JP6003895B2 - 近赤外線カットフィルター - Google Patents
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Description
上記した数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
図1は、近赤外線カットフィルターの一実施形態を示す模式的断面図である。
透明基板2は、少なくとも可視波長域の光を透過できる材料であれば特に限定されず、例えば、ガラス、水晶、ニオブ酸リチウム、サファイヤ等の結晶、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。
透過帯構成部は、光学多層膜3の分光特性における透過帯、すなわち可視域の透過帯を形成するものである。具体的には、透過帯構成部は、阻止帯構成部の分光特性における透過帯よりも狭い透過帯を形成することで、光学多層膜3の分光特性における透過帯を形成する。透過帯構成部は、入射角度依存性を抑制するとともに透過帯の幅(波長)が広いため、光学多層膜3の入射角度依存性を抑制するとともに透過帯を広くすることができる。透過帯構成部としては、以下に示すような第1の形態および第2の形態が挙げられる。
第1の形態の透過帯構成部は、屈折率が2.0以上である高屈折率膜、屈折率が2.0以上であって高屈折率膜の屈折率未満である中屈折率膜、および屈折率が1.70以下である低屈折率膜を有する。高屈折率膜、中屈折率膜、および低屈折率膜の合計した層数は50層以上である。また、高屈折率膜の平均光学膜厚をTH、中屈折率膜の平均光学膜厚をTM、低屈折率膜の平均光学膜厚をTLとしたとき、TH/TLが2以上かつTM/TLが2以上である。
基本単位:[HML]
基本単位:[LMHML]
dH=dM*qH
dL=dM*qL
第2の形態の透過帯構成部は、屈折率が2.0以上である高屈折率膜と屈折率が2.0以上であって高屈折率膜の屈折率未満である中屈折率膜との繰り返し構造を有するとともに、透明基板2側とは反対側の主面側部分に屈折率が1.7以下である低屈折率膜を有するリップル調整部を有する。高屈折率膜の平均光学膜厚をTH、中屈折率膜の平均光学膜厚をTMとしたとき、TH/TMは1.2以上、または0.7以下である。高屈折率膜、中屈折率膜、および低屈折率膜の合計した層数は40層以上である。
阻止帯構成部は、光学多層膜3の分光特性における阻止帯、具体的には紫外側および近赤外側の阻止帯を形成するものである。すなわち、上記した透過帯構成部は、光学多層膜3の分光特性における透過帯やその両側のカットオフ帯を主として形成するものであり、必ずしも十分な幅の阻止帯を形成できないことから、阻止帯構成部により阻止帯の幅の拡張を行う。
第1の形態の阻止帯構成部は、屈折率が2以上である高屈折率膜と屈折率が1.7以下である低屈折率膜との繰り返し構造を有する。また、高屈折率膜の平均光学膜厚をTH、低屈折率膜の平均光学膜厚をTLとしたとき、TH/TLは2未満であることが好ましい。
第2の形態の阻止帯構成部は、紫外側の阻止帯を構成するための紫外側阻止帯構成部と、近赤外側の阻止帯を構成するための近赤外側阻止帯構成部とを有する。紫外側阻止帯構成部は、屈折率が2以上である高屈折率膜と屈折率が1.7以下である低屈折率膜との繰り返し構造を有する。近赤外側阻止帯構成部は、屈折率が2.0以上である高屈折率膜、屈折率が2.0以上であって前記高屈折率膜の屈折率未満である中屈折率膜、および屈折率が1.70以下である低屈折率膜を有し、高屈折率膜、中屈折率膜、および低屈折率膜の合計した層数が30層以上である。
基本単位:[HML]
基本単位:[LMHML]
なお、例1〜4が、本発明の近赤外線カットフィルターの実施例である。また、例5〜14は、各構成の積層膜のものについて、光学シミュレーションにより各入射角における分光透過率を求めたものである。
近赤外線カットフィルターは、透明基板の一方の主面に光学多層膜の一部となる透過帯構成部を有し、他方の主面に光学多層膜の一部となる阻止帯構成部を有する構成とした。ここで、透明基板は、無色透明ガラス(ショット社製、商品名:D263、厚み:0.3mm)、または近赤外線カットガラス(旭硝子社製、商品名:NF−50T、厚み:0.26mm)とした。
近赤外線カットフィルターは、透明基板の一方の主面に光学多層膜の一部となる透過帯構成部が形成され、他方の主面に光学多層膜の一部となる阻止帯構成部が形成された構成とした。ここで、透明基板、阻止帯構成部は、例1と同様とした。
近赤外線カットフィルターは、透明基板の一方の主面に光学多層膜の一部となる透過帯構成部が形成され、他方の主面に光学多層膜の一部となる阻止帯構成部が形成された構成とした。ここで、透明基板、阻止帯構成部は、例1と同様とした。
近赤外線カットフィルターは、透明基板の一方の主面に光学多層膜の一部となる透過帯構成部が形成され、他方の主面に光学多層膜の一部となる阻止帯構成部が形成された構成とした。ここで、透明基板、阻止帯構成部は、例1と同様とした。
透明基板としての無色透明ガラスに、例1の阻止帯構成部と同一構成の積層膜のみを有するもの(透過帯構成部なし)について、入射角θが0°、30°、40°のときの分光透過率を光学シミュレーションにより求めた。図15に結果を示す。
透明基板としての無色透明ガラスに、表15に示す構成の積層膜を有するもの(阻止帯構成部なし)について、光学シミュレーションにより、入射角θが0°のときの分光透過率、および入射角θが30°のときの分光透過率を求めた。
透明基板としての無色透明ガラスに、表17〜24に示す各種の構成の積層膜を有するものについて、光学シミュレーションにより、入射角θが0°のときの分光透過率、および入射角θが30°のときの分光透過率を求めた。
透明基板としての無色透明ガラスに、表26に示す各構成の積層膜を有するものについて、光学シミュレーションにより、入射角θが0°のときの分光透過率、および入射角θが30°のときの分光透過率を求めた。
透明基板としての無色透明ガラスに、表28に示す構成の積層膜を有するものについて、光学シミュレーションにより、入射角θが0°のときの分光透過率、および入射角θが30°のときの分光透過率を求めた。
透明基板の一方の主面に、表29に示すような構成の積層膜を有するものについて、光学シミュレーションにより、入射角θが0°のときの分光透過率、および入射角θが30°のときの分光透過率を求めた。
透明基板の一方の主面に、表31に示すような構成の積層膜を有するものについて、光学シミュレーションにより、入射角θが0°のときの分光透過率、および入射角θが30°のときの分光透過率を求めた。
透明基板の一方の主面に、表33に示すような構成の積層膜を有するものについて、光学シミュレーションにより、入射角θが0°のときの分光透過率、および入射角θが30°のときの分光透過率を求めた。
透明基板の一方の主面に、表35に示すような構成の積層膜を有するものについて、光学シミュレーションにより、入射角θが0°のときの分光透過率、入射角θが30°のときの分光透過率、および入射角θが40°のときの分光透過率を求めた。
透明基板の一方の主面に、表37に示すような構成の積層膜を有するものについて、光学シミュレーションにより、入射角θが0°のときの分光透過率、および入射角θが30°のときの分光透過率を求めた。なお、波長シフトは近赤側カット波長の透過率10%付近で確認した。
なお、2011年9月21日に出願された日本特許出願2011−206574号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
Claims (14)
- 透明基板と、前記透明基板の少なくとも一方の主面に設けられ、屈折率が2.0以上の屈折率が異なる2種以上の膜と屈折率が1.70以下である膜とを有する光学多層膜とを備える近赤外線カットフィルターであって、
前記光学多層膜の垂直入射条件での分光特性は、400〜700nmの波長範囲に平均透過率が85%以上となる透過帯、ならびに前記透過帯の紫外側および近赤外側のそれぞれに平均透過率が5%以下となる阻止帯を有し、前記透過帯の紫外側の半値波長と近赤外側の半値波長との差が200nm以上であり、垂直入射条件と30°入射条件との分光特性における前記透過帯の半値波長の差は紫外側の半値波長で10nm未満、近赤外側の半値波長で20nm未満であり、前記光学多層膜は前記透過帯を構成する透過帯構成部と前記阻止帯を構成する阻止帯構成部とを有することを特徴とする近赤外線カットフィルター。 - 請求項1に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記透明基板は近赤外波長域に吸収を有する材料から構成される、近赤外線カットフィルター。 - 請求項1または2に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記透過帯構成部は、屈折率が2.0以上である高屈折率膜、屈折率が2.0以上であって前記高屈折率膜の屈折率未満である中屈折率膜、および屈折率が1.70以下である低屈折率膜を有し、前記高屈折率膜、前記中屈折率膜、および前記低屈折率膜の合計した層数が50層以上、前記高屈折率膜の平均光学膜厚をTH、前記中屈折率膜の平均光学膜厚をTM、前記低屈折率膜の平均光学膜厚をTLとしたとき、TH/TLが2以上、かつTM/TLが2以上である近赤外線カットフィルター。 - 請求項3に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記中屈折率膜は、前記高屈折率膜と同一の屈折率を有する膜と、前記低屈折率膜と同一の屈折率を有する膜とから構成される等価膜からなる近赤外線カットフィルター。 - 請求項1または2に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記透過帯構成部は、屈折率が2.0以上である高屈折率膜と屈折率が2.0以上であって前記高屈折率膜の屈折率未満である中屈折率膜との繰り返し構造を有するとともに、前記透明基板側とは反対側の主面側部分に屈折率が1.7以下である低屈折率膜を有するリップル調整部を有し、前記高屈折率膜の平均光学膜厚をTH、前記中屈折率膜の平均光学膜厚をTMとしたとき、TH/TMが1.2以上、または0.7以下、前記高屈折率膜、前記中屈折率膜、および前記低屈折率膜の合計した層数が40層以上である近赤外線カットフィルター。 - 請求項5に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記中屈折率膜は、前記高屈折率膜と同一の屈折率を有する膜と、前記低屈折率膜と同一の屈折率を有する膜とから構成される等価膜からなる近赤外線カットフィルター。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記阻止帯構成部は、垂直入射条件における分光特性において、前記光学多層膜の分光特性における透過帯を含む透過帯を有するとともに、前記光学多層膜および前記透過帯構成部の分光特性における紫外側の半値波長以下の紫外側の半値波長、ならびに前記光学多層膜および前記透過帯構成部の分光特性における近赤外側の半値波長より7nm以上大きい近赤外側の半値波長を有する近赤外線カットフィルター。 - 請求項7に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記阻止帯構成部は、屈折率が2以上である高屈折率膜と屈折率が1.7以下である低屈折率膜との繰り返し構造を有する近赤外線カットフィルター。 - 請求項7に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記阻止帯構成部は、前記紫外側の阻止帯を構成するための紫外側阻止帯構成部と、前記近赤外側の阻止帯を構成するための近赤外側阻止帯構成部とを有し、前記紫外側阻止帯構成部は、屈折率が2以上である高屈折率膜と屈折率が1.7以下である低屈折率膜との繰り返し構造を有し、前記近赤外側阻止帯構成部は、屈折率が2.0以上である高屈折率膜、屈折率が2.0以上であって前記高屈折率膜の屈折率未満である中屈折率膜、および屈折率が1.70以下である低屈折率膜を有し、前記高屈折率膜、前記中屈折率膜、および前記低屈折率膜の合計した層数が30層以上である近赤外線カットフィルター。 - 請求項9に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記近赤外側阻止帯構成部における前記中屈折率膜は、前記高屈折率膜と同一の屈折率を有する膜と、前記低屈折率膜と同一の屈折率を有する膜とから構成される等価膜からなる近赤外線カットフィルター。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、
前記光学多層膜を構成する屈折率が2.0以上の屈折率が異なる2種以上の膜が、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、またはこれらの複合酸化物からなり、前記屈折率が1.70以下である膜が、SiO2、MgF2、またはこれらの複合酸化物からなる近赤外線カットフィルター。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、前記透過帯の紫外側の半値波長は390〜430nmの範囲にあり、前記透過帯の近赤外側の半値波長は640〜720nmの範囲にある近赤外線カットフィルター。
- 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルターにおいて、前記透過帯の紫外側の半値波長と近赤外側の半値波長との差が200nm以上、300nm以下である近赤外線カットフィルター。
- 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の近赤外線カットフィルターの製造方法であって、
前記光学多層膜を蒸着またはスパッタリングにより形成する近赤外線カットフィルターの製造方法。
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