CN112585508A - 光学滤波器及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种光学滤波器,兼具近红外线区域的入射角依存性低与红色的透过率特性优异,且改善了重影。本发明的光学滤波器的特征在于,满足下述必要条件(A)~(D):(A)在波长430nm~580nm的范围内,从垂直方向测定时的透过率的平均值为75%以上;(B)在波长800nm~1000nm的范围内,从垂直方向测定时的透过率的平均值为10%以下;(C)在波长700nm~750nm的范围内,从垂直方向测定时的透过率的平均值超过46%;(D)在波长560nm~800nm的范围内,从垂直方向测定时的透过率为50%的最短波长的值(Ya)与从相对于垂直方向以30°的角度测定时的透过率为50%的最短波长的值(Yb)之差的绝对值小于15nm。

Description

光学滤波器及其用途
技术领域
本发明涉及一种光学滤波器及其用途。详细而言,涉及一种具有特定光学特性的光学滤波器(例如近红外线截止滤波器)、以及使用所述光学滤波器的固体摄像装置及照相机模块。
背景技术
摄像机、数字静物摄影机、带照相机功能的移动电话等固体摄像装置使用作为彩色图像的固体摄像元件的电荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)图像传感器。这些固体摄像元件在其受光部使用对近红外线具有感度的传感器,因此需要进行视感度修正,大多使用光学滤波器(例如近红外线截止滤波器)。
作为所述光学滤波器,自之前以来一直使用利用各种方法制造的光学滤波器,例如已知有在降冰片烯系树脂上层叠了介电质多层膜的具有近红外线反射膜的近红外线截止滤波器(例如参照专利文献1)。然而,在所述具有近红外线反射膜的近红外线截止滤波器中,光线透过特性的入射角依存性大,在视场角宽的固体摄像装置中,在图像的中央与周边部产生色调不同的不良情况。
作为改良入射角依存性的例子,广为人知的是含有近红外线吸收剂的近红外线截止滤波器等光学滤波器。具体而言,已知有如下近红外线截止滤波器:通过使用树脂作为基材,且在树脂中含有具有陡峭的吸收特性的近红外线吸收剂而改良了近红外线区域的入射角依存性(例如参照专利文献2)。
近年来,正在研究不仅检测人的视感度高的波长400nm~700nm,而且检测近红外线来测量植物的培育程度或人的氧化血红蛋白量的图像传感系统(例如参照专利文献3及专利文献4)。例如专利文献3中,已知稻叶在波长500nm~800nm下的反射率根据氮含量而变化,提出了根据可见光的反射强度与近红外线光的反射强度求出植物的培育指标的方法。
另外,已知例如以波长355nm的紫外线激光为光源,波长690nm的荧光强度(F690)与波长740nm的荧光强度(F740)之比(F690/F740)可作为植物生物体内的叶绿素浓度的指标进行植被诊断(例如参照非专利文献1)。
然而,在组合了所述波长400nm~700nm的可见光与近红外线的图像传感系统中,在之前的含有近红外线吸收剂的近红外线截止滤波器等光学滤波器中,检测所使用的波长700nm~750nm的光线透过率低,难以保持充分的感度。
已知在具有层叠了介电质多层膜的近红外线反射膜的近红外线截止滤波器中,通过增加层叠的介电质多层膜的厚度,使反射频带进行长波长偏移。因此,容易设置波长700nm~750nm的透过率高的介电质多层膜,但在所述近红外线截止滤波器中,存在如下问题:高角度入射时的入射角依存性大,在进行图像化时在中央与图像周边,通过传感获得的光的强度根据入射角而不同。
另外,固体摄像元件的高性能化不断发展,在之前的光学滤波器中,有时会由于光学滤波器的反射所产生的重影而使画质降低。特别是由于波长680nm~720nm的光线引起的光学滤波器的反射,一部分杂散光再次入射到传感器的其他位置而产生的重影成为问题。因此,要求降低波长680nm~720nm的反射率。
然而,之前的光学滤波器对于兼具所述重影的抑制与红色的传感器感度提高的要求无法充分满足。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4513420号公报
专利文献2:日本专利特开2012-8532号公报
专利文献3:日本专利特开2016-146784号公报
专利文献4:国际公开第2018/123676号手册
非专利文献
非专利文献1:H.K.Lichtenthaler等人:通过一种新的高分辨率荧光成像系统来检测植被应力(Detection of Vegetation Stress Via a New High ResolutionFluorescence Imaging System)”,.植物生理学(Plant Physiol).,148,599-612(1996)
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于提供一种光学滤波器及使用了所述光学滤波器的装置,所述光学滤波器兼具近红外线区域的入射角依存性低与传感所需要的波长700nm~750nm的光的透过率特性优异,且改善了重影。
解决问题的技术手段
本发明的一方式的光学滤波器的特征在于,满足下述必要条件(A)~(D):
(A)在波长430nm~580nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值为75%以上。
(B)在波长800nm~1000nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值为10%以下。
(C)在波长700nm~750nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值超过46%。
(D)在波长560nm~800nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率为50%的最短波长的值(Ya)与从相对于光学滤波器的面垂直的方向以30°的角度测定时的透过率为50%的最短波长的值(Yb)之差的绝对值小于15nm。
发明的效果
根据本发明,可提供一种光学滤波器及使用了所述光学滤波器的装置,所述光学滤波器兼具近红外线区域的入射角依存性低与传感所需要的波长700nm~750nm的光的透过率特性优异,且改善了重影。本发明的光学滤波器适合作为近红外线截止滤波器。
附图说明
[图1]是表示本发明的光学滤波器的一例的示意图。
[图2]是表示本发明的光学滤波器的一例的示意图。
[图3]是国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构公开的、将某日期的岐阜的照射量数据以最大值1.0标准化后的不同波长强度的数据。
[图4]是绿色、近红外线的各传感器像素的不同波长感度的一例。
[图5]是表示用于评价绿色感度及近红外线感度而制作的透过绿色与近红外线的双波长区域透过滤波器的光学特性的图。
[图6]是表示测定从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的方法的例子的概略图。
[图7]是表示测定从相对于光学滤波器的面垂直的方向以30°的角度测定时的透过率的方法的例子的概略图。
[图8]是表示测定从相对于光学滤波器的面垂直的方向以5°的角度入射的光的反射率的方法的例子的概略图。
[图9]是表示照相机模块的例子的概略图。
[图10]是表示照相机模块中的重影产生机制的例子的概略图。
[图11]是表示重影的一例的示意图。
[图12]是表示实施例1中所得的光学滤波器的光学特性的图。
[图13]是表示实施例5中所得的光学滤波器的光学特性的图。
[图14]是表示比较例1中所得的光学滤波器的光学特性的图。
[图15]是表示比较例4中所得的光学滤波器的光学特性的图。
[图16]是表示比较例7中所得的光学滤波器的光学特性的图。
具体实施方式
视需要基于图示对本发明的实施方式进行说明,但这些图示仅为了图解而提供,本发明不受这些图示的任何限定。另外,应注意图示为示意性,厚度与平面尺寸之间的关系、厚度比例等与实际不同。进而,在以下的说明中,对于具有相同或大致相同的功能及构成的构成用途,标注相同的标号,并省略重复说明。作为本发明的光学滤波器的一实施方式,如图1所示,可列举具有基材10及近红外线反射膜21、近红外线反射膜22的方式。另外,如图2所示,本发明的光学滤波器也可具有其他功能膜13。
[光学滤波器]
本发明的光学滤波器满足下述必要条件(A)~(D)。
(A)在波长430nm~580nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值为75%以上。
(B)在波长800nm~1000nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值为10%以下。
(C)在波长700nm~750nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值超过46%。
(D)在波长560nm~800nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率为50%的最短波长的值(Ya)与从相对于光学滤波器的面垂直的方向以30°的角度测定时的透过率为50%的最短波长的值(Yb)之差的绝对值小于15nm。
通过使用满足必要条件(A)的光学滤波器,可在波长430nm~580nm的范围内增加固体摄像元件取入的光量。必要条件(A)中的透过率的平均值优选为80%以上。若为80%以上,则即使在更暗的环境下也可进行摄像。
通过使用满足必要条件(B)的光学滤波器,可在波长800nm~1000nm的范围内减少固体摄像元件取入的光量。由此,可遮蔽人眼看不到且传感中不需要的光。必要条件(B)中的透过率的平均值优选为7%以下,更优选为6%以下,进而优选为5%以下。
通过使用满足必要条件(C)的光学滤波器,在波长700nm~750nm的范围内确保固体摄像元件取入的光量,传感感度变好。必要条件(C)中的透过率的平均值优选为55%以上,更优选为65%以上,进而优选为75%以上。所述透过率越高越好,但例如上限优选为100%,更优选为90%,进而优选为80%。若为所述范围内,则调整固体摄像元件取入的光量,可效率良好地透过传感所需要的光。
通过使用满足必要条件(D)的光学滤波器,可在波长560nm~800nm的范围内降低入射到固体摄像元件的光量的入射角依存性。结果,可减小所述波长范围内的固体摄像元件的分光感度的入射角依存性。通过入射角依存性变小,利用固体摄像元件所得的图像的中央与周边的色感、或者传感器感度的差变小,而成为更高感度。
本发明的光学滤波器进而优选为满足下述必要条件(E)。
(E)所述必要条件(D)中的波长的值(Ya)为730nm以上且800nm以下。
通过使用满足必要条件(E)的光学滤波器,容易兼具较高地保持波长400nm~700nm的可见光透过率与传感所使用的波长700nm~750nm的近红外线的透过率、以及传感所不需要的波长800nm~1200nm的低透过率(高遮蔽性)。所述波长(Ya)优选为740nm以上且800nm以下,进而优选为745nm以上且800nm以下。
本发明的光学滤波器进而优选为满足下述必要条件(Z1)及(Z2)。
(Z1)在波长700nm下,从相对于光学滤波器的面垂直的方向以5°的角度测定时的反射率无论从光学滤波器的哪一个面入射时均为10%以下。
(Z2)在波长600nm以上的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向以5°的角度测定时的反射率为50%的最短波长的值(Za)无论从光学滤波器的哪一个面入射时均为730nm以上。
通过使用满足必要条件(Z1)及(Z2)的光学滤波器,可抑制由光学滤波器反射的光引起的重影的产生。
包含介电质多层膜的近红外线反射膜有随着从光学滤波器的面以更高角度斜入射,反射频带向短波长移动的倾向。因此,所述必要条件(Z2)中的波长(Za)更优选为740nm以上,进而优选为750nm以上,特别优选为780nm以上。由此,在由人眼确认的光中,即使在相对于光学滤波器的面以高角度入射的光中也可充分抑制发生重影。
本发明的光学滤波器优选为具有含有近红外线吸收剂的基材与近红外线反射膜。
具有含有近红外线吸收剂的基材的光学滤波器可抑制光学滤波器的近红外线的反射,可减少重影。具有近红外线反射膜的光学滤波器的近红外线遮蔽性能优异,且波长430nm~580nm的范围的可见光线的透过性能优异,可使所得的固体摄像装置为高感度。
所述近红外线吸收剂在波长751nm~950nm的范围内具有吸收最大波长、以及以所述吸收最大波长下的所述基材的透过率为10%的量含有所述近红外线吸收剂的情况下,优选为在波长430nm以上且所述吸收最大波长以下的范围内所述基材的透过率为70%的最长波长(Aa)与在波长580nm以上的范围内所述基材的透过率为30%的最短波长(Ab)之差的绝对值小于150nm。
通过使用具有包含所述(Aa)与所述(Ab)之差的绝对值小于150nm的近红外线吸收剂的基材的光学滤波器,容易兼具较高地保持波长700nm~750nm的近红外线的透过率、以及传感中不需要的波长800nm~1200nm的低透过率(高遮蔽性)。所述差的绝对值越少越好,更优选为小于100nm,进而优选为小于70nm。下限为1nm。
关于作为所述近红外线吸收剂的优选的范围的特性的在波长751nm~950nm具有吸收最大波长、以及所述(Aa)与所述(Ab)之差的绝对值小于150nm,可满足吸收剂一种的特性,也可为混合多种的特性。另外,混合了多种的近红外线吸收剂也可包含单独不能满足特性的物质。
[基材]
所述基材优选为具有透明性。所谓本发明中所说的透明性是指波长420nm~600nm的范围的透过率的平均值为50%以上。作为所述基材的材质,例如可列举玻璃、强化玻璃、磷酸玻璃、氟磷酸玻璃、氧化铝玻璃、铝酸钇、氧化钇等特殊玻璃及树脂。
另外,基材可由一层也可由多层构成,可由选自所述材料中的一种材质构成,也可由多种构成,也可为适宜混合的材料。构成基材的层中的至少一层优选为含有近红外线吸收剂,另外也可含有近紫外线吸收剂。包含近红外线吸收剂的层与包含近紫外线吸收剂的层可为同一层,也可为不同的层。
<玻璃>
作为所述玻璃,例如可列举硅酸玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、石英玻璃等。
<强化玻璃>
作为所述强化玻璃,例如可列举物理强化玻璃、强化夹层玻璃、化学强化玻璃等。这些中,优选为压缩层的厚度薄、可将基材厚度加工得薄的化学强化玻璃。作为化学强化玻璃的具体例,可列举旭硝子公司制造的“升龙玻璃(Dragontrail)”、康宁(Corning)公司制造的“大猩猩玻璃(Gorilla Glass)”等。
<特殊玻璃>
作为所述磷酸玻璃或所述氟磷酸玻璃,例如可列举松浪硝子工业公司制造的BS3、BS4、BS6、BS7、BS8、BS10、BS11、BS12、BS13、BS16、BS17等、国际公开第2012/018026号中记载的氟磷酸盐系玻璃等。作为所述氧化铝玻璃,例如可列举日本碍子公司制造的“海科蓝(hiceram)”等。作为所述铝酸钇或所述氧化钇,例如可列举阔斯泰(CoorsTek)公司制造的“艾丽娅(EXYRIA)(注册商标)”等。
<树脂>
作为所述树脂,例如可列举聚酯系树脂、聚醚系树脂、丙烯酸系树脂、聚烯烃系树脂、聚环烯烃系树脂、降冰片烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、烯硫醇系树脂、环氧系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚氨基甲酸酯系树脂、聚苯乙烯系树脂等。这些中,优选为降冰片烯系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚醚系树脂。
所述树脂可通过调整原料成分的分子结构的方法等来调整折射率。具体而言,可列举对原料成分的聚合物的主链或侧链赋予特定结构的方法。赋予聚合物内的结构并无特别限定,例如可列举降冰片烯骨架、芴骨架。
作为所述树脂,可使用市售品。作为市售品,可列举大阪气体化学(股)制造的“奥格索(ogsol)(注册商标)EA-F5003”(丙烯酸系树脂、折射率:1.60)、东京化成工业(股)制造的“聚甲基丙烯酸甲酯”(折射率:1.49)、东京化成工业(股)制造的“聚甲基丙烯酸异丁酯”(折射率:1.48)、三菱丽阳(Mitsubishi Rayon)(股)制造的“BR50”(折射率:1.56)等。
另外,作为聚酯系树脂的市售品,例如可列举大阪气体化学(股)制造的“OKP4HT”(折射率:1.64)、“OKP4”(折射率:1.61)、“B-OKP2”(折射率:1.64)、“OKP-850”(折射率:1.65)、东洋纺(股)制造的“拜龙(Vylon)(注册商标)103”(折射率:1.55)等,作为聚碳酸酯系树脂的市售品,例如可列举沙特基础工业(sabic)公司制造的“理彦(LeXan)(注册商标)ML9103”(折射率:1.59)、“西莱丝(xylex)(注册商标)7507”、三菱气体化学(股)制造的“EP5000”(折射率:1.63)、帝人化成(股)制造的“SP3810”(折射率:1.63)、“SP1516”(折射率:1.60)、“TS2020”(折射率:1.59)等,作为降冰片烯系树脂的市售品,例如可列举捷时雅(JSR)(股)制造的“艾腾(ARTON)”(注册商标)(折射率:1.51)、日本瑞翁(ZEON)(股)制造的“瑞翁思(ZEONEX)(注册商标)”(折射率:1.53)等。
聚醚系树脂是通过在主链上形成醚键的反应而获得的聚合物,优选为具有选自由下述式(1)及(2)所表示的结构单元所组成的群组中的至少一个结构单元的聚合物。另外,也可具有下述式(3)所表示的结构单元。
[化1]
Figure BDA0002943880530000061
[化2]
Figure BDA0002943880530000062
[化3]
Figure BDA0002943880530000071
所述式(1)中,R1~R4分别独立地表示碳数1~12的一价有机基。a~d分别独立地表示0~4的整数,优选为0或1,更优选为0。
作为碳数1~12的一价有机基,可列举碳数1~12的一价烃基以及含有选自由氧原子及氮原子所组成的群组中的至少一种原子的碳数1~12的一价有机基等。
作为碳数1~12的一价烃基,可列举碳数1~12的直链或支链的烃基、碳数3~12的脂环式烃基及碳数6~12的芳香族烃基等。
作为所述碳数1~12的直链或支链的烃基,优选为碳数1~8的直链或支链的烃基,更优选为碳数1~5的直链或支链的烃基。
作为所述直链或支链烃基的优选的具体例,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基及正庚基等。
作为所述碳数3~12的脂环式烃基,优选为碳数3~8的脂环式烃基,更优选为碳数3或4的脂环式烃基。
作为碳数3~12的脂环式烃基的优选的具体例,可列举环丙基、环丁基、环戊基及环己基等环烷基;环丁烯基、环戊烯基及环己烯基等环烯基。所述脂环式烃基的键结部位可为脂环上的任意碳。
作为所述碳数6~12的芳香族烃基,可列举苯基、联苯基及萘基等。所述芳香族烃基的键结部位可为芳香族环上的任意碳。
作为含有氧原子的碳数1~12的有机基,可列举包含氢原子、碳原子及氧原子的有机基,其中,可优选地列举包含醚键、羰基或酯键及烃基的总碳数1~12的有机基等。
作为具有醚键的总碳数1~12的有机基,可列举碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯氧基、碳数2~12的炔氧基、碳数6~12的芳氧基及碳数1~12的烷氧基烷基等,具体而言,可列举甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、苯氧基、丙烯氧基、环己氧基及甲氧基甲基等。
作为具有羰基的总碳数1~12的有机基,可列举碳数2~12的酰基等,具体而言,可列举乙酰基、丙酰基、异丙酰基及苯甲酰基等。
作为具有酯键的总碳数1~12的有机基,可列举碳数2~12的酰氧基等,具体而言,可列举乙酰氧基、丙酰氧基、异丙酰氧基及苯甲酰氧基等。
作为含有氮原子的碳数1~12的有机基,可列举包含氢原子、碳原子及氮原子的有机基,具体而言,可列举氰基、咪唑基、三唑基、苯并咪唑基及苯并三唑基等。
作为含有氧原子及氮原子的碳数1~12的有机基,可列举包含氢原子、碳原子、氧原子及氮原子的有机基,具体而言,可列举噁唑基、噁二唑基、苯并噁唑基及苯并噁二唑基等。
作为所述式(1)中的R1~R4,就树脂(1)的吸水(湿)性的方面而言,优选为碳数1~12的一价烃基,更优选为碳数6~12的芳香族烃基,进而优选为苯基。
所述式(2)中,R1~R4及a~d分别独立地与所述式(1)中的R1~R4及a~d含义相同,Y表示单键、-SO2-或-CO-,R7及R8分别独立地表示卤素原子、碳数1~12的一价有机基或硝基,m表示0或1。其中,在m为0时,R7并非为氰基。g及h分别独立地表示0~4的整数,优选为0。
作为碳数1~12的一价有机基,可列举与所述式(1)中的碳数1~12的一价
有机基相同的基。
所述树脂(1)中,就光学特性、耐热性及力学特性的观点而言,所述结构单元(1)与所述结构单元(2)的摩尔比(其中,两者(结构单元(1)+结构单元(2))的合计为100)优选为结构单元(1)∶结构单元(2)=50∶50~100∶0,更优选为结构单元(1)∶结构单元(2)=70∶30~100∶0,进而优选为结构单元(1)∶结构单元(2)=80∶20~100∶0。再者,本说明书中,所谓力学特性是指树脂的拉伸强度、断裂伸长率及拉伸弹性系数等性质。
另外,所述树脂(1)也可进一步具有选自由下述式(3)所表示的结构单元及下述式(4)所表示的结构单元所组成的群组中的至少一个结构单元(以下也称为“结构单元(3-4)”)。若所述树脂(1)具有所述结构单元(3-4),则含有所述树脂(1)的基材的力学特性提高,因此优选。
所述式(3)中,R5及R6分别独立地表示碳数1~12的一价有机基,Z表示单键、-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-COO-或碳数1~12的二价有机基,n表示0或1。e及f分别独立地表示0~4的整数,优选为0。
作为碳数1~12的一价有机基,可列举与所述式(1)中的碳数1~12的一价有机基相同的基。
作为碳数1~12的二价有机基,可列举碳数1~12的二价烃基、碳数1~12的二价卤化烃基、含有选自由氧原子及氮原子所组成的群组中的至少一种原子的碳数1~12的二价有机基、以及含有选自由氧原子及氮原子所组成的群组中的至少一种原子的碳数1~12的二价卤化有机基等。
作为碳数1~12的二价烃基,可列举碳数1~12的直链或支链的二价烃基、碳数3~12的二价脂环式烃基及碳数6~12的二价芳香族烃基等。
作为碳数1~12的直链或支链的二价烃基,可列举亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚异丙基、五亚甲基、六亚甲基及七亚甲基等。
作为碳数3~12的二价脂环式烃基,可列举亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基及亚环己基等亚环烷基;亚环丁烯基、亚环戊烯基及亚环己烯基等亚环烯基等。
作为碳数6~12的二价芳香族烃基,可列举亚苯基、亚萘基及亚联苯基等。
作为碳数1~12的二价卤化烃基,可列举碳数1~12的直链或支链的二价卤化烃基、碳数3~12的二价卤化脂环式烃基及碳数6~12的二价卤化芳香族烃基等。
作为碳数1~12的直链或支链的二价卤化烃基,可列举二氟亚甲基、二氯亚甲基、四氟乙烯基、四氯乙烯基、六氟三亚甲基、六氯三亚甲基、六氟亚异丙基及六氯亚异丙基等。
作为碳数3~12的二价卤化脂环式烃基,可列举所述碳数3~12的二价脂环式烃基中例示的基的至少一部分氢原子经氟原子、氯原子、溴原子或碘原子取代而成的基等。
作为碳数6~12的二价卤化芳香族烃基,可列举所述碳数6~12的二价芳香族烃基中例示的基的至少一部分氢原子经氟原子、氯原子、溴原子或碘原子取代而成的基等。
作为含有选自由氧原子及氮原子所组成的群组中的至少一种原子的碳数1~12的有机基,可列举包含氢原子及碳原子、与氧原子和/或氮原子的有机基,可列举具有醚键、羰基、酯键或酰胺键与烃基的总碳数1~12的二价有机基等。
作为含有选自由氧原子及氮原子所组成的群组中的至少一种原子的碳数1~12的二价卤化有机基,具体而言,可列举含有选自由氧原子及氮原子所组成的群组中的至少一种原子的碳数1~12的二价有机基中例示的基的至少一部分氢原子经氟原子、氯原子、溴原子或碘原子取代而成的基等。
作为所述式(3)中的Z,优选为单键、-O-、-SO2-、-CO-或碳数1~12的二价有机基,就树脂(1)的吸水(湿)性的方面而言,更优选为碳数1~12的二价烃基、碳数1~12的二价卤化烃基或碳数3~12的二价脂环式烃基。
所述基材优选为具有含有近红外线吸收剂的树脂层,且所述树脂层含有选自由降冰片烯系树脂、聚酰亚胺系树脂及聚醚树脂所组成的群组中的至少一种。
通过具有所述树脂层,可获得波长430nm~580nm下的透明性高、耐热性高、难以翘曲、难以断裂、面内相位差R0低的光学滤波器。因此,具备具有所述树脂层的光学滤波器的固体摄像装置的画质高,可容易地制造。
就固体摄像装置成为高感度而言,所述树脂层在波长430nm~580nm的透过率的平均值在厚度1μm时优选为70%以上。
所述树脂层的玻璃化温度可利用低温回流步骤制造固体摄像装置,因此优选为140℃以上。
就获得难以翘曲的光学滤波器的观点而言,所述树脂层的杨氏模量优选为2GPa以上。
所述树脂层的面内相位差R0优选为50nm以下,更优选为20nm以下,进而优选为10nm以下,特别优选为5nm以下。关于面内相位差R0较少的光学滤波器,在设置了感度对应于偏振光而不同的摄像元件的情况下,可精确地检测偏振光特性,误差变少。
所述树脂层在基材中可为一层,也可含有多层,基材可仅包含树脂层。
所述基材的厚度可根据所期望的用途适宜选择,并无特别限制,上限优选为250μm以下,更优选为200μm以下,进而优选为150μm以下,下限优选为30μm以上,更优选为40μm以上。若厚度为所述范围内,则可获得光学滤波器的翘曲少、充分薄的固体摄像元件。
<树脂层的制造方法>
所述树脂层例如可通过熔融成形或浇铸成形而形成,可根据需要在成形后通过涂布防反射剂、硬涂剂和/或抗静电剂等涂布剂的方法而制造。
(A)熔融成形
所述树脂层可通过将树脂与近红外线吸收剂熔融混炼而获得的颗粒熔融成形的方法;将含有树脂与近红外线吸收剂的树脂组合物熔融成形的方法;或者将从包含近红外线吸收剂、树脂及溶剂的树脂组合物中去除溶剂而获得的颗粒熔融成形的方法等而制造。作为熔融成形方法,例如可列举射出成形、熔融挤出成形或吹塑成形等。
(B)浇铸成形
所述树脂层也可通过将含有近红外线吸收剂、树脂及溶剂的树脂组合物浇铸在适当的支撑体上而去除溶剂的方法;将含有防反射剂、硬涂剂和/或抗静电剂等涂布剂、近红外线吸收剂及树脂的树脂组合物浇铸在适当的支撑体上的方法;或者将含有防反射剂、硬涂剂和/或抗静电剂等涂布剂、色素化合物及树脂的硬化性组合物浇铸在适当的支撑体上并使其硬化及干燥的方法等而制造。
作为所述支撑体,并无特别限定,可使用作为基材的材质的例子而列举的包含玻璃、强化玻璃、特殊玻璃或树脂的支撑体,另外,也可使用基材的材质以外的支撑体、例如钢带、钢鼓等。
在所述基材为包含树脂制基板的基材的情况下,所述基材可通过在浇铸成形后从支撑体剥离涂膜而获得,另外,在所述基材为在支撑体上层叠有树脂层的基材的情况下,所述基材可通过在浇铸成形后不剥离涂膜而获得。
通过所述方法获得的树脂层中的残留溶剂量优选为尽可能少,通常相对于树脂层的重量为3质量%以下,优选为1质量%以下,进而优选为0.5质量%以下。若残留溶剂量为所述范围内,则不易发生光学滤波器的变形或光学特性的变化,可获得可容易发挥所期望的功能的树脂层。
[近红外线吸收剂]
所述近红外线吸收剂在优选为波长751nm~950nm、更优选为760nm~940nm、进而优选为770nm~930nm、特别优选为775nm~925nm的范围内具有吸收最大波长。通过使吸收最大波长处于所述范围内,可在波长700nm~750nm的范围内调整固体摄像元件取入的光量,且减少人的视感度低的波长751nm以上的范围的光进入固体摄像元件的量,可使固体摄像装置更接近人的视感度。
作为所述近红外线吸收剂,例如可列举花青系色素、酞菁系色素、二硫醇系色素、二亚铵系色素、方酸内鎓系色素、克酮鎓系色素、磷酸铜盐等。这些色素的结构并无特别限定,只要不损害本发明的效果,则可使用通常已知的物质或市售品。另外,只要不损害本发明的效果,则添加于光学滤波器中的近红外线吸收剂可为一种,也可为多种。
所述近红外线吸收剂优选为相对于所述树脂层以0.01质量%~60.0质量%的范围含有。若近红外线吸收剂的含量为所述范围内,则容易获得适当的光学特性。在包含大于60.0质量%的情况下,失去所述透明性高、耐热性高、难以翘曲、难以断裂等性能,成为固体摄像装置的画质降低、制造难度增加的因素。
另外,所述近红外线吸收剂优选为满足下述条件(a)及(b)。
(a)(吸光度λ700)/(吸光度λmax)≤0.1
(b)(吸光度λ751)/(吸光度λmax)≥0.1
此处,将所述近红外线吸收剂在波长700nm下的吸光度设为“吸光度λ700”,将波长751nm下的吸光度设为“吸光度λ751”,将吸收最大波长下的吸光度设为“吸光度λmax”,波长λ下的吸光度λ按照通常使用的下式,由波长λ下的透过率λ计算出。
吸光度λ=-Log(内部透过率λ)
在例如内部透过率λ为0.1(10%)的情况下,吸光度为1.0。所谓内部透过率是指从所得的透过率中去除表面反射率后的值,通过除以从所得的透过率中去除近红外线吸收剂后的介质的透过率而获得。
若满足所述条件(a)及(b),则传感所需要的波长700nm~750nm的透过率高,可获得充分遮蔽视感度及传感的任一者均不需要的波长的光学滤波器。且说,为了传感所需要的波长700nm~750nm的透过率高、维持必要条件(C),光学滤波器的吸光度λ700优选为0.25以下,更优选为0.2以下,进而优选为0.18以下,特别优选为0.16以下。所述光学滤波器的吸光度λ700的下限为0。通过使用满足所述条件(a)的近红外线吸收剂,可使光学滤波器的吸光度λ700为所述范围内。
另外,为了自视感度及传感的任一者均不需要的751nm充分遮蔽长波长的光而实现必要条件(D),光学滤波器的吸光度λ751优选为0.2以上,更优选为0.21以上,进而优选为0.23以上,特别优选为0.25以上。另外,光学滤波器的吸光度λ751优选为0.8以下,更优选为0.6以下,进而优选为0.5以下。通过使用满足所述条件(b)的近红外线吸收剂,可使光学滤波器的吸光度λ751为所述范围内。
然而,满足条件(b)的近红外线吸收剂有随着吸收最大波长λmax从751nm长波长为950nm而(吸光度λ751)/(吸光度λmax)变小的倾向。因此,随着吸收最大波长(λmax)从751nm长波长为950nm,必须提高基材中含有的近红外线吸收剂的浓度。另一方面,若在基材中过剩地含有满足条件(a)的近红外线吸收剂,则有时光学滤波器难以维持必要条件(C)。因此,基材中所含的近红外线吸收剂优选为满足下述条件(c)。
(c)1.5≥∑dye(n)[((950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度)]>0.2
此处,所谓“∑dye(n)”中的“dye(n)”是指基材中所含的各近红外线吸收剂。另外,所谓“最短吸收最大波长”是指波长751nm~950nm下的吸收最大波长中最短的波长(nm),所谓“色素浓度”是指基材中所含的近红外线吸收剂的浓度(质量%),所谓“色素介质厚度”是指含有近红外线吸收剂的基材的厚度(mm)。
通过以所述条件(c)的浓度使用满足所述条件(a)及(b)的近红外线吸收剂,可将光学滤波器的吸光度λ700及吸光度λ751设为所述优选的范围,容易满足必要条件(C)及(D)。
<花青系色素>
作为所述花青系色素,只要不损害本发明的效果,则并无特别限定,例如可列举日本专利特开2009-108267号公报、日本专利特开2010-72575号公报、日本专利特开2016-060774号公报中记载的花青系色素。
花青系色素的一部分也包含在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长者,但选择在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的花青系色素,或者并用在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长的花青系色素与在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的花青系色素,或者并用在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长的花青系色素与在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的花青系色素以外的色素,可作为获得本发明的效果的近红外线吸收剂使用。
<酞菁系色素>
作为所述酞菁系色素,只要不损害本发明的效果,则并无特别限定,例如可列举日本专利特开昭60-224589号公报、日本专利特表1005-537319号公报、日本专利特开平4-23868号公报、日本专利特开平4-39361号公报、日本专利特开平5-78364号公报、日本专利特开平5-222047号公报、日本专利特开平5-222301号公报、日本专利特开平5-222302号公报、日本专利特开平5-345861号公报、日本专利特开平6-25548号公报、日本专利特开平6-107663号公报、日本专利特开平6-192584号公报、日本专利特开平6-228533号公报、日本专利特开平7-118551号公报、日本专利特开平7-118552号公报、日本专利特开平8-120186号公报、日本专利特开平8-225751号公报、日本专利特开平9-202860号公报、日本专利特开平10-120927号公报、日本专利特开平10-182995号公报、日本专利特开平11-35838号公报、日本专利特开2000-26748号公报、日本专利特开2000-63691号公报、日本专利特开2001-106689号公报、日本专利特开2004-18561号公报、日本专利特开2005-220060号公报、日本专利特开2007-169343号公报、日本专利特开2013-195480号公报的段落[0026]~[0027]、国际公开第2015/025779号的表1等中记载的化合物等。
酞菁系色素的一部分也包含在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长者,但选择在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的酞菁系色素,或者并用在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长的酞菁系色素与在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的酞菁系色素、或者并用在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长的酞菁系色素与在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的酞菁系色素以外的色素,可作为获得本发明的效果的近红外线吸收剂使用。酞菁系色素大多在吸收最大波长附近具有陡峭的吸收特性,在本发明的光学滤波器中使用酞菁系色素的情况下,优选为与至少一种其他近红外线吸收剂并用。
<二硫醇系色素>
作为所述二硫醇系色素,只要不损害本发明的效果,则并无特别限定,例如可列举日本专利特开2006-215395号公报、WO2008/086931号中记载的二硫醇系色素。
二硫醇系色素的一部分也包含在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长者,但选择在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的二硫醇系色素,或者并用在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长的二硫醇系色素与在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的二硫醇系色素,或者并用在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长的二硫醇系色素与在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的二硫醇系色素以外的色素,可作为获得本发明的效果的近红外线吸收剂使用。
另外,例如也可如WO1998/034988号中记载那样使用二硫醇系色素的反荷离子键结体。
<方酸内鎓系色素>
作为所述方酸内鎓系色素,只要不损害本发明的效果,则并无特别限定,例如可列举下述式(4)~(6)所表示的方酸内鎓系色素、日本专利特开2014-074002号公报、日本专利特开2014-052431号公报中记载的方酸内鎓系色素等,只要利用通常已知的方法合成即可。
[化4]
Figure BDA0002943880530000121
[化5]
Figure BDA0002943880530000131
[化6]
Figure BDA0002943880530000132
所述式(4)~(6)中,X独立地表示氧原子、硫原子、硒原子或-NH-,作为所述R1及R1′,优选为分别独立地为氢原子、氯原子、氟原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、环己基、苯基、羟基、氨基、二甲基氨基、硝基,更优选为氢原子、氯原子、氟原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、羟基。R2~R8分别独立地表示氢原子、卤素原子、磺基、羟基、氰基、硝基、羧基、磷酸基、-L1或-NRgRh基。Rg及Rh分别独立地表示氢原子、-La、-Lb、-Lc、-Ld、-Le、-Lf、-Lg、-Lh或-C(O)Ri基(Ri表示-La、-Lb、-Lc、-Ld或-Le),R9独立地表示氢原子、-La、-Lb、-Lc、-Ld、-Le、-Lf、-Lg或-Lh
L1是La、Lb、Lc、Ld、Le、Lf、Lg或Lh
所述La~Lh表示以下基。
(La)所述可具有取代基L的碳数1~12的脂肪族烃基
(Lb)所述可具有取代基L的碳数1~12的卤素取代烷基
(Lc)所述可具有取代基L的碳数3~14的脂环式烃基
(Ld)所述可具有取代基L的碳数6~14的芳香族烃基
(Le)所述可具有取代基L的碳数3~14的杂环基
(Lf)所述可具有取代基L的碳数1~12的烷氧基
(Lg)所述可具有取代基L的碳数1~12的酰基
(Lh)所述可具有取代基L的碳数1~12的烷氧基羰基
(Li)所述可具有取代基L的碳数1~12的硫醚基或二硫醚基
R9独立地表示氢原子、-La、-Lb、-Lc、-Ld或-Le
化合物(5)可通过取代基调整吸收最大波长,作为所述X,就容易成为最大吸收波长为751nm~950nm的化合物等的方面而言,优选为硫原子。
方酸内鎓系色素的一部分也包含在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长者,但选择在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的方酸内鎓系色素,或者并用在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长的方酸内鎓系色素与在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的方酸内鎓系色素,或者并用在波长751nm~950nm不具有吸收最大波长的方酸内鎓系色素与在波长751nm~950nm具有吸收最大波长的方酸内鎓系色素以外的色素,可作为获得本发明的效果的近红外线吸收剂使用。
<二亚铵系色素>
作为所述二亚铵系色素,只要不损害本发明的效果,则并无特别限定,例如可列举下述式(7-1)或(7-2)所表示的二亚铵系色素、日本专利第4168031号公报、日本专利第4252961号公报、日本专利特开昭63-165392号公报、WO2004/048480等中记载的二亚铵系色素等,只要利用通常已知的方法合成即可。
[化7]
Figure BDA0002943880530000151
式(7-1)及(7-2)中,Rdi1~Rdi12分别独立地表示氢原子、卤素原子、磺基、羟基、氰基、硝基、羧基、磷酸基、-SRi基、-SO2Ri基、-OSO2Ri基或下述La~Lh中的任一种,Rg及Rh分别独立地表示氢原子、-C(O)Ri基或下述La~Le中的任一种,Ri表示下述La~Le的任一种,
(La)碳数1~12的脂肪族烃基
(Lb)碳数1~12的卤素取代烷基
(Lc)碳数3~14的脂环式烃基
(Ld)碳数6~14的芳香族烃基
(Le)碳数3~14的杂环基
(Lf)碳数1~12的烷氧基
(Lg)可具有取代基L的碳数1~12的酰基、
(Lh)可具有取代基L的碳数1~12的烷氧基羰基
取代基L为选自由碳数1~12的脂肪族烃基、碳数1~12的卤素取代烷基、碳数3~14的脂环式烃基、碳数6~14的芳香族烃基及碳数3~14的杂环基所组成的群组中的至少一种,
相邻的Rdi1与Rdi2、Rdi3与Rdi4、Rdi5与Rdi6以及Rdi7与Rdi8也可形成可具有取代基L的环,
X表示中和电荷所需要的阴离子,
所述Rdi1~Rdi8优选为选自氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、环己基、苯基、苄基中的基,更优选为选自异丙基、仲丁基、叔丁基、苄基中的基。
所述Rdi9~Rdi12优选为选自氢原子、氯原子、氟原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、环己基、苯基、羟基、氨基、二甲基氨基、氰基、硝基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、乙酰基氨基、丙酰基氨基、N-甲基乙酰基氨基、三氟甲酰基氨基、五氟乙酰基氨基、叔丁酰基氨基、环己炔酰基氨基、正丁基磺酰基、甲基硫基、乙基硫基、正丙基硫基、正丁基硫基中的基,更优选为选自氯原子、氟原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、羟基、二甲基氨基、甲氧基、乙氧基、乙酰基氨基、丙酰基氨基、三氟甲酰基氨基、五氟乙酰基氨基、叔丁酰基氨基、环己炔酰基氨基中的基,特别优选为选自甲基、乙基、正丙基、异丙基中的基。
所述X-是中和电荷所需要的阴离子,如式(7-2)那样,在阴离子为二价的情况下需要一个离子,如式(7-1)那样,在阴离子为一价的情况下需要两个离子。在后者的情况下,两个阴离子X-可相同也可不同,但就合成上的观点而言,优选为相同。X-或X2-若为所述阴离子,则并无特别限制。
在所述近红外线吸收剂中,就可见光透过率的高低、波长700nm~750nm的范围的吸收特性、波长800nm~1100nm的范围的遮蔽性能而言,优选为式(4)、式(5)、式(7-1)及式(7-2)所表示的化合物。
[近红外线反射膜]
本发明中可使用的近红外线反射膜是具有反射近红外线的能力的膜。作为所述近红外线反射膜,可列举铝蒸镀膜、贵金属薄膜、分散有以氧化铟为主要成分且含有少量氧化锡的金属氧化物微粒子的树脂膜、或者交替层叠有高折射率材料层与低折射率材料层的介电质多层膜等。若具有所述近红外线反射膜,则可更有效地截止近红外线。
本发明中,近红外线反射膜可设置于基材的单面,也可设置于两面。在设置于单面的情况下,制造成本或制造容易性优异,在设置于两面的情况下,可获得具有高强度、不易产生翘曲的光学滤波器。
在所述近红外线反射膜中,就散射少、或密接性好、波长430nm~580nm的范围的可见光的透过特性高、波长800nm~1100nm的范围的光的遮蔽性能高而言,优选为交替层叠有高折射率材料层与低折射率材料层的介电质多层膜。若所述近红外线反射膜为介电质多层膜,则可使所得的固体摄像装置的画质良好。
<介电质多层膜>
作为构成高折射率材料层的材料,可使用折射率为1.7以上的材料,选择折射率的范围通常为1.7~2.5的材料。作为所述材料,例如可列举以氧化钛、氧化锆、五氧化钽、五氧化铌、氧化镧、氧化钇、氧化锌、硫化锌或氧化铟等为主要成分且含有少量(例如相对于主要成分为0%~10%)氧化钛、氧化锡和/或氧化铈等的材料等。
作为构成低折射率材料层的材料,可使用折射率小于1.7的材料,选择折射率的范围通常为1.2以上且小于1.7的材料。作为所述材料,例如可列举树脂、二氧化硅、氧化铝、氟化镧、氟化镁及六氟化铝钠、以及将这些混合而成的材料、以使所述材料的折射率小于1.7的方式设置耗尽的材料等。
关于层叠有高折射率材料层与低折射率材料层的方法,只要形成层叠有这些材料层的介电质多层膜,则并无特别限制。例如可在所述基材上直接利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法、真空蒸镀法、溅射法、离子辅助蒸镀法、离子镀法、自由基辅助溅射法、离子束溅射法等形成交替层叠有高折射率材料层与低折射率材料层而成的介电质多层膜。离子辅助蒸镀法、离子镀法、自由基辅助溅射法可获得所得的多层膜的光学膜厚不易随环境变化的优质膜而优选。关于离子辅助蒸镀法,所得的光学滤波器的翘曲少而进而优选。
关于这些高折射率材料层及低折射率材料层的各层的厚度,通常若将要遮蔽的近红外线波长设为λ(nm),则除了与基材相邻的两层及最外层以外,优选为0.1λ~0.5λ的光学厚度。若光学厚度为所述范围内,则折射率(n)与膜厚(d)的积(n×d)成为以λ/4计算的光学膜厚与高折射率材料层及低折射率材料层的各层的厚度大致相同的值,根据反射、折射的光学特性的关系,有可容易控制特定波长的遮蔽、透过的倾向。与基材相邻的两层优选为物理厚度5nm~45nm以下。另外,最外层优选为0.05λ~0.2λ的光学厚度。若与基材相邻的两层及最外层为所述范围的厚度,则可减少可见光的反射率,通过与所述必要条件(Z)一致,可减少重影。
另外,介电质多层膜中的高折射率材料层与低折射率材料层的合计的层叠数理想的是5层~60层、优选为10层~50层。
进而,于在形成介电质多层膜时基材产生翘曲的情况下,为了消除翘曲,可采用在基材两面形成介电质多层膜或者对基材的形成有介电质多层膜的面照射紫外线等电磁波的方法等。再者,在照射电磁波的情况下,可在介电质多层膜的形成过程中进行照射,也可在形成后另外进行照射。
然而,在所述专利文献1及专利文献2中记载的之前的设计方法中,在形成遮蔽波长751nm~1200nm的介电质多层膜的情况下,传感所需要的波长700nm~750nm的透过率也有降低之虞。因此,为了获得满足必要条件(C)及必要条件(Z2)的光学滤波器,介电质多层膜优选为满足下述条件(e)的设计。
(e)与基材相邻的两层及最外层以外的层不包含光学膜厚205nm以下的层(以下也称为“层(e1)”)。
此处,所谓光学膜厚表示物理膜厚×折射率的物理量,折射率是波长550nm下的折射率。
在层叠有折射率不同的层的介电质多层膜中,设计成遮蔽光学膜厚×4附近的波长。由于与基材相邻的两层及与出射介质接近的最外层以外的层是有助于形成减少透过率的遮蔽层的层,因此为了满足必要条件(C),优选为不含所述层(e1)。
为了满足必要条件(Z2),优选为在基材两面形成的介电质多层膜均满足条件(e)。由此,获得传感所需要的波长700nm~750nm的透过率高且遮蔽波长751nm~1200nm的光学滤波器。条件(e)下的所述层(e1)的光学膜厚优选为210nm以下,更优选为215nm以下。
另外,为了满足必要条件(Z1),介电质多层膜优选为满足下述条件(f)的设计。
(f)在与基材相邻的两层及最外层以外的层中,光学膜厚的标准偏差为6nm~20nm。
通过设为满足条件(f)的介电质多层膜的设计,在必要条件(B)的“在波长800nm~1000nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值为10%以下”特性及必要条件(Z1)的特性的兼具变得容易。在光学滤波器在基材的两面具有介电质多层膜的情况下,更优选为两面的介电质多层膜均满足条件(f)。条件(f)下的光学膜厚的标准偏差优选为6nm~18nm,更优选为6nm~16nm。
[近紫外线吸收剂]
本发明中可使用的近紫外线吸收剂优选为选自由偶氮甲碱系化合物、吲哚系化合物、苯并三唑系化合物、三嗪系化合物、部酞菁系化合物、噁唑系化合物、萘基酰亚胺系化合物、噁二唑系化合物、噁嗪系化合物、噁唑烷系化合物、蒽系化合物所组成的群组中的至少一种,优选为在波长300nm~420nm具有至少一个吸收最大。通过除了所述近红外线吸收剂以外含有所述近紫外线吸收剂,可获得在近紫外波长区域中入射角依存性也小的光学滤波器。
(A)偶氮甲碱系化合物
所述偶氮甲碱系化合物并无特别限定,例如可由下述式(8)所表示。
[化8]
Figure BDA0002943880530000181
式(8)中,Ra1~Ra5分别独立地表示氢原子、卤素原子、羟基、羧基、碳数1~15的烷基、碳数1~9的烷氧基或碳数1~9的烷氧基羰基。
(B)吲哚系化合物
所述吲哚系化合物并无特别限定,例如可由下述式(9)所表示。
[化9]
Figure BDA0002943880530000191
式(9)中,Rb1~Rbs分别独立地表示氢原子、卤素原子、羟基、羧基、氰基、苯基、芳烷基、碳数1~9的烷基、碳数1~9的烷氧基或碳数1~9的烷氧基羰基。
(C)苯并三唑系化合物
所述苯并三唑系化合物并无特别限定,例如可由下述式(10)所表示。
[化10]
Figure BDA0002943880530000192
式(10)中,Rc1~Rc3分别独立地表示氢原子、卤素原子、羟基、芳烷基、碳数1~9的烷基、碳数1~9的烷氧基、或具有作为取代基的碳数1~9的烷氧基羰基的碳数1~9的烷基。
(D)三嗪系化合物
所述三嗪系化合物并无特别限定,例如可由下述式(11)、式(12)或式(13)所表示。
[化11]
Figure BDA0002943880530000201
[化12]
Figure BDA0002943880530000202
[化13]
Figure BDA0002943880530000211
式(11)~式(13)中,Rd1独立地表示氢原子、碳原子数1~15的烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数3~8的烯基、碳原子数6~18的芳基、碳原子数7~18的烷基芳基或芳基烷基。其中,这些烷基、环烷基、烯基、芳基、烷基芳基及芳基烷基可经羟基、卤素原子、碳原子数1~12的烷基或烷氧基取代,也可经氧原子、硫原子、羰基、酯基、酰胺基或亚胺基中断。另外,所述取代及中断可组合。Rd2~Rd9分别独立地表示氢原子、卤素原子、羟基、碳原子数1~15的烷基、碳原子数3~8的环烷基、碳原子数3~8的烯基、碳原子数6~18的芳基、碳原子数7~18的烷基芳基或芳基烷基。
(E)市售品
可列举:飞友化学(FewChemicals)公司制造的“S0511”、巴斯夫(BASF)公司制造的“卢默根(Lumogen)(注册商标)菲莱特(Fviolet)570”、“维泰思(Uvitex)(注册商标)OB”、昭和化学工业(股)制造的“海科(Hakkol)RF-K”、日本化学工业(股)制造的“尼卡富勒(Nikkafluor)EFS”、“尼卡富勒(Nikkafluor)SB-conc)”等。也可使用艾腾(Exiton)公司制造的“ABS407”、QCR方案公司(QCRSolutions Corp.)制造的“UV 381A”、“UV 381B”、“UV382A”、“UV 386A”、巴斯夫(BASF)公司制造的“帝奴彬(TINUVIN)326”、“帝奴彬(TINUVIN)460”、“帝奴彬(TINUVIN)479”、欧力特(orient)化学(股)制造的“邦速拉(BONASORB)UA3911”等。
<其他成分>
所述树脂层也可在不损害本发明的效果的范围内进一步含有抗氧化剂、分散剂、阻燃剂、塑化剂、热稳定剂、光稳定剂及金属络合物系化合物等添加剂。另外,在通过所述浇铸成形而制造树脂制基材的情况下,通过添加流平剂或消泡剂,可使树脂制基材的制造变得容易。这些其他成分可单独使用一种,也可并用两种以上。
作为所述抗氧化剂,例如可列举:2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、2,2′-二氧基-3,3′-二-叔丁基-5,5′-二甲基二苯基甲烷、及四[亚甲基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、1,3,5-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪基-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮等。再者,这些添加剂可在制造树脂制基材时与树脂等一起混合,也可在制造树脂时添加。另外,添加量根据所期望的特性适宜选择,相对于树脂100质量份,通常为0.01质量份~5.0质量份,优选为0.05质量份~2.0质量份。
[其他功能膜]
本发明的光学滤波器在不损害本发明的效果的范围内可适宜设置功能膜。
本发明的光学滤波器可包含一层由功能膜构成的层,也可包含两层以上。在本发明的光学滤波器包含两层以上由功能膜构成的层的情况下,可包含两层以上同样的层,也可包含两层以上不同的层。
作为层叠功能膜的方法,并无特别限定,可列举在基材或近红外线反射膜上熔融成形或浇铸成形防反射剂、硬涂剂和/或抗静电剂等涂布剂的方法等。
另外,所述涂布剂也可通过利用棒涂机等将硬化性组合物涂布于基材或近红外线反射膜上后,利用紫外线照射和/或加热等进行硬化而制造。就提高所得的基材的断裂强度、不易损伤、减少翘曲等而言,优选为具有硬化性组合物的功能膜。
作为所述硬化性组合物,可列举紫外线(ultraviolet,UV)/电子束(electronbeam,EB)硬化型树脂或热硬化型树脂等,具体而言,可列举乙烯基化合物类、氨基甲酸酯系、氨基甲酸酯丙烯酸酯系、丙烯酸酯系、环氧系及环氧丙烯酸酯系树脂等。作为含有这些涂布剂的所述硬化性组合物,可列举乙烯基系、氨基甲酸酯系、氨基甲酸酯丙烯酸酯系、丙烯酸酯系、环氧系及环氧丙烯酸酯系硬化性组合物等。
作为所述氨基甲酸酯系或氨基甲酸酯丙烯酸酯系硬化性组合物中所含的成分,例如可列举:三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、双(2-羟基乙基)异氰脲酸酯二(甲基)丙烯酸酯、在分子中具有两个以上(甲基)丙烯酰基的寡聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯类。这些成分可单独使用一种,也可并用两种以上。进而,也可调配聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等寡聚物或聚合物、或聚酯(甲基)丙烯酸酯等寡聚物或聚合物。
作为所述乙烯基化合物类,例如可列举乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、二乙烯基苯、乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚等,但并不限定于这些例示。这些成分可单独使用一种,也可并用两种以上。
作为所述环氧系或环氧丙烯酸酯系硬化性组合物中所含的成分,并无特别限定,可列举(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯、在分子中具有两个以上(甲基)丙烯酰基的寡聚环氧(甲基)丙烯酸酯类等。这些成分可单独使用一种,也可并用两种以上。进而也可调配聚环氧(甲基)丙烯酸酯等寡聚物或聚合物。
作为所述硬化性组合物的市售品,可列举东洋油墨制造(股)制造的“LCH”、“LAS”;荒川化学工业(股)制造的“光束集合”;大赛璐氰特(Daicel Cytec)(股)制造的“艾巴克力(EBECRYL)”、“尤巴固(UVACURE)”;捷时雅(JSR)(股)制造的“欧普斯塔(OPSTAR)”、“德苏来特(Desolite)Z”等。
另外,所述硬化性组合物也可含有聚合引发剂。作为所述聚合引发剂,可使用现有的光聚合引发剂或热聚合引发剂,也可并用光聚合引发剂与热聚合引发剂。聚合引发剂可单独使用一种,也可并用两种以上。
所述硬化性组合物中,在将硬化性组合物的总量设为100质量%的情况下,聚合引发剂的调配比例优选为0.1质量%~10质量%,更优选为0.5质量%~10质量%,进而优选为1质量%~5质量%。若聚合引发剂的调配比例为所述范围内,则硬化性组合物的硬化特性及处理性优异,可获得具有所期望的硬度的防反射膜、硬涂膜或防静电膜等功能膜。
进而,在所述硬化性组合物中可添加有机溶剂作为溶剂,作为有机溶剂,可使用现有的溶剂。作为有机溶剂的具体例,可列举甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、辛醇等醇类;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、γ-丁内酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等酯类;乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚等醚类;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类;二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺类。这些溶剂可单独使用一种,也可并用两种以上。
所述功能膜的厚度优选为0.1μm~20μm,进而优选为0.5μm~10μm,特别优选为0.7μm~5μm。
另外,为了提高基材与功能膜和/或近红外线反射膜的密接性、或功能膜与近红外线反射膜的密接性,也可对基材或功能膜的表面进行电晕处理或等离子体处理等表面处理。
所述材料有时在数字静物摄影机、数字摄像机、监视照相机、车载用照相机、网络照相机、无人飞机等摄像装置中用作用以减少云纹或伪色的低通滤波器或波长板的材料。
[光学滤波器的用途]
本发明的光学滤波器具有视场角宽、红色的感度高、改善了重影的特性。因此,作为照相机模块的CCD或CMOS等固体摄像元件的视感度修正用而有用。特别是在数字静物摄影机、移动电话用照相机、数字摄像机、个人计算机(Personal Computer,PC)照相机、监视照相机、汽车用照相机、电视机、导航仪、便携式信息终端、个人计算机、视频游戏机、便携式游戏机、指纹认证系统、距离测定传感器、虹膜认证系统、脸部认证系统、距离测定照相机、数字音乐播放器等中有用。
<固体摄像装置>
本发明的固体摄像装置具备本发明的光学滤波器。此处,所谓固体摄像装置是具备CCD或CMOS等固体摄像元件的图像传感器。作为构成固体摄像元件的构件,可使用硅光电二极管或有机半导体等将特定波长的光转换为电荷的光电转换元件。另外,在构成固体摄像元件的像素中,至少具有对波长700nm~750nm的近红外线具有感度的像素。
在本发明的固体摄像装置中,也可在固体摄像元件的整个面设置相位差膜、线栅等偏振器。在设置偏振元件的情况下,可获得图像的相位信息,且可三维测量除了被摄物的反射光之外的图像、被摄物的形状而更优选。
<线栅>
设置于本发明的固体摄像元件中的线栅可使用铝、镍、银、铂、钨或者包含这些金属的合金等,优选为设置日本专利特开2017-003878号公报、日本专利特开2017-005111号公报中记载的偏振器。
<照相机模块>
本发明的照相机模块具备本发明的光学滤波器。此处,所谓照相机模块是具备图像传感器、焦点调整机构、或相位检测机构、距离测定机构等且将图像、距离信息作为电信号输出的装置。此处,关于将本发明的光学滤波器用于照相机模块的情况,进行具体说明。示出照相机模块400的剖面概略图9。
在本发明的光学滤波器1的情况下,从垂直方向入射的光、与相对于滤波器1的垂直方向从30°入射的光的透过波长不存在大的差(吸收(透过)波长的入射角依存性小),因此即使在透镜301与传感器302之间具备,滤波器1的传感器整体的颜色的色感变化也小。因此,在将本发明的光学滤波器1用于照相机模块的情况下,可使用对应于更高角度入射的透镜,可实现照相机模块的低背化。
[重影]
本发明中的引起画质降低的重影是由被摄物与摄像元件之间的光学零件表面或背面所反射的光被其他零件等反射、并入射至与本来的摄像位置不同的位置的摄像元件的光所产生的图像不良。
如图10所示,在由光学滤波器1的表面反射的光由透镜进一步反射,透过光学滤波器1并入射至传感器302时,作为重影304而产生。或者在从传感器302反射的光在光学滤波器1的背面进一步反射并入射至传感器302时,作为重影305而产生。
之前的光学滤波器尤其在波长680nm~720nm附近的反射大,成为重影产生的原因。但是,本发明的光学滤波器1在波长700nm下的两面的反射率为10%以下,且两面的(Za)的值为730nm以上,因此波长700nm~(Za)nm的反射率低于50%。因此,波长680nm~720nm附近的滤波器的表面的反射两面均少。因此,错误地入射至传感器的重影304、重影305的产生少,可获得良好的画质。
图11是重影的一例。
实施例
以下,通过实施例说明本发明,但本发明并不受这些实施例的任何限定。再者,“份”及“%”只要未特别说明,则是指“质量份”及“质量%”。
实施例中的各种物性的测定方法及评价方法如下所述。
<透过率>
透过率使用日立高新技术(Hitachi High-technologies)(股)公司制造的分光光度计“U-4100”进行测定。从相对于基材或光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率如图6所示测定了相对于光学滤波器垂直透过的无偏振光光线。另外,从相对于光学滤波器的面垂直的方向以30°的角度测定时的透过率如图7所示测定了相对于滤波器的垂直方向以30°的角度透过的P偏振光光线及S偏振光光线,且根据这些的平均而计算。
再者,波长Anm~B nm的透过率的平均值是通过测定Anm以上且B nm以下的、每隔1nm的各波长的透过率,并将所述透过率的合计除以测定的透过率的数量(波长范围、B-A+1)所得的值而计算出。
<反射率>
分光反射率是使用日立高新技术(Hitachi High-technologies)(股)公司制造的分光光度计“U-4100”,通过绝对反射率测定法对如图8所示入射5°时的无偏振光光线的从光学滤波器的其中一个面入射的自表面及背面反射的光的强度以及从另一个面入射的自表面及背面反射的光的强度进行测定。
再者,波长Anm~B nm的反射率的平均值是通过测定Anm以上且B nm以下的、每隔1nm的各波长的反射率,并将所述反射率的合计除以测定的反射率的数量(波长范围、B-A+1)所得的值而计算出。
<吸收剂的评价>
关于吸收剂的评价,在捷时雅(JSR)(股)公司制造的降冰片烯树脂“艾腾(ARTON)”(折射率1.52、玻璃化温度160℃)100质量份中添加各种吸收剂,进而添加二氯甲烷,获得固体成分以质量基准计为30%的溶液。继而,将所得的溶液在平滑的玻璃板上进行浇铸成形,在50℃下干燥8小时,进一步在减压下100℃下干燥1小时后剥离,获得厚度0.1mm的基材。各种吸收剂的添加量设为使所得的基材在吸收最大波长下的透过率为10%的浓度。根据所得的基材的透过率,计算出吸收最大波长、最短吸收最大波长、吸光度λ700、吸光度λ751、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值。
<折射率>
本说明书中的各种材料的折射率在并无指定的情况下设为波长550nm的值。
<玻璃化温度>
使用新纳科技(siino technology)(股)公司制造的示差扫描热量计“DSC6200”,在升温速度:每分钟20℃、氮气气流下进行测定。
<面内相位差R0>
使用相位差计(王子测量机器(股)公司制造的“柯步拉(KOBRA)-HBR”),测定实施例中获得的基材的550nm的相位差,设为面内相位差R0
<绿色的感度及近红外线的感度评价>
关于光学滤波器对可见光感度及近红外线感度的效果,作为相当于图9的(b)的构成的摄像装置的评价的数值,使用从光学滤波器的面从垂直方向入射时的不同波长的透过率T0(λ)、以及从垂直方向以30度的角度入射的不同波长的透过率T30(λ),根据以下的数式(i)~(v)计算绿色像素的感度、近红外线像素的感度。
[数1]
Figure BDA0002943880530000251
Figure BDA0002943880530000252
Figure BDA0002943880530000253
Figure BDA0002943880530000254
Figure BDA0002943880530000255
G0表示太阳光线从光学滤波器的垂直方向入射时的绿色像素的感度,具体而言,基于数式(i),作为光学滤波器的不同波长的透过率T0(λ)、太阳光线的不同波长的强度I(λ)、绿色传感器像素的不同波长的感度G(λ)、与使绿色及近红外线透过的双波长区域透过滤波器的不同波长的透过率DT(λ)的积的每1nm的计算值的总和而计算出。
IR0表示太阳光线从光学滤波器的垂直方向入射时的近红外线的像素的感度,具体而言,基于数式(ii),作为光学滤波器的不同波长的透过率T0(λ)、太阳光线的不同波长的强度I(λ)、近红外线的传感器像素的不同波长的感度IR(λ)、与使绿色及近红外线透过的双波长区域透过滤波器的不同波长的透过率DT(λ)的积的每1nm的计算值的总和而计算出。
G30表示太阳光线从光学滤波器的垂直方向以30°的角度入射时的绿色像素的感度,具体而言,基于数式(iii),作为光学滤波器的不同波长的透过率T0(λ)、太阳光线的不同波长的强度I(λ)、绿色传感器像素的不同波长的感度G(λ)、与使绿色及近红外线透过的双波长区域透过滤波器的不同波长的透过率DT(λ)的积的每1nm的计算值的总和而计算出。
IR30表示太阳光线从光学滤波器的垂直方向以30°的角度入射时的近红外线的像素的感度,具体而言,基于数式(iv),作为光学滤波器的不同波长的透过率T0(λ)、太阳光线的不同波长的强度I(λ)、近红外线的传感器像素的不同波长的感度IR(λ)、与使绿色及近红外线透过的双波长区域透过滤波器的不同波长的透过率DT(λ)的积的每1nm的计算值的总和而计算出。
GN表示绿色像素中的波长800nm~1200nm的噪声量,具体而言,基于数式(v),作为光学滤波器的不同波长的透过率T0(λ)、太阳光线的不同波长的强度I(λ)、近红外线的传感器像素的不同波长的感度IR(λ)、与使绿色及近红外线透过的双波长区域透过滤波器的不同波长的透过率DT(λ)的积的每1nm的计算值的总和而计算出。
如图3所示,太阳光线的不同波长强度I(λ)使用国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构公开的、将某日期的岐阜的照射量数据标准化成最大强度成为1.0的值。绿色及近红外线的各传感器像素的不同波长感度基于日本专利特开2017-216678号公报的记载,使用图4所示的值。
透过绿色及近红外线的双波长区域透过滤波器通过在玻璃基材(肖特(SCHOTT)公司制造的D263、厚度0.1mm)的其中一个面使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下,形成表2所示的设计(0)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]的介电质多层膜而获得。双波长区域透过滤波器的不同波长的透过率DT(λ)如图5所示。
根据所得的像素感度,同时满足下述必要条件(Xa)及(Xb)的光学滤波器在绿色像素中即使在高入射角时感度的变化量也少,人的视感度低的波长800nm~1200nm的噪声量少,设为绿色的感度○。不同时满足必要条件(Xa)及(Xb)的光学滤波器设为绿色的感度×。
必要条件(Xa)0.8≤G30/G0≤1.2
必要条件(Xb)GN/G0≤0.05
另外,同时满足下述必要条件(Y)及(Z)的光学滤波器由于绿色像素对比的近红外线感度高且即使在宽视场角时近红外线感度的变化量也少,因此设为近红外线感度○。在不满足必要条件(Y)的情况下,预想IR0需要提高G0对比约5倍以上的传感器感度,且噪声量也增加到5倍以上。另外,在不满足必要条件(Z)的情况下,在IR30中IR0对比0.2倍感度发生变动。即,在不满足必要条件(Y)及(Z)的情况下,在太阳光源下的传感时难以偏移IR30的噪声量。因此,不同时满足必要条件(Y)及(Z)的光学滤波器设为近红外线感度×。
必要条件(Y)IR0/G0为0.21以上
必要条件(Z)0.8≤IR30/IR0≤1.2
<重影评价>
在摄像装置(西肯高科技(shikino high tech)公司制造的“KBCR-M04VG”)中使用的透镜与传感器之间,构筑了具备所得的光学滤波器的摄像装置。在遮蔽周围杂散光的环境下将图像横向分割为5份且从左向右设为1行~5行,纵向分割为5份时从上向下设为1列~5列的情况下,以卤素光源(朝日分光(股)公司制造的“ALA-100”)成为2行-4列的位置的方式进行摄像。此时,在1行-5列的区域发生的重影中,将红色感度为80以上的区域作为重影的区域,评价其面积。将1行-5列的区域的20%以下者设为重影性能○,超过20%者设为重影性能×。
[实施例1]
在捷时雅(JSR)(股)制造的降冰片烯树脂“艾腾(ARTON)”(折射率1.52、玻璃化温度160℃)100质量份中添加下述式(14)所表示的化合物(14)(吸收最大波长:887nm、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:94nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.08、吸光度λ751/吸光度λmax:0.31)0.078质量份、以及酚系抗氧化剂(艾迪科(ADEKA)公司制造、“艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-20”)0.05质量份,进一步添加二氯甲烷并进行溶解,获得固体成分以质量基准计为30%的溶液。继而,将所得的溶液在平滑的玻璃板上进行浇铸成形,在50℃下干燥8小时,进一步在减压下100℃下干燥1小时后剥离。通过在180℃下对所述树脂膜进行延伸,获得厚度0.1mm、一边为60mm、面内相位差Ro为5nm的基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为1.3,满足条件(c)。
[化14]
Figure BDA0002943880530000271
在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下分别以设计(1)及设计(2)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.107mm的光学滤波器。所述设计(1)及设计(2)如表2所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
测定所得的光学滤波器的透过率及反射率的所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1及图12所示。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为○。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器适合于对近红外线具有感度的固体摄像装置。
[实施例2]
除了将实施例1中的化合物(14)变为下述式(15)所表示的化合物(15)(吸收最大波长:898nm、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:110nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.05、吸光度λ751/吸光度λmax:0.1)0.05质量份以外,按照同样的顺序获得基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为0.74,满足条件(c)。
[化15]
Figure BDA0002943880530000281
在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下以设计(2)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.107mm的光学滤波器。所述设计(2)如表2所示。
测定所得的光学滤波器的透过率及反射率的所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为○。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器适合于对近红外线具有感度的固体摄像装置。
[实施例3]
除了将实施例1中的化合物(14)变为下述式(16)所表示的化合物(16)(吸收最大波长:897nm、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:134nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.1、吸光度λ751/吸光度λmax:0.2)0.064质量份以外,按照同样的顺序获得基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为0.32,满足条件(c)。
[化16]
Figure BDA0002943880530000282
在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下以设计(3)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.104mm的光学滤波器。所述设计(3)如表2所示。
测定所得的光学滤波器的透过率及反射率的所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为○。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器适合于对近红外线具有感度的固体摄像装置。
[实施例4]
除了将实施例1中的化合物(14)变为下述式(17)所表示的化合物(17)(吸收最大波长:844nm、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:84nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.08、吸光度λ751/吸光度λmax:0.26)0.05质量份以外,按照同样的顺序获得基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为0.54,满足条件(c)。
[化17]
Figure BDA0002943880530000291
在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下以设计(3)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.104mm的光学滤波器。所述设计(3)如表2所示。
测定所得的光学滤波器的透过率及反射率的所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为○。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器适合于对近红外线具有感度的固体摄像装置。
[实施例5]
除了将实施例1中的化合物(14)的量变为0.07质量份以外,按照同样的顺序获得基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为1.1,满足条件(c)。
在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下分别以设计(4)及设计(5)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.104mm的光学滤波器。所述设计(4)、设计(5)如表2所示。
测定所得的光学滤波器的透过率及反射率的所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1及图13所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为○。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器适合于对近红外线具有感度的固体摄像装置。
[实施例6]
在厚度0.1mm的玻璃板(肖特(SCHOTT)公司制造的D263)上通过旋涂涂布下述树脂组合物(1)后,在热板上以80℃加热2分钟,挥发去除溶剂,由此形成硬化层。此时,调整旋涂机的涂布条件,以使所述硬化层的膜厚为0.8μm左右。
树脂组合物(1):异氰脲酸环氧乙烷改性三丙烯酸酯(商品名:阿罗尼斯(Aronix)M-315、东亚合成化学(股)制造)30份、1,9-壬二醇二丙烯酸酯20份、甲基丙烯酸20份、甲基丙烯酸缩水甘油酯30份、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷5份、1-羟基环己基二苯甲酮(商品名:艳佳固(IRGACURE)184、汽巴精化(Ciba specialty chemical)(股)制造)5份及桑艾德(Sunaide)SI-110主剂(三新化学工业(股)制造)1份混合并溶解于丙二醇单甲醚乙酸酯中以使固体成分浓度成为50质量%,然后利用孔径0.2μm的微孔过滤器过滤而成的溶液。
在捷时雅(JSR)(股)制造的降冰片烯树脂“艾腾(ARTON)”(折射率1.52、玻璃化温度160℃)100质量份中添加所述式(14)所表示的化合物(14)0.7质量份、以及酚系抗氧化剂(艾迪科(ADEKA)公司制造的“艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-20”)0.1质量份,进一步添加二氯甲烷并进行溶解,获得固体成分以质量基准计为10%的溶液(A)。在所述硬化层上,通过旋涂机以干燥后的膜厚成为0.01mm的方式涂布所述溶液(A),在热板上在80℃下加热30分钟,挥发去除溶剂,由此形成树脂层。继而,自玻璃板侧使用UV传输式曝光机进行曝光(曝光量:500mJ/cm2、照度:200mW),然后在烘箱中在210℃下煅烧5分钟,获得包含玻璃基板与树脂层的基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为1.3,满足条件(c)。
在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下分别以设计(4)及设计(5)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.104mm的光学滤波器。所述设计(4)、设计(5)如表2所示。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为○。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器适合于对近红外线具有感度的固体摄像装置。
[比较例1]
在捷时雅(JSR)(股)制造的降冰片烯树脂“艾腾(ARTON)”(折射率1.52、玻璃化温度160℃)100质量份中添加QCR方案(QCR Solutions)公司制造的吸收剂“NIR829A”(吸收最大波长:840nm、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:90nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.15、吸光度λ751/吸光度λmax:0.38,不满足条件(a))0.113质量份、以及酚系抗氧化剂(艾迪科(ADEKA)公司制造的“艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-20”)0.05质量份,进一步添加二氯甲烷并进行溶解,获得固体成分以质量基准计为30%的溶液。继而,将所得的溶液在平滑的玻璃板上进行浇铸成形,在50℃下干燥8小时,进一步在减压下100℃下干燥1小时后剥离。通过在150℃下对所述树脂膜进行延伸,获得厚度0.1mm、一边为60mm、面内相位差Ro为5nm的基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为1.2,满足条件(c)。
在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下分别以设计(7)及设计(6)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.106mm的光学滤波器。所述设计(6)及设计(7)如表2所示。
所得的光学滤波器的透过率及反射率的测定结果、所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1及图14所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为×。另外,对所得的光学滤波器进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器在对近红外线具有感度的固体摄像装置中性能不充分。
[比较例2]
在具备温度计、搅拌器、氮气导入管、带侧管的滴液漏斗、迪恩-斯达克(Dean-Stark)管及冷却管的500mL的五口烧瓶中,在氮气气流下使1,4-双(4-氨基-α,α-二甲基苄基)苯27.66g(0.08摩尔)及4,4′-双(4-氨基苯氧基)联苯基7.38g(0.02摩尔)溶解于γ-丁内酯68.65g及N,N-二甲基乙酰胺17.16g中。使用冰水浴将所得的溶液冷却至5℃。在保持相同温度的同时,向所述溶液中一并添加1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐22.62g(0.1摩尔)及作为酰亚胺化催化剂的三乙胺0.50g(0.005摩尔)。在添加结束后,升温至180℃,随时蒸馏去除馏出液,同时回流6小时。在反应结束后,在空冷至内温达到100℃后,添加N,N-二甲基乙酰胺143.6g进行稀释,一面搅拌一面进行冷却,由此获得固体成分浓度20质量%的聚酰亚胺树脂溶液264.16g。将所述聚酰亚胺树脂溶液的一部分注入1L的甲醇中,使聚酰亚胺树脂沉淀。将滤出的聚酰亚胺树脂利用甲醇清洗后,在100℃的真空干燥机中干燥24小时,获得白色粉末状的聚酰亚胺树脂。所得的聚酰亚胺树脂的玻璃化温度为310℃。
在所得的聚酰亚胺树脂100质量份中添加所述式(4)中的R1为氢基、R1′为甲基、R2为氢基、R3为异丙基、R4为氢基、R5为氢基、R6为甲基的方酸内鎓系吸收剂(吸收最大波长为770nm,所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:82nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.4、吸光度λ751/吸光度λmax:0.9,不满足条件(a))0.05质量份、以及所述式(7-1)中的Rdi1~Rdi8为叔丁基、Rdi9~Rdi12为氢基、阴离子(X-)为双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺阴离子的二亚铵系吸收剂(吸收最大波长:1094nm,所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:124nm)0.0005质量份,进一步添加N,N-二甲基乙酰胺并进行溶解,获得固体成分以质量基准计为30%的溶液。继而,将所得的溶液在平滑的玻璃板上进行浇铸成形,在50℃下干燥8小时,进一步在减压下140℃下干燥1小时后剥离,获得厚度0.05mm、一边为60mm的基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为0.45,满足条件(c)。
在所得的基材的两面,通过涂布棒(安田精机制作所制造的自动涂膜机(AUTOMATIC FILM APPLICATOR)、型号No.542-AB)涂布利用甲基乙基酮稀释包含聚合引发剂2质量份的丙烯酸酯系紫外线硬化性硬涂剂(捷时雅(JSR)(股)制造的“德苏来特(Desolite)”Z-7524)且固体成分浓度为45质量%的溶液。将其在80℃下干燥3分钟后,使用爱古拉飞克斯(Eye Graphics)公司制造的UV传输式紫外线硬化装置“US2-X040560Hz”,氮气环境化金属卤素灯照度270mW/cm2、累计光量150mJ/cm2进行UV硬化,由此获得在树脂膜的两面具有厚度1μm的硬涂层的厚度0.052mm的层叠体。
在所得的层叠体的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下分别以设计(8)及设计(6)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.056mm的光学滤波器。所述设计(8)及设计(6)如表2所示。
所得的光学滤波器的透过率及反射率的测定结果、所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为×。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器在对近红外线具有感度的固体摄像装置中性能不充分。
[比较例3]
在3L的四口烧瓶中添加2,6-二氟苯甲腈35.12g(0.253mol)、9,9-双(4-羟基苯基)芴87.60g(0.250mol)、碳酸钾41.46g(0.300mol)、N,N-二甲基乙酰胺(以下也称为“DMAc(Dimethylacetamide)”)443g及甲苯111g。继而,在四口烧瓶中安装温度计、搅拌机、带氮气导入管的三通旋塞、迪恩-斯达克管及冷却管。继而,将烧瓶内进行氮气置换后,使所得的溶液在140℃下反应3小时,随时将生成的水从迪恩-斯达克管中去除。未确认到水的生成,使温度慢慢上升到160℃,在这一温度下反应6小时。冷却至室温(25℃)后,利用滤纸去除生成的盐,将滤液投入甲醇中再沉淀,通过滤别分离过滤物(残渣)。将所得的过滤物在60℃下真空干燥一夜,获得聚醚树脂。所得的聚醚树脂的折射率为1.60,玻璃化温度为285℃。
在所得的聚醚树脂100质量份中添加H.W.桑兹(H.W.SANDS)公司制造的吸收剂“SDB4927”(吸收最大波长:825nm、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:98nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.1、吸光度λ751/吸光度λmax:0.3)0.05质量份,进一步添加二氯甲烷并进行溶解,获得固体成分以质量基准计为15%的溶液。继而,在平滑的厚度0.1mm的玻璃板(肖特(SCHOTT)公司制造的D263)上旋涂所得的溶液,在50℃下干燥8小时,进一步在减压下150℃下干燥1小时而形成厚度0.01mm的树脂层,由此获得包含玻璃板与树脂层的一边为60mm的基材。所得的基材的面内相位差Ro为8nm。
继而,在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下以设计(7)及设计(6)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.116mm的光学滤波器。所述设计(7)及设计(6)如表2所示。
所得的光学滤波器的透过率及反射率的测定结果、所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表3所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为×。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器在对近红外线具有感度的固体摄像装置中性能不充分。
[比较例4]
在捷时雅(JSR)(股)制造的降冰片烯树脂“艾腾(ARTON)”(折射率1.52、玻璃化温度160℃)100质量份中添加飞友化学(FewChemicals)公司制造的吸收剂“S-2084”(吸收最大波长:667nm、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:26nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.06、吸光度λ751/吸光度λmax:0.0,不满足条件(b))0.0087质量份,进一步添加二氯甲烷并进行溶解,获得固体成分以质量基准计为30%的溶液。继而,将所得的溶液在平滑的玻璃板上进行浇铸成形,在50℃下干燥8小时,进一步在减压下140℃下干燥3小时后剥离,获得厚度0.1mm、一边为60mm的基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为1.26,满足条件(c)。
继而,在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下分别以设计(1)及设计(9)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.106mm的光学滤波器。所述设计(1)及设计(9)如表2所示。
所得的光学滤波器的透过率及反射率的测定结果、所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1及图15所示。再者,波长700nm下的反射率超过10%。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为×。另外进行重影评价,结果重影性能为×。所得的光学滤波器在对近红外线具有感度的固体摄像装置中性能不充分。
[比较例5]
在捷时雅(JSR)(股)制造的降冰片烯树脂“艾腾(ARTON)”(折射率1.52、玻璃化温度160℃)100质量份中添加林原(股)公司制造的吸收剂“SMP-54”(吸收最大波长:721nm、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:65nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.53、吸光度λ751/吸光度λmax:0.08,不满足条件(a)及(b))0.05质量份,进一步添加二氯甲烷并进行溶解,获得固体成分以质量基准计为30%的溶液。继而,将所得的溶液在平滑的玻璃板上进行浇铸成形,在50℃下干燥3小时,进一步在减压下100℃下干燥3小时后剥离,获得厚度0.1mm、一边为60mm的基材。所得的基材的“(950-最短吸收最大波长)×色素浓度×色素介质厚度”为1.15,满足条件(c)。
在所得的基材的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下分别以设计(2)及设计(10)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.45、膜厚37nm~194nm)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.45、膜厚11nm~108nm)层交替层叠而成者]形成包含介电质多层膜的近红外线反射膜,获得厚度0.106mm的光学滤波器。
所得的光学滤波器的透过率及反射率的测定结果、所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1所示。再者,波长700nm下的反射率超过10%。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为×。另外进行重影评价,结果重影性能为×。所得的光学滤波器在对近红外线具有感度的固体摄像装置中性能不充分。
[比较例6]
在捷时雅(JSR)(股)制造的降冰片烯树脂“艾腾(ARTON)”(折射率1.52、玻璃化温度160℃)100质量份中添加所述化合物(15)0.05质量份及下述式(18)所表示的化合物(18)(吸收最大波长:1064nm、所述(Aa)与(Ab)之差的绝对值:139nm、吸光度λ700/吸光度λmax:0.05、吸光度λ751/吸光度λmax:0.1)0.04质量份,进一步添加二氯甲烷并进行溶解,获得固体成分以质量基准计为30%的溶液。继而,将所得的溶液在平滑的玻璃板上进行浇铸成形,在50℃下干燥3小时,进一步在减压下100℃下干燥3小时后剥离,获得厚度0.1mm、一边为60mm的光学滤波器。
[化18]
Figure BDA0002943880530000341
所得的光学滤波器的透过率及反射率的测定结果、所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为×,近红外线感度为○。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器在对近红外线具有感度的固体摄像装置中性能不充分。
[比较例7]
在玻璃基材(肖特(SCHOTT)公司制造的D263、厚度0.1mm)的两面,使用离子辅助真空蒸镀装置,在蒸镀温度120℃下分别以表2所示的设计(11)及设计(12)[二氧化硅(SiO2:550nm的折射率1.46)层与二氧化钛(TiO2:550nm的折射率2.48)层交替层叠而成者]形成介电质多层膜,由此获得光学滤波器。所得的光学滤波器的透过率及反射率的测定结果、所述必要条件(A)~(E)及(Za)的结果如表1及图16所示。再者,波长700nm下的反射率在任一面均为10%以下。
对所述光学滤波器进行感度评价,结果绿色感度为○,近红外线感度为×。另外进行重影评价,结果重影性能为○。所得的光学滤波器在对近红外线具有感度的固体摄像装置中性能不充分。
Figure BDA0002943880530000351
Figure BDA0002943880530000361
产业上的利用可能性
本发明的光学滤波器对于照相机模块的CCD或CMOS等具有波长700nm~750nm的近红外线感度的固体摄像元件,作为感度修正用而有用。特别是在数字静物摄影机、移动电话用照相机、智能手机用照相机、数字摄像机、PC照相机、监视照相机、汽车用照相机、电视机、导航仪、便携式信息终端、个人计算机、视频游戏机、便携式游戏机、指纹认证系统、虹膜认证系统、脸部认证系统、距离测定传感器、距离测定照相机、数字音乐播放器、植被传感系统、脑血流量传感系统等中有用。
符号的说明
1:本发明的光学滤波器的一例
10:基材
11:支撑体
12:树脂层
13:其他功能膜
21:近红外线反射膜1
22:近红外线反射膜2
201:检测器
301:透镜
302:传感器
303:带通滤波器
304:正常检测部
305:重影
306:重影
400:照相机模块
401:光源
402:重影

Claims (10)

1.一种光学滤波器,其特征在于,满足下述必要条件(A)~(D):
(A)在波长430nm~580nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值为75%以上;
(B)在波长800nm~1000nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值为10%以下;
(C)在波长700nm~750nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率的平均值超过46%;
(D)在波长560nm~800nm的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向测定时的透过率为50%的最短波长的值(Ya)与从相对于光学滤波器的面垂直的方向以30°的角度测定时的透过率为50%的最短波长的值(Yb)之差的绝对值小于15nm。
2.根据权利要求1所述的光学滤波器,其特征在于所述光学滤波器进一步满足下述必要条件(E):
(E)所述波长的值(Ya)为730nm以上且800nm以下。
3.根据权利要求1或2所述的光学滤波器,其特征在于具有含有近红外线吸收剂的基材、以及近红外线反射膜。
4.根据权利要求3所述的光学滤波器,其特征在于所述近红外线吸收剂在波长751nm~950nm的范围内具有吸收最大波长,以及
在以所述吸收最大波长下的所述基材的透过率为10%的量含有所述近红外线吸收剂的情况下,在波长430nm以上且所述吸收最大波长以下的范围内所述基材的透过率为70%的最长波长(Aa)、与在波长580nm以上的范围内所述基材的透过率为30%的最短波长(Ab)之差的绝对值小于150nm。
5.根据权利要求3或4所述的光学滤波器,其特征在于所述基材具有树脂层,且所述树脂层包含选自由降冰片烯系树脂、聚酰亚胺系树脂及聚醚树脂所组成的群组中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的光学滤波器,其特征在于相对于所述树脂层以0.01质量%~60.0质量%的范围含有所述近红外线吸收剂。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的光学滤波器,其特征在于所述近红外线反射膜是介电质多层膜。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学滤波器,其特征在于所述光学滤波器满足下述必要条件(Z1)及(Z2):
(Z1)在波长700nm下,从相对于光学滤波器的面垂直的方向以5°的角度测定时的反射率无论从光学滤波器的哪一个面入射时均为10%以下;
(Z2)在波长600nm以上的范围内,从相对于光学滤波器的面垂直的方向以5°的角度测定时的反射率为50%的600nm以上的波长的值(Za)无论从光学滤波器的哪一个面入射时均为730nm以上。
9.一种固体摄像装置,其特征在于包括如权利要求1至8中任一项所述的光学滤波器。
10.一种照相机模块,其特征在于包括如权利要求1至8中任一项所述的光学滤波器。
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