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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024041789
(43)【公開日】2024-03-27
(54)【発明の名称】光学フィルタ、近赤外線カットフィルタ、および撮像装置
(51)【国際特許分類】
G02B 5/20 20060101AFI20240319BHJP
G02B 5/22 20060101ALI20240319BHJP
G02B 5/28 20060101ALI20240319BHJP
G02B 1/113 20150101ALN20240319BHJP
【ＦＩ】
G02B5/20
G02B5/22
G02B5/28
G02B1/113
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023217764
(22)【出願日】2023-12-25
(62)【分割の表示】P 2019203783の分割
【原出願日】2019-11-11
(31)【優先権主張番号】P 2018248621
(32)【優先日】2018-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000000044
【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】舘村 満幸
(57)【要約】 （修正有）
【課題】光学特性の優れた光学フィルタ、近赤外線カットフィルタ、および撮像装置を提供する。
【解決手段】光学フィルタ１６は、基板２０と、基板２０上に設けられる光学多層膜２２と、光学多層膜２２上に設けられる整合層２４と、整合層２４上に設けられ、赤外線吸収成分を含有する透明基体を有する吸収層２６と、を備える。整合層２４は、吸収層２６に起因する透過率の強度変動を抑制する。前記整合層は、屈折率の高い高屈折率膜と、前記高屈折率膜より屈折率が低い低屈折率膜とが、交互に積層されてなる３層以上の積層膜で構成され、前記高屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．８以上であり、前記低屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．６未満である。
【選択図】図２
【解決手段】光学フィルタ１６は、基板２０と、基板２０上に設けられる光学多層膜２２と、光学多層膜２２上に設けられる整合層２４と、整合層２４上に設けられ、赤外線吸収成分を含有する透明基体を有する吸収層２６と、を備える。整合層２４は、吸収層２６に起因する透過率の強度変動を抑制する。前記整合層は、屈折率の高い高屈折率膜と、前記高屈折率膜より屈折率が低い低屈折率膜とが、交互に積層されてなる３層以上の積層膜で構成され、前記高屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．８以上であり、前記低屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．６未満である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に設けられる光学多層膜と、
前記光学多層膜上に設けられる整合層と、
前記整合層上に設けられ、近赤外線吸収成分を含有する透明基体を有する吸収層と、を備え、
前記整合層は、前記吸収層に起因する透過率の強度変動を抑制し、
前記整合層は、屈折率の高い高屈折率膜と、前記高屈折率膜より屈折率が低い低屈折率膜とが、交互に積層されてなる３層以上の積層膜で構成され、
前記高屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．８以上であり、前記低屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．６未満である、
ことを特徴とする光学フィルタ。
前記基板上に設けられる光学多層膜と、
前記光学多層膜上に設けられる整合層と、
前記整合層上に設けられ、近赤外線吸収成分を含有する透明基体を有する吸収層と、を備え、
前記整合層は、前記吸収層に起因する透過率の強度変動を抑制し、
前記整合層は、屈折率の高い高屈折率膜と、前記高屈折率膜より屈折率が低い低屈折率膜とが、交互に積層されてなる３層以上の積層膜で構成され、
前記高屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．８以上であり、前記低屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．６未満である、
ことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項2】
前記吸収層上に設けられ、入射した可視領域の波長帯の光が、前記吸収層にて反射されることを抑制する補助整合層をさらに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。
【請求項3】
前記吸収層は、厚さが１００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１から請求項２のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項4】
前記基板は、白板ガラス、ブルーガラス、及び樹脂のうちのいずれか１つである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項5】
前記光学多層膜は、可視領域の波長帯の光の平均透過率が８０％以上であり、近赤外領域の波長帯の光の平均透過率が１０％以下であることを特徴とする、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。
【請求項6】
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を有する、近赤外線カットフィルタ。
【請求項7】
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を有する、撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学機器に使用される光学フィルタ、近赤外線カットフィルタ、および撮像装置に関する。特に、デジタルスチルカメラやビデオカメラに利用されるＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの固体撮像素子の視感度補正フィルタとして使用される近赤外線カットフィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
デジタルスチルカメラやビデオカメラに利用されているＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子の分光感度は、人間の視感度特性と比べて近赤外域の光に対して強い感度を持つという特徴がある。そこで、一般には、これら固体撮像素子の分光感度を人間の視感度特性に合わせるための視感度補正フィルタが用いられている。
【0003】
このような視感度補正フィルタとして、特許文献１には、弗燐酸塩ガラスや燐酸塩ガラスなどのガラス中にＣｕ２＋イオンを存在させて、分光特性を調整した近赤外線カットフィルタガラスが開示されている。
【0004】
また、透過する波長域を正確に決定し、かつシャープにすることを目的として、上記のような近赤外線カットフィルタガラスの表面に、高屈折率層と低屈折率層とを複数交互に積層した光学多層膜を設け、可視域の波長（４００～６００ｎｍ）を効率的に透過しかつ近赤外域の波長（７００ｎｍ）をシャープにカットする、優れた特性を有する近赤外線カットフィルタが知られている（例えば、特許文献２参照。）。その他、ガラス基板表面の反射を抑制し透過率を向上させることを目的として、近赤外線カットフィルタガラスの表面に反射防止膜が設けられる場合もある。
【0005】
近赤外線カットフィルタの場合、光学多層膜は、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ等からなる高屈折率層と、酸化珪素等からなる低屈折率層とをガラス基板上に交互積層したもので、高屈折率層と低屈折率層の構成材料、厚さ、層数等を適宜に設定することで、光の干渉を利用して光を選択透過するものである。
【0006】
また、可視光線領域で高い透明性を有すると共に、近赤外線領域で優れた阻止能を有する近赤外線カットフィルタとして、赤外線を吸収する色素または顔料を含有する樹脂吸収層と光学多層膜とを基板に設けた光学フィルタが提案されている（例えば、特許文献３、４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平０６－１６４５１号公報
【特許文献2】特開平０２－２１３８０３号公報
【特許文献3】特開２００６－３０１４８９号公報
【特許文献4】国際公開第２０１４／０３０６２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献３および特許文献４に記載された光学フィルタは、優れた光学特性を備える。しかしながら、光学多層膜の上に樹脂層を設ける構成は、光学特性に悪影響を及ぼす懸念があることを本発明者は見出した。基板や光学多層膜の上に樹脂層を設ける場合、スピンコーティング、ディッピング、印刷等の湿式塗布法を用いることが一般的である。これら製法を用いて形成される樹脂層の膜厚は、光学多層膜の膜厚と比較すればかなり大きな厚さを持つものでは有るが、数十μｍ以下であることが多く、特に数μｍ以下のように膜厚が光の波長に近づくことによって光学的な干渉特性を持つ層となる。この場合、光学多層膜上に樹脂層を構成した場合には特に光学特性に想定外の影響を及ぼす可能性がある。すなわち、光学多層膜の膜厚精度と比べると上記湿式塗布法により形成された樹脂層の膜厚均一性やロット間ばらつきは大きく、特に光学多層膜上にそのような樹脂層が存在する場合には、光学多層膜の干渉によって設計された光学特性が、樹脂層の存在で大きく悪化してしまう場合があることが分かった。また、所望の光学特性を得るため意図して樹脂層の膜厚を変化させる際、その都度、光学多層膜の設計を見直す必要があり、設計の自由度が少ないという課題もある。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学特性の優れた光学フィルタ、近赤外線カットフィルタ、および撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示に係る光学フィルタは、基板と、前記基板上に設けられる光学多層膜と、前記光学多層膜上に設けられる整合層と、前記整合層上に設けられ、近赤外線吸収成分を含有する透明基体を有する吸収層と、を備える。前記整合層は、前記吸収層に起因する透過率の強度変動を抑制する。前記整合層は、屈折率の高い高屈折率膜と、前記高屈折率膜より屈折率が低い低屈折率膜とが、交互に積層されてなる３層以上の積層膜で構成される。前記高屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．８以上であり、前記低屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．６未満である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、光学特性の優れた光学フィルタ、近赤外線カットフィルタ、および撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【0014】
図１は、本実施形態に係る撮像装置の模式的な断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る撮像装置１０は、筐体１２、レンズ１４、光学フィルタ１６、及び撮像素子１８を有する。筐体１２は、レンズ１４、光学フィルタ１６、及び撮像素子１８を保持する部材である。レンズ１４、光学フィルタ１６、及び撮像素子１８は、筐体１２内において、光Ｌが入射してくる側から、この順番で設けられる。レンズ１４から入射した光Ｌは、光学フィルタ１６を通って、撮像素子１８に入射する。光学フィルタ１６は、レンズ１４から入射した光Ｌのうちの所定の波長帯の光を遮断しつつ、遮断しなかった波長帯の光を透過させて、撮像素子１８に入射させる。本実施形態では、光学フィルタ１６は、可視領域の波長帯の光を透過しつつ、近赤外領域の波長帯の光を遮断する、近赤外線カットフィルタとして機能する。撮像素子１８は、光学フィルタ１６を透過して入射した光を電気信号に変換して、画像信号として出力する。このように画像信号を得ることで、撮像装置１０は、被写体を撮像する。なお、撮像素子１８は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの固体撮像素子である。なお、図１の撮像装置１０の構成は一例であり、撮像装置１０は、レンズから入射した光Ｌが光学フィルタ１６を通って撮像素子１８に入射する構成であればよい。
【0015】
図２は、本実施形態に係る光学フィルタの模式的な断面図である。図２に示すように、光学フィルタ１６は、基板２０と、光学多層膜２２と、整合層２４と、吸収層２６と、補助整合層２８と、背面層３０と、を有する。光学多層膜２２は、基板２０の表面２０ａ上に設けられる。表面２０ａは、基板２０の一方の主面と言い換えてもよい。整合層２４は、光学多層膜２２の表面２２ａに設けられる。表面２２ａは、光学多層膜２２の基板２０と反対側の表面であり、光学多層膜２２の一方の主面と言い換えてもよい。吸収層２６は、整合層２４の表面２４ａに設けられる。表面２４ａは、整合層２４の光学多層膜２２と反対側の表面であり、整合層２４の一方の主面と言い換えてもよい。補助整合層２８は、吸収層２６の表面２６ａに設けられる。表面２６ａは、吸収層２６の整合層２４と反対側の表面であり、吸収層２６の一方の主面と言い換えてもよい。補助整合層２８は、吸収層２６と反対側の表面２８ａ上には、別の層が積層されず、外部に露出しているといえる。すなわち、補助整合層２８の表面２８ａは、空気と接する空気側の面であるといえる。表面２８ａは、補助整合層２８の一方の主面と言い換えてもよい。
【0016】
背面層３０は、基板２０の表面２０ｂ上に設けられる。表面２０ｂは、表面２０ａと反対側の表面であり、基板２０の他方の主面と言い換えてもよい。また、背面層３０の基板２０とは反対側の表面を３０ａとした場合、この面は空気と接する空気側の面であるといえる。
【0017】
図１及び図２に示すように、光学フィルタ１６は、補助整合層２８と背面層３０とのうち、補助整合層２８が、入射する光Ｌ側（レンズ１４側）になるように、撮像装置１０に設けられている。すなわち、光学フィルタ１６は、光Ｌの入射側から、補助整合層２８、吸収層２６、整合層２４、光学多層膜２２、基板２０、及び背面層３０の順で積層されている。また、光学フィルタ１６は、背面層３０が入射光Ｌ側（レンズ１４側）に向くように配置されてもよい。このように光学フィルタ１６を配置すると、吸収層２６に近赤外線の吸収特性を備える色素や顔料を備える場合において、撮像素子１８の表面で反射した内乱光の影響をより効果的に抑制することが可能となる。
【0018】
光学フィルタ１６は、各層が以上の順番で積層されている。以下において、光学フィルタ１６の各層の構成について具体的に説明する。
【0019】
（基板）
基板２０は、可視領域の波長帯の光を透過可能な板状の部材である。可視領域の波長帯とは、一般的には３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光を指すことが多いが、例えば光学フィルタを固体撮像素子の視感度補正フィルタ用途として考えた場合は、４２０ｎｍ～６５０ｎｍ（すなわち４２０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）を可視領域として考え、７００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下はそれぞれ近赤外光、紫外光とみなして阻止の対象とすることが多い。これは、人間の目がもつ視感度と、固体撮像素子が持つ視感度の波長依存性が異なることと、それらを用いて画像を構成する際の色再現の方法によって決定されるために必ずしも一義的に決定できない。そのため、参考として考えるべきではあるが、例えば視感度補正フィルタ用途の光学フィルタとしては、画像構成上もっとも重視される緑領域（一般的には５００ｎｍ～５６０ｎｍの間）の透過率が８０％以上であることが望ましい。
基板２０は、可視領域の波長帯の光を透過可能な板状の部材である。可視領域の波長帯とは、一般的には３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光を指すことが多いが、例えば光学フィルタを固体撮像素子の視感度補正フィルタ用途として考えた場合は、４２０ｎｍ～６５０ｎｍ（すなわち４２０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）を可視領域として考え、７００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下はそれぞれ近赤外光、紫外光とみなして阻止の対象とすることが多い。これは、人間の目がもつ視感度と、固体撮像素子が持つ視感度の波長依存性が異なることと、それらを用いて画像を構成する際の色再現の方法によって決定されるために必ずしも一義的に決定できない。そのため、参考として考えるべきではあるが、例えば視感度補正フィルタ用途の光学フィルタとしては、画像構成上もっとも重視される緑領域（一般的には５００ｎｍ～５６０ｎｍの間）の透過率が８０％以上であることが望ましい。
【0020】
基板２０は、近赤外領域の波長帯の光が低いことが好ましい。近赤外領域の波長帯とは、一般的には７５０ｎｍ～１．４μｍの光を指すが、本明細書では７００ｎｍ～１０００ｎｍを指す。前述したように固体撮像素子の感度特性は、特に７００ｎｍ以上の視感度特性が人間の目と比べて大きい。そのため、光学フィルタ１６を視感度補正フィルタとして用いる場合、可視光を透過し、近赤外光を吸収するブルーフィルタは基板として好適である。この場合、基板２０は、７００ｎｍ～１０００ｎｍの波長範囲における平均透過率は２０％以下であることが好ましい。しかしながら、波長７００～１０００ｎｍの透過率が低い場合、可視光の透過率も低くなる傾向があるため、一般的には後述する赤外線カットフィルタなどの光学多層膜が併用されることが多い。
【0021】
基板２０は、ガラス又は樹脂であることが好ましい。基板２０には、光学多層膜や吸収層などを支持するための強度が求められるが、ガラスは一般的にそれらに必要な強度と優れた耐候性を持つため好ましく、樹脂としては強度と透明度、耐候性に比較的に優れたシクロオレフィン系樹脂などが好ましい。基板２０として樹脂を用いる場合、後述する吸収層に含有される色素などを樹脂自体に含有することが可能である。
【0022】
また、基板２０をガラスで構成する場合、ガラスとして、白板ガラス、又はブルーガラスを用いることが好ましい。白板ガラスは、高透明度のケイ酸塩ガラスが用いられることが多く、耐候性の点からアルカリ成分の含有率が少ない硼珪酸ガラスなどがより好ましい。また、可視光の透過率低下やソーラリゼーションなどの原因となる鉄分などが少ないガラスであることも好ましい。ブルーガラスは、近赤外領域の波長領域に広い吸収特性を持つガラスである。具体的には、銅含有のフツリン酸系ガラスは、耐侯性が良く可視光透過と高い近赤外光吸収を持つため好ましい。また、フッ素成分を含まないリン酸ガラスをベースとした銅含有のリン酸系ガラスは、高い近赤外光吸収を持つため好ましい。
【0023】
フツリン酸系ガラスとしては、例えば、カチオン％表示で、Ｐ５＋ ２５～５０％、Ａｌ３＋ ５～２０％、Ｒ＋ ２０～４０％（ただし、Ｒ＋は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、及びＫ＋の合量を表す）、Ｒ'２＋ １０～３０％（ただし、Ｒ'２＋は、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、及びＺｎ２＋の合量を表す）、 Ｃｕ２＋ ０．１～１５％、Ｓｂ３＋ ０～１％を含有すると共に、アニオン％表示で、 Ｏ２－ ３０～９０％、Ｆ－ １０～７０％を含有するガラスが好ましい。上記組成のフツリン酸系ガラスは、耐候性に優れており、かつ銅成分を含有することで、近赤外線カットフィルタガラスに好適な分光特性を有する。また、フツリン酸系ガラスとしては、上記組成のもの以外に、例えば、特開平３－８３８３４号公報、特開平６－１６４５１号公報、特開平８－２５３３４１号公報、特開２００４－８３２９０号公報、または特開２０１１－１３２０７７号公報に開示された組成範囲または実施例に記載のガラスを用いることができる。リン酸系ガラスとしては、例えば、モル％表示で、Ｐ２Ｏ５ ５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３ ５～２２％、Ｒ２Ｏ ０．５～２０％（ただし、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合量を表す。）、Ｒ'Ｏ ０．１～２５％（ただし、Ｒ'Ｏは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、およびＺｎＯの合量を表す。）、ＣｕＯ ０．１～１５％を含有するガラスが好ましい。上記組成のリン酸系ガラスは、近赤外線の吸収能が高く、近赤外線カットフィルタガラスに好適な分光特性を有する。また、リン酸系ガラスとしては、上記組成のもの以外に、例えば、特開２０１０－８９０８号公報、特開２０１１－１２１７９２号公報、特開２０１２－２２４４９１号公報、特開２０１５－１３７７３号公報に開示された組成範囲または実施例に記載のガラスを用いることができる。
【0024】
ガラス製の基板２０を得るには、上記したような所望のガラス組成となるように、ガラス原料を調合、溶融し、次いで溶融したガラスを成形する。そして、所定の大きさとなるよう外形を加工してガラス基板を作製した後、ガラス基板の表面をラッピング（研削）し、次いでポリッシング（精密研磨）して、基板２０を得る。なお、光学フィルタ１６を得るには、こうして得られた基板２０の表面２０ａに、光学多層膜２２と整合層２４と吸収層２６と補助整合層２８とを順に形成し、基板２０の表面２０ｂに背面層３０を形成する。次いで、所定の製品サイズとなるように、公知の方法（スクライブ、ダイシング、レーザー切断等）を用いて切断する。
【0025】
光学フィルタ１６の薄型化の観点から、基板２０の厚さは、０．３ｍｍ以下が好ましく、０．２２ｍｍ以下がより好ましく、０．１８ｍｍ以下がいっそう好ましく、０．１５ｍｍ以下が最も好ましい。また、基板２０の厚さは、加工コストの抑制と強度低下の抑制の観点から、０．０２５ｍｍ以上が好ましく、０．０３ｍｍ以上がより好ましく、０．０５ｍｍ以上がいっそう好ましい。
【0026】
（光学多層膜）
光学多層膜２２は、所定の光学特性を有する層であり、本実施形態では、可視領域の波長帯の光を透過し、かつ、近赤外領域の波長の光の透過を抑えるように構成される。例えば、光学多層膜２２は、近赤外領域の波長の光を反射することで、近赤外領域の波長の光の透過を抑える。すなわち、光学多層膜２２は、赤外線遮蔽膜（InfraRed Cut Filter膜、ＩＲＣＦ膜ともいう）である。光学多層膜２２は、可視領域の波長帯の光の平均透過率が、８０％以上であり、さらに言えば１００％以下であることが好ましい。また、光学多層膜２２は、近赤外領域の波長の光の平均透過率が、１０％以下であり、さらに言えば、０％以上であることが好ましい。
光学多層膜２２は、所定の光学特性を有する層であり、本実施形態では、可視領域の波長帯の光を透過し、かつ、近赤外領域の波長の光の透過を抑えるように構成される。例えば、光学多層膜２２は、近赤外領域の波長の光を反射することで、近赤外領域の波長の光の透過を抑える。すなわち、光学多層膜２２は、赤外線遮蔽膜（InfraRed Cut Filter膜、ＩＲＣＦ膜ともいう）である。光学多層膜２２は、可視領域の波長帯の光の平均透過率が、８０％以上であり、さらに言えば１００％以下であることが好ましい。また、光学多層膜２２は、近赤外領域の波長の光の平均透過率が、１０％以下であり、さらに言えば、０％以上であることが好ましい。
【0027】
このような機能を有する光学多層膜２２としては、例えば、屈折率が異なる膜を積層した積層膜が用いられる。光学多層膜２２は、このように構成されることで、光の干渉作用により、近赤外領域の波長の光を反射して、可視領域の波長帯の光を透過することができる。光学多層膜２２は、例えば、高屈折率膜２２Ａと、高屈折率膜２２Ａよりも屈折率が低い低屈折率膜２２Ｂとを、複数交互に配置して構成される。高屈折率膜２２Ａとしては、例えば、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物膜等が用いられる。低屈折率膜２２Ｂとしては、例えば、ＳｉＯ２等が用いられる。高屈折率膜２２Ａと低屈折率膜２２Ｂとの膜厚や積層数は、光学多層膜２２に要求される光学特性に応じて適宜設定される。
【0028】
光学多層膜２２は、スパッタリング法やイオンアシスト蒸着法を用いて、基板２０の表面２０ａ上に形成される。スパッタリング法やイオンアシスト蒸着法により成膜された膜は、イオンアシストを用いない蒸着法により形成された膜と比較して、高温高湿下における分光特性の変化が非常に小さく、実質的に分光変化がないノンシフト膜の実現が可能であるという利点がある。また、これらの方法で成膜された膜は、緻密で硬度が高いため、傷が付きにくく、部品組込み工程等における取扱性にも優れている。そのため、撮像素子の視感度補正フィルタとして用いられる近赤外線カットフィルタの光学多層膜の成膜方法として好適である。
【0029】
また、光学多層膜２２は、イオンアシストを用いない真空蒸着法により形成してもよい。この蒸着方法を用いる場合、装置コストが低く、製造コストを抑制できる。また、光学多層膜２２を形成する際に異物等の付着が少ない膜を得ることができる。すなわち、光学多層膜２２の形成方法は、スパッタリング法やイオンアシスト蒸着法などに限られず、任意であってよい。
【0030】
（吸収層）
整合層２４について説明する前に、吸収層２６について説明する。吸収層２６は、近赤外線吸収成分を含有する透明基体で構成される層である。透明基体の「透明」とは、可視領域の波長帯の光に対して透過性を有することを意味する。
整合層２４について説明する前に、吸収層２６について説明する。吸収層２６は、近赤外線吸収成分を含有する透明基体で構成される層である。透明基体の「透明」とは、可視領域の波長帯の光に対して透過性を有することを意味する。
【0031】
吸収層２６の透明基体は、樹脂又は無機材料であることが好ましい。透明基体が樹脂である場合、樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エン・チオール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリパラフェニレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂およびポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂等が挙げられる。特に、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高い樹脂として、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリイミド樹脂、およびエポキシ樹脂から選ばれる１種以上が好ましい。さらに、透明基体となる樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれる１種以上がより好ましく、ポリイミド樹脂が特に好ましい。ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂などが好ましい。また、吸収層２６の透明基体が無機材料である場合、無機材料としては、例えば酸化珪素膜が好ましい。
【0032】
また、吸収層２６が含有する近赤外線吸収成分は、近赤外領域の波長帯の光を吸収可能な吸収剤により構成される。吸収層２６は、吸収剤が透明基体に均一に溶解又は分散して形成されることで、透明基体に近赤外線吸収成分が含有された構成となり、可視領域の波長帯の光を透過しつつ、近赤外領域の波長帯の光を吸収する。吸収剤は、例えば、透明基体に溶解または分散させたときの吸収最大波長が、６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下にあるものが好ましく、６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下にあるものがより好ましく、６００ｎｍ以上８５０ｎｍ以下にあるものが最も好ましい。吸収剤は、近赤外領域の波長の光を吸収する色素であってよい。この色素を色素（Ａ）とすると、色素（Ａ）としては、ジイモニウム系、シアニン系、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系、ジチオール金属錯体系、アゾ系、アミニウム系、ポリメチン系、フタリド、ナフトキノン系、アンスラキノン系、インドフェノール系、ピリリウム系、チオピリリウム系、スクアリリウム系、クロコニウム系、テトラデヒドオコリン系、トリフェニルメタン系、アミニウム系等の色素が挙げられる。また例えば、吸収剤は、近赤外領域の波長の光を吸収する無機顔料であってもよい。無機顔料としては、例えば、Ａ１／ｎＣｕＰＯ４（ただし、Ａは、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）、アルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）およびＮＨ４からなる群から選ばれる１種以上であり、ｎは、Ａがアルカリ金属またはＮＨ４の場合は１であり、Ａがアルカリ土類金属の場合は２である。）の結晶子を含む近赤外線吸収粒子やタングステン含有酸化物微粒子等が挙げられる。
【0033】
なお、吸収層２６の透明基体が樹脂である場合、吸収剤が均一に溶解又は分散した透明基体を、スピンコート及びディップコート（ディッピング）などのコート法により整合層２４の表面２４ａに塗布して、熱や紫外光などで透明基体を固化させることで、吸収層２６が形成される。また、吸収層２６の透明基体が無機材料である場合、例えば、ゾルゲル法を用いて、吸収層２６を形成する。すなわち、透明基体の原料となる溶液に、吸収剤を均一に溶解又は分散させ、この溶液を、整合層２４の表面２４ａに塗布して、溶液をゾル化させ、ゾルをゲル化させることで、吸収層２６を形成する。
【0034】
なお、本実施形態において、吸収層２６は単層であるが、複数層で構成されていてもよい。吸収層２６の厚さは、単層、複数層いずれで構成される場合でも、１００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。厚さを５０００ｎｍ以下とすることで、吸収層２６の膜厚のばらつきによる光学特性の低下の度合いが大きくなり過ぎないようにすることができる。また、厚さを１００ｎｍ以上とすることで、吸収層２６の吸収能、すなわち消衰係数が高くなり過ぎることを抑制し、屈折率の急上昇を抑えて、リップルの影響が高くなることを抑制できる。なお、厚さが１００ｎｍ未満であると、塗布などによる成膜が難しいほか、近赤外吸収などの特性を考えれば消衰係数ｋが増大することで屈折率ｎ値が増大するために薄膜設計上不利になることが懸念される。また、厚さが５０００ｎｍ超である場合、光学フィルタの総合厚さが増大すること、耐候性が比較的低い樹脂比率が増大し耐候性悪化を引き起こす可能性が生じるため好ましくない。
【0035】
また、吸収層２６は、紫外線吸収成分を含有してもよい。紫外線吸収成分は、例えば、紫外線領域の波長帯の光を吸収可能な紫外線吸収剤で構成される。紫外線吸収剤が透明基体に均一に溶解又は分散して構成されることで、吸収層２６に紫外線吸収成分が含有される。紫外線吸収剤は、透明基体に均一に溶解または分散させたときの吸収最大波長が３６０ｎｍ以上４１５ｎｍ以下にあるものが好ましい。紫外線吸収剤は、例えば、紫外線領域の波長帯の光を吸収可能な色素である。紫外線領域の波長帯の光を吸収可能な色素を色素（Ｕ）とした場合、色素（Ｕ）としては、オキサゾール系、メロシアニン系、シアニン系、ナフタルイミド系、オキサジアゾール系、オキサジン系、オキサゾリジン系、ナフタル酸系、スチリル系、アントラセン系、環状カルボニル系、トリアゾール系等の色素が挙げられる。
【0036】
（整合層、補助整合層）
整合層２４と補助整合層２８に関する説明は共に行うことが分かりやすいため、以下にそれらの働きについて述べる。
整合層２４と補助整合層２８に関する説明は共に行うことが分かりやすいため、以下にそれらの働きについて述べる。
【0037】
整合層２４と補助整合層２８とは、それぞれ、吸収層２６の干渉膜としての膜厚依存性を抑制するためのリップル調整層である。吸収層２６は、別で述べるとおり成形工程等で膜厚変動が生じることがある。整合層２４は、この膜厚変動による光学フィルタの光学特性への影響を抑制するものである。
【0038】
まず、整合層２４によって、吸収層２６に起因する透過率の強度変動を抑制する考え方について説明する。
【0039】
吸収層２６から基板２０の各構成は、基板２０、光学多層膜２２、整合層２４、吸収層２６の順で構成されている。ここで、吸収層２６を入射媒質としてみなすと、基板２０、光学多層膜２２、整合層２４、入射媒質（吸収層２６）という順になり、たとえば入射媒質が空気である場合は、非常に一般的な光学薄膜の構成と同一になる。入射媒質は光が入射する側に理論上は無限に存在すると考慮された媒質であり、この点で厚さという概念がない。なお、通常、光学干渉に関する計算においては、入射媒質は無限厚であることを前提とするため、吸収特性である消衰係数ｋ値をゼロとみなす。
【0040】
上記構成において、光学多層膜２２が作り出す分光波形の可視領域の反射率を最少にし、反射リップル、透過リップルなどと呼ばれる波形のうねりを抑制するために、光学多層膜２２の入射媒質側にリップル調整層と呼ばれる薄膜を挿入することは従来から行われているが、整合層２４はこのリップル調整層と同じ役目を担っている。すなわち、整合層２４は吸収層２６が入射媒質であるとした場合のリップル調整層である。なお、ここで述べるリップル調整とは、吸収層２６の膜厚に変化による可視領域の波長帯の光学特性の強度変動を抑制することをいう。
【0041】
光学多層膜２２が作り出す分光波形の可視領域の反射率は、目安としては２％以下が好ましく、１％以下がより好ましい。この反射率であれば、リップルと呼ばれる分光特性上の強度変動も制限されることになる。
【0042】
なお、入射角度の関しては、実使用上の光学フィルタ１６が大気中もしくは真空下で使用されるものであるので、空気を媒質とした場合の入射角度に対して、スネルの法則が成り立つ形で調整された入射角度が入射媒質側入射角度として適用される。
【0043】
同様に、補助整合層２８は、吸収層２６を基板とみなし、基板（吸収層２６）、補助整合層２８、入射媒質（空気）とした場合の、可視領域の反射率を最少にし、反射リップル、透過リップルと呼ばれる波形のうねりを抑制するためのリップル調整層である、ただし、上記の場合は補助整合層２８しかないので、反射率を最少にするための層として構成することになり、このための最小単位が反射防止膜となるため、補助整合層２８は基板（吸収層２６）、補助整合層２８、入射媒質（空気）とした場合の反射防止膜であれば良い。もちろん、可視領域の反射率が最少でリップルが抑制されてさえいればよいので、赤外線カットフィルタ等のバンドパスフィルターなどであっても構わないが、本発明の目的を考慮すれば最少膜厚、層数の構成となる反射防止膜とするのが最も好適である。
【0044】
吸収層２６を基板とみなし、基板（吸収層２６）、補助整合層２８、入射媒質（空気）とした場合の、可視領域の反射率の目安としては、２％以下が好ましく、１％以下がより好ましい。この条件下であればリップルと呼ばれる分光特性上の強度変動も制限されることになる。
【0045】
基板は、光学干渉に関わる計算上は吸収に関わる消衰係数ｋをゼロとみなして計算でき、光学干渉上は基板の厚さは無限として考慮されるものである。つまり、入射媒質と同様、光学薄膜の干渉設計上は膜厚依存性を持たない。
【0046】
光学フィルタ１６は、吸収層２６を基準に考えた場合、図１における吸収層２６から空気側にかけての構成は、吸収層２６を基板として考慮できるように設計され、吸収層２６から基板２０側にかけては吸収層２６を入射媒質として考慮できるように設計されている。そのため、すべての構成（基板２０、光学多層膜２２、整合層２４、吸収層２６、補助整合層２８、空気（入射媒質））が合わさった状態でも吸収層２６の膜厚依存性が非常に小さくなり、この結果として塗布工程などによる吸収層２６の膜厚変動が大きくなっても光学干渉膜としての悪影響が抑制される。これら全ての構成が合わさった状態で、上記可視領域の反射率及びリップルを最少とする状態を維持するためには、整合層２４は後述する３層構造もしくは単層の中間屈折率膜であることが好ましい。
【0047】
なお、このように設計された構成であれば、補助整合層が無くても本発明が目的とする吸収層２６の膜厚変動による光学フィルタの光学特性への影響を抑制する効果は得られる。これは、吸収層２６が樹脂層である関係上、その表面反射率が比較的小さいからであるが、より良い光学特性を得るためには補助整合層の存在が必要である。
【0048】
本実施形態では、整合層２４は、高屈折率膜２４Ａと低屈折率膜２４Ｂとが交互に積層されてなる３層以上の積層膜で構成される。上述のとおり、整合層２４は光学多層膜２２のリップル調整層として作用するものであり、そのため膜厚は光学多層膜２２の構成に依存する。光学フィルタ１６の主な用途を考慮すると、例えば光学多層膜２２は赤外線カットフィルタなどである。通常、これら光学多層膜２２の光学設計は、高屈折率膜の光学的膜厚ＱＷＯＴをＨ、低屈折率膜の光学的膜厚ＱＷＯＴをＬとした場合に（ＨＬ）＾ｎの繰り返しで基本的には構成される。なお、（ＨＬ）＾ｎは、高屈折率膜２４Ａと低屈折率膜２４Ｂとをこの順でｎ回繰り返す構成を表す。また、この際、積層される高屈折率膜２４Ａは、それぞれ光学的膜厚が異なってもよい。これは、低屈折率膜２４Ｂについても同様である。整合層２４は、光学多層膜２２の繰り返し構成の内、整合層２４に近い側の基本的繰り返し構成である（ＨＬ）＾ｎの光学的膜厚よりも薄い膜で構成されている必要があり、後述する（ａＱＬｂＱＨｃＱＬ）の３層で構成されることがより好ましい。なお、このように構成された整合層２４の膜材料は、光学多層膜２２と同じであることが、製造上は好ましいが、上記条件を光学的膜厚として満たせばよいので、全く同一膜材料である必要はない。
【0049】
整合層２４の構成としては、上記の他、中間屈折率膜で構成することも可能で、この場合には膜層数を減らすことが出来る。中間屈折率膜は、等価膜という考え方でより薄い高屈折率膜と低屈折率膜との３層構造で表現できるものであるため、上記３層で構成される整合層２４に近い光学的特性を示すことが可能なためである。ただし、等価膜条件と上記３層構造とで条件が異なるため、性能的には若干劣ることになるが、実使用上は問題ないレベルで整合層２４としての特性を示すことが可能である。
【0050】
なお、高屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．８以上、３以下であり、低屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．４以上１．６未満が好ましく、中間屈折率膜の波長５００ｎｍにおける屈折率は、１．６以上１．８未満であることが好ましい。本発明は光学多層膜２２上に吸収層２６を配置することを前提としているので、光学フィルタ１６の、干渉多層膜としての光学特性の基本は光学多層膜２２が決定する。整合層２４の膜材料、屈折率は光学多層膜２２に依存するので、上記屈折率の範囲は光学多層膜２２も適用され、屈折率の上記指定はたとえば赤外線カットフィルタを製作するための作製要件によっている。
【0051】
整合層２４の構成について更に詳しく説明する。先に説明したように、整合層２４は、光学多層膜２２に対して、特定条件下におけるリップル調整層として作用する。このため、光学的膜厚におけるＱＷＯＴ（Quarter-wave Optical Thickness）の中心波長は光学多層膜２２における膜設計上の中心波長を基に決定されることになる。具体的には、光学多層膜２２が赤外線カットフィルタだった場合には、赤外線カットフィルタでカットする波長帯の中心波長が整合層２４のＱＷＯＴの中心波長となる。なお、赤外線カットフィルタでカットする波長帯が複数ある場合は、整合層２４に近い側にあるの波長帯の中心波長が選択される。また、整合層２４のＱＷＯＴの中心波長は、７００ｎｍ～１４００ｎｍにあることが好ましい。
【0052】
ここで、高屈折率膜２４ＡのＱＷＯＴ（Quarter-wave Optical Thickness）をＱＨとし、低屈折率膜２４ＢのＱＷＯＴをＱＬとする。この場合、整合層２４は、基板２０側（光学多層膜２２側）から吸収層２６側に向けて、（ａＱＬｂＱＨｃＱＬ）の３層で構成されることが好ましい。ここで、ａ、ｂ、ｃは、各基本単位における係数であり、各基本単位における膜の物理膜厚が、ＱＷＯＴの何倍であるかを表している。そのため、ａＱＬ、ｂＱＨ、ｃＱＬは、各膜の光学膜厚を指す。すなわち、整合層２４は、最も基板２０側（光学多層膜２２側）の膜が、低屈折率膜２４Ｂであり、その光学膜厚が、ａＱＬである。そして、整合層２４は、最も基板２０側の低屈折率膜２４Ｂの吸収層２６側に設けられる膜が、高屈折率膜２４Ａであり、その光学膜厚が、ｂＱＨとなっている。そして、整合層２４は、高屈折率膜２４Ａの吸収層２６側に設けられる膜が、低屈折率膜２４Ｂであり、その光学膜厚が、ｃＱＬである。本実施形態においては、整合層２４は、３層構成であるため、高屈折率膜２４Ａの吸収層２６側に設けられる低屈折率膜２４Ｂが、最も吸収層２６側に設けられる膜となる。なお、整合層２４が（ａＱＬｂＱＨｃＱＬ）の３層で構成される際のａ、ｂ、ｃは、光学多層膜２２の阻止帯の中心波長における高屈折率膜２４Ａおよび低屈折率膜２４Ｂのそれぞれの屈折率を用いて算出する。
【0053】
ここで、ａ及びｃは、０．２以上０．５未満であり、ｂは０．０７以上０．５未満であり、ｂ＜ａであることが好ましい。ａ、ｂ、ｃがこのような数値範囲となることで、整合層２４は、吸収層２６の膜厚依存性を抑制する形で、可視領域の反射率、リップル抑制に寄与する。
【0054】
ただし、整合層２４は、吸収層２６による可視領域の波長帯の光の干渉を抑制するように構成されていれば、このように２つの低屈折率膜２４Ｂの間に１つの高屈折率膜２４Ａが設けられた構成でなくてよいし、高屈折率膜２４Ａと低屈折率膜２４Ｂとの光学膜厚も、上述のような関係でなくてよい。例えば、整合層２４は、２つの高屈折率膜２４Ａの間に１つの低屈折率膜２４Ｂが設けられる３層構成であってよい。また、整合層２４は、例えば、高屈折率膜２４Ａと低屈折率膜２４Ｂとが交互に、合計４層以上積層されてもよいし、合計２層積層されるものであってよい。また、整合層２４は、所定の屈折率である中間屈折率を有する１つの層、すなわち上述の中屈折率膜の単層で構成されていてもよい。中間屈折率は、例えば、上記で説明した高屈折率膜２４Ａの屈折率と低屈折率膜２４Ｂの屈折率との間の値となる。
【0055】
また、整合層２４は、基板２０、光学多層膜２２、整合層２４、吸収層２６、及び補助整合層２８がこの順で積層され、補助整合層２８が空気に対して露出している場合に、空気側から補助整合層２８に入射して基板２０を透過した光の可視領域の波長帯に、リップルが発生することを抑制するよう構成されることが好ましい。
【0056】
なお、高屈折率膜２４Ａとしては、例えば、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物膜等が用いられる。また、低屈折率膜２４Ｂとしては、例えば、ＳｉＯ２等が用いられる。高屈折率膜２４Ａは、光学多層膜２２の高屈折率膜２２Ａと同じ材料であり、低屈折率膜２４Ｂは、光学多層膜２２の低屈折率膜２２Ｂと同じ材料であることが好ましい。同じ材料とすることで、積層を容易に行うことができる。ただし、高屈折率膜２４Ａと高屈折率膜２２Ａとは、異なる材料であってよいし、低屈折率膜２４Ｂと低屈折率膜２２Ｂとも、異なる材料であってよい。
【0057】
整合層２４は、光学多層膜２２の形成と同様の方法で、光学多層膜２２の表面２２ａに形成されてよい。すなわち、整合層２４は、例えばスパッタリング法、イオンアシスト蒸着法、真空蒸着法などを用いて、形成されてよい。
【0058】
（補助整合層）
補助整合層２８は、補助整合層２８に入射した可視領域の波長帯の光が、吸収層２６（補助整合層２８と吸収層２６との界面）にて反射されることを抑制する層である。すなわち、補助整合層２８は、反射防止機能を有する反射防止膜（Anti-Reflection膜、ＡＲ膜ともいう）である。本実施形態において、補助整合層２８は、屈折率が異なる複数の膜を積層して構成される光学多層膜である。すなわち、補助整合層２８は、例えば、高屈折率膜と、高屈折率膜よりも屈折率が低い低屈折率膜とを、複数交互に配置した積層膜が用いられる。高屈折率膜としては、例えば、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物膜等が用いられる。低屈折率膜としては、例えば、ＳｉＯ２等が用いられる。高屈折率膜と低屈折率膜の膜厚や積層数は、補助整合層２８に要求される光学特性に応じて適宜設定される。補助整合層２８も、光学多層膜２２の形成と同様の方法で、吸収層２６の表面２６ａに形成されてよい。すなわち、補助整合層２８は、例えばスパッタリング法、イオンアシスト蒸着法、真空蒸着法などを用いて、形成されてよい。なお、補助整合層２８は、反射防止機能を有するものであれば、このような多層膜に限られず、単層で構成されていてもよく、赤外線カットフィルタや紫外線カットフィルタなどであってもよい。また、光学フィルタ１６は、補助整合層２８を、設けていなくてもよい。
補助整合層２８は、補助整合層２８に入射した可視領域の波長帯の光が、吸収層２６（補助整合層２８と吸収層２６との界面）にて反射されることを抑制する層である。すなわち、補助整合層２８は、反射防止機能を有する反射防止膜（Anti-Reflection膜、ＡＲ膜ともいう）である。本実施形態において、補助整合層２８は、屈折率が異なる複数の膜を積層して構成される光学多層膜である。すなわち、補助整合層２８は、例えば、高屈折率膜と、高屈折率膜よりも屈折率が低い低屈折率膜とを、複数交互に配置した積層膜が用いられる。高屈折率膜としては、例えば、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物膜等が用いられる。低屈折率膜としては、例えば、ＳｉＯ２等が用いられる。高屈折率膜と低屈折率膜の膜厚や積層数は、補助整合層２８に要求される光学特性に応じて適宜設定される。補助整合層２８も、光学多層膜２２の形成と同様の方法で、吸収層２６の表面２６ａに形成されてよい。すなわち、補助整合層２８は、例えばスパッタリング法、イオンアシスト蒸着法、真空蒸着法などを用いて、形成されてよい。なお、補助整合層２８は、反射防止機能を有するものであれば、このような多層膜に限られず、単層で構成されていてもよく、赤外線カットフィルタや紫外線カットフィルタなどであってもよい。また、光学フィルタ１６は、補助整合層２８を、設けていなくてもよい。
【0059】
（背面層）
背面層３０は、基板２０、及び基板２０上に設けられた光学多層膜２２、整合層２４、吸収層２６、補助整合層２８によって構成される光学フィルタ１６としての光学特性を補完するために設けられるものである。そのため、背面層３０は、光学多層膜２２、整合層２４、吸収層２６、補助整合層２８と同様の構成であってもよく、光学多層膜のみで構成されていてもよく、設けなくてもよい。光学フィルタ１６が撮像装置用光学フィルタとして用いられる場合、背面層３０としては、赤外線カットフィルタもしくは反射防止膜が想定される。背面層３０が光学多層膜にて構成される場合、例えば、高屈折率膜と、高屈折率膜よりも屈折率が低い低屈折率膜とを、複数交互に配置した積層膜が用いられる。高屈折率膜としては、例えば、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物膜等が用いられる。低屈折率膜としては、例えば、ＳｉＯ２等が用いられる。高屈折率膜と低屈折率膜の膜厚や積層数は、背面層３０に要求される光学特性に応じて適宜設定される。背面層３０も、光学多層膜２２の形成と同様の方法で、基板２０の表面２０ｂに形成されてよい。すなわち、背面層３０は、例えばスパッタリング法、イオンアシスト蒸着法、真空蒸着法などを用いて、形成されてよい。なお、背面層３０は、反射防止機能を有するものであれば、このような多層膜に限られず、単層で構成されていてもよい。
背面層３０は、基板２０、及び基板２０上に設けられた光学多層膜２２、整合層２４、吸収層２６、補助整合層２８によって構成される光学フィルタ１６としての光学特性を補完するために設けられるものである。そのため、背面層３０は、光学多層膜２２、整合層２４、吸収層２６、補助整合層２８と同様の構成であってもよく、光学多層膜のみで構成されていてもよく、設けなくてもよい。光学フィルタ１６が撮像装置用光学フィルタとして用いられる場合、背面層３０としては、赤外線カットフィルタもしくは反射防止膜が想定される。背面層３０が光学多層膜にて構成される場合、例えば、高屈折率膜と、高屈折率膜よりも屈折率が低い低屈折率膜とを、複数交互に配置した積層膜が用いられる。高屈折率膜としては、例えば、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物膜等が用いられる。低屈折率膜としては、例えば、ＳｉＯ２等が用いられる。高屈折率膜と低屈折率膜の膜厚や積層数は、背面層３０に要求される光学特性に応じて適宜設定される。背面層３０も、光学多層膜２２の形成と同様の方法で、基板２０の表面２０ｂに形成されてよい。すなわち、背面層３０は、例えばスパッタリング法、イオンアシスト蒸着法、真空蒸着法などを用いて、形成されてよい。なお、背面層３０は、反射防止機能を有するものであれば、このような多層膜に限られず、単層で構成されていてもよい。
【0060】
光学フィルタ１６は、以上のような構成となっている。図３は、反射光の状態の例を示す模式図である。図３は、比較例に係る光学フィルタ１６ｘと、本実施形態における光学フィルタ１６との反射光の状態の違いを示している。図３に示すように、比較例に係る光学フィルタ１６ｘは、基板２０ｘと、吸収層２６ｘと、光学多層膜２２ｘとがこの順で積層されている。すなわち、比較例においては、光学多層膜２２ｘが、吸収層２６ｘよりも、入射光Ｌ１ｘ側に位置している。この場合、入射光Ｌ１ｘのうち、不要な波長の光は、光学多層膜２２ｘの表面で、反射光Ｌ２ｘとして反射される。反射光Ｌ２ｘは、例えば撮像装置の筐体内に迷光として存在し、再度、光学フィルタ１６ｘに入射するおそれがある。この際、光学フィルタ１６ｘに広角度で迷光が入射すると、光学多層膜２２Ｘの斜入射特性により迷光を反射することができず、光学フィルタ１６ｘを透過して撮像素子に到達するおそれがある。この場合、その光は、撮像画像におけるノイズとして認識されてしまい、撮像画像の画質が低下する可能性がある。
【0061】
一方、本実施形態に係る光学フィルタ１６は、吸収層２６が、光学多層膜２２よりも、入射光Ｌ１側に位置している。なお、図３では、説明の便宜上、補助整合層２８及び背面層３０を省いている。図３に示すように、光学フィルタ１６への入射光Ｌ１は、吸収層２６内に入射し、入射光Ｌ１のうちの不要な波長の光は、吸収層２６に吸収される。そして、吸収層２６に吸収されなかった不要な波長の光は、光学多層膜２２の表面で反射する。光学多層膜２２の表面で反射した光は、再度吸収層２６に入射して、吸収層２６に吸収され、吸収層２６に吸収されなかった光のみが、反射光Ｌ２として撮像装置の筐体内に出射される。すなわち、反射光Ｌ２は、吸収層２６を２回透過しているため、２回の透過において吸収された分、反射光Ｌ２ｘよりも強度が低下している。従って、本実施形態に係る光学フィルタ１６によると、例え迷光が撮像素子に到達しても、迷光の強度が低下しているため、撮像画像に与える影響を少なくして、撮像画像の画質低下を抑制する。すなわち、本実施形態に係る光学フィルタ１６は、迷光の強度を低下することで、光学的特性の低下を抑えている。
【0062】
しかし、吸収層２６を光学多層膜２２よりも入射光Ｌ１側に配置した場合、上述のように、光学多層膜２２の透過率のリップルが顕著となり、光学フィルタ１６の光学特性が低下するおそれがある。それに対し、本実施形態に係る光学フィルタ１６は、整合層２４により、吸収層２６による可視領域の波長帯の光の干渉を抑制することで、光学多層膜２２の透過率のリップルを抑制して、光学フィルタ１６の光学特性の低下を抑制している。
【0063】
以上説明したように、本実施形態に係る光学フィルタ１６は、基板２０と、基板２０上に設けられる光学多層膜２２と、光学多層膜２２上に設けられる整合層２４と、整合層２４上に設けられ、赤外線吸収成分を含有する透明基体を有する吸収層２６と、を備える。整合層２４は、吸収層２６に起因する透過率の強度変動を抑制するよう構成される。この光学フィルタ１６によると、迷光の強度を低下させつつ、吸収層２６による可視領域の波長帯の光の干渉を抑制することで、光学フィルタ１６の光学特性の低下を抑制することができる。
【0064】
（実施例１）
次に、実施例１について説明する。実施例１においては、本実施形態に係る光学フィルタ１６について、吸収層２６の膜厚（厚み）を変えた上で、透過率のシミュレーションを行ったものである。表１は、実施例１に係る光学フィルタ１６の各層の構成を記載したものである。表１に示すように、実施例１においては、補助整合層２８の高屈折率膜をＴｉＯ２とし、補助整合層２８の低屈折率膜をＳｉＯ２とし、整合層２４の高屈折率膜２４Ａと光学多層膜２２の高屈折率膜２２ＡとをＺｒＯ２とし、整合層２４の低屈折率膜２４Ｂと光学多層膜２２の低屈折率膜２２ＢとをＳｉＯ２としている。波長５００ｎｍにおいて、ＴｉＯ２の屈折率は２．４６７、ＳｉＯ２の屈折率は１．４８３、ＺｒＯ２の屈折率は２．０５８である。そして、実施例１においては、光学多層膜２２、整合層２４、補助整合層２８の表１のような構成として、吸収層２６の膜厚を、７００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲で変動させて、光学フィルタ１６の分光透過率をシミュレーションで算出した。すなわち、表１の構成の光学フィルタ１６に対し、補助整合層２８から光が入射した場合における、基板２０から出射する光の透過率を、吸収層２６の膜厚ごとにシミュレーションで算出した。なお、表１に示すように、実施例１の整合層２４は、（ａＱＬｂＱＨｃＱＬ）の３層構成となっていることがわかる。表１において、光学多層膜が基板２０側であり、補助整合層が空気側である。実施例１において、光学多層膜２２の設計上の中心波長は９３０ｎｍ、ａは０．３１３、ｂは０．１３１、ｃは０．４１２である。なお、各係数は、整合層２４の高屈折率膜２４Ａおよび低屈折率膜２４Ｂの波長９３０ｎｍにおける屈折率（ＺｒＯ２：２．０２５、ＳｉＯ２：１．４６７）を用いて算出した。また、分光透過率を算出するシミュレーションソフトとしては、ＴＦＣａｌｃ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ社製）を用いた。また、基板２０および吸収層２６は光の吸収がない条件で算出した。光学干渉に関わる計算は、吸収に関わる消衰係数ｋをゼロとみなして計算する。
次に、実施例１について説明する。実施例１においては、本実施形態に係る光学フィルタ１６について、吸収層２６の膜厚（厚み）を変えた上で、透過率のシミュレーションを行ったものである。表１は、実施例１に係る光学フィルタ１６の各層の構成を記載したものである。表１に示すように、実施例１においては、補助整合層２８の高屈折率膜をＴｉＯ２とし、補助整合層２８の低屈折率膜をＳｉＯ２とし、整合層２４の高屈折率膜２４Ａと光学多層膜２２の高屈折率膜２２ＡとをＺｒＯ２とし、整合層２４の低屈折率膜２４Ｂと光学多層膜２２の低屈折率膜２２ＢとをＳｉＯ２としている。波長５００ｎｍにおいて、ＴｉＯ２の屈折率は２．４６７、ＳｉＯ２の屈折率は１．４８３、ＺｒＯ２の屈折率は２．０５８である。そして、実施例１においては、光学多層膜２２、整合層２４、補助整合層２８の表１のような構成として、吸収層２６の膜厚を、７００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲で変動させて、光学フィルタ１６の分光透過率をシミュレーションで算出した。すなわち、表１の構成の光学フィルタ１６に対し、補助整合層２８から光が入射した場合における、基板２０から出射する光の透過率を、吸収層２６の膜厚ごとにシミュレーションで算出した。なお、表１に示すように、実施例１の整合層２４は、（ａＱＬｂＱＨｃＱＬ）の３層構成となっていることがわかる。表１において、光学多層膜が基板２０側であり、補助整合層が空気側である。実施例１において、光学多層膜２２の設計上の中心波長は９３０ｎｍ、ａは０．３１３、ｂは０．１３１、ｃは０．４１２である。なお、各係数は、整合層２４の高屈折率膜２４Ａおよび低屈折率膜２４Ｂの波長９３０ｎｍにおける屈折率（ＺｒＯ２：２．０２５、ＳｉＯ２：１．４６７）を用いて算出した。また、分光透過率を算出するシミュレーションソフトとしては、ＴＦＣａｌｃ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｐｅｃｔｒａ社製）を用いた。また、基板２０および吸収層２６は光の吸収がない条件で算出した。光学干渉に関わる計算は、吸収に関わる消衰係数ｋをゼロとみなして計算する。
【0065】
【表1】
【0066】
一方、表２は、比較例１に係る光学フィルタの各層の構成を示したものである。表２において、光学多層膜が基板２０側であり、補助整合層が空気側である。比較例１に係る光学フィルタは、整合層２４を有さない点で、実施例１とは異なる。比較例１についても、実施例１と同様に、吸収層２６の膜厚を、７００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲で変動させて、光学フィルタ１６の分光透過率をシミュレーションで算出した。
【0067】
【表2】
【0068】
図４は、実施例１に係る膜厚ごとの分光透過率の値を示すグラフである。図５は、比較例１に係る膜厚ごとの分光透過率の値を示すグラフである。図４及び図５の横軸は、波長であり、縦軸は、光学フィルタ１６の分光透過率である。図４及び図５は、波長が３５０ｎｍから１２００ｎｍのそれぞれの光について、吸収層２６の膜厚ごとの光学フィルタ１６の透過率の算出結果を示している。図４及び図５に示すように、実施例１においては、特に入射する光の波長が４５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下（さらにいえば４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）において、比較例１と比べて、吸収層２６の膜厚の変化に対する光学フィルタの分光透過率の値の変動が少なく、リップルが抑制されていることが分かる。また、吸収層２６の膜厚が変化した際の、光学フィルタ１６の分光透過率の変動を詳細に確認したところ、可視領域の波長帯（ここでは波長４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）における最大透過率と最小透過率との差は、実施例１では０．６６％以上０．８９％以下であるのに対し、比較例１では２．６０％以上７．６６％以下であった。
【0069】
（実施例２、実施例３）
次に、実施例２及び実施例３について説明する。実施例２においては、本実施形態に係る光学フィルタ１６について、吸収層２６の膜厚（厚み）を変えた上で、透過率のシミュレーションを行ったものである。表３は、実施例２に係る光学フィルタ１６の各層の構成を記載したものである。表３において、光学多層膜が基板２０側であり、補助整合層が空気側である。表３に示すように、実施例２においては、補助整合層２８の構成は実施例１と略同一である。他方、整合層２４は、中屈折率膜としてＡｌ２Ｏ３の単層にて構成している点で実施例１と異なる。波長５００ｎｍにおいて、Ａｌ２Ｏ３の屈折率は１．６１７である。そして、実施例２においては、光学多層膜２２、整合層２４、補助整合層２８を表３のような構成として、吸収層２６の膜厚を、７００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲で変動させて、光学フィルタ１６の分光透過率をシミュレーションで算出した。すなわち、表３の構成の光学フィルタ１６に対し、補助整合層２８から光が入射した場合における、基板２０から出射する光の透過率を、吸収層２６の膜厚ごとに実施例１と同様のシミュレーションソフト及び条件を用いて算出した。
次に、実施例２及び実施例３について説明する。実施例２においては、本実施形態に係る光学フィルタ１６について、吸収層２６の膜厚（厚み）を変えた上で、透過率のシミュレーションを行ったものである。表３は、実施例２に係る光学フィルタ１６の各層の構成を記載したものである。表３において、光学多層膜が基板２０側であり、補助整合層が空気側である。表３に示すように、実施例２においては、補助整合層２８の構成は実施例１と略同一である。他方、整合層２４は、中屈折率膜としてＡｌ２Ｏ３の単層にて構成している点で実施例１と異なる。波長５００ｎｍにおいて、Ａｌ２Ｏ３の屈折率は１．６１７である。そして、実施例２においては、光学多層膜２２、整合層２４、補助整合層２８を表３のような構成として、吸収層２６の膜厚を、７００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲で変動させて、光学フィルタ１６の分光透過率をシミュレーションで算出した。すなわち、表３の構成の光学フィルタ１６に対し、補助整合層２８から光が入射した場合における、基板２０から出射する光の透過率を、吸収層２６の膜厚ごとに実施例１と同様のシミュレーションソフト及び条件を用いて算出した。
【0070】
【表3】
【0071】
実施例３においては、本実施形態に係る光学フィルタ１６について、吸収層２６の膜厚（厚み）を変えた上で、分光透過率のシミュレーションを行ったものである。表４は、実施例３に係る光学フィルタ１６の各層の構成を記載したものである。表４において、光学多層膜が基板２０側であり、吸収層が空気側である。表４に示すように、実施例３においては、整合層２４の構成は実施例１と略同一である。実施例３において、光学多層膜２２の設計上の中心波長は９３０ｎｍ、ａは０．３１３、ｂは０．１３１、ｃは０．４１２である。なお、各係数は、整合層２４の高屈折率膜２４Ａおよび低屈折率膜２４Ｂの波長９３０ｎｍにおける屈折率（ＺｒＯ２：２．０２５、ＳｉＯ２：１．４６７）を用いて算出した。他方、実施例３は、補助整合層２８を設けていない点で、実施例１と異なる。そして、実施例３においては、光学多層膜２２、整合層２４を表４のような構成として、吸収層２６の膜厚を、７００ｎｍから１４００ｎｍまでの範囲で変動させて、光学フィルタ１６の分光透過率をシミュレーションで算出した。すなわち、表４の構成の光学フィルタ１６に対し、吸収層２６から光が入射した場合における、基板２０から出射する光の透過率を、吸収層２６の膜厚ごとに実施例１と同様のシミュレーションソフト及び条件を用いて算出した。
【0072】
【表4】
【0073】
一方、表５は、比較例２に係る光学フィルタの各層の構成を示したものである。表５において、光学多層膜が基板２０側であり、吸収層が空気側である。比較例２に係る光学フィルタは、整合層２４及び補助整合層２８を有さない点で、実施例１とは異なる。比較例２についても、実施例１と同様に、吸収層２６の膜厚を変動させて、光学フィルタ１６の分光透過率をシミュレーションで算出した。
【0074】
【表5】
【0075】
図６は、実施例２に係る膜厚ごとの分光透過率の値を示すグラフである。図７は、実施例３に係る膜厚ごとの分光透過率の値を示すグラフである。図８は、比較例２に係る膜厚ごとの分光透過率の値を示すグラフである。図６ないし図８の横軸は、波長であり、縦軸は、光学フィルタ１６の分光透過率である。図６ないし図８は、波長が３５０ｎｍから１２００ｎｍのそれぞれの光について、吸収層２６の膜厚ごとの光学フィルタ１６の分光透過率の算出結果を示している。図６ないし図８に示すように、実施例２及び実施例３においては、特に入射する光の波長が４５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下（さらにいえば４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）において、各比較例と比べて、全ての波長の光において、透過率の値の変動が少なく、リップルが抑制されていることが分かる。これに対し、比較例２においては、特に吸収層２６の膜厚（厚み）の変動に対し、透過率の値の変動が大きく、リップルが発生していることが分かる。また、光学フィルタ１６の吸収層２６の膜厚が変化した際の分光透過率の変動を詳細に確認したところ、可視領域の波長帯（ここでは波長４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）における最大透過率と最小透過率との差は、実施例２では１．２７％以上２．３８％以下、実施例３では３．１１％以上４．７２％以下に対し、比較例２では１．３４％以上１７．９７％以下であった。
【0076】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【0077】
１０ 撮像装置
１６ 光学フィルタ
１８ 撮像素子
２０ 基板
２２ 光学多層膜
２４ 整合層
２６ 吸収層
２８ 補助整合層
３０ 背面層
１６ 光学フィルタ
１８ 撮像素子
２０ 基板
２２ 光学多層膜
２４ 整合層
２６ 吸収層
２８ 補助整合層
３０ 背面層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】