JP2000284230A

JP2000284230A - 光学的ローパスフィルタ

Info

Publication number: JP2000284230A
Application number: JP9454399A
Authority: JP
Inventors: Motoo Takada; 元生高田
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】接着剤による複屈折板の反りや撓みを防止して
接着剤層の厚みを均一にし、出射光間に干渉が少なく鮮
明な画像を得る光学フィルタを提供する。【構成】（１）少なくとも複屈折性を有する結晶板と光
学板とを接着剤により接合してなる光学的ローパスフィ
ルタにおいて、前記接着剤中に厚みを一定にする粒体を
混入した構成とする。（２）少なくとも複屈折性を有す
る結晶板と光学板とを接着剤により接合してなる光学的
ローパスフィルタにおいて、前記複屈折板の常光線と異
常光線とによる複屈折係数ｋ（但し、ｋ＝（ｎe^２-ｎo
^２）/２ｎe・ｎoで、ｎoは常光線のｎeは異常光線の屈
折率である）を０．０１オーダ以上として、前記接着剤
中に厚みを一定にする粒体を混入した構成とする。
（３）（２）において、前記結晶板の表面には反射防止
膜を形成した構成とする。（４）（３）において、前記
結晶板における常光線と異常光線との屈折率の幾何平均
と前記接着剤の屈折率との差が０．１以上とした構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、デジタルカメラ等に使用される
光学的ローパスフィルタ（光学フィルタとする）を産業
上の技術分野とし、特に小型化に適するとともに干渉縞
の発生を防止して鮮明な画像を得る光学フィルタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）光学フィルタは、規則的
な画素配列を有するＣＣＤ等の撮像素子に起因した疑似
信号を除去するために使用される。近年では、軽薄短小
の元、厚みを小さくした光学フィルタが求められてい
る。

【０００３】（従来技術の一例）第２図は一従来例を説
明する光学フィルタ（複屈折板）の断面図である。光学
フィルタは、複屈折板（複屈折性を有する結晶板）１か
らなる。複屈折板１は、常光線LOと異常光線LEに対する
屈折率が異なり、入射光Ｌが透過すると両者（常光線LO
と異常光線LE）に分離されて出射する。

【０００４】常光線と異常光線の分離度ｄは、次式
（１）で示すように複屈折板の複屈折係数ｋに板厚ｔを
乗算して得られる。複屈折係数ｋは、常光線LOと異常光
線LEの屈折率ｎe、ｎoによって決定され、ｋが大きいほ
ど複屈折性は顕著になる。

【０００５】通常では、単価及び汎用性等の理由から、
複屈折板１としては水晶が使用される。なお、水晶の場
合は、結晶軸（ＸＹＺ）の光軸（Ｚ軸）に対して入射光
が約４５度傾斜したとき、常光線と異常光線の最大の分
離度ｄとなる。そして、一般には、第３図に示したよう
に、複数枚例えは３枚の水晶板２（ａｂｃ）を板面を回
転させて接着剤３によって積層する。そして、入射光を
複数の常光線と異常光線とに分離して、複数の疑似信号
を除去する光学フィルタを構成する。

【０００６】ちなみに、水晶の常光線に対する屈折率は
１．５４６、異常光線に対するそれは１．５５５であ
る。但し、波長は通常光（緑色）の５５０ｎｍ（ナノメ
ートル）の場合である。したがって、両者の屈折率の差
は０．００９であり、複屈折性の大きさを表す前述の複
屈折係数ｋは０．００６となる。また、常光線と異常光
線との屈折率の幾何平均（平均屈折率とする）は１．５
５０となる。

【０００７】これに対し、例えばニオブ酸リチウム（Ｌ
iＮb_２O_３)の場合は、常光線に対する屈折率は２．３２
０、異常光線に対しては２．２１４であり、屈折率の差
は０．１０６、複屈折係数ｋは０．０４６、平均屈折率
は２．２６７となる。

【０００８】このことから、ニオブ酸リチウムは水晶に
比較して約７倍の複屈折性（係数）を持つ。したがっ
て、常光線と異常光線との前述した分離度ｄを同一とす
る板厚は、前（１）式から明らかな通り、ニオブ酸リチ
ウムの場合は水晶の約１／７になる。

【０００９】例えば水晶板の厚みを１ｍｍとするとニオ
ブ酸リチウム板（ニオブ板とする）の場合は約０．１４
２ｍｍとなる。したがって、ニオブ酸リチウムを複屈折
板とすれば、厚み寸法を小さくして小型な光学フィルタ
を得ることができる。特に、積層数が多くなるほど、そ
の効果は顕著になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、複屈折板をニオブ酸リチウムとした光学
フィルタでは、積層する際の接着剤に起因して次の問題
があった。すなわち、ニオブ酸リチウムは前述のように
平均屈折率は２．２６７であり、接着剤の屈折率は概ね
１．５２０である。

【００１１】したがって、ニオブ酸リチウム（複屈折
板）の平均屈折率と接着剤の屈折率の差は約０．７４７
もあり、接着剤層による入射光の反射を大きくして、透
過光を少なくする。したがって、この場合には、受光部
での光量が不足して画像を暗くする。なお、水晶板（平
均屈折率１．５５０）と接着剤（１．５２０）との屈折
率の差は０．０３に過ぎず、反射による影響は無視でき
る。

【００１２】このことから、複屈折板をニオブ酸リチウ
ムとした場合には、第４図に示したように、ニオブ板４
（ａｂ）の積層面となる表面に反射防止膜５を設けて、
接着剤３による反射を防止して透過光を十分にする必要
があった。しかし、反射防止膜５によって透過光を十分
にしたとしても、複屈折板としてのニオブ板４（ａｂ）
の厚みは小さい（水晶板の１／７）。

【００１３】したがって、この場合には、ニオブ板４
（ａｂ）の厚みが小さいほど、接着剤３の硬化収縮等に
よる応力によって、反りや撓みを生じて平行度や平面度
を悪化させる。また、接着剤層の斑（むら）等による厚
みの不均一性が、光路長に対する影響（誤差）を大きく
する。このようなことから、出射光（常光線LO及び異常
光線LE）の間に干渉を生じて、画像が歪んでしまう問題
があった。

【００１４】（発明の目的）本発明は、接着剤による複
屈折板の反りや撓みを防止して接着剤層の厚みを均一に
し、出射光間に干渉が少なく鮮明な画像を得る光学フィ
ルタを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶等に使用
される接合技術を適用して、複屈折板を接合する接着剤
中に高さ寸法が均一な粒体を混入したことを基本的な解
決手段とする。

【００１６】

【作用】本発明では、接着剤中に粒体を混入して複屈折
板を接合するので、接着剤の厚みを均一にして、複屈折
板に対する反りや撓みを防止する。以下、本発明の一実
施例を説明する。

【００１７】第１図は本発明の一実施例を説明する光学
フィルタの図である。なお、前従来例図と同一部分には
同番号を付与してその説明は省略又は簡略する。光学フ
ィルタは、複屈折板を前述のニオブ板４（ａｂ）とし、
接着剤３によって積層する。この実施例では、ニオブ板
４（ａｂ）の一方の厚みは０．７ｍｍ、他方は０．５０
ｍｍとする。そして、ニオブ板４（ａｂ）の積層面側に
は、それぞれ反射防止膜５を形成する。反射防止膜５は
二層として、一層目５ａを二酸化チタン（ＴiＯ_２)、二
層目５ｂを二酸化珪素（ＳiＯ_２)とする。

【００１８】接着剤３は、紫外線硬化型としたフォトボ
ンド＃３００（商品名、サンライズＭＳＩ社製）を使用
する。そして、接着剤３中には粒体６を混入する。粒体
６は直径６μ±０．１μとした、長さ約６μのグラスフ
ァイバー（ガラス繊維）からなる。この例では、接着剤
３を１ｍＬ（ミリリットル）として２．５ｍｇの粒体を
混入（添加）した。また、接着剤の屈折率は約１．５
２、粒体６の屈折率は１．５６である。

【００１９】実際における接着は、粒体６の混入した接
着剤３を各ニオブ板４（ａｂ）に塗布して重ね合せる。
そして、一主面側から２００ｇの加重をかけながら、５
０℃に維持された高温槽内に３０分間放置する。最後
に、紫外線を照射して接着剤３を硬化させた。

【００２０】このようなもとでの光学フィルタは、接着
剤層３の厚みが粒体６によって均一になる。また、接着
剤３の硬化収縮時においても、粒体６によってニオブ板
４（ａｂ）に反りや撓みの発生を防止する。したがっ
て、光学フィルタ全体の厚みを均一にして平行度及び平
坦度を維持する。

【００２１】実験結果では、このようなものでは、出射
光の干渉による画像の歪みを生ずることなく、鮮明な画
像を得ることができた。これに対して、粒体を混入する
ことなく、単なる接着剤３のみで同一条件による２枚の
ニオブ板４（ａｂ）を接合した場合には、干渉縞を生じ
て画像が歪み、鮮明度を低下させた。

【００２２】また、この実施例では、反射防止膜５とし
て一層目５ａを二酸化珪素（ＳiＯ _２)としたので、ニオ
ブ板４（ａｂ）との馴染を良好として接合強度を高め、
二層目５ｂを二酸化チタン（ＴiＯ_２)としたので反射防
止効果を高めることができる。

【００２３】

【他の事項】上記実施例では、グラスファイバーを短く
切って粒体６としたが、例えばビーズ（球状）であって
もよく、高さ寸法を一定に確保できる形状であって、屈
折率が接着剤３とほぼ同等であればよい。また、接着剤
は紫外線硬化型としたが、これに限らず単に熱硬化型で
あってもよく、その制約は格別にない。また、接着剤３
は１ｍＬとして粒体６を２．５ｍｇを混入したが、要
は、粒体６が混入されても接着剤３の強度を維持できる
程度であればよい。

【００２４】また、光学フィルタは２枚のニオブ板４
（ａｂ）を接合したが、これ以上の枚数を積層してもよ
い。また、ニオブ板４を一枚として、例えは光路長を大
きくする複屈折性を有しない単なるガラスや樹脂板等を
接合する場合であっても適用できる。なお、特許請求の
範囲では、ガラス板等を含めて光学板としている。

【００２５】また、大きな複屈折性を有する材料は、平
均屈折率が２．３のニオブ酸リチウム（ニオブ板）とし
て説明したが、例えはタンタル酸リチウム（ＬiＴa
Ｏ_３、平均屈折率２．１８）や二酸化チタン（ＴiＯ_２、
同２．８）等であってもよく、特に限定されない。

【００２６】また、反射防止膜５（ａｂ）はニオブ板４
（ａｂ）の積層面側のいずれにも設けたが、一方のみで
あったとしてもよく、要は反射を十分にして透過光が増
加すればよい。

【００２７】また、複屈折板１は複屈折係数ｋが大き
く、しかも複屈折板の平均屈折率と接着剤の屈折率とが
かけ離れた場合について説明した。しかし、水晶板等の
ように複屈折係数ｋが小さいときであっても厚みを小さ
くして積層する場合には、接着剤３の斑及び硬化収縮に
よる水晶板の反りや撓みによって干渉縞を生じる。した
がって、本発明での粒体６の存在はこれらの場合でも有
効であって、本発明の技術的範囲から除外するものでは
ない（特許請求の範囲請求項１）。

【００２８】また、複屈折板１の複屈折係数ｋは、水晶
板では０．００６であって１／１０００オーダとする。
したがって、屈折係数ｋが一桁大きな１／１００オーダ
以上であれば、常光線と異常光線との分離度を水晶板と
同一とする厚みは水晶板に対して十分に小さくなる。こ
のことから、常光線と異常光線との複屈折係数ｋが一桁
異なる０．０１オーダ以上であれば、粒体６によって厚
みを均一にする効果も大きくなる（請求項２）。

【００２９】また、上記実施例では反射防止膜５を形成
したが、これは複屈折板１としてのニオブ板４の平均屈
折率と接着剤３の屈折率の差が大きいためであり、複屈
折板の平均屈折率と接着剤の屈折率が同等の場合には反
射防止膜５を形成する必要はない（請求項３）

【００３０】また、従来例で説明した水晶の平均屈折率
は１．５４で、接着剤が１．５２の場合は、屈折率差が
１／１００のオーダである０．２に過ぎず、反射による
損失を実質的に無視できる（干渉縞による画像不良がな
い）ので、前述のように反射防止膜５を形成する必要は
ない。しかし、屈折率の差がこれより一桁大きい１／１
０オーダとなる０．１以上の場合には反射防止膜５を形
成する効果が顕著になると考えられる（請求項４）。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、液晶の接合技術を適用して、
複屈折板を接合する接着剤中に高さ寸法が均一な粒体を
混入したので、接着剤層の厚み及び複屈折板の反りや撓
みを防止して、干渉が少なく鮮明な画像を得る光学フィ
ルタを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する光学フィルタの断
面図である。

【図２】従来例を説明する複屈折板の断面図である。

【図３】従来例を説明する光学フィルタの断面図であ
る。

【図４】従来例を説明する光学フィルタの断面である。

【符号の説明】

１複屈折板、２水晶板、３接着剤、４ニオブ
板、５反射防止膜、６粒体。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１月２５日（２０００．１．２
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】光学的ローパスフィルタ

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００２】

【０００５】通常では、単価及び汎用性等の理由から、
複屈折板１としては水晶が使用される。なお、水晶の場
合は、結晶軸（ＸＹＺ）の光軸（Ｚ軸）に対して入射光
が約４５度傾斜したとき、常光線と異常光線の最大の分
離度ｄとなる。そして、一般には、第３図に示したよう
に、複数枚例えば３枚の水晶板２（ａｂｃ）を板面を回
転させて接着剤３によって積層する。そして、入射光を
複数の常光線と異常光線とに分離して、複数の疑似信号
を除去する光学フィルタを構成する。

【００１０】

【００１５】

【００１６】

【００２２】また、この実施例では、反射防止膜５とし
て一層目５ａを二酸化チタン（ＴiＯ_２)としたので、ニ
オブ板４（ａｂ）との馴染を良好として接合強度を高
め、二層目５ｂを二酸化珪素（ＳiＯ_２)としたので反射
防止効果を高めることができる。

【００２３】

【００２４】また、光学フィルタは２枚のニオブ板４
（ａｂ）を接合したが、これ以上の枚数を積層してもよ
い。また、ニオブ板４を一枚として、例えば光路長を大
きくする複屈折性を有しない単なるガラスや樹脂板等を
接合する場合であっても適用できる。なお、特許請求の
範囲では、ガラス板等を含めて光学板としている。

【００２５】また、大きな複屈折性を有する材料は、平
均屈折率が２．３のニオブ酸リチウム（ニオブ板）とし
て説明したが、例えばタンタル酸リチウム（ＬiＴa
Ｏ_３、平均屈折率２．１８）や二酸化チタン（ＴiＯ_２、
同２．８）等であってもよく、特に限定されない。

【００２６】また、反射防止膜５（ａｂ）はニオブ板４
（ａｂ）の積層面側のいずれにも設けたが、一方のみで
あったとしてもよく、要は反射を防止して透過光が増加
すればよい。

【００３０】また、従来例で説明した水晶の平均屈折率
は１．５５で、接着剤が１．５２の場合は、屈折率差が
１／１００のオーダである０．０３に過ぎず、反射によ
る損失を実質的に無視できる（干渉縞による画像不良が
ない）ので、前述のように反射防止膜５を形成する必要
はない。しかし、屈折率の差がこれより一桁大きい１／
１０オーダとなる０．１以上の場合には反射防止膜５を
形成する効果が顕著になると考えられる（請求項４）。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図２】従来例を説明する複屈折板の断面図である。

【図３】従来例を説明する光学フィルタの断面図であ
る。

【図４】従来例を説明する光学フィルタの断面である。

【符号の説明】１複屈折板、２水晶板、３接着剤、４ニオブ
板、５反射防止膜、６粒体。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも複屈折性を有する結晶板と光学
板とを接着剤により接合してなる光学的ローパスフィル
タにおいて、前記接着剤中に厚みを一定にする粒体を混
入したことを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
【請求項２】少なくとも複屈折性を有する結晶板と光学
板とを接着剤により接合してなる光学的ローパスフィル
タにおいて、前記複屈折板の常光線と異常光線とによる
複屈折係数ｋ（但し、ｋ＝ｎe^２-ｎo^２/２ｎe・ｎoで、
ｎoは常光線のｎeは異常光線の屈折率である）を０．０
１オーダ以上として、前記接着剤中に厚みを一定にする
粒体を混入したことを特徴とする光学的ローパスフィル
タ。
【請求項３】請求項２において、前記結晶板の表面に反
射防止膜を形成したことを特徴とする光学的ローパスフ
ィルタ。
【請求項４】請求項３において、前記結晶板における常
光線と異常光線との屈折率の幾何平均と前記接着剤の屈
折率との差が０．１以上である光学的ローパスフィル
タ。