光学フィルタ
【課題】蒸着膜の成膜中及び成膜後の作業中に、光学基板の変形や破損の生ずる可能性を著しく低減することができる光学フィルタを提供する。
【解決手段】板厚０．１ｍｍのＰＥＴフィルムから成る基板３上にＳｉＯ2膜４１とＴｉＯ2膜４２を交互に積層し４３層の膜構成とし、紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタを作成する。ＰＥＴは約４０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有しており、このＰＥＴフィルムに蒸着膜を成膜した光学フィルタは、赤外波長領域における透過率は１％以下、紫外波長領域における透過率は１％以下であり、更に可視波長領域の透過率は９０％以上である。
【解決手段】板厚０．１ｍｍのＰＥＴフィルムから成る基板３上にＳｉＯ2膜４１とＴｉＯ2膜４２を交互に積層し４３層の膜構成とし、紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタを作成する。ＰＥＴは約４０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有しており、このＰＥＴフィルムに蒸着膜を成膜した光学フィルタは、赤外波長領域における透過率は１％以下、紫外波長領域における透過率は１％以下であり、更に可視波長領域の透過率は９０％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の範囲に含まれる波長の光の透過を制限し、特に近赤外線及び紫外線を好適にカットする光学フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は人間の眼に対応する機能を有しているが、撮像素子そのものの光応答性は必ずしも人間の眼と同一ではない。従って、人間の眼とほぼ同一の光応答性を得るには、幾つかの光学的な工夫が必要となってくる。
【０００３】
その第１の工夫として、固体撮像素子の表面に色再現に必要な波長域の光のみを到達させることがある。固体撮像素子自体は撮像に不要な近赤外領域にまで高い感度を有しており、何らの工夫もせずに固体撮像素子に光を入射させると、近赤外領域に高い感度を有したまま信号処理を行うこととなり、光量調整、色バランス調整が困難となる。従って、赤外線が入射した固体撮像素子は、実際に人が眼で見るときの明るさや色あいとは異なる画像を映し出してしまう。そこで、一般的には近赤外波長領域の光の透過を制限する赤外線カットフィルタを設けることにより、近赤外線が固体撮像素子に入射するのを防止している。
【０００４】
第２の工夫として紫外線カットフィルタを用いている。一般的に固体撮像素子は近赤外領域ほどではないが、紫外領域にも感度を有している。従って、近赤外線と同様に光がそのまま固体撮像素子に入射した場合には、紫外線により実際に人が眼で見るときの明るさや色あいとは異なる画像を映し出してしまうために、紫外線カットフィルタを設けている。更には、紫外線カットフィルタを設けることにより、紫外線及び短波長の可視光の一部の光を遮光することにより部品の劣化を防止している。これらの理由から、一般的に紫外波長領域の光の透過を制御する紫外線カットフィルタを設け、紫外線が固体撮像素子又はカメラ等の光学系に入射することを防止している。
【０００５】
これらの光学フィルタの製造方法としては、基板にそれぞれの波長の光を吸収する物質を混入させる方法や、基板上に光を吸収する物質を塗布する方法、基板上に薄膜を形成し反射又は吸収させる方法等が知られている。
【０００６】
近年では、真空蒸着法やスパッタ法等における薄膜生成方法の精度向上に伴い、１枚の基板上に近赤外波長領域と紫外波長領域の光の透過を、同時に制限できる薄膜を成膜することも可能となっている。
【０００７】
上述の方法のうち、紫外線や近赤外線のカットを複数層から成る蒸着膜により行うタイプの光学フィルタの場合には、一般的にはガラス基板を使用することが多い。しかし、近年の小型化・軽量化の要求により、光学系においても更なる省スペース化が求められており、より薄いガラス基板を使用することが要求されている。光学フィルタとして使用されるガラス基板は、機械的強度が低いため、作業中にガラス基板そのものが割れてしまう可能性が高い。ガラス基板は概して板厚が０．３ｍｍ以下になると、機械的強度が極度に低下し、破損の可能性が著しく高くなり、量産性等に大きな問題が生ずる。
【０００８】
その対策として、基板に柔軟性が高い合成樹脂基板を用いることにより、薄い基板であっても、基板そのものが破損してしまうことを防止できる。光学フィルタへの薄型化の要求から、現在では板厚が０．１ｍｍ以下の基板への蒸着も強く望まれるようになり始めている。
【０００９】
また、合成樹脂基板を使用しても、特に基板の板厚が０．１ｍｍ以下の基板に蒸着膜を成膜した場合には、基板が変形する問題がある。基板と蒸着膜との線膨張係数の差が大きいため、合成樹脂のガラス転移温度よりも基板が高温となった状態で成膜すると、熱せられた基板が応力に耐えられず、成膜後の基板が大きく変形してしまう。
【００１０】
しかしながら近年の低温成膜法の進歩により、成膜プロセスにおける合成樹脂基板の最高到達温度を概ね７０℃程度にまで抑制することも可能となっている。つまり、ガラス転移温度が７０℃以上の合成樹脂で形成した基板を使用し、蒸着膜の層数が少ない比較的単純な構成であれば、基板と蒸着膜との線膨張係数の差による影響は殆ど無視できる程度の問題である。
【００１１】
このように、合成樹脂基板を用いても層数が少ない蒸着膜を成膜する場合には、成膜時の温度により基板が変形することを防止できる。具体的には、上述したガラス転移温度の観点から生産性等を考えた場合に、ガラス転移温度が７０℃以上であっても、ガラス転移温度が７０℃に近い材料よりも、更にガラス転移温度の高いノルボルネン系の樹脂等がより好ましいと考えられる。
【００１２】
また、特許文献１においては、基板にノルボルネン系樹脂等を使用して、蒸着法により製造された可視光線を減衰させるためのＮＤフィルタが開示されている。
【００１３】
上述した低温成膜法としては、各種の様々な方法が考案されているが、一般的には成膜と同時に基板の成膜面の裏面側を冷却する方法や、蒸発源と成膜面との距離を通常よりも離して配置する方法等が知られている。
【００１４】
また、ガラス基板と比較して剛性が低い合成樹脂基板を用いると、膜応力による基板の反りに関する問題が発生する。しかし、これは積層する蒸着物質の各条件下での応力を予め測定し、蒸着物質やプロセス条件等による膜応力の値を反映させて膜を設計する方法、或いは、基板両面に蒸着膜を分割して蒸着する方法や特許文献２に開示されているようなプロセス上で膜応力の少ない膜質に制御する方法により解決することができる。
【００１５】
【特許文献１】特開平１０−１３３２５３号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、ガラス転移温度が７０℃以上の合成樹脂基板を用いても、概ね２０層以上の多層膜により形成された光学フィルタの場合においては、基板上に成膜された蒸着膜の応力分布を小さくすることには限界がある。蒸着膜が少しずつ積み重なり、特に基板の板厚が０．１ｍｍ以下の基板においては、膜応力に起因する成膜面の微妙な応力分布によって、基板に凹凸が生ずるという別の不具合が発生する。
【００１７】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、蒸着膜の成膜中及び成膜後の作業中に、光学基板の変形や破損の生ずる可能性を著しく低減することができる光学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】
【００１８】
上記目的を達成するための本発明に係る光学フィルタの技術的特徴は、透明合成樹脂基板の表面及び裏面の少なくとも何れか一方の面に複数層から成る蒸着膜を形成し、少なくとも１つの特定の波長領域の光の透過率を、他の波長領域の光の透過率よりも低くした光学フィルタにおいて、前記透明合成樹脂基板の厚さが０．１ｍｍ以下であって、前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率を４０００ＭＰａ以上としたことにある。
【００１９】
本発明に係る光学フィルタの技術的特徴は、透明合成樹脂基板の表面及び裏面にそれぞれ複数層から成る蒸着膜を形成し、少なくとも１つの特定の波長領域の光の透過率を、他の波長領域の光の透過率よりも低くした光学フィルタにおいて、前記透明合成樹脂基板の厚さが０．１ｍｍ以下であって、前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率を２４００ＭＰａ以上としたことにある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る光学フィルタによれば、蒸着膜の成膜中及び成膜後の作業中に、皺やクラック、反りや凹凸等基板が変形することがなく、フィルタの基板そのものが破損する可能性が低い。また、蒸着時の熱等によるフィルタ全体の反り等の変形や、成膜応力に起因するフィルタ内の部分的な微妙な凹凸も生ずることもなく、近年求められている光学系の小型化の要求に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本実施例１における光学フィルタを製造する場合の蒸着時に用いる冷却機構の底面図、図２は断面図を示している。銅製の円板から成る冷却板１の裏面には溝が設けられ、この溝内に冷媒を流す冷却パイプ２が渦巻状に配置されている。そして、冷却板１上には基板治具に取り付けられた合成樹脂基板３が配置される。
【００２３】
図１に示した冷却パイプ２の引き回しは１つの例であり、基板３の設置位置や、蒸着傘の形状や大きさ等の諸条件により最適な配置は様々であり、冷媒の流量等により冷却パイプ２の径等は適宜に変更することができる。
【００２４】
冷却板１はその機構上、蒸着傘と一体又は組み合わせることで、一体として使用されるものであり、蒸着傘との密着面は蒸着傘と同様の形状である必要がある。冷却板１を平板の形状として冷媒を流す構造を簡略化するため、蒸着傘も図３に示すような一般的に広く用いられているドーム型の蒸着傘１１ではなく、本実施例では図４に示すような平面型の蒸着傘１２を用いている。成膜を行っている間に、冷却パイプ２に温度を調整された冷媒を流すことにより、成膜中の基板３の温度上昇を抑制し、基板３と蒸着膜との線膨張係数の差による基板３の反りや、この反りに伴う蒸着膜のクラック等の発生を防止することができる。
【００２５】
冷媒による冷却効果を確認するための予備実験として、−１０℃の食塩水を冷媒とし、冷却の有無以外は全て同一条件で、基板３上に３３層の蒸着膜を成膜して近赤外線カットフィルタを作成した。冷却をしない場合の成膜面の最高温度が約１７０℃であったのに対して、冷却した場合の成膜面の最高温度は約７０℃である。この温度測定は、基板３の成膜面側に貼り付けたサーモラベルによって行っている。
【００２６】
このように、冷却を行いながらの成膜においては、成膜中の基板の温度が通常の成膜と比較して低温となるため、何らかのアシストをしながら成膜することがより好ましい。本実施例においては、成膜方法はイオンプレーティング法を用いているが、他の成膜方法と比較して、膜に起因する応力を小さい値に制御することができる。
【００２７】
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）は約４０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有しており、本実施例１においては基板３にこのＰＥＴで形成した厚さ０．１ｍｍのＰＥＴフィルムを用いる。そして、この基板３に後述する蒸着膜を形成し、図５に示すような透過率特性を設計値として、紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタを作成する。図５は予め把握しておいた本実施例における条件下での光学定数を反映させ、３５０〜１１００ｎｍの波長領域において計算した計算値である。
【００２８】
また、ＰＥＴは４０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有していると共に、可視域波長域において透明性が高く、更に吸水率が低い利点も有している。
【００２９】
図６は縦横共に６０ｍｍの正方形状のＰＥＴフィルムから成る合成樹脂基板３上にマスク２１を配置し、蒸着膜を成膜した状態の平面図を示している。図６に示すように、マスク２１には縦横共に１０ｍｍの正方形の孔部２２が数個所穿けられている。図７は蒸着膜を成膜し、マスク２１を取り外し、光学フィルタ３１を切り抜いた状態を示している。
【００３０】
複数層から成る蒸着膜には、図８に示すように高屈折率材料であるＴｉＯ2と、低屈折率材料であるＳｉＯ2を使用し、基板３上にＳｉＯ2膜４１とＴｉＯ2膜４２を交互に積層し４３層の膜構成とした。ＴｉＯ2膜４２は屈折率が非常に高く膜設計上有利な材料であり、ＳｉＯ2膜４１は成膜条件によって勿論微妙に異なりはするものの、ＴｉＯ2膜４２と膜応力の発生方向が反対であり、屈折率も低く膜設計上有利なために採用している。
【００３１】
なお、成膜方法としてはＤＣ及びＲＦを併用するイオンプレーティング法を用い、ＤＣ電圧は４００Ｖ、ＲＦパワーは５００Ｗと設定し、成膜中の基板３の最大温度は両面共に８０℃であった。この温度は基板３の表面に予め設置しておいた真空中専用のサーモラベルによって測定した。
【００３２】
成膜中は成膜開始から成膜終了までの全層において、図１に示す冷却板１により冷却しながら蒸着を行った。冷却冷媒には食塩水を使用し−１０℃で温度制御を行い、冷媒流量は６リットル／分とした。
【００３３】
このように製作した紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタ３１は、図９に示すような分光透過率特性が得られた。図５の設計値と比較すると、透過帯域である可視波長領域での透過が若干低下したが、ほぼ同様な特性を得られた。６８５ｎｍを半値波長に７１０〜１０７０ｎｍの赤外波長領域では透過率は１％以下となっている。また、３５０〜３８０ｎｍまでの紫外波長領域では１％以下であり、更に４９５〜６８０ｎｍまでの可視波長領域では９２％以上の透過率であり、４３０〜４９５ｎｍまでの可視波長領域では９０％以上の透過率である。
【００３４】
上述の方法により製作されたサンプルに対して、温度６０℃、湿度９０％の環境試験を行った結果、４８０時間後では環境試験開始前と比較して半値波長である６８５ｎｍでの透過率変化はシフト量が約３ｎｍとなった。これと同様な環境試験を数サンプルで行ったが、全てのサンプルにおいて同様の良好の結果となった。
【００３５】
光学フィルタ３１の外観に関しては、成膜前の基板３と比較すると、シートの状態においては若干ながら反りが確認されたが、図７のように切り抜いた後では殆ど平坦であり、光学フィルタ３１としての用途を満足できるレベルである。更に、皺やクラック等は発生しておらず、環境試験後においても凹凸、皺やクラック等の発生は確認されなかった。
【実施例２】
【００３６】
ＰＣ（ポリカーボネート）は２４００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有しており、本実施例２においては、基板３にこのＰＣで形成した板厚０．１ｍｍのＰＣフィルムを用いている。そして、基板３の両面に蒸着膜を成膜し、図１０に示すような透過率特性を設計値として、紫外線及び近赤外波長領域の透過を制限する紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタ３１を作成する。図１０における透過率特性は予め把握しておいた本実施例における条件下での光学定数を反映させ、３５０〜１１００ｎｍの波長領域において計算した設計値である。
【００３７】
ＰＣは約２４００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有していると共に、可視光波長域で透明性が高く、更に吸水率が低い利点を有している。
【００３８】
本実施例２では、実施例１と同様に図６、図７に示す方法により、光学フィルタ３１を作成した。実施例２において蒸着する蒸着膜は、実施例１と同様の理由によりＴｉＯ2と、ＳｉＯ2を使用し、図１１で示すようにＳｉＯ2膜４１とＴｉＯ2膜４２を交互に積層し、それぞれの面において２３層を積層し、両面で４６層の膜構成とした。なお、成膜において表面に２３層成膜後に、基板３を裏返し、表面と同様に図６に示す形状を有するマスク２１を裏面に配置し、２３層から成る蒸着膜を成膜した。
【００３９】
また、本実施例２においては、基板３の両面に同程度の膜厚を形成する手法を採用しており、膜に起因する応力による基板３の反りを改善するには極めて有効である。
【００４０】
ただし、基板３の両面に蒸着膜を成膜した場合に、曲げ弾性率が低い合成樹脂材料による剛性の低い基板３では反りが発生してしまう。このため、基板３上の各個所において発生する膜応力の僅かな差から、微妙な応力分布が存在してしまい、曲げ弾性率が小さい合成樹脂で基板３を形成すると、蒸着膜の応力に耐えられる個所と耐えることができない個所とが発生する。つまり、基板３上の様々な個所で、様々な方向からの応力による影響を受けることになり、その結果、基板３に凹凸が生じ、光学フィルタとしての用途を満足することは極めて困難になる。
【００４１】
成膜方法としては実施例１と同様に、ＤＣ及びＲＦを併用するイオンプレーティング法を用い、ＤＣ電圧は４００Ｖ、ＲＦパワーは５００Ｗと設定し、成膜中の基板３の最大温度は両面共に７０℃であった。成膜中は成膜開始から全ての層の成膜を終了するまで、実施例１と同様に成膜基板裏面を冷却しながら各層の蒸着を行った。
【００４２】
このように成膜された紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタ３１は、図１２に示すような分光透過率特性が得られた。図１０の設計値と比較すると、透過帯域である可視波長領域での透過が若干低下したが、ほぼ同様な特性を得られた。６９０ｎｍを半値波長に７２０〜１１３０ｎｍの赤外波長領域では透過率は１％以下となっている。また、３５０〜３９０ｎｍまでの紫外波長領域では１％以下の透過率であり、更に４４０〜６８０ｎｍまでの可視波長領域では８９％以上の透過率であり、４１５〜４４０ｎｍまでの可視波長領域では８５％以上の透過率である。
【００４３】
上述の方法により製作されたサンプルに対して実施例１と同様に、温度６０℃、湿度９０％の環境試験を行った結果、４８０時間後では環境試験開始前と比較して半値波長である６９０ｎｍでの透過率変化はシフト量が約３ｎｍとなった。これと同様な環境試験を数サンプルで行ったが、全てのサンプルにおいて同様な良好な結果となった。
【００４４】
光学フィルタ３１の外観に関しても良好であり、反りや凹凸、更に皺やクラック等は発生しておらず、環境試験後も皺やクラック等の発生は確認されなかった。
【００４５】
［比較例］
また、比較例として、３０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するノルボルネン系樹脂であるＡｒｔｏｎ（ＪＳＲ株式会社製、製品名）フィルムから成る厚さが０．１ｍｍの基板の片面に、図８に示すような蒸着膜を成膜し、実施例１、２と同様の方法により、図５に示す設計値とほぼ同様な紫外線及び近赤外波長領域の透過をカットする光学フィルタを作成した。
【００４６】
なお、成膜方法、成膜条件は実施例１と同様であるため説明は省略する。このようにして成膜された紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタは、図１３に示すような分光透過率特性が得られた。実施例１におけるＰＥＴフィルムから成る基板３の場合よりも、透過帯域である可視波長領域での透過は２〜３％程度高く、図５の設計値とほぼ同様な特性を得ることができた。６８５ｎｍを半値波長に７１０〜１０７０ｎｍの赤外波長領域では透過率は１％以下となった。また、３５０〜３８０ｎｍまでの紫外波長領域では１％以下であり、更に４９５〜６８０ｎｍまでの可視波長領域では９４％以上の透過率であり、４３０〜４９５ｎｍまでの可視波長領域では９３％以上の透過率である。
【００４７】
このサンプルを実施例１と同様の条件における環境試験を行った結果、４８０時間後では環境試験開始前と比較して半値波長である６８５ｎｍでの透過率変化はシフト量が約３ｎｍとなった。これと同様な環境試験を数サンプルで行ったが、全てのサンプルにおいて同様な結果となった。
【００４８】
しかしながら、光学フィルタの外観に関しては基板の変形が非常に大きく、反りや凹凸が生じ、図７に示すように切り抜く以前、つまり成膜直後であっても、既に蒸着膜にクラックが発生しているサンプルが多く確認できた。紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタとしての用途を考慮すると、その使用は困難である。
【００４９】
また、実施例２のように、基板の両面に蒸着膜を成膜した場合においても、基板の厚さが０．１ｍｍであり、基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率が２４００ＭＰａ未満であると、分光特性は満足できるレベルであったとしても、上述の基板の片面のみに蒸着膜を蒸着した比較例と同様に、基板の変形が極めて大きく、反りや凹凸、蒸着膜のクラック等が発生してしまうことが後述の比較例でわかった。
【００５０】
更に、厚さが０．１ｍｍの様々な合成樹脂基板について、上述した実施例１、２と同様の実験を繰り返した。例えば基板に厚さ０．１ｍｍで曲げ弾性率が２４００ＭＰａ程度のＰＣフィルムにおいて、基板の片面だけに図８と同様の蒸着膜を成膜した場合には、分光特性は満足できるが、基板の変形が極めて大きく、反りや凹凸、蒸着膜のクラック等が発生してしまうことが認められた。
【００５１】
また、基板３に３２００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するＰＥＴフィルムから成る厚さ０．１ｍｍの基板を用い、この基板の片面に図８と同様の蒸着膜を成膜した場合には、基板の変形が極めて大きくなってしまうことが認められた。
【００５２】
同様に、基板に３７００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するアクリル系樹脂フィルムから成る厚さ０．１ｍｍの基板を用い、この基板の片面に図８と同様の蒸着膜を成膜した場合には、曲げ弾性率が３２００ＭＰａ程度のＰＥＴフィルムやＡｒｔｏｎフィルムで形成した基板、曲げ弾性率２４００ＭＰａ程度のＰＣで形成した基板と比較すると、同時に成膜された光学フィルタの間でばらつきがあるが、幾つかのサンプルで外観が大きく改善された。しかし、安定的に歩留まり良く製品を供給するという量産性の観点からは問題のある結果となった。また、実施例１における曲げ弾性率が４０００ＭＰａ程度のＰＥＴフィルムから成る基板３へ成膜した結果と比較すると、やはり凹凸も大きい。
【００５３】
更に、８０ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するＺｅｏｎｏｒ（日本ゼオン株式会社社製、製品名）フィルムから成る厚さ０．１ｍｍの基板は、応力の負荷が緩和される基板の両面への成膜であっても光学フィルタとしての仕様に問題がある。
【００５４】
同様に、基板に２０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するポリオレフィン系樹脂フィルムから成る基板を用い、厚さ０．１ｍｍの基板の両面に、実施例２と同様の方法により図１１と同様の蒸着膜の成膜を行った。
【００５５】
そして、上述した８０ＭＰａ程度のＺｅｏｎｏｒフィルムと比較すると、同時に成膜された光学フィルタ３１の間でばらつきがあるが、幾つかのサンプルで外観が大きく改善された。しかし、安定的に歩留まり良く製品を供給するという量産性の観点からは問題があり、実施例２における曲げ弾性率が２４００ＭＰａ程度のＰＣから成る基板へ成膜した結果と比較すると、やはり凹凸も大きい。
【００５６】
実施例１においては、基板３の厚さが０．１ｍｍの場合に、基板３の片面へ紫外線及び近赤外線をカットする４０層程度の蒸着膜を成膜した場合には、４０００ＭＰａ以上の曲げ弾性率を有する合成樹脂基板３を用いる必要があると云う結論に至った。
【００５７】
また、実施例２においては、蒸着膜を基板３の両面に分割して、紫外線及び近赤外線をカットするそれぞれ２０層程度の蒸着膜を成膜する場合には、２４００ＭＰａ以上の曲げ弾性率を有する合成樹脂基板３を用いる必要があると云う結論に至った。
【００５８】
曲げ弾性率がこれらの値より低い合成樹脂基板３を用いた場合には、分光特性は満足できても基板３の変形が極めて大きいため、光学フィルタ３１としての使用に耐え難く、量産性等の観点も含めて問題が発生してしまう。
【００５９】
また、基板の厚さが０．１ｍｍよりも更に薄い場合には、上述した実施例１、２よりも基板の剛性が低くなるため、更に高い曲げ弾性率を有する合成樹脂を選択する必要がある。
【００６０】
上述のように、低温成膜技術によって成膜中の基板３の温度を８０℃に抑制したことにより、ガラス転移温度が７３℃のＰＥＴでも反りは発生していない。このことからガラス転移温度が概ね７０℃より高い合成樹脂基板３を用いれば、成膜中の基板３の温度を反りの発生しない範囲に制御可能である。
【００６１】
実施例１、２においては、イオンプレーティング法を用いた場合について説明したが、ＥＢ法、スパッタリング法、ＩＡＤ法、ＩＢＳ法、クラスタ蒸着法等においても同様であり、本発明にはこれらの方法によって成膜した蒸着膜を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】冷却機構の底面図である。
【図２】冷却機構の断面図である。
【図３】ドーム型の蒸着傘の外観図である。
【図４】本実施例で使用した平板型の蒸着傘の外観図である。
【図５】光学フィルタの透過率の設計値である。
【図６】実施例１におけるマスクの平面図である。
【図７】成膜後の基板の平面図である。
【図８】実施例１における膜構成図である。
【図９】実施例１における光学フィルタの分光特性図である。
【図１０】実施例２における光学フィルタの設計値である。
【図１１】実施例２における膜構成である。
【図１２】実施例２における光学フィルタの分光特性図である。
【図１３】比較例における光学フィルタの分光特性図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 冷却板
２ 冷却パイプ
３ 合成樹脂基板
２１ マスク
２２ 孔部
３１ 光学フィルタ
４１ ＴｉＯ2膜
４２ ＳｉＯ2膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の範囲に含まれる波長の光の透過を制限し、特に近赤外線及び紫外線を好適にカットする光学フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は人間の眼に対応する機能を有しているが、撮像素子そのものの光応答性は必ずしも人間の眼と同一ではない。従って、人間の眼とほぼ同一の光応答性を得るには、幾つかの光学的な工夫が必要となってくる。
【０００３】
その第１の工夫として、固体撮像素子の表面に色再現に必要な波長域の光のみを到達させることがある。固体撮像素子自体は撮像に不要な近赤外領域にまで高い感度を有しており、何らの工夫もせずに固体撮像素子に光を入射させると、近赤外領域に高い感度を有したまま信号処理を行うこととなり、光量調整、色バランス調整が困難となる。従って、赤外線が入射した固体撮像素子は、実際に人が眼で見るときの明るさや色あいとは異なる画像を映し出してしまう。そこで、一般的には近赤外波長領域の光の透過を制限する赤外線カットフィルタを設けることにより、近赤外線が固体撮像素子に入射するのを防止している。
【０００４】
第２の工夫として紫外線カットフィルタを用いている。一般的に固体撮像素子は近赤外領域ほどではないが、紫外領域にも感度を有している。従って、近赤外線と同様に光がそのまま固体撮像素子に入射した場合には、紫外線により実際に人が眼で見るときの明るさや色あいとは異なる画像を映し出してしまうために、紫外線カットフィルタを設けている。更には、紫外線カットフィルタを設けることにより、紫外線及び短波長の可視光の一部の光を遮光することにより部品の劣化を防止している。これらの理由から、一般的に紫外波長領域の光の透過を制御する紫外線カットフィルタを設け、紫外線が固体撮像素子又はカメラ等の光学系に入射することを防止している。
【０００５】
これらの光学フィルタの製造方法としては、基板にそれぞれの波長の光を吸収する物質を混入させる方法や、基板上に光を吸収する物質を塗布する方法、基板上に薄膜を形成し反射又は吸収させる方法等が知られている。
【０００６】
近年では、真空蒸着法やスパッタ法等における薄膜生成方法の精度向上に伴い、１枚の基板上に近赤外波長領域と紫外波長領域の光の透過を、同時に制限できる薄膜を成膜することも可能となっている。
【０００７】
上述の方法のうち、紫外線や近赤外線のカットを複数層から成る蒸着膜により行うタイプの光学フィルタの場合には、一般的にはガラス基板を使用することが多い。しかし、近年の小型化・軽量化の要求により、光学系においても更なる省スペース化が求められており、より薄いガラス基板を使用することが要求されている。光学フィルタとして使用されるガラス基板は、機械的強度が低いため、作業中にガラス基板そのものが割れてしまう可能性が高い。ガラス基板は概して板厚が０．３ｍｍ以下になると、機械的強度が極度に低下し、破損の可能性が著しく高くなり、量産性等に大きな問題が生ずる。
【０００８】
その対策として、基板に柔軟性が高い合成樹脂基板を用いることにより、薄い基板であっても、基板そのものが破損してしまうことを防止できる。光学フィルタへの薄型化の要求から、現在では板厚が０．１ｍｍ以下の基板への蒸着も強く望まれるようになり始めている。
【０００９】
また、合成樹脂基板を使用しても、特に基板の板厚が０．１ｍｍ以下の基板に蒸着膜を成膜した場合には、基板が変形する問題がある。基板と蒸着膜との線膨張係数の差が大きいため、合成樹脂のガラス転移温度よりも基板が高温となった状態で成膜すると、熱せられた基板が応力に耐えられず、成膜後の基板が大きく変形してしまう。
【００１０】
しかしながら近年の低温成膜法の進歩により、成膜プロセスにおける合成樹脂基板の最高到達温度を概ね７０℃程度にまで抑制することも可能となっている。つまり、ガラス転移温度が７０℃以上の合成樹脂で形成した基板を使用し、蒸着膜の層数が少ない比較的単純な構成であれば、基板と蒸着膜との線膨張係数の差による影響は殆ど無視できる程度の問題である。
【００１１】
このように、合成樹脂基板を用いても層数が少ない蒸着膜を成膜する場合には、成膜時の温度により基板が変形することを防止できる。具体的には、上述したガラス転移温度の観点から生産性等を考えた場合に、ガラス転移温度が７０℃以上であっても、ガラス転移温度が７０℃に近い材料よりも、更にガラス転移温度の高いノルボルネン系の樹脂等がより好ましいと考えられる。
【００１２】
また、特許文献１においては、基板にノルボルネン系樹脂等を使用して、蒸着法により製造された可視光線を減衰させるためのＮＤフィルタが開示されている。
【００１３】
上述した低温成膜法としては、各種の様々な方法が考案されているが、一般的には成膜と同時に基板の成膜面の裏面側を冷却する方法や、蒸発源と成膜面との距離を通常よりも離して配置する方法等が知られている。
【００１４】
また、ガラス基板と比較して剛性が低い合成樹脂基板を用いると、膜応力による基板の反りに関する問題が発生する。しかし、これは積層する蒸着物質の各条件下での応力を予め測定し、蒸着物質やプロセス条件等による膜応力の値を反映させて膜を設計する方法、或いは、基板両面に蒸着膜を分割して蒸着する方法や特許文献２に開示されているようなプロセス上で膜応力の少ない膜質に制御する方法により解決することができる。
【００１５】
【特許文献１】特開平１０−１３３２５３号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、ガラス転移温度が７０℃以上の合成樹脂基板を用いても、概ね２０層以上の多層膜により形成された光学フィルタの場合においては、基板上に成膜された蒸着膜の応力分布を小さくすることには限界がある。蒸着膜が少しずつ積み重なり、特に基板の板厚が０．１ｍｍ以下の基板においては、膜応力に起因する成膜面の微妙な応力分布によって、基板に凹凸が生ずるという別の不具合が発生する。
【００１７】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、蒸着膜の成膜中及び成膜後の作業中に、光学基板の変形や破損の生ずる可能性を著しく低減することができる光学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】
【００１８】
上記目的を達成するための本発明に係る光学フィルタの技術的特徴は、透明合成樹脂基板の表面及び裏面の少なくとも何れか一方の面に複数層から成る蒸着膜を形成し、少なくとも１つの特定の波長領域の光の透過率を、他の波長領域の光の透過率よりも低くした光学フィルタにおいて、前記透明合成樹脂基板の厚さが０．１ｍｍ以下であって、前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率を４０００ＭＰａ以上としたことにある。
【００１９】
本発明に係る光学フィルタの技術的特徴は、透明合成樹脂基板の表面及び裏面にそれぞれ複数層から成る蒸着膜を形成し、少なくとも１つの特定の波長領域の光の透過率を、他の波長領域の光の透過率よりも低くした光学フィルタにおいて、前記透明合成樹脂基板の厚さが０．１ｍｍ以下であって、前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率を２４００ＭＰａ以上としたことにある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る光学フィルタによれば、蒸着膜の成膜中及び成膜後の作業中に、皺やクラック、反りや凹凸等基板が変形することがなく、フィルタの基板そのものが破損する可能性が低い。また、蒸着時の熱等によるフィルタ全体の反り等の変形や、成膜応力に起因するフィルタ内の部分的な微妙な凹凸も生ずることもなく、近年求められている光学系の小型化の要求に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本実施例１における光学フィルタを製造する場合の蒸着時に用いる冷却機構の底面図、図２は断面図を示している。銅製の円板から成る冷却板１の裏面には溝が設けられ、この溝内に冷媒を流す冷却パイプ２が渦巻状に配置されている。そして、冷却板１上には基板治具に取り付けられた合成樹脂基板３が配置される。
【００２３】
図１に示した冷却パイプ２の引き回しは１つの例であり、基板３の設置位置や、蒸着傘の形状や大きさ等の諸条件により最適な配置は様々であり、冷媒の流量等により冷却パイプ２の径等は適宜に変更することができる。
【００２４】
冷却板１はその機構上、蒸着傘と一体又は組み合わせることで、一体として使用されるものであり、蒸着傘との密着面は蒸着傘と同様の形状である必要がある。冷却板１を平板の形状として冷媒を流す構造を簡略化するため、蒸着傘も図３に示すような一般的に広く用いられているドーム型の蒸着傘１１ではなく、本実施例では図４に示すような平面型の蒸着傘１２を用いている。成膜を行っている間に、冷却パイプ２に温度を調整された冷媒を流すことにより、成膜中の基板３の温度上昇を抑制し、基板３と蒸着膜との線膨張係数の差による基板３の反りや、この反りに伴う蒸着膜のクラック等の発生を防止することができる。
【００２５】
冷媒による冷却効果を確認するための予備実験として、−１０℃の食塩水を冷媒とし、冷却の有無以外は全て同一条件で、基板３上に３３層の蒸着膜を成膜して近赤外線カットフィルタを作成した。冷却をしない場合の成膜面の最高温度が約１７０℃であったのに対して、冷却した場合の成膜面の最高温度は約７０℃である。この温度測定は、基板３の成膜面側に貼り付けたサーモラベルによって行っている。
【００２６】
このように、冷却を行いながらの成膜においては、成膜中の基板の温度が通常の成膜と比較して低温となるため、何らかのアシストをしながら成膜することがより好ましい。本実施例においては、成膜方法はイオンプレーティング法を用いているが、他の成膜方法と比較して、膜に起因する応力を小さい値に制御することができる。
【００２７】
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）は約４０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有しており、本実施例１においては基板３にこのＰＥＴで形成した厚さ０．１ｍｍのＰＥＴフィルムを用いる。そして、この基板３に後述する蒸着膜を形成し、図５に示すような透過率特性を設計値として、紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタを作成する。図５は予め把握しておいた本実施例における条件下での光学定数を反映させ、３５０〜１１００ｎｍの波長領域において計算した計算値である。
【００２８】
また、ＰＥＴは４０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有していると共に、可視域波長域において透明性が高く、更に吸水率が低い利点も有している。
【００２９】
図６は縦横共に６０ｍｍの正方形状のＰＥＴフィルムから成る合成樹脂基板３上にマスク２１を配置し、蒸着膜を成膜した状態の平面図を示している。図６に示すように、マスク２１には縦横共に１０ｍｍの正方形の孔部２２が数個所穿けられている。図７は蒸着膜を成膜し、マスク２１を取り外し、光学フィルタ３１を切り抜いた状態を示している。
【００３０】
複数層から成る蒸着膜には、図８に示すように高屈折率材料であるＴｉＯ2と、低屈折率材料であるＳｉＯ2を使用し、基板３上にＳｉＯ2膜４１とＴｉＯ2膜４２を交互に積層し４３層の膜構成とした。ＴｉＯ2膜４２は屈折率が非常に高く膜設計上有利な材料であり、ＳｉＯ2膜４１は成膜条件によって勿論微妙に異なりはするものの、ＴｉＯ2膜４２と膜応力の発生方向が反対であり、屈折率も低く膜設計上有利なために採用している。
【００３１】
なお、成膜方法としてはＤＣ及びＲＦを併用するイオンプレーティング法を用い、ＤＣ電圧は４００Ｖ、ＲＦパワーは５００Ｗと設定し、成膜中の基板３の最大温度は両面共に８０℃であった。この温度は基板３の表面に予め設置しておいた真空中専用のサーモラベルによって測定した。
【００３２】
成膜中は成膜開始から成膜終了までの全層において、図１に示す冷却板１により冷却しながら蒸着を行った。冷却冷媒には食塩水を使用し−１０℃で温度制御を行い、冷媒流量は６リットル／分とした。
【００３３】
このように製作した紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタ３１は、図９に示すような分光透過率特性が得られた。図５の設計値と比較すると、透過帯域である可視波長領域での透過が若干低下したが、ほぼ同様な特性を得られた。６８５ｎｍを半値波長に７１０〜１０７０ｎｍの赤外波長領域では透過率は１％以下となっている。また、３５０〜３８０ｎｍまでの紫外波長領域では１％以下であり、更に４９５〜６８０ｎｍまでの可視波長領域では９２％以上の透過率であり、４３０〜４９５ｎｍまでの可視波長領域では９０％以上の透過率である。
【００３４】
上述の方法により製作されたサンプルに対して、温度６０℃、湿度９０％の環境試験を行った結果、４８０時間後では環境試験開始前と比較して半値波長である６８５ｎｍでの透過率変化はシフト量が約３ｎｍとなった。これと同様な環境試験を数サンプルで行ったが、全てのサンプルにおいて同様の良好の結果となった。
【００３５】
光学フィルタ３１の外観に関しては、成膜前の基板３と比較すると、シートの状態においては若干ながら反りが確認されたが、図７のように切り抜いた後では殆ど平坦であり、光学フィルタ３１としての用途を満足できるレベルである。更に、皺やクラック等は発生しておらず、環境試験後においても凹凸、皺やクラック等の発生は確認されなかった。
【実施例２】
【００３６】
ＰＣ（ポリカーボネート）は２４００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有しており、本実施例２においては、基板３にこのＰＣで形成した板厚０．１ｍｍのＰＣフィルムを用いている。そして、基板３の両面に蒸着膜を成膜し、図１０に示すような透過率特性を設計値として、紫外線及び近赤外波長領域の透過を制限する紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタ３１を作成する。図１０における透過率特性は予め把握しておいた本実施例における条件下での光学定数を反映させ、３５０〜１１００ｎｍの波長領域において計算した設計値である。
【００３７】
ＰＣは約２４００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有していると共に、可視光波長域で透明性が高く、更に吸水率が低い利点を有している。
【００３８】
本実施例２では、実施例１と同様に図６、図７に示す方法により、光学フィルタ３１を作成した。実施例２において蒸着する蒸着膜は、実施例１と同様の理由によりＴｉＯ2と、ＳｉＯ2を使用し、図１１で示すようにＳｉＯ2膜４１とＴｉＯ2膜４２を交互に積層し、それぞれの面において２３層を積層し、両面で４６層の膜構成とした。なお、成膜において表面に２３層成膜後に、基板３を裏返し、表面と同様に図６に示す形状を有するマスク２１を裏面に配置し、２３層から成る蒸着膜を成膜した。
【００３９】
また、本実施例２においては、基板３の両面に同程度の膜厚を形成する手法を採用しており、膜に起因する応力による基板３の反りを改善するには極めて有効である。
【００４０】
ただし、基板３の両面に蒸着膜を成膜した場合に、曲げ弾性率が低い合成樹脂材料による剛性の低い基板３では反りが発生してしまう。このため、基板３上の各個所において発生する膜応力の僅かな差から、微妙な応力分布が存在してしまい、曲げ弾性率が小さい合成樹脂で基板３を形成すると、蒸着膜の応力に耐えられる個所と耐えることができない個所とが発生する。つまり、基板３上の様々な個所で、様々な方向からの応力による影響を受けることになり、その結果、基板３に凹凸が生じ、光学フィルタとしての用途を満足することは極めて困難になる。
【００４１】
成膜方法としては実施例１と同様に、ＤＣ及びＲＦを併用するイオンプレーティング法を用い、ＤＣ電圧は４００Ｖ、ＲＦパワーは５００Ｗと設定し、成膜中の基板３の最大温度は両面共に７０℃であった。成膜中は成膜開始から全ての層の成膜を終了するまで、実施例１と同様に成膜基板裏面を冷却しながら各層の蒸着を行った。
【００４２】
このように成膜された紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタ３１は、図１２に示すような分光透過率特性が得られた。図１０の設計値と比較すると、透過帯域である可視波長領域での透過が若干低下したが、ほぼ同様な特性を得られた。６９０ｎｍを半値波長に７２０〜１１３０ｎｍの赤外波長領域では透過率は１％以下となっている。また、３５０〜３９０ｎｍまでの紫外波長領域では１％以下の透過率であり、更に４４０〜６８０ｎｍまでの可視波長領域では８９％以上の透過率であり、４１５〜４４０ｎｍまでの可視波長領域では８５％以上の透過率である。
【００４３】
上述の方法により製作されたサンプルに対して実施例１と同様に、温度６０℃、湿度９０％の環境試験を行った結果、４８０時間後では環境試験開始前と比較して半値波長である６９０ｎｍでの透過率変化はシフト量が約３ｎｍとなった。これと同様な環境試験を数サンプルで行ったが、全てのサンプルにおいて同様な良好な結果となった。
【００４４】
光学フィルタ３１の外観に関しても良好であり、反りや凹凸、更に皺やクラック等は発生しておらず、環境試験後も皺やクラック等の発生は確認されなかった。
【００４５】
［比較例］
また、比較例として、３０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するノルボルネン系樹脂であるＡｒｔｏｎ（ＪＳＲ株式会社製、製品名）フィルムから成る厚さが０．１ｍｍの基板の片面に、図８に示すような蒸着膜を成膜し、実施例１、２と同様の方法により、図５に示す設計値とほぼ同様な紫外線及び近赤外波長領域の透過をカットする光学フィルタを作成した。
【００４６】
なお、成膜方法、成膜条件は実施例１と同様であるため説明は省略する。このようにして成膜された紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタは、図１３に示すような分光透過率特性が得られた。実施例１におけるＰＥＴフィルムから成る基板３の場合よりも、透過帯域である可視波長領域での透過は２〜３％程度高く、図５の設計値とほぼ同様な特性を得ることができた。６８５ｎｍを半値波長に７１０〜１０７０ｎｍの赤外波長領域では透過率は１％以下となった。また、３５０〜３８０ｎｍまでの紫外波長領域では１％以下であり、更に４９５〜６８０ｎｍまでの可視波長領域では９４％以上の透過率であり、４３０〜４９５ｎｍまでの可視波長領域では９３％以上の透過率である。
【００４７】
このサンプルを実施例１と同様の条件における環境試験を行った結果、４８０時間後では環境試験開始前と比較して半値波長である６８５ｎｍでの透過率変化はシフト量が約３ｎｍとなった。これと同様な環境試験を数サンプルで行ったが、全てのサンプルにおいて同様な結果となった。
【００４８】
しかしながら、光学フィルタの外観に関しては基板の変形が非常に大きく、反りや凹凸が生じ、図７に示すように切り抜く以前、つまり成膜直後であっても、既に蒸着膜にクラックが発生しているサンプルが多く確認できた。紫外線及び近赤外線をカットする光学フィルタとしての用途を考慮すると、その使用は困難である。
【００４９】
また、実施例２のように、基板の両面に蒸着膜を成膜した場合においても、基板の厚さが０．１ｍｍであり、基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率が２４００ＭＰａ未満であると、分光特性は満足できるレベルであったとしても、上述の基板の片面のみに蒸着膜を蒸着した比較例と同様に、基板の変形が極めて大きく、反りや凹凸、蒸着膜のクラック等が発生してしまうことが後述の比較例でわかった。
【００５０】
更に、厚さが０．１ｍｍの様々な合成樹脂基板について、上述した実施例１、２と同様の実験を繰り返した。例えば基板に厚さ０．１ｍｍで曲げ弾性率が２４００ＭＰａ程度のＰＣフィルムにおいて、基板の片面だけに図８と同様の蒸着膜を成膜した場合には、分光特性は満足できるが、基板の変形が極めて大きく、反りや凹凸、蒸着膜のクラック等が発生してしまうことが認められた。
【００５１】
また、基板３に３２００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するＰＥＴフィルムから成る厚さ０．１ｍｍの基板を用い、この基板の片面に図８と同様の蒸着膜を成膜した場合には、基板の変形が極めて大きくなってしまうことが認められた。
【００５２】
同様に、基板に３７００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するアクリル系樹脂フィルムから成る厚さ０．１ｍｍの基板を用い、この基板の片面に図８と同様の蒸着膜を成膜した場合には、曲げ弾性率が３２００ＭＰａ程度のＰＥＴフィルムやＡｒｔｏｎフィルムで形成した基板、曲げ弾性率２４００ＭＰａ程度のＰＣで形成した基板と比較すると、同時に成膜された光学フィルタの間でばらつきがあるが、幾つかのサンプルで外観が大きく改善された。しかし、安定的に歩留まり良く製品を供給するという量産性の観点からは問題のある結果となった。また、実施例１における曲げ弾性率が４０００ＭＰａ程度のＰＥＴフィルムから成る基板３へ成膜した結果と比較すると、やはり凹凸も大きい。
【００５３】
更に、８０ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するＺｅｏｎｏｒ（日本ゼオン株式会社社製、製品名）フィルムから成る厚さ０．１ｍｍの基板は、応力の負荷が緩和される基板の両面への成膜であっても光学フィルタとしての仕様に問題がある。
【００５４】
同様に、基板に２０００ＭＰａ程度の曲げ弾性率を有するポリオレフィン系樹脂フィルムから成る基板を用い、厚さ０．１ｍｍの基板の両面に、実施例２と同様の方法により図１１と同様の蒸着膜の成膜を行った。
【００５５】
そして、上述した８０ＭＰａ程度のＺｅｏｎｏｒフィルムと比較すると、同時に成膜された光学フィルタ３１の間でばらつきがあるが、幾つかのサンプルで外観が大きく改善された。しかし、安定的に歩留まり良く製品を供給するという量産性の観点からは問題があり、実施例２における曲げ弾性率が２４００ＭＰａ程度のＰＣから成る基板へ成膜した結果と比較すると、やはり凹凸も大きい。
【００５６】
実施例１においては、基板３の厚さが０．１ｍｍの場合に、基板３の片面へ紫外線及び近赤外線をカットする４０層程度の蒸着膜を成膜した場合には、４０００ＭＰａ以上の曲げ弾性率を有する合成樹脂基板３を用いる必要があると云う結論に至った。
【００５７】
また、実施例２においては、蒸着膜を基板３の両面に分割して、紫外線及び近赤外線をカットするそれぞれ２０層程度の蒸着膜を成膜する場合には、２４００ＭＰａ以上の曲げ弾性率を有する合成樹脂基板３を用いる必要があると云う結論に至った。
【００５８】
曲げ弾性率がこれらの値より低い合成樹脂基板３を用いた場合には、分光特性は満足できても基板３の変形が極めて大きいため、光学フィルタ３１としての使用に耐え難く、量産性等の観点も含めて問題が発生してしまう。
【００５９】
また、基板の厚さが０．１ｍｍよりも更に薄い場合には、上述した実施例１、２よりも基板の剛性が低くなるため、更に高い曲げ弾性率を有する合成樹脂を選択する必要がある。
【００６０】
上述のように、低温成膜技術によって成膜中の基板３の温度を８０℃に抑制したことにより、ガラス転移温度が７３℃のＰＥＴでも反りは発生していない。このことからガラス転移温度が概ね７０℃より高い合成樹脂基板３を用いれば、成膜中の基板３の温度を反りの発生しない範囲に制御可能である。
【００６１】
実施例１、２においては、イオンプレーティング法を用いた場合について説明したが、ＥＢ法、スパッタリング法、ＩＡＤ法、ＩＢＳ法、クラスタ蒸着法等においても同様であり、本発明にはこれらの方法によって成膜した蒸着膜を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】冷却機構の底面図である。
【図２】冷却機構の断面図である。
【図３】ドーム型の蒸着傘の外観図である。
【図４】本実施例で使用した平板型の蒸着傘の外観図である。
【図５】光学フィルタの透過率の設計値である。
【図６】実施例１におけるマスクの平面図である。
【図７】成膜後の基板の平面図である。
【図８】実施例１における膜構成図である。
【図９】実施例１における光学フィルタの分光特性図である。
【図１０】実施例２における光学フィルタの設計値である。
【図１１】実施例２における膜構成である。
【図１２】実施例２における光学フィルタの分光特性図である。
【図１３】比較例における光学フィルタの分光特性図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 冷却板
２ 冷却パイプ
３ 合成樹脂基板
２１ マスク
２２ 孔部
３１ 光学フィルタ
４１ ＴｉＯ2膜
４２ ＳｉＯ2膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明合成樹脂基板の表面及び裏面の少なくとも何れか一方の面に複数層から成る蒸着膜を形成し、少なくとも１つの特定の波長領域の光の透過率を、他の波長領域の光の透過率よりも低くした光学フィルタにおいて、前記透明合成樹脂基板の厚さが０．１ｍｍ以下であって、前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率を４０００ＭＰａ以上としたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂のガラス転移温度は７０℃以上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】
透明合成樹脂基板の表面及び裏面にそれぞれ複数層から成る蒸着膜を形成し、少なくとも１つの特定の波長領域の光の透過率を、他の波長領域の光の透過率よりも低くした光学フィルタにおいて、前記透明合成樹脂基板の厚さが０．１ｍｍ以下であって、前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率を２４００ＭＰａ以上としたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項４】
前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂のガラス転移温度は７０℃以上であることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記特定の波長領域は近赤外波長領域及び紫外波長領域のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の光学フィルタ。
【請求項６】
前記複数層から成る蒸着膜は４０層以上から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルタ。
【請求項７】
前記複数層から成る蒸着膜は２０層以上から構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の光学フィルタ。
【請求項８】
前記複数層から成る蒸着膜は、前記透明合成樹脂基板を冷却しながらイオンプレーティング法で成膜したものであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載の光学フィルタ。
【請求項１】
透明合成樹脂基板の表面及び裏面の少なくとも何れか一方の面に複数層から成る蒸着膜を形成し、少なくとも１つの特定の波長領域の光の透過率を、他の波長領域の光の透過率よりも低くした光学フィルタにおいて、前記透明合成樹脂基板の厚さが０．１ｍｍ以下であって、前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率を４０００ＭＰａ以上としたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂のガラス転移温度は７０℃以上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】
透明合成樹脂基板の表面及び裏面にそれぞれ複数層から成る蒸着膜を形成し、少なくとも１つの特定の波長領域の光の透過率を、他の波長領域の光の透過率よりも低くした光学フィルタにおいて、前記透明合成樹脂基板の厚さが０．１ｍｍ以下であって、前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂の曲げ弾性率を２４００ＭＰａ以上としたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項４】
前記透明合成樹脂基板を形成する合成樹脂のガラス転移温度は７０℃以上であることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記特定の波長領域は近赤外波長領域及び紫外波長領域のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の光学フィルタ。
【請求項６】
前記複数層から成る蒸着膜は４０層以上から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルタ。
【請求項７】
前記複数層から成る蒸着膜は２０層以上から構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の光学フィルタ。
【請求項８】
前記複数層から成る蒸着膜は、前記透明合成樹脂基板を冷却しながらイオンプレーティング法で成膜したものであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載の光学フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１１２０３２（Ｐ２００８−１１２０３２Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９５４６９（Ｐ２００６−２９５４６９）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
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