(57)【要約】【課題】光が斜め方向から入射した場合であっても、可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することが可能な赤外線カットフィルタを提供する。【解決手段】赤外線カットフィルタ１０は、最も上層側に設けられる上側多層膜３１を少なくとも備え、上側多層膜３１は、複数の高屈折率膜３１Ｈと、高屈折率膜３１Ｈよりも小さい屈折率を有する複数の低屈折率膜３１Ｌとが、交互に積層された構成になっており、低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値よりも大きく、低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比が、１．０３〜１．１０になっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光領域に光の透過帯を有するとともに、近赤外光領域の光を遮断する赤外線カットフィルタであって、
可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過する上側多層膜を少なくとも備え、
前記上側多層膜は、当該赤外線カットフィルタの最も上層側に設けられており、
前記上側多層膜は、複数の高屈折率膜と、前記高屈折率膜よりも小さい屈折率を有する複数の低屈折率膜とが、交互に積層された構成になっており、前記低屈折率膜の光学膜厚の平均値が、前記高屈折率膜の光学膜厚の平均値よりも大きく、前記低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、前記高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、１．０３〜１．１０になっ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】
請求項１に記載の赤外線カットフィルタであって、
前記上側多層膜よりも下側には、下側多層膜が設けられており、
前記下側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過する第１下側多層膜と、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する第２下側多層膜とを含む構成になっており、
前記上側多層膜は、可視光領域の前記透過帯及び前記第２下側多層膜の近赤外光領域の遮断帯を含む領域の光を透過する構成になっていることを特徴とする赤外線カットフィルタ。
【請求項３】
請求項１に記載の赤外線カットフィルタであって、
前記上側多層膜よりも下側には、下側多層膜が設けられており、
前記下側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する構成になっており、
前記上側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、前記下側多層膜が光を遮断する領域の長波長端から、長波長側の領域の光を遮断する構成になっていることを特徴とする赤外線カットフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の赤外線カットフィルタであって、
前記膜厚比が、１．０３〜１．０７になっていることを特徴とする赤外線カットフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外光領域の光を遮断する赤外線カットフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光領域に光の透過帯を有するとともに、近赤外光領域の光を遮断する赤外線カットフィルタとして、人の目の感度特性に近い透過率特性を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、４００ｎｍ〜５５５ｎｍの波長では、なだらかに漸増するとともに、５５５ｎｍ〜７００ｎｍの波長では、なだらかに漸減する透過率特性が記載されている。また、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長の近赤外光領域の光を反射させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、赤外線カットフィルタに対し、光が垂直方向以外の斜め方向から入射した場合には、可視光領域の透過帯にリップル（透過率の微小な変動）が発生するという問題点がある。そして、このようなリップルに起因して、撮像デバイスで撮像される画像にゴーストやフレアが発生することが懸念される。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光が斜め方向から入射した場合であっても、可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することが可能な赤外線カットフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、可視光領域に光の透過帯を有するとともに、近赤外光領域の光を遮断する赤外線カットフィルタであって、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過する上側多層膜を少なくとも備え、前記上側多層膜は、当該赤外線カットフィルタの最も上層側に設けられており、前記上側多層膜は、複数の高屈折率膜と、前記高屈折率膜よりも小さい屈折率を有する複数の低屈折率膜とが、交互に積層された構成になっており、前記低屈折率膜の光学膜厚の平均値が、前記高屈折率膜の光学膜厚の平均値よりも大きく、前記低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、前記高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、１．０３〜１．１０になっていることを特徴としている。
【０００７】
上記構成によれば、上側多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値とを異ならせ、両者のバランスを調整することによって、赤外線カットフィルタに対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタの可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することができ、赤外線カットフィルタの入射角依存性を低減することができる。これにより、赤外線カットフィルタを用いた撮像デバイスにおいて、撮像される画像にゴーストやフレアが発生することを抑制できる。
【０００８】
上記構成の赤外線カットフィルタにおいて、前記上側多層膜よりも下側には、下側多層膜が設けられており、前記下側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過する第１下側多層膜と、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する第２下側多層膜とを含む構成になっており、前記上側多層膜は、可視光領域の前記透過帯及び前記第２下側多層膜の近赤外光領域の遮断帯を含む領域の光を透過する構成になっていることが好ましい。あるいは、上記構成の赤外線カットフィルタにおいて、前記上側多層膜よりも下側には、下側多層膜が設けられており、前記下側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する構成になっており、前記上側多層膜は、可視光領域の前記透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、前記下側多層膜が光を遮断する領域の長波長端から、長波長側の領域の光を遮断する構成になっていることが好ましい。
【０００９】
このように、上側多層膜の下側に下側多層膜が設けられた赤外線カットフィルタにおいても、上側多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値とを異ならせ、両者のバランスを調整することによって、赤外線カットフィルタに対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタの可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することができ、赤外線カットフィルタの入射角依存性を低減することができる。
【００１０】
上記構成の赤外線カットフィルタにおいて、前記膜厚比が、１．０３〜１．０７になっていることが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、赤外線カットフィルタを用いた撮像デバイスにおいて、撮像される画像にゴーストやフレアが発生することを効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光が斜め方向から入射した場合であっても、可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することが可能な赤外線カットフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る赤外線カットフィルタを用いた撮像デバイスの概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る赤外線カットフィルタの概略構成を模式的に示す図である。
【図３】図２の赤外線カットフィルタのフィルタ特性の一例を示す図である。
【図４】図２の赤外線カットフィルタの各層の構成の一例を示す表である。
【図５】図２の赤外線カットフィルタにおいて、光の入射角が１５°のときのフィルタ特性の一部を示す図である。
【図６】図２の赤外線カットフィルタにおいて、光の入射角が３０°のときのフィルタ特性の一部を示す図である。
【図７】図２の赤外線カットフィルタにおいて、光の入射角が４５°のときのフィルタ特性の一部を示す図である。
【図８】図２の赤外線カットフィルタにおいて、上側多層膜の膜厚比を変化させたときの可視光領域の透過帯における透過率の最小値を示す図である。
【図９】本発明の変形例に係る赤外線カットフィルタの概略構成を模式的に示す図である。
【図１０】図９の赤外線カットフィルタの各層の構成の一例を示す表である。
【図１１】図９の赤外線カットフィルタの上側多層膜のフィルタ特性の一例を示す図である。
【図１２】図９の赤外線カットフィルタの下側多層膜のフィルタ特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る赤外線カットフィルタの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明において、可視光領域とは、光の波長が約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの領域を言い、また、近赤外光領域とは、光の波長が約７００ｎｍ〜約１０００ｎｍまでの領域を言う。
【００１５】
図１は、赤外線カットフィルタ１０を用いた撮像デバイスの概略構成を示す図である。図２は、赤外線カットフィルタ１０の概略構成を模式的に示す図である。図３は、赤外線カットフィルタ１０のフィルタ特性の一例を示す図であって、赤外線カットフィルタ１０に対し光を垂直入射させたときのフィルタ特性を示す。
【００１６】
図１に示すように、撮像デバイスにおいて、赤外線カットフィルタ１０は、レンズ８０によって集光された光について、可視光領域の一部の領域の波長の光を透過させ、近赤外光領域の波長の光を遮断（遮光）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。赤外線カットフィルタ１０は、図３に示すようなフィルタ特性（透過率波形）を示す光学フィルタであって、図２に示すように、可視光領域の一部の領域の光を透過し、近赤外光領域の光を反射する赤外線カットコート３０が、透光性基板２０上に形成された構成になっている。なお、赤外線カットフィルタ１０は、近赤外光領域の光を遮断するものであれば、可視光領域の一部の領域のみに光の透過帯を有するものであってもよいし、可視光領域の略全域にわたる光の透過帯を有するものであってもよい。
【００１７】
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、光を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、単板の水晶板、例えば複屈折板であってもよく、複数枚からなる複屈折板であってもよい。また、水晶板とガラス板を組み合わせてもよい。
【００１８】
赤外線カットコート３０は、赤外線カットフィルタ１０の最も上層側（最も透光性基板２０から遠い側）に設けられる上側多層膜３１と、上側多層膜３１の下側（透光性基板２０に近い側）に設けられる下側多層膜３２とを備えている。下側多層膜３２は、上側多層膜３１の下側に設けられる第１下側多層膜３３と、第１下側多層膜３３の下側に設けられる第２下側多層膜３４とを備えている。言い換えれば、透光性基板２０側から順に、第２下側多層膜３４と、第１下側多層膜３３と、上側多層膜３１とが形成されている。なお、下側多層膜３２については、透光性基板２０側から順に、第１下側多層膜３３と、第２下側多層膜３４とが形成されていてもよい。
【００１９】
赤外線カットコート３０の上側多層膜３１は、高屈折率膜３１ＨであるＴｉＯ2と低屈折率膜３１ＬであるＳｉＯ2とが交互に複数積層されている。下側多層膜３２（透光性基板２０）側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜３１Ｈであり、偶数番目の層が低屈折率膜３１Ｌである。なお、高屈折率膜３１Ｈと低屈折率膜３１Ｌの積層順はこの例に限らず、下側多層膜３２側から数えて奇数番目の層が低屈折率膜３１Ｌであり、偶数番目の層が高屈折率膜３１Ｈであってもよい。上側多層膜３１は、赤外線カットフィルタ１０の可視光領域の透過帯及び第１下側多層膜３３の近赤外光領域の遮断帯を含む領域の光を透過する構成になっている。
【００２０】
赤外線カットコート３０の第１下側多層膜３３は、高屈折率膜３３ＨであるＴｉＯ2と低屈折率膜３３ＬであるＳｉＯ2とが交互に複数積層されている。第２下側多層膜３４（透光性基板２０）側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜３３Ｈであり、偶数番目の層が低屈折率膜３３Ｌである。なお、高屈折率膜３３Ｈと低屈折率膜３３Ｌの積層順はこの例に限らず、第２下側多層膜３４側から数えて奇数番目の層が低屈折率膜３３Ｌであり、偶数番目の層が高屈折率膜３３Ｈであってもよい。第１下側多層膜３３は、赤外線カットフィルタ１０の可視光領域の透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端（７００ｎｍ）から長波長側の領域の光を遮断する構成になっている。
【００２１】
赤外線カットコート３０の第２下側多層膜３４は、高屈折率膜３４ＨであるＴｉＯ2と低屈折率膜３４ＬであるＳｉＯ2とが交互に複数積層されている。透光性基板２０側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜３４Ｈであり、偶数番目の層が低屈折率膜３４Ｌである。なお、高屈折率膜３４Ｈと低屈折率膜３４Ｌ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３４Ｌであり、偶数番目の層が高屈折率膜３４Ｈであってもよい。第２下側多層膜３４は、赤外線カットフィルタ１０の可視光領域の透過帯を含む領域の光を透過する構成になっている。
【００２２】
本実施形態では、赤外線カットコート３０の高屈折率膜３１Ｈ，３３Ｈ，３４Ｈ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３１Ｈ，３３Ｈ，３４Ｈ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３１Ｌ，３３Ｌ，３４Ｌ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３１Ｌ，３３Ｌ，３４Ｌの材料としては、高屈折率膜３１Ｈ，３３Ｈ，３４Ｈ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。
【００２３】
赤外線カットコート３０の上側多層膜３１の各層（低屈折率膜３１Ｌ及び高屈折率膜３１Ｈ）は、例えば、電子ビーム蒸着、イオンビームアシスト蒸着等の公知の蒸着方法によって交互に形成される。同様に、赤外線カットコート３０の第１下側多層膜３３の各層（低屈折率膜３３Ｌ及び高屈折率膜３３Ｈ）や、第２下側多層膜３４の各層（低屈折率膜３４Ｌ及び高屈折率膜３４Ｈ）も、例えば、電子ビーム蒸着、イオンビームアシスト蒸着等によって交互に形成される。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、本実施形態の赤外線カットコート３０の各層の光学膜厚は、例えば、図４に示すように設計されている。なお、光学膜厚Ｎｄと中心波長λとの間には、［Ｎｄ＝λ／４］という関係がある。図４中の中心波長（７２５ｎｍ）は膜厚設計の際の中心波長である。
【００２４】
図４のうち、赤外線カットコート３０の上側多層膜３１は、３７層目〜５０層目に対応しており、赤外線カットコート３０の第１下側多層膜３３は、２３層目〜３６層目に対応し、第２下側多層膜３４は、１層目〜２２層目に対応している。上側多層膜３１は、高屈折率膜３１Ｈと低屈折率膜３１Ｌとが交互に合計で１４層積層されている。第１下側多層膜３３は、高屈折率膜３３Ｈと低屈折率膜３３Ｌとが交互に合計で１４層積層されている。第２下側多層膜３４は、高屈折率膜３４Ｈと低屈折率膜３４Ｌとが交互に合計で２２層積層されている。つまり、赤外線カットコート３０は、高屈折率膜３１Ｈ，３３Ｈ，３４Ｈと、低屈折率膜３１Ｌ，３３Ｌ，３４Ｌとが合計で５０層積層され、そのときの総膜厚（物理膜厚）は約４．６μｍになっている。赤外線カットコート３０の層数は、好ましくは、２０層〜６０層とされ、そのときの総膜厚は、好ましくは、２．６μｍ〜６．１μｍとされる。
【００２５】
図４に示すように、赤外線カットコート３０の上側多層膜３１では、最上層（最も透光性基板２０側から遠い層）である５０層目を除き、低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値が、１．４７になっている。また、最下層（最も透光性基板２０側に近い層）である３７層目を除き、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値が、１．４１になっている。赤外線カットコート３０の第１下側多層膜３３では、最上層（最も透光性基板２０から遠い層）である３６層目を除き、低屈折率膜３３Ｌの光学膜厚が、１．２０になっている。また、最下層（最も透光性基板２０側に近い層）である２３層目を除き、高屈折率膜３３Ｈの光学膜厚の平均値が、０．９８になっている。赤外線カットコート３０の第２下側多層膜３４では、最上層（最も透光性基板２０から遠い層）である２２層目を除き、低屈折率膜３４Ｌの光学膜厚が、０．４６になっている。また、最下層（最も透光性基板２０側に近い層）である１層目を除き、高屈折率膜３４Ｈの光学膜厚の平均値が、０．４３になっている。上側多層膜３１の最下層の３７層目及び最上層の５０層目と、第１下側多層膜３３の最下層の２３層目及び最上層の３６層目と、第２下側多層膜３４の最下層の１層目及び最上層の２２層目とは、屈折率の変化が比較的大きい箇所に設けられる調整層になっている。なお、これらの調整層を設けない構成としてもよい。
【００２６】
本実施形態では、赤外線カットフィルタ１０において、当該赤外線カットフィルタ１０の最も上層側に設けられる上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌ（最上層である５０層目を除く、以下同様）の光学膜厚と、高屈折率膜３１Ｈ（最下層である３７層目を除く、以下同様）の光学膜厚との間には、膜厚差が設けられており、低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値よりも大きくなっている。そして、上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値よりも、０．１〜０．３だけ大きくなっている。また、上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比［低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値／高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値］が、１．０３〜１．１０になっている。なお、低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比は、１．０３〜１．０７であることが好ましい。
【００２７】
本実施形態では、赤外線カットフィルタ１０の上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚とを異ならせた点を特徴としている。この赤外線カットフィルタ１０によれば、図３に示すようなフィルタ特性が得られる。すなわち、可視光領域に光の透過帯Ａ１を有するとともに、近赤外光領域の光を遮断するフィルタ特性が得られる。図３の例では、可視光領域の透過帯Ａ１における透過率が、略１００％以上になっている。また、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光領域での透過率が、略０％になっている。この赤外線カットフィルタ１０の近赤外光領域の７００ｎｍ〜１０００ｎｍの遮断帯Ｂ１は、第１下側多層膜３３によって得られる。なお、可視光領域の透過帯Ａ１における透過率は、９０％以上であることが好ましい。また、近赤外光領域の遮断帯Ｂ１における透過率は、３％以下であることが好ましい。
【００２８】
本実施形態の赤外線カットフィルタ１０によれば、上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値とを異ならせることによって、赤外線カットフィルタ１０の入射角依存性を低減することができる。この点について、図５〜図７を参照して説明する。図５は、赤外線カットフィルタ１０に対する光の入射角α（図１参照）が１５°のときの赤外線カットフィルタ１０のフィルタ特性の一部を示す図である。図６は、赤外線カットフィルタ１０に対する光の入射角αが３０°のときの赤外線カットフィルタ１０のフィルタ特性の一部を示す図である。図７は、赤外線カットフィルタ１０に対する光の入射角αが４５°のときの赤外線カットフィルタ１０のフィルタ特性の一部を示す図である。図５〜図７では、本実施形態の赤外線カットフィルタ１０のフィルタ特性を実線で示し、比較例の赤外線カットフィルタのフィルタ特性を破線で示す。なお、比較例の赤外線カットフィルタでは、赤外線カットコートの上側多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値とが略同じ値になっており、上側多層膜の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比が、略１．００になっている。それ以外の点では、比較例の赤外線カットフィルタは、本実施形態の赤外線カットフィルタ１０と同様の構成になっている。
【００２９】
図５〜図７に示すように、本実施形態の赤外線カットフィルタ１０では、赤外線カットフィルタ１０に対して光が斜め方向から入射すると、可視光領域の透過帯Ａ１にリップルＲ１が発生する。同様に、比較例の赤外線カットフィルタにおいても、光が斜め方向から入射すると、可視光領域の透過帯Ａ１１にリップルＲ１１が発生する。しかし、本実施形態の赤外線カットフィルタ１０では、可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップルＲ１が、比較例の赤外線カットフィルタよりも低減されている。
【００３０】
具体的には、光の入射角αが１５°の場合（図５参照）、比較例の赤外線カットフィルタでは、可視光領域の透過帯Ａ１１に最大で略１．５％のリップルＲ１１が発生している。これに対し、本実施形態の赤外線カットフィルタ１０では、可視光領域の透過帯Ａ１にリップルＲ１は殆ど発生しておらず、リップルＲ１が、比較例の赤外線カットフィルタよりも略１．０％〜略１．５％だけ低減されている。
【００３１】
光の入射角αが３０°の場合（図６参照）、比較例の赤外線カットフィルタでは、可視光領域の透過帯Ａ１１に最大で略７．０％のリップルＲ１１が発生している。これに対し、本実施形態の赤外線カットフィルタ１０では、可視光領域の透過帯Ａ１に最大で略４．０％のリップルＲ１が発生しており、リップルＲ１が、比較例の赤外線カットフィルタよりも略２．０％〜略３．０％だけ低減されている。
【００３２】
光の入射角αが４５°の場合（図７参照）、比較例の赤外線カットフィルタでは、可視光領域の透過帯Ａ１１に最大で略２３．０％のリップルＲ１１が発生している。これに対し、本実施形態の赤外線カットフィルタ１０では、可視光領域の透過帯Ａ１に最大で略１９．０％のリップルＲ１が発生しており、リップルＲ１が、比較例の赤外線カットフィルタよりも略２．０％〜略６．０％だけ低減されている。
【００３３】
そこで、本実施形態では、赤外線カットフィルタ１０において、上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚との間に膜厚差を設け、低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値よりも大きくしている。そして、上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比を、１．０３〜１．１０の範囲内の値に設定している。図４に示す例では、上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比が、１．０４になっている。このように、上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値とを異ならせ、両者のバランスを調整することによって、図５〜図７に示すように、赤外線カットフィルタ１０に対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタ１０の可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップルＲ１を低減することができ、赤外線カットフィルタ１０の入射角依存性を低減することができる。これにより、赤外線カットフィルタ１０を用いた撮像デバイスにおいて、撮像される画像にゴーストやフレアが発生することを抑制できる。
【００３４】
ここで、赤外線カットフィルタ１０の上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比が、１．０３未満の場合には、図８に示すように、斜め入射時（入射角αが３０°）に可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップルＲ１が大きくなる可能性がある。図８は、上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比を変化させたときの可視光領域の透過帯Ａ１（例えば、４５０ｎｍ〜６００ｎｍ）における透過率の最小値を示す図であって、入射角αが０°の垂直入射の場合と、入射角αが３０°の斜め入射の場合を示している。
【００３５】
図８に示すように、例えば、上記膜厚比が１．００の場合、入射角αが３０°のときの透過率が８８．５％となり、可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップルＲ１（例えば、図６参照）が大きくなることが分かる。また、上記膜厚比が１．０２の場合、入射角αが３０°のときの透過率が９３．５％となり、可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップルＲ１が大きくなることが分かる。
【００３６】
一方、上記膜厚比が、１．１０よりも大きい場合には、図８に示すように、垂直入射時に可視光領域の透過帯Ａ１にリップルＲ１が発生する可能性がある。図８に示すように、例えば、上記膜厚比が１．１１の場合、入射角αが０°のときの透過率が８６．５％となり、可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップルＲ１が大きくなることが分かる。
【００３７】
このため、赤外線カットフィルタ１０の上側多層膜３１の低屈折率膜３１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜３１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比は、１．０３〜１．１０であることが好ましい。なお、上記膜厚比が１．０８の場合、入射角αが０°のときの透過率が９１．３％となっており、可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップルＲ１を低減する観点からは、上記膜厚比は、１．０３〜１．０７であることがより好ましい。
【００３８】
今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。すなわち、赤外線カットフィルタ１０の最も上層側に設けられる上側多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値が、高屈折率膜の光学膜厚の平均値よりも大きく、低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、１．０３〜１．１０になっている限り、さまざまな変更が可能である。
【００３９】
上記実施形態では、透光性基板２０の一方の表面に上側多層膜３１及び下側多層膜３２（第１、第２下側多層膜３３，３４）を形成したが（図２参照）、これに限らず、透光性基板２０の一方の表面に上側多層膜３１を形成し、他方の表面（裏面）に下側多層膜３２を形成してもよい。
【００４０】
上記実施形態では、赤外線カットフィルタ１０に上側多層膜３１及び下側多層膜３２（第１、第２下側多層膜３３，３４）を設けたが、これに限らず、赤外線カットフィルタ１０に１つまたは２つの多層膜のみを形成する構成としてもよい。あるいは、赤外線カットフィルタ１０に４つ以上の多層膜を形成する構成としてもよい。
【００４１】
赤外線カットフィルタ１０に１つの多層膜（上側多層膜）のみを形成する場合、この多層膜を、可視光領域の透過帯を含む領域の光を透過し、且つ、近赤外光領域の短波長端から長波長側の領域の光を遮断する構成とし、さらに、多層膜の低屈折率膜の光学膜厚の平均値が、高屈折率膜の光学膜厚の平均値よりも大きく、低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、１．０３〜１．１０（より好ましくは、１．０３〜１．０７）になっている構成とすればよい。
【００４２】
赤外線カットフィルタ１０に２つの多層膜を形成する変形例について、図９、図１０を参照して説明する。図９は、変形例に係る赤外線カットフィルタ１０の概略構成を模式的に示す図である。図１０は、変形例に係る赤外線カットフィルタ１０の各層の構成の一例を示す表である。
【００４３】
図９に示すように、可視光領域の一部の領域の光を透過し、近赤外光領域の光を反射する赤外線カットコート４０が、透光性基板２０上に形成された構成になっている。赤外線カットコート４０は、赤外線カットフィルタ１０の最も上層側（最も透光性基板２０から遠い側）に設けられる上側多層膜４１と、上側多層膜４１の下側に設けられる下側多層膜４２とを備えている。つまり、透光性基板２０側から順に、下側多層膜４２と上側多層膜４１とが形成されている。そして、赤外線カットフィルタ１０の最も上層側に設けられる上側多層膜４１の低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚と、高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚の平均値よりも大きく、低屈折率膜の光学膜厚の平均値と、高屈折率膜の光学膜厚の平均値との膜厚比が、１．０３〜１．１０（より好ましくは、１．０３〜１．０７）になっている。なお、透光性基板２０の一方の表面に上側多層膜４１を形成し、他方の表面（裏面）に下側多層膜４２を形成してもよい。
【００４４】
赤外線カットコート４０の上側多層膜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。下側多層膜４２（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、下側多層膜４２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。上側多層膜４１は、図１１に示すように、可視光領域の一部の領域の光を透過し、下側多層膜４２が光を遮断する領域（図１２の遮断帯Ｂ４２）の長波長端から、長波長側の領域の光を遮断するフィルタ特性を示す。上側多層膜４１では、垂直入射の場合（図１１の実線で示す）、近赤外光領域の光を遮断する遮断帯Ｂ４１が、近赤外光領域の波長が略８５０ｎｍ〜略１０００ｎｍの領域に設定されている。
【００４５】
赤外線カットコート４０の下側多層膜４２は、高屈折率膜４２ＨであるＴｉＯ2と低屈折率膜４２ＬであるＳｉＯ2とが交互に複数積層されている。透光性基板２０側から数えて奇数番目の層が高屈折率膜４２Ｈであり、偶数番目の層が低屈折率膜４２Ｌである。なお、高屈折率膜４２Ｈと低屈折率膜４２Ｌ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４２Ｌであり、偶数番目の層が高屈折率膜４２Ｈであってもよい。下側多層膜４２は、図１２に示すように、可視光領域の一部の領域の光を透過し、近赤外光領域の短波長端（７００ｎｍ）から長波長側の領域の光を遮断するフィルタ特性を示す。下側多層膜４２では、垂直入射の場合（図１２の実線で示す）、近赤外光領域の光を遮断する遮断帯Ｂ４２が、近赤外光領域の波長が略７００ｎｍ〜略８５０ｎｍの領域に設定されている。
【００４６】
本変形例の赤外線カットコート４０の各層の光学膜厚は、例えば、図１０に示すように設計されている。図１０中の中心波長（７１０ｎｍ）は膜厚設計の際の中心波長である。図１０のうち、赤外線カットコート４０の上側多層膜４１は、２１層目〜４０層目に対応しており、赤外線カットコート４０の下側多層膜４２は、１層目〜２０層目に対応している。上側多層膜４１は、高屈折率膜４１Ｈと低屈折率膜４１Ｌとが交互に合計で２０層積層されている。下側多層膜４２は、高屈折率膜４２Ｈと低屈折率膜４２Ｌとが交互に合計で２０層積層されている。つまり、赤外線カットコート４０は、高屈折率膜４１Ｈ，４２Ｈと低屈折率膜４１Ｌ，４２Ｌとが合計で４０層積層され、そのときの総膜厚（物理膜厚）は約４．７μｍになっている。
【００４７】
図１０に示すように、赤外線カットコート４０の上側多層膜４１では、最上層（最も透光性基板２０から遠い層）である４０層目を除き、低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚が、１．３９になっている。また、最下層（最も透光性基板２０側に近い層）である２１層目を除き、高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚の平均値が、１．３５になっている。赤外線カットコート４０の下側多層膜４２では、最上層（最も透光性基板２０側から遠い層）である２０層目を除き、低屈折率膜４２Ｌの光学膜厚の平均値が、１．１８になっている。また、最下層（最も透光性基板２０側に近い層）である１層目を除き、高屈折率膜４２Ｈの光学膜厚の平均値が、１．０８になっている。上側多層膜４１の最下層の２１層目及び最上層の４０層目と、下側多層膜４２の最下層の１層目及び最上層の２０層目とは、屈折率の変化が比較的大きい箇所に設けられる調整層になっている。なお、これらの調整層を設けない構成としてもよい。
【００４８】
そして、赤外線カットフィルタ１０によれば、上記実施形態の図３に示す場合と略同様のフィルタ特性が得られる。すなわち、可視光領域に光の透過帯Ａ１を有するとともに、近赤外光領域の光を遮断するフィルタ特性が得られる。可視光領域の透過帯Ａ１における透過率が、略１００％以上になっている。また、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光領域での透過率が、略０％になっている。赤外線カットフィルタ１０の近赤外光領域の７００ｎｍ〜１０００ｎｍの遮断帯Ｂ１は、上側多層膜４１の近赤外光領域の遮断帯Ｂ４１と、下側多層膜４２の近赤外光領域の遮断帯Ｂ４２との重ね合わせによって得られる。なお、可視光領域の透過帯Ａ１における透過率は、９０％以上であることが好ましい。また、近赤外光領域の遮断帯Ｂ１における透過率は、３％以下であることが好ましい。
【００４９】
本変形例では、赤外線カットフィルタ１０において、当該赤外線カットフィルタ１０の最も上層側に設けられる上側多層膜４１の低屈折率膜４１Ｌ（最上層である４０層目を除く、以下同様）の光学膜厚と、高屈折率膜４１Ｈ（最下層である２１層目を除く、以下同様）の光学膜厚との間には、膜厚差が設けられており、低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚の平均値よりも大きくなっている。上側多層膜４１の低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比［低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚の平均値／高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚の平均値］が、１．０３〜１．１０（より好ましくは、１．０３〜１．０７）になっている。図１０に示す例では、低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比が、１．０３になっている。これにより、上記実施形態の場合と同様に、赤外線カットフィルタ１０に対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタ１０の可視光領域の透過帯に発生するリップルを低減することができ、赤外線カットフィルタ１０の入射角依存性を低減することができる。
【００５０】
ここで、図１１、図１２によれば、可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップルは、赤外線カットフィルタ１０の上側多層膜４１によって主に発生すると考えられる。図１１は、赤外線カットフィルタ１０の上側多層膜４１のフィルタ特性を示す図であり、図１２は、赤外線カットフィルタ１０の下側多層膜４２のフィルタ特性を示す図である。図１１、図１２では、光の入射角αが０°（垂直入射）のときのフィルタ特性を実線で示し、光の入射角αが３０°のときのフィルタ特性を破線で示す。
【００５１】
図１２に示すように、下側多層膜４２では、光の入射角αが３０°の場合、垂直入射の場合に比べて、透過率波形が短波長側にシフトしているものの、可視光領域の透過帯Ａ４２にリップルは殆ど発生していない。一方、図１１に示すように、上側多層膜４１では、光の入射角αが３０°の場合、垂直入射の場合に比べて、透過率波形が短波長側にシフトしており、さらに、可視光領域の透過帯Ａ４１にリップルＲ４１が発生している。このため、赤外線カットフィルタ１０の可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップル（例えば、図５〜図７参照）は、上側多層膜４１に発生するリップルＲ４１（図１２参照）に起因して発生すると考えられる。
【００５２】
そこで、本変形例では、赤外線カットフィルタ１０において、当該赤外線カットフィルタ１０の最も上層側に設けられる上側多層膜４１の低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚との間に膜厚差を設け、低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚の平均値が、高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚の平均値よりも大きくしている。そして、上側多層膜４１の低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚の平均値との膜厚比を、１．０３〜１．１０の範囲内の値に設定している。このように、上側多層膜４１の低屈折率膜４１Ｌの光学膜厚の平均値と、高屈折率膜４１Ｈの光学膜厚の平均値とを異ならせ、両者のバランスを調整することによって、赤外線カットフィルタ１０に対して光が斜め方向から入射した場合であっても、赤外線カットフィルタ１０の可視光領域の透過帯Ａ１に発生するリップルを低減することができ、赤外線カットフィルタ１０の入射角依存性を低減することができる。これにより、赤外線カットフィルタ１０を用いた撮像デバイスにおいて、撮像される画像にゴーストやフレアが発生することを抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、光学フィルタに利用可能であり、近赤外光領域の光を遮断する赤外線カットフィルタに好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０    赤外線カットフィルタ
２０    透光性基板
３０    赤外線カットコート
３１    上側多層膜
３１Ｈ    高屈折率膜
３１Ｌ    低屈折率膜
３２    下側多層膜
３３    第１下側多層膜
３３Ｈ    高屈折率膜
３３Ｌ    低屈折率膜
３４    第２下側多層膜
３４Ｈ    高屈折率膜
３４Ｌ    低屈折率膜
【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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