(57)【要約】【課題】可視光領域の光を確実に遮光し、近赤外領域の光のみを透過させるとともに、近赤外領域における透過率の立ち上がりが急峻であるフィルタ特性を有するバンドパスフィルタを提供する。【解決手段】近赤外領域において予め設計した設計領域のみの光を透過させるバンドパスフィルタであって、透光性基板２０に、透過多層膜３０と、遮光多層膜４０と、が備えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外領域において予め設計した設計領域のみの光を透過させるバンドパスフィルタであって、
透光性基板に、
前記設計領域とともに該設計領域から短波長側に離間した可視光領域の光を透過させる膜が積層された透過多層膜と、
前記可視光領域の光を遮光する膜が積層された遮光多層膜と、
が備えられていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のバンドパスフィルタであって、
前記透光性基板の一主面に前記透過多層膜が形成されており、
前記透光性基板の他主面に前記遮光多層膜が形成されていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバンドパスフィルタであって、
前記透過多層膜及び前記遮光多層膜は、高屈折率材料と低屈折率材料とが交互に複数積層されてなり、
前記遮光多層膜の積層数は、前記透過多層膜の積層数よりも多いことを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項４】
請求項３に記載のバンドパスフィルタであって、
前記高屈折率材料は、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、及びＴａ2Ｏ5のうち少なくとも１つを含んでおり、
前記低屈折率材料は、ＳｉＯ2、及びＭｇＦ2のうち少なくとも１つを含んでいることを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のバンドパスフィルタであって、
前記透過多層膜の透過率が近赤外光領域で１％以上となるときの光の波長において、前記遮光多層膜の透過率が最大となることを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のバンドパスフィルタであって、
前記遮光多層膜は、
可視光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮光する膜が積層された短波長遮光多層膜と、
可視光領域の長波長端から短波長側の領域の光を遮光する膜が積層された長波長遮光多層膜と、
前記短波長遮光多層膜が光を遮光する領域の長波長端と、前記長波長遮光多層膜が光を遮光する領域の短波長端と、を含む領域の光を遮光する中間波長遮光多層膜が備えられていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項７】
請求項６に記載のバンドパスフィルタであって、
前記短波長遮光多層膜と、前記中間波長遮光多層膜との光学膜厚比が、１：１から１：１．３７に設定され、
前記短波長遮光多層膜と、前記長波長遮光多層膜との光学膜比が、１：１．３７から１：１．８１に設定されたことを特徴とするバンドパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外領域において予め設計した設計波長領域のみの光を透過させるバンドパスフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数種類の多層膜を透過性基板に形成することにより、それぞれの多層膜のフィルタ特性を組み合わせた光学フィルタが特許文献１〜３に開示されている。なお、本願において、フィルタ特性とは、光の波長に対する光の透過率特性を指すものである。
【０００３】
特許文献１には、透明な基板表面に屈折率の異なる２種以上の薄膜を交互に積層配置してなる多層膜を形成し、同多層膜によって可視光線領域では高透過特性を示すとともに、近赤外線領域では低透過特性を示し、同可視光線領域の長波長領域では同近赤外線領域に向かってなだらかに減衰する透過特性を示すように設計した近赤外線カットフィルタが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、可視光帯域に透過特性を有し、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に遮断特性を有し、第１の近赤外帯域内の一部分である第２の波長帯域に透過特性を有する光学フィルタであって、少なくとも第２の近赤外帯域に透過特性を有する赤外カットフィルタと、第２の波長帯域の長波長端までの波長帯域を透過させる短波長透過フィルタとを備える光学フィルタが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、自然光が入る昼間だけでなく夜間などの暗視下であっても撮影が可能な光学フィルタであって、可視域と赤外域における光線の反射を防止する光学フィルタが開示されている。
【０００６】
ところで、可視光領域より長波長側の近赤外領域の光を透過させる光学フィルタとして、特許文献４には、ナイトビジョン用ハロゲンランプなどのガラスバルブ表面に成膜され、赤外線の波長域を選択的に透過させる多層膜フィルタであって、透光性基板上に高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に複数層積層して成る多層膜フィルタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０２９０２７号公報
【特許文献２】特開２００６−０１０７６４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０６６２６号公報
【特許文献４】特開２０００−３５２６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に開示された光学フィルタは、可視光領域の光を透過させる光学フィルタであるので、赤外光領域のみの光を透過させるものではなかった。さらに、特許文献１〜３に開示された光学フィルタについて多層膜の光学膜厚等を変更したとしても、可視光領域（３８０ｎｍ〜７５０ｎｍ）の全域の光を遮光することはできないものであった。
【０００９】
ところで、特許文献４に開示された多層膜フィルタは、近赤外領域のみの光を透過させる光学フィルタである。しかし、この多層膜フィルタは、波長が７５０ｎｍから８５０ｎｍの領域の透過率が緩やかに立ち上がるフィルタ特性を有しており、そのフィルタ特性は急峻なものではなかった。
【００１０】
また、このフィルタは波長が２０００ｎｍまでの光を透過させるもの、つまり、近赤外領域の全域の光を透過させるものであるので、近赤外領域の一部分の領域の光のみを透過させるバンドパス特性は得られなかった。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可視光領域の光を確実に遮光して近赤外領域の光のみを透過させるとともに、近赤外領域における透過率の立ち上がりが急峻であるフィルタ特性を有するバンドパスフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達するために、本発明は次のとおりの構成としている。
【００１３】
本発明に係るバンドパスフィルタは、近赤外領域において予め設計した設計領域のみの光を透過させるバンドパスフィルタであって、透光性基板に、前記設計領域とともに該設計領域から短波長側に離間した可視光領域の光を透過させる膜が積層された透過多層膜と、前記可視光領域の光を遮光する膜が積層された遮光多層膜と、が備えられていることを特徴とする。
【００１４】
このような構成によると、透過多層膜によって可視光領域の光を透過させても、遮光多層膜によって可視光領域の光を遮光するため、近赤外領域において予め設計した設計領域の光のみを透過させるバンドパスフィルタとすることができる。また、透過多層膜及び遮光多層膜はいずれも多層膜であるため、各層の境界で光の干渉を生じさせることができ、多層にするほど光の干渉効果によって近赤外領域における透過率の立ち上がりが急峻であるフィルタ特性を得ることができる。
【００１５】
上記のバンドパスフィルタであって、前記透光性基板の一主面に前記透過多層膜が形成されており、前記透光性基板の他主面に前記遮光多層膜が形成された構成とする。
【００１６】
このような構成によると、透光性基板の両面に多層膜が形成されているので、多層膜形成時の膜応力が互いに打ち消しあうように作用する。よって、バンドパスフィルタの反り量を低減させることができる。また、透光性基板の他主面に形成された遮光多層膜は近赤外領域の反射防止膜として機能するため、バンドパスフィルタの透過率を、片面のみに多層膜が形成されたバンドパスフィルタの透過率よりも向上させることができる。
【００１７】
上記のバンドパスフィルタであって、前記透過多層膜及び前記遮光多層膜は、高屈折率材料と低屈折率材料とが交互に複数積層されてなり、前記遮光多層膜の積層数は、前記透過多層膜の積層数よりも多い構成とする。
【００１８】
このような構成であるから、遮光多層膜の積層数は、透過多層膜の積層数よりも多いので、多層にするほど近赤外領域における透過率の立ち上がりを急峻とすることができる。すなわち、透過多層膜のフィルタ特性よりも先に遮光多層膜のフィルタ特性が立ち上がるので、近赤外領域における透過多層膜が透過させる光を遮光せずに、確実に設計領域の光を透過させることができる。また、高屈折率材料と低屈折率材料との屈折率に差を設け、屈折率の差が大きい材料の組合せを選択することにより、より広い帯域を遮光することができる。なお、屈折率の差を大きくするほど、少ない積層数で急峻なフィルタ特性を得ることができる。
【００１９】
上記のバンドパスフィルタであって、前記高屈折率材料は、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、及びＴａ2Ｏ5のうち少なくとも１つを含んでおり、前記低屈折率材料は、ＳｉＯ2、及びＭｇＦ2のうち少なくとも１つを含んでいる構成とする。
【００２０】
このような構成であるから、高屈折率材料の屈折率と低屈折率材料の屈折率との差を得ることができ、屈折率の差が大きいほどフィルタ特性を向上させることができる。
【００２１】
上記のバンドパスフィルタであって、前記透過多層膜の透過率が近赤外光領域で１％以上となるときの光の波長において、前記遮光多層膜の透過率が最大となる構成とする。
【００２２】
このような構成であるから、遮光多層膜の透過率が最大となるまでの間にフィルタ特性にリップルが生じたとしても、透過多層膜の透過率は１％以下であるので、バンドパスフィルタのフィルタ特性では遮光多層膜のリップルによる悪影響を最小限に抑えることができる。
【００２３】
上記のバンドパスフィルタであって、前記遮光多層膜は、可視光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮光する膜が積層された短波長遮光多層膜と、可視光領域の長波長端から短波長側の領域の光を遮光する膜が積層された長波長遮光多層膜と、前記短波長遮光多層膜が光を遮光する領域の長波長端と、前記長波長遮光多層膜が光を遮光する領域の短波長端と、を含む領域の光を遮光する中間波長遮光多層膜が備えられている構成とする。
【００２４】
このような構成によれば、短波長遮光多層膜によって光を遮光する領域、長波長遮光多層膜によって光を遮光する領域に加えて、さらに短波長遮光多層膜が光を遮光する領域の長波長端と、長波長遮光多層膜が光を遮光する領域の短波長端と、を含む領域の光を遮光する中間波長遮光多層膜が備えられているので、可視光領域の全域の光を確実に遮光することができる。
【００２５】
上記のバンドパスフィルタであって、前記短波長遮光多層膜と、前記中間波長遮光多層膜との光学膜厚比が、１：１から１：１．３７の範囲に設定され、前記短波長遮光多層膜と、前記長波長遮光多層膜との光学膜比が、１：１．３７から１：１．８１の範囲に設定された構成とする。
【００２６】
このような構成によれば、光学膜厚比に対応して可視光領域の光を遮光することができる範囲が最適化され、さらに確実に可視光領域の光を遮光することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、可視光領域の光を確実に遮光して、近赤外領域の光のみを透過させるとともに、近赤外領域における透過率の立ち上がりが急峻であるフィルタ特性を有するバンドパスフィルタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るバンドパスフィルタを用いた撮像デバイスの概略構成図である。
【図２】本発明に係るバンドパスフィルタの実施形態を示す概略模式図である。
【図３】本発明に係るバンドパスフィルタの実施形態の変形例を示す概略模式図である。
【図４】本発明に係るバンドパスフィルタの透過多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図である。
【図５】本発明に係るバンドパスフィルタの遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図であって、（ａ）は、短波長遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図、（ｂ）は中間波長遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図、（ｃ）は長波長遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図である。
【図６】本発明に係るバンドパスフィルタの遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図である。
【図７】本発明に係るバンドパスフィルタの透過多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図と、遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図とを併記して示す図である。
【図８】本発明に係るバンドパスフィルタのフィルタ特性を示すグラフ図である。
【図９】比較例を示すグラフ図である。
【図１０】他の比較例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本実施形態のバンドパスフィルタの構成について図１〜図８を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は、バンドパスフィルタを用いた撮像デバイスの概略構成図、図２は、バンドパスフィルタの実施形態を示す概略模式図、図３は、バンドパスフィルタの実施形態の変形例を示す概略模式図、図４は、バンドパスフィルタの透過多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図、図５は、バンドパスフィルタの遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図であって、（ａ）は、短波長遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図、（ｂ）は中間波長遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図、（ｃ）は長波長遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図、図６は、バンドパスフィルタの遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図、図７は、バンドパスフィルタの透過多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図と、遮光多層膜のフィルタ特性を示すグラフ図とを併記して示す図、図８は、バンドパスフィルタのフィルタ特性を示すグラフ図である。
【００３１】
なお、本発明において、可視光領域とは、光の波長が約３８０ｎｍから約７５０ｎｍまでの領域を指し、近赤外領域とは、光の波長が約７５０ｎｍから約１４００ｎｍまでの領域を指すものとする。
【００３２】
本実施形態に係るバンドパスフィルタ１０は、撮像デバイスにおいて、レンズ８０によって集光された光について、可視光領域の光を遮光し、近赤外領域において予め設計した設計領域の光を透過させ、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子９０に光を入射させる光学フィルタである（図１参照）。バンドパスフィルタ１０には、透光性基板２０上に透過多層膜３０と、遮光多層膜４０と、が備えられている（図２参照）。以下、各構成について詳述し、その後にバンドパスフィルタ１０の作用及び効果を説明する。
−透光性基板−
透光性基板２０は、本実施形態では水晶板である。なお、透光性基板２０は水晶板に限られるものではなく、光線が透過可能な基板であれば、例えばガラス板であってもよい。また、透光性基板２０は、複数枚からなってもよい。また、透光性基板２０が複数枚からなるときは、水晶板とガラス板とを組み合わせてもよい。
【００３３】
−透過多層膜−
透過多層膜３０は、透光性基板２０上に形成され、高屈折率膜３０ＨであるＴｉＯ2と低屈折率膜３０ＬであるＳｉＯ2とが交互に複数積層されている。すなわち、透光性基板２０側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜３０Ｈであり、偶数番目の層が低屈折率膜３０Ｌである。なお、高屈折率膜３０Ｈと低屈折率膜３０Ｌの積層順はこの例に限らず、透光性基板２０側から数えて奇数番目の層が低屈折率膜３０Ｌであり、偶数番目の層が高屈折率膜３０Ｈであってもよい。
【００３４】
本実施形態では高屈折率膜３０ＨはＴｉＯ2としたが、これに限られず、例えば、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5といった材料でもよい。つまり、高屈折率膜３０Ｈの材料としては、屈折率が２．０より大きいものが好ましい。また、低屈折率膜３０ＬについてもＳｉＯ2に限られず、例えばＭｇＦ2といった材料でもよい。つまり、低屈折率膜３０Ｌの材料としては、高屈折率膜３０Ｈよりも屈折率が小さいものが好ましく、さらに好ましくは屈折率が１．５より小さいものがよい。
【００３５】
透過多層膜３０の各層（低屈折率膜３０Ｌ及び高屈折率膜３０Ｈ）は、周知の真空蒸着装置によって交互に真空蒸着される。蒸着膜厚は、屈折率と物理膜厚との積である光学膜厚に基づいて設計されており、本実施形態の透過多層膜３０の光学膜厚は、具体的には下記の表１に示すように設計されている。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
なお、表１中の中心波長とは、光を透過させる近赤外領域の中心の波長であり、予め設計する設計値である。本実施形態では、９００ｎｍを中心波長として近赤外領域の光を透過させるように設計されている。
【００３８】
表１に示すように、透過多層膜３０は、高屈折率膜３０Ｈと低屈折率膜３０Ｌとが交互に合計で４０層積層され、そのときの総膜厚は約５．００μｍである。
【００３９】
上記した構成により、本実施形態の透過多層膜３０は、図４に示したフィルタ特性が得られる。すなわち、設計領域とともに設計領域から短波長側に離間した可視光領域の光についても透過させるフィルタ特性が得られる。
【００４０】
−遮光多層膜−
遮光多層膜４０は、透過多層膜３０上に形成され、可視光領域の光を遮光する膜が積層されたものであって、透過多層膜３０側から順に、短波長遮光多層膜４１、中間波長遮光多層膜４２、長波長遮光多層膜４３、を備えている。なお、短波長遮光多層膜４１、中間波長遮光多層膜４２、長波長遮光多層膜４３の形成順は、この例に限られず、どのような順番で形成されていてもよい。以下、遮光多層膜４０の構成を説明する。
【００４１】
・短波長遮光多層膜の構成
短波長遮光多層膜４１は、高屈折率膜４１ＨであるＴｉＯ2と低屈折率膜４１ＬであるＳｉＯ2とが交互に複数積層されている。すなわち、透光性基板２０側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜４１Ｈであり、偶数番目の層が低屈折率膜４１Ｌである。なお、高屈折率膜４１Ｈと低屈折率膜４１Ｌの積層順はこの例に限らず、透光性基板２０側から数えて奇数番目の層が低屈折率膜４１Ｌであり、偶数番目の層が高屈折率膜４１Ｈであってもよい。
【００４２】
本実施形態では高屈折率膜４１Ｈは、ＴｉＯ2としたがこれに限られず、例えば、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5といった材料でもよい。つまり、高屈折率膜４１Ｈの材料としては、屈折率が２．０より大きいものが好ましい。また、低屈折率膜４１ＬについてもＳｉＯ2に限られず、例えばＭｇＦ2といった材料でもよい。つまり、低屈折率膜４１Ｌの材料としては、高屈折率膜４１Ｈよりも屈折率が小さいものが好ましく、さらに好ましくは屈折率が１．５より小さいものがよい。
【００４３】
短波長遮光多層膜４１の各層（低屈折率膜４１Ｌ及び高屈折率膜４１Ｈ）は、周知の真空蒸着装置によって交互に真空蒸着される。蒸着膜厚は、屈折率と物理膜厚との積である光学膜厚に基づいて設計されており、本実施形態の短波長遮光多層膜４１の光学膜厚は、具体的には下記の表２のように設計されている。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
表２に示すように、短波長遮光多層膜４１は、高屈折率膜４１Ｈと低屈折率膜４１Ｌとが交互に合計で１６層積層されている。また、表２中の中心波長とは、光を遮光する領域の中心の波長である。本実施形態では、短波長遮光多層膜４１は、４２０ｎｍを中心波長として可視光領域の光を遮光するように設計されている。なお、表２中の光学膜厚は、１．０００として設計されているが、リップル（フィルタ特性の脈打ち）が生じないように公知のプログラムによって光学膜厚が最適化されていてもよい。
【００４６】
上記した構成により、本実施形態の短波長遮光多層膜４１は、図５（ａ）に示したフィルタ特性が得られる。すなわち、可視光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮光することができる。
【００４７】
・長波長遮光多層膜の構成
次に長波長遮光多層膜４３について説明するが、長波長遮光多層膜４３は、短波長遮光多層膜４１と、光学膜厚が異なるだけである。以下、その相違点のみを説明する。
【００４８】
なお、長波長遮光多層膜４３の材料は、短波長遮光多層膜４１の材料は同じであるので、屈折率は同じである。つまり、長波長遮光多層膜４３と短波長遮光多層膜４１との光学膜厚が異なるということは、長波長遮光多層膜４３と短波長遮光多層膜４１との物理膜厚だけが異なる。
【００４９】
本実施形態の長波長遮光多層膜４３の光学膜厚は、下記の表３のように設計されている。
【００５０】
【表３】
2015184627.tif 000005
【００５１】
表３に示すように、長波長遮光多層膜４３は、高屈折率膜４３Ｈと低屈折率膜４３Ｌとが交互に合計で１６層積層されている。また、表３中の中心波長とは、光学膜厚の値を１としたときに、光を遮光する領域の中心波長である。本実施形態では、光学膜厚の値が１．６７０であるので、光学膜厚の値を１．０００としたときよりも、中心波長が長波長側にずれた波長の光を遮光することとなる。なお、表３中の光学膜厚は、１．６７０として設計されているが、リップル（フィルタ特性の脈打ち）が生じないように公知のプログラムによって光学膜厚が最適化されていてもよい。
【００５２】
上記した構成により、本実施形態の長波長遮光多層膜４３は、図５（ｃ）に示したフィルタ特性が得られる。すなわち、可視光領域の長波長端から短波長側の領域の光を遮光するフィルタ特性が得られる。
【００５３】
なお、本実施形態では、光学膜厚を１．６７と設定した長波長遮光多層膜４３の形態を説明したが、後述の変形例で説明するとおり、短波長遮光多層膜４１の光学膜厚を１としたときに、長波長遮光多層膜４３の光学膜厚は、１．３７から１．８１とすることが好ましい。
【００５４】
・中間波長遮光多層膜の構成
次に中間波長遮光多層膜４２について説明するが、中間波長遮光多層膜４２は、短波長遮光多層膜４１と、光学膜厚が異なるだけである。以下、その相違点のみを説明する。
【００５５】
なお、中間波長遮光多層膜４２の材料は、短波長遮光多層膜４１の材料は同じであるので、屈折率は同じである。つまり、中間波長遮光多層膜４２と短波長遮光多層膜４１との光学膜厚が異なるということは、中間波長遮光多層膜４２と短波長遮光多層膜４１との物理膜厚だけが異なる。
【００５６】
本実施形態の中間波長遮光多層膜４２の光学膜厚は、下記の表４のように設計されている。
【００５７】
【表４】
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【００５８】
表４に示すように、中間波長遮光多層膜４２は、高屈折率膜４２Ｈと低屈折率膜４２Ｌとが交互に合計で１６層積層されている。また、表４中の中心波長とは、光学膜厚の値を１としたときに、光を遮光する領域の中心波長である。本実施形態では、光学膜厚の値が１．２９０であるので、光学膜厚の値を１．０００としたときよりも、中心波長が長波長側にずれた波長の光を遮光することとなる。なお、表４中の光学膜厚は、１．２９０として設計されているが、リップル（フィルタ特性の脈打ち）が生じないように公知のプログラムによって光学膜厚が最適化されていてもよい。
【００５９】
上記した構成により、本実施形態の中間波長遮光多層膜４２は、図５（ｂ）に示したフィルタ特性が得られる。すなわち、短波長遮光多層膜４１が光を遮光する領域の長波長端と、長波長遮光多層膜４３が光を遮光する領域の短波長端と、を含む領域の光を遮光するフィルタ特性が得られる。
【００６０】
なお、本実施形態では、光学膜厚を１．２９と設定した中間波長遮光多層膜４２の形態を説明したが、後述の変形例で説明するとおり、短波長遮光多層膜４１の光学膜厚を１としたときに、中間波長遮光多層膜４２の光学膜厚は、１から１．３７とすることが好ましい。
【００６１】
・遮光多層膜の作用及び効果
以上説明したように、本実施形態の遮光多層膜４０は、短波長遮光多層膜４１と、中間波長遮光多層膜４２と、長波長遮光多層膜４３とを備えおり、これら各遮光多層膜のフィルタ特性を積算したもの（透過率の積）が遮光多層膜４０のフィルタ特性となる（図６参照）。すなわち、短波長遮光多層膜４１のフィルタ特性（図５（ａ））、中間波長遮光多層膜４２のフィルタ特性（図５（ｂ））及び長波長遮光多層膜４３のフィルタ特性（図５（ｃ））を組み合わせることにより、短波長遮光多層膜４１によって光を遮光する領域、中間波長遮光多層膜４２によって光を遮光する領域、長波長遮光多層膜４３によって光を遮光する領域が重なり合うので、可視光領域の全域の光を確実に遮光することができる。
−バンドパスフィルタの作用及び効果−
本実施形態の透過多層膜３０のフィルタ特性は図４のとおりであり、遮光多層膜４０のフィルタ特性は図６のとおりである。そして、これらのフィルタ特性を併記した図が図７である。
【００６２】
ここで、バンドパスフィルタ１０全体のフィルタ特性は、透過多層膜３０のフィルタ特性と、遮光多層膜４０のフィルタ特性とを積算したものとなる（図８参照）。すなわち、可視光領域では、遮光多層膜４０の透過率がほぼゼロであるので、バンドパスフィルタ１０全体としては可視光領域の光を遮光する。一方、近赤外領域では、透過多層膜３０も遮光多層膜４０も光を透過させる特性が得られる。
【００６３】
従って、透過多層膜３０のフィルタ特性と、遮光多層膜４０のフィルタ特性とを積算すると、近赤外領域において予め設計した設計領域の光のみを透過させるバンドパスフィルタ１０とすることができる。本実施形態では、中心波長９００ｎｍとして設計された領域のみの光を透過させる。
【００６４】
なお、本実施形態では、短波長遮光多層膜４１、中間波長遮光多層膜４２、長波長遮光多層膜４３のそれぞれの膜を個別に最適化した後に、これらの多層膜を組み合わせて可視光領域の光を遮光するフィルタが得られているが、この例に限られず、例えば、各多層膜を組み合わせて得られたフィルタ特性を最適化してもよい。この場合、最適化を行う回数が１回で済むので効率的である。
【００６５】
また、透過多層膜３０及び遮光多層膜４０は、高屈折率材料と低屈折率材料とが交互に複数積層されてなり、遮光多層膜４０の積層数は、透過多層膜３０の積層数よりも多い構成であるから、多層にするほど近赤外領域における透過率の立ち上がりを急峻とすることができる。すなわち、透過多層膜３０のフィルタ特性よりも先に遮光多層膜４０のフィルタ特性が立ち上がるので、近赤外領域における透過多層膜３０が透過させる光を遮光せずに、確実に設計領域の光を透過させることができる。また、高屈折率材料と低屈折率材料との屈折率に差を設け、屈折率の差が大きい材料の組合せを選択することにより、より広い帯域を遮光することができる。なお、屈折率の差を大きくするほど、少ない積層数で急峻なフィルタ特性を得ることができる。
【００６６】
また、図７のフィルタ特性より、遮光多層膜４０の透過率が近赤外領域において最大となるまでの間にフィルタ特性にリップルが生じたとしても、透過多層膜３０の透過率は１％以下であるので、バンドパスフィルタ１０のフィルタ特性では遮光多層膜４０のリップルによる悪影響を最小限に抑えることができる。
【００６７】
なお、上記に示した本発明の実施形態はいずれも本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００６８】
例えば、図３に示すバンドパスフィルタ１０Ａのように、透光性基板２０の一主面に透過多層膜３０が形成されており、透光性基板２０の他主面に遮光多層膜４０が形成されていてもよい。なお、高屈折率膜と低屈折率膜の積層順は、上述したとおり、どのような積層順でもよい。
【００６９】
このような構成によると、透光性基板２０の両面に多層膜が形成されているので、多層膜形成時の膜応力が互いに打ち消しあうように作用する。よって、バンドパスフィルタ１０Ａの反り量を低減させることができる。また、透光性基板２０の他主面に形成された遮
光多層膜４０は近赤外領域の反射防止膜（ＡＲコート）としても機能するため、バンドパスフィルタ１０Ａの透過率は、片面のみに多層膜が形成されたバンドパスフィルタ１０（図２参照）のように、別途、反射防止膜を形成する必要がなくなる。
【００７０】
［比較例］
次に、短波長遮光多層膜４１、中間波長遮光多層膜４２、長波長遮光多層膜４３の光学膜厚が上記実施形態で説明した光学膜厚比と異なるもののフィルタ特性について、図９を参照しながら説明する。図９は、比較例を示すグラフ図である。
【００７１】
図９に示すグラフでは、短波長遮光多層膜４１の光学膜厚を１としたときに、中間波長遮光多層膜４２の光学膜厚を１．３８、長波長遮光多層膜４３の光学膜厚を１．８２と設定している。このときのバンドパスフィルタの特性は、６００ｎｍから６５０ｎｍの領域でリップルが生じ、光の透過率が１０％を超える波長の領域が存在する。つまり、可視光領域の光を１０％透過させることとなる。
【００７２】
以上により、本実施形態のように、短波長遮光多層膜と、中間波長遮光多層膜との光学膜厚比を、１：１から１：１．３７に設定し、短波長遮光多層膜と、長波長遮光多層膜との光学膜比が、１：１．３７から１：１．８１に設定することが好ましい。
【００７３】
［他の比較例］
次に、遮光多層膜の積層数を変化させたときのフィルタ特性について図１０を参照しながら説明する。図１０は、比較例を示すグラフ図である。
【００７４】
図１０中の二点鎖線が示すグラフは、透光性基板２０上に、光学膜厚を１．０００と設定し、高屈折率膜及び低屈折率膜を交互に５層ずつ合計１０層積層させたグラフである。また、図１０中の一点鎖線が示すグラフは、透光性基板２０上に、光学膜厚を１．０００と設定し、高屈折率膜及び低屈折率膜を交互に８層ずつ合計１６層積層させたグラフである。また、図１０中の実線が示すグラフは、透光性基板２０上に、光学膜厚を１．０００と設定し、高屈折率膜及び低屈折率膜を交互に１２層ずつ合計２４層積層させたグラフである。
【００７５】
図１０から、積層数を増やすほど、透過率の立ち上がりが急峻であるフィルタ特性が得られることがわかる。
【符号の説明】
【００７６】
バンドパスフィルタ  １０
透光性基板          ２０
透過多層膜          ３０
遮光多層膜          ４０
短波長遮光多層膜    ４１
中間波長遮光多層膜  ４２
長波長遮光多層膜    ４３
高屈折率膜          ３０Ｈ、４１Ｈ、４２Ｈ、４３Ｈ
低屈折率膜          ３０Ｌ、４１Ｌ、４２Ｌ、４３Ｌ
レンズ              ８０
撮像素子            ９０
【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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