JP2024055847A - 光学フィルタおよび撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】紫外線と赤外線は効果的に遮断し、可視光では高い透過率を示し、透過特性が、入射角が変動しても安定的に維持され、リップルやペタルフレアのような問題がない光学フィルタおよびその用途を提供する。【解決手段】銅を含む赤外線吸収基板、赤外線吸収基板の第1面上に形成され、互いに屈折率が異なる第1および第2サブ層が繰り返し積層された構造を含む第1誘電体膜、および赤外線吸収基板の第2面上に形成され、互いに屈折率が異なる第3および第4サブ層が繰り返し積層された構造を含む第2誘電体膜を含み、式1による第1誘電体膜のV値(V1)と第2誘電体膜のV値(V2)の合計が50~75、比率V2/V1が3~7の範囲内であり、第1または第2誘電体膜は、600~900nmの波長領域内で50%の反射率を示す最も短い波長が720nm以上か存在しない、光学フィルタ:TIFF2024055847000019.tif30162【選択図】図18
Description
本開示は、光学フィルタおよび撮像装置に関する。
CCD(Charge-Coupled Device)やCMOS(complementary metal-oxide-semiconductor)イメージセンサなどを使った撮像装置では光学フィルタが使われている。このような光学フィルタは、良好な色再現性と鮮明な画像を得るために使われ、近赤外カットフィルタとも呼ばれる。
このような光学フィルタに対しては多くの特性が要求される。
前記光学フィルタは、紫外線領域と赤外線領域の光は効果的に遮断し、可視光は高い透過率で透過させなければならない。このために遮断しようとする紫外線と可視光の境界と赤外線と可視光の境界で急激でシャープな透過率の変化が必要である。
光学フィルタは、前記のような透過および遮断特性が、入射角が変化しても維持されることが必要である。広角カメラなどが開発されたことによりこのような特性がより重要となり、さらに広い入射角でも透過および遮断特性が維持される光学フィルタの必要性がさらに大きくなっている。
光学フィルタではいわゆるリップル(ripple)と呼ばれる現象が抑制されることも必要である。リップルは、可視光領域で周期的な透過率の変動が発生する現象であって、所定領域での実際の透過率が該当領域の平均透過率に比べて大きくなったり、小さくなったりする現象が周期的に観察される現象である。撮像装置は、光学フィルタを透過した可視光をRGB(Red、Green、Blue)別にセンサでセンシングする。RGBの各センサの感度などは波長別平均透過率を考慮して調節されるが、リップルが起きると、センサが認識する光でも変動(fluctuation)が発生することになって色再現性が低下することになる。このようなリップル現象は、可視光領域で透過率が瞬間的に落ちる区域(いわゆるbunk区域)を発生させることがあり、これはゴースト現象を誘発し、このようなゴースト現象も色再現性を低下させる。
最近いわゆるペタルフレア(petal flare)と呼ばれる現象も問題となっている。ペタルフレア現象は発光体などを撮影する時に肉眼では観察されなかった赤色の線などが写真に写る現象を意味し、発光体を基準として前記赤色線があたかも花びらのような形状をする場合が多いのでペタルフレアと呼ばれる。撮像装置に含まれるセンサの敏感度が増加し、より鮮明な写真を得るために光学フィルタなどの透過率を高めることにより前記ペタルフレアの発生頻度が増加している。
公知の光学フィルタとして、吸収剤を含有する吸収層および/または誘電体膜である反射層を適用した光学フィルタが知られている。誘電体膜を適用すると紫外線および/または赤外線領域帯の光を遮断することができる。ところが、誘電体膜は、入射角により透過率曲線が変化(シフト)する特性を有する。したがって、誘電体膜の短所を補完するために、透過率の入射角依存性が小さい近赤外吸収色素を含有する吸収層を適用した光学フィルタも知られている。
基板として近赤外線吸収特性を有するいわゆる赤外線吸収ガラス(Blue glassとも呼ばれる)を適用した光学フィルタも知られている。赤外線吸収ガラスは近赤外線波長領域の光を選択的に吸収するようにガラスにCuOなどを添加したガラスフィルタである。
ところが、赤外線吸収ガラスは可視光領域でもある程度の吸収特性を示すため、可視光の透過率が共に落ちる問題点がある。
所望の遮断および透過特性を示しながら、入射角による透過特性のシフトがなく、リップルやペタルフレアなどを発生させない光学フィルタを得ることは難しい問題である。
本開示は、光学フィルタおよびその用途を提供することを目的とする。本開示では、紫外線と赤外線は効果的に遮断し、可視光では高い透過率を示す光学フィルタおよびその用途を提供することを目的とする。本開示では前記のような透過特性が、入射角が変動しても安定的に維持される光学フィルタおよびその用途を提供することを目的とする。本開示ではリップル(ripple)やペタルフレア(petal flare)のような問題がない光学フィルタおよびその用途を提供することを目的とする。
本明細書で言及する物性の中で測定温度が結果に影響を及ぼす物性は、特に別途に言及しない限り、常温で測定した結果である。
用語「常温」は加温および減温されていない自然そのままの温度であり、例えば、10℃~30℃の範囲内のいずれか一の温度、約23℃または約25℃程度の温度を意味する。また、本明細書で温度の単位は特に別途に規定しない限り摂氏(℃)である。
本明細書で言及する物性の中で測定圧力が結果に影響を及ぼす物性は、特に別途に言及しない限り、常圧で測定した結果である。
用語「常圧」は加圧および減圧されていない自然そのままの圧力であり、通常大気圧水準の約740mmHg~780mmHg程度を意味する。
本明細書で測定湿度が結果に影響を及ぼす物性の場合、該当物性は前記常温および/または常圧状態で特に調節されていない自然そのままの湿度で測定した物性である。
本開示で言及する光学特性(例えば、屈折率)が波長によって変わる特性である場合に、特に別途に規定しない限り、該当光学特性は520nm波長の光に対する特性である。
本開示で用語「透過率」または「反射率」は、特に別途に規定しない限り、特定波長で確認した実際の透過率(実測透過率)または実際の反射率(実測反射率)を意味する。
また、本明細書で用語「透過率」または「反射率」は、特に別途に規定しない限り入射角0度を基準とした透過率または反射率である。
本開示で用語「平均透過率」は、特に別途に規定しない限り、所定波長領域内での最も短波長から波長を1nmずつ増加させながら各波長の透過率を測定した後に測定された透過率の算術平均を求めた結果である。例えば、350nm~360nmの波長範囲内の平均透過率は、350nm、351nm、352nm、353nm、354nm、355nm、356nm、357nm、358nm、359nmおよび360nmの波長で測定した透過率の算術平均である。
本明細書で用語「最大透過率」は、所定波長領域内での最も短波長から波長を1nmずつ増加させながら各波長の透過率を測定した時の最大透過率である。例えば、350nm~360nmの波長範囲内の最大透過率は、350nm、351nm、352nm、353nm、354nm、355nm、356nm、357nm、358nm、359nmおよび360nmの波長で測定した透過率のうち最も高い透過率である。
本開示で用語「平均反射率」は、特に別途に規定しない限り、所定波長領域内での最も短波長から波長を1nmずつ増加させながら各波長の反射率を測定した後に測定された反射率の算術平均を求めた結果である。例えば、350nm~360nmの波長範囲内の平均反射率は、350nm、351nm、352nm、353nm、354nm、355nm、356nm、357nm、358nm、359nmおよび360nmの波長で測定した反射率の算術平均である。
本明細書で用語「最大反射率」は、所定波長領域内での最も短波長から波長を1nmずつ増加させながら各波長の反射率を測定した時の最大反射率である。例えば、350nm~360nmの波長範囲内の最大反射率は、350nm、351nm、352nm、353nm、354nm、355nm、356nm、357nm、358nm、359nmおよび360nmの波長で測定した反射率のうち最も高い反射率である。
本明細書で「入射角」は、評価対象の表面の法線を基準とした角度である。例えば、光学フィルタの入射角0度での透過率は、前記光学フィルタの表面の法線と実質的に平行な方向に入射した光に対する透過率を意味する。また、例えば、入射角40度は前記法線と時計または反時計回り方向に実質的に40度の角度をなす入射光に対する値である。このような入射角の定義は透過率などの他の特性においても同一に適用される。
本開示の光学フィルタは、短波長可視光領域近辺の紫外光と長波長可視光領域近辺の赤外光を効率的かつ正確に遮断することができ、高い透過率で可視光透過バンドを具現することができる。
本開示の光学フィルタは、透明基板を含むことができ、前記透明基板としていわゆる赤外線吸収基板を適用することができる。赤外線吸収基板は、赤外線領域のうち少なくとも一部の領域で吸収特性を示す基板である。銅を含ませて前記特性を示すいわゆるブルーガラス(Blue Glass)は前記赤外線吸収基板の代表的な例である。このような赤外線吸収基板は、赤外線領域の光を遮断する光学フィルタを構成する際に有用であるが、前記吸収特性により可視光領域で高い透過率を確保する側面では不利である。本開示では赤外線吸収基板を選択し、これを特定の誘電体膜と組み合わせることによって所望の紫外線および赤外線領域の光は効率的に遮断し、可視光領域で高い透過率特性を示す光学フィルタを提供することができる。
前記赤外線吸収基板としては、425nm~560nmの範囲内で75%以上の平均透過率を示す基板を使うことができる。前記平均透過率は他の例示で77%以上、79%以上、81%以上、83%以上、85%以上、87%以上、89%以上または91%以上の範囲内および/または98%以下、96%以下、94%以下または92%以下の範囲内であってもよい。
前記赤外線吸収基板としては、425nm~560nmの範囲内で80%以上の最大透過率を示す基板を使うことができる。前記最大透過率は他の例示で82%以上、84%以上、86%以上、88%以上、90%以上または92%以上の範囲内および/または100%以下、98%以下、96%以下または94%以下の範囲内であってもよい。
前記赤外線吸収基板としては、350nm~390nmの範囲内で75%以上の平均透過率を示す基板を使うことができる。前記平均透過率は他の例示で77%以上、79%以上または81%以上の範囲内および/または98%以下、96%以下、94%以下、92%以下、90%以下、88%以下、86%以下または84%以下の範囲内であってもよい。
前記赤外線吸収基板としては、350nm~390nmの範囲内で80%以上の最大透過率を示す基板を使うことができる。前記最大透過率は他の例示で82%以上、84%以上または86%以上の範囲内および/または100%以下、98%以下、96%以下、94%以下、92%以下、90%以下または88%以下の範囲内であってもよい。
前記赤外線吸収基板としては、700nm波長での透過率が30%以下である基板を使うことができる。前記透過率は他の例示で28%以下、26%以下、24%以下、22%以下、20%以下、18%以下、16%以下、14%以下または12%以下程度であるか、0%以上、2%以上、4%以上、6%以上、8%以上、10%以上または12%以上程度であってもよい。
前記赤外線吸収基板としては、700nm~800nmの範囲内で10%以下の平均透過率を示す基板を使うことができる。前記平均透過率は他の例示で0%以上、0.5%以上、1%以上、1.5%以上、2%以上、2.5%以上、3%以上または3.5%以上の範囲内および/または9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下または4%以下の範囲内であり得る。
前記赤外線吸収基板としては、700nm~800nmの範囲内で20%以下の最大透過率を示す基板を使うことができる。前記最大透過率は他の例示で0%以上、2%以上、6%以上、8%以上、10%以上または12%以上の範囲内および/または19%以下、18%以下、17%以下、16%以下、15%以下、14%以下、13%以下、12%以下、11%以下または10%以下の範囲内であってもよい。
前記赤外線吸収基板としては、800nm~1000nmの範囲内で5%以下の平均透過率を示す基板を使うことができる。前記平均透過率は他の例示で0%以上、0.1%以上、0.2%以上または0.3%以上の範囲内および/または4.8%以下、4.6%以下、4.4%以下、4.2%以下、4.0%以下、3.8%以下、3.6%以下、3.4%以下、3.2%以下、3.0%以下、2.8%以下、2.6%以下、2.4%以下、2.2%以下、2.0%以下、1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1.0%以下、0.8%以下または0.6%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
前記赤外線吸収基板としては800nm~1000nmの範囲内で5%以下の最大透過率を示す基板を使うことができる。前記最大透過率は他の例示で0%以上、0.2%以上、0.4%以上または0.6%以上の範囲内および/または4.8%以下、4.6%以下、4.4%以下、4.2%以下、4.0%以下、3.8%以下、3.6%以下、3.4%以下、3.2%以下、3.0%以下、2.8%以下、2.6%以下、2.4%以下、2.2%以下、2.0%以下、1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1.0%以下、0.8%以下または0.6%以下の範囲内であってもよい。
前記赤外線吸収基板としては1000nm~1200nmの範囲内で10%以下の平均透過率を示す基板を適用することができる。前記平均透過率は他の例示で0%以上、0.5%以上、1%以上または1.5%以上の範囲内および/または9.5%以下、9%以下、8.5%以下、8%以下、7.5%以下、7%以下、6.5%以下、6%以下、5.5%以下、5%以下、4.5%以下、4%以下、3.5%以下、3%以下、2.5%以下または2%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
前記赤外線吸収基板としては1000nm~1200nmの範囲内で10%以下の最大透過率を示す透過バンドを有することができる。前記最大透過率は他の例示で0%以上、0.5%以上、1%以上、1.5%以上、2%以上、2.5%以上、3%以上または3.5%以上の範囲内および/または9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下または4%以下の範囲内であってもよい。
前記特性の赤外線吸収基板は本開示の誘電体膜と組み合わせて目的とする光学フィルタを形成することができる。
このような基板としては、いわゆる赤外線吸収ガラスで知られている基板を使うことができる。このようなガラスは、フッ化リン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスなどにCuOなどを添加して製造した吸収型ガラスである。したがって、一例示で本開示では、前記赤外線吸収基板としては、CuO含有フッ化リン酸塩ガラス基板またはCuO含有リン酸塩ガラス基板が使われてもよい。前記でリン酸塩ガラスにはガラスの骨格の一部がSiO2で構成されるケイ酸リン酸塩ガラスも含まれる。このような吸収型ガラスは公知であり、例えば、韓国登録特許第10-2056613号公報などに開示されたガラスやその他市販の吸収型ガラス(例えば、HOYA社、SCHOTT社、PTOT社などの市販製品)を使うことができる。
このような赤外線吸収基板は、銅を含む。本開示では、前記銅の含量が7重量%~30重量%の範囲内である基板を使うことができる。この時、銅の含量を測定する方法は本明細書の実施例に整理されている。前記銅含量は他の例示で8重量%以上、9重量%以上、10重量%以上、11重量%以上または12重量%以上程度であるか、28重量%以下、26重量%以下、24重量%以下、22重量%以下、20重量%以下、18重量%以下、16重量%以下、14重量%以下または13重量%以下程度であってもよい。このような銅含量を有する基板は、前述した光学特性を示しやすく、後述する誘電体膜と組み合わせて所望の特性の光学フィルタを形成することができる。
前記赤外線吸収基板の厚さは例えば、約0.03mm~5mmの範囲内で調節され得るが、これに制限されるものではない。
本開示の光学フィルタは前記赤外線吸収基板の両面に誘電体膜を含むことができる。便宜上、以下の明細書で前記赤外線吸収基板の両面に形成された誘電体膜のうちいずれか一つは第1誘電体膜と呼称され、他の一つは第2誘電体膜と呼称され得る。
前記赤外線吸収基板は第1面上に形成されている第1誘電体膜と第2面上に形成されている第2誘電体膜を含むことができる。前記で第1面は前記赤外線吸収基板のいずれか一つの主表面を意味し、第2面は前記第1面と対向する前記赤外線吸収基板の他の主表面を意味する。
図1はこのような光学フィルタの一つの例示的な構造であり、赤外線吸収基板100の両面に前記誘電体膜201、202が形成された場合である。
前記第1および第2誘電体膜は、それぞれ互いに屈折率が異なる少なくとも2種のサブ層を含む多層構造であり得、前記2種のサブ層が繰り返し積層された多層構造を含むことができる。例えば、前記第1誘電体膜は、互いに屈折率が異なる第1および第2サブ層が繰り返し積層された構造を含むことができ、前記第2誘電体膜は互いに屈折率が異なる第3および第4サブ層が繰り返し積層された構造を含むことができる。
前記第1および第2サブ層は相互間の屈折率の差によって区分されるサブ層であり、前記第3および第4サブ層も相互間の屈折率の差によって区分されるサブ層である。したがって、前記第2サブ層と異なる屈折率を有する限り、前記第1サブ層は前記第3または第4サブ層と同一の材質からなる層であり得、これは第2~第4サブ層の場合も同じである。
通常誘電体膜は、低屈折率の誘電体材料と高屈折率の誘電体材料を繰り返し積層して構成された膜であり、いわゆるIR反射層およびAR(Anti-reflection)層を形成するために使われ、本開示でもこのような公知のIR反射層やAR層の形成のための誘電体膜が適用され得る。
前記誘電体膜の形成形態を赤外線吸収基板との関係で調節することによって、目的とする光学フィルタを提供することができる。
例えば、本開示の光学フィルタで前記第1誘電体膜の下記の式1によるV値(V1)と前記第2誘電体膜の下記の式1によるV値(V2)の合計(V1+V2)は50~75の範囲内にあり得る。
式1でRは、第1誘電体膜のV値を確認する場合は、前記第1および第2サブ層のうちさらに屈折率が大きいサブ層の屈折率(n1)の前記第1および第2サブ層のうちさらに屈折率が小さいサブ層の屈折率(n2)に対する比率(n1/n2)であり、第2誘電体膜のV値を確認する場合は、前記第3および第4サブ層のうちさらに屈折率が大きいサブ層の屈折率(n1)の前記第3および第4サブ層のうちさらに屈折率が小さいサブ層の屈折率(n2)に対する比率(n1/n2)である。
式1でn2は、第1誘電体膜のV値を確認する場合、前記第1および第2サブ層のうちさらに屈折率が小さいサブ層の屈折率(n2)であり、第2誘電体膜のV値を確認する場合は、前記第3および第4サブ層のうちさらに屈折率が小さいサブ層の屈折率(n2)である。
式1でCuは前記赤外線吸収基板に含まれている銅の含量である。
式1でKは、第1誘電体膜のV値を確認する場合は、第1誘電体膜内の第1および第2サブ層の合計層数であり、第2誘電体膜のV値を確認する場合は、第2誘電体膜内の第3および第4サブ層の合計層数であり、2pはK-1である。
式1のV値を確認する第1および2サブ層は、第1誘電体膜で互いに屈折率が異なるサブ層の繰り返し積層構造を形成するサブ層であって、前記第1および第2サブ層の合計層数が前記第1誘電体膜内の全体サブ層の合計層数の少なくとも50%以上、55%以上、60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上または95%以上であるサブ層である。前記第1および第2サブ層の合計層数の比率の上限には制限がなく、例えば、100%以下または100%未満であり得る。すなわち、第1誘電体膜は前記第1および第2サブ層のみを含むか、あるいは他のサブ層を含んでもよい。
式1のV値を確認する第3および4サブ層は、第2誘電体膜で互いに屈折率が異なるサブ層の繰り返し積層構造を形成するサブ層であって、前記第3および第4サブ層の合計層数が前記第2誘電体膜内の全体サブ層の合計層数の少なくとも50%以上、55%以上、60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上または95%以上であるサブ層である。前記第3および第4サブ層の合計層数の比率の上限には制限がなく、例えば、100%以下または100%未満であり得る。すなわち、第1誘電体膜は前記第3および第4サブ層のみを含むか、あるいは他のサブ層を含んでもよい。
前記V値の合計(V1+V2)は、他の例示で52以上、54以上、56以上、58以上、60以上または61以上であるか、73以下、71以下、69以下、67以下、65以下または63以下程度であってもよい。
前記光学フィルタで前記第2誘電体膜のV値(V2)の第1誘電体膜のV値(V1)に対する比率V2/V1は3~7の範囲内であり得る。前記比率V2/V1は他の例示で3.5以上、4以上または4.5以上であるか、6.5以下、6以下、5.5以下または5以下程度であってもよい。
このような条件を満足するように形成された誘電体膜は、前記赤外線吸収基板の特性のうち不足している部分は補完または改善して目的とする遮断および透過特性を示し、かつリップルおよびペタルフレアなどの問題を発生させない光学フィルタを提供することができる。
式1のV値は第1サブ層と第2サブ層または第3サブ層と第4サブ層の屈折率の差、基板内の銅の含量および第1サブ層と第2サブ層または第3サブ層と第4サブ層の合計層数に比例し、第1および第2サブ層と第3および第4サブ層のうちさらに低い屈折率のサブ層の屈折率に反比例する。
前記V値に影響を与える因子はそれぞれ光学フィルタの個別構成要素の透過および反射特性に影響を与える。
例えば、基板内の銅の含量が増加するほど基板自体の長波長領域に対する吸収特性が増加し、略550nmの波長からさらにシャープな透過率の減少を示す。したがって、基板内の銅の含量が増加すれば、長波長領域の光を遮断する側面では有利であるが、増加した銅の含量は基板の耐久性を低下させる。
第1サブ層と第2サブ層(または第3サブ層と第4サブ層)の屈折率の差、第1サブ層と第2サブ層(または第3サブ層と第4サブ層)の合計層数および第1および第2サブ層(または第3および第4サブ層)のうちさらに低い屈折率のサブ層の屈折率は各誘電体膜の透過および反射特性に影響を及ぼす。
本開示では前記第1および第2誘電体膜のV値の合計が15~50の範囲内となり、両者のV値の比率V2/V1が4~12の範囲内となるように基板と誘電体膜を組み合わせることによって、光学フィルタ内で個々の要素(基板と誘電体膜)が所望の光学フィルタの光学特性を示すことに寄与する部分を最大化し、光学フィルタの特性に悪い影響を及ぼし得るいずれか一つの要素の特性をなくしながら他の要素で補完することができる。
これにより、本開示では紫外線と赤外線は効果的に遮断し、可視光では高い透過率を示し、該当特性が、入射角が変動しても安定的に維持され、リップル(ripple)とペタルフレア(petal flare)のような問題が発生せず、耐久性が優秀な光学フィルタおよびその用途を提供することができる。
例えば、前記第1および第2誘電体膜のV値の合計が過度に大きくなるように光学フィルタが構成されると、光学フィルタの耐久性の低下および/または可視光領域での透過率の低下の問題が発生したり、利用が可能な長波長の可視光領域の光を光学フィルタが遮断して光の利用効率が低下したりし得る。
前記第1および第2誘電体膜のV値の合計が過度に小さくなるように光学フィルタが構成されると、光学フィルタの長波長領域の光の遮断効率が落ち、遮断されなければならない長波長領域内の一部の領域(例えば、700nm~800nm領域)で局所的な透過率の増加が発生し得る。
第1および第2誘電体膜のV値の比率が過度に小さくなるか増加すると、光学フィルタの耐久性の低下および/または可視光領域での透過率の低下の問題が発生したり、利用が可能な長波長の可視光領域の光を光学フィルタが遮断して光の利用効率が低下したりすることがあり、また、光学フィルタの長波長領域の光の遮断効率の低下および/または長波長領域内の一部の領域(例えば、700nm~800nm領域)で局所的な透過率の増加などの問題が発生し得る。
式1において、第1および第2サブ層または第3および第4サブ層のうち屈折率が高い層の屈折率(n1)と屈折率が低い層の屈折率(n2)の比率(n1/n2)は、一例示で約1.4~2.0の範囲内にあり得る。前記比率は他の例示で1.45以上、1.5以上、1.55以上、1.6以上、1.65以上、1.7以上または1.75以上であるか、1.95以下、1.9以下、1.85以下または1.8以下程度であり得る。
式1において、第1および第2サブ層または第3および第4サブ層のうち屈折率が高い層の屈折率(n1)は、約1.8~3.5の範囲内にあり得る。前記屈折率(n1)は他の例示で2.0以上、2.2以上、2.4以上、2.5以上または2.55以上であるか、3.3以下、3.1以下、2.9以下または2.7以下程度であり得る。
式1において、第1および第2サブ層または第3および第4サブ層のうち屈折率が低い層の屈折率(n2)は、約1.1~1.7の範囲内にあり得る。前記屈折率(n2)は他の例示で1.2以上、1.3以上または1.4以上であるか、1.65以下、1.6以下、1.55以下または1.5以下程度であってもよい。
式1のCu、すなわち赤外線吸収基板に含まれる銅の含量は、前述した通り、7重量%~30重量%の範囲内であり得る。式1のV値の計算時に銅の含量は単位を無視して数字のみ代入する。すなわち、式1のV値は無次元であり得る。前記式1のCuは、他の例示で8重量%以上、9重量%以上、10重量%以上、11重量%以上または12重量%以上程度であるか、28重量%以下、26重量%以下、24重量%以下、22重量%以下、20重量%以下、18重量%以下、16重量%以下、14重量%以下または13重量%以下程度であってもよい。
第1誘電体膜の場合、式1で2pを決定するK、すなわち第1サブ層と第2サブ層の合計層数(第1サブ層の層数+第2サブ層の層数)は、17以下、16以下、15以下、14以下、13以下、12以下、11以下、10以下または9以下程度であり得、他の例示で2以上、3以上、4以上、5以上、6以上、7以上、8以上または9以上であり得る。第1誘電体膜は前記第1および第2サブ層の繰り返し積層構造を含むことができ、したがってこのような場合、前記第1および第2サブ層それぞれの層数は互いに同数であるか、いずれか一つの層が1層または2層程度多くてもよい。
このような第1誘電体膜に含まれる全体サブ層の合計層数は、20層以下、19層以下、18層以下、17層以下、16層以下、15層以下、14層以下、13層以下、12層以下、11層以下、10層以下または9層以下程度であり得、他の例示で2層以上、3層以上、4層以上、5層以上、6層以上、7層以上、8層以上または9層以上であり得る。
第2誘電体膜の場合、式1で2pを決定するK、すなわち第3サブ層と第4サブ層の合計層数(第3サブ層の層数+第4サブ層の層数)は、60以下、58以下、56以下、54以下、52以下、50以下、48以下、46以下、44以下、42以下、40以下または39以下程度であるか、10以上、12以上、13以上、14以上、16以上、18以上、20以上、22以上、24以上、26以上、28以上、30以上、32以上、34以上、36以上、38以上または39以上程度であってもよい。第2誘電体膜は前記第3および第4サブ層の繰り返し積層構造を含むことができ、したがってこのような場合に前記第3および第4サブ層それぞれの層数は互いに同数であるか、いずれか一つの層が1層または2層程度多くてもよい。
このような第2誘電体膜に含まれる全体サブ層の合計層数は、例えば、70層以下、68層以下、66層以下、64層以下、62層以下、60層以下、58層以下、56層以下、54層以下、52層以下、50層以下、48層以下、46層以下、44層以下、42層以下、40層以下または39層以下程度であるか、10層以上、12層以上、13層以上、14層以上、16層以上、18層以上、20層以上、22層以上、24層以上、26層以上、28層以上、30層以上、32層以上、34層以上、36層以上、38層以上または39層以上程度であってもよい。
第1誘電体膜で前記第1および第2サブ層のそれぞれの厚さは目的に応じて調節され得るが、略1nm~200nmの範囲内であり得る。前記厚さは他の例示で3nm以上、5nm以上、7nm以上、9nm以上、10nm以上、15nm以上、20nm以上、25nm以上、30nm以上、35nm以上、40nm以上、45nm以上、50nm以上、55nm以上、60nm以上、65nm以上、70nm以上、75nm以上、85nm以上、90nm以上または95nm以上程度であるか、190nm以下、180nm以下、170nm以下、160nm以下、150nm以下、140nm以下、130nm以下、120nm以下、110nm以下、100nm以下、90nm以下、80nm以下、70nm以下、60nm以下、50nm以下、40nm以下、30nm以下、20nm以下、15nm以下または10nm以下程度であってもよい。
第1誘電体膜に含まれる第1サブ層の厚さと第2サブ層の厚さの平均値(算術平均)は、約10nm~100nmの範囲内であり得る。前記平均値は他の例示で15nm以上、20nm以上、25nm以上、30nm以上、35nm以上または40nm以上であるか、95nm以下、90nm以下、85nm以下、80nm以下、75nm以下、70nm以下、65nm以下、60nm以下、55nm以下、50nm以下、45nm以下または40nm以下程度であってもよい。
このような第1または第2誘電体膜は全体厚さが約200nm~500nmの範囲内であり得る。前記厚さは他の例示で220nm以上、240nm以上、260nm以上、280nm以上、300nm以上、320nm以上、340nm以上または360nm以上であるか、480nm以下、460nm以下、440nm以下、420nm以下、400nm以下または380nm以下程度の範囲内であり得る。
前記第1誘電体膜では、前記第1および第2サブ層を交互に含む積層構造で一側の表面は第1サブ層で形成され、他側の表面は第2サブ層で形成され得る。例えば、第1誘電体膜の前記積層構造の赤外線吸収基板側の表面は第1サブ層または第2サブ層で形成され、反対側の表面は第2サブ層または第1サブ層で形成され得る。ただし、このような積層順序は変更され得る。
第2誘電体膜で第3および第4サブ層のそれぞれの厚さは目的に応じて調節され得るが、略1nm~300nmの範囲内であり得る。前記厚さは他の例示で5nm以上、10nm以上、15nm以上、20nm以上、25nm以上、30nm以上、35nm以上、40nm以上、45nm以上、50nm以上、55nm以上、60nm以上、65nm以上、70nm以上、75nm以上、85nm以上、90nm以上、95nm以上、100nm以上、105nm以上、110nm以上、115nm以上、120nm以上、125nm以上、130nm以上、135nm以上、140nm以上、145nm以上、150nm以上、155nm以上、160nm以上、165nm以上、170nm以上、175nm以上、180nm以上、185nm以上または190nm以上程度であるか、290nm以下、280nm以下、270nm以下、260nm以下、250nm以下、240nm以下、230nm以下、220nm以下、210nm以下、200nm以下または195nm以下程度であってもよい。
第2誘電体膜に含まれる第3サブ層の厚さと第4サブ層の厚さの平均値(算術平均)は、約50nm~300nmの範囲内であり得る。前記平均値は他の例示で55nm以上、60nm以上、75nm以上、80nm以上、95nm以上、100nm以上、105nm以上、110nm以上、115nm以上、120nm以上または125nm以上であるか、290nm以下、280nm以下、270nm以下、260nm以下、250nm以下、240nm以下、230nm以下、220nm以下、210nm以下、200nm以下、190nm以下、180nm以下、170nm以下、160nm以下、150nm以下、140nm以下または130nm以下程度であってもよい。
このような第2誘電体膜は全体厚さが約3000nm~7000nmの範囲内であり得る。前記厚さは他の例示で3500nm以上、4000nm以上または4500nm以上であるか、6500nm以下、6000nm以下、5500nm以下または5000nm以下程度の範囲内であり得る。
前記第2誘電体膜では、前記第3および第4サブ層を交互に含む積層構造で両側の表面が同一のサブ層で形成され得る。例えば、前記第3および第4サブ層の中で屈折率が高い層または低い層が前記両側の表面を形成することができる。ただし、このような積層順序は変更され得る。
前記第1誘電体膜の式1によるV値V1は、一例示で7~20の範囲内であり得る。前記V1は、他の例示で8以上、9以上または10以上程度であるか、19以下、18以下、17以下、16以下、15以下、14以下、13以下、12以下または11以下程度であってもよい。
前記第2誘電体膜の式1によるV値V2は、一例示で40~70の範囲内であり得る。前記V2は、他の例示で42以上、44以上、46以上、48以上または50以上程度であるか、68以下、66以下、64以下、62以下、60以下、58以下、56以下、54以下、52以下または51以下程度であってもよい。
前記のような特性の第1および第2誘電体膜は前記赤外線吸収基板と共に目的とする光学特性を確保するようにすることができる。
第1または第2誘電体膜を形成する材料、すなわち前記各サブ層を形成する材料の種類は特に制限されず、公知の材料が適用され得る。通常低屈折サブ層の製造には、SiO2またはNa5Al3F14、Na3AlF6またはMgF2等のフッ化物が適用され、高屈折サブ層の製造にはTiO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnSまたはZnSeなどが適用され得るが、本開示で適用される材料は前記に制限されるものではない。
適切な効果を確保するために、前記第1および第2誘電体膜のうちいずれか一つとしては、他の一つに比べて反射特性が強い誘電体膜を使うことができる。例えば、前記第2誘電体膜が前記第1誘電体膜対比高い反射特性を有することができる。
前記第1誘電体膜は、425nm~560nmの範囲内で2%以下の平均反射率を示すことができる。前記平均反射率は他の例示で0%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上または0.4%以上の範囲内および/または1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1%以下、0.8%以下、0.6%以下または0.4%以下の範囲内であってもよい。
前記第1誘電体膜は、425nm~560nmの範囲内で2%以上の最大反射率を示すことができる。前記最大反射率は他の例示で0%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上または0.5%以上の範囲内および/または1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1%以下、0.8%以下または0.6%以下の範囲内であってもよい。
前記第1誘電体膜は、350nm~390nmの範囲内で40%以下の平均反射率を示すことができる。前記平均反射率は他の例示で5%以上、10%以上、15%以上または20%以上の範囲内および/または38%以下、36%以下、34%以下、32%以下、30%以下、28%以下、26%以下、24%以下、22%以下または21%以下の範囲内であってもよい。
前記第1誘電体膜は、350nm~390nmの範囲内で60%以下の最大反射率を示すことができる。前記最大反射率は他の例示で5%以上、10%以上、15%以上、20%以上、25%以上、30%以上、35%以上または40%以上の範囲内および/または58%以下、56%以下、54%以下、52%以下、50%以下、48%以下、46%以下、44%以下または42%以下の範囲内であってもよい。
前記第1誘電体膜では、700nm波長での反射率が2%以下である基板を使うことができる。前記反射率は他の例示で1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1%以下、0.8%以下、0.6%以下または0.4%以下程度であるか、0%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上または0.4%以上程度であってもよい。
前記第1誘電体膜は、700nm~800nmの範囲内で5%以下の平均反射率を示すことができる。前記平均反射率は他の例示で4.8%以下、4.6%以下、4.4%以下、4.2%以下、4%以下、3.8%以下、3.6%以下、3.4%以下、3.2%以下、3%以下、2.8%以下、2.6%以下、2.4%以下、2.2%以下、2%以下、1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1%以下、0.8%以下、0.6%以下または0.4%以下の範囲内および/または0%以上、0.1%以上、0.2%以上または0.3%以上の範囲内であり得る。
前記第1誘電体膜は700nm~800nmの範囲内で5%以下の最大反射率を示すことができる。前記最大反射率は他の例示で4.8%以下、4.6%以下、4.4%以下、4.2%以下、4%以下、3.8%以下、3.6%以下、3.4%以下、3.2%以下、3%以下、2.8%以下、2.6%以下、2.4%以下、2.2%以下、2%以下、1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1%以下、0.8%以下、0.6%以下または0.4%以下の範囲内および/または0%以上、0.1%以上、0.2%以上または0.3%以上の範囲内であってもよい。
前記第1誘電体膜は、800nm~1000nmの範囲内で10%以下の平均反射率を示すことができる。前記平均反射率は他の例示で0%以上、0.5%以上、1%以上、1.5%以上、2%以上または2.4%以上の範囲内および/または9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、4%以下または3%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
前記第1誘電体膜は800nm~1000nmの範囲内で15%以下の最大反射率を示すことができる。前記最大反射率は他の例示で0%以上、1%以上、2%以上、3%以上、4%以上、5%以上または5.5%以上の範囲内および/または14%以下、13%以下、12%以下、12%以下、11%以下、10%以下、9%以下、8%以下、7%以下または6%以下の範囲内であってもよい。
前記第1誘電体膜は1000nm~1200nmの範囲内で15%以下の平均反射率を示すことができる。前記平均反射率は他の例示で0%以上、1%以上、2%以上、3%以上、4%以上、5%以上、6%以上、7%以上、8%以上、9%以上または9.5%以上の範囲内および/または14%以下、13%以下、12%以下、11%以下または10%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
前記第1誘電体膜は1000nm~1200nmの範囲内で20%以下の最大反射率を示すことができる。前記最大反射率は他の例示で0%以上、2%以上、4%以上、6%以上、8%以上、10%以上、12%以上または13%以上の範囲内および/または18%以下、16%以下または14%以下の範囲内であってもよい。
第2誘電体膜は、425nm~560nmの範囲内で2%以下の平均反射率を示すことができる。前記平均反射率は他の例示で0%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上または0.4%以上の範囲内および/または1.5%以下、1%以下または0.5%以下の範囲内であってもよい。
前記第2誘電体膜は、425nm~560nmの範囲内で4%以下の最大反射率を示すことができる。前記最大反射率は他の例示で0%以上、0.5%以上、1%以上、1.2%以上または1.4%以上の範囲内および/または3.5%以下、3%以下、2.5%以下または2%以下の範囲内であってもよい。
前記第2誘電体膜は、350nm~390nmの範囲内で75%以上の平均反射率を示すことができる。前記平均反射率は他の例示で80%以上、85%以上、90%以上または94%以上の範囲内および/または98%以下、96%以下または95%以下の範囲内であってもよい。
前記第2誘電体膜は、350nm~390nmの範囲内で80%以上の最大反射率を示すことができる。前記最大反射率は他の例示で85%以上、90%以上または95%以上の範囲内および/または100%以下の範囲内であってもよい。
前記第2誘電体膜は、700nm波長での反射率が30%以下であり得る。前記反射率は他の例示で28%以下、26%以下、24%以下、22%以下、20%以下、18%以下、16%以下、14%以下、12%以下、10%以下、8%以下、6%以下、4%以下、2%以下、1%以下または0.5%以下程度であるか、0%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上または0.4%以上程度であってもよい。
前記第2誘電体膜は、700nm~800nmの範囲内で20%以上の平均反射率を示すことができる。前記平均反射率は他の例示で22%以上、24%以上、26%以上、28%以上、30%以上、32%以上、34%以上、36%以上、38%以上、40%以上、42%以上または44%以上の範囲内および/または60%以下、68%以下、66%以下、64%以下、62%以下、60%以下、58%以下、56%以下、54%以下、52%以下、50%以下、48%以下、46%以下または45%以下の範囲内であり得る。
前記第2誘電体膜は、700nm~800nmの範囲内で80%以上の最大反射率を示すことができる。前記最大反射率は他の例示で82%以上、84%以上、86%以上、88%以上、90%以上、92%以上、94%以上、96%以上、98%以上または99%以上の範囲内および/または100%以下または100%未満の範囲内であってもよい。
前記第2誘電体膜は、800nm~1000nmの範囲内で80%以上の平均反射率を示すことができる。前記平均反射率は他の例示で82%以上、84%以上、86%以上、88%以上、90%以上、92%以上、94%以上、96%以上、98%以上または99%以上の範囲内および/または100%以下または100%未満の範囲内であってもよい。
前記第2誘電体膜は800nm~1000nmの範囲内で80%以上の最大反射率を示すことができる。前記最大反射率は他の例示で82%以上、84%以上、86%以上、88%以上、90%以上、92%以上、94%以上、96%以上、98%以上または99%以上の範囲内および/または100%以下または100%未満の範囲内であってもよい。
前記第2誘電体膜は1000nm~1200nmの範囲内で80%以上の平均反射率を示す基板を適用することができる。前記平均反射率は他の例示で82%以上、84%以上、86%以上、88%以上、90%以上、92%以上、94%以上、96%以上、98%以上または99%以上の範囲内および/または100%以下または100%未満の範囲内であってもよい。
前記第2誘電体膜は1000nm~1200nmの範囲内で80%以上の最大反射率を示す透過バンドを有することができる。前記最大反射率は他の例示で82%以上、84%以上、86%以上、88%以上、90%以上、92%以上、94%以上、96%以上、98%以上または99%以上の範囲内および/または100%以下または100%未満の範囲内であってもよい。
前記第1または第2誘電体膜の反射率は、各誘電体膜を透明基板(SCHOTT社、D263)上に形成した状態で測定した値であるか、あるいは光学フィルタ上で測定した値であり得る。すなわち、光学フィルタで第1誘電体膜が最も外側に存在する場合に前記光学フィルタの第1誘電体膜側で前記反射率を測定することができ、第2誘電体膜の反射率も同じ方式で、光学フィルタ上で測定することができる。
適切な光学フィルタの特性を確保するために、前記第1誘電体膜、第2誘電体膜または前記光学フィルタの反射特性、特に600nm~900nmの範囲内での反射特性が調節され得る。
一つの例示で前記第1誘電体膜、第2誘電体膜および光学フィルタのうちいずれか一つ、またはそのうちのいずれか2つまたはすべては600nm~900nmの波長範囲内で50%の反射率を示す最も短い波長が720nm以上であるか、あるいは前記波長が存在しないこともある。後者の場合は、600nm~900nmの波長範囲で最大透過率が50%未満である。存在する場合に前記50%の反射率を示す最も短い波長は、他の例示で725nm以上、730nm以上、735nm以上、740nm以上、745nm以上、750nm以上または754nm以上であるか、900nm以下、850nm以下、800nm以下、790nm以下、780nm以下、770nm以下または760nm以下程度であってもよい。
前記の場合、前記第1誘電体膜、第2誘電体膜および光学フィルタのうちいずれか一つ、またはそのうちのいずれか2つまたはすべては600nm~900nmの波長範囲内での平均反射率は80%以下であり得る。前記平均反射率は他の例示で75%以下、70%以下、65%以下、60%以下、55%以下、50%以下、45%以下、40%以下、35%以下、30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下または1%以下程度であるか、5%以上、10%以上、15%以上、20%以上、25%以上、30%以上、35%以上、40%以上、45%以上または50%以上程度であり得る。
前記で第1誘電体膜、第2誘電体膜および/または光学フィルタが600nm~900nmの波長範囲内で50%の反射率を示す最も短い波長が存在しない場合、該当構成の600nm~900nmの波長範囲内での最大反射率は50%未満であり得る。前記最大反射率は他の例示で45%以下、40%以下、35%以下、30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下または1%以下程度であるか、0.5%以上、1%以上、5%以上、10%以上、15%以上、20%以上、25%以上、30%以上、35%以上または40%以上程度であり得る。
前記で第1または第2誘電体膜の反射率は、各誘電体膜を透明基板(SCHOTT社、D263)上に形成した状態で測定した値であり、光学フィルタの反射特性は光学フィルタの第1誘電体膜が存在する側の表面または第2誘電体膜が存在する側の表面で測定した値である。
通常光学フィルタに存在する層は相対的に薄く、基板の場合、反射特性が少ないかないため、第1誘電体膜が存在する面で測定した反射特性と第2誘電体膜が存在する面で測定した反射特性は略類似する。
前記のように反射特性を制御することによっていわゆるペタルフレア現象を防止することができる。すなわち、ペタルフレア現象の原因の一つは光学フィルタが装着された撮像装置内で近赤外光の反射が繰り返されることが考慮され得る。このような場合、前記第1および/または第2誘電体膜および/または光学フィルタの反射特性を前記のように制御することによってペタルフレア現象を防止することができる。
前記のような誘電体膜を形成する方式は特に制限されず、例えば、公知の蒸着方式を適用して形成することができる。業界ではサブ層の蒸着厚さや層数などを勘案して該当誘電体膜の反射乃至透過特性を制御する方式が公知になっており、本開示ではこのような公知の方式にしたがって前記特性を示す第1および第2誘電体膜を形成することができ、前記誘電体膜の特性の制御を通じて前記光学フィルタの第2誘電体膜側の表面の反射率も調節することができる。
前記光学フィルタは前記透明基板である赤外線吸収基板と誘電体膜を基本的に含む限り、多様な任意の層を追加で含んでもよい。
例えば、前記光学フィルタは、前記透明基板および/または誘電体膜の一面または両面に形成された吸収層を追加で含むことができる。前記吸収層は光吸収層であり、例えば、赤外線および/または紫外線領域の少なくとも一部の波長範囲内の光を吸収する層である。このような吸収層は光学フィルタに1層または2層以上形成されていてもよい。
図2~4は、図1の光学フィルタに吸収層300、301、302が形成された場合を示している図面である。図2~4のように前記吸収層は赤外線吸収基板100と第1および/または第2誘電体膜201、202の間に1層または2層以上形成され得る。
一つの例示で前記吸収層は、赤外線吸収層および/または紫外線吸収層であり得る。前記吸収層は赤外線吸収性と紫外線吸収性をすべて有する層であってもよい。このような層は通常吸収剤(顔料、染料など)と透明樹脂を含む層であり、近紫外線領域および/または近赤外線領域の光をカットしてよりシャープな透過率バンドを具現するために適用され得る。
一つの例示で前記紫外線吸収層は約300nm~390nmの波長領域で吸収極大を表すように設計され得、赤外線吸収層は、600nm~800nmの波長領域で吸収極大を表すように設計され得る。
一つの例示で前記光吸収層が紫外線および赤外線に対する吸収性を同時に示す層である場合、前記光吸収層は約300nm~390nmの波長領域で吸収バンドと600nm~800nmの波長領域で吸収バンドを同時に示すように設計され得る。
赤外線吸収層と紫外線吸収層は一つの層で構成されてもよく、別途の層でそれぞれ構成されてもよい。例えば、一つの層が前記紫外線吸収層の吸収極大と赤外線吸収層の吸収極大をすべて示すように設計されるか、前記それぞれの吸収極大を表す2個の層が形成されてもよい。また、複数の赤外線吸収層および/または紫外線吸収層が存在してもよい。
各吸収層は1種の吸収剤のみを含んでもよく、必要な場合、赤外線および/または紫外線の適切なカットのために2種以上の吸収剤を含んでもよい。
例えば、前記赤外線吸収層は、吸収極大波長が700nm~720nmの範囲内であり、半値幅が50nm~60nmの範囲内である第1吸収剤;吸収極大波長が730nm~750nmの範囲内であり、半値幅が60nm~70nmの範囲内である第2吸収剤および吸収極大波長が760nm~780nmの範囲内であり、半値幅が90nm~100nmの範囲内である第3吸収剤を少なくとも含むことができ、紫外線吸収層は、吸収極大波長が340nm~350nmの範囲内である第1吸収剤および吸収極大波長が360nm~370nmの範囲内である第2吸収剤を少なくとも含むことができる。
吸収層を構成する材料および構成方式は特に制限されず、公知の材料および構成方式を適用することができる。
通常吸収層は、目的とする吸収極大を表すことができるようにする吸収剤(染料または顔料など)を透明な樹脂と配合した材料を使って形成する。
例えば、紫外線吸収剤としては、約300nm~390nmの波長領域で吸収極大を表す公知の吸収剤を適用することができ、その例としては、Exiton社のABS 407;QCR Solutions Corp社のUV381A、UV381B、UV382A、UV386A、VIS404A;H.W.Sands社のADA1225、ADA3209、ADA3216、ADA3217、ADA3218、ADA3230、ADA5205、ADA3217、ADA2055、ADA6798、ADA3102、ADA3204、ADA3210、ADA2041、ADA3201、ADA3202、ADA3215、ADA3219、ADA3225、ADA3232、ADA4160、ADA5278、ADA5762、ADA6826、ADA7226、ADA4634、ADA3213、ADA3227、ADA5922、ADA5950、ADA6752、ADA7130、ADA8212、ADA2984、ADA2999、ADA3220、ADA3228、ADA3235、ADA3240、ADA3211、ADA3221、ADA5220、ADA7158;CRYSTALYN社のDLS 381B、DLS 381C、DLS 382A、DLS 386A、DLS 404A、DLS 405A、DLS 405C、DLS 403Aなどがあるが、これに制限されるものではない。
赤外線吸収剤にも600nm~800nmの波長領域で吸収極大を表す適切な染料または顔料などが使われ得、例えば、スクアリリウム(squarylium)系染料、シアニン系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物またはジチオール金属錯体系化合物などが使われ得るが、これに制限されるものではない。
吸収層に適用される透明樹脂も公知の樹脂が使われ得、例えば、環状オレフィン系樹脂、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、ポリアリーレンエーテルホスフィンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂および多様な有機-無機ハイブリッド系列の樹脂のうち1種以上を使うことができる。
前記のような本開示の光学フィルタは優秀な耐久性と共に卓越した光学特性を示すことができる。
例えば、前記光学フィルタはT50% cut on波長が約400nm~425nmの範囲内である透過バンドを示すことができる。前記T50% cut on波長は、350nm~425nmの波長範囲内で50%の透過率を示す波長のうち最も短い波長である。前記50%の透過率を示す波長は前記400nm~425nmの範囲内に一つまたは二つ以上存在でき、一つが存在する場合にその波長、二つ以上存在する場合にそのうち最も短い波長が前記T50% cut on波長となる。前記T50% cut on波長は402nm以上、404nm以上、406nm以上、408nm以上または410nm以上の範囲内および/または424nm以下、422nm以下、420nm以下、418nm以下、416nm以下、414nm以下、412nm以下または410nm以下の範囲内で、追加で調節され得る。
前記光学フィルタはT50% cut off波長が約590nm~680nmの範囲内である透過バンドを示すことができる。前記T50% cut off波長は、560nm~700nmの波長範囲内で50%の透過率を示す波長のうち最も長い波長である。前記50%の透過率を示す波長は前記560nm~700nmの範囲内に一つまたは二つ以上存在でき、一つが存在する場合にその波長、二つ以上存在する場合に最も長い波長が前記T50% cut off波長となる。前記T50% cut off波長は592nm以上、594nm以上、596nm以上、598nm以上、600nm以上、602nm以上、604nm以上、606nm以上、608nm以上、610nm以上、612nm以上、614nm以上、616nm以上、618nm以上、620nm以上、622nm以上、624nm以上または626nm以上の範囲内および/または678nm以下、676nm以下、674nm以下、672nm以下、670nm以下、668nm以下、666nm以下、664nm以下、662nm以下、660nm以下、658nm以下、656nm以下、654nm以下、652nm以下、650nm以下、648nm以下、646nm以下、644nm以下、642nm以下、640nm以下、638nm以下、636nm以下、634nm以下、632nm以下または630nm以下の範囲内で、追加で調節され得る。
前記光学フィルタは、425nm~560nmの範囲内で75%以上の平均透過率を示す透過バンドを有することができる。前記平均透過率は他の例示で77%以上、79%以上、81%以上、83%以上、85%以上、87%以上、89%以上、91%以上、92%以上または92.5%以上の範囲内および/または98%以下、96%以下、94%以下、93%以下または92.5%以下の範囲内で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、425nm~560nmの範囲内で79%以上の最大透過率を示す透過バンドを有することができる。前記最大透過率は他の例示で81%以上、83%以上、85%以上、87%以上、89%以上、91%以上、93%以上または95%以上の範囲内および/または100%以下、98%以下または96%以下の範囲内で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、350nm~390nmの範囲内で2%以下の平均透過率を示す透過バンドを有することができる。前記平均透過率は他の例示で0%以上、0.1%以上または0.2%以上の範囲内および/または1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1.0%以下、0.8%以下、0.6%以下、0.4%以下、0.35%以下または0.3%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、300nm~390nmの範囲内で10%以下の最大透過率を示す透過バンドを有することができる。前記最大透過率は他の例示で0%以上、0.5%以上、1%以上、1.5%以上、2%以上または2.5%以上の範囲内および/または9.5%以下、9%以下、8.5%以下、8%以下、7.5%以下、7%以下、6.5%以下、6%以下、5.5%以下、5%以下、4.5%以下、4%以下、3.5%以下または3%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、700nm波長での透過率が2%以下であり得る。前記透過率は他の例示で0%以上、0.2%以上、0.4%以上、0.6%以上または0.8%以上の範囲内および/または1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下または1.0%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、700nm~800nmの範囲内で2%以下の平均透過率を示す透過バンドを有することができる。前記平均透過率は他の例示で0%以上、0.1%以上、0.3%以上、0.4%以上または0.5%以上の範囲内および/または1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1.0%以下、0.8%以下、0.6%以下または0.5%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、700nm~800nmの範囲内で2%以下の最大透過率を示す透過バンドを有することができる。前記最大透過率は他の例示で0%以上、0.2%以上、0.4%以上、0.6%以上または0.8%以上の範囲内および/または1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下または1.0%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、800nm~1000nmの範囲内で2%以下の平均透過率を示す透過バンドを有することができる。前記平均透過率は他の例示で0%以上、0.01%以上、0.03%以上、0.05%以上、0.07%以上または0.09%以上の範囲内および/または1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1.0%以下、0.8%以下、0.6%以下、0.4%以下、0.2%以下、0.15%以下または0.1%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、800nm~1000nmの範囲内で2%以下の最大透過率を示す透過バンドを有することができる。前記最大透過率は他の例示で0%以上、0.2%以上、0.4%以上、0.6%以上または0.8%以上の範囲内および/または1.8%以下、1.6%以下、1.4%以下、1.2%以下、1.0%以下、0.8%以下、0.6%以下または0.4%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、1000nm~1200nmの範囲内で5%以下の平均透過率を示す透過バンドを有することができる。前記平均透過率は他の例示で0%以上、0.5%以上、1%以上または1.5%以上の範囲内および/または4.5%以下、4%以下、3.5%以下、3%以下、2.5%以下、2%以下、1.5%以下、1%以下、0.8%以下、0.6%以下、0.4%以下または0.3%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
本開示の光学フィルタは、1000nm~1200nmの範囲内で5%以下の最大透過率を示す透過バンドを有することができる。前記最大透過率は他の例示で0%以上、0.5%以上、1%以上または1.5%以上の範囲内および/または4.5%以下、4%以下、3.5%以下、3%以下、2.5%以下、2%以下、1.5%以下、1%以下、0.8%以下、0.6%以下、0.4%以下または0.3%以下の範囲内で、追加で調節され得る。
本開示の光学フィルタは前記記述した光学特性のうちいずれか一つ、2個以上の組み合わせを示すことができ、適切に前記記述した光学特性をすべて満足することができる。
光学フィルタは前述した層の他にも必要な多様な層が目的とする効果を害さない範囲で追加され得る。
本開示はまた、前記光学フィルタを含む撮像装置に関する。この時、前記撮像装置の構成方式や前記光学フィルタの適用方式は特に制限されず、公知の構成と適用方式が適用され得る。
また、本開示の光学フィルタの用途は前記撮像装置に制限されるものではなく、その他近赤外線カットが必要な多様な用途(例えば、PDPなどのディスプレイ装置など)に適用され得る。
本開示は、光学フィルタおよびその用途を提供することができる。本開示では、紫外線と赤外線は効果的に遮断し、可視光では高い透過率を示す光学フィルタおよびその用途を提供することができる。本開示では前記のような透過特性が、入射角が変動しても安定的に維持される光学フィルタおよびその用途を提供することができる。本開示ではリップル(ripple)やペタルフレア(petal flare)のような問題がない光学フィルタおよびその用途を提供することができる。
以下、実施例を通じて本開示の光学フィルタを具体的に説明するが、本開示の光学フィルタの範囲は下記の実施例によって制限されるものではない。
1.透過率または反射率スペクトルの評価
透過率または反射率スペクトルは、測定対象を横および縦がそれぞれ10mmおよび10mmとなるように裁断して得た試片に対して分光光度計(メーカー:Perkinelmer社製、製品名:Lambda750分光光度計)を使って測定した。透過率または反射率スペクトルは前記装置のマニュアルにしたがって波長別および入射角度別に測定した。試片を分光光度計の測定ビームとディテクターの間の直線上に位置させ、測定ビームの入射角度を0度から40度まで変更して透過率または反射率スペクトルを確認した。特に別途に言及しない限り、本実施例での透過率または反射率スペクトルの結果は前記入射角度が0度である場合の結果である。入射角度0度は試片の表面の法線方向と実質的に平行な方向である。
透過率または反射率スペクトルで所定波長領域内での平均透過率または平均反射率は、前記波長領域での最も短波長から波長を1nmずつ増加させながら各波長の透過率または反射率を測定した後に測定された透過率または反射率の算術平均を求めた結果であり、最大透過率または最大反射率は前記1nmずつ波長を増加させながら測定した透過率または反射率のうち最大透過率または最大反射率である。例えば、350nm~360nmの波長範囲内の平均透過率は、350nm、351nm、352nm、353nm、354nm、355nm、356nm、357nm、358nm、359nmおよび360nmの波長で測定した透過率の算術平均であり、350nm~360nmの波長範囲内の最大透過率は、350nm、351nm、352nm、353nm、354nm、355nm、356nm、357nm、358nm、359nmおよび360nmの波長で測定した透過率のうち最も高い透過率である。
2.銅含量の評価
ガラス基板の銅含量は、X線蛍光分析装置(WD XRF、Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometry)を利用して確認した。前記装置を使って試片(ガラス基板)にX線を照射すると、前記試片の個別元素から特徴的な2次X線が発生し、前記装置は前記2次X線を各元素別波長により検出する。前記2次X線の強度は元素含量に比例し、したがって前記元素別波長により測定された2次X線の強度を通じて定量分析を遂行できる。
3.屈折率の評価
誘電体膜のサブ層の屈折率はウィズオプティクス社のエリプソメーター(M-2000 Ellipsometer)機器を適用して520nm波長に対して測定した。
製造例1.吸収層材料Aの製造
吸収層材料Aは、約340nm~390nm程度の範囲内で吸収極大を表す吸収剤1(トリアジン(triazine)系染料)、吸収極大波長が約700nm~720nmの範囲内で、半値幅(FWHM)が約50nm~60nm水準である赤外線吸収剤2(スクアリリウム(squarylium)系染料)、吸収極大波長が約730nm~750nm程度の範囲内で、半値幅(FWHM)が約60nm~70nm水準である赤外線吸収剤3(スクアリリウム(squarylium)系染料)および吸収極大波長が約760nm~780nm程度の範囲内で、半値幅(FWHM)が約90nm~100nm水準である赤外線吸収剤4(スクアリリウム(squarylium)系染料)を使って製造した。前記吸収剤1~4とバインダー樹脂を配合して吸収層材料Aを製造した。バインダー樹脂としてはCOP(Cyclo olefin polymer)を使った。前記バインダー樹脂100重量部に対して約5重量部の吸収剤1、約0.1重量部の吸収剤2、約0.2重量部の吸収剤3および約0.4重量部の吸収剤4をトルエン(toluene)に配合して吸収層材料Aを製造した。
製造例2.吸収層材料Bの製造
吸収層材料Bは、吸収極大波長が約1050nm~1150nm水準である赤外線吸収剤4(ジイモニウム(Diimonium)系染料)を前記吸収層材料Aに追加で配合して製造した。前記配合時に前記赤外線吸収剤4は、吸収層材料Aの固形分100重量部に対して約0.8重量部の割合で添加した。
実施例1
赤外線吸収ガラス基板としては、図5のような透過率スペクトルを示すリン酸塩系赤外線吸収ガラス基板(HOYA社製)(厚さ:約0.21mm)を使った。前記赤外線吸収ガラス基板に対して測定された銅含量は約12.08重量%程度であった。前記赤外線吸収ガラス基板のスペクトル特性は下記の表1に整理された通りである。下記の表1でTMAXは該当波長領域内での最大透過率であって、その単位は%であり、TAVGは該当波長領域内での平均透過率であって、その単位は%である。下記の表1でT50% cut onは、350nm~425nmの波長領域内で50%の透過率を示す最も短い波長(単位:nm)であり、T50% cut offは、560nm~700nmの波長領域内で50%の透過率を示す最も長い波長(単位:nm)である。
前記赤外線吸収ガラス基板の一面に製造例1の吸収層材料Aを塗布し、135℃で2時間の間熱処理して吸収層を形成した。前記吸収層の厚さは約3μm程度に形成した。前記吸収層が形成された面に第1誘電体膜を形成した。第1誘電体膜はイオンビームアシスト蒸着(Ion-beam assisted deposition)方式でサブ層を蒸着して形成した。蒸着時に真空度および温度条件は、それぞれ5.0E-5 Torrおよび120℃にし、IBS(Ion Beam Sputtering)ソース(source)電圧350Vおよび電流850mA条件に設定した。前記方式で高屈折層であるTiO2層(屈折率約2.61)と低屈折層であるSiO2層(屈折率約1.46)を交互に形成して第1誘電体膜を形成した。サブ層である前記高屈折層と低屈折層は総9層形成し、具体的には吸収層上にSiO2層(厚さ約98.9nm)、TiO2層(厚さ約28.5nm)、SiO2層(厚さ約12nm)、TiO2層(厚さ約76.1nm)、SiO2層(厚さ約23.1nm)、TiO2層(厚さ約24.5nm)、SiO2層(厚さ約56.5nm)、TiO2層(厚さ約8.3nm)およびSiO2層(厚さ約44.3nm)を順次形成して第1誘電体膜を形成した。
このような第1誘電体膜は、下記の式1のR(n1/n2、n1はTiO2の屈折率(約2.61)、n2はSiO2の屈折率(約1.46))が約1.79であり、n2が約1.46(SiO2層の屈折率)であり、Kが9であり、2pが8である誘電体膜である。赤外線吸収ガラス基板の銅含量である下記の式1のCuが約12.08重量%であるので、前記第1誘電体膜が前記赤外線吸収ガラス基板に適用された場合に下記の式1のV値は約10.5である。
図6は前記のような方式で形成した第1誘電体膜の透過率グラフであり、図7は前記第1誘電体膜の反射率グラフである。前記透過率と反射率は、前記第1誘電体膜を透明基板上(SCHOTT社、D263)に形成した後に測定したものである。図6および7でAR(9L)-0degは入射角0度での透過率または反射率であり、AR(9L)-30degは入射角30度での透過率または反射率であり、AR(9L)-40degは入射角40度での透過率または反射率である。
図6および7の透過率と反射率特性は、下記の表2に整理した。下記の表2でTMAXは該当波長領域内での最大透過率または最大反射率であって、その単位は%であり、TAVGは該当波長領域内での平均透過率または平均反射率であって、その単位は%である。
下記の表2でT50% cut onは、350nm~425nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も短い波長(単位:nm)であり、T50% cut offは、600nm~900nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も短い波長(単位:nm)である。
引き続き、赤外線吸収ガラス基板の前記第1誘電体膜が形成された面の反対面に第2誘電体膜を形成して光学フィルタを製造した。第2誘電体膜は第1誘電体膜と同じ方式で形成した。ただし、第2誘電体膜は高屈折層であるTiO2層(屈折率約2.61)と低屈折層であるSiO2層(屈折率約1.46)を交互に形成して総39層となるようにし、各層の厚さは下記の表3-1および表3-2のように調整した。下記の表3-1および表3-2で番号1は赤外線吸収ガラス上に最初に形成される層であり、番号39は最後に形成される層である。
このような第2誘電体膜は、前記式1のR(n1/n2、n1はTiO2の屈折率(約2.61)、n2はSiO2の屈折率(約1.46))が約1.79であり、n2が約1.46(SiO2層の屈折率)であり、Kが39であり、2pが38である誘電体膜である。赤外線吸収ガラス基板の銅含量である前記式1のCuが約12.08重量%であるので、前記第2誘電体膜が前記赤外線吸収ガラス基板に適用された場合に前記式1のV値は約50.5である。
図8は前記のような方式で形成した第2誘電体膜の透過率グラフであり、図9は前記第2誘電体膜の反射率グラフである。前記透過率と反射率は、前記第1誘電体膜と同じ方式で測定したものである。図8および9でIR(39L)-0degは入射角0度での透過率または反射率であり、IR(39L)-30degは入射角30度での透過率または反射率であり、IR(39L)-40degは入射角40度での透過率または反射率である。
図8および9の透過率と反射率特性は、下記の表4に整理した。下記の表4でTMAXは該当波長領域内での最大透過率または最大反射率であって、その単位は%であり、TAVGは該当波長領域内での平均透過率または平均反射率であって、その単位は%である。
下記の表4でT50% cut onは、350nm~425nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も短い波長(単位:nm)であり、T50% cut offは、600nm~900nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も短い波長(単位:nm)である。
一方、前記光学フィルタの第1誘電体膜側または第2誘電体膜層の表面で測定した600nm~900nm領域内で50%の反射率を示す最も短い波長は約755nm程度であった。
比較例1
ガラス基板として吸収特性がない一般の透明ガラス基板を使ったことを除いては、実施例1と同一に光学フィルタを製造した。図10は前記使った透明ガラス基板の透過率スペクトルであり、図面から前記基板は吸収特性が全くないことを確認することができる。前記光学フィルタの第1誘電体膜側または第2誘電体膜層の表面で測定した600nm~900nm領域内で50%の反射率を示す最も短い波長は約755nm程度であった。
比較例2
吸収層の形成時に製造例2の吸収層材料Bを使ったことを除いては、比較例1と同一に光学フィルタを製造した。前記光学フィルタの第1誘電体膜側または第2誘電体膜層の表面で測定した600nm~900nm領域内で50%の反射率を示す最も短い波長は約755nm程度であった。
比較例3
赤外線吸収ガラス基板としては、図11のような透過率スペクトルを示すリン酸塩系赤外線吸収ガラス基板(HOYA社製)(厚さ:約0.21mm)を使った。前記赤外線吸収ガラス基板に対して測定された銅含量は約2.89重量%程度であった。前記赤外線吸収ガラス基板のスペクトル特性は下記の表5に整理された通りである。下記の表5でTMAXは該当波長領域内での最大透過率であって、その単位は%であり、TAVGは該当波長領域内での平均透過率であって、その単位は%である。下記の表5でT50% cut onは、350nm~425nmの波長領域内で50%の透過率を示す最も短い波長(単位:nm)であり、T50% cut offは、560nm~700nmの波長領域内で50%の透過率を示す最も長い波長(単位:nm)である。
前記赤外線吸収ガラス基板の場合、前記式1のCuが約2.89重量%であるので、前記赤外線吸収ガラス基板に適用された前記第1誘電体膜の場合に前記式1のV値は約5.5であり、第2誘電体膜の場合、前記式1のV値は約26.9である。前記光学フィルタの第1誘電体膜側または第2誘電体膜層の表面で測定した600nm~900nm領域内で50%の反射率を示す最も短い波長は約755nm程度であった。
比較例4
第1および第2誘電体膜を下記のように変更して形成したことを除いては、実施例1と同じ方式で光学フィルタを製造した。
第1誘電体膜は、高屈折層であるTiO2層(屈折率約2.61)と低屈折層であるSiO2層(屈折率約1.46)を交互に形成して総21層となるようにし、各層の厚さは下記の表6のように調整した。下記の表6で番号1は赤外線吸収ガラス上に最初に形成される層であり、番号21は最後に形成される層である。
このような第1誘電体膜は、前記式1のR(n1/n2、n1はTiO2の屈折率(約2.61)、n2はSiO2の屈折率(約1.46))が約1.79であり、n2が約1.46(SiO2層の屈折率)であり、Kが21であり、2pが20である誘電体膜である。赤外線吸収ガラス基板の銅含量である前記式1のCuが約12.08重量%であるので、前記第1誘電体膜が前記赤外線吸収ガラス基板に適用された場合に前記式1のV値は約26.5である。
図12は前記のような方式で形成した第1誘電体膜の透過率グラフであり、図13は前記第1誘電体膜の反射率グラフである。前記第1誘電体膜の透過率と反射率は、実施例1と同一に測定したものである。図12および13でAR(21L)-0degは入射角0度での透過率または反射率であり、AR(21L)-30degは入射角30度での透過率または反射率であり、AR(21L)-40degは入射角40度での透過率または反射率である。
図12および13の透過率と反射率特性は、下記の表7に整理した。下記の表7でTMAXは該当波長領域内での最大透過率または最大反射率であって、その単位は%であり、TAVGは該当波長領域内での平均透過率または平均反射率であって、その単位は%である。
下記の表7でT50% cut onは、350nm~425nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も短い波長(単位:nm)であり、T50% cut offは、600nm~900nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も短い波長(単位:nm)である。
第2誘電体膜は、高屈折層であるTiO2層(屈折率約2.61)と低屈折層であるSiO2層(屈折率約1.46)を交互に形成して総22層となるようにし、各層の厚さは下記の表8のように調整した。下記の表8で番号1は赤外線吸収ガラス上に最初に形成される層であり、番号22は最後に形成される層である。
このような第2誘電体膜は、前記式1のR(n1/n2、n1はTiO2の屈折率(約2.61)、n2はSiO2の屈折率(約1.46))が約1.79であり、n2が約1.46(SiO2層の屈折率)であり、Kが22であり、2pが21である誘電体膜である。赤外線吸収ガラス基板の銅含量である前記式1のCuが約12.08重量%であるので、前記第2誘電体膜が前記赤外線吸収ガラス基板に適用された場合に前記式1のV値は約27.9である。
図14は前記のような方式で形成した第2誘電体膜の透過率グラフであり、図15は前記第2誘電体膜の反射率グラフである。前記透過率と反射率は、前記第2誘電体膜を光の吸収および反射がない透明基板上に形成した後に測定したものである。図14および15でIR(22L)-0degは入射角0度での透過率または反射率であり、IR(22L)-30degは入射角30度での透過率または反射率であり、IR(22L)-40degは入射角40度での透過率または反射率である。
図14および15の透過率と反射率特性は、下記の表9に整理した。下記の表9でTMAXは該当波長領域内での最大透過率または最大反射率であって、その単位は%であり、TAVGは該当波長領域内での平均透過率または平均反射率であって、その単位は%である。下記の表9でT50% cut onは、350nm~425nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も短い波長(単位:nm)であり、T50% cut offは、600nm~900nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も長い波長(単位:nm)である。前記光学フィルタの第1誘電体膜側または第2誘電体膜層の表面で測定した600nm~900nm領域内で50%の反射率を示す最も短い波長は約755nm程度であった。
比較例5
第2誘電体膜を下記のように変更して形成したことを除いては、実施例1と同じ方式で光学フィルタを製造した。
第2誘電体膜は、高屈折層であるTiO2層(屈折率約2.61)と低屈折層であるSiO2層(屈折率約1.46)を交互に形成して総38層となるようにし、各層の厚さは下記の表10-1および表10-2のように調整した。下記の表10-1および表10-2で番号1は赤外線吸収ガラス上に最初に形成される層であり、番号38は最後に形成される層である。
このような第2誘電体膜は、前記式1のR(n1/n2、n1はTiO2の屈折率(約2.61)、n2はSiO2の屈折率(約1.46))が約1.79であり、n2が約1.46(SiO2層の屈折率)であり、Kが38であり、2pが37である誘電体膜である。赤外線吸収ガラス基板の銅含量である前記式1のCuが約12.08重量%であるので、前記第2誘電体膜が前記赤外線吸収ガラス基板に適用された場合に前記式1のV値は約49.2である。
図14は前記のような方式で形成した第2誘電体膜の透過率グラフであり、図15は前記第2誘電体膜の反射率グラフである。前記透過率と反射率は、前記第2誘電体膜を光の吸収および反射がない透明基板上に形成した後に測定したものである。図14および15でIR(22L)-0degは入射角0度での透過率または反射率であり、IR(22L)-30degは入射角30度での透過率または反射率であり、IR(22L)-40degは入射角40度での透過率または反射率である。
図16は前記のような方式で形成した第2誘電体膜の透過率グラフであり、図17は前記第2誘電体膜の反射率グラフである。前記透過率と反射率は、実施例1の場合と同一に測定したものである。図16および17でIR(38L)-0degは入射角0度での透過率または反射率であり、IR(38L)-30degは入射角30度での透過率または反射率であり、IR(38L)-40degは入射角40度での透過率または反射率である。
図16および17の透過率と反射率特性は、下記の表11に整理した。下記の表11でTMAXは該当波長領域内での最大透過率または最大反射率であって、その単位は%であり、TAVGは該当波長領域内での平均透過率または平均反射率であって、その単位は%である。表11でT50% cut onは、350nm~425nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も短い波長(単位:nm)であり、T50% cut offは、600nm~900nmの波長領域内で50%の透過率または反射率を示す最も短い波長(単位:nm)である。前記光学フィルタの第1誘電体膜側または第2誘電体膜層の表面で測定した600nm~900nm領域内で50%の反射率を示す最も短い波長は約712nm程度であった。
試験例1.透過率スペクトルの評価
図18~23はそれぞれ実施例1の光学フィルタ(図18)と比較例1~5の光学フィルタの透過率スペクトル(入射角0度基準)である。前記光学フィルタのスペクトル特性は下記の表12に整理された通りである。下記の表12でTMAXは該当波長領域内での最大透過率であって、その単位は%であり、TAVGは該当波長領域内での平均透過率であって、その単位は%である。下記の表12でT50% cut onは、350nm~425nmの波長領域内で50%の透過率を示す最も短い波長(単位:nm)であり、T50% cut offは、560nm~700nmの波長領域内で50%の透過率を示す最も長い波長(単位:nm)である。
実施例1と比較例1の光学フィルタの透過率スペクトルを比較すると(図18および図19)、比較例1の場合、T50% cut off波長が実施例1に比べて長波長であって、赤外線に対する適切な遮断効果を発揮しておらず、700nm以上の長波長帯域でも高い透過率を示すため光学フィルタとしての機能を適切に遂行できないことを確認することができる。
比較例2の光学フィルタの透過率スペクトル(図20)も、比較例1の場合と同様に赤外線に対する適切な遮断効果を発揮できず、特に可視光領域での透過率が大幅に落ちることを確認することができる。
実施例1と比較例3の光学フィルタの透過率スペクトルを比較すると(図18および図21)、比較例3の場合、T50% cut off波長が実施例1に比べて長波長であって、赤外線に対する適切な遮断効果を発揮しておらず、700nm以上の長波長帯域でも高い透過率を示すため光学フィルタとしての機能を適切に遂行できないことを確認することができる。
試験例3.Petal Flare評価
実施例1および比較例4および5の光学フィルタをそれぞれ装着した撮像装置を使って発光源を撮影した。その結果は図24~26に示されている(実施例1:図24、比較例4:図25、比較例5:図26)。
図24~26は、それぞれ実施例1の光学フィルタを装着した後面カメラで発光源(色温度が3100KであるハロゲンLED光源)を撮影した写真(図24)、比較例4の光学フィルタを装着した後面カメラで被写体(色温度が3100KであるハロゲンLED光源)を撮影した写真(図25)および比較例5の光学フィルタを装着した後面カメラで被写体(色温度が3100KであるハロゲンLED光源)を撮影した写真(図26)である。
前記撮影時に発光源とカメラの間の距離は約50cmとし、前記発光源を中心に半径1m範囲内で、暗室で撮影を進めた。
図面を比較すると、実施例1の光学フィルタを適用した撮像装置の撮影結果では特に欠点が確認されなかったが、比較例4および5の場合、写真で実際の肉眼では観察されなかった赤色のライン(Petal Flare現象)が観察されたことを確認することができる。
定量的に比較すると、前記暗室に対するRGB値はそれぞれ11、11および9であったが、図24の写真でR値が最も大きい地点でのRGB値はそれぞれ39、40および42であった。
したがって、図24の場合、R値が最も大きい地点でのR値とG値の差とR値とB値の差の絶対値はそれぞれ約1および約3であった。
反面、図25の写真でR値が最も大きい地点でのRGB値はそれぞれ81、25および8であった。
したがって、図25の場合、R値が最も大きい地点でのR値とG値の差とR値とB値の差の絶対値はそれぞれ約56および約73であった。
反面、図26の写真でR値が最も大きい地点でのRGB値はそれぞれ136、43および28であった。
したがって、図26の場合、R値が最も大きい地点でのR値とG値の差とR値とB値の差の絶対値はそれぞれ約93および約108であった。
このような結果は、図24ではいわゆるペタルフレアが発生しなかったが、図25および26ではペタルフレア現象が顕著に発生したことを示している。
100:赤外線吸収基板
201:第1誘電体膜
202:第2誘電体膜
300、301、302:光吸収層
201:第1誘電体膜
202:第2誘電体膜
300、301、302:光吸収層
Claims (22)
- 銅を含む赤外線吸収基板、
前記赤外線吸収基板の第1面上に形成されており、互いに屈折率が異なる第1および第2サブ層が繰り返し積層された構造を含む第1誘電体膜、および
前記赤外線吸収基板の第2面上に形成されており、互いに屈折率が異なる第3および第4サブ層が繰り返し積層された構造を含む第2誘電体膜を含み、
前記第1誘電体膜の下記の式1によるV値(V1)と前記第2誘電体膜の下記の式1によるV値(V2)の合計(V1+V2)が50~75の範囲内にあり、
前記V2のV1に対する比率V2/V1が3~7の範囲内であり、
前記第1または第2誘電体膜は、600nm~900nmの波長領域内で50%の反射率を示す最も短い波長が720nm以上であるか存在しない、光学フィルタ:
- 赤外線吸収基板内の銅の含量が7重量%~30重量%の範囲内にある、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 赤外線吸収基板はCuO含有フッ化リン酸塩ガラス基板またはCuO含有リン酸塩ガラス基板である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 赤外線吸収基板は700nm~800nmの波長領域で最大透過率が20%以下であり、前記波長領域での平均透過率が5%以下である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 赤外線吸収基板は800nm~1000nmの波長領域で最大透過率が2%以下であり、前記波長領域での平均透過率が2%以下である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 赤外線吸収基板は1000nm~1200nmの波長領域で最大透過率が7%以下であり、前記波長領域での平均透過率が5%以下である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 第1誘電体膜の式1によるV値(V1)が7~20の範囲内である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 第1誘電体膜の700nm~800nmの波長範囲内での最大反射率が5%以下であり、前記波長領域内での平均反射率が5%以下である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 第1誘電体膜の800nm~1000nmの波長範囲内での最大反射率が15%以下であり、前記波長領域内での平均反射率が10%以下である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 第2誘電体膜の式1によるV値(V2)が40~70の範囲内である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 第2誘電体膜の700nm~800nmの波長範囲内での最大反射率が40%以上であり、前記波長領域内での平均反射率が20%以上である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 第2誘電体膜の800nm~1000nmの波長範囲内での最大反射率が70%以上であり、前記波長領域内での平均反射率が70%以上である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 光吸収層を赤外線吸収基板の一面または両面に追加で含む、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 第1誘電体膜は厚さが200nm~500nmの範囲内である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 第1および第2サブ層の厚さはそれぞれ1nm~200nmの範囲内にあり、第1サブ層の厚さと第2サブ層の厚さの平均値は、10nm~100nmの範囲内である、請求項14に記載の光学フィルタ。
- 第2誘電体膜は厚さが3000nm~7000nmの範囲内である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 第3および第4サブ層の厚さはそれぞれ1nm~300nmの範囲内にあり、第3サブ層の厚さと第4サブ層の厚さの平均値は、50nm~300nmの範囲内である、請求項16に記載の光学フィルタ。
- 700nm~800nmの波長範囲内での最大透過率が3%以下であり、前記波長領域内での平均透過率が2%以下である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 800nm~1000nmの波長範囲内での最大透過率が1%以下であり、前記波長領域内での平均透過率が1%以下である、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 350nm~425nmの波長領域内で50%の透過率を示す最も短い波長が400nm~420nmの範囲内にある、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 560nm~700nmの波長領域内で50%の透過率を示す最も長い波長が590nm~650nmの範囲内にある、請求項1に記載の光学フィルタ。
- 請求項1に記載された光学フィルタを含む、撮像装置。
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