JP2012137646A - Optical filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の波長領域の光の透過を制限する光学フィルタに関するものである。 The present invention relates to an optical filter that restricts transmission of light in a predetermined wavelength region.
ビデオカメラ等の撮像装置に使用される固体撮像素子は、人眼の感度特性に対応させるために、分光透過率等の光学特性を調節するフィルタと組み合わせて使用されることがある。具体的には、近赤外線カットフィルタや紫外線カットフィルタ、又はこれらを1枚のフィルタで実現した紫外赤外線カットフィルタ等がある。 A solid-state imaging device used in an imaging apparatus such as a video camera may be used in combination with a filter that adjusts optical characteristics such as spectral transmittance in order to correspond to the sensitivity characteristics of the human eye. Specifically, there are a near-infrared cut filter, an ultraviolet cut filter, or an ultraviolet / infrared cut filter in which these are realized by a single filter.
これらの光学フィルタは所望の波長領域の光の透過を制限するために、光学フィルタの基材内に特定の波長の光を吸収する材料を練り込んだり、基材上に塗布したりすることにより特定の波長の光を吸収している。このような吸収タイプの光学フィルタとしては、特許文献1〜4に示すように、金属イオンや色素等を基材に練り込んだり、樹脂バインダ中に特定波長の光を吸収する特性を有する色素等を分散させた有機薄膜を基材上に塗布する方法が提案されている。
In order to limit the transmission of light in a desired wavelength region, these optical filters are prepared by kneading or applying a material that absorbs light of a specific wavelength into the base material of the optical filter. Absorbs light of a specific wavelength. As such an absorption type optical filter, as shown in
また特許文献5には、基材上に屈折率の異なる2種類以上の薄膜を積層し、薄膜の干渉を利用し特定の波長の光を反射させるものが開示されている。この反射タイプの赤外線カットフィルタは、透過波長領域における透過率を高く、かつ平坦に作製可能なため色再現性が良く、また吸収タイプの赤外線カットフィルタと比較すると、薄く作製できると云う利点を有している。 Patent Document 5 discloses a technique in which two or more kinds of thin films having different refractive indexes are laminated on a base material, and light of a specific wavelength is reflected by using interference of the thin films. This reflection type infrared cut filter has the advantage that it has a high transmittance in the transmission wavelength region and can be made flat, so that color reproducibility is good, and it can be made thinner than an absorption type infrared cut filter. is doing.
反射タイプの光学フィルタは、真空蒸着法やIAD法、イオンプレーティング法、スパッタ法等により透明基板上に多層膜を積層することにより作製され、近年では軽量化や任意形状への加工等の要望に伴い、合成樹脂透明基板も用いられてきている。 Reflective type optical filters are manufactured by laminating a multilayer film on a transparent substrate by vacuum deposition, IAD, ion plating, sputtering, etc. Recently, demands for weight reduction and processing to any shape are desired. Accordingly, synthetic resin transparent substrates have also been used.
特許文献6、7では、光学フィルタの薄型化のために、複数の薄膜の積層体である近赤外光反射構造体と、赤外波長領域に吸収帯を有する色素をバインダに分散させた有機薄膜による光吸収構造体とを組合わせたハイブリッドタイプが提案されている。この構成により、反射構造体の赤外波長領域の反射率を小さく設計することができるため、反射構造体の積層数が少なくなり、薄型化を達成することができる。 In Patent Documents 6 and 7, in order to reduce the thickness of an optical filter, an organic material in which a near-infrared light reflecting structure, which is a laminate of a plurality of thin films, and a dye having an absorption band in the infrared wavelength region are dispersed in a binder. A hybrid type combining a light absorbing structure using a thin film has been proposed. With this configuration, since the reflectance in the infrared wavelength region of the reflective structure can be designed to be small, the number of reflective structures stacked can be reduced, and a reduction in thickness can be achieved.
特許文献5に示すような反射タイプの光学フィルタは構成上、光を透過させる透過波長領域と、透過を妨げる不透過波長領域と、透過波長領域から不透過波長領域へと遷移する遷移波長領域とを備えており、透過率と反射率が共に約50%となる波長を有している。このうち、遷移波長領域の帯域は波長領域で0nm、つまり存在しないことが望ましいが、実際に実現は困難であるため、例えば50nm程度の波長領域の間で、透過率を理想的には100→0%、又は0→100%へと変化させている。 The reflection-type optical filter as shown in Patent Document 5 is structurally configured to transmit a light transmission wavelength region, a non-transmission wavelength region that prevents transmission, and a transition wavelength region that transitions from a transmission wavelength region to a non-transmission wavelength region. And has a wavelength at which both transmittance and reflectance are about 50%. Of these, it is desirable that the band of the transition wavelength region is 0 nm in the wavelength region, that is, it does not exist. However, since it is actually difficult to realize, for example, the transmittance is ideally changed to 100 → between the wavelength region of about 50 nm. 0% or 0 → 100%.
上述の反射タイプのフィルタをビデオカメラ等の撮像光学系において使用すると、入射した入射光のうち、遷移波長領域に該当する波長の一部がフィルタを透過した後に撮像素子等で反射し、その一部が再度撮像素子側から光学フィルタ面に入射してしまう。反射タイプの光学フィルタにおいては、この再入射光の一部が再度光学フィルタで反射され、その反射光が撮像素子に再び到達することにより、ゴースト光が発生し、画像を劣化させてしまうことがある。 When the above-described reflection type filter is used in an imaging optical system such as a video camera, a part of the incident light incident on the transition wavelength region is reflected by the imaging element after passing through the filter. Part again enters the optical filter surface from the image sensor side. In the reflection type optical filter, a part of the re-incident light is reflected again by the optical filter, and the reflected light reaches the image sensor again, thereby generating ghost light and degrading the image. is there.
ゴースト光が問題となる場合には、吸収材料を使用した吸収タイプの光学フィルタを使用することが好ましい。銅イオンや赤外吸収機能を有する色素を用いた赤外線カットフィルタは反射率が小さく、反射タイプのようにゴースト光が問題となることは殆どない。しかし、色素のみで赤外波長領域光を遮蔽する吸収タイプの光学フィルタによって、カメラやビデオカメラ等の撮像光学系に利用できるような分光を得るものは、現在のところ開発されていない。 When ghost light is a problem, it is preferable to use an absorption type optical filter using an absorbing material. An infrared cut filter using copper ions or a dye having an infrared absorption function has a low reflectance, and ghost light hardly poses a problem unlike the reflection type. However, an absorption type optical filter that shields light in the infrared wavelength region with only a dye has not been developed so far to obtain a spectrum that can be used in an imaging optical system such as a camera or a video camera.
前述したように特許文献1〜4の吸収タイプの光学フィルタにおいては、吸収成分のみで700〜1100nm又は1200nm程度まで近赤外光領域に渡る不透過波長領域の透過率を制限している。しかし、理想的な0%に近付けると、透過波長領域である可視波長領域の透過率まで低下したり、透過波長領域に大きなリップルが発生する問題がある。更に、吸収層に相応の厚みを必要とし、特に基板内に吸収剤を分散させたような場合には、概ね0.3〜0.5mm以上の厚みの基板が必要となり、近年の光学フィルタの薄型化・小型化への要望を達成することが困難となる。
As described above, in the absorption type optical filters of
特許文献6、7のようなハイブリッドタイプの光学フィルタであっても、可視波長領域の透過率を高くすると、概ね可視波長領域の一部と重なる遷移波長領域、特に無機薄膜で形成された近赤外側の半値波長において、大きな吸収を得ることができない。そのため、この波長領域の反射を大きく低減することはできず、上述の赤外線によるゴースト光の強度を低減することが困難となる。 Even in the hybrid type optical filter as disclosed in Patent Documents 6 and 7, when the transmittance in the visible wavelength region is increased, the transition wavelength region that overlaps with a part of the visible wavelength region, particularly a near red formed by an inorganic thin film. Large absorption cannot be obtained at the outer half-value wavelength. For this reason, the reflection in this wavelength region cannot be greatly reduced, and it becomes difficult to reduce the intensity of the ghost light by the infrared rays.
更に、特許文献6、7で用いられるような赤外線吸収用の色素は、一般に紫外線の影響で分光特性が変化し易いという問題を有する場合がある。色素の紫外線に対する対策としては、特許文献8で基板に紫外線吸収剤を含有させ、色素を含む赤外線吸収層に紫外線が入射することを防止する赤外線カットフィルタが開示されている。しかし、この特許文献8のような構成においては、赤外線吸収層の片方の面のみしか紫外光吸収効果がないため、赤外線カットフィルタの配置方向に限定が生ずる。 Further, infrared absorbing dyes such as those used in Patent Documents 6 and 7 may have a problem that spectral characteristics are likely to change due to the influence of ultraviolet rays. As a countermeasure against the ultraviolet rays of the dye, Patent Document 8 discloses an infrared cut filter that contains an ultraviolet absorber in a substrate and prevents the ultraviolet rays from entering the infrared absorbing layer containing the dye. However, in the configuration as in Patent Document 8, since only one side of the infrared absorption layer has an ultraviolet light absorption effect, the arrangement direction of the infrared cut filter is limited.
特許文献9には、上記問題がある場合にこれを解決するため、色素を含む赤外線吸収層の両面に紫外線吸収層を設けた赤外線カットフィルタが開示されている。しかし、この特許文献9の赤外線カットフィルタの分光特性は色素にのみよって決定されており、上述のようにカメラやビデオカメラの撮像光学系に求められるような赤外線カットフィルタを色素のみで作製することは困難である。具体的には、赤外線を十分に遮蔽しようとすると、透過波長領域の透過率が低下してしまうことになる。 Patent Document 9 discloses an infrared cut filter in which an ultraviolet absorption layer is provided on both sides of an infrared absorption layer containing a dye in order to solve the above problem when there is the above problem. However, the spectral characteristic of the infrared cut filter of Patent Document 9 is determined only by the dye, and as described above, an infrared cut filter as required for an imaging optical system of a camera or a video camera is produced only by the dye. It is difficult. Specifically, if the infrared rays are sufficiently shielded, the transmittance in the transmission wavelength region is lowered.
また同様に、特許文献10に開示されているように、紫外線吸収層にカーボンナノチューブを利用した場合には、カーボンナノチューブの吸収特性を考慮すると、可視波長領域にまで吸収が発生し、可視波長領域の透過率まで低減してしまい、コスト的にも問題がある。
Similarly, as disclosed in
本発明の第1の目的は、上述の問題点を解消し、薄型化を妨げることなく、ゴースト光の発生を低減し赤外線遮蔽機能を有する光学フィルタを提供することにある。 A first object of the present invention is to provide an optical filter that eliminates the above-mentioned problems and reduces the generation of ghost light and has an infrared shielding function without hindering the reduction in thickness.
本発明の第2の目的は、第1の目的に加えて、紫外線遮蔽機能を有する光学フィルタを提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an optical filter having an ultraviolet shielding function in addition to the first object.
上記目的を達成するための本発明に係る光学フィルタは、透明基板上に、樹脂層により形成し所定の吸収波長領域を有する光吸収構造体と、複数の無機薄膜を積層し少なくとも近赤外波長領域の一部を反射する少なくとも1つの近赤外光反射構造体とを有し、前記少なくとも1つの近赤外光反射構造体は光の透過波長領域から不透過波長領域に遷移する遷移波長領域を有し、前記光吸収構造体の前記吸収波長領域の少なくとも一部は前記遷移波長領域と重なることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical filter according to the present invention includes a light absorption structure formed of a resin layer and having a predetermined absorption wavelength region on a transparent substrate and a plurality of inorganic thin films, and at least a near infrared wavelength. A transition wavelength region having at least one near-infrared light reflecting structure that reflects a part of the region, wherein the at least one near-infrared light reflecting structure transitions from a light transmission wavelength region to a non-transmission wavelength region And at least a part of the absorption wavelength region of the light absorption structure overlaps with the transition wavelength region.
また、本発明に係る光学フィルタは、透明基板上に、樹脂層により形成し所定の吸収波長領域を有する光吸収構造体と、複数の無機薄膜を積層し少なくとも近赤外波長領域の一部を反射する少なくとも1つの近赤外光反射構造体と、紫外光反射構造体又は紫外光吸収構造体とを有し、前記近赤外光反射構造体は、近赤外光の透過波長領域から不透過波長領域に遷移する遷移波長領域を有し、前記光吸収構造体の前記吸収波長領域の少なくとも一部は前記遷移波長領域と重なることを特徴とする。 The optical filter according to the present invention includes a light absorption structure formed of a resin layer and having a predetermined absorption wavelength region on a transparent substrate and a plurality of inorganic thin films, and at least a part of the near infrared wavelength region. It has at least one near-infrared light reflecting structure that reflects and an ultraviolet light reflecting structure or an ultraviolet light absorbing structure, and the near-infrared light reflecting structure is not visible from the transmission wavelength region of near-infrared light. It has a transition wavelength region that transitions to a transmission wavelength region, and at least a part of the absorption wavelength region of the light absorption structure overlaps with the transition wavelength region.
本発明に係る光学フィルタによれば、近赤外線反射機能に加えて、近赤外線遮蔽機能を近赤外吸収色素を含有した樹脂層による光の吸収により実現するため、薄型化が可能で、ゴースト光を低減することができる。また、所望の吸収特性を得るために、複数の吸収材料を組合わせる必要が少ないために、透過波長領域でリップルを発生させる虞れが低く、コストを低減することができる。 According to the optical filter of the present invention, in addition to the near-infrared reflecting function, the near-infrared shielding function is realized by light absorption by the resin layer containing the near-infrared absorbing dye, so that the thickness can be reduced, and the ghost light Can be reduced. In addition, since it is less necessary to combine a plurality of absorbing materials in order to obtain desired absorption characteristics, there is a low possibility of generating ripples in the transmission wavelength region, and costs can be reduced.
また、本発明に係る光学フィルタによれば、上述の効果に加えて、紫外線遮蔽機能を有し、紫外光による赤外線吸収層の光学特性の変化を少なくできる。 Moreover, according to the optical filter which concerns on this invention, in addition to the above-mentioned effect, it has an ultraviolet-ray shielding function and can reduce the change of the optical characteristic of the infrared rays absorption layer by ultraviolet light.
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 The present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
図1は少なくとも近赤外光領域の光の透過を制限する赤外線カットフィルタとして機能する実施例1の光学フィルタ1の構成図を示している。この光学フィルタ1においては、透明基板2上に、所望の波長領域に吸収を有する色素を樹脂バインダ中に分散させて構成した有機薄膜から成る光吸収構造体3が成膜されている。また、この光吸収構造体3上には、複数の蒸着膜を積層することにより構成した無機薄膜から成る近赤外光反射構造体4aが成膜されている。更に、透明基板2の反対の面には、同様に無機薄膜から成る近赤外光反射構造体4bが設けられている。
FIG. 1 shows a configuration diagram of an
透明基板2は合成樹脂材から成る例えば板厚0.1mmのノルボルネン系材料であるArton(JSR製、製品名)フィルムが使用されている。Artonフィルムはガラス転移温度(Tg)が100℃以上あり、曲げ弾性率が約3000MPa程度と比較的高く、透明基板2の割れやうねりを低減できる。実施例1においてはArtonフィルムを使用したが、この他にポリイミド系の樹脂フィルム等も好適な材料の1つである。更には、可視波長領域において透明性を有するものであれば、例えばPET、PEN、ポリエステル系、アクリル系、アラミド系、PC(ポリカーボネート)、アセテート、ポリ塩化ビニル、PVA(ポリビニルアルコール)等の使用が可能である。
The
光吸収構造体3は色素を分散させた樹脂層を、例えばスピンコート法により塗工することにより形成されている。光吸収構造体3を構成する樹脂バインダにはアクリル系樹脂を用いているが、このアクリル系樹脂は透明基板2と樹脂層との密着の観点から、一部にスチレンを含有しているアクリル−スチレン共重合樹脂を選択している。
The
なお、アクリル系樹脂以外にも可視波長領域において透光性が高ければ、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素樹脂、、PC系樹脂、ポリイミド系樹脂、、ポリオレフィン系樹脂等が考えられる。これらの樹脂は単体又は2種類以上を混合して用いてもよく、また共重合体として用いることもできる。つまり、可視波長領域における吸収が小さい材料であればよく、透明基板2となる材料や、前後のプロセス、フィルタに要求される特性、色素との相性等の様々な要素を考慮し、最適な樹脂バインダを選択すればよい。
In addition to acrylic resins, polystyrene resin, polyester resin, polyurethane resin, fluororesin, PC resin, polyimide resin, polyolefin resin, etc. can be considered if they have high translucency in the visible wavelength region. It is done. These resins may be used alone or in admixture of two or more, or may be used as a copolymer. In other words, any material that absorbs less light in the visible wavelength region may be used, and an optimal resin is considered in consideration of various factors such as the material to be the
樹脂バインダは透明基板2との屈折率差が小さいものがより好ましい。透明基板2と光吸収構造体3とが隣接する場合に、屈折率差を小さくすることで、透明基板2と樹脂の界面での反射を小さくし、膜厚を薄くしても干渉効果による影響をより小さくすることが可能である。また同様の理由から、透明基板2と光吸収構造体3との間に接着層や応力緩和層等の機能膜層を挿入する場合であっても、透明基板2、機能膜層、光吸収構造体3の三者の屈折率が近いものがより好ましい。
More preferably, the resin binder has a small refractive index difference from the
光吸収構造体3の塗工はスピンコート法に限らず、ディップコート法、グラビアコート法、スプレーコート法、キスコート法、ダイコート法、ナイフコート法、ブレードコート法、バーコータ法等であっても、同様の膜を形成することができる。つまり、所望の分光を満足する膜厚や、形状、生産性等を考慮して、最適な成膜方法を選択すればよい。
The coating of the
光吸収構造体3の樹脂層が乾燥することで発生する硬化収縮に起因する応力に関しては、光吸収構造体3の膜厚を薄くすることで低減することが可能である。この際に、所望の吸収特性を維持するために、色素の濃度調整や、例えばスピンコート法であれば回転速度等の塗工プロセスの調整が必要となる。
The stress caused by curing shrinkage that occurs when the resin layer of the
有機薄膜により構成された光吸収構造体3の場合に、色素成分は水分に弱いため、樹脂バインダ中に分散させても、特に温度や湿度等の周囲環境から、樹脂が少なからず吸水してしまい、色素成分がその影響を受けて光学特性が変化してしまうことがある。このため、光吸収構造体3よりも表層側に近赤外光反射構造体4aを配置している。
In the case of the light-absorbing
近赤外光反射構造体4a、4bはそれぞれ少なくとも2種類以上の無機薄膜を積層して成膜され、反射構造体4a、4bは1つの薄膜積層構造体として機能し、或る波長領域の透過を制限している。
Each of the near-infrared
透明基板2に合成樹脂材を使用した場合には、近赤外光反射構造体4a、4bの成膜プロセスに起因する熱の問題が発生する。ガラス透明基板と比較して、ガラス転移温度が極端に低い樹脂透明基板の場合には、透明基板2と膜との線膨張係数の差に起因する透明基板2の反りや、この反りに伴う膜面のクラックの発生等が考えられる。そこで、成膜中に発生する熱への施策が必要である。具体的には、透明基板2としてガラス転移温度の高い材料を選択したり、成膜中での低温プロセスを採用することが考えられる。
When a synthetic resin material is used for the
近赤外光反射構造体4a、4bの成膜においては成膜装置に吸熱機構を設け、放射冷却効果により成膜中に透明基板2に発生する熱を除去する手法を選択した。その際に、成膜プロセスで到達する透明基板2上の最高温度を予め測定し、その温度に耐え得る材料を選択する必要がある。実施例1では、成膜プロセスの安定性を考慮し、先に実験した到達最高温度に或る程度の許容値を加味し、ガラス転移温度を適性判断のパラメータとし、約70℃以上のガラス転移温度を有する透明基板2を選択している。
In the film formation of the near-infrared
また、近赤外光反射構造体4a、4bの成膜中の温度を通常の成膜温度の場合よりも、何らかのアシストを付加したり、スパッタ等の比較的に高エネルギで成膜し、膜密度が高くなるプロセスを選択することがより好ましい。具体的には、スパッタ法、IAD法、イオンプレーティング法、IBS法、クラスタ蒸着法等の膜厚を比較的正確に制御でき、再現性の高い膜を得ることができる成膜法であればよい。蒸着以外の物理的又は化学的成膜方法で形成してもよいし、ゾルゲル法などのウェットプロセスで成膜してもよく、必要とされる膜の性質や、透明基板2を含めた各材料の制約条件等から最適な方法を選択すればよい。
Further, the temperature during the film formation of the near-infrared
図2は板厚0.1mmのArtonフィルムから成る透明基板2に、近赤外光反射構造体4a、4bのみを成膜した場合の反射タイプのフィルタの分光透過率特性のグラフ図である。このフィルタは可視波長領域で透過率が高く、紫外波長領域から可視波長領域にかけての領域の波長の透過を防止する第1阻止波長領域W1、可視波長領域から近赤外波長領域にかけての波長領域に第2阻止波長領域W2を有している。更に、第2阻止波長領域W2から近赤外波長にかけての波長領域に第3阻止波長領域W3を有し、3つの阻止波長領域W1〜W3により構成されている。
FIG. 2 is a graph showing the spectral transmittance characteristics of the reflection type filter when only the near-infrared
ここで、1つの阻止波長領域を構成する薄膜積層構造を1つのブロックとして考えると、第1〜第3阻止波長領域W1〜W3を形成する3つのブロックにより形成される。それぞれを第1〜3スタックとすると、3つのスタックはそれぞれ異なる中心波長を有する。この中心波長をλとした場合に、高屈折率材料と低屈折率材料とを、それぞれ交互にλ/4ずつ積層した構成を基本とし、所望の光学特性を得るために、各層の膜厚に概ね0.7〜1.3倍程度の微調を加えて積層する。 Here, when the thin film laminated structure constituting one blocking wavelength region is considered as one block, it is formed by three blocks forming the first to third blocking wavelength regions W1 to W3. If each is the first to third stacks, the three stacks have different center wavelengths. When this central wavelength is λ, the basic structure is a structure in which high refractive index materials and low refractive index materials are alternately laminated by λ / 4, and in order to obtain desired optical characteristics, the film thickness of each layer is set. Laminate with a fine adjustment of about 0.7 to 1.3 times.
近赤外光反射構造体4a、4bの薄膜積層構造は、IAD法により複数層の無機質から成る誘電体膜を順次に積層することにより形成している。一般に、このような多層膜においては膜応力が非常に大きくなり、光学系の薄型化の観点から透明基板2の板厚を薄くした場合には、透明基板2に反りが生ずる虞れがある。この対策として、図1に示すように透明基板2の両面に反射構造体4a、4bをそれぞれ成膜すると、理想的には透明基板2の両面に同じ材料、膜厚、膜質で積層することになり、膜応力を低減できることになる。
The thin film laminated structure of the near-infrared
しかし、その場合には膜の構成設計が困難となり、透明基板2の片面に設計した場合と同じ積層数となるように膜設計を行うと、光学特性が大きく犠牲となる虞れがある。また、光学特性と膜応力の緩和を同時に満足させるためには、積層数が増加し、フィルタ製作の工数アップの要因となる。膜応力による透明基板2の反りが問題となる場合には、図1に示すように薄膜積層構造体を透明基板2の両面に分割して配置することが好適な手法となる。
However, in that case, the structural design of the film becomes difficult, and if the film design is performed so that the number of stacked layers is the same as that in the case of designing on one side of the
以上の説明は透明基板2に近赤外光反射構造体4a、4bのみを配置した場合であるが、加えて実施例1では、光吸収構造体3と近赤外光反射構造体4a、4bとの応力バランスを加味することも必要となる。それぞれの応力を予め測定しておき、透明基板2の両面への配置を最適化することにより、透明基板2の両面の応力バランスを取ることが好ましい。
Although the above description is a case where only the near-infrared
従って、実施例1では透明基板2上に先ず光吸収構造体3を形成し、その上層に近赤外光反射構造体4aによる29層の薄膜を成膜し、その後に透明基板2の反対の面に近赤外光反射構造体4bによる21層の薄膜を成膜している。このような反射構造体4a、4bから成る誘電体膜の材料には、高屈折率材料にはTiO2、低屈折率材料にはSiO2を使用し、TiO2とSiO2を交互に積層した。
Therefore, in Example 1, the
この他に、成膜手法によっても異なるが、一般的に高屈折率材料にはNb2O5、ZrO2、Ta2O5等が使用され、低屈折率材用にはMgF2を使用する場合もある。設計上や成膜上の理由から、中間屈折率材料であるAl2O3等を一部の層で使用する場合もあるが、適宜に最適な材料の組合わせを選択すればよい。 In addition, although it depends on the film forming method, generally Nb 2 O 5 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 or the like is used for the high refractive index material, and MgF 2 is used for the low refractive index material. In some cases. For reasons of design and film formation, Al 2 O 3 or the like, which is an intermediate refractive index material, may be used in some layers, but an optimal combination of materials may be selected as appropriate.
ただし、透明基板2や空気との界面の層と、中心波長λが異なる各スタック同士が隣接している層等においては、微調の範囲を超えることがあり、例えば0.5倍のλ/4程度の膜厚になることがある。更に、全層の中で上述した界面層とは別に数層、例えば全層が40層であれば1〜3層程度、微調の範囲を超える層がある場合もある。また、設計によっては中間屈折率材料を加えた3種類以上の材料により構成されることもある。
However, the layer at the interface with the
このように、無機薄膜だけで形成された近赤外光反射構造体4a、4bによる赤外線カットフィルタは、遷移波長領域の赤外光半値波長でゴースト光の強度が最大となるので、光吸収構造体3を用いて赤外光半値波長の光を吸収させることが好ましい。
As described above, since the infrared cut filter using the near-infrared
一般に、近赤外光反射構造体のみで赤外線カットフィルタを構成した場合に、図2に示すようにこの赤外光半値波長は、可視波長領域の一部であり遷移波長領域の600〜750nmの範囲内に形成されることが多い。また、前述のような光吸収構造体3を含んで赤外線カットフィルタを構成する場合は、光吸収構造体3の光吸収特性も考慮して、図4に示すように近赤外光反射構造体の遷移波長領域を赤外側にシフトさせてもよい。つまり、赤外光半値波長を650〜750nm範囲の遷移波長領域内に形成するようにしてもよい。
In general, when an infrared cut filter is composed of only a near-infrared light reflecting structure, as shown in FIG. 2, this half-wavelength of infrared light is a part of the visible wavelength region and is 600 to 750 nm in the transition wavelength region. Often formed within a range. Further, when an infrared cut filter is configured including the
このように、赤外光半値波長が形成される遷移波長領域が600〜750nmの間において、光吸収構造体3は吸収波長領域を有することが好ましい。更には、可視波長領域から近赤外波長領域である400〜1200nm程度までの波長領域において、上述の半値波長を含む650〜800nm程度の波長領域中に、最大の吸収特性を有することがより好ましい。これは650nmよりも短い波長に吸収のピークを有する特性であると、本来必要とする透過波長領域の光も大きく吸収してしまうためである。また、800nmよりも長い波長において吸収ピークを有する特性であると、遷移波長領域で十分な吸収を得ることができない虞れがある。
Thus, it is preferable that the
また、実施例1の光学フィルタ1のように、ハイブリッドタイプのフィルタの場合には、有機薄膜による吸収と無機薄膜による反射を考慮し、所望の波長が赤外光半値波長となるように、予め調整することが必要となる場合がある。
Moreover, in the case of a hybrid type filter like the
図3は光吸収構造体3のシアニン系の色素をアクリル系の樹脂バインダ中に分散させた場合の所定の吸収波長領域を有する分光特性を示し、所望の吸収を得られるように色素の濃度及び膜厚を調整し、膜状に塗工して形成している。このように分散された色素は、近赤外光反射構造体4a、4bにより形成された近赤外光を透過する透過波長領域から不透過波長領域に遷移する遷移波長領域の分光透過率の赤外光半値波長を含む波長近傍に吸収帯を有している。
FIG. 3 shows spectral characteristics having a predetermined absorption wavelength region when the cyanine dye of the
光吸収構造体3には赤外光吸収色素としてシアニン系の色素を用いたが、これに限定されることはない。例えば、アゾ系やフタロシアニン系、ナフタロシアニン系、ジイモニウム系、ポリメチン系、アンスラキノン系、ナフトキノン系、トリフェニルメタン系、アミニウム系、ピリリウム系、スクワリリウム系等の色素を単体又は混合して用いることができる。ただし、赤外線カットフィルタの色再現性を考慮し、透過波長領域における吸収が小さく、透過波長領域における透過率が平坦又は連続的に変化する色素が好ましい。
The
この際に、メチルエチルケトン(MEK)やトルエン、メチルイソブチルケトン(MIBK)等の溶剤を添加し、塗工後に乾燥工程を経て揮発させることが一般的であるが、色素や樹脂バインダ、塗工法等の関係から最適な溶剤を適宜に選択すればよい。例えば、溶媒はケトン系に限らず、シクロヘキサン、トルエン等の炭化水素系、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、メタノール、エタノール等のアルコール系、ジメチルホルムアミド等のアミン系の溶媒や水を、色素・樹脂バインダの溶解性や揮発性等を考慮し、単体又は2種類以上の混合物として最適な組合わせになるように選択すればよい。 At this time, it is common to add a solvent such as methyl ethyl ketone (MEK), toluene, methyl isobutyl ketone (MIBK), and volatilize it through a drying process after coating. What is necessary is just to select the optimal solvent suitably from a relationship. For example, the solvent is not limited to ketones, but hydrocarbons such as cyclohexane and toluene, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran, alcohols such as methanol and ethanol, dimethylformamide, etc. The amine solvent or water may be selected so as to be an optimum combination as a single substance or a mixture of two or more kinds in consideration of the solubility and volatility of the pigment / resin binder.
また、光吸収構造体3に酸化防止剤を添加することで、色素の劣化を低減することができる場合もある。酸化防止剤としては、フェノール系、ビンダードフェノール系、アミン系、ビンダードアミン系、硫黄系、リン酸系、亜リン酸系等が挙げられる。
In addition, by adding an antioxidant to the
図4は上述の方法により製作された光学フィルタ1の分光透過率特性のグラフ図を示し、図2に示す近赤外光反射構造体4a、4b、図3に示す光吸収構造体3の分光特性を合成したものとなる。赤外線カットフィルタによるゴースト光の強度は、簡易的には(赤外線カットフィルタの分光透過率)・(赤外線カットフィルタの分光反射率)で計算された値が目安となる。光学フィルタを無機薄膜のみで構成した場合に、ゴースト光の強度は赤外光半値波長で最大となり、透過率50%、反射率50%と仮定すると、その値は概ね25%程度となる。
FIG. 4 is a graph showing the spectral transmittance characteristics of the
実用的には、ゴースト光の強度は少なくとも15〜16%程度までは低減する必要がある。従って、例えば強度を16%以下にまで低減するには、光吸収構造体3を組合わせた場合に、少なくとも透過率40%、反射率40%となるように光吸収構造体3の、前記した赤外光半値波長での吸収率は20%程度以上が必要となる。
Practically, it is necessary to reduce the intensity of ghost light to at least about 15 to 16%. Therefore, for example, in order to reduce the strength to 16% or less, when the
簡易的な計算では、近赤外光反射構造体4a、4bのみでのゴースト光の最大強度が上述の25%程度であるのに対し、実施例1で作製した光学フィルタ1の遷移波長領域でのゴースト光の最大強度は8%以下となる。ゴースト光に関しては、撮像素子の感度特性、遷移波長領域から不透過波長領域において発生する不要光の合計値などによってもその影響は異なる。しかし、実施例1で作製された光学フィルタ1は遷移波長領域での最大強度を3割以上低減しており、多くの光学系でゴースト光の発生を低減することができる。
In a simple calculation, the maximum intensity of the ghost light with only the near-infrared
透明基板2の全面に上述した光吸収構造体3、近赤外光反射構造体4a、4bを成膜した後に、所望の形状に打ち抜くことで10mmの正方形状に加工する。なお、成膜時に透明基板2上にマスクを施すことで、所望の範囲を部分的に成膜し、成膜後にそれぞれを切り抜く方法でも、同様のフィルタを作製することができる。
After the
図5は比較のために、特許文献7を基に作製した比較例の光学フィルタの分光透過率のグラフ図である。図5(a)は有機薄膜層によるグラフ図、図5(b)は基板の両面に分割し配置した2つの無機薄膜層によるグラフ図、図5(c)はこれらの有機薄膜層と無機薄膜層とにより作製されたグラフ図を示している。 FIG. 5 is a graph showing the spectral transmittance of an optical filter of a comparative example produced based on Patent Document 7 for comparison. FIG. 5A is a graph of an organic thin film layer, FIG. 5B is a graph of two inorganic thin film layers arranged on both sides of the substrate, and FIG. 5C is an organic thin film layer and an inorganic thin film. Fig. 2 shows a graph produced by layers.
図5(b)から無機薄膜層で形成される赤外光半値波長は、650nm付近の波長であることが分かる。また、図5(c)から有機薄膜層と無機薄膜層を構成した場合であっても、赤外光半値波長は650nm付近であり、図5(b)とほぼ同様の波長となっていることが分かる。また、図5(a)に示された有機薄膜層の特性から、特許文献7で提示されている有機薄膜層の遷移波長領域での吸収率、特に赤外光半値波長における吸収率は、最大でも10%程度と極めて小さい値となっていることが予測される。 It can be seen from FIG. 5B that the half-wavelength of infrared light formed by the inorganic thin film layer is a wavelength around 650 nm. Moreover, even if it is a case where an organic thin film layer and an inorganic thin film layer are comprised from FIG.5 (c), an infrared-light half value wavelength is 650 nm vicinity, and has become the wavelength similar to FIG.5 (b). I understand. Further, from the characteristics of the organic thin film layer shown in FIG. 5 (a), the absorption rate in the transition wavelength region of the organic thin film layer presented in Patent Document 7, in particular, the absorption rate at the half-value wavelength of infrared light is maximum. However, it is expected to be an extremely small value of about 10%.
透過波長領域、不透過波長領域においては、透過率又は反射率の何れかが0に近付くため、上述のように簡易的にはゴースト光の強度は遷移波長領域での透過率と反射率とを乗じた値が支配的となる。従って、この遷移波長領域に十分な吸収を得ることができない場合には、透過率が低いと反射率が高くなり、反射率が低いと透過率が高くなるため、ゴースト光の強度を低減することは極めて困難である。 In the transmission wavelength region and the non-transmission wavelength region, either the transmittance or the reflectance approaches 0. Therefore, as described above, the intensity of the ghost light simply represents the transmittance and the reflectance in the transition wavelength region. The multiplied value becomes dominant. Therefore, when sufficient absorption cannot be obtained in this transition wavelength region, if the transmittance is low, the reflectance is high, and if the reflectance is low, the transmittance is high, thereby reducing the intensity of the ghost light. Is extremely difficult.
撮像素子の感度特性やフィルタの配置位置等、光学系全体での構成によってもゴースト光の影響は微妙に異なるが、特許文献7で得られる図5(a)のような光学特性では、ゴースト光を十分に低減することは困難である。 The influence of the ghost light is slightly different depending on the configuration of the entire optical system, such as the sensitivity characteristics of the image sensor and the arrangement position of the filter. However, in the optical characteristics as shown in FIG. It is difficult to reduce sufficiently.
実施例1では光吸収構造体3の成膜後の硬化方法として熱硬化法を用いているが、他の活性エネルギ線、例えば可視光線、電子線、プラズマ、赤外線、紫外線等を用いてもよい。活性エネルギ線の照射量は樹脂組成物の硬化が進行するエネルギ量であればよく、必要に応じて光重合開始剤や酸化防止剤を添加すればよい。
In Example 1, the thermosetting method is used as the curing method after the
光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノン、ベンジル、4,4−ジメチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクヘキシルフェニルケトン、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、ヒドラゾン、α−アシロキシムエステル等が挙げられるが、これらに限定されるものでなく、単独又は複数で用いてもよい。 Examples of the photopolymerization initiator include benzophenone, benzyl, 4,4-dimethylaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, benzoin ethyl ether, diethoxyacetophenone, benzyldimethyl ketal, 2-hydroxy-2- Examples include, but are not limited to, methylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, tetramethylthiuram monosulfide, tetramethylthiuram disulfide, hydrazone, α-acyloxime ester. It may be used.
電子線硬化開始剤としては、ベンゾフェノン、2−エチルアントラキノン、2,4−ジエチルチオキサントン、メチルオルソベンゾイルベンゾエート、イソプロピルチオキサントン、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス−フェニルホスフィンオキサイド、メチルベンゾイルホルメート、1,7−ビスアクリジニルヘプタン、9−フェニルアクリジン等が挙げられるが、これらに限定されるものでなく、単独又は複数で用いてもよい。 Examples of electron beam curing initiators include benzophenone, 2-ethylanthraquinone, 2,4-diethylthioxanthone, methyl orthobenzoylbenzoate, isopropylthioxanthone, diethoxyacetophenone, benzyldimethyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl-phenyl ketone, benzoin methyl ether, Benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis-phenylphosphine oxide, methylbenzoylformate, 1,7-bisacridinylheptane, 9-phenylacridine, etc. However, it is not limited to these, You may use individually or in plurality.
熱重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシド、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4−アゾビス(4−シアノバレリック酸)等が挙げられるが、これらに限定されるものでなく、単独又は複数で用いてもよい。
Thermal polymerization initiators include benzoyl peroxide, t-butyl perbenzoate, cumene hydroperoxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-n-propyl peroxydicarbonate, di (2-ethoxyethyl) peroxydicarbonate. , T-butyl peroxyneodecanoate, t-butyl peroxybivalate, (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, dipropionyl peroxide, diacetyl peroxide, 2,2-azobisisobutyro Nitrile, 2,2-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1-azobis (cyclohexane-1-carbonyl), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2-azobis (2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile),
図6は他の近赤外光反射構造体4a、4bの分光特性を示し、近赤外光反射構造体4a、4bは共に紫外線における第1阻止波長領域W4を有し、近赤外光反射構造体4aは少なくとも第2阻止波長領域W5を遮蔽し、他方の近赤外光反射構造体4bは少なくとも第3阻止波長領域W6を遮蔽するように設計されている。
FIG. 6 shows the spectral characteristics of other near-infrared
光吸収構造体3は図7に示すような分光透過率を有するシアニン系の色素と、アクリル−スチレン共重合樹脂から成る樹脂バインダと、メチルエチルケトン(MEK)とメチルイソブチルケトン(MIBK)を1:9(重量比)の割合で混合した溶媒とから成る塗布溶液を使用する。この塗布溶液をスピンコート法により、所望の分光を得られる厚さに成膜し、乾燥炉で乾燥・硬化させる。
The light-absorbing
この光吸収構造体3上に、第1阻止波長領域W4と第2阻止波長領域W5とを遮蔽する近赤外光反射構造体4aが真空蒸着法により成膜されている。次に、透明基板2の反対面に、第1阻止波長領域W4と第3阻止波長領域W6とを遮蔽する近赤外光反射構造体4bを真空蒸着法で成膜している。
On this
実施例1の光学フィルタ1はゴースト光を低減すると共に、透明基板2の両面に配置した紫外線遮蔽機能を有する近赤外光反射構造体4a、4bにより、光吸収構造体3に紫外線が何れの面からも入射することを防止している。
The
図8は紫外赤外線カットフィルタ又は赤外線カットフィルタとして機能する実施例2の光学フィルタ11の構成図を示している。透明基板12の片面に光吸収構造体13と近赤外光反射構造体14が積層され、その反対の面には例えば裏面からの反射を防止し、可視波長領域における透過率を高くするための複数の無機薄膜を積層した反射防止構造体15が成膜されている。なお、この反射防止構造体15には、光吸収構造体13と近赤外光反射構造体14を配置した反対面との応力を平衡させる機能を持たせている。
FIG. 8 shows a configuration diagram of the
なお、樹脂層である光吸収構造体13が表層に露出すると、表層での反射率が問題となる場合があるので、光吸収構造体13を表層に配置するような場合にはこのような反射防止構造体15を光吸収構造体13上に成膜することで改善することができる。
In addition, when the
近赤外光反射構造体14は実施例1のように透過波長領域から不透過波長領域に遷移する遷移波長領域を有し、光吸収構造体13が吸収する波長の一部と遷移波長領域が重なることが必要である。
The near-infrared
そして、近赤外光反射構造体14が紫外線に対する遮蔽機能を有していれば、実施例2の光学フィルタ11は近赤外光反射構造体14側から入射する紫外光に対し、光吸収構造体13に入射する紫外線を低減する紫外線遮蔽機能をすることになる。
If the near-infrared
図9は紫外赤外線カットフィルタとして機能する実施例3の光学フィルタ21の構成図を示し、紫外光反射構造体が使用されている。透明基板22には例えば板厚0.1mmのArtonフィルムを使用している。
FIG. 9 shows a configuration diagram of the optical filter 21 of Example 3 functioning as an ultraviolet and infrared cut filter, and an ultraviolet light reflecting structure is used. For example, an Arton film having a thickness of 0.1 mm is used for the
図9(a)の光学フィルタ21aは透明基板22の片面側に、透明基板22側から光吸収構造体23、近赤外光反射構造体24が形成され、透明基板22の反対の面に紫外光反射構造体25が成膜されている。光吸収構造体23、反射構造体24は実施例1の光吸収構造体3、近赤外光反射構造体4a、4bと同様にして形成され、近赤外光反射構造体24は紫外線遮蔽機能を有している。
In the
透明基板22の波長589nmでの屈折率は1.52程度であり、光吸収構造体23のアクリル−スチレン共重合樹脂の屈折率は1.49程度であり、比較的屈折率差が小さい材料を組み合わせる構成としている。
The
この光学フィルタ21aは実施例1で説明した図4に示すような分光透過率特性を有するように設計がされ、更に紫外光反射構造体25が設けられている側の面からの紫外線の入射を制限し、両面からの紫外線の入射を阻止している。
This
このように、光吸収構造体23を表層に配置する場合に、図9(b)の光学フィルタ21bに示すように、更にその表層側に紫外光反射構造体26を配置することもできる。
As described above, when the
図9(c)、(d)の光学フィルタ21c、21dにおいては、透明基板22の片面に光吸収構造体23、近赤外光反射構造体24が形成され、反対の面に紫外線遮蔽機能を有しない近赤外光反射構造体27、紫外光反射構造体25が形成されている。なお、光学フィルタ21cにおいては紫外光反射構造体25が最表層に、光学フィルタ21dにおいては近赤外光反射構造体27が最表層に配置されている。
In the
図9(e)、(f)の光学フィルタ21e、21fにおいては、透明基板22の片面には近赤外光反射構造体24が形成され、反対の面には光吸収構造体23、近赤外光反射構造体27、紫外光反射構造体25が形成されている。光学フィルタ21eと21fでは近赤外光反射構造体27と紫外光反射構造体25が入れ換わっている。
In the
このようにして、何れの光学フィルタ21a〜21fにおいても、ゴースト光を低減し、両面から光吸収構造体23への紫外線の入射を防止している。
In this manner, in any of the
図10は紫外赤外線カットフィルタとして機能する実施例4の光学フィルタ31の構成図を示し、紫外光吸収構造体が使用されている。透明基板32の一方の面に、透明基板32側から光吸収構造体33と紫外線遮蔽機能を有する近赤外光反射構造体34が形成されている。透明基板32の反対の面に、透明基板32側から紫外光吸収構造体35と紫外線遮蔽機能を有しない近赤外光反射構造体36とが形成されている。
FIG. 10 shows a configuration diagram of the
紫外光吸収構造体35はスチレン樹脂と、スチレン樹脂に対して1.0wt%のベンゾフェノン系の紫外線吸収剤である2,4−ジヒドロキシベンゾフェノンとスチレン樹脂から成る樹脂バインダとMIBKとから成る塗布溶液を、スピンコート法により成膜して、乾燥炉で乾燥・硬化させる。
The ultraviolet
次に、光吸収構造体33上に、低屈折率材料であるSiO2と高屈折率材料であるTiO2とから成り、図6の第1阻止波長領域W4と第2阻止波長領域W5とを遮蔽する近赤外光反射構造体34を真空蒸着法で成膜する。また、紫外光吸収構造体35上に第3阻止波長領域W6を遮蔽する近赤外光反射構造体36を同様に成膜する。
Next, on the
紫外線吸収剤として、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノンを用いたが、これ以外にも、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシ−ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系や、2−(2'−ヒドロキシ−5'−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メチルフェニル)−エンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−5'−t−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3',5'−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系や、2,4−ジ−t−ブチルフェニル3,5−ジ−t−ブチルー4−ヒドロキシベンゾエート、4−t−ブチルフェニル−2−ヒドロキシベンゾエート、フェニル−2−ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート系等を利用できるが、これらに限定されたものではない。また、これらの紫外線吸収剤は単独又は複数を混合して用いてもよい。
Although 2,4-dihydroxybenzophenone was used as the ultraviolet absorber, other than this, benzophenone series such as 2-hydroxy-4-methoxy-benzophenone and 2-hydroxy-4-n-octoxy-benzophenone, 2- (2'-hydroxy-5'-t-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-5'-methylphenyl) -enzotriazole, 2- (2'-hydroxy-5'-t-octylphenyl) ) Benzotriazoles such as benzotriazole and 2- (3 ′, 5′-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole, and 2,4-di-t-
近赤外光反射構造体34、36を双方共に紫外線を遮蔽するように膜設計すると、所望の分光次第では両面で膜応力を均衡させることが難しく、光学フィルタ31の反りを低減できない場合がある。
If the near-infrared
実施例4では、近赤外光反射構造体36は紫外線遮蔽機能を有しないが、反射構造体36と透明基板32の間に紫外光吸収構造体35が配置されており、光学フィルタ31の両面において、光吸収構造体33に紫外線が入射することを防止できる。
In the fourth embodiment, the near-infrared
光吸収構造体33、近赤外光反射構造体34、36、紫外光吸収構造体35の硬化や成膜時に熱が発生し、膜応力・熱応力による変形、水分による分光の変化等が生じ易い。このことから、透明基板32は耐熱性つまりガラス転移点Tgが高く、曲げ弾性率が大きく、吸水率が小さいことが好ましい。
Heat is generated during curing or film formation of the
図11は実施例4の変形例1の光学フィルタ31’を示している。このように、透明基板32の片面に光吸収構造体33、紫外光吸収構造体35、近赤外光反射構造体36を順次に成膜し、反対の面に近赤外光反射構造体34を設けた構成としてもよい。
FIG. 11 shows an
また、図12は変形例2の光学フィルタ31”を示している。透明基板32の片面に紫外光吸収構造体35、光吸収構造体33、近赤外光反射構造体34を順次に設け、その反対の面に近赤外光反射構造体36を配置した構成とすることもできる。
12 shows an
このようにして、ゴースト光を低減すると共に、光学フィルタ31の配置方向に関係なく、光吸収構造体33に紫外線が入射せず、光吸収構造体33の分光変化が少ない光学フィルタ31、31’、31”が得られる。
In this way, the ghost light is reduced, and the
図13は実施例1〜4による光学フィルタを用いた実施例5のビデオカメラ等の撮像装置の光学的構成図を示している。光路に沿って対物レンズ41、絞り羽根42を有する光量絞り装置43、レンズ44〜46、光学フィルタ部47、固体撮像素子48が配列されている。対物レンズ41、光量絞り装置43、レンズ44〜46から成る撮像光学系49を透過した被写界による光線を、光学フィルタ部47でCCDやCMOSセンサから成る固体撮像素子48の特性に合わせて制限し、適正な画像を得るようになっている。
FIG. 13 shows an optical configuration diagram of an imaging apparatus such as a video camera of the fifth embodiment using the optical filter according to the first to fourth embodiments. An
例えば、実施例1で作製された光学フィルタ1を光学フィルタ部47に配置し、撮像装置に組み込んで使用することにより、紫外線、赤外線を遮蔽すると共にゴースト光の発生が低減され、画像の高精度化を実現できる。また、光学フィルタ部47を配置する際に、光学フィルタ1の反射によるゴースト光をより低減できるように、近赤外光反射構造体4aに対し光吸収構造体3の位置を固体撮像素子48に近い位置になるようにする。
For example, the
具体的には、撮像光学系49を透過して固体撮像素子48に結像した光量を判断して、駆動部材により光学フィルタ部47を駆動する。被写界の光量が通常の撮影に十分な量であるときは、固体撮像素子48を覆うように光学フィルタ部47を移動させ、光量が不十分なときは固体撮像素子48にかからないように光学フィルタ部47を光路外に退避させる。
Specifically, the amount of light that has passed through the imaging
光学フィルタ部47の光学フィルタ1の有無により、結像する光線に光路差が発生し、画像が劣化してしまうことがあるが、このような場合には光学フィルタ1の透明基板2と同じ材質の透明基板2をダミーとして挿入することにより、画像劣化を低減できる。
Depending on the presence or absence of the
また、従来においてはゴースト光を低減するために、光路に対して光学フィルタを傾けて配置することがあったが、本発明では光学フィルタ1によりゴースト光が低減するので、傾けた配置が不要となり、撮影光学系の小型化に対応することが可能である。
Further, in the past, in order to reduce ghost light, the optical filter was sometimes inclined with respect to the optical path. However, in the present invention, the ghost light is reduced by the
また、実施例2、3、4で作製された光学フィルタ11、21、31を光学フィルタ部47として配置し、組み込んで使用することにより、同様に紫外線、赤外線による光学特性の変化を著しく低減した撮像装置を得ることが可能である。また、光学フィルタの何れの面から光が入射しても、紫外線が吸収構造体3に至るまでに遮蔽されるような構成となっていれば、光学フィルタを撮像光学系に配置する際に、何れの面を入射光側に向けてもよく、作業性が向上する。
Further, by arranging the
図14は実施例5のビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置の撮影光学系に使用するのに適した光量絞り装置の斜視図を示している。光量絞り装置51は図13に示す固体撮像素子48への入射光量を制御するために設けられており、被写界の光量が大きくなるに従って、絞り羽根42が小さく絞り込まれてゆく構造とされている。
FIG. 14 is a perspective view of a light quantity stop device suitable for use in a photographing optical system of an image pickup apparatus such as a video camera or a digital still camera according to the fifth embodiment. The
このとき、絞り羽根42の小絞り状態時に発生する干渉等による像性能の劣化対策として、絞り羽根42の近傍にND(Neutral Density)フィルタ52が配置されている。これにより被写界の明るさが大きくても、絞り羽根42の開口が極端に小さくなることを防止している。
At this time, an ND (Neutral Density) filter 52 is disposed in the vicinity of the
被写界からの入射光はこの光量絞り装置51を通過し、撮像光学系49を経て固体撮像素子48に到達することにより、電気信号に変換され画像が生成される。
Incident light from the object field passes through the
この光量絞り装置51内に、実施例1〜4で作製された光学フィルタ1、11、21、31の何れかが配置されている。また、NDフィルタ52の位置に、NDフィルタ52の代りに光学フィルタ1、11、21、31を配置することも可能であるし、絞り羽根42を支持する絞り羽根支持板53に固定するように配置することもできる。
Any one of the
この場合に、光学フィルタの位置や光量絞り装置51の機械的な機構にも依存するが、光学フィルタは最適な形状に切断すればよく、この光学フィルタを撮像光学系49に配置することにより、画像のより高精度化を寄与することができる。このように作製された光量絞り装置51は、ゴースト光の発生を著しく低減することが可能となる。
In this case, although depending on the position of the optical filter and the mechanical mechanism of the
1、11、21a〜21f、31、31’、31” 光学フィルタ
2、12、22、32 透明基板
3、13、23、33 光吸収構造体
4a、4b、14、24、27、34、36 近赤外光反射構造体
15 反射防止構造体
25 紫外光反射構造体
35 紫外光吸収構造体
42 絞り羽根
43、51 光量絞り装置
47 光学フィルタ部
48 固体撮像素子
49 撮像光学系
52 NDフィルタ
1, 11, 21a to 21f, 31, 31 ', 31 "
Claims (16)
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