JP2010191471A - Optical filter - Google Patents
Optical filter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010191471A JP2010191471A JP2010120531A JP2010120531A JP2010191471A JP 2010191471 A JP2010191471 A JP 2010191471A JP 2010120531 A JP2010120531 A JP 2010120531A JP 2010120531 A JP2010120531 A JP 2010120531A JP 2010191471 A JP2010191471 A JP 2010191471A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- band
- wavelength
- filter
- optical
- infrared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 92
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 39
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 15
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 description 39
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 LiTaO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000000869 ion-assisted deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Inorganic materials [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Filters (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光学フィルタに関し、特に可視光帯域及び赤外帯域の両方で撮影可能な撮像装置が備える撮像素子の前面に配置される光学フィルタに関する。 The present invention relates to an optical filter, and more particularly to an optical filter disposed on the front surface of an imaging device provided in an imaging device capable of photographing in both a visible light band and an infrared band.
従来から、昼夜連続で撮影を行う監視カメラ等の撮像装置(以下、単に撮像装置とする)においては、夜間時には赤外線を検出して撮影することが行われている。CCDセンサやCMOSセンサといった撮像素子の受光部であるフォトダイオードは、1300nm程度の近赤外の波長帯域まで受光可能であるため、これらの撮像素子を用いた撮像装置であれば、赤外帯域まで撮影することが原理的に可能である。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an imaging device such as a surveillance camera that captures images day and night (hereinafter simply referred to as an imaging device), infrared rays are detected during nighttime shooting. A photodiode, which is a light receiving portion of an image sensor such as a CCD sensor or a CMOS sensor, can receive light in the near-infrared wavelength band of about 1300 nm. It is possible in principle to shoot.
なお、人間の視感度が高い光波長帯域は400nm〜700nmであることから、撮像素子において近赤外光を検出すると、人間の目には映像が赤みを増して見えることになる。このため、昼間や屋内の明るい場所での撮影時は、撮像素子の感度を人間の視感度に合わせるために、撮像素子の前に赤外帯域の光を遮断する赤外カットフィルタを設けて、波長が700nm以上の光を除去することが望ましい。一方、夜間や暗い場所での撮影時には、赤外カットフィルタを設けずに撮影を行う必要がある。 Since the optical wavelength band with high human visibility is 400 nm to 700 nm, when near-infrared light is detected by the image sensor, the image looks reddish to human eyes. For this reason, at the time of shooting in a bright place in the daytime or indoors, in order to match the sensitivity of the image sensor to human visual sensitivity, an infrared cut filter for blocking light in the infrared band is provided in front of the image sensor, It is desirable to remove light having a wavelength of 700 nm or more. On the other hand, when shooting at night or in a dark place, it is necessary to perform shooting without providing an infrared cut filter.
このような撮像装置としては、手動で赤外カットフィルタの取り付け・取り外しを行う撮像装置や、自動的に赤外カットフィルタを抜き差しする撮像装置が、従来から知られている。さらに、特許文献1には、上述した赤外カットフィルタの抜き差しを不要とした撮像装置が開示されている。 As such an image pickup apparatus, an image pickup apparatus for manually attaching / detaching an infrared cut filter and an image pickup apparatus for automatically inserting / removing an infrared cut filter are conventionally known. Further, Patent Document 1 discloses an imaging apparatus that eliminates the need to insert and remove the above-described infrared cut filter.
特許文献1に開示された撮像装置は、可視光帯域の光を透過し、可視光帯域に隣接する第1の近赤外帯域の光を遮断し、さらに第1の近赤外帯域よりも長波長の第2の近赤外帯域の光を透過する光学フィルタを、従来の赤外カットフィルタに代えて撮像素子の前に設けることとしている。上記の第2の近赤外波長帯域を、夜間撮影の際に補助的に使用される赤外線照明の出力波長(例えば880nm等)に合わせることにより、昼間は、第2の近赤外帯域を除く赤外帯域の光が遮断され良好に撮影が可能であり、夜間にも、光学フィルタを透過する第2の近赤外帯域を利用した赤外線照明の光によって撮影が可能となる旨が記載されている。これにより、光学フィルタの抜き差しを必要とせず、昼夜を通じて撮影を行うことができる。 The imaging apparatus disclosed in Patent Document 1 transmits light in the visible light band, blocks light in the first near infrared band adjacent to the visible light band, and is longer than the first near infrared band. An optical filter that transmits light in the second near-infrared band of wavelengths is provided in front of the image sensor instead of the conventional infrared cut filter. By adjusting the second near-infrared wavelength band to the output wavelength (for example, 880 nm) of infrared illumination that is used supplementarily during night photography, the second near-infrared band is excluded in the daytime. It is described that light in the infrared band is blocked and good shooting is possible, and that shooting at night is possible with infrared illumination light using the second near-infrared band that passes through the optical filter. Yes. As a result, it is possible to take images throughout the day and night without the need to insert and remove the optical filter.
特許文献1には、上述した特性を有する光学フィルタの製造方法について、「光学フィルタの表面には、光学薄膜が積層される。光学薄膜は、TiO2やSiO2などの無機材料を真空中で加熱し、これによって生成された蒸発粒子を石英やガラス基板に付着・堆積させることで形成される。このような光学薄膜の積層には、真空蒸着法が採用される。真空蒸着によって1〜100層程度の積層が可能となり、薄膜の屈折率、厚み、積層数を調整することで透過率特性が得られる。」(5頁上から12行目から16行目)と記載されている。 Patent Document 1 discloses a method for manufacturing an optical filter having the above-described characteristics. “An optical thin film is laminated on the surface of the optical filter. An optical thin film is made of an inorganic material such as TiO 2 or SiO 2 in a vacuum. It is formed by heating and adhering and depositing the vaporized particles generated thereby on a quartz or glass substrate.Vacuum vapor deposition is adopted for laminating such optical thin films. It is possible to stack as many layers as possible, and transmittance characteristics can be obtained by adjusting the refractive index, thickness, and number of layers of the thin film ”(from the 12th line to the 16th line from the top of page 5).
しかしながら、上述の特許文献1に記載された製造方法によって光学薄膜を積層した光学フィルタを作成したところ、図6に示すような近赤外帯域の全体を遮断する従来から知られた赤外カットフィルタを製造することはできるものの、可視光帯域に加えて近赤外の一部を透過する特許文献1に記載された光学フィルタを製造することが困難であることが分かった。 However, when an optical filter in which an optical thin film is laminated by the manufacturing method described in Patent Document 1 described above is created, a conventionally known infrared cut filter that blocks the entire near infrared band as shown in FIG. However, it has been found that it is difficult to manufacture the optical filter described in Patent Document 1 that transmits part of the near infrared light in addition to the visible light band.
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、本発明は、可視光帯域及び赤外帯域の両方で撮影可能な撮像装置に適した光学フィルタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical filter suitable for an imaging apparatus capable of photographing in both the visible light band and the infrared band.
本発明にかかる光学フィルタは、可視光帯域に透過特性を有し、可視光帯域の長波長側に隣接する第1の波長帯域に遮断特性を有し、前記第1の近赤外帯域内の一部分である第2の波長帯域に透過特性を有する光学フィルタであって、前記光学フィルタの特性は、前記可視光帯域に透過特性を有し、前記可視光帯域より長波長であり、かつ、前記第2の波長帯域より短波長である第3の波長帯域に遮断特性を有し、前記第3の波長帯域より長波長側では、少なくとも前記第2の近赤外帯域に透過特性を有する第1のフィルタと、前記可視光帯域の短波長端から、前記第2の波長帯域の長波長端までの波長帯域に連続的に透過特性を有し、前記第1の波長帯域内であって、前記第2の波長帯域より長波長である波長帯域に遮断特性を有する第2のフィルタとを重ねることによって得られるものである。 The optical filter according to the present invention has a transmission characteristic in the visible light band, has a cutoff characteristic in the first wavelength band adjacent to the long wavelength side of the visible light band, and is in the first near-infrared band. An optical filter having a transmission characteristic in a second wavelength band as a part, wherein the optical filter has a transmission characteristic in the visible light band, has a longer wavelength than the visible light band, and A first wavelength having a cutoff characteristic in a third wavelength band that is shorter than the second wavelength band, and having a transmission characteristic in at least the second near-infrared band on the longer wavelength side than the third wavelength band. A continuous transmission characteristic in the wavelength band from the short wavelength end of the visible light band to the long wavelength end of the second wavelength band, and within the first wavelength band, A second having a cutoff characteristic in a wavelength band longer than the second wavelength band; It is obtained by superimposing a filter.
このように構成することによって、可視光帯域の光と近赤外帯域の一部の光を透過する特性を持つ光学フィルタを得ることができるため、上述した可視光帯域及び赤外帯域の両方で撮影可能な撮像装置に適した光学フィルタを提供することができる。 By configuring in this way, an optical filter having a characteristic of transmitting light in the visible light band and part of the light in the near infrared band can be obtained. Therefore, in both the visible light band and the infrared band described above. It is possible to provide an optical filter suitable for an imaging device capable of photographing.
なお、前記第2の波長帯域は、単一ピークとなる透過特性を有するよう構成することが望ましい。 The second wavelength band is preferably configured to have a transmission characteristic with a single peak.
また、前記第1の波長帯域の短波長端は700nm以上であり、前記第1の波長帯域の長波長端は1300nm以下であることよい。このように構成することによって、視感度の高い可視光帯域の光を十分に透過し、かつ、撮像素子のフォトダイオードが受光可能な1300nm以下の帯域の光を十分に遮断することができるため、当該フィルタを適用した撮像装置の画質を向上することができる。 The short wavelength end of the first wavelength band may be 700 nm or more, and the long wavelength end of the first wavelength band may be 1300 nm or less. By configuring in this way, light in the visible light band with high visibility can be sufficiently transmitted, and light in a band of 1300 nm or less that can be received by the photodiode of the image sensor can be sufficiently blocked. The image quality of the imaging apparatus to which the filter is applied can be improved.
さらにまた、前記第2の波長帯域の帯域幅は100nm以下であって、前記第2の波長帯域の中心波長は850nmから1000nmの範囲内に位置することよい。夜間撮影に用いる赤外線照明の赤外発光ダイオードの主要な発光中心波長は850nmから1000nmの間であり、かつ半値幅が40nm程度であるため、このように構成することによって、赤外線照明波長を効果的に透過し、かつ、不要な近赤外光の撮像素子への取り込みを防ぐことができる。 Furthermore, the bandwidth of the second wavelength band may be 100 nm or less, and the center wavelength of the second wavelength band may be located within a range of 850 nm to 1000 nm. Since the main emission center wavelength of the infrared light emitting diode of infrared illumination used for night photography is between 850 nm and 1000 nm and the half width is about 40 nm, the infrared illumination wavelength can be effectively reduced by configuring in this way. It is possible to prevent unnecessary near-infrared light from being taken into the image sensor.
さらに、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタは、1つの光学基板の表面上に形成することが望ましい。これにより、光学基板が重なることによる収差の増大を抑えることがきできる。 Furthermore, it is preferable that the first filter and the second filter are formed on the surface of one optical substrate. Thereby, an increase in aberration due to the overlapping of the optical substrates can be suppressed.
さらにまた、前記光学基板の同一表面上に、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタが連続して形成されることが望ましい。これにより、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタの形成を連続して行うことができるため、製造を効率よく行うことができる。 Furthermore, it is desirable that the first filter and the second filter are continuously formed on the same surface of the optical substrate. Thereby, since the first filter and the second filter can be formed continuously, the production can be performed efficiently.
なお、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタは、誘電体多層膜フィルタで形成するとよい。 The first filter and the second filter may be formed of a dielectric multilayer filter.
本発明により、可視光帯域及び赤外帯域の両方で撮影可能な撮像装置に適した光学フィルタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical filter suitable for an imaging device capable of photographing in both the visible light band and the infrared band.
発明の実施の形態1.
図1は、本実施の形態にかかる光学フィルタ10の断面を示した模式図である。図1に示した構成では、光学基板1の表面上に、まず赤外カットフィルタ2を形成し、その赤外カットフィルタ2の上にSWPF(Short-wave-pass-filter)3を連続して形成する構成としている。なお、図1は本発明を分かり易くするために表した模式図であるため、そのサイズ等は実際と異なったものとしている。
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of an
赤外カットフィルタ2は、平行平面状の光学基板1上に高屈折率膜2Hと低屈折率膜2Lが交互に積層されたものであり、所望の光学特性条件を満足するように各層の積層数及び膜厚が調整されたものである。ここで、赤外カットフィルタ2に対する所望の光学特性条件とは、人間の視感度の高い可視光帯域(400nm〜700nm)の光を透過し、かつ、近赤外帯域の光のうち、上述した夜間撮影用の赤外線照明の発光波長(例えば中心波長950nm、スペクトル半値幅40nm)より短波長側の波長帯の光を遮断する透過率特性を有することである。この所望の特性に適合する透過率特性の例を図3に示す。
The
SWPF3も赤外カットフィルタ2と同様に、平行平面状の光学基板1上に高屈折率膜3Hと低屈折率膜3Lが交互に積層されたもので、所望の光学特性条件を満足するように各層の積層数及び膜厚が調整されたものである。SWPF3に対する所望の光学特性とは、人間の視感度の高い可視光帯域(400nm〜700nm)から上述した夜間撮影用の赤外線照明の発光波長(例えば中心波長950nm、スペクトル半値幅40nm)までを透過し、かつ、これより長波長側で撮像素子のフォトダイオードが受光可能な概ね1300nmまで近赤外帯域の光を遮断する、いわゆるエッジフィルタ状の透過率特性を有することである。この所望の特性に適合する透過率特性の例を図4に示す。
Similarly to the
次に、光学フィルタ10の各部の材料及び製造法について説明する。光学基板1としては、非晶質ガラス、結晶化ガラスもしくは他の光学基板を用いることができる。具体的にはLiNbO3、LiTaO3、TiO2、SrTiO3、Al2O3、MgOなどの酸化物単結晶、多結晶基板、CaF2、MgF2BaF2、LiFなどのフッ化物単結晶基板、多結晶基板、NaCl、KBr、KClなどの塩化物、臭化物単結晶、多結晶基板等が適用できる。光学基板1は、少なくも、可視光帯域から夜間撮影に使用される赤外光の波長を含む近赤外帯域において透過率が高い方が好ましく、例えば、99.8%以上の透過率を有することが望ましい。
Next, the material and manufacturing method of each part of the
赤外カットフィルタ2及びSWPF3を形成する高屈折率膜2H及び3Hの材料としては、Ta2O5、TiO2、ZnS、ZnSe、GaP、InP、Si3N4、SiC、ZrO2、Nb2O5、Y2O3、WO3、In2O3、SnO2、CeO2、HfO2等、およびこれらの混合材から少なくとも一種が選ばれる。また、低屈折率膜2Lおよび3Lの材料としては、SiO2、MgF2、Al2O3、CaF2、LiF、Na2AlF6、SiO、ThO2、MgO等、およびこれらの混合材から少なくとも一種が選ばれる。また、上記の化学量論組成から多少ずれても構わない。
As materials of the high
誘電体多層膜で形成される赤外カットフィルタ2及びSWPF3は、例えば真空成膜法で作製することができる。真空成膜法には、真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法、レーザブレイション法など各種成膜法などを用いることができる。真空蒸着法を用いる場合、膜質を改善するため蒸着気流の一部をイオン化するとともに光学基板側にバイアスを印加するイオンプレーティング法、クラスタイオンビーム法、あるいは、イオン銃を用いて基板にイオンを照射するイオンアシスト蒸着法を用いると有効である。スパッタ法としては、DC反応性スパッタ法、RFスパッタ法、イオンビームスパッタ法などを用いることができる。また、化学的気相法としては、プラズマ重合法、光アシスト気相法、熱分解法、有機金属化学気相法などを用いることができる。なお、個々の薄膜の膜厚は、膜形成時の蒸着時間などを変えることで、所望の膜厚とすることができる。
The
以下に、光学フィルタ10の製造手順及び光学特性を、具体例を示して説明する。本実施の形態では、イオンアシスト付き真空蒸着装置を用いて、光学基板1の片面に図3に示す特性を有する赤外カットフィルタ2を形成し、その上に図4に示す特性を有するSWPF3を形成した。なお、光学基板1には、独SCHOTT GLAS社製ガラスBK7(屈折率:1.5187@546nm)を使用した。高屈折率膜2H及び3Hの材料として酸化チタン(TiO2)を、低屈折率膜2L及び3Lの材料として二酸化ケイ素(SiO2)を使用した。
Hereinafter, the manufacturing procedure and optical characteristics of the
光学基板1の表面上への誘電体多層膜(赤外カットフィルタ2及びSWPF3)の形成は以下のように行った。まず、真空蒸着装置に光学基板1を装着して真空引きを行った後、所定の基板温度に設定後、アルゴンと酸素の混合ガスをイオン銃に導入してプラズマ流を作り、これを光学基板に照射して基板洗浄を行った。その後、TiO2とSiO2を交互に成膜して多層膜を光学基板上に形成した。なお、TiO2とSiO2の蒸着には電子銃加熱法を用い、成膜中も上記のプラズマ流の照射は継続して行った。
Formation of the dielectric multilayer film (
上述した製造手順によって、赤外カットフィルタ2とSWPF3を光学基板の片面に連続成膜した光学フィルタ10を得た。この光学フィルタ10の積層数は36であり、各層の膜厚比は表1及び2に示す通りである。表1は赤外カットフィルタ2の構成、表2はSWPF3の構成を示している。なお、表中の膜厚の値は、基準波長を800nmとし、この基準波長の1/4波長膜厚(光学膜厚)に対する比によって示したものである。また、基準波長800nmでのTiO2及びSiO2の屈折率はそれぞれ、2.25及び1.453である。これらの屈折率は、TiO2及びSiO2の単層膜を作製し、波長分散タイプのエリプソメータを用いて測定して求めた。
The
上述した製造手順によって得られた光学フィルタ10の透過率特性を図5に示す。図5のように、可視光帯域と近赤外帯域の950nm近傍の光を透過しながら、それ以外の撮像素子内のフォトダイオードが受光可能な近赤外帯域(700nm〜900nm及び1000nm〜1300nm)の波長を十分に遮断する透過率特性が得られた。なお、950nmという波長は、夜間撮影における赤外線照明として使用可能な発光ダイオードの代表的な発光波長であるため、この波長を選択した。近赤外帯域の他の波長帯を透過させたい場合は、図3に示した赤外カットフィルタ2の近赤外帯域における短波長側の第一ピーク位置が、所望の波長帯に出現し、かつ、その第一ピークが、図4に示すSWPF3の透過波長帯域に含まれるよう、赤外カットフィルタ2及びSWPF3を設計し、上記の手順で成膜すればよい。
FIG. 5 shows the transmittance characteristics of the
なお、SWPF3の透過特性は、誘電体膜フィルタにかえて、近赤外吸収色素(金属錯体等)を添加した樹脂フィルタなど、他の方式によるフィルタによっても得ることができるが、可視光帯域での吸収により透過率が低下し、近赤外領域での光の遮断も十分でないといった特性上の課題があることと、赤外カットフィル2との連続形成といった利点が得られないことになる。このため、赤外カットフィルタ2及びSWPF3とも、誘電体膜フィルタによって形成することが望ましい。
The transmission characteristics of SWPF3 can be obtained by other types of filters such as a resin filter to which a near-infrared absorbing dye (metal complex or the like) is added instead of the dielectric film filter, but in the visible light band. As a result, there is a problem in characteristics that the transmittance is reduced by the absorption of light, and the light is not sufficiently blocked in the near infrared region, and the advantage of continuous formation with the infrared cut fill 2 cannot be obtained. For this reason, it is desirable to form both the
本実施例の光学フィルタ10を可視光帯域及び赤外帯域の両方で撮影可能な撮像装置が備える撮像素子の前面、即ち入射側に配置することにより、赤外カットフィルタを抜き差しすることを必要としない、昼夜連続で撮影できる撮像装置の提供が可能となる。
It is necessary to insert and remove the infrared cut filter by disposing the
なお、本実施の形態では、光学基板1上に赤外カットフィルタ2を先に形成する構成を示したが、赤外カットフィルタ2とSWPF3の形成順序による光学特性上の差はないため、この構成に代えて、SWPF3を先に形成することとしてもよい。
In the present embodiment, the configuration in which the
また、本実施の形態で示した光学フィルタ10の近赤外での光透過帯域は、図5に示したように1本のピークで形成されるものであったが、赤外カットフィルタ2の特性によっては、複数のピークを含む特性であってもよい。しかしながら、発光ダイオードの発光スペクトルは、発光中心波長を頂点するピーク形状を有するため、光学フィルタ10の透過率特性は、この発光ダイオードの光を効率良く透過し、かつ、その他の近赤外光を遮断できる図5に示すような特性を有することが望ましい。
Further, the near-infrared light transmission band of the
発明の実施の形態2.
図2は、本実施の形態にかかる光学フィルタ20の断面を示した模式図である。図2に示した構成では、赤外カットフィルタ2とSWPF3を光学基板1の異なる表面上に形成する構成としている。なお、図2は本発明を分かり易くするために表した模式図であるため、そのサイズ等は実際と異なったものとしている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of the
光学フィルタ20の製造手順及び光学特性を、具体例を示して説明する。本実施の形態では、イオンアシスト付き真空蒸着装置を用いて、光学基板1の片面に図3の特性を有する赤外カットフィルタ2を形成し、いったん光学基板1を取り出し、光学基板1の向きを逆転させて、赤外カットフィルタ2を形成した表面と反対の面に図4の特性を有するSWPF3を形成した。なお、発明の実施の形態1に示した具体例と同様に、光学基板1には、独SCHOTT GLAS社製ガラスBK7(屈折率:1.5187@546nm)を使用した。高屈折率膜2H及び3Hの材料として酸化チタン(TiO2)を、低屈折率膜2L及び3Lの材料として二酸化ケイ素(SiO2)を使用した。
A manufacturing procedure and optical characteristics of the
上述した製造手順によって得た光学フィルタ20における赤外カットフィルタ2およびSWPF3の積層数及び各層の膜厚比は、発明の実施の形態1で示したものと同様である。
The number of laminated
このようにして得られた本実施の形態にかかる光学フィルタ20の透過率特性は、発明の実施の形態1で示した図5と同様であり、本実施の形態にかかる光学フィルタ20によっても、赤外カットフィルタを抜き差しすることを必要としない、昼夜連続で撮影できる撮像装置の提供が可能となる。
The transmittance characteristics of the
その他の実施の形態.
上述した2つの発明の実施の形態では、1つの光学基板1の片面または両面に赤外カットフィルタ2とSWPF3の両方を成膜するフィルタ構成を説明したが、赤外カットフィルタ2とSWPF3は別々に成膜した後に、これらを重ねて使用することしてもよい。また、形成した多層膜を光学基板から剥離して単体で使用することとしてもよい。このような構成によっても。図5に示すような所望の透過率特性を得ることができる。しかしながら、光学基板数が増えることは収差が増大する原因となり、また、形成した多層膜を光学基板から剥離して重ね合わせることは使用時の取り扱いが困難であることから、上述した実施の形態で示した構成とすることが望ましい。
Other embodiments.
In the above-described two embodiments, the filter configuration in which both the
また、上述した実施の形態では、赤外カットフィルタ2は、高屈折率膜と低屈折率膜を交互に蓄積した多層膜フィルタによって構成していたが、これにかえてルゲートフィルタによって構成することとしてもよい。ルゲートフィルタとは、膜厚方向に沿って屈折率が連続的に分布し、かつ、周期的に変化する構成となっているものであり、このようなフィルタによっても、図3に示したような赤外カットフィルタ2の透過率特性を実現することができる。
In the above-described embodiment, the
さらに、SWPF4は、1300nmより長波長側の帯域で透過率が上昇するが、この長波長帯域の透過率を提言する必要がある場合は、図7に示すような透過率特性を有する可視光AR(Anti-Reflection)フィルタを設ければよい。例えば、光学フィルタ10において、SWPF2を形成したさらにその上に、図7に示すような可視光ARフィルタを積層することとすればよい。図7に示す可視光ARフィルタの透過率特性は、多層膜フィルタまたはルゲートフィルタによって容易に実現することができる。
Further, the SWPF 4 has an increased transmittance in a band longer than 1300 nm. If it is necessary to propose the transmittance in the longer wavelength band, the visible light AR having the transmittance characteristics as shown in FIG. An (Anti-Reflection) filter may be provided. For example, in the
なお、上述した実施の形態では、具体的な構成を挙げて説明し、積層数、膜厚比などの技術的に好ましい限定が付されているが、本発明の範囲は、これらの構成に限定されるものではない。 In the above-described embodiment, specific configurations are described and described, and technically preferable limitations such as the number of layers and a film thickness ratio are given. However, the scope of the present invention is limited to these configurations. Is not to be done.
10、20 光学フィルタ
1 光学基板
2 赤外カットフィルタ
3 SWPF
2H、3H 高屈折率膜
2L、3L 低屈折率膜
10, 20 Optical filter 1
2H, 3H High
Claims (8)
前記可視光帯域に透過特性を有し、前記可視光帯域より長波長であり、かつ、前記第2の波長帯域より短波長である第3の波長帯域に遮断特性を有し、前記第3の波長帯域より長波長側では、少なくとも前記第2の波長帯域に透過特性を有する第1のフィルタと、
前記可視光帯域の短波長端から、前記第2の波長帯域の長波長端までの波長帯域に連続的に透過特性を有し、前記第1の波長帯域内であって、前記第2の波長帯域より長波長である波長帯域に遮断特性を有する第2のフィルタと、
を備えた光学フィルタ。 It has a transmission characteristic in the visible light band, a cutoff characteristic in the first wavelength band adjacent to the long wavelength side of the visible light band, and is transmitted through the second wavelength band that is a part of the first wavelength band An optical filter having characteristics,
A transmission characteristic in the visible light band, a longer wavelength than the visible light band, and a cutoff characteristic in a third wavelength band that is shorter than the second wavelength band; On the longer wavelength side than the wavelength band, a first filter having transmission characteristics in at least the second wavelength band;
The wavelength band from the short wavelength end of the visible light band to the long wavelength end of the second wavelength band has transmission characteristics continuously, is within the first wavelength band, and the second wavelength A second filter having a cutoff characteristic in a wavelength band longer than the band;
Optical filter with
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010120531A JP5009395B2 (en) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010120531A JP5009395B2 (en) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Imaging device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004183820A Division JP4705342B2 (en) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | Optical filter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010191471A true JP2010191471A (en) | 2010-09-02 |
JP2010191471A5 JP2010191471A5 (en) | 2011-12-01 |
JP5009395B2 JP5009395B2 (en) | 2012-08-22 |
Family
ID=42817496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010120531A Expired - Lifetime JP5009395B2 (en) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5009395B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150064674A (en) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 센서스 언리미티드 인크. | Shortwave infrared camera with bandwidth restriction |
JP2015227963A (en) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Optical filter and manufacturing method therefor |
JP2018025732A (en) * | 2016-07-27 | 2018-02-15 | 京セラ株式会社 | Optical filter member and imaging apparatus |
JP2020109956A (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-16 | マクセル株式会社 | Imaging apparatus |
JP7278676B1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-05-22 | ナルックス株式会社 | Thin film type neutral density filter and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6291048B2 (en) | 2014-06-24 | 2018-03-14 | マクセル株式会社 | Imaging processing apparatus and imaging processing method |
JP6732902B2 (en) | 2016-06-03 | 2020-07-29 | マクセル株式会社 | Imaging device and imaging system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62171291A (en) * | 1986-01-23 | 1987-07-28 | Seiko Epson Corp | Television camera device |
JPH08139982A (en) * | 1994-11-11 | 1996-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | Solid-state image pickup device |
JPH09134488A (en) * | 1995-11-10 | 1997-05-20 | Atsumi Electron Corp Ltd | Monitoring camera system |
JPH10108206A (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Color video camera, video doorphone and monitor |
JP2002320139A (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Camera |
JP2004032243A (en) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Sanyo Electric Co Ltd | Imaging apparatus and optical filter |
-
2010
- 2010-05-26 JP JP2010120531A patent/JP5009395B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62171291A (en) * | 1986-01-23 | 1987-07-28 | Seiko Epson Corp | Television camera device |
JPH08139982A (en) * | 1994-11-11 | 1996-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | Solid-state image pickup device |
JPH09134488A (en) * | 1995-11-10 | 1997-05-20 | Atsumi Electron Corp Ltd | Monitoring camera system |
JPH10108206A (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Color video camera, video doorphone and monitor |
JP2002320139A (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Camera |
JP2004032243A (en) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Sanyo Electric Co Ltd | Imaging apparatus and optical filter |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150064674A (en) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 센서스 언리미티드 인크. | Shortwave infrared camera with bandwidth restriction |
KR102220277B1 (en) | 2013-12-03 | 2021-02-24 | 센서스 언리미티드 인크. | Shortwave infrared camera with bandwidth restriction |
JP2015227963A (en) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Optical filter and manufacturing method therefor |
JP2018025732A (en) * | 2016-07-27 | 2018-02-15 | 京セラ株式会社 | Optical filter member and imaging apparatus |
JP2020109956A (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-16 | マクセル株式会社 | Imaging apparatus |
JP7381329B2 (en) | 2018-12-28 | 2023-11-15 | マクセル株式会社 | Imaging device |
JP7278676B1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-05-22 | ナルックス株式会社 | Thin film type neutral density filter and manufacturing method thereof |
WO2023248334A1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-12-28 | ナルックス株式会社 | Thin film photosensitive filter and method for manufacturing same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5009395B2 (en) | 2012-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4705342B2 (en) | Optical filter | |
JP5009395B2 (en) | Imaging device | |
KR101674036B1 (en) | Optical filter | |
US5646781A (en) | Optical filters for forming enhanced images | |
US8233219B2 (en) | Optical multilayer thin-film filters and methods for manufacturing same | |
JP6119747B2 (en) | Near-infrared cut filter | |
JP6206410B2 (en) | Near-infrared cut filter | |
US8535807B2 (en) | Anti-reflection film and infrared optical element | |
JP2008139693A (en) | Infrared cut filter | |
WO2014104370A1 (en) | Near-infrared cut-off filter | |
WO2013042738A1 (en) | Near-infrared cut-off filter | |
JP4830911B2 (en) | Spinel sintered body, manufacturing method thereof, transparent substrate and liquid crystal projector | |
JP2004354735A (en) | Light ray cut filter | |
TWI589935B (en) | Optical component | |
JP2008070827A (en) | Infrared ray shielding filter | |
JP6817020B2 (en) | Infrared transmissive film, optical film, antireflection film, optical components, optical system and imaging device | |
JP2008070828A (en) | Infrared ray shielding filter | |
JP2015227963A (en) | Optical filter and manufacturing method therefor | |
JP6269236B2 (en) | Bandpass filter | |
JP6136661B2 (en) | Near-infrared cut filter | |
JP5287362B2 (en) | Optical filter and imaging system | |
JP2008070825A (en) | Infrared ray shielding film | |
JP5126089B2 (en) | Ray cut filter | |
JP2006195373A (en) | Visibility correcting near infrared cut filter, and optical low pass filter and visibility correcting element using the same | |
JP2006201450A (en) | Optical filter and optical equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100526 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111018 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120518 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120522 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120530 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5009395 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150608 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |