CN107850713A - 光学滤波器和近红外线截止滤波器 - Google Patents

光学滤波器和近红外线截止滤波器 Download PDF

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Abstract

一种在基板上具备光学多层膜的光学滤波器，其特征在于，在上述基板与上述光学多层膜之间，从上述基板侧依次形成有折射率调整层和具有应力调整功能的特性改善层，上述折射率调整层由1层～3层构成，上述特性改善层是物理膜厚为600nm以上的单层膜。本发明提供基板的翘曲少且具有良好的光谱特性的光学滤波器。

Description

光学滤波器和近红外线截止滤波器
技术领域
本发明涉及光学机器中使用的光学滤波器。特别是涉及作为数码相机、摄像机中利用的CCD(:电荷耦合器件，Charge Coupled Device)、CMOS(互补金属氧化物半导体，Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固体摄像元件的可见度修正滤波器使用的近红外线截止滤波器。
背景技术
数码相机、摄像机中利用的CCD、CMOS等固体摄像元件的光谱灵敏度具备与人的可见度特性相比对近红外线区域的光具有很强的灵敏度这样的特征。因此，一般使用用于使这些固体摄像元件的光谱灵敏度符合人的可见度特性的可见度修正滤波器。
作为这样的可见度修正滤波器，专利文献1公开了使Cu2+离子存在于氟磷酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等玻璃中而调整光谱特性的近红外线截止滤波器玻璃。
另外，为了正确地确定透射的波长区域且使其尖锐，已知有在如上所述的近红外线截止滤波器玻璃的表面设置将高折射率层和低折射率层多个交替层叠而成的光学多层膜，有效地透射可见光区域的波长(400～600nm)且将近红外线区域的波长(700nm)锐截的具有优异特性的近红外线截止滤波器(例如，参照专利文献2。)。此外，为了抑制玻璃基板表面的反射而提高透射率，有时也在近红外线截止滤波器玻璃的表面设置防反射膜。
近红外线截止滤波器的情况下，上述光学多层膜例如是将由氧化钛、氧化钽、氧化铌等构成的高折射率层与由氧化硅等构成的低折射率层在玻璃基板上交替层叠而成的，通过适当地设定高折射率层和低折射率层的构成材料、厚度、层数等，从而利用光的干涉来选择性透射光。
而且，随着光学设备、摄像装置的小型化、薄型化，对于使用的近红外线截止滤波器这样的光学滤波器，也迫切期望光轴方向的厚度更薄。对于基板的薄板化，如果在板厚较薄的基板上设置光学多层膜，则存在基板形状发生明显变形(翘曲)这样的问题。针对该问题，提出了通过使形成于基板的表面和背面这两面的光学多层膜的层数的比率为一定的范围(大于1且为2.5以下)，从而抑制基板的翘曲的方法(例如，参照专利文献3。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平06－16451号公报
专利文献2:日本特开平02－213803号公报
专利文献3:日本特开2006－220873号公报
发明内容
然而，对于专利文献3中记载的光学滤波器而言，需要使本来由较少的层数构成的防反射膜的层数变得非常多。而且，防反射膜由较薄的物理膜厚的层构成，但如果层数变多则可能因膜厚误差而导致反射率变大。另外，如果防反射膜的层数变多，则存在损害成膜的容易性，光学滤波器的生产率降低这样的问题。
此外，作为通过在板厚较薄的基板上设置光学多层膜来解决基板形状的变形(翘曲)产生的方式，也有通过在玻璃的表面和背面这两面设置作为光学多层膜的近红外线截止滤波器层来平衡光学多层膜的应力的方法。然而，由于利用光学多层膜的近红外线截止滤波器对光谱特性的光的入射角度的依赖性高，所以光的入射角度大的情况下反射率可能变高。
本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供基板的翘曲少的光学滤波器和近红外线截止滤波器。
本发明提供一种光学滤波器，是在基板上具备光学多层膜的光学滤波器，其特征在于，在上述基板与上述光学多层膜之间，从上述基板侧依次形成有折射率调整层和具有应力调整功能的特性改善层，上述折射率调整层由1层～3层构成，上述特性改善层是物理膜厚为600nm以上的单层膜。
在本发明的光学滤波器中，将上述基板的折射率设为ns，将上述折射率调整层的折射率(其中，该折射率调整层为多层时是指作为等效膜的折射率。)设为na，将上述特性改善层的折射率设为ne时，优选：ns＞ne的情况下，ns＞na＞ne的关系成立，ns＜ne的情况下，ns＜na＜ne的关系成立。
另外，在本发明的光学滤波器中，优选上述特性改善层为树脂膜或无机膜。另外，优选上述特性改善层由氧化硅(SiO2)或氧化铝(Al2O3)、或者至少含有它们的混合物构成。另外，优选上述基板由玻璃或者树脂构成。另外，优选上述基板由氟磷酸盐玻璃或者磷酸盐玻璃构成。另外，优选上述基板具有0.22mm以下的厚度。另外，优选在上述特性改善层与上述光学多层膜之间具备近红外线吸收层，该近红外线吸收层含有透明树脂和吸收近红外线的吸收剂。另外，优选上述特性改善层上的上述光学多层膜具备防止反射功能。
另外，本发明提供在上述基板的与形成有上述折射率调整层和上述特性改善层的第1面相反的一侧的第2面上具备第2光学多层膜的光学滤波器。而且，在该光学滤波器中，优选上述第2光学多层膜的总膜厚为2μm以上，且总层数为20层以上。另外，优选上述第2光学多层膜的层数L2与形成于上述基板的第1面侧的第1光学多层膜、上述折射率调整层和上述特性改善层的层数的合计(第1面侧的总层数)L1的比率满足以下的式子。
2.5＜L2/L1≤50
另外，优选上述第2光学多层膜具备红外线屏蔽功能。
另外，本发明提供由上述光学滤波器构成的近红外线截止滤波器。
根据本发明，利用在基板与光学多层膜之间形成的物理膜厚为600nm以上的单层的特性改善层缓和由形成光学多层膜引起的膜应力，得到抑制了基板翘曲的光学滤波器。另外，由于在这样的具有应力缓和(应力调整)功能的特性改善层与基板之间形成了折射率调整层，所以例如通过将该折射率调整层的折射率调整成基板与特性改善层的中间的折射率，能够抑制由设置特性改善层引起的光谱特性的变动。而且，能够得到具有良好的光谱特性的光学滤波器。
附图说明
图1是表示本发明的光学滤波器的第1实施方式的截面图。
图2是表示本发明的光学滤波器的第2实施方式的截面图。
图3是表示例1～例3中得到的光学滤波器的光谱特性(光谱反射率)的图表。
图4是表示例4～例6中得到的光学滤波器的光谱特性(光谱反射率)的图表。
图5是表示例12～例14中得到的光学滤波器的光谱特性(光谱反射率)的图表。
图6是表示例15～例17中得到的光学滤波器的光谱特性(光谱反射率)的图表。
具体实施方式
以下，参照用于实施本发明的方式、附图进行说明。
＜第1实施方式＞
图1是表示本发明的光学滤波器的第1实施方式的截面图。
图1所示的光学滤波器10具备基板1、依次形成于基板1的主表面的折射率调整层2和特性改善层3、以及形成于特性改善层3上的光学多层膜4。
第1实施方式的光学滤波器10通过在基板1与光学多层膜4之间，从基板1侧依次形成有折射率调整层2和特性改善层3，从而在基板1的翘曲小的基础上具有良好的光谱特性。
(基板)
基板1优选由可见光透射率高的树脂或者玻璃构成，在此基础上，更优选由吸收近红外线的树脂或者玻璃构成。作为树脂，除市售的透明树脂膜以外，例如，还可举出后述的含有在近红外线区域具有吸收的色素(后述的色素(A))的环烯烃系树脂。通过使用由上述树脂构成的基板1，能够实现例如近红外线截止滤波器的薄板化，且能够低廉地制造。另外，基板1由树脂构成时，除吸收近红外线的色素(后述的色素(A))以外，还可以含有吸收紫外线的色素(后述的色素(U))。
作为红外线吸收率高且可见光透射率高的玻璃，可举出氟磷酸盐玻璃、磷酸盐玻璃。作为氟磷酸盐玻璃，例如，优选相对于基质玻璃100质量份额外(外割)含有0.5～25质量份的CuO的玻璃，其中，该基质玻璃是以氧化物基准或者氟化物基准的质量％表示含有10～60％的P2O5、0～20％的AlF3、1～30％的LiF+NaF+KF和10～75％的MgF2+CaF2+SrF2+BaF2(其中，可以将氟化物总计量的70％以下置换成氧化物)的成分的合计为90％以上的玻璃。
应予说明，表示上述的数值范围的“～”以包含记载在其前后的数值作为下限值和上限值的意思使用。只要没有特别的规定，在本说明书中“～”以同样的意思使用。
上述组成的氟磷酸盐玻璃的耐候性优异，且通过含有CuO而使近红外线截止滤波器玻璃具有适当的光谱特性。
另外，作为氟磷酸盐玻璃，除上述组成的玻璃以外，例如，还可以使用日本特开平3－83834号公报、日本特开平6－16451号公报、日本特开平8－253341号公报、日本特开2004－83290号公报或者日本特开2011－132077号公报中公开的组成范围或者实施例中记载的玻璃。
为了得到玻璃基板，以成为如上所述的所希望的玻璃组成的方式，将玻璃原料调合、熔融，接着将熔融的玻璃成型。然后，以成为规定的大小的方式加工外形而制成玻璃基板后，对玻璃基板的表面进行研磨(研削)，接着进行抛光(精密研磨)。应予说明，为了得到光学滤波器10，在如此得到的玻璃基板的表面依次形成折射率调整层2和特性改善层3后，形成光学多层膜4，接着以成为规定的产品尺寸的方式使用公知的方法(划线、切割、激光切割等)进行切割。
从光学滤波器10的薄型化的观点考虑，由上述玻璃或者树脂构成的基板1的厚度优选为0.3mm以下，更优选为0.22mm以下，进一步优选为0.18mm以下，最优选为0.15mm以下。由于基板1的厚度为0.22mm以下时，基板1的翘曲容易变大，所以能够显著地得到通过形成折射率调整层2和特性改善层3而带来的抑制翘曲的效果。另外，如果基板1的厚度薄，则不仅生产率差，加工成本上升，而且强度变低，担心在制造时、搬运时发生破损。因此，基板1的厚度优选为0.025mm以上，更优选为0.03mm以上，进一步优选为0.05mm以上。
(特性改善层)
在本发明的第1实施方式中，特性改善层3是物理膜厚为600nm以上的单层膜，如下所述，在基板1的背面(第2面)设置像近红外线截止滤波器层这样的第2光学多层膜时，能够利用第2光学多层膜调整(平衡)应力，从而发挥抑制基板1的翘曲的作用。
特性改善层3的物理膜厚小于600nm时，利用第2光学多层膜缓和施加于基板1的应力的功能不充分，无法充分抑制基板1的翘曲。从成膜的容易性(生产率)和光学滤波器10整体的薄型化的观点考虑，优选特性改善层3的物理膜厚为10000nm以下且为后述的第2光学多层膜的物理膜厚以下。特性改善层3的物理膜厚优选为700nm以上，更优选为800nm以上，进一步优选为900nm以上。另外，特性改善层3的物理膜厚优选为7000nm以下，更优选为5000nm以下，进一步优选为4000nm以下。
特性改善层3优选为无机膜，特别优选由氧化硅(SiO2)或氧化铝(Al2O3)、或者至少含有它们的混合物构成。以下示出其理由。
如下所述，从通过形成折射率调整层2和特性改善层3来抑制光谱特性的变动的观点考虑，优选将各层的折射率以ns＞na＞ne或者ns＜na＜ne的大小关系成立的方式进行调整。这里，ns为基板1的折射率，na为折射率调整层2的折射率(其中，该折射率调整层2为多层时是指作为等效膜的折射率。)，ne为特性改善层3的折射率。应予说明，本说明书中，折射率是指在波长530nm的折射率。
另外，特性改善层3为无机膜时，可以使用MgF2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2构成。
即，基板1为玻璃基板时，特性改善层3优选折射率与基板1较接近，由作为膜材料低廉且通常使用的SiO2或Al2O3、或者至少含有它们的混合物构成。
另外，特性改善层3为无机膜时，可以使用氟化镁(MgF2)、氧化钛(TiO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化铌(Nb2O5)、氧化锆(ZrO2)构成。
而且，特性改善层3优选利用溅射法或者离子辅助蒸镀法来形成。
利用溅射法、离子辅助蒸镀法形成的膜与利用不使用离子辅助的蒸镀法形成的膜相比较，致密且硬度高因而不易划伤，耐湿性、耐碱性优异。因此，利用溅射法、离子辅助蒸镀法形成的特性改善层3还可作为具备耐湿性、耐碱性的阻挡膜发挥功能。
这里，离子辅助蒸镀法是在利用真空蒸镀法的成膜中使离子具有的高运动能作用，从而形成致密的膜，提高被膜的密合力的方法，例如，已知有离子束蒸镀法、离子镀蒸镀法等。另一方面，不使用离子辅助的蒸镀法是不使用如上所述的离子束、离子镀的蒸镀方法。
另外，特性改善层3可以利用真空蒸镀法(不使用离子辅助)形成。使用该蒸镀方法时，装置成本低，能够抑制制造成本。另外，形成特性改善层3时能够得到异物等的附着少的膜。
特性改善层3也可以制成树脂膜。例如，对光学滤波器10赋予近红外线截止功能时，可以使在近红外线区域具有吸收功能的色素分散于树脂，形成在基板1上。将树脂在基板1上成型时，利用形成方法难以使树脂的膜厚均匀，担心对光谱特性造成影响。然而，通过在基板1设置折射率调整层2的基础上形成特性调整层3，能够抑制由特性改善层3(树脂膜)的膜厚不均引起的对光谱特性的影响。
作为构成特性改善层3的树脂材料，例如，可举出丙烯酸树脂、环氧树脂、烯·硫醇树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚树脂、聚芳酯树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚对苯撑树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚烯烃树脂、环状烯烃树脂等。另外，通过在这些树脂材料中添加在近红外线区域具有吸收的色素(偶氮系、铵系、蒽醌系、花青系、二亚胺系、二硫醇金属配合物系、方酸系、萘酞菁系、酞菁系等)，可以使特性改善层3进一步具有红外线吸收功能。另外，除在近红外线区域具有吸收的色素以外，还可以含有在紫外线区域具有吸收功能的色素(后述的色素(U))。
特别是，作为玻璃化转变温度(Tg)高的树脂，优选选自聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、聚芳酯树脂、聚酰亚胺树脂和环氧树脂中的1种以上。并且，更优选为选自聚酯树脂、聚酰亚胺树脂中的1种以上，特别优选为聚酰亚胺树脂。作为聚酯树脂，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂等。
(折射率调整层)
在本发明的第1实施方式中，在上述基板1与特性改善层3之间，设置层数为1～3层的折射率调整层2。折射率调整层2是发挥如下作用的层：抑制由设置特性改善层3而产生的光谱特性的变动。
折射率调整层2优选为具有基板1的折射率ns与特性改善层3的折射率ne的中间的折射率na的层。
更具体而言，在基板1的折射率ns大于特性改善层3的折射率ne(ns＞ne)时，折射率调整层2的折射率na为ns＞na＞ne的关系成立的值，在基板1的折射率ns小于特性改善层3的折射率ne(ns＜ne)时，折射率调整层2的折射率na为ns＜na＜ne的关系成立的值。
应予说明，对于折射率调整层2的折射率na，在折射率调整层2为单层时是该层的折射率，多层(2层或者3层)时是作为等效膜的折射率。
通过形成具有这样的折射率na的折射率调整层2，能够抑制由形成特性改善层3而产生的光谱特性的变动。即，由于特性改善层3的物理膜厚，可能使光学滤波器10的光谱特性从光学多层膜4的光谱特性变动，但通过使基板1与特性改善层3之间夹持具有两者的中间的折射率na的折射率调整层2，能够抑制光学滤波器10的光谱特性的变动，能够提供保持了光学多层膜4所具有的优异的光谱特性的光学滤波器10。
等效膜是指基于等效膜理论(被L.I.Epstein：1952年、P.H.Berning：1962年、木村：1973年等开发的理论)，使用为2个折射率不同的薄膜且周期性的对称3层膜，制作出与所希望的折射率的单层膜等效的构成的膜。
本发明的折射率调整层2的等效膜可以利用以下的方法设计。首先，由于膜材料的折射率有波长依赖性，所以选择作为光学滤波器重要的波长带。例如，对于可见光区域的波长的防反射膜，在波长530nm下选择折射率。接着，将基板1的折射率和特性改善层3的折射率的中间值作为折射率调整层2(等效膜)的目标折射率，将等效膜设计成1×QWOT(QuarterWave Optical Thickness，1/4波长)。
由于对称3层膜容易设计，所以优选等效膜使用对称3层膜，但不限于对称3层膜。例如，根据光谱特性的最优化设计有时与对称3层膜的结构稍有偏差，但只要等效膜的折射率与目标的折射率偏差不大，就能够得到作为折射率调整层的效果。有时也可以由2层构成等效膜，但终归与对称3层等效膜同样地，基本上是靠高折射率和低折射率膜的膜厚比率的平衡来进行折射率调整。
只要折射率调整层2的折射率在从基板1和特性改善层3的折射率的中间值偏离±20％的范围内，就能够得到其效果。折射率调整层2的折射率优选为从基板1和特性改善层3的中间值偏离±10％的范围内，更优选为±5％的范围内。如果折射率调整层2的折射率从基板1和特性改善层3的中间值偏离超过±20％的范围，则光学滤波器10的光谱特性会根据特性改善层3的膜厚而发生变动，因而不优选。
在由1～3层构成的折射率调整层2中，作为构成各层的材料，可举出SiO2(折射率：1.48)、Al2O3(折射率：1.64)、MgF2(折射率：1.42)、Al2O3和ZrO2的混合物(复合氧化物，折射率：1.67)等。以折射率调整层2的折射率na成为基板1的折射率ns与特性改善层3的折射率ne的中间值的方式，选择使用构成各层的材料。应予说明，说明书中的折射率均是指波长530nm的光的折射率。
作为基板1，使用由氟磷酸盐玻璃或者磷酸盐玻璃构成的基板时，优选将与基板1的密合性良好的氧化铝的单层膜用作折射率调整层2。
折射率调整层2可以为单层膜、2层、3层中的任一种，从生产率考虑优选单层膜。另外，为了更可靠地得到抑制由设置特性改善层3而带来的光谱特性变动的效果，优选为2层或3层。
基板1为氟磷酸盐玻璃等的情况下，由上述材料构成的折射率调整层2的各层优选利用不使用离子辅助的蒸镀法形成。通过用不使用离子辅助的蒸镀法形成，膜的硬度和致密性较低，因此具有在基板1与折射率调整层2之间不易发生剥离这样的效果。应予说明，不担心在基板1与折射率调整层2之间产生剥离的情况下，可以利用溅射法、使用离子辅助的蒸镀法形成折射率调整层2。
折射率调整层2的层整体的光学膜厚(折射率na×折射率调整层2的层整体的物理膜厚)优选成为1×QWOT。其理由尚不明确，但如果折射率调整层2的光学膜厚为1QWOT以外，则无法充分得到作为折射率调整层2的作用效果。应予说明，出于调整光学特性的目的，可允许折射率调整层2的物理膜厚有些许变动。
(光学多层膜)
本发明的第1实施方式的光学滤波器10在上述特性改善层3上具备光学多层膜4。光学多层膜4根据用途适当地选择，例如，可举出具有防止反射功能的防反射膜(AntiReflection膜，以下，也称为AR膜。)、红外线屏蔽膜(InfraRed Cut Filter膜，以下，也称为IRCF膜。)、紫外线屏蔽膜、紫外线和红外线屏蔽膜等。另外，可以是具备AR膜和IRCF膜这两者的功能的膜。
作为具有这样的功能的光学多层膜4，例如，可使用将低折射率膜和高折射率膜多个交替配置而成的层叠膜。作为低折射率膜，使用SiO2膜等。作为高折射率膜，使用选自Nb2O5、TiO2和Ta2O5中的至少1种金属氧化物膜等。低折射率膜和高折射率膜的膜厚、层叠数根据光学多层膜4所要求的光学特性适当地设定。
光学多层膜4利用溅射法、离子辅助蒸镀法形成。利用溅射法、离子辅助蒸镀法形成的膜与通过不使用离子辅助的蒸镀法形成的膜相比较，具有在高温高湿下的光谱特性的变化非常小，能够实现实质上没有光谱变化的不位移膜这样的优点。另外，由这些方法形成的膜因致密且硬度高而不易划伤，在部件组装工序等中的操作性也优异。因此，适合作为用作固体摄像元件的可见度修正滤波器的近红外线截止滤波器的光学多层膜的成膜方法。
另外，光学多层膜4可以利用真空蒸镀法(不使用离子辅助)形成。使用该蒸镀方法时，装置成本低，能够抑制制造成本。另外，形成光学多层膜4时能够得到异物等的附着少的膜。
具有这样的结构的光学滤波器10在基板1的与形成有折射率调整层2和特性改善层3的面(第1面)相反的一侧的第2面形成第2光学多层膜，用作近红外线截止滤波器这样的光学滤波器。
(其它的层)
本光学滤波器10在特性改善层3与光学多层膜4之间，可以具备未图示的近红外线吸收层。此时，特性改善层3为无机膜即可，优选为由SiO2或Al2O3构成的膜、或者含有SiO2或Al2O3的混合物膜，更优选为由SiO2构成的膜。近红外线吸收层只要具有吸收近红外线的功能即可，如果在近红外线的基础上还具有吸收紫外线的功能则更优选。
对本光学滤波器10具有近红外线吸收层的构成，可例示将玻璃基板作为基板1、将1～3层的无机膜作为折射率调整层2、将厚度600nm以上的单层的无机膜作为特性改善层3这样的组合。另外，该组合的情况下，可以进一步为将氟磷酸盐玻璃基板或者磷酸盐玻璃基板作为基板1、将单层的Al2O3膜作为折射率调整层2、将由SiO2构成的膜作为特性改善层3这样的组合。
近红外线吸收层由将吸收规定波长的色素等吸收剂均匀地溶解或者分散于透明树脂而成的树脂层构成，通过具有该吸收层，得到能够抑制特别是光谱特性随入射角而变动(入射角依赖性)的效果。作为吸收剂，只要含有吸收近红外线的吸收剂即可，更优选还进一步含有紫外线吸收剂。作为近红外线吸收剂、紫外线吸收剂，可分别举出近红外线吸收色素(以下，称为“色素(A)”)、紫外线吸收色素(以下，称为“色素(U)”)。
作为色素(A)，优选均匀地溶解或者分散于透明树脂时的最大吸收波长在600～1200nm的色素。更优选上述最大吸收波长在600～1000nm的色素，最优选在600～850nm的色素。具体而言，作为色素(A)，可举出二亚胺系、花青系、酞菁系、萘酞菁系、二硫醇金属配合物系、偶氮系、铵系、聚甲炔系、苯酞、萘醌系、蒽醌系、靛酚系、吡喃系、噻喃系、方酸系、克酮酸系、四脱氢胆碱系、三苯甲烷系、铵系等色素。
作为色素(U)，优选均匀地溶解或者分散于透明树脂时的最大吸收波长在360～415nm的色素。具体而言，作为色素(U)，可举出唑系、部花青系、花青系、萘酰亚胺系、二唑系、嗪系、唑烷系、萘二甲酸系、苯乙烯基系、蒽系、环状羰基系、***系等色素。
吸收层中含有的透明树脂，可举出丙烯酸树脂、环氧树脂、烯·硫醇树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚树脂、聚芳酯树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚对苯撑树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚烯烃树脂、环状烯烃树脂等。作为玻璃化转变温度(Tg)高的树脂，特别优选选自聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、聚芳酯树脂、聚酰亚胺树脂和环氧树脂中的1种以上。并且，透明树脂更优选为选自聚酯树脂、聚酰亚胺树脂中的1种以上，特别优选为聚酰亚胺树脂。作为聚酯树脂，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂等。
该吸收层由单层、多层中任一种构成时，吸收层的厚度均为0.1～100μm即可。吸收层的厚度小于0.1μm时，可能得不到所希望的吸收特性，超过100μm时，吸收层的平坦性降低，可能产生光吸收特性的面内不均。吸收层的厚度优选为0.3μm以上，更优选为0.5μm以上，另外，吸收层的厚度优选为50μm以下，更优选为10μm以下，进一步优选为2μm以下。
＜第2实施方式＞
图2是表示本发明的第2实施方式的截面图。
图2所示的光学滤波器20在第1实施方式的基板1的与隔着折射率调整层2和特性改善层3形成光学多层膜4的面(以下，称为第1面。)相反的一侧的面(以下，称为第2面。)具备第2光学多层膜5。以下，将形成于基板1的第1面侧的光学多层膜4称为第1光学多层膜。
应予说明，在第2实施方式中，除具备第2光学多层膜5这点，具有与第1实施方式同样的构成，因此对于与第1实施方式重复的地方适当地省略记载。
(第2光学多层膜)
形成于基板1的第2面的第2光学多层膜5可根据用途适当地选择。例如，可举出防反射膜(AR膜)、红外线屏蔽膜(IRCF膜)、紫外线屏蔽膜、紫外线和红外线屏蔽膜、带通滤波器膜(Band Pass Filter膜，以下，称为BPF膜。)等。另外，可以是具备AR膜和IRCF膜这两者的功能的膜。
而且，作为第2光学多层膜5，与形成于基板1的第1面的第1光学多层膜4同样地，使用将低折射率膜和高折射率膜多个交替配置而成的层叠膜。作为低折射率膜，使用SiO2膜等，作为高折射率膜，使用选自Nb2O5、TiO2和Ta2O5中的至少1种金属氧化物膜等。低折射率膜和高折射率膜的膜厚、层叠数根据第2光学多层膜5所要求的光学特性适当地设定。优选第2光学多层膜5也与第1光学多层膜4同样地使用溅射法、离子辅助蒸镀法形成。另外，第2光学多层膜5也可以由也利用了上述的具有低折射率膜和高折射率膜的中间的折射率的中间折射率膜的3种以上的膜种类构成。
在本发明的第2实施方式的光学滤波器20中，作为第1光学多层膜4和第2光学多层膜5的组合，有AR膜－AR膜、AR膜－IRCF膜、IRCF膜－IRCF膜、IRCF膜－紫外线和红外线屏蔽膜等。光学滤波器20为近红外线截止滤波器时，优选第1光学多层膜4为AR膜，第2光学多层膜5为IRCF膜。而且，作为IRCF膜的第2光学多层膜5优选总膜厚为2μm以上且总层数为20层以上。
此外，在具有总膜厚为2μm以上且总层数为20层以上的IRCF膜作为第2光学多层膜5的光学滤波器20中，优选形成于基板1的第2面的第2光学多层膜的层数L2与形成于第1面侧的层数的合计L1的比率满足以下的式子。
2.5＜L2/L1≤50
应予说明，形成于第1面侧的层数的合计L1是第1光学多层膜4的层数、折射率调整层的层数(1～3)和特性改善层的层数(1)的合计。
基板1的两面的层数的比率(L2/L1)为2.5以下时，如果第2光学多层膜5的层数变多，则第1光学多层膜4(例如，AR膜)的层数变多，因此AR膜的成膜容易性受损。通过使L2/L1为上述范围，即便第2光学多层膜5(例如，IRCF膜、BPF膜)由极多层构成的情况下，也能够减少第1面的第1光学多层膜4(例如，AR膜)的层数。即，即便第1光学多层膜4(例如，AR膜)的层数少，也能够充分提高光谱特性的变动抑制、基板1的翘曲抑制的效果，AR膜的成膜容易，生产率高。
L2/L1的上限没有特别限定，但第2光学多层膜5为200层以上的光学滤波器几乎用在光通信等中使用的窄带BPF等特殊的用途，因此现实中，可以为L2/L1≤50。
实施例
以下，对本发明的实施例进行说明。应予说明，例1～3、例7～9和例12～17为本发明的实施例，例4～6和例10为比较例。另外，例11是为了计算例7～10的光学滤波器的基板的翘曲量而使用的参考例。
图3～图6的各例的光谱特性是使用模拟软件(TF Calc，SoftwareSpectra，Inc.制)算出的。应予说明，如果膜的分散等条件正确，则使用模拟软件算出的光谱特性与使用成膜装置形成的光学滤波器的光谱特性一致。
例1
作为玻璃基板，使用对氟磷酸盐玻璃板(产品名：NF－50，AGCTECHNO GLASS公司制，大小50mm×50mm，厚度0.22mm)的主表面进行精密研磨而成的玻璃基板。然后，在玻璃基板的一个主表面从基板侧依次形成折射率调整层、特性改善层和光学多层膜，制成光学滤波器，其中，该折射率调整层是依次层叠Al2O3和ZrO2的混合物膜(以下，称为Al2O3－ZrO2混合物膜。)、MgF2膜、Al2O3－ZrO2混合物膜而成的，该特性改善层是SiO2膜，该光学多层膜是作为高折射率膜的TiO2膜(折射率：2.44)与作为低折射率膜的SiO2膜(折射率：1.48)交替层叠合计6层而成的AR膜。将例1的光学滤波器中的构成各膜的膜物质和物理膜厚(以下，也简称为膜厚。)示于表1。
应予说明，构成折射率调整层的Al2O3－ZrO2混合物膜和MgF2膜通过不使用离子辅助的蒸镀法形成。另外，作为特性改善层的SiO2膜以及将TiO2膜与SiO2膜交替层叠合计6层而成的AR膜通过使用离子辅助的蒸镀法形成。
[表1]
例2，3
在例2中使作为特性改善层的SiO2膜的膜厚为720nm，在例3中为3000nm。除此之外，使构成各层的材料(膜物质)和膜厚与例1相同，制作光学滤波器。
例4
在氟磷酸盐玻璃板(产品名：NF－50，AGC TECHNO GLASS公司制，大小50mm×50mm，厚度0.22mm)的主表面上不形成折射率调整层和特性改善层，通过使用离子辅助的蒸镀法形成将TiO2膜与SiO2膜交替层叠合计6层而成的AR膜。如此，制作在玻璃基板上仅具备AR膜的光学滤波器。将例4的光学滤波器中的构成各膜的膜物质和膜厚示于表2。
[表2]
例5
在氟磷酸盐玻璃板(产品名：NF－50，AGC TECHNO GLASS公司制，大小50mm×50mm，厚度0.22mm)的主表面不形成折射率调整层，通过使用离子辅助的蒸镀法形成作为特性改善层的SiO2膜以及将作为高折射率层的TiO2膜与作为低折射率层的SiO2膜交替层叠合计6层而成的AR膜，制成光学滤波器。将例5的光学滤波器中的构成各膜的膜物质和物理膜厚示于表3。
[表3]
例6
使作为特性改善层的SiO2膜的膜厚为3000nm。除此之外，使构成各层的材料(膜物质)和膜厚与例5相同，制作光学滤波器。
将例1～3的光学滤波器中的玻璃基板的折射率(ns)、折射率调整层的折射率(na)和作为特性改善层的SiO2膜的折射率(ne)示于表4。应予说明，这些折射率均为波长530nm的光的折射率。另外，折射率调整层的折射率(na)是作为由3个膜构成的折射率调整层的等效膜的折射率。
[表4]
由表4可知，在例1～3的光学滤波器中，ns＞na＞ne的关系成立。
接下来，将例1～6的光学滤波器的波长350nm～750nm的光谱特性(光谱反射率)示于图3和图4。
由图3和图4的图表可得知以下的内容。
由例1～3的光学滤波器的光谱特性和例4的光学滤波器的光谱特性的比较可知，通过设置折射率调整层和特性改善层，不会对光谱特性产生不良影响。另外，由例1的光学滤波器的光谱特性和例2～3的光学滤波器的光谱特性的比较可知，即便特性改善层的物理膜厚变化，光谱特性也几乎没有变化。并且，由例5、6的光学滤波器的光谱特性和例4的光学滤波器的光谱特性的比较可知，具有特性改善层但没有折射率调整层的情况下，波长350～750nm的光谱特性很乱。
例7～10
在例1～4的光学滤波器中，分别在玻璃基板的与AR膜等的形成面(第1面)相反的一侧的面(第2面)形成IRCF膜(近红外线截止滤波器)，制成例7～10的光学滤波器。通过使用离子辅助的蒸镀法形成将依次层叠TiO2膜与SiO2膜而成的基本层反复层叠而得的交替层叠膜(层数：38层，总膜厚4.5μm)作为IRCF膜。将IRCF膜的详细膜构成示于表5。
在例7～10的光学滤波器中，将形成于玻璃基板的第1面的层的合计膜厚(折射率调整层、特性改善层和AR膜的物理膜厚的合计)和形成于第2面的IRCF膜的膜厚分别示于表6。
应予说明，在例7～10的光学滤波器中，分别形成于玻璃基板的两面的多层膜的层数的比率(IRCF膜的层数/折射率调整层、特性改善层和AR膜的层数的合计)均为3.8(38/10)，超过了2.5。
例11(参考例)
在氟磷酸盐玻璃板(产品名：NF－50，AGC TECHNO GLASS公司制，大小76mm×76mm，厚度0.3mm)的一个主表面，通过使用离子辅助的蒸镀法形成与例7～10相同构成的IRCF膜。然后，利用以下的方法测定例11的光学滤波器的翘曲量。
该成膜品(光学滤波器)的构成是玻璃板中央部附近最高，玻璃板的4个角最低，因此以凸面向上的方式将玻璃板载置于平台上。接着，使用高度计，测定在凸面侧表面的中央部附近存在的高度最高的位置和在玻璃板的4个角测定4处玻璃表面的高度。然后，将这4处的高度与中央部的高度的差的平均值作为翘曲量。
接着，利用例11的光学滤波器的翘曲量的测定值和Stoney公式，如下所示地算出例7～10的光学滤波器的翘曲量。
即，根据Stoney公式，以如下几点为前提，基于例11的实测值，算出例7～例10的翘曲量。
·翘曲量与基板的厚度的平方成反比
·翘曲量与基板的长度的平方成正比
·使每单位体积的膜应力固定的情况下，膜的物理膜厚与应力存在比例关系，所以物理膜厚与翘曲量成比例
应予说明，翘曲的方向是带IRCF膜和AR膜各膜的一侧凸起的方向，因此光学滤波器整体的翘曲量是各个膜的翘曲量的差。在例7～例10的光学滤波器中，与AR膜相比，IRCF膜的翘曲量大，因此(IRCF膜的翘曲量－AR膜的翘曲量)为光学滤波器整体的翘曲量，IRCF膜侧凸起的方向为翘曲的方向。
应予说明，上述翘曲量是以带膜的一侧凸起的方向的翘曲为前提表述的。对于通过使用离子辅助的蒸镀、溅射等形成的致密膜而言，由于膜应力为压缩应力，所以通常在带膜的一侧凸起的方向翘曲。
将例7～10的光学滤波器的翘曲量的计算结果与例11的光学滤波器的翘曲量的测定结果一起示于表6。表6中，也示出了第1面的多层膜(折射率调整层、特性改善层和AR膜)的翘曲量和第2面的IRCF膜的翘曲量。
由表6可知以下的内容。
由例7～9的光学滤波器的翘曲量和例10的光学滤波器的翘曲量的比较可知，通过设置折射率调整层和特性改善层，光学滤波器整体的翘曲量减少。另外，由例7～9的光学滤波器的翘曲量的比较可知，特性改善层的膜厚越大，翘曲量越小。
例12
作为玻璃基板，使用对氟磷酸盐玻璃板(产品名：NF－50，AGCTECHNO GLASS公司制，大小50mm×50mm，厚度0.22mm)的主表面进行精密研磨而成的玻璃基板。然后，在玻璃基板的一个主表面从基板侧依次形成折射率调整层、特性改善层和光学多层膜，制成光学滤波器，其中，该折射率调整层是依次层叠Al2O3－ZrO2混合物膜、MgF2膜、Al2O3－ZrO2混合物膜而成的，该特性改善层是树脂膜，该光学多层膜是将TiO2膜与SiO2膜交替层叠合计6层而成的AR膜。将例12的光学滤波器中的构成各膜的膜物质和物理膜厚示于表7。
应予说明，构成折射率调整层的Al2O3－ZrO2混合物膜和MgF2膜是通过不使用离子辅助的蒸镀法形成的。另外，作为特性改善层的树脂膜由聚酯树脂(折射率1.63)构成，利用旋涂法形成。此外，将TiO2膜与SiO2膜交替层叠合计6层而成的防反射膜是通过使用离子辅助的蒸镀法形成的。
[表7]
例13、14
在例13中使作为特性改善层的树脂膜的膜厚为1000nm，在例14中为5000nm。除此之外，使构成各层的材料(膜物质)和物理膜厚与例12相同，制作光学滤波器。
例15
在氟磷酸盐玻璃板(产品名：NF－50，AGC TECHNO GLASS公司制，大小50mm×50mm，厚度0.22mm)的一个主表面上，通过不使用离子辅助的蒸镀法形成依次层叠Al2O3－ZrO2混合物膜、MgF2膜、Al2O3膜而成的折射率调整层。接着，在折射率调整层上，利用旋涂法形成作为特性改善层的聚酯树脂膜，在其上通过使用离子辅助的蒸镀法形成将TiO2膜与SiO2膜交替层叠合计6层而成的AR膜作为光学多层膜，制成光学滤波器。将例15的光学滤波器中的构成各膜的膜物质和物理膜厚示于表8。
[表8]
例16、17
在例16中使作为特性改善层的树脂膜的膜厚为1000nm，在例17中为5000nm。除此之外，使构成各层的材料(膜物质)和物理膜厚与例15相同，制作光学滤波器。
在例12～17的光学滤波器中，将玻璃基板的折射率(ns)、折射率调整层的折射率(na)和作为特性改善层的树脂膜的折射率(ne)示于表9。应予说明，这些折射率均为波长530nm的光的折射率。另外，折射率调整层的折射率(na)是作为由3个膜构成的折射率调整层的等效膜的折射率。
[表9]
由表9可知，在例12～17的光学滤波器中，ns＜na＜ne的关系成立。
接着，测定例12～17的光学滤波器的波长350～750nm的光谱特性(光谱反射率)。将测定结果示于图5和图6。
由图5和图6的图表得知以下的内容。
由例12～17的光学滤波器的光谱特性和例1～3的光学滤波器的光谱特性的比较可知，即便特性改善层为树脂膜，也几乎没有看到设置折射率调整层和特性改善层对光谱特性造成的不良影响。另外，由例12～14的光学滤波器的光谱特性的比较和例15～17的光学滤波器的光谱特性的比较可知，即便特性改善层的物理膜厚变化，光谱特性也几乎没有变化。
产业上的可利用性
本发明的光学滤波器缓和了光学多层膜的内部应力，基板形状的变形(翘曲)少，具有良好的光学特性。因此，本发明的光学滤波器适合作为近红外线截止滤波器。
符号说明
10、20…光学滤波器，1…基板，2…折射率调整层，3…特性改善层，4…光学多层膜(第1光学多层膜)，5…第2光学多层膜。

Claims (15)

1.一种光学滤波器，是在基板上具备光学多层膜的光学滤波器，其特征在于，
在所述基板与所述光学多层膜之间，从所述基板侧依次形成有折射率调整层和具有应力调整功能的特性改善层，
所述折射率调整层由1层～3层构成，
所述特性改善层是物理膜厚为600nm以上的单层膜。
2.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，将所述基板的折射率设为ns，将所述折射率调整层的折射率设为na，将所述特性改善层的折射率设为ne时，
ns＞ne的情况下，ns＞na＞ne的关系成立，
ns＜ne的情况下，ns＜na＜ne的关系成立，
其中，该折射率调整层为多层时其折射率是作为等效膜的折射率。
3.根据权利要求1或2所述的光学滤波器，其中，所述特性改善层为树脂膜。
4.根据权利要求1或2所述的光学滤波器，其中，所述特性改善层为无机膜。
5.根据权利要求4所述的光学滤波器，其中，所述特性改善层由氧化硅(SiO2)、或者氧化铝(Al2O3)、或者至少含有它们的混合物构成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光学滤波器，其中，所述基板由玻璃或者树脂构成。
7.根据权利要求6所述的光学滤波器，其中，所述基板由氟磷酸盐玻璃或者磷酸盐玻璃构成。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光学滤波器，其中，所述基板具有0.22mm以下的厚度。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的光学滤波器，其中，在所述特性改善层与所述光学多层膜之间具备近红外线吸收层，
该近红外线吸收层含有透明树脂和吸收近红外线的吸收剂。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的光学滤波器，其中，所述特性改善层上的所述光学多层膜具备防止反射功能。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的光学滤波器，其中，在所述基板的与形成有所述折射率调整层和所述特性改善层的第1面相反的一侧的第2面上具备第2光学多层膜。
12.根据权利要求11所述的光学滤波器，其中，所述第2光学多层膜的总膜厚为2μm以上，且总层数为20层以上。
13.根据权利要求11或12所述的光学滤波器，其中，所述第2光学多层膜的层数L2与第1面侧的总层数L1的比率满足以下的式子，所述第1面侧的总层数L1是形成于所述基板的第1面侧的第1光学多层膜、所述折射率调整层和所述特性改善层的层数的合计，
2.5＜L2/L1≤50。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的光学滤波器，其中，所述第2光学多层膜具备红外线屏蔽功能。
15.一种近红外线截止滤波器，由权利要求1～14中任一项所述的光学滤波器构成。
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