JP2022541974A - 近赤外狭帯域光フィルタ及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
本出願の実施例は、近赤外狭帯域光フィルタ及び製造方法を提供する。上述光フィルタは、基板と、狭帯域通過膜系と、広帯域通過膜系または長波通過膜系とを含み、前記狭帯域通過膜系は前記基板の第１側に設けられ、前記広帯域通過膜系は、前記基板の前記第１側と対向する第２側に設けられ、前記広帯域通過膜系の通過帯域は前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広く、前記長波通過膜系は、前記基板の前記第１側と対向する第２側に設けられ、前記長波通過膜系の通過帯域は前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広く、前記狭帯域通過膜系は、７８０ｎｍ～３０００ｎｍの波長範囲において屈折率が３より大きい高屈折率層と屈折率が３より小さい低屈折率層とを含み、近赤外狭帯域光フィルタの反射色はＣＩＥ ｘｙｚ座標系においてｘ＜０．５０９；ｙ＜０．３６３；及びｚ＜５０％を満足する。本出願の技術的方案によれば、多様な反射色、低い反射エネルギー強度、及び低い反射色輝度の近赤外狭帯域光フィルタを得ることができ、携帯電話の全面スクリーンのうちのスクリーンの下のデバイスと車載デバイスの応用需要を満たす。
Description
本出願は、２０１９年６月５日に中国専利局に提出され、出願番号が２０１９１０４８７２５９．６であり、発明の名称が「近赤外狭帯域光フィルタ及び製造方法」である中国特許出願の優先権を主張し、その全文の内容が援用により本出願に組み込まれる
本出願は、光学素子の分野に関するもので、特に近赤外狭帯域光フィルタ及び製造方法に関するものである。
技術の進歩と発展につれて、光フィルタは人の顔認識やジェスチャー認識機能を持つ端末に広く利用されている（例えば、スマートフォン、車載レーザーレーダー、セキュリティ・ゲート禁止、スマート・ホーム、仮想現実／強化現実／ハイブリッド現実、３Ｄ体感ゲーム、３Ｄカメラとディスプレイなどの端末装置）。
従来の光フィルタは、端末装置へ適用される際に、光反射が生じる問題があるため、端末装置への適用には、より高性能な光フィルタが求められる。
従来技術における上記の欠陥を解決または部分的に解決するために、本出願の実施例は、近赤外狭帯域光フィルタ及び製造方法を提供する。
第１の態様において、本出願の実施例は、近赤外狭帯域光フィルタを提供し、この近赤外狭帯域光フィルタは、基板と、狭帯域通過膜系と、広帯域通過膜系または長波通過膜系とを含み、前記狭帯域通過膜系は前記基板の第１側に設けられ、前記広帯域通過膜系は、前記基板の前記第１側と対向する第２側に設けられ、前記広帯域通過膜系の通過帯域は前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広く、前記長波通過膜系は、前記基板の前記第１側と対向する第２側に設けられ、前記長波通過膜系の通過帯域は前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広く、前記狭帯域通過膜系は、７８０ｎｍ～３０００ｎｍの波長範囲において屈折率が３より大きい高屈折率層と屈折率が３より小さい低屈折率層とを含み、ここで、近赤外狭帯域光フィルタの反射色はＣＩＥ ｘｙｚ座標系においてｘ＜０．５０９；ｙ＜０．３６３；及びｚ＜５０％を満足する。
本出願の実施例により、前記近赤外狭帯域光フィルタの反射色はＣＩＥ ｘｙｚ座標系においてｘ＜０．５０９；ｙ＜０．３６３；及びｚ＜３０％を満足する。
本出願の実施例により、前記狭帯域通過膜系はさらに中屈折率層を含み、ここで：前記中屈折率層の屈折率が前記高屈折率層の屈折率と前記低屈折率層の屈折率の間にある。
本出願の実施例により、前記高屈折率層は、水素化シリコン、ＳｉｘＧｅ１－ｘ、及びＳｉｘＧｅ１－ｘ：Ｈのうちの１つまたは複数の物質によって形成され、または、前記高屈折率ゲルマニウムベース層は、水素化ゲルマニウム、ＳｉｘＧｅ１－ｘおよびＳｉｘＧｅ１－ｘ：Ｈのうちの１つまたは複数の物質によって形成される。
本出願の実施例により、前記低屈折率層は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯｘＮｙ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣＮおよびＳｉＣのうちの１つまたは複数の物質によって形成される。
本出願の実施例により、７８０～３０００ ｎｍの波長範囲における屈折率が１．７～４．５の間である複数の中屈折率層をさらに含む。
本出願の実施例により、前記中屈折率層は、水素化非晶質酸化ケイ素（ａ－ＳｉＯｘ：Ｈｙ）、水素化非晶質窒化ケイ素（ａ－ＳｉＮｘ：Ｈｙ）、水素化非晶質酸化ゲルマニウム（ａ－ＧｅＯｘ：Ｈｙ）、水素化非晶質窒化ゲルマニウム（ａ－ＧｅＮｘ：Ｈｙ）、水素化非晶質酸化ケイ素ゲルマニウム（ａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＯｘ：Ｈｙ）及び水素化非晶質窒化ケイ素ゲルマニウム（ａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＮｘ：Ｈｙ）のうちの１つまたは複数の物質によって形成される。
本出願の実施例により、入射光が０度から３０度の間で近赤外狭帯域フィルタに入射する時、前記狭帯域通過膜系の通過帯域の中心波長のドリフト量が１６ ｎｍ以下となる。
本出願の実施例により、前記近赤外狭帯域光フィルタのｐ光とｓ光の中心波長のドリフトが５ｎｍ以下である。
本出願の実施例により、前記狭帯域通過膜系と前記広帯域通過膜系または前記長波通過膜系の総厚が１５μｍ以下である。
第２の態様において、本出願の実施例は、近赤外狭帯域光フィルタの製造方法を提供し、この製造方法は、低屈折率層及び高屈折率層を基板の第１側で順次交互にめっきし、狭帯域通過膜系を形成することと、前記基板の前記第１側と対向する第２側に広帯域通過膜系または長波通過膜系をめっきすることとを含み、前記広帯域通過膜系または前記長波通過膜系の通過帯域は、前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広きく、前記狭帯域通過膜系は、７８０ｎｍ～３０００ｎｍの波長範囲において、屈折率が３より大きい高屈折率層と、屈折率が３より小さい低屈折率層とを含み、近赤外狭帯域光フィルタの反射色は、ＣＩＥ ｘｙｚ座標系においてｘ＜０．５０９；ｙ＜０．３６３；及びｚ＜５０％を満足する。
本出願の実施例により、その製造方法は、スパッタめっきまたは蒸発めっきによるめっき法である。
本出願の実施例により、狭帯域通過膜系を形成するには、更に中屈折率層をめっきすることを含み、前記中屈折率層の屈折率は、前記高屈折率層の屈折率と前記低屈折率層の屈折率の間である。
本出願の実施例により、前記方法は、シリコン、ゲルマニウム、アルゴンガス、水素ガス、及び酸素ガスに基づいて、グロー放電によって得られた帯電イオンビームがターゲット材を衝撃することにより前記中屈折率層をめっきすることをさらに含み、前記中屈折率層は、ａ－ＳｉＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＯｘ：Ｈｙ及びａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＮｘ：Ｈｙのうちの一つまたは複数の物質を含む。
本出願の実施例で提供された近赤外狭帯域光フィルタ及び製造方法は、基板の第１側に、７８０ｎｍ～３０００ｎｍにおいて屈折率が３より大きい高屈折率層と屈折率が３より小さい低屈折率層とを有する狭帯域通過膜系が設けてあり、基板の第２側に７８０ｎｍ～３０００ｎｍにおいて屈折率が３より大きい高屈折率層と屈折率が３より小さい低屈折率層とを有する広帯域通過膜系が設けてあり、広帯域通過膜系の通過帯域は、前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広くて、光フィルタのめっき構造において、暗い反射色の条件がｚ＜５０％、ｘ＜０．５０９及びｙ＜０．３６３を満足する狭帯域通過膜系と長波通過膜系とを形成し、多様な反射色、低い反射エネルギー強度、及び低い反射色輝度の近赤外狭帯域光フィルタを得て、携帯電話の全面スクリーンのうちのスクリーンの下のデバイスと車載デバイスの応用需要を満たす。
本出願の他の特徴、目的、および利点は、以下の図面を参照して非限定的な実施例について詳細に説明することによってより明らかになる。
本出願をよりよく理解するために、図面を参照して、本出願の様々な態様についてより詳細に説明する。これらの詳細な説明は、本出願の範囲をいかなる形で限定することなく、ただ本出願の例示的な実施例の説明にすぎないことを理解すべきである。明細書の全文において、同じ図面符号は同じ元件を表す。「および／または」という表現は、関連するリストされた項目のうちの１つまたは複数の任意およびすべての組み合わせを含む。
なお、本明細書では、第１、第２、第３などの表現は、特徴に対する制限を表すものではなく、特徴を他の特徴と区別するためにのみに用いられることを注意すべきである。したがって、本出願の教示を離反することなく、以下で説明する第１側を第２側とも呼ぶことができる。その逆もまた同様である。
図面においては、説明を容易にするために、部品の厚さ、サイズ、形状を若干調整している。図面はただの一例であって、厳密に比例に従って描かれていない。例えば、第一膜系の厚みと長さは、実際の生産における比例を従っていない。本出願で使用されるように、「大体」、「およそ」という用語、および類似の用語は、程度を表す用語ではなく、近似を表す用語として使用され、一般的な当業者によって認識される測定値または計算値における固有の偏りを説明することを意図する。
本文において、膜層の厚さは基板から離れる方向の厚さを意味する。
「包括」、「包括する」、「有する」、「含む」および／または「含める」という用語は、本明細書で使用される際、述べられた特徴、素子、および／または部品が存在することを示すが、１つ以上の他の特徴、要素、部品、および／またはそれらの組み合わせの存在または付加されることは排除されていないことも理解すべきである。また、リストされた特徴のリストの後に「…のうちの少なくとも１つ」などの表現が現れると、リストされた特徴の全体が修飾され、リスト内の個々の要素が修飾されない。さらに、本出願の実施例を説明する場合、「…ことができる」を使用して「本出願の一つまたは複数の実施例」を表す。さらに、「例示的」という用語は、一例または例示することを表すことを意図する。
特に限定されない限り、本出願で使用されるすべての用語（工学用語および科学技術用語を含む）は、本出願の属する技術分野の一般的な当業者の通常の理解と同じ意味を持つ。本出願に明示的な説明がない限り、常用辞書で定義される用語は、それらの関連技術の文脈における意味と一致して解釈されるべきであり、理想化または過剰形式化された意味で解釈されてはならないことも理解されるべきである。
なお、本出願の実施例および実施例のうちの特徴は、矛盾しない場合、互いに組み合わせてもよい。また、明示的に定義されていない限り、または文脈と矛盾していない限り、本明細書に記載されている方法に含まれる具体的なステップは、記載された順序に限定されるものではなく、任意の順序で実行または並列で実行されてもよい。以下、図面を参照しながら、実施例に関連して本出願を詳細に説明する。
既存の近赤外狭帯域光フィルタは干渉原理を利用して、材料の吸収特性を結合して通過帯域幅、通過帯域反射率、高カットオフ度、中心波長の低角度ドリフトなどの特定の狭帯域特性指標を実現する。例えば、高屈折率Ｓｉ：Ｈの、可視光領域での高吸収性と近赤外帯域７８０ｎｍ～１１００ｎｍでの高屈折率、低吸収率の特性とを結合して、対応する光フィルタを製造する。
なお、既存の近赤外狭帯域光フィルタは、可視領域での反射率の平均値が２５％以上であり、さらに一部の波帯で９０％以上を達しているため、光フィルタは赤（マゼンタ、深紅、紫紅など）、緑（濃い緑）を呈し、その反射光の強度は大きくて、反射色の輝度は高い。携帯電話の全面スクリーンのうちのスクリーンの下のデバイスと車載デバイスは、具体的に応用する時、多様な反射色、低い反射エネルギー強度、低い反射色輝度の光フィルタが必要である。
上述した携帯端末または車載端末の光フィルタの応用の需要を満たすために、本出願の実施例は、近赤外狭帯域光フィルタを提供し、図１は、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタの構造概略図であり、図１に示すように、この近赤外狭帯域光フィルタは、基板１１と、前記基板１１の第１側に設けられた狭帯域通過膜系１２と、前記基板１１の前記第１側と対向する第２側に設けられた広帯域通過膜系又は長波通過膜系１３とを含む。前記広帯域通過膜系又は長波通過膜系の通過帯域１３は前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広くて、前記狭帯域通過膜系１２は、７８０～３０００ｎｍの波長範囲において屈折率が３より大きい高屈折率層と屈折率が３より小さい低屈折率層とを含む。近赤外狭帯域光フィルタの反射色は、ＣＩＥ ｘｙｚ座標系において、ｘ＜０．５０９；ｙ＜０．６３３；及びｚ＜５０％を満足する。
具体的に、本発明の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、基板の第１側に、７８０～３０００ｎｍにおいて屈折率が３より大きい高屈折率層１２１と、３より小さい低屈折率層１２２とを有する狭帯域通過膜系が設けられており、基板の第２側に、７８０～３０００ｎｍにおいて屈折率が３より大きい高屈折率層１３１または高屈折率ゲルマニウムベース層１３１と、屈折率が３より小さい低屈折率層１３２とを有する広帯域通過膜系が設けられており、このような狭帯域通過膜系と広帯域通過膜系とを有する近赤外狭帯域光フィルタがｚ＜５０％、ｘ＞０．５０９、及びｙ＜０．３６３の暗い反射色条件を満たすことにより、携帯端末や車載端末での応用を満たす多様な反射色、低い反射エネルギー強度、低い反射色輝度の近赤外狭帯域光フィルタが得られる。
上記の実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタにおける狭帯域通過膜系は、中屈折率層をさらに含むことができる。この中屈折率層の屈折率は、高屈折率層の屈折率と低屈折率層の屈折率との間にあり、近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系は、３層の異なる屈折率の屈折層を有することができ、多様な反射色、低い反射エネルギー強度、低い反射色輝度の近赤外狭帯域光フィルタが得られて、携帯電話の全面スクリーンのうちのスクリーンの下のデバイスと車載デバイスの応用需要を満たすことができる。
上記の実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタにおける高屈折率層は、水素化シリコン、ＳｉｘＧｅ１－ｘ、及びＳｉｘＧｅ１－ｘ：Ｈのうちの１つまたは複数の物質によって形成され、あるいは、高屈折率ゲルマニウムベース層は水素化ゲルマニウム、ＳｉｘＧｅ１－ｘ、及びＳｉｘＧｅ１－ｘ：Ｈのうちの１つまたは複数の物質によって形成されている。すなわち、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、高屈折率層を有する膜系を形成する際、この高屈折率層が、水素化シリコン、ＳｉｘＧｅ１－ｘおよびＳｉｘＧｅ１－ｘ：Ｈのうちの１つまたは複数の物質が選択されて混合めっきされることができ、高屈折率ゲルマニウムベース層を有する膜系を形成する際、この高屈折率ゲルマニウムベース層が水素化ゲルマニウム、ＳｉｘＧｅ１－ｘ：Ｈのうちの１つまたは複数の物質によって混合めっきされる。
上記の実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタにおける低屈折率層は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯｘＮｙ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣＮ及びＳｉＣのうちの１つまたは複数の物質によって形成されている。すなわち、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタの２つの膜系を形成する低屈折率層は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯｘＮｙ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣＮ及び ＳｉＣのうちの１つまたは複数の物質が選択されて混合めっきされることができる。
上記実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、さらに、７８０～３０００ ｎｍの波長範囲における屈折率が１．７～４．５の間である複数のマッチング層を含む。すなわち、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、複数のマッチング層をさらに含む。
上記の実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタの中屈折率層は、ａ－ＳｉＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＯｘ：Ｈｙ及びａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＮｘ：Ｈｙのうちの一つまたは複数の物質によって形成されている。すなわち、本発明の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタの中屈折率層はａ－ＳｉＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＯｘ：Ｈｙ及びａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＮｘ：Ｈｙのうちの一つまたは複数の物質が選択されて混合めっきされることができる。
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、両側に狭帯域通過膜系と広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系をめっきした後、近赤外狭帯域光フィルタにおける反射色がＣＩＥ ｘｙｚ座標系において以下を満足する：ｘ＜０．５０９；ｙ＜０．３６３；及び ｚ＜３０％。すなわち、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、両側に狭帯域通過膜系と広帯域通過膜系をめっきした後、近赤外狭帯域光フィルタにおける反射色がＣＩＥ ｘｙｚ座標系において、反射条件が、ｘ＜０．５０９；ｙ＜０．３６３；及びｚ＜３０％であることを満足すれば、得られた近赤外狭帯域光フィルタは、携帯電話の全面スクリーンのうちのスクリーンの下のデバイス及び車載デバイスにおける近赤外狭帯域光フィルタに対しての多様な反射色、低い反射エネルギー強度、及び低い反射色輝度の応用需要をより良く満たすことができる。
上記の実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、入射光が近赤外狭帯域光フィルタに０度から３０度の間で入射する時、狭帯域通過膜系の通過帯域の中心波長のドリフト量が１６ｎｍ以下、すなわち通過帯域波段の中心波長のドリフト幅が１６ｎｍより小さくなる。すなわち、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、使用時に、入射光が０度から３０度の間で近赤外狭帯域光フィルタに入射すると、狭帯域通過膜系の通過帯域の中心波長のドリフト量が１６ｎｍ以下となり、めっき性能がより優れた近赤外狭帯域光フィルタを得る。
上記実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタのｐ光とｓ光の中心波長のドリフトは５ ｎｍ以下である。すなわち、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、使用時に、ｐ光とｓ光の中心波長のドリフトが５ ｎｍ以下により、めっき性能がより優れた近赤外狭帯域光フィルタを得る。
上記実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系と広帯域通過膜系の総厚さは１５μｍ以下である。すなわち、本出願の実施例で提供された近赤外狭帯域光フィルタは、両側の膜系がコーティングされた後、狭帯域通過膜系と広帯域通過膜系の総厚さが１５μｍより小さくなり、近赤外狭帯域光フィルタの厚さが薄くて使用が容易となる。
本出願の実施例はさらに、図２に示すように、近赤外狭帯域光フィルタの製作方法のフローチャートを提供し、この方法は以下のステップを含む。
ステップ２１）低屈折率層及び高屈折率層を基板の第１側で順次交互にめっきし、狭帯域通過膜系を形成する。
ステップ２２）前記基板の前記第１側と対向する第２側に広帯域通過膜系または長波通過膜系をめっきし、前記広帯域通過膜系または長波通過膜系の通過帯域は、狭帯域通過膜系の通過帯域より大きく、前記狭帯域通過膜系は、７８０ｎｍ～３０００ｎｍの波長範囲において、屈折率が３より大きい高屈折率層と、屈折率が３より小さい低屈折率層とを含み、及び近赤外狭帯域光フィルタの反射色は、ＣＩＥ ｘｙｚ座標系において、ｘ＜０．５０９；ｙ＜０．３６３；及びｚ＜５０％を満足する：。
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタの作製方法は、基板の両側に、７８０ｎｍ～３０００ｎｍでの屈折率が３より大きい高屈折率層と、３より小さい低屈折率層とを有する狭帯域通過膜系と広帯域通過膜系をそれぞれめっきすることにより、反射色がＣＩＥ ｘｙｚ座標系において、暗い反射色条件としてのｚ＜５０％、ｘ＜０．５０９及びｙ＜０．３６３を満たす近赤外狭帯域光フィルタを得て、携帯電話の全面スクリーンのうちのスクリーンの下のデバイス及び車載デバイスが近赤外狭帯域光フィルタに対しての多様な反射色、低い反射エネルギー強度、及び低い反射色輝度の応用需要を満たす。
上記の実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタの製造方法はさらに以下を含む：前記狭帯域通過膜系の一側で高屈折率層の屈折率と低屈折率層の屈折率との間の屈折率を有する中屈折率層をめっきする。すなわち、本出願の実施例が提供する近赤外狭帯域光フィルタの製造方法は、基板をめっきする際、上記の２層膜料（高屈折率層と低屈折率層）でめっきして狭帯域通過膜系と広帯域通過膜系または長波通過膜系とを得てもよく、また、３層膜料（すなわち高屈折率層、中屈折率層、及び低屈折率層）でめっきして広帯域通過膜系または長波通過膜系を形成してもよく、操作の自由度が高くて、めっきの精度も高い。
以上の実施例に基づいて、本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタの製造方法はさらに以下を含む：シリコン、ゲルマニウム、アルゴンガス、水素ガス、及び酸素ガスに基づいて、グロー放電によって得られた帯電イオンビームがターゲット材を衝撃することにより中屈折率層をめっきする。前記中屈折率層はａ－ＳｉＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＯｘ：Ｈｙ及びａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＮｘ：Ｈｙのうちの一つまたは複数の物質を含む。すなわち、グロー放電の前に、まず堆積室を５＊１０＾－５ ｔｏｒより小さく真空にポンプし、グロー放電堆積中に、流量が１０ｓｃｃｍ～３００ｓｃｃｍのアルゴンガスを反応ガスとして注入し、順次に流量が８０ ｓｃｃｍ以下の水素ガス、流量６０が ｓｃｃｍ以下の酸素ガスを注入し；水素化反応中に酸素原子を非晶質シリコン薄膜にドープして、酸素原子を非晶質シリコン中にＳｉと新しい結合を形成させ、水素化非晶質酸化ケイ素（ａ－ＳｉＯｘ：Ｈｙ）、水素化非晶質酸化ゲルマニウム（ａ－ＧｅＯｘ：Ｈｙ）および水素化非晶質酸化ケイ素ゲルマニウム（ａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＯｘ：Ｈｙ）を形成することにより、中屈折率層のめっきに対応する物質を得る。
本出願の近赤外狭帯域光フィルタ膜系のめっき構造をより良く説明するために、以下の実施例を提供してさらに説明する。
実施例１
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、その第２側に広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系がめっきされていても良い。表１ａは広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表１ａは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層構造を示し、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、必要な膜系構造を形成する。表１ａに示す構造において、ＳｉＯ２は低屈折率誘電体材料であり、Ｓｉ：Ｈは高屈折率シリコンベース材料である。
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、その第２側に広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系がめっきされていても良い。表１ａは広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表１ａは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層構造を示し、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、必要な膜系構造を形成する。表１ａに示す構造において、ＳｉＯ２は低屈折率誘電体材料であり、Ｓｉ：Ｈは高屈折率シリコンベース材料である。
近赤外狭帯域光フィルタの第１側に、明るい反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている際、以下の表１ｂに示す構造を参照することができる。表１ｂは、明るい反射色の狭帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表１ｂは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系の明るい反射色の狭帯域通過膜系の膜層の構造を示し、同様に、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、対応する膜系構造を形成する。ここで、高屈折率シリコンベース材料はａ－Ｓｉ：Ｈであり、低屈折率誘電体材料はＳｉＯ２である。１９３１ ＣＩＥ ｘｙｚシステムの特性評価によれば、表１ａと表１ｂに基づいて調製された両面めっき光フィルタは、入射光の０°と３０°の入射において、それぞれ（０．３５１，０．３２４，５３．０３％）及び（０．３７５，０．３１５，４９．０９％）と特性を評価されている。ここでｘ、ｙは色の色度座標、ｚは色の輝度を表す。図３ ａは、本出願の実施例１で提供される明るい反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている光フィルタの反射率と波長との関係図である。
近赤外狭帯域光フィルタの第１側に、暗い反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている際、以下の表１ｃに示す構造を参照することができる。表１ｃは、暗い反射色の狭帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表１ｃは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系の暗い反射色の狭帯域通過膜系の膜層の構造を示し、この膜系と膜層は、３つの膜料により異なる厚さの膜層をめっきして、対応する膜系構造を形成する。表１ｃにおいて、３つの膜料は、高屈折率材料がａ－Ｓｉ：Ｈであり、低屈折率材料がＳｉＯ２であり、中屈折率材料がａ－ＳｉＯｘ：Ｈｙである。１９３１ ＣＩＥ ｘｙｚシステムの特性評価によれば、表１ａと表１ｃに基づいて調製された両面めっき光フィルタは、入射光の０°と３０°の入射において、それぞれ（０．１９２，０．０７７，３．８％）及び（０．２１６，０．０８，３．９％）と特性を評価されている。ここでｘ、ｙは色の色度座標、ｚは色の輝度を表す。図３ｂは、本出願の実施例１で提供される暗い反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている光フィルタの
実施例２
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、その第２側に広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系がめっきされていても良い。表２ａは広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表２ａは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層構造を示し、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、必要な膜系構造を形成する。表２ａに示す構造において、ＳｉＯ２は低屈折率誘電体材料であり、ＴｉＯ２は高屈折率材料である。
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、その第２側に広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系がめっきされていても良い。表２ａは広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表２ａは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層構造を示し、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、必要な膜系構造を形成する。表２ａに示す構造において、ＳｉＯ２は低屈折率誘電体材料であり、ＴｉＯ２は高屈折率材料である。
近赤外狭帯域光フィルタの第１側に、明るい反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている際、以下の表２ｂに示す構造を参照することができる。表２ｂは、明るい反射色の狭帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表２ｂは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系の明るい反射色の狭帯域通過膜系の膜層の構造を示し、同様に、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、対応する膜系構造を形成する。ここで、高屈折率シリコンベース材料はａ－Ｓｉ：Ｈであり、低屈折率誘電体材料はＳｉＯ２である。１９３１ ＣＩＥ ｘｙｚシステムの特性評価によれば、表２ａと表２ｂに基づいて調製された両面めっき光フィルタは、入射光の０°と３０°の入射において、それぞれ（０．３５１，０．３２４，５３．０３％）及び（０．３７５，０．３１５，４９．０９％）と特性を評価されている。ここでｘ、ｙは色の色度座標、ｚは色の輝度を表す。図４ａは、本出願の実施例２で提供される明るい反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている光フィルタの反射率と波長との関係図である。
近赤外狭帯域光フィルタの第１側に、暗い反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている際、以下の表２ｃに示す構造を参照することができる。表２ｃは、暗い反射色の狭帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表２ｃは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系の暗い反射色の狭帯域通過膜系の膜層の構造を示し、同様に、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、対応する膜系構造を形成し、ここで、高屈折率シリコンベース材料はａ－Ｓｉ：Ｈであり、低屈折率誘電体材料はＳｉＯ２である。１９３１ ＣＩＥ ｘｙｚシステムの特性評価によれば、表２ａと表２ｃに基づいて調製された両面めっき光フィルタは、入射光の０°と３０°の入射において、それぞれ（０．３０１，０．３１９，３５．２２％）及び（０．２７６，０．３０９，２９．６６％）と特性を評価されている。ここでｘ、ｙは色の色度座標、ｚは色の輝度を表す。図４ｂは、本出願の実施例２で提供される暗い反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている光フィルタの反射率と波長との関係図である。
実施例３
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、その第２側に広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系がめっきされていても良い。表３ａは広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表３ａは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層構造を示し、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、必要な膜系構造を形成する。表３ａに示す構造において、ＳｉＯ２は低屈折率誘電体材料であり、Ｓｉ：Ｈは高屈折率シリコンベース材料である。
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、その第２側に広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系がめっきされていても良い。表３ａは広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表３ａは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層構造を示し、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、必要な膜系構造を形成する。表３ａに示す構造において、ＳｉＯ２は低屈折率誘電体材料であり、Ｓｉ：Ｈは高屈折率シリコンベース材料である。
近赤外狭帯域光フィルタの第１側に、明るい反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている際、以下の表３ｂに示す構造を参照することができる。表３ｂは、明るい反射色の狭帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表３ｂは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系の明るい反射色の狭帯域通過膜系の膜層の構造を示し、同様に、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、対応する膜系構造を形成する。ここで、高屈折率シリコンベース材料はａ－Ｓｉ：Ｈであり、低屈折率誘電体材料はＳｉＯ２である。１９３１ ＣＩＥ ｘｙｚシステムの特性評価によれば、表３ａと表３ｂに基づいて調製された両面めっき光フィルタは、入射光の０°と３０°の入射において、それぞれ（０．３６６，０．２９２，４９．８０％）及び（０．３７２，０．２８８，４９．４７％）と特性を評価されている。ここでｘ、ｙは色の色度座標、ｚは色の輝度を表す。図５ａは、本出願の実施例３で提供される明るい反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている光フィルタの反射率と波長との関係図である。
近赤外狭帯域光フィルタの第１側に、暗い反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている際、以下の表３ｃに示す構造を参照することができる。表３ｃは、暗い反射色の狭帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表３ｃは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系の暗い反射色の狭帯域通過膜系の膜層の構造を示し、この膜系と膜層は、２つの膜料により異なる厚さの膜層をめっきして、対応する膜系構造を形成し、ここで、２つの膜料は、高屈折率ゲルマニウムベース材料Ｇｅ：Ｈと低屈折率誘電体材料ＳｉＯ２である。１９３１ ＣＩＥ ｘｙｚシステムの特性評価によれば、表３ａと表３ｃに基づいて調製された両面めっき光フィルタは、入射光の０°と３０°の入射において、それぞれ（０．３３９，０．２２６，２６．６５％）及び（０．３６１，０．２４６，２８．０７％）と特性を評価されている。ここでｘ、ｙは色の色度座標、ｚは色の輝度を表す。図５ｂは、本出願の実施例３で提供される暗い反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている光フィルタの反射率と波長との関係図である。
実施例４
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、その第２側に広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系がめっきされていても良い。表４ａは広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表４ａは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層構造を示し、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、必要な膜系構造を形成する。表２ａに示す構造において、ＳｉＯ２は低屈折率誘電体材料であり、Ｓｉ：Ｈは高屈折率材料である。
本出願の実施例で提供される近赤外狭帯域光フィルタは、その第２側に広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系がめっきされていても良い。表４ａは広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表４ａは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの広帯域通過膜系または長波帯域通過膜系の膜層構造を示し、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、必要な膜系構造を形成する。表２ａに示す構造において、ＳｉＯ２は低屈折率誘電体材料であり、Ｓｉ：Ｈは高屈折率材料である。
近赤外狭帯域光フィルタの第１側に、明るい反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている際、以下の表４ｂに示す構造を参照することができる。表４ｂは、明るい反射色の狭帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表４ｂは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系の明るい反射色の狭帯域通過膜系の膜層の構造を示し、同様に、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、対応する膜系構造を形成する。ここで、高屈折率シリコンベース材料はａ－Ｓｉ：Ｈであり、低屈折率誘電体材料はＳｉＯ２である。１９３１ ＣＩＥ ｘｙｚシステムの特性評価によれば、表４ａと表４ｂに基づいて調製された両面めっき光フィルタは、入射光の０°と３０°の入射において、それぞれ（０．３６６，０．２９２，４９．８０％）及び（０．３７２，０．２８８，４９．４７％）と特性を評価されている。ここでｘ、ｙは色の色度座標、ｚは色の輝度を表す。図６ａは、本出願の実施例４で提供される明るい反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている光フィルタの反射率と波長との関係図である。
近赤外狭帯域光フィルタの第１側に、暗い反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている際、以下の表４ｃに示す構造を参照することができる。表４ｃは、暗い反射色の狭帯域通過膜系の膜層の厚さの表であり、表２ｃは、本出願の近赤外狭帯域光フィルタの狭帯域通過膜系の暗い反射色の狭帯域通過膜系の膜層の構造を示し、同様に、２つの膜料を交互することにより異なる厚さの膜層をめっきして、対応する膜系構造を形成し、ここで、２つの膜料はそれぞれ、高屈折率材料ＳｉｘＧｅ１－ｘ：Ｈと低屈折率誘電体材料ＳｉＯ２である。１９３１ ＣＩＥ ｘｙｚシステムの特性評価によれば、表４ａと表４ｃに基づいて調製された両面めっき光フィルタは、入射光の０°と３０°の入射において、それぞれ（０．２２２，０．１７９，１２．３３％）及び（０．２３２，０．１８３，１１．９７％）と特性を評価されている。ここでｘ、ｙは色の色度座標、ｚは色の輝度を表す。図６ｂは、本出願の実施例４で提供される暗い反射色の狭帯域通過膜系がめっきされている光フィルタの反射率と波長との関係図である。
本発明の実施例は、さらに赤外線イメージセンサと前述の光フィルタ５とを含む光学系を提供し、光フィルタ５は赤外線イメージセンサの感光側に設けられる。
図７は、本発明の実施例で提供される光学系の構造図であり、図７に示すように、赤外線（Ｉｎｆｒｅａｒｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）光源２、第１レンズ構成要素３、第２レンズ構成要素４、光フィルタ５、および３次元センサ６を含む。赤外線光源２から発射の光は、第１レンズ構成要素３を介して測定対象物１の表面に照射され、測定対象物１の表面から反射された光は、第２レンズ構成要素４を介して光フィルタ５に照射され、環境光が光フィルタ５によりカットオフされ、赤外線または部分の赤色光が光フィルタ５を透過して三次元センサ６の感光側に照射され、処理可能な画像データを形成する。光フィルタ５は、異なる方向の傾斜光線に対応して、より低い中心波長のドリフト量を有し、透過した赤外線の信号対雑音比が高くて、形成される画像の品質が良い。
以上の説明は、本出願のより良い実施例および運用される技術原理についての説明のみである。当該技術分野の当業者は、本出願に係る保護範囲は、上記の技術的特徴の特定の組み合わせから成る技術的な態様に限定されるものではなく、上記技術的な概念から逸脱することなく、上記技術的特徴またはその等同な特徴による任意の組み合わせによって形成される他の技術的な態様を包含してもよいことを理解すべきである。例えば、上記の特徴と、本出願に開示されている（ただし、これらに限定されない）類似の機能を有する技術的特徴とを相互に置換して形成される技術的な態様でもよい。
Claims (14)
- 近赤外狭帯域光フィルタであって、
基板と、狭帯域通過膜系と、広帯域通過膜系または長波通過膜系とを含み、
前記狭帯域通過膜系は前記基板の第１側に設けられ、
前記広帯域通過膜系は、前記基板の前記第１側と対向する第２側に設けられ、前記広帯域通過膜系の通過帯域は前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広く、前記長波通過膜系は、前記基板の前記第１側と対向する第２側に設けられ、前記長波通過膜系の通過帯域は前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広く、
前記狭帯域通過膜系は、７８０ｎｍ～３０００ｎｍの波長範囲において屈折率が３より大きい高屈折率層と、屈折率が３より小さい低屈折率層とを含み、
近赤外狭帯域光フィルタの反射色はＣＩＥ ｘｙｚ座標系において
ｘ＜０．５０９；
ｙ＜０．３６３；及び
ｚ＜５０％
を満足する、ことを特徴とする近赤外狭帯域光フィルタ。 - 前記近赤外狭帯域光フィルタの反射色はＣＩＥ ｘｙｚ座標系において
ｘ＜０．５０９；
ｙ＜０．３６３；及び
ｚ＜３０％
を満足する、ことを特徴とする請求項１に記載の近赤外狭帯域光フィルタ。 - 前記狭帯域通過膜系はさらに中屈折率層を含め、
前記中屈折率層の屈折率が前記高屈折率層の屈折率と前記低屈折率層の屈折率の間にある、ことを特徴とする請求項１に記載の近赤外狭帯域光フィルタ。 - 前記高屈折率層は、水素化シリコン、ＳｉｘＧｅ１－ｘ、及びＳｉｘＧｅ１－ｘ：Ｈのうちの１つまたは複数の物質によって形成され、または、前記高屈折率ゲルマニウムベース層は、水素化ゲルマニウム、ＳｉｘＧｅ１－ｘおよびＳｉｘＧｅ１－ｘ：Ｈのうちの１つまたは複数の物質によって形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の近赤外狭帯域光フィルタ。
- 前記低屈折率層は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯｘＮｙ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣＮおよびＳｉＣのうちの１つまたは複数の物質によって形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の近赤外狭帯域光フィルタ。
- ７８０ｎｍ～３０００ｎｍの波長範囲における屈折率が１．７～４．５の間である複数の中屈折率層をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の近赤外狭帯域光フィルタ。
- 前記中屈折率層は、ａ－ＳｉＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＯｘ：Ｈｙ及びａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＮｘ：Ｈｙのうちの１つまたは複数の物質によって形成されることを特徴とする請求項３に記載の近赤外狭帯域光フィルタ。
- 入射光が０度から３０度の間で近赤外狭帯域フィルタに入射する時、前記狭帯域通過膜系の通過帯域の中心波長のドリフト量が１６ｎｍ以下となる、ことを特徴とする請求項１に記載の近赤外狭帯域光フィルタ。
- 前記近赤外狭帯域光フィルタのｐ光とｓ光の中心波長のドリフトが５ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の近赤外狭帯域光フィルタ。
- 前記狭帯域通過膜系と前記広帯域通過膜系または前記長波通過膜系の総厚が１５μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の近赤外狭帯域光フィルタ。
- 近赤外狭帯域光フィルタの製造方法であって、
低屈折率層及び高屈折率層を基板の第１側で順次交互にめっきし、狭帯域通過膜系を形成することと、
前記基板の前記第１側と対向する第２側に広帯域通過膜系または長波通過膜系をめっきすることと、
を含み、
前記広帯域通過膜系または前記長波通過膜系の通過帯域は、前記狭帯域通過膜系の通過帯域より広きく、
前記狭帯域通過膜系は、７８０ ｎｍ～３０００ ｎｍの波長範囲において、屈折率が３より大きい高屈折率層と、屈折率が３より小さい低屈折率層とを含み、
近赤外狭帯域光フィルタの反射色は、ＣＩＥ ｘｙｚ座標系において
ｘ＜０．５０９；
ｙ＜０．３６３；及び
ｚ＜５０％
を満足することを特徴とする近赤外狭帯域光フィルタの製造方法。 - その製造方法は、スパッタめっきまたは蒸発めっきによるめっき法である、ことを特徴とする請求項１１に記載の近赤外狭帯域光フィルタの製造方法。
- 狭帯域通過膜系を形成するには、更に中屈折率層をめっきすることを含み、前記中屈折率層の屈折率は、前記高屈折率層の屈折率と前記低屈折率層の屈折率の間である、ことを特徴とする請求項１１に記載の近赤外狭帯域光フィルタの製造方法。
- シリコン、ゲルマニウム、アルゴンガス、水素ガス、及び酸素ガスに基づいて、グロー放電によって得られた帯電イオンビームがターゲット材を衝撃することにより前記中屈折率層をめっきすることを含み、
前記中屈折率層は、ａ－ＳｉＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＯｘ：Ｈｙ、ａ－ＧｅＮｘ：Ｈｙ、ａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＯｘ：Ｈｙ及びａ－ＳｉｚＧｅ１－ｚＮｘ：Ｈｙのうちの一つまたは複数の物質を含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の近赤外狭帯域光フィルタの製造方法。
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