JP7184979B2

JP7184979B2 - 光学フィルタ

Info

Publication number: JP7184979B2
Application number: JP2021135902A
Authority: JP
Inventors: 洋亮杉原; 康幸滝本; 尚洋眞下; 篤史小柳; 直人龍岡; 雅章三宅; 英明高星
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Optical Coatings Japan
Current assignee: Optical Coatings Japan; AGC Inc
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2041-08-23
Also published as: JP2022103034A

Description

本発明は、可視域の光を遮断し近赤外域の光を透過する光学フィルタに関する。

近赤外光を用いるセンサーモジュールのカバーには、センサーの感度を高めるため、８００ｎｍ以降の近赤外波長領域の光を透過し、可視領域の光を遮断する光学フィルタが用いられる。また、センサー内を外部から見えなくする観点およびカバー外観を意匠性の高い黒色とする観点からも、光学フィルタにおける４００～６８０ｎｍの可視領域の光の透過率は低い方が好ましい。

光学フィルタとしては、例えば、透明基板の片面または両面に、屈折率が異なる誘電体薄膜を交互に積層（誘電体多層膜）し、光の干渉を利用して遮蔽したい光を反射する反射型のフィルタ等が知られている。

特許文献１には、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜を有する光学フィルタが記載され、ここで、高屈折率層は、８００～１１００ｎｍの波長範囲における消衰係数ｋが０．０００５未満のシリコン層である。

米国特許第９３５４３６９号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の光学フィルタは、高屈折率層の８００～１１００ｎｍにおける消衰係数が小さいことから、可視領域を含む６００～６８０ｎｍにおける消衰係数も小さいこと、すなわちかかる波長範囲の透過率も高いことが推測される。また、６００～６８０ｎｍの透過率を小さくするためにかかる範囲の反射率を高めると、反射色が赤色を呈し意匠性が低下してしまう。

本発明は、８００ｎｍ以降の近赤外光の透過性と、４００～６８０ｎｍの可視光の遮蔽性に優れた光学フィルタを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる光学フィルタは、基材と、前記基材の少なくとも一方の主面側に設けられ、波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ _６００が０．１２以上かつ１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ _{１５３０－１５７０ＭＩＮ} が０．０１以下となる膜を有し、少なくとも異なる２層の膜が積層された誘電体多層膜と、を備え、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大透過率Ｔ _{４００－６８０ＭＡＸ} が６％以下かつ、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大反射率Ｒ _{４００－６８０ＭＡＸ} および平均反射率Ｒ _{４００－６８０ＡＶＥ} の少なくとも一方が１０％以下であり、１５３０～１５７０ｎｍの光を透過する。
また、本発明の別態様にかかる光学フィルタは、基材と、前記基材の少なくとも一方の主面側に設けられ、波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ _６００が０．１２以上かつ１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ _{１３１０－１３５０ＭＩＮ} が０．０１以下となる膜を有し、少なくとも異なる２層の膜が積層された誘電体多層膜と、を備え、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大透過率Ｔ _{４００－６８０ＭＡＸ} が６％以下かつ、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大反射率Ｒ _{４００－６８０ＭＡＸ} および平均反射率Ｒ _{４００－６８０ＡＶＥ} の少なくとも一方が１０％以下であり、１３１０～１３５０ｎｍの光を透過する。
また、本発明の別態様にかかる光学フィルタは、基材と、前記基材の少なくとも一方の主面側に設けられ、波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ _６００が０．１２以上かつ８００～１０００ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ _{８００－１０００ＭＩＮ} が０．０１以下となる膜を有し、少なくとも異なる２層の膜が積層された誘電体多層膜と、を備え、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大透過率Ｔ _{４００－６８０ＭＡＸ} が６％以下かつ、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大反射率Ｒ _{４００－６８０ＭＡＸ} および平均反射率Ｒ _{４００－６８０ＡＶＥ} の少なくとも一方が１０％以下であり、８００～１０００ｎｍの光を透過する。

本発明によれば、８００ｎｍ以降の近赤外光の透過性と、４００～６８０ｎｍの可視光の遮蔽性に優れた光学フィルタが提供できる。

図１は一実施形態の光学フィルタの一例を概略的に示す断面図である。図２は一実施形態の光学フィルタの別の一例を概略的に示す断面図である。図３は例１～３の光学フィルタの分光透過率曲線を示す図である。図４は例１～３の光学フィルタの分光反射率曲線を示す図である。図５は例４～６の光学フィルタの分光透過率曲線を示す図である。図６は例４～６の光学フィルタの分光反射率曲線を示す図である。図７はスピン密度と消衰係数ｋ_６００の関係を示す図である。

本明細書において、特定の波長域について、透過率が例えば９０％以上とは、その全波長領域において透過率が９０％を下回らない、すなわちその波長領域において最小透過率が９０％以上であることをいう。同様に、特定の波長域について、透過率が例えば１％以下とは、その全波長領域において透過率が１％を超えない、すなわちその波長領域において最大透過率が１％以下であることをいう。特定の波長域における平均透過率は、該波長域の１ｎｍ毎の透過率の相加平均である。なお、特に断らない限り、屈折率は、２０℃における波長５８９ｎｍの光に対する屈折率をいう。

光学特性は、紫外可視分光光度計を用いて測定できる。または、光学薄膜計算ソフトによるシミュレーションにて算出できる。
消衰係数は、石英基板に成膜した単層膜の反射率と透過率そして膜厚を測定し、光学薄膜計算ソフトを用いて測定できる。
スピン密度は電子スピン共鳴装置を用いて測定できる。
本明細書において、数値範囲を表す「～」では、上下限を含む。

＜光学フィルタ＞
本発明の一実施形態の光学フィルタ（以下、「本フィルタ」ともいう）は、基材と、基材の少なくとも一方の主面側に最外層として積層された誘電体多層膜とを備える光学フィルタである。

図面を用いて本フィルタの構成例について説明する。図１～２は、一実施形態の光学フィルタの一例を概略的に示す断面図である。
図１に示す光学フィルタ１Ａは、基材１０の一方の主面側に誘電体多層膜３０を有する例である。なお、「基材の主面側に特定の層を有する」とは、基材の主面に接触して該層が備わる場合に限らず、基材と該層との間に、別の機能層が備わる場合も含む。

図２に示す光学フィルタ１Ｂは、基材１０の両方の主面側に誘電体多層膜３０を有する例である。

＜誘電体多層膜＞
本フィルタにおいて、誘電体多層膜は、基材の少なくとも一方の主面側に最外層として積層される。

誘電体多層膜は波長選択性を有するように設計され、少なくとも一方は可視光を主に吸収により遮断し、近赤外光を透過する可視光吸収層である。また、誘電体多層膜が基材の両面に積層される場合、両方の誘電体多層膜が可視光吸収層であっても、よいし、一方のみが可視光吸収層であってもよい。また、一方が可視光吸収層である場合、他方の誘電体多層膜は、反射防止層等の他の目的を有する層として設計されてもよい。

誘電体多層膜は、低屈折率膜と高屈折率膜とが交互に積層された積層体である。屈折率の異なる薄膜を積層することで、光の干渉作用を利用して反射率を増減できる。反射率が大きいほど透過率が低下する。
また、多層膜を構成する材料によって消衰係数は異なる。消衰係数が大きいほど光の吸収が大きく、透過率が低下する。
本発明では、各多層膜の屈折率と消衰係数を考慮することで目的の光学特性を有する光学フィルタを設計する。

本発明において、低屈折率膜と高屈折率膜のいずれか一方は、可視光領域において下記光学特性（ｉ－１）を満たし、かつ、近赤外光領域において光学特性（ｉ－２Ａ）～（ｉ－２Ｃ）のいずれかを満たす。
（ｉ－１）波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ_６００が０．１２以上
（ｉ－２Ａ）１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}が０．０１以下
（ｉ－２Ｂ）１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}が０．０１以下
（ｉ－２Ｃ）８００～１０００ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}が０．０１以下

光学特性（ｉ－１）に関し、いずれかの誘電体膜において、ｋ_６００が０．１２以上であることで、６００ｎｍ付近の赤色光を、反射によらず吸収により遮断できる。これにより６００ｎｍ付近の反射率を高める必要がないため、反射色が赤色を呈しにくい光学フィルタが得られる。ｋ_６００は、好ましくは０．１８以上であり、また、好ましくは１．００以下である。

誘電体膜のｋ_６００を上記範囲にするためには、例えば、例えば、高屈折率膜であれば、水素がドープされていないアモルファスシリコンを用いるか、ドープされていた場合であっても水素ドープ量が２０ｓｃｃｍ以下であるアモルファスシリコンを用いることが挙げられ、水素ドープされていないアモルファスシリコンを用いることが好ましい。また、誘電体膜の成膜方法を変更することでもｋ_６００を調節できる。

光学特性（ｉ－２Ａ）～（ｉ－２Ｃ）は各近赤外領域における誘電体膜の最小消衰係数を規定する。光学特性（ｉ－２Ａ）～（ｉ－２Ｃ）いずれかを満たすことで、各特性で規定する波長領域の吸収性が低いことを意味する。そして、当該波長領域の反射率を小さく設計することで、当該波長領域の近赤外光を十分に透過できる。
光学特性（ｉ－２Ａ）に関し、１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}が０．０１以下であることで、１５３０～１５７０ｎｍ付近の近赤外光を十分透過できる。ｋ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}は、好ましくは０．００２以下である。
光学特性（ｉ－２Ｂ）に関し、１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}が０．０１以下であることで、１３１０～１３５０ｎｍ付近の近赤外光を十分透過できる。ｋ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}は、好ましくは０．００５以下である。
光学特性（ｉ－２Ｃ）に関し、８００～１０００ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}が０．０１以下であることで、８００～１０００ｎｍ付近の近赤外光、特に８８０～９２０ｎｍの領域を十分透過できる。ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}は、好ましくは０．００５以下である。一方、ｋ_６００の値を適度に大きくし、６００ｎｍ付近の赤色光を、反射によらず吸収により遮断できる観点から、ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}は好ましくは０．０００５以上である。

誘電体膜のｋ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}、ｋ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}、ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}を上記範囲にするためには、例えば、高屈折率膜であれば、水素がドープされていないアモルファスシリコンを用いるか、ドープされていた場合であっても水素ドープ量が２０ｓｃｃｍ以下であるアモルファスシリコンを用いることが挙げられ、水素ドープされていないアモルファスシリコンを用いることが好ましい。また、誘電体膜の成膜方法を変更することでも各消衰係数を調節できる。

以下、いずれかの誘電体膜が、上記光学特性（ｉ－２Ａ）を満たす光学フィルタを「光学フィルタＡ」と称し、上記光学特性（ｉ－２Ｂ）を満たす光学フィルタを「光学フィルタＢ」と称し、上記光学特性（ｉ－２Ｃ）を満たす光学フィルタを「光学フィルタＣ」とも称する。

光学フィルタＡまたは光学フィルタＢにおいて、低屈折率膜と高屈折率膜のいずれか一方は、下記光学特性（ｉ－３）をさらに満たすことが好ましい。
（ｉ－３）８００～１０００ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}が０．０００５以上
ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}が０．０００５以上であることで、ｋ_６００の値を適度に大きくし、６００ｎｍ付近の赤色光を、反射によらず吸収により遮断できる。ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}は好ましくは０．００１以上、また、好ましくは０．１以下である。

上記光学特性（ｉ－１）と、（ｉ－２Ａ）～（ｉ－２Ｃ）のいずれかと、を満たす誘電体膜は、設計の自由度の観点から、高屈折率膜であることが好ましい。この場合、低屈折率膜の消衰係数ｋ_６００は好ましくは０であり、１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋは好ましくは０であり、１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋは好ましくは０であり、８００～１０００ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋは好ましくは０である。

高屈折率膜の材料としては、例えばシリコン、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＳｉＮが挙げられる。これらのうち、上記特定の消衰係数が達成しやすい観点から、シリコンが好ましく、特にアモルファスシリコンが好ましい。
高屈折率膜は、好ましくは、屈折率が３．５以上であり、より好ましくは４．０以上である。

また、シリコンとしては、ｋ_６００を０．１２以上とする観点から、水素がドープされていないシリコン、または水素ドープ量が抑制されたシリコンが好ましく、水素がドープされていないシリコンが特に好ましい。水素は公知の方法によりドープでき、またドープ量は２０ｓｃｃｍ以下が好ましい。

低屈折率膜の材料としては、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ等が挙げられ、これらの中から高屈折率膜材料よりも屈折率が低い材料を組み合わせて用いることができる。なかでも生産性の観点から、ＳｉＯ_２が好ましい。
低屈折率膜は、好ましくは、屈折率が２．５以下であり、より好ましくは１．５以下である。

また、高屈折率膜は、スピン密度が好ましくは５．０Ｅ＋１０以上（個／（ｎｍ＊ｃｍ^２））、より好ましくは１．０Ｅ＋１２以上（個／（ｎｍ＊ｃｍ^２））である。ここでスピン密度とは、膜中のダングリングボンドの量を表す。高屈折率膜のスピン密度がかかる範囲であることで上記特定の消衰係数が達成しやすい。
また、高屈折率膜のスピン密度を上記範囲とするには、例えば水素がドープされていないシリコン、または水素がドープされていた場合であってもドープ量が抑制されたシリコンを用いることが挙げられる。

スピン密度は電子スピン共鳴装置を用いて測定できる。電子スピン共鳴装置で測定できるスピンは、シリコンのダングリングボンドの他、シリカ膜のダングリングボンドやガラス中の遷移金属イオンなども含まれるので、測定前の試料の加工、および測定後のピーク分離が必要である。
試料の加工は、多層膜を含む光学フィルタを適宜切断後、多層膜が付与されている基材ガラスを研磨により極力除去する。それにより基材ガラス由来のスピン信号の影響を低減できる。また、測定後のピーク分離は、例えばカーブフィッティングにより可能である。シリコンダングリングボンドの信号は、ｇ＝２．００４～２．００７、線幅４～８ｇａｕｓｓの等方的信号として観測され、線幅をそろえたガウス関数とローレンツ関数の線形結合関数を使ったカーブフィッティングによるピーク分離の結果としてこのパラメータが得られる。ここでいう線幅は、微分形で得られる電子スピン共鳴スペクトルの、ピークトップとピークボトムの磁場の差を意味する。

誘電体多層膜を可視光吸収層として設計する場合、合計積層数は、可視光領域における遮光性の観点から、好ましくは１０層以上、より好ましくは１５層以上、さらに好ましくは２０層以上である。ただし、合計積層数が多くなると、反り等が発生したり、膜厚が増加したりするため、合計積層数は７０層以下が好ましく、６０層以下がより好ましく、５０層以下がより一層好ましい。

また、誘電体多層膜の膜厚は、生産性の観点から好ましくは２．０μｍ以下、より好ましくは１．５μｍ以下、特に好ましくは１．０μｍ以下である。なお、誘電体多層膜を１層（１群の誘電体多層膜）以上有する場合、膜厚の総厚は好ましくは２．０μｍ以下である。
本発明では、誘電体多層膜の積層数や膜厚が小さくても可視光領域を十分に遮蔽できる。これは本発明における誘電体多層膜の可視光領域の消衰係数が大きく、吸収により可視光を遮蔽できるためである。

誘電体多層膜は、下記光学特性をさらに満たすことが好ましい。
透過色も反射色も黒色となるように、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大透過率Ｔ_{４００－６８０ＭＡＸ}が好ましくは６％以下であり、一方の主面側から見た４００～６８０ｎｍの波長領域における最大反射率Ｒ_{４００－６８０ＭＡＸ}が好ましくは１０％以下である。

また、センサーの感度を高めるため、光学フィルタＡにおける誘電体多層膜は、１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における最小透過率Ｔ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}が好ましくは９０％以上であり、光学フィルタＢにおける誘電体多層膜は、１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における最小透過率Ｔ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}が好ましくは９０％以上であり、光学フィルタＣにおける誘電体多層膜は、８００～１０００ｎｍの波長領域における最小透過率Ｔ_{８００－１０００ＭＩＮ}が好ましくは９０％以上である。
上記波長領域における最小透過率をかかる範囲とするには、当該波長領域における最小消衰係数が上記光学特性（ｉ－２Ａ）～（ｉ－２Ｃ）いずれかを満たす多層膜を用い、かつ、当該波長領域における反射率を小さく設計することにより、達成できる。

誘電体多層膜の形成には、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法等の真空成膜プロセスや、スプレー法、ディップ法等の湿式成膜プロセス等を使用できる。

誘電体多層膜は、１層（１群の誘電体多層膜）で所定の光学特性を与えたり、２層以上で所定の光学特性を与えてもよい。２層以上有する場合、各誘電体多層膜は同じ構成でも異なる構成でもよい。２層の誘電体多層膜を設ける場合、一方を、近赤外域を透過し、可視域の光を遮蔽する可視光吸収層とし、他方を、近赤外域も可視域も透過する可視・近赤外光透過層としてもよい。

また、本フィルタが誘電体多層膜を２層以上有する場合、少なくとも一つにおいて上記光学特性（ｉ－１）と、光学特性（ｉ－２Ａ）～（ｉ－２Ｃ）のいずれかと、を満たすことが好ましい。

誘電体多層膜を反射防止層として設計する場合も、可視光吸収層と同様に屈折率の異なる誘電体膜を交互に積層して得られる。なお、反射防止層は、誘電体多層膜以外に、中間屈折率媒体、屈折率が漸次的に変化するモスアイ構造等から形成されてもよい。

＜基材＞
本フィルタにおける基材は、単層構造であっても、複層構造であってもよい。また基材の材質としては近赤外光を透過する透明性材料であれば、有機材料でも無機材料でもよく、特に制限されない。また、異なる複数の材料を複合して用いてもよい。

透明性無機材料としては、ガラスや結晶材料が好ましい。
ガラスとしては、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス等が挙げられる。
ガラスとしては、ガラス転移点以下の温度で、イオン交換により、ガラス板主面に存在するイオン半径が小さいアルカリ金属イオン（例えば、Ｌｉイオン、Ｎａイオン）を、イオン半径のより大きいアルカリイオン（例えば、Ｌｉイオンに対してはＮａイオンまたはＫイオンであり、Ｎａイオンに対してはＫイオンである。）に交換して得られる化学強化ガラスを使用してもよい。

結晶材料としては、水晶、ニオブ酸リチウム、サファイア等の複屈折性結晶が挙げられる。

基材の形状は特に限定されず、ブロック状、板状、フィルム状でもよい。
また基材の厚さは、誘電体多層膜成膜時の反り低減、光学素子低背化、割れ抑制の観点から、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは２～４ｍｍである。

＜光学フィルタ＞
上記基材と誘電体多層膜を備える本発明の光学フィルタは、可視光を遮断し、近赤外光を透過する、ＩＲバンドパスフィルタとして機能する。

本発明の光学フィルタＡは、下記光学特性（ｉｉ－１Ａ）を満たす。
（ｉｉ－１Ａ）４００～６８０ｎｍの光を遮蔽し、１５３０～１５７０ｎｍの光を透過する
本発明の光学フィルタＢは、下記光学特性（ｉｉ－１Ｂ）を満たす。
（ｉｉ－１Ｂ）４００～６８０ｎｍの光を遮蔽し、１３１０～１３５０ｎｍの光を透過する
本発明の光学フィルタＣは、下記光学特性（ｉｉ－１Ｃ）を満たす。
（ｉｉ－１Ｃ）４００～６８０ｎｍの光を遮蔽し、８００～１０００ｎｍの光を透過する

１５３０～１５７０ｎｍの波長領域の光、１３１０～１３５０ｎｍの波長領域の光または８００～１０００ｎｍの波長領域の光を透過することで、波長領域に応じてセンサーの感度が高められる。

光学特性（ｉｉ－１Ａ）～（ｉｉ－１Ｃ）において、４００～６８０ｎｍの光を遮蔽するとは、好ましくは下記光学特性（ｉｉ－２）～（ｉｉ－３）を満たすことである。
すなわち本フィルタは、下記光学特性（ｉｉ－２）～（ｉｉ－３）をさらに満たすことが好ましい。
（ｉｉ－２）４００～６８０ｎｍの波長領域における最大透過率Ｔ_{４００－６８０ＭＡＸ}が６％以下
（ｉｉ－３）４００～６８０ｎｍの波長領域における最大反射率Ｒ_{４００－６８０ＭＡＸ}および平均反射率Ｒ_{４００－６８０ＡＶＥ}の少なくとも一方が１０％以下

光学特性（ｉｉ－２）は４００～６８０ｎｍの波長領域の光（可視光）を遮光することを意味する。Ｔ_{４００－６８０ＭＡＸ}は好ましくは２％以下である。誘電体多層膜の反射能と吸収能を利用することで、可視光の高い遮蔽性を有する光学フィルタが得られる。

光学特性（ｉｉ－３）に関し、一方の主面側から見た可視光領域の反射率が低いことで、反射色を呈さず、意匠性の高い黒色を呈する光学フィルタが得られる。最大反射率Ｒ_{４００－６８０ＭＡＸ}および平均反射率Ｒ_{４００－６８０ＡＶＥ}の少なくとも一方は好ましくは５％以下である。
なお、光学フィルタの反射率Ｒ_{４００－６８０ＡＶＥ}は、誘電体多層膜（可視反射防止近赤外透過層）側から測定した値である。

光学特性（ｉｉ－１Ａ）において、１５３０～１５７０ｎｍの光を透過するとは、好ましくは下記光学特性（ｉｉ－４Ａ）を満たすことである。
すなわち本フィルタＡは、下記光学特性（ｉｉ－４Ａ）をさらに満たすことが好ましい。これによりセンサーの感度がより高められる。
（ｉｉ－４Ａ）１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における最小透過率Ｔ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}が９０％以上
Ｔ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}はより好ましくは９５％以上である。
Ｔ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}を上記範囲とするには、例えば、上述の光学特性（ｉ－２Ａ）を満たす多層膜、すなわち１５３０～１５７０ｎｍの波長領域の吸収性が低い多層膜を用い、かつ、１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における反射率を低く設計した誘電体多層膜を用いることが挙げられる。

光学特性（ｉｉ－１Ｂ）において、１３１０～１３５０ｎｍの光を透過するとは、好ましくは下記光学特性（ｉｉ－４Ｂ）を満たすことである。
すなわち本フィルタＢは、下記光学特性（ｉｉ－４Ｂ）をさらに満たすことが好ましい。これによりセンサーの感度がより高められる。
（ｉｉ－４Ｂ）１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における最小透過率Ｔ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}が９０％以上
Ｔ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}はより好ましくは９５％以上である。
Ｔ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}を上記範囲とするには、例えば、上述の光学特性（ｉ－２Ｂ）を満たす多層膜、すなわち１３１０～１３５０ｎｍの波長領域の吸収性が低い多層膜を用い、かつ、１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における反射率を低く設計した誘電体多層膜を用いることが挙げられる。

光学特性（ｉｉ－１Ｃ）において、８００～１０００ｎｍの光を透過するとは、好ましくは下記光学特性（ｉｉ－４Ｃ）を満たすことである。
すなわち本フィルタＣは、下記光学特性（ｉｉ－４Ｃ）をさらに満たすことが好ましい。これによりセンサーの感度がより高められる。
（ｉｉ－４Ｃ）８８０～９２０ｎｍの波長領域における最小透過率Ｔ_{８８０－９２０ＭＩＮ}が９０％以上
Ｔ_{８８０－９２０ＭＩＮ}はより好ましくは９２％以上である。
Ｔ_{８８０－９２０ＭＩＮ}を上記範囲とするには、例えば、上述の光学特性（ｉ－２Ｃ）を満たす多層膜、すなわち８００～１０００ｎｍの波長領域の吸収性が低い多層膜を用い、かつ、８８０～９２０ｎｍの波長領域における反射率を低く設計した誘電体多層膜を用いることが挙げられる。

以上説明した実施形態の光学フィルタによれば、可視域の遮蔽性と、近赤外光の透過性を高めることができる。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。
実施例における光学フィルタの分光透過率曲線と分光反射率曲線は、光学薄膜計算ソフトによるシミュレーションにて算出した。
実施例におけるアモルファスシリコンの消衰係数は石英基板に成膜した単層膜の反射率と透過率そして膜厚を測定し、光学薄膜計算ソフトを用いて測定した。
実施例におけるアモルファスシリコンのスピン密度は、消衰係数ｋ_６００を元に図７の近似式を用いて算出した。

（例１）
透明基板として白板ガラスの一方の主面に、真空蒸着法で、アモルファスシリコン（屈折率４．５）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に２４層積層して、厚さ１．０μｍの誘電体多層膜からなる可視吸収近赤外透過層を形成した。次に、ガラス板の他方の主面に、真空蒸着法で、アモルファスシリコン（屈折率４．５）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に２４層積層して、厚さ１．０μｍの誘電体多層膜からなる可視反射防止近赤外透過層を形成し、光学フィルタ１を得た。

（例２）
透明基板として白板ガラスの一方の主面に、スパッタ法で、アモルファスシリコン（屈折率４．７）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に１３層積層して、厚さ０．７μｍの誘電体多層膜からなる可視吸収近赤外透過層を形成した。次に、ガラス板の他方の主面に、スパッタ法で、アモルファスシリコン（屈折率４．７）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に１４層積層して、厚さ１．０μｍの誘電体多層膜からなる可視反射防止近赤外透過層を形成し、光学フィルタ２を得た。

（例３）
透明基板として白板ガラスの一方の主面に、スパッタ法で、水素をドープしたアモルファスシリコン（屈折率４．３）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に２１層積層して、厚さ１．１μｍの誘電体多層膜からなる可視吸収近赤外透過層を形成した。次に、ガラス板の他方の主面に、スパッタ法で、水素をドープしたアモルファスシリコン（屈折率４．３）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に１９層積層して、厚さ０．８μｍの誘電体多層膜からなる可視反射防止近赤外透過層を形成し、光学フィルタ３を得た。

（例４）
透明基板として白板ガラスの一方の主面に、スパッタ法で、アモルファスシリコン（屈折率４．７）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に１１層積層して、厚さ１．３μｍの誘電体多層膜からなる可視吸収近赤外透過層を形成した。次に、ガラス板の他方の主面に、スパッタ法で、アモルファスシリコン（屈折率４．７）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に２３層積層して、厚さ１．８μｍの誘電体多層膜からなる可視反射防止近赤外透過層を形成し、光学フィルタ４を得た。

（例５）
透明基板として白板ガラスの一方の主面に、スパッタ法で、アモルファスシリコン（屈折率４．７）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に９層積層して、厚さ１．１μｍの誘電体多層膜からなる可視吸収近赤外透過層を形成した。次に、ガラス板の他方の主面に、スパッタ法で、アモルファスシリコン（屈折率４．７）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に２２層積層して、厚さ１．５μｍの誘電体多層膜からなる可視反射防止近赤外透過層を形成し、光学フィルタ５を得た。

（例６）
透明基板として白板ガラスの一方の主面に、スパッタ法で、アモルファスシリコン（屈折率４．７）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に２１層積層して、厚さ０．９μｍの誘電体多層膜からなる可視吸収近赤外透過層を形成した。次に、ガラス板の他方の主面に、スパッタ法で、アモルファスシリコン（屈折率４．７）とＳｉＯ_２（屈折率１．５）とを交互に１１層積層して、厚さ０．３μｍの誘電体多層膜からなる可視反射防止近赤外透過層を形成し、光学フィルタ６を得た。

上記各例の光学フィルタの光学特性と、アモルファスシリコン層の消衰係数および消衰係数から算出されるスピン密度を下記表に示す。
また上記各例１～３で得られた光学フィルタの分光透過率曲線（入射角０度）を図３に、分光反射率曲線（入射角０度）を図４にそれぞれ示す。上記各例４～６で得られた光学フィルタの分光透過率曲線（入射角０度）を図５に、分光反射率曲線（入射角０度）を図６にそれぞれ示す。なお、分光反射率曲線は誘電体多層膜（可視反射防止近赤外透過層）側から測定した。また、反射率Ｒ_{４００－６８０}は誘電体多層膜（可視反射防止近赤外透過層）側から測定し、反射率Ｒ_{８８０－９２０}、Ｒ_{１３１０－１３５０}、Ｒ_{１５３０－１５７０}は誘電体多層膜（可視吸収近赤外透過層）側から測定した値である。
例１、２、４、５、６が実施例であり、例３が比較例である。

上記結果より、高屈折率膜が所定の特性を満たす例１～例２、例４～例６の光学フィルタは、４００～６８０ｎｍの可視光領域の遮蔽性と、８００ｎｍ以降の近赤外光領域の透過性に優れることが分かる。
一方、高屈折率膜の消衰係数ｋ_６００が０．１２以上ではない例３の光学フィルタは、４００～６８０ｎｍの可視光領域の遮蔽性が低い結果となった。

本発明の光学フィルタは、近赤外光の透過性と、可視光の遮蔽性に優れることから、近年、高性能化が進む、例えば、輸送機用のカメラやセンサー等の情報取得装置の用途に有用である。

１Ａ、１Ｂ…光学フィルタ、１０…基材、３０…誘電体多層膜

Claims

基材と、
前記基材の少なくとも一方の主面側に設けられ、波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ_６００が０．１２以上かつ１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}が０．０１以下となる膜を有し、少なくとも異なる２層の膜が積層された誘電体多層膜と、
を備え、近赤外光を用いるセンサーモジュールのカバーとして用いられる光学フィルタであって、
４００～６８０ｎｍの波長領域における最大透過率Ｔ_{４００－６８０ＭＡＸ}が６％以下かつ、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大反射率Ｒ_{４００－６８０ＭＡＸ}および平均反射率Ｒ_{４００－６８０ＡＶＥ}の少なくとも一方が１０％以下であり、１５３０～１５７０ｎｍの光を透過する光学フィルタ。
基材と、
前記基材の少なくとも一方の主面側に設けられ、波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ_６００が０．１２以上かつ１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}が０．０１以下となる膜を有し、少なくとも異なる２層の膜が積層された誘電体多層膜と、
を備え、近赤外光を用いるセンサーモジュールのカバーとして用いられる光学フィルタであって、
４００～６８０ｎｍの波長領域における最大透過率Ｔ_{４００－６８０ＭＡＸ}が６％以下かつ、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大反射率Ｒ_{４００－６８０ＭＡＸ}および平均反射率Ｒ_{４００－６８０ＡＶＥ}の少なくとも一方が１０％以下であり、１３１０～１３５０ｎｍの光を透過する光学フィルタ。
基材と、
前記基材の少なくとも一方の主面側に設けられ、波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ_６００が０．１２以上かつ８００～１０００ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}が０．０１以下となる膜を有し、少なくとも異なる２層の膜が積層された誘電体多層膜と、
を備え、近赤外光を用いるセンサーモジュールのカバーとして用いられる光学フィルタであって、
４００～６８０ｎｍの波長領域における最大透過率Ｔ_{４００－６８０ＭＡＸ}が６％以下かつ、４００～６８０ｎｍの波長領域における最大反射率Ｒ_{４００－６８０ＭＡＸ}および平均反射率Ｒ_{４００－６８０ＡＶＥ}の少なくとも一方が１０％以下であり、８００～１０００ｎｍの光を透過する光学フィルタ。
１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における最小透過率Ｔ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}が９０％以上である請求項１に記載の光学フィルタ。
１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における最小透過率Ｔ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}が９０％以上である請求項２に記載の光学フィルタ。
８８０～９２０ｎｍの波長領域における最小透過率Ｔ_{８８０－９２０ＭＩＮ}が９０％以上である請求項３に記載の光学フィルタ。
前記誘電体多層膜の膜厚が２．０μｍ以下である、請求項１～６のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
前記波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ_６００が０．１２以上かつ１５３０～１５７０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{１５３０－１５７０ＭＩＮ}が０．０１以下となる膜、前記波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ_６００が０．１２以上かつ１３１０～１３５０ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{１３１０－１３５０ＭＩＮ}が０．０１以下となる膜、前記波長６００ｎｍにおける消衰係数ｋ_６００が０．１２以上かつ８００～１０００ｎｍの波長領域における最小消衰係数ｋ_{８００－１０００ＭＩＮ}が０．０１以下となる膜、のいずれかが、スピン密度が５．０Ｅ＋１０以上（個／（ｎｍ＊ｃｍ^２））であるシリコン膜である請求項１～７のいずれか１項に記載の光学フィルタ。