JPH06138317A - 干渉フィルター及び干渉フィルター付受光素子 - Google Patents

干渉フィルター及び干渉フィルター付受光素子

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JPH06138317A
JPH06138317A JP4288340A JP28834092A JPH06138317A JP H06138317 A JPH06138317 A JP H06138317A JP 4288340 A JP4288340 A JP 4288340A JP 28834092 A JP28834092 A JP 28834092A JP H06138317 A JPH06138317 A JP H06138317A
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JP
Japan
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layer
index dielectric
interference filter
refractive index
dielectric layer
Prior art date
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Application number
JP4288340A
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English (en)
Inventor
Takahiro Funakoshi
貴博 船越
Toshimasa Hamada
敏正 浜田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低屈折率の誘電体層と高屈折率の誘電体層を
有する干渉フィルターにおいて、不透過帯域よりも短波
長側の透過帯のリップルを低減し、透過率の向上を図
る。 【構成】 ガラス基板1上に、前記ガラス基板1より数
えて奇数層目には低屈折率誘電体層2が、同じく偶数層
目には高屈折率誘電体層3が設けられ、前記ガラス基板
1より数えて最終層は低屈折率誘電体層2で終了する2
5層より成る赤外カットフィルター4において、前記ガ
ラス基板1より数えて第2層目の光学的膜厚をλ/4よ
り厚く、同じく第3層目の光学的膜厚をλ/4より厚
く、同じく第4層目の光学的膜厚をλ/4より厚く形成
したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばカメラの自動露
光システム等に使用される干渉フィルター及び干渉フィ
ルター付受光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、カメラの自動露光システム等にフ
ォトダイオード等の受光素子を用いる場合には、人間の
可視光領域での光量測定が必要であるので、シリコン受
光素子上に赤外カットフィルタ等を設けて、シリコンの
持つ波長感度特性を視感度に補正したフォトダイオード
が必要となる。従来のこのようなフォトダイオードに
は、一般にガラス製光吸収フィルタが用いられている
が、コストが高くなる為、設計の自由度の多さの面から
も多層膜による干渉フィルターが適当であった。
【0003】図9に従来の干渉フィルターの構成図を示
す。ガラス基板1等の基板上に、赤外カットフィルター
4を設ける為には、中心波長をλとすると、前記ガラス
基板1上に低屈折率誘電体層(SiO2)2、高屈折率
誘電体層(TiO2)3、低屈折率誘電体層2、高屈折
率誘電体層3、・・・低屈折率誘電体層2を25層まで
形成し、その光学的膜厚を第1層及び第25層をλ/8
とし、その他の層をλ/4としていた。この構成による
赤外カットフィルター4の分光特性曲線図を図10に示
す。
【0004】図11に他の従来の干渉フィルターの構成
図を示す。シリコン受光素子10上に、赤外カットフィ
ルター4を設ける為には、中心波長をλとすると、前記
シリコン受光素子10の受光面上に低屈折率誘電体(S
iO2)2、高屈折率誘電体層(TiO2)3、低屈折率
誘電体層2、高屈折率誘電体層3、・・・低屈折率誘電
体層2を25層まで形成し、その光学的膜厚を第1層及
び第25層をλ/8とし、その他の層をλ/4としてい
た。この構成による赤外カットフィルター4の分光特性
曲線図を図12に示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のガラス基板上に
赤外カットフィルターを設けた構成において、図10か
ら明らかなように、不透過帯域よりも短波長側、つまり
700nm付近の透過帯のリップルが大きいことがわか
る。
【0006】また、他の従来のシリコン受光素子上に赤
外カットフィルターを設けた構成においても、図12か
ら明らかなように、不透過帯よりも短波長側、つまり7
00nm付近の透過帯のリップルが大きく、また、全体
的に透過率が低くなった。
【0007】このように不透過帯域よりも短波長側の透
過帯にリップルが残ると、透過帯のリップルが透過率を
下げ問題となった。
【0008】本発明は、上記問題点を解決することを目
的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板又は受光
素子の受光面上に、前記基板又は受光面より数えて奇数
層目には低屈折率の誘電体層が、同じく偶数層目には高
屈折率の誘電体層が設けられ、前記基板又は受光面より
数えて最終層は低屈折率誘電体層で終了するN層より成
る干渉フィルター又は干渉フィルター付受光素子におい
て、前記基板又は受光面より数えて第2層目の光学的膜
厚をλ/4より厚く、同じく第3層目の光学的膜厚をλ
/4より厚く、同じく第4層目の光学的膜厚をλ/4よ
り厚く形成したことを特徴とするものである。
【0010】
【作用】基板又は受光面より数えて第2層目の光学的膜
厚をλ/4より厚く、同じく第3層目の光学的膜厚をλ
/4より厚く、同じく第4層目光学的膜厚をλ/4より
厚く形成したことにより、不透過帯域よりも短波長側、
つまり700nm付近の透過帯のリップルを低減し、透
過率を向上することができる。
【0011】
【実施例】図1に本発明よりなる赤外カットフィルター
の構成図を示す。ガラス基板1上に低屈折率誘電体層
2、高屈折率誘電体層3、低屈折率誘電体層2、高屈折
率誘電体層3、・・・低屈折率誘電体層2の25層から
成る赤外カットフィルター4が構成されており、低屈折
率誘電体層2には屈折率1.46のSiO2 、高屈折率
誘電体層3には屈折率2.25のTiO2 が用いられて
いる。また、これらの誘電体膜の積層方法としては電子
ビーム蒸着法等により積層される。さらに、反射させた
い光の中心波長の長さをλとした場合に、第1層として
の光学的膜厚を0.59×λ/4とし、第2層としての
光学的膜厚を1.18×λ/4とし、第3層としての光
学的膜厚を1.1×λ/4とし、第4層としての光学的
膜厚を1.1×λ/4とし、第25層としての膜厚を
0.5×λ/4とし、その他の層の光学的膜厚をλ/4
に構成するものである。
【0012】このように構成されたガラス基板1上の赤
外カットフィルター4の分光特性曲線図を図2に示す。
図2からも明らかなように、不透過帯域よりも短波長
側、つまり700nm付近の透過帯のリップルは、図1
0の従来の分光特性曲線図よりも大きく減少させること
ができる。
【0013】図3に上記実施例から成る赤外カットフィ
ルター4を受光素子を封止するパッケージの光入力面に
設置した構成図を示す。この構成は、セラミック基板
(ステム)5の凹部6に受光素子チップ7をマウント
し、その上に樹脂8をコーティングし、さらに赤外カッ
トフィルター4を設置したものである。図中、9は金属
製リードピンである。
【0014】図4に他の実施例の構成図を示す。受光素
子10の受光面上に低屈折率誘電体層2、高屈折率誘電
体層3、低屈折率誘電体層2、高屈折率誘電体層3、・
・・低屈折率誘電体層2の25層から成る赤外カットフ
ィルター4が構成されており、前記受光素子10として
は、半導体を用いたものが一般的であり、pin構造、
pn接合構造、光伝導体等を用いたものが多い。本実施
例においては、シリコン受光素子、pn接合構造で説明
するが、他の半導体による光検出器においても誘電体薄
膜の構成については同じであり、特に差異はない。ま
た、、低屈折率誘電体層2には屈折率1.46のSiO
2 、高屈折率誘電体層3には屈折率2.25のTiO2
を用いた場合を説明する。
【0015】これらの誘電体膜の積層方法としては、電
子ビーム蒸着法等を用いてpn接合を構成した半導体ウ
ェハー全面に、低屈折率誘電体層2、高屈折率誘電体層
3を交互に多層積層した後に、電極端子部分をエッチン
グ法を用いて構成し、各チップに分割し、視感度補正を
行った赤外カットフィルター4を有するシリコン受光素
子10を作製することができる。
【0016】本発明では、反射させたい光の中心波長の
長さをλとした場合、シリコン受光素子10上に第1層
としての光学的膜厚を0.59×λ/4とし、第2層と
しての光学的膜厚1.18×λ/4とし、第3層及び第
4層としての光学的膜厚を1.1×λ/4とし、第25
層としての光学的膜厚を0.5×λ/4とし、その他の
層の光学的膜厚をλ/4に構成するものである。
【0017】このように構成された赤外カットフィルタ
ーの分光特性曲線図を図5に示す。図5からも明らかな
ように、不透過帯域よりも短波長側、つまり700nm
付近の透過帯の透過率は、図12に示す従来の透過率よ
りも高くなっているが、全体的な透過率は低く、リップ
ルも残ったままである。
【0018】そこで図6に示すように、上記実施例にお
いて、シリコン受光素子10と赤外カットフィルター4
との屈折率差の整合をとる為に、前記シリコン受光素子
10の受光面と前記赤外カットフィルター4の第1層間
に整合層11を介在させ、前記整合層11は、屈折率
2.25のTiO2 を用い、光学的膜厚を0.8×λ/
4とするものである。
【0019】このように整合層11を設けた場合の分光
特性曲線図を図7に示す。図7からも明らかなよう
に、、不透過帯域よりも短波長側、つまり700nm付
近の透過帯のリップルを大きく減少することができ、さ
らに全体的な透過率を向上することができる。
【0020】図7の分光特性にシリコンの感度特性をか
け合わせた赤外カットフィルターを有するシリコン受光
素子の感度特性曲線図を図8に示す。図8より、リップ
ルのない視感度補正を加えた赤外カットフィルターを有
するシリコン受光素子を作製することが可能となること
を確認できる。また、誘電体薄膜はフォトリソグラフィ
技術を用いて加工することができるため、受光素子の小
型化、高精度化を向上することができる。
【0021】尚、本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、低屈折率誘電体2として屈折率
1.63のAl22、高屈折率誘電体3として屈折率
2.05のZrO2等の誘電体を用いることにより、同
様の効果を得ることは勿論である。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、基板上
の干渉フィルターにおいて、基板より数えて第2層の高
屈折率誘電体層の光学的膜厚をλ/4より厚く、第3層
の低屈折率誘電体層の光学的膜厚をλ/4より厚く、第
4層の高屈折率誘電体層の光学的膜厚をλ/4より厚く
形成することにより、不透過帯域よりも短波長側、つま
り700nmの透過帯のリップルを減少させることがで
きる。
【0023】また、受光素子上の干渉フィルターにおい
ては、受光面より数えて第2層の高屈折率誘電体層の光
学的膜厚をλ/4より厚く、第3の低屈折率誘電体層の
光学的膜厚をλ/4より厚く、第4層の高屈折率誘電体
層の光学的膜厚をλ/4より厚く形成することにより、
不透過帯域よりも短波長側、つまり700nm付近の透
過帯の透過率を向上することができる。さらに、受光面
と第1層間に整合層を介在させることにより、不透過帯
域よりも短波長側、つまり700nm付近の透過帯のリ
ップルを低減し、全体的な透過率を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】図1に示す実施例の分光特性曲線図である。
【図3】図1に示す実施例を受光素子上に形成した構成
図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図5】図4に示す実施例の分光特性曲線図である。
【図6】本発明の更に他の実施例を示す構成図である。
【図7】図6に示す実施例の分光特性曲線図である。
【図8】図6に示す実施例の感度特性曲線図である。
【図9】従来例を示す構成図である。
【図10】図9に示す従来例の分光特性曲線図である。
【図11】他の従来例を示す構成図である。
【図12】図11に示す従来例の分光感度特性曲線図で
ある。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 低屈折率誘電体層 3 高屈折率誘電体層 4 赤外カットフィルター 5 セラミック基板 6 凹部 7 受光素子チップ 8 樹脂 9 金属リードピン 10 受光素子 11 整合層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、該基板より数えて奇数層目に
    は低屈折率の誘電体層が、同じく偶数層目には高屈折率
    の誘電体層が設けられ、前記基板より数えて最終層は低
    屈折率誘電体層で終了するN層より成る干渉フィルター
    において、前記基板より数えて第2層目の光学的膜厚を
    λ/4より厚く、同じく第3層目の光学的膜厚をλ/4
    より厚く、同じく第4層目の光学的膜厚をλ/4より厚
    く形成したことを特徴とする干渉フィルター。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の干渉フィルターを受光素
    子を封入するパッケージの光入力面に設置したことを特
    徴とする干渉フィルター付受光素子。
  3. 【請求項3】 受光素子の受光面上に、該受光面より数
    えて奇数層目には低屈折率の誘電体層が、同じく偶数層
    目には高屈折率の誘電体層が設けられ、前記受光面より
    数えて最終層は低屈折率誘電体層で終了するN層より成
    る干渉フィルターが形成されてなる干渉フィルター付受
    光素子において、前記受光面より数えて第2層目の光学
    的膜厚をλ/4より厚く、同じく第3層目の光学的膜厚
    をλ/4より厚く、同じく第4層目の光学的膜厚をλ/
    4より厚く形成したことを特徴とする干渉フィルター付
    受光素子。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の干渉フィルター付受光素
    子において、前記受光面と第1層目間に整合層が介在さ
    れて成ることを特徴とする干渉フィルター付受光素子。
JP4288340A 1992-10-27 1992-10-27 干渉フィルター及び干渉フィルター付受光素子 Pending JPH06138317A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5768026A (en) * 1994-04-14 1998-06-16 Omron Corporation Dichroic mirror for separating/synthesizing light with a plurality of wavelengths and optical apparatus and detecting method using the same
US7929204B2 (en) * 2007-10-31 2011-04-19 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Infrared cut filter and lens module using the same
DE102004005233B4 (de) * 2003-04-10 2012-10-25 Elmo Company Limited Infrarotstrahlen-Sperrfilter und Methoden zu dessen Herstellung

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