WO2006117979A1 - 赤外線カットフィルター - Google Patents

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WO2006117979A1
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infrared cut
cut filter
zinc oxide
transmittance
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Inventor
Tetsuya Yamamoto
Tetsuo Kozaki
Original Assignee
Tokai Kogaku Co., Ltd.
Kochi University Of Technology
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to an infrared cut filter that cuts infrared rays over a wide band.
  • Infrared cut filters for example, have been used for the purpose of preventing the temperature rise by cutting the heat ray region of the light source of the projector, or transmitting only visible light in combination with a digital camera or video CCD element. Has been used a lot.
  • Various types of infrared cut filters are provided. For example, there are an infrared cut filter in which a dielectric film is formed on a transparent substrate and an infrared cut filter using an infrared absorbing glass as a substrate.
  • an infrared cut filter in which a dielectric film is formed on infrared absorbing glass by combining these.
  • Patent Document 1 an infrared cut filter in which a dielectric film and an ITO film (tin-doped indium oxide film) are formed on a glass substrate has been proposed.
  • the infrared cut filter of Patent Document 1 is preferable because the narrowness of the cut region, which is a defect of the dielectric film, is improved by combining the dielectric film and the ITO film, and further, the above-mentioned problems associated with the infrared absorbing glass are solved.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-249914
  • indium which is the main component of the ITO film used in the infrared cut filter of Patent Document 1
  • indium which is the main component of the ITO film used in the infrared cut filter of Patent Document 1
  • is a very expensive rare metal which has led to high price of the filter and is stable.
  • an alternative was required.
  • the transmittance in visible light cannot be increased so much (in this Patent Document 1, about 80%), and further improvement in the transmittance has been demanded.
  • infrared rays can be cut, but the transmittance in the infrared region is relatively high (in this Patent Document 1, it is about 40% at the maximum). I got it.
  • an infrared cut filter that is inexpensive and can be set to have a high transmittance in the visible light region, and conversely a low transmittance in the infrared region, compared to an infrared cut filter that combines a dielectric film and an ITO film. It was.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is that the structure is simple and inexpensive, and the transmittance in the visible light region can be set higher than when an ITO film is used. It is to provide an infrared cut filter that can be set to have a low transmittance in the infrared region.
  • one or more zinc oxide films doped with at least one selected from aluminum, indium, boron, gallium and silicon force as a dopant, and a plurality of zinc oxide films are provided.
  • a plurality of dielectric films are stacked in the direction in which the light of the same substrate is incident on the substrate, and the film is formed so as to construct a multi-layer film structure of the same zinc oxide film and the same dielectric film.
  • the gist of the invention of claim 2 is that, in addition to the configuration of the invention of claim 1, the transmittance of light at a wavelength of lOOOnm or more and 2500 nm or less is set to 20% or less.
  • the gist of the invention of claim 3 is that, in addition to the configuration of the invention of claim 1 or 2, the average light transmittance in the visible light region is set to 85% or more.
  • the wavelength having a transmittance of 50% (hereinafter referred to as this wavelength) is in the range of 800 ⁇ 200 nm.
  • the average transmittance from 420 nm to (E50) nm is higher than 85%, and the transmittance from ( ⁇ +40) nm to 2500 nm is lower than 5%, indicating spectral transmittance. It is the gist that has been determined.
  • the plurality of dielectric films include TiO, TaO, ZrO, AlO, NbO, SiO, MgF Power
  • the gist of the film is a film body made of at least one inorganic compound selected from 2 2 5 2 2 3 2 5 2 2. Further, in the invention of claim 6, in addition to the structure of the invention of any of claims 1 to 5, the zinc oxide film alone has a light transmittance of 20% or less at a wavelength of lOO nm to 2500 nm. The gist of this is
  • the outermost layer film body is formed as the dielectric body in the film structure constructed in a multilayer.
  • the gist is that it is a membrane.
  • the innermost film body formed on the substrate in the film structure constructed in multiple layers Is the dielectric film.
  • the gist of the invention described in claim 9 is that the base is made of glass, and the dielectric film formed on the base is SiO.
  • the gist of the invention according to claim 10 is that, in addition to the structure of the invention according to any one of claims 1 to 9, the zinc oxide film is sandwiched between the dielectric films.
  • a film body formed on the substrate in the film structure constructed in a multilayer is described above.
  • the gist is that it is an acid-zinc film.
  • one sheet of the acid zinc film is added to the film structure constructed in multiple layers.
  • the film thickness of the zinc oxide film is 500 ⁇ !
  • the main point is to be ⁇ 1200nm.
  • a water repellent film is formed on the outermost film body in the film structure constructed in multiple layers. Shi This is the gist.
  • the gist of the invention described in claim 14 is that, in addition to the configuration of the invention described in any one of claims 1 to 13, the wavelength in the ultraviolet region is cut.
  • the zinc oxide film is formed by an ion plating method.
  • the zinc oxide film of the present invention is formed by doping at least one selected from the group consisting of aluminum, indium, boron, gallium and silicon as a dopant.
  • Zinc is preferred as a constituent material for infrared cut filters because it is stably supplied as a resource with lower raw material costs than indium.
  • Zinc oxide is a wide bandgap semiconductor and exhibits n-type conductivity before doping.
  • Candidate conditions for zinc oxide are basically candidates for Group 3 and Group 4, which are zinc (group 2) substitution elements, and Group 7, which is a substitution element for oxygen (group 6). The However, when forming a film by vapor deposition, the donor must satisfy the following conditions.
  • Vapor pressure is close to that of acid zinc as a host material
  • Aluminum, indium, boron, gallium and silicon are preferred as dopants that satisfy these conditions.
  • the zinc oxide film of the present invention is preferably formed by doping at least one selected from these as a donor. Also, at least one of these selected dopants is preferably gallium. As the doping concentration increases, the substitution rate of zinc atoms and dopants decreases, and the doping material begins to precipitate as oxides. This precipitation phenomenon causes unevenness in the inner surface of the substrate and affects the spectral characteristics. As the dopant, gallium has the least amount of precipitation. This is because of this. It is possible to select a dopant according to desired infrared cut characteristics and combine them to form an oxide-zinc film.
  • the dielectric film is a hydrophilic or non-hydrophilic inorganic compound, and it is necessary that the physical properties are not hindered by interdiffusion of constituent atoms generated at the interface joined with zinc oxide.
  • Titanium oxide Ta 2 O (tantalum pentoxide), ZrO (zircon oxide), Al 2 O 2 (aluminum oxide)
  • the plurality of dielectric films of the present invention are preferably constructed by laminating at least one inorganic compound selected from these seven types in the light transmitting direction. In addition, it is preferable that the two dielectric films are alternately stacked in the light transmitting direction.
  • the number of multilayer films composed of these dielectric films and zinc oxide films is not particularly limited.
  • a compound can be selected according to desired infrared cut characteristics and combined to form an insulator film and a zinc oxide film.
  • the zinc oxide film and the dielectric film are preferably formed by vapor deposition or sputtering, more preferably an acid zinc film, and more preferably by ion plating.
  • the ion plating method is a method in which evaporated particles are turned into plasma and converted into ions and excited particles, and kinetic energy is applied by an electric field to deposit them on a substrate. While the energy level of flying particles in mere vacuum deposition is small and almost neutral, the energy level of flying particles in the ion plating method is quite high. For this reason, the film formation structure by this vapor deposition method becomes denser than simple vacuum vapor deposition, and the influence on the transmittance in the infrared region is particularly large.
  • the zinc oxide film formed by ion plating tends to keep the light transmittance low especially at wavelengths longer than lOOOnm.
  • the zinc oxide film formed by the ion plating method has good adhesion and a dense film formation structure, which reduces the intrusion of other substances into the film and changes the physical properties over time. Therefore, the ion plating method is most suitable as a film forming method for zinc oxide films for infrared cut filters.
  • Such an infrared cut filter has a wavelength of lOOOnm or more and 2500nm or less. It is preferable that the light transmittance in the near infrared region is 20% or less, preferably about 0%. In addition, it is preferable that the average transmittance of light in the visible light region (near 400 nm to 700 nm) is 85% or more.
  • the light cut filter has a transmission band intended to transmit light of a predetermined wavelength and a cut band intended to cut light of a predetermined wavelength.
  • the optical characteristic is such that a pass band is arranged between the bands.
  • the transmittance changes dramatically in the passband, and it always passes the half-value wavelength at which the transmittance is 50% at a certain wavelength.
  • the half-value wavelength can be arbitrarily adjusted by the configuration of the zinc oxide film and the dielectric film. For example, it is preferable that the half-value wavelength is around 650 ⁇ 50 nm as one visibility correction filter for an image sensor used in a digital camera or the like.
  • the wavelength having a transmittance of 50% (hereinafter, this wavelength is assumed to be ⁇ ) is in the range of 800 ⁇ 200 nm, and the average transmittance from 420 nm to (E50) nm is 85%. It is preferable that the transmittance at a higher ( ⁇ + 40) nm to 2000 nm is set to show a spectral transmittance lower than 5%. ⁇ -50nm and ⁇ + 40 ⁇ are considered in consideration of the passband width. Further, it is preferable to cut the ultraviolet band simultaneously with the infrared rays.
  • the half-value wavelength of the visible light region of the zinc oxide film alone is set to 650 to 900 nm.
  • a zinc oxide film is mainly desired to cut a region having a longer wavelength than the visible light region, particularly a region having a wavelength of lOOOnm or more and 2500 ⁇ m or less, which is referred to as a near infrared region.
  • the average transmittance of light in the visible light region can be maintained at a high level.
  • the zinc oxide film and the dielectric film are formed in a multi-layered film structure in the direction in which light enters the substrate. If it can be constructed, the arrangement order and the number of arrangement of each film layer are not limited. The material of the substrate can be changed as appropriate.
  • D, S, and G When the dielectric film, zinc oxide film, and substrate are represented by D, S, and G, respectively, for example, DSG, DSDG, DSDG, DGS, DSGD, DSDGD, DSGSD, DSDGDSD A layer structure of the following arrangement is assumed (one or a plurality of different types of dielectric films can be arranged at the D position).
  • either a dielectric film or a zinc oxide film can be formed on the substrate.
  • 1S Especially when the substrate is made of glass, it is more preferable to use a SiO dielectric film.
  • Si as a positive element is common between the dielectric film and the substrate, and both have good adhesion, and even if mutual diffusion of Si elements occurs, there is little change in physical properties, especially optical and electrical properties are stable. Because.
  • the film thickness is 500 ⁇ ! ⁇ 1200 nm is preferable.
  • the film thickness is 500 ⁇ ! ⁇ 1200 nm.
  • the transmittance is suppressed to 20% or less in the long wavelength region, particularly the wavelength of lOOOnm or more and 2500nm or less, which is called the near infrared region.
  • the near infrared region it is necessary to make the film thickness larger than 500nm.
  • the thickness increases, cracks are likely to occur due to internal stress.
  • 800 ⁇ lOOnm is most preferable.
  • the zinc oxide film is sandwiched between the dielectric films in the film structure.
  • optical characteristics can be expressed with a total film thickness, which is advantageous in that cracks occur (however, a single film is more preferable. It is advantageous in terms of cost)
  • the outermost film body be the dielectric film.
  • the zinc oxide film has relatively low chemical resistance.
  • the dielectric film has high chemical resistance. Therefore, the outermost film body is preferably a dielectric film.
  • the final layer should be close to the refractive index of air in order to improve the transmittance of the filter. Therefore, when the refractive index of the dielectric film is closer to the refractive index of air than the zinc oxide film, the dielectric film is placed outside the zinc oxide film without the zinc oxide film being the outermost layer. It is preferable to do. In particular, it is preferable to use SiO as the outermost layer.
  • the water repellent film is, for example, a polycondensation of an organic key compound. By polycondensation, the film can be made thicker and denser, and it becomes easier to obtain a film with excellent adhesion to the substrate and high surface hardness and excellent dirt wiping property.
  • the water repellent film is formed by a known vapor deposition method or ion sputtering method.
  • the organic silicon compound before polycondensation has a silicon-containing functional group represented by —SiRyX3-y (where R is a monovalent organic group, X is a hydrolyzable group, and y is an integer from 0 to 2). It is a compound that has.
  • X for example, an alkoxy group such as OCH and OCHCH, and a key such as OCOCH
  • a fluorine-containing organic key compound is suitable. Fluorine-containing organic cage compounds are totally excellent in water and oil repellency, electrical insulation, release properties, solvent resistance, lubricity, heat resistance, and defoaming properties. In particular, a relatively large organic compound having a molecular weight of about 1,000 to 50,000 having a perfluoroalkyl group or a perfluoropolyether group in the molecule is excellent in antifouling property.
  • an infrared cut filter in addition to the above-described visibility correction filter for an image sensor, a heat shielding glass filter that cuts a long wavelength region including infrared rays and far infrared rays, an infrared sensor, a remote controller, etc. It can be applied to a filter for removing noise on the long wavelength side other than the wavelengths (880 nm, 940 nm).
  • the zinc oxide film 2 was formed on the first surface la of the transparent and flat glass substrate 1 (thickness 0.7 mm) by ion plating.
  • Oxidized zinc as membrane material On the other hand, a material added with 8.0% by weight of gallium was used, and an ion plating apparatus manufactured by Sumitomo Machine Industries Co., Ltd. was used to form a film thickness of about 500 nm.
  • the film formation conditions are as follows.
  • the second surface lb of the glass substrate 1 is similarly evaporated from the outermost layer by vacuum evaporation.
  • a dielectric film 3 composed of alternating multilayer films (7 layers) in which two kinds of oxides were alternately arranged in the order of 2 2 was formed.
  • Graph A of Table 1 shows the transmission spectral characteristics of the infrared cut filter constructed in this way. From this spectral characteristic, a very high transmittance of 93% on average was achieved in the visible light region (420 to 630 nm). Next, even in the near infrared region (680 ⁇ ! ⁇ ), A very low transmittance of 10% or less could be achieved.
  • Example 1 the transmission spectral characteristics of the acid-zinc film 2 alone are shown as graph B in Table 1.
  • the zinc oxide film 2 has a transmittance of about 16% at a wavelength in the vicinity of l lOOnm, and realizes a light transmittance of 20% or less at a wavelength of l lOOnm or more and 2500 nm or less.
  • specimen 1 was immersed in alkaline detergent (pHIO) for 1 minute, 2 minutes and 6 minutes respectively, taken out, washed with pure water and dried by spin drying, and compared with the transmission spectral characteristics before immersion. Verified. The results are shown in Table 2.
  • the water resistance is sufficient for both the zinc oxide film 2 and SiO.
  • the acid-zinc film 2 was low, so that it was preferable not to form the acid-zinc film 2 as the outermost layer as in Example 1.
  • the dielectric film 3 was formed outside the zinc oxide film 2 in the following examples.
  • a zinc oxide film 2 was formed on the first surface la of a transparent and flat glass substrate 1 (thickness 0.7 mm) by an ion plating method.
  • a film material a material with 8.0% by weight of gallium added to zinc oxide is used, and a film thickness of about 500 nm is formed using an ion plating device manufactured by Sumitomo Machine Industries Co., Ltd. I let you.
  • the film formation conditions are the same as in Example 1.
  • a dielectric film 3 consisting of an alternating multilayer film (7 layers) in which two kinds of oxides are alternately arranged in the order of SiO and TiO from the outermost layer by vacuum deposition is formed.
  • the second surface lb of the glass substrate 1 is a dielectric composed of an alternating multilayer film (41 layers) in which two kinds of oxides are alternately laminated in the order of SiO and TiO from the outermost layer by the same vacuum evaporation method.
  • a body film 3 was formed. That is, in Example 2, the film configuration of the dielectric film 3 is different from that in Example 1.
  • Graph C in Table 2 shows the transmission spectral characteristics of the infrared cut filter constructed in this way.
  • Example 2 the transmission spectral characteristics of the acid-zinc film 2 alone are shown as graph D in Table 2.
  • the zinc oxide film 2 has a transmittance of about 16% above the wavelength near l lOOnm, and realizes a light transmittance of 20% or less at wavelengths between l lOOnm and 2500 nm.
  • a dielectric film 3 made of SiO is formed on the first surface la of a transparent and flat glass substrate 1 (thickness 0.7 mm) by vacuum evaporation, and the dielectric film 3 On the top
  • a zinc oxide film 2 was formed by a rating method. On the zinc oxide film 2, SiO, TiO
  • a dielectric film 3 composed of alternating multilayer films (41 layers) in which two kinds of oxides were alternately stacked in the order of 2 2 was formed.
  • the film deposition conditions for the ion plating method are the same as in Example 1. However, in Example 3, the thickness of the zinc oxide film 2 was about 800 nm.
  • the second surface lb of the glass substrate 1 is similarly evaporated from the outermost layer by vacuum evaporation.
  • Dielectric material consisting of alternating multilayer films (7 layers) in which two kinds of oxides are alternately stacked in the order of 2
  • the transmission spectral characteristics of the infrared cut filter constructed in this way are shown as graph E in Table 3. From this spectral characteristic, an average of 92 in the visible light region (near 420 nm to 650 nm) A very high transmittance of% could be achieved. Next, the long wavelength side of the near infrared region
  • Example 3 the transmission spectral characteristic of the acid-zinc film 2 alone is shown as graph F in Table 3.
  • the zinc oxide film 2 has a transmittance of about 6% above the wavelength near l lOOnm, and realizes a light transmittance of 20% or less at wavelengths between l lOOnm and 2500 nm.
  • a dielectric film 3 made of SiO is formed on the first surface la of a transparent and flat glass substrate 1 (thickness 0.7 mm) by vacuum evaporation, and the dielectric film 3 On the top
  • a zinc oxide film 2 was formed by a rating method. On the zinc oxide film 2, SiO, TiO
  • a dielectric film 3 composed of alternating multilayer films (41 layers) in which two kinds of oxides were alternately stacked in the order of 2 2 was formed.
  • the film deposition conditions for the ion plating method are the same as in Example 1.
  • the thickness of the zinc oxide film 2 was about 500 nm.
  • the second surface lb of the glass substrate 1 is similarly evaporated from the outermost layer by vacuum evaporation.
  • Dielectric material consisting of alternating multilayer films (7 layers) in which two kinds of oxides are alternately stacked in the order of 2 Film 3 was deposited.
  • Example 4 the transmission spectral characteristic of the acid-zinc film 2 alone is shown as graph H in Table 4.
  • the zinc oxide film 2 has a transmittance of about 6% above the wavelength near l lOOnm, and realizes a light transmittance of 20% or less at wavelengths between l lOOnm and 2500 nm.
  • a zinc oxide film 2 is formed by a plating method.
  • Example 5 the entire outermost layer (the 49th layer) was made of SiO. Oxidized zinc film 2 and alternating multilayer film of SiO Is 19 layers in Example 5.
  • the deposition conditions for the ion plating method are the same as in Example 1. In Example 5, the total thickness of the acid zinc film 2 was about 1150 nm.
  • the second surface lb of the glass substrate 1 is similarly evaporated from the outermost layer by vacuum evaporation.
  • Dielectric material consisting of alternating multi-layered films (7 layers) in which two types of acidified substances are alternately stacked in the order of 2
  • Example 5 Film 3 was deposited.
  • the outermost SiO layer is composed of fluorine-containing organic compound.
  • a water repellent film 4 made of a material was formed.
  • the transmission spectral characteristics of the infrared cut filter constructed in this way are shown as graph I in Table 5. This spectral characteristic power was also able to achieve a very high transmittance of 91% on average in the visible light region (near 420 nm to 630 nm). Next, the long wavelength side of the near infrared region
  • Example 5 the transmission spectral characteristics of the acid-zinc film 2 alone are shown as graph J in Table 4.
  • the zinc oxide film 2 has a transmittance of about 2% above the wavelength around l lOOnm and realizes a light transmittance of less than 20% at wavelengths between l lOOnm and 2500 nm.
  • FIG. 1 Images of infrared cut filters of Examples 1 and 2 in the present invention.
  • FIG. 2 Image diagrams of infrared cut filters of Examples 3 to 6 in the same manner.
  • FIG. 3 is an image diagram of an infrared cut filter of Example 7 in the same manner.

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Abstract

【課題】構造が簡単で安価であるとともに、ＩＴＯ膜を使用した場合に比べて可視光領域における透過率は高く設定でき、赤外線領域における透過率は低く設定できるような赤外線カットフィルターを提供すること。 【解決手段】少なくともガリウムをドーパントとしてドーピングした酸化亜鉛膜２を透明なガラス基板１の第１の面１ａにイオンプレーティング法によって成膜させる。この酸化亜鉛膜２の表面に真空蒸着法により酸化チタンと酸化ケイ素の交互多層膜から構成される誘電体膜４を成膜させる。ガラス基板１の第２の面１ｂにも同様の条件で誘電体膜４を成膜させる。このような構成とすることで簡単な構成で安価にもかかわらず性能のよい赤外線カットフィルターを提供することが可能となる。

Description

明 細 書
赤外線カットフィルター
技術分野
[0001] 本発明は広帯域にわたって赤外線をカットする赤外線カットフィルターに関するも のである。
背景技術
[0002] 赤外線カットフィルタ一は、例えばプロジェクターの光源の熱線領域をカットして温 度上昇を防止したり、デジタルカメラやビデオの CCD素子と併用して可視光だけを 透過させたりする目的で従来から多用されている。このような赤外線カットフィルター として種々の構成のものが提供されている。例えば、透明な基板上に誘電体膜を成 膜した赤外線カットフィルターや赤外線吸収ガラスを基板として使用する赤外線カット フィルターがある。また、これらを組み合わせ赤外線吸収ガラスに誘電体膜を成膜し た赤外線カットフィルターがある。
これら従来の赤外線カットフィルタ一は十分な赤外線カット能を発揮させるためには いずれもコストの点で欠点がある。また、赤外線吸収ガラスを用いる場合ではガラスが 赤外線吸収に伴って高熱化するおそれがあり、割れが生じたり誘電体膜を一緒に使 用する場合ではその誘電体膜の損傷が生じるおそれがある。
そのため、特許文献 1に示すように誘電体膜と ITO膜 (錫ドープ酸化インジウム膜） とをガラス基板に成膜した赤外線カットフィルターが提案されて ヽる。特許文献 1の赤 外線カットフィルターでは誘電体膜と ITO膜を組み合わせることによって誘電体膜の 欠点であるカット領域の狭さを改善し、更に赤外線吸収ガラス伴う上記問題が解消さ れることとなり好ましい。
特許文献 1：特開平 8 - 249914号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] しかし、特許文献 1の赤外線カットフィルターに使用される ITO膜の主成分であるィ ンジゥムは極めて高価な稀少金属であり、フィルターの高価格ィ匕を招来し、安定した 供給の点でもこれに替わるものが求められていた。また、 ITO膜を誘電体膜と組み合 わせる場合では可視光における透過率をそれほど上げることができず (この特許文 献 1では 80%程度）、透過率のさらなる向上が求められていた。更に、 ITO膜を誘電 体膜と組み合わせる場合では赤外線をカットできるものの、赤外線領域における透過 率が比較的高く（この特許文献 1では最大で 40%程度透過)十分な赤外線カット能 が発揮できな力つた。
そのため、誘電体膜と ITO膜を組み合わせた赤外線カットフィルターと比べて安価 で可視光領域における透過率を高く設定でき、逆に赤外線領域における透過率を低 く設定できるような赤外線カットフィルターが求められていた。
本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、その目的は、構造が簡 単で安価であるとともに、 ITO膜を使用した場合に比べて可視光領域における透過 率は高く設定でき、赤外線領域における透過率は低く設定できるような赤外線カット フィルターを提供することである。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するために、請求項 1に記載の発明では、アルミニウム、インジウム 、ホウ素、ガリウム及びシリコン力 選ばれる少なくとも 1種をドーパントとしてドーピン グした一枚又は複数枚の酸化亜鉛膜と、複数枚の誘電体膜とを基体に対して同基 体の光の入射する方向において積層し、同酸化亜鉛膜と同誘電体膜とによる複層の 膜構造を構築するように成膜したことをその要旨とする。
また、請求項 2に記載の発明では請求項 1に記載の発明の構成に加え、 lOOOnm 以上かつ 2500nm以下の波長における光の透過率を 20%以下に設定したことをそ の要旨とする。
また、請求項 3に記載の発明では請求項 1又は 2に記載の発明の構成に加え、可 視光領域における光の平均透過率を 85%以上に設定したことをその要旨とする。 また、請求項 4に記載の発明では請求項 1〜3のいずれかに記載の発明の構成に 加え、透過率 50%を有する波長（以下、この波長をえとする）が、 800± 200nmの 範囲内にあって、 420nm〜（え 50) nmにおける平均透過率が 85%よりも高ぐ ( λ +40) nm〜2500nmにおける透過率が 5%よりも低 、分光透過率を示すように設 定したことをその要旨とする。
また、請求項 5に記載の発明では請求項 1〜4のいずれかに記載の発明の構成に 加え、複数の前記誘電体膜は TiO、 Ta O、 ZrO、 Al O、 Nb O、 SiO、 MgF力
2 2 5 2 2 3 2 5 2 2 ら選ばれる少なくとも 1種の無機化合物からなる膜体であることをその要旨とする。 また、請求項 6に記載の発明では請求項 1〜5のいずれかに記載の発明の構成に 加え、前記酸化亜鉛膜単独の l lOOnm以上かつ 2500nm以下の波長における光の 透過率を 20%以下に設定したことをその要旨とする。
また、請求項 7に記載の発明では請求項 1〜6のいずれかに記載の発明の構成に 加え、複層に構築された前記膜構造にお!、て最外層の膜体を前記誘電体膜としたこ とをその要旨とする。
また、請求項 8に記載の発明では請求項 1〜7のいずれかに記載の発明の構成に 加え、複層に構築された前記膜構造において前記基体上に成膜される最内層の膜 体を前記誘電体膜としたことをその要旨とする。
また、請求項 9に記載の発明では請求項 8に記載の発明の構成に加え、前記基体 はガラス製であり、同基体上に成膜される誘電体膜は SiOであることをその要旨とす
2
る。
また、請求項 10に記載の発明では請求項 1〜9のいずれかに記載の発明の構成 に加え、前記酸ィ匕亜鉛膜は前記誘電体膜によって挟持されていることをその要旨と する。
また、請求項 11に記載の発明では請求項 1〜10のいずれかに記載の発明の構成 に加え、複層に構築された前記膜構造において前記基体上に成膜される膜体を前 記酸ィ匕亜鉛膜としたことをその要旨とする。
また、請求項 12に記載の発明では請求項 1〜11のいずれかに記載の発明の構成 に加え、複層に構築された前記膜構造にお!、て前記酸ィ匕亜鉛膜を一枚の膜体のみ で成膜する場合には同酸ィ匕亜鉛膜の膜厚を 500ηπ！〜 1200nmとすることをその要 旨とする。
また、請求項 13に記載の発明では請求項 1〜12のいずれかに記載の発明の構成 に加え、複層に構築された前記膜構造において最外層の膜体上に撥水膜を成膜し たことをその要旨とする。
また、請求項 14に記載の発明では請求項 1〜13のいずれかに記載の発明の構成 に加え、紫外線領域の波長をカットするようにしたことをその要旨とする。
また、請求項 15に記載の発明では請求項 1〜14のいずれかに記載の発明の構成 に加え、前記酸ィ匕亜鉛膜はイオンプレーティング法によって成膜されて 、ることをそ の要旨とする。
ここに本発明の酸ィ匕亜鉛膜はアルミニウム、インジウム、ホウ素、ガリウム及びシリコ ンカも選ばれる少なくとも 1種をドーパントとしてドーピングして成膜される。亜鉛はィ ンジゥムに比べて原料コストが低ぐ資源として安定的に供給されるため赤外線カット フィルターの構成素材として好まし 、。酸ィ匕亜鉛はワイドバンドギャップ半導体であり 、ドーピング前においては n型伝導性を示す。酸ィ匕亜鉛に対するドナー条件としては 、基本的に亜鉛 (第 2属)置換元素である第 3属及び第 4属と、酸素 (第 6属)の置換 元素である第 7属が候補とされる。但し、蒸着により成膜する場合にはドナーは次の 条件を満たす必要がある。
(1)ホストマテリアルとしての酸ィ匕亜鉛への溶解度が高いこと
(2)蒸気圧がホストマテリアルとしての酸ィ匕亜鉛に近 ヽこと
更に、亜鉛の電子配置を考慮すると、
(3)第 1イオン化エネルギーが高いこと
(4)膜中での安定性が高 、こと
が条件として必要である。また、一般的に
(5)低コストであること
も重要な条件である。これらの諸条件を満たすドーパントとしてアルミニウム、インジ ゥム、ホウ素、ガリウム及びシリコンが好ましい。本発明の酸ィ匕亜鉛膜ではこれらから 選択された少なくとも 1種をドナーとしてドーピングして成膜されることが好ましい。ま た、これら選択されたドーパントのうち少なくとも 1種はガリウムであることが好ましい。 ドーピング濃度が上がると亜鉛原子とドーパントとの置換率が下がり、ドーピング材が 酸ィ匕物として析出するようになってくる。この析出現象は基体内における内面ムラを 生じ分光特性に影響を与える。上記ドーパントとしてガリウムはこの析出量が最も少な いためである。所望の赤外線カット特性に応じてドーパントを選択し、組み合わせて 酸ィ匕亜鉛膜を構成することが可能である。
[0007] 誘電体膜は親水性或いは非親水性の無機化合物であって、酸化亜鉛と接合され た界面において発生する構成原子の相互拡散によって物性に支障が生じないもの である必要がある。酸ィ匕亜鉛については 3又は 4族元素が好ましぐ例えば TiO (二
2 酸化チタン）、 Ta O (五酸化タンタル）、 ZrO (酸化ジルコン）、 Al O (酸化アルミ二
2 5 2 2 3
ゥム）、 Nb O (五酸ィ匕ニオブ）、 SiO (酸ィ匕ケィ素）等の酸ィ匕物あるいは MgF (フッ
2 5 2 2 ィ匕マグネシウム)等が挙げられる。本発明の複数の誘電体膜ではこれら 7種から選ば れる少なくとも 1種の無機化合物の光の透過する方向に積層して構成することが好ま しい。また、 2種の誘電体膜ならば光の透過する方向に交互に積層して構成すること が好ましい。
これら誘電体膜及び酸化亜鉛膜によって構成される多層膜の膜数は特に限定され るものではない。所望の赤外線カット特性に応じて化合物を選択し、組み合わせて誘 電体膜及び酸化亜鉛膜を構成することが可能である。
[0008] 酸化亜鉛膜及び誘電体膜は蒸着法やスパッタリングで成膜することが好ましぐ更 に酸ィ匕亜鉛膜にっ 、てはイオンプレーティング法で成膜することがより好ま 、。ィォ ンプレーティング法は蒸発粒子をプラズマ化してイオンや励起粒子に変化させ、電界 により運動エネルギーを付加して基板に蒸着させる方法である。単なる真空蒸着に おける飛来粒子のエネルギーレベルが小さくほとんど中性粒子が大半であるのに対 しイオンプレーティング法における飛来粒子のエネルギーレベルはかなり高 、。その ため、この蒸着方法での成膜構造は単なる真空蒸着に比べて緻密なものとなり、赤 外線領域における透過率に与える影響が特に大きい。つまり、イオンプレーティング 法によって成膜された酸ィ匕亜鉛膜では特に lOOOnm以上の波長における光の透過 率を低く抑える傾向が強い。また、イオンプレーティング法で成膜した酸ィ匕亜鉛膜は 付着性がよぐ成膜構造が緻密になることから他の物質の膜内への浸入も少なくなり 物性の経時的な変化が非常に小さくなる傾向となることから赤外線カットフィルター用 の酸ィ匕亜鉛膜の成膜手段としてイオンプレーティング法は最適である。
[0009] このような赤外線カットフィルタ一は lOOOnm以上かつ 2500nm以下の波長、つま り近赤外線領域における光の透過率を 20%以下に、好ましくはほぼ 0%とすることが 好ましい。また可視光領域 (400nm付近〜 700nm付近）における光の平均透過率 を 85%以上とすることが好まし 、。
また、光線カットフィルタ一は所定の波長の光の波長を透過させることを目的とする 透過帯域と所定の波長の光をカットすることを目的とするカット帯域を有しており、そ れらの帯域間には通過帯域が配置されるような光学特性を示すものである。ここに、 通過帯域では透過率が劇的に変化することとなり、必ずある波長にお 、て透過率が 50%となる半値波長を通過することとなる。半値波長をどこに設定するかは求める光 線カットフィルターによって異なる。上記酸化亜鉛膜及び誘電体膜の構成によって任 意に半値波長を調整することが可能である。例えば、デジタルカメラ等に使用される 撮像素子用視感度補正フィルタ一としては半値波長は 650± 50nm付近であること が好ましい。
本発明の赤外線カットフィルターでは透過率 50%を有する波長（以下、この波長を λとする）力 800± 200nmの範囲内にあって、 420nm〜（え一 50) nmにおける 平均透過率が 85%よりも高ぐ（λ +40) nm〜2000nmにおける透過率が 5%よりも 低い分光透過率を示すように設定することが好ましい。 λ— 50nm、 λ +40ηπιとし たのは通過帯域の幅を考慮したものである。また、赤外線と同時に紫外線帯域もカツ トすることが好ましい。
[0010] 更に、本発明の赤外線カットフィルターでは酸ィ匕亜鉛膜単独の可視光領域の半値 波長が 650〜900nmに設定されることが好ま ヽ。酸化亜鉛膜は主として可視光領 域よりも波長の長い領域、特に近赤外線領域と言われる lOOOnm以上かつ 2500η m以下の波長の領域をカットすることが望まれているが、このように酸ィ匕亜鉛膜単独 で可視光領域に近い波長領域〜可視光領域との境界に半値波長を設定することに よって赤外線カットフィルター全体として誘電体膜の可視領域での成膜条件の向上 に寄与する。具体的には誘電体膜の積層膜数を少なくしても可視光領域の光の平 均透過率を高レベルで維持することが可能となる。酸化亜鉛膜単独の可視光領域の 半値波長と誘電体膜の積層枚数は相関関係を示す。
[0011] 酸化亜鉛膜及び誘電体膜は基体に対し光の入射する方向にお!ヽて複層の膜構造 を構築できれば配置順序や各膜層の配置枚数は限定されるものではな 、。基体の 材質は適宜変更可能である。
誘電体膜、酸化亜鉛膜、基体をそれぞれ D, S, Gで表した場合、光が入射する方 向力らの配置順序として、例えば DSG、 DSDG、 DSDG、 DGS、 DSGD、 DSDGD 、 DSGSD、 DSDGDSD等の配列の層構造が想定される（D位置には一枚又は複 数枚数の種類の異なる誘電体膜を配置することが可能である)。
基本的には基体上に成膜されるのは誘電体膜でも酸ィ匕亜鉛膜でもどちらでもよい 1S 特に基体がガラス製である場合には SiOの誘電体膜を使用することがより好まし
2
V、。陽元素としての Siが誘電体膜と基体とで共通するため両者の密着性がよく Si元 素の同士の相互拡散が生じても物性の変化が少なぐ特に光学的及び電気的物性 が安定するからである。
[0012] 複層に構築された上記膜構造にお!、て酸化亜鉛膜を一枚の膜体のみで成膜する 場合にはその膜厚を 500ηπ！〜 1200nmとすることが好ましい。長波長領域、特に近 赤外線領域と言われる lOOOnm以上かつ 2500nm以下の波長を透過率を 20%以 下に抑制するためには膜厚を 500nmよりも厚くする必要がある。しかし、厚みがます と内部応力によってクラックが生じやすくなる。近赤外線領域における透過率を 0%と し、なおかつ応力を考慮した妥当な膜厚としては 800± lOOnmが最も好ましい。 酸化亜鉛膜への荷重の軽減 (つまり内部応力の軽減)のために酸ィ匕亜鉛膜は膜構 造において誘電体膜に挟持されていることが好ましい。また、酸化亜鉛膜を複数枚 数で構成する場合にはトータルの膜厚で光学特性を発現させることができるためクラ ックが生じに《なる点で有利である（但し、単一膜のほうがコスト面では有利である）
[0013] 複層に構築された上記膜構造において最外層の膜体を前記誘電体膜とすることが 好ましい。酸ィ匕亜鉛膜は比較的耐薬品性が低いためである。一方、誘電体膜は耐薬 品性が高い。そのため最外層の膜体を誘電体膜とすることが好ましい。更に、透明な 基体の場合ではフィルターの透過率を向上させるためには最終層は空気の屈折率 に近いほうがよい。そのため、誘電体膜の屈折率が酸化亜鉛膜よりも空気の屈折率 に近い場合には酸化亜鉛膜を最外層とせず誘電体膜を酸化亜鉛膜の外方に配置 することが好ましい。特に SiOを最外層とすることが好ましい。
2
更に、最外層の膜体上に撥水膜を成膜することが好ましい。撥水膜は、例えば有 機ケィ素化合物を重縮合させたものである。重縮合によって、被膜の厚膜化、緻密化 が可能となり、基材との密着性および表面硬度が高ぐ汚れの拭き取り性に優れた被 膜が得られやすくなる。撥水膜は公知の蒸着法やイオンスパッタリング法等により形 成される。
重縮合前の有機ケィ素化合物は、—SiRyX3-y(Rは 1価の有機基、 Xは加水分解 可能な基、 yは 0から 2までの整数)で表される含ケィ素官能基を有する化合物である 。ここに Xとしては、例えば OCH、 OCH CH等のアルコキシ基、 OCOCH等のァ
3 2 3 3 シロキシ基、 ON = CRaRb等のケトォキシム基、 Cl、 Br等のハロゲン基、 NRcRd等の アミノ基 (Ra、 Rb、 Rc、 Rdはそれぞれ一価の有機基を表す)などの基が挙げられる。 このような有機ケィ素化合物として含フッ素有機ケィ素化合物が好適である。含フッ 素有機ケィ素化合物は撥水撥油性、電気絶縁性、離型性、耐溶剤性、潤滑性、耐熱 性、消泡性にトータル的に優れている。特に、分子内にパーフルォロアルキル基ある いはパーフルォロポリエーテル基を持つ分子量 1000〜50000程度の比較的大きな 有機ケィ素化合物は防汚性に優れる。
[0014] このような赤外線カットフィルタ一として上記撮像素子用視感度補正フィルターの他 、赤外線、遠赤外線を含み長波長領域をカットする遮熱用ガラスフィルター、赤外線 センサーやリモコン等にぉ 、て所定の波長（880nm、 940nm)以外の長波長側ノィ ズを除去するためのフィルタ一等に応用することが考えられる。
発明の効果
[0015] 上記各請求項に記載の発明によれば、簡単な構成で安価にも力かわらず性能のよ い赤外線カットフィルターを提供することが可能となる。
実施例
[0016] (実施例 1)
(製造方法）
図 1に示すように、透明かつ平板なガラス基板 1 (厚さ 0. 7mm)の第 1の面 laにィ オンプレーティング法によって酸ィ匕亜鉛膜 2を成膜させた。膜材料として酸ィ匕亜鉛に 対してガリウムを 8. 0重量％を添加したものを使用し、住友機械工業 (株)製のイオン プレーティング装置を使用して膜厚を約 500nmを形成させた。成膜条件は次の通り である。
•基板温度 200度 C
'酸素ガス流量 5sccm
'燕着速度 3nmz sec
•成膜中の真空度は約 4〜9 X 10"4torr
•放電電流： 100A
[0017] この酸ィ匕亜鉛膜 2の表面に真空蒸着法により最外層から SiO、 TiOの順に 2種類
2 2
の酸ィ匕物を交互に配置させた交互多層膜 (41層）からなる誘電体膜 3を成膜させた。 また、ガラス基板 1の第 2の面 lbには同じく真空蒸着法により最外層から SiO、 TiO
2 2 の順に 2種類の酸ィ匕物を交互に積層配置させた交互多層膜 (7層）からなる誘電体膜 3を成膜させた。
このようにして構成された赤外線カットフィルターの透過分光特性を表 1のグラフ A に示す。この分光特性から可視光領域 (420〜630nm)では平均 93%の非常に高 い透過率を達成させることができた。次に、近赤外線領域の（680ηπ！〜）でも透過率 10%以下の非常に低い透過率を達成させることができた。
また、紫外線領域でも（〜く 400nm)非常に低い透過率を達成させることができた 。本実施例 1の赤外線カットフィルターでは半値波長 (T= 50%)を 650nmに設定し た。
また、本実施例 1では酸ィ匕亜鉛膜 2単独の透過分光特性を表 1のグラフ Bとして示 す。酸ィ匕亜鉛膜 2は l lOOnm付近の波長において透過率が約 16%に設定されてお り、なおかつ l lOOnm以上かつ 2500nm以下の波長における光の透過率 20%以下 を実現している。
[0018] [表 1] 実施例 1
Figure imgf000012_0001
波長 (nm)
[0019] また、本実施例 1に使用した酸ィ匕亜鉛膜 2及び SiOにつ ヽて併せてその耐ァルカ
2
リ性と耐水性を検証した。
まず、酸化亜鉛膜 2及び SiOがそれぞれ最外層として露出した試料 1及び試料 2に
2
ついてそれぞれ純水に 15分間浸漬し、取り出してスピン乾燥にて乾燥させたものの 透過分光特性を検証したが、 V、ずれも浸漬前と透過分光特性に変化はなカゝつた。 一方、試料 1についてアルカリ洗剤 (pHIO)にそれぞれ 1分間、 2分間及び 6分間 浸漬し、取り出して純水で洗浄後スピン乾燥にて乾燥させたものの透過分光特性を 浸漬前の透過分光特性と比較検証した。その結果を表 2に示す。
表 2によれば 1分間浸潰した場合 (グラフ a)と 2分間浸潰した場合 (グラフ b)及び 6 分間浸潰した場合 (グラフ c) mヽずれも浸漬前の透過分光特性 (グラフ d)と比較して 特性が明らかに変化し、特に近赤外線領域でのカット能がの低下が確認された。特 性変化は浸漬時間が長いほうが大きい傾向となる。
[0020] [表 2]
Figure imgf000013_0001
350 450 550 650 750 850 950 1050 1 150 1250」 350 1450 1550 1650 1750 850 1950
波長 (nm)
[0021] 一方、試料 2についても試料 1と同様の操作で透過分光特性を検証したが、表 3〖こ 示すように、浸漬前の透過分光特性と特に変化はな力つた。
この結果、耐水性については酸ィ匕亜鉛膜 2及び SiOともに十分である力 耐ァルカ
2
リ性にっ 、ては酸ィ匕亜鉛膜 2は低 、ため、実施例 1のように最外層には酸ィ匕亜鉛膜 2 を成膜しな 、ほうが好ま 、ことが確認できた。この結果を受けて以下の実施例も酸 化亜鉛膜 2よりも外方に誘電体膜 3を成膜させた。
[0022] [表 3]
Figure imgf000014_0001
o
350 450 550 650 750 850 950 (050 ( 150 1250 1360 1450 550 1650 1750 1850 1950 波長 (nm) (実施例 2)
実施例 1と同様に図 1に示すように、透明かつ平板なガラス基板 1 (厚さ 0. 7mm)の 第 1の面 laにイオンプレーティング法によって酸ィ匕亜鉛膜 2を成膜させた。膜材料と して酸ィ匕亜鉛に対してガリウムを 8. 0重量％を添加したものを使用し、住友機械工業 (株)製のイオンプレーティング装置を使用して膜厚を約 500nmを形成させた。成膜 条件は実施例 1と同じである。
この酸ィ匕亜鉛膜 2の表面に真空蒸着法により最外層から SiO、 TiOの順に 2種類 の酸ィ匕物を交互に配置させた交互多層膜 (7層）からなる誘電体膜 3を成膜させた。 また、ガラス基板 1の第 2の面 lbには同じく真空蒸着法により最外層から SiO、 TiO の順に 2種類の酸ィ匕物を交互に積層配置させた交互多層膜 (41層）からなる誘電体 膜 3を成膜させた。つまり、実施例 2では誘電体膜 3の膜構成が実施例 1とは異なる。 このようにして構成された赤外線カットフィルターの透過分光特性を表 2のグラフ C に示す。この分光特性から可視光領域 (420〜630nm)では平均 92%の非常に高 い透過率を達成させることができた。次に、近赤外線領域の長波長側（680ηπ！〜）で も透過率 5%以下の非常に低い透過率を達成させることができた。
また、紫外線領域でも（〜く 400nm)低い非常に低い透過率を達成させることがで きた。本実施例 2の赤外線カットフィルターでは半値波長 (T= 50%)を 650nmに設 疋レ 7こ。
また、本実施例 2では酸ィ匕亜鉛膜 2単独の透過分光特性を表 2のグラフ Dとして示 す。酸ィ匕亜鉛膜 2は l lOOnm付近の波長以上において透過率が約 16%に設定され ており、なおかつ l lOOnm以上かつ 2500nm以下の波長における光の透過率 20% 以下を実現している。
[0024] [表 4]
実施例 2
Figure imgf000015_0002
Figure imgf000015_0001
[0025] (実施例 3)
図 2に示- うに、透明かつ平板なガラス基板 1 (厚さ 0. 7mm)の第 1の面 laに真 空蒸着法によって SiOからなる誘電体膜 3を成膜させ、同誘電体膜 3の上にイオンプ
2
レーティング法によって酸ィ匕亜鉛膜 2を成膜させた。酸ィ匕亜鉛膜 2の上に SiO、 TiO
2 2 の順に 2種類の酸ィ匕物を交互に積層配置させた交互多層膜 (41層）からなる誘電体 膜 3を成膜させた。イオンプレーティング法の成膜条件は実施例 1と同じである。但し 、実施例 3では酸ィ匕亜鉛膜 2の膜厚を約 800nmとした。
また、ガラス基板 1の第 2の面 lbには同じく真空蒸着法により最外層から SiO、 TiO
2 の順に 2種類の酸ィ匕物を交互に積層配置させた交互多層膜 (7層）からなる誘電体
2
膜 3を成膜させた。
このようにして構成された赤外線カットフィルターの透過分光特性を表 3のグラフ Eと して示す。この分光特性から可視光領域 (420nm付近〜 650nm付近）では平均 92 %の非常に高い透過率を達成させることができた。次に、近赤外線領域の長波長側
(680ηπ！〜）でも透過率 3%以下の非常に低い透過率を達成させることができた。 また、紫外線領域でも（〜く 400nm)低い非常に低い透過率を達成させることがで きた。本実施例 3の赤外線カットフィルターでは半値波長 (T= 50%)を 650nmに設 し 7こ。
また、本実施例 3では酸ィ匕亜鉛膜 2単独の透過分光特性を表 3のグラフ Fとして示 す。酸ィ匕亜鉛膜 2は l lOOnm付近の波長以上において透過率が約 6%に設定され ており、なおかつ l lOOnm以上かつ 2500nm以下の波長における光の透過率 20% 以下を実現している。
[0026] [表 5]
実施例 3
Figure imgf000016_0001
波長 (nm)
[0027] (実施例 4)
図 2に示すように、透明かつ平板なガラス基板 1 (厚さ 0. 7mm)の第 1の面 laに真 空蒸着法によって SiOからなる誘電体膜 3を成膜させ、同誘電体膜 3の上にイオンプ
2
レーティング法によって酸ィ匕亜鉛膜 2を成膜させた。酸ィ匕亜鉛膜 2の上に SiO、 TiO
2 2 の順に 2種類の酸ィ匕物を交互に積層配置させた交互多層膜 (41層）からなる誘電体 膜 3を成膜させた。イオンプレーティング法の成膜条件は実施例 1と同じである。実施 例 4では酸ィ匕亜鉛膜 2の膜厚を約 500nmとした。
また、ガラス基板 1の第 2の面 lbには同じく真空蒸着法により最外層から SiO、 TiO
2 の順に 2種類の酸ィ匕物を交互に積層配置させた交互多層膜 (7層）からなる誘電体 膜 3を成膜させた。
このようにして構成された赤外線カットフィルターの透過分光特性を表 4のグラフ Gと して示す。この分光特性から可視光領域 (420nm付近〜 730nm付近）では平均 89 %の非常に高い透過率を達成させることができた。次に、近赤外線領域の長波長側 (780ηπ！〜）でも透過率 3%以下の非常に低い透過率を達成させることができた。 また、紫外線領域でも（〜く 400nm)低い非常に低い透過率を達成させることがで きた。本実施例 4の赤外線カットフィルターでは半値波長 (T= 50%)を 750nmに設 疋した。
また、本実施例 4では酸ィ匕亜鉛膜 2単独の透過分光特性を表 4のグラフ Hとして示 す。酸ィ匕亜鉛膜 2は l lOOnm付近の波長以上において透過率が約 6%に設定され ており、なおかつ l lOOnm以上かつ 2500nm以下の波長における光の透過率 20% 以下を実現している。
[0028] [表 6]
実施例 4
Figure imgf000017_0001
長 (nm.
[0029] (実施例 5)
図 3に示すように、透明かつ平板なガラス基板 1 (厚さ 0. 7mm)の第 1の面 laに真 空蒸着法によって SiO、 TiOの順に 2種類の酸ィ匕物を交互に積層配置させた交互
2 2
多層膜 (31層）からなる誘電体膜 3を成膜させた。そして最外層の SiOの上にイオン
2
プレーティング法によって酸ィ匕亜鉛膜 2を成膜させ、以後交互に酸化亜鉛膜 2と SiO
2 を成膜し、全体の最外層（49層目）を SiOとした。酸ィ匕亜鉛膜 2と SiOの交互多層膜 は本実施例 5では 19層とした。イオンプレーティング法の成膜条件は実施例 1と同じ である。実施例 5では酸ィ匕亜鉛膜 2のトータルの膜厚を約 1150nmとした。
また、ガラス基板 1の第 2の面 lbには同じく真空蒸着法により最外層から SiO、 TiO
2 の順に 2種類の酸ィヒ物を交互に積層配置させた交互多層膜 (7層）からなる誘電体
2
膜 3を成膜させた。また、実施例 5では最外層となる SiOに含フッ素有機ケィ素化合
2
物からなる撥水膜 4を成膜させた。
このようにして構成された赤外線カットフィルターの透過分光特性を表 5のグラフ Iと して示す。この分光特性力も可視光領域 (420nm付近〜 630nm付近)では平均 91 %の非常に高い透過率を達成させることができた。次に、近赤外線領域の長波長側
(680ηπ！〜）では透過率ほぼ 0%以下の非常に低い透過率を達成させることができ た。
本実施例 5の赤外線カットフィルターでは半値波長 (Τ= 50%)を 650nmに設定し た。
また、本実施例 5では酸ィ匕亜鉛膜 2単独の透過分光特性を表 4のグラフ Jとして示す 。酸ィ匕亜鉛膜 2は l lOOnm付近の波長以上において透過率が約 2%に設定されて おり、なおかつ l lOOnm以上かつ 2500nm以下の波長における光の透過率 20%以 下を実現している。
[表 7]
実 iSt例 O
Figure imgf000018_0001
図面の簡単な説明 [0031] [図 1]本発明における実施例 1及び 2の赤外線カットフィルターのィメ [図 2]同じく実施例 3〜6の赤外線カットフィルターのイメージ図。
[図 3]同じく実施例 7の赤外線カットフィルターのイメージ図。
符号の説明
[0032] 1…基体としてのガラス基板、 2…酸ィ匕亜鉛膜、 3…誘電体膜。

Claims

請求の範囲
[1] アルミニウム、インジウム、ホウ素、ガリウム及びシリコン力も選ばれる少なくとも 1種を ドーパントとしてドーピングした一枚又は複数枚の酸ィ匕亜鉛膜と、複数枚の誘電体膜 とを基体に対して同基体の光の入射する方向において積層し、同酸化亜鉛膜と同誘 電体膜とによる複層の膜構造を構築するように成膜したことを特徴とする赤外線カット フィルター。
[2] lOOOnm以上かつ 2500nm以下の波長における光の透過率を 20%以下に設定し たことを特徴とする請求項 1に記載の赤外線カットフィルター。
[3] 可視光領域における光の平均透過率を 85%以上に設定したことを特徴とする請求 項 1又は 2に記載の赤外線力ットフィルター。
[4] 透過率 50%を有する波長（以下、この波長をえとする）力 800 ± 200nmの範囲内 にあって、 420nm〜（え— 50) nmにおける平均透過率が 85%よりも高ぐ ( λ +40) ηπ！〜 2500nmにおける透過率が 5%よりも低い分光透過率を示すように設定したこ とを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の赤外線カットフィルター。
[5] 複数の前記誘電体膜は TiO、 Ta O、 ZrO、 Al O、 Nb O、 SiO、 MgFから選ば
2 2 5 2 2 3 2 5 2 2 れる少なくとも 1種の無機化合物力 なる膜体であることを特徴とする請求項 1〜4の いずれかに記載の赤外線カットフィルター。
[6] 前記酸化亜鉛膜単独の l lOOnm以上かつ 2500nm以下の波長における光の透過 率を 20%以下に設定したことを特徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載の赤外線 カツトフイノレター。
[7] 複層に構築された前記膜構造にお!、て最外層の膜体を前記誘電体膜としたことを特 徴とする請求項 1〜6のいずれかに記載の赤外線カットフィルター。
[8] 複層に構築された前記膜構造にお!、て前記基体上に成膜される膜体を前記誘電体 膜としたことを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の赤外線カットフィルター。
[9] 前記基体はガラス製であり、同基体上に成膜される誘電体膜は SiOであることを特
2
徴とする請求項 8に記載の赤外線カットフィルター。
[10] 前記酸化亜鉛膜は前記誘電体膜によって挟持されていることを特徴とする請求項 1 〜9の!、ずれかに記載の赤外線カットフィルター。
[11] 複層に構築された前記膜構造にお!、て前記基体上に成膜される膜体を前記酸化亜 鉛膜としたことを特徴とする請求項 1〜10のいずれかに記載の赤外線カットフィルタ
[12] 複層に構築された前記膜構造にお!ヽて前記酸ィ匕亜鉛膜を一枚の膜体のみで成膜 する場合には同酸ィ匕亜鉛膜の膜厚を 500ηπ！〜 1200nmとすることを特徴とする請 求項 1〜： L 1のいずれかに記載の赤外線カットフィルター。
[13] 複層に構築された前記膜構造において最外層の膜体上に撥水膜を成膜したことを 特徴とする請求項 1〜12のいずれかに記載の赤外線カットフィルター。
[14] 紫外線領域の波長をカットするようにしたことを特徴とする請求項 1〜13のいずれか に記載の赤外線カットフィルター。
[15] 前記酸ィ匕亜鉛膜はイオンプレーティング法によって成膜されて 、ることを特徴とする 請求項 1〜14のいずれかに記載の赤外線カットフィルター。
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