(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂基板の両面に高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜を交互に積層された多層膜が各々形成され、波長域が420nm以上740nm以下の可視光を９０％以上透過させ、波長域が770nm以上1800nm以下の近赤外線をカットする眼鏡レンズ用近赤外線フィルタであって、
前記透明樹脂基板の一方の面に形成された第一多層膜では短波長域770nm以上1400nm以下の近赤外線を遮光し、他方の面に形成された第二多層膜では前記短波長域以外の長波長域1400nm以上1800nm以下の近赤外線を遮光し、前記第一多層膜を形成する誘電体膜の積層数は、前記第二多層膜を形成する誘電体膜の積層数より多くなるように前記透明樹脂基板の両面に成膜されて当該透明樹脂基板両面で波長域が770nm以上1800nm以下の太陽光の積算照射量に対する近赤外線の平均透過率が１５％以下となるようにカットすることを特徴とする近赤外線カットフィルタ。
【請求項２】
前記透明樹脂基板に色素を添加することにより、無添加の前記透明樹脂基板に比べて前記第一多層膜及び第二多層膜の誘電体膜の積層数を全体として減少させて成膜した請求項１記載の近赤外線カットフィルタ。
【請求項３】
前記透明樹脂基板に替えて、波長域が420nm以上740nm以下の可視光の透過を９０％より低く抑制する着色された光透過性樹脂基板を用いた請求項１又は請求項２記載の近赤外線カットフィルタ。
【請求項４】
透明樹脂基板の両面に高屈折率薄膜と低屈折率薄膜を交互に積層された多層膜を真空蒸着法により成膜する上述した近赤外線カットフィルタの製造方法であって、
真空容器内で治具に保持された前記透明樹脂基板を回転させる工程と、
真空状態でかつ前記透明樹脂基板のガラス転移点温度より低い所定成膜温度で、前記透明樹脂基板の一方の面に高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを交互に成膜して複数積層する第一蒸着工程と、
前記治具に保持する前記透明樹脂基板を反転させて、真空状態でかつ前記透明樹脂基板のガラス転移点温度より低い所定成膜温度で当該透明樹脂基板の他方の面に高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを交互に成膜して複数積層する第二蒸着工程と、を含み、
前記透明樹脂基板の一方の面に形成された第一多層膜では主として短波長域770nm以上1400nm以下の近赤外線光を遮光し、前記透明樹脂基板の他方の面に形成された第二多層膜では主として長波長域1400nm以上1800nm以下の近赤外線光を遮光することで、前記透明樹脂基板両面で波長域が770nm以上1800nm以下の太陽光の積算照射量に対する近赤外線の平均透過率が１５％以下となるようにカットする近赤外線カットフィルタを製造することを特徴とする近赤外線カットフィルタの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３記載の近赤外線カットフィルタ又は請求項４に記載の製造方法を用いて製造した近赤外線カットフィルタをレンズ部に備えたことを特徴とする眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光（自然光）のうち、可視光（波長域420nm〜740nm）は透過させ、近赤外線（波長域770nm〜1800nm）をカットする近赤外線カットフィルタ及びの製造方法並びにそれを備えた眼鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光（自然光）に含まれる紫外線が人体に及ぼす悪影響として日焼けやシミ、ソバカス等は広く認知され、数々の研究論文の発表や特許出願もあり、かつ、紫外線をカットする眼鏡やクリーム等の紫外線関連製品は数多く商品化されている。
【０００３】
一方、自然光に含まれている近赤外線が人体に及ぼす悪影響に関しては、近年まで、あまり研究が行われず、人体に及ぼす影響のメカニズムも解明されてこなかったため、近赤外線を防止するための製品の開発も進められてこなかった。
そのような中、特許文献１は、近年、近赤外線が生体組織に及ぼす影響に関する研究成果を特許出願したものであり、近赤外線の生体組織への侵入を防止することの意義が記載されている。
【０００４】
上述した近赤外線の生体組織への侵入防止とは全く目的が異なるものの、CCDイメージセンサーの画像補正の目的で、近赤外線をカットする近赤外線カットフィルタに関する特許出願は数多くあり、多くが製品化されている。
動画撮影に用いられるビデオムービーカメラや静止画撮影に用いられる電子スチルカメラなどのカラーCCDイメージセンサーを含む撮像装置では、カラーCCDイメージセンサーの前面に画像補正のため赤外線カットフィルタが配置されている。これは、700nmより長い波長の光を感じない人間の目の感度と異なり、カラーCCDイメージセンサーの感度が赤外線の波長域内の近赤外線領域である1100nm付近まであるため、黒色を撮影した場合にはその黒色が赤色を帯びるといったように人が見る世界と異なって画像化されてしまうのを防止するためである。
【０００５】
上述した赤外線若しくは近赤外線カットフィルタの構成は、樹脂若しくはガラスなどの透明樹脂基板上に高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜を交互に形成した多層膜により形成されている。先行技術例としては、例えば透明樹脂基板の片面に多層膜を形成するもの（特許文献２参照）や基板の両面に多層膜を形成するもの（特許文献３参照）などが提案されている。これらの赤外線若しくは近赤外線カットフィルタは、カラーCCDイメージセンサーの画像補正のため、カットする赤外線の上限波長域が全て1000nm〜1100nmまでとなっている。
【０００６】
また、近赤外線の眼球への侵入を防ぐ目的としては、透明樹脂基板の片面に多層膜を形成して、750nm〜1800nmの波長域の近赤外線をカットする光学フィルタ及びそれを備えた眼鏡も提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２００９／０１７１０４号公報
【特許文献２】特開２０００−３１４０８号公報
【特許文献３】特開２００３−２９０２７号公報
【特許文献４】特開２０１２−２０８２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献２及び３に示す赤外線若しくは近赤外線カットフィルタは、主としてカラーＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳなどの固体撮像素子用の画像補正用フィルタとして用いられているため、カットする赤外線の上限波長域が1000nm〜1100nmまでとなっている。よって、生体組織に影響が懸念される波長域が1100nm〜1800nmまでの近赤外線をカットすることまでは想定されていない。
【０００９】
また、特許文献４の光学フィルタは、透明樹脂基板の片面に誘電体による多層膜が形成されている。このため、誘電体多層膜を形成する際の応力が透明樹脂基板の片面に集中し、熱膨張率の差により透明樹脂基板に反りや割れが発生したり誘電体多層膜の剥離が発生したりするおそれがある。
また、透明樹脂基板として樹脂基板（例えばポリカーボネイト基板）を用いる場合には、樹脂基板の耐熱温度（例えば１２０℃）の観点から低温成膜でも密着性の高い膜を形成するイオンアシスト蒸着法が用いられるが、多層膜を成膜し続けると、設定温度が例えば６０℃以下など樹脂基板の耐熱温度よりかなり低い温度であっても基板温度は輻射熱により徐々に上昇して樹脂の耐熱温度を超えるおそれがある。このため、多層膜を形成する過程で樹脂基板の温度管理をしながら作業を行い、基板温度が耐熱温度を超えそうになると成膜作業を一時中断する必要が生じ生産性が著しく低下するおそれがある。
【００１０】
このように、透明樹脂基板の片面に多層膜が形成された赤外線カットフィルタを用いて所期の光学特性を実現するためには、相当数の多層膜を形成する必要があるが、成膜と冷却のためのインターバルをとる必要性があり生産性が低下するうえに、透明樹脂基板が変形したり割れが生じたりし易く誘電体膜も剥離するなどの不具合が伴うため光学特性がばらつくおそれもあった。また、多層膜の積層数が増えると光学特性が向上することは想定できるが、製造工程が嵩むうえに製品コストも上昇する。
【００１１】
本願発明者らは、図６に示す地表に降り注ぐ太陽光の放射照度（Radiation at Sea Level）において、近赤外線波長域770nm〜1800nmに注目すると、近赤外線が大気中の水蒸気により吸収されて地上に届かない波長域が複数箇所に存在すること及び近赤外線の波長域が770nm〜1400nmの短波長光と波長域が1400nm〜1800nmの長波長光とでは、積算照度は前者が後者より大きいこと、に着目して以下に述べる近赤外線カットフィルタを提案するに至った。
【００１２】
本発明の目的とするところは、透明樹脂基板に成膜する際の樹脂基板に作用する応力集中を緩和し特に短波長領域の近赤外線を遮断することで安定した光学特性が得られかつ生産性も向上させることが可能な近赤外線カットフィルタ及びその製造方法並びにこれを用いた目に優しい眼鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。透明樹脂基板の両面に高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜を交互に積層された多層膜が各々形成され、波長域が420nm以上740nm以下の可視光を９０％以上透過させ、波長域が770nm以上1800nm以下の近赤外線をカットする眼鏡レンズ用近赤外線フィルタであって、前記透明樹脂基板の一方の面に形成された第一多層膜では短波長域770nm以上1400nm以下の近赤外線を遮光し、他方の面に形成された第二多層膜では前記短波長域以外の長波長域1400nm以上1800nm以下の近赤外線を遮光し、前記第一多層膜を形成する誘電体膜の積層数は、前記第二多層膜を形成する誘電体膜の積層数より多くなるように前記透明樹脂基板の両面に成膜されて当該透明樹脂基板両面で波長域が770nm以上1800nm以下の太陽光の積算照射量に対する近赤外線の平均透過率が１５％以下となるようにカットすることを特徴とする。
【００１４】
上記近赤外線カットフィルタを用いれば、透明樹脂基板に入射する波長域が770nm〜1800nmの近赤外線のうち一方の面に形成された第一多層膜で短波長域の近赤外線を遮光し、他方の面に形成された第二多層膜で長波長域の近赤外線を遮光する。これにより、波長域が420nm〜740nmの可視光を透過させ、透明樹脂基板両面で波長域が770nm以上1800nm以下の太陽光の積算照射量に対する近赤外線の平均透過率が１５％以下となるようにカットするので、視界を妨げることなく近赤外線が人体や生態系に与える影響を可及的に減らすことができる。
特に、透明樹脂基板の両面に多層膜が各々形成されるので、熱により影響を受けやすい透明樹脂基板に誘電体膜を形成する際の応力集中が起こり難く、透明樹脂基板の変形や割れの発生が抑えられ、かつ片面に積層する誘電体膜の層数も抑えられるので、透明樹脂基板の温度管理も不要となり生産性も向上させることができる。
【００１５】
また、地上に届く太陽光のうちよりエネルギーレベルの高い短波長域770nm以上1400nm以下の近赤外線を誘電体膜の積層数が多い第一多層膜により有効に遮光し、それよりエネルギーレベルの低い長波長域1400nm以上1800nm以下の近赤外線を誘電体膜の積層数が少ない第二多層膜により効率よく遮断することができ、しかも、透明樹脂基板の両面に成膜される誘電体膜の積層数を全体として減らして製造コストを削減することができる。
【００１６】
また、前記透明樹脂基板の両面にガラス転移点温度より低い所定成膜温度で高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜とが交互に成膜されていることが望ましい。
これにより、透明樹脂基板に第一多層膜と第二多層膜を各々に成膜する際に、成膜と冷却のためのインターバルを短くして生産性を向上することできるうえに、透明樹脂基板が変形したり割れが生じたりすることがなくなり誘電体膜が剥離することを防ぐことができる。
【００１７】
また、前記透明樹脂基板に色素を添加することにより、無添加の前記透明樹脂基板に比べて前記第一多層膜及び第二多層膜の誘電体膜の積層数を全体として減少させて成膜してもよい。この場合には、近赤外線の透過率が第一多層膜及び第二多層膜のほかに色素の吸収によっても低下するため、第一多層膜及び第二多層膜を形成する誘電体膜の積層数を更に低減させて、フィルタ構成を簡素化して安価に効率よく製造することができる。尚、誘電体膜の積層数を減少させるのは第一多層膜及び第二多層膜のいずれか一方であっても双方であってもいずれでもよい。
【００１８】
また、前記透明樹脂基板に替えて、波長域が420nm以上740nm以下の可視光の透過を９０％より低く抑制する色素付光透過性樹脂基板を用いてもよい。この場合、サングラス用のレンズの両面に第一多層膜と第二多層膜を各々に成膜することで、太陽光の眩しさを低減するほかに波長域770nm以上1800nm以下の近赤外線の透過率を低減して眼球に優しいフィルタを提供することができる。
【００１９】
透明樹脂基板の両面に高屈折率薄膜と低屈折率薄膜を交互に積層された多層膜を真空蒸着法により成膜する上述した近赤外線カットフィルタの製造方法にあっては、真空容器内で治具に保持された前記透明樹脂基板を回転させる工程と、真空状態でかつ前記透明樹脂基板のガラス転移点温度より低い所定成膜温度で、前記透明樹脂基板の一方の面に高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを交互に成膜して複数積層する第一蒸着工程と、前記治具に保持する前記透明樹脂基板を反転させて、真空状態でかつ前記透明樹脂基板のガラス転移点温度より低い所定成膜温度で当該透明樹脂基板の他方の面に高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを交互に成膜して複数積層する第二蒸着工程と、を含み、前記透明樹脂基板の一方の面に形成された第一多層膜では主として短波長域770nm以上1400nm以下の近赤外線光を遮光し、前記透明樹脂基板の他方の面に形成された第二多層膜では主として長波長域1400nm以上1800nm以下の近赤外線光を遮光することで、前記透明樹脂基板両面で波長域が770nm以上1800nm以下の太陽光の積算照射量に対する近赤外線の平均透過率が１５％以下となるようにカットする近赤外線カットフィルタを製造することを特徴とする。
【００２０】
上記近赤外線カットフィルタの製造方法を用いれば、透明樹脂基板両面に第一多層膜と第二多層膜を各々成膜するので、基板片面に多層膜を成膜する場合に比べて積層数が減り、膜厚のばらつきが減り、基板に応力集中が生じることもないので、基板の変形や割れ、多層膜の剥離などの不具合を生じることもなくなるので安定した光学特性が得られる近赤外線カットフィルタを提供することができる。
特に地上に届く太陽光のうちよりエネルギーレベルの高い短波長域770nm以上1400nm以下の近赤外線を第一多層膜により有効に遮光し、それよりエネルギーレベルの低い長波長域1400nm以上1800nm以下の近赤外線を少ない層数の第二多層膜により効率よく遮断することで誘電体膜の構成を簡素化することができる。
また、誘電体膜の成膜作業において、透明樹脂基板の温度管理が不要になりしかも誘電体膜の積層数を減らして生産性も向上させることが可能な近赤外線カットフィルタの製造方法を提供することができる。
【００２１】
また、眼鏡においては、上述した近赤外線カットフィルタをレンズ部に備えるか上述した近赤外線カットフィルタの製造方法を用いて製造した近赤外線カットフィルタをレンズ部に備えたことを特徴とする。
これによれば、波長域が420nm〜740nmの可視光を９０％以上透過させるので、視界が暗くなり視認性が低下することもなくしかもレンズ部の一方の面に設けられた第一多層膜で短波長域の遮光を分担し、他方の面に設けられた第二多層膜で長波長域の遮光を分担して、レンズ部を透過する波長域770nm〜1800nmの近赤外線の平均透過率が太陽光の積算照射量に対して１５％以下となるようにカットするようにしたので、近赤外線の眼球への侵入を可及的に防いで目に優しい眼鏡を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
上述した近赤外線カットフィルタ及びその製造方法を用いれば、透明樹脂基板に成膜する際の基板に作用する応力集中を緩和し近赤外線波長領域の近赤外線を遮断する安定した光学特性が得られかつ生産性も向上させることが可能な近赤外線カットフィルタ及びその製造方法を提供することができる。また、上述した近赤外線カットフィルタをレンズ部に備えることで近赤外線の眼球への侵入を可及的に防いで温度上昇を防止し目に優しい眼鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】イオンアシスト蒸着装置の概略構成図である。
【図２】近赤外線カットフィルタの模式図及び透明樹脂基板に形成される第一，第二多層膜の層構成の一例を示す説明図である。
【図３】図２の近赤外線カットフィルタを透過する光の波長と両面透過率を示すグラフ図、第一多層膜を透過する透過率を示すグラフ図、第二多層膜を透過する透過率を示すグラフ図である。
【図４】図３の透明樹脂基板を透過する光の波長と両面透過率を示す拡大グラフ図である。
【図５】近赤外線カットフィルタを透過する光の波長と積算照度の関係を示すグラフ図である。
【図６】地表に届く太陽光の近赤外線の波長と積算照度の関係を示すグラフ図である。
【図７】他例に係る近赤外線カットフィルタの模式図及び透明樹脂基板に形成される第一，第二多層膜の層構成の一例を示す説明図である。
【図８】図７の近赤外線カットフィルタを透過する光の波長と両面透過率を示すグラフ図、第一多層膜を透過する透過率を示すグラフ図、第二多層膜を透過する透過率を示すグラフ図である。
【図９】図８の近赤外線カットフィルタを透過する光の波長と両面透過率を示す拡大グラフ図である。
【図１０】近赤外線カットフィルタがコーティングされた眼鏡レンズとコーティングされない眼鏡レンズの直下におかれたガラス板の時間経過に伴う温度上昇試験結果を示すグラフ図である。
【図１１】近赤外線カットフィルタがコーティングされた眼鏡レンズとコーティングされない眼鏡レンズのレンズ上面と下面との温度上昇試験結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る近赤外線カットフィルタ及びその製造方法並びにそれを備えた眼鏡の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００２５】
前述したように太陽光は大気中の水分等で吸収されるため、地表に降り注ぐ太陽光の放射照度（Radiation at Sea Level）は図６に示すようになることが知られている。放射照度の単位はW/m2で表現され、近赤外線波長域770nm〜1800nmに注目すると、波長域1350nm〜1450nm近辺で放射照度がほぼゼロの部分がある。また、積算照度が高い（エネルギーレベルが高い）波長域が770nm〜1400nmの短波長光とそれより積算照度が低い（エネルギーレベルが低い）波長域が1400nm〜1800nmの長波長光の２つのグループに分かれている。
【００２６】
本願発明に係る近赤外線カットフィルタは、この太陽光放射スペクトル（Solar Radiation Spectrum）の内、地表に注ぐ近赤外線の放射照度（Radiation at Sea Level）の形状に合わせて、開発設計されたものであり、近赤外線のうちの短波長光に相当する波長域770nm〜1400nmの遮光を基板の一方の面に形成される第一多層膜Ｘが分担し（図３（Ｂ）参照）、近赤外線のうちの長波長光に相当する波長域1400nm〜1800nmの遮光を基板の他方の面に形成される第二多層膜Ｙで分担（図３（Ｃ）参照）するようにしたものである。
波長域1350nm〜1450nm近辺で放射照度がほぼゼロのため、第一多層膜Ｘにおける波長域1350nm〜1400nmの範囲、及び第二多層膜Ｙにおける波長域1400nm〜1450nmの範囲の透過率を低く抑える必要はない。
また、近赤外線の波長域770nm〜1800nm全てを基板の片面のみで遮光することは、基板の性能、品質、コスト等の面から課題が大きいと考えられ、近赤外線を２つのグループに分けて、基板の両面でそれぞれ遮光を分担することが望ましいと思われる。
【００２７】
以上説明したように地表に降り注ぐ近赤外線は、波長1400nm近辺の放射照度が０W/m2となっているため、本願発明の近赤外線カットフィルタの場合も、近赤外線の波長1400nmを境界として基板の両面で遮光を分担することとした。
また、図６において二点鎖線で示すように、目標とする近赤外線の平均透過率は、地上に届く直射光がないため眼球に対する負荷が少なくしかも視界を妨げることがない雨の日の放射照度が、晴れの日の太陽光の放射照度に対して１５％以下であることからこの数値を近赤外線の平均透過率目標値として定めた。
【００２８】
近赤外線が生態系に与える影響については未知数の部分も多いが、疑似太陽光を眼鏡レンズに照射してレンズ下に設置したガラス板の温度上昇試験からある程度推認することができる。即ち、図１０は太陽光シミュレータ内に近赤外線カットコーティング有の眼鏡レンズと近赤外線カットコーティング無の眼鏡レンズをおいて、各レンズ下２０ｍｍの位置においたガラス板の温度上昇を時間の経過とともに計測（例えば連続３０分計測）して各々表示したグラフ図である。図１０において、実線は近赤外線カットコーティング有、破線は近赤外線カットコーティング無の場合の温度変化を示す。図１１は、図１０の試験における近赤外線カットコーティング有の眼鏡レンズと近赤外線カットコーティング無の眼鏡レンズ表面（上面）と裏面（下面）の温度を時間の経過とともに計測して表示したグラフ図である。図１１において破線はレンズ上面の温度変化を、実線はレンズ下面の温度変化を示す。
【００２９】
図１１において、眼鏡レンズの表面と裏面とではレンズ自体の温度が上昇してしまうため、太陽光の照射時間内で徐々に上昇していくが、図１１（Ａ）の近赤外線カットコーティング有の眼鏡レンズではレンズ上面とレンズ下面との温度差が約4.5℃と拡大して推移しており、近赤外線をレンズ上面でカットすることによる効果と考えられる。
一方、図１１（Ｂ）の近赤外線カットコーティング有の眼鏡レンズではレンズ上面とレンズ下面との温度差が約1.6℃とほとんど差がなく推移しており、近赤外線が透過していることによるものと考えられる。
【００３０】
また、実際の眼鏡ではレンズと眼球までの距離が２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度であるため、眼鏡レンズより離れた位置に設置したガラス板の温度変化を計測した。結果を図１０のグラフ図に示す。いずれも場合も時間の経過とともにガラス板の温度は周囲の雰囲気温度より上昇したが、近赤外線カットコーティング無の場合、近赤外線カットコーティング有の場合に比べて温度上昇の度合いが高く、約１０℃の温度差が生じることが近赤外線を受けたガラス板の温度上昇が高く、近赤外線をカットしたガラス板の温度上昇が抑えられることがわかる。
以上より、生態系が近赤外線を受け続けた場合、その積算照度に応じて温度上昇を伴うことから、例えば、眼鏡用レンズの場合、近赤外線カットコーティングすることが目に優しいレンズを提供することができるといえる。
【００３１】
以下に述べる本実施形態では、近赤外線カットフィルタの一例として眼鏡のレンズを製造する場合を想定して説明するものとする。
図１を参照して、透明樹脂基板に多層膜を形成するイオンアシスト蒸着装置の概略構成について説明する。多層膜は温度や湿度の変化に対する光学特性の変化が少ない、安定な薄膜形成が求められる。このため、透明樹脂基板の両面に形成される多層膜はイオンアシスト蒸着（IAD：Ion Assisted Deposition）を用いて薄膜を形成している。これは、透明樹脂基板を高温に過熱することなく低温でも密着力の高い成膜を実現するためにイオンアシスト蒸着が好適に用いられる。イオンアシスト蒸着装置１は図１に示すような構成により、均一で安定した光学特性が得られる多層膜が形成される。
【００３２】
図１で示すように、イオンアシスト蒸着装置１は真空チャンバ２の密閉容器に囲まれ、イオンアシストするためのイオン源３を備えている。イオン源３は蒸発物質にイオン４が運動エネルギーを与え、堆積する膜の結晶構造をアモルファス化する。アモルファス化することは薄膜の密度を向上させ、外気中においても波長シフトの起こりにくい特性を得ることができる。
【００３３】
また、イオンアシスト蒸着装置１はイオン源３から照射されたイオン４（＋）で薄膜に電荷が蓄積するため、中和器５（ニュートライザー）で電子６（−）を照射し、電荷の蓄積を防止している。
【００３４】
また、イオンアシスト蒸着装置１は真空チャンバ２内で高い屈折率の蒸発物質を飛散させる第一蒸発源７と、低い屈折率の蒸発物質を飛散させる第二蒸発源８とを備えている。各蒸発源７，８の上部には開閉可能なシャッター７ａ，８ａが設けられており、蒸発物質の飛散を促したり遮断したりする。各シャッター７ａ，８ａの上方にはドーム形状の基板ドーム９（治具）が回転可能に設けられている。基板ドーム９の内側には複数の透明樹脂基板１０が保持されるようになっている。透明樹脂基板１０としては、樹脂基板（例えばポリカーボネイト樹脂基板）等が用いられる。第一，第二蒸発源７，８の近傍には、電子銃１１が各々設けられており、第一，第二蒸発源７，８に向って電子ビームを照射するようになっている。後述するように、電子ビームを照射することにより第一，第二蒸発源７，８から蒸発した蒸発物質１２を、基板ドーム９を回転させながら透明樹脂基板１０に対して均一に堆積させることができる。
【００３５】
イオンアシスト蒸着装置１の第一蒸着工程では第一蒸発源７と第二蒸発源８とに電子銃１１で電子ビームを照射することで、各蒸発源７，８の物質を蒸発させ、上部のシャッター７ａ，８ａを交互に、また所定の時間開けることで、第一蒸発源７と第二蒸発源８からの蒸発物質を所定の厚みに積層することができる。例えば第一蒸発源７には二酸化チタン（TiO2）が供給され、第二蒸発源８に二酸化ケイ素（SiO2）が供給される。なお、二酸化チタン（TiO2）の成膜時には酸素ガスを供給しながら蒸着させる。
【００３６】
イオンアシスト蒸着装置１の真空チャンバ２は第一蒸着工程で常に真空引きし続け、二酸化チタン（TiO2）と二酸化ケイ素（SiO2）とを交互に積層する。第一蒸着工程の終了後にイオンアシスト蒸着装置１は真空チャンバ２を一旦大気開放し、基板ドーム９に保持された透明樹脂基板１０を反転保持させて同様の第二蒸着工程を開始する。
【００３７】
ここで、真空蒸着法のなかでイオンアシスト蒸着を用いた近赤外線カットフィルタの製造方法の一例について説明する。尚、透明樹脂基板１０には樹脂基板（ポリカーボネイト樹脂基板）を用いるものとする。
透明樹脂基板１０を真空チャンバ２内に設けられた基板ドーム９に取り付ける。また、第一蒸発源７，８にペレット状（固体状）の二酸化チタン（TiO2）が供給され、第二蒸発源８にペレット状（固体状）の二酸化ケイ素（SiO2）が供給され、真空チャンバ２内を真空引きして真空状態にする。
【００３８】
真空引きされた真空チャンバ２内の圧力が１×１０−３Pa以下になったら、各電子銃１１より第一蒸発源７及び第二蒸発源８に電子銃１１から電子ビームを各々照射して、二酸化チタン（TiO2）と二酸化ケイ素（SiO2）をそれぞれ加熱して蒸発させる。また、真空チャンバ２内で基板ドーム９に保持された透明樹脂基板１０を回転させる。
【００３９】
先ず透明樹脂基板１０の一方の面に、二酸化チタン（TiO2）を成膜する。即ち、シャッター７ａを開放してシャッター８ａを閉じたまま二酸化チタン（TiO2）の高屈折率薄膜を成膜する。次いで、二酸化ケイ素（SiO2）の成膜時にはシャッター８ａを開放してシャッター７ａを閉じたまま透明樹脂基板１０に二酸化ケイ素（SiO2）の低屈折率薄膜を成膜する。成膜温度は、透明樹脂基板１０（ポリカーボネイト樹脂）のガラス転移点温度（例えば145℃）より低い所定成膜温度（例えば140℃）で成膜する。各薄膜の膜厚は、膜厚モニターで測定された膜厚が所定の厚さになったらシャッターを閉じて膜厚を制御する。この高屈折率薄膜（TiO2）と低屈折率薄膜（SiO2）とを交互に複数積層する。第一多層膜が所定数に到達したら電子銃１１の照射を停止し、真空チャンバ２内の真空引きを停止して大気圧に戻す（第一蒸着工程）。
【００４０】
次に、基板ドーム９に保持されていた透明樹脂基板１０を反転して保持させ、真空チャンバ２内を真空引きして圧力が１×１０−３Pa以下の真空状態とする。そして第一蒸発源７及び第二蒸発源８に各電子銃１１より電子ビームを照射して、二酸化チタン（TiO2）と二酸化ケイ素（SiO2）をそれぞれ加熱して蒸発させる。また、真空チャンバ２内で基板ドーム９に保持された透明樹脂基板１０を回転させる。
【００４１】
先ず透明樹脂基板１０の他方の面に、二酸化チタン（TiO2）を成膜する。即ち、シャッター７ａを開放してシャッター８ａを閉じたまま二酸化チタン（TiO2）の高屈折率薄膜を成膜する。次いで、二酸化ケイ素（SiO2）の成膜時にはシャッター８ａを開放してシャッター７ａを閉じたまま透明樹脂基板１０に二酸化ケイ素（SiO2）の低屈折率薄膜を成膜する。成膜温度は、透明樹脂基板１０（ポリカーボネイト樹脂）のガラス転移点温度（例えば145℃）より低い所定成膜温度（例えば140℃）で成膜する。各薄膜の膜厚は、膜厚モニターで測定された膜厚が所定の厚さになったらシャッターを閉じて膜厚を制御する。この高屈折率薄膜（TiO2）と低屈折率薄膜（SiO2）とを交互に複数積層する。第二多層膜が所定数に到達したら電子銃１１の照射を停止し、真空チャンバ２内の真空引きを停止して大気圧に戻す（第二蒸着工程）。
【００４２】
以上の工程を経て、透明樹脂基板１０の一方の面に形成された第一多層膜Ｘでは短波長域770nm〜1400nmの近赤外線を遮光し、他方の面に形成された第二多層膜Ｙでは長波長域1450nm〜1800nmの近赤外線を遮光する近赤外線カットフィルタが形成される。
【００４３】
尚、透明樹脂基板１０として樹脂基板を用いた場合には第一層目の成膜は二酸化チタン（TiO2）を用いた方が基板密着性を考慮すると好ましい。また、透明樹脂基板１０としてガラス基板を用いた場合には、第一層目の成膜は二酸化ケイ素（SiO2）を用いた方が基板密着性を考慮すると好ましい。しかしながら、透明樹脂基板１０との間に密着性を改善する緩衝材を介在させればこの態様に限定されるものではない。
また、高屈折率薄膜として二酸化チタン（TiO2）を用いたが、五酸化ニオブ（Nb2O5）、五酸化タンタル（TaO5）、二酸化ジルコニウム（ZrO2）、二酸化ハフニウム（HfO2）などであってもよい。
また、低屈折率薄膜として二酸化ケイ素（SiO2）を用いたが、フッ化マグネシウム（MgF2）などを用いてもよい。
更には、真空蒸着法のなかでイオンアシスト蒸着を用いて形成する近赤外線カットフィルタを例示したが、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマアシスト法など他の方法を用いてもよい。
【００４４】
ここで、図２を参照して近赤外線カットフィルタの構成例について説明する。
図２（Ａ）は、透明樹脂基板１０の模式断面図である。透明樹脂基板１０をレンズと見た場合、入射面側に第一多層膜Ｘが成膜され、透過面側に第二多層膜Ｙが成膜されている。第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙはいずれも透明樹脂基板１０（ポリカーボネイト樹脂基板）との密着性を考慮して第一層目を高屈折率薄膜である二酸化チタン（TiO2）とし、第二層目を低屈折率薄膜である二酸化ケイ素（SiO2）とし、交互に積層されている。
【００４５】
図２（Ｂ）に第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙの積層数を例示している。第一多層膜Ｘは、高屈折率薄膜（TiO2）と低屈折率薄膜（SiO2）が交互に積層されトータルで２６層積層されている。また、第二多層膜Ｙは高屈折率薄膜（TiO2）と低屈折率薄膜（SiO2）が交互に積層されトータルで１９層積層されている。近赤外線カットフィルタの光透過率は透明薄膜の屈折率と膜厚の積で決まるため、所望する近赤外線の透過率を実現するように屈折率と膜厚と積層数が設計される。一般的に膜厚は波長の反射率もしくは透過率が最大になるように波長の１／４前後に設計される。
【００４６】
本実施例では短波長域770nm〜1400nmの近赤外線をカットする第一多層膜Ｘ及び長波長域1450nm〜1800nmの近赤外線をカットする第二多層膜Ｙ形成するにあたって、第一多層膜Ｘを形成する誘電体膜の積層数は、第二多層膜Ｙを形成する誘電体膜の積層数より多くなるように透明樹脂基板１０の両面に成膜されている。これは、図６に示す地表に降り注ぐ太陽光の放射照度（Radiation at Sea Level）の近赤外線波長域770nm〜1800nmにおいて、近赤外線が大気中の水蒸気により吸収されて地上に届かない波長域が複数箇所に存在すること、近赤外線の積算照度は波長域が770nm〜1400nmの短波長光より波長域が1400nm〜1800nmの長波長光より大きいことが理由としてあげられる。
【００４７】
これにより、地上に届く太陽光のうちよりエネルギーレベルの高い短波長域770nm以上1400nm以下の近赤外線を誘電体膜の積層数が多い第一多層膜Ｘにより有効に遮光し、それよりエネルギーレベルの低い長波長域1400nm以上1800nm以下の近赤外線を誘電体膜の積層数が少ない第二多層膜Ｙにより効率よく遮断することができ、しかも、透明樹脂基板１０の両面に成膜される誘電体膜の積層数を全体として減らして製造コストを削減することができる。
【００４８】
図３には図２（Ａ）（Ｂ）に示す第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙを有する近赤外線カットフィルタを用いた光の波長に対する両面透過率と、第一多層膜Ｘの光の波長に対する透過率、及び第二多層膜Ｙの光の波長に対する透過率を例示する。また図４には近赤外線の波長に対する両面透過率の拡大したグラフ図を示す。
【００４９】
先ず、図２（Ａ）の入射側に成膜された第一多層膜Ｘを自然光が透過した場合の透過率を図３の太い破線で示している。図３によれば、第一多層膜Ｘは短波長域770nm〜1400nmの近赤外線を概ね１５％以下に遮光していることがわかる。また、図２（Ａ）の出射側に成膜された第二多層膜Ｙを自然光が透過した場合の透過率を図３の細い破線で示している。図３によれば、第二多層膜Ｙは長波長域1400nm〜1800nm の近赤外線を概ね３０％以下に遮光していることが分かる。
即ち、第一多層膜Ｘと第二多層膜Ｙとで異なる波長域の近赤外線を各々分担して遮光することにより、図４に示すように両面透過率で、波長域が770nm〜1800nmの近赤外線を概ね３０％以下にカットする近赤外線カットフィルタを形成している。
【００５０】
この結果、図５の近赤外線カットフィルタを透過する光の波長と積算照度の関係を示す実線で示すグラフ図に示すように、透明樹脂基板１０の両面で波長域が770nm以上1800nm以下の太陽光の積算照射量に対する近赤外線の平均透過率が１５％以下となるようにカットすることができた。近赤外線の平均透過率が１５％以下とした理由は、図６で説明したように、地上に届く直射光がないため眼球に対する負荷が少なくしかも視界を妨げることがない雨の日の放射照度が、晴れの日の太陽光の放射照度に対して１５％以下であることからこの数値を近赤外線の平均透過率として定めた。これにより、視界を妨げることなく近赤外線が人体や生態系に与える影響を可及的に減らすことができる。
【００５１】
ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子の感度補正用の赤外線カットフィルタでは、片面３０層程度の多層膜を形成することで上限波長域が1000nm〜1100nmの近赤外線をカットすることができるが、波長域が770nm〜1800nmと広範囲の近赤外線をカットするためには、片面のみで多層膜を形成した場合には、８０層を超える多層膜が必要となる。このため、成膜時の膜厚のばらつきが光学特性に与える影響が大きくなる。
これに対して、本実施例に示すように透明樹脂基板１０の両面に第一多層膜Ｘと第二多層膜Ｙを各々成膜して異なる波長域の近赤外線を遮光することで、トータルの積層数も減らせるうえに膜厚のばらつきも減るため光学特性が安定する。
【００５２】
次に、図７を参照して他例に係る近赤外線カットフィルタの構成例について説明する。本実施例は、透明樹脂基板１０に色素（例えば青色着色剤；ブルーイング剤）を添加することにより、無添加の透明樹脂基板１０に比べて第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙ´の誘電体膜の積層数を各々減少させて成膜した実施例を示す。図７（Ａ）は、透明樹脂基板１０の模式断面図である。透明樹脂基板１０をレンズと見た場合、入射面側に第一多層膜Ｘが成膜され、透過面側に第二多層膜Ｙ´が成膜されている。第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙ´はいずれも透明樹脂基板１０（ポリカーボネイト樹脂基板）との密着性を考慮して第一層目を高屈折率薄膜である二酸化チタン（TiO2）とし、第二層目を低屈折率薄膜である二酸化ケイ素（SiO2）とし、交互に積層されている。
【００５３】
図７（Ｂ）に第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙ´の積層数を例示している。第一多層膜Ｘは、高屈折率薄膜（TiO2）と低屈折率薄膜（SiO2）が交互に積層されトータルで２６層積層されている。また、第二多層膜Ｙ´は高屈折率薄膜（TiO2）と低屈折率薄膜（SiO2）が交互に積層されトータルで１３層積層されている。尚、第一多層膜Ｘは、図２（Ｂ）と積層数が変わっていないが、これより減らすことができることは言うまでもない。
【００５４】
図８には図７（Ａ）（Ｂ）に示す第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙ´並びに色素入り透明樹脂基板１０を有する近赤外線カットフィルタの光の波長に対する両面透過率と、第一多層膜Ｘの光の波長に対する透過率、第二多層膜Ｙ´の光の波長に対する透過率及び透明樹脂基板１０の光の波長に対する透過率を例示する。また図９には近赤外線カットフィルタの光の波長に対する両面透過率の拡大したグラフ図を示す。
【００５５】
先ず、図７（Ａ）の入射側に成膜された第一多層膜Ｘを自然光が透過した場合の透過率を図８の一点鎖線で示している。図８によれば、第一多層膜Ｘは短波長域770nm〜1400nmの近赤外線を概ね１５％以下に遮光していることがわかる。また、図７（Ａ）の出射側に成膜された第二多層膜Ｙを自然光が透過した場合の透過率を図８の破線で示している。図８によれば、第二多層膜Ｙは多層膜の積層数が減ったことにより長波長域1400nm〜1800nm の近赤外線が３０％を超えるが３５％を超えない程度に遮光していることが分かる。また、図８によれば、色素入り樹脂基板は、短波長域770nm〜1400nmの近赤外線は６０％以上透過してしまうが、長波長域1400nm〜1800nm の近赤外線を３０％以下にカットする波長域が存在することがわかる。また、第一多層膜Ｘも長波長域1400nm〜1800nm の近赤外線は６０％以上透過してしまうが部分的に６０％に近い比較的低い領域も存在する。
即ち、第一多層膜Ｘで短波長域の近赤外線を第二多層膜Ｙで長波長域の近赤外線を各々分担して遮光する他に、色素入り透明樹脂基板１０によっても所定の波長域の近赤外線を遮光することを組み合わせることにより、図９に示すように両面透過率で、波長域が770nm〜1800nmの近赤外線を概ね３０％以下にカットする近赤外線カットフィルタを形成している。
【００５６】
この結果、図５の近赤外線カットフィルタを透過する光の波長と積算照度の関係を示す実線で示すグラフ図に示すように、透明樹脂基板１０の両面で波長域が770nm以上1800nm以下の太陽光の積算照射量に対する近赤外線の平均透過率が１５％以下となるようにカットすることができた。
このように、透明樹脂基板１０に色素を添加することにより、無添加の透明樹脂基板に比べて第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙ´の誘電体膜の積層数を全体として減少させて成膜しても同等の光学特性を実現することができる。即ち、近赤外線の透過率が第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙ´のほかに色素の吸収によっても低下するため、第一多層膜Ｘ及び第二多層膜Ｙ´を形成する誘電体膜の積層数を更に低減させて、フィルタ構成を簡素化して安価に効率よく製造することができる。
【００５７】
以上の実施例では近赤外線カットフィルタを構成する透明樹脂基板１０（ポリカーボネイト樹脂基板）を用いていたが、これに替えて、波長域が420nm以上740nm以下の可視光の透過を９０％より低く抑制する着色された光透過性樹脂基板を用いて上述した近赤外線カットフィルタを両面に形成してもよい。この場合、着色されたカラーレンズの両面に第一多層膜Ｘと第二多層膜Ｙを各々成膜することで、可視光の透過を抑えて太陽光の眩しさを低減するほかに、波長域770nm以上1800nm以下の近赤外線の平均透過率が１５％以下となるようにカットすることで眼球に優しいフィルタを提供することができる。
【００５８】
上記近赤外線カットフィルタを用いれば、透明樹脂基板１０に入射する波長域が770nm〜1800nmの近赤外線のうち一方の面に形成された第一多層膜Ｘで短波長域の近赤外線を遮光し、他方の面に形成された第二多層膜Ｙで長波長域の近赤外線を遮光する。これにより、波長域が420nm〜740nmの可視光を透過させ、波長域が770nm〜1800nmの近赤外線を太陽光の積算照射量に対して平均透過率が１５％以下となるようにカットするので、近赤外線が人体や生態系に与える影響を可及的に減らすことができる。
【００５９】
また、第一多層膜Ｘを形成する誘電体膜の積層数は、第二多層膜Ｙを形成する誘電体膜の積層数より多くなるように透明樹脂基板１０の両面に成膜されていることが望ましい。これにより、地上に届く太陽光のうちよりエネルギーレベルの高い短波長域770nm以上1400nm以下の近赤外線を誘電体膜の積層数が多い第一多層膜Ｘにより有効に遮光し、それよりエネルギーレベルの低い長波長域1400nm以上1800nm以下の近赤外線を誘電体膜の積層数が少ない第二多層膜Ｙにより効率よく遮断することができ、しかも、透明樹脂基板１０の両面に成膜される誘電体膜の積層数を全体として減らして製造コストを削減することができる。
【００６０】
特に、透明樹脂基板１０の両面に多層膜Ｘ，Ｙがそれぞれ形成されるので、透明樹脂基板１０に誘電体膜を形成する際の応力集中が起こり難く、基板の変形や割れの発生が抑えられ、かつ片面に積層する誘電体膜の層数も抑えられるので、透明樹脂基板１０の温度管理も不要となり生産性も向上させることができる。
また、入射面側の第一多層膜Ｘを近赤外線の短波長光770nm〜1400nmに対する反射ミラーとして機能させ、透過面側の第二多層膜Ｙを近赤外線の長波長光1400nm〜1800nmに対する反射ミラーとして機能させ、近赤外線を遮光しつつ波長域が420nm〜740nmの可視光の高い透過性を確保することができる。基板の両面にミラーを設けたことにより透明樹脂基板１０自体の温度上昇を抑えることができ、基板の変形や多層膜の剥離を抑制することができる。
また、それとは逆に、入射面側の第一多層膜Ｘで近赤外線の長波長光1400nm〜1800nmを遮光し、透過面側の第二多層膜で近赤外線の短波長光770nm〜1400nmを遮光することもできる。
【００６１】
また、図３のグラフ図によれば、透明樹脂基板１０に入射する波長域が770nm〜1800nmの近赤外線を有効にカットするほかに、波長域が200nm〜400nmのＵＶ光（紫外線）も有効に遮断することができる。
よって、近赤外線カットフィルタを適用した透明樹脂基板１０を眼鏡用のレンズ部に使用すれば極めて目に優しい眼鏡を提供することができる。或いは近赤外線カットフィルタを遮光シートとして用いれば、人体のみならず幅広く生態系（動植物）への保護に役立てることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  イオンアシスト蒸着装置  ２  真空チャンバ  ３  イオン源  ４  イオン  ５  中和器（ニュートライザー）  ６  電子  ７  第一蒸発源  ７ａ，８ａ  シャッター  ８  第二蒸発源  ９  基板ドーム  １０  透明樹脂基板  １１  電子銃  １２  蒸発物質  Ｘ  第一多層膜  Ｙ，Ｙ´  第二多層膜
【要約】      （修正有）【課題】透明樹脂基板に成膜する際の樹脂基板に作用する応力集中を緩和し特に短波長領域の近赤外線を遮断することで安定した光学特性が得られかつ生産性も向上させることが可能な近赤外線カットフィルタを提供する。【解決手段】透明樹脂基板１０の一方の面に形成された第一多層膜Ｘでは短波長域の近赤外線を遮光し、他方の面に形成された第二多層膜Ｙでは短波長域以外の長波長域の近赤外線を遮光することで、透明樹脂基板１０両面で波長域が770nm以上1800nm以下の太陽光の積算照射量に対する近赤外線の平均透過率が１５％以下となるようにカットする。【選択図】図２【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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