CN103261927A - 光学滤波器模块及光学滤波器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光学滤波器模块及光学滤波器系统，在设置于成像装置的光学滤波器模块中设置了多个滤波器。多个滤波器是透射可见光并且至少阻断红外线的第1滤波器和只通过红外线的第2滤波器，以能够选择性切换的方式配置有上述第1滤波器和上述第2滤波器。
Description
技术领域
本发明涉及光学滤波器模块及光学滤波器系统。
背景技术
在一般的摄像机和数码相机等为代表的电子相机的光学系统中，沿着光轴从被摄体侧开始按顺序配置了耦合光学系统、红外线阻断滤波器、光学低通滤波器、CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或MOS(Metal OxideSemiconductor，金属氧化物半导体)等成像元件(例如，参照专利文献1)。此外，这里所说的成像元件具有对比人眼能够看到的波段的光线(可见光线)宽的波段的光线进行响应的灵敏度特性。因此，除了可见光线以外，还对红外区域和紫外区域的光线进行响应。
人眼是在暗处对400～620nm左右范围的波长的光线进行响应，在亮处对420～700nm左右范围的波长的光线进行响应的结构。对此，例如，CCD以高灵敏度对400～700nm范围的波长的光线进行响应，进而还对小于400nm波长的光线和超过700nm波长的光线进行响应。
因此，在下述的专利文献1中记载的成像装置中，除了作为成像元件的CCD以外还设置了红外线阻断滤波器，使得不使红外区域的光线到达成像元件，以得到接近人眼的成像图像。
另外，在以往的光学滤波器中，一般的滤波器构成为，为了使人眼可见的可见区域中的透射率尽可能提高，将在该可见区域中减少光的反射的抗反射膜(AR涂层)用在光学滤波器的主面。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-209510号公报
发明概要
发明拟解决的问题
然而，除了一般的摄像机和数码相机以外，成像装置还包括监视摄像机等与通常的成像不同的其他用途中使用的成像装置。
例如，在监视摄像机中，不仅在白天，还需要进行在夜间等夜视情况下的监视成像。在夜视情况下，为人眼不能看见的状态下的成像，所以如果是将通常的可见区域作为成像波段的摄像机，则不能进行夜视情况下的成像。因此，当前，使用红外区域的光线来进行夜视情况下的成像，但在上述的专利文献1中记载的成像装置中，由于设置了阻断红外区域的光线的红外线阻断滤波器，所以不能用于夜视情况下的成像。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供不仅在自然光照射的白天即使在夜间等夜视情况下也能够成像的光学滤波器模块及光学滤波器系统。
为了实现上述的目的，本发明的光学滤波器模块设置于成像装置，且能够切换配置多个滤波器，其特征在于，多个滤波器是透射可见光并且至少阻断红外线的第1滤波器和只通过红外线的第2滤波器，以能够选择性切换的方式配置有上述第1滤波器和上述第2滤波器。
根据本发明，以能够选择性切换的方式配置有上述第1滤波器和上述第2滤波器，所以不仅是在自然光照射的白天即使在夜间等夜视情况下也能够成像。具体来说，通过白天时配置上述第1滤波器，夜视状态时配置上述第2滤波器，不仅白天即使在夜间等夜视情况下也能够成像。特别地，由于能够在透射可见光并且至少阻断红外线的上述第1滤波器被介入配置的状态下进行白天的成像，所以白天能够得到接近人眼的更自然的成像图像。另外，由于能够在只通过红外线的上述第2滤波器被介入配置的状态下进行夜间成像，所以，通过在夜间成像中入射可见区域的自然光的一部分，从而完全不会产生明亮部分过曝(blown out highlights)，能够得到更稳定的清晰的红外线成像图像。
在上述构成中，上述第2滤波器也可以只通过红外线的预先设定的特定波段而阻断红外线的其他波段。
在这种情况下，除了上述的作用效果以外，由于上述第2滤波器只通过红外线的预先设定的特定波段而阻断红外线的其他波段，所以能够更好地进行夜视情况下的成像。
在上述构成中，上述第1滤波器也可以具备吸收红外线的红外线吸收体和反射红外线的红外线反射体。
在这种情况下，除了上述的作用效果以外，由于上述第1滤波器具备吸收红外线的红外线吸收体和反射红外线的红外线反射体，所以在抑制重影和闪光的同时也能够提高色彩再现性，因而能够更好地进行白天的成像。
在上述构成中，上述红外线吸收体表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，上述红外线反射体表现670nm～690nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，通过组合上述红外线吸收体和上述红外线反射体，也可以表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率小于5％的光透射特性。
在这种情况下，上述第1滤波器具备上述红外线吸收体和上述红外线反射体，上述红外线吸收体表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，上述红外线反射体表现670nm～690nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，通过组合上述红外线吸收体和上述红外线反射体，620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率小于5％，所以通过组合这些上述红外线吸收体和上述红外线反射体，能够得到从可见区域到红外区域，透射率缓慢减小，700nm波长下的透射率约为0％的接近人眼的灵敏度特性的光透射特性。
另外，作为上述红外线吸收体，使用表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性的上述红外线吸收体，例如，使用具有图10的L11所示的光透射特性的红外线吸收玻璃，通过对上述红外线吸收体的红外线吸收作用组合上述红外线反射体的红外线反射作用，从而使透射率约为0％(小于5％)的点对准700nm。因此，与由具有图10的L12所示的光透射特性的红外线吸收玻璃构成的以往的红外线阻断滤波器相比，本发明的第1滤波器在可见区域，特别是600nm～700nm波段，能够维持高的透射率。也就是，能够在阻断波长超过700nm的红外线的同时，使上述成像装置的上述成像元件能够感知的充分量的红色光线(波长为600nm～700nm的光线)透射。因此，通过将本发明的上述第1滤波器应用于上述成像装置的红外线阻断滤波器，能够解决上述成像元件的红色的灵敏度弱、上述成像装置成像的图像容易成为暗的图像的缺点。
另外，在上述第1滤波器中，通过对上述红外线反射体组合上述红外线吸收体，抑制了由上述红外线反射体所反射的光的量。因此，能够抑制由上述红外线反射体中的光反射引起的重影的产生。
另外，具有640nm波长下的透射率为50％的图10的L11所示的光透射特性的上述红外线吸收玻璃的厚度是作为以往的红外线阻断滤波器使用的具有图10的L12所示的光透射特性的红外线吸收玻璃的厚度的一半以下，因此，作为构成本发明的上述第1滤波器的具有620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性的上述红外线吸收体，能够使用厚度比由具有图10的L12所示的光透射特性的以往的红外线吸收玻璃构成的红外线阻断滤波器的厚度薄的红外线吸收体。因此，根据本发明的上述第1滤波器，能够以与只由红外线吸收体构成的以往的红外线阻断滤波器相同的厚度或薄的厚度，提供充分地透射红色可见光线的同时，阻断红外线，并且在可见区域中具有接近人眼的光透射特性的红外线阻断滤波器。
另外，为了实现上述的目的，本发明的光学滤波器系统是沿着光轴从外部的被摄体侧开始至少按顺序配置了从外部入射光的耦合光学系统、能够切换配置多个滤波器的光学滤波器系统、光学滤波器及成像元件的成像装置的光学滤波器系统，其特征在于，多个滤波器是透射可见光并且至少阻断红外线的第1滤波器和只通过红外线的第2滤波器，在上述光轴上选择性地切换配置有上述第1滤波器和上述第2滤波器中的任意一者。
根据本发明，在上述光轴上选择性地切换配置上述第1滤波器和上述第2滤波器中的任意一者，所以不仅在自然光照射的白天即使在夜间等夜视情况下也能够成像。具体来说，通过白天时在上述光轴上切换配置上述第1滤波器，在夜视状态时在上述光轴上切换配置上述第2滤波器，从而，不仅在白天即使在夜间等夜视情况下也能够成像。特别地，由于能够在透射可见光并且至少阻断红外线的上述第1滤波器被介入配置的状态下进行白天的成像，所以白天能够得到接近人眼的更自然的成像图像。另外，由于能够在只通过红外线的上述第2滤波器被介入配置的状态下进行夜间成像，所以通过在夜间成像中入射可见区域的自然光的一部分，从而完全不会产生明亮部分过曝，能够得到更稳定的清晰的红外线成像图像。
在上述构成中，上述第2滤波器也可以只通过红外线的预先设定的特定波段而阻断红外线的其他波段。
在这种情况下，除了上述的作用效果以外，上述第2滤波器只通过红外线的预先设定的特定波段而阻断红外线的其他波段，所以能够更好地进行夜视情况下的成像。
在上述构成中，上述第1滤波器也可以具备吸收红外线的红外线吸收体和反射红外线的红外线反射体。
在这种情况下，除了上述的作用效果以外，上述第1滤波器还具备吸收红外线的红外线吸收体和反射红外线的红外线反射体，所以在抑制重影和闪光的同时也能够提高色彩再现性，因而能够更好地进行白天的成像。
在上述构成中，上述红外线吸收体表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，上述红外线反射体表现670nm～690nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，通过组合上述红外线吸收体和上述红外线反射体，也可以表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率小于5％的光透射特性。
在这种情况下，上述第1滤波器具备上述红外线吸收体和上述红外线反射体，上述红外线吸收体表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，上述红外线反射体表现670nm～690nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，通过组合上述红外线吸收体和上述红外线反射体，使得620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率小于5％，所以通过组合这些上述红外线吸收体和上述红外线反射体，能够得到从可见区域到红外区域，透射率缓慢地减小，700nm波长下的透射率约为0％的接近人眼的灵敏度特性的光透射特性。
另外，作为上述红外线吸收体，使用表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性的上述红外线吸收体，例如，使用具有图10的L11所示的光透射特性的红外线吸收玻璃，通过对上述红外线吸收体的红外线吸收作用组合上述红外线反射体的红外线反射作用，从而使透射率约为0％(小于5％)的点对准700nm。因此，与由具有图10的L12所示的光透射特性的红外线吸收玻璃构成的以往的红外线阻断滤波器相比，本发明的第1滤波器在可见区域，特别是600nm～700nm波段，能够维持高的透射率。也就是，能够在阻断波长超过700nm的红外线的同时，使上述成像装置的上述成像元件能够感知的充分量的红色光线(波长为600nm～700nm的光线)透射。因此，通过将本发明的上述第1滤波器应用于上述成像装置的红外线阻断滤波器，能够解决上述成像元件的红色的灵敏度弱、上述成像装置成像的图像容易成为暗的图像的缺点。
另外，在上述第1滤波器中，通过对上述红外线反射体组合上述红外线吸收体，抑制了由上述红外线反射体所反射的光的量。因此，能够抑制由上述红外线反射体中的光反射引起的重影的产生。
另外，具有640nm波长下的透射率为50％的图10的L11所示的光透射特性的上述红外线吸收玻璃的厚度是作为以往的红外线阻断滤波器使用的具有图10的L12所示的光透射特性的红外线吸收玻璃的厚度的一半以下，因此，作为构成本发明的上述第1滤波器的具有620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性的上述红外线吸收体，能够使用厚度比由具有图10的L12所示的光透射特性的以往的红外线吸收玻璃构成的红外线阻断滤波器的厚度薄的红外线吸收体。因此，根据本发明的上述第1滤波器，能够以与只由红外线吸收体构成的以往的红外线阻断滤波器相同的厚度或薄的厚度，提供充分地透射红色可见光线的同时，阻断红外线，并且在可见区域中具有接近人眼的光透射特性的红外线阻断滤波器。
另外，在上述的本发明的构成中，上述红外线反射体表现700nm波长下的透射率为10％～40％的光透射特性，上述红外线反射体也可以表现700nm波长下的透射率小于15％的光透射特性。
在这种情况下，通过组合表现700nm波长下的透射率为10％～40％的光透射特性的上述红外线吸收体和表现700nm波长下的透射率小于15％的光透射特性的上述红外线反射体，能够在红色可见光线的波段(600nm～700nm)可靠地得到高的透射率。
另外，在上述的本发明的构成中，上述红外线反射体也可以表现在430nm～650nm波段具有90％以上的透射率的光透射特性。
在这种情况下，由于在430nm～650nm波段能够得到依存于上述红外线吸收体的光透射特性的光透射特性，所以在能够得到从可见区域到红外区域，透射率缓慢地减小，700nm波长下的透射率约为0％的接近人眼的灵敏度特性的光透射特性的基础上，能够在可见区域，特别是在红色可见光线的波段(600nm～700nm)得到高的透射率。
发明效果
根据本发明，不仅在自然光照射的白天即使在夜间等夜视情况下也能够成像。
附图简要说明
图1是表示实施方式的成像装置的概略构成的概略示意图。
图2是表示实施方式的第1滤波器的光透射特性的图。
图3是表示实施方式的第1滤波器的概略构成的概略示意图。
图4是表示实施方式的第1滤波器的红外线反射体的概略构成的部分放大图。
图5是表示实施方式的第2滤波器的光透射特性的图。
图6是表示实施方式的第2滤波器的概略构成的概略示意图。
图7是表示实施方式的第2滤波器的红外线透射体的概略构成的部分放大图。
图8是表示实施例的红外线阻断滤波器的光透射特性的图。
图9是表示其他实施方式的成像装置的概略构成的概略示意图。
图10是表示红外线吸收玻璃的光透射特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
<实施方式>
如图1所示，本实施方式的成像装置1沿光轴11从外部的被摄体侧开始至少按顺序配置从外部入射光的耦合光学系统即透镜2、能够切换配置多个滤波器(参照下述)的光学滤波器模块3、OLPF即光学滤波器8及成像元件9。
在光学滤波器模块3中，设有透射可见光并且至少阻断红外线的第1滤波器4和只通过红外线的第2滤波器7。在光轴11上通过周知的切换单元(图示省略)选择性地切换配置这些第1滤波器4和第2滤波器7中的任意一者。具体来说，在白天等自然光照射时，第1滤波器4被配置在光轴11上，在夜间等夜视情况下，第2滤波器7被配置在光轴11上。此外，在将第2滤波器7配置在光轴11上时，对被摄体照射光的峰值波长为850～900nm(在本实施方式中为870nm)的来自LED(图示省略)的光。此外，本实施方式中所谓的白天的定义是指照度超过400lx的情况，夜间的定义是指照度在400lx以下的情况。此外，这里的400lx是一例，本领域技术人员能够自由设定白天和夜间的边界照度。或者，也可以只进行夜间的定义，将夜间的定义以外的照度判断为白天，或者也可以以如下方式设定，即，只进行白天的定义，而将白天的定义以外的照度判断为夜间。总之，也可以预先设定照度的基准，基于所设定的照度来切换第1滤波器4和第2滤波器7。
另外，光学滤波器模块3中包含第1滤波器4，所以在作为OLPF的光学滤波器8中未形成红外线阻断滤波器，而在两个主面只形成防止两个波段(可见区域和红外区域)的光线反射的单层的抗反射膜81。此外，在本实施方式中，在光学滤波器8中，在两个主面只形成单层的抗反射膜81，但不限定于此，只要形成了能够防止特定波长的光线反射的抗反射膜即可。
根据图1所示的成像装置1，在白天时，沿光轴11从外部的被摄体侧开始，按顺序配置透镜2、第1滤波器4、光学滤波器8及成像元件9。利用将该第1滤波器4配置于光学11上的构成，成像装置1(光学滤波器模块3)具有图2所示的光透射特性。另一方面，在夜间时，沿光轴11从外部的被摄体侧开始，按顺序配置透镜2、第2滤波器7、光学滤波器8、成像元件9。利用将该第2滤波器7配置于光学11上的构成，成像装置1(光学滤波器模块3)具有图5所示的光透射特性。
这样，根据图1所示的成像装置1，因为在光轴11上选择性地切换配置第1滤波器4和第2滤波器7中的任意一者，所以在可见区域中，得到接近人眼的灵敏度特性的分光特性，并且能够只使红外区域的希望的波段的光透射。其结果，根据图1所示的成像装置1，能够恰当地进行阻断红外线的白天的成像和只通过红外线的夜间等夜视情况下的成像。即，不仅在自然光照射的白天即使在夜间等夜视情况下也能够成像。具体来说，通过白天时在光轴11上切换配置第1滤波器4，夜视状态时在光轴11上切换配置第2滤波器7，从而不仅在白天即使在夜间等夜视情况下也能够成像。特别地，由于能够在透射可见光并且至少阻断红外线的第1滤波器4被介入配置的状态下进行白天的成像，所以在白天得到接近人眼的更自然的成像图像。另外，由于能够在只通过红外线的第2滤波器7被介入配置的状态下进行夜间成像，所以通过在夜间成像中入射可见区域的自然光的一部分，从而完全不会产生明亮部分过曝，能够得到更稳定的清晰的红外线成像图像。
接着，使用图1～7对光学滤波器模块3进行说明。在光学滤波器模块3中设置了第1滤波器4、第2滤波器7和周知的切换单元(省略图示)。
如图2、3所示，通过将透射可见光线并且吸收红外线的红外线吸收体5和透射可见光线并且反射红外线的红外线反射体6粘接而构成第1滤波器4。
通过在红外线吸收玻璃51的一个主面52形成抗反射膜54(AR涂层)而构成红外线吸收体5。
作为红外线吸收玻璃51，是分布铜离子等色素而成的蓝色玻璃，例如，使用厚度为0.2mm～1.2mm的方形薄板状的玻璃。
另外，通过利用周知的真空蒸镀装置(省略图示)对红外线吸收玻璃51的一个主面52，真空蒸镀由MgF2构成的单层、由Al2O2、ZrO2和MgF2构成的多层膜、由TiO2和SiO2构成的多层膜中的任意一种膜来形成抗反射膜54。此外，通过在监视膜厚的同时进行蒸镀动作，达到规定的膜厚则关闭设于蒸镀源(省略图示)附近的闸门(省略图示)等而停止蒸镀物质的蒸镀来形成抗反射膜54。
红外线吸收体5表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率为10％～40％的光透射特性。此外，对于这样的红外线吸收体5的光透射特性，在400nm～550nm波段内的波长下，透射率为90％以上的最大値。
通过在透明基板61的一个主面62形成红外线反射膜64来构成红外线反射体6。
作为透明基板61，是透射可见光线及红外线的无色透明玻璃，例如，使用厚度为0.2mm～1.0mm的方形薄板状的玻璃。
如图4所示，红外线反射膜64是交替地层叠多个由高折射率材料构成的第1薄膜65和由低折射率材料构成的第2薄膜66而成的多层膜。此外，在该实施方式中，对第1薄膜65使用了TiO2，对第2薄膜66使用了SiO2，奇数层为TiO2、偶数层为SiO2，但也可以是，奇数层为SiO2、偶数层为TiO2。
作为红外线反射膜64的制造方法，使用如下的方法：利用周知的真空蒸镀装置(省略图示)对透明基板61的一个主面62交替地真空蒸镀TiO2和SiO2，形成图4所示那样的红外线反射膜64。此外，通过监视膜厚的同时进行蒸镀动作，达到规定的膜厚则关闭设于蒸镀源(省略图示)附近的闸门(省略图示)等而停止蒸镀物质(TiO2、SiO2)的蒸镀，由此来进行第1薄膜65及第2薄膜66的膜厚调整。
另外，如图4所示，红外线反射膜64由从透明基板61的一个主面62侧开始按顺序用序数词定义的多个层、在本实施方式中由1层、2层、3层…构成。通过层叠第1薄膜65和第2薄膜66来构成这些1层、2层、3层…的每一层。由于这些层叠的第1薄膜65和第2薄膜66的光学膜厚不同，从而1层、2层、3层…的每一层的厚度不同。此外，利用下述的数式1来求出这里所说的光学膜厚。
[数式1]
Nd＝d×N×4/λ(Nd：光学膜厚、d：物理膜厚、N：折射率、λ：中心波长)
在本实施方式中，适当调整红外线反射膜64的层数及各层的光学膜厚，以使红外线反射体6具有430nm～650nm波段下的透射率为90％以上，660nm～690nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率小于15％的光透射特性。
由这样的红外线吸收体5和红外线反射体6构成的第1滤波器4例如具有0.4mm～1.6mm的厚度。即，适当调整构成红外线吸收体5的红外线吸收玻璃51的厚度及构成红外线反射体6的透明基板61的厚度，以使红外线吸收体5和红外线反射体6的厚度的总和例如为0.4mm～1.6mm。
而且，通过组合上述的红外线吸收体5和红外线反射体6的光透射特性，从而使得第1滤波器4表现400nm～550nm波段内的波长下的透射率为最大値，620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率小于5％的光透射特性。
对于由上述结构形成的第1滤波器4，如上所述，具备吸收红外线的红外线吸收体5和反射红外线的红外线反射体6，所以在抑制重影和闪光的同时也能够提高色彩再现性，因而能够更好地进行白天的成像。
另外，如图5、6所示，第2滤波器7只通过红外线的预先设定的特定波段(在本实施方式中，半值在850nm以上)并阻断可见区域。此外，在第2滤波器7中，设置了光的峰值波长为850～900nm(在本实施方式中为870nm)的LED(省略图示)，在将第2滤波器7配置于光轴11上时，对被摄体照射来自LED的光。这样，第2滤波器7是夜视情况下的成像专用的滤波器，不是以白天等可见情况下的成像为目的，不能进行可见情况下的成像。此外，不限于该实施方式，也可以构成为，只通过接近870nm的特定波段。在这种情况下，进一步消除噪声，能够进行更好的夜视成像。
为了只通过红外线的预先设定的特定波段(在本实施方式中，与从LED照射的光的波长对应)并阻断红外线的其他波段，而在透明基板71的一个主面72形成红外线通过涂层74(IR通过涂层)，从而形成该第2滤波器7。此外，在第2滤波器7的另一个主面73形成抗反射膜77。通过利用周知的真空蒸镀装置(省略图示)对第2滤波器7的另一个主面73，真空蒸镀由MgF2构成的单层、由Al2O2、ZrO2和MgF2构成的多层膜、由TiO2和SiO2构成的多层膜中的任意一种膜来形成抗反射膜77。根据该第2滤波器7，由于只通过红外线的预先设定的特定波段(在本实施方式中与从LED照射的光的波长对应)并阻断红外线的其他波段，所以能够更好地进行夜视情况下的成像。
作为透明基板71，是透射可见光线及红外线的无色透明玻璃，例如，使用厚度为0.4mm～1.6mm的方形薄板状玻璃。
如图7所示，红外线通过涂层74是交替地层叠多个由高折射率材料构成的第1薄膜75和由低折射率材料构成的第2薄膜76而得到的多层膜。此外，在该实施方式中，对第1薄膜75使用TiO2，对第2薄膜76使用SiO2，奇数层为TiO2、偶数层为SiO2，但也可以是奇数层为SiO2、偶数层为TiO2。
作为红外线通过涂层74的制造方法，使用如下的方法：利用周知的真空蒸镀装置(省略图示)对透明基板71的一个主面72交替地真空蒸镀TiO2和SiO2，形成图7所示那样的红外线通过涂层74。此外，通过监视膜厚的同时进行蒸镀动作，达到规定的膜厚则关闭设于蒸镀源(省略图示)附近的闸门(省略图示)等而停止蒸镀物质(TiO2、SiO2)的蒸镀，由此进行第1薄膜75及第2薄膜76的膜厚调整。
另外，如图7所示，红外线通过涂层74由从透明基板71的一个主面72侧开始按顺序用序数词定义的多个层、在本实施方式中由1层、2层、3层…构成。通过层叠第1薄膜75和第2薄膜76来构成这些1层、2层、3层…的每一层。由于这些层叠的第1薄膜75和第2薄膜76的光学膜厚不同，从而1层、2层、3层…的每一层的厚度不同。此外，利用上述的数式1求出这里所说的光学膜厚。
在本实施方式中，适当调整红外线通过涂层74的层数及各层的光学膜厚，以使第2滤波器具有860nm波段下的透射率为90％以上，850nm波段内的波长下的透射率为50％，840nm波长下的透射率小于15％的光透射特性。
这样的第2滤波器7例如具有0.4mm～1.6mm的厚度。
而且，利用红外线通过涂层74的光透射特性，使得第2滤波器7表现860nm以上的波段内的波长下的透射率为最大値，850nm波段内的波长下的透射率为50％，830nm波长下的透射率小于5％的光透射特性。
接着，实际测定第1滤波器4及第2滤波器5的波长特性，作为实施例图8及表1、2表示其结果和构成。
-实施例的第1滤波器4-
在本实施例的第1滤波器4中，作为红外线吸收玻璃51，是分布铜离子等色素而成的蓝色玻璃，使用厚度为0.8mm、空气中的折射率N约为1.5的玻璃板。而且，在该红外线吸收玻璃51的一个主面52上，通过真空蒸镀按空气中的折射率N为1.6的Al2O3膜、空气中的折射率N为2.0的ZrO2膜、空气中的折射率N为1.4的MgF2膜的顺序，形成构成抗反射膜54的各膜而得到红外线吸收体5。
该红外线吸收体5具有图8的L1所示那样的光透射特性。此外，在该实施例中，将光线的入射角设为0度，即，使光线垂直入射。
如图8所示，红外线吸收玻璃51表现400nm～550nm波段下的透射率为90％以上，在550nm～700nm波段下，透射率减小，约640nm波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率约为17％的光透射特性。
作为红外线反射体6的透明基板61，使用空气中的折射率N为1.5，厚度为0.3mm的玻璃板。另外，作为构成红外线反射膜64的第1薄膜65，使用空气中的折射率N为2.30的TiO2，作为第2薄膜66，使用空气中的折射率N为1.46的SiO2，这些薄膜的中心波长是688nm。
利用这些第1薄膜65和第2薄膜66各自的光学膜厚如表1所示的上述的由40层构成的红外线反射膜64的制造方法，对透明基板61的一个主面62，形成(层叠)第1薄膜65及第2薄膜66，从而得到红外线反射体6。
表1
| 层 | 蒸镀物质 | 折射率N | 光学膜厚Nd | 中心波长λ(nm) |
| 1 | TiO2 | 2.30 | 0.122 | 688 |
| 2 | SiO2 | 1.46 | 0.274 | 688 |
| 3 | TiO2 | 2.30 | 1.296 | 688 |
| 4 | SiO2 | 1.46 | 1.279 | 688 |
| 5 | TiO2 | 2.30 | 1.152 | 688 |
| 6 | SiO2 | 1.46 | 1.197 | 688 |
| 7 | TiO2 | 2.30 | 1.115 | 688 |
| 8 | SiO2 | 1.46 | 1.180 | 688 |
| 9 | TiO2 | 2.30 | 1.094 | 688 |
| 10 | SiO2 | 1.46 | 1.173 | 688 |
| 11 | TiO2 | 2.30 | 1.089 | 688 |
| 12 | SiO2 | 1.46 | 1.176 | 688 |
| 13 | TiO2 | 2.30 | 1.094 | 688 |
| 14 | SiO2 | 1.46 | 1.179 | 688 |
| 15 | TiO2 | 2.30 | 1.096 | 688 |
| 16 | SiO2 | 1.46 | 1.187 | 688 |
| 17 | TiO2 | 2.30 | 1.103 | 688 |
| 18 | SiO2 | 1.46 | 1.205 | 688 |
| 19 | TiO2 | 2.30 | 1.142 | 688 |
| 20 | SiO2 | 1.46 | 1.234 | 688 |
| 21 | TiO2 | 2.30 | 1.275 | 688 |
| 22 | SiO2 | 1.46 | 1.422 | 688 |
| 23 | TiO2 | 2.30 | 1.437 | 688 |
| 24 | SiO2 | 1.46 | 1.486 | 688 |
| 25 | TiO2 | 2.30 | 1.422 | 688 |
| 26 | SiO2 | 1.46 | 1.475 | 688 |
| 27 | TiO2 | 2.30 | 1.463 | 688 |
| 28 | SiO2 | 1.46 | 1.492 | 688 |
| 29 | TiO2 | 2.30 | 1.424 | 688 |
| 30 | SiO2 | 1.46 | 1.472 | 688 |
| 31 | TiO2 | 2.30 | 1.446 | 688 |
| 32 | SiO2 | 1.46 | 1.488 | 688 |
| 33 | TiO2 | 2.30 | 1.422 | 688 |
| 34 | SiO2 | 1.46 | 1.462 | 688 |
| 35 | TiO2 | 2.30 | 1.424 | 688 |
| 36 | SiO2 | 1.46 | 1.468 | 688 |
| 37 | TiO2 | 2.30 | 1.396 | 688 |
| 38 | SiO2 | 1.46 | 1.424 | 688 |
| 39 | TiO2 | 2.30 | 1.352 | 688 |
| 40 | SiO2 | 1.46 | 0.696 | 688 |
表1表示第1滤波器4的红外线反射膜64的组成及各薄膜(第1薄膜65、第2薄膜66)的光学膜厚。
该红外线反射体6具有图8的L2所示那样的光透射特性。也就是，红外线反射膜64的光透射特性表现在395nm～670nm波段(包含430nm～650nm波段的波段)约为100％的透射率，若波长大约超过670nm，则透射率急剧地减小，大约680nm波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率大约为4％的光透射特性。
而且，如图8所示，通过将透明基板61的另一个主面63与红外线吸收玻璃51的另一个主面53粘接，得到厚度为1.1mm的实施例的第1滤波器4。
该第1滤波器4具有红外线吸收体5及红外线反射体6的光透射特性组合后的图8的L3所示的光透射特性。也就是，实施例的第1滤波器4表现400nm～550nm波段下的透射率为90％以上，在550nm～700nm波段透射率减小，大约640nm波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率约为0％的光透射特性。
如该实施例的第1滤波器4的光透射特性所示，通过组合红外线吸收体5和红外线反射体6，本实施方式的第1滤波器4能够得到如下的光透射特性：400nm～550nm波段内的波长下的透射率为90％以上的最大値，620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率约为0％(小于5％)。也就是，能够得到从可见区域到红外区域，透射率缓慢减小，700nm波长下的透射率约为0％的接近人眼的灵敏度特性的光透射特性。
通过与以往的红外线阻断滤波器的光透射特性L4比较，更具体地对图8所示的实施例的第1滤波器4的光透射特性L3进行说明。
具有图8的L4所示的光透射特性的以往的红外线阻断滤波器是由在红外线吸收玻璃的两个面形成抗反射膜而成的红外线吸收体构成的。该以往的红外线阻断滤波器中，将作为红外线吸收体的红外线吸收玻璃的厚度设为1.6mm，由此，使透射率成为0％的点对准700nm。
与此相对，实施例的第1滤波器4中，其厚度为表现L4的光透射特性的以往的红外线阻断滤波器(红外线吸收体)的一半，并且将红外线反射体6与在可见区域特别是在600nm～700nm波段表现比以往的红外线阻断滤波器高的透射率的红外线吸收体5、即表现L1所示的光透射特性的红外线吸收体5组合，由此，使得透射率成为0％的点对准700nm。
因此，实施例的第1滤波器4的光透射特性L3中，在可见光域、特别是在600nm～700nm波段，表现比以往的红外线阻断滤波器的光透射特性L4高的透射率。另外，与以往的红外线阻断滤波器的光透射特性L4相比，在实施例的第1滤波器4的光透射特性L3中，与700nm波长的光线相对的透射率更接近0％。
具体来说，在以往的红外线阻断滤波器的光透射特性L4中，600nm波长下的透射率约为55％，大约605nm波长下的透射率为50％，675nm波长下的透射率约为7.5％，700nm波长下的透射率约为3％。
与此相对，在实施例的第1滤波器4的光透射特性L3中，600nm波长下的透射率约为75％，大约640nm波长下的透射率为50％，675nm波长下的透射率约为20％，700nm波长下的透射率约为0％。
这样，与以往的红外线阻断滤波器的光透射特性L4相比，实施例的第1滤波器4的光透射特性L3中，600nm～700nm波段、特别是600nm～675nm波段下的透射率高并且700nm波长下的透射率接近0％。也就是，确认了，与以往的红外线阻断滤波器相比，实施例的第1滤波器4能够充分地阻断超过700nm的红外线，并且使波长为600nm～700nm的红色可见光线充分透射。因此，若将实施例的第1滤波器4搭载于成像装置，则与以往相比，成像元件9能够以红色强的色调对图像进行成像，能够将暗处的图像明亮地进行成像。
另外，如上所述，在本实施方式的第1滤波器4中，通过将红外线吸收体5与红外线反射体6组合，抑制了由红外线反射体6反射的光的量。因此，能够抑制由红外线反射体6中的光反射引起的重影的产生。
另外，为了使第1滤波器4的半値波长和红外线吸收体5的半値波长大致一致，红外线反射体6构成为，针对红外线吸收体5的半値波长的光线，表现90％以上的透射率，因此红外线阻断滤波器具备红外线吸收体5的在550nm～700nm波长下透射率慢慢减小的接近人眼的灵敏度特性的光透射特性，得到接近人眼的灵敏度特性的光透射特性。
此外，在实施方式的第1滤波器4中，能够以比具有L4所示的光透射特性的以往的红外线阻断滤波器薄的厚度构成红外线吸收体5。因此，能够使第1滤波器4的厚度与以往的红外线阻断滤波器相同或比该以往的红外线阻断滤波器薄。
-实施例的第2滤波器7-
在本实施例的第2滤波器7中，作为透明基板71，使用空气中的折射率N为1.5，厚度为1.1mm的玻璃板。另外，作为构成红外线通过涂层74的第1薄膜75，使用空气中的折射率N为2.30的TiO2，作为第2薄膜76，使用空气中的折射率N为1.46的SiO2，这些薄膜的中心波长是720nm。
利用这些第1薄膜75和第2薄膜76各自的光学膜厚如表2所示的上述的由48层构成的红外线通过涂层74的制造方法，对透明基板71的一个主面72，形成(层叠)第1薄膜75及第2薄膜76，从而得到第2滤波器7。
表2
| 层 | 蒸镀物质 | 折射率N | 光学膜厚Nd | 中心波长λ(nm) |
| 1 | TiO2 | 2.30 | 0.117 | 720 |
| 2 | SiO2 | 1.46 | 1.169 | 720 |
| 3 | TiO2 | 2.30 | 0.580 | 720 |
| 4 | SiO2 | 1.46 | 0.584 | 720 |
| 5 | TiO2 | 2.30 | 0.588 | 720 |
| 6 | SiO2 | 1.46 | 0.455 | 720 |
| 7 | TiO2 | 2.30 | 0.620 | 720 |
| 8 | SiO2 | 1.46 | 0.556 | 720 |
| 9 | TiO2 | 2.30 | 0.396 | 720 |
| 10 | SiO2 | 1.46 | 0.667 | 720 |
| 11 | TiO2 | 2.30 | 0.696 | 720 |
| 12 | SiO2 | 1.46 | 0.694 | 720 |
| 13 | TiO2 | 2.30 | 0.549 | 720 |
| 14 | SiO2 | 1.46 | 0.347 | 720 |
| 15 | TiO2 | 2.30 | 0.677 | 720 |
| 16 | SiO2 | 1.46 | 0.556 | 720 |
| 17 | TiO2 | 2.30 | 0.654 | 720 |
| 18 | SiO2 | 1.46 | 0.600 | 720 |
| 19 | TiO2 | 2.30 | 0.598 | 720 |
| 20 | SiO2 | 1.46 | 1.032 | 720 |
| 21 | TiO2 | 2.30 | 0.735 | 720 |
| 22 | SiO2 | 1.46 | 0.791 | 720 |
| 23 | TiO2 | 2.30 | 0.734 | 720 |
| 24 | SiO2 | 1.46 | 0.551 | 720 |
| 25 | TiO2 | 2.30 | 0.769 | 720 |
| 26 | SiO2 | 1.46 | 0.825 | 720 |
| 27 | TiO2 | 2.30 | 0.876 | 720 |
| 28 | SiO2 | 1.46 | 0.848 | 720 |
| 29 | TiO2 | 2.30 | 0.859 | 720 |
| 30 | SiO2 | 1.46 | 0.470 | 720 |
| 31 | TiO2 | 2.30 | 0.771 | 720 |
| 32 | SiO2 | 1.46 | 0.662 | 720 |
| 33 | TiO2 | 2.30 | 0.946 | 720 |
| 34 | SiO2 | 1.46 | 0.993 | 720 |
| 35 | TiO2 | 2.30 | 0.978 | 720 |
| 36 | SiO2 | 1.46 | 1.040 | 720 |
| 37 | TiO2 | 2.30 | 1.007 | 720 |
| 38 | SiO2 | 1.46 | 0.967 | 720 |
| 39 | TiO2 | 2.30 | 1.057 | 720 |
| 40 | SiO2 | 1.46 | 1.042 | 720 |
| 41 | TiO2 | 2.30 | 0.995 | 720 |
| 42 | SiO2 | 1.46 | 0.974 | 720 |
| 43 | TiO2 | 2.30 | 1.036 | 720 |
| 44 | SiO2 | 1.46 | 1.023 | 720 |
| 45 | TiO2 | 2.30 | 0.982 | 720 |
| 46 | SiO2 | 1.46 | 0.886 | 720 |
| 47 | TiO2 | 2.30 | 0.936 | 720 |
| 48 | SiO2 | 1.46 | 1.978 | 720 |
表2表示第2滤波器7的组成及各薄膜(第1薄膜75、第2薄膜76)的光学膜厚。该第2滤波器7具有图5所示那样的光透射特性。此外，在透明基板71的另一个主面73形成有抗反射膜77。
此外，在上述的实施方式中，在光学滤波器模块3中设有第1滤波器4、第2滤波器7和切换单元(省略图示)，但不限定于此，也可以不进行模块化，而构筑为在成像装置1中直接设置第1滤波器4、第2滤波器7和切换单元(省略图示)的图9所示的光学滤波器系统。
另外，使用玻璃板作为透明基板61，但不限定于此，只要是光线能够透射的基板，例如，也可以是水晶板。另外，透明基板61也可以是双折射板，还可以是由多张构成的双折射板。另外，也可以将水晶板和玻璃板组合来构成透明基板61。
另外，在实施方式中，对第1薄膜65使用了TiO2，但不限定于此，只要第1薄膜65由高折射材料构成即可，例如，也可以使用ZrO2、TaO2、Nb2O2等。另外，对第2薄膜66使用了SiO2，但不限定于此，只要第2薄膜66由低折射材料构成即可，例如，也可以使用MgF2等。
另外，实施方式的第1滤波器4配置为，在成像装置中，红外线吸收体5位于比红外线反射体6靠透镜2的一侧，但不限定于此。即，第1滤波器4也可以配置为，红外线反射体6位于比红外线吸收体5靠透镜2的一侧。
例如，在成像装置中，在将第1滤波器4配置为红外线吸收体5位于透镜2侧的情况下，红外线吸收体5能够吸收由红外线反射体6反射的光，所以与配置为红外线反射体6位于透镜2侧的情况相比，能够使由红外线反射体6反射而在透镜2中散射的光的量降低，能够抑制重影的产生。另一方面，在将第1滤波器4配置为红外线反射体6位于透镜2侧的情况下，与配置为红外线吸收体5位于透镜2侧的情况相比，红外线反射体6和成像元件9之间的距离，具体来说，在制造过程中红外线反射体6内产生的异物和成像元件9的距离拉开，所以能够抑制由异物引起的影像的劣化。
另外，在实施方式中，作为红外线吸收体5，使用在红外线吸收玻璃51的一个主面52或两个主面51、52形成抗反射膜54而成的红外线吸收体，但本发明中所说的红外线吸收体5不限定于此。例如，在红外线吸收玻璃51在空气中的折射率与空气的折射率大致相同的情况下，也可以不形成抗反射膜54。也就是，也可以使用未形成抗反射膜的红外线吸收玻璃作为红外线吸收体。
另外，在实施方式中，作为红外线反射体6，使用在粘接于红外线吸收玻璃51的另一个主面53的透明基板61的一个主面62形成红外线反射膜64而得到的红外线反射体，但本发明中所说的红外线反射体6不限定于此。例如，也可以将形成于红外线吸收玻璃的表面的红外线反射膜作为红外线反射体。在这种情况下，容易实现上述光学滤波器模块和光学滤波器系统的小型化以及切换机构的简化、省电化。
也就是，在实施方式中，在粘接于红外线吸收玻璃51的另一个主面53的透明基板61的一个主面62上形成有红外线反射膜64，但也可以在红外线吸收玻璃51的另一个主面53上直接形成作为红外线吸收体的红外线反射膜64。如果这样在红外线吸收玻璃51的另一个主面53上直接形成红外线反射膜64，则能够使第1滤波器4薄型化。
此外，本发明在不脱离其精神和主旨或主要特征的情况下，能够以其他各种各样的形式进行实施。因此，上述的实施方式和实施例的所有点不过是示例，不可限定性地进行解释。本发明的范围是由权利要求所表示的范围，不受说明书正文的任何限制。此外，属于权利要求的等同范围的变形和变更都在本发明的范围内。
另外，本申请要求2011年1月31日在日本提出的日本专利申请特愿2011-018751号的优先权。由此，将其全部的内容编入本申请。
产业上的可利用性
本发明能够应用于用于成像装置的光学滤波器。
符号说明
1 成像装置
11 光轴
2 透镜
3 光学滤波器模块
4 第1滤波器
5 红外线吸收体
51 红外线吸收玻璃
52，53 主面
54 抗反射膜
6 红外线反射体
61 透明基板
62，63 主面
64 红外线反射膜
65 第1薄膜
66 第2薄膜
7 第2滤波器
71 透明基板
72，73 主面
74 红外线通过涂层
75 第1薄膜
76 第2薄膜
77 抗反射膜
8 光学滤波器
81 抗反射膜
9 成像元件
Claims (8)
1.一种光学滤波器模块，设置于成像装置，且能够切换配置多个滤波器，其特征在于，
多个滤波器是透射可见光并且至少阻断红外线的第1滤波器和只通过红外线的第2滤波器，以能够选择性切换的方式配置有上述第1滤波器和上述第2滤波器。
2.根据权利要求1所述的光学滤波器模块，其特征在于，
上述第2滤波器只通过红外线的预先设定的特定波段而阻断红外线的其他波段。
3.根据权利要求1或2所述的光学滤波器模块，其特征在于，
上述第1滤波器具备吸收红外线的红外线吸收体和反射红外线的红外线反射体。
4.根据权利要求3所述的光学滤波器模块，其特征在于，
上述红外线吸收体表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，
上述红外线反射体表现670nm～690nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，
通过组合上述红外线吸收体和上述红外线反射体，表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率小于5％的光透射特性。
5.一种光学滤波器系统，是沿着光轴从外部的被摄体侧开始至少按顺序配置了从外部入射光的耦合光学系统、能够切换配置多个滤波器的光学滤波器系统、光学滤波器及成像元件的成像装置的光学滤波器系统，其特征在于，
多个滤波器是透射可见光并且至少阻断红外线的第1滤波器和只通过红外线的第2滤波器，在上述光轴上选择性地切换配置有上述第1滤波器和上述第2滤波器中的任意一者。
6.根据权利要求5所述的光学滤波器系统，其特征在于，
上述第2滤波器只通过红外线的预先设定的特定波段而阻断红外线的其他波段。
7.根据权利要求5或6所述的光学滤波器系统，其特征在于，
上述第1滤波器具备吸收红外线的红外线吸收体和反射红外线的红外线反射体。
8.根据权利要求7所述的光学滤波器系统，其特征在于，
上述红外线吸收体表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，
上述红外线反射体表现670nm～690nm波段内的波长下的透射率为50％的光透射特性，
通过组合上述红外线吸收体和上述红外线反射体，表现620nm～660nm波段内的波长下的透射率为50％，700nm波长下的透射率小于5％的光透射特性。
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