(57)【要約】【課題】帯電による埃の吸着を防止することが可能となり、加工工程の複雑化が回避でき、コストダウンを図ることが可能となる赤外線カットフィルタとその製造方法、赤外線カットフィルタを有する光学部品を提供する。【解決手段】屈折率の異なる高屈折率層と低屈折率層の２つの薄膜を交互に積層した交互層１３の上に、透明導電膜による導電層と前記高屈折率層よりも屈折率の小さい低屈折率誘電体層１５との２層からなる導電性反射防止膜１２が形成されていることを特徴とする赤外線カットフィルタを構成する。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率の異なる高屈折率層と低屈折率層の２つの薄膜を交互に積層した交互層の上に、透明導電膜による導電層と前記高屈折率層よりも屈折率の小さい低屈折率誘電体層との２層からなる導電性反射防止膜が形成されていることを特徴とする赤外線カットフィルタ。
【請求項２】
前記低屈折率誘電体層は、ＳｉＯ2もしくはＭｇＦ2から選択された材料からなることを特徴とする請求項１に記載の赤外線カットフィルタ。
【請求項３】
前記透明導電膜は、ＩＴＯを用いて形成され、その物理的膜厚が２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の赤外線カットフィルタ。
【請求項４】
前記低屈折率誘電層は、ＭｇＦ2を用いて最表面に形成され、その物理的膜厚が３０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下とされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線カットフィルタ。
【請求項５】
誘電体多層膜からなる赤外線カットフィルタの上部に、透明導電膜による導電層を形成し、さらにその上にＳｉＯ2もしくはＭｇＦ2から選択された低屈折率誘電体膜からなる反射防止膜を形成する赤外線カットフィルタの製造方法であって、
前記透明導電膜と低屈折率誘電体膜とを、前記誘電体多層膜からなる赤外線カットフィルタと同一の真空室内で真空成膜により形成する工程を有することを特徴とする赤外線カットフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記真空室内での真空成膜に際し、２００℃以上の加熱真空雰囲気で成膜することを特徴とする請求項５に記載の赤外線カットフィルタの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線カットフィルタ、または請求項５乃至６のいずれかに記載の赤外線カットフィルタの製造方法によって製造された赤外線カットフィルタを有することを特徴とする光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線カットフィルタとその製造方法、赤外線カットフィルタを有する光学部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、デジタルカメラの光学系においては、撮像素子によるモアレ像の発生を軽減するため、撮像素子の前面に光学ローパスフィルタを配置することが一般的に行われている。
しかし、撮像素子は人間の視感度と異なり、近赤外域での感度が高いためにこれを補正するために、光学ローパスフィルタの表面に多層赤外線カットフィルタを形成する事が一般的に行われている。
一般に、光学ローパスフィルタは撮像素子の直前に置かれることが多く、光学ローパスフィルタの表面の多層赤外線カットフィルタには可視域ではゴースト防止のために低反射率であり、かつ高透過率である事が求められている。
さらに、光学ローパスフィルタは撮像素子の直前に配置される事が多く光学ローパスフィルタ表面への埃の付着は、撮影した画像に対して点状欠点を生じることになるため、光学ローパスフィルタの表面には埃の付着を防止することが求められている。
【０００３】
また、最近のデジタルカメラでは特に小型化に伴い、光学ローパスフィルタは撮像素子の直前に配置されることが多く、光学ローパスフィルタ表面への埃の付着は、撮影した画像に対して点状欠点を生じることになる。
そのため、光学ローパスフィルタの表面には埃の付着を防止することが求められている。
しかしながら、通常デジタルカメラで用いられる光学ローパスフィルタは、その材質として水晶やニオブ酸リチウム等の誘電体が用いられることが多く、表面が帯電して埃を吸い寄せることが多い。
さらに、光学ローパスフィルタの表面に形成される多層赤外線カットフィルタについても、誘電体多層膜により構成されることが多く、帯電防止の効果は無い。このため、光学ローパスフィルタ表面の帯電により周辺雰囲気中の埃等が静電力により吸い寄せられるという問題が発生している。
このようなことから、例えば、特許文献１ではカメラ及びこれに用いる撮像素子ユニットとして、表面に付着した埃を振動により落下させることが提案されている。
また、例えば特許文献２では帯電防止低反射型陰極線管およびその製造方法としてゾル−ゲル法による導電性反射防止膜の付与が、また特許文献３では多層反射防止膜を有するプラスティック製光学物品が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−３４８４０１号公報
【特許文献２】特開平８−２７９３４１号公報
【特許文献３】特開平９−１９７１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例における特許文献１のように、付着した埃を振動により落下させる方法では、振動を発生する機構が必要となり、装置の複雑化や価格上昇を招くことになる。
また、上記従来例では、
（１）帯電防止効果と反射防止効果は得られるが、視感度を補正する為の赤外線カットフィルタの効果が無いこと、
（２）膜硬度や付着力が不十分な為に後工程で傷等の不良が発生しやすいこと、
といった問題がある。
そのために、光学ローパスフィルタに視感度補正と帯電防止効果の両方の効果を与えるには、多層赤外線カットフィルタを形成した後に、別工程で反射防止膜を形成する必要がある為に、工程の複雑化、コストアップをもたらすことになる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、帯電による埃の吸着を防止することが可能となる誘電体多層膜により形成された赤外線カットフィルタ及び該赤外線カットフィルタを有する光学部品を提供することを目的としている。
また、本発明は、誘電体多層膜による赤外線カットフィルタの上に帯電防止効果を有する２層反射防止膜を形成するに際し、加工工程の複雑化が回避でき、コストダウンを図ることが可能となる赤外線カットフィルタの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するため、次のように構成した赤外線カットフィルタとその製造方法、赤外線カットフィルタを有する光学部品を提供するものである。
本発明の赤外線カットフィルタは、屈折率の異なる高屈折率層と低屈折率層の２つの薄膜を交互に積層した交互層の上に、透明導電膜による導電層と前記高屈折率層よりも屈折率の小さい低屈折率誘電体層との２層からなる導電性反射防止膜が形成されていることを特徴とする。これにより、帯電による埃の吸着を防止することが可能となる。
また、本発明の赤外線カットフィルタは、前記低屈折率誘電体層が、ＳｉＯ2もしくはＭｇＦ2から選択された材料からなることを特徴とする。
また、本発明の赤外線カットフィルタは、前記透明導電膜が、ＩＴＯを用いて形成され、その物理的膜厚が２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とされていることを特徴とする。これにより、可視域における透過率と帯電防止効果の向上を図ることができる。
また、本発明の赤外線カットフィルタは、前記低屈折率誘電層が、ＭｇＦ2を用いて最表面に形成され、その物理的膜厚が３０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下とされていることを特徴とする。これにより可視域における反射防止効果と帯電防止効果の向上を図ることができる。
また、本発明の赤外線カットフィルタの製造方法は、
誘電体多層膜からなる赤外線カットフィルタの上部に、透明導電膜による導電層を形成し、さらにその上にＳｉＯ2もしくはＭｇＦ2から選択された低屈折率誘電体膜からなる反射防止膜を形成する赤外線カットフィルタの製造方法であって、
前記透明導電膜と低屈折率誘電体膜とを、前記誘電体多層膜からなる赤外線カットフィルタと同一の真空室内で真空成膜により形成する工程を有することを特徴とする。これににより、加工工程の複雑化を回避することができ、コストダウンを図ることができる。
また、本発明の赤外線カットフィルタの製造方法は、前記真空室内での真空成膜に際し、２００℃以上の加熱真空雰囲気で成膜することを特徴とする。これにより膜硬度や付着力を向上させることができる。
また、本発明の光学部品は、上記したいずれかに記載の赤外線カットフィルタ、または上記したいずれかに記載の赤外線カットフィルタの製造方法によって製造された赤外線カットフィルタを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、帯電による埃の吸着を防止することが可能となる誘電体多層膜により形成された赤外線カットフィルタ及び該赤外線カットフィルタを有する光学部品を実現することができる。
また、加工工程の複雑化が回避でき、コストダウンを図ることが可能となる赤外線カットフィルタの製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
つぎに、本発明の実施の形態を図１を用いて説明する。
本実施の形態においては、透明誘電体基板１１上の屈折率の異なる２つの高屈折率層と低屈折率層からなる薄膜を交互に積層した誘電体多層赤外カットフィルタ１３上に、透明導電膜１４と低屈折率誘電体膜１５からなる帯電防止効果を有する２層反射防止膜１２を備えた構成とすることができる。
なお、実際に光学部品として使用される場合は、透明導電膜１４は部品取付金枠等によりアースされる構成を採ることができる。図１に示されるアース１６は、金枠によるアースを模式的に表したものである。
【０００９】
このような構成にした場合、通常は透明導電膜１４は低屈折率誘電体膜１５により絶縁されるため、低屈折率誘電体膜１５の表面に蓄積された電荷は透明導電膜１４に流れる事は無く帯電防止効果が発生しないように考えられる。
しかしながら、低屈折率誘電体膜１５は薄膜である為に、多くの格子欠陥や不純物の存在等により大気中の水分を多少取込んでしまうことは実際の経験や分析により確認されている。
本発明では低屈折率誘電体膜１５の膜厚や加工条件を実験結果等から最適化した結果、光学膜厚が２００ｎｍ以下では帯電防止効果が得られることを、実験により確認した。
これは、低屈折率誘電体膜１５中にわずかに存在する水分等が表面に蓄えられた電荷を透明導電膜１４を経て、アース１６に漏洩させることによるものと考えられる。
【００１０】
次に、透明導電膜１４を形成する方法としては、ゾル−ゲル法、塗布法などウエット成膜が用いられることがある。
しかしながら、このような方法では（１）膜厚の制御精度が悪いこと、（２）膜の強度が低いこと、（３）追加工程が必要になること、等による問題点がある。通常、誘電体多層赤外カットフィルタ１３は通常、光学性能を得る為にスパッタリングや真空蒸着といった真空成膜法により形成される。そのために本発明では透明導電膜１４と低屈折率誘電体膜１５を誘電体多層赤外カットフィルタ１３と同一真空室内で真空成膜により形成する事により、これらの問題点を解決した。
【００１１】
次に、本実施の形態に用いられる透明導電膜の材料について説明する。
透明導電膜１４には（１）抵抗値が低いこと、（２）膜吸収が少なく透過率が高いこと、光学的、物理的に安定していること、等が求められる。
本発明では透明導電膜材料について検討した結果、ＩＴＯ膜が適していることを実験により確認した。
図２は今回実験により得られたＩＴＯ膜の光学定数である。透明導電膜１４の抵抗値を下げるためには膜厚が厚い事が望ましい。
しかし、一方では図２よりＩＴＯ膜には可視域で若干の膜吸収の存在が確認されており、透明導電膜１４の膜厚を厚くした場合は可視域での透過率が低下することが、図２に示す光学定数を用いた光学シミュレーションにより確認されている。
【００１２】
本実施の形態では、以上のことを考慮した結果、透明導電膜１４の材質としてＩＴＯを選択した場合、つぎのような膜厚とすることが望ましい。
すなわち、帯電防止効果を得るために必要な表面抵抗値として１０10〜１０12Ω以下を得るためには、物理膜厚が２０ｎｍ以上、理想的には４０ｎｍ以上が望ましく、光学性能上では物理膜厚が１００ｎｍ以下、理想的には６０ｎｍ以下が望ましい。
【００１３】
次に、本実施の形態に用いられる低屈折率誘電体膜１５について説明する。
透明導電膜１４の上に形成される低屈折率誘電体膜１５としては、屈折率が透明導電膜１４より低いことが光学性能上では反射防止効果を得るために必要である。
この条件を満足する物質としては、ＳｉＯ2やＭｇＦ2が光学的安定性や物理的強度、さらには加工の容易さから望ましいが、特にＭｇＦ2はＳｉＯ2に比べて表面エネルギーが低く防汚性に優れているためにより望ましい。
また、低屈折率誘電体膜１５の膜厚としては、ＭｇＦ2を使用した場合、帯電防止効果を得るためには、物理的膜厚で２００ｎｍ以下、理想的には１００ｎｍ以下の膜厚にすることが望ましい。
さらに、可視域での反射防止効果を最適化するために光学シミュレーションを実施した結果として、物理的膜厚で３０ｎｍ以上、理想的には６０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下が望ましいことが見出された。
【００１４】
次に、本実施の形態における加工工程での成膜温度について説明する。
一般的に真空成膜により得られる誘電体薄膜の膜硬度や付着力は、基板温度がある程度高いほど強い傾向にあることが知られている。
例えば、上記した低屈折率誘電体膜をＭｇＦ2を真空蒸着法により成膜した場合、加熱温度が１５０以下では十分な膜硬度が得られないことが過去の経験より把握されている。
そのため、実際の加工工程では、２００℃以上の加熱真空雰囲気での加工が、膜硬度や付着力を向上させる上でより望ましい。
このように、本発明では通常の視感度補正の為の赤外線カットフィルタの性能を維持した上で、さらに表面層に帯電防止効果を付与することができる。
【００１５】
つきに、本実施の形態の一例を具体的に説明する。
図３に、本実施の形態の一例としての膜構成を、また図４にその膜構成により得られる分光特性図（透過率および反射率）を示す。
本実施の形態では、基板として水晶板を使用し、アンダーコート層としてＡｌ2Ｏ3を、さらにＴｉＯ2／ＳｉＯ2交互層からなる２３層の赤外カットフィルタ上にＩＴＯを５０ｎｍ、ＭｇＦ2を８７．６ｎｍ成膜した２５層膜により構成した。これにより、可視域で透過率９８％、反射率１％と十分な光学性能を有した光学部品が得られる。
さらに、本実施の形態の上記構成例による帯電防止と埃付着の効果について評価した結果を、図５に示す。
本評価方法は、基板の片側に本実施の形態による帯電防止効果のある赤外カットフィルタを、また残りの部分には従来の赤外カットフィルタを形成し、帯電させた樹脂紛体の付着状況の違いを評価したものである。
本実施の形態の上記構成例により、表面に導電性を付与した個所は、非処理部に比べて表面電位、埃の付着とも改善されていることが確認できる。
【００１６】
以上の本実施の形態の赤外カットフィルタを、水晶ニオブ酸リチウムといった基板上に形成した光学ローパスフィルタに使用することにより、光学性能を維持しつつ、帯電による表面への埃の付着の防止を図ることができる。
以上の構成を実施した光学部品をデジタルカメラ等に用いることにより、価格の上昇を抑えた上で、さらに画質の向上を図ることが可能となる。
なお、以上で説明した本実施の形態は、あくまでも一例であり、これらによって本発明は何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００１７】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本発明の実施例１として、図６に膜設計例を、また図７に分光特性図を示す。本実施例では基板として水晶板を使用し、アンダーコート層としてＡｌ2Ｏ3を、さらにＴｉＯ2／ＳｉＯ2交互層からなる２３層の赤外カットフィルタ上にＩＴＯを１００ｎｍ、ＭｇＦ2を７５．９ｎｍ成膜した２５層膜の例である。
ＩＴＯ膜の膜厚増加に伴い、可視短波長域での透過率が若干低下しているが、反射率１％と十分な光学性能を有している。
本実施例よりＩＴＯ膜の膜厚制限が効果的であることが確認できる。
【００１８】
［実施例２］
本発明の実施例２として、図８に膜設計例を、また図９に分光特性図を示す。本実施例では基板としてニオブ酸リチウムを使用し、アンダーコート層としてＡｌ2Ｏ3を、さらにＴｉＯ2／ＳｉＯ2交互層からなる２３層の赤外カットフィルタ上にＩＴＯを１００ｎｍ、ＭｇＦ2を７５．９ｎｍ成膜した２５層膜の例である。
ＩＴＯ膜の膜厚増加に伴い、可視短波長域での透過率が若干低下しているが、反射率１％と十分な光学性能を有している。
本実施例よりニオブ酸リチウムのような強誘電体基板に対しても本発明が有効であることが確認できる。
【００１９】
［実施例３］
本発明の実施例３として、本発明を適用した光学部品の使用例について図１０に記す。
図１０はデジタル一眼レフカメラの構造を模式的に示したものであり、イメージセンサ９２の前面に、ローパスフィルタ９１が配置されている。
ここで、ローパスフィルタ９１の表面に本発明による多層赤外線カットフィルタが形成されている。
本実施例によれば、帯電防止効果による埃の付着を軽減することができ、イメージセンサ９２により形成される画質の向上を図ることが可能となる。
【００２０】
（比較例１）
本発明に対する比較例１として、通常使用される２３層からなる誘電体多層赤外カットフィルタの膜構成を膜構成を図１１に、分光特性図を図１２に示す。
通常の誘電体多層赤外カットフィルタでは光学性能は十分であるが、帯電防止効果が全く無く、使用中に表面の帯電により埃を吸着する問題が発生する。
【００２１】
（比較例２）
本発明に対する比較例２として、上記比較例１の誘電体多層赤外カットフィルタの表面に透明導電膜としてＩＴＯ  ５０ｎｍ  １層のみを単独で付与した例について、膜構成を図１３に、分光特性図を図１４に示す。
このように通常の誘電体多層赤外カットフィルタ表面に単純に透明導電膜を付与しただけでは帯電防止効果は得られるが、光学特性は著しく劣化する。
【００２２】
以上のように、本発明の実施により光学部品表面の帯電による埃の付着が軽減することができ、これによりデジタルカメラ等の画質の向上に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の構成を示す代表図。
【図２】本発明で使用したＩＴＯ膜の光学定数。
【図３】本発明を実施するための最良の実施例の膜構成。
【図４】本発明を実施するための最良の実施例の分光特性図。
【図５】発明の効果について評価した結果を示す図。
【図６】本発明の実施例１における膜構成を示す図。
【図７】本発明の実施例１における分光特性を示す図。
【図８】本発明の実施例２における膜構成を示す図。
【図９】本発明の実施例２における分光特性を示す図。
【図１０】本発明の実施例３における光学部品の使用例を説明する図。
【図１１】比較例１の膜構成を示す図。
【図１２】比較例１の分光特性を示す図。
【図１３】比較例２の膜構成を示す図。
【図１４】比較例２の分光特性を示す図。
【符号の説明】
【００２４】
１１：透明誘電体基板
１２：２層導電性反射防止膜
１３：誘電体多層赤外カットフィルタ
１４：透明導電膜
１５：低屈折率誘電体膜
１６：保持金枠によるアース
９１：本発明を実施した光学ローパスフィルタ
９２：イメージセンサ
【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】
2007316107.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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