CN104903760B - Ir截止滤光片以及具备该ir截止滤光片的拍摄装置 - Google Patents
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Abstract
IR截止滤光片的多层膜具有以下的特性。由形成在基板(2)上的高折射率层(4)以及低折射率层(5)的层叠体构成,450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上。在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内。满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内。0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是20nm以内。上述的|ΔT|是0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm),T70%是透过率的值是70%,T30%是透过率的值是30%,λ70%是透过率为70%的波长(nm),λ30%是透过率为30%的波长(nm)。
Description
技术领域
本发明涉及使可见光透过、使近红外光反射的IR(infrared:红外线)截止滤光片,和具备该IR截止滤光片的拍摄装置。
背景技术
在移动电话的照相机中,内置有CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)等固体拍摄元件。CCD是将影像光转换成电信号的硅半导体器件,甚至在近红外线(IR)区域也具有灵敏度。因此,若包含可见光以及近红外光的光入射至CCD,则该近红外光也作为影像获取,从而产生在所得到的影像中产生伪色等故障。为了消除这样的故障,通常在透镜组与CCD之间插入IR截止滤光片。
IR截止滤光片具有使可见光透过、使近红外光反射的分光特性(透过率特性)。当前通常所使用的IR截止滤光片具有通过真空蒸镀法、溅射法等,交替地层叠由TiO2、Nb2O5、Ta2O5等高折射率材料构成的层和由SiO2、MgF2等低折射率材料构成的层而成的光学薄膜(多层膜)。
例如在专利文献1中公开有利用了这样的光学薄膜的IR截止滤光片。专利文献1的IR截止滤光片是兼具IR截止特性和可见度修正特性的部件,是表面涂层型且具有与可见度修正玻璃等效的分光特性的薄型的IR截止滤光片。
然而,由于具有光学薄膜的IR截止滤光片在使可见光透过,使近红外光反射时,利用光的干涉,所以对于光的入射角的变化,分光特性变化。其结果,在光的入射角不同的画面中央部和画面周边部IR截止特性不同,经由IR截止滤光片通过CCD获取的拍摄图像的画面中心部变红。
这一点,例如在专利文献2的IR截止滤光片中,尝试将高折射率层和低折射率层的折射率差设为0.4以下,从而减少相对于入射角的变化的分光特性的变化。
另外,在专利文献3的IR截止滤光片中,利用具有玻璃基板、电介质多层膜、以及包含近红外线吸收剂的树脂层的结构,实现在560nm~800nm的波长范围,0°入射和30°入射下的、透过率为50%的波长(截止波长)的差为15nm以内的特性(入射角依存性)。
另一方面,在专利文献4中,作为反射光的重影对策,公开了部分地改变具有红外线吸收功能的树脂层的厚度的方法。更具体而言,在形成有多个光电转换元件的半导体基板上,在具有多个微透镜的固体拍摄元件中,在微透镜上选择性地较薄地形成树脂层,在相邻的微透镜间选择性地较厚地形成树脂层,从而有效地截止入射至微透镜间的光的散射光、入射至聚光效率不良的微透镜的下端部的斜光,另外,有效地截止来自微透镜间的反射光。
专利文献1:日本特开2006-195373号公报(参照权利要求1、第〔0011〕、〔0024〕段等)
专利文献2:日本特开2008-158036号公报(参照权利要求2、第〔0009〕、〔0016〕段等)
专利文献3:日本特开2012-103340号公报(参照权利要求1、2、7、第〔0024〕段等)
专利文献4:日本特开2003-101001号公报(参照权利要求1、第〔0020〕段等)
近年来,移动电话或者智能手机等越发追求轻薄化,与之相匹配拍摄透镜也要求低背化,对于与这样的拍摄透镜一起使用的IR截止滤光片,也要求分光特性的入射角依存性更小的规格。
但是,上述的专利文献2的IR截止滤光片并不能满足近年来的低入射角依存的规格的要求。即,在专利文献2中,为了相对于入射角的变化的分光特性的变化变小在膜结构上下工夫,但作为入射角的变化考虑20°,而作为用于应对拍摄透镜的低背化的条件则不充分。为了应对拍摄透镜的低背化,需要抑制相对于更大的入射角的变化(例如30°)的分光特性的变化。另外,对于专利文献3的IR截止滤光片,也由于相对于入射角30°的变化的截止波长的偏差的允许范围扩大到15nm,所以很难说实现低入射角依存。
此外,如上所述,专利文献1的IR截止滤光片以通过薄型的结构来实现可见度修正功能为目的,并不具有减小分光特性的入射角依存性的技术思想以及基于该技术思想的膜结构。
另外,在IR截止滤光片中,即使在基板的一面(以下,有称为A面的情况)形成多层膜能够实现低入射角依存性,但在这样的多层膜中,为了抑制600nm~700nm的波长范围内的透过率的急剧的变化,也很难充分地确保波长700nm附近的近红外光的反射特性。因此,考虑在基板的另一面(以下,有称为B面的情况)形成其它的多层膜,使该多层膜具有近红外光的反射特性的方法。但是,在该情况下,若在B面的多层膜中,600nm~700nm的波长范围内的截止波长(透过率为50%的波长)过短,则通过A面的多层膜较小地抑制的角度依存性被B面的多层膜的特性破坏,所以考虑到这一点需要适当地设定B面的多层膜的分光特性。
另外,以往存在多种如相对于入射角30°的变化的截止波长的差是15nm以上的具有入射角依存性较高的电介质多层膜、和红外线吸收层(树脂层)的IR截止滤光片。在这样的IR截止滤光片中,考虑通过增加红外线吸收剂的吸收量(添加量),来提高截止波长附近的反射特性而能够降低入射角依存性。
在这里,图122示意性地示有红外线吸收剂的特性。从该图可知,红外线吸收剂不光吸收比截止波长(例如650nm)长的波长侧的近红外光,还吸收比截止波长短的波长侧的可见光,并且,若红外线吸收剂的添加量增大,则可见光的透过率减少。因此,为了将可见光的透过率确保在某一程度并且实现低入射角依存,需要适当地规定红外线吸收剂的添加量(红外线的吸收量)。
另外,在基板上具有多层膜和红外线吸收层(树脂层)的IR截止滤光片的上述基板通常是平行平板。因此,若作为多层膜中的反射光的重影对策,采用改变树脂层的厚度的专利文献4的方法,则与基板平行的面内的吸收特性不同。因此,作为重影对策,需要不改变树脂层的厚度就能够减少重影。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题点而完成的,其第一目的在于提供能够充分应对拍摄透镜的低背化的、低入射角依存的IR截止滤光片、以及具备该IR截止滤光片的拍摄装置。
本发明的第二目的在于提供通过形成于基板的一面的多层膜来实现低入射角依存性,并且通过形成于基板的另一面的其它的多层膜,不会较大地损害上述的低入射角依存性,并能够充分地确保近红外光的反射特性的IR截止滤光片、以及具备该IR截止滤光片的拍摄装置。
本发明的第三目的在于提供通过在基板上形成有多层膜以及具有红外线吸收功能的树脂层的结构,能够实现能够充分应对拍摄透镜的低背化的低入射角依存,并且抑制树脂层的对可见光的吸收,且不用改变树脂层的厚度就能够减少多层膜中的反射光的重影的IR截止滤光片、以及具备该IR截止滤光片的拍摄装置。
本发明的一侧面的IR截止滤光片是使可见光透过,使近红外光反射的IR截止滤光片,具有透明的基板、和形成在上述基板上的多层膜,上述多层膜包含交替地层叠的高折射率层和低折射率层,
在上述多层膜中,
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,
在600nm~700nm的波长范围内,
0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内,
0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是20nm以内,
其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且是70%
T30%:透过率的值且是30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm)。
上述的IR截止滤光片也可以具有在波长600nm~700nm处具有吸收峰值的吸收膜(树脂层)。
本发明的其他侧面的IR截止滤光片是使可见光透过、使近红外光反射的IR截止滤光片,具有透明的基板、和形成在上述基板上的多层膜,上述多层膜包含交替地层叠的高折射率层和低折射率层,
在上述多层膜中,
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且是70%
T30%:透过率的值且是30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm),
在600nm~700nm的波长范围内,将在0°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(0°),将在30°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(30°)时,将n设为整数,满足
[公式1]
本发明的另一其他侧面的IR截止滤光片是使可见光透过、使近红外光反射的IR截止滤光片,具有透明的基板、形成于上述基板的一面的第一多层膜、以及形成于上述基板的另一面的第二多层膜,
在上述基板的两个面各自形成有上述第一多层膜以及上述第二多层膜的状态下,在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在上述第一多层膜中,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且是70%
T30%:透过率的值且是30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm)
在600nm~700nm的波长范围内,将在0°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(0°),将在30°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(30°)时,将n设为整数,满足
[公式1]
在上述第二多层膜中,
在0°入射时波长710nm的透过率是5%以下,
满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤8nm;
其中,
TA50%λ(30°):在第一多层膜中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)
TB50%λ(30°):在第二多层膜中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)。
本发明的另一其他侧面的拍摄装置具备:IR截止滤光片,其是上述的任意一种IR截止滤光片;拍摄透镜,其配置在上述IR截止滤光片的光入射侧;以及拍摄元件,其接受经由上述拍摄透镜以及上述IR截止滤光片入射的光。
根据上述的结构,能够抑制相对于入射角较大的变化(例如30°的变化)的分光特性的变化,由此,能够实现也能够充分应对拍摄透镜的低背化的低入射角依存的IR截止滤光片。另外,通过形成于基板的一面的第一多层膜来实现低入射角依存性,并且通过形成于基板的另一面的第二多层膜,不会较大地损害上述的低入射角依存性,并能够充分地确保近红外光的反射特性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的IR截止滤光片的简要的结果的剖视图。
图2是表示在上述IR截止滤光片的多层膜中,ΔT、Δn×nH以及性能合格与否的关系的说明图。
图3是表示在上述多层膜中,截止调整对的个数、设计方案的数量以及性能合格与否的关系的说明图。
图4是示意性地表示上述IR截止滤光片的其他结构的剖视图。
图5是表示应用上述IR截止滤光片的拍摄装置的简要结构的剖视图。
图6是集中表示上述第一实施方式的实施例以及比较例的IR截止滤光片的多层膜的特性的说明图。
图7是表示实施例1-1的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图8是表示上述多层膜的分光特性的图。
图9是表示对上述IR截止滤光片的基板在与上述多层膜相反的一侧形成的其它的多层膜的膜结构的说明图。
图10是表示上述其它的多层膜的分光特性的图。
图11是表示双面涂层状态下的上述IR截止滤光片的分光特性的图。
图12是表示双面涂层状态下的上述IR截止滤光片的特性的说明图。
图13是表示实施例1-2的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图14是表示上述多层膜的分光特性的图。
图15是表示实施例1-3的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图16是表示上述多层膜的分光特性的图。
图17是表示对上述IR截止滤光片的基板在与上述多层膜相反的一侧形成的其它的多层膜的膜结构的说明图。
图18是表示上述其它的多层膜的分光特性的图。
图19是表示双面涂层状态下的上述IR截止滤光片的分光特性的图。
图20是表示双面涂层状态下的上述IR截止滤光片的特性的说明图。
图21是表示实施例1-4的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图22是表示上述多层膜的分光特性的图。
图23是表示实施例1-5的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图24是表示上述多层膜的分光特性的图。
图25是表示实施例1-6的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图26是表示上述多层膜的分光特性的图。
图27是表示实施例1-7的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图28是表示上述多层膜的分光特性的图。
图29是表示实施例1-8的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图30是表示上述多层膜的分光特性的图。
图31是表示实施例1-9的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图32是表示上述多层膜的分光特性的图。
图33是表示比较例1-1的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图34是表示上述多层膜的分光特性的图。
图35是表示比较例1-2的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图36是表示上述多层膜的分光特性的图。
图37是表示比较例1-3的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图38是表示上述多层膜的分光特性的图。
图39是表示比较例1-4的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图40是表示上述多层膜的分光特性的图。
图41是表示比较例1-5的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图42是表示上述多层膜的分光特性的图。
图43是表示比较例1-6的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图44是表示上述多层膜的分光特性的图。
图45是表示比较例1-7的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图46是表示上述多层膜的分光特性的图。
图47是表示比较例1-8的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图48是表示上述多层膜的分光特性的图。
图49是表示比较例1-9的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图50是表示上述多层膜的分光特性的图。
图51是表示比较例1-10的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图52是表示上述多层膜的分光特性的图。
图53是分别表示0°入射时和30°入射时的本发明的第二实施方式的IR截止滤光片的多层膜的600nm~700nm的波长范围的分光特性的图。
图54是表示在上述IR截止滤光片的多层膜中,ΔT、Δn×nH以及性能合格与否的关系的说明图。
图55是表示在上述多层膜中,截止调整对的个数、设计方案的数量以及性能合格与否的关系的说明图。
图56是集中表示上述第二实施方式的实施例以及比较例的IR截止滤光片的多层膜的特性的说明图。
图57是表示实施例2-1的双面涂层状态下的IR截止滤光片的特性的说明图。
图58是表示实施例2-2的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图59是表示上述多层膜的分光特性的图。
图60是表示实施例2-3的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图61是表示上述多层膜的分光特性的图。
图62是表示双面涂层状态下的上述IR截止滤光片的分光特性的图。
图63是表示双面涂层状态下的上述IR截止滤光片的特性的说明图。
图64是表示实施例2-5的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图65是表示上述多层膜的分光特性的图。
图66是表示实施例2-6的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图67是表示上述多层膜的分光特性的图。
图68是表示实施例2-10的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图69是表示上述多层膜的分光特性的图。
图70是表示比较例2-11的IR截止滤光片的多层膜的膜结构的说明图。
图71是表示上述多层膜的分光特性的图。
图72是示意性地表示本发明的第三实施方式的IR截止滤光片的A面侧的多层膜以及B面侧的多层膜的30°入射时的分光特性的图。
图73是与A面侧的多层膜的特性一起表示上述第三实施方式的实施例以及比较例的IR截止滤光片的特性的说明图。
图74是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的特性以及评价结果的说明图。
图75是表示实施例3-1的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图76是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图77是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图78是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图79是表示实施例3-2的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图80是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图81是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图82是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图83是表示实施例3-3的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图84是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图85是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图86是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图87是表示实施例3-4的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图88是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图89是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图90是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图91是表示实施例3-5的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图92是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图93是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图94是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图95是表示实施例3-6的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图96是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图97是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图98是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图99是表示实施例3-7的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图100是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图101是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图102是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图103是表示比较例3-1的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图104是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图105是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图106是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图107是表示比较例3-2的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图108是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图109是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图110是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图111是表示比较例3-3的IR截止滤光片的A面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图112是表示上述IR截止滤光片的B面侧的多层膜的膜结构的说明图。
图113是表示上述A面侧的多层膜以及上述B面侧的多层膜的各分光特性的图。
图114是表示上述IR截止滤光片整体的分光特性的图。
图115是示意性地表示本发明的第四实施方式的IR截止滤光片的简要的结构的剖视图。
图116是分别表示0°入射时和30°入射时的600nm~750nm的波长范围内的上述IR截止滤光片的多层膜的分光特性的一个例子的说明图。
图117是表示具有吸收膜的IR截止滤光片中的重影以及平均透过率的评价的结果的说明图。
图118是表示上述IR截止滤光片的分光特性的一个例子的说明图。
图119是表示上述IR截止滤光片的分光特性的其他的例子的说明图。
图120是表示上述IR截止滤光片的分光特性的另一其他的例子的说明图。
图121是表示上述IR截止滤光片的分光特性的另一其他的例子的说明图。
图122是示意性地表示红外线吸收剂的特性的说明图。
具体实施方式
<第一实施方式>
若基于附图对本发明的第一实施方式进行说明,则如以下所示。此外,在本说明书中,在将数值范围记作A~B的情况下,该数值范围包含下限A以及上限B的值。
〔IR截止滤光片的结构以及特性〕
图1是表示本实施方式的IR截止滤光片1的简要的结构的剖视图。IR截止滤光片1是使可见光透过、使近红外光反射的IR截止滤光片,具有基板2、以及形成在基板2上的多层膜3(第一多层膜)。基板2例如由透明的玻璃基板(例如BK7)构成,但也可以由透明的树脂基板构成。多层膜3是交替地层叠相对的折射率较高的高折射率层4、和相对的折射率较低的低折射率层5而成的光学薄膜。此外,在图1中,将多层膜3的最靠近基板2侧的层作为高折射率层4,但也可以将该层作为低折射率层5。
高折射率层4具有形成多层膜3的多种材料的折射率的平均值以上的折射率,低折射率层5具有小于上述平均值的折射率。此外,在并列地(连续地)层叠有折射率不同的多个低折射率材料的情况下,在光学上等效于存在一个低折射率层。在并列地(连续地)层叠有折射率不同的多个高折射率材料的情况下,也能够以与上述相同的方式考虑。
在这里,多层膜3具有以下的特性。
(1)450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上。
(2)在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内。以下,也将上述波长称为截止波长。
(3)满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。其中,|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且是70%
T30%:透过率的值且是30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm)。
即,|ΔT|表示在0°入射时,在透过率从70%降低到30%波长区域,将表示透过率的变化的图考虑为直线的情况下的该直线的斜率(透过率的变化与波长的变化的比例)。以下,也将|ΔT|称为透过率变化直线的斜率。
在600nm~700nm的波长范围内,满足以下的条件。
(4)0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内。以下,也将上述波长的差称为波长偏差(T=50%)。
(5)0°入射和30°入射时的、透过率为25%的波长的差是20nm以内。以下,也将上述波长的差称为波长偏差(T=25%)。
(6)0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是20nm以内。以下,将上述波长的差称为波长偏差(T=75%)。
根据上述(1)(2),作为多层膜3的分光特性,能够实现在比截止波长短的波长侧透过率高,在长波长侧透过率低的分光特性。由此,能够实现主要使比截止波长短的波长侧的光透过,主要使比截止波长长的波长侧的光(包含波长700nm以上的近红外光)反射的IR截止滤光片1。
上述(3)所示的条件式规定了0°入射时的透过率变化直线的斜率的适当的范围。若|ΔT|是条件式的下限以下,则透过率变化直线的斜率变得过小(透过率变化直线过于平),所以以截止波长为边界的透过/反射的分隔不清晰。因此,近红外光的截止特性恶化,作为IR截止滤光片的性能不充分。相反,若|ΔT|是条件式的上限以上,则透过率变化直线的斜率增大,作为IR截止滤光片的特性变得尖锐,但入射角依存性升高。即,若入射角例如从0°变化到30°,则透过率变化直线向短波长侧偏移,但此时的偏移量增大。
另外,上述(4)~(6)表示在600nm~700nm的波长范围内,0°入射和30°入射时的透过率变化直线的偏差(偏移量)的允许范围。通过满足上述(4),能够将相对于入射角30°的变化的截止波长的偏差抑制在允许范围内,并且,通过满足上述(5)以及(6),能够将相对于入射角30°的变化的透过率75%的波长的偏差以及透过率25%的波长的偏差分别抑制在允许范围内。
因此,通过满足上述(3)~(6),能够在满足作为IR截止滤光片的性能的范围内(进行透过/反射的分隔的范围内),使透过率变化直线的斜率平缓,并且,将相对于入射角30°的变化的透过率变化直线的偏差抑制在允许范围内,并减少入射角依存性。由此,能够实现能够充分应对拍摄透镜的低背化的、低入射角依存的IR截止滤光片1。因此,即使在将上述IR截止滤光片1与拍摄透镜一起设置于薄型的移动终端的照相机的情况下,也能够抑制拍摄图像的画面中心部变红而在面内的颜色产生偏差。
从进一步减小相对于入射角的变化的透过率变化直线的偏差的允许范围,并进一步减少入射角依存性的观点来看,优选在多层膜3中,0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是15nm以内,进一步优选上述波长的差是11nm以内。
另外,在良好地确保近红外光的截止特性的基础上,进一步较小地抑制透过率变化直线的斜率,从进一步减少入射角依存性的观点考虑,优选多层膜3满足0.5%/nm<|ΔT|<2.5%/nm,进一步优选满足0.5%/nm<|ΔT|<1.5%/nm。
〔关于多层膜的光学设计〕
接下来,对上述的多层膜3的光学设计进行说明。通常,薄膜设计能够通过自动设计来进行,在进行多层膜3的光学设计上,只要将上述的(1)~(6)的特性作为目标条件进行自动设计即可。
根据利用这样的自动设计的光学设计可知,多层膜3至少具有4对相邻的高折射率层4的光学膜厚H与低折射率层5的光学膜厚L的比(H/L)是3以上的截止调整对,只要满足Δn×nH≥1.5,就能够在满足上述(3)的条件式的范围内,容易地实现上述的(1)、(2)、(4)~(6)的特性。在这里,Δn是在将构成多层膜3的层的折射率中的最大的折射率设为nH,将最小的折射率设为nL时,nH-nL的值。此外,上述的截止调整对定义为相邻的高折射率层4与低折射率层5中,接近基板2的高折射率层4与其下一个(层叠在其上的)低折射率层5的对。以下,对该条件的详细内容进行说明。
图2示有ΔT、Δn×nH以及性能合格与否的关系。此外,对于性能合格与否,用“●”(OK)表示同时满足上述的(1)~(6)的全部,用“×”(NG)表示不同时满足全部。另外,有关后述的实施例的结果用以实线的圆圈包围“●”来表示,有关后述的比较例的结果用以虚线的圆圈包围“×”来表示。此外,在图2中,例如“实1”、“实2”、…的记载与后述的实施例1-1、实施例1-2、…对应,“比1”、“比2”、…的记载与后述的比较例1-1、比较例1-2、…对应。这一点在图3中也相同。
这里,为了便于说明,对图2中的各区域1~5进行如下定义。
区域1:|ΔT|≥7%/nm,并且,Δn×nH≥1.5
区域2:|ΔT|≥7%/nm,并且,Δn×nH<1.5
区域3:0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,并且,Δn×nH<1.5
区域4:|ΔT|≤0.5%/nm
区域5:0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,并且,Δn×nH≥1.5
在区域5中,|ΔT|<7%/nm,能够充分地减小透过率变化直线的斜率使之平躺,所以能够减少入射角依存性。另外,由于折射率差Δn以及高折射率材料的折射率nH充分大,所以即使在使透过率变化直线平躺的情况下,也能够保持透过区域中的透过/反射区域中的反射的性能。其结果,除了后述的截止调整对的数量少到3个以下的情况(包含比较例1-3、1-9)以外,都能够同时满足上述的(1)~(6)。
在区域1以及2中,|ΔT|≥7%/nm,不能够使透过率变化直线充分平躺,所以不能够减少入射角依存性。另外,在区域3中,由于折射率差Δn以及高折射率材料的折射率nH并不是充分大,所以很难使透过率变化直线平躺,并且保持透过区域中的透过/反射区域中的反射的性能,另外,相对于入射角的变化的截止波长的偏差容易增大(减少入射角依存性的效果较小)。在区域4中,由于透过率变化直线过于平躺(斜率过小),所以透过区域中的透过/反射区域中的反射的分隔不清晰,不能充分地发挥作为IR截止滤光片的功能。
另外,图3示有在满足区域5的条件(0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,并且,Δn×nH≥1.5)的情况下,H/L是3以上的截止调整对的个数、IR截止滤光片的设计方案的数量(频率)以及性能合格与否的关系。此外,对于性能合格与否,用涂白的条形图(OK)表示同时满足上述的(1)~(6)的全部,用标注剖面线的条形图(NG)表示不会同时满足全部。此外,后述的实施例以及比较例选择地记载有这些设计方案中的代表性的方案。
图3的区域7是表示至少具有4对H/L是3以上的截止调整对的膜结构的区域。在该区域7中,在使透过率变化直线平躺的基础上,能够较小地抑制相对于入射角的变化的透过率变化直线的偏移量,并能够同时满足上述(1)~(6)的全部。
另一方面,区域6是表示H/L是3以上的截止调整对是3对以下的膜结构的区域。在该区域6中,即使满足区域5的条件,也未必可以说能够同时满足上述(1)~(6)的全部并减少入射角依存性。例如,若如后述的比较例1-3以及比较例1-9那样上述截止调整对是0,则0°入射/30°入射中的波长偏差(T=50%)、波长偏差(T=25%)、波长偏差(T=75%)都比20nm大,不能够满足上述(4)~(6)。另外,在上述截止调整对是3对的情况下,通过膜结构,有能够同时满足上述(1)~(6)的全部的情况,和不能够同时满足的情况。
通过以上,可以说只要多层膜3是至少具有4对H/L是3以上的截止调整对,并且,满足Δn×nH≥1.5的膜结构,就作为满足上述(3)的条件式的条件,容易并且可靠地满足上述(1)、(2)、(4)~(6)。优选H/L是3个以上的截止调整对的数量是6个(6对)以上,更为优选是13个(13对)以上。
像这样在至少具有4对H/L是3以上的截止调整对的膜结构时,增加构成多层膜3的层的总数,光学设计容易进行(容易获得多个设计方案)。若考虑这些,则优选多层膜3的总膜厚是3000nm以上,更为优选是4000nm以上。
〔IR截止滤光片的其他结构〕
图4是示意性地表示本实施方式的IR截止滤光片1的其他结构的剖视图。IR截止滤光片1除了图1所示的结构以外,也可以还具有多层膜6(第二多层膜)。
多层膜6是交替地层叠相对地折射率较高的高折射率层7、和相对地折射率较低的低折射率层8而成的光学薄膜,形成在基板2的与形成有多层膜3的面相反的一侧的面。此外,在图4中,将多层膜6的最靠近基板2侧的层作为高折射率层7,但也可以将该层作为低折射率层8。多层膜6的膜结构(材料、厚度、层数等)可以与多层膜3的膜结构相同,也可以不同。此外,对于多层膜6,在实现与多层膜3相同的低入射角依存的情况下,优选多层膜6至少具有4对H/L是3以上的截止调整对。
根据多层膜3的膜结构来设计多层膜6,但优选截止700~1100nm的IR区域的光,波长450nm~600nm的平均透过率是90%以上。在该情况下,在基板2的双面被涂覆的状态下(在基板2的一面形成有多层膜3,在另一面形成有多层膜6的状态),能够实现波长450nm~600nm的平均透过率是80%以上,并且,波长720nm~1100nm的平均透过率是5%以下。换句话说,多层膜6在双面涂层的状态下,不会使450nm~600nm的波长范围的透过特性显著降低,并能够提高720nm~1100nm的近红外区域的反射特性。此外,基板2是透明的,对于IR截止滤光片1整体的分光特性的基板2的透过率的影响几乎可以忽略。
由此,即使在只有在多层膜3中不能够充分地降低近红外区域的透过率的情况下,也形成多层膜6,从而作为IR截止滤光片1,能够可靠地截止近红外区域的光。另外,对基板2在与多层膜3的形成侧相反的一侧的面设置多层膜6,从而也能够通过多层膜6消除由多层膜3所具有的应力引起的形变。
另外,优选多层膜6具有如下的分光特性:在基板2的两面被涂覆的状态下,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,
在600nm~700nm的波长范围内,
0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内,
0°入射和30°入射时的、透过率为25%的波长的差是20nm以内,
0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差为20nm以内。换言之,优选多层膜6具有不阻碍多层膜3的上述的(2)~(6)的特性的分光特性。在该情况下,通过设置多层膜6,能够防止损害多层膜3的入射角依存性的减少的效果。
另外,作为多层膜6单独的特性,如上所述,优选450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,在0°入射时透过率为50%的波长与多层膜3中的0°入射时透过率为50%的波长相比处于长波长侧。即,优选多层膜6的0°入射时的截止波长与多层膜3的0°入射时的截止波长相比处于长波长侧。
在该情况下,例如,若减小多层膜6的截止波长与多层膜3的截止波长的差,在波长700nm附近重叠0°入射时的多层膜6的分光特性和多层膜3的分光特性,则能够进一步提高近红外光的截止特性。相反,若增大多层膜6的截止波长与多层膜3的截止波长的差,则在入射角发生了变化时能够避免多层膜6的截止波长跨过多层膜3的截止波长向短波长侧偏移。因此,能够防止多层膜3的入射角依存的减少的效果被多层膜6的分光特性损害。
另外,优选上述的多层膜6具有以下的特性。
(a)在0°入射时波长710nm的透过率为5%以下。
(b)满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤8nm。其中,
TA50%λ(30°):在多层膜3中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)
TB50%λ(30°):在多层膜6中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)。
此外,优选多层膜6具有上述特性的点,在后述的第二实施方式中也相同。
通过上述(a),能够充分地确保比截止波长靠长波长侧的光,特别是波长700nm~710nm附近的近红外光的反射特性。由此,即使在仅在多层膜3中不能够充分地降低近红外区域的透过率的情况下,也形成多层膜6,从而作为IR截止滤光片1,能够可靠地截止近红外区域的光。另外,对基板2在与多层膜3的形成侧的面(有称为A面的情况)相反的一侧的面(有称为B面的情况)设置多层膜6,从而也能够通过多层膜6消除由多层膜3所具有的应力引起的形变。
上述(b)规定多层膜3的30°入射时的截止波长与多层膜6的30°入射时的截止波长的差(以下,也称为30°截止波长差)的适当的范围。在这里,图72分别示意性地示有600nm~700nm的波长范围内的30°入射时的多层膜3以及多层膜6的分光特性。在作为IR截止滤光片1整体的截止波长处于650±25nm的范围内,多层膜3单独的截止波长也处于650±25nm的范围内的结构中,在A面侧的多层膜3如上所述具有低入射角依存性,B面侧的多层膜6具有上述(a)的特性(波长710nm的透过率是5%以下)的情况下,B面侧的多层膜6的600nm~700nm的波长范围内的透过率变化直线的斜率比A面侧的多层膜3的600nm~700nm的波长范围内的透过率变化直线的斜率大。在这种情况下,若30°截止波长差超过8nm(若多层膜6的30°入射时的截止波长与多层膜3的30°入射时的截止波长相比在短波长侧过短),则通过A面的多层膜3的分光特性较小地抑制的角度依存性,被B面的多层膜6的分光特性较大地破坏,低入射角依存性较大受损。
因此,通过满足上述(b)的条件式,不会较大地损害通过A面的多层膜3得到的低入射角依存性,能够通过B面的多层膜6,充分地确保近红外光的反射特性。
为了可靠地抑制通过A面的多层膜3得到的低入射角依存性被损害,并且可靠地确保波长700nm附近的近红外光的反射特性,优选多层膜6的特性在于,
在0°入射时波长700nm的透过率是2%以下,
满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤2nm。
〔关于拍摄装置〕
接下来,对上述的IR截止滤光片1的应用例进行说明。图5是表示本实施方式的拍摄装置10的简要的结构的剖视图。拍摄装置10是在壳体10a内,具有上述的本实施方式的IR截止滤光片1、拍摄透镜11、以及拍摄元件12的照相机单元。IR截止滤光片1经由支承部件13支承于壳体10a的侧壁。这样的拍摄装置10也能够应用于数码相机,也能够应用于内置于移动终端的拍摄部。
拍摄透镜11被配置在IR截止滤光片1的光入射侧,将入射光会聚到拍摄元件12的受光面。拍摄元件12是接受经由拍摄透镜11以及IR截止滤光片1入射的光(影像光)并转换成电信号,并输出到外部(例如显示装置)的光电转换元件,由CCD、CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)构成。
在本实施方式中,如上述那样,能够实现能够充分应对拍摄透镜11的低背化的、低入射角依存的IR截止滤光片1。因此,通过使用这样的IR截止滤光片1,能够实现薄型的结构、并且能够减少拍摄图像的面内的颜色偏差的拍摄装置10。
此外,后述的第二~第四实施方式的IR截止滤光片也能够应用于图5的拍摄装置10。
〔实施例〕
以下,对本实施方式的IR截止滤光片的具体的实施例进行说明。此外,为了与各实施例的比较,也一并对比较例进行说明。以下,通过光学设计,求得IR截止滤光片的第一多层膜(相当于图1、图4的多层膜3)的膜结构以及第二多层膜(相当于图4的多层膜6)的膜结构,并求得此时的分光特性。
图6集中示有以下所示的实施例以及比较例的第一多层膜的特性。此外,在该图中,T是指透过率(%),并与表示透过率变化直线的斜率的ΔT相区别。另外,Tave是指平均透过率(%),T=50%λ是指透过率为50%时的波长(截止波长,单位nm)。此外,平均透过率以及截止波长为0°入射时的值。以下,对实施例以及比较例的详细内容进行说明。此外,对于双面涂层的IR截止滤光片,仅表示代表性的实施例。
(实施例1-1)
图7是表示实施例1-1的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图。此外,在图7中,从接近基板的侧开始按顺序标注层编号,用QWOT(quarter-wave opticalthickness:1/4波长)表示各层的光学膜厚。在将物理膜厚设为d(μm),将折射率设为n,将设计波长设为λ(nm)时,QWOT=4·n·d/λ。在这里,λ=550nm。另外,图8是表示上述第一多层膜的分光特性的图,下图放大地表示上图的波长范围的一部分。在图8的图中,0T、10T、20T、30T分别是指入射角为0°、10°、20°、30°时的透过率的变化。此外,如上述那样的表示的方法,在其他的附图中也相同。
实施例1-1的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,例如能够使用TiO2,作为折射率1.46的低折射率材料,例如能够使用SiO2。
第一多层膜是具有13对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-1.0%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部以下的5项(A)~(E),实现低入射角依存的性能。此外,在图7中,以用粗框包围的方式示有上述的截止调整对(在其他的附图中也以相同的方式图示)。
(A)450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上
(B)0°入射时的透过率为50%的波长在650±25nm的范围内
在600nm~700nm的波长范围内,
(C)0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内
(D)0°入射和30°入射时的、透过率为25%的波长的差是20nm以内
(E)0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是20nm以内
图9是表示对IR截止滤光片的基板形成在与第一多层膜相反的一侧的第二多层膜的膜结构的说明图,图10是表示上述第二多层膜的分光特性的图。另外,图11是表示双面涂层状态下的IR截止滤光片的分光特性的图。此外,作为构成第二多层膜的高折射率层以及低折射率层的材料,能够使用与第一多层膜相同的材料。第二多层膜是具有9对H/L是3以上的截止调整对的结构。
在第二多层膜中,波长450nm~600nm的平均透过率是94.41%,波长720nm~1100nm的平均透过率是1.09%,0°入射时透过率为50%的截止波长是667nm。
图12是表示双面涂层状态下的IR截止滤光片的特性的图。通过该图,可以说第二多层膜在双面涂层的状态下,具有如下分光特性:
(a)450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是80%以上
(b)波长720nm~1100nm的平均透过率是5%以下
(c)0°入射时透过率为50%的波长在650±25nm的范围内
(d)0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm
在600nm~700nm的波长范围内,
(e)0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内
(f)0°入射和30°入射时的、透过率为25%的波长的差是20nm以内
(g)0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是20nm以内。
如图8中所示那样,在只有第一多层膜时只能截止近红外光的一部分,但通过在基板的相反的面设置第二多层膜,如图11中所示那样,能够在更宽的波长范围截止近红外光,并且作为整体实现低入射角依存的IR截止滤光片。
特别是,由于第二多层膜的截止波长(667nm)与第一多层膜的截止波长(652nm)相比处于长波长侧,将第二多层膜的分光特性在波长700nm附近与第一多层膜的分光特性重叠,能够提高近红外光的截止特性。
另外,可知在实施例1-1中,在第二多层膜中,在0°入射时波长710nm的透过率是0.52%,满足是5%以下。因此,可以说通过第二多层膜,能够充分地确保近红外光(波长700nm~710nm附近)的反射特性。
另外,可知在实施例1-1中,TA50%λ(30°)=650nm,TB50%λ(30°)=659nm。在该情况下,TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)=-9nm,满足是8nm以下。因此,可以说不会较大地损害通过第一多层膜得到的低入射角依存性,能够通过第二多层膜6,充分地确保近红外光的反射特性。
(实施例1-2)
图13是表示实施例1-2的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图14是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例1-2的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.7)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,与实施例1-1相同例如能够使用TiO2,作为折射率1.7的低折射率材料,例如能够使用由默克公司制造的物质M2(Al2O3与La2O3的混合物)。
第一多层膜是具有13对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.68,ΔT=-6.3%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的5项(A)~(E),能够实现低入射角依存的性能。
(实施例1-3)
图15是表示实施例1-3的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图16是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例1-3的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.75)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,例如能够使用TiO2,作为折射率1.75的低折射率材料,例如能够使用上述的物质M2(默克公司制造)。此外,即使使用与实施例1-2相同的低折射率材料,通过使成膜条件(成膜温度、真空度等)不同,也能够形成与实施例1-2折射率不同的低折射率层。
第一多层膜是具有16对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.56,ΔT=-2.3%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的5项(A)~(E),实现低入射角依存的性能。
图17是表示对实施例1-3的IR截止滤光片的基板形成在与第一多层膜相反的一侧的第二多层膜的膜结构的说明图,图18是表示上述第二多层膜的分光特性的图。另外,图19是表示双面涂层状态下的IR截止滤光片的分光特性的图。此外,构成第二多层膜的高折射率层以及低折射率层的材料,与实施例1-1的第一多层膜相同。第二多层膜是具有2对H/L是3以上的截止调整对的结构。
在第二多层膜中,波长450nm~600nm的平均透过率是99.39%,波长720nm~1100nm的平均透过率是0.02%,0°入射时透过率为50%的截止波长是684nm。
图20是示有双面涂层状态下的IR截止滤光片的特性的图。通过该图,可以说第二多层膜在双面涂层的状态下,具有满足全部上述的7项(a)~(g)的分光特性。
由图19可知,进行双面涂层,从而在较广的波长范围使近红外光可靠地截止,并且作为整体能够实现低入射角依存的IR截止滤光片。
特别是,第二多层膜的截止波长(684nm)与第一多层膜的截止波长(651nm)相比处于长波长侧,其差大到30nm以上,所以即使第二多层膜的入射角依存性较大,在入射角发生了变化时也能够避免第二多层膜的截止波长跨过第一多层膜的截止波长向短波长侧偏移。由此,能够防止第一多层膜的入射角依存的减少效果被第二多层膜的分光特性(入射角依存性)损害。
另外,可知在实施例1-3中,在第二多层膜中,0°入射时波长710nm的透过率是0.51%,满足是5%以下。因此,可以说通过第二多层膜,能够充分地确保近红外光的反射特性。
另外,可知在实施例1-3中,TA50%λ(30°)=644nm,TB50%λ(30°)=657nm。在该情况下,TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)=-13nm,满足是8nm以下。因此,可以说不会较大地损害通过第一多层膜得到的低入射角依存性,通过第二多层膜6,能够充分地确保近红外光的反射特性。
(实施例1-4)
图21是表示实施例1-4的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图22是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例1-4的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.46的低折射率材料,能够使用与实施例1-1相同的材料。
第一多层膜是具有6对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-2.1%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述5项(A)~(E),实现低入射角依存的性能。
(实施例1-5)
图23是表示实施例1-5的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图24是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例1-5的第一多层膜是交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.7)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.7的低折射率材料,能够使用与实施例1-2相同的材料。
第一多层膜是具有18对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.68,ΔT=-5.2%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的5项(A)~(E),实现低入射角依存的性能。
(实施例1-6)
图25是表示实施例1-6的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图26是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例1-6的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.6)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,能够使用与实施例1-1相同的材料,作为折射率1.6的低折射率材料,例如能够使用Al2O3。
第一多层膜是具有16对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.92,ΔT=-6.2%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的5项(A)~(E),实现低入射角依存的性能。
(实施例1-7)
图27是表示实施例1-7的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图28是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例1-7的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.46的低折射率材料,能够使用与实施例1-1相同的材料。
第一多层膜是具有15对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-4.1%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的5项(A)~(E),实现低入射角依存的性能。
(实施例1-8)
图29是表示实施例1-8的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图30是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例1-8的第一多层膜使用折射率不同的3种材料,交替地层叠高折射率层和低折射率层而构成。更具体而言,作为折射率不同的3种材料,使用折射率为2.4、1.46、1.7的各材料。作为折射率2.4的材料,例如能够使用TiO2,作为折射率1.46的材料,例如能够使用SiO2,作为折射率1.7的材料,例如能够使用物质M2(默克公司制造)。
由于折射率不同的3种层的平均折射率是1.853,所以在实施例1-8中,将折射率比平均值高的折射率2.4的层作为高折射率层来处理,将折射率比平均值低的剩余的层(折射率1.46以及1.7的各层)作为低折射率层来处理。由于上述3种层的折射率中最大的折射率nH是2.4,最小的折射率nL是1.46,所以Δn=nH-nL=0.94。
第一多层膜是具有15对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-1.0%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的5项(A)~(E),实现低入射角依存的性能。
(实施例1-9)
图31是表示实施例1-9的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图32是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例1-9的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.46的低折射率材料,以与实施例1-1相同的方式,能够使用TiO2以及SiO2。
第一多层膜是具有4对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-2.0%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的5项(A)~(E),实现低入射角依存的性能。
(比较例1-1)
图33是表示比较例1-1的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图34是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-1的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.46的低折射率材料以与实施例1-1相同的方式,能够使用TiO2以及SiO2。
第一多层膜是具有18对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,但ΔT=-7.3%/nm,不满足|ΔT|<7%/nm。另外,0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)是9nm,超过8nm。其结果,不能说在比较例1-1中,能够实现低入射角依存。
(比较例1-2)
图35是表示比较例1-2的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图36是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-2的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.3)和低折射率层(折射率1.7)而构成。作为折射率2.3的高折射率材料,例如能够使用Nb2O5,作为折射率1.7的低折射率材料,例如能够使用上述的物质M2(默克公司制造)。
第一多层膜的ΔT=-7.5%/nm,不满足|ΔT|<7%/nm。另外,0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)是16nm,远远地超过8nm。因此,不能说在比较例1-2中,能够实现低入射角依存。
此外,比较例1-2的第一多层膜是具有16对H/L是3以上的截止调整对的结构,但Δn×nH=1.38,不满足Δn×nH≥1.5,认为这会影响上述的波长偏差(T=50%)。
(比较例1-3)
图37是表示比较例1-3的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图38是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-3的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.46的低折射率材料,以与实施例1-1相同的方式,能够使用TiO2以及SiO2。
在第一多层膜中,ΔT=-1.0%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,但0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)是23nm,远远超过8nm。另外,0°入射/30°入射的波长偏差(T=25%)以及波长偏差(T=75%)分别是25nm、22nm,都超过20nm。因此,不能说在比较例1-3中,能够实现低入射角依存。
此外,在比较例1-3的第一多层膜中,Δn×nH=2.26,满足Δn×nH≥1.5,但完全没有H/L是3以上的截止调整对,认为这会影响上述的波长偏差。
(比较例1-4)
图39是表示比较例1-4的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图40是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-4的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.46的低折射率材料,以与实施例1-1相同的方式,能够使用TiO2以及SiO2。
在第一多层膜中,ΔT=-12.7%/nm,不满足|ΔT|<7%/nm。另外,0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)、波长偏差(T=25%)、波长偏差(T=75%)分别是27nm、21nm、30nm,分别超过8nm、20nm、20nm。因此,不能说在比较例1-4中,能够实现低入射角依存。
此外,在比较例1-4的第一多层膜中,Δn×nH=2.26,满足Δn×nH≥1.5,但完全没有H/L是3以上的截止调整对,认为这会影响上述的波长偏差。
(比较例1-5)
图41是表示比较例1-5的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图42是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-5的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.8)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料例如能够使用TiO2,作为折射率1.8的低折射率材料,例如能够使用默克公司制造的物质M3(Al2O3与La2O3的混合物)。
在第一多层膜中,ΔT=-2.3%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,但0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)是12nm,超过8nm。因此,不能说在比较例1-5中,能够实现低入射角依存。
此外,比较例1-5的第一多层膜是具有18对H/L是3以上的截止调整对的结构,但Δn×nH=1.44,不满足Δn×nH≥1.5,认为这会影响上述的波长偏差(T=50%)。
(比较例1-6)
图43是表示比较例1-6的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图44是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-6的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.7)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,例如能够使用TiO2,作为折射率1.7的低折射率材料,能够使用物质M2(默克公司制造)。
第一多层膜是具有16对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.68,满足Δn×nH≥1.5,但ΔT=-7.6%/nm,不满足|ΔT|<7%/nm。另外,0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)是14nm,超过8nm。因此,不能说在比较例1-6中,能够实现低入射角依存。
(比较例1-7)
图45是表示比较例1-7的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图46是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-7的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.8)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,例如能够使用TiO2,作为折射率1.8的低折射率材料,例如能够使用物质M3(默克公司制造)。
在第一多层膜中,ΔT=-6.4%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,但0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)是15nm,超过8nm。因此,不能说在比较例1-7中,能够实现低入射角依存。
此外,比较例1-7的第一多层膜是具有15对H/L是3以上的截止调整对的结构,但Δn×nH=1.44,不满足Δn×nH≥1.5,认为这会影响上述的波长偏差(T=50%)。
(比较例1-8)
图47是表示比较例1-8的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图48是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-8的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.8)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,例如能够使用TiO2,作为折射率1.8的低折射率材料,例如能够使用物质M3(默克公司制造)。
在第一多层膜中,ΔT=-4.3%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,但0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)是9nm,超过8nm。因此,不能说在比较例1-8中,能够实现低入射角依存。
此外,比较例1-8的第一多层膜是具有14对H/L是3以上的截止调整对的结构,但Δn×nH=1.44,不满足Δn×nH≥1.5,认为这会影响上述的波长偏差(T=50%)。
(比较例1-9)
图49是表示比较例1-9的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图50是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-9的第一多层膜与专利文献1的实施例中层数38层的多层膜相当,交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.46的低折射率材料,例如能够使用TiO2以及SiO2。
在第一多层膜中,ΔT=-1.1%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,但0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)是27nm,远远超过8nm。另外,0°入射/30°入射的波长偏差(T=25%)以及波长偏差(T=75%)分别是27nm、24nm,都超过20nm。因此,不能说在比较例1-9中,能够实现低入射角依存。
此外,在比较例1-9的第一多层膜中,Δn×nH=2.26,满足Δn×nH≥1.5,但完全没有H/L是3以上的截止调整对,认为这会影响上述的波长偏差。
(比较例1-10)
图51是表示比较例1-10的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图52是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例1-10的第一多层膜与专利文献2的实施例中层数30层的多层膜相当,交替地层叠高折射率层(折射率2.249)和低折射率层(折射率1.903)而构成。折射率2.249的高折射率层由将折射率为1.46的SiO2和折射率为2.330的Nb2O5以10:90的比例混合而成的混合材料构成。另外,折射率1.903的低折射率层由将SiO2和Nb2O5以50:50的比例混合而成的混合材料构成。
在第一多层膜中,ΔT=-5.8%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,但0°入射/30°入射的波长偏差(T=50%)是20nm,远远超过8nm。因此,不能说在比较例1-10中,能够实现低入射角依存。
此外,比较例1-10的第一多层膜完全不具有H/L是3以上的截止调整对。另外,Δn×nH=0.78,也不满足Δn×nH≥1.5。认为这会影响上述的波长偏差(T=50%)。
〔补充〕
在第一多层膜(多层膜3)中,在600nm~700nm的波长范围内透过率为25%的波长与透过率为50%的截止波长(例如650nm)相比处于长波长侧(例如参照图8)。因此,对于图7的拍摄装置10的拍摄元件12的灵敏度而言,比650nm长的波长侧的一方比短波长侧低。由于该情况和比650nm长的波长侧的光量本身就较少,所以可以说透过率为25%时的波长偏移的影响比透过率为75%时的波长偏移的影响整体少。因此,即使不满足上述的条件之一,即,“0°入射和30°入射时的、透过率为25%的波长的差是20nm以内”的条件,也能够实现低入射角依存的IR截止滤光片1。但是,从可靠地得到该效果的观点来看,优选满足上述的条件。这一点在基板的一面形成有第一多层膜,在另一面形成有第二多层膜(多层膜6)的情况下,也相同。
通过以上,也可以说第一实施方式的IR截止滤光片是以下的结构。
即,上述IR截止滤光片是具有基板、形成在上述基板上的多层膜的IR截止滤光片,上述多层膜包含交替地层叠的高折射率层和低折射率层,
在上述多层膜中,
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,
在600nm~700nm的波长范围内,
0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内,
0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是20nm以内。
其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且是70%
T30%:透过率的值且是30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm)
根据上述的结构,能够抑制相对于入射角的较大的变化(例如30°的变化)的分光特性的变化,由此,能够实现也能够充分应对拍摄透镜的低背化的、实现低入射角依存的IR截止滤光片。
在上述多层膜中,
优选在600nm~700nm的波长范围内,
0°入射和30°入射时的、透过率为25%的波长的差是20nm以内。
上述多层膜优选具有至少4对相邻的高折射率层与低折射率层的光学膜厚之比是3以上的截止调整对,若将构成上述多层膜的层的折射率中的最大的折射率与最小的折射率的差设为Δn,将最大的折射率设为nH,
则满足Δn×nH≥1.5。
上述多层膜的总膜厚也可以是3000nm以上。
若将上述多层膜设为第一多层膜,则在上述基板的与形成有上述第一多层膜的面相反的一侧的面,形成有第二多层膜,上述第二多层膜优选具有在上述基板的一面形成有上述第一多层膜,在另一面形成有上述第二多层膜的状态下,波长450nm~600nm的平均透过率是80%以上,并且,波长720nm~1100nm的平均透过率为5%以下的分光特性。
上述第二多层膜优选具有在上述基板的一面形成有上述第一多层膜,在另一面形成有上述第二多层膜的状态下,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,
在600nm~700nm的波长范围内,
0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内,
0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是20nm以内的分光特性。
上述第二多层膜优选具有在上述基板的一面形成有上述第一多层膜,在另一面形成有上述第二多层膜的状态下,在600nm~700nm的波长范围内,0°入射和30°入射时的、透过率为25%的波长的差为20nm以内的分光特性。
在上述第二多层膜中,优选
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
0°入射时的透过率为50%的波长与上述第一多层膜中的、0°入射时透过率为50%的波长相比处于长波长侧。
此外,上述IR截止滤光片也可以具有吸收膜,该吸收膜在波长600nm~700nm处具有吸收峰值,该点在后述的第四实施方式中进行说明。
<第二实施方式>
基于附图对本发明的第二实施方式进行如下说明。本实施方式的IR截止滤光片1在透明的基板2上具有多层膜3(第一多层膜)的点,与上述的第一实施方式的图1的结构相同。
其中,多层膜3具有以下的特性。
(1)450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上。
(2)0°入射时透过率为50%的波长在650±25nm的范围内。以下,也将上述波长称为截止波长。
(3)在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且是70%
T30%:透过率的值且是30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm)。
即,|ΔT|表示在0°入射时,在透过率从70%降低到30%的波长区域,将表示透过率的变化的图考虑为直线的情况下的该直线的斜率(透过率的变化相对于波长的变化的比例)。以下,也将|ΔT|称为透过率变化直线的斜率。
(4)在600nm~700nm的波长范围内,将在0°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(0°),将在30°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(30°)时,将n设为整数,满足
[公式1]
此外,Tn%λ(0°)以及Tn%λ(30°)的单位都是nm。另外,以下,也有将公式1式中的左边的式子仅称为“波长差的总和”来使记载简单化的情况。
通过上述(1)(2),作为多层膜3的分光特性,能够实现比截止波长短的波长侧透过率较高,长的波长侧透过率较低的分光特性。由此,能够实现使比截止波长短的波长侧的光主要透过,使比截止波长长的波长侧的光(包含波长700nm以上的近红外光)主要反射的IR截止滤光片1。
上述(3)中所示的条件式规定在600nm~700nm的波长范围内,0°入射时的透过率变化直线的斜率的适当的范围。若|ΔT|是条件式的下限以下,则透过率变化直线的斜率变得过小(透过率变化直线过于平躺),所以以截止波长为边界的透过/反射的分隔变得不清晰。因此,近红外光的截止特性恶化,作为IR截止滤光片的性能不充分。相反,若|ΔT|是条件式的上限以上,则透过率变化直线的斜率增大,作为IR截止滤光片的特性变得尖锐,但入射角依存性升高。即,若入射角例如从0°变化到30°,则透过率变化直线向短波长侧偏移,但此时的偏移量增大。
另外,上述(4)的条件式规定了在600nm~700nm的波长范围内,透过率从50%到80%每增加1%就计算在0°入射时透过率为n%的波长(Tn%λ(0°))与30°入射时透过率为n%的波长(Tn%λ(30°))的差(绝对值)时,它们的总和是350(nm)以下。
这里,图53分别示有0°入射时和30°入射时的600nm~700nm的波长范围内的多层膜3的分光特性。如该图所示,在以横轴取波长λ(nm),纵轴取透过率T(%)的方式示有多层膜3的分光特性(图)时,上述的波长差的总和与该图的斜线部的面积对应。因此,通过将上述的波长差的总和设为规定值以下,来较小地抑制上述的面积,能够将相对于入射角30°的变化的透过率变化直线的偏差(偏移量)抑制在允许范围内。
换句话说,通过满足上述(3)~(4),在满足作为IR截止滤光片的性能的范围内(在能够进行透过/反射的分隔的范围内),能够使透过率变化直线的斜率变缓,并且,将相对于入射角30°的变化的透过率变化直线的偏差抑制在允许范围内,减少入射角依存性。由此,能够实现能够充分应对拍摄透镜的低背化的、低入射角依存的IR截止滤光片1。因此,即使在将上述IR截止滤光片1与拍摄透镜一起设置于薄型的移动终端的照相机的情况下,也能够抑制拍摄图像的画面中心部变红而在面内的颜色上产生偏差。
从进一步较小地抑制相对于入射角30°的变化的透过率变化直线的偏差,进一步减少入射角依存性的观点来看,优选多层膜3满足以下的公式2式,进一步优选满足公式3式。
[公式2]
[公式3]
另外,从在良好地确保近红外光的截止特性的基础上,较小地抑制透过率变化直线的斜率,进一步减少入射角依存性的观点来看,优选多层膜3满足0.5%/nm<|ΔT|<2.5%/nm,进一步满足0.5%/nm<|ΔT|<1.5%/nm。
〔关于多层膜的光学设计〕
接下来,对上述的多层膜3的光学设计进行说明。通常,薄膜设计通过自动设计来进行,但也可以在进行多层膜3的光学设计上,以上述的(1)~(4)的特性为目标条件进行自动设计。
根据这样的自动设计的光学设计可知,多层膜3至少具有4对相邻的高折射率层4的光学膜厚H与低折射率层5的光学膜厚L的比(H/L)是3以上的截止调整对,若满足Δn×nH≥1.5,则在满足上述(3)的条件式的范围内,能够容易地实现上述的(1)、(2)、(4)的特性。在这里,Δn是在将构成多层膜3的层的折射率中的最大的折射率设为nH,将最小的折射率设为nL时,nH-nL的值。此外,上述的截止调整对定义为相邻的高折射率层4与低折射率层5中,接近基板2的高折射率层4和其下一个(层叠在其上的)低折射率层5的对。以下,对该条件的详细内容进行说明。
图54是示有ΔT、Δn×nH以及性能合格与否的关系的图。此外,对于性能合格与否,用“●”(OK)表示同时满足上述的(1)~(4)的全部,用“×”(NG)表示不同时满足全部。另外,后述的实施例的结果用以实线的圆圈包围“●”来表示,后述的比较例的结果用以虚线的圆圈包围“×”来表示。此外,在图54中,例如“实1”、“实2”、…的表示与后述的实施例2-1、实施例2-2、…对应,“比1”、“比2”…的表示与后述的比较例2-1、比较例2-2、…对应。这一点在图55中也相同。
在这里,为了便于说明,以如下的方式定义图54中的各区域1~5。
区域1:|ΔT|≥7%/nm,并且,Δn×nH≥1.5
区域2:|ΔT|≥7%/nm,并且,Δn×nH<1.5
区域3:0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,并且,Δn×nH<1.5
区域4:|ΔT|≤0.5%/nm
区域5:0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,并且,Δn×nH≥1.5
在区域5中,|ΔT|<7%/nm,能够使透过率变化直线的斜率充分地较小地平躺,所以能够减少入射角依存性。另外,由于折射率差Δn以及高折射率材料的折射率nH充分大,所以即使在使透过率变化直线平躺的情况下,也能够保持透过区域中的透过/反射区域中的反射的性能。其结果,除了后述的截止调整对的数量少到3以下的情况(包括比较例2-3、2-9、2-11)以外,能够同时满足全部上述的(1)~(4)。
在区域1以及2,|ΔT|≥7%/nm,不能够使透过率变化直线充分平躺,所以不能减少入射角依存性。另外,在区域3,由于折射率差Δn以及高折射率材料的折射率nH不是充分大,所以难以使透过率变化直线平躺,并且难以保持透过区域中的透过/反射区域中的反射的性能,另外,相对于入射角的变化的截止波长的偏差容易增大(减少入射角依存性的效果较小)。在区域4,由于透过率变化直线过于平躺(斜率过小),所以透过区域中的透过/反射区域中的反射的分隔不清晰,不能充分地发挥作为IR截止滤光片的功能。
另外,图55示有在满足区域5的条件(0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,并且,Δn×nH≥1.5)的情况下,H/L是3以上的截止调整对的个数、IR截止滤光片的设计方案的数量(频度)以及性能合格与否的关系。此外,对于性能合格与否,用涂白的条形图(OK)表示同时满足上述的(1)~(4)的全部,用标注剖面线的条形图(NG)表示不同时满足全部。此外,后述的实施例以及比较例选择性地记载了这些设计方案中的代表性的方案。
图55的区域7是表示至少具有4对H/L是3以上的截止调整对的膜结构的区域。在该区域7,在使透过率变化直线平躺的基础上,能够较小地抑制相对于入射角的变化的透过率变化直线的偏移量,并能够同时满足上述(1)~(4)的全部。
另一方面,区域6是表示H/L是3以上的截止调整对是3对以下的膜结构的区域。在该区域6,即使满足区域5的条件,也不能够同时满足上述(1)~(4)的全部而减少入射角依存性。例如,在上述截止调整对是3对以下的后述的比较例2-3、2-9、2-11中,上述波长差的总和比350大,不能够满足上述(4)的条件。
通过以上,可以说只要多层膜3是至少具有4对H/L是3以上的截止调整对,并且,满足Δn×nH≥1.5的膜结构,则作为满足上述(3)的条件式的条件,能够容易并且可靠地满足上述(1)、(2)、(4)。优选H/L是3以上的截止调整对的数量是6个(6对)以上,更为优选是13个(13对)以上。
在像这样为至少具有4对H/L是3以上的截止调整对的膜结构时,增加构成多层膜3的层的总数的一方容易进行光学设计(容易得到较多的设计方案)。若考虑这些,则优选多层膜3的总膜厚是3000nm以上,更为优选是4000nm以上。
〔IR截止滤光片的其他结构〕
本实施方式的IR截止滤光片1也可以与第一实施方式相同,如图4所示,除了图1的结构以外还可具有多层膜6(第二多层膜)。
多层膜6是交替地层叠相对地折射率较高的高折射率层7和相对地折射率较低的低折射率层8而成的光学薄膜,形成在基板2的与形成有多层膜3的面相反的一侧的面。此外,也可以代替将多层膜6的最接近基板2侧的层作为高折射率层7而作为低折射率层8。多层膜6的膜结构(材料、厚度、层数等)可以与多层膜3的膜结构相同,也可以不同。此外,在对于多层膜6,也实现与多层膜3相同的低入射角依存的情况下,优选多层膜6至少具有4对H/L是3以上的截止调整对。
多层膜6根据多层膜3的膜结构来设计,但优选截止700~1100nm的IR区域的光,波长450nm~600nm的平均透过率是90%以上。在该情况下,能够实现在基板2的两面被涂覆的状态下(在基板2的一面形成有多层膜3,在另一面形成有多层膜6的状态下),波长450nm~600nm的平均透过率是80%以上,并且,波长720nm~1100nm的平均透过率是5%以下。换句话说,多层膜6能够在双面涂层的状态下,不会使450nm~600nm的波长范围的透过特性显著降低,并提高720nm~1100nm的近红外区域的反射特性。此外,基板2是透明的,相对于IR截止滤光片1整体的分光特性的基板2的透过率的影响几乎可以忽略。
由此,即使只在多层膜3中不能充分地降低近红外区域的透过率的情况下,也通过形成多层膜6,从而作为IR截止滤光片1,能够可靠地截止近红外区域的光。另外,对基板2在与多层膜3的形成侧相反的一侧的面设置多层膜6,从而也能够通过多层膜6消除由多层膜3所具有的应力引起的形变。
另外,优选多层膜6具有在基板2的两面被涂覆的状态下,在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,并且,在0°入射时透过率为50%的波长为650±25nm的范围内的分光特性。换言之,优选多层膜6具有不阻碍多层膜3的上述的(2)~(4)的特性的分光特性。在该情况下,通过设置多层膜6,能够防止多层膜3的入射角依存性的减少效果被损害。
另外,作为多层膜6单独的特性,如上所述,优选450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,0°入射时的透过率为50%的波长与多层膜3中的0°入射时透过率为50%的波长相比处于长波长侧。即,优选多层膜6的0°入射时的截止波长与多层膜3的0°入射时的截止波长相比处于长波长侧。
在该情况下,例如,若减小多层膜6的截止波长与多层膜3的截止波长的差,使0°入射时的多层膜6的分光特性与多层膜3的分光特性在波长700nm附近重叠,则能够进一步提高近红外光的截止特性。相反,若增大多层膜6的截止波长与多层膜3的截止波长的差,则能够避免在入射角发生了变化时多层膜6的截止波长跨过多层膜3的截止波长而向短波长侧偏移。因此,能够防止多层膜3的入射角依存的减少效果被多层膜6的分光特性损害。
〔实施例〕
以下,对本实施方式的IR截止滤光片的具体的实施例进行说明。此外,为了与各实施例的比较,对比较例也一并进行说明。以下,通过光学设计,求得IR截止滤光片的第一多层膜(相当于多层膜3)的膜结构以及第二多层膜(相当于多层膜6)的膜结构,并且求得此时的分光特性。
图56集中示有以下所示的实施例以及比较例的第一多层膜的特性。此外,在该图中,T是指透过率(%),并与表示透过率变化直线的斜率的ΔT相区别。另外,Tave是指平均透过率(%),T=50%λ是指透过率为50%时的波长(截止波长,单位nm)。此外,平均透过率以及截止波长为0°入射时的值。以下,对实施例以及比较例的详细内容进行说明。此外,双面涂层的IR截止滤光片仅表示代表性的实施例。
(实施例2-1)
实施例2-1的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性、第二多层膜的膜结构以及分光特性、双面涂层状态下的分光特性与第一实施方式的实施例1-1相同。
第一多层膜是具有13对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-1.0%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部以下的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
(A)450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上。
(B)0°入射时透过率为50%的波长是650±25nm的范围内。
(C)在600nm~700nm的波长范围内,将在0°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(0°),将在30°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(30°)时,将n设为整数,满足
[公式1]
(即,波长差的总和是350nm以下)。
在第二多层膜中,波长450nm~600nm的平均透过率是94.41%,波长720nm~1100nm的平均透过率是1.09%,0°入射时透过率为50%的截止波长是667nm。
图57示有双面涂层状态下的IR截止滤光片的特性。通过该图,可以说第二多层膜在双面涂层的状态下,具有如下分光特性:
(a)450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是80%以上
(b)波长720nm~1100nm的平均透过率是5%以下
(c)0°入射时透过率为50%的波长是650±25nm的范围内
(d)0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。
另外,也可以说第二多层膜在双面涂层的状态下,具有波长差的总和为350nm以下的特性。
在实施例2-1中,与实施例1-1相同,在第一多层膜中只能截止近红外光的一部分,但通过在基板的相反的面设置第二多层膜,能够在更宽的波长范围截止近红外光,并且整体实现低入射角依存的IR截止滤光片。
特别是,由于第二多层膜的截止波长(667nm)与第一多层膜的截止波长(652nm)相比处于长波长侧,所以使第二多层膜的分光特性在波长700nm附近与第一多层膜的分光特性重叠,能够提高近红外光的截止特性。
(实施例2-2)
图58是表示实施例2-2的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图59是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例2-2的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.7)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,与实施例2-1相同例如能够使用TiO2,作为折射率1.7的低折射率材料,例如能够使用默克公司制造的物质M2(Al2O3与La2O3的混合物)。
第一多层膜是具有14对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.68,ΔT=-4.2%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
(实施例2-3)
图60是表示实施例2-3的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图61是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例2-3的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.75)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,例如能够使用TiO2,作为折射率1.75的低折射率材料,例如能够使用上述的物质M2(默克公司制造)。此外,即使使用与实施例2-2相同的低折射率材料,通过使成膜条件(成膜温度、真空度等)不同,能够形成与实施例2-2折射率不同的低折射率层。
第一多层膜是具有16对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.56,ΔT=-2.8%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
实施例2-3的形成于IR截止滤光片的基板的与第一多层膜相反的一侧的第二多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的实施例1-3相同。图62是表示双面涂层状态下的IR截止滤光片的分光特性的图。此外,构成第二多层膜的高折射率层以及低折射率层的材料与实施例2-1的第一多层膜相同。第二多层膜是具有2对H/L是3以上的截止调整对的结构。
在第二多层膜中,波长450nm~600nm的平均透过率是99.39%,波长720nm~1100nm的平均透过率是0.02%,0°入射时透过率为50%的截止波长是684nm。
图63示有双面涂层状态下的IR截止滤光片的特性。通过该图,可以说第二多层膜在双面涂层的状态下,具有满足全部上述的4项(a)~(d)的分光特性。另外,也可以说第二多层膜在双面涂层的状态下,具有波长差的总和为350nm以下的特性。
由图62可知,通过进行双面涂层,在较宽的波长范围内可靠地截止近红外光,并且整体能够实现低入射角依存的IR截止滤光片。
特别是,第二多层膜的截止波长(684nm)与第一多层膜的截止波长(654nm)相比处于长波长侧,其差大到30nm,所以即使第二多层膜的入射角依存性较大,在入射角发生了变化时也能够避免第二多层膜的截止波长跨过第一多层膜的截止波长向短波长侧偏移。由此,能够防止第一多层膜的入射角依存的减少效果被第二多层膜的分光特性(入射角依存性)损害。
另外,在实施例2-3中可知,在第二多层膜中,在0°入射时波长710nm的透过率是0.51%,满足5%以下。因此,可以说通过第二多层膜,能够充分地确保近红外光的反射特性。
另外,在实施例2-3中可知,TA50%λ(30°)=642nm,TB50%λ(30°)=657nm。在该情况下,TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)=-15nm,满足8nm以下。因此,可以说不会较大地损害通过第一多层膜得到的低入射角依存性,而能够通过第二多层膜6,充分地确保近红外光的反射特性。
(实施例2-4)
实施例2-4的IR截止滤光片的第一多层膜的膜构成以及分光特性与第一实施方式的实施例1-4相同。
第一多层膜是具有6对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-2.1%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
(实施例2-5)
图64是表示实施例2-5的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图65是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例2-5的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.7)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.7的低折射率材料,能够使用与实施例2-2相同的材料。
第一多层膜是具有14对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.68,ΔT=-5.7%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
(实施例2-6)
图66是表示实施例2-6的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图67是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例2-6的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.6)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料,能够使用与实施例2-1相同的材料,作为折射率1.6的低折射率材料,例如能够使用Al2O3。
第一多层膜是具有13对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.92,ΔT=-6.3%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
(实施例2-7)
实施例2-7的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的实施例1-7相同。
第一多层膜是具有15对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-4.1%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
(实施例2-8)
实施例2-8的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的实施例1-8相同。
第一多层膜是具有15对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-1.0%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
(实施例2-9)
实施例2-9的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的实施例1-9相同。
第一多层膜是具有4对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-2.0%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
(实施例2-10)
图68是表示实施例2-10的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图69是表示上述第一多层膜的分光特性的图。实施例2-10的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.46的低折射率材料,能够以与实施例2-1相同的方式,使用TiO2以及SiO2。
第一多层膜是具有4对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,ΔT=-1.8%/nm。第一多层膜的分光特性满足全部上述的3项(A)~(C),实现低入射角依存的性能。
(比较例2-1)
比较例2-1的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-1相同。
第一多层膜是具有18对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=2.26,但ΔT=-7.3%/nm,不满足|ΔT|<7%/nm,另外,上述的波长差的总和是365nm,超过350nm。其结果,不能说在比较例2-1中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-2)
比较例2-2的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-2相同。
第一多层膜是具有16对H/L是3以上的截止调整对的结构,但Δn×nH=1.38,不满足Δn×nH≥1.5,另外,ΔT=-7.5%/nm,也不满足|ΔT|<7%/nm。并且,上述的波长差的总和是531nm,远远超过350nm。因此,不能说在比较例2-2中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-3)
比较例2-3的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-3相同。
在第一多层膜中,Δn×nH=2.26,满足Δn×nH≥1.5。另外,ΔT=-1.0%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。但是,完全没有H/L是3以上的截止调整对,上述的波长差的总和是713nm,远远超过350nm。因此,不能说在比较例2-3中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-4)
比较例2-4的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-4相同。
在第一多层膜中,Δn×nH=2.26,满足Δn×nH≥1.5。但是,完全没有H/L是3以上的截止调整对,ΔT=-13%/nm,也不满足|ΔT|<7%/nm。并且,上述的波长差的总和是903nm,远远超过350nm。因此,不能说在比较例2-4中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-5)
比较例2-5的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-5相同。
第一多层膜是具有18对H/L是3以上的截止调整对的结构,ΔT=-2.3%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。但是,Δn×nH=1.44,不满足Δn×nH≥1.5,上述的波长差的总和是432nm,超过350nm。因此,不能说在比较例2-5中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-6)
比较例2-6的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-6相同。
第一多层膜是具有16对H/L是3以上的截止调整对的结构,Δn×nH=1.68,满足Δn×nH≥1.5。但是,ΔT=-7.6%/nm,不满足|ΔT|<7%/nm,上述的波长差的总和是490nm,超过350nm。因此,不能说在比较例2-6中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-7)
比较例2-7的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-7相同。
第一多层膜是具有15对H/L是3以上的截止调整对的结构,ΔT=-6.4%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。但是,Δn×nH=1.44,不满足Δn×nH≥1.5,上述的波长差的总和是476nm,超过350nm。因此,不能说在比较例2-7中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-8)
比较例2-8的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-8相同。
第一多层膜是具有14对H/L是3以上的截止调整对的结构,ΔT=-4.3%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。但是,Δn×nH=1.44,不满足Δn×nH≥1.5,上述的波长差的总和是447nm,超过350nm。因此,不能说在比较例2-8中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-9)
比较例2-9的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-9相同。
在第一多层膜中,Δn×nH=2.26,满足Δn×nH≥1.5。另外,ΔT=-1.1%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。但是,完全没有H/L是3以上的截止调整对,上述的波长差的总和是723nm,远远超过350nm。因此,不能说在比较例2-9中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-10)
比较例2-10的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构以及分光特性与第一实施方式的比较例1-10相同。
在第一多层膜中,ΔT=-5.8%/nm,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。但是,完全没有H/L是3以上的截止调整对,Δn×nH=0.78,也不满足Δn×nH≥1.5。并且,上述的波长差的总和是606nm,远远超过350nm。因此,不能说在比较例2-10中,能够实现低入射角依存。
(比较例2-11)
图70是表示比较例2-11的IR截止滤光片的第一多层膜的膜结构的说明图,图71是表示上述第一多层膜的分光特性的图。比较例2-11的第一多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成。作为折射率2.4的高折射率材料以及折射率1.46的低折射率材料,能够以与实施例2-1相同的方式,使用TiO2以及SiO2。
在第一多层膜中,Δn×nH=2.26,满足Δn×nH≥1.5。另外,ΔT=-1.7%/nm,也满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。但是,H/L是3以上的截止调整对少到3对,上述的波长差的总和是528nm,远远超过350nm。因此,不能说在比较例2-11中,能够实现低入射角依存。
通过以上,可以说第二实施方式的IR截止滤光片也可以是以下的结构。
即,上述IR截止滤光片是具有基板、和形成在上述基板上的多层膜的IR截止滤光片,
上述多层膜包含交替地层叠的高折射率层和低折射率层,
在上述多层膜中,
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且是70%
T30%:透过率的值且是30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm),
在600nm~700nm的波长范围内,将在0°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(0°),将在30°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(30°)时,将n设为整数,满足
[公式1]
根据上述的结构,能够抑制相对于入射角较大的变化(例如30°的变化)的分光特性的变化,因此,能够实现能够充分应对拍摄透镜的低背化的、低入射角依存的IR截止滤光片。
上述多层膜优选具有至少4对相邻的高折射率层与低折射率层的光学膜厚的比是3以上的截止调整对,
若将构成上述多层膜的层的折射率中的最大的折射率与最小的折射率的差设为Δn,将最大的折射率设为nH,则满足
Δn×nH≥1.5。
上述多层膜的总膜厚也可以是3000nm以上。
优选若将上述多层膜设为第一多层膜,则
在上述基板的与形成有上述第一多层膜的面相反的一侧的面,形成有第二多层膜,
上述第二多层膜具有在上述基板的一面形成有上述第一多层膜,在另一面形成有上述第二多层膜的状态下,波长450nm~600nm的平均透过率是80%以上,并且,波长720nm~1100nm的平均透过率为5%以下的分光特性。
优选上述第二多层膜具有在上述基板的一面形成有上述第一多层膜,在另一面形成有上述第二多层膜的状态下,
在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,
在0°入射时透过率为50%的波长为650±25nm的范围内的分光特性。
在上述第二多层膜中,优选
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长与上述第一多层膜中的、0°入射时透过率为50%的波长相比处于长波长侧。
此外,上述IR截止滤光片也可以具有吸收膜,该吸收膜在波长600nm~700nm处具有吸收峰值,这一点在后述的第四实施方式中进行说明。
第二实施方式的拍摄装置是具备上述的IR截止滤光片、配置在上述IR截止滤光片的光入射侧的拍摄透镜、以及接受经由上述拍摄透镜以及上述IR截止滤光片入射的光的拍摄元件的结构。
<第三实施方式>
基于附图对本发明的第三实施方式进行如下说明。本实施方式的IR截止滤光片1在透明的基板2的一面具有多层膜3(第一多层膜),在基板2的另一面具有多层膜6(第二多层膜)的点,与第一实施方式的图4的结构相同。
本实施方式的IR截止滤光片1在基板2的一面(A面)形成有多层膜3,在另一面(B面)形成有多层膜6的状态下,在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内。以下,也将上述波长称为截止波长。通过像这样设定有截止波长,能够实现使比截止波长靠短波长侧的光(例如可见光)主要透过,使比截止波长靠长波长侧的光(例如近红外光)主要反射的IR截止滤光片1。
在这里,IR截止滤光片1的多层膜3具有以下的特性。
(1)在0°入射时透过率为50%的波长在650±25nm的范围内。
(2)在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm。其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且是70%
T30%:透过率的值且是30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm)。
即,|ΔT|表示在0°入射时,透过率从70%降低到30%的波长区域,将表示透过率的变化的曲线图考虑为直线的情况下的该直线的斜率(透过率的变化相对于波长的变化的比例)。以下,也将|ΔT|称为透过率变化直线的斜率。
(3)在600nm~700nm的波长范围内,将在0°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(0°),将在30°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(30°)时,将n设为整数,满足
[公式1]
此外,Tn%λ(0°)以及Tn%λ(30°)的单位都是nm。另外,以下,也有将公式1式中的左边的部分仅称为“波长差的总和”来使记载简单化的情况。
通过上述(1),作为多层膜3单独的分光特性,能够实现在比截止波长靠短波长侧透过率较高,在长波长侧透过率较低的分光特性。由此,作为IR截止滤光片1整体,能够实现使比截止波长靠短波长侧的光(例如可见光)透过,使比截止波长靠长波长侧的光(例如近红外光)反射的上述的分光特性。优选在实现这样的IR截止滤光片1的分光特性时,多层膜3中的450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上。
上述(2)中所示的条件式规定了0°入射时的透过率变化直线的斜率的适当的范围。若|ΔT|是条件式的下限以下,则透过率变化直线的斜率过小(透过率变化直线过于平躺),所以以截止波长为边界的透过/反射的分隔变得不清晰。因此,近红外光的截止特性恶化,作为IR截止滤光片的性能不充分。相反,若|ΔT|是条件式的上限以上,则透过率变化直线的斜率增大,作为IR截止滤光片的特性变得尖锐,但入射角依存性升高。即,若入射角例如从0°变化到30°,则透过率变化直线向短波长侧偏移,但此时的偏移量增大。
另外,上述(3)的条件式规定了在透过率从50%到80%每上升1%就计算出在0°入射时透过率为n%的波长(Tn%λ(0°))与在30°入射时透过率为n%的波长(Tn%λ(30°))的差(绝对值)时,它们的总和是350(nm)以下,与在第二实施方式中说明的条件式(4)相同。
如第二实施方式的图53中所示的那样,在横轴取波长λ(nm),在纵轴取透过率T(%)来表示多层膜3的分光特性(图)时,上述的波长差的总和对应于该图的斜线部的面积。因此,通过将上述的波长差的总和设为规定值以下,能够较小地抑制上述的面积,将相对于入射角30°的变化的透过率变化直线的偏差(偏移量)抑制在允许范围内。
换句话说,通过满足上述(2)~(3),能够在满足作为IR截止滤光片的性能的范围内(在能够进行透过/反射的分隔的范围内),使透过率变化直线的斜率平缓,并且,将相对于入射角30°的变化的透过率变化直线的偏差抑制在允许范围内,减少入射角依存性。由此,能够实现也能够充分应对拍摄透镜的低背化的、低入射角依存的IR截止滤光片1。因此,即使在将上述IR截止滤光片1与拍摄透镜一起设置于薄型的移动终端的照相机的情况下,也能够抑制拍摄图像的画面中心部变红而在面内的颜色中产生偏差。
从进一步较小地抑制相对于入射角30°的变化的透过率变化直线的偏差,进一步减少入射角依存性的观点来考虑,优选多层膜3满足以下的公式2式,进一步优选满足公式3式。
[公式2]
[公式3]
接下来,对多层膜6的详细内容进行说明。多层膜6是交替地层叠相对地折射率较高的高折射率层7和相对地折射率较低的低折射率层8而成的光学薄膜,在基板2中,形成在与形成有多层膜3的A面相反的一侧的B面。此外,在图4中,将多层膜6的最接近基板2侧的层作为高折射率层7,但也可以将该层作为低折射率层8。
上述的多层膜6具有以下的特性。
(a)在0°入射时波长710nm的透过率是5%以下。
(b)满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤8nm。其中,
TA50%λ(30°):在多层膜3中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)
TB50%λ(30°):在多层膜6中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)。
通过上述(a),能够充分地确保比截止波长靠长波长侧的光,特别是波长700nm~710nm附近的近红外光的反射特性。由此,即使在只有在多层膜3中不能够充分地降低近红外区域的透过率的情况下,通过形成多层膜6,作为IR截止滤光片1,也能够可靠地截止近红外区域的光。另外,在基板2的与多层膜3的形成侧的A面相反的一侧的B面设置多层膜6,从而也能够通过多层膜6消除由多层膜3所具有的应力引起的形变。
上述(b)规定了多层膜3的30°入射时的截止波长与多层膜6的30°入射时的截止波长的差(以下,也称为30°截止波长差)的适当的范围。这里,图72分别示意性地示有在600nm~700nm的波长范围内30°入射时的多层膜3以及多层膜6的分光特性。在作为IR截止滤光片1整体的截止波长处于650±25nm的范围内,多层膜3单独的截止波长也处于650±25nm的范围内的结构中,在A面侧的多层膜3如上述那样具有低入射角依存性,B面侧的多层膜6具有上述(a)的特性(波长710nm的透过率为5%以下)的情况下,对于600nm~700nm的波长范围内的透过率变化直线的斜率而言,B面侧的多层膜6的斜率比A面侧的多层膜3的斜率大。在这种情况下,若30°截止波长差超过8nm(多层膜6的30°入射时的截止波长与多层膜3的30°入射时的截止波长相比在短波长侧过短),则通过A面的多层膜3的分光特性较小地抑制的角度依存性,通过B面的多层膜6的分光特性较大地破坏,低入射角依存性被较大地损害。
因此,通过满足上述(b)的条件式,不会较大地损害通过A面的多层膜3得到的低入射角依存性,通过B面的多层膜6,能够充分地确保近红外光的反射特性。
为了可靠地抑制通过A面的多层膜3得到的低入射角依存性被损害,并且可靠地确保波长700nm附近的近红外光的反射特性,优选多层膜6具有如下特性:
在0°入射时波长700nm的透过率是2%以下,
满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤2nm。
〔实施例〕
以下,对本实施方式的IR截止滤光片的具体的实施例进行说明。此外,为了与各实施例的比较,对比较例也一并进行说明。在这里,通过光学设计,求得IR截止滤光片的A面侧的多层膜以及B面侧的多层膜的膜结构,进一步分别求得各多层膜以及IR截止滤光片整体的特性。此外,通常,薄膜设计能够通过自动设计来进行,但也可以在进行各多层膜的光学设计上,以上述的特性为目标条件来进行自动设计。
图73以及图74在基于上述的膜设计制成的10种(1~10号)的IR截止滤光片中,集中示有IR截止滤光片整体、A面侧的多层膜、B面侧的多层膜的各自的特性、和投影性能。此外,在图中,T50%λ(0°)以及T50%λ(30°)是IR截止滤光片整体的特性(将第一多层膜以及第二多层膜分别形成在基板的两面的状态下的特性),且分别是指在0°入射以及30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)。另外,T(700nm)(0°)以及T(710nm)(0°)是IR截止滤光片整体的特性,且分别是指0°入射时的波长700nm以及波长710nm的透过率(%)。
另外,在不是对IR截止滤光片整体,而是对A面侧的多层膜单独、或者B面侧的多层膜单独表示上述的各值时,对T标注A或者B的下标,记载成TA50%λ(0°)、TB50%λ(0°)。另外,ΔT表示600nm~700nm的波长范围内的透过率变化直线的斜率,Σ是指在600nm~700nm的波长范围内,在透过率从50%到80%的区间透过率每上升1%就计算在0°入射时透过率为n%的波长、与在30°入射时透过率为n%的波长的差时的总和(nm)。
在这里,对于1~4号的IR截止滤光片,B面侧的多层膜为相同的膜结构,A面侧的多层膜为相互不同的膜结构。因此,如图74所示,B面侧的多层膜的TB50%λ(0°)、TB50%λ(30°)、TB(700nm)(0°)、TB(710nm)(0°)的各值相同,如图73所示,A面侧的多层膜的TA50%λ(0°)、TA50%λ(30°)、TA(700nm)(0°)、TA(710nm)(0°)的各值不同。
另外,对于5~10号的IR截止滤光片,B面侧的多层膜为相互不同的膜结构,A面侧的多层膜为相同的膜结构。因此,如图74所示,B面侧的多层膜的TB50%λ(0°)、TB50%λ(30°)、TB(700nm)(0°)、TB(710nm)(0°)的至少任意一个的值不同,如图73所示,A面侧的多层膜的TA50%λ(0°)、TA50%λ(30°)、TA(700nm)(0°)、TA(710nm)(0°)的各值相同。
通过图73,对于A面侧的多层膜,在1~10号的全部的IR截止滤光片中,TA50%λ(0°)处于650±25nm的范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,Σ的值是350nm以下。因此,可以说在10种全部的IR截止滤光片中,通过A面侧的多层膜实现低入射角依存。
10种IR截止滤光片与实施例以及比较例的对应关系如图73以及图74所示。将各实施例以及各比较例中的A面侧的多层膜以及B面侧的多层膜的膜结构、各多层膜的分光特性以及IR截止滤光片整体的分光特性示于图75~图114。各实施例以及各比较例中的A面侧的多层膜以及B面侧的多层膜交替地层叠高折射率层(折射率2.4)和低折射率层(折射率1.46)而构成,但作为折射率2.4的高折射率材料,例如能够使用TiO2,作为折射率1.46的低折射率材料,例如能够使用SiO2。
另外,作为各实施例以及各比较例的IR截止滤光片的投影性能,将评价面内的颜色偏差和IR截止性能的结果一并示于图74。
对于面内的颜色偏差,利用拍摄元件经由IR截止滤光片接受来自光源(例如D50光源)的光,通过目视观察判断是否拍摄图像的画面中心部比周边部变红而在颜色上产生偏差,并基于以下的基准评价了颜色偏差。
○:几乎未确认出颜色的偏差,作为性能没有问题。
△:确认出颜色的偏差,但在允许范围内。
×:清楚地确认出颜色的偏差,作为性能有问题。
另外,IR截止性能参照IR截止滤光片整体的波长710nm的透过率(T(710nm)(0°)),基于以下的基准进行了评价。
○:波长710nm的透过率是1%以下。
△:波长710nm的透过率是5%以下。
×:波长710nm的透过率比5%大。
在实施例3-1~3-7的IR截止滤光片中,作为面内的颜色偏差的评价得到○或者△的良好的结果。认为这是因为实施例3-1~3-7的TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)的值小到5nm以下,所以30°入射时的B面侧的多层膜的分光特性不会过于覆盖A面侧的多层膜的分光特性,即使在B面侧形成多层膜,也不会较大地破坏通过A面侧的多层膜得到的低入射角依存性。
另外,在实施例3-1~3-7中,IR截止特性的评价也得到○或者△这样的良好的结果。认为这是因为在实施例3-1~3-7中,由于TB(710nm)λ(0°)的值是2.4%以下,所以作为IR截止滤光片整体,T(710nm)(0°)的值为2%以下,通过形成B面侧的多层膜充分地确保近红外光的反射特性。
与此相对,对于比较例3-1,TB(710nm)λ(0°)的值是81.5%,作为IR截止滤光片整体,T(710nm)(0°)的值大到8.8%,所以不能够说IR截止性能良好。另外,认为在比较例3-2以及3-3中,TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)的值是10nm以上,TB50%λ(30°)与TA50%λ(30°)相比在短波长侧过短,所以通过A面侧的多层膜得到的低入射角依存性被B面侧的多层膜较大地损害,作为其结果,清晰地产生面内的颜色偏差。
在这里,根据面内的颜色偏差的评价结果,认为若TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)的值是评价结果为△的实施例3-5以及3-7的5nm、和评价结果为×的比较例3-3的12nm之间的8nm以下,则能够抑制面内的颜色偏差。另外,认为若是评价结果为△的实施例3-5以及3-7的5nm与评价结果为○的实施例3-3的-2nm之间的2nm以下,则能够进一步抑制面内的颜色偏差,若是0nm以下则能够进一步提高其效果。
因此,可以说在抑制面内的颜色偏差时,TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)的值的适当的范围是8nm以下,优选是5nm以下,更为优选是2nm以下,进一步优选是0nm以下。
另外,在实施例3-6中,TB(710nm)(0°)的值是2.4%,IR截止特性的评价为△,在比较例3-1中,TB(710nm)(0°)的值是81.5%,IR截止特性的评价为×。为了充分地确保近红外光的反射特性,认为作为TB(710nm)(0°)的值,尽可能在2.4%与81.5%之间优选接近2.4%。因此,可以说TB(710nm)(0°)的值的适当的范围是5%以下,优选是3%以下,更为优选是2.4%以下,进一步优选是1%以下。
另外,在实施例3-6中,TB(700nm)(0°)的值是37.5%,IR截止特性的评价为△,在实施例3-2中,TB(700nm)(0°)的值是5.0%,IR截止特性的评价为○。为了充分地确保波长700nm附近的近红外光的反射特性,认为作为TB(700nm)(0°)的值,尽可能在5.0%与37.5%之间优选接近5.0%。因此,可以说TB(700nm)(0°)的值的适当的范围是10%以下,优选是5%以下。并且,根据实施例3-1、3-3、3-7等的结果,可以说TB(700nm)(0°)的值的适当的范围是2.0%以下,优选是1.0%以下。
通过以上,可以说第三实施方式的IR截止滤光片也可以是以下的结构。
即,上述IR截止滤光片是使可见光透过,使近红外光反射的IR截止滤光片,具有基板、形成在上述基板的一面的第一多层膜以及形成在上述基板的另一面的第二多层膜,
在上述基板的两面各自形成有上述第一多层膜以及上述第二多层膜的状态下,在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在上述第一多层膜中,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且是70%
T30%:透过率的值且是30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm),
在600nm~700nm的波长范围内,将在0°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(0°),将在30°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(30°)时,将n设为整数,满足
[公式1]
在上述第二多层膜中,
在0°入射时波长710nm的透过率是5%以下,
满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤8nm。
其中,
TA50%λ(30°):在第一多层膜中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)
TB50%λ(30°):在第二多层膜中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)。
根据上述的结构,通过形成在基板的一面的第一多层膜实现低入射角依存性,并且通过形成在基板的另一面的第二多层膜,不会较大地损害上述的低入射角依存性,能够充分地确保近红外光的反射特性。
优选在上述第二多层膜中,
在0°入射时波长700nm的透过率是2%以下,
满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤2nm。
此外,上述IR截止滤光片也可以具有吸收膜,该吸收膜在波长600nm~700nm处具有吸收峰值,这一点在后述的第四实施方式中进行说明。
第三实施方式的拍摄装置是具备上述的IR截止滤光片、配置在上述IR截止滤光片的光入射侧的拍摄透镜、以及接受经由上述拍摄透镜以及上述IR截止滤光片入射的光的拍摄元件的结构。
<第四实施方式>
基于附图对本发明的第四实施方式进行如下说明。
图115是示意性地表示本发明的实施的一方式的IR截止滤光片1的结构的剖视图。本实施方式的IR截止滤光片1在透明的基板2的一面具有多层膜3(第一多层膜)、在基板2的另一面具有多层膜6(第二多层膜)的第一~第三实施方式的结构中,在多层膜3以及多层膜6的至少任意一个膜上,涂覆在波长600nm~700nm处具有吸收峰值的吸收膜9(包含吸收材料的树脂层)而构成。此外,在该图中,吸收膜9仅被涂覆在多层膜3上,但也可以仅涂覆在多层膜6上,也可以涂覆在多层膜3以及多层膜6两方。另外,在仅在一方的多层膜上涂覆吸收膜9的情况下,优选吸收膜9针对上述多层膜涂覆在光的入射侧。另外,优选在吸收膜9上形成防反射膜。
在本实施方式中,IR截止滤光片1中的吸收膜9以外的膜(多层膜3、多层膜6)的特性与第一~第三实施方式的IR截止滤光片1相同,所以省略其详细的说明。以下,对吸收膜9的详细内容进行说明。
吸收膜9的涂覆通过将在有机溶剂中混合有丙烯酸系的透明树脂和吸收剂的材料,通过铸造法、旋涂法等涂层来进行。上述透明树脂只要是透过可见光的树脂即可,作为这样的树脂,例如能够使用丙烯酸系、聚酯系、聚醚系、聚碳酸酯系、环烯烃系、聚酰亚胺系、聚萘二甲酸系的树脂。
吸收膜9的吸收剂只要是可见光的吸收较少的吸收剂即可。作为这样的吸收剂,例如,列举花青系染料、酞菁系染料、铵系染料、亚胺系色素、偶氮系色素、蒽醌系色素、二亚系色素、方酸系色素以及卟啉系色素。更具体而言,例如能够列举Lumogen IR765、LumogenIR788(BASF制);ABS643、ABS654、ABS667、ABS670T、IRA693N、IRA735(Exciton制);SDA3598、SDA6075、SDA8030、SDA8303、SDA8470、SDA3039、SDA3040、SDA3922、SDA7257(H.W.SANDS制);TAP-15、IR-706(山田化学工业制)。
通过涂覆吸收膜9,能够利用吸收膜9吸收被多层膜3或者多层膜6反射的红色~近红外区域的光,能够减少由反射光引起的重影。另外,在减少重影时,无需部分改变吸收膜9的厚度,所以即使在涂覆吸收膜9的基体材料是像基板2那样的平行平板,在与基板2平行的面内吸收特性也不会不同。
另外,在本实施方式中,若在多层膜3的600nm~750nm的波长范围中的0°入射时的反射率与30°入射时的反射率中,将各个入射角中的反射率为10%的波长中更短波长侧的波长设为λ10%,将各个入射角中的反射率为90%的波长中更长波长侧的波长设为λ90%,则吸收膜9具有吸收在从λ10%到λ90%的整个波长范围内累计多层膜3的0°入射时的反射率和30°入射时的反射率中更高的一方的反射率所得到的面积的40%以上90%以下的特性。
在这里,图116分别示有0°入射时和30°入射时的600nm~750nm的波长范围内的多层膜3的分光特性的一个例子。此外,图116的纵轴表示透过率,但在考虑反射率的情况下,也可以为100-透过率(%)。在具有这样的分光特性的多层膜3上设置有吸收膜9的情况下,在多层膜3的分光特性中,在从λ10%到λ90%的整个波长范围内按照每个波长累计0°入射时的反射率和30°入射时的反射率中更高的一方的反射率所得的值,与该图的斜线部的面积,即被多层膜3反射的光的量对应。因此,能够通过吸收膜9,吸收上述面积(反射光量)的40%以上,减少由通过多层膜3的反射光引起的重影,并且将通过吸收膜9的吸收量抑制在上述面积的90%以下,从而抑制可见光的透过率的减少。其结果,在420~600nm的可见光的波长范围内,能够实现较高的平均透过率(例如平均透过率为88.5%以上)。
此时,优选吸收膜9具有吸收上述面积的40%以上85%以下的特性。在该情况下,能够进一步抑制由通过吸收膜9的吸收引起的可见光的透过率的减少。其结果,能够在420~600nm的可见光的波长范围内,实现更高的平均透过率(例如平均透过率为89.5%以上)。
并且,优选吸收膜9具有吸收上述面积的40%以上78%以下的特性。在该情况下,能够进一步抑制由通过吸收膜9的吸收引起的可见光的透过率的减少,在上述可见光的波长范围内实现进一步较高的平均透过率(例如平均透过率为90%以上)。
〔实施例〕
接下来,对具备吸收红外线的吸收膜的IR截止滤光片的实施例进行说明。在这里,在上述的第一实施方式的实施例1-1的IR截止滤光片(其中没有第二多层膜)中,在第一多层膜的光入射侧形成有吸收膜。作为吸收膜,使用了向丙烯酸系树脂中添加了吸收剂(ABS670T(Exciton公司))而成的材料。而且,使吸收剂的添加量在0.0009wt%~0.12wt%的范围内变化,按照各添加量计算吸收剂的吸收量,并对此时的重影以及平均透过率进行了评价。
此外,对于吸收量,在第一多层膜的分光特性中,通过相对于在从λ10%到λ90%的整个波长范围内按照每个波长1nm累计0°入射时的反射率与30°入射时的反射率中更高的一方的反射率所得到的面积(图116的斜线部的面积)的吸收量的比例(面积比)来表示。
对于重影,将上述IR截止滤光片设置于拍摄装置(参照图5),通过目视观察判断在利用拍摄元件得到的图像上是否存在由重影引起的画质降低,并基于以下的基准进行了评价。
○:未确认出由重影引起的画质降低,或即使确认出但在实际使用上也没有问题的等级。
×:确认出由重影引起的画质降低,在实际使用上存在问题的等级。
对于可视透光率,计算上述IR截止滤光片的420~600nm的波长范围内的可见光的平均透过率,基于以下的基准进行了评价。
◎:平均透过率是90%以上。
○:平均透过率是89.5%以上且小于90%。
△:平均透过率是88.5%以上且小于89.5%。
×:平均透过率小于88.5%。
图117示有吸收剂的每个添加量的吸收量、重影以及平均透过率的评价的结果。另外,图118~图121对0°入射以及30°入射的各个情况示有吸收剂的吸收量以面积比表示为78%、90%、85%、40%的情况下的IR截止滤光片的分光特性。
通过图117,可以说若吸收剂的吸收量以面积比表示为是40%以上90%以下,则是重影的影响在实际使用上没有问题的等级,并且,可见光的透过率的降低也被抑制。另外,若吸收剂的吸收量以面积比表示为是85%以下,则可见光的透过率的降低被进一步抑制,若上述吸收量以面积比表示为是78%以下,则可见光的透过率的降低被更进一步抑制。
此外,以上,具体地示出在基板的一面形成有第一多层膜(在基板的另一面未形成有第二多层膜)IR截止滤光片中应用了吸收膜的例子,但在基板的另一面还形成有第二多层膜的结构中,由于第二多层膜近红外光的反射特性增大(近红外光的反射光量增大),所以为了减少重影并且确保可见光的透过率,如上述那样规定吸收剂的吸收量更为有效。
通过以上,可以说第四实施方式的IR截止滤光片也可以是以下的结构。
即,上述IR截止滤光片是具有基板、形成在上述基板上的多层膜、以及吸收被上述多层膜反射的光的树脂层的IR截止滤光片,
上述多层膜包含交替地层叠的高折射率层和低折射率层,
在上述多层膜中,
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm)
T70%:透过率的值且为70%
T30%:透过率的值且为30%
λ70%:透过率为70%的波长(nm)
λ30%:透过率为30%的波长(nm),
在600nm~700nm的波长范围内,
0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内,
0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是20nm以内,
若在上述多层膜的600nm~750nm的波长范围中的0°入射时的反射率和30°入射时的反射率中,将各个入射角中的反射率为10%的波长中更短波长侧的波长设为λ10%,将各个入射角中的反射率为90%的波长中更长波长侧的波长设为λ90%,则
上述树脂层具有吸收在从λ10%到λ90%的整个波长范围内累计上述多层膜的0°入射时的反射率与30°入射时的反射率中更高的一方的反射率所得的面积的40%以上90%以下的特性。
根据上述的结构,能够抑制相对于入射角的较大的变化(例如30°的变化)的分光特性的变化,因此,能够实现也能够充分应对拍摄透镜的低背化的低入射角依存的IR截止滤光片。另外,能够抑制吸收红外线的树脂层的对可见光的吸收,并且不用改变树脂层的厚度就能够减少由多层膜的反射光引起的重影。
优选上述树脂层具有吸收上述面积的40%以上85%以下的特性。
优选上述树脂层具有吸收上述面积的40%以上78%以下的特性。
优选在上述多层膜中,
在600nm~700nm的波长范围内,
0°入射和30°入射时的、透过率为25%的波长的差是20nm以内。
优选上述多层膜具有至少4对相邻的高折射率层与低折射率层的光学膜厚的比是3以上的截止调整对,
若将构成上述多层膜的层的折射率中的最大的折射率与最小的折射率的差设为Δn,将最大的折射率设为nH,则满足
Δn×nH≥1.5。
优选上述多层膜的总膜厚是3000nm以上。
第四实施方式的拍摄装置是具备上述的IR截止滤光片、配置在上述IR截止滤光片的光入射侧的拍摄透镜、以及接受经由上述拍摄透镜以及上述IR截止滤光片入射的光的拍摄元件的结构。
<补充>
IR截止滤光片具有吸收型、反射型、混合动力型3种。吸收型的IR截止滤光片在基板中包含吸收材料。反射型的IR截止滤光片是在透明的基板上,形成有使可见光透过并使近红外光反射的光学薄膜(多层膜)而成的部件。混合动力型的IR截止滤光片具备包含吸收材料的基板(层)、以及使可见光透过并使近红外光反射的光学薄膜。在第一~第三实施方式中所示的IR截止滤光片是反射型,在第四实施方式中所示的IR截止滤光片是混合动力型。
本发明的IR截止滤光片能够利用于例如移动电话机、数码相机、显微镜、内视镜等具备固体拍摄元件的电子设备、光学设备。
符号说明
1…IR截止滤光片;2…基板;3…多层膜(第一多层膜);4…高折射率层;5…低折射率层;6…多层膜(第二多层膜);9…吸收膜(树脂层)。
Claims (31)
1.一种IR截止滤光片,是使可见光透过,使近红外光反射的IR截止滤光片,其中,
具有透明的基板、和形成在所述基板上的多层膜,
所述多层膜包含交替地层叠的高折射率层和低折射率层,
在所述多层膜中,
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在600nm~700nm的波长范围内满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,并且
在600nm~700nm的波长范围内,
0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内,
0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是20nm以内,
其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm),
T70%:透过率的值且是70%,
T30%:透过率的值且是30%,
λ70%:透过率为70%的波长(nm),
λ30%:透过率为30%的波长(nm)。
2.根据权利要求1所述的IR截止滤光片,其中,
在所述多层膜中,在600nm~700nm的波长范围内,0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是15nm以内。
3.根据权利要求1所述的IR截止滤光片,其中,
在所述多层膜中,在600nm~700nm的波长范围内,0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差是11nm以内。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜在600nm~700nm的波长范围内满足0.5%/nm<|ΔT|<2.5%/nm。
5.根据权利要求1~3中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜在600nm~700nm的波长范围内满足0.5%/nm<|ΔT|<1.5%/nm。
6.根据权利要求1~3中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜具有至少4对相邻的高折射率层的光学膜厚H与低折射率层的光学膜厚L的比H/L是3以上的截止调整对,所述截止调整对是相邻的高折射率层与低折射率层中,接近基板的高折射率层与层叠在其上的一个低折射率层组成的对,
若将构成所述多层膜的层的折射率中的最大的折射率与最小的折射率的差设为Δn,将最大的折射率设为nH,则满足
Δn×nH≥1.5。
7.根据权利要求1~3中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜的总膜厚是3000nm以上。
8.根据权利要求1~3中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
具有包含吸收材料的树脂层,该吸收材料在波长600nm~700nm处具有吸收峰值,
若在所述多层膜的600nm~750nm的波长范围中的0°入射时的反射率和30°入射时的反射率中,将各个入射角中的反射率为10%的波长中更短波长侧的波长设为λ10%,将各个入射角中的反射率为90%的波长中更长波长侧的波长设为λ90%,
则所述树脂层具有吸收在从λ10%到λ90%的整个波长范围内累计所述多层膜的0°入射时的反射率与30°入射时的反射率中更高的一方的反射率所得的面积的40%以上和90%以下的特性。
9.根据权利要求8所述的IR截止滤光片,其中,
所述树脂层具有吸收所述面积的40%以上和85%以下的特性。
10.根据权利要求8所述的IR截止滤光片,其中,
所述树脂层具有吸收所述面积的40%以上和78%以下的特性。
11.根据权利要求1~3中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
若将所述多层膜设为第一多层膜,则
在所述基板的与形成有所述第一多层膜的面相反的一侧的面,形成有第二多层膜,
所述第二多层膜具有:
在所述基板的一面形成有所述第一多层膜,在另一面形成有所述第二多层膜的状态下,波长450nm~600nm的平均透过率是80%以上,并且,波长720nm~1100nm的平均透过率为5%以下的分光特性。
12.根据权利要求11所述的IR截止滤光片,其中,
在所述基板的一面形成有所述第一多层膜,在另一面形成有所述第二多层膜的状态下,具有:
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,
在600nm~700nm的波长范围内,
0°入射和30°入射时的、透过率为50%的波长的差是8nm以内,
0°入射和30°入射时的、透过率为75%的波长的差为20nm以内的分光特性。
13.根据权利要求11所述的IR截止滤光片,其中,
在所述第二多层膜中,
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长与所述第一多层膜中的、在0°入射时透过率为50%的波长相比处于长波长侧。
14.根据权利要求11所述的IR截止滤光片,其中,
在所述第二多层膜中,
在0°入射时波长710nm的透过率是5%以下,
满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤8nm,
其中,
TA50%λ(30°):在第一多层膜中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)
TB50%λ(30°):在第二多层膜中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm)。
15.一种IR截止滤光片,是使可见光透过,使近红外光反射的IR截止滤光片,其中,
具有透明的基板、和形成在所述基板上的多层膜,
所述多层膜包含交替地层叠的高折射率层和低折射率层,
在所述多层膜中,
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm),
T70%:透过率的值且是70%,
T30%:透过率的值且是30%,
λ70%:透过率为70%的波长(nm),
λ30%:透过率为30%的波长(nm),
在600nm~700nm的波长范围内,将在0°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(0°),将在30°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(30°)时,将n设为整数,满足
[公式1]
16.根据权利要求15所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜满足:
[公式2]
17.根据权利要求15所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜满足:
[公式3]
18.根据权利要求15~17中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜在600nm~700nm的波长范围内满足0.5%/nm<|ΔT|<2.5%/nm。
19.根据权利要求15~17中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜在600nm~700nm的波长范围内满足0.5%/nm<|ΔT|<1.5%/nm。
20.根据权利要求15~17中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜具有至少4对相邻的高折射率层的光学膜厚H与低折射率层的光学膜厚L的比H/L是3以上的截止调整对,所述截止调整对是相邻的高折射率层与低折射率层中,接近基板的高折射率层与层叠在其上的一个低折射率层组成的对,
若将构成所述多层膜的层的折射率中的最大的折射率与最小的折射率的差设为Δn,将最大的折射率设为nH,则满足
Δn×nH≥1.5。
21.根据权利要求15~17中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
所述多层膜的总膜厚是3000nm以上。
22.根据权利要求15~17中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
若将所述多层膜设为第一多层膜,则
在所述基板的与形成有所述第一多层膜的面相反的一侧的面,形成有第二多层膜,
所述第二多层膜具有在所述基板的一面形成有所述第一多层膜,在另一面形成有所述第二多层膜的状态下,波长450nm~600nm的平均透过率是80%以上,并且,波长720nm~1100nm的平均透过率为5%以下的分光特性。
23.根据权利要求22所述的IR截止滤光片,其中,
在所述基板的一面形成有所述第一多层膜,在另一面形成有所述第二多层膜的状态下,具有:
在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,
在0°入射时透过率为50%的波长为650±25nm的范围内的分光特性。
24.根据权利要求22所述的IR截止滤光片,其中,
在所述第二多层膜中,
450nm~600nm的波长范围内的平均透过率是90%以上,
在0°入射时透过率为50%的波长与所述第一多层膜中的、0°入射时透过率为50%的波长相比处于长波长侧。
25.根据权利要求15~17中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
具有吸收膜,该吸收膜在波长600nm~700nm处具有吸收峰值。
26.一种IR截止滤光片,是使可见光透过,使近红外光反射的IR截止滤光片,其中,
具有透明的基板、形成于所述基板的一面的第一多层膜、以及形成于所述基板的另一面的第二多层膜,
在所述基板的两面各自形成有所述第一多层膜以及所述第二多层膜的状态下,在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在所述第一多层膜中,
在0°入射时透过率为50%的波长处于650±25nm的范围内,
在600nm~700nm的波长范围内,满足0.5%/nm<|ΔT|<7%/nm,其中,
|ΔT|:0°入射时的|(T70%-T30%)/(λ70%-λ30%)|的值(%/nm),
T70%:透过率的值且是70%,
T30%:透过率的值且是30%,
λ70%:透过率为70%的波长(nm),
λ30%:透过率为30%的波长(nm),
在600nm~700nm的波长范围内,将在0°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(0°),将在30°入射时透过率为n%的波长设为Tn%λ(30°)时,将n设为整数,满足公式1,
在所述第二多层膜中,
在0°入射时波长710nm的透过率是5%以下,
满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤8nm,
其中,
TA50%λ(30°):在第一多层膜中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm),
TB50%λ(30°):在第二多层膜中,在30°入射时在600nm~700nm的波长范围内透过率为50%的波长(nm),
[公式1]
27.根据权利要求26所述的IR截止滤光片,其中,
所述第一多层膜满足:
[公式2]
28.根据权利要求26所述的IR截止滤光片,其中,
所述第一多层膜满足:
[公式3]
29.根据权利要求26~28中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
在所述第二多层膜中,
在0°入射时波长700nm的透过率是2%以下,
满足TA50%λ(30°)-TB50%λ(30°)≤2nm。
30.根据权利要求26~28中任意一项所述的IR截止滤光片,其中,
具有吸收膜,该吸收膜在波长600nm~700nm处具有吸收峰值。
31.一种拍摄装置,其中,具备:
IR截止滤光片,其是权利要求1~30中任意一项所述的IR截止滤光片;
拍摄透镜,其配置在所述IR截止滤光片的光入射侧;以及
拍摄元件,其接受经由所述拍摄透镜以及所述IR截止滤光片入射的光。
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