JP2017181927A - Infrared-cut filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、近赤外光領域の光を遮断する赤外線カットフィルタに関する。 The present invention relates to an infrared cut filter that blocks light in a near infrared light region.
可視光領域に光の透過帯を有するとともに、近赤外光領域の光を遮断する赤外線カットフィルタとして、人の目の感度特性に近い透過率特性を有するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、400nm〜555nmの波長では、なだらかに漸増するとともに、555nm〜700nmの波長では、なだらかに漸減する透過率特性が記載されている。また、700nm〜1100nmの波長の近赤外光領域の光を反射させることが記載されている。
As an infrared cut filter having a light transmission band in the visible light region and blocking light in the near infrared light region, one having a transmittance characteristic close to the sensitivity characteristic of the human eye has been proposed (for example, a patent) Reference 1).
ところで、赤外線カットフィルタに対し、光が垂直方向以外の斜め方向から入射した場合には、可視光領域の透過帯にリップル(透過率の微小な変動)が発生するという問題点がある。そして、このようなリップルに起因して、撮像デバイスで撮像される画像にゴーストやフレアが発生することが懸念される。 By the way, when light is incident on the infrared cut filter from an oblique direction other than the vertical direction, there is a problem that a ripple (a minute fluctuation in transmittance) occurs in the transmission band in the visible light region. There is a concern that ghosts and flares may occur in an image captured by the imaging device due to such ripples.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光が斜め方向から入射した場合であっても、可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することが可能な赤外線カットフィルタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and provides an infrared cut filter capable of reducing ripples generated in the transmission band of the visible light region even when light is incident from an oblique direction. The purpose is to do.
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、可視光領域に光の透過帯を有するとともに、近赤外光領域の光を遮断する赤外線カットフィルタであって、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過する上側多層膜を少なくとも備え、前記上側多層膜は、当該赤外線カットフィルタの最も上層側に設けられており、前記上側多層膜は、複数の高屈折率膜と、前記高屈折率膜よりも小さい屈折率を有する複数の低屈折率膜とが、交互に積層された構成になっており、前記低屈折率膜の光学膜厚の平均値が、前記高屈折率膜の光学膜厚の平均値よりも大きく、前記低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、前記高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、1.03〜1.10になっていることを特徴としている。 In the present invention, means for solving the above-described problems are configured as follows. That is, the present invention is an infrared cut filter that has a light transmission band in the visible light region and blocks light in the near infrared light region, and transmits light in a region including the transmission band in the visible light region. The upper multilayer film is provided at least on the uppermost layer side of the infrared cut filter, and the upper multilayer film includes a plurality of high refractive index films and a refractive index smaller than that of the high refractive index film. A plurality of low refractive index films having a refractive index are alternately stacked, and the average optical film thickness of the low refractive index film is greater than the average optical film thickness of the high refractive index film. The film thickness ratio between the average optical film thickness of the low refractive index film and the average optical film thickness of the high refractive index film is 1.03 to 1.10. It is said.
上記構成によれば、上側多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値とを異ならせ、両者のバランスを調整することによって、赤外線カットフィルタに対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタの可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することができ、赤外線カットフィルタの入射角依存性を低減することができる。これにより、赤外線カットフィルタを用いた撮像デバイスにおいて、撮像される画像にゴーストやフレアが発生することを抑制できる。 According to the above configuration, the average value of the optical film thickness of the low-refractive index film of the upper multilayer film is different from the average value of the optical film thickness of the high-refractive index film, and the balance between the two is adjusted, thereby cutting the infrared rays. Even when light is incident on the filter from an oblique direction, the ripple generated in the transmission band in the visible light region of the infrared cut filter can be reduced, and the incident angle dependency of the infrared cut filter can be reduced. Can do. Thereby, in an imaging device using an infrared cut filter, it is possible to suppress the occurrence of ghost and flare in the captured image.
上記構成の赤外線カットフィルタにおいて、前記上側多層膜よりも下側には、下側多層膜が設けられており、前記下側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過する第1下側多層膜と、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する第2下側多層膜とを含む構成になっており、前記上側多層膜は、可視光領域の前記透過帯及び前記第2下側多層膜の近赤外光領域の遮断帯を含む領域の光を透過する構成になっていることが好ましい。あるいは、上記構成の赤外線カットフィルタにおいて、前記上側多層膜よりも下側には、下側多層膜が設けられており、前記下側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する構成になっており、前記上側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、前記下側多層膜が光を遮断する領域の長波長端から、長波長側の領域の光を遮断する構成になっていることが好ましい。 In the infrared cut filter having the above configuration, a lower multilayer film is provided below the upper multilayer film, and the lower multilayer film transmits light in a region including the transmission band in the visible light region. A first lower multilayer film that transmits light in a region including the transmission band in the visible light region, and a second lower film that blocks light in a region on the long wavelength side from the short wavelength end in the near infrared light region. The upper multilayer film transmits light in a region including the transmission band in the visible light region and the cutoff band in the near infrared light region of the second lower multilayer film. It is preferable to have a configuration. Alternatively, in the infrared cut filter having the above-described configuration, a lower multilayer film is provided below the upper multilayer film, and the lower multilayer film includes light in a region including the transmission band in a visible light region. The upper multilayer film is configured to block light in a region including the transmission band in the visible light region. It is preferable that the lower multilayer film is configured to block light in the long wavelength region from the long wavelength end of the region where light is blocked.
このように、上側多層膜の下側に下側多層膜が設けられた赤外線カットフィルタにおいても、上側多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値とを異ならせ、両者のバランスを調整することによって、赤外線カットフィルタに対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタの可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することができ、赤外線カットフィルタの入射角依存性を低減することができる。 Thus, even in the infrared cut filter in which the lower multilayer film is provided below the upper multilayer film, the average optical film thickness of the low refractive index film of the upper multilayer film and the optical film thickness of the high refractive index film The ripple generated in the transmission band in the visible light region of the infrared cut filter even when light is incident on the infrared cut filter from an oblique direction by adjusting the balance between the two and the average value And the incident angle dependence of the infrared cut filter can be reduced.
上記構成の赤外線カットフィルタにおいて、前記膜厚比が、1.03〜1.07になっていることが好ましい。 In the infrared cut filter having the above configuration, it is preferable that the film thickness ratio is 1.03 to 1.07.
上記構成によれば、赤外線カットフィルタを用いた撮像デバイスにおいて、撮像される画像にゴーストやフレアが発生することを効果的に抑制できる。 According to the said structure, it can suppress effectively that a ghost and flare generate | occur | produce in the image imaged in the imaging device using an infrared cut filter.
本発明によれば、光が斜め方向から入射した場合であっても、可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することが可能な赤外線カットフィルタを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a case where light injects from the diagonal direction, the infrared cut filter which can reduce the ripple which generate | occur | produces in the permeation | transmission band of a visible region can be provided.
以下、本発明に係る赤外線カットフィルタの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明において、可視光領域とは、光の波長が約400nm〜約700nmの領域を言い、また、近赤外光領域とは、光の波長が約700nm〜約1000nmまでの領域を言う。 Hereinafter, embodiments of an infrared cut filter according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, the visible light region means a region where the wavelength of light is about 400 nm to about 700 nm, and the near infrared light region means a region where the wavelength of light is about 700 nm to about 1000 nm. .
図1は、赤外線カットフィルタ10を用いた撮像デバイスの概略構成を示す図である。図2は、赤外線カットフィルタ10の概略構成を模式的に示す図である。図3は、赤外線カットフィルタ10のフィルタ特性の一例を示す図であって、赤外線カットフィルタ10に対し光を垂直入射させたときのフィルタ特性を示す。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging device using an
図1に示すように、撮像デバイスにおいて、赤外線カットフィルタ10は、レンズ80によって集光された光について、可視光領域の一部の領域の波長の光を透過させ、近赤外光領域の波長の光を遮断(遮光)させ、CCDやCMOS等の撮像素子90に光を入射させる光学フィルタである。赤外線カットフィルタ10は、図3に示すようなフィルタ特性(透過率波形)を示す光学フィルタであって、図2に示すように、可視光領域の一部の領域の光を透過し、近赤外光領域の光を反射する赤外線カットコート30が、透光性基板20上に形成された構成になっている。なお、赤外線カットフィルタ10は、近赤外光領域の光を遮断するものであれば、可視光領域の一部の領域のみに光の透過帯を有するものであってもよいし、可視光領域の略全域にわたる光の透過帯を有するものであってもよい。
As shown in FIG. 1, in the imaging device, the
透光性基板20は、本実施形態では水晶板である。なお、透光性基板20は水晶板に限られるものではなく、光を透過可能な基板であれば、例えばガラス板であってもよい。また、単板の水晶板、例えば複屈折板であってもよく、複数枚からなる複屈折板であってもよい。また、水晶板とガラス板を組み合わせてもよい。
The
赤外線カットコート30は、赤外線カットフィルタ10の最も上層側(最も透光性基板20から遠い側)に設けられる上側多層膜31と、上側多層膜31の下側(透光性基板20に近い側)に設けられる下側多層膜32とを備えている。下側多層膜32は、上側多層膜31の下側に設けられる第1下側多層膜33と、第1下側多層膜33の下側に設けられる第2下側多層膜34とを備えている。言い換えれば、透光性基板20側から順に、第2下側多層膜34と、第1下側多層膜33と、上側多層膜31とが形成されている。なお、下側多層膜32については、透光性基板20側から順に、第1下側多層膜33と、第2下側多層膜34とが形成されていてもよい。
The
赤外線カットコート30の上側多層膜31は、高屈折率膜31HであるTiO2と低屈折率膜31LであるSiO2とが交互に複数積層されている。下側多層膜32(透光性基板20)側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜31Hであり、偶数番目の層が低屈折率膜31Lである。なお、高屈折率膜31Hと低屈折率膜31Lの積層順はこの例に限らず、下側多層膜32側から数えて奇数番目の層が低屈折率膜31Lであり、偶数番目の層が高屈折率膜31Hであってもよい。上側多層膜31は、赤外線カットフィルタ10の可視光領域の透過帯及び第1下側多層膜33の近赤外光領域の遮断帯を含む領域の光を透過する構成になっている。
In the
赤外線カットコート30の第1下側多層膜33は、高屈折率膜33HであるTiO2と低屈折率膜33LであるSiO2とが交互に複数積層されている。第2下側多層膜34(透光性基板20)側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜33Hであり、偶数番目の層が低屈折率膜33Lである。なお、高屈折率膜33Hと低屈折率膜33Lの積層順はこの例に限らず、第2下側多層膜34側から数えて奇数番目の層が低屈折率膜33Lであり、偶数番目の層が高屈折率膜33Hであってもよい。第1下側多層膜33は、赤外線カットフィルタ10の可視光領域の透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端(700nm)から長波長側の領域の光を遮断する構成になっている。
In the first
赤外線カットコート30の第2下側多層膜34は、高屈折率膜34HであるTiO2と低屈折率膜34LであるSiO2とが交互に複数積層されている。透光性基板20側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜34Hであり、偶数番目の層が低屈折率膜34Lである。なお、高屈折率膜34Hと低屈折率膜34Lの積層順はこの例に限らず、透光性基板20側から数えて奇数番目の層が低屈折率膜34Lであり、偶数番目の層が高屈折率膜34Hであってもよい。第2下側多層膜34は、赤外線カットフィルタ10の可視光領域の透過帯を含む領域の光を透過する構成になっている。
In the second
本実施形態では、赤外線カットコート30の高屈折率膜31H,33H,34Hは、TiO2としたがこれに限られず、例えば、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5といった材料でもよい。つまり、高屈折率膜31H,33H,34Hの材料としては、屈折率が2.0より大きいものが好ましい。また、低屈折率膜31L,33L,34LについてもSiO2に限られず、例えばMgF2といった材料でもよい。つまり、低屈折率膜31L,33L,34Lの材料としては、高屈折率膜31H,33H,34Hよりも屈折率が小さいものが好ましく、さらに好ましくは屈折率が1.5より小さいものがよい。
In the present embodiment, the high
赤外線カットコート30の上側多層膜31の各層(低屈折率膜31L及び高屈折率膜31H)は、例えば、電子ビーム蒸着、イオンビームアシスト蒸着等の公知の蒸着方法によって交互に形成される。同様に、赤外線カットコート30の第1下側多層膜33の各層(低屈折率膜33L及び高屈折率膜33H)や、第2下側多層膜34の各層(低屈折率膜34L及び高屈折率膜34H)も、例えば、電子ビーム蒸着、イオンビームアシスト蒸着等によって交互に形成される。蒸着膜厚は、屈折率と物理膜厚との積である光学膜厚に基づいて設計されており、本実施形態の赤外線カットコート30の各層の光学膜厚は、例えば、図4に示すように設計されている。なお、光学膜厚Ndと中心波長λとの間には、[Nd=λ/4]という関係がある。図4中の中心波長(725nm)は膜厚設計の際の中心波長である。
Each layer (the low
図4のうち、赤外線カットコート30の上側多層膜31は、37層目〜50層目に対応しており、赤外線カットコート30の第1下側多層膜33は、23層目〜36層目に対応し、第2下側多層膜34は、1層目〜22層目に対応している。上側多層膜31は、高屈折率膜31Hと低屈折率膜31Lとが交互に合計で14層積層されている。第1下側多層膜33は、高屈折率膜33Hと低屈折率膜33Lとが交互に合計で14層積層されている。第2下側多層膜34は、高屈折率膜34Hと低屈折率膜34Lとが交互に合計で22層積層されている。つまり、赤外線カットコート30は、高屈折率膜31H,33H,34Hと、低屈折率膜31L,33L,34Lとが合計で50層積層され、そのときの総膜厚(物理膜厚)は約4.6μmになっている。赤外線カットコート30の層数は、好ましくは、20層〜60層とされ、そのときの総膜厚は、好ましくは、2.6μm〜6.1μmとされる。
4, the
図4に示すように、赤外線カットコート30の上側多層膜31では、最上層(最も透光性基板20側から遠い層)である50層目を除き、低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値が、1.47になっている。また、最下層(最も透光性基板20側に近い層)である37層目を除き、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値が、1.41になっている。赤外線カットコート30の第1下側多層膜33では、最上層(最も透光性基板20から遠い層)である36層目を除き、低屈折率膜33Lの光学膜厚が、1.20になっている。また、最下層(最も透光性基板20側に近い層)である23層目を除き、高屈折率膜33Hの光学膜厚の平均値が、0.98になっている。赤外線カットコート30の第2下側多層膜34では、最上層(最も透光性基板20から遠い層)である22層目を除き、低屈折率膜34Lの光学膜厚が、0.46になっている。また、最下層(最も透光性基板20側に近い層)である1層目を除き、高屈折率膜34Hの光学膜厚の平均値が、0.43になっている。上側多層膜31の最下層の37層目及び最上層の50層目と、第1下側多層膜33の最下層の23層目及び最上層の36層目と、第2下側多層膜34の最下層の1層目及び最上層の22層目とは、屈折率の変化が比較的大きい箇所に設けられる調整層になっている。なお、これらの調整層を設けない構成としてもよい。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態では、赤外線カットフィルタ10において、当該赤外線カットフィルタ10の最も上層側に設けられる上側多層膜31の低屈折率膜31L(最上層である50層目を除く、以下同様)の光学膜厚と、高屈折率膜31H(最下層である37層目を除く、以下同様)の光学膜厚との間には、膜厚差が設けられており、低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値よりも大きくなっている。そして、上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値よりも、0.1〜0.3だけ大きくなっている。また、上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値との膜厚比[低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値/高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値]が、1.03〜1.10になっている。なお、低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値との膜厚比は、1.03〜1.07であることが好ましい。
In the present embodiment, in the
本実施形態では、赤外線カットフィルタ10の上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚と、高屈折率膜31Hの光学膜厚とを異ならせた点を特徴としている。この赤外線カットフィルタ10によれば、図3に示すようなフィルタ特性が得られる。すなわち、可視光領域に光の透過帯A1を有するとともに、近赤外光領域の光を遮断するフィルタ特性が得られる。図3の例では、可視光領域の透過帯A1における透過率が、略100%以上になっている。また、700nm〜1000nmの近赤外光領域での透過率が、略0%になっている。この赤外線カットフィルタ10の近赤外光領域の700nm〜1000nmの遮断帯B1は、第1下側多層膜33によって得られる。なお、可視光領域の透過帯A1における透過率は、90%以上であることが好ましい。また、近赤外光領域の遮断帯B1における透過率は、3%以下であることが好ましい。
The present embodiment is characterized in that the optical film thickness of the low
本実施形態の赤外線カットフィルタ10によれば、上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値とを異ならせることによって、赤外線カットフィルタ10の入射角依存性を低減することができる。この点について、図5〜図7を参照して説明する。図5は、赤外線カットフィルタ10に対する光の入射角α(図1参照)が15°のときの赤外線カットフィルタ10のフィルタ特性の一部を示す図である。図6は、赤外線カットフィルタ10に対する光の入射角αが30°のときの赤外線カットフィルタ10のフィルタ特性の一部を示す図である。図7は、赤外線カットフィルタ10に対する光の入射角αが45°のときの赤外線カットフィルタ10のフィルタ特性の一部を示す図である。図5〜図7では、本実施形態の赤外線カットフィルタ10のフィルタ特性を実線で示し、比較例の赤外線カットフィルタのフィルタ特性を破線で示す。なお、比較例の赤外線カットフィルタでは、赤外線カットコートの上側多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値とが略同じ値になっており、上側多層膜の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値との膜厚比が、略1.00になっている。それ以外の点では、比較例の赤外線カットフィルタは、本実施形態の赤外線カットフィルタ10と同様の構成になっている。
According to the
図5〜図7に示すように、本実施形態の赤外線カットフィルタ10では、赤外線カットフィルタ10に対して光が斜め方向から入射すると、可視光領域の透過帯A1にリップルR1が発生する。同様に、比較例の赤外線カットフィルタにおいても、光が斜め方向から入射すると、可視光領域の透過帯A11にリップルR11が発生する。しかし、本実施形態の赤外線カットフィルタ10では、可視光領域の透過帯A1に発生するリップルR1が、比較例の赤外線カットフィルタよりも低減されている。
As shown in FIGS. 5 to 7, in the
具体的には、光の入射角αが15°の場合(図5参照)、比較例の赤外線カットフィルタでは、可視光領域の透過帯A11に最大で略1.5%のリップルR11が発生している。これに対し、本実施形態の赤外線カットフィルタ10では、可視光領域の透過帯A1にリップルR1は殆ど発生しておらず、リップルR1が、比較例の赤外線カットフィルタよりも略1.0%〜略1.5%だけ低減されている。
Specifically, when the incident angle α of light is 15 ° (see FIG. 5), the infrared cut filter of the comparative example generates a ripple R11 of approximately 1.5% at maximum in the transmission band A11 in the visible light region. ing. On the other hand, in the
光の入射角αが30°の場合(図6参照)、比較例の赤外線カットフィルタでは、可視光領域の透過帯A11に最大で略7.0%のリップルR11が発生している。これに対し、本実施形態の赤外線カットフィルタ10では、可視光領域の透過帯A1に最大で略4.0%のリップルR1が発生しており、リップルR1が、比較例の赤外線カットフィルタよりも略2.0%〜略3.0%だけ低減されている。
When the light incident angle α is 30 ° (see FIG. 6), in the infrared cut filter of the comparative example, a ripple R11 of approximately 7.0% at maximum occurs in the transmission band A11 in the visible light region. On the other hand, in the
光の入射角αが45°の場合(図7参照)、比較例の赤外線カットフィルタでは、可視光領域の透過帯A11に最大で略23.0%のリップルR11が発生している。これに対し、本実施形態の赤外線カットフィルタ10では、可視光領域の透過帯A1に最大で略19.0%のリップルR1が発生しており、リップルR1が、比較例の赤外線カットフィルタよりも略2.0%〜略6.0%だけ低減されている。
When the incident angle α of light is 45 ° (see FIG. 7), in the infrared cut filter of the comparative example, a ripple R11 of approximately 23.0% at maximum occurs in the transmission band A11 in the visible light region. On the other hand, in the
そこで、本実施形態では、赤外線カットフィルタ10において、上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚との間に膜厚差を設け、低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値よりも大きくしている。そして、上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値との膜厚比を、1.03〜1.10の範囲内の値に設定している。図4に示す例では、上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値との膜厚比が、1.04になっている。このように、上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値とを異ならせ、両者のバランスを調整することによって、図5〜図7に示すように、赤外線カットフィルタ10に対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタ10の可視光領域の透過帯A1に発生するリップルR1を低減することができ、赤外線カットフィルタ10の入射角依存性を低減することができる。これにより、赤外線カットフィルタ10を用いた撮像デバイスにおいて、撮像される画像にゴーストやフレアが発生することを抑制できる。
Therefore, in the present embodiment, in the
ここで、赤外線カットフィルタ10の上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値との膜厚比が、1.03未満の場合には、図8に示すように、斜め入射時(入射角αが30°)に可視光領域の透過帯A1に発生するリップルR1が大きくなる可能性がある。図8は、上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値との膜厚比を変化させたときの可視光領域の透過帯A1(例えば、450nm〜600nm)における透過率の最小値を示す図であって、入射角αが0°の垂直入射の場合と、入射角αが30°の斜め入射の場合を示している。
Here, the film thickness ratio between the average value of the optical film thickness of the low
図8に示すように、例えば、上記膜厚比が1.00の場合、入射角αが30°のときの透過率が88.5%となり、可視光領域の透過帯A1に発生するリップルR1(例えば、図6参照)が大きくなることが分かる。また、上記膜厚比が1.02の場合、入射角αが30°のときの透過率が93.5%となり、可視光領域の透過帯A1に発生するリップルR1が大きくなることが分かる。 As shown in FIG. 8, for example, when the film thickness ratio is 1.00, the transmittance when the incident angle α is 30 ° is 88.5%, and the ripple R1 generated in the transmission band A1 in the visible light region. (For example, refer to FIG. 6) becomes large. It can also be seen that when the film thickness ratio is 1.02, the transmittance when the incident angle α is 30 ° is 93.5%, and the ripple R1 generated in the transmission band A1 in the visible light region increases.
一方、上記膜厚比が、1.10よりも大きい場合には、図8に示すように、垂直入射時に可視光領域の透過帯A1にリップルR1が発生する可能性がある。図8に示すように、例えば、上記膜厚比が1.11の場合、入射角αが0°のときの透過率が86.5%となり、可視光領域の透過帯A1に発生するリップルR1が大きくなることが分かる。 On the other hand, when the film thickness ratio is larger than 1.10, as shown in FIG. 8, a ripple R1 may occur in the transmission band A1 in the visible light region at the time of vertical incidence. As shown in FIG. 8, for example, when the film thickness ratio is 1.11, the transmittance when the incident angle α is 0 ° is 86.5%, and the ripple R1 generated in the transmission band A1 in the visible light region. It turns out that becomes large.
このため、赤外線カットフィルタ10の上側多層膜31の低屈折率膜31Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜31Hの光学膜厚の平均値との膜厚比は、1.03〜1.10であることが好ましい。なお、上記膜厚比が1.08の場合、入射角αが0°のときの透過率が91.3%となっており、可視光領域の透過帯A1に発生するリップルR1を低減する観点からは、上記膜厚比は、1.03〜1.07であることがより好ましい。
Therefore, the film thickness ratio between the average value of the optical film thickness of the low
今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。すなわち、赤外線カットフィルタ10の最も上層側に設けられる上側多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値が、高屈折率膜の光学膜厚の平均値よりも大きく、低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、1.03〜1.10になっている限り、さまざまな変更が可能である。
Embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of limited interpretation. The technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, the technical scope of the present invention includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims. That is, the average value of the optical film thickness of the low refractive index film of the upper multilayer film provided on the uppermost layer side of the
上記実施形態では、透光性基板20の一方の表面に上側多層膜31及び下側多層膜32(第1、第2下側多層膜33,34)を形成したが(図2参照)、これに限らず、透光性基板20の一方の表面に上側多層膜31を形成し、他方の表面(裏面)に下側多層膜32を形成してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、赤外線カットフィルタ10に上側多層膜31及び下側多層膜32(第1、第2下側多層膜33,34)を設けたが、これに限らず、赤外線カットフィルタ10に1つまたは2つの多層膜のみを形成する構成としてもよい。あるいは、赤外線カットフィルタ10に4つ以上の多層膜を形成する構成としてもよい。
In the embodiment described above, the
赤外線カットフィルタ10に1つの多層膜(上側多層膜)のみを形成する場合、この多層膜を、可視光領域の透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する構成とし、さらに、多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値が、高屈折率膜の光学膜厚の平均値よりも大きく、低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、1.03〜1.10(より好ましくは、1.03〜1.07)になっている構成とすればよい。
When only one multilayer film (upper multilayer film) is formed on the
赤外線カットフィルタ10に2つの多層膜を形成する変形例について、図9、図10を参照して説明する。図9は、変形例に係る赤外線カットフィルタ10の概略構成を模式的に示す図である。図10は、変形例に係る赤外線カットフィルタ10の各層の構成の一例を示す表である。
A modification in which two multilayer films are formed on the
図9に示すように、可視光領域の一部の領域の光を透過し、近赤外光領域の光を反射する赤外線カットコート40が、透光性基板20上に形成された構成になっている。赤外線カットコート40は、赤外線カットフィルタ10の最も上層側(最も透光性基板20から遠い側)に設けられる上側多層膜41と、上側多層膜41の下側に設けられる下側多層膜42とを備えている。つまり、透光性基板20側から順に、下側多層膜42と上側多層膜41とが形成されている。そして、赤外線カットフィルタ10の最も上層側に設けられる上側多層膜41の低屈折率膜41Lの光学膜厚と、高屈折率膜41Hの光学膜厚の平均値よりも大きく、低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、1.03〜1.10(より好ましくは、1.03〜1.07)になっている。なお、透光性基板20の一方の表面に上側多層膜41を形成し、他方の表面(裏面)に下側多層膜42を形成してもよい。
As shown in FIG. 9, an
赤外線カットコート40の上側多層膜41は、高屈折率膜41HであるTiO2と低屈折率膜41LであるSiO2とが交互に複数積層されている。下側多層膜42(透光性基板20)側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜41Hであり、偶数番目の層が低屈折率膜41Lである。なお、高屈折率膜41Hと低屈折率膜41Lの積層順はこの例に限らず、下側多層膜42側から数えて奇数番目の層が低屈折率膜41Lであり、偶数番目の層が高屈折率膜41Hであってもよい。上側多層膜41は、図11に示すように、可視光領域の一部の領域の光を透過し、下側多層膜42が光を遮断する領域(図12の遮断帯B42)の長波長端から、長波長側の領域の光を遮断するフィルタ特性を示す。上側多層膜41では、垂直入射の場合(図11の実線で示す)、近赤外光領域の光を遮断する遮断帯B41が、近赤外光領域の波長が略850nm〜略1000nmの領域に設定されている。
赤外線カットコート40の下側多層膜42は、高屈折率膜42HであるTiO2と低屈折率膜42LであるSiO2とが交互に複数積層されている。透光性基板20側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜42Hであり、偶数番目の層が低屈折率膜42Lである。なお、高屈折率膜42Hと低屈折率膜42Lの積層順はこの例に限らず、透光性基板20側から数えて奇数番目の層が低屈折率膜42Lであり、偶数番目の層が高屈折率膜42Hであってもよい。下側多層膜42は、図12に示すように、可視光領域の一部の領域の光を透過し、近赤外光領域の短波長端(700nm)から長波長側の領域の光を遮断するフィルタ特性を示す。下側多層膜42では、垂直入射の場合(図12の実線で示す)、近赤外光領域の光を遮断する遮断帯B42が、近赤外光領域の波長が略700nm〜略850nmの領域に設定されている。
In the
本変形例の赤外線カットコート40の各層の光学膜厚は、例えば、図10に示すように設計されている。図10中の中心波長(710nm)は膜厚設計の際の中心波長である。図10のうち、赤外線カットコート40の上側多層膜41は、21層目〜40層目に対応しており、赤外線カットコート40の下側多層膜42は、1層目〜20層目に対応している。上側多層膜41は、高屈折率膜41Hと低屈折率膜41Lとが交互に合計で20層積層されている。下側多層膜42は、高屈折率膜42Hと低屈折率膜42Lとが交互に合計で20層積層されている。つまり、赤外線カットコート40は、高屈折率膜41H,42Hと低屈折率膜41L,42Lとが合計で40層積層され、そのときの総膜厚(物理膜厚)は約4.7μmになっている。
The optical film thickness of each layer of the
図10に示すように、赤外線カットコート40の上側多層膜41では、最上層(最も透光性基板20から遠い層)である40層目を除き、低屈折率膜41Lの光学膜厚が、1.39になっている。また、最下層(最も透光性基板20側に近い層)である21層目を除き、高屈折率膜41Hの光学膜厚の平均値が、1.35になっている。赤外線カットコート40の下側多層膜42では、最上層(最も透光性基板20側から遠い層)である20層目を除き、低屈折率膜42Lの光学膜厚の平均値が、1.18になっている。また、最下層(最も透光性基板20側に近い層)である1層目を除き、高屈折率膜42Hの光学膜厚の平均値が、1.08になっている。上側多層膜41の最下層の21層目及び最上層の40層目と、下側多層膜42の最下層の1層目及び最上層の20層目とは、屈折率の変化が比較的大きい箇所に設けられる調整層になっている。なお、これらの調整層を設けない構成としてもよい。
As shown in FIG. 10, in the
そして、赤外線カットフィルタ10によれば、上記実施形態の図3に示す場合と略同様のフィルタ特性が得られる。すなわち、可視光領域に光の透過帯A1を有するとともに、近赤外光領域の光を遮断するフィルタ特性が得られる。可視光領域の透過帯A1における透過率が、略100%以上になっている。また、700nm〜1000nmの近赤外光領域での透過率が、略0%になっている。赤外線カットフィルタ10の近赤外光領域の700nm〜1000nmの遮断帯B1は、上側多層膜41の近赤外光領域の遮断帯B41と、下側多層膜42の近赤外光領域の遮断帯B42との重ね合わせによって得られる。なお、可視光領域の透過帯A1における透過率は、90%以上であることが好ましい。また、近赤外光領域の遮断帯B1における透過率は、3%以下であることが好ましい。
And according to the
本変形例では、赤外線カットフィルタ10において、当該赤外線カットフィルタ10の最も上層側に設けられる上側多層膜41の低屈折率膜41L(最上層である40層目を除く、以下同様)の光学膜厚と、高屈折率膜41H(最下層である21層目を除く、以下同様)の光学膜厚との間には、膜厚差が設けられており、低屈折率膜41Lの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜41Hの光学膜厚の平均値よりも大きくなっている。上側多層膜41の低屈折率膜41Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜41Hの光学膜厚の平均値との膜厚比[低屈折率膜41Lの光学膜厚の平均値/高屈折率膜41Hの光学膜厚の平均値]が、1.03〜1.10(より好ましくは、1.03〜1.07)になっている。図10に示す例では、低屈折率膜41Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜41Hの光学膜厚の平均値との膜厚比が、1.03になっている。これにより、上記実施形態の場合と同様に、赤外線カットフィルタ10に対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタ10の可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することができ、赤外線カットフィルタ10の入射角依存性を低減することができる。
In this modification, in the
ここで、図11、図12によれば、可視光領域の透過帯A1に発生するリップルは、赤外線カットフィルタ10の上側多層膜41によって主に発生すると考えられる。図11は、赤外線カットフィルタ10の上側多層膜41のフィルタ特性を示す図であり、図12は、赤外線カットフィルタ10の下側多層膜42のフィルタ特性を示す図である。図11、図12では、光の入射角αが0°(垂直入射)のときのフィルタ特性を実線で示し、光の入射角αが30°のときのフィルタ特性を破線で示す。
Here, according to FIGS. 11 and 12, it is considered that the ripple generated in the transmission band A <b> 1 in the visible light region is mainly generated by the
図12に示すように、下側多層膜42では、光の入射角αが30°の場合、垂直入射の場合に比べて、透過率波形が短波長側にシフトしているものの、可視光領域の透過帯A42にリップルは殆ど発生していない。一方、図11に示すように、上側多層膜41では、光の入射角αが30°の場合、垂直入射の場合に比べて、透過率波形が短波長側にシフトしており、さらに、可視光領域の透過帯A41にリップルR41が発生している。このため、赤外線カットフィルタ10の可視光領域の透過帯A1に発生するリップル(例えば、図5〜図7参照)は、上側多層膜41に発生するリップルR41(図12参照)に起因して発生すると考えられる。
As shown in FIG. 12, in the
そこで、本変形例では、赤外線カットフィルタ10において、当該赤外線カットフィルタ10の最も上層側に設けられる上側多層膜41の低屈折率膜41Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜41Hの光学膜厚との間に膜厚差を設け、低屈折率膜41Lの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜41Hの光学膜厚の平均値よりも大きくしている。そして、上側多層膜41の低屈折率膜41Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜41Hの光学膜厚の平均値との膜厚比を、1.03〜1.10の範囲内の値に設定している。このように、上側多層膜41の低屈折率膜41Lの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜41Hの光学膜厚の平均値とを異ならせ、両者のバランスを調整することによって、赤外線カットフィルタ10に対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタ10の可視光領域の透過帯A1に発生するリップルを低減することができ、赤外線カットフィルタ10の入射角依存性を低減することができる。これにより、赤外線カットフィルタ10を用いた撮像デバイスにおいて、撮像される画像にゴーストやフレアが発生することを抑制できる。
Therefore, in this modification, in the
本発明は、光学フィルタに利用可能であり、近赤外光領域の光を遮断する赤外線カットフィルタに好適に利用可能である。 The present invention can be used for an optical filter, and can be suitably used for an infrared cut filter that blocks light in a near-infrared light region.
10 赤外線カットフィルタ
20 透光性基板
30 赤外線カットコート
31 上側多層膜
31H 高屈折率膜
31L 低屈折率膜
32 下側多層膜
33 第1下側多層膜
33H 高屈折率膜
33L 低屈折率膜
34 第2下側多層膜
34H 高屈折率膜
34L 低屈折率膜
DESCRIPTION OF
Claims (4)
可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過する上側多層膜を少なくとも備え、
前記上側多層膜は、当該赤外線カットフィルタの最も上層側に設けられており、
前記上側多層膜は、複数の高屈折率膜と、前記高屈折率膜よりも小さい屈折率を有する複数の低屈折率膜とが、交互に積層された構成になっており、前記低屈折率膜の光学膜厚の平均値が、前記高屈折率膜の光学膜厚の平均値よりも大きく、前記低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、前記高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、1.03〜1.10になっていることを特徴とする赤外線カットフィルタ。 An infrared cut filter having a light transmission band in the visible light region and blocking light in the near infrared light region,
At least an upper multilayer film that transmits light in a region including the transmission band in the visible light region,
The upper multilayer film is provided on the uppermost layer side of the infrared cut filter,
The upper multilayer film has a configuration in which a plurality of high refractive index films and a plurality of low refractive index films having a refractive index smaller than that of the high refractive index film are alternately stacked. The average value of the optical film thickness of the film is larger than the average value of the optical film thickness of the high refractive index film, the average value of the optical film thickness of the low refractive index film, and the optical film thickness of the high refractive index film. An infrared cut filter characterized in that a film thickness ratio with respect to an average value is 1.03 to 1.10.
前記上側多層膜よりも下側には、下側多層膜が設けられており、
前記下側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過する第1下側多層膜と、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する第2下側多層膜とを含む構成になっており、
前記上側多層膜は、可視光領域の前記透過帯及び前記第2下側多層膜の近赤外光領域の遮断帯を含む領域の光を透過する構成になっていることを特徴とする赤外線カットフィルタ。 The infrared cut filter according to claim 1,
A lower multilayer film is provided below the upper multilayer film,
The lower multilayer film transmits a first lower multilayer film that transmits light in a region including the transmission band in a visible light region, a light in a region including the transmission band in a visible light region, and a near red color A second lower multilayer film that blocks light in a region on the long wavelength side from the short wavelength end of the outside light region,
The upper multilayer film is configured to transmit light in a region including the transmission band in the visible light region and the blocking band in the near infrared light region of the second lower multilayer film. filter.
前記上側多層膜よりも下側には、下側多層膜が設けられており、
前記下側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する構成になっており、
前記上側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、前記下側多層膜が光を遮断する領域の長波長端から、長波長側の領域の光を遮断する構成になっていることを特徴とする赤外線カットフィルタ。 The infrared cut filter according to claim 1,
A lower multilayer film is provided below the upper multilayer film,
The lower multilayer film is configured to transmit light in a region including the transmission band in the visible light region and block light in a region on the long wavelength side from the short wavelength end of the near infrared light region. ,
The upper multilayer film transmits light in a region including the transmission band in the visible light region, and blocks light in a long wavelength side region from a long wavelength end of a region where the lower multilayer film blocks light. An infrared cut filter characterized by being configured to perform.
前記膜厚比が、1.03〜1.07になっていることを特徴とする赤外線カットフィルタ。 The infrared cut filter according to any one of claims 1 to 3,
The infrared cut filter, wherein the film thickness ratio is 1.03 to 1.07.
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