JP2014174325A - Imaging optical system unit, imaging device and digital device - Google Patents

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泰成 福田
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慶二 松坂
Takuji Hatano
卓史 波多野
Hidetaka Jidai
英隆 地大
Hiroshige Takahara
浩滋 高原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging optical system unit, an imaging device and a digital device that reduce color shading, while attaining miniaturization and reduction in costs, and enable reduction in intensity of unwanted light arising from an infrared cut filter (IRCF).SOLUTION: An imaging optical system unit SUa comprises: an imaging optical system OSa; and an IRCFFT. The imaging optical system OSa includes an optical element that has an anti-reflection layer, in which average reflectance of wavelengths 600 to 650 nm of 5-degree incident light is less than 1.8%, formed on at least one surface, and the IRCFFT is configured to satisfy |λ(0, 50;600 to 700)-λ(30, 50;600 to 700)|≤15 nm as to a wavelength λ(α, 50;600 to 700) where reflectance of α-degree incident light in wavelengths 600 to 700 nm is 50%, and 0.4%/nm≤|▵R|≤8%/nm as to a tilt ▵R of reflectance differences to a difference in respective wavelengths where reflectance of 0-degree incident light in wavelengths 600 to 650 nm is 30% and 70%.

Description

本発明は、被写体の光学像を所定の面上に形成する撮像光学系および赤外線カットフィルタを備えた撮像光学系ユニットに関する。そして、本発明は、この撮像光学系ユニットを用いた撮像装置およびデジタル機器に関する。   The present invention relates to an imaging optical system that forms an optical image of a subject on a predetermined surface and an imaging optical system unit that includes an infrared cut filter. The present invention relates to an imaging apparatus and a digital device using the imaging optical system unit.

近年、CCD(Charged Coupled Device)型イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化や小型化が伸展し、これに伴って、この撮像装置を備えた携帯電話機や携帯情報端末等のデジタル機器が普及している。このような固体撮像素子は、通常、シリコン半導体によって形成されるため、可視光の波長帯域だけでなく、近赤外線(IR)の波長帯域まで受光感度を持っている。このため、可視光および近赤外線を含む光がイメージセンサに入射した場合、その近赤外線も画像に取り込まれるため、この得られた画像には近赤外線に起因する疑似色が含まれる等の不具合が生じる。このような不具合を解消するため、撮像光学系と固体撮像素子との間に、前記固体撮像素子の受光感度に対応する赤外線の波長領域をカット(濾波)する赤外線カットフィルタが、一般に、配置される。   In recent years, imaging devices using solid-state imaging devices such as CCD (Charged Coupled Device) type image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensors have become more sophisticated and miniaturized. Digital devices such as mobile phones and personal digital assistants equipped with devices have become widespread. Since such a solid-state imaging device is usually formed of a silicon semiconductor, it has light receiving sensitivity not only in the visible light wavelength band but also in the near-infrared (IR) wavelength band. For this reason, when light including visible light and near-infrared light is incident on the image sensor, the near-infrared light is also captured in the image. Therefore, there is a problem such that the obtained image includes a pseudo color due to the near-infrared light. Arise. In order to eliminate such problems, an infrared cut filter that cuts (filters) an infrared wavelength region corresponding to the light receiving sensitivity of the solid-state image sensor is generally disposed between the imaging optical system and the solid-state image sensor. The

この赤外線カットフィルタは、大別すると、赤外線を吸収することによって赤外線をカットする吸収型赤外線カットフィルタと、赤外線を反射することによって赤外線をカットする反射型赤外線カットフィルタとがある。   This infrared cut filter is roughly classified into an absorption type infrared cut filter that cuts infrared rays by absorbing infrared rays and a reflection type infrared cut filter that cuts infrared rays by reflecting infrared rays.

この吸収型赤外線カットフィルタは、赤外線を吸収する赤外線吸収材を添加した材料から形成される。この赤外線吸収材は、例えば、BASF製のLumogen IR765およびLumogen IR788、Exciton製のABS643、ABS654、ABS667、ABS670T、IRA693NおよびIRA735、H.W.SANDS製のSDA3598、SDA6075、SDA8030、SDA8303、SDA8470、SDA3039、SDA3040、SDA3922およびSDA7257、山田化学工業製のTAP−15およびIR−706、日本カーリット製のCIR−1080およびCIR−1081、山本化成製のYKR−3080およびYKR−3081、日本触媒製のイーエクスカラーIR−10、IR−12およびIR−14、三井化学ファイン製のSIR−128、SIR−130、SIR−159、PA−1001、PA−1005等を挙げることができる。   This absorption type infrared cut filter is formed of a material to which an infrared absorbing material that absorbs infrared rays is added. This infrared absorbing material includes, for example, Lumogen IR765 and Lumogen IR788 manufactured by BASF, ABS643, ABS654, ABS667, ABS670T, IRA693N and IRA735, manufactured by Exciton. W. SDA3598, SDA6075, SDA8030, SDA8303, SDA8470, SDA3039, SDA3040, SDA3922 and SDA7257 manufactured by SANDS, TAP-15 and IR-706 manufactured by Yamada Chemical Co., Ltd., CIR-1080 and CIR-1081 manufactured by Nippon Carlit, manufactured by Yamamoto Chemical YKR-3080 and YKR-3081, Nippon Shokubai EEX Color IR-10, IR-12 and IR-14, Mitsui Chemicals Fine SIR-128, SIR-130, SIR-159, PA-1001, PA- 1005 etc. can be mentioned.

また、前記反射型赤外線カットフィルタは、例えば真空蒸着法およびスパッタリング法等の薄膜形成方法によって、TiO、NbおよびTa等の相対的に高い高屈折率材料から成る層と、SiOおよびMgF等の相対的に低い低屈折率材料から成る層とを交互に積層した光学薄膜(多層膜)を有している。これによって反射型赤外線カットフィルタは、可視光を透過させ、近赤外光を反射させる分光特性(透過率特性)を持つ。 The reflective infrared cut filter includes a layer made of a relatively high refractive index material such as TiO 2 , Nb 2 O 5, and Ta 2 O 5 by a thin film forming method such as a vacuum evaporation method and a sputtering method. And an optical thin film (multilayer film) in which layers made of a relatively low refractive index material such as SiO 2 and MgF 2 are alternately laminated. Accordingly, the reflective infrared cut filter has spectral characteristics (transmittance characteristics) that transmit visible light and reflect near-infrared light.

この赤外線カットフィルタを持つ撮像装置は、例えば、特許文献1に開示されている。この特許文献1に開示の撮像装置は、被写体からの光を受光して撮像する撮像素子と、前記撮像素子へ光を導く結像光学系と、前記結像光学系に設けられ、赤外領域の光を遮断するための赤外線カットフィルタと、前記赤外線カットフィルタに設けられ、可視光領域の光に対する反射率が実質的に1%以下である反射防止コートと、を備える。より具体的には、この特許文献1に開示の撮像装置における結像光学系は、物体側から像側へ順に、光学絞り、レンズおよび平行平板状の赤外線カットフィルタを備え、赤外線カットフィルタの像側面上に反射防止コートが形成される。そして、赤外線カットフィルタの像側に撮像素子が配置される。したがって、前記レンズで結像された被写体からの光は、赤外線カットフィルタおよび反射防止コートを介して撮像素子に入射される。このような構成の特許文献1に開示の撮像装置では、前記反射防止コートは、赤外線カットフィルタに入射され赤外線カットフィルタの像側面および物体側面でそれぞれ反射した反射光が撮像素子に入射することを防止している。これによって前記反射防止コートは、前記反射光が撮像素子に入射することによって生じるゴーストの発生を抑制している。   An imaging apparatus having this infrared cut filter is disclosed in Patent Document 1, for example. The imaging apparatus disclosed in Patent Document 1 is provided with an imaging element that receives light from an object and picks up an image, an imaging optical system that guides light to the imaging element, and the imaging optical system, and an infrared region. An infrared cut filter for blocking the light, and an antireflection coat provided on the infrared cut filter and having a reflectance of substantially 1% or less with respect to light in the visible light region. More specifically, the imaging optical system in the imaging apparatus disclosed in Patent Document 1 includes an optical aperture, a lens, and a parallel plate-shaped infrared cut filter in order from the object side to the image side, and an image of the infrared cut filter. An antireflection coating is formed on the side surface. An image sensor is arranged on the image side of the infrared cut filter. Therefore, the light from the subject imaged by the lens enters the image sensor through the infrared cut filter and the antireflection coat. In the imaging apparatus disclosed in Patent Document 1 having such a configuration, the antireflection coating is configured so that reflected light that is incident on the infrared cut filter and reflected on the image side surface and the object side surface of the infrared cut filter enters the image sensor. It is preventing. As a result, the antireflection coating suppresses the generation of ghosts that occur when the reflected light enters the image sensor.

特開2006−311321号公報JP 2006-313121 A

ところで、上述の反射型赤外線カットフィルタは、光の干渉を利用しているため、その入射光の入射角と赤外線カット量(赤外線透過量)との関係を表す赤外線カット特性(赤外線透過特性)は、前記入射光の入射角に依存し、前記入射角の変化に対し変化してしまう。その結果、反射型赤外線カットフィルタでは、撮像光学系を介して当該反射型赤外線カットフィルタに入射される入射光の入射角がその中央部と周辺部とで異なる場合に、前記中央部と前記周辺部とで赤外線カット量が異なってしまう。このため、反射型赤外線カットフィルタを介して得られた画像は、中央部が赤くなる色ムラ(カラーシェーディング)が発生してしまう。特に、スマートフォン等の携帯電話機に搭載される撮像装置の撮像光学系は、比較的広い画角で低背であるため、前記周辺部では入射角が30度程度となってしまい、この問題は、重大である。   By the way, since the reflection type infrared cut filter described above utilizes interference of light, the infrared cut characteristic (infrared transmission characteristic) representing the relationship between the incident angle of the incident light and the infrared cut amount (infrared transmission amount) is Depending on the incident angle of the incident light, it changes with respect to the change of the incident angle. As a result, in the reflective infrared cut filter, when the incident angle of incident light incident on the reflective infrared cut filter via the imaging optical system is different between the central portion and the peripheral portion, the central portion and the peripheral portion Infrared cut amount differs depending on the part. For this reason, in the image obtained through the reflective infrared cut filter, color unevenness (color shading) in which the central portion becomes red occurs. In particular, since the imaging optical system of the imaging device mounted on a mobile phone such as a smartphone has a relatively wide angle of view and a low profile, the incident angle is about 30 degrees in the peripheral portion. Serious.

一方、上述の吸収型赤外線カットフィルタは、このような赤外線カット特性に入射角の依存性を持たないが、赤外線吸収材の価格が高く、コスト高となってしまう。また、所望の赤外線吸収量を得るために、赤外線吸収材を混入した吸収型赤外線カットフィルタを厚くする必要があり、光学全長の短縮化に不都合でもある。特に、スマートフォン等の携帯電話機に搭載される撮像装置は、その光学全長が数mmであるため、撮像光学系ユニットが少しでも薄くできることが要望されており、この問題は、重大である。   On the other hand, the above-described absorption-type infrared cut filter does not have the dependency of the incident angle on such infrared cut characteristics, but the price of the infrared absorber is high and the cost is high. Further, in order to obtain a desired infrared absorption amount, it is necessary to increase the thickness of the absorption type infrared cut filter mixed with the infrared absorbing material, which is inconvenient for shortening the optical total length. In particular, since an imaging device mounted on a mobile phone such as a smartphone has an optical total length of several millimeters, it is desired that the imaging optical system unit can be made as thin as possible, and this problem is serious.

また、反射型赤外線カットフィルタを撮像光学系の像側に配置した場合、撮像光学系から反射型赤外線カットフィルタへ入射する光は、反射型赤外線カットフィルタの反射率特性に応じて反射し、この反射光は、撮像光学系に戻り、主に撮像光学系の最も像側に配置された光学素子によって反射し、再び反射型赤外線カットフィルタへ入射することになる。このような反射型赤外線カットフィルタと撮像光学系との間で反射することによって再度反射型赤外線カットフィルタへ入射する光(「不要光」または「有害光」と呼称することとする)は、いわゆるフレアー(レンズフレアー)を生じさせ、反射型赤外線カットフィルタと撮像光学系との間の反射によって本来入射すべき位置(撮像光学系から反射型赤外線カットフィルタを介して直接撮像素子に到達する光(直達光)における撮像素子の受光面上の位置)とは異なる位置で撮像素子に入射することとなり、画像にゴーストを生じさせる。前記特許文献1に開示の反射防止コートは、赤外線カットフィルタの像側面および物体側面でそれぞれ反射した反射光が撮像素子に入射することを防止するものであり、このような反射型赤外線カットフィルタと撮像光学系との間の反射による反射光を防止するものではない。   In addition, when the reflective infrared cut filter is arranged on the image side of the imaging optical system, light incident on the reflective infrared cut filter from the imaging optical system is reflected according to the reflectance characteristics of the reflective infrared cut filter. The reflected light returns to the imaging optical system, is reflected mainly by the optical element arranged closest to the image side of the imaging optical system, and enters the reflective infrared cut filter again. The light (referred to as “unnecessary light” or “harmful light”) that is incident on the reflective infrared cut filter again by being reflected between the reflective infrared cut filter and the imaging optical system is so-called. A flare (lens flare) is generated, and a position that should be originally incident by reflection between the reflective infrared cut filter and the imaging optical system (light that directly reaches the image sensor from the imaging optical system via the reflective infrared cut filter ( The incident light enters the image sensor at a position different from the position on the light-receiving surface of the image sensor in direct light), thereby causing a ghost in the image. The antireflection coating disclosed in Patent Document 1 prevents reflected light reflected by the image side surface and the object side surface of the infrared cut filter from entering the image sensor, and such a reflection type infrared cut filter and It does not prevent reflected light due to reflection with the imaging optical system.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、小型化および低コスト化を図りつつ、色ムラを低減し、赤外線カットフィルタに起因する不要光の強度を低減することができる撮像光学系ユニットならびにこの撮像光学系ユニットを用いた撮像装置およびデジタル機器を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its object is to reduce color unevenness and reduce the intensity of unnecessary light caused by an infrared cut filter while reducing size and cost. An imaging optical system unit capable of performing imaging, and an imaging apparatus and a digital device using the imaging optical system unit are provided.

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有する撮像光学系ユニット、撮像装置およびデジタル機器を提供するものである。   In order to solve the above technical problem, the present invention provides an imaging optical system unit, an imaging apparatus, and a digital device having the following configurations.

本発明の一態様にかかる撮像光学系ユニットは、被写体の光学像を所定の面上に形成する撮像光学系と、前記撮像光学系の像側に配置される赤外線カットフィルタとを備え、前記撮像光学系は、下記(A1)の条件式を満たす反射防止層を少なくとも1面に形成された光学素子を含み、前記赤外線カットフィルタは、下記(B1)および(B2)の各条件式を満たすことを特徴とする。
RCAR(5、600〜650)≦1.8% ・・・(A1)
|λ(0、50;600〜700)−λ(30、50;600〜700)|≦15nm ・・・(B1)
0.4%/nm≦|△R|≦8%/nm ・・・(B2)
ただし、RCAR(5、600〜650)は、5度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの反射防止層の平均反射率であり、λ(0,50;600〜700)は、波長600nmから波長700nmまでの間において、0度入射で入射した入射光の反射率が50%となる波長(nm)であり、λ(30、50;600〜700)は、波長600nmから波長700nmまでの間において、30度入射で入射した入射光の反射率が50%となる波長(nm)であり、△Rは、波長600nmから波長700nmまでの間において、0度入射で入射した入射光の反射率が30%となる波長をλ(0,30;600〜700)とし、波長600nmから波長700nmまでの間において、0度入射で入射した入射光の反射率が70%となる波長をλ(0,70;600〜700)とした場合に、△R=(70−30)/(λ(0,70;600〜700)−λ(0,30;600〜700))(%/nm)で表される波長変化に対する反射率変化の傾きである。
An imaging optical system unit according to an aspect of the present invention includes: an imaging optical system that forms an optical image of a subject on a predetermined surface; and an infrared cut filter that is disposed on an image side of the imaging optical system. The optical system includes an optical element formed on at least one antireflection layer that satisfies the following conditional expression (A1), and the infrared cut filter satisfies the following conditional expressions (B1) and (B2): It is characterized by.
RCAR (5, 600 to 650) ≦ 1.8% (A1)
| Λ (0, 50; 600 to 700) −λ (30, 50; 600 to 700) | ≦ 15 nm (B1)
0.4% / nm ≦ | ΔR | ≦ 8% / nm (B2)
However, RCAR (5, 600 to 650) is an average reflectance of the antireflection layer from a wavelength of 600 nm to 650 nm in incident light incident at 5 degrees, and λ (0, 50; 600 to 700) is a wavelength. It is a wavelength (nm) at which the reflectance of incident light incident at 0 degree incidence is 50% between 600 nm and a wavelength of 700 nm, and λ (30, 50; 600 to 700) is from a wavelength of 600 nm to a wavelength of 700 nm. Is the wavelength (nm) at which the reflectance of incident light incident at 30 degrees is 50%, and ΔR is the incident light incident at 0 degrees between wavelengths 600 nm and 700 nm. The wavelength at which the reflectance is 30% is λ (0, 30; 600 to 700), and the reflection of incident light that is incident at 0 degrees between the wavelength 600 nm and the wavelength 700 nm. ΔR = (70−30) / (λ (0,70; 600 to 700) −λ (0,30; 600) where λ (0,70; 600 to 700) is a wavelength at which is 70%. ~ 700)) The slope of the reflectance change with respect to the wavelength change expressed in (% / nm).

このような撮像光学系ユニットの赤外線カットフィルタは、条件式(B1)を満たすので、赤外線カット特性の入射角依存性は、低い。このため、前記撮像光学系ユニットは、低入射角依存性の赤外線カット特性を持つ赤外線カットフィルタを使用することによって、中心部と周辺部とで入射角の差が大きくても、赤外線カット特性が中心部と周辺部とで変化が小さくなり(赤外線カット量が略均一となり)、色ムラを低減することができ、低背化も可能となる。また、条件式(B2)を満たすので、赤外線カット特性と生産性を両立できる。前記条件式(B2)の下限を下回ることによって過剰に薄膜を積層する必要がなく赤外線カットフィルタの反りの防止や、歩留まりの低下を防止できる。一方、前記条件式(B2)の上限を上回ることで不要な赤外線が撮像素子に入射することを防止できる。   Since the infrared cut filter of such an imaging optical system unit satisfies the conditional expression (B1), the incident angle dependency of the infrared cut characteristic is low. For this reason, the imaging optical system unit uses an infrared cut filter having a low incident angle-dependent infrared cut characteristic, so that the infrared cut characteristic can be obtained even when the difference in incident angle between the central part and the peripheral part is large. The change between the central portion and the peripheral portion becomes small (the infrared cut amount becomes substantially uniform), color unevenness can be reduced, and the height can be reduced. Moreover, since conditional expression (B2) is satisfy | filled, an infrared cut characteristic and productivity can be made compatible. By falling below the lower limit of the conditional expression (B2), it is not necessary to laminate an excessively thin film, and it is possible to prevent warpage of the infrared cut filter and decrease in yield. On the other hand, exceeding the upper limit of the conditional expression (B2) can prevent unnecessary infrared rays from entering the image sensor.

ここで、上述のように色ムラを低減することができる一方、赤外線カットフィルタで反射した光が撮像光学系のレンズ面で反射するため、再度、赤外線カットフィルタに戻る不要光の強度が一般的な赤外線カットフィルタの場合よりも強くなってしまう。しかしながら、前記撮像光学系ユニットは、条件式(A1)を満たす反射防止層を少なくとも1面に形成された光学素子を含むので、不要光の強度を低減できる。   Here, while the color unevenness can be reduced as described above, since the light reflected by the infrared cut filter is reflected by the lens surface of the imaging optical system, the intensity of unnecessary light returning to the infrared cut filter again is general. It becomes stronger than the case of a simple infrared cut filter. However, since the imaging optical system unit includes an optical element on which at least one antireflection layer that satisfies the conditional expression (A1) is formed, the intensity of unnecessary light can be reduced.

したがって、このような撮像光学系ユニットは、小型化および低コスト化を図りつつ、色ムラを低減し、赤外線カットフィルタに起因する不要光の強度を低減することができる。   Therefore, such an imaging optical system unit can reduce color unevenness and reduce the intensity of unnecessary light due to the infrared cut filter while reducing the size and cost.

また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系ユニットにおいて、前記反射防止層は、下記(A2)の条件式を満たすことを特徴とする。
RCAR(5、420〜600)≦2% ・・・(A2)
ただし、RCAR(5、420〜600)は、5度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの反射防止層の平均反射率である。
According to another aspect, in the above-described imaging optical system unit, the antireflection layer satisfies a conditional expression (A2) below.
RCAR (5, 420 to 600) ≦ 2% (A2)
However, RCAR (5, 420 to 600) is an average reflectance of the antireflection layer from a wavelength of 420 nm to 600 nm in incident light incident at 5 degrees incidence.

このような撮像光学系ユニットは、反射防止層が条件式(A2)を満たすことによって、赤外線カットフィルタで反射され反射防止層に入射した光に対する反射防止層の反射を効果的に低減することができ、赤外線カットフィルタに起因する不要光の発生を反射防止層によって効果的に低減することができる。   In such an imaging optical system unit, when the antireflection layer satisfies the conditional expression (A2), reflection of the antireflection layer with respect to light reflected by the infrared cut filter and incident on the antireflection layer can be effectively reduced. The generation of unnecessary light due to the infrared cut filter can be effectively reduced by the antireflection layer.

また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系ユニットにおいて、前記反射防止層を持つ光学素子は、可視光に対し透光性を有する平板またはレンズであることを特徴とする。   In another aspect, in the above-described imaging optical system unit, the optical element having the antireflection layer is a flat plate or a lens having a light-transmitting property with respect to visible light.

この構成よれば、反射防止層を持ち、可視光に対し透光性を有する平板またはレンズを備えた撮像光学系ユニットを提供できる。   According to this configuration, it is possible to provide an imaging optical system unit including a flat plate or a lens that has an antireflection layer and has a translucency for visible light.

また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系ユニットにおいて、前記反射防止層を持つ光学素子は、最も像側に配置されていることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described imaging optical system unit, the optical element having the antireflection layer is arranged on the most image side.

一般に、光の反射は、互いに屈折率の異なるものが接する界面で生じる。このような撮像光学系ユニットは、反射防止層を持つ光学素子が最も像側に配置されているので、赤外線カットフィルタと反射防止層との間における前記界面を少なくすることができ、赤外線カットフィルタに起因する不要光の発生を反射防止層によってより効果的に低減することができる。   In general, reflection of light occurs at an interface where materials having different refractive indexes contact each other. In such an imaging optical system unit, since the optical element having the antireflection layer is disposed closest to the image side, the interface between the infrared cut filter and the antireflection layer can be reduced. The generation of unnecessary light due to the anti-reflection layer can be reduced more effectively.

また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系ユニットにおいて、前記反射防止層は、前記光学素子の像側のレンズ面に形成されていることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described imaging optical system unit, the antireflection layer is formed on a lens surface on the image side of the optical element.

このような撮像光学系ユニットは、反射防止層が最も像側に配置される光学素子の像側面に形成されているので、赤外線カットフィルタと反射防止層との間における前記界面を最小とすることができ、赤外線カットフィルタに起因する不要光の発生を反射防止層によってさらにより効果的に低減することができる。   In such an imaging optical system unit, since the antireflection layer is formed on the image side surface of the optical element disposed closest to the image side, the interface between the infrared cut filter and the antireflection layer should be minimized. The generation of unnecessary light due to the infrared cut filter can be further effectively reduced by the antireflection layer.

また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系ユニットにおいて、前記撮像光学系に含まれるレンズは、全て、樹脂材料で形成されていることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described imaging optical system unit, all the lenses included in the imaging optical system are formed of a resin material.

近年では、固体撮像素子は、その全体がさらなる小型化が要請されており、同じ画素数の固体撮像素子であってもその画素ピッチが小さく、その結果、撮像面サイズが小さくなってきている。このような撮像面サイズの小さい固体撮像素子向けの撮像光学系ユニットは、その全系の焦点距離を比較的短くする必要があるため、各レンズの曲率半径や外径がかなり小さくなってしまう。したがって、このような撮像光学系ユニットの撮像光学系は、射出成形により製造される樹脂材料性レンズで全てのレンズを構成することによって、手間のかかる研磨加工によって製造されるガラスレンズと比較すれば、曲率半径や外径の小さなレンズであっても安価に大量に生産することが可能となる。また、樹脂材料製レンズは、プレス温度を低くすることができることから、成形金型の損耗を抑えることができ、その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数が減少し、コストの低減を図ることができる。   In recent years, the entire solid-state imaging device has been required to be further downsized, and even a solid-state imaging device having the same number of pixels has a small pixel pitch, and as a result, an imaging surface size has been reduced. In such an imaging optical system unit for a solid-state imaging device having a small imaging surface size, it is necessary to relatively shorten the focal length of the entire system, so that the radius of curvature and the outer diameter of each lens are considerably reduced. Therefore, the imaging optical system of such an imaging optical system unit is composed of a resin material lens manufactured by injection molding, and compared with a glass lens manufactured by time-consuming polishing. Even a lens having a small radius of curvature or outer diameter can be produced in large quantities at a low cost. Moreover, since the lens made of a resin material can lower the press temperature, it is possible to suppress the wear of the molding die, and as a result, the number of times of replacement and maintenance of the molding die is reduced, thereby reducing the cost. be able to.

また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系ユニットにおいて、前記反射防止層を持つ光学素子の基板屈折率は、下記(A3)の条件式を満たすことを特徴とする。
1.4≦nd≦1.7 ・・・(A3)
ただし、ndは、d線の屈折率である。
In another aspect, in the above-described imaging optical system unit, the substrate refractive index of the optical element having the antireflection layer satisfies the following conditional expression (A3).
1.4 ≦ nd ≦ 1.7 (A3)
Where nd is the refractive index of the d line.

このような撮像光学系ユニットは、前記反射防止層を持つ光学素子の基板屈折率が条件式(A3)を満たすことによって、反射防止層を少ない膜構成で形成することができる。このため、このような撮像光学系ユニットは、より容易に反射防止層を形成することができ、コストの低減を図ることができる。   In such an imaging optical system unit, the antireflective layer can be formed with a small film configuration when the substrate refractive index of the optical element having the antireflective layer satisfies the conditional expression (A3). For this reason, such an imaging optical system unit can form an antireflection layer more easily, and can reduce cost.

また、他の一態様では、これら上述の撮像光学系ユニットにおいて、前記反射防止層は、総膜厚が600nm以下であって層数が15層以下である多層膜であることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described imaging optical system unit, the antireflection layer is a multilayer film having a total film thickness of 600 nm or less and a number of layers of 15 or less.

この構成によれば、総膜厚が600nm以下であって層数が15層以下である多層膜の反射防止層を持つレンズを備えた撮像光学系ユニットを提供できる。   According to this configuration, it is possible to provide an imaging optical system unit including a lens having a multilayer antireflection layer having a total film thickness of 600 nm or less and a number of layers of 15 or less.

また、本発明の他の一態様にかかる撮像装置は、これら上述のいずれかの撮像光学系ユニットと、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記撮像光学系ユニットの前記撮像光学系が前記所定の面上として前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする。   An imaging apparatus according to another aspect of the present invention includes any one of the above-described imaging optical system units and an imaging element that converts an optical image into an electrical signal, and the imaging optical system unit includes: The imaging optical system is capable of forming an optical image of an object on the light receiving surface of the imaging element as the predetermined surface.

このような撮像装置は、小型化および低コスト化を図りつつ、色ムラを低減し、赤外線カットフィルタに起因する不要光の強度を低減することができる撮像光学系ユニットを用いるので、小型化、低コスト化および高画質化を図ることができる。すなわち、小型、低コストおよび色ムラの低減した高画質な撮像装置が提供される。   Such an imaging apparatus uses an imaging optical system unit that can reduce color unevenness and reduce the intensity of unnecessary light caused by the infrared cut filter while reducing the size and cost, so that the size, Cost reduction and high image quality can be achieved. That is, a high-quality image pickup apparatus with a small size, low cost, and reduced color unevenness is provided.

また、本発明の他の一態様にかかるデジタル機器は、上述の撮像装置と、前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、前記撮像装置の前記撮像光学系が、前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とする。そして、好ましくは、デジタル機器は、携帯端末から成る。   According to another aspect of the present invention, a digital apparatus includes the above-described imaging device, and a control unit that causes the imaging device to perform at least one of photographing a still image and a moving image of the subject. The imaging optical system is assembled so that an optical image of an object can be formed on a light receiving surface of the imaging element. Preferably, the digital device comprises a mobile terminal.

このようなデジタル機器や携帯端末は、小型化および低コスト化を図りつつ、色ムラを低減し、赤外線カットフィルタに起因する不要光の強度を低減することができる撮像光学系ユニットを用いるので、小型化、低コスト化および高画質化を図ることができる。すなわち、小型、低コストおよび色ムラの低減した高画質なデジタル機器や携帯端末が提供される。   Since such digital devices and portable terminals use an imaging optical system unit that can reduce color unevenness and reduce the intensity of unnecessary light due to the infrared cut filter while reducing size and cost. Miniaturization, cost reduction, and high image quality can be achieved. That is, a small-sized, low-cost and high-quality digital device or portable terminal with reduced color unevenness is provided.

本発明にかかる撮像光学系ユニットは、小型化および低コスト化を図りつつ、色ムラを低減し、赤外線カットフィルタに起因する不要光の強度を低減することができる。そして、本発明にかかる撮像装置およびデジタル機器は、小型化、低コスト化および高画質化を図ることができる。   The imaging optical system unit according to the present invention can reduce color unevenness and reduce the intensity of unnecessary light due to the infrared cut filter while reducing the size and cost. The imaging apparatus and digital device according to the present invention can be reduced in size, cost, and image quality.

実施形態における撮像光学系ユニットの説明のための、その構成を模式的に示した光学素子の断面図である。It is sectional drawing of the optical element which showed the structure typically for description of the imaging optical system unit in embodiment. 実施形態の撮像光学系ユニットにおける赤外線カットフィルタの構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of the infrared cut filter in the imaging optical system unit of embodiment. 第1実施形態の撮像光学系における最も像側の光学素子および赤外線カットフィルタの構成を模式的に示した一部断面図である。It is the partial cross section figure which showed typically the structure of the optical element and infrared cut filter of the image side most in the imaging optical system of 1st Embodiment. 第1実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging optical system unit of 1st Embodiment. 比較例の撮像光学系における最も像側の光学素子および赤外線カットフィルタの構成を模式的に示した一部断面図である。It is the partial cross section figure which showed typically the structure of the optical element and infrared cut filter of the image side most in the imaging optical system of a comparative example. 比較例の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging optical system unit of a comparative example. 第1実施形態および比較例における各赤外線カットフィルタの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of each infrared cut filter in 1st Embodiment and a comparative example. 第2実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging optical system unit of 2nd Embodiment. 第3実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging optical system unit of 3rd Embodiment. 第4実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging optical system unit of 4th Embodiment. 第5実施形態の撮像光学系における最も像側の光学素子および赤外線カットフィルタの構成を模式的に示した一部断面図である。It is a partial sectional view showing typically composition of an optical element on the most image side and an infrared cut filter in an imaging optical system of a 5th embodiment. 第5実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging optical system unit of 5th Embodiment. 第6実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital device in 6th Embodiment. 第7実施形態におけるカメラ付携帯電話機(デジタル機器の一例)の外観構成図である。It is an external appearance block diagram of the mobile telephone with a camera (an example of a digital device) in 7th Embodiment.

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。   Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. Further, in this specification, when referring generically, it is indicated by a reference symbol without a suffix, and when referring to an individual configuration, it is indicated by a reference symbol with a suffix.

(第1実施形態)
図1は、実施形態における撮像光学系ユニットの説明のための、その構成を模式的に示した光学素子の断面図である。図2は、実施形態の撮像光学系ユニットにおける赤外線カットフィルタの構成を模式的に示した図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical element schematically showing the configuration for explaining an imaging optical system unit in the embodiment. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of an infrared cut filter in the imaging optical system unit of the embodiment.

図1において、この撮像光学系ユニットSUaは、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子ISの受光面上に、物体(被写体)の光学像を結像させて形成するものであって、被写体の光学像を所定の面上に形成する撮像光学系OSaと、撮像光学系OSaの像側に配置される赤外線カットフィルタFTとを備える。   In FIG. 1, the imaging optical system unit SUa forms an optical image of an object (subject) on a light receiving surface of an imaging element IS that converts an optical image into an electrical signal. An imaging optical system OSa that forms an optical image of a subject on a predetermined surface and an infrared cut filter FT disposed on the image side of the imaging optical system OSa are provided.

撮像光学系OSaは、物体側より像側へ順に、1または複数のレンズLa1〜Lanから構成されて成る光学系である(nは1以上の整数)。撮像光学系OSaは、例えば、諸収差を補正した所望の光学特性を実現するために、3枚から7枚程度のレンズを含む。容易に収差を補正することができることから、レンズ枚数は、多いほどよい。撮像光学系OSaに含まれるレンズLa1は、ガラス材料の硝材から形成されたガラス製レンズであってよいが、本実施形態では、全て、樹脂材料で形成された樹脂材料製レンズである。この樹脂材料製レンズの樹脂材料は、熱可塑性樹脂およびエネルギー硬化性樹脂(例えば熱硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂等)等であり、例えばプラスチック、より具体的にはアクリル樹脂(屈折率1.49)、シクロオレフィン樹脂(屈折率1.54)、ポリカーボネート樹脂(屈折率1.59)およびフルオレンポリエステル樹脂(屈折率1.61)等である。   The imaging optical system OSa is an optical system composed of one or more lenses La1 to Lan in order from the object side to the image side (n is an integer of 1 or more). The imaging optical system OSa includes, for example, about 3 to 7 lenses in order to realize desired optical characteristics with various aberrations corrected. Since the aberration can be easily corrected, the larger the number of lenses, the better. The lens La1 included in the imaging optical system OSa may be a glass lens formed of a glass material of glass material, but in the present embodiment, all of them are resin material lenses formed of a resin material. The resin material of the lens made of this resin material is a thermoplastic resin and an energy curable resin (for example, a thermosetting resin and an ultraviolet curable resin), and the like, for example, plastic, more specifically an acrylic resin (with a refractive index of 1. 49), cycloolefin resin (refractive index 1.54), polycarbonate resin (refractive index 1.59), and fluorene polyester resin (refractive index 1.61).

そして、この撮像光学系OSaは、5度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの反射防止層の平均反射率をRCAR(5、600〜650)とする場合に、下記(A1)の条件式を満たす反射防止層ARaを少なくとも1面に形成された光学素子Laを含む。
RCAR(5、600〜650)≦1.8% ・・・(A1)
The imaging optical system OSa has the following (A1) when the average reflectance of the antireflection layer from the wavelength of 600 nm to 650 nm in the incident light incident at 5 degrees is RCAR (5, 600 to 650). It includes an optical element La having an antireflection layer ARa that satisfies the conditional expression formed on at least one surface.
RCAR (5, 600 to 650) ≦ 1.8% (A1)

そして、この反射防止層ARaは、5度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの反射防止層の平均反射率をRCAR(5、420〜600)とする場合に、下記(A2)の条件式を満たす。
RCAR(5、420〜600)≦2% ・・・(A2)
The antireflection layer ARa has the following (A2) when the average reflectance of the antireflection layer from the wavelength of 420 nm to 600 nm in the incident light incident at 5 degrees is RCAR (5, 420 to 600). Satisfies the conditional expression.
RCAR (5, 420 to 600) ≦ 2% (A2)

このような反射防止層ARaを少なくとも1面に形成された光学素子Laは、可視光に対し透光性を有する平行平板またはレンズである。図1に示す例では、前記光学素子Laは、互いに対向する両面が平行な平面である平行平板である。なお、この平行平板は、光軸から有効領域の端に向かうに従って屈折率を変化させることによって、所定の屈折力を有してもよい。なお、このような反射防止層ARを少なくとも1面に形成された光学素子Laがレンズである場合は、後述の第5実施形態で詳述される。   The optical element La on which such an antireflection layer ARa is formed on at least one surface is a parallel plate or a lens having translucency for visible light. In the example shown in FIG. 1, the optical element La is a parallel plate that is a plane in which both surfaces facing each other are parallel. The parallel plate may have a predetermined refractive power by changing the refractive index from the optical axis toward the end of the effective region. Note that the case where the optical element La on which at least one such antireflection layer AR is formed is a lens will be described in detail in a fifth embodiment to be described later.

また、このような反射防止層ARaを少なくとも1面に形成された光学素子Laは、撮像光学系OSaのいずれの光学素子Laであってもよいが、本実施形態では、図1に示すように、最も像側に配置されている。そして、反射防止層ARaは、この最も像側に配置された光学素子Lanにおける物体側面に、あるいは、物体側面および像側面の両面に形成されてよいが、図1に示す例では、像側面に形成されている。   Further, the optical element La having such an antireflection layer ARa formed on at least one surface may be any optical element La of the imaging optical system OSa. In the present embodiment, as shown in FIG. It is arranged on the most image side. The antireflection layer ARa may be formed on the object side surface of the optical element Lan arranged on the most image side or on both the object side surface and the image side surface. In the example shown in FIG. Is formed.

また、この反射防止層ARaは、例えば、反射を防止する波長帯の光に応じた大きさの微細な凹凸構造を有する粗面であってよく、また例えば、d線に対する所定の屈折率を持つ単層であってよく、また例えば、相対的に屈折率の低い低屈折率層と相対的に屈折率の高い高屈折率層との組を1または複数積層した多層膜であってよい(前記高屈折率層の屈折率は、前記低屈折率層の屈折率より高い。低屈折率層の屈折率<高屈折率層の屈折率)。   The antireflection layer ARa may be, for example, a rough surface having a fine concavo-convex structure having a size corresponding to light in a wavelength band for preventing reflection, and has a predetermined refractive index with respect to the d-line, for example. For example, it may be a multilayer film in which one or a plurality of pairs of a low refractive index layer having a relatively low refractive index and a high refractive index layer having a relatively high refractive index are laminated (see above). The refractive index of the high refractive index layer is higher than the refractive index of the low refractive index layer: the refractive index of the low refractive index layer <the refractive index of the high refractive index layer).

ならびに、光学素子Laの基板屈折率は、d線の屈折率をndとする場合に、下記(A3)の条件式を満たす。
1.4≦nd≦1.7 ・・・(A3)
In addition, the substrate refractive index of the optical element La satisfies the following conditional expression (A3) when the refractive index of the d-line is nd.
1.4 ≦ nd ≦ 1.7 (A3)

より具体的には、第1実施形態の反射防止層ARaは、表1に示すように、屈折率1.41であって厚さ103nm(設計値)、基板屈折率1.55である。このような単層の反射防止層ARaは、例えば、SiOやMgF等で形成される。一般に、薄膜設計は、自動設計によって実行することができ、上述の反射防止層ARaも、上記(A1)の条件式を目標条件として、自動設計することによって、設計される。 More specifically, as shown in Table 1, the antireflection layer ARa of the first embodiment has a refractive index of 1.41, a thickness of 103 nm (design value), and a substrate refractive index of 1.55. Such a single antireflection layer ARa is formed of, for example, SiO 2 , MgF 2 or the like. In general, thin film design can be performed by automatic design, and the above-described antireflection layer ARa is also designed by automatic design using the conditional expression (A1) as a target condition.

Figure 2014174325
Figure 2014174325

なお、上述の観点から、条件式(A3)は、好ましくは、下記条件式(A3a)である。
1.45≦nd≦1.6 ・・・(A3a)
From the above viewpoint, the conditional expression (A3) is preferably the following conditional expression (A3a).
1.45 ≦ nd ≦ 1.6 (A3a)

また、反射防止層ARaが多層膜である場合には、好ましくは、反射防止層ARaは、総膜厚が600nm以下であって層数が15層以下である多層膜である。このような多層膜の反射防止層ARは、後述の第2ないし第5実施形態で詳述される。   When the antireflection layer ARa is a multilayer film, the antireflection layer ARa is preferably a multilayer film having a total film thickness of 600 nm or less and a number of layers of 15 or less. Such a multilayer antireflection layer AR will be described in detail in second to fifth embodiments described later.

赤外線カットフィルタFTは、反射型赤外線カットフィルタであり、例えば、図2に示すように、基板11上に形成された多層膜12を備える。基板11は、多層膜12を支持する支持体であり、多層膜12だけで充分な機械強度を有している場合には、省略されてよい。基板11は、本実施形態では、例えば、透明なガラス材料(例えばBK7)で板状に形成されたガラス基板であるが、透明な樹脂材料で板状に形成された樹脂基板であってもよい。また、基板11の裏面、多層膜12の反対側に、別途の多層膜が形成されてもよい。基板11の両面に多層膜を形成することによって、両面の多層膜の内部応力がバランスすることができ、基板11の反りを低減させることができる。多層膜12は、相対的に屈折率の高い高屈折率層121と、相対的に屈折率の低い低屈折率層122とを交互に積層した光学薄膜である。すなわち、高屈折率層121の屈折率は、低屈折率層122の屈折率より高い。なお、多層膜12は、図2に示す例では、最も基板側の層を高屈折率層121としているが、この最も基板側の層を低屈折率層122としてもよい。   The infrared cut filter FT is a reflective infrared cut filter, and includes, for example, a multilayer film 12 formed on a substrate 11 as shown in FIG. The substrate 11 is a support that supports the multilayer film 12, and may be omitted if the multilayer film 12 has sufficient mechanical strength. In the present embodiment, the substrate 11 is, for example, a glass substrate formed in a plate shape with a transparent glass material (for example, BK7), but may be a resin substrate formed in a plate shape with a transparent resin material. . A separate multilayer film may be formed on the back surface of the substrate 11 and on the opposite side of the multilayer film 12. By forming the multilayer film on both surfaces of the substrate 11, the internal stresses of the multilayer films on both surfaces can be balanced, and the warpage of the substrate 11 can be reduced. The multilayer film 12 is an optical thin film in which a high refractive index layer 121 having a relatively high refractive index and a low refractive index layer 122 having a relatively low refractive index are alternately stacked. That is, the refractive index of the high refractive index layer 121 is higher than the refractive index of the low refractive index layer 122. In the example shown in FIG. 2, the multilayer film 12 has the most substrate side layer as the high refractive index layer 121, but the most substrate side layer may be the low refractive index layer 122.

この高屈折率層121は、多層膜12を形成する複数の材料の屈折率の平均値以上の屈折率を有しており、低屈折率層122は、上記平均値未満の屈折率を有している。なお、屈折率の異なる複数の低屈折率材料が並んで(連続して)積層されている場合、光学的には1つの低屈折率層が存在することと等価である。同様に、屈折率の異なる複数の高屈折率材料が並んで(連続して)積層されている場合、光学的には1つの高屈折率層が存在することと等価である。   The high refractive index layer 121 has a refractive index equal to or higher than the average value of the refractive indexes of a plurality of materials forming the multilayer film 12, and the low refractive index layer 122 has a refractive index lower than the average value. ing. When a plurality of low refractive index materials having different refractive indexes are laminated side by side (continuously), it is optically equivalent to the presence of one low refractive index layer. Similarly, when a plurality of high refractive index materials having different refractive indexes are laminated side by side (continuously), it is optically equivalent to the presence of one high refractive index layer.

ここで、この赤外線カットフィルタFTの多層膜12は、下記(B1)および(B2)の各条件式を満たすように、形成されている。条件式(B1)は、入射角が及ぼす反射率50%の波長差を規定する式である。
|λ(0、50;600〜700)−λ(30、50;600〜700)|≦15nm ・・・(B1)
0.4%/nm≦|△R|≦8%/nm ・・・(B2)
ただし、λ(0,50;600〜700)は、波長600nmから波長700nmまでの間において、0度入射で入射した入射光の反射率が50%となる波長(nm)であり、λ(30、50;600〜700)は、波長600nmから波長700nmまでの間において、30度入射で入射した入射光の反射率が50%となる波長(nm)であり、△Rは、波長600nmから波長700nmまでの間において、0度入射で入射した入射光の反射率が30%となる波長をλ(0,30;600〜700)とし、波長600nmから波長700nmまでの間において、0度入射で入射した入射光の反射率が70%となる波長をλ(0,70;600〜700)とした場合に、△R=(70−30)/(λ(0,70;600〜700)−λ(0,30;600〜700))(%/nm)で表される波長変化に対する反射率変化の傾きである。すなわち、傾き△Rは、0度入射で入射した入射光の反射率において、波長600nmから波長700nmまでの間における反射率が30%の波長と、波長600nmから波長700nmまでの間における反射率が70%の波長との間における反射率の傾きである。
Here, the multilayer film 12 of the infrared cut filter FT is formed so as to satisfy the following conditional expressions (B1) and (B2). Conditional expression (B1) is an expression that prescribes a wavelength difference of 50% reflectivity exerted by the incident angle.
| Λ (0, 50; 600 to 700) −λ (30, 50; 600 to 700) | ≦ 15 nm (B1)
0.4% / nm ≦ | ΔR | ≦ 8% / nm (B2)
However, λ (0, 50; 600 to 700) is a wavelength (nm) at which the reflectance of incident light incident at 0 degree incidence is 50% between a wavelength of 600 nm and a wavelength of 700 nm, and λ (30 , 50; 600 to 700) is a wavelength (nm) at which the reflectance of incident light incident at 30 degrees incidence is 50% between the wavelength 600 nm and the wavelength 700 nm, and ΔR is the wavelength from the wavelength 600 nm to the wavelength 700 nm. The wavelength at which the reflectance of incident light incident at 0 degree incidence is 30% in the range up to 700 nm is λ (0, 30; 600 to 700), and the incident light is incident at 0 degree between wavelength 600 nm and wavelength 700 nm. ΔR = (70−30) / (λ (0,70; 600 to 700) −, where λ (0,70; 600 to 700) is a wavelength at which the reflectance of incident light is 70%. λ (0,3 ; 600~700)) (% / nm) is the slope of the reflectance change to the wavelength change represented by. That is, the slope ΔR is the reflectivity of incident light that is incident at 0 degrees, and the reflectivity between the wavelength of 600 nm to 700 nm is 30% and the reflectivity between the wavelength of 600 nm to 700 nm. It is the slope of the reflectance between the wavelength of 70%.

一般に、薄膜設計は、上述したように、自動設計によって実行することができ、上述の多層膜12も、上記(B1)および(B2)の各条件式を目標条件として、自動設計することによって、設計される。このような自動設計によれば、多層膜12は、互いに隣り合う高屈折率層121の光学膜厚SHと低屈折率層122の光学膜厚SLとの比(SH/SL)が3以上であるカットオフ調整対を少なくとも4対有し、Δn×nH≧1.5を満足していれば、上記(B1)および(B2)の条件式を満たす。ここで、Δnは、多層膜12を構成する層の屈折率のうちで最大の屈折率をnHとし、最小の屈折率をnLとした場合に、nH−nLの値である。なお、上記のカットオフ調整対は、互いに隣り合う高屈折率層121と低屈折率層122とのうち、基板11に近い高屈折率層121とその次の(その上に積層される)低屈折率層122との対であると定義される。   Generally, as described above, thin film design can be executed by automatic design, and the multilayer film 12 is also automatically designed by using the conditional expressions (B1) and (B2) as target conditions. Designed. According to such automatic design, the multilayer film 12 has a ratio (SH / SL) of the optical film thickness SH of the high refractive index layer 121 and the optical film thickness SL of the low refractive index layer 122 adjacent to each other to 3 or more. If there are at least four cutoff adjustment pairs and Δn × nH ≧ 1.5 is satisfied, the conditional expressions (B1) and (B2) are satisfied. Here, Δn is a value of nH−nL when the maximum refractive index among the refractive indexes of the layers constituting the multilayer film 12 is nH and the minimum refractive index is nL. The cut-off adjustment pair includes the high refractive index layer 121 and the low refractive index layer 122 that are adjacent to each other, the high refractive index layer 121 that is close to the substrate 11, and the next low layer (which is stacked thereon). It is defined as a pair with the refractive index layer 122.

例えば、高屈折率層121は、例えば、屈折率2.4のTi0を用いることができ、低屈折率層122は、例えば、屈折率1.46のSi0や屈折率1.6のAlや屈折率1.7のメルク社製のサブスタンスM2(AlとLaとの混合物)等を用いることができる。このような誘電体の材料を用いた多層膜12の一例を挙げると、例えば、高屈折率層121として屈折率2.4のTi0を用いるとともに、低屈折率層122として屈折率1.46のSi0を用いた場合、多層膜12は、SH/SLが3以上であるカットオフ調整対を13対備え、Δn×nH≧2.26である。また例えば、高屈折率層121として屈折率2.4のTi0を用いるとともに、低屈折率層122として屈折率1.7のメルク社製のサブスタンスM2を用いた場合、多層膜121は、SH/SLが3以上であるカットオフ調整対を18対備え、Δn×nH≧1.68である。 For example, the high refractive index layer 121 is, for example, can be used Ti0 2 having a refractive index of 2.4, the low refractive index layer 122 is, for example, Al of Si0 2 and the refractive index 1.6 of the refractive index 1.46 (a mixture of Al 2 O 3 and La 2 O 3) 2 O 3 and a refractive index of 1.7 Merck substance M2 or the like can be used. As an example of a multilayer film 12 including a material such a dielectric, for example, with use of Ti0 2 having a refractive index of 2.4 as the high refractive index layer 121, the refractive index as a low refractive index layer 122 1.46 When SiO 2 is used, the multilayer film 12 includes 13 cutoff adjustment pairs having SH / SL of 3 or more, and Δn × nH ≧ 2.26. Further, for example, with use of Ti0 2 having a refractive index of 2.4 as the high refractive index layer 121, when using a Merck Substance M2 refractive index of 1.7 as a low refractive index layer 122, the multilayer film 121, SH Eighteen cut-off adjustment pairs with / SL of 3 or more are provided, and Δn × nH ≧ 1.68.

そして、この撮像光学系OSaでは、例えば開口絞り等の光学絞りSTが、最も物体側に配置されるレンズLa1の物体側に配置され、撮像光学系OSaは、前絞り型である。なお、光学絞りSTは、所定のレンズ間に配置される中絞り型であってよい。さらに、この撮像光学系ユニットSUaの像側、すなわち、赤外線カットフィルタFTの像側には、撮像素子ISが配置される。撮像素子ISは、その受光面が撮像光学系OSaの像面と略一致するように配置される(像面=撮像面)。したがって、撮像光学系OSaの前記所定の面は、本実施形態では、撮像素子ISの受光面である。撮像素子ISは、この撮像光学系ユニットSUaの撮像光学系OSaによって結像された被写体の光学像における光量に応じてR(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路(不図示)へ出力する素子である。撮像素子ISは、例えば、CCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子である。これらによって物体側の被写体の光学像が、撮像光学系ユニットSUaによりその光軸AXに沿って所定の倍率で撮像素子ISの受光面まで導かれ、撮像素子ISによって前記被写体の光学像が撮像される。   In the image pickup optical system OSa, for example, an optical stop ST such as an aperture stop is arranged on the object side of the lens La1 arranged closest to the object side, and the image pickup optical system OSa is a front stop type. The optical diaphragm ST may be a medium diaphragm type disposed between predetermined lenses. Furthermore, an image sensor IS is disposed on the image side of the imaging optical system unit SUa, that is, on the image side of the infrared cut filter FT. The imaging element IS is arranged so that its light receiving surface substantially coincides with the image plane of the imaging optical system OSa (image plane = imaging plane). Therefore, the predetermined surface of the imaging optical system OSa is a light receiving surface of the imaging element IS in the present embodiment. The image sensor IS is an image signal of each component of R (red), G (green), and B (blue) according to the amount of light in the optical image of the subject imaged by the imaging optical system OSa of the imaging optical system unit SUa. This is an element that performs photoelectric conversion to a predetermined image processing circuit (not shown). The image sensor IS is a solid-state image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor. Thus, the optical image of the object on the object side is guided to the light receiving surface of the image sensor IS along the optical axis AX by the imaging optical system unit SUa, and the optical image of the object is captured by the image sensor IS. The

なお、赤外線カットフィルタFTの物体側および像側の少なくとも一方にさらに平行平板状の光学素子が配置されてもよい。この平行平板状の光学素子は、例えば、赤外線カットフィルタを除く各種光学フィルタや、撮像素子ISのカバーガラス(シールガラス)等であってよい。この平行平板状の光学素子は、使用用途、撮像素子IS、カメラの構成等に応じて、適宜に配置される。   A parallel plate-like optical element may be further arranged on at least one of the object side and the image side of the infrared cut filter FT. This parallel plate-like optical element may be, for example, various optical filters excluding an infrared cut filter, a cover glass (seal glass) of the imaging element IS, or the like. This parallel plate-shaped optical element is appropriately arranged according to the use application, the imaging element IS, the configuration of the camera, and the like.

このような第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける赤外線カットフィルタFTは、条件式(B1)を満たすので、赤外線カット特性の入射角依存性は、低い。このため、撮像光学系ユニットSUaは、低入射角依存性の赤外線カット特性を持つ赤外線カットフィルタFTを使用することによって、中心部と周辺部とで入射角の差が大きくても、赤外線カット特性が中心部と周辺部とで変化が小さくなり(赤外線カット量が略均一となり)、色ムラを低減することができ、低背化も可能となる。   Since the infrared cut filter FT in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment satisfies the conditional expression (B1), the incident angle dependency of the infrared cut characteristic is low. For this reason, the imaging optical system unit SUa uses the infrared cut filter FT having a low incident angle-dependent infrared cut characteristic, so that the infrared cut characteristic can be obtained even if the difference in incident angle between the central portion and the peripheral portion is large. However, the change between the central portion and the peripheral portion becomes small (the infrared cut amount becomes substantially uniform), color unevenness can be reduced, and the height can be reduced.

ここで、上述のように色ムラを低減することができる一方、赤外線カットフィルタFTで反射した光が撮像光学系OSaのレンズ面で反射するため、再度、赤外線カットフィルタに戻る不要光(有害光)の強度が一般的な赤外線カットフィルタの場合よりも強くなってしまう。しかしながら、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaは、条件式(B1)を満たすので、赤外線カット特性の入射角依存性は、低い。このため、前記撮像光学系ユニットは、低入射角依存性の赤外線カット特性を持つ赤外線カットフィルタを使用することによって、中心部と周辺部とで入射角の隔差が大きくても、赤外線カット特性が中心部と周辺部とで変化が小さくなり(赤外線カット量が略均一となり)、色ムラを低減することができる。また、条件式(B2)を満たすので、赤外線カット特性と生産性を両立できる。さらに、撮像光学系OSaは、条件式(A1)を満たす反射防止層ARaを少なくとも1面に形成された光学素子Lanを含むので、不要光の強度を低減できる。   Here, while the color unevenness can be reduced as described above, since the light reflected by the infrared cut filter FT is reflected by the lens surface of the imaging optical system OSa, unnecessary light (harmful light) returning to the infrared cut filter again. ) Is stronger than that of a general infrared cut filter. However, since the imaging optical system unit SUa of the first embodiment satisfies the conditional expression (B1), the incident angle dependency of the infrared cut characteristics is low. For this reason, the imaging optical system unit uses an infrared cut filter having a low incident angle-dependent infrared cut characteristic, so that the infrared cut characteristic can be obtained even when the difference in incident angle between the central part and the peripheral part is large. The change between the central portion and the peripheral portion becomes small (the infrared cut amount becomes substantially uniform), and the color unevenness can be reduced. Moreover, since conditional expression (B2) is satisfy | filled, an infrared cut characteristic and productivity can be made compatible. Furthermore, since the imaging optical system OSa includes the optical element Lan on which at least one antireflection layer ARa that satisfies the conditional expression (A1) is formed, the intensity of unnecessary light can be reduced.

したがって、このような撮像光学系ユニットSUaは、小型化および低コスト化を図りつつ、色ムラを低減し、赤外線カットフィルタFTに起因する不要光の強度を低減することができる。   Therefore, such an imaging optical system unit SUa can reduce color unevenness and reduce the intensity of unnecessary light caused by the infrared cut filter FT while reducing the size and cost.

なお、上述の観点から、条件式(A1)は、好ましくは、下記条件式(A1a)であり、より好ましくは、下記条件式(A1b)である。
RCAR(5、600〜650)≦1.4% ・・・(A1a)
RCAR(5、600〜650)≦1% ・・・(A1b)
From the above viewpoint, the conditional expression (A1) is preferably the following conditional expression (A1a), and more preferably the following conditional expression (A1b).
RCAR (5, 600 to 650) ≦ 1.4% (A1a)
RCAR (5, 600 to 650) ≦ 1% (A1b)

また、条件式(A2)を満たすので、赤外線カットフィルタFTで反射され反射防止層ARaに入射した可視光に対する反射防止層ARaの反射を効果的に低減することができ、赤外線カットフィルタFTに起因する不要光の強度をこの反射防止層ARaによって効果的に低減することができる。   Further, since the conditional expression (A2) is satisfied, the reflection of the antireflection layer ARa with respect to visible light reflected by the infrared cut filter FT and incident on the antireflection layer ARa can be effectively reduced, resulting from the infrared cut filter FT. The intensity of unnecessary light can be effectively reduced by the antireflection layer ARa.

なお、上述の観点から、条件式(A2)は、好ましくは、下記条件式(A2a)であり、より好ましくは、下記条件式(A2b)である。
RCAR(5、420〜600)≦1.5% ・・・(A2a)
RCAR(5、420〜600)≦1% ・・・(A2b)
From the above viewpoint, the conditional expression (A2) is preferably the following conditional expression (A2a), and more preferably the following conditional expression (A2b).
RCAR (5, 420 to 600) ≦ 1.5% (A2a)
RCAR (5, 420 to 600) ≦ 1% (A2b)

一般に、光の反射は、互いに屈折率の異なるものが接する界面で生じる。この第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaは、反射防止層ARaを持つ光学素子Laが最も像側に配置されているので、赤外線カットフィルタFTと反射防止層ARaとの間における前記界面を少なくすることができ、赤外線カットフィルタFTに起因する不要光の強度を反射防止層によってより効果的に低減することができる。   In general, reflection of light occurs at an interface where materials having different refractive indexes contact each other. In the imaging optical system unit SUa of the first embodiment, since the optical element La having the antireflection layer ARa is arranged on the most image side, the interface between the infrared cut filter FT and the antireflection layer ARa is reduced. The intensity of unnecessary light resulting from the infrared cut filter FT can be more effectively reduced by the antireflection layer.

また、この第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaは、反射防止層ARaが最も像側に配置される光学素子Laの像側面に形成されているので、赤外線カットフィルタFTと反射防止層ARaとの間における前記界面を最小とすることができ、赤外線カットフィルタFTに起因する不要光の強度を反射防止層ARaによってさらにより効果的に低減することができる。   In the imaging optical system unit SUa of the first embodiment, since the antireflection layer ARa is formed on the image side surface of the optical element La arranged closest to the image side, the infrared cut filter FT, the antireflection layer ARa, The interface between the two can be minimized, and the intensity of unnecessary light caused by the infrared cut filter FT can be further effectively reduced by the antireflection layer ARa.

近年では、固体撮像素子は、その全体がさらなる小型化が要請されており、同じ画素数の固体撮像素子であってもその画素ピッチが小さく、その結果、撮像面サイズが小さくなってきている。このような撮像面サイズの小さい固体撮像素子向けの撮像光学系ユニットは、その全系の焦点距離を比較的短くする必要があるため、各レンズの曲率半径や外径がかなり小さくなってしまう。したがって、このような撮像光学系ユニットSUaの撮像光学系OSaは、射出成形により製造される樹脂材料性レンズで全てのレンズを構成することによって、手間のかかる研磨加工によって製造されるガラスレンズと比較すれば、曲率半径や外径の小さなレンズであっても安価に大量に生産することが可能となる。また、樹脂材料製レンズは、プレス温度を低くすることができることから、成形金型の損耗を抑えることができ、その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数が減少し、コストの低減を図ることができる。   In recent years, the entire solid-state imaging device has been required to be further downsized, and even a solid-state imaging device having the same number of pixels has a small pixel pitch, and as a result, an imaging surface size has been reduced. In such an imaging optical system unit for a solid-state imaging device having a small imaging surface size, it is necessary to relatively shorten the focal length of the entire system, so that the radius of curvature and the outer diameter of each lens are considerably reduced. Accordingly, the imaging optical system OSa of such an imaging optical system unit SUa is compared with a glass lens manufactured by a time-consuming polishing process by constituting all lenses with resin material lenses manufactured by injection molding. If so, even a lens having a small radius of curvature or outer diameter can be produced in large quantities at a low cost. Moreover, since the lens made of a resin material can lower the press temperature, it is possible to suppress the wear of the molding die, and as a result, the number of times of replacement and maintenance of the molding die is reduced, thereby reducing the cost. be able to.

また、この第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaは、反射防止層ARaを単層(一層)で形成することができる。このため、この第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaは、より容易に反射防止層ARaを形成することができ、コストの低減を図ることができる。   In the imaging optical system unit SUa of the first embodiment, the antireflection layer ARa can be formed as a single layer (one layer). For this reason, the imaging optical system unit SUa of the first embodiment can form the antireflection layer ARa more easily, and can reduce the cost.

次に、第1実施形態の撮像光学系ユニットの作用効果を比較例と比較しつつ、より詳細に説明する。図3は、第1実施形態の撮像光学系における最も像側の光学素子および赤外線カットフィルタの構成を模式的に示した一部断面図である。図4は、第1実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。図4(A)は、最も像側に配置される光学素子における像側面の反射率波長特性(反射防止層ARaの反射率波長特性)を示す図である。図4(A)の横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、%単位で表す反射率である。図4(A)には、5度入射光に対する反射率(実線)と30度入射光に対する反射率(破線)とが示されている。図4(B)は、5度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図であり、図4(C)は、30度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図である。図4(B)、(C)の横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、有害光の平均強度である。図4(B)、(C)では、第1実施形態の場合が破線で示され、図5および図6に示す比較例の場合が実線で示されている。図5は、比較例の撮像光学系における最も像側の光学素子および赤外線カットフィルタの構成を模式的に示した一部断面図である。図6は、比較例の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。図6(A)は、最も像側に配置される光学素子における像側面の反射率波長特性を示す図である。図6(A)の横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、%単位で表す反射率である。図6(A)には、5度入射光に対する反射率(実線)と30度入射光に対する反射率(破線)とが示されている。図6(B)は、5度入射および30度入射の各入射光に対する各有害光の波長特性を示す図である。図6(B)の横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、有害光の平均強度である。実線は、5度入射の場合であり、破線は、30度入射の場合である。図7は、第1実施形態および比較例における各赤外線カットフィルタの特性を示す図である。図7(A)は、反射率波長特性を示し、図7(B)は、透過率波長特性を示す。図7(A)(B)の各横軸は、nm単位で表す波長であり、図7(A)の縦軸は、%単位で表す反射率であり、図7(B)の縦軸は、%単位で表す透過率である。実線は、赤外線吸収材入りの基板の面に反射型赤外線カットフィルタを形成したハイブリッド型の赤外線カットフィルタの場合であり、破線は、第1実施形態の吸収型赤外線カットフィルタにおける5度入射の場合であり、一点鎖線は、第1実施形態の反射型赤外線カットフィルタにおける30度入射の場合である。   Next, the effect of the imaging optical system unit of the first embodiment will be described in more detail while comparing with the comparative example. FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing the configurations of the optical element on the most image side and the infrared cut filter in the imaging optical system of the first embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining the characteristics of the imaging optical system unit according to the first embodiment. FIG. 4A is a diagram showing the reflectance wavelength characteristic of the image side surface (the reflectance wavelength characteristic of the antireflection layer ARa) in the optical element arranged closest to the image side. The horizontal axis of FIG. 4A is the wavelength expressed in nm unit, and the vertical axis is the reflectance expressed in% unit. FIG. 4A shows the reflectivity (solid line) with respect to 5 ° incident light and the reflectivity (broken line) with respect to 30 ° incident light. FIG. 4B is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 5 degrees, and FIG. 4C is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 30 degrees. 4B and 4C, the horizontal axis represents a wavelength expressed in nm, and the vertical axis represents the average intensity of harmful light. 4B and 4C, the case of the first embodiment is indicated by a broken line, and the case of the comparative example shown in FIGS. 5 and 6 is indicated by a solid line. FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically showing configurations of the optical element on the most image side and the infrared cut filter in the imaging optical system of the comparative example. FIG. 6 is a diagram for explaining the characteristics of the imaging optical system unit of the comparative example. FIG. 6A is a diagram showing the reflectance wavelength characteristics of the image side surface in the optical element arranged closest to the image side. The horizontal axis in FIG. 6A is the wavelength expressed in nm, and the vertical axis is the reflectance expressed in%. FIG. 6A shows the reflectivity (solid line) with respect to 5 ° incident light and the reflectivity (broken line) with respect to 30 ° incident light. FIG. 6B is a diagram showing the wavelength characteristics of each harmful light with respect to each incident light at 5 degrees incident and 30 degrees incident. The horizontal axis in FIG. 6B is the wavelength expressed in nm, and the vertical axis is the average intensity of harmful light. The solid line is the case of 5 degree incidence, and the broken line is the case of 30 degree incidence. FIG. 7 is a diagram illustrating the characteristics of each infrared cut filter in the first embodiment and the comparative example. FIG. 7A shows reflectance wavelength characteristics, and FIG. 7B shows transmittance wavelength characteristics. Each of the horizontal axes in FIGS. 7A and 7B is the wavelength expressed in nm units, the vertical axis in FIG. 7A is the reflectance expressed in% units, and the vertical axis in FIG. 7B is , The transmittance expressed in%. The solid line is the case of the hybrid type infrared cut filter in which the reflection type infrared cut filter is formed on the surface of the substrate containing the infrared absorbing material, and the broken line is the case of 5 degree incidence in the absorption type infrared cut filter of the first embodiment. The alternate long and short dash line is the case of 30-degree incidence in the reflective infrared cut filter of the first embodiment.

まず、比較例の撮像光学系ユニットについて、説明する。この比較例の撮像光学系ユニットSUrefは、反射防止層ARを備えない点で第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaと異なるが、他は、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaと同様である。すなわち、この比較例の撮像光学系ユニットSUrefは、図5に示すように、1または複数のレンズLref1〜Lrefnから構成されて成る撮像光学系OSrefと、撮像光学系OSrefの像側に配置される赤外線カットフィルタFTとを備え、この撮像光学系OSrefは、反射防止層ARを含まない。このため、比較例の撮像光学系OSrefにおける最も像側に配置される光学素子Lrefnの像側面は、図6(A)に示すように、波長350nm〜800nmの範囲で比較的高い反射率を持つ。5度入射の入射光における反射率は、波長の増大に従って徐々に低下するものの前記波長範囲で約4.5以上であり、30度入射の入射光における反射率は、同様に波長の増大に従って徐々に低下するものの前記波長範囲で約4.6以上である。   First, the imaging optical system unit of the comparative example will be described. The imaging optical system unit SUref of this comparative example is different from the imaging optical system unit SUa of the first embodiment in that the antireflection layer AR is not provided, but the other is the same as the imaging optical system unit SUa of the first embodiment. is there. That is, the imaging optical system unit SUref of this comparative example is disposed on the image side of the imaging optical system OSref and the imaging optical system OSref composed of one or a plurality of lenses Lref1 to Lrefn, as shown in FIG. The imaging optical system OSref includes an infrared cut filter FT and does not include the antireflection layer AR. Therefore, the image side surface of the optical element Lrefn arranged closest to the image side in the imaging optical system OSref of the comparative example has a relatively high reflectance in the wavelength range of 350 nm to 800 nm as shown in FIG. . Although the reflectivity of incident light at 5 degrees is gradually decreased as the wavelength increases, it is about 4.5 or more in the wavelength range, and the reflectivity of incident light at 30 degrees is also gradually increased as the wavelength increases. However, it is about 4.6 or more in the wavelength range.

このような比較例の撮像光学系ユニットSUrefでは、図5に示すように、撮像光学系OSrefで結像される被写体の光学像の光線は、赤外線カットフィルタFTへ入射し、前記光線の一部が赤外線カットフィルタFTの透過率波長特性に応じて赤外線カットフィルタFTを透過しつつ、前記光線の他の一部が赤外線カットフィルタFTの反射率波長特性に応じて赤外線カットフィルタFTで反射される。この反射光は、撮像光学系OSrefに戻り、主に撮像光学系OSrefの最も像側に配置された光学素子Lrefnによって反射し、再び赤外線カットフィルタFTへ入射することになる。   In the imaging optical system unit SUref of this comparative example, as shown in FIG. 5, the light beam of the optical image of the subject imaged by the imaging optical system OSref is incident on the infrared cut filter FT, and a part of the light beam Is transmitted through the infrared cut filter FT according to the transmittance wavelength characteristic of the infrared cut filter FT, and the other part of the light beam is reflected by the infrared cut filter FT according to the reflectance wavelength characteristic of the infrared cut filter FT. . The reflected light returns to the imaging optical system OSref, is mainly reflected by the optical element Lrefn arranged closest to the image side of the imaging optical system OSref, and enters the infrared cut filter FT again.

このような赤外線カットフィルタFTと撮像光学系OSrefとの間で反射することによって再度赤外線カットフィルタFTへ入射する光(不要光、有害光)は、いわゆるフレアー(レンズフレアー)を生じさせ、赤外線カットフィルタFTと撮像光学系OSrefとの間の反射によって本来入射すべき位置(撮像光学系OSrefから赤外線カットフィルタFTを介して直接撮像素子ISに到達する光(直達光)における撮像素子ISの受光面上の位置)とは異なる位置で撮像素子ISに入射することとなり、画像にゴーストを生じさせる。この有害光は、上述のプロセスによって生じるので、その強度Phは、前記光線の強度P0に、赤外線カットフィルタの反射率RIR、光学素子Lrefnにおける像側面の反射率RCおよび赤外線カットフィルタの透過率TIRを乗じたものとなる(Ph=RIR×RC×TIR×P0)。   The light (unnecessary light, harmful light) that is incident again on the infrared cut filter FT by being reflected between the infrared cut filter FT and the imaging optical system OSref causes so-called flare (lens flare), and the infrared cut. Light receiving surface of the image sensor IS at a position where light should be incident by reflection between the filter FT and the image pickup optical system OSref (light that reaches the image sensor IS directly from the image pickup optical system OSref via the infrared cut filter FT (direct light)) The incident light enters the imaging element IS at a position different from the upper position), causing a ghost in the image. Since this harmful light is generated by the above-described process, its intensity Ph is equal to the light intensity P0, the reflectance RIR of the infrared cut filter, the reflectance RC of the image side surface of the optical element Lrefn, and the transmittance TIR of the infrared cut filter. (Ph = RIR × RC × TIR × P0).

第1実施形態および比較例における赤外線カットフィルタFTの反射率および透過率が、それぞれ、図7(A)および(B)に示されている。なお、図7(A)および(B)には、参考に、赤外線吸収材入り基板に反射型赤外線カットフィルタを形成したハイブリッド型の赤外線カットフィルタにおける反射率波長特性および透過率波長特性がそれぞれ示されている。   The reflectance and transmittance of the infrared cut filter FT in the first embodiment and the comparative example are shown in FIGS. 7A and 7B, respectively. 7A and 7B show, for reference, the reflectance wavelength characteristic and the transmittance wavelength characteristic in a hybrid infrared cut filter in which a reflective infrared cut filter is formed on a substrate with an infrared absorbing material, respectively. Has been.

第1実施形態および比較例における赤外線カットフィルタFTの反射率は、図7(A)に示すように、5度入射の入射光の場合、波長約400nmまで略100%であり、波長約400nmで急激に減少し、波長約420nmから波長約600nmまでの間、多少増減を繰り返すものの約10%以下であり、波長約600nmから増大し、波長約700nm以上で再び100%となるプロファイルであり、一方、30度入射の入射光の場合、波長約385nmまで略100%であり、波長約385nmで急激に減少し、波長約420nmから波長約600nmまでの間、多少増減を繰り返すものの約15%以下であり、波長約600nmから増大し、波長約670nm以上で再び100%となるプロファイルである。また、反射率と透過率とは、互いに表裏の関係にあり、透過率は、図7(B)に示すように、この反射率のプロファイルの略逆となる。   As shown in FIG. 7A, the reflectance of the infrared cut filter FT in the first embodiment and the comparative example is approximately 100% up to a wavelength of about 400 nm in the case of incident light incident at 5 degrees, and at a wavelength of about 400 nm. It is a profile that suddenly decreases and is about 10% or less of the wavelength from about 420 nm to about 600 nm, but increases and decreases from about 600 nm, and becomes 100% again at a wavelength of about 700 nm or more. In the case of incident light with an incident angle of 30 degrees, the wavelength is about 100% up to a wavelength of about 385 nm, rapidly decreases at a wavelength of about 385 nm, and increases and decreases slightly from about 420 nm to a wavelength of about 600 nm. There is a profile that increases from a wavelength of about 600 nm and becomes 100% again at a wavelength of about 670 nm or more. Further, the reflectance and the transmittance are in a relation of the front and back, and the transmittance is substantially opposite to the reflectance profile as shown in FIG. 7B.

このように第1実施形態および比較例における赤外線カットフィルタFTの反射率は、波長約420nmから波長約600nmまでの間でも存在するが、約600nmから増大するから、主に、この約600nm以上の光が赤外線カットフィルタFTで反射し、撮像光学系OSrefに戻ることになる。撮像光学系OSrefの最も像側に配置される光学素子Lrefnの反射率は、図6(A)に示すように、波長にほとんど依存せず一定であるから、赤外線カットフィルタFTで反射して撮像光学系OSrefの光学素子Lrefnで反射した有害光は、5度入射の入射光および30度入射の入射光の場合共に、図6(B)に示すように、波長約420nm〜波長約600nmでも強度約0.1〜強度約0.5の間で存在するが、5度入射の入射光の場合、波長約600nm〜波長約685nmで比較的大きな強度で存在し、30度入射の入射光の場合、波長約600nm〜波長約660nmで比較的大きな強度で存在する。強度のピークは、5度入射の入射光の場合で波長約650nmであり、30度入射の入射光の場合で波長約645nmである。   As described above, the reflectivity of the infrared cut filter FT in the first embodiment and the comparative example exists even from a wavelength of about 420 nm to a wavelength of about 600 nm, but increases from about 600 nm. The light is reflected by the infrared cut filter FT and returns to the imaging optical system OSref. As shown in FIG. 6A, the reflectance of the optical element Lrefn arranged closest to the image side of the imaging optical system OSref is constant regardless of the wavelength and is constant, so that the image is reflected by the infrared cut filter FT. The harmful light reflected by the optical element Lrefn of the optical system OSref has an intensity even at a wavelength of about 420 nm to a wavelength of about 600 nm, as shown in FIG. In the case of incident light with an incident angle of 5 degrees, between about 0.1 and an intensity of about 0.5, in the case of incident light with an incident angle of 30 degrees In the wavelength range of about 600 nm to about 660 nm, it exists with a relatively large intensity. The intensity peak has a wavelength of about 650 nm in the case of incident light incident at 5 degrees, and has a wavelength of about 645 nm in the case of incident light incident at 30 degrees.

このような前記光学素子Lrefnの反射率と有害光とが表2に纏められている。5度入射の場合、波長420nmから波長600nmまでの光学素子Lrefnの平均反射率RC(5、420〜600)は、4.65であり、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.20である。5度入射の場合、波長600nmから波長650nmまでの光学素子Lrefnの平均反射率RC(5、600〜650)は、4.56であり、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.67である。30度入射の場合、波長420nmから波長600nmまでの光学素子Lrefnの平均反射率RC(30、420〜600)は、4.82であり、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.28である。30度入射の場合、波長600nmから波長650nmまでの光学素子Lrefnの平均反射率RC(5、600〜650)は、4.56であり、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.67である。   Table 2 summarizes the reflectance and harmful light of the optical element Lrefn. In the case of 5 degree incidence, the average reflectance RC (5, 420 to 600) of the optical element Lrefn from the wavelength of 420 nm to the wavelength of 600 nm is 4.65, and harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.8. 20. In the case of incidence at 5 degrees, the average reflectance RC (5, 600 to 650) of the optical element Lrefn from the wavelength 600 nm to the wavelength 650 nm is 4.56, and harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0. 67. In the case of 30-degree incidence, the average reflectance RC (30, 420 to 600) of the optical element Lrefn from the wavelength 420 nm to the wavelength 600 nm is 4.82, and harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.8. 28. In the case of 30 degree incidence, the average reflectance RC (5, 600 to 650) of the optical element Lrefn from the wavelength 600 nm to the wavelength 650 nm is 4.56, and the harmful light having the wavelength 600 nm to the wavelength 650 nm has an average intensity of 0.1. 67.

Figure 2014174325
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このように比較例の撮像光学系ユニットSUrefは、図7(B)に三角形で示す部分の波長約600nm〜波長約650nmの赤外線カットフィルタの反射が有害光の主因となっている。   As described above, in the imaging optical system unit SUref of the comparative example, the reflection of the infrared cut filter having a wavelength of about 600 nm to a wavelength of about 650 nm shown by a triangle in FIG. 7B is a main cause of harmful light.

一方、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaは、反射防止層ARaを少なくとも1面に形成された光学素子Laを含む。より具体的には、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaは、図1および図3に示す例では、撮像光学系OSaにおける最も像側に配置される光学素子Lanの像側面に反射防止層ARaを有している。このため、赤外線カットフィルタFTで反射した反射光が撮像光学系OSaに入射したとしても、撮像光学系OSaでの反射が抑制され、再び赤外線カットフィルタFTに入射されることが低減される。   On the other hand, the imaging optical system unit SUa of the first embodiment includes an optical element La having an antireflection layer ARa formed on at least one surface. More specifically, the imaging optical system unit SUa of the first embodiment has an antireflection layer on the image side surface of the optical element Lan arranged closest to the image side in the imaging optical system OSa in the example shown in FIGS. It has ARa. For this reason, even if the reflected light reflected by the infrared cut filter FT enters the image pickup optical system OSa, the reflection by the image pickup optical system OSa is suppressed, and the incidence on the infrared cut filter FT again is reduced.

しかも、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける反射防止層ARaは、上記条件式(A1)を満たすので、上述の図7(A)に三角形で示す部分の波長約600nm〜波長約650nmの赤外線カットフィルタによる反射光が効果的に防止され、波長約600nm〜波長約650nmの可視光に起因する有害光の発生が抑制される。   Moreover, since the antireflection layer ARa in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment satisfies the conditional expression (A1), the wavelength of about 600 nm to about 650 nm of the portion indicated by the triangle in FIG. Reflected light by the infrared cut filter is effectively prevented, and generation of harmful light due to visible light having a wavelength of about 600 nm to about 650 nm is suppressed.

さらに、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける反射防止層ARaは、上記条件式(A2)も満たすので、波長約420nm〜波長約600nmの可視光に対する反射も効果的に防止され、波長約420nm〜波長約600nmの可視光に起因する有害光の発生が抑制される。   Furthermore, since the antireflection layer ARa in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment also satisfies the conditional expression (A2), reflection with respect to visible light having a wavelength of about 420 nm to about 600 nm is effectively prevented, and the wavelength of about Generation | occurrence | production of the harmful light resulting from the visible light of 420 nm-wavelength about 600 nm is suppressed.

より具体的には、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける反射防止層ARaは、上述したように、屈折率1.41であって厚さ103nm(設計値)である単層(表1)であり、その反射率波長特性は、図4(A)に示すように、波長350nmから波長が長くなるに従って反射率が5度入射の場合および30度入射の場合共に減少し、30度入射の場合では波長約525nmで反射率約1.6の最小となる一方5度入射の場合では波長約560nmで反射率約1.55の最小となり、その後、徐々に大きくなるプロファイルとなっている。   More specifically, as described above, the antireflection layer ARa in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment has a refractive index of 1.41 and a thickness of 103 nm (design value) (Table 1). As shown in FIG. 4A, the reflectance wavelength characteristic decreases as the wavelength increases from 350 nm, both when the reflectivity is incident at 5 degrees and when incident at 30 degrees, and is incident at 30 degrees. In this case, the reflectance is about 1.6 at the minimum at a wavelength of about 525 nm. On the other hand, in the case of 5 degree incidence, the reflectance is about 1.55 at the wavelength of about 560 nm, and then the profile gradually increases.

このような図4(A)に示す反射率波長特性を持つ反射防止層ARaを用いた第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaでは、5度入射の場合の有害光は、図4(B)に破線で示すプロファイルとなり、そして、30度入射の場合の有害光は、図4(C)に破線で示すプロファイルとなる。5度入射および30度入射のいずれの場合も、図4(B)、(C)に示すように、その有害光は、いずれの波長においても比較例よりも低減しており、表3に示すように、上述の比較例に較べて大幅に低減している。すなわち、5度入射の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.08であり、比較例の強度0.20に較べて約39.6%となっており(比較例の有害光強度を1とした場合に第1実施形態の有害光強度は、その39.6%、以下同じ)、約60.4%改善している。5度入射の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.24であり、比較例の強度0.67に較べて約36.1%となっており、約63.9%改善している。30度入射の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.10であり、比較例の平均強度0.28に較べて約37.3%となっており、約62.7%改善している。30度入射の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.34であり、比較例の平均強度0.87に較べて約38.9%となっており、約61.1%改善している。   In the imaging optical system unit SUa of the first embodiment using the antireflection layer ARa having the reflectance wavelength characteristic shown in FIG. 4A, harmful light when incident at 5 degrees is shown in FIG. The harmful light when incident at 30 degrees becomes a profile indicated by a broken line in FIG. In both cases of 5 degree incidence and 30 degree incidence, as shown in FIGS. 4B and 4C, the harmful light is reduced from the comparative example at any wavelength, and is shown in Table 3. Thus, it is greatly reduced as compared with the above-described comparative example. That is, with respect to incident light with an incident angle of 5 degrees, harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.08, which is about 39.6% compared to an intensity of 0.20 in the comparative example (comparison). When the harmful light intensity of the example is 1, the harmful light intensity of the first embodiment is 39.6% (the same applies hereinafter), which is improved by about 60.4%. The harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.24 compared to the intensity of 0.67 of the comparative example, and is about 36.1% with respect to incident light of 5 degrees incident. 9% improvement. For incident light with an incident angle of 30 degrees, harmful light with a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.10, which is about 37.3% compared to an average intensity of 0.28 of the comparative example, and about 62 .7% improvement. The harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.34 with respect to incident light of 30 degrees incident, which is about 38.9% compared to the average intensity of 0.87 of the comparative example. .1% improvement.

なお、上述の場合、反射防止層ARaの反射率は、5度入射で入射した入射光における波長420nmから波長600nmまでの平均反射率RC(5、420〜600)は、1.81であり、5度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(5、600〜650)は、1.63であり、30度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの平均反射率RC(30、420〜600)は、1.78であり、そして、30度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(30、600〜650)は、1.82である。   In the above case, the reflectance of the antireflection layer ARa is 1.81 in the average reflectance RC (5, 420 to 600) from the wavelength 420 nm to the wavelength 600 nm in the incident light incident at 5 degrees incidence, The average reflectivity RC (5, 600 to 650) from the wavelength 600 nm to 650 nm in the incident light incident at 5 degrees incidence is 1.63, and the average from the wavelength 420 nm to 600 nm in the incident light incident at 30 degrees incidence. The reflectivity RC (30, 420 to 600) is 1.78, and the average reflectivity RC (30, 600 to 650) from the wavelength 600 nm to 650 nm in the incident light incident at 30 degrees is 1. 82.

Figure 2014174325
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以上のように、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaは、比較例の撮像光学系ユニットの場合に較べて、大幅に有害光が低減している。このため、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaは、小型化および低コスト化を図りつつ、色ムラを低減し、赤外線カットフィルタに起因する有害光の発生を低減することができる。   As described above, in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment, harmful light is significantly reduced as compared with the imaging optical system unit of the comparative example. For this reason, the imaging optical system unit SUa of the first embodiment can reduce color unevenness while reducing the size and cost, and can reduce the generation of harmful light due to the infrared cut filter.

次に、別の実施形態について説明する。   Next, another embodiment will be described.

(第2実施形態)
図8は、第2実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。図8(A)は、最も像側に配置される光学素子における像側面の反射率波長特性(反射防止層ARbの反射率波長特性)を示す図である。図8(A)の横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、%単位で表す反射率である。図8(A)には、5度入射光に対する反射率(実線)と30度入射光に対する反射率(破線)とが示されている。図8(B)は、5度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図であり、図8(C)は、30度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図である。図8(B)、(C)の横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、有害光の平均強度である。図8(B)、(C)では、第2実施形態の場合が破線で示され、上記比較例の場合が実線で示されている。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a diagram for explaining the characteristics of the imaging optical system unit according to the second embodiment. FIG. 8A is a diagram showing the reflectance wavelength characteristic of the image side surface (the reflectance wavelength characteristic of the antireflection layer ARb) in the optical element arranged closest to the image side. The horizontal axis in FIG. 8A is the wavelength expressed in nm unit, and the vertical axis is the reflectance expressed in% unit. FIG. 8A shows the reflectance (solid line) with respect to 5 ° incident light and the reflectance (broken line) with respect to 30 ° incident light. FIG. 8B is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 5 degrees, and FIG. 8C is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 30 degrees. The horizontal axis of FIGS. 8B and 8C is the wavelength expressed in nm, and the vertical axis is the average intensity of harmful light. In FIGS. 8B and 8C, the case of the second embodiment is indicated by a broken line, and the case of the comparative example is indicated by a solid line.

第2実施形態の撮像光学系ユニットSUbは、反射防止層ARbが異なっている。すなわち、第2実施形態の撮像光学系ユニットSUbは、撮像光学系OSbと、赤外線カットフィルタFTを備える。第2実施形態の撮像光学系ユニットSUbにおける赤外線カットフィルタFTは、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける赤外線カットフィルタFTと同様であり、そして、第2実施形態の撮像光学系ユニットSUbにおける撮像光学系OSbは、反射防止層ARaに代え反射防止層ARbが最も像側に配置される光学素子Lbnの像側面に形成されている点を除き、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける撮像光学系OSaと同様であるので、それぞれ、その説明を省略する。   The imaging optical system unit SUb of the second embodiment has a different antireflection layer ARb. That is, the imaging optical system unit SUb of the second embodiment includes an imaging optical system OSb and an infrared cut filter FT. The infrared cut filter FT in the imaging optical system unit SUb of the second embodiment is the same as the infrared cut filter FT in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment, and in the imaging optical system unit SUb of the second embodiment. The imaging optical system OSb is different from the antireflection layer ARa in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment, except that the antireflection layer ARb is formed on the image side surface of the optical element Lbn arranged closest to the image side. Since it is the same as the imaging optical system OSa, the description thereof is omitted.

この第2実施形態における反射防止層ARbは、表4に示すように、最も像側に配置される光学素子Lbnの光学素子本体LMb上に積層される屈折率2.08であって厚さ8nm(設計値)である第1高屈折率層と、前記第1高屈折率層状に積層される屈折率1.41であって厚さ122nm(設計値)である第1低屈折率層とを備えており、2層である。第1高屈折率層は、例えば、TiOやNb等で形成され、第1低屈折率層は、例えば、SiOやMgF等で形成される。より具体的には、基板から厚さ方向に順にA層およびB層が積層された反射防止層ARが//基板//A/Bで表される場合、反射防止層ARbは、例えば、//光学素子(基板)/TiO/SiOであり、また例えば、反射防止層ARbは、//光学素子(基板)/Nb/MgFである。 As shown in Table 4, the antireflection layer ARb in the second embodiment has a refractive index of 2.08 and a thickness of 8 nm stacked on the optical element body LMb of the optical element Lbn arranged closest to the image side. A first high refractive index layer having a (design value) and a first low refractive index layer having a refractive index of 1.41 and a thickness of 122 nm (design value) stacked in the first high refractive index layer. It has two layers. The first high refractive index layer is made of, for example, TiO 2 or Nb 2 O 5 , and the first low refractive index layer is made of, for example, SiO 2 or MgF 2 . More specifically, when the antireflection layer AR in which the A layer and the B layer are laminated in the thickness direction from the substrate is represented by // substrate // A / B, the antireflection layer ARb is, for example, / Optical element (substrate) / TiO 2 / SiO 2 , and for example, the antireflection layer ARb is // optical element (substrate) / Nb 2 O 5 / MgF 2 .

このような反射防止層ARbは、図8(A)に示す反射率波長特性を示す。すなわち、反射防止層ARbの反射率波長特性は、波長350nmから波長が長くなるに従って反射率が5度入射の場合および30度入射の場合共に減少し、30度入射の場合では波長約490nmで反射率約0.9の最小となる一方5度入射の場合では波長約530nmで反射率約0.9の最小となり、その後、徐々に大きくなるプロファイルとなっている。   Such an antireflection layer ARb exhibits the reflectance wavelength characteristic shown in FIG. That is, the reflectance wavelength characteristic of the antireflection layer ARb decreases in both cases where the reflectance is 5 degrees incident and 30 degrees incident as the wavelength increases from 350 nm, and is reflected at a wavelength of about 490 nm in the case of 30 degrees incident. On the other hand, when the incidence is 5 degrees, the reflectance is about 0.9, and the reflectance is about 0.9 at a wavelength of about 530 nm. Thereafter, the profile gradually increases.

このような図8(A)に示す反射率波長特性を持つ反射防止層ARbを用いた第2実施形態の撮像光学系ユニットSUbでは、5度入射の場合の有害光は、図8(B)に破線で示すプロファイルとなり、そして、30度入射の場合の有害光は、図8(C)に破線で示すプロファイルとなる。5度入射および30度入射のいずれの場合も、図8(B)、(C)に示すように、その有害光は、いずれの波長においても比較例よりも低減しており、表5に示すように、上述の比較例に較べて大幅に低減している。すなわち、5度入射の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.05であり、比較例の平均強度0.20に較べて約27.2%となっており(比較例の有害光強度を1とした場合に第2実施形態の有害光強度は、その27.2%、以下同じ)、約72.8%改善している。5度入射の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.19であり、比較例の平均強度0.67に較べて約27.8%となっており、約72.2%改善している。30度入射の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.07であり、比較例の平均強度0.28に較べて約23.5%となっており、約76.5%改善している。30度入射の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.29であり、比較例の平均強度0.87に較べて約34.0%となっており、約66.0%改善している。   In the imaging optical system unit SUb of the second embodiment using the antireflection layer ARb having the reflectance wavelength characteristic shown in FIG. 8A, harmful light in the case of 5 degree incidence is shown in FIG. The harmful light when incident at 30 degrees becomes the profile indicated by the broken line in FIG. 8C. In both cases of 5 degree incidence and 30 degree incidence, as shown in FIGS. 8B and 8C, the harmful light is reduced in comparison with the comparative example at any wavelength, as shown in Table 5. Thus, it is greatly reduced as compared with the above-described comparative example. That is, the harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.05 with respect to incident light of 5 ° incidence, which is about 27.2% compared to the average intensity of 0.20 in the comparative example ( When the noxious light intensity of the comparative example is 1, the noxious light intensity of the second embodiment is improved by about 72.8%, 27.2% (the same applies hereinafter). The harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.19 compared to the average intensity of 0.67 of the comparative example, and is about 27.8% with respect to the incident light of 5 degrees incident. .2% improvement. The harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm with respect to the incident light of 30 degrees incident has an average intensity of 0.07, which is about 23.5% compared to the average intensity of 0.28 of the comparative example, and is about 76. .5% improvement. The harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.29 compared to the average intensity of 0.87 of the comparative example, which is about 34.0% with respect to the incident light of 30 degrees incident, and about 66 0.0% improvement.

なお、上述の場合、反射防止層ARbの反射率は、5度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの平均反射率RC(5、420〜600)は、1.21であり、5度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(5、600〜650)は、1.23であり、30度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの平均反射率RC(30、420〜600)は、1.09であり、そして、30度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(30、600〜650)は、1.57である。   In the case described above, the reflectance of the antireflection layer ARb is 1.21, and the average reflectance RC (5, 420 to 600) from the wavelength 420 nm to 600 nm in the incident light incident at 5 degrees is 1.21. The average reflectance RC (5, 600 to 650) from the wavelength 600 nm to 650 nm in the incident light incident at an angle of incidence is 1.23, and the average reflection from the wavelength 420 nm to 600 nm in the incident light incident at an incident angle of 30 degrees. The rate RC (30, 420 to 600) is 1.09, and the average reflectance RC (30, 600 to 650) from the wavelength 600 nm to 650 nm in the incident light incident at 30 degrees is 1.57. It is.

Figure 2014174325
Figure 2014174325

Figure 2014174325
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次に、別の実施形態について説明する。   Next, another embodiment will be described.

(第3実施形態)
図9は、第3実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。図9(A)は、最も像側に配置される光学素子における像側面の反射率波長特性(反射防止層ARcの反射率波長特性)を示す図である。図9(A)の横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、%単位で表す反射率である。図9(A)には、5度入射光に対する反射率(実線)と30度入射光(破線)に対する反射率とが示されている。図9(B)は、5度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図であり、図9(C)は、30度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図である。図9(B)、(C)のの横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、有害光の平均強度である。図9(B)、(C)では、第3実施形態の場合が破線で示され、上記比較例の場合が実線で示されている。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram for explaining the characteristics of the imaging optical system unit according to the third embodiment. FIG. 9A is a diagram illustrating the reflectance wavelength characteristic of the image side surface (the reflectance wavelength characteristic of the antireflection layer ARc) in the optical element arranged closest to the image side. The horizontal axis of FIG. 9A is the wavelength expressed in nm unit, and the vertical axis is the reflectance expressed in% unit. FIG. 9A shows the reflectivity with respect to 5 ° incident light (solid line) and the reflectivity with respect to 30 ° incident light (broken line). FIG. 9B is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 5 degrees, and FIG. 9C is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 30 degrees. The horizontal axis of FIGS. 9B and 9C is the wavelength expressed in nm, and the vertical axis is the average intensity of harmful light. In FIGS. 9B and 9C, the case of the third embodiment is indicated by a broken line, and the case of the comparative example is indicated by a solid line.

第3実施形態の撮像光学系ユニットSUcは、反射防止層ARcが異なっている。すなわち、第3実施形態の撮像光学系ユニットSUcは、撮像光学系OScと、赤外線カットフィルタFTを備える。第3実施形態の撮像光学系ユニットSUcにおける赤外線カットフィルタFTは、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける赤外線カットフィルタFTと同様であり、そして、第3実施形態の撮像光学系ユニットSUcにおける撮像光学系OScは、反射防止層ARaに代え反射防止層ARcが最も像側に配置される光学素子Lcnの像側面に形成されている点を除き、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける撮像光学系OSaと同様であるので、それぞれ、その説明を省略する。   The imaging optical system unit SUc of the third embodiment is different in the antireflection layer ARc. That is, the imaging optical system unit SUc of the third embodiment includes an imaging optical system OSc and an infrared cut filter FT. The infrared cut filter FT in the imaging optical system unit SUc of the third embodiment is the same as the infrared cut filter FT in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment, and in the imaging optical system unit SUc of the third embodiment. The imaging optical system OSc is different from the antireflection layer ARa in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment except that the antireflection layer ARc is formed on the image side surface of the optical element Lcn arranged closest to the image side. Since it is the same as the imaging optical system OSa, the description thereof is omitted.

この第3実施形態における反射防止層ARcは、表6に示すように、最も像側に配置される光学素子Lcnの光学素子本体LMc上に積層される屈折率2.08であって厚さ16.02nm(設計値)である第1高屈折率層と、前記第1高屈折率層状に積層される屈折率1.475であって厚さ33.08nm(設計値)である第1低屈折率層と、前記第1低屈折率層上に積層される屈折率2.08であって厚さ67.95nm(設計値)である第2高屈折率層と、前記第2高屈折率層状に積層される屈折率1.475であって厚さ12nm(設計値)である第2低屈折率層と、前記第2低屈折率層上に積層される屈折率2.08であって厚さ40.6nm(設計値)である第3高屈折率層と、前記第3高屈折率層状に積層される屈折率1.385であって厚さ104.11nm(設計値)である第3低屈折率層とを備えており、6層である。第1ないし第3高屈折率層は、例えば、TiOやNb等で形成され、第1ないし第3低屈折率層は、例えば、SiOやMgF等で形成される。一例を挙げると、反射防止層ARcは、例えば、//光学素子(基板)/TiO/SiO/TiO/SiO/TiO/MgFである。 As shown in Table 6, the antireflection layer ARc in the third embodiment has a refractive index of 2.08 and a thickness of 16 stacked on the optical element body LMc of the optical element Lcn arranged closest to the image side. A first high refractive index layer having a thickness of 0.02 nm (design value) and a first low refractive index having a refractive index of 1.475 and a thickness of 33.08 nm (design value) laminated in the first high refractive index layer. An index layer, a second high refractive index layer having a refractive index of 2.08 and a thickness of 67.95 nm (design value) laminated on the first low refractive index layer, and the second high refractive index layer shape A second low refractive index layer having a refractive index of 1.475 and a thickness of 12 nm (design value), and a refractive index of 2.08 laminated on the second low refractive index layer. A third high refractive index layer having a thickness of 40.6 nm (design value), and a refractive index of 1.3 laminated on the third high refractive index layer. A 85 and a third low refractive index layer is a thick 104.11Nm (design value), a six-layer. The first to third high refractive index layers are made of, for example, TiO 2 or Nb 2 O 5 , and the first to third low refractive index layers are made of, for example, SiO 2 or MgF 2 . For example, the antireflection layer ARc is, for example, // optical element (substrate) / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / MgF 2 .

このような反射防止層ARcは、図9(A)に示す反射率波長特性を示す。すなわち、反射防止層ARcの反射率波長特性は、波長350nmから波長が長くなるに従って反射率が5度入射の場合および30度入射の場合共に減少し、30度入射の場合では波長約410nmで反射率約0.1の極小となる一方5度入射の場合では波長約420nmで反射率約0.2の極小となり、その後、増加に転じ、30度入射の場合では波長約445nmで反射率約0.4の極大となる一方5度入射の場合では波長約470nmで反射率約0.5の極大となり、その後、減少に転じ、30度入射の場合では波長約645nmで再び反射率約0.05の極小となる一方5度入射の場合では波長約670nmで再び反射率ほぼ0の極小となり、その後、比較的緩やかに増大するプロファイルとなっている。   Such an antireflection layer ARc exhibits the reflectance wavelength characteristic shown in FIG. In other words, the reflectance wavelength characteristic of the antireflection layer ARc decreases as the wavelength increases from 350 nm, both when the reflectance is incident at 5 degrees and when incident at 30 degrees, and is reflected at a wavelength of about 410 nm when incident at 30 degrees. On the other hand, in the case of 5 degree incidence, the reflectance is about 0.1, and the reflectance is about 0.2 at a wavelength of about 420 nm. Thereafter, the reflectance starts to increase, and in the case of 30 degree incidence, the reflectance is about 0 at a wavelength of about 445 nm. In the case of 5 degree incidence, the reflectance becomes about 0.5 at a wavelength of about 470 nm, and then the reflectance starts to decrease. In the case of 30 degree incidence, the reflectance is about 0.05 at a wavelength of about 645 nm again. On the other hand, in the case of 5 degree incidence, the reflectance is almost zero again at a wavelength of about 670 nm, and thereafter the profile increases relatively slowly.

このような図9(A)に示す反射率波長特性を持つ反射防止層ARcを用いた第3実施形態の撮像光学系ユニットSUcでは、5度入射の場合の有害光は、図9(B)に破線で示すプロファイルとなり、そして、30度入射の場合の有害光は、図9(C)に破線で示すプロファイルとなる。5度入射および30度入射のいずれの場合も、図9(B)、(C)に示すように、その有害光は、ほぼ0で、いずれの波長においても比較例よりも低減しており、表7に示すように、上述の比較例に較べて大幅に低減している。すなわち、5度入射の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.02であり、比較例の平均強度0.20に較べて約8.2%となっており(比較例の有害光強度を1とした場合に第3実施形態の有害光強度は、その8.2%、以下同じ)、約91.8%改善している。5度入射の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.01であり、比較例の平均強度0.67に較べて約1.7%となっており、約98.3%改善している。30度入射の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.02であり、比較例の平均強度0.28に較べて約5.9%となっており、約94.1%改善している。30度入射の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.02であり、比較例の平均強度0.87に較べて約2.2%となっており、約97.8%改善している。   In the imaging optical system unit SUc of the third embodiment using the antireflection layer ARc having the reflectance wavelength characteristic shown in FIG. 9A, harmful light when incident at 5 degrees is shown in FIG. The harmful light when incident at 30 degrees becomes a profile indicated by a broken line in FIG. 9C. In both cases of 5 degree incidence and 30 degree incidence, as shown in FIGS. 9 (B) and (C), the harmful light is almost 0, which is lower than the comparative example at any wavelength, As shown in Table 7, it is greatly reduced as compared with the above-described comparative example. That is, the harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.02 with respect to incident light of 5 degrees incident, and is about 8.2% compared to the average intensity of 0.20 in the comparative example ( When the noxious light intensity of the comparative example is 1, the noxious light intensity of the third embodiment is 8.2% (the same applies hereinafter), which is an improvement of about 91.8%. The harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.01 with respect to incident light of 5 degrees incident, which is about 1.7% compared to the average intensity of 0.67 in the comparative example, and is about 98. .3% improvement. The harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm with respect to incident light of 30 degrees incident has an average intensity of 0.02, which is about 5.9% compared to the average intensity of 0.28 of the comparative example, and is about 94. .1% improvement. The harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.02 with respect to incident light of 30 degrees incident, which is about 2.2% compared to the average intensity of 0.87 of the comparative example, and about 97 .8% improvement.

なお、上述の場合、反射防止層ARcの反射率は、5度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの平均反射率RC(5、420〜600)は、0.39であり、5度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(5、600〜650)は、0.1であり、30度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの平均反射率RC(30、420〜600)は、0.3であり、そして、30度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(30、600〜650)は、0.11である。   In the case described above, the reflectance of the antireflection layer ARc is 0.39, and the average reflectance RC (5, 420 to 600) from the wavelength of 420 nm to 600 nm in the incident light incident at 5 degrees is 0.39. The average reflectivity RC (5, 600 to 650) from the wavelength 600 nm to 650 nm in the incident light incident at an incident angle of 0.1 is 0.1, and the average reflection from the wavelength 420 nm to 600 nm in the incident light incident at an incident angle of 30 degrees is 0.1. The rate RC (30, 420 to 600) is 0.3, and the average reflectance RC (30, 600 to 650) from the wavelength 600 nm to 650 nm in the incident light incident at 30 degrees is 0.11. It is.

Figure 2014174325
Figure 2014174325

Figure 2014174325
Figure 2014174325

次に、別の実施形態について説明する。   Next, another embodiment will be described.

(第4実施形態)
図10は、第4実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。図10(A)は、最も像側に配置される光学素子における像側面の反射率波長特性(反射防止層ARdの反射率波長特性)を示す図である。図10(A)の横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、%単位で表す反射率である。図10(A)には、5度入射光に対する反射率(実線)と30度入射光に対する反射率(破線)とが示されている。図10(B)は、5度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図であり、図10(C)は、30度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図である。図10(B)、(C)のの横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、有害光の平均強度である。図10(B)、(C)では、第4実施形態の場合が破線で示され、上記比較例の場合が実線で示されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a diagram for explaining the characteristics of the imaging optical system unit of the fourth embodiment. FIG. 10A is a diagram showing the reflectance wavelength characteristic of the image side surface (the reflectance wavelength characteristic of the antireflection layer ARd) in the optical element arranged closest to the image side. In FIG. 10A, the horizontal axis represents the wavelength expressed in nm, and the vertical axis represents the reflectance expressed in%. FIG. 10A shows the reflectance (solid line) with respect to 5 degree incident light and the reflectance (broken line) with respect to 30 degree incident light. FIG. 10B is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 5 degrees, and FIG. 10C is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 30 degrees. In FIGS. 10B and 10C, the horizontal axis represents the wavelength expressed in nm, and the vertical axis represents the average intensity of harmful light. In FIGS. 10B and 10C, the case of the fourth embodiment is indicated by a broken line, and the case of the comparative example is indicated by a solid line.

第4実施形態の撮像光学系ユニットSUdは、反射防止層ARdが異なっている。すなわち、第4実施形態の撮像光学系ユニットSUdは、撮像光学系OSdと、赤外線カットフィルタFTを備える。第4実施形態の撮像光学系ユニットSUdにおける赤外線カットフィルタFTは、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける赤外線カットフィルタFTと同様であり、そして、第4実施形態の撮像光学系ユニットSUdにおける撮像光学系OSdは、反射防止層ARaに代え反射防止層ARdが最も像側に配置される光学素子Ldnの像側面に形成されている点を除き、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける撮像光学系OSaと同様であるので、それぞれ、その説明を省略する。   The imaging optical system unit SUd of the fourth embodiment has a different antireflection layer ARd. That is, the imaging optical system unit SUd of the fourth embodiment includes an imaging optical system OSd and an infrared cut filter FT. The infrared cut filter FT in the imaging optical system unit SUd of the fourth embodiment is the same as the infrared cut filter FT in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment, and in the imaging optical system unit SUd of the fourth embodiment. The imaging optical system OSd is different from the antireflection layer ARa in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment except that the antireflection layer ARd is formed on the image side surface of the optical element Ldn arranged closest to the image side. Since it is the same as the imaging optical system OSa, the description thereof is omitted.

この第4実施形態における反射防止層ARdは、表8に示すように、最も像側に配置される光学素子Ldnの光学素子本体LMd上に積層される屈折率1.475であって厚さ18.31nm(設計値)である第1低屈折率層と、前記第1低屈折率層状に積層される屈折率2.316であって厚さ10.00nm(設計値)である第1高屈折率層と、以下、表8に示す低屈折率層と高屈折率層とを順次に積層し、最後に、第7高屈折率層上に積層される屈折率1.385であって厚さ103.00nm(設計値)である第8低屈折率層とを備えており、15層である。第1ないし第7高屈折率層は、例えば、TiOやNb等で形成され、第1ないし第8低屈折率層は、例えば、SiOやMgF等で形成される。一例を挙げると、反射防止層ARcは、例えば、//光学素子(基板)/SiO/TiO/・・・/TiO/MgFである。 As shown in Table 8, the antireflection layer ARd in the fourth embodiment has a refractive index of 1.475 and a thickness of 18 laminated on the optical element body LMd of the optical element Ldn arranged closest to the image side. A first low-refractive index layer having a thickness of 1.31 nm (design value) and a first high-refractive index having a refractive index of 2.316 and a thickness of 10.00 nm (design value) stacked in the first low-refractive index layer. The refractive index layer and the low refractive index layer and the high refractive index layer shown in Table 8 below are sequentially laminated, and finally the refractive index is 1.385 and the thickness is laminated on the seventh high refractive index layer. And an eighth low refractive index layer having a value of 103.00 nm (design value), and 15 layers. The first to seventh high refractive index layers are made of, for example, TiO 2 or Nb 2 O 5 , and the first to eighth low refractive index layers are made of, for example, SiO 2 or MgF 2 . For example, the antireflection layer ARc is, for example, // optical element (substrate) / SiO 2 / TiO 2 /... / TiO 2 / MgF 2 .

このような反射防止層ARdは、図10(A)に示す反射率波長特性を示す。すなわち、反射防止層ARdの反射率波長特性は、波長350nmから波長が長くなるに従って反射率が5度入射の場合および30度入射の場合共に減少し、30度入射の場合では波長約400nmで減少率が小さくなって緩やかに減少し波長約425nmで反射率約0.1の極小となる一方5度入射の場合では波長約405nmで反射率約0.2の極小となり、その後、両場合共に反射率ほぼ0と0.5との間で増加および減少を繰り返すものの総じて減少してほぼ0となり、30度入射の場合では波長約700nmから再び増大に転じ、5度入射の場合では波長約725nmから再び増大に転じ、比較的緩やかに増大するプロファイルとなっている。なお、増減を繰り返している間、30度入射の場合では波長約450nmおよび波長約545nmで極大とり、波長約480nmで極小となっており、5度入射の場合では波長約420nm、波長約470nmおよび波長約555nmで極大とり、波長約440nmおよび波長約510nmで極小となっている。   Such an antireflection layer ARd exhibits the reflectance wavelength characteristic shown in FIG. That is, the reflectance wavelength characteristic of the antireflection layer ARd decreases as the wavelength increases from 350 nm, both when the reflectance is incident at 5 degrees and when incident at 30 degrees, and decreases at a wavelength of about 400 nm when incident at 30 degrees. The rate decreases slowly and decreases to a minimum of about 0.1 reflectance at a wavelength of about 425 nm, while it becomes a minimum of about 0.2 reflectance at a wavelength of about 405 nm in the case of 5 degree incidence, and then reflects in both cases. Although the rate of increase and decrease is repeated between about 0 and 0.5, the overall rate decreases to almost 0. In the case of 30 degree incidence, the wavelength starts to increase again from about 700 nm. In the case of 5 degree incidence, the wavelength starts from about 725 nm. The profile starts to increase again, and the profile increases relatively slowly. While repeating the increase / decrease, in the case of 30 degree incidence, the wavelength is about 450 nm and the wavelength is about 545 nm, and the wavelength is about 480 nm, and in the case of the 5 degree incidence, the wavelength is about 420 nm, the wavelength is about 470 nm, and It has a maximum at a wavelength of about 555 nm, and a minimum at a wavelength of about 440 nm and a wavelength of about 510 nm.

このような図10(A)に示す反射率波長特性を持つ反射防止層ARdを用いた第4実施形態の撮像光学系ユニットSUdでは、5度入射の場合の有害光は、図10(B)に破線で示すプロファイルとなり、そして、30度入射の場合の有害光は、図10(C)に破線で示すプロファイルとなる。5度入射および30度入射のいずれの場合も、図10(B)、(C)に示すように、その有害光は、ほぼ0で、いずれの波長においても比較例よりも低減しており、表9に示すように、上述の比較例に較べて大幅に低減している。すなわち、5度入射の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.01であり、比較例の平均強度0.20に較べて約6.3%となっており(比較例の有害光強度を1とした場合に第4実施形態の有害光強度は、その6.3%、以下同じ)、約93.7%改善している。5度入射の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.01であり、比較例の平均強度0.67に較べて約0.8%となっており、約99.2%改善している。30度入射の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.01であり、比較例の平均強度0.28に較べて約3.3%となっており、約96.7%改善している。30度入射の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.02であり、比較例の平均強度0.87に較べて約2.5%となっており、約97.5%改善している。   In the imaging optical system unit SUd of the fourth embodiment using the antireflection layer ARd having the reflectance wavelength characteristic shown in FIG. 10A, harmful light when incident at 5 degrees is shown in FIG. The harmful light when incident at 30 degrees becomes a profile indicated by a broken line in FIG. 10C. In both cases of 5 degree incidence and 30 degree incidence, as shown in FIGS. 10 (B) and 10 (C), the harmful light is almost 0, which is lower than the comparative example at any wavelength, As shown in Table 9, it is greatly reduced as compared with the comparative example described above. That is, the harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.01 with respect to incident light of 5 ° incidence, which is about 6.3% compared to the average intensity of 0.20 in the comparative example ( When the harmful light intensity of the comparative example is 1, the harmful light intensity of the fourth embodiment is improved by about 63.7% (the same applies hereinafter) and about 93.7%. The harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.01 with respect to incident light of 5 degrees incident, which is about 0.8% compared to the average intensity of 0.67 in the comparative example, and about 99 .2% improvement. For incident light with an incident angle of 30 degrees, harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.01, which is about 3.3% compared to an average intensity of 0.28 in the comparative example, and is about 96. .7% improvement. The harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.02 with respect to the incident light of 30 degrees incident, which is about 2.5% as compared with the average intensity of 0.87 of the comparative example. .5% improvement.

なお、上述の場合、反射防止層ARdの反射率は、5度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの平均反射率RC(5、420〜600)は、0.29であり、5度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(5、600〜650)は、0.05であり、30度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの平均反射率RC(30、420〜600)は、0.17であり、そして、30度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(30、600〜650)は、0.12である。   In the case described above, the reflectance of the antireflection layer ARd is 0.29, and the average reflectance RC (5, 420 to 600) from the wavelength 420 nm to 600 nm in the incident light incident at 5 degrees incidence is 0.29. The average reflectivity RC (5, 600 to 650) from the wavelength 600 nm to 650 nm in the incident light incident at an incident angle of 0.05 is 0.05, and the average reflection from the wavelength 420 nm to 600 nm in the incident light incident at an incident angle of 30 degrees. The rate RC (30, 420 to 600) is 0.17, and the average reflectance RC (30, 600 to 650) from the wavelength 600 nm to 650 nm in the incident light incident at 30 degrees is 0.12. It is.

Figure 2014174325
Figure 2014174325

Figure 2014174325
Figure 2014174325

次に、別の実施形態について説明する。   Next, another embodiment will be described.

(第5実施形態)
図11は、第5実施形態の撮像光学系における最も像側の光学素子および赤外線カットフィルタの構成を模式的に示した一部断面図である。図12は、第5実施形態の撮像光学系ユニットの特性を説明するための図である。図12(A)は、最も像側に配置される光学素子における像側面の反射率波長特性(反射防止層AReの反射率波長特性)を示す図である。図12(A)の横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、%単位で表す反射率である。図12(A)には、5度入射光に対する反射率(実線)と37.5度入射光に対する反射率(破線)とが示されている。図12(B)は、5度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図であり、図12(C)は、30度入射の入射光に対する有害光の波長特性を示す図である。図12(B)、(C)のの横軸は、nm単位で表す波長であり、その縦軸は、有害光の平均強度である。図12(B)、(C)では、第5実施形態の場合が破線で示され、上記比較例の場合が実線で示されている。
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the most image-side optical element and the infrared cut filter in the imaging optical system of the fifth embodiment. FIG. 12 is a diagram for explaining the characteristics of the imaging optical system unit according to the fifth embodiment. FIG. 12A is a diagram showing the reflectance wavelength characteristic of the image side surface (the reflectance wavelength characteristic of the antireflection layer ARe) in the optical element arranged closest to the image side. The horizontal axis in FIG. 12A is the wavelength expressed in nm units, and the vertical axis is the reflectance expressed in% units. FIG. 12A shows the reflectivity (solid line) with respect to 5 ° incident light and the reflectivity (broken line) with respect to 37.5 ° incident light. FIG. 12B is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 5 degrees, and FIG. 12C is a diagram illustrating wavelength characteristics of harmful light with respect to incident light incident at 30 degrees. In FIGS. 12B and 12C, the horizontal axis represents the wavelength expressed in nm, and the vertical axis represents the average intensity of harmful light. In FIGS. 12B and 12C, the case of the fifth embodiment is indicated by a broken line, and the case of the comparative example is indicated by a solid line.

第5実施形態の撮像光学系ユニットSUeは、撮像光学系OSeにおける最も像側に配置される光学素子Lenおよびその像側面に形成される反射防止層AReが異なっている。すなわち、第5実施形態の撮像光学系ユニットSUeは、撮像光学系OSeと、赤外線カットフィルタFTを備える。第5実施形態の撮像光学系ユニットSUeにおける赤外線カットフィルタFTは、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける赤外線カットフィルタFTと同様であり、そして、第5実施形態の撮像光学系ユニットSUeにおける撮像光学系OSeは、図11に示すように、最も像側に配置される平行平板の光学素子Lanに代えレンズの光学素子Lenを備えると共に、反射防止層ARaに代え反射防止層AReが最も像側に配置されるこのレンズの光学素子Lenの像側面に形成されている点を除き、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaにおける撮像光学系OSaと同様であるので、それぞれ、その説明を省略する。   The imaging optical system unit SUe of the fifth embodiment is different in the optical element Len arranged on the most image side in the imaging optical system OSe and the antireflection layer ARe formed on the side surface of the image. That is, the imaging optical system unit SUe of the fifth embodiment includes an imaging optical system OSe and an infrared cut filter FT. The infrared cut filter FT in the imaging optical system unit SUe of the fifth embodiment is the same as the infrared cut filter FT in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment, and in the imaging optical system unit SUe of the fifth embodiment. As shown in FIG. 11, the imaging optical system OSe includes a lens optical element Len instead of the parallel plate optical element Lan arranged closest to the image side, and the antireflection layer ARe is the most antireflection layer ARa. This is the same as the imaging optical system OSa in the imaging optical system unit SUa of the first embodiment except that it is formed on the image side surface of the optical element Len of this lens arranged on the side. To do.

この第5実施形態における光学素子Lenは、正または負の屈折力を有するレンズである。この光学素子Lenであるレンズは、片面が球面であってよく(片平レンズ)、また両面が球面であってよく、また少なくとも一方面が非球面であってよい。図11に示す例では、光学素子Lenは、正の屈折力を有し、光軸に沿って前記光軸を含むレンズ断面の輪郭線において前記光軸の交点から有効領域端に向かった場合に少なくとも1箇所の変曲点を有する非球面を持つレンズである。変曲点とは、レンズの有効半径内であって、光軸に沿ったレンズ断面(光軸に沿って光軸を含むレンズ断面)の輪郭線上の個々の点において、前記輪郭線を2階微分した場合に、その符号の正負が逆転する点をいう。有効領域とは、設計上、光学的にレンズとして使用される領域として設定された領域をいう。   The optical element Len in the fifth embodiment is a lens having positive or negative refractive power. The lens which is the optical element Len may be spherical on one side (single flat lens), spherical on both sides and aspheric on at least one side. In the example shown in FIG. 11, the optical element Len has a positive refractive power, and when the optical element Len moves from the intersection of the optical axes toward the effective region end along the optical axis along the contour line of the lens cross section including the optical axis. It is a lens having an aspherical surface having at least one inflection point. The inflection point is within the effective radius of the lens, and at each point on the contour line of the lens cross section (the lens cross section including the optical axis along the optical axis) along the optical axis, the contour line is arranged on the second floor. The point where the sign of the sign is reversed when differentiated. The effective area refers to an area set as an area that is optically used as a lens by design.

この第5実施形態における反射防止層AReは、表10に示すように、第3実施形態における反射防止層ARcと同じであり、最も像側に配置される光学素子Lenの光学素子本体LMe上に積層される。   As shown in Table 10, the antireflection layer ARe in the fifth embodiment is the same as the antireflection layer ARc in the third embodiment, and is on the optical element body LMe of the optical element Len arranged on the most image side. Laminated.

このような反射防止層ARdは、図12(A)に示す反射率波長特性を示す。すなわち、反射防止層AReの反射率波長特性は、波長350nmから波長が長くなるに従って反射率が5度入射の場合(近軸の場合)および30度入射の場合(非球面上における図11に示す特定の箇所の場合)共に減少し、30度入射の場合では波長約400nmで反射率約0.1の極小となる一方5度入射の場合では波長約420nmで反射率約0.1の極小となり、その後、増加に転じ、30度入射の場合では波長約450nmから波長約540nmまで反射率約0.45で略一定となる一方5度入射の場合では波長約470nmで反射率約0.55の極大となり、その後、減少に転じ、30度入射の場合では波長約625nmで再び反射率約0.25の極小となる一方5度入射の場合では波長約670nmで再び反射率ほぼ0の極小となり、その後、比較的緩やかに増大するプロファイルとなっている。   Such an antireflection layer ARd exhibits the reflectance wavelength characteristic shown in FIG. That is, the reflectance wavelength characteristics of the antireflection layer ARe are as shown in FIG. 11 on the aspheric surface when the reflectance is 5 degrees incident (paraxial) and 30 degrees incident as the wavelength increases from 350 nm. (In the case of a specific location) both decrease, and in the case of 30 degree incidence, the reflectance is about 0.1 at a wavelength of about 400 nm, while in the case of 5 degree incidence, the reflectance is about 0.1 at a wavelength of about 420 nm. After that, when the incidence is 30 degrees, the reflectance is approximately constant from about 450 nm to about 540 nm, and the reflectance is about 0.45, whereas in the case of 5 degrees incidence, the reflectance is about 470 nm and the reflectance is about 0.55. After that, it turned to decrease, and in the case of 30 degree incidence, the reflectance was about 0.25 nm again at a wavelength of about 625 nm, whereas in the case of 5 degree incidence, the reflectance was almost zero again at a wavelength of about 670 nm. Next, then, it has a profile which increases relatively slowly.

このような図12(A)に示す反射率波長特性を持つ反射防止層AReを用いた第5実施形態の撮像光学系ユニットSUeでは、赤外線カットフィルタへ5度入射の場合の有害光は、図12(B)に破線で示すプロファイルとなり、そして、赤外線カットフィルタへ30度入射の場合の有害光は、図12(C)に破線で示すプロファイルとなる。5度入射および30度入射のいずれの場合も、図12(B)、(C)に示すように、その有害光は、ほぼ0で、いずれの波長においても比較例よりも低減しており、表11に示すように、上述の比較例に較べて大幅に低減している。すなわち、5度入射(近軸)の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.02であり、比較例の平均強度0.20に較べて約8.2%となっており(比較例の有害光強度を1とした場合に第5実施形態の有害光強度は、その8.2%、以下同じ)、約91.8%改善している。5度入射(近軸)の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.01であり、比較例の平均強度0.67に較べて約1.7%となっており、約98.3%改善している。30度入射(図11に示す前記特定箇所)の入射光に対し、波長420nm〜波長600nmの有害光は、平均強度0.02であり、比較例の平均強度0.28に較べて約7.0%となっており、約93.0%改善している。30度入射(図11に示す前記特定箇所)の入射光に対し、波長600nm〜波長650nmの有害光は、平均強度0.02であり、比較例の平均強度0.87に較べて約4.7%となっており、約95.3%改善している。   In the imaging optical system unit SUe of the fifth embodiment using the antireflection layer ARe having the reflectance wavelength characteristic shown in FIG. 12A, the harmful light in the case of entering the infrared cut filter at 5 degrees is shown in FIG. 12 (B) has a profile indicated by a broken line, and harmful light in the case of 30-degree incidence on the infrared cut filter has a profile indicated by a broken line in FIG. 12 (C). In both cases of 5 degree incidence and 30 degree incidence, as shown in FIGS. 12 (B) and 12 (C), the harmful light is almost 0, which is lower than the comparative example at any wavelength, As shown in Table 11, it is greatly reduced as compared with the comparative example described above. That is, with respect to incident light at 5 degrees incident (paraxial), harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.02 and is about 8.2% compared to an average intensity of 0.20 in the comparative example. (When the harmful light intensity of the comparative example is 1, the harmful light intensity of the fifth embodiment is 8.2%, the same applies hereinafter), which is an improvement of about 91.8%. With respect to incident light at 5 degrees incident (paraxial), harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.01, which is about 1.7% compared to an average intensity of 0.67 in the comparative example. That is about 98.3% improvement. The harmful light having a wavelength of 420 nm to 600 nm has an average intensity of 0.02 with respect to incident light of 30 degrees incident (the specific portion shown in FIG. 11), which is about 7. 0%, an improvement of about 93.0%. The harmful light having a wavelength of 600 nm to 650 nm has an average intensity of 0.02 with respect to the incident light of 30 degrees incident (the specific portion shown in FIG. 11), which is about 4. 7%, an improvement of about 95.3%.

なお、上述の場合、反射防止層AReの反射率は、5度入射(近軸)で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの平均反射率RC(5、420〜600)は、0.39であり、5度入射(近軸)で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(5、600〜650)は、0.1であり、30度入射(図11に示す前記特定箇所)で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの平均反射率RC(30、420〜600)は、0.37であり、そして、30度入射(図11に示す前記特定箇所)で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの平均反射率RC(30、600〜650)は、0.24である。   In the case described above, the reflectance of the antireflection layer ARe is 0.39 in the average reflectance RC (5, 420 to 600) from the wavelength of 420 nm to 600 nm in the incident light incident at 5 degrees incidence (paraxial). The average reflectivity RC (5, 600 to 650) from the wavelength 600 nm to 650 nm in the incident light incident at 5 degrees incident (paraxial) is 0.1 and incident at 30 degrees (the above-described case shown in FIG. 11). The average reflectance RC (30, 420 to 600) from the wavelength 420 nm to 600 nm in the incident light incident at the specific location is 0.37, and incident at 30 degrees incident (the specific location shown in FIG. 11). The average reflectance RC (30, 600 to 650) from a wavelength of 600 nm to 650 nm in the incident light is 0.24.

Figure 2014174325
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Figure 2014174325
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以上のように、第2ないし第5実施形態の撮像光学系ユニットSUb〜SUeは、比較例の撮像光学系ユニットの場合に較べて、第1実施形態の撮像光学系ユニットSUaと同様に、大幅に有害光が低減している。このため、第2ないし第5実施形態の撮像光学系ユニットSUb〜SUeは、小型化および低コスト化を図りつつ、色ムラを低減し、赤外線カットフィルタに起因する不要光の強度を低減することができる。   As described above, the imaging optical system units SUb to SUe of the second to fifth embodiments are substantially similar to the imaging optical system unit SUa of the first embodiment as compared to the imaging optical system unit of the comparative example. Toxic light has been reduced. For this reason, the imaging optical system units SUb to SUe of the second to fifth embodiments reduce color unevenness while reducing the size and cost, and reduce the intensity of unnecessary light caused by the infrared cut filter. Can do.

次に、別の実施形態について説明する。   Next, another embodiment will be described.

<撮像光学系ユニットを組み込んだデジタル機器の説明>
次に、上述の第1ないし第5実施形態の撮像光学系ユニットSUa〜SUeのいずれかが組み込まれたデジタル機器について説明する。
<Description of digital equipment incorporating imaging optical system unit>
Next, a digital apparatus in which any of the imaging optical system units SUa to SUe of the first to fifth embodiments described above is incorporated will be described.

図13は、実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。デジタル機器3は、例えば、図13に示すように、撮像機能のために、撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、制御部35、記憶部36およびインタフェース部(I/F部)37を備える。デジタル機器3として、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ(モニタカメラ)、携帯電話機や携帯情報端末(PDA)等の携帯端末、パーソナルコンピュータおよびモバイルコンピュータが挙げられ、これらの周辺機器(例えば、マウス、スキャナおよびプリンタなど)が含まれてもよい。特に、本実施形態の撮像光学系ユニットSU(SUa〜SUe)は、携帯電話機や携帯情報端末(PDA)等の携帯端末に搭載する上で充分にコンパクト化されており、この携帯端末に好適に搭載される。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a digital device according to the embodiment. For example, as illustrated in FIG. 13, the digital device 3 has an imaging unit 30, an image generation unit 31, an image data buffer 32, an image processing unit 33, a drive unit 34, a control unit 35, and a storage unit 36 for the imaging function. And an interface unit (I / F unit) 37. Examples of the digital device 3 include a digital still camera, a video camera, a surveillance camera (monitor camera), a portable terminal such as a mobile phone or a personal digital assistant (PDA), a personal computer, and a mobile computer. Mouse, scanner and printer, etc.). In particular, the imaging optical system unit SU (SUa to SUe) of the present embodiment is sufficiently compact when mounted on a mobile terminal such as a mobile phone or a personal digital assistant (PDA), and is suitable for this mobile terminal. Installed.

撮像部30は、撮像装置21の一例であり、撮像レンズとして機能する撮像光学系ユニットSUと、撮像素子ISとを備える。撮像光学系ユニットSUは、上述したように、第1ないし第5実施形態の撮像光学系ユニットSUa〜SUeのいずれかであり、撮像光学系OS(OSa〜OSe)と赤外線カットフィルタFTとを備え、そして、本実施形態では、撮像光学系OSには、光軸方向にフォーカスのためのレンズを駆動してフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等を備えている。被写体からの光線は、撮像光学系ユニットSUの撮像光学系OSによって撮像素子ISの受光面上に結像され、被写体の光学像となる。   The imaging unit 30 is an example of the imaging device 21 and includes an imaging optical system unit SU that functions as an imaging lens and an imaging element IS. As described above, the imaging optical system unit SU is one of the imaging optical system units SUa to SUe of the first to fifth embodiments, and includes the imaging optical system OS (OSa to OSe) and the infrared cut filter FT. In the present embodiment, the imaging optical system OS is provided with a lens driving device (not shown) for performing focusing by driving a lens for focusing in the optical axis direction. The light beam from the subject is imaged on the light receiving surface of the imaging element IS by the imaging optical system OS of the imaging optical system unit SU to become an optical image of the subject.

撮像素子ISは、上述したように、撮像光学系ユニットSUの撮像光学系OSにより結像された被写体の光学像をR,G,Bの色成分の電気信号(画像信号)に変換し、R,G,B各色の画像信号として画像生成部31に出力する。撮像素子ISは、制御部35によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子ISにおける各画素の出力信号の読出し(水平同期、垂直同期、転送)等の撮像動作が制御される。   As described above, the imaging element IS converts the optical image of the subject formed by the imaging optical system OS of the imaging optical system unit SU into an electrical signal (image signal) of R, G, B color components, and R , G, and B are output to the image generator 31 as image signals of respective colors. In the imaging device IS, the imaging unit IS controls imaging operations such as imaging of either a still image or a moving image, or reading (horizontal synchronization, vertical synchronization, transfer) of an output signal of each pixel in the imaging device IS. .

画像生成部31は、撮像素子ISからのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理等を行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整(WB調整)、輪郭補正および色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から画像データを生成する。画像生成部31で生成された画像データは、画像データバッファ32に出力される。   The image generation unit 31 performs amplification processing, digital conversion processing, and the like on the analog output signal from the image sensor IS, and determines an appropriate black level, γ correction, and white balance adjustment (WB adjustment) for the entire image. Then, known image processing such as contour correction and color unevenness correction is performed to generate image data from the image signal. The image data generated by the image generation unit 31 is output to the image data buffer 32.

画像データバッファ32は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部33によって後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、揮発性の記憶素子であるRAM(Random Access Memory)などで構成される。   The image data buffer 32 is a memory that temporarily stores image data and is used as a work area for performing processing described later on the image data by the image processing unit 33. For example, the image data buffer 32 is a volatile storage element. A RAM (Random Access Memory) or the like is used.

画像処理部33は、画像データバッファ32の画像データに対し、解像度変換等の所定の画像処理を行う回路である。   The image processing unit 33 is a circuit that performs predetermined image processing such as resolution conversion on the image data in the image data buffer 32.

また、必要に応じて画像処理部33は、撮像素子ISの受光面上に形成される被写体の光学像における歪みを補正する公知の歪み補正処理等の、撮像光学系ユニットSUの撮像光学系OSでは補正しきれなかった収差を補正するように構成されてもよい。歪み補正は、収差によって歪んだ画像を肉眼で見える光景と同様な相似形の略歪みのない自然な画像に補正するものである。このように構成することによって、撮像光学系OSによって撮像素子ISへ導かれた被写体の光学像に歪みが生じていたとしても、略歪みのない自然な画像を生成することが可能となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、歪曲収差を除く他の諸収差だけを考慮すればよいので、撮像光学系OSの設計の自由度が増し、設計がより容易となる。また、このような歪みを情報処理による画像処理で補正する構成では、特に、像面に近いレンズによる収差負担が軽減されるため、射出瞳位置の制御が容易となり、レンズ形状を加工性の良い形状にすることができる。   Further, if necessary, the image processing unit 33 performs an imaging optical system OS of the imaging optical system unit SU such as a known distortion correction process for correcting distortion in an optical image of a subject formed on the light receiving surface of the imaging element IS. Then, it may be configured to correct aberrations that could not be corrected. In the distortion correction, an image distorted by aberration is corrected to a natural image having a similar shape similar to a sight seen with the naked eye and having substantially no distortion. With this configuration, even if the optical image of the subject guided to the image sensor IS by the imaging optical system OS is distorted, it is possible to generate a natural image with substantially no distortion. Further, in the configuration in which such distortion is corrected by image processing based on information processing, in particular, only other aberrations other than distortion aberration need to be considered, so that the degree of freedom in designing the imaging optical system OS is increased and the design is improved. It becomes easier. In addition, in the configuration in which such distortion is corrected by image processing based on information processing, the aberration burden due to the lens close to the image plane is reduced, so that the exit pupil position can be easily controlled, and the lens shape is easy to process. It can be shaped.

また、必要に応じて画像処理部33は、撮像素子ISの受光面上に形成される被写体の光学像における周辺照度落ちを補正する公知の周辺照度落ち補正処理を含んでもよい。デジタル機器3は、このような周辺照度落ち補正処理をさらに備えることによって、より良好な画像を得ることができる。周辺照度落ち補正(シェーディング補正)は、周辺照度落ち補正を行うための補正データを予め記憶しておき、撮影後の画像(画素)に対して補正データを乗算することによって実行される。周辺照度落ちが主に撮像素子ISにおける感度の入射角依存性、レンズの口径食およびコサイン4乗則等によって生じるため、前記補正データは、これら要因によって生じる照度落ちを補正するような所定値に設定される。このように構成することによって、撮像光学系ユニットSUの撮像光学系OSによって撮像素子ISへ導かれた被写体の光学像に周辺照度落ちが生じていたとしても、周辺まで充分な照度を持った画像を生成することが可能となる。   Further, the image processing unit 33 may include a known peripheral illuminance decrease correction process for correcting the peripheral illuminance decrease in the optical image of the subject formed on the light receiving surface of the image sensor IS as necessary. The digital device 3 can obtain a better image by further including such a peripheral illumination fall correction process. The peripheral illuminance drop correction (shading correction) is executed by storing correction data for performing the peripheral illuminance drop correction in advance and multiplying the image (pixel) after photographing by the correction data. Since the decrease in ambient illuminance mainly occurs due to the incident angle dependency of the sensitivity in the image sensor IS, the vignetting of the lens, the cosine fourth law, and the like, the correction data has a predetermined value that corrects the decrease in illuminance caused by these factors. Is set. With such a configuration, even if the peripheral illuminance drops in the optical image of the subject guided to the image sensor IS by the imaging optical system OS of the imaging optical system unit SU, an image having sufficient illuminance to the periphery. Can be generated.

駆動部34は、制御部35から出力される制御信号に基づいて図略の前記レンズ駆動装置を動作させることによって、所望のフォーカシングを行わせるように撮像光学系ユニットSUの撮像光学系OSにおけるフォーカスのためのレンズを駆動する。   The drive unit 34 operates the lens driving device (not shown) based on a control signal output from the control unit 35 to focus on the imaging optical system OS of the imaging optical system unit SU so as to perform desired focusing. Drive the lens for.

制御部35は、例えばマイクロプロセッサおよびその周辺回路などを備えて構成され、撮像部30、画像生成部31、画像データバッファ32、画像処理部33、駆動部34、記憶部36およびI/F部37の各部の動作をその機能に従って制御する。すなわち、この制御部35によって、撮像装置21は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。   The control unit 35 includes, for example, a microprocessor and its peripheral circuits, and includes an imaging unit 30, an image generation unit 31, an image data buffer 32, an image processing unit 33, a drive unit 34, a storage unit 36, and an I / F unit. The operation of each part 37 is controlled according to its function. In other words, the imaging device 21 is controlled by the control unit 35 to execute at least one of the still image shooting and the moving image shooting of the subject.

記憶部36は、被写体の静止画撮影または動画撮影によって生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や、書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)や、RAMなどを備えて構成される。つまり、記憶部36は、静止画用および動画用のメモリとしての機能を有する。   The storage unit 36 is a storage circuit that stores image data generated by still image shooting or moving image shooting of a subject. For example, a ROM (Read Only Memory) that is a nonvolatile storage element or a rewritable nonvolatile memory It comprises an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) that is a storage element, a RAM, and the like. That is, the storage unit 36 has a function as a still image memory and a moving image memory.

I/F部37は、外部機器と画像データを送受信するインタフェースであり、例えば、USBやIEEE1394などの規格に準拠したインタフェースである。   The I / F unit 37 is an interface that transmits / receives image data to / from an external device. For example, the I / F unit 37 is an interface that conforms to a standard such as USB or IEEE1394.

このような構成のデジタル機器3の撮像動作に次について説明する。   Next, the imaging operation of the digital device 3 having such a configuration will be described.

静止画を撮影する場合は、制御部35は、撮像部30(撮像装置21)に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部34を介して撮像部30の図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、全玉を移動させることによってフォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子ISの受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部31に出力される。その画像信号は、画像データバッファ32に一時的に記憶され、画像処理部33により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ(不図示)に表示される。そして、撮影者は、前記ディスプレイを参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆるシャッターボタン(不図示)が押されることによって、静止画用のメモリとしての記憶部36に画像データが格納され、静止画像が得られる。   When capturing a still image, the control unit 35 controls the imaging unit 30 (imaging device 21) to capture a still image, and the lens (not shown) of the imaging unit 30 via the drive unit 34. Focusing is performed by operating the driving device and moving all balls. As a result, a focused optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor IS, converted into image signals of R, G, and B color components, and then output to the image generator 31. . The image signal is temporarily stored in the image data buffer 32, and after image processing is performed by the image processing unit 33, an image based on the image signal is displayed on a display (not shown). The photographer can adjust the main subject so as to be within a desired position on the screen by referring to the display. When a so-called shutter button (not shown) is pressed in this state, image data is stored in the storage unit 36 as a still image memory, and a still image is obtained.

また、動画撮影を行う場合は、制御部35は、撮像部30に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、前記ディスプレイ(不図示)を参照することで、撮像部30を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。前記シャッターボタン(不図示)が押されることによって、動画撮影が開始される。そして、動画撮影時、制御部35は、撮像部30に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部34を介して撮像部30の図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子ISの受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部31に出力される。その画像信号は、画像データバッファ32に一時的に記憶され、画像処理部33により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ(不図示)に表示される。そして、もう一度前記シャッターボタン(不図示)を押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部36に導かれて格納される。   In addition, when performing moving image shooting, the control unit 35 controls the imaging unit 30 to perform moving image shooting. After that, as in the case of still image shooting, the photographer refers to the display (not shown) so that the image of the subject obtained through the imaging unit 30 is in a desired position on the screen. Can be adjusted. When a shutter button (not shown) is pressed, moving image shooting is started. At the time of moving image shooting, the control unit 35 controls the imaging unit 30 to shoot a moving image and operates the lens driving device (not shown) of the imaging unit 30 via the driving unit 34 to perform focusing. Do. As a result, a focused optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor IS, converted into image signals of R, G, and B color components, and then output to the image generation unit 31. . The image signal is temporarily stored in the image data buffer 32, and after image processing is performed by the image processing unit 33, an image based on the image signal is displayed on a display (not shown). Then, when the shutter button (not shown) is pressed again, the moving image shooting is completed. The captured moving image is guided to and stored in the storage unit 36 as a moving image memory.

このようなデジタル機器3や撮像装置21(撮像部30)は、小型化および低コスト化を図りつつ、色ムラを低減し、赤外線カットフィルタFTに起因する不要光の強度を低減することができる撮像光学系ユニットSUを用いるので、小型化、低コスト化および高画質化を図ることができる。すなわち、小型、低コストおよび色ムラの低減した高画質なデジタル機器3や撮像装置21(撮像部30)が提供される。このため、薄型化が進む携帯電話機、特に、いわゆるスマートフォンに好適である。その一例として、携帯電話機に撮像装置21を搭載した場合について、以下に説明する。   Such a digital device 3 and the imaging device 21 (imaging unit 30) can reduce color unevenness and reduce the intensity of unnecessary light caused by the infrared cut filter FT while reducing the size and cost. Since the imaging optical system unit SU is used, size reduction, cost reduction, and high image quality can be achieved. That is, the high-quality digital device 3 and the imaging device 21 (imaging unit 30) with small size, low cost, and reduced color unevenness are provided. For this reason, it is suitable for mobile phones that are becoming thinner, particularly so-called smartphones. As an example, a case where the imaging device 21 is mounted on a mobile phone will be described below.

図14は、デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。図14(A)は、携帯電話機の操作面を示し、図14(B)は、操作面の裏面、つまり背面を示す。   FIG. 14 is an external configuration diagram of a camera-equipped mobile phone showing an embodiment of a digital device. 14A shows an operation surface of the mobile phone, and FIG. 14B shows a back surface of the operation surface, that is, a back surface.

携帯電話機5は、例えば、図14に示すように、所定の情報を表示する表示部51と、所定の指示の入力を受け付ける入力操作部52と、携帯電話網を用いて通信を行って電話機能を実現する図略の通信部53と、図13に示す各部30〜37と、これら各部51〜53、30〜37を収納する薄い板状の筐体HSとを備えている。筐体HSの一方主面(表面)には、表示部51における長方形の表示面が臨み、表示面の一方端側(下側)には、入力操作部52が配設されている。表示部51の表示面には、前記表示面に指先あるいはペンで触れることによって入力を受け付けるタッチパネルが備えられ、入力操作部52で入力することができない指示の入力が、タッチパネルと表示部51に表示される情報と合わせることによって実現されている。例えば、表示部51には、画像撮影モードの起動ボタン、静止画撮影と動画撮影との切り替えを行う画像撮影ボタンおよびシャッターボタン等が表示され、表示されたボタンの位置の表示面を触れることで、当該ボタンが示す指示が携帯電話機5に入力される。なお、前記タッチパネルは、いわゆる静電容量方式等の公知の方式のものであってよい。そして、筐体HSの他方主面(裏面)には、撮像部30(撮像装置21)が臨んでいる。   For example, as shown in FIG. 14, the mobile phone 5 includes a display unit 51 that displays predetermined information, an input operation unit 52 that receives an input of a predetermined instruction, and a telephone function that performs communication using a mobile phone network. The communication part 53 of the omission of illustration which implement | achieves, each part 30-37 shown in FIG. 13, and the thin plate-shaped housing | casing HS which accommodates these each part 51-53, 30-37 are provided. A rectangular display surface of the display unit 51 faces one main surface (front surface) of the housing HS, and an input operation unit 52 is disposed on one end side (lower side) of the display surface. The display surface of the display unit 51 is provided with a touch panel that accepts input by touching the display surface with a fingertip or a pen, and an instruction input that cannot be input by the input operation unit 52 is displayed on the touch panel and the display unit 51. It is realized by combining it with information. For example, the display unit 51 displays an image shooting mode start button, an image shooting button for switching between still image shooting and moving image shooting, a shutter button, and the like, and touching the display surface of the position of the displayed button. The instruction indicated by the button is input to the mobile phone 5. The touch panel may be of a known type such as a so-called capacitance type. The imaging unit 30 (imaging device 21) faces the other main surface (back surface) of the housing HS.

このような携帯電話機5では、前記画像撮影モードの起動ボタンが操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、画像撮影の機能を起動し、また、前記画像撮影ボタンが操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、静止画撮影モードの起動、実行や、動画撮影モードの起動、実行等の、その操作内容に応じた動作を実行する。そして、前記シャッターボタンが操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部35へ出力され、制御部35は、静止画撮影や動画撮影等の、その操作内容に応じた動作を実行する。   In such a cellular phone 5, when the start button of the image capturing mode is operated, a control signal indicating the operation content is output to the control unit 35, and the control unit 35 activates the image capturing function. When the image shooting button is operated, a control signal indicating the operation content is output to the control unit 35, and the control unit 35 activates and executes the still image shooting mode and starts and executes the moving image shooting mode. The operation according to the operation content is executed. When the shutter button is operated, a control signal indicating the operation content is output to the control unit 35, and the control unit 35 performs an operation corresponding to the operation content such as still image shooting or moving image shooting. .

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。   In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.

SUa〜SUe、SUref 撮像光学系ユニット
OSa〜OSe、OSref 撮像光学系
FT 赤外線カットフィルタ
ARa〜ARe 反射防止層
La〜Le、Lref 光学素子
IS 撮像素子
3 デジタル機器
5 携帯電話機
SUa to SUe, SUref Imaging optical system units OSa to OSe, OSref Imaging optical system FT Infrared cut filter ARa to ARe Antireflection layer La to Le, Lref Optical element IS Imaging element 3 Digital device 5 Mobile phone

Claims (11)

被写体の光学像を所定の面上に形成する撮像光学系と、
前記撮像光学系の像側に配置される赤外線カットフィルタとを備え、
前記撮像光学系は、下記(A1)の条件式を満たす反射防止層を少なくとも1面に形成された光学素子を含み、
前記赤外線カットフィルタは、下記(B1)および(B2)の各条件式を満たすこと
を特徴とする撮像光学系ユニット。
RCAR(5、600〜650)≦1.8% ・・・(A1)
|λ(0、50;600〜700)−λ(30、50;600〜700)|≦15nm ・・・(B1)
0.4%/nm≦|△R|≦8%/nm ・・・(B2)
ただし、
RCAR(5、600〜650);5度入射で入射した入射光における波長600nmから650nmまでの反射防止層の平均反射率
λ(0,50;600〜700);波長600nmから波長700nmまでの間において、0度入射で入射した入射光の反射率が50%となる波長(nm)
λ(30、50;600〜700);波長600nmから波長700nmまでの間において、30度入射で入射した入射光の反射率が50%となる波長(nm)
△R;波長600nmから波長700nmまでの間において、0度入射で入射した入射光の反射率が30%となる波長をλ(0,30;600〜700)とし、波長600nmから波長700nmまでの間において、0度入射で入射した入射光の反射率が70%となる波長をλ(0,70;600〜700)とした場合に、△R=(70−30)/(λ(0,70;600〜700)−λ(0,30;600〜700))(%/nm)で表される波長変化に対する反射率変化の傾き
An imaging optical system for forming an optical image of a subject on a predetermined surface;
An infrared cut filter disposed on the image side of the imaging optical system,
The imaging optical system includes an optical element having an antireflection layer that satisfies the following conditional expression (A1) formed on at least one surface:
The imaging optical system unit, wherein the infrared cut filter satisfies the following conditional expressions (B1) and (B2).
RCAR (5, 600 to 650) ≦ 1.8% (A1)
| Λ (0, 50; 600 to 700) −λ (30, 50; 600 to 700) | ≦ 15 nm (B1)
0.4% / nm ≦ | ΔR | ≦ 8% / nm (B2)
However,
RCAR (5, 600 to 650); average reflectance of antireflection layer from wavelength 600 nm to 650 nm in incident light incident at 5 degrees incidence λ (0, 50; 600 to 700); between wavelength 600 nm and wavelength 700 nm , The wavelength at which the reflectance of incident light incident at 0 degree incidence is 50% (nm)
λ (30, 50; 600 to 700); a wavelength (nm) at which the reflectance of incident light incident at 30 degrees is 50% between a wavelength of 600 nm and a wavelength of 700 nm
ΔR: The wavelength at which the reflectance of incident light incident at 0 degree incidence is 30% between the wavelength 600 nm and the wavelength 700 nm is λ (0,30; 600 to 700), and the wavelength from the wavelength 600 nm to the wavelength 700 nm. When the wavelength at which the reflectance of incident light incident at 0 degree is 70% is λ (0, 70; 600 to 700), ΔR = (70−30) / (λ (0, 70; 600 to 700) -λ (0, 30; 600 to 700)) (% / nm) slope of reflectance change with respect to wavelength change
前記反射防止層は、下記(A2)の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項1に記載の撮像光学系ユニット。
RCAR(5、420〜600)≦2% ・・・(A2)
ただし、
RCAR(5、420〜600):5度入射で入射した入射光における波長420nmから600nmまでの反射防止層の平均反射率
The imaging optical system unit according to claim 1, wherein the antireflection layer satisfies the following conditional expression (A2).
RCAR (5, 420 to 600) ≦ 2% (A2)
However,
RCAR (5, 420 to 600): average reflectance of the antireflection layer from a wavelength of 420 nm to 600 nm in incident light incident at 5 degrees incidence
前記反射防止層を持つ光学素子は、可視光に対し透光性を有する平板またはレンズであること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像光学系ユニット。
The imaging optical system unit according to claim 1, wherein the optical element having the antireflection layer is a flat plate or a lens having translucency with respect to visible light.
前記反射防止層を持つ光学素子は、最も像側に配置されていること
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の撮像光学系ユニット。
The imaging optical system unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical element having the antireflection layer is disposed closest to the image side.
前記反射防止層は、前記光学素子の像側のレンズ面に形成されていること
を特徴とする請求項4に記載の撮像光学系ユニット。
The imaging optical system unit according to claim 4, wherein the antireflection layer is formed on a lens surface on an image side of the optical element.
前記反射防止層を持つ光学素子は、樹脂材料製であること
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の撮像光学系ユニット。
The imaging optical system unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical element having the antireflection layer is made of a resin material.
前記反射防止層を持つ光学素子の基板屈折率は、下記(A3)の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の撮像光学系ユニット。
1.4≦nd≦1.7 ・・・(A3)
ただし、
nd:d線の屈折率
The imaging optical system unit according to any one of claims 1 to 6, wherein a substrate refractive index of the optical element having the antireflection layer satisfies the following conditional expression (A3).
1.4 ≦ nd ≦ 1.7 (A3)
However,
nd: d-line refractive index
前記反射防止層は、総膜厚が600nm以下であって層数が15層以下である多層膜であること
を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の撮像光学系ユニット。
The imaging optical system according to any one of claims 1 to 7, wherein the antireflection layer is a multilayer film having a total film thickness of 600 nm or less and a number of layers of 15 or less. unit.
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の撮像光学系ユニットと、
光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
前記撮像光学系ユニットの前記撮像光学系が前記所定の面上として前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていること
を特徴とする撮像装置。
The imaging optical system unit according to any one of claims 1 to 8,
An image sensor that converts an optical image into an electrical signal,
An image pickup apparatus, wherein the image pickup optical system of the image pickup optical system unit is capable of forming an optical image of an object on the light receiving surface of the image pickup element on the predetermined surface.
請求項9に記載の撮像装置と、
前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、
前記撮像装置の前記撮像光学系が、前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能に組み付けられていること
を特徴とするデジタル機器。
An imaging device according to claim 9,
A controller that causes the imaging device to perform at least one of still image shooting and moving image shooting of a subject;
The digital apparatus, wherein the imaging optical system of the imaging device is assembled so that an optical image of an object can be formed on a light receiving surface of the imaging device.
携帯端末から成ることを特徴とする請求項10に記載のデジタル機器。   The digital device according to claim 10, comprising a mobile terminal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2017146210A1 (en) * 2016-02-24 2019-01-31 株式会社オプトラン Cover glass laminated structure, camera structure, imaging device
WO2022138403A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 Agc株式会社 Antireflection-film-equipped glass covering

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