特許 6467895 光学フィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6467895

(24)【登録日】2019年1月25日

(45)【発行日】2019年2月13日

(54)【発明の名称】光学フィルタ

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/28 20060101AFI20190204BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/28

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-245989(P2014-245989)

(22)【出願日】2014年12月4日

(65)【公開番号】特開2016-109809(P2016-109809A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2017年8月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】舘村 満幸

【審査官】 岩井 好子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／０５６７３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０４１８１６２５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０３３９８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２０６６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８５２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５７４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０８６３００３７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１６／０８８６４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２４２４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透光性を有する基板と、
前記基板に積層され、可視領域に設けられた第１の光透過帯と、近赤外領域に設けられた第２の光透過帯と、前記可視領域よりも短波長側および長波長側ならびに前記近赤外領域よりも短波長側および長波長側に設けられた光透過阻止帯とを有する光学スペクトルで示される光学特性を備える光学層と、
を具備する光学フィルタであって、
前記光学層は、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層膜を有し、
前記高屈折率層は、５００ｎｍの波長を有する光に対して２．０以上の屈折率を有する膜であり、
前記低屈折率層は、５００ｎｍの波長を有する光に対して１．７以下の屈折率を有する膜であり、
前記光学層の平面に垂直な方向に対して０度から４０度までの入射角度の違いによる、前記第２の光透過帯の光の透過光量の変動率が７％以下である、光学フィルタ。

【請求項2】

透光性を有する基板と、
前記基板に積層され、可視領域に設けられた第１の光透過帯と、近赤外領域に設けられた第２の光透過帯と、前記可視領域よりも短波長側および長波長側ならびに前記近赤外領域よりも短波長側および長波長側に設けられた光透過阻止帯とを有する光学スペクトルで示される光学特性を備える光学層と、
を具備する光学フィルタであって、
前記光学層の平面に垂直な方向に対して０度から４０度までの入射角度の違いによる、前記第２の光透過帯の光の透過光量の変動率が７％以下であり、
前記光学層は、式［ＺＬＨＬ］＾ｎで表されるスタックを備える、光学フィルタ。
（式中、Ｈは第１の光学厚さと２．０以上の屈折率とを有する第１の高屈折率層を表す記号であり、Ｚは第１の光学厚さの２倍以上大きい第２の光学厚さと２．０以上の屈折率とを有する第２の高屈折率層を表す記号であり、Ｌは１．７以下の屈折率を有する低屈折率層を表す記号であり、ｎは前記光学層における前記スタックの数を表す自然数であり、Ｈ、Ｚ、およびＬの記載順序は前記基板側からの積層順序を表す。）

【請求項3】

前記第２の光透過帯において、
前記０度から４０度までの入射角度の違いによる、長波長側の８０％の光の透過率を示す波長のシフト量が６０ｎｍ未満であり、かつ０度の入射角度における８０％以上の光の透過率を有する帯域の幅が前記シフト量の１．２倍以上である、請求項１または２記載の光学フィルタ。

【請求項4】

前記基板がガラス基板、プラスチック基板、および樹脂フィルム基板の少なくとも一つを有し、
前記高屈折率層、または前記第１の高屈折率層および第２の高屈折率層が酸化チタンを含み、
前記低屈折率層が酸化ケイ素を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。

【請求項5】

前記光学フィルタは、撮像装置用光学フィルタである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態の発明は、光学フィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の固体撮像素子は、人間の視感度特性に比べて赤外光に強い感度を有する。このため、例えばデジタルカメラやデジタルビデオ等では、近赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを用いることにより分光補正を行っている。

【0003】

一方、昼夜連続で撮像を行う監視カメラ等の撮像装置では、昼間は可視領域の波長を有する光が入射することで撮像を行うことができる。しかしながら、夜間は暗視下であるため、近赤外領域の波長を有する光を取り込んで撮像を行う必要がある。このため、可視領域および近赤外領域の両方の光を透過することが好ましい。そこで、可視領域および近赤外領域の両方の光を透過する光学フィルタを用いて分光補正を行うことが求められている。

【0004】

可視領域および近赤外領域の両方の光を透過する従来の光学フィルタでは、光学フィルタの平面に対して垂直方向から入射する光（垂直入射光ともいう）と垂直方向に対して角度がずれた斜め方向から入射する光（斜入射光ともいう）との光学特性の違いへの考慮が不十分であった。上記光学フィルタでは、垂直入射光と比較して斜入射光に対する光学特性の変化が大きいため、斜入射光に対する近赤外領域の波長を有する光の透過光量が著しく減少する。そのため、上記光学フィルタを撮像装置に用いると、撮像画像の画質が低下するといった不具合が発生しやすい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４７９５３４２号

【特許文献2】国際公開第２０１１／０３３９８４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

実施形態の発明が解決しようとする課題は、可視領域および近赤外領域の両方の光を透過する光学フィルタにおいて、斜入射光における少なくとも近赤外領域の波長を有する光の透過光量を維持することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の光学フィルタは、透光性を有する基板と、基板に積層され、可視領域に設けられた第１の光透過帯と、近赤外領域に設けられた第２の光透過帯と、可視領域よりも短波長側および長波長側ならびに近赤外領域よりも短波長側および長波長側に設けられた光透過阻止帯とを有する光学スペクトルで示される光学特性を備える光学層と、を具備する。光学層の平面に垂直な方向に対して０度から４０度までの入射角度の違いによる、第２の光透過帯の光の透過光量の変動率は、７％以下である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】光学フィルタの構造例を示す図である。

【図2】撮像装置の構造例を示す図である。

【図3】実施例１の光学フィルタの積層構造を説明するための図である。

【図4】実施例２の光学フィルタの積層構造を説明するための図である。

【図5】実施例３の光学フィルタの積層構造を説明するための図である。

【図6】比較例１の光学フィルタの積層構造を説明するための図である。

【図7】実施例１の光学スペクトルを示す図である。

【図8】実施例１ａの光学スペクトルを示す図である。

【図9】実施例２の光学スペクトルを示す図である。

【図10】実施例３の光学スペクトルを示す図である。

【図11】比較例１の光学スペクトルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、例えば厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は、光学フィルタの構造例である。図１に示す光学フィルタ１０は、透光性を有する基板１と、基板１上に積層された光学層２と、を具備する。なお、光学層２の構造は、図１に示す構造に限定されない。

【0011】

基板１は、例えば支持基板としての機能を有する。基板１は、少なくとも可視領域の波長を有する光と近赤外領域の波長を有する光とを透過する機能を有する。可視領域は、例えば４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長を含む領域であることが好ましく、近赤外領域は、例えば７００ｎｍ以上１０５０ｎｍ以下の波長を含む領域であることが好ましい。

【0012】

基板１としては、例えばガラス基板、プラスチック基板、および樹脂フィルム基板の少なくとも一つを用いることができる。基板１は、ＣｕＯ等の光吸収剤を実質的に含んでいないことが好ましい。

【0013】

光学層２は、可視領域の波長を有する光と近赤外領域の波長を有する光とを透過する機能を有する。光学層２は、可視領域に設けられた第１の光透過帯と、近赤外領域に設けられた第２の光透過帯と、可視領域よりも短波長側および長波長側ならびに近赤外領域よりも短波長側および長波長側に設けられた光透過阻止帯と、を有する光学スペクトルで示される光学特性を備える。上記光学スペクトルは、例えば分光測定装置を用いて測定され、光の波長と透過率との関係で表わされるスペクトルである。

【0014】

第１の光透過帯および第２の光透過帯は、対応する波長を有する入射光に対して、例えば７０％以上、さらには７５％以上、さらには８０％以上の光の透過率を有することが好ましい。光透過阻止帯は、対応する波長を有する入射光に対して、例えば１０％未満の光の透過率を有することが好ましい。

【0015】

本実施形態の光学フィルタでは、入射角度依存性を改善することにより、少なくとも近赤外領域の波長を有する光を透過する光透過帯において、光の入射角度が相違しても対象波長範囲の透過光量を維持することができる。これにより、入射角度の違いによって受光光量が大きく変化することがなく、画質の低下が抑制された撮像画像を得ることができる。

【0016】

近年では、デジタルカメラやデジタルビデオ等の小型化、薄型化に伴い、デジタルカメラやデジタルビデオ等の広角化が進んでいる。これにより、光学層がカットする波長域の入射角度依存性が問題となっている。例えば、光学スペクトルにおいて、光透過阻止帯から光透過帯への立ち上がり位置が光の入射角度によってずれる（シフトする）ことによって画質に影響する帯域（光透過帯）の光量が変化する。また、光学スペクトルは、垂直入射光から斜入射光への変化に伴い、短波長側へシフトする。

【0017】

可視領域の波長を有する光と近赤外領域の波長を有する光との両方を透過させる従来の光学フィルタにおいて、入射光が垂直入射光から斜入射光に変化した場合、特に近赤外領域の特定波長を有する光を透過する光透過帯の波長シフトおよび透過帯分光波形の変形が大きいため、取り込もうとする特定波長範囲の光透過量が著しく減少する傾向がある。また、このような現象をなくすため、単に近赤外領域の光透過帯の幅を広くしていくと、本来必要な近赤外領域および赤外域領域の光透過阻止帯の幅が減少してしまう。なお、光学層２の光学スペクトルにおいて、入射角度の変化（垂直入射光から斜入射光への変化）に伴う光透過帯のシフト量は、波長が長い帯域の短波長側へのシフト量が波長が短い帯域の短波長側へのシフト量よりも大きい傾向がある。そのため、光透過帯のシフト量が大きくなると、波長が短い側の光透過阻止帯から光透過帯への立ち上がり位置に対し、波長が長い側の光透過阻止帯から光透過帯への立ち上がり位置が大きく短波長側にシフトすることに起因して、光透過帯の帯域の幅が狭くなる傾向がある。

【0018】

本実施形態の光学フィルタでは、図１に示すように光３が入射したとき、光学層２の平面に垂直な方向に対して０度から４０度までの入射角度θの違いによる、第２の光透過帯の光の透過光量の変動率が７％以下、好ましくは６％以下に制御されている。これにより、入射角度の違いにより光透過帯の帯域の幅が狭くなることを抑制し、光の取り込み量の変動を抑制することができる。なお、本願発明における光透過帯の透過光量の変動率とは、第２の光透過帯における１０％以上の光の透過率を有する帯域での１ｎｍの波長毎における１０％以上の透過率の積算値について、入射角度別の積算値の比のことをいう。

【0019】

また、第２の光透過帯において、０度から４０度までの入射角度の違いによる、長波長側の８０％の光の透過率を示す波長のシフト量は、６０ｎｍ未満であり、かつ０度の入射角度における８０％以上の光の透過率を有する帯域の幅は、上記シフト量の１．２倍以上であることが好ましい。これにより、入射角度の違いによる光の透過率の変動を抑制、すなわち入射角度依存性を改善することができるため、光の取り込み量の減少を抑制することができる。また、入射角度の違いによる光学スペクトルのシフトが生じたとしても、第２の光透過帯は、一定の透過帯の幅を備えるため、所望の透過光量を確保することができる。また、０度の入射角度における８０％以上の光の透過率を有する帯域の幅は、シフト量の２倍以下であることが好ましい。このシフト量が２倍超であると、第２の光透過帯の短波長側および長波長側に存在する光透過阻止帯の幅が過度に減少し、撮像画像の色調に影響を及ぼすおそれがある。なお、第２の光透過帯において、長波長側とは第２の光透過帯の中心波長よりも長波長側を示し、短波長側とは第２の光透過帯の中心波長よりも短波長側を示す。

【0020】

ここで、上記光学特性を満たすためには、光学層２の構造が重要となる。例えば、光学層２は、式［ＺＬＨＬ］＾ｎで表されるスタックの積層ユニットを備えることが好ましい（式中、Ｈは第１の光学厚さと２．０以上の屈折率とを有する高屈折率層を表す記号であり、Ｚは第１の光学厚さの２倍以上大きい第２の光学厚さと２．０以上の屈折率とを有する高屈折率層を表す記号であり、Ｌは１．７以下の屈折率を有する低屈折率層を表す記号であり、ｎは光学層２におけるスタックの数を表す自然数であり、Ｈ、Ｚ、およびＬの記載順序は基板１側からの積層順序を表す。）。

【0021】

上記式における低屈折率層（Ｌ）は、高屈折率層（Ｚ）の光学厚さよりも小さい光学厚さを有することが好ましい。また、上記式における４つ目の低屈折率層（Ｌ）は、２つ目の低屈折率層（Ｌ）の光学厚さと異なる値の光学厚さを有していてもよく、特に上記スタックにより複数の光透過阻止帯を形成するためには、異なる値であることがより好ましい。

【0022】

光学厚さは、例えば１／４波長光学厚さ（Ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ：ＱＷＯＴ）で表される。ＱＷＯＴとは、特定の波長を有する光（例えば５００ｎｍの波長を有する光）の波長の１／４に対する倍率によって表された光学厚さである。このとき、高屈折率層（Ｚ）の５００ｎｍの波長を有する光におけるＱＷＯＴを例えば１．３０以上５．００以下に調整してもよい。また、高屈折率層（Ｈ）の５００ｎｍの波長を有する光におけるＱＷＯＴを例えば０．２０以上１．２５以下に調整してもよい。さらに、低屈折率層（Ｌ）の５００ｎｍの波長を有する光におけるＱＷＯＴを例えば０．１０以上１．１５以下に調整してもよい。光学層２を構成する各層では、例えば物理膜厚および屈折率を調整することによりＱＷＯＴを調整することができる。

【0023】

光学層２は、例えば図１に示すように高屈折率層（Ｚ）２１と、高屈折率層２１上に接して積層された低屈折率層（Ｌ）２２と、低屈折率層２２上に接して積層された高屈折率層（Ｈ）２３と、高屈折率層２３上に接して積層された低屈折率層（Ｌ）２４とを有するスタックとして、スタック２０_１ないしスタック２０_ｎを有する。スタックのユニット数（式中のｎの値）は、特に限定されないが、例えば７ユニット以上、１１ユニット以上、または１５ユニット以上積層してもよい。なお、スタックに加え、別の高屈折率層および低屈折率層の少なくとも一つを設けてもよい。

【0024】

上記スタックは、可視領域および近赤外領域の両方に光透過帯を有する光学スペクトルで示される光学特性を有することが好ましい。これにより、例えば可視領域のみに光透過帯を有する第１の光学層と近赤外領域のみに光透過帯を有する第２の光学層とを積層させた光学層と比較して、光学層における光透過帯の光の透過率の低下を抑制することができる。

【0025】

高屈折率層２１や高屈折率層２３等の高屈折率層は、例えば５００ｎｍの波長を有する光に対して２．０以上の屈折率を有することが好ましい。高屈折率層としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、またはこれらの複合酸化物を含む膜を用いることができる。また、屈折率が２．０以上であれば、添加物を含有していてもよい。なお、屈折率が高いほうが、斜入射時の波長シフト量抑制、紫外側の光透過阻止帯の拡張等に有利である。このため、上記３物質のうち、屈性率のより高い酸化チタン、酸化ニオブが高屈折率層としてより好適である。

【0026】

低屈折率層２２や低屈折率層２４等の低屈折率層は、例えば５００ｎｍの波長を有する光に対して１．７以下の屈折率を有することが好ましい。低屈折率層としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、またはこれらの複合酸化物を含む膜を用いることができる。また、屈折率が１．７以下であれば、添加物を含有していてもよい。

【0027】

高屈折率層および低屈折率層等の屈折率層は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、イオンアシスト真空蒸着法、ＣＶＤ法を用いて形成される。特に、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンアシスト真空蒸着法を用いて屈折率層を形成することが好ましい。光透過帯は、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子の受光に利用される波長帯域であり、光学層の厚さの精度が重要となる。スパッタリング法、真空蒸着法、イオンアシスト真空蒸着法は、屈折率層を形成する際の厚さの制御に優れる。このため、光学層２を構成する各屈折率層の厚さの精度を高めることができ、その結果、波長シフトを抑制することができる。

【0028】

上記スタックを１ユニット以上有する光学層を備える光学フィルタの斜入射特性は、当該スタックを設けない光学フィルタの斜入射特性よりも良好である。よって、光学スペクトルにおいて可視領域の波長を有する光を透過する光透過帯の幅と近赤外領域を有する光を透過する光透過帯の幅とを広く確保しつつ、可視領域の波長を有する光を透過する光透過帯の両端、および近赤外領域の波長を有する光を透過する光透過帯の両端に光透過阻止帯を形成することができる。また、入射角度による光透過帯のシフト量を少なくすることができる。

【0029】

以上のように、本実施形態の光学フィルタでは、可視領域の波長を有する光および近赤外領域の波長を有する光の両方を透過させつつ、光学層２の平面に垂直な方向に対して０度から４０度までの入射角度θの違いによる、近赤外領域の波長を有する光の透過光量の変動率が例えば７％以下と低い値に制御される。よって、特に近赤外領域の波長を有する光を透過する光透過帯の帯域の幅が広がり光の取り込み量の変動を抑制することができるため、例えば撮像装置による暗視下での撮像においても画質の低下が抑制された撮像画像を得ることができる。

【0030】

（第２の実施形態）
図２は、撮像装置の構造例を示す図である。図２に示す撮像装置１００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、ウェブカメラであり、固体撮像素子１１０と、カバーガラス１２０と、レンズ群１３０と、絞り１４０と、筐体１５０とを具備する。固体撮像素子１１０、カバーガラス１２０、レンズ群１３０、および絞り１４０は、光軸Ｘに沿って配置されている。

【0031】

固体撮像素子１１０は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである。固体撮像素子１１０は、入力される光を電気信号に変換して、図示しない画像信号処理回路へ出力する。

【0032】

カバーガラス１２０は、固体撮像素子１１０の撮像面側（レンズ群１３０側）に配置され、外部環境から固体撮像素子１１０を保護する。

【0033】

レンズ群１３０は、固体撮像素子１１０の撮像面側に配置される。レンズ群１３０は、複数のレンズＬ１〜Ｌ４で構成され、入射する光を固体撮像素子１１０の撮像面へと導光する。

【0034】

絞り１４０は、レンズ群１３０のレンズＬ３とレンズＬ４との間に配置される。絞り１４０は、通過する光の量が調整可能となるように構成されている。

【0035】

筐体１５０は、固体撮像素子１１０、カバーガラス１２０、レンズ群１３０及び絞り１４０を収容する。

【0036】

撮像装置１００において、被写体側より入射した光は、レンズＬ１、レンズＬ２、第３のレンズＬ３、絞り１４０、レンズＬ４、及びカバーガラス１２０を通って固体撮像素子１１０に入射する。この入射した光が固体撮像素子１１０にて電気信号に変換され、画像信号として出力される。

【0037】

第１の実施形態の光学フィルタは、例えばカバーガラス１２０、レンズ群１３０、すなわちレンズＬ１、レンズＬ２、レンズＬ３、もしくはレンズＬ４に用いられる。言い換えれば、従来の撮像装置のカバーガラスやレンズ群を第１の実施形態の光学フィルタにおける基板１としたとき、第１の実施形態の光学フィルタにおける光学層２は、基板１の表面に設けられる。

【0038】

撮像装置１００のカバーガラス１２０やレンズ群１３０の撮像用光学フィルタとして第１の実施形態の光学フィルタを適用することで、入射角度依存性を改善することができるため、光の取り込み量の変動を抑制することができる。よって、特に近赤外領域の波長を有する光が入射することにより撮像を行う場合に撮像画像の画質の低下を抑制することができる。

【0039】

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態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。光学層２は、基板１の片面のみに設けられてもよいし、基板１の両面に分割されて設けられてもよい。第１の実施形態の光学フィルタは、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。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においては、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、例えば受光素子の前面に配置される。

【0040】

撮像装置では、固体撮像素子の前面から離れた位置に第１の実施形態の光学フィルタを配置してもよいし、固体撮像素子、または固体撮像素子のパッケージに直接貼着してもよいし、固体撮像素子を保護するカバーを第１の実施形態の光学フィルタとしてもよい。また、モアレや偽色を抑制するための水晶やニオブ酸リチウム等の結晶を使用したローパスフィルタに直接貼着してもよい。

【実施例】

【0041】

本実施例では、可視領域および近赤外領域の波長を有する光を透過する光学フィルタについて説明する。ＴＦＣａｌｃ、Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ社製の光学薄膜シミュレーションソフトを用いて、実施例１、実施例１ａ、実施例２、実施例３、および比較例１の光学フィルタの光学特性を評価した。実施例１、実施例１ａ、実施例２、実施例３、および比較例１のそれぞれは、ガラス基板と、当該ガラス基板に積層され、ＴｉＯ_２膜からなる高屈折率層とＳｉＯ_２膜からなる低屈折率層とを有する光学層とを具備する光学フィルタである。

【0042】

実施例１、実施例２、実施例３、および比較例１の光学層の積層構造の詳細を表１および表２、ならびに図３ないし図６を参照して説明する。表１および表２、ならびに図３ないし図６における層Ｎｏは、ガラス基板に対する層の積層順序を表す。また、表１および表２におけるｄは、各層の物理厚さを表す。さらに、図３ないし図６において、点線で囲まれた部分は上記式［ＺＬＨＬ］＾ｎで表されるスタックを表す。

【0043】

表１および表２、ならびに図３ないし図６におけるＱＷＯＴは、５００ｎｍの波長を有する光におけるＱＷＯＴである。また、表１および表２における屈折率（ｎ）は、波長依存性を考慮して計算した値である。屈折率には、分散などと呼ばれる波長依存性がある。例えば、３００〜１３００ｎｍの波長範囲において、本出願が対象とする層の物質などでは、波長が短いほど屈折率が大きく、波長が長くなると屈折率は小さくなる傾向がある。これら波長−屈折率の関係は線形関係ではなく、一般的にはＨａｒｔｍａｎｎ、Ｓｅｌｌｍｅｉｅｒなどの近似式を用いて表されることが多い。また、膜物質の屈折率（分散）は、各種成膜条件によって変わる。そのため、蒸着法、イオンアシスト蒸着法、スパッタ法などで成膜された各膜の屈折率の分散データを用いて上記屈折率（ｎ）を算出した。

【0044】

【表1】

【0045】

【表2】

【0046】

（実施例１）
実施例１の光学フィルタは、表１および表２、ならびに図３（Ａ）ないし図３（Ｃ）に示すように、式［ＺＬＨＬ］＾７で表されるスタックを含む合計５０層の積層構造からなる光学層を具備する。

【0047】

（実施例１ａ）
実施例１ａの光学フィルタは、実施例１の光学フィルタの構成に加え、ガラス基板における光学層の形成面の反対面に長波長の赤外光をカットする層を具備する。

【0048】

（実施例２）
実施例２に係る光学フィルタは、表１および表２、ならびに図４（Ａ）ないし図４（Ｃ）に示すように、式［ＺＬＨＬ］＾１５で表されるスタックを含む合計７０層の積層構造からなる光学層を具備する。

【0049】

（実施例３）
実施例３に係る光学フィルタは、表１および表２、ならびに図５（Ａ）ないし図５（Ｃ）に示すように、式［ＺＬＨＬ］＾１１で表されるスタックを含む合計５８層の積層構造からなる光学層を具備する。

【0050】

（比較例１）
実施例１に係る光学フィルタは、表１および表２、ならびに図６（Ａ）ないし図６（Ｃ）に示すように、上記式［ＺＬＨＬ］＾ｎで表されるスタックを含まない合計４６層の積層構造からなる光学層を具備する。

【0051】

実施例１、実施例１ａ、実施例２、実施例３、および比較例１の光学フィルタの光学特性を図７ないし図１１を参照して説明する。図７は、実施例１における光学フィルタの光学スペクトルを示す図であり、図８は、実施例１ａにおける光学フィルタの光学スペクトルを示す図であり、図９は、実施例２における光学フィルタの光学スペクトルを示す図であり、図１０は、実施例３における光学フィルタの光学スペクトルを示す図であり、図１１は、比較例１における光学フィルタの光学スペクトルを示す図である。なお、図７ないし図１１では、光学層の平面方向に垂直な方向に対して０度、１０度、２０度、３０度、３５度、４０度の異なる入射角度を有する光を入射したときの光学スペクトルを示している。

【0052】

図７ないし図１１からわかるとおり、実施例１、実施例１ａ、実施例２、実施例３、および比較例１の光学フィルタの光学スペクトルは、可視領域（４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長を含む領域）に第１の光透過帯を有し、近赤外領域（７００ｎｍ以上１０５０ｎｍ以下の波長を含む領域）に第２の光透過帯を有することがわかる。さらに、第１の光透過帯よりも短波長側および長波長側、ならびに第２の光透過帯よりも短波長側および長波長側に光透過阻止帯を有することがわかる。また、実施例１ａの光学フィルタの光学スペクトルは、実施例１の光学フィルタの光学スペクトルと比較して１０５０ｎｍ以上の波長を有する光の透過が阻止されていることがわかる。

【0053】

さらに、実施例１、実施例１ａ、実施例２、実施例３、および比較例１の光学フィルタの光学スペクトルでは、０度から４０度までの間で入射角度が高くなるにつれて光透過帯の位置が短波長側にシフトしていることがわかる。特に波長が長くなるほどシフト量が大きくなることがわかる。

【0054】

上記光学スペクトルのデータから実施例１、実施例１ａ、実施例２、実施例３、および比較例１において、光学層の平面に垂直な方向に対して０度から４０度までの入射角度の違いによる、第２の透過帯の光の透過光量の変動率と、第２の光透過帯において、上記入射角度の違いによる、長波長側の８０％以上の透過率を示す波長のシフト量および０度の入射角度における８０％以上の光の透過率を有する帯域の幅とを求めた。結果を表３に示す。

【0055】

上記変動率は、以下のように求めた。まず、０度の入射角度、７００ｎｍ〜１０５０ｎｍの波長範囲での１ｎｍの波長毎における１０％以上の透過率の積算値を求めた。次に、４０度の入射角度、７００ｎｍ〜１０５０ｎｍの波長範囲での１ｎｍの波長毎における１０％以上の透過率の積算値を求めた。さらに、４０度の入射角度の場合の上記積算値に対する０度の入射角度の場合の上記積算値の比を求めることにより、上記変動率を求めた。

【0056】

上記シフト量は、以下のように求めた。まず、第２の光透過帯において０度の入射角度の場合の長波長側の８０％の光の透過率を示す波長を求めた。次いで、第２の光透過帯において４０度の入射角度の場合の長波長側の８０％の光の透過率を示す波長を求めた。そして、０度の入射角度の場合の長波長側の８０％の光の透過率を示す波長と４０度の入射角度の場合の長波長側の８０％の光の透過率を示す波長との差を求めることにより上記シフト量を求めた。

【0057】

上記帯域の幅は、以下のように求めた。まず、第２の光透過帯において０度の入射角度の場合の短波長側および長波長側の８０％の光の透過率を示す波長を求めた。そして、０度の入射角度の場合の長波長側の８０％の光の透過率を示す波長と０度の入射角度の場合の短波長側の８０％の光の透過率を示す波長との差を求めることにより上記帯域の幅を求めた。

【0058】

【表3】

【0059】

表３に示すように、実施例１、実施例１ａ、実施例２、および実施例３において、上記変動率は、いずれも７％以下であるのに対し、比較例１では、１５％以上であった。また、実施例１、実施例１ａ、実施例２、および実施例３において、上記シフト量は、６０ｎｍ未満であるのに対し、比較例１では、７０ｎｍ以上であった。さらに、実施例１、実施例１ａ、実施例２、および実施例３において、上記帯域の幅は、上記シフト量の１．２倍以上であるのに対し、比較例１では、上記シフト量の１．２倍未満であった。このことから、実施例１、実施例１ａ、実施例２、および実施例３に示す光学フィルタにおいて、斜入射特性が改善されていることがわかる。

【0060】

なお、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0061】

１…基板、２…光学層、３…光、１０…光学フィルタ、２０…スタック、２１…高屈折率層、２２…低屈折率層、２３…高屈折率層、２４…低屈折率層、１００…撮像装置、１１０…固体撮像素子、１２０…カバーガラス、１３０…レンズ群、１５０…筐体、Ｌ１〜Ｌ４…レンズ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】