CN110095831A - 红外截止滤光片及摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种红外截止滤光片及摄像装置，红外截止滤光片包括：透明电介质基板；反射红外线的红外线反射层，形成在透明电介质基板的一个面上；以及吸收红外线的红外线吸收层，形成在红外线吸收层透明电介质基板的另一个面上。红外线吸收层由含有红外线吸收色素的树脂形成。红外线反射层由电介质多层膜形成。
Description
本申请基于专利法实施细则第42条提出，是申请日为2013年9月5日、申请号为201310399145.9的发明专利申请“红外截止滤光片及摄像装置”的分案申请。
技术领域
本发明涉及红外截止滤光片(IR cut filter)及使用该红外截止滤光片的摄像装置。
背景技术
在数码照相机等摄像装置中，安装有CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补型金属氧化物半导体)等半导体固体摄像元件。这些固体摄像元件的灵敏度遍及可视光区域至红外线区域。因此，在摄像装置中，在摄像镜头与固体摄像元件之间设有用于阻断红外线的红外截止滤光片。通过该红外截止滤光片，能对固体摄像元件的灵敏度进行修正，以使得接近人的视感度(luminosity factor)。
以往，作为这样的红外截止滤光片，已知有在树脂制基板上形成有由电介质多层膜构成的红外线反射层的红外截止滤光片(例如参照专利文献1)。
〔在先技术文献〕
〔专利文献〕
〔专利文献1〕日本特开2005－338395号公报
发明内容
但是，由电介质多层膜构成的红外线反射层具有红外线阻断特性根据入射角的不同而变化这样的入射角依赖性，故在拍摄透过该红外线反射层的光的情况下，可能在图像的中央部和周边部产生色调上的差异。
本发明是鉴于这样的状况而发明的，其目的在于提供一种具有入射角依赖性较小的、良好的红外线阻断特性的红外截止滤光片及使用该红外截止滤光片的摄像装置。
为解决上述课题，本发明一个方案的红外截止滤光片包括：透明电介质基板；反射红外线的红外线反射层，形成在透明电介质基板的一个面上；以及吸收红外线的红外线吸收层，形成在红外线吸收层透明电介质基板的另一个面上。
红外线吸收层可以由含有红外线吸收色素的树脂形成。
红外线反射层可以由电介质多层膜形成。
红外线反射层及红外线吸收层可以被形成使得在将红外线反射层的透射率为50％时的波长记为λRT50％nm、红外线吸收层的透射率为50％时的波长记为λAT50％nm时满足λAT50％＜λRT50％。
红外线反射层及红外线吸收层可以被形成使得还满足λAT50％－λRT50％≦－10nm。
红外线反射层及红外线吸收层可以被形成使得还满足－50nm≦λAT50％－λRT50％。
透明电介质基板可以使用玻璃来形成。红外线反射层可以被形成使得反射紫外线。红外线吸收层上可以还具备保护层。保护层可以具有防止可视光线反射的功能。保护层还可以具有防止紫外线透过的功能。保护层上可以具备防止可视光线反射的防反射层。防反射层可以具备防止紫外线透过的功能。透明电介质基板与红外线吸收层之间可以具备底漆层。
红外线反射层与透明电介质基板侧的相对的面成为凸面的方式弯曲着。
本发明的另一方案是摄像装置。该装置包括：上述红外截止滤光片、及被入射透过红外截止滤光片的光的摄像元件。
将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在方法、装置、系统等间变换后的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式的红外截止滤光片的结构的剖面图。
图2表示第1比较例的由电介质多层膜构成的红外线反射层的光谱透射率曲线的一个例子。
图3表示第2比较例的由红外线吸收层构成的光谱透射率曲线的一个例子。
图4表示本实施方式的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的一个例子。
图5表示第1～第3实施例所使用的红外线吸收层的组成的图。
图6(a)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝60nm时的红外截止滤光片的光谱透射率的图。
图6(b)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝50nm时的红外截止滤光片的光谱透射率的图。
图6(c)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝40nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(d)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝30nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(e)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝20nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(f)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(g)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝0nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(h)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝－10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(i)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝－20nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(j)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝－30nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(k)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝－40nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(l)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝－50nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图6(m)是表示第1实施例中的λAT50％－λRT50％＝－60nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(a)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝60nm时的红外截止滤光片的光谱透射率的图。
图7(b)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝50nm时的红外截止滤光片的光谱透射率的图。
图7(c)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝40nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(d)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝30nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(e)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝20nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(f)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(g)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝0nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(h)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝－10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(i)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝－20nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(j)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝－30nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(k)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝－40nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(l)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝－50nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图7(m)是表示第2实施例中的λAT50％－λRT50％＝－60nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(a)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝60nm时的红外截止滤光片的光谱透射率的图。
图8(b)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝50nm时的红外截止滤光片的光谱透射率的图。
图8(c)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝40nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(d)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝30nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(e)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝20nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(f)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(g)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝0nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(h)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(i)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－20nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(j)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－30nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(k)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－40nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(l)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－50nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图8(m)是表示第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－60nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线的图。
图9是表示汇集了图6(a)～(m)所示的光谱透射率曲线的主要的参数的表的图。
图10是表示汇集了图7(a)～(m)所示的光谱透射率曲线的主要的参数的表的图。
图11是表示汇集了图8(a)～(m)所示的光谱透射率曲线的主要的参数的表的图。
图12(a)是表示第1实施例中的红外线吸收层的截止波长与红外线反射层的截止波长的差、同光谱透射率曲线的过渡区域的急剧度的关系的图。
图12(b)是表示第1实施例中的红外线吸收层的截止波长与红外线反射层的截止波长的差、同入射角从0°变成35°时的截止波长的偏移量的关系的图。
图13(a)是表示第2实施例中的红外线吸收层的截止波长与红外线反射层的截止波长的差、同光谱透射率曲线的过渡区域的急剧度的关系的图。
图13(b)是表示第2实施例中的红外线吸收层的截止波长与红外线反射层的截止波长的差、同入射角从0°变成35°时的截止波长的偏移量的关系的图。
图14(a)是表示第3实施例中的红外线吸收层的截止波长与红外线反射层的截止波长的差、同光谱透射率曲线的过渡区域的急剧度的关系的图。
图14(b)是表示第3实施例中的红外线吸收层的截止波长与红外线反射层的截止波长的差、同入射角从0°变成35°时的截止波长的偏移量的关系的图。
图15是表示本发明的另一实施方式的红外截止滤光片的图
图16是表示本发明的另一实施方式的红外截止滤光片的图。
图17是表示本发明的另一实施方式的红外截止滤光片的图。
图18是表示本发明的另一实施方式的红外截止滤光片的图。
图19是用于说明使用本发明的实施方式的红外截止滤光片的摄像装置的图。
图20是表示使红外线反射层的截止波长变化时的光谱透射率曲线的图。
图21表示在第1实施例中所使用的红外线吸收层单体的光谱透射率曲线。
图22表示在第2实施例中所使用的红外线吸收层单体的光谱透射率曲线。
图23表示在第3实施例中所使用的红外线吸收层单体的光谱透射率曲线。
具体实施方式
本发明将通过以下优选实施例的描述而得到明确。实施例并非限制本发明的范围，而是本发明的例示。
图1是用于说明本发明的实施方式的红外截止滤光片10的结构的剖面图。如图1所示那样，红外截止滤光片10具备透明电介质基板12、红外线反射层14、及红外线吸收层16。红外线反射层14形成于透明电介质基板12的一个面上。红外线吸收层16形成于透明电介质基板12的另一个面上。
图1所示的红外截止滤光片10例如在数码照相机中被设于摄像镜头与摄像元件之间。红外截止滤光片10被安装使得光从红外线反射层14入射、从红外线吸收层16出射。即、在安装状态下，红外线反射层14与摄像镜头相对，红外线吸收层16与摄像元件相对。
透明电介质基板12例如可以是厚度为0.1mm～0.3mm左右的板状体。构成透明电介质基板12的材料只要能透过可视光线，就不被特别限定，例如可以是玻璃。使用玻璃而形成的玻璃基板较廉价，故从成本方面来看较理想。或者，作为透明电介质基板12，也能采用PMMA(Polymethylmethacrylate：聚甲基炳烯酸甲酯)或PET(Polyethyleneterephthalate：聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(Polycarbonate：聚碳酸酯)、PI(Polyimide：聚酰亚胺)等合成树脂薄膜或合成树脂基板。
红外线反射层14如在上文叙述过的那样形成在透明电介质基板12的一个面上，作为光入射面而发挥作用。红外线反射层14被构成使得透过可视光线、并反射红外线。可以通过将折射率不同的电介质多层层积后的电介质多层膜来形成红外线反射层14。通过控制各层的折射率及层厚，能自由地设计电介质多层膜的光谱透射率特性等光学特性。红外线反射层14例如可以是将折射率不同的氧化钛(TiO2)层和二氧化硅(SiO2)层交替地蒸镀在透明电介质基板12上的形式。作为电介质多层膜的材料，除TiO2和SiO2以外，还能使用MgF2、Al2O3、MgO、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5等电介质。
红外线吸收层16如上文所述形成在透明电介质基板12的另一个面上，作为光出射面而发挥作用。红外线吸收层16被构成使得透过可视光线、并吸收红外线。入射到红外截止滤光片10的光在透过红外线反射层14及透明电介质基板12后会入射到红外线吸收层16，故红外线吸收层16会吸收在红外线反射层14及透明电介质基板12中未被阻断的红外线。
可以通过将含有红外线吸收色素的树脂成膜在透明电介质基板12上，来形成红外线吸收层16。红外线吸收层16可以是通过在树脂基体(matrix)中添加适当的红外线吸收色素、使之溶解或分散，并使之干燥、硬化而形成的固态的薄膜。作为红外线吸收色素，可以使用偶氮类化合物、二亚铵(diimonium)化合物、二硫醇(Dithiol)金属错合物(metalcomplexes)类、酞菁类化合物、花青类化合物等，也可以组合使用它们。此外，作为树脂基体，被要求保持被溶解或分散的红外线吸收色素、且是透明电介质，可采用聚酯、聚丙烯、聚烯烃、聚碳酸酯、聚环烯烃、聚乙烯醇缩丁醛等。这些树脂基体较廉价，故从成本方面来看较理想。
接下来，说明本实施方式的红外截止滤光片10的作用。首先说明比较例的红外截止滤光片的作用。
作为第1比较例，图2表示在玻璃基板上仅形成有由电介质多层膜构成的红外线反射层的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。此外，作为第2比较例，图3表示在玻璃基板上仅形成有由含有红外线吸收色素的树脂基体构成的红外线吸收层的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。
在第1比较例的红外截止滤光片中，如图2所示那样可以看出作为电介质多层膜的特征的阻断特性的入射角依赖性。在图2中，实线表示入射角为0°时的光谱透射率曲线，虚线表示入射角为25°时的光谱透射率曲线，点划线表示入射角为35°时的光谱透射率曲线。将透射率为50％时的波长记为λRT50％，在入射角为0°时，λRT50％＝约655nm，但在入射角变成25°时，λRT50％＝约637nm，在入射角变成35°时，λRT50％＝约625nm。像这样，第1比较例的红外截止滤光片在入射角从0°变成35°时，λRT50％向短波长侧偏移了约30nm。
当将红外截止滤光片适用于摄像元件时，通常，朝向红外截止滤光片的入射角较小(例如入射角为0°等的)的光会入射到摄像元件的中央部，而朝向红外截止滤光片的入射角较大(例如入射角为25°或35°的)光会入射到摄像元件的周边部。因此，当将如图2所示那样的具有红外线阻断特性的红外截止滤光片适用于摄像装置时，入射到摄像元件的光的光谱透射率曲线特性(尤其是波长650nm附近的分光特性)会因摄像元件的受光面的位置而不同。这会产生在图像中央部与周边部色调不同的现象，可能对色彩再现性带来不好的影响。
此外，与第1比较例的红外截止滤光片不同，第2比较例的红外截止滤光片不存在阻断特性的入射角依赖性。但是，如图3所示那样，第2比较例的红外截止滤光片的从透射率较高的区域向较低的区域变化的过渡区域内的光谱透射率曲线缓缓地下降。一般地，在红外截止滤光片中，为使得不会对色彩再现性带来影响，在波长为600nm至700nm附近具有上述过渡区域，并被要求该区域的透射率急剧地变化(被称作“锐截止特性”)。因此，在第2比较例的红外截止滤光片中，难以良好地实现色调再现性的控制。
本发明人在研究这些比较例中的缺点后，发现通过在透明电介质基板12的一个面上形成红外线反射层14、在另一个面上形成红外线吸收层16，阻断特性的入射角依赖性较弱、并能实现良好的锐截止特性。
图4表示本实施方式的红外截止滤光片10的光谱透射率曲线。在图4中，也是实线表示入射角为0°时的光谱透射率曲线、虚线表示入射角为25°时的光谱透射率曲线、点划线表示入射角为35°时的光谱透射率曲线。
本实施方式的红外截止滤光片10的特性由红外线反射层14的光学特性与红外线吸收层16的光学特性的组合来决定。在此，在红外线反射层单体中，将入射角为0°、透射率为50％时的波长记为λRT50％(nm)，将在红外线吸收层单体中透射率为50％时的波长记为λAT50％(nm)。图4表示了λAT50％＝λRT50％―20nm、即λAT50％比λRT50％短20nm时的红外截止滤光片10的光谱透射率曲线。
在将本实施方式的红外截止滤光片10的入射角为0°、透射率为50％时的波长记为λT50％(nm)时，如图4所示那样，在本实施方式的红外截止滤光片10中，在入射角为0°时，λT50％＝约646nm，在入射角为25°时，λT50％＝约645nm，在入射角为35°时，λT50％＝约633nm。像这样，在本实施方式的红外截止滤光片10的情况下，即使入射角从0°变到35°，λT50％也仅向短波长侧偏移了约13nm，λT50％的入射角依赖性小于上述的第1比较例的λRT50％的入射角依赖性。再观看图4，在透射率高于50％的区域，即使入射角变化，光谱透射率曲线上也几乎没有差异。另一方面，在透射率低于50％的区域，在入射角变化时，光谱透射率曲线上出现了差异，但是，透射率低于50％的区域的光谱透射率曲线的差异对色彩再现性带来的影响较小，故不会太成为问题。
此外，如图4所示那样，本实施方式的红外截止滤光片10在波长600nm至700nm附近具有过渡区域，在该区域内，透射率急剧地变化，由此可知能实现良好的锐截止特性。
本实施方式的红外截止滤光片10的光学特性由红外线反射层14与红外线吸收层16的组合来决定。以下针对红外线反射层14及红外线吸收层16各自的优选光学特性进行说明。
首先针对红外线反射层14的优选光学特性进行说明。红外线反射层14在所被要求的性能上被设计使得至少透过波长400nm～600nm的波段的可视光线、至少反射波长750nm以上的红外线。在透过区域与反射区域之间的过渡区域中，将光谱透射率为50％时的波长定义为截止波长λRT50％。红外线反射层14的λRT50％虽然还依赖于摄像元件等的分光灵敏度区域，但优选设定为红外线吸收层16的截止波长为λAT50％，附近，优选设定为λAT50％＜λRT50％。
此外，红外线反射层14被设计使得可视光区域的透射率尽可能地高。这是为了使构成图像上所需的可视光区域的光尽可能地到达摄像元件的受光面。另一方面，红外线反射层14被设计使得红外线区域的透射率尽可能地低。这是为了尽可能阻断对无助于或有害于图像构成的波段的光线。优选红外线反射层14例如至少在波长为400nm～600nm的波段的可视光区域中具有90％以上的平均光谱透射率、至少在波长在750nm以上的红外线区域中具有不足2％的光谱透射率。
进而，优选红外线反射层14的光谱透射率在过渡区域中急剧地变化(被称作“锐截止特性”)。这是因为若失去锐截止特性而过渡区域变得过大、则色调再现性的控制会变得困难。当将过渡区域的透射率的急剧度定义为λRSLOPE＝|λRT50％－λRT2％|时(λRT2％是光谱透射率为2％时的波长)，优选红外线反射层14的λRSLOPE尽可能地小，例如优选λRSLOPE不足70nm。
在图2所示的光谱透射率曲线中，无论入射角为0°、25°、35°的哪一者，可视光区域的平均光谱透射率都在90％以上，红外线区域的平均光谱透射率都不足2％。此外，在图2所示的光谱透射率曲线中，不论入射角为0°、25°、35°的哪一者，λRSLOPE都不足70nm。因此，具有图2所示的光谱透射率曲线的红外线吸收层16能合适地适用于本实施方式的红外截止滤光片10。
接下来，针对红外线吸收层16的优选光学特性进行说明。在本实施方式中，红外线吸收层16所被要求的光学特性根据所组合的红外线反射层14的光学特性而变化。
此外，在本实施方式中，优选红外线吸收层16的截止波长λAT50％小于红外线反射层14的截止波长λRT50％，即优选λAT50％＜λRT50％。通过红外线吸收层16满足该条件，能减少红外截止滤光片10的红外线阻断特性的入射角依赖性，换言之、能减少入射角从0°变成35°时的红外截止滤光片10的截止波长λT50％的偏移量。
此外，在本实施方式中，优选红外线吸收层16的可视光区域的平均透射率尽可能地高。这是因为当红外线吸收层16的平均透射率较低时，到达摄像元件的光量会变少。例如优选红外线吸收层16的波长400nm～600nm时的平均透射率在80％以上。
在本实施方式中，在波长比λRT2％长的区域中不考虑红外线吸收层16的光谱透射率。这是因为在该区域中，红外线反射层14的光谱透射率非常小，故能减低红外截止滤光片10整体上的透射率。
此外，在本实施方式中，优选红外线吸收层16的光谱透射率曲线在过渡区域(例如600nm～λRT2％)单调减小。这是因为容易实现与红外线反射层14合成后的红外截止滤光片10的截止波长λT50％的目标，具有能容易且自由地进行设定这一优点和色彩再现性的控制较容易这一优点。
以下将使用了完全满足上述优选条件的红外线反射膜和红外线吸收层的红外截止滤光片的实施例作为第1～第3实施例来表示，并进行红外线反射层14的截止波长λRT50％与红外线吸收层16的截止波长λAT50％的关系的详细研讨。
图5表示第1～第3实施例所使用的红外线吸收层的组成。以下述这样的步骤形成第1实施例中所使用的红外线吸收层。首先，使用MEK(甲基乙基酮)作为溶媒，将0.002/0.807＝0.25wt％的日本化药株式会社产的KAYASORB CY－10(花青类化合物)、0.001/0.807＝0.12wt％的Hakkol Chemical株式会社产的NIA－7200H(偶氮化合物)、0.003/0.807＝0.37wt％的日本化药株式会社制的KAYASORB IRG－022(二亚铵化合物)添加在0.055g的PVB(聚乙烯醇缩丁醛)中。在进行调合后，搅拌10～15分钟。通过流涂法将该液均匀地涂敷在玻璃基板的一个面上，放置2个小时，使之充分干燥。以140℃将该玻璃板加热20分钟，形成红外线吸收层。第2实施例及第3实施例中所使用的红外线吸收层也是采用图5所示的色素以同样的步骤来形成。将这样形成的红外线吸收膜单体的光谱透射率曲线表示在图21、图22、图23中。第1～第3实施例中的波长400nm～600nm的平均透射率分别是80.4％、80.6％、80.7％。此外，在波长长于600nm的区域中，呈现单调减小倾向。
针对红外线反射层14的截止波长λRT50％与红外线吸收层16的截止波长λAT50％的更优选的条件进行说明。图6(a)～图6(m)表示使第1实施例中的λAT50％与λRT50％的差每次改变10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图7(a)～图7(m)表示使第2实施例中的λAT50％与λRT50％的差每次改变10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图8(a)～图8(m)表示使第3实施例中的λAT50％与λRT50％的差每次改变10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。在图6(a)～(m)、图7(a)～(m)、图8(a)～(m)中，实线表示入射角为0°时的光谱透射率曲线，虚线表示入射角为25°时的光谱透射率曲线，点划线表示入射角为35°时的光谱透射率曲线。此外，在每个实施例的情况下，都如图20那样使红外线吸收层16的λAT50％成为固定、使红外线反射层14的截止波长λRT50％变化，由此设定λAT50％与λRT50％的差。红外线反射层14由电介质多层膜形成，故通过调整其膜厚和层数，能容易地实现过渡区域的变化。在图20中，表示了第1实施例的红外线反射层的光谱透射率曲线的变化的情况，针对第2实施例、第3实施例的红外线反射层也能同样地使光谱透射率曲线变化。
图6(a)、图7(a)、图8(a)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝60nm、即λAT50％比λRT50％长60nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(b)、图7(b)、图8(b)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝50nm、即λAT50％比λRT50％长50nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(c)、图7(c)、图8(c)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝40nm、即λAT50％比λRT50％长40nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(d)、图7(d)、图8(d)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝30nm、即λAT50％比λRT50％长30nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(e)、图7(e)、图8(e)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝20nm、即λAT50％比λRT50％长20nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(f)、图7(f)、图8(f)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝10nm、即λAT50％比λRT50％长10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(g)、图7(g)、图8(g)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝0nm、即λAT50％与λRT50％相等时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(h)、图7(h)、图8(h)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－10nm、即λAT50％比λRT50％短10nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(i)、图7(i)、图8(i)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－20nm、即λAT50％比λRT50％短20nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(j)、图7(j)、图8(j)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－30nm、即λAT50％比λRT50％短30nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(k)、图7(k)、图8(k)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－40nm、即λAT50％比λRT50％短40nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(l)、图7(l)、图8(l)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－50nm、即λAT50％比λRT50％短50nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。图6(m)、图7(m)、图8(m)分别表示第1～第3实施例中的λAT50％－λRT50％＝－60nm、即λAT50％比λRT50％短60nm时的红外截止滤光片的光谱透射率曲线。此外，将图6(a)～(m)的光谱透射率曲线(第1实施例)、图7(a)～(m)所示的光谱透射率曲线(第2实施例)、图8(a)～(m)所示的光谱透射率曲线(第3实施例)的主要参数分别表示在图9、图10、图11中。
在评价图6(a)～(m)、图7(a)～(m)、图8(a)～(m)所示的光谱透射率曲线时，本发明人在红外截止滤光片中设定了以下(1)及(2)来作为基本需求的特性(以下称作“基本特性”)。
(1)波长400nm～600nm时的平均透射率Tave＞70％
(2)λSLOPE＝|λT50％－λT2％|＜70nm(锐截止特性)
关于上述(1)所示的平均透射率Tave的基本特性，图8(a)所示的λAT50％－λRT50％＝60nm时的光谱透射率曲线不满足该要求特性，但图6(a)～(m)及图7(a)～(m)、图8(b)～(m)所示的光谱透射率曲线满足该基本特性。
图12(a)、图13(a)、图14(a)分别表示第1～第3实施例中的红外线吸收层16的截止波长λAT50％与红外线反射层14的截止波长λRT50％的差λAT50％－λRT50％、同过渡区域的光谱透射率曲线的急剧度λSLOPE＝|λT50％－λT2％|的关系。如在上文叙述过的那样，在红外截止滤光片中，优选光谱透射率曲线的过渡区域的急剧度(锐截止特性)尽可能地小，从上述的基本特性(2)来看，优选不足70nm。因此，基于图12(a)、图13(a)、图14(a)，优选－50≦λAT50％－λRT50％。
此外，针对本申请的主课题、即作为用于使红外线阻断特性的入射角依赖性改善的的特性，本发明人设定了以下(3)。将入射角从0°变成35°时的截止波长λT50％的偏移量记为ΔλT50％，
(3)ΔλT50％＜25nm
图12(b)、图13(b)、图14(b)分别表示第1～第3实施例中的红外线吸收层16的截止波长λAT50％与红外线反射层14的截止波长λRT50％的差λAT50％－λRT50％、同入射角从0°变成35°时的截止波长λT50％的偏移量ΔλT50％的关系。从上述的要求特性(3)来看，优选ΔλT50％不足25nm。因此，基于图12(b)、图13(b)、图14(b)，优选λAT50％－λRT50％≦－10nm。
从以上考察来看，优选红外线吸收层16的截止波长λAT50％与红外线反射层14的截止波长λRT50％的差满足以下条件。
－50nm≦λAT50％－λRT50％≦－10nm
通过完全满足上述的要求特性，能取得透射率、色调质量等图像质量的主要因素得到了平衡的、良好的图像。此外，上述的要求特性是一个例子，例如也可以变更要求规格参数、以使得适合于摄像元件的特性。
以上针对本实施方式的红外截止滤光片10进行了说明。根据本实施方式的红外截止滤光片10，在透明电介质基板12的一个面上形成红外线反射层14、在另一个面上形成红外线吸收层16，由此能提供一种入射角依赖性较弱、具有良好的红外线阻断特性的红外截止滤光片。
此外，在本实施方式的红外截止滤光片10中，作为透明电介质基板12，可采用一般的玻璃基板。不需要使用如氟磷酸玻璃那样的较脆、不易进行研磨等加工的玻璃，故能进行一般的研磨、切断等加工，其结果，容易进行薄型化等厚度的变更。
在本实施方式的红外截止滤光片10中，通过红外线反射层14的光学特性与红外线吸收层16的光学特性的组合来决定红外截止滤光片10整体的特性。通过调整电介质多层膜的层结构，能容易地变更红外线反射层14的光学特性。此外，通过树脂基体中所含的红外线吸收色素的种类、浓度的调整、以及红外线吸收层的厚度的调整，能容易地变更红外线吸收层16的光学特性。另一方面，例如在为使之具有红外线吸收功能而使用氟磷酸玻璃的情况下，红外线吸收特性的变更需要使用炉子的氟磷酸玻璃的熔融、氟磷酸玻璃的切断、用于厚度调整的氟磷酸玻璃的研磨等，故是不容易的。像这样，本实施方式的红外截止滤光片10在能容易地变更红外截止滤光片10的光学特性这一点上也是优秀的。
在图1所示的红外截止滤光片10中，红外线反射层14可以被形成使得反射紫外线。在使用电介质多层膜而形成红外截止滤光片10的情况下，通过调整层结构，能容易地使红外截止滤光片10具备紫外线反射功能。摄像元件所设的滤色片有可能因紫外线而产生寿命缩短等不利影响。因此，通过在位于摄像元件前面的红外线反射层14中除去紫外线，能避免产生这样的不利影响这一事态。此外，在使红外线反射层14具备了紫外线反射功能的情况下，能在到达用树脂基体形成的红外线吸收层16之前除去紫外线，故能防止红外线吸收层16的劣化。
图15表示本发明的另一实施方式的红外截止滤光片10。在图15所示的红外截止滤光片10中，对与图1所示的红外截止滤光片相同或对应的构成要素标注相同的标号，并适当省略重复的说明。
本实施方式的红外截止滤光片10在红外线吸收层16上形成有保护层18这一点上与图1所示的红外截止滤光片不同。如图15所示那样，保护层18形成在红外线吸收层16的与透明电介质基板12侧的面相对的面上。在本实施方式的红外截止滤光片10中，光从保护层18射出。
红外线吸收层16是含有红外线吸收色素的层，故含有有机成分。因此，耐擦伤性、耐湿度等较弱。因此，通过如本实施方式这样在红外线吸收层16上设置具有与红外线吸收层16不同的成分的保护层18，能保护红外线吸收层16。
保护层18例如可以是以TEOS(四乙氧基硅烷)为主要原料的溶胶凝胶固化涂层(sol-gel hard Coating)。保护层18例如能用(a)在红外线吸收层16上涂敷固化涂层剂(Hard Coatagent)、(b)在红外线吸收层16上镀溶胶凝胶膜、(c)在红外线吸收层16上蒸镀SiO2层等电介质膜等方法来形成，但不特别限定于此。
在图15所示的红外截止滤光片10中，保护层18可以被形成使得防止可视光线的反射。通过使用折射率比红外线吸收层16低的材料来覆盖红外线吸收层16，能使保护层18具有防止可视光线反射的功能。其结果，能提高红外截止滤光片10整体的可视光线透射率。或者，可以将由电介质多层膜构成的反射防止膜成膜在红外线吸收层16上，来作为保护层18。
在图15所示的红外截止滤光片10中，保护层18可以被形成使得防止紫外线的透过。该情况下，能阻止从光的出射面侧入射的紫外线到达摄像元件，故能防止摄像元件所设的滤色片的劣化。
图16表示本发明的另一实施方式的红外截止滤光片10。在图16所示的红外截止滤光片10中，对与图1及图15所示的红外截止滤光片相同或对应的构成要素标注相同的标号，并适当省略重复的说明。
本实施方式的红外截止滤光片10在保护层18上形成有防止可视光的反射的防反射层20这一点上与图15所示的红外截止滤光片不同。如图16所示那样，防反射层20形成在保护层18的与红外线吸收层16侧的面相对的面上。在本实施方式的红外截止滤光片10中，光从防反射层20射出。
如本实施方式的红外截止滤光片10那样，在保护层18上形成有防反射层20的情况下，也能提高红外截止滤光片10整体的可视光线透射率。
在图16所示的红外截止滤光片10中，防反射层20可以被形成使得防止紫外线的透过。该情况下，能阻止从光的出射面侧入射的紫外线到达摄像元件，故能防止摄像元件所设的滤色片的劣化。
图17表示本发明的另一实施方式的红外截止滤光片10。在图17所示的红外截止滤光片10中，对与图1所示的红外截止滤光片相同或对应的构成要素标注相同的标号，并适当省略重复的说明。
本实施方式的红外截止滤光片10在透明电介质基板12与红外线吸收层16之间形成有底漆层(primer layer)22这一点上与图1所示的红外截止滤光片不同。通过在透明电介质基板12与红外线吸收层16之间形成底漆层22，能提高透明电介质基板12与红外线吸收层16的紧靠性，能提高红外截止滤光片10的耐环境性。
图18表示本发明的另一实施方式的红外截止滤光片10。在图18所示的红外截止滤光片10中，对与图1所示的红外截止滤光片相同或对应的构成要素标注相同的标号，并适当省略重复的说明。
本实施方式的红外截止滤光片10在红外线反射层14弯曲着这一点上与图1所示的红外截止滤光片不同。红外线反射层14与透明电介质基板12侧的相对的面成为凸面的方式弯曲着。此外，在本实施方式中，随着红外线反射层14的弯曲，透明电介质基板12及红外线吸收层16也弯曲了。
如在上文叙述过的那样，当将红外截止滤光片10用于摄像装置时，以红外线反射层14与摄像镜头相对、红外线吸收层16与摄像元件相对的方式装配。但是，红外截止滤光片10非常薄、小，故区分红外线反射层14与红外线吸收层16并不容易。因此，通过如本实施方式那样使红外线反射层14弯曲，能通过目视来判别出哪一个面是红外线反射层14。通过在将电介质多层膜蒸镀在透明电介质基板12上时控制膜面的应力，能在不对光学特性造成影响的范围内调整红外线反射层14的弯曲程度。
图19是用于说明使用了本发明实施方式的红外截止滤光片10的摄像装置100的图。如图19所示那样，摄像装置100包括摄像镜头102、红外截止滤光片10、及摄像元件104。摄像元件104可以是CCD或CMOS等半导体固体摄像元件。如图19所示那样，红外截止滤光片10被设置使得在摄像镜头102与摄像元件104之间、红外线反射层14与摄像镜头102相对、红外线吸收层16与摄像元件104相对。
如图19所示那样，来自被摄物体的光被摄像镜头102汇集，被红外截止滤光片10除去红外线后，入射到摄像元件104。如图19所示那样，光从摄像镜头102以各种入射角入射到红外截止滤光片10，但通过使用本实施方式的红外截止滤光片10，能与入射角无关地、恰当地阻断红外线，故能拍摄到色彩再现性高的、良好的图像。
在上述说明中，针对将红外截止滤光片10适用于摄像装置的实施方式进行了说明，但上述实施方式的红外截止滤光片10还能适用于其它用途。例如，红外截止滤光片10例如能作为汽车的前挡风玻璃和侧窗、建筑用玻璃等的隔热膜来使用。此外，红外截止滤光片10还能作为PDP(Plasma Display Panel：等离子显示板)用的近红外截止滤光片来使用。
以上基于实施方式对本发明进行了说明。本领域技术人员当理解实施方式为例示，其各构成要素和各处理过程的组合可以有各种变形例，且该变形例同样包含在本发明的范围内。
Claims (16)
1.一种红外截止滤光片，其特征在于，包括：
透明电介质基板；
反射红外线的红外线反射层，形成在上述透明电介质基板的一个面上；以及
吸收红外线的红外线吸收层，形成在上述透明电介质基板的另一个面上。
2.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述红外线吸收层由含有红外线吸收色素的树脂形成。
3.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述红外线反射层由电介质多层膜形成。
4.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，
在将上述红外线反射层的透射率为50％时的波长记为λRT50％nm，上述红外线吸收层的透射率为50％时的波长记为λAT50％nm时，上述红外线反射层及上述红外线吸收层被形成使得满足λAT50％＜λRT50％。
5.如权利要求4所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述红外线反射层及上述红外线吸收层被形成使得还满足λAT50％－λRT50％≦－10nm。
6.如权利要求5所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述红外线反射层及上述红外线吸收层被形成使得还满足－50nm≦λAT50％－λRT50％。
7.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述透明电介质基板由玻璃形成。
8.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述红外线反射层被形成使得反射紫外线。
9.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述红外线吸收层上还具备保护层。
10.如权利要求9所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述保护层具有防止可视光反射的功能。
11.如权利要求9所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述保护层具有防止紫外线透过的功能。
12.如权利要求9所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述保护层上还具备防止可视光反射的防反射层。
13.如权利要求12所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述防反射层具有防止紫外线透过的功能。
14.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，
在上述透明电介质基板与上述红外线吸收层之间还具备底漆层。
15.如权利要求1所述的红外截止滤光片，其特征在于，
上述红外线反射层与上述透明电介质基板侧的相对的面成为凸面的方式弯曲着。
16.一种摄像装置，其特征在于，包括：
如权利要求1所述的红外截止滤光片；以及
被入射透过上述红外截止滤光片的光的摄像元件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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