JP6269665B2 - 光学フィルタ、光学フィルタの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る近赤外線カットフィルタ100(以下、IRCF100)の断面図である。図1に示すように、IRCF100は、透明基板110と、透明基板110の主面S1上に形成された光学多層膜120とを備える。
透明基板110の材料は、少なくとも可視波長域の光を透過するものであれば特に限定されない。透明基板110の材料は、例えば、ガラス、水晶、その他の結晶(ニオブ酸リチウム、サファイヤ等)、ポリエステル樹脂(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)、ポリオレフィン樹脂(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)、ノルボルネン樹脂、アクリル樹脂(ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等)、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である。
光学多層膜120は、図1に示すように、透明基板110において第1の主面S1上に形成されている。光学多層膜120は、例えば、近赤外線(IR)をカットするフィルタである。光学多層膜120は、透過帯と阻止帯とを有する。光学多層膜120の透過帯は、400〜700nmの波長範囲において光の平均透過率が85%以上になる帯域である。これに対して、光学多層膜120の阻止帯は、透過帯の近赤外側に位置する750〜1100nmの波長範囲において光の平均透過率が10%以下である帯域であり、その帯域幅が100〜280nmである。
T1:第1の低屈折率膜L1の物理膜厚
T2:低屈折率膜Lの物理膜厚
以上のように、本発明の実施形態を上記の具体例に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明の実施形態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。
上記のIRCF100は、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載用カメラ、ウェブカメラ等の撮像装置や自動露出計等における視感度補正フィルタとして用いられる。上記の撮像装置においては、IRCF100は、例えば、撮像レンズと固体撮像素子との間に配置される。自動露出計においては、IRCF100は、例えば受光素子の前面に配置される。
各例のIRCFについて、上記条件でPCTを実施した。そして、各例のIRCFについて、PCTを実施する前と実施した後との間において、分光特性の変化を評価した。
各例のIRCFを、温度が250℃の状態に2分間放置した。その後、各例のIRCFについて、光学多層膜120にクラックの有無があるかどうかを、目視、もしくは顕微鏡を用いて評価した。
各例のIRCFについて、上記条件でPCTを実施する前と実施した後とにおいて、光学多層膜にヘイズ(曇り)が発生したか否かを評価した。ここでは、ヘイズメーター(日本電色工業(株)社製、製品名:NDH5000)を用いて、評価を行った。
実施例1では、透明基板の表面(主面S1)に高屈折率膜Hと低屈折率膜Lとを交互に積層した光学多層膜を設けると共に、透明基板の裏面(主面S2)に6層からなる反射防止膜(AR)を設けることによって、IRCFを作成した。
(成膜時の真空度)
高屈折率膜H(TiO2):1.3×10−2Pa
第1の低屈折率膜L1(SiO2):6.5×10−3Pa
第2の低屈折率膜L2(SiO2):2.0×10−3Pa
透明基板の温度は、190℃とした。
(成膜速度)
高屈折率膜H(TiO2):4Å/S(オングストローム/秒)
低屈折率膜L(SiO2):6Å/S(オングストローム/秒)
実施例2では、透明基板の表面(主面S1)に高屈折率膜Hと低屈折率膜Lとを交互に積層した光学多層膜を設けると共に、透明基板の裏面(主面S2)に6層からなる反射防止膜(AR)を設けることによって、IRCFを作成した。
(成膜時の真空度)
高屈折率膜H(TiO2):1.3×10−2Pa
第1の低屈折率膜L1(SiO2):6.5×10−3Pa
第2の低屈折率膜L2(SiO2):2.0×10−3Pa
透明基板の温度は、190℃とした。
高屈折率膜H(TiO2):4Å/S(オングストローム/秒)
低屈折率膜L(SiO2):6Å/S(オングストローム/秒)
比較例1では、透明基板の表面(主面S1)に高屈折率膜Hと低屈折率膜Lとを交互に積層した光学多層膜を設けると共に、透明基板の裏面(主面S2)に6層からなる反射防止膜(AR)を設けることによって、IRCFを形成した。そして、そのIRCFについて、PCT(プレッシャークッカーテスト)後の分光特性を測定した。
(成膜時の真空度)
高屈折率膜H(TiO2):1.3×10−2Pa
低屈折率膜L(SiO2):4.0×10−3Pa
透明基板の温度は、190℃とした。
高屈折率膜H(TiO2):4Å/S(オングストローム/秒)
低屈折率膜L(SiO2):6Å/S(オングストローム/秒)
比較例2では、透明基板の表面(主面S1)に高屈折率膜Hと低屈折率膜Lとを交互に積層した光学多層膜を設けると共に、透明基板の裏面(主面S2)に6層からなる反射防止膜(AR)を設けることによって、IRCFを形成した。そして、そのIRCFについて、PCT(プレッシャークッカーテスト)後の分光特性を測定した。
高屈折率膜H(TiO2):1.3×10−2Pa
低屈折率膜L(SiO2):6.5×10−3Pa
透明基板の温度は、190℃とした。
高屈折率膜H(TiO2):4Å/S(オングストローム/秒)
低屈折率膜L(SiO2):6Å/S(オングストローム/秒)
実施例2及び比較例1の場合と構成が同じ光学多層膜について、断面をフッ素でエッチングした。そして、その断面において、エッチングによって低屈折率膜L(SiO2)が浸食されたか否かの確認を行った。具体的には、上記の光学多層膜について純水で超音波洗浄を30秒行った後、濃度が0.25%であるHF(フッ化水素)溶液に、15秒浸すことによって、上記のエッチングを行った。
Claims (14)
- 透明基板と、
前記透明基板の面に設けられている光学多層膜と
を備え、
前記光学多層膜では、酸化珪素(SiO2)を含有する低屈折率膜と、前記低屈折率膜よりも屈折率の高い高屈折率膜とが交互に積層しており、
前記低屈折率膜は、前記低屈折率膜と前記高屈折率膜との界面に近い部分の密度が、前記界面に近い部分以外の部分の密度よりも低いことを特徴とする光学フィルタ。 - 前記低屈折率膜は、
前記高屈折率膜上に積層された第1の低屈折率膜と、
前記第1の低屈折率膜上に積層され、前記第1の低屈折率膜よりも密度が高い第2の低屈折率膜と
を有することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。 - 前記低屈折率膜は、前記透明基板の面に対して垂直な方向において、前記高屈折率膜との界面から離れるに従い密度が高くなっていることを特徴とする
請求項1に記載の光学フィルタ。 - 前記第1の低屈折率膜は、物理膜厚が3nm以上であり、かつ、前記低屈折率膜の物理膜厚の半分以下であることを特徴とする請求項2に記載の光学フィルタ。
- 前記高屈折率膜は、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)からなる群から選択される材料の酸化物を含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記光学多層膜は、真空蒸着により形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 近赤外線カットフィルタであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記透明基板は、フツリン酸ガラスであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 透明基板の面に、酸化珪素(SiO2)を含有する低屈折率膜と、前記低屈折率膜よりも屈折率が高い高屈折率膜とを交互に積層することによって、光学多層膜を形成する工程
を有し、
前記光学多層膜を形成する工程では、前記低屈折率膜のうち前記低屈折率膜と前記高屈折率膜との界面に近い部分の密度が、前記界面に近い部分以外の部分の密度よりも低くなるように、前記低屈折率膜を形成することを特徴とする光学フィルタの製造方法。 - 前記光学多層膜を形成する工程では、
前記高屈折率膜上に第1の低屈折率膜を積層する工程と、
前記第1の低屈折率膜上に前記第1の低屈折率膜よりも密度が高い第2の低屈折率膜を積層する工程と
を行うことによって、前記低屈折率膜を形成することを特徴とする請求項9に記載の光学フィルタの製造方法。 - 前記光学多層膜を形成する工程では、
前記透明基板の面に対して垂直な方向において前記低屈折率膜が前記高屈折率膜との界面から離れるに従って前記低屈折率膜の密度が高くなるように、前記低屈折率膜を形成することを特徴とする請求項9に記載の光学フィルタの製造方法。 - 前記光学多層膜を形成する工程では、
成膜チャンバ内の真空度を制御することで、前記低屈折率膜の密度を制御することを特徴とする請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の光学フィルタの製造方法。 - 前記光学多層膜を形成する工程では、
前記成膜チャンバ内へ導入する酸素ガスの流量を制御することで、前記低屈折率膜の密度を制御することを特徴とする請求項12に記載の光学フィルタの製造方法。 - 前記光学多層膜を形成する工程では、
前記光学多層膜を真空蒸着によって形成することを特徴とする請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の光学フィルタの製造方法。
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