CN109975905B - 近红外线截止滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用较少层数的光学多层膜而能够抑制高入射角的光所致的斜入射波纹的近红外线截止滤波器。所述近红外线截止滤波器是具备透明基板和设置在所述透明基板的至少一个主面上的第1光学多层膜的近红外线截止滤波器，所述第1光学多层膜是将波长500nm处的折射率为1.8～2.21的中折射率膜与波长500nm处的折射率为1.45～1.49的低折射率膜交替层叠而成的，以5～35的数量具有所述中折射率膜与所述低折射率膜的组合单元，以0°入射于所述第1光学多层膜的光透射受限制的波长范围的中心波长为890nm～1200nm，该波长范围的宽度为100nm～300nm。

Description

近红外线截止滤波器

技术领域

本发明涉及近红外线截止滤波器，特别是涉及在透明基板上具有光学多层膜的近红外线截止滤波器。

背景技术

在数码相机、数码摄像机等中使用电荷耦合器件(Charge Coupled Device(CCD))图像传感器、互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS))图像传感器等(以下，称为固体摄像元件)。然而，这些固体摄像元件的光谱特性与人的视觉灵敏度特性相比，对红外光具有较强的灵敏度。因此，在数码相机、数码摄像机等中，进行利用近红外线截止滤波器的光谱校正。

近年来，作为数码相机、数码摄像机的替代，开始使用智能手机，搭载有固体摄像元件的设备壳体的厚度正在变薄。进而，随着智能手机的薄型化、小型化，设备壳体的厚度趋于进一步变薄。因此，光从更广角度(高入射角)入射至设置于壳体内的固体摄像元件。

已知所述光学多层膜如果光的入射角度变大(相对于光学多层膜的法线方向入射的光的角度变大)，则光的透射特性移至短波长侧。另外，对于透射过光学多层膜的光，也观测到高入射角的光的可见光区域的透射率部分下降这样的现象(以下，在本说明书中，称为“斜入射波纹(ripple)”)。对于通常的固体摄像装置，光的入射角度只要考虑0°～35°左右即可。然而，由于如上所述的壳体的薄型化而光的入射角度变得更大，要求对这样的高入射角的光也具备期望的光学特性。因此，要求在高入射角下得到期望的光学特性的光学滤波器。

在此，在上述的斜入射波纹中，存在随着光的入射角度变大，透射率的下降量也变大这样的问题。针对这样的问题，例如，提出了即使在光的入射角度大的情况下，也抑制光学多层膜所致的斜入射波纹的技术(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6119747号公报

发明内容

然而，对于实现抑制高入射角度的光所致的斜入射波纹的构成，存在越以高精度抑制斜入射波纹，光学多层膜的膜总数变得越多的趋势，存在容易损害生产率这样的课题。

本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于提供一种能够使用较少层数的光学多层膜而抑制高入射角的光所致的斜入射波纹的近红外线截止滤波器。

本发明的近红外线截止滤波器的特征在于，是具备透明基板和设置在所述透明基板的至少一个主面上的第1光学多层膜的近红外线截止滤波器，所述第1光学多层膜是将波长500nm处的折射率为1.8～2.21的中折射率膜与波长500nm处的折射率为1.45～1.49的低折射率膜交替层叠而成的，以5～35的数量具有所述中折射率膜与所述低折射率膜的组合单元，所述第1光学多层膜的以0°入射的光的透射受限制的波长范围的中心波长为890nm～1200nm，该波长范围的宽度为100nm～300nm。

本发明的近红外线截止滤波器中，优选所述低折射率膜由选自氧化硅、氟化镁、氟化钙和氟化钇中的1种以上的化合物或者包含这些化合物中的1种以上的混合物构成，优选所述中折射率膜由选自氧化锆、氧化钽、氧化钇、镧钛酸盐、硫化锌、氧化钛和氧化铝中的1种以上的化合物或者包含这些化合物中的1种以上的混合物构成。

本发明的近红外线截止滤波器优选在所述透明基板的至少一个主面上具备第2光学多层膜，所述第2光学多层膜是将波长500nm处的折射率为超过2.21且为2.8以下的高折射率膜与所述低折射率膜交替层叠而成的，以3～30的数量具有所述高折射率膜与所述低折射率膜的组合单元，所述第2光学多层膜的以0°入射的光的透射受制限的波长范围的中心波长为700nm以上且小于890nm，该波长范围的宽度为100nm～300nm。

本发明的近红外线截止滤波器中，优选所述高折射率膜由选自氧化钽、氧化钛和氧化铌中的1种以上的化合物或者包含这些化合物中的1种以上的混合物构成。

本发明的近红外线截止滤波器优选使所述第1光学多层膜和第2光学多层膜中的至少1种具有多个。

本发明的近红外线截止滤波器中，优选所述透明基板由选自玻璃、玻璃陶瓷、水晶、树脂和蓝宝石中的1种以上的材料构成。

本发明的近红外线截止滤波器中，优选所述透明基板具有吸收近红外区域的波长的光的性质。

本发明的近红外线截止滤波器优选对于以0°入射的光，在波长430nm～600nm的范围具有透射光的透射带，在波长750nm～1000nm的范围具有限制光的透射的抑制带，所述透射带的以0°入射的光的平均透射率与以40°入射的光的平均透射率的差(以0°入射的光的平均透射率－以40°入射的光的平均透射率)为3％以下。

本发明的近红外线截止滤波器中，所述第1光学多层膜与第2光学多层膜的合计层数优选为90层以下。

本说明书中，“从···至···”的术语和“～”的符号表示其左侧的数值以上且右侧的数值以下的范围。另外，近红外线表示例如波长750nm～1300nm的范围的光。

根据本发明，可以提供能够使用较少层数的光学多层膜而抑制高入射角的光所致的斜入射波纹的近红外线截止滤波器。

附图说明

图1是表示实施方式的近红外线截止滤波器的截面图。

图2是近红外线截止滤波器所具备的光学多层膜的截面图。

图3是表示实施例1的近红外线截止滤波器的对于0°入射光和40°入射光的光学特性的图表。

图4是表示实施例2的近红外线截止滤波器的对于0°入射光和40°入射光的光学特性的图表。

图5是表示实施例3的近红外线截止滤波器的对于0°入射光和40°入射光的光学特性的图表。

图6是表示比较例的近红外线截止滤波器的对于0°入射光和40°入射光的光学特性的图表。

符号说明

10…近红外线截止滤波器、11…透明基板、12…第1光学多层膜、13…第2光学多层膜、L…低折射率膜、M…中折射率膜。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式详细地进行说明。

(第1实施方式)

图1是第1实施方式的近红外线截止滤波器10的截面图。图2是近红外线截止滤波器10所具备的第1光学多层膜12的截面图。近红外线截止滤波器10限制近红外线的透射。因此，对于近红外线截止滤波器10，在近红外线的波长范围以0°入射的光的平均透射率优选为5％以下。以下，参照图1和图2对近红外线截止滤波器10的构成进行说明。

如图1所示，近红外线截止滤波器10具备透明基板11、第1光学多层膜12以及第2光学多层膜13。近红外线截止滤波器10在透明基板11的一个主面具备第1光学多层膜12，在第1光学多层膜12上具备第2光学多层膜13。近红外线截止滤波器的构成并不限定于此，也可以在透明基板11的一个主面具备第1光学多层膜12，在另一个主面具备第2光学多层膜13。另外，对于第1光学多层膜12与第2光学多层膜13的顺序也没有限定，可以如图1示出的近红外线截止滤波器10那样将第1光学多层膜12配置于透明基板11侧，虽然未图示但也可以将第2光学多层膜13配置于透明基板11侧。

在此，一般而言，具有厚度(物理膜厚)d的膜的光学膜厚由nd×cosθ(θ为将垂直入射设为0°的光的入射角度，n为膜的折射率)表示。根据上述式，光学膜厚依赖于光对膜的入射角度θ，θ变得越大，光学膜厚变得越小。在此，认为因光学多层膜引起的可见光区域的局部性透射率減少(所谓斜入射波纹)的产生是因为入射角变大所带来的光学膜厚减少的程度在折射率不同的膜之间不同。

例如如果以高折射率膜H和低折射率膜L进行考虑，则如上所述，随着入射角度θ的增大，高折射率膜H和低折射率膜L的光学膜厚分别与cosθ成比例地减少。此时，折射率n越小，随着入射角度θ的增大的光学膜厚减少的影响越大，因此，如果入射角度θ增大，则高折射率膜H与低折射率膜L的光学膜厚的比率大幅偏离以θ＝0°设计的物理膜厚的比率。作为其结果，认为因高折射率膜H与低折射率膜L的光学膜厚的比率偏离而产生斜入射波纹。另外，也可知斜入射波纹在例如入射角度0°时光学多层膜限制光的透射的波长范围的中心波长的1/2的波长附近产生。

进而，可知与入射角度θ的增大所致的光学多层膜的光的透射特性向短波长侧移动相同程度地，斜入射波纹的产生区域也因入射角度θ的增大而从入射角度0°(垂直入射)时的斜入射波纹产生区域移至短波长侧。基于这样的见解，实施方式的近红外线截止滤波器针对第1光学多层膜12与第2光学多层膜13，采用以下说明的构成。

第1光学多层膜12是减少可见光区域的大致波长440nm～650nm、优选500nm～560nm(G区域)的斜入射波纹的透射率的下降量的构成。因此，以0°入射的光被限制透射的波长范围(以下，表示为“抑制带”)的中心波长为890nm～1200nm。

由第1光学多层膜12构成的抑制带的宽度为100nm～300nm。如果抑制带的宽度小于100nm，则有可能需要设置多个用于构成近红外线截止滤波器的抑制带的其它光学多层膜，制作近红外线截止滤波器时的成本变高。如果抑制带的宽度超过300nm，则在光学多层膜的设计方面变得有利。然而，第1光学多层膜12的将中折射率膜M与低折射率膜L交替层叠而成的构成由于2种膜的折射率差小，因此，本质上抑制带难以变大。因此，如果为了以单一的第1光学多层膜12构成超过300nm的抑制带而进行设计，则对于期望折射率的中折射率膜M、低折射率膜L而言难以设计。

应予说明，近红外线截止滤波器具有多个第1光学多层膜12时，这些多个第1光学多层膜12各自形成的抑制带的宽度和中心波长均为上述的范围。即，形成在红外区域具有超过300nm的抑制带的近红外线截止滤波器时，优选由各个抑制带的宽度为100nm～300nm、中心波长不同的多个第1光学多层膜12构成近红外线截止滤波器10的抑制带。

在此，抑制带如上所述优选为以0°入射的光的平均透射率为5％以下的波长区域。通过抑制带的平均透射率为5％以下，将本实施方式的近红外线截止滤波器用于固体摄像元件时，容易得到自然色调的摄像图像。应予说明，近红外线截止滤波器10中，第1光学多层膜12的抑制带的中心波长和抑制带的宽度可以如下进行测定。后述的第2光学多层膜13也同样。

抑制带的中心波长是指以构成抑制带的光学多层膜的各层的光学膜厚的中心波长的平均值算出的波长。具有中心波长λ的抑制带的光学多层膜(不同折射率的光学膜的重复构成)由d＝λ/(4×n)cosθ的数学式表示。在此，d表示物理膜厚，n表示膜的折射率，θ表示光的入射角度。如上所述，斜入射波纹在入射角度0°时光学多层膜限制光的透射的波长范围的中心波长的1/2的波长附近产生，但其以膜的折射率一定为前提。然而，实际上膜的折射率因波长而变化(存在波长依赖性)。具体而言，对于膜的折射率，光的波长短的情况比波长高的情况大。因此，斜入射波纹在比入射角度0°时光学多层膜限制光的透射的波长范围的中心波长的1/2的波长稍长的波长侧产生。

由于具有这样的技术背景，因此，光学多层膜的抑制带的中心波长并不是仅由光的光学特性算出，而是使用上述数学式、由膜的物理膜厚和折射率算出。另外，抑制带的宽度是指第1光学多层膜12或第2光学多层膜13的各自的光学特性中以0°入射的光的透射率成为30％的最大波长与最短波长的差。

为了实现上述抑制带，第1光学多层膜12是将波长500nm处的折射率为1.8～2.21的中折射率膜M与波长500nm处的折射率为1.45～1.49的低折射率膜L交替层叠而成的结构。而且，第1光学多层膜12具有1个或多个中折射率膜M与低折射率膜L的组合单元。将中折射率膜设为M，将低折射率膜设为L，将它们的组合单元设为ML，将组合单元的重复数设为k，由[ML]＾^k表示这样的构成的光学多层膜。重复数k优选5～35。如果中折射率膜M与低折射率膜L的组合单元(ML)的重复数k多于35，则虽然能够降低规定的波长范围的透射率，但如果过多，则有时损害生产率。另外，如果重复数k小于5，则难以形成透射率足够低的抑制带。另外，因此，k优选为5～34，更优选为5～33。

在此，对使构成第1光学多层膜12的中折射率膜M的波长500nm处的折射率为1.8～2.21的理由进行说明。利用模拟软件(TF－Calc)验证以0°入射的光的抑制带的中心波长为940nm的(ML)＾^k结构的光学多层膜的光学特性。在此，将低折射率膜L的波长500nm处的折射率设为1.48，k设为15，对中折射率膜M的波长500nm处的折射率为1.8、2.0、2.21、2.3、2.5这5种进行验证。即，通过上述验证来确认使中折射率膜M的折射率不同时的光学特性的变化(特别是斜入射波纹的产生)。其结果，以50°入射于上述光学多层膜的光的波长400～450nm处的最小透射率在中折射率膜M的折射率1.8时为87.5％，在折射率2.0时为71.9％，在折射率2.21时为52.1％，在折射率2.3时为41.6％，在折射率2.5时为28.3％。根据这些结果，中折射率膜的折射率与波长400～450nm处的最小透射率有相关性，该最小透射率与折射率2.5(相当于高折射率膜)的情况进行比较，将光量减少率(100-最小透射率)为67％以下的折射率2.21设为第1光学多层膜12的中折射率膜M的折射率的上限。另外，折射率为1.8时，最小透射率高，但如果折射率小于1.8，则抑制带的宽度变窄，因此，将折射率1.8设为第1光学多层膜12的中折射率膜M的折射率的下限。

第1光学多层膜12通过低折射率膜L和中折射率膜M的折射率为上述的范围，能够抑制G区域的斜入射波纹。从抑制斜入射波纹的方面考虑，构成第1光学多层膜12的中折射率膜M的折射率优选1.9～2.1，最优选2.0左右。

低折射率膜L只要是由波长500nm处的折射率为1.45～1.49的材料构成的膜就没有特别限定。作为这样的低折射率膜L的材料，可以使用氧化硅(SiO₂等)、氟化镁(MgF₂等)、氟化钙(CaF₂等)、氟化钇(YF₃等)等。这些化合物可以单独使用1种，也可以并用2种以上。另外，作为低折射率膜L的材料，可以使用包含这些化合物中的1种以上的混合物。作为这样的混合物，为上述化合物与其它金属氧化物的混合物，例如，氧化硅与氧化铝的混合物等。此时的混合物可以为2种以上的金属氧化物的混合物，也可以为2种以上的金属的复合氧化物。例如，氧化硅与氧化铝的混合物可以为Si与Al的任意比率的混合氧化物，也可以为氧化硅与氧化铝的任意比率的混合物。另外，低折射率膜L只要折射率为1.45～1.49，则也可以含有添加物。

中折射率膜M只要是由波长500nm处的折射率为1.8～2.21的材料构成的膜就没有特别限定。作为这样的中折射率的材料，可以使用氧化锆(ZrO₂等)、氧化钽(Ta₂O₅等)、氧化钇(Y₂O₃等)、镧钛酸盐(La₂Ti₂O₇等)、硫化锌(ZnS等)、氧化钛(Ti₄O₇、Ti₂O₃、TiO、TiO₂等)、氧化铝(Al₂O₃等)等。这些化合物可以单独使用1种，也可以并用2种以上。另外，作为中折射率膜M的材料，也可以使用包含这些化合物中的1种以上的混合物。作为这样的混合物，为上述化合物与其它金属氧化物的混合物，例如，氧化锆与氧化钽的混合物，氧化锆与氧化钛的混合物等。此时的混合物可以为2种以上的金属氧化物的混合物，也可以为2种以上的金属的复合氧化物。例如，氧化锆与氧化钽的混合物可以为Zr与Ta的任意比率的混合氧化物，也可以为氧化锆与氧化钽的任意比率的混合物。另外，氧化锆与氧化钛的混合物也同样地，可以为Zr与Ti的任意比率的混合氧化物，也可以为氧化锆与氧化钛的任意比率的混合物。中折射率膜M只要折射率为1.8～2.21，则也可以含有添加物。

第1光学多层膜12中，最接近透明基板11侧配置的膜可以为中折射率膜M或低折射率膜L中的任一者。

构成第1光学多层膜12的中折射率膜M和低折射率膜L的每一层的物理膜厚基本上由各自的膜的折射率和第1光学多层膜12的中心波长决定，可进一步出于调整波形等的目的而适当调整，中折射率膜M和低折射率膜L的总合计物理膜厚(第1光学多层膜12的物理膜厚)例如为1μm～20μm。从提高近红外线截止滤波器的生产率的观点考虑，构成第1光学多层膜12的中折射率膜M和低折射率膜L的合计层数优选为70层以下，更优选为50层以下，特别优选为10～45层。应予说明，构成第1光学多层膜12的多个中折射率膜M和低折射率膜L的物理膜厚和折射率均可以彼此不同，也可以相同。另外，中折射率膜M也可以由等效膜构成。等效膜具体而言是将高折射率膜H和低折射率膜L交替层叠而构成为中折射率膜M的折射率的范围的膜。例如，可以将1个中折射率膜M替换成高折射率膜H/低折射率膜L/高折射率膜H的3层构成。

第2光学多层膜13是抑制可见光区域的大致波长400nm～500nm、优选440nm～480nm(B区域)的斜入射波纹的产生的构成。因此，第2光学多层膜13的抑制带的中心波长为700nm以上且小于890nm。

另外，第2光学多层膜13的抑制带的宽度为100nm～300nm。如果抑制带的宽度过小，则有可能需要设置用于构成近红外线截止滤波器的抑制带的其它光学多层膜，制作近红外线截止滤波器时的成本变高。另外，如果抑制带的宽度过大，则制造上可以使用的高折射率膜H、低折射率膜L的选择可能几乎没有。

为了实现上述抑制带，第2光学多层膜13是将波长500nm处的折射率超过2.21且为2.8以下的高折射率膜H与低折射率膜L交替层叠而成的结构。而且，具有1个或多个高折射率膜H与低折射率膜L的组合单元(HL)。将高折射率膜设为H，将低折射率膜设为L，将它们的组合单元设为HL，将组合单元的重复数设为m，由[HL]＾^m表示这样的构成的光学多层膜。重复数m优选3～30。如果高折射率膜H与低折射率膜L的组合单元(HL)的重复数m多于30，则虽然能够降低规定的波长范围的透射率，但有时损害生产率。另外，如果重复数m小于3，则难以形成透射率足够低的抑制带。因此，m优选为3～29，更优选为3～28。

折射率的差较大的高折射率膜H与低折射率膜L的组合存在斜入射波纹值容易变大的趋势。因此，通过使第2光学多层膜13的抑制带的中心波长和宽度为上述的范围，使来源于第2光学多层膜13的斜入射波纹移至可见光区域的短波长侧(例如，波长400nm以上且小于440nm的范围)，或者移至比可见光区域短的波长侧(例如，波长小于400nm的范围)。因此，能够抑制可见光区域内的斜入射波纹。应予说明，近红外线截止滤波器具有多个第2光学多层膜13时，这些多个第2光学多层膜13各自形成的抑制带的宽度和中心波长均为上述的范围。

高折射率膜H只要是由波长500nm处的折射率超过2.21且为2.8以下的材料构成的膜就没有特别限定。作为这样的高折射率膜H的材料，可以使用氧化钽(Ta₂O₅等)、氧化钛(Ti₄O₇、Ti₂O₃、TiO、TiO₂等)、氧化铌(Nb₂O₅等)等。作为高折射率膜H的材料，也可以使用包含这些化合物中的1种以上的混合物。另外，高折射率膜H可以仅由上述的1种材料构成，也可以由2种以上的材料构成。另外，如果折射率超过2.21且为2.8以下，则也可以含有添加物。

这里，氧化钽、氧化钛通过适当调整成膜条件、成膜方法等，能够使得到的膜的波长500nm处的折射率为1.8～2.21，也能超过2.21且为2.8以下。

第2光学多层膜13中，最接近透明基板11侧配置的膜可以为高折射率膜H或低折射率膜L中的任一者。

构成第2光学多层膜13的高折射率膜H和低折射率膜L的每一层的物理膜厚基本上由各自的膜的折射率和第2光学多层膜13的中心波长决定，可进一步出于调整波形等的目的而适当调整，高折射率膜H和低折射率膜L的总合计物理膜厚(第2光学多层膜13的物理膜厚)例如为2μm～10μm。从近红外线截止滤波器的薄型化的观点考虑，第2光学多层膜13的物理膜厚越薄越优选。从提高近红外线截止滤波器的生产率的观点考虑，构成第2光学多层膜13的高折射率膜H和低折射率膜L的合计层数优选为60层以下，更优选为50层以下，特别优选为6～45层。应予说明，构成第2光学多层膜13的多个高折射率膜H和低折射率膜L的物理膜厚和折射率均可以彼此不同，也可以相同。

另外，在透明基板11的两表面分别配置第1光学多层膜12和第2光学多层膜13时，两表面的第1光学多层膜12的合计物理膜厚与第2光学多层膜13的合计物理膜厚优选彼此尽可能接近。这是因为为了近红外线截止滤波器的薄型化而极薄地形成透明基板11时，如果透明基板11的两表面的第1光学多层膜12和第2光学多层膜13的物理膜厚大幅不同，则有时在近红外线截止滤波器10产生物理膜厚小的光学多层膜光学多层膜侧成为凸状的翘曲。

从提高近红外线截止滤波器10的生产率的观点考虑，第1光学多层膜12与第2光学多层膜13的合计层数优选为90层以下，更优选为60层～85层。

近红外线截止滤波器10可以分别具有多个第1光学多层膜12、第2光学多层膜13。特别优选具有2个以上的第1光学多层膜12。如上所述，第1光学多层膜12的抑制带的宽度较窄，但通过近红外线截止滤波器10具备多个第1光学多层膜12，能够限制范围更宽的波长范围的光的透射。

进而，分别具有多个第1光学多层膜12、第2光学多层膜13时，如本发明人在过去进行了专利申请的日本专利第567063号公报中记载所示，通过各个光学多层膜构成具有不同的中心波长的抑制带，可得到更高的可见波长区域的斜入射波纹的抑制效果，因此特别优选。

应予说明，近红外线截止滤波器10具有多个第1光学多层膜12时，这些多个第1光学多层膜12可以分别在透明基板11的同一主面上，也可以分别在不同的主面上。

构成第1光学多层膜12和第2光学多层膜13的高折射率膜H、中折射率膜M、低折射率膜L例如可以通过溅射法、真空蒸镀法、离子束法、离子镀法、CVD法形成，特别优选通过溅射法、真空蒸镀法形成。透射带是CCD、CMOS等固体摄像元件的受光所利用的波长带，其物理膜厚的精度很重要。溅射法、真空蒸镀法在控制形成薄膜时的物理膜厚方面优异。因此，能够提高构成第1光学多层膜12和第2光学多层膜13的高折射率膜H、中折射率膜M、低折射率膜L的物理膜厚的精度，其结果，能够抑制斜入射波纹。

应予说明，也可以在第1光学多层膜12和第2光学多层膜13中包含附着力强化层、最表面层(空气侧)的抗静电层等构成光学多层膜的层以外的层。另外，除第1光学多层膜12和第2光学多层膜13以外，也可以具备调整层。调整层可以适当设置于第1光学多层膜12和第2光学多层膜13与透明基板11之间，或者与第1光学多层膜12和第2光学多层膜13相比的空气侧，或者第1光学多层膜12与第2光学多层膜13之间。调整层抑制因层叠不同的折射率而产生的光学特性(透射率)的周期性增减(称为波纹)。该波纹与上述的斜入射波纹明显不同，并不具有基于光的斜入射的角度依赖性。通过使用调整层，除由斜入射波纹引起的情况以外，能够使近红外线截止滤波器的光学特性的透射带更平坦。

透明基板11只要至少能够使可见波长区域的光透射就没有特别限定。作为透明基板11的材料，例如可举出玻璃、玻璃陶瓷、水晶、铌酸锂、蓝宝石等结晶、树脂(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯树脂、聚乙烯、聚丙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烃树脂、降冰片烯树脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氯乙烯树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇树脂等)等。另外，作为透明基板11，也可以为由上述中的2种以上的材料构成的复合体。

作为透明基板11，特别优选吸收近红外波长区域的光的透明基板。这是因为通过使用吸收近红外波长区域的光的透明基板11，能够得到与人类的视觉灵敏度特性接近的画质。应予说明，作为吸收近红外波长区域的光的透明基板11，例如可举出在氟磷酸盐系玻璃、磷酸盐系玻璃中添加有Cu²⁺(离子)的含CuO的氟磷酸盐玻璃或含CuO的磷酸盐玻璃(以下，也将它们汇总称为“含CuO的玻璃”)。

另外，作为吸收近红外波长区域的光的透明基板11，也可以使用在形成透明树脂的树脂材料中添加了吸收近红外线的吸收剂的透明基板。作为吸收剂，例如可举出染料、颜料、金属配合物系化合物，具体而言，可举出酞菁系化合物、萘酞菁系化合物、二硫醇金属配合物系化合物。

另外，为了提高近红外线截止滤波器10的近红外光的吸收性能，也可以使用与上述近红外线吸收基板同样的材料在透明基板11的表面形成含有近红外线吸收色素和透明树脂的近红外线吸收层。此时，近红外线吸收层形成于透明基板11与第1光学多层膜12之间，或者透明基板11与第2光学多层膜13之间。另外，近红外线吸收层可以形成于透明基板11的至少一个主面，也可以形成于两个主面。

近红外线截止滤波器10优选在波长430nm～600nm的区域具有透射带，在波长750nm～1000nm的区域具有抑制带。进而，近红外线截止滤波器10的透射带的光的以0°入射的光(0°入射时)的平均透射率与以40°入射的光(40°入射时)的平均透射率的差(0°入射光的平均透射率－40°入射光的平均透射率)优选为3％以下。通过上述平均透射率的差为3％以下，能够减小透射高入射角的光时与透射0°入射的光时的光学特性的不同，例如，能够利用固体摄像元件得到期望的颜色表现的摄像图像。应予说明，透射带是指以0°入射的光的平均透射率为85％以上的波长区域。

另外，近红外线截止滤波器10优选透射带的光的0°入射时的透射率的最小值与40°入射时的透射率的最小值的差(0°入射时的最小透射率－40°入射时的最小透射率)为5％以下。由此，能够显著抑制以高入射角入射光时的斜入射波纹的产生。

以入射角度θ°入射的光的平均透射率和最小透射率例如可以使用光谱光度计测定近红外线截止滤波器10的光谱透射率而算出。具体而言，平均透射率可以以规定的波长范围的透射率的测定值的算术平均的形式算出。另外，最小透射率可以以规定的波长范围的透射率的最小值的形式测定。

根据以上说明的实施方式的近红外线截止滤波器，能够以较少的光学多层膜的层数抑制基于高入射角的光的斜入射波纹。

实施例

接着，参照实施例具体地进行说明。应予说明，以下所述的各物质的折射率是指波长500nm处的折射率。

(实施例1)

本实施例的近红外线截止滤波器具备透明基板(近红外线吸收玻璃，板厚0.3mm，商品名：NF－50、AGC Techno Glass公司制)和设置于透明基板的一个面的光学多层膜。该光学多层膜是从上述透明基板表面侧依次层叠了[ML]＾^k1的结构的光学多层膜和[H₁L]＾^m1的结构的光学多层膜而得的结构。另外，在透明基板的另一个面具备由[H₂L]＾^m2构成的光学多层膜(防反射膜)。应予说明，从上述透明基板表面侧起第1层、第2层、第57层～第60层是不属于[ML]＾^k1的结构的膜和[H₁L]＾^m1的结构的膜中任一者的调整层。

各光学多层膜所形成的抑制带的中心波长为各层的抑制带的中心波长的平均值。

各光学多层膜所形成的抑制带的宽度是透射率为30％的最大波长与最小波长的差。

[ML]＾^k1是中折射率膜M为氧化锆(ZrO₂，折射率：2.058)，低折射率膜L为氧化硅(SiO₂，折射率：1.483)，k1为18，合计为36层的重复层叠结构。[ML]＾^k1的抑制带的中心波长为1038.6nm，抑制带的宽度为100nm～300nm的范围内。

[H₁L]＾^m1是高折射率膜H₁由氧化钽(Ta₂O₅，折射率：2.211)构成，低折射率膜L由氧化硅(SiO₂，折射率：1.483)构成，m1为9，合计为18层的重复层叠结构。[H₁L]＾^m1的抑制带的中心波长为815.7nm，抑制带的宽度为100nm～300nm的范围内。

设置于另一个面的光学多层膜([H₂L]＾^m2)是高折射率膜H₂由氧化钛(TiO₂，折射率：2.467)构成，低折射率膜L由氧化硅(SiO₂，折射率：1.483)构成，m2为3，合计为6层的重复层叠结构。

将设置于上述的近红外线截止滤波器的透明基板的一个面的光学多层膜([ML]＾^k1和[H₁L]＾^m1)的构成示于表1。另外，将设置于近红外线截止滤波器的透明基板的另一个面的光学多层膜([H₂L]＾^m2)的构成示于表2。表1和表2中，膜层数是从透明基板侧起的层的序数，膜厚表示物理膜厚。另外，使用λ＝4×nd×cosθ(λ：中心波长、n：折射率、d：物理膜厚、θ：光的入射角度)的式子算出各层的中心波长。

对于该近红外线截止滤波器，使用光学薄膜模拟软件(TFCalc，Software Spectra公司制)验证从光学多层膜([ML]＾^k1和[H₁L]＾^m1)侧入射的光的入射角0°和40°的光学特性。将结果示于图3。

[表1]

[表2]

应予说明，根据图3，可算出本实施例的近红外线截止滤波器对于以0°入射的光，在430～600nm的波长范围具有平均透射率为85％以上的透射带以及在透射带的近红外侧在750～1000nm的波长范围具有平均透射率为5％以下的区域的抑制带。

(实施例2)

本实施例的近红外线截止滤波器具备与实施例1中使用的透明基板同样的透明基板和设置于透明基板的一个面的光学多层膜。光学多层膜是从上述透明基板表面侧依次层叠[ML]＾^k2的结构的膜和[H₂L]＾^m3的结构的膜而得的结构。应予说明，从上述透明基板表面侧起第1层、第2层、第57层、第58层是不属于[ML]＾^k2的结构的膜和[H₂L]＾^m3的结构的膜中任一者的调整层。将设置于上述的近红外线截止滤波器的透明基板的一个面的光学多层膜的构成示于表3。另外，在透明基板的另一个面具备与实施例1中使用的光学多层膜同样的光学多层膜(由[H₂L]＾^m2构成的防反射膜)。对于该近红外线截止滤波器，通过利用光学薄膜模拟软件(TFCalc，Software Spectra公司)的验证来测定从光学多层膜([ML]＾^k2和[H₂L]＾^m3)侧入射的光的入射角0°、40°的光学特性。将结果分别示于图4。

[ML]＾^k2是中折射率膜M为氧化锆(ZrO₂，折射率：2.058)，低折射率膜L为氧化硅(SiO₂，折射率：1.483)，k2为19，合计为38层的重复层叠结构。[ML]＾^k2的抑制带的中心波长为1064.3nm，抑制带的宽度为100nm～300nm的范围内。

[H₂L]＾^m3是高折射率膜H₂由氧化钛(TiO₂，折射率：2.467)构成，低折射率膜L由氧化硅(SiO₂，折射率：1.483)构成，m3为8，合计为16层的重复层叠结构。[H₂L]＾^m3的抑制带的中心波长为800.1nm，抑制带的宽度为100nm～300nm的范围内。

[表3]

应予说明，根据图4，可算出本实施例的近红外线截止滤波器对于以0°入射的光，在430～600nm的波长范围具有平均透射率为85％以上的透射带以及在透射带的近红外侧在750～1000nm的波长范围具有平均透射率为5％以下的区域的抑制带。

(实施例3)

本实施例的近红外线截止滤波器具备与实施例1中使用的透明基板同样的透明基板、透明基板的一个面的[H₂L]＾^m4的结构的光学多层膜以及其上的紫外线截止滤波器。应予说明，从上述透明基板的一个面的基板表面侧起第1层～第6层是不属于[H₂L]＾^m4的结构的膜的调整层。另外，在另一个面具备[ML]＾^k3的结构的光学多层膜。应予说明，从上述透明基板的另一个面的基板表面侧起第1层～第6层、第43层～第46层是不属于[ML]＾^k3的结构的膜的调整层。将设置于上述的近红外线截止滤波器的透明基板的一个面的光学多层膜([H₂L]＾^m4)的构成示于表4，将设置于另一个面的光学多层膜([ML]＾^k3)的构成示于表5。对于该近红外线截止滤波器，通过利用光学薄膜模拟软件(TFCalc，Software Spectra公司制)的验证来测定从光学多层膜([H₂L]＾^m4)侧入射的光的入射角0°、40°的光学特性。将结果分别示于图5。

[H₂L]＾^m4是高折射率膜H由氧化钛(TiO₂，折射率：2.467)构成，低折射率膜L由氧化硅(SiO₂，折射率：1.483)构成，m4为8，合计为16层的重复层叠结构。[H₂L]＾^m4的抑制带的中心波长为795.3nm，抑制带的宽度为255nm。应予说明，紫外线截止滤波器的抑制带的中心波长为330.6nm。

[ML]＾^k3是中折射率膜M为氧化锆(ZrO₂，折射率：2.058)，低折射率膜L为氧化硅(SiO₂，折射率：1.483)，k3为18，合计为36层的重复层叠结构。[ML]＾^k3的抑制带的中心波长为1039.7nm，抑制带的宽度为100nm～300nm的范围内。

[表4]

[表5]

应予说明，根据图5，可算出本实施例的近红外线截止滤波器对于以0°入射的光，在430～600nm的波长范围具有平均透射率为85％以上的透射带以及在透射带的近红外侧在750～1000nm的波长范围具有平均透射率为5％以下的区域的抑制带。

(比较例)

比较例的近红外线截止滤波器具备与实施例1中使用的透明基板同样的透明基板、透明基板的一个面的[H₂L]＾^x的结构的光学多层膜、另一个面的[H₂L]＾^Z的结构的光学多层膜(防反射膜)。两面的光学多层膜分别是构成膜的高折射率膜H₂和低折射率膜L的材料相同且膜总数不同。将设置于上述的近红外线截止滤波器的透明基板的一个面的光学多层膜的构成示于表6，将设置于另一个面的光学多层膜的构成示于表7。对于该近红外线截止滤波器，通过利用光学薄膜模拟软件(TFCalc，Software Spectra公司制)的验证来测定从光学多层膜([H₂L]＾^x)侧入射的光的入射角0°和40°的光学特性。将结果分别示于图6。

[H₂L]＾^x是高折射率膜H₂由氧化钛(TiO₂，折射率：2.467)构成，低折射率膜L由氧化硅(SiO₂，折射率：1.483)构成，x为19，合计为38层的重复层叠结构。

[H₂L]＾^Z是z为3，合计为6层的重复层叠结构。

[表6]

[表7]

将实施例1～3和比较例的近红外线截止滤波器的光学特性示于表8。作为光学特性，是波长430nm～600nm处的光的0°入射时的平均透射率与40°入射时的平均透射率的差(0°入射时的平均透射率－40°入射时的平均透射率)、波长430nm～600nm处的光的0°入射时的最小透射率与40°入射时的最小透射率的差(0°入射时的最小透射率－40°入射时的最小透射率)。

[表8]

如表8所示，可知本实施例的近红外线截止滤波器与比较例的近红外线截止滤波器相比，在可见光透射带中，0°入射光与40°入射光的平均透射率的差极小，能够使用较少层数的光学多层膜来抑制高入射角的光所致的斜入射波纹。

虽然参照详细或特定的实施方式说明了本发明，但在不超出本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员知晓能够施加各种变更或修正。

本申请基于2017年12月28日申请的日本专利申请2017-253468、以及2018年12月21日申请的日本专利申请2018-239886，其内容以参照形式引入于此。

Claims (8)

1.一种近红外线截止滤波器，其特征在于，是具备透明基板、设置在所述透明基板的至少一个主面上的第1光学多层膜、和设置在所述透明基板的至少一个主面上的第2光学多层膜的近红外线截止滤波器，

所述第1光学多层膜是将波长500nm处的折射率为1.8～2.21的中折射率膜与波长500nm处的折射率为1.45～1.49的低折射率膜交替层叠而成的，以5～35的数量具有所述中折射率膜与所述低折射率膜的组合单元，所述第1光学多层膜的以0°入射的光的透射受限制的波长范围的中心波长为890nm～1200nm，该波长范围的宽度为100nm～300nm，

所述第2光学多层膜是将波长500nm处的折射率为超过2.21且为2.8以下的高折射率膜与所述低折射率膜交替层叠而成的，以3～30的数量具有所述高折射率膜与所述低折射率膜的组合单元，所述第2光学多层膜的以0°入射的光的透射受限制的波长范围的中心波长为700nm以上且小于890nm，该波长范围的宽度为100nm～300nm，

所述近红外线截止滤波器对于以0°入射的光，在波长430nm～600nm的范围具有透射光的透射带，在波长750nm～1000nm的范围具有限制光的透射的抑制带。

2.根据权利要求1所述的近红外线截止滤波器，其中，所述低折射率膜由选自氧化硅、氟化镁、氟化钙和氟化钇中的1种以上的化合物或者包含这些化合物中的1种以上的混合物构成，所述中折射率膜由选自氧化锆、氧化钽、氧化钇、镧钛酸盐、硫化锌、氧化钛和氧化铝中的1种以上的化合物或者包含这些化合物中的1种以上的混合物构成。

3.根据权利要求1所述的近红外线截止滤波器，其中，所述高折射率膜由选自氧化钽、氧化钛和氧化铌中的1种以上的化合物或者包含这些化合物中的1种以上的混合物构成。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的近红外线截止滤波器，其中，使所述第1光学多层膜和第2光学多层膜中的至少1种具有多个。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的近红外线截止滤波器，其中，所述透明基板由选自玻璃、玻璃陶瓷、水晶、树脂和蓝宝石中的1种以上的材料构成。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的近红外线截止滤波器，其中，所述透明基板具有吸收近红外区域的波长的光的性质。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的近红外线截止滤波器，其中，

所述透射带的以0°入射的光的平均透射率与以40°入射的光的平均透射率的差，即以0°入射的光的平均透射率－以40°入射的光的平均透射率为3％以下。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的近红外线截止滤波器，其中，所述第1光学多层膜与第2光学多层膜的合计层数为90层以下。

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