用いられる。また、積層数ｐは例えば３０層に形成される。

第２のバンドパスフィルタＡ部１６０及び第２のバンドパスフィルタＢ部１７０は、例えば第１のバンドパスフィルタ１４０と同様に低屈折率層１４１と高屈折率層１４２とが交互に積層されることにより形成される。しかし。第２のバンドパスフィルタＡ部１６０及び第２のバンドパスフィルタＢ部１７０では第１のバンドパスフィルタ１４０と異なり、光学膜厚の比である材料屈折率比率（＝（ｎ_Ｌ×ｄ_Ｌ）／（ｎ_Ｈ×ｄ_Ｈ））が約１．０となるように形成されており、物理膜厚ｄ_Ｌ及び物理膜厚ｄ_Ｈが調整されることにより透過波長の範囲が調整されている。なお、第２のバンドパスフィルタＡ部１６０及び第２のバンドパスフィルタＢ部１７０を構成する低屈折率層及び高屈折率層は第１バンドパスフィルタ１４０と同様の材料により構成されなくても良く、また、第２のバンドパスフィルタＡ部１６０と第２のバンドパスフィルタＢ部１７０とが互いに異なる材料により構成されても良い。

このような光学ローパスフィルタ１００は、予め用意した光学基板１１０にイオンアシスト蒸着によって、低屈折率層１４１及び高屈折率層１４２を形成する。その後、同様にイオンアシスト蒸着によって第２のバンドパスフィルタＡ部１６０及び第２のバンドパスフィルタＢ部１７０を形成する。なお、イオンアシスト蒸着以外に、ＥＢ蒸着、イオンプレーティング、又はスパッタ等の物理蒸着法、又は、ＣＶＤ等の化学蒸着法を用いてもよい。

＜光学ローパスフィルタ１００の分光特性＞
次に光学ローパスフィルタ１００に用いるバンドパスフィルタ１３０の分光特性について図２を参照して説明する。

図２は、光学ローパスフィルタ１００に用いるバンドパスフィルタ１３０の特性を表すグラフである。図２の横軸は、各バンドパスフィルタへの入射光の波長（ｎｍ）を示す。図２の縦軸は、各バンドパスフィルタへの入射光の透過率（％）を示す。図２において実線で示されるのが第１のバンドパスフィルタ１４０の分光特性である。図２において破線で示されるのが第２のバンドパスフィルタＡ部１６０の分光特性である。図２において一点鎖線で示されるのが第２のバンドパスフィルタＢ部１７０の分光特性である。

バンドパスフィルタ１３０は、図２で示されるように、第１のバンドパスフィルタ１４０、第２のバンドパスフィルタＡ部１６０、及び第２のバンドパスフィルタＢ部１７０が組み合わされて用いられることにより赤外線及び紫外線を逓減させられる。例えば図２においては、波長が約４２０ｎｍから約６８０ｎｍの範囲（図２の矢印で示された「透過範囲」参照）で透過率が高くなるように形成されている。

＜分光特性の入射角依存性＞
バンドパスフィルタは、バンドパスフィルタへの入射光の入射角の違いにより透過波長の範囲が異なる。そのため、バンドパスフィルタが形成された光学ローパスフィルタの透過波長の範囲も入射光の入射角により異なる。以下に光学ローパスフィルタ１００の分光特性の入射角依存性について、図３、図４（ａ）、及び図４（ｂ）を参照し、第１のバンドパスフィルタ１４０が形成されていない従来の光学ローパスフィルタ１９０（不図示）と比較することにより説明する。

図３は、光学ローパスフィルタ１００と入射光の角度との関係を示した光学ローパスフィルタ１００の断面図である。以下の説明では、光学ローパスフィルタ１００への入射光の入射角θを、光学ローパスフィルタ１００の主面の法線１８０と入射光が進行する方向とが成す角度として定義する。例えば図３に示される光学ローパスフィルタ１００の主面と直交する方向に進行する入射光ＬＡ１の入射角θは０°である。また、光学ローパスフィルタ１００の法線１８０と進行する方向とが成す角度が３０°である入射光ＬＡ２の入射角θは３０°となる。図３では入射光が反射防止膜１２０側から入射されているが、入射光はバンドパスフィルタ１３０側から入射されていても良い。

図４（ａ）は、光学ローパスフィルタ１９０の分光特性の入射角依存性を表すグラフである。図４（ａ）では、横軸に光学ローパスフィルタ１９０への入射光の波長（ｎｍ）が示されており、縦軸に入射光の透過率（％）が示されている。また、実線は光学ローパスフィルタ１９０への入射光の入射角θが０°の場合の分光特性を示す。破線は光学ローパスフィルタ１９０への入射光の入射角θが３０°の場合の分光特性を示す。

従来の光学ローパスフィルタ１９０は、光学基板１１０に直接第２のバンドパスフィルタ１５０が形成されており、第１のバンドパスフィルタ１４０は形成されていない。すなわち、図４（ａ）に示される光学ローパスフィルタ１９０の分光特性は、主に第２のバンドパスフィルタ１５０の分光特性を示している。

図４（ａ）に示されるように、第２のバンドパスフィルタ１５０では入射角θが０°の場合と入射角θが３０°の場合との透過率が高くなる透過範囲を比べた場合、入射角θが３０°の場合の方が、入射角θが０°の場合より低波長側にシフトしていることが分かる。すなわち、第２のバンドパスフィルタ１５０では入射光の入射角によって分光特性が変化する。入射角θが０°の場合の入射光の透過率が５０％となる赤外線側の波長をＸ１ａ、入射角θが３０°の場合の入射光の透過率が５０％となる赤外線側の波長をＸ２ａとすると、Ｘ１ａは約６８２ｎｍであり、Ｘ２ａは約６５４ｎｍである。そのため、入射光の透過率が５０％となる赤外線（ＩＲ）側の波長のシフト量（入射角依存性ＩＲ側半値シフト量）Ｓ１ａは、約２８ｎｍとなる。また、入射角θが０°の場合の入射光の透過率が５０％となる紫外線側の波長をＸ１ｂ、入射角θが３０°の場合の入射光の透過率が５０％となる紫外線側の波長をＸ２ｂとすると、Ｘ１ｂは約４２８ｎｍであり、Ｘ２ｂは約４１４ｎｍである。そのため、入射光の透過率が５０％となる紫外線（ＵＶ）側の波長のシフト量（入射角依存性ＵＶ側半値シフト量）Ｓ１ｂは、約１４ｎｍとなる。

光学ローパスフィルタ１９０では、図４（ａ）に示されるように、第２のバンドパスフィルタ１５０を構成する第２のバンドパスフィルタＡ部１６０及び第２のバンドパスフィルタＢ部１７０の組み合わせで可視光範囲の透過率を確保すると共に紫外線及び赤外線を除去することができる。しかし、このような光学ローパスフィルタを用いたデジタルカメラなどでは、入射角依存性の透過率の波長のシフト量が大きいため、撮像された画像の色合いが均一にならずに変化する、という問題がある。そのため、光学ローパスフィルタでは入射角依存性の透過率の波長のシフト量が小さく抑えられることが望まれている。

図４（ｂ）は、光学ローパスフィルタ１００の分光特性の入射角依存性を表すグラフである。図４（ｂ）では、横軸に光学ローパスフィルタ１００への入射光の波長（ｎｍ）が示されており、縦軸に入射光の透過率（％）が示されている。また、実線は光学ローパスフィルタ１００への入射光の入射角θが０°の場合の分光特性を示す。破線は光学ローパスフィルタ１００への入射光の入射角θが３０°の場合の分光特性を示す。

図４（ｂ）に示されるように、光学ローパスフィルタ１００においても入射角θが０°の場合と入射角θが３０°の場合との透過率が高くなる透過範囲を比べた場合、入射角θが３０°の場合の方が、入射角θが０°の場合より低波長側にシフトする。入射角θが０°の場合の入射光の透過率が５０％となる赤外線側の波長をＸ３ａ、入射角θが３０°の場合の入射光の透過率が５０％となる赤外線側の波長をＸ４ａとすると、Ｘ３ａは約６８１ｎｍであり、Ｘ４ａは約６６７ｎｍである。そのため、入射光の透過率が５０％となる赤外線側の波長のシフト量（入射角依存性ＩＲ側半値シフト量）Ｓ２ａは、約１４ｎｍとなる。また、入射角θが０°の場合の入射光の透過率が５０％となる紫外線側の波長をＸ３ｂ、入射角θが３０°の場合の入射光の透過率が５０％となる紫外線側の波長をＸ４ｂとすると、Ｘ３ｂは約４１５ｎｍであり、Ｘ４ｂは約４０８ｎｍである。そのため、入射光の透過率が５０％となる紫外線側の波長のシフト量（入射角依存性ＵＶ側半値シフト量）Ｓ２ｂは、約７ｎｍとなる。

したがって、図４（ｂ）に示される光学ローパスフィルタ１００の分光特性の変化量は、図４（ａ）に示される従来の光学ローパスフィルタ１９０の分光特性の変化量の約半分になっていることが分かる。ここで光学ローパスフィルタ１００と従来の光学ローパスフィルタ１９０との相違点が第１のバンドパスフィルタ１４０の有無であることを考えると、第１のバンドパスフィルタ１４０があることによって、前述の通り分光特性の変化量の約半分にできたといえる。すなわち、第１のバンドパスフィルタ１４０によって、光学ローパスフィルタ１００は分光特性の入射角依存性が低減される。

図５は、材料屈折率比率と入射角依存性ＩＲ側半値シフト量との関係を表すグラフである。図５を参照して、第１のバンドパスフィルタ１４０を構成する低屈折率層１４１及び高屈折率層１４２の条件と、第１のバンドパスフィルタ１４０の分光特性の入射角依存性との関係について説明する。図５では、低屈折率層１４１（図５では"Ｌ"と記載）にＳｉＯ_２が用いられ、高屈折率層１４２（図５では"Ｈ"と記載）にＴａ_２Ｏ_５（図５の○印）、Ｎｂ_２Ｏ_５（図５の×印）、又はＴｉＯ_２（図５の▲印）が用いられた場合の関係が示されている。また、図５の横軸は材料屈折率比率（＝（ｎ_Ｌ×ｄ_Ｌ）／（ｎ_Ｈ×ｄ_Ｈ））であり、縦軸は入射角依存性ＩＲ側半値シフト量（ｎｍ）が示されている。図５の縦軸に示される入射角依存性ＩＲ側半値シフト量（ｎｍ）は、入射角θが３０°の場合の波長から入射角θが０°の場合の波長が引かれた値が示されている。すなわち、正の値であれば入射角θが０°の場合から入射角θが３０°の場合への変化が赤外線側へのシフトであり、負の値であれば紫外線側へのシフトである。図５の縦軸は負の値が示されているため、図５に示される入射角θが０°の場合から入射角θが３０°の場合への変化は、全て紫外線側にシフトしていることになる。

図４（ａ）、図４（ｂ）には実測値が示されているが、図５に示されるデータは、高屈折率層の物理膜厚ｄ_Ｈ及び低屈折率層の物理膜厚ｄ_Ｌの比（ｄ_Ｌ／ｄ_Ｈ）を任意に変化させて材料屈折率比率に対する入射角依存性ＩＲ側半値シフト量を求めた理論値である。そのため、例えば、図４（ａ）ではＴｉＯ_２（図５の▲印）を用いた材料屈折率比率が１．０の場合のＩＲ側半値シフト量が約２８ｎｍになるが、図５では約２２ｎｍと示されている。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるような実際の光学ローパスフィルタでは、入射光の波長の変化に対する透過率のリップルを除去する等の理由で調整層が形成されるため、実測値は理論値よりも入射角依存性ＩＲ側半値シフト量が大きくなる傾向がある。

図５では、各膜構成において材料屈折率比率が小さくなるに従って入射角依存性ＩＲ側半値シフト量の絶対値が小さくなっている。また、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の屈折率は１．４６であり、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）の屈折率は２．４であり、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）の屈折率は２．２５であり、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）の屈折率は２．１である。材料屈折率比率が１．０付近における各膜構成を比較すると、最も高屈折率層１４２の屈折率ｎ_Ｈが大きく、高屈折率層１４２の屈折率ｎ_Ｈと低屈折率層１４１の屈折率ｎ_Ｌとの比ｎ_Ｈ／ｎ_Ｌが最も大きい二酸化チタン（ＴｉＯ_２）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）との組み合わせで最も入射角依存性ＩＲ側半値シフト量の絶対値が小さい。また、最も高屈折率層１４２の屈折率ｎ_Ｈが小さく、高屈折率層１４２の屈折率ｎ_Ｈと低屈折率層１４１の屈折率ｎ_Ｌとの比ｎ_Ｈ／ｎ_Ｌが最も小さい五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）との組み合わせで最も入射角依存性ＩＲ側半値シフト量の絶対値が大きくなっている。すなわち、第１のバンドパスフィルタ１４０を構成する材料は、高屈折率層１４２の屈折率ｎ_Ｈが大きく、高屈折率層１４２の屈折率ｎ_Ｈと低屈折率層１４１の屈折率ｎ_Ｌとの比ｎ_Ｈ／ｎ_Ｌが大きくなる材料が選択されることが望ましい。

図５に示されるように、材料屈折率比率が小さくなるに従って入射角依存性ＩＲ側半値シフト量が小さくなるため、材料屈折率比率が小さくなればなるほど好ましい。特に、材料屈折率比率は式（１）に示されるように０．５以下であることが好ましい。材料屈折率比率が０．５の場合には、ＴｉＯ_２（図５の▲印）を用いた場合における入射角依存性ＩＲ側半値シフト量が約１８．５（ｎｍ）になるが、入射角依存性ＩＲ側半値シフト量が１８．５（ｎｍ）以下である場合にはデジタルカメラなどにおいて実用上撮像された画像の色合いが問題になる可能性が低い。調整膜を含めた実際の製品において入射角依存性ＩＲ側半値シフト量が多少増加したとしても、画像の色合い等の問題を十分に改善できると考えられる。また、材料屈折率比率を０．５にすることは製造においても十分に対応可能である。

また、さらには、材料屈折率比率が０．２以下であることが好ましい。材料屈折率比率が０．２の場合には製造上の困難性が増すが、ＴｉＯ_２（図５の▲印）を用いた場合では入射角依存性ＩＲ側半値シフト量が約１５（ｎｍ）になり、高品質の光学ローパスフィルタを求める顧客の要求を満たすことができる。

本発明にかかる光学ローパスフィルタ１００は上記実施の形態で例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

光学ローパスフィルタ１００では、低屈折率層１４１としてＳｉＯ_２の代わりにＡｌ_２Ｏ_３又はＬａ_２Ｏ_３の薄膜が使用されても良い。これらはいずれもｎ_Ｌ≦１．６となる。また、光学ローパスフィルタ１００では、さらに表面に帯電防止膜が形成されても良く、バンドパスフィルタ１３０の表面に反射防止膜としてＭｇＦ_２膜が形成されても良い。

また、上記実施形態では、光学ローパスフィルタ１００に反射防止膜１２０を形成したが、反射防止膜１２０を形成しなくても第１のバンドパスフィルタ１４０によって分光特性の入射角依存性を低減できる。

また、上記実施形態では、ｎ_Ｈ≧２．０であり、かつ、ｎ_Ｌ≦１．６となるように屈折率が選ばれた。しかし、図５に示す通り、「（ｎ_Ｌ×ｄ_Ｌ）／（ｎ_Ｈ×ｄ_Ｈ）≦０．５０」を満たすことで分光特性の入射角依存性を低減できる。

また、上記実施形態では、光学ローパスフィルタ１００は第２のバンドパスフィルタ１５０を有し、第２のバンドパスフィルタ１５０によって、光学ローパスフィルタ１００を透過する赤外線及び紫外線を逓減させる。しかし、第２のバンドパスフィルタ１５０は赤外線のみを逓減させるものであってもよい。また、第２のバンドパスフィルタ１５０は紫外線のみを逓減させるものであってもよい。また、用途に応じて、所定の波長の光を逓減させるものであってもよい。

また、上記実施形態では光学基板１１０の表面に第１のバンドパスフィルタ１４０を形成した。しかし、第１のバンドパスフィルタ１４０は、第２のバンドパスフィルタＢ部１７０の表面に形成したり、第２のバンドパスフィルタＡ部１６０と第２のバンドパスフィルタＢ部１７０との間に形成したりしてもよい。

（第２実施形態）
光学ローパスフィルタ１００は、例えばデジタルカメラなどの電子機器に適用することができる。また、入射角依存性ＩＲ側半値シフト量を減少させる第１のバンドパスフィルタ１４０の構成は、光学ローパスフィルタ以外の光学部品に使用されても良い。以下に、光学ローパスフィルタ１００の適用例及び第１のバンドパスフィルタ１４０の応用例について説明する。

＜電子機器などへの光学ローパスフィルタ１００の適用例＞
図６（ａ）はレンズ２００と光学ローパスフィルタ１００との関係を示す図である。図６（ａ）を参照して、光学ローパスフィルタ１００をデジタルカメラなどの電子機器などへ適用した場合の例を説明する。

光学ローパスフィルタ１００をデジタルカメラなどに適用する場合、図６（ａ）に示す通り、光学ローパスフィルタ１００の一方の主面側にレンズ２００を配置する。なお、レンズ２００は凸レンズである。また、光学ローパスフィルタ１００の他方の主面側には、図示しないセンサを配置する。レンズ２００を透過した光は、図６（ａ）に示す入射光ＬＢ１、ＬＢ２等として光学ローパスフィルタ１００に入射される。そして光学ローパスフィルタ１００を透過して、透過光ＬＢ３、ＬＢ４等として前述のセンサに到達して、センサで検知される。

本適用例では、入射光ＬＢ１は、レンズ２００の中心部分から出るものであり、図６（ａ）から分かる通り、入射角が０°で光学ローパスフィルタ１００に入射される。一方、レンズ２００の中心部分から離れた位置から出た入射光ＬＢ２は、図６（ａ）から分かる通り、入射角が０°より大きい角度になる。

ここで、光学ローパスフィルタ１００は、前述の通り、分光特性の入射角依存性が低減されたものである。したがって、入射光ＬＢ１についての分光特性と入射光ＬＢ２についての分光特性との違いが小さい。したがって、透過光ＬＢ３、ＬＢ４を前述のセンサで検知して撮像したときに色合いの変化を抑えることができる。

＜効果＞
図６（ａ）に示される光学系では、光学ローパスフィルタ１００が「（ｎ_Ｌ×ｄ_Ｌ）／（ｎ_Ｈ×ｄ_Ｈ）」が０．５以下になる条件を満たしている。したがって、図６（ａ）に示される光学系では分光特性の入射角依存性を十分に低減することができる。図６（ａ）に示されるように、光学ローパスフィルタ１００をデジタルカメラなどに適用した場合、実用上撮像された画像の色合いが問題になる可能性を回避できる。

＜ダイクロイックミラー３００の構成＞
図６（ｂ）は、ダイクロイックミラー３００の概略側面図である。図６（ｂ）では、ダイクロイックミラー３００に入射光ＬＢ１が入射する様子が示されている。ダイクロイックミラー３００は、屈折率の異なる誘電体の多層膜により形成されるミラー基材３１０の入射光ＬＢ１が入射する面に第１のバンドパスフィルタ１４０が形成されている。入射光ＬＢ１はダイクロイックミラー３００の入射面で反射光ＬＢ５を反射し、透過光ＬＢ６を透過する。

ダイクロイックミラーが発散する光束に対して使用された場合には、光の入射位置により入射角が変わるため分光特性が変化する場合がある。ダイクロイックミラー３００では第１のバンドパスフィルタ１４０により入射角による分光特性の変化を抑えることができるため好ましい。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。また、各実施形態の特徴を様々に組み合わせて実施することができる。

また、バンドパスフィルタ１３０又は第１のバンドパスフィルタ１４０の応用は、光学ローパスフィルタ及びダイクロイックミラーの他の様々な光学部品に応用することができる。例えば、バンドパスフィルタ１３０又は第１のバンドパスフィルタ１４０は、レンズ、窓板、又はプリズムの表面に形成されても良い。このとき、バンドパスフィルタ１３０又は第１のバンドパスフィルタ１４０は、これらの光学部品の入射面、出射面、又は入射面及び出射面の両面に形成されることが出来る。また、バンドパスフィルタ１３０又は第１のバンドパスフィルタ１４０は、光通信において波長シフトを防ぐ目的で用いられても良い。このとき、バンドパスフィルタ１３０又は第１のバンドパスフィルタ１４０の透過領域の範囲は適宜調整される。

１００、１９０ … 光学ローパスフィルタ
１１０ … 光学基板
１２０ … 反射防止膜
１３０ … バンドパスフィルタ
１４０ … 第１のバンドパスフィルタ
１４１ … 低屈折率層
１４２ … 高屈折率層
１５０ … 第２のバンドパスフィルタ
１６０ … 第２のバンドパスフィルタＡ部
１７０ … 第２のバンドパスフィルタＢ部
１８０ … 光学ローパスフィルタの主面の法線
２００ … レンズ
３００ … ダイクロイックミラー
３１０ … ミラー基材
ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＢ１、ＬＢ２ … 入射光
ＬＢ３、ＬＢ４、ＬＢ６ … 透過光
ＬＢ５ … 反射光
ｄ_Ｈ … 高屈折率層１４２の物理膜厚
ｄ_Ｌ … 低屈折率層１４１の物理膜厚
ｎ_Ｈ … 高屈折率層１４２の屈折率
ｎ_Ｌ … 低屈折率層１４１の屈折率
ｎ_Ｓ … 光学基板の屈折率

Claims

光学基板と、前記光学基板に形成された第１のバンドパスフィルタと、を備え、
前記第１のバンドパスフィルタは、第１の屈折率を持つ高屈折率層と、前記第１の屈折率より低い第２の屈折率を持つ低屈折率層と、を積層して形成し、
前記第１の屈折率をｎ_Ｈ、前記第２の屈折率をｎ_Ｌ、前記高屈折率層の物理膜厚をｄ_Ｈ、前記低屈折率層の物理膜厚をｄ_Ｌとしたとき、次式（１）を満たすことを特徴とする光学部品。
（ｎ_Ｌ×ｄ_Ｌ）／（ｎ_Ｈ×ｄ_Ｈ）≦０．５０・・・・（１）
前記高屈折率層は屈折率が２．０以上である材料により形成され、前記低屈折率層は屈折率が１．６以下である材料により形成される請求項１に記載の光学部品。
前記高屈折率層は、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、又はＴａ_２Ｏ_５の薄膜により形成され、
前記低屈折率層は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、又はＬａ_２Ｏ_３の薄膜により形成される請求項１又は請求項２に記載の光学部品。
前記第１のバンドパスフィルタは、複数の前記高屈折率層及び複数の前記低屈折率層により構成され、前記高屈折率層及び前記低屈折率層が互いに交互に積層されることにより形成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学部品。
紫外線を除去するバンドパスフィルタ、赤外線を除去するバンドパスフィルタ、又は紫外線及び赤外線を除去するバンドパスフィルタにより構成される第２のバンドパスフィルタを備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学部品。
前記第１のバンドパスフィルタは、光透過率が５０％となる赤外線側の波長において、入射角が０°の光に対する入射角が３０°の光のシフト量が１８．５ｎｍ以下である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学部品。
前記光学基板はガラス、水晶、又はプラスチックで形成されたレンズ、窓板、又はプリズムであり、
前記第１のバンドパスフィルタが前記光学基板の入射面、出射面、又は入射面及び出射面の両面に形成される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学部品。
前記光学基板はダイクロイックミラーであり、
前記第１のバンドパスフィルタが前記光学基板の入射面に形成される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学部品。