(57)【要約】【課題】  不要成分波長と必要成分波長とが相反関係にある、透過帯と阻止帯の波長が相反する２種類以上の撮影環境下で高画質化を実現できる、耐久性に優れる光学フィルタを提供する。【解決手段】  可視波長から、前記可視波長と波長が連続している特定波長領域に亘り光透過性を有する基板の一方の面上に、可視波長の光を遮断し前記特定波長領域の光の反射を阻止する特定波長透過膜と、可視波長の光の反射を阻止し前記特定波長領域の光を遮断する特定波長遮蔽膜とが、重なる領域を有さないように配置されていることを特徴とする光学フィルタ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視波長から、前記可視波長と波長が連続している特定波長領域に亘り光透過性を有する基板の一方の面上に、可視波長の光を遮断し前記特定波長領域の光の反射を阻止する特定波長透過膜と、
可視波長の光の反射を阻止し前記特定波長領域の光を遮断する特定波長遮蔽膜とが、重なる領域を有さないように配置されていることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記特定波長領域が近赤外波長領域、または近紫外波長領域であることを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記基板のもう一方の面上に、
可視波長から前記所定波長領域の光の反射を阻止する可視所定波長反射防止膜を備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
前記特定波長透過膜と対峙する前記基板のもう一方の面上に特定波長反射防止膜が配置され、
前記特定波長遮蔽膜と対峙する前記基板のもう一方の面上に可視反射防止膜が配置され、
前記特定波長反射防止膜と前記可視反射防止膜とが、
重なる領域を有さないように配置されていることを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記所定波長遮蔽膜上のみに、
可視波長から特定波長の波長領域において、可視波長を含む波長領域の光の透過を減衰するＮＤ膜が形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
【請求項６】
前記所定波長透過膜が特定領域のみ光を透過させるバンドパスタイプの透過特性を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学フィルタを備えたことを特徴とする、光学センサ、または撮像装置。
【請求項８】
前記特定波長透過膜を含む領域と、前記特定波長遮蔽膜を含む領域の一方を、撮影状況に応じて選択的に光路上に配置するように駆動することを特徴とする、請求項７に記載の光学センサ、または撮像装置。
【請求項９】
前記ＮＤ膜を含む領域と、前記特定波長透過膜を含む領域の一方を、撮影状況に応じて選択的に光路上に配置するように駆動することを特徴とする、請求項５に記載の光学フィルタを搭載した光学センサ、または撮像装置。
【請求項１０】
前記特定波長透過膜を含む領域と、前記特定波長遮蔽膜を含む領域と、前記ＮＤ膜を含む領域の何れか１つの領域を、撮影状況に応じて選択的に光路上に配置するように駆動することを特徴とする、請求項５に記載の光学フィルタを搭載した光学センサ、または撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルカメラやビデオカメラ、監視カメラ、偽造紙幣の識別センサ（以下紙幣識別センサ）など、撮像装置や光学センサ等で使用される光学フィルタに関するものであり、特には可視光と近紫外光、または可視光と近赤外光において、特定波長の光を透過または遮断する光学フィルタに関する。また、このような光学フィルタを搭載した撮像装置、及び光学センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラなどの撮像装置に使用される固体撮像素子は、人間の目の感度特性に対応させるために、分光透過率など光学特性を調節するフィルタと組み合わせて使用されることが多い。具体的には、紫外線カットフィルタ（ＵＶカットフィルタ）や近赤外線カットフィルタ（ＩＲカットフィルタ）、若しくはこれらを一枚のフィルタで実現した、ＵＶＩＲカットフィルタなどがある。
【０００３】
また、紙幣識別センサなどでは、紫外線を紙幣に照射し、紙幣に印刷された蛍光塗料からの蛍光を検知する為、ノイズ成分となる近紫外波長や可視波長の光をカットする目的で、ＵＶカットフィルタやＵＶパスフィルタ（可視光カットフィルタ）などが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５３０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、入射光量が多い昼間の撮影時などには、近赤外波長領域の光を遮断し、可視波長領域の光のみを透過させるＩＲカットフィルタ（赤外光カットフィルタ）を用い、色再現性の低下などを招く近赤外波長領域のノイズ成分を低減することで画質の高精度化を図り、逆に入射光量が少ない夜間撮影時などではＩＲカットフィルタを取り除き、固体撮像素子の感度が高い近赤外波長領域の光を積極的に利用して暗視画像として撮影する方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、昼夜を問わず撮影を行う必要がある、例えば監視カメラなどに用いられる撮像装置においては、昼間などの外光が強い撮影環境での高画質化に加え、夜間など入射光量が極めて少ないシチュエーションにおける撮影画像の更なる高精度化が強く求められている。また、紙幣識別センサなどでは、蛍光塗料にＵＶ光を照射させる際にはノイズ成分となる可視光を極力低減し、蛍光塗料から再放射される可視光を受光する際にはノイズ成分となる紫外光を極力低減することが強く求められている。
【０００７】
これに加え、屋外への設置が想定される監視カメラや、ＵＶ光などの高エネルギーに晒される光学フィルタ、撮像装置、及び光学センサでは、耐環境性の改善も強く望まれている。
【０００８】
以上より、本発明の目的は上述の課題を解消し、不要成分波長と必要成分波長とが相反関係にある、透過帯と阻止帯の波長が相反する２種類以上の撮影環境下で高画質化を実現できる、耐久性に優れる光学フィルタを提供することにある。さらには、このような光学フィルタを用いることで高精度化を実現した撮像装置や光学センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決する為に本発明は、可視波長から、前記可視波長と波長が連続している特定波長領域に亘り光透過性を有する基板の一方の面上に、可視波長の光を遮断し前記特定波長領域の光の反射を阻止する特定波長透過膜と、可視波長の光の反射を阻止し前記特定波長領域の光を遮断する特定波長遮蔽膜とが、重なる領域を有さないように配置されていることを特徴とする光学フィルタである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光学フィルタであれば、特定波長透過膜を設けた領域と対峙する基板裏面側に、特定波長領域における反射を低減する特定波長反射防止膜を設け、特定波長遮蔽膜を設けた領域と対峙する基板裏面側に、可視波長における反射を低減する可視波長反射防止膜を設けることで、特定波長透過膜の透過帯、及び特定波長遮蔽膜が形成する可視波長領域における透過帯の透過率を増加させることができるため、２つの異なる機能性フィルタ両方で高画質化などの高精度化を図ることが可能である。
【００１１】
また、１枚の基板上に２種類の機能膜を配置するフィルタ構成の場合、２種類の機能膜の一部が重なるように形成されると、重なった領域にストレスが集中して膜に歪みが生じ、基板と膜との密着性が低下したり、局所的に空隙が発生することで耐環境性に悪影響を与えたりするなどの問題が生じる可能性がある。しかし、２種類の機能膜を重ならないように意図的に配置した本発明の光学フィルタであれば、密着性や環境性に優れた光学フィルタを提供することができる。
【００１２】
さらに、このような本発明の光学フィルタを、紙幣識別センサや監視カメラ等の光学センサ、または撮影装置に使用することにより、耐久性に優れ、高画質化が図られた光学センサ、及び撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施例１におけるＩＲパスフィルタの分光透過率特性図
【図２】本実施例１におけるＩＲカットフィルタの分光透過率特性図
【図３】本実施例１における光学フィルタの断面図
【図４】本実施例２におけるＩＲパスフィルタの分光透過率特性図
【図５】本実施例２における光学フィルタの断面図
【図６】本実施例３におけるＩＲカットフィルタ、及びＮＤＩＲフィルタの分光透過率特性図
【図７】本実施例３における光学フィルタの断面図
【図８】本実施例５における撮像装置の概略構成図
【図９】本実施例６におけるＵＶパスフィルタの分光透過率特性図
【図１０】本実施例６におけるＵＶカットフィルタの分光透過率特性図
【図１１】本実施例６における光学フィルタの断面図
【図１２】本実施例７における紙幣識別センサの概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施例の光学フィルタは、基板の一方の面上の一部の領域に、所定の可視波長領域における光の透過を遮断し、特定波長領域の光を透過する特定波長透過膜を形成し、少なくても同一基板面上の特定波長透過膜を形成した領域とは重なることの無い、異なる別の領域に、可視波長領域における光を透過し、特定波長領域の光を遮蔽する特定波長遮蔽膜を形成し、基板のもう一方の面上に、可視波長から特定波長領域における光の反射を阻止する可視−特定波長反射防止膜を構成することで、特定波長パスフィルタとしての機能と特定波長カットフィルタとしての機能の２つの機能を１枚のフィルタ内に有した光学フィルタである。１枚の基板上に配置された２種類の機能膜の一部が重なるように形成されると、重なった領域にストレスが集中して膜に歪みが生じ、基板と膜との密着性が低下したり、局所的に空隙が発生することで耐環境性に悪影響を与えたりするなどの問題が生じる可能性がある。従って、本実施例の光学フィルタでは、前述のように、特定波長透過膜と特定波長遮蔽膜は重なる領域を有さないように配置構成される。
【００１５】
このような光学フィルタの基板としては、少なくても特定波長透過膜、及び特定波長遮蔽膜のそれぞれの透過帯において光透過性を有する、つまりは可視波長から特定波長において光透過性を有する基板を用いる。このような可視特定波長透明基板はガラスタイプや樹脂タイプ、さらには有機無機のハイブリッドタイプでも良く、光学フィルタの基板として必要とされる強度や光学特性を有する、基体として機能可能であるものが利用される。
【００１６】
基板上に形成される特定波長透過膜と特定波長遮蔽膜、特定波長反射防止膜、可視波長反射防止膜、可視特定波長反射防止膜の機能膜は、基板上に１層以上の薄膜を積層することにより作製され、これらの薄膜は物理的、若しくは化学的成膜方法で形成しても良いし、スピンコートなどの湿式法で形成しても良い。これらの成膜方法の中で、再現性や膜の耐環境性などの観点からは、スパッタ法や、何らかのアシストを付加した成膜方法など、比較的高エネルギーで膜を形成できるプロセスが好ましい。より具体的にはスパッタ法、ＩＡＤ法、イオンプレーティング法、ＩＢＳ法、クラスター蒸着法などが適用可能であり、膜厚を比較的正確に制御でき、再現性の高い膜を得ることができる成膜方法であればよく、機能膜に求められる特性や生産性等を考慮し、最適な方法を選択すれば良い。
【００１７】
本実施例における特定波長透過膜は、複数層の薄膜で構成されており、その最表層には透過帯である特定波長領域の光の反射を阻止する、１層または複数層の薄膜で構成される特定波長反射防止膜が形成されている。反射防止膜の最表層に配置される膜は透過帯の中心波長、例えば本実施例に記載されているような７００〜１１００ｎｍの透過帯を有する近赤外透過膜ならば透過帯の中心波長である波長８００〜１０００ｎｍの１．０ｑｗ程度の膜厚であることが好ましい。屈折率の波長分散が無い仮定であれば、４００〜５００ｎｍの２．０ｑｗと言い換えることもできる。ここで、ｑｗは膜厚を表す単位であり、１つの波長λを基準として、λ／４を１つの単位としたものであり、例えば  ２．０×λ／４  の膜厚の場合は２．０ｑｗと表現する。
【００１８】
基板上に特定波長透過膜を形成することにより構成された光学フィルタの透過帯においては、理想的には全域で１００％を透過することが望ましいが、実際にはこれを完璧に満足することは大変困難であり、透過帯の全波長域で可能な限り１００％に近い透過率を得られるように調整される。このような透過率を実現する為に、本実施例では特定波長透過膜が形成する透過帯での透過率を最大化すると共に、基板裏面に設けられた特定波長反射防止膜が形成する透過帯での透過率を最大化し、特定波長透過膜と特定波長反射防止膜の２つの透過特性を合成することで、光学フィルタ総体としての透過帯の透過率を最大化している。
【００１９】
ここで、透過帯における透過率は、波長が連続的に変化するにつれ、少なからず波打つように変化しており、これは透過帯のリップル（透過リップル）などと呼ばれ、薄膜の積層数が多く、厚膜化するほど発生し易い。この透過リップルが大きくなると、例えば、カラーバランスが崩れたり、夜間撮影時などでは撮像素子に入射する総合的な光量が低減したりするなど、画質の低下を引き起こすことがある為、リップルは可能な限り小さい方が望ましい。そこで、この透過帯でのリップルを低減する為に、基板と特定波長透過膜との間にリップルを低減する為の透過リップル調整層を挿入しても良い。光学フィルタ総体としての透過リップルは、特定波長透過膜が形成する透過帯での透過リップルと、特定波長反射防止膜または可視特定波長反射防止膜が形成する透過帯での透過リップルとの合成により決定されるが、本発明においては、積層数が多い為に透過リップルが発生し易い特定波長透過膜単体でも透過リップルが少ない平坦な透過特性を有し、さらに特定波長透過膜が形成された基板の裏面側に配置された特定波長反射防止膜単体または可視特定波長反射防止膜単体でも透過リップルが少ない平坦な透過特性を有するように構成されており、これらの平坦な２つの透過帯を合成することで、光学フィルタ総体として透過リップルの少ない平坦な透過特性を形成している。これとは別に、例えば、特定波長透過膜における透過リップルに対し、特定波長反射防止膜または可視特定波長反射防止膜の透過リップルの位相を調整し、両面でリップルを打ち消し合うように構成することでも光学フィルタ総体として透過リップルの少ない平坦な透過特性を得ることが可能ではあるが、特定波長透過膜、及び特定波長反射防止膜または可視特定波長反射防止膜での位相関係に誤差が生じた場合には透過リップルを増大させてしまう虞がある為、高画質化の観点から本実施例では先の構成を選択した。このような透過リップル調整層は特定波長透過膜を形成する複数の薄膜と比較し、膜厚が薄い特徴を有しており、全ての層の中で最も薄い層となる。透過リップル調整層は２層以上であっても良いが、その場合も、全ての透過リップル調整層は特定波長透過膜を形成する層よりも薄くなる。
【００２０】
本実施例における特定波長遮蔽膜は、複数層の薄膜で構成されており、その最表層には透過帯である可視波長領域の光の反射を阻止する、１層または複数層の薄膜で構成された可視反射防止膜が形成されている。この可視反射防止膜の最表層に配置される膜は透過帯の中心波長の１．０ｑｗ程度の膜厚であることが好ましい。
【００２１】
基板上に特定波長遮蔽膜を形成することにより構成された光学フィルタの透過帯においては、透過帯の全波長域で可能な限り１００％に近い透過率を得られるように調整される。このような透過率を実現する為に本実施例では、特定波長遮蔽膜が形成する透過帯での透過率を最大化すると共に、基板裏面に設けられた可視波長反射防止膜、または可視特定波長反射防止膜が形成する透過帯での透過率を最大化し、特定波長遮蔽膜と、可視波長反射防止膜または可視特定波長反射防止膜の、２つの透過特性を合成することで、光学フィルタ総体としての透過帯の透過率を最大化している。
【００２２】
ここで、特定波長透過膜と同様に、特定波長遮蔽膜においても透過リップルは可能な限り小さい方が望ましい。そこで、この透過帯でのリップルを低減する為に、基板と特定波長透過膜との間にリップルを低減する為の透過リップル調整層を挿入しても良い。光学フィルタ総体としての透過リップルは、特定波長遮蔽膜が形成する透過帯での透過リップルと、可視波長反射防止膜または可視特定波長反射防止膜が形成する透過帯での透過リップルとの合成により決定されるが、特定波長透過膜と同様に、特定波長遮蔽膜においても、積層数が多い為に透過リップルが発生し易い特定波長遮蔽膜単体でも透過リップルが少ない平坦な透過特性を有し、さらに特定波長遮蔽膜が形成された基板の裏面側に配置された可視波長反射防止膜単体または可視特定波長反射防止膜単体でも透過リップルが少ない平坦な透過特性を有するように構成されており、これらの平坦な２つの透過帯を合成することで、光学フィルタ総体として透過リップルの少ない平坦な透過特性を形成している。このような透過リップル調整層は特定波長遮蔽膜を形成する複数の薄膜と比較し、膜厚が薄い特徴を有しており、全ての層の中で最も薄い層となる。透過リップル調整層は２層以上であっても良いが、その場合も、全ての透過リップル調整層は特定波長遮蔽膜を形成する層よりも薄くなる。
【００２３】
以上のような本発明の光学フィルタを監視カメラ等の撮影装置や、紙幣識別センサなどの光学センサに使用することにより、高精度化が可能となる撮像装置、または光学センサとすることができる。
【００２４】
さらに、昼間撮影と夜間撮影など、透過帯と阻止帯の使用波長が相反するような撮影環境下で用いる、異なる２種の機能膜を１枚の基板上に形成したことにより、それぞれの機能膜を別フィルタとして個別に形成し、光学フィルタを複数枚設けた場合の装置構成と比較し、フィルタを駆動する為の駆動機構の点数を削減することでき、装置全体としてのコストの低減を図ることが可能である。
以下、本発明の光学フィルタについて実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
多層薄膜により構成された近赤外透過膜と近赤外遮蔽膜を、１枚の可視近赤外波長透明基板上の同一面上の異なる領域に配置し、図１、図２に示した分光透過特性を設計値とする光学フィルタを作製した実施例について、以下に詳しく記載する。
【００２６】
図３に示したような本実施例１の光学フィルタの可視近赤外透明基板１０には、少なくても４００〜１１００ｎｍの波長領域において、基板裏面側での反射成分を除いた入射光の殆どを透過する分光特性を有した厚さ０．４ｍｍのＤ２６３Ｔｅｃｏガラスを使用した。
【００２７】
そして、この可視近赤外透明基板１０の一方の面上にＩＡＤ法により近赤外透過膜１１をＩＡＤ法により形成し、さらに基板の同一面上の近赤外透過膜１１を形成した領域とは異なる領域に近赤外遮蔽膜１２をＩＡＤ法により形成した。次に可視近赤外透明基板１０の表裏を変え、図３のように、近赤外透過膜１１に対峙する基板のもう一方の面上の領域に近赤外反射防止膜１３をＩＡＤ法により形成し、さらに近赤外遮蔽膜１２に対峙する基板のもう一方の面上の領域に可視反射防止膜１４をＩＡＤ法により形成した。
【００２８】
以上のように、図３に示した本実施例１における光学フィルタ１５は、近赤外透過膜１１と近赤外遮蔽膜１２は、基板の同一面上で膜が重なる領域が発生しない配置構成とした。また同様に、可視近赤外波長透明基板１０のもう一方の面に設けた近赤外反射防止膜１３と可視反射防止膜１４は、基板の同一面上で膜が重なる領域を有さない配置構成とした。
【００２９】
可視近赤外透明基板１０上に形成された本実施例１の近赤外透過膜１１は、図１（ｂ）に示すように、可視波長領域の約４００〜６５０ｎｍの波長領域の光の殆どを遮断する透過阻止帯と、可視波長から近赤外波長領域にかけての約７５０〜１１００ｎｍの波長領域の光を小さいリップルに抑えつつ、基板裏面側での反射成分を除いた殆どの光を透過させた透過帯を有している。また、透過阻止帯と透過帯に挟まれた約６５０〜７５０ｎｍの波長領域には、透過阻止帯から透過帯へ透過が連続的に変化する透過−阻止遷移領域を有している。さらには、透過−阻止遷移領域における透過率５０％の波長をＩＲ半値波長と定義し、この値を７００ｎｍとした。また、本実施例１における近赤外透過膜１１は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した３８層膜で構成されており、図３に示すように、この近赤外透過膜１１の可視近赤外透明基板１０直上の第１層には透過リップル低減機能を有する透過リップル調整層１６ａが配置されている。さらに、最表層となる第３８層には、近赤外波長における透過帯での反射防止機能を有する１層で構成された近赤外反射防止構造１７ａが配置されている。透過リップル調整層１６ａは、近赤外透過膜１１を構成する全ての膜厚の中で最も薄い膜厚となっており、また近赤外反射防止構造１７ａは近赤外透過膜１１における透過帯、つまりは反射防止帯となる波長域の中心波長である８００〜１０００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００３０】
可視近赤外透明基板１０上に形成された本実施例１の近赤外遮蔽膜１２は、図２（ｂ）に示すように、可視波長領域の約４００〜６００ｎｍの波長領域の光を小さいリップルに抑えつつ、基板裏面側での反射成分を除いた殆どを透過させた透過帯と、可視波長から近赤外波長領域にかけての約７００〜１１００ｎｍの波長領域の光を遮蔽した透過阻止帯を有している。また、透過帯と透過阻止帯に挟まれた約６００〜７００ｎｍの波長領域には、透過帯から透過阻止帯へ透過が連続的に変化する透過−阻止遷移領域を有している。さらには、透過−阻止遷移領域における透過率５０％の波長をＩＲ半値波長と定義し、この値を６７０ｎｍとした。また、本実施例１における近赤外遮蔽膜１２は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した３８層膜で構成されており、図３に示すように、この近赤外遮蔽膜１２の可視近赤外透明基板１０直上の第１層には透過リップル低減機能を有する透過リップル調整層１６ｂが配置されている。さらに、最表層となる第３８層には、近赤外波長における透過帯での反射防止機能を有する１層で構成された可視反射防止構造１７ｂが配置されている。透過リップル調整層１６ｂは、近赤外遮蔽膜１２を構成する全ての膜厚の中で最も薄い膜厚となっており、また可視反射防止構造１７ｂは反射防止帯となる波長域の中心波長である４００〜６００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００３１】
可視近赤外透明基板１０上に形成された本実施例１の近赤外反射防止膜１３は、図１（ｃ）に示すように、可視波長領域の約４００〜６５０ｎｍの波長領域の透過の一部を低減し、可視波長から近赤外波長領域にかけての約６５０〜１１００ｎｍの波長領域の光における、基板裏面での反射成分を除いた殆どの反射を阻止した、つまりは殆どの光を透過させた透過帯を有した光学特性となっている。このように、近赤外透過膜１１のＩＲ半値波長である７００ｎｍにおいて、基板裏面に対峙するように配置された近赤外反射防止膜１３は透過帯を形成しており、成膜誤差等により光学特性が例えば１０ｎｍ程度短波長側や長波長側へシフトとしたとしても、近赤外反射防止膜１３はＩＲ半値波長において透過帯を維持できる。従って、以上のような構成設計とすることにより、近赤外反射防止膜１３形成時の成膜誤差により近赤外反射防止膜１３の光学特性が変化したとしても、可視近赤外透明基板１０を含んで形成されるＩＲパスフィルタ１８のＩＲ半値波長に与える影響は極めて小さく、近赤外透過膜１１の誤差のみで透過−阻止遷移領域が決まる為、より再現性を高めることができ、光学フィルタ総体としての高精度化を実現することができる。
【００３２】
また、本実施例１における近赤外反射防止膜１３は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した４層膜で構成されており、特に反射防止機能に最も影響を与える最表層となる第４層は、近赤外透過膜１１における透過帯、つまりは反射防止帯となる波長域の中心波長である約８００〜１０００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００３３】
可視近赤外透明基板１０上に形成された本実施例１の可視反射防止膜１４は、図２（ｃ）に示すように、可視波長から近赤外波長領域にかけての約４００〜１１００ｎｍの波長領域の光における、基板裏面側での反射成分を除いた殆どの反射を阻止した、つまりは殆どの光を透過させた透過帯を有した光学特性となっている。このように、近赤外遮蔽膜１２のＩＲ半値波長である６７０ｎｍにおいて、基板裏面に対峙するように配置された可視反射防止膜１４は透過帯を形成しており、成膜誤差等により光学特性が例えば１０ｎｍ程度短波長側や長波長側へシフトとしたとしても、可視反射防止膜１４はＩＲ半値波長において透過帯を維持できる。従って、以上のような構成設計とすることにより、可視反射防止膜１４形成時の成膜誤差により可視反射防止膜１４の光学特性が変化したとしても、可視近赤外透明基板１０を含んで形成されるＩＲカットフィルタ１９のＩＲ半値波長に与える影響は極めて小さく、近赤外遮蔽膜１２の誤差のみで、ＩＲカットフィルタ１９の透過−阻止遷移領域が決まる為、より再現性を高めることができ、光学フィルタ総体としての高精度化を実現することができる。
【００３４】
また、本実施例１における可視反射防止膜１４は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した１２層膜で構成されており、特に反射防止機能に最も影響を与える最表層となる第１２層は、反射防止帯となる波長域の中心波長である６００〜９００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００３５】
さらには、可視近赤外透明基板１０上に構成された近赤外透過膜１１単体が作り出す透過帯の透過特性は、図１（ｂ）で示すように、透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。また同様に、可視近赤外透明基板１０上に構成された近赤外反射防止膜１３単体が作り出す透過帯の透過特性は、図１（ｃ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。これら２つの機能膜が作り出す透過帯におけるそれぞれの透過特性は図１（ｂ）（ｃ）に示すように、厳密には可視近赤外反射防止膜１３の透過率の方が近赤外透過膜１１の透過率よりも僅かながら高い値となっているが、実質的に同一とみなせる特性を有している。そして、これら２つの機能膜が作り出す、透過リップルが少なく平坦で、高透過となっているそれぞれの透過特性を合成することで、図１（ａ）で示すように、ＩＲパスフィルタ１８の透過帯における、透過リップルが少なく平坦で、近赤外透過膜１１、及び可視近赤外反射防止膜１３よりも高透過である特性を作り出している。また、ＩＲパスフィルタ１８の阻止帯においても同様に、２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により透過特性が決定される。従って、近赤外透過膜１１、及び近赤外反射防止膜１３の２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により、ＩＲパスフィルタ１８総体としての透過特性が決定される。
【００３６】
同様に、可視近赤外透明基板１０上に構成された近赤外遮蔽膜１２単体が作り出す透過帯の透過特性は、図２（ｂ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。また同様に、可視近赤外透明基板１０上に構成された可視反射防止膜１４単体が作り出す透過帯の透過特性は、図２（ｃ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。これら２つの機能膜が作り出す透過帯におけるそれぞれの透過特性は図２（ｂ）（ｃ）に示すように、厳密には可視反射防止膜１４の透過率の方が近赤外遮蔽膜１２の透過率よりも僅かながら高い値となっているが、実質的に同一とみなせる特性を有している。そして、これら２つの機能膜が作り出す、透過リップルが少なく平坦で、高透過となっているそれぞれの透過特性を合成することで、図２（ａ）で示すように、ＩＲカットフィルタ１９の透過帯における、透過リップルが少なく平坦で、近赤外遮蔽膜１２、及び近赤外反射防止膜１３よりも高透過である特性を作り出している。また、ＩＲカットフィルタ１９の阻止帯においても同様に、２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により透過特性が決定される。従って、近赤外遮蔽膜１２、及び可視反射防止膜１４の２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により、ＩＲカットフィルタ１９総体としての透過特性が決定される。
【００３７】
また、本実施例のような監視カメラなどに用いられる撮像装置の場合、ノイズ成分に大変敏感であり、これらは画質に大きな影響を与える。従って、本実施例のフィルタのように、ＩＲパスフィルタ１８の阻止帯では透過を平均で１％以下、より好ましくは平均で０．１％以下に抑えつつ、透過帯では平均で８０％以上、より好ましくは平均で９０％以上の透過特性を有することが望ましい。同様に、ＩＲカットフィルタ１９も阻止帯では透過を平均で１％以下、より好ましくは平均で０．１％以下に抑えつつ、透過帯では平均で８０％以上、より好ましく平均で９０％以上の透過特性を有することが望ましい。
【００３８】
本実施例１における近赤外透過膜１１、近赤外遮蔽膜１２、及び近赤外反射防止膜１３、可視反射防止膜１４において、蒸着膜として構成された高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２の他に、高屈折率材料としてはＮｂ２Ｏ５やＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５などが使用でき、低屈折率材用としてはＭｇＦ２などが使用可能である。また、設計上や成膜上の理由から中間屈折率材料であるＡｌ２Ｏ３などを一部の層で使用することも可能であり、これらの材料に限らず、ＮｉやＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｕなどの金属化合物でも良く、その時々で最適な材料の組合せを選択すれば良い。
【００３９】
以上のように作製された、ＩＲパスフィルタ１８の分光透過特性は図１（ａ）で示した設計値と、ＩＲカットフィルタ１９の分光透過特性は図２（ａ）で示した設計値と略同じ特性を得ることができた。これにより、入射光量が多い昼間撮影時などにおいてはＩＲカットフィルタ１９の領域を用いることでノイズ成分となる近赤外波長域の透過を遮断することでカラー画像の高画質化を図ることができ、さらに入射光量が少ない夜間撮影時などにおいてはＩＲパスフィルタ１８の領域を用いることでノイズ成分となる可視波長域の透過を遮断することで、暗視画像の高画質化を図ることができる光学フィルタを得ることができる。
【００４０】
また、可視近赤外透過基板１０の基板の同一面上に形成された、近赤外透過膜１１と近赤外遮蔽膜１２が重なる領域を持たないように配置されたことで、基板との密着性や、耐環境性に優れた光学フィルタを得ることができた。同様に基板のもう一方の面上に形成された近赤外反射防止膜１３と可視反射防止膜１４が重なる領域を持たないように配置されたことで、これらの膜と基板との密着性や、耐環境性に優れた光学フィルタを得ることができた。
【００４１】
以上より、ＩＲパスフィルタ１８とＩＲカットフィルタ１９の２つの機能を合わせ持つ、密着性や耐環境性に優れた高画質化を図ることが可能な光学フィルタ１５を得ることができる。
【００４２】
（実施例２）
多層薄膜により構成された近赤外透過膜と近赤外遮蔽膜を１枚の可視近赤外波長透明基板上の同一面上の異なる領域に配置し、さらに基板のもう一方の面に近赤外反射防止膜を配置した、図４、図２に示した分光透過特性を設計値とする光学フィルタを作製した実施例について、以下に詳しく記載する。
【００４３】
図５に示したような本実施例２の光学フィルタの可視近赤外透明基板２０には、少なくても４００〜１１００ｎｍの波長領域において、基板裏面側での反射成分を除いた入射光の殆どを透過する分光特性を有した厚さ０．４ｍｍのＢ２７０ｉガラスを使用した。
【００４４】
そして、この可視近赤外透明基板２０の一方の面上にＩＡＤ法により可視近赤外反射防止膜２３を形成した後、可視近赤外透明基板２０の表裏を変え、可視近赤外透明基板２０のもう一方の面上の所定の領域に近赤外透過膜２１をＩＡＤ法により形成し、さらに基板の同一面上の近赤外透過膜２１を形成した領域とは異なる領域に近赤外遮蔽膜２２をＩＡＤ法により形成した。先に近赤外反射防止膜２３を形成したのは、近赤外透過膜２１や近赤外遮蔽膜２２よりも膜厚が薄く、膜応力が低い為、基板の反りに起因した成膜時の基板位置により成膜誤差の影響を小さくする理由からである。以上のように、本実施例２における光学フィルタ２４は、図５に示すような、可視近赤外透明基板２０の片面側に近赤外透過膜２１と近赤外遮蔽膜２２を、可視近赤外透明基板２０のもう一方の面上に可視近赤外反射防止膜２３を配置する構成とし、近赤外透過膜２１と近赤外遮蔽膜２２は、基板の同一面上で膜が重なる領域を有さない配置構成とした。
【００４５】
可視近赤外透明基板２０上に形成された本実施例２の近赤外透過膜２１は、図４（ｂ）に示すように、可視波長領域の約４００〜６５０ｎｍの波長領域の光の殆どを遮断する透過阻止帯と、可視波長から近赤外波長領域にかけての約７５０〜１１００ｎｍの波長領域の光を小さいリップルに抑えつつ、基板裏面側での反射成分を除いた殆どの光を透過させた透過帯を有している。また、透過阻止帯と透過帯に挟まれた約６５０〜７５０ｎｍの波長領域には、透過阻止帯から透過帯へ透過が連続的に変化する透過−阻止遷移領域を有している。さらには、透過−阻止遷移領域における透過率５０％の波長をＩＲ半値波長と定義し、この値を７００ｎｍとした。また、本実施例２における近赤外透過膜２１は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した３８層膜で構成されており、図５に示すように、この近赤外透過膜２１の可視近赤外透明基板２０直上の第１層には透過リップル低減機能を有する透過リップル調整層２５ａが配置されている。さらに、最表層となる第３８層には、近赤外波長における透過帯での反射防止機能を有する１層で構成された近赤外反射防止構造２６ａが配置されている。透過リップル調整層２５ａは、近赤外透過膜２１を構成する全ての膜厚の中で最も薄い膜厚となっており、また近赤外反射防止構造２６ａは反射防止帯となる波長域の中心波長である８００〜１０００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００４６】
可視近赤外透明基板２０上に形成された本実施例２の近赤外遮蔽膜２２は、図２（ｂ）に示すように、可視波長領域の約４００〜６００ｎｍの波長領域の光を小さいリップルに抑えつつ、基板裏面側での反射成分を除いた殆どを透過させた透過帯と、可視波長から近赤外波長領域にかけての約７００〜１１００ｎｍの波長領域の光を遮蔽した透過阻止帯を有している。また、透過帯と透過阻止帯に挟まれた約６００〜７００ｎｍの波長領域には、透過帯から透過阻止帯へ透過が連続的に変化する透過−阻止遷移領域を有している。さらには、透過−阻止遷移領域における透過率５０％の波長をＩＲ半値波長と定義し、この値を６７０ｎｍとした。また、本実施例２における近赤外遮蔽膜２２は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した３８層膜で構成されており、図５に示すように、この近赤外遮蔽膜２２の可視近赤外透明基板２０直上の第１層には透過リップル低減機能を有する透過リップル調整層２５ｂが配置されている。さらに、最表層となる第３８層には、近赤外波長における透過帯での反射防止機能を有する１層で構成された可視反射防止構造２６ｂが配置されている。透過リップル調整層２５ｂは、近赤外遮蔽膜２２を構成する全ての膜厚の中で最も薄い膜厚となっており、また可視反射防止構造２６ｂは反射防止帯となる波長域の中心波長である４５０〜６００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００４７】
可視近赤外透明基板２０上に形成された本実施例２の可視近赤外反射防止膜２３は、図４（ｃ）または図２（ｃ）に示すように、可視波長から近赤外波長領域にかけての約４００〜１１００ｎｍの波長領域の光における、基板裏面側での反射成分を除いた殆どの反射を阻止した、つまりは殆どの光を透過させた透過帯を有した光学特性となっている。このように、近赤外透過膜２１のＩＲ半値波長である７００ｎｍ、及び近赤外遮蔽膜２２のＩＲ半値波長である６７０ｎｍにおいて、可視近赤外反射防止膜２３は透過帯を形成しており、成膜誤差等により光学特性が例えば１０ｎｍ程度短波長側や長波長側へシフトとしたとしても、近赤外反射防止膜２３はそれぞれのＩＲ半値波長において透過帯を維持できる。従って、以上のような構成設計とすることにより、可視近赤外反射防止膜２３形成時の成膜誤差により可視近赤外反射防止膜２３の光学特性が変化したとしても、可視近赤外透明基板２０を含んで形成されるＩＲパスフィルタ２７またはＩＲカットフィルタ２８の各ＩＲ半値波長に与える影響は極めて小さく、近赤外透過膜２１または近赤外遮蔽膜２２の誤差のみで、ＩＲパスフィルタ２７またはＩＲカットフィルタ２８の透過−阻止遷移領域が決まる為、より再現性を高めることができ、光学フィルタ総体としての高精度化を実現することができる。
【００４８】
また、本実施例２における可視近赤外反射防止膜２３は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した１２層膜で構成されており、特に反射防止機能に最も影響を与える最表層となる第１２層は反射防止帯となる波長域の中心波長である６００〜９００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００４９】
さらには、可視近赤外透明基板２０上に構成された近赤外透過膜２１単体が作り出す透過帯の透過特性は、図４（ｂ）で示すように、透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。また同様に、可視近赤外透明基板２０上に構成された可視近赤外反射防止膜２３単体が作り出す透過帯の透過特性は、図４（ｃ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。これら２つの機能膜が作り出す透過帯におけるそれぞれの透過特性は図４（ｂ）（ｃ）に示すように、厳密には可視近赤外反射防止膜２３の透過率の方が近赤外透過膜２１の透過率よりも僅かながら高い値となっているが、実質的に同一とみなせる特性を有している。そして、これら２つの機能膜が作り出す、透過リップルが少なく平坦で、高透過となっているそれぞれの透過特性を合成することで、図４（ａ）で示すように、ＩＲパスフィルタ２７の透過帯における、透過リップルが少なく平坦で、近赤外透過膜２１、及び近赤外反射防止膜２３よりも高透過である特性を作り出している。また、ＩＲパスフィルタ２７の阻止帯においても同様に、２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により透過特性が決定される。従って、近赤外透過膜２１、及び可視近赤外反射防止膜２３の２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により、ＩＲパスフィルタ２７総体としての透過特性が決定される。
【００５０】
同様に、可視近赤外透明基板２０上に構成された近赤外遮蔽膜２２単体が作り出す透過帯の透過特性は、図２（ｂ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。また同様に、可視近赤外透明基板２０上に構成された可視近赤外反射防止膜２３単体が作り出す透過帯の透過特性は、図２（ｃ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。これら２つの機能膜が作り出す透過帯におけるそれぞれの透過特性は図２（ｂ）（ｃ）に示すように、厳密には可視近赤外反射防止膜２３の透過率の方が近赤外遮蔽膜２２の透過率よりも僅かながら高い値となっているが、実質的に同一とみなせる特性を有している。そして、これら２つの機能膜が作り出す、透過リップルが少なく平坦で、高透過となっているそれぞれの透過特性を合成することで、図２（ａ）で示すように、ＩＲカットフィルタ２８の透過帯における、透過リップルが少なく平坦で、近赤外遮蔽膜２２、及び可視近赤外反射防止膜２３よりも高透過である特性を作り出している。また、ＩＲカットフィルタ２８の阻止帯においても同様に、２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により透過特性が決定される。従って、近赤外遮蔽膜２２、及び可視近赤外反射防止膜２３の２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により、ＩＲカットフィルタ２８総体としての透過特性が決定される。
【００５１】
本実施例のようにＩＲパスフィルタ２７の阻止帯では透過を平均で１％以下、より好ましくは平均で０．１％以下に抑えつつ、透過帯では平均で８０％以上、より好ましくは平均で９０％以上の透過特性を有することが望ましい。同様に、ＩＲカットフィルタ２８も本実施例のフィルタのように阻止帯では透過を平均で１％以下、より好ましくは平均で０．１％以下に抑えつつ、透過帯では平均で８０％以上、より好ましく平均で９０％以上の透過特性を有することが望ましい。
【００５２】
本実施例２における近赤外透過膜２１、近赤外遮蔽膜２２、及び可視近赤外反射防止膜２３において、蒸着膜として構成された高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２の他に、高屈折率材料としてはＮｂ２Ｏ５やＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５などが使用でき、低屈折率材用としてはＭｇＦ２などが使用可能である。また、設計上や成膜上の理由から中間屈折率材料であるＡｌ２Ｏ３などを一部の層で使用することも可能であり、これらの材料に限らず、ＮｉやＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｕなどの金属化合物でも良く、その時々で最適な材料の組合せを選択すれば良い。
【００５３】
以上のように作製された、ＩＲパスフィルタ２７の分光透過特性は図４（ａ）で示した設計値と、ＩＲカットフィルタ２８の分光透過特性は図２（ａ）で示した設計値と略同じ特性を得ることができた。これにより、入射光量が多い昼間撮影時などにおいてはＩＲカットフィルタ２８の領域を用いることでノイズ成分となる近赤外波長域の透過を遮断することでカラー画像の高画質化を図ることができ、さらに入射光量が少ない夜間撮影時などにおいてはＩＲパスフィルタ２７の領域を用いることでノイズ成分となる可視波長域の透過を遮断することで、暗視画像の高画質化を図ることができる光学フィルタを得ることができる。
【００５４】
また、近赤外透過膜２１と近赤外遮蔽膜２２の両方の透過帯において、反射防止効果を発現する可視近赤外反射防止膜２３を構成することで、近赤外透過膜２１と近赤外遮蔽膜２２のそれぞれの機能膜に最適化された２種類の異なる反射防止膜を構成する必要がなくなる為、製造工程を簡易化することができフィルタの低コスト化を図ることができる。
【００５５】
さらには、可視近赤外透過基板２０の基板の同一面上に形成された、近赤外透過膜２１と近赤外遮蔽膜２２が重なる領域を持たないように配置されたことで、基板との密着性や、耐環境性に優れた光学フィルタを得ることができる。
【００５６】
以上より、ＩＲパスフィルタ２７とＩＲカットフィルタ２８の２つの機能を合わせ持つ、密着性や耐環境性に優れた、高画質化を図ることが可能な光学フィルタ２４を得ることができる。
【００５７】
（実施例３）
多層薄膜により構成された近赤外透過膜と近赤外遮蔽膜、及び近赤外反射防止膜に加え、可視波長を含む波長領域の光の透過を減衰するＮＤ膜を、１枚の可視近赤外波長透過基板の両面に分割配置し、図４、図６に示した分光透過特性を設計値とする光学フィルタを作製した実施例について、以下に詳しく記載する。
【００５８】
本実施例３の光学フィルタの可視近赤外透明基板３０には、少なくても４００〜１１００ｎｍの波長領域において、基板裏面側での反射成分を除いた入射光の殆どを透過する分光特性を有した厚さ０．４ｍｍのＢ２７０ｉガラスを使用した。
【００５９】
そして、この可視近赤外透明基板３０の一方の面上にＩＡＤ法により近赤外反射防止膜３３を形成した後、可視近赤外透明基板３０の表裏を変え、可視近赤外透明基板３０のもう一方の面上の所定の領域に近赤外透過膜３１をＩＡＤ法により形成し、さらに基板の同一面上の近赤外遮蔽膜３１を形成した領域とは異なる領域に近赤外遮蔽膜３２をＩＡＤ法により形成した。これに加えて、近赤外遮蔽膜３２上にＮＤ膜３９を通常のＥＢ蒸着法により形成した。この際、ＮＤ膜３９膜に局所的な歪みが生じないように、ＮＤ膜３９と、可視近赤外透明基板３０や近赤外透過膜３１とが重ならないように、ＮＤ膜３９の全ての領域が近赤外遮蔽膜３２上のみに配置されるように形成した。以上のように、本実施例３における光学フィルタ３４は、図７に示すような、可視近赤外透明基板３０の片面側に近赤外透過膜３１と近赤外遮蔽膜３２を、可視近赤外透明基板３０のもう一方の面に可視近赤外波長反射防止膜３３を配置し、さらに近赤外遮蔽膜３２上の一部領域にＮＤ膜３９を配置する構成とし、近赤外透過膜３１と近赤外遮蔽膜３２は、基板の同一面上で膜が重なる領域が発生しない配置構成とした。
【００６０】
可視近赤外透明基板３０上に形成された本実施例３の近赤外透過膜３１は、図４（ｂ）に示すように、可視波長領域の約４００〜６５０ｎｍの波長領域の光の殆どを遮断する透過阻止帯と、可視波長から近赤外波長領域にかけての約７５０〜１１００ｎｍの波長領域の光を小さいリップルに抑えつつ、基板裏面側での反射成分を除いた殆どの光を透過させた透過帯を有している。また、透過阻止帯と透過帯に挟まれた約６５０〜７５０ｎｍの波長領域には、透過阻止帯から透過帯へ透過が連続的に変化する透過−阻止遷移領域を有している。さらには、透過−阻止遷移領域における透過率５０％の波長をＩＲ半値波長と定義し、この値を７００ｎｍとした。また、本実施例３における近赤外透過膜３１は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した３８層膜で構成されており、図７に示すように、この近赤外透過膜３１の可視近赤外透明基板３０直上の第１層には透過リップル低減機能を有する透過リップル調整層３５ａが配置されている。さらに、最表層となる第３８層には、近赤外波長における透過帯での反射防止機能を有する１層で構成された近赤外反射防止膜３６ａが配置されている。透過リップル調整層３５ａは、近赤外透過膜３１を構成する全ての膜厚の中で最も薄い膜厚となっており、また近赤外反射防止膜３６ａは反射防止帯となる波長域の中心波長である８００〜１０００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００６１】
可視近赤外透明基板３０上に形成された本実施例３の近赤外遮蔽膜３２は、図６（ｂ）に示すように、可視波長領域の約４００〜６００ｎｍの波長領域の光を小さいリップルに抑えつつ、基板裏面側での反射成分を除いた殆どを透過させた透過帯と、可視波長から近赤外波長領域にかけての約７００〜１１００ｎｍの波長領域の光を遮蔽した透過阻止帯を有している。また、透過阻止帯と透過帯に挟まれた約６００〜７００ｎｍの波長領域には、透過帯から透過阻止帯へ透過が連続的に変化する透過−阻止遷移領域を有している。さらには、透過−阻止遷移領域における透過率５０％の波長をＩＲ半値波長と定義し、この値を６７０ｎｍとした。また、本実施例３における近赤外透過膜３１は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した３８層膜で構成されており、図７に示すように、この近赤外遮蔽膜３２の可視近赤外透明基板３０直上の第１層には透過リップル低減機能を有する透過リップル調整層３５ｂが配置されている。さらに、最表層となる第３８層には、近赤外波長における透過帯での反射防止機能を有する１層で構成された可視反射防止膜３６ｂが配置されている。透過リップル調整層３５ｂは、近赤外遮蔽膜３２を構成する全ての膜厚の中で最も薄い膜厚となっており、また可視反射防止膜３６ｂは反射防止帯となる波長域の中心波長である４５０〜６００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００６２】
次に、近赤外遮蔽膜３２上に、近赤外遮蔽膜３２との干渉条件を調整する為の干渉条件調整層としてＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜をこの順に１層ずつ積層した後、誘電体層であるＡｌ２Ｏ３と光吸収層であるＴｉＯｘ（ｘは約１．０〜２．０）を交互に積層した８層を加え、さらに最表層には反射防止膜となる１層のＭｇＦ２膜を配置した全１１層で構成されたＮＤ膜３９を、特にアシストを付加しない通常のＥＢ蒸着法により、図７に示すような配置構成となるように形成した。このように、膜に歪みが生じることでＮＤ膜と隣接する物質との密着性が低下したり、ＮＤ膜３９に局所的に空隙が発生したりすることが無い様に、ＮＤ膜３９は近赤外遮蔽膜３２上のみに配置する構成とした。またＮＤ膜３９のＮＤ濃度は約１．０となるように調整された。
【００６３】
ＮＤ膜３９の最表層に配置された反射防止膜はＭｇＦ２に限らずＳｉＯ２膜でも良いし、ＩＡＤ法により作製された１層のＳｉＯ２膜などであっても良い。さらには、例えば複数のＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜などで形成された多層膜構成であっても良い。ＮＤ膜３９を構成する薄膜材料としては、本実施例３で形成された材料に限らず、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの誘電体層やこれらの酸価を変えたもの、ＮｉやＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｕなどの金属単体、またはこれらの合金や金属化合物や、これらを混合させた層など、様々な材料を適宜選択することが可能である。
【００６４】
このように形成された本実施例３におけるＮＤ膜３９は近赤外遮蔽膜３２が形成するＩＲ半値波長の６７０ｎｍを含む、４００〜１１００ｎｍ、特に４００〜７００ｎｍの可視波長領域全域の透過を減衰し、略均一な透過特性を有する光学特性となっている。従って、成膜誤差により長波長側、または短波長側に例えば１０ｎｍ程度ＮＤ膜３９の分光透過特性がシフトしたとしても、先のＩＲ半値波長に与える影響は極めて小さく、基板の特性を合わせ形成されるＮＤＩＲフィルタとしてのＮＤＩＲ半値波長にも殆ど影響を与えない。このように、ＮＤ膜３９の光学特性を調整することで、ＮＤＩＲフィルタ４０総体として光学特性における高い再現性を得ることが可能となっている。
【００６５】
可視近赤外透明基板３０上に形成された本実施例３の可視近赤外反射防止膜３３は、図６（ｃ）または図４（ｃ）に示すように、可視波長から近赤外波長領域にかけての約４００〜１１００ｎｍの波長領域の光における、基板裏面側での反射成分を除いた殆どの反射を阻止した、つまりは殆どの光を透過させた透過帯を有した光学特性となっている。このように、近赤外透過膜３１のＩＲ半値波長である７００ｎｍ、及び近赤外遮蔽膜３２のＩＲ半値波長である６７０ｎｍにおいて、可視近赤外反射防止膜３２は透過帯を形成することにより再現性を高めることができ、光学フィルタ総体としての高精度化を実現することができる。
【００６６】
また、本実施例３における可視近赤外反射防止膜３２は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した１２層膜で構成されており、特に反射防止機能に最も影響を与える最表層となる第１２層は反射防止帯となる波長域の中心波長である６００〜９００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００６７】
さらには、可視近赤外透明基板３０上に構成された近赤外透過膜３１単体が作り出す透過帯の透過特性は、図４（ｂ）で示すように、透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。また同様に、可視近赤外透明基板３０上に構成された可視近赤外反射防止膜３３単体が作り出す透過帯の透過特性は、図４（ｃ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。これら２つの機能膜が作り出す透過帯におけるそれぞれの透過特性は図４（ｂ）（ｃ）に示すように、実質的に同一とみなせる特性を有している。そして、これら２つの機能膜が作り出す、透過リップルが少なく平坦で、高透過となっているそれぞれの透過特性を合成することで、図４（ａ）で示すように、ＩＲパスフィルタ３７の透過帯において、透過リップルが少なく平坦で、近赤外透過膜３１、及び可視近赤外反射防止膜３３よりも高透過である特性を作り出している。また、ＩＲパスフィルタ３７の阻止帯においても同様に、２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により透過特性が決定される。従って、近赤外透過膜３１、及び可視近赤外反射防止膜３３の２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により、ＩＲパスフィルタ３７総体としての透過特性が決定される。
【００６８】
同様に、可視近赤外透明基板３０上に構成された近赤外遮蔽膜３２単体が作り出す透過帯の透過特性は、図６（ｂ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。また同様に、可視近赤外透明基板３０上に構成された可視近赤外反射防止膜３３単体が作り出す透過帯の透過特性は、図６（ｃ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。さらには、近赤外遮蔽膜３２上に構成されたＮＤ膜３９単体が作り出す透過特性は図６（ｅ）で示すように、可視波長から近赤外波長に掛けて透過リップが少ない平坦で実施的に一定である透過特性を有している。これら近赤外遮蔽膜と可視近赤外反射防止膜が作り出す透過帯におけるそれぞれの透過特性は図６（ｂ）（ｃ）に示すように、厳密には可視近赤外反射防止膜３３の透過率の方が近赤外遮蔽膜３２の透過率よりも僅かながら高い値となっているが、実質的に同一とみなせる特性を有している。そして、これら２つの機能膜が作り出す、透過リップルが少なく平坦で、高透過となっているそれぞれの透過特性を合成することで、図６（ａ）で示すように、ＩＲカットフィルタ３８の透過帯において、透過リップルが少なく平坦で、近赤外遮蔽膜３２、及び可視近赤外反射防止膜３３よりも高透過である特性を作り出している。また、ＩＲカットフィルタ３８の阻止帯においても同様に、２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により透過特性が決定される。従って、近赤外遮蔽膜３２、及び可視近赤外反射防止膜３３の２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により、ＩＲカットフィルタ３８総体としての透過特性が決定される。さらに、近赤外遮蔽膜３２と可視近赤外反射防止膜３３に加え、ＮＤ膜３９が作り出す透過帯におけるそれぞれの透過特性は図６（ｂ）（ｃ）（ｆ）に示すように、透過リップルが少なく平坦なそれぞれの透過特性を合成することで、図６（ｅ）で示すように、ＮＤＩＲフィルタ４０の透過帯において、透過リップルが少なく平坦な透過特性を作り出している。
【００６９】
本実施例のようにＩＲパスフィルタ３７の阻止帯では透過を平均で１％以下、より好ましくは平均で０．１％以下に抑えつつ、透過帯では平均で８０％以上、より好ましくは平均で９０％以上の透過特性を有することが望ましい。同様に、ＩＲカットフィルタ３８も本実施例のフィルタのように阻止帯では透過を平均で１％以下、より好ましくは平均で０．１％以下に抑えつつ、透過帯では平均で８０％以上、より好ましく平均で９０％以上の透過特性を有することが望ましい。さらに同様に、ＮＤＩＲフィルタ４０も本実施例のフィルタのように阻止帯では透過を平均で１％以下、より好ましくは平均で０．１％以下に抑えた特性を有することが望ましい。
【００７０】
ここで、本実施例１で作製された図３で示す近赤外遮蔽膜１２上の一部領域に、本実施例３におけるＮＤ膜と同様の膜を形成することでも、本実施例３と同様のＮＤＩＲフィルタを得ることが可能である。
【００７１】
以上のように作製された、ＩＲパスフィルタ３７の分光透過特性は図４（ａ）で示した設計値と、ＩＲカットフィルタ３８の分光透過特性は図６（ａ）で示した設計値と、ＮＤＩＲカットフィルタ４０の分光透過特性は図６（ｅ）で示した設計値と略同じ特性を得ることができた。
【００７２】
これにより、入射光量が多い昼間撮影時などにおいては、図７におけるＩＲカットフィルタ３８の領域を用い、さらには特に入射光量が多い撮影環境時には図７におけるＮＤＩＲフィルタ４０の領域を用いることで、ノイズ成分となる近赤外波長域の透過を遮断することでカラー画像の高画質化を図ることができる。これに加え、入射光量が少ない夜間撮影時などにおいてはＩＲパスフィルタ３７の領域を用いることでノイズ成分となる可視波長域の透過を遮断することで、暗視画像の高画質化を図ることができる光学フィルタを得ることができる。
【００７３】
また、近赤外透過膜３１と近赤外遮蔽膜３２の両方の透過帯において、反射防止効果を発現する可視近赤外反射防止膜３３を構成することで、近赤外透過膜３１と近赤外遮蔽膜３２のそれぞれの機能膜に最適化された２種類の異なる反射防止膜を構成する必要がなくなる為、製造工程を簡易化することができフィルタの低コスト化を図ることができる。
【００７４】
さらには、可視近赤外透過基板３０の基板の同一面上に形成された、近赤外透過膜３１と近赤外遮蔽膜３２が重なる領域を持たないように配置されたことで、基板との密着性や、耐環境性に優れた光学フィルタを得ることができる。また、ＮＤ膜３９と、可視近赤外透明基板３０や近赤外透過膜３１とが重ならないように、ＮＤ膜３９の全ての領域が近赤外遮蔽膜３２上のみに配置され、局所的な歪みが生じないように構成したことで、耐環境性に優れた光学フィルタを得ることができる。
【００７５】
以上より、ＩＲパスフィルタ３７とＩＲカットフィルタ３８、ＮＤＩＲフィルタ４０の３つの機能を合わせ持つ、密着性や耐環境性に優れた、高画質化を図ることが可能な光学フィルタ３４を得ることができる。
【００７６】
（実施例４）
本実施例１〜３で作製されたような、ＩＲパスフィルタとＩＲカットフィルタの２つの機能を有する光学フィルタの他の構成例について説明する。
【００７７】
本実施例１〜３で説明した、図１、図４で示したような、撮像素子の感度特性や光学系での配置位置などの様々な要素から決定される、調整が必要な近赤外波長領域全域の光を透過させる、エッジフィルタタイプの光学特性とは異なるＩＲパスフィルタとすることも可能である。
【００７８】
つまりは、調整が必要な近赤外波長領域の特定波長領域のみの光を透過させる、バンドパスタイプのＩＲパスフィルタとすることでも、本実施例１〜３で作製した光学フィルタと同様の効果を持つフィルタを形成することが可能である。例えば、図１（ｂ）における近赤外透過膜の透過帯の透過特性を、８００〜９００ｎｍの波長領域のみを１００％に近い値で透過させ、９５０〜１１００ｎｍの波長領域の透過を遮断し、その他の波長領域は図１（ｂ）と同様な特性とする。そして、近赤外反射防止膜の光学特性を図１（ｃ）と同様とする。以上より、これら２つの機能膜が作り出す、透過リップルが少なく平坦で、高透過となっているそれぞれの透過特性を合成することで作製される、透過帯において透過リップルが少なく平坦で、非常に高い透過特性を有するＩＲパスフィルタを、近赤外波長領域における８００〜９００ｎｍの特定領域のみ光を透過させるバンドパスタイプとして形成することができる。このようなバンドパスタイプの透過特性は、近赤外透過膜を構成している薄膜の膜厚や積層数、薄膜材料などを適宜で調整することで得ることができる。同様に８００〜１０００ｎｍや７５０〜８５０ｎｍなど、意図する様々な波長領域のみを透過させるバンドパスタイプのＩＲパスフィルタを形成することが可能である。
【００７９】
他の例として、本実施例１〜３では近赤外透過膜や近赤外遮蔽膜、近赤外反射防止膜、可視反射防止膜、ＮＤ膜の最表層に配置された反射防止構造を１層の薄膜構成としたが、複数層で構成することも可能である。このような構成を取ることにより、前述の各機能膜がそれぞれで必要としている波長領域における、光の反射をより低減することなどが可能となる場合がある。
【００８０】
さらに別の構成例として、近赤外遮蔽膜のＩＲカット機能に加え、紫外波長域の光遮蔽機能を付加することで、ＩＲカットフィルタをＵＶＩＲカットフィルタとすることも可能である。
【００８１】
以上のような、バンドパスタイプのＩＲパスフィルタや、各機能膜の最表層に形成された複数層で構成された反射防止膜、ＵＶＩＲカットフィルタなどを、組み合わせて、ＩＲパスフィルタとＩＲカットフィルタの２つの機能を有する光学フィルタを構成することも可能である。
【００８２】
（実施例５）
本実施例１〜４で作製した光学フィルタを備えるビデオカメラ等の撮像装置に適用した実施例について図８を用いて説明する。
【００８３】
図８（ａ）は、ビデオカメラなどの撮像装置で、絞り羽根５９などで構成された撮像光学系５７を透過した光線を、光学フィルタ挿入位置５０に配置された光学フィルタにより固体撮像素子５８の特性に合わせて調整し、適正な画像を得るような構成となっている。
【００８４】
例えば、図８の構成において、本実施例１〜４で作製されたＩＲパスフィルタとＩＲカットフィルタの２つの機能を有する光学フィルタを撮像装置内の所定の位置に配置しておき、光学フィルタ挿入位置５０にＩＲパスフィルタまたはＩＲカットフィルタの機能を発現する位置となるように光学フィルタを移動させることで、撮影状況に応じて適切なフィルタを選択し、撮影を行うことが可能である。例えば図８の構成において光学フィルタＡ５４を用いて、撮像光学系５７を透過して撮像素子５７に結像した光量等を判断して、光学フィルタ挿入位置５０にＩＲパスフィルタ５１、またはＩＲカットフィルタ５２のどちらか一方のフィルタ領域を配置させる。入射した光量が通常の撮影に十分な量であるときは、ＩＲカットフィルタ５２を光学フィルタ挿入位置５０に配置させることでカラー画像を形成し、逆に光量が不十分であるときはＩＲパスフィルタ５１を光学フィルタ挿入位置５０に配置させることで暗視画像を形成する。
【００８５】
これにより作製された撮像装置は、入射光量が多い昼間の撮影時にはＩＲカットフィルタにより近赤外波長のノイズ成分を除去し、入射光量が少ない夜間の撮影時にはＩＲパスフィルタにより可視波長のノイズ成分を除去することが可能となり、撮影画像の高画質化が図られる。
【００８６】
また、光学フィルタＡ５４に変え、ＩＲパスフィルタ５１と、可視波長領域の光量を減衰させるＮＤフィルタの機能とＩＲカットフィルタの機能とを合成した光学特性を有するＮＤＩＲフィルタ５３の機能を有する光学フィルタＢ５５を用いることも可能である。このようなＮＤＩＲフィルタ５３は、例えば図７（ｅ）で示すように、可視波長領域の光を減衰し、近赤外波長領域の光を遮蔽する透過特性を有している。このような構成とすることで、入射した光量が通常の撮影に十分な量であるときは、ＮＤＩＲフィルタ５３を光学フィルタ挿入位置５０に配置させカラー画像を形成し、逆に光量が不十分であるときはＩＲパスフィルタ５１を光学フィルタ挿入位置５０に配置させ暗視画像を形成する。
【００８７】
さらには、ＩＲパスフィルタ５１とＩＲカットフィルタ５２の機能に加え、ＮＤＩＲフィルタ５３の３種類の機能を有する光学フィルタＣ５６を用いることも可能である。ＩＲカットフィルタ５１とＩＲパスフィルタ５２に加え、可視波長領域の光量を減衰させるＮＤＩＲフィルタ５３の３種の機能を有したフィルタを用いることで、入射光量が特に多いスチエーションではＮＤＩＲフィルタ５３を光学フィルタ挿入位置５０に配置させ、入射光量が通常の撮影に十分な量であるときは、ＩＲカットフィルタ５２を光学フィルタ挿入位置５０に配置させカラー画像を形成し、逆に光量が不十分であるときはＩＲパスフィルタ５１を光学フィルタ挿入位置５０に配置させ暗視画像を形成する。このような構成とすることで、様々な撮影スチエーションにおいて高画質化を図ることが可能な撮像装置を実現することができる。
【００８８】
また、本実施例の光学装置に限らず、他の光学装置であっても、実施例１〜４で作製されたようなＩＲパスフィルタとＩＲカットフィルタの機能を１枚の基板上に有する光学フィルタを用いることで、様々な撮影スチエーションにおいて高画質化を図ることが可能な、耐環境性に優れた撮像装置を実現することができる。
【００８９】
以上のように、本実施例５の構成であれば、昼間撮影または夜間撮影の異なる撮影環境下で用いる、ＩＲカットフィルタ５１とＩＲパスフィルタ５２を１枚の基板上に形成したことにより、それぞれを別フィルタとして個別に形成し、光学フィルタを複数枚設けた場合の装置構成と比較し、フィルタを駆動する為の駆動機構の点数を削減することでき、装置全体としてのコストの低減を図ることができる。
【００９０】
（実施例６）ＵＶＰＦ
多層薄膜により構成された近紫外透過膜と近紫外遮蔽膜、及び可視近紫外反射防止膜とを、１枚の可視近紫外波長透明基板の両面に分割配置し、図９、図１０に示した分光透過特性を設計値とする光学フィルタを作製した実施例について、以下に詳しく記載する。
【００９１】
図１１に示したような本実施例６の光学フィルタの可視近紫外透明基板６０には、少なくても３５０〜６００ｎｍの波長領域において、基板裏面側での反射成分を除いた入射光の殆どを透過する分光特性を有した厚さ０．４ｍｍのＤ２６３Ｔｅｃｏガラスを使用した。
【００９２】
そして、この可視近紫外透明基板６０の一方の面上にＩＡＤ法により可視近紫外反射防止膜６３を形成した後、可視近紫外透明基板６０の表裏を変え、可視近紫外透明基板６０のもう一方の面上の所定の領域に近紫外透過膜６１をＩＡＤ法により形成し、さらに基板の同一面上の近紫外透過膜６１を形成した領域とは重なることの無い、異なる領域に近紫外遮蔽膜６２をＩＡＤ法により形成した。以上のように、本実施例６における光学フィルタ６４は、図１１に示すような、可視近紫外透明基板６０の片面側に近紫外透過膜６１と近紫外遮蔽膜６２を、これと対峙する可視近紫外透明基板６０のもう一方の面上に可視近紫外反射防止膜６３を配置する構成とした。
【００９３】
可視近紫外透明基板６０上に形成された本実施例６の近紫外透過膜６１は、図９（ｂ）に示すように、可視波長領域の約４００〜５００ｎｍの波長領域の光の殆どを遮断する透過阻止帯と、可視波長から近紫外波長領域にかけての約３５０〜３７７ｎｍの波長領域の光を小さいリップルに抑えつつ、基板裏面側での反射成分を除いた殆どの光を透過させた透過帯を有している。また、透過阻止帯と透過帯に挟まれた約３８０〜３９５ｎｍの波長領域には、透過阻止帯から透過帯へ透過が連続的に変化する透過−阻止遷移領域を有している。さらには、透過−阻止遷移領域における透過率５０％の波長をＵＶ半値波長と定義し、この値を３８２ｎｍとした。また、本実施例６における近紫外透過膜６１は高屈折率材料であるＬａ２Ｔｉ２Ｏ７と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した３８層膜で構成されており、図１１に示すように、この近紫外透過膜６１の可視近紫外透明基板６０直上の第１層には透過リップル低減機能を有する透過リップル調整層６５ａが配置されている。さらに、最表層となる第３８層には、近紫外波長における透過帯での反射防止機能を有する１層で構成された近紫外反射防止構造６６ａが配置されている。透過リップル調整層６５ａは、近紫外透過膜６１を構成する全ての膜厚の中で最も薄い膜厚となっており、また近紫外反射防止構造６６ａは反射防止帯となる波長域の中心波長である約３３０〜３８０ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００９４】
可視近紫外透明基板６０上に形成された本実施例６の近紫外遮蔽膜６２は、図１０（ｂ）に示すように、可視波長領域の約４３０〜６００ｎｍの波長領域の光を小さいリップルに抑えつつ、基板裏面側での反射成分を除いた殆どを透過させた透過帯と、可視波長から近紫外波長領域にかけての約３５０〜４００ｎｍの波長領域の光を遮蔽した透過阻止帯を有している。また、透過帯と透過阻止帯に挟まれた約４００〜４３０ｎｍの波長領域には、透過帯から透過阻止帯へ透過が連続的に変化する透過−阻止遷移領域を有している。さらには、透過−阻止遷移領域における透過率５０％の波長をＵＶ半値波長と定義し、この値を４１５ｎｍとした。また、本実施例６における近紫外遮蔽膜６２は高屈折率材料であるＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した３８層膜で構成されており、図１１に示すように、この近紫外遮蔽膜６２の可視近紫外透明基板６０直上の第１層には透過リップル低減機能を有する透過リップル調整層６５ｂが配置されている。さらに、最表層となる第３８層には、近紫外波長における透過帯での反射防止機能を有する１層で構成された可視反射防止構造６６ｂが配置されている。透過リップル調整層６５ｂは、近紫外遮蔽膜６２を構成する全ての膜厚の中で最も薄い膜厚となっており、また可視反射防止構造６６ｂは反射防止帯となる波長域の中心波長である４００〜６００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００９５】
可視近紫外透明基板６０上に形成された本実施例６の可視近紫外反射防止膜６３は、図９（ｃ）または図１０（ｃ）に示すように、可視波長から近紫外波長領域にかけての約３５０〜６００ｎｍの波長領域の光における、基板裏面側での反射成分を除いた殆どの反射を阻止した、つまりは殆どの光を透過させた透過帯を有した光学特性となっている。このように、近紫外透過膜６１のＵＶ半値波長である３８２ｎｍ、及び近紫外遮蔽膜６２のＵＶ半値波長である４１５ｎｍにおいて、可視近紫外反射防止膜６３は透過帯を形成しており、成膜誤差等により光学特性が例えば１０ｎｍ程度短波長側や長波長側へシフトとしたとしても、可視近紫外反射防止膜６３はそれぞれのＵＶ半値波長において透過帯を維持できる。従って、以上のような構成設計とすることにより、可視近紫外反射防止膜６３形成時の成膜誤差により可視近紫外反射防止膜６３の光学特性が変化したとしても、可視近紫外透明基板６０を含んで形成されるＵＶパスフィルタ６７またはＵＶカットフィルタ６８の各ＵＶ半値波長に与える影響は極めて小さく、近紫外透過膜６１または近紫外遮蔽膜６２の誤差のみで、ＵＶパスフィルタ６７またはＵＶカットフィルタ６８の透過−阻止遷移領域が決まる為、より再現性を高めることができ、光学フィルタ６４総体としての高精度化を実現することができる。
【００９６】
また、本実施例６における可視近紫外反射防止膜６３は高屈折率材料であるＬａ２Ｔｉ２Ｏ７と低屈折率材料であるＳｉＯ２を交互に積層した４層膜で構成されており、特に反射防止機能に最も影響を与える最表層となる第４層は反射防止帯となる波長域の中心波長である３５０〜６００ｎｍの約１．０ｑｗ程度の膜厚を有している。
【００９７】
さらには、可視近紫外透明基板６０上に構成された近紫外透過膜６１単体が作り出す透過帯の透過特性は、図９（ｂ）で示すように、透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。また同様に、可視近紫外透明基板６０上に構成された可視近紫外反射防止膜６３単体が作り出す透過帯の透過特性は、図９（ｃ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。これら２つの機能膜が作り出す透過帯におけるそれぞれの透過特性は図９（ｂ）（ｃ）に示すように、厳密には可視近紫外反射防止膜６３の透過率の方が近紫外透過膜６１の透過率よりも僅かながら高い値となっているが、実質的に同一とみなせる特性を有している。そして、これら２つの機能膜が作り出す、透過リップルが少なく平坦で、高透過となっているそれぞれの透過特性を合成することで、図９（ａ）で示すように、ＵＶパスフィルタ６７の透過帯において、透過リップルが少なく平坦で、近紫外透過膜６１、及び可視近紫外反射防止膜６３よりも高透過である特性を作り出している。また、ＵＶパスフィルタ６７の阻止帯においても同様に、２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により透過特性が決定される。従って、近紫外透過膜６１、及び可視近紫外反射防止膜５３の２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により、ＵＶパスフィルタ６７総体としての透過特性が決定される。
【００９８】
同様に、可視近紫外透明基板６０上に構成された近紫外遮蔽膜６２単体が作り出す透過帯の透過特性は、図１０（ｂ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。また同様に、可視近紫外透明基板６０上に構成された可視近紫外反射防止膜６３単体が作り出す透過帯の透過特性は、図１０（ｃ）で示すように透過リップルが少ない平坦で、実質的に一定である透過特性を有しており、基板の裏面側の反射成分を除いた殆どの光を透過する特性となっている。これら２つの機能膜が作り出す透過帯におけるそれぞれの透過特性は図１０（ｂ）（ｃ）に示すように、厳密には可視近紫外反射防止膜６３の透過率の方が近紫外遮蔽膜６２の透過率よりも僅かながら高い値となっているが、実質的に同一とみなせる特性を有している。そして、これら２つの機能膜が作り出す、透過リップルが少なく平坦で、高透過となっているそれぞれの透過特性を合成することで、図１０（ａ）で示すように、ＵＶカットフィルタ６８の透過帯において、透過リップルが少なく平坦で、近紫外遮蔽膜６２、及び可視近紫外反射防止膜６３よりも高透過である特性を作り出している。また、ＵＶカットフィルタ６８の阻止帯においても同様に、２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により透過特性が決定される。従って、近紫外遮蔽膜６２、及び可視近紫外反射防止膜６３の２つの機能膜が作り出す透過特性の合成により、ＵＶカットフィルタ６８総体としての透過特性が決定される。
【００９９】
また、本実施例のような紙幣識別センサなどに用いられる光学センサの場合、ノイズ成分に大変敏感であり、これらはセンシング精度に大きな影響を与える。従って、ＵＶパスフィルタ６７の阻止帯では透過を平均で１％以下、より好ましくは本実施例のフィルタのように平均で０．１％以下に抑えつつ、透過帯では平均で８０％以上、より好ましくは平均で９０％以上の透過特性を有することが望ましい。同様に、ＵＶカットフィルタ５８も阻止帯では透過を平均で１％以下、より好ましくは平均で０．１％以下に抑えつつ、透過帯では平均で８０％以上、より好ましく平均で９０％以上の透過特性を有することが望ましい。
【０１００】
本実施例６における近紫外透過膜６１、近紫外遮蔽膜６２、及び可視近紫外反射防止膜６３において、蒸着膜として構成された高屈折率材料であるＬａ２Ｔｉ２Ｏ７やＴｉＯ２と低屈折率材料であるＳｉＯ２の他に、高屈折率材料としてはＮｂ２Ｏ５やＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５などが使用でき、低屈折率材用としてはＭｇＦ２などが使用可能である。また、設計上や成膜上の理由から中間屈折率材料であるＡｌ２Ｏ３などを一部の層で使用することも可能であり、これらの材料に限らず、ＮｉやＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｕなどの金属化合物でも良く、その時々で最適な材料の組合せを選択すれば良い。
【０１０１】
また、本実施例６ではエッジタイプのＵＶパスフィルタ６７とＵＶカットフィルタ６８を作製したが、同様の作成方法により、積層膜の種類や膜厚、層数などを調整することで、バンドパスタイプのＵＶパスフィルタ６７やＵＶカットフィルタ６８を作製することも可能である。
【０１０２】
以上のように作製された、ＵＶパスフィルタ６７の分光透過特性は図９（ａ）で示した設計値と、ＵＶカットフィルタ６８の分光透過特性は図１０（ａ）で示した設計値と略同じ特性を得ることができた。これにより、紙幣識別センサなどでは、ＵＶパスフィルタ６７の領域を用いることでＵＶ光の出射時にノイズ成分となる可視波長域の透過を遮断し、さらに蛍光を受光する際にノイズ成分となる近紫外波長の透過を遮断することで、センシング精度の向上を図ることができる光学フィルタを得ることができる。
【０１０３】
また、近紫外透過膜６１と近紫外遮蔽膜６２の両方の透過帯において、反射防止効果を発現する可視近紫外反射防止膜６３を構成することで、近紫外透過膜６１と近紫外遮蔽膜６２のそれぞれの機能膜に最適化された２種類の異なる反射防止膜を構成する必要がなくなる為、製造工程を簡易化することができ、光学フィルタの低コスト化を図ることができる。
【０１０４】
また、可視近紫外透過基板６０の基板の同一面上に形成された、近紫外透過膜６１と近紫外遮蔽膜６２が重なる領域を持たないように配置されたことで、基板との密着性や、耐環境性に優れた光学フィルタを得ることができた。
【０１０５】
以上より、ノイズ成分となる波長領域の透過を遮断し、必要とされる波長領域の光を今まで以上に効率良く活用することで高画質化を可能とする、ＵＶパスフィルタ６７とＵＶカットフィルタ６８の２つの機能を合わせ持つ、密着性や耐環境性に優れた、光学フィルタ６４を得ることができる。
【０１０６】
（実施例７）紙幣識別センサ
本実施例６で作製した光学フィルタを備える紙幣識別センサ用の光学センサに適用した実施例について図１２を用いて説明する。
【０１０７】
図１２は紙幣の偽造を防止する為の紙幣識別センサの概略構成図であり、７０は投光部、７１は受光部、７２はＵＶパスフィルタ、７３はＵＶカットフィルタ、７４は紙幣などの被測定物、７５はＵＶパスフィルタ７２とＵＶカットフィルタ７３が一体的に構成された光学フィルタである。
【０１０８】
ＬＥＤライトにより構成された投光部７０から照射されたＵＶ光が光学フィルタ７５の一部であるＵＶパスフィルタ７２を通過することで可視光のノイズ成分がカットされる。その後、被測定物７４に印刷された蛍光塗料に入射した光は、蛍光現象により可視波長に波長変換されて再出射し、蛍光成分のみを受光させる為にノイズ成分となるＵＶ光をカットする為のＵＶカットフィルタ７３を介して、受光部７１に到達する。
【０１０９】
紙幣識別センサなどの光学センサは、測定光出射時、及び受光時のノイズ成分に大変敏感であり、これらはセンシング精度に大きな影響を与える。従って、ＵＶパスフィルタ７２の阻止帯では透過を１％以下、望ましくは０．１％以下に抑えつつ、透過帯では８０％以上、望ましくは９０％以上の透過特性を必要とする。同様に、ＵＶカットフィルタ７３も阻止帯では透過を１％以下、望ましくは０．１％以下に抑えつつ、透過帯では８０％以上、望ましくは９０％以上の透過特性が必要とされる。
【０１１０】
以上より、光学フィルタ７５として、本実施例６で作製された光学フィルタを用いることで、密着性や耐環境性に優れた、高精度化が図られた光学センサを得ることができる。また、本実施例の構成に限らず、他の装置や光学センサに本実施例６の光学フィルタを用いることでも、密着性や耐環境性に優れ、高精度化を図ることができる光学センサや光学装置を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０，２０，３０．可視近赤外透明基板
１１，２１，３１．近赤外透過膜
１２，２２，３２．近赤外遮蔽膜
１３．近赤外反射防止膜
１４，２３，３３．可視近赤反射防止膜
１５，２４，３４．光学フィルタ
１６ａ，１６ｂ，２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ．透過リップル調整層
１７ａ，２６ａ，３６ａ．近赤外反射防止構造
１７ｂ，２６ｂ，３６ｂ．可視反射防止構造
１８，２７，３７．ＩＲパスフィルタ
１９，２８，３８．ＩＲカットフィルタ
３９．ＮＤ膜
４０．ＮＤＩＲフィルタ
５０．光学フィルタ挿入位置
５１．ＩＲパスフィルタ
５２．ＩＲカットフィルタ
５３．ＮＤＩＲフィルタ
５４．光学フィルタＡ
５５．光学フィルタＢ
５６．光学フィルタＣ
５７．撮像光学系
５８．固体撮像素子
５９．絞り羽根
６０．可視近紫外透明基板
６１．近紫外透過膜
６２．近紫外遮蔽膜
６３．可視近紫外反射防止膜
６４．光学フィルタ
６５ａ，６５ｂ．透過リップル調整層
６６ａ，６６ａ．近紫外反射防止構造
６６ｂ，６６ｂ．可視反射防止構造
６７．ＵＶパスフィルタ
６８．ＵＶカットフィルタ
７０．投光部
７１．受光部
７２．ＵＶパスフィルタ
７３．ＵＶカットフィルタ
７４．被測定物
７５．光学フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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