JP2016071278A - 光学フィルタ及び光量調整装置並びに撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】反り変形を有効に防止した光学フィルタ及び光量調整装置並びに撮像装置を提供すること。【解決手段】樹脂基板1と、この樹脂基板1の一方面上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第1光学多層膜10と、樹脂基板1の他方面上に設けられた樹脂膜15と、樹脂膜15上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第2光学多層膜20とを備え、第1光学多層膜10及び第2光学多層膜20は、透過を制限する赤外波長領域が実質的に連続し且つそれぞれが圧縮応力を有する膜であり、且つ第2光学多層膜20は、第1光学多層膜10よりも圧縮応力が大きく、樹脂膜15は、第1光学多層膜10及び第2光学多層膜20の圧縮応力の差を緩和する引っ張り応力を有する膜であることを特徴とする光学フィルタとする。【選択図】図1
Description
本発明は、赤外波長領域の光を遮断する光学フィルタ及び光量調整装置並びに撮像装置に関する。
従来から、ビデオカメラ或いはデジタルスチルカメラ等の撮影系には、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等から成る固体撮像素子が用いられている。
固体撮像素子は、比較的広い光波長に対して感度を有しており、可視領域の光に加えて近赤外領域の光にも感度を持っている。しかし、カメラの用途では、人間の眼には見えない赤外領域の光は不要であり、近赤外線が撮像素子に入射することで解像度の低下や画像のムラなどの不都合を引き起こすことがある。
そのため、カメラ等の光学系には赤外カットフィルタなどが挿入され、入射する光の中の近赤外線を遮蔽するようになっている。赤外カットフィルタには、大きく分けて屈折率の異なる薄膜を積層し、薄膜の干渉を利用して不要な光を反射する反射タイプの赤外カットフィルタと、染料や金属イオン等の赤外線吸収剤に不要の光を吸収させる吸収タイプの赤外カットフィルタがある。
反射タイプの赤外カットフィルタの作製方法としては、真空蒸着法やIAD法、イオンプレーティング法、スパッタ法等により、プラスチックやガラス等の透明基板上に多層膜を成膜することにより作製されている。また、吸収タイプの赤外カットフィルタは、ガラスや樹脂製の基板に赤外線吸収剤を練り込んだり、基板上に吸収層を構成したりすることで作製される。
近年は、デジタルスチルカメラや携帯電話に搭載されるカメラ等において、小型・軽量化の要望が大きくなってきており、赤外カットフィルタを形成する基板には、任意形状への加工性や、小型化・軽量化等の要望に伴い、プラスチック材料等の樹脂基板が用いられてきている(特許文献1参照)。
しかしながら、樹脂基板をフィルタ基材として適用した場合、樹脂基板上に薄膜を積層することから、光学フィルタに反り変形が生じるおそれがある。
本発明は、反り変形を有効に防止した光学フィルタ及び光量調整装置並びに撮像装置を提供することである。
本発明は、樹脂基板と、前記樹脂基板の一方面上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第1光学多層膜と、前記樹脂基板の他方面上に設けられた樹脂膜と、前記樹脂膜上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第2光学多層膜とを備え、前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜は、透過を制限する赤外波長領域が実質的に連続し且つそれぞれが圧縮応力を有する膜であり、且つ前記第2光学多層膜は、前記第1光学多層膜よりも圧縮応力が大きく、前記樹脂膜は、前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜の圧縮応力の差を緩和する引っ張り応力を有する膜であることを特徴とする光学フィルタにある。このような本発明の態様によれば、フィルタ全体に生じる反り変形を有効に低減することができる。
また、本発明は、樹脂基板と、前記樹脂基板の一方面上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第1光学多層膜と、前記樹脂基板の他方面上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第2光学多層膜と、前記第2光学多層膜上に設けられる樹脂膜とを備え、前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜は、透過を制限する赤外波長領域が実質的に連続し且つそれぞれが圧縮応力を有する膜であり、且つ前記第2光学多層膜は、前記第1光学多層膜よりも圧縮応力が大きく、前記樹脂膜は、前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜の圧縮応力の差を緩和する引っ張り応力を有する膜であることを特徴とする光学フィルタにある。このような本発明の態様によれば、フィルタ全体に生じる反り変形を有効に低減することができる。
また、上記本発明では、前記樹脂膜は、色素が膜中に分散した光吸収膜であることを特徴とする。このような本発明の態様によれば、樹脂膜に光吸収機能を持たせることが可能となり、光学特性の更なる改善が可能となる。
また、上記本発明では、前記第2光学多層膜の中心波長は、前記第1光学多層膜の中心波長よりも長いことを特徴とする。このような本発明の態様によれば、第2光学多層膜によって赤外波長領域のうち長波長側の光を効果的に遮断することができる。
また、本発明は、樹脂基板と、前記樹脂基板の一方面上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第1光学多層膜と、前記樹脂基板の他方面上に設けられた樹脂膜と、前記樹脂膜上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第2光学多層膜とを備え、前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜は、透過を制限する赤外波長領域が実質的に連続し且つそれぞれの圧縮応力が異なる膜であり、前記樹脂膜上に形成される前記第2光学多層膜の中心波長が前記第1光学多層膜の中心波長よりも長く、前記樹脂膜は、前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜の圧縮応力の差を緩和する引っ張り応力を有する膜であることを特徴とする光学フィルタにある。このような本発明の態様によれば、広範囲な赤外波長領域の光を効果的に遮断しながらも、フィルタ全体に生じる反り変形を有効に低減することができる。
なお、本発明は、樹脂基板と、前記樹脂基板の両面に少なくとも赤外領域において異なる領域を遮蔽する光学多層膜とを備え、前記光学多層膜が圧縮応力を有し、前記樹脂基板の一方面側には前記光学多層膜のうち赤外領域の短波長側を遮断する第1光学多層膜が設けられ、前記樹脂基板の他方面側には前記光学多層膜のうち赤外領域の長波長側を遮蔽する第2光学多層膜と引っ張り応力を有する樹脂膜とが設けられたことを特徴とする光学フィルタとしてもよい。このような本発明の態様によれば、フィルタ全体に生じる反り変形を有効に低減することができる。
また、本発明は、上記光学フィルタだけでなく、上記光学フィルタを用いて光量を調整する光量調整装置、あるいは、この光量調整装置を備えたことを特徴とする撮像装置についても広く対象とする。このような本発明の態様によれば、フィルタ全体に生じる反り変形が低減された光学フィルタが実装されるため、光量調整装置または撮像装置の光学的性能を向上することができる。
本発明によれば、反り変形を有効に防止した光学フィルタ及び光量調整装置並びに撮像装置を実現することができる。
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。
<実施形態1>
図1には、本発明の実施形態1に係る光学フィルタの一例を示す赤外カットフィルタの概略構成を示す。
<実施形態1>
図1には、本発明の実施形態1に係る光学フィルタの一例を示す赤外カットフィルタの概略構成を示す。
図1に示すように、本実施形態の赤外カットフィルタは、ベース基板となる樹脂基板1と、この樹脂基板1の一方面上に設けられた第1光学多層膜10と、樹脂基板1の他方面上に設けられた樹脂膜15と、この樹脂膜上に設けられた第2光学多層膜20とを備える。
ここで、樹脂基板1は、例えば、本実施形態ではプラスチック基板である。プラスチック基板としては、厚さ100μmのArton(JSR社製、商品名)が挙げられる。なお、プラスチック基板は、Artonに限らず、同じノルボルネン系のZeonex、Zeonor(日本ゼオン社製、商品名)、F1フィルム(グンゼ社製、商品名)を用いても良い。また、ノルボルネン系に限らず、可視領域において透明なものであれば良く、例えば、ポリエステル系、アクリル系、ポリイミド系、PC(ポリカーボネート)、アセテート、ポリ塩化ビニル、PVA(ポリビニルアルコール)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
なお、このような樹脂基板1は、詳細は後述するが、第1光学多層膜10又は第2光学多層膜20、あるいは樹脂膜15の成膜時における熱ストレス、成膜後を含めた膜応力、水分による分光の変化等を考慮すると、耐熱性(ガラス転移点であるガラス転移温度Tg)が高く、曲げ弾性率が大きく、吸水率の小さいものが好ましい。これらの条件を満たすものとして、ノルボルネン系の樹脂が最適な樹脂の1つとして挙げられる。本実施形態では、プラスチック基板の厚みを100μm程度としたが、これに限定されるものでなく、剛性を保てる範囲で可能な限り薄いほうが良く、特に200〜25μm程度の厚さが最適である。
ここで、このような樹脂膜15は、ガラス転移温度Tgが高い材料で構成することが好ましい。これは、図2に示すように、ガラス転移温度Tgを超えると、弾性が小さくなり、Tgよりも温度が低いと粘性が小さくなる。なお、図2は、弾性・粘性の温度による変化を示すグラフ図である。例えば、樹脂膜15の成膜タイミングを第1光学多層膜10又は第2光学多層膜20の成膜前とする場合には、第1光学多層膜10又は第2光学多層膜20の成膜温度よりも高いガラス転移温度の材料を用いるのがよい。逆に、樹脂膜15の成膜タイミングを第1光学多層膜10又は第2光学多層膜20の成膜後とする場合には、第1光学多層膜10又は第2光学多層膜20の成膜温度よりも低いガラス転移温度の材料を用いることが可能である。
また、上記樹脂基板1の上に形成される第1光学多層膜10及び第2光学多層膜20について説明する。ここで、赤外カットフィルタの膜設計では、中心波長をλとすると、低屈折材料と高屈折材料とを交互にλ/4ずつ積層した構造を基本とし、所望の分光となるように、各層の厚みを調整している。但し、透過帯における透過率の平坦性を得るときなどにはλ/4よりも大きくずれた層を設けることもあり、また、必要に応じてAl2O3等の中間屈折材料を用いることもある。本実施形態では、第1光学多層膜10と第2光学多層膜20とを比べると、第2光学多層膜20の方が中心波長は大きくなり、膜厚も実質的に大きくなる。
さらに、本実施形態では、一方面側に第1光学多層膜10を設けた樹脂基板1の他方面側に第2光学多層膜10を設けているが、これら第1光学多層膜10及び第2光学多層膜20は、共に圧縮応力を有する。また、これら第1光学多層膜10及び第2光学多層膜20は、図3に示すように、透過を制限する赤外波長領域が実質的に連続している。さらに、図2に示すように、第2光学多層膜20は、第1光学多層膜10の中心波長よりも大きい中心波長を有し、且つ膜厚も実質的に大きい。このため、第2光学多層膜20は、第1光学多層膜10と比べて圧縮応力が実質的に大きい。
なお、本実施形態の第1光学多層膜10及び第2光学多層膜20は、共に低屈折率材料としてSiO2、高屈折材料としてTiO2を用いている。ここで、高屈折材料としてTiO2を用いたのは、実質的に光学用途に使える材料としては屈折率が非常に高く、膜設計に有利なためである。また、低屈折材料としてSiO2を用いたのはTiO2と逆の応力を持っており、屈折率が小さいためである。
また、本実施形態では、SiO2とTiO2とをそれぞれ用いたが、例えば、Al2O3、MgO、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2等を用いることもできる。また、本実施形態では、第1光学多層膜10及び第2光学多層膜20のそれぞれの成膜では、例えば、イオンプレーティング法で行ったが、これに限らず、真空蒸着法やイオンアシスト蒸着法、スパッタリング法等でも成膜可能である。
ここで、上述した第1光学多層膜10は、樹脂基板1の一方面上に直接設けられるが、本実施形態では、上述した第2光学多層膜10は、樹脂基板1の他方面上に樹脂層(樹脂膜)15を介在させて当該樹脂層15上に設けられる。
以下、樹脂層15について詳細に説明する。樹脂層15は、上述した第2光学多層膜20の下地として設けられ、第2光学多層膜20の圧縮応力を緩和する引っ張り方向の膜応力(引っ張り応力)を有する。すなわち、樹脂膜15は、第1光学多層膜10及び第2光学多層膜20の圧縮応力の差を緩和する程度の引っ張り応力を有する膜となる。例えば、本実施形態では、第1光学多層膜10が樹脂基板1に与える圧縮応力と、第2光学多層膜20及び樹脂層15の積層体が樹脂基板1に与える応力とが、実質的に同等になるような引っ張り応力で樹脂層15を設けている。これにより、赤外カットフィルタにおける樹脂基板1の両側の応力バランスが調整できて、反り変形を有効に防止することができる。
なお、本実施形態では、樹脂層15を樹脂基板1と第2光学多層膜20との間に設けたが、本発明は勿論これに限定されず、例えば、樹脂基板1上に第2光学多層膜20を設け、この第2光学多層膜20上に樹脂層15を設けるようにしてもよい。あるいは、樹脂基板1と第2光学多層膜20との間に第1樹脂層を設け、更に第2光学多層膜20上に第2樹脂層を設け、第1樹脂層及び第2樹脂層によって応力緩和を併せて行なってもよい。この場合には、分割された第1樹脂層及び第2樹脂層が、第1光学多層膜10及び第2光学多層膜20の圧縮応力の差を緩和する程度の引っ張り応力を有する層(膜)となる。本実施形態では、第1光学多層膜10、第2光学多層膜20以外の機能膜を設ける場合には、その機能膜を考慮した膜応力に基づいて、樹脂層15の引っ張り応力を適宜調整し、設定すればよい。
また、このような樹脂層15の形成は、アクリル−スチレン共重合樹脂をMEK(メチルエチルケトン)とMIBK(メチルイソブチルケトン)の混合液に溶解させた塗布液を、プラスチック基板上にスピンコート法で成膜し、加熱炉で乾燥・硬化させることで得られる。
なお、本実施形態では、樹脂層15としてアクリル−スチレン共重合樹脂を用いたがこれに限定されることはなく、引っ張り応力を持ち、Tgが80℃以上のものであれば良い。例えば、アクリル系、ポリスチレン系、環状オレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、フッ素系、ポリイミド系、PC(ポリカーボネート)系などの樹脂を上げることができ、単独または複数組み合わせて用いても良い。
また、本実施形態で用いたアクリル−スチレン共重合樹脂は、熱硬化型樹脂であり熱線を用い硬化させたが、他の活性エネルギー線、例えば、可視光線、電子線、プラズマ、赤外線、紫外線等を用いても良い。活性エネルギー線の照射量は、樹脂組成物の硬化が進行するエネルギー量であれば良い。
なお、本実施形態では、樹脂材料に対して必要に応じて重合開始剤を添加しても良い。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンジル、4,4−ジメチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクヘキシルフェニルケトン、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、ヒドラゾン、α−アシロキシムエステルなどが挙げられるが、これらに限定されるものでなく、単独又は複数で用いても良い。
また、電子線硬化開始剤としては、ベンゾフェノン、2−エチルアントラキノン、2,4−ジエチルチオキサントン、メチルオルソベンゾイルベンゾエート、イソプロピルチオキサントン、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス−フェニルホスフィンオキサイド、メチルベンゾイルホルメート、1,7−ビスアクリジニルヘプタン、9−フェニルアクリジン等が挙げられるが、これらに限定されるものでなく、単独又は複数で用いても良い。
熱重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシド、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4−アゾビス(4−シアノバレリック酸)、等が挙げられるが、これらに限定されるものでなく、単独又は複数で用いても良い。
熱重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシド、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4−アゾビス(4−シアノバレリック酸)、等が挙げられるが、これらに限定されるものでなく、単独又は複数で用いても良い。
また、本実施形態では、樹脂を溶解させる溶媒としてMEKとMIBKを用いたが、これらのケトン系に限らず、シクロヘキサン、トルエン等の炭化水素系、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、メタノール、エタノール等のアルコール系、ジメチルホルムアミドなどのアミン系の溶媒や水を染料・樹脂バインダーの溶解性や揮発性を考慮し、単体、又は2種類以上の混合物として最適な組合せになるように選択すれば良い。なお、可視光域における透過率に影響を与えないレベルでレベリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、消泡剤等を添加しても良い。
本実施形態では樹脂層4の成膜にスピンコート法を用いたが、これに限らず、例えば、ディップコート法、グラビアコート法、スプレー法、キスコート法、ダイコート法、ナイフコート法、ブレードコート法、バーコーター法、ナノインプリント法等を用いることもできる。
本実施形態では樹脂層4の成膜にスピンコート法を用いたが、これに限らず、例えば、ディップコート法、グラビアコート法、スプレー法、キスコート法、ダイコート法、ナイフコート法、ブレードコート法、バーコーター法、ナノインプリント法等を用いることもできる。
<実施形態2>
図4には、本発明の実施形態2に係る光学フィルタの一例である赤外カットフィルタの概略構成図を示す。また、図5には、吸収層におけるシアニン系の染料に関する分光特性を示す。
図4には、本発明の実施形態2に係る光学フィルタの一例である赤外カットフィルタの概略構成図を示す。また、図5には、吸収層におけるシアニン系の染料に関する分光特性を示す。
本実施形態の赤外カットフィルタは、図4に示すように、上述した実施形態1の樹脂層15を吸収層15Aとした以外は上述した実施形態1と同様である。具体的には、吸収層15Aは、樹脂材料に図5に示すような分光特性を有する、シアニン系の染料を分散させている。
本実施形態の赤外カットフィルタは、屈折率の異なる積層体からなる赤外カットフィルタであり、その分光特性上、IR半値波長(透過率が略50%となる波長)でゴースト強度が最も高くなる。ゴースト強度は、撮像素子の感度や赤外カットフィルタの配置位置にもよるが、赤外カットフィルタにのみ起因するゴースト強度については簡易的には(赤外カットフィルタの透過率)×(赤外カットフィルタの反射率)で表される。
なお、図6には、樹脂層にシアニン染料を含む赤外カットフィルタと、含まない赤外カットフィルタのゴースト強度を示す。本実施形態では吸収層15Aに分散したシアニン系の染料によってIR半値付近の光を吸収し、ゴースト強度が低減されていることが分かる。
なお、実施形態2では、アクリル−スチレン共重合樹脂とシアニン系の染料をMEK(メチルエチルケトン)とMIBK(メチルイソブチルケトン)の混合液に溶解させた塗布液を、プラスチック基板にスピンコート法で成膜し、乾燥炉で硬化・乾燥させ吸収層を形成している。
なお、実施形態2では、アクリル−スチレン共重合樹脂とシアニン系の染料をMEK(メチルエチルケトン)とMIBK(メチルイソブチルケトン)の混合液に溶解させた塗布液を、プラスチック基板にスピンコート法で成膜し、乾燥炉で硬化・乾燥させ吸収層を形成している。
ここで、本実施形態では、シアニン系の染料を用いたが、これに限らず、アゾ系やフタロシアニン系、ナフタロシアニン系、ジイモニウム系、ポリメチン系、アンスラキノン系、ナフトキノン系、トリフェニルメタン系、アミニウム系、ピリリウム系、スクワリリウム系等の色素を用いても良く、また、これらを2種類以上混合して用いても良い。また、顔料を用いることも出来る。赤外カットフィルタの色再現性を考慮すると、透過帯における吸収が小さく、且つ透過率が平坦若しくは連続的に変化するものが好ましい。また、成膜法に関してもスピンコート法のみでなく、ディップコート法、グラビアコート法、スプレー法、キスコート法、ダイコート法、ナイフコート法、ブレードコート法、バーコーター法、ナノインプリント法等を用いることもできる。なお、色素としては、光波長600〜700nmの少なくとも一部に20%以上の吸収を有するものを用いるのが好ましい。
また、本実施形態のように樹脂に染料や顔料を分散させる場合は、熱硬化樹脂を用いるのが好ましい。染料や顔料は紫外線に弱く、UV硬化樹脂等を用いた場合、硬化時のUV照射により染料や顔料の分光特性が変わってしまうからである。本実施形態のように、吸収層15Aに熱硬化樹脂を用いる場合は、樹脂基板1のガラス転移点Tgよりも硬化温度が低い樹脂を用いることが好ましい。
さらに、本実施形態の赤外カットフィルタを撮像装置の光学系に配置する際は、赤外カットフィルタの吸収層15Aを有する面を図示しない撮像素子側になるようにするのが好ましい。このように配置することで、赤外カットフィルタを透過し、撮像素子近辺で反射され、再び赤外カットフィルタに入射した光の内、ゴースト強度の最も大きくなるIR半値の光を効率的に吸収することができる。
<実施形態3>
図7には、本発明の実施形態3に係る赤外カットフィルタの概略構成図を示す。図8は、本発明の実施形態3に係る赤外カットフィルタに適用する反射防止構造の概略斜視図を示す。具体的には、本実施形態では、樹脂層として反射防止機能を有する図8に示すような微細凹凸構造体15Bを設けている。微細凹凸構造体15は光の波長よりも短い周期で配置された複数の突起物からなり、各突起物は最頂部から最底部に向かうにつれて体積は徐々に変化し、それに対応した有効屈折率も突起物の最頂部から最底部に向かい連続的に変化する。そのため、突起物に上方から光が入射した場合には、滑らかな有効屈折率分布を有するため急激な屈折率差が無く、微細凹凸構造体15Bの面では光は殆ど反射されない。このような微細凹凸構造体15Bを設けることで、反射率が下がり、透過特性の向上につながる。なお、本実施形態では、円錐状の突起物を有する構成を用いて説明したが、角錐状の突起物や逆円錐状や逆角錐状等の凹部を有するものを使用してもほぼ同様の効果が得られる。
図7には、本発明の実施形態3に係る赤外カットフィルタの概略構成図を示す。図8は、本発明の実施形態3に係る赤外カットフィルタに適用する反射防止構造の概略斜視図を示す。具体的には、本実施形態では、樹脂層として反射防止機能を有する図8に示すような微細凹凸構造体15Bを設けている。微細凹凸構造体15は光の波長よりも短い周期で配置された複数の突起物からなり、各突起物は最頂部から最底部に向かうにつれて体積は徐々に変化し、それに対応した有効屈折率も突起物の最頂部から最底部に向かい連続的に変化する。そのため、突起物に上方から光が入射した場合には、滑らかな有効屈折率分布を有するため急激な屈折率差が無く、微細凹凸構造体15Bの面では光は殆ど反射されない。このような微細凹凸構造体15Bを設けることで、反射率が下がり、透過特性の向上につながる。なお、本実施形態では、円錐状の突起物を有する構成を用いて説明したが、角錐状の突起物や逆円錐状や逆角錐状等の凹部を有するものを使用してもほぼ同様の効果が得られる。
また、本実施形態における反射防止構造である微細凹凸構造体15Bは、微細凹凸構造を形成した石英のモールドを用い、紫外線硬化性のアクリル樹脂を充填し、第2光学多層膜20上にインプリントし、紫外光を照射することで硬化させ、モールドから剥離させることで微細凹凸構造体15Bを設けた。なお、本実施形態では紫外線により硬化させたが、これに限らず、他の活性エネルギー線、例えば可視光線、電子線、プラズマ、赤外線、熱線等を用いても良い。活性エネルギー線の照射量は、樹脂組成物の硬化が進行するエネルギー量であれば良い。また、微細凹凸構造体15Bは射出形成法等でも形成することが出来る。
また、本実施形態では第2光学多層膜20上に微細凹凸構造体15Bを形成したが、樹脂基板1と第2光学多層膜20との間に形成しても良い。また、微細凹凸構造体15Bを形成する樹脂は、可視域で透明であって、Tgが80℃以上であればアクリル系に限らず他の樹脂、例えば、ポリスチレン系、環状オレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、フッ素系、ポリイミド系、PC(ポリカーボネート)系などの樹脂を、単独または複数組み合わせて用いても良い。また、微細凹凸構造体15B内に必要に応じて実施形態2で用いた染料を分散させても良い。但し、染料を分散させた場合、硬化に使用する活性エネルギー線は紫外線以外のものを用いることが好ましい。
<他の実施形態>
以上、本発明を実施形態1〜3を例示して説明したが、本発明は上述した実施形態1〜3に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態1〜3では、赤外カットフィルタを用いて説明したが、本発明は別の光学フィルタにも適用可能である。また、本発明は、上述した光学フィルタを備えた光量調整装置、あるいは、この光量調整装置を搭載した撮像装置にも広く適用可能である。ここで、図9には、本発明の光学フィルタを備えた光量調整装置、及びこの光量調整装置を備えた撮像装置の概略構成を示す。
以上、本発明を実施形態1〜3を例示して説明したが、本発明は上述した実施形態1〜3に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態1〜3では、赤外カットフィルタを用いて説明したが、本発明は別の光学フィルタにも適用可能である。また、本発明は、上述した光学フィルタを備えた光量調整装置、あるいは、この光量調整装置を搭載した撮像装置にも広く適用可能である。ここで、図9には、本発明の光学フィルタを備えた光量調整装置、及びこの光量調整装置を備えた撮像装置の概略構成を示す。
図9に示すように、デジタルカメラなどの撮像装置100における光学撮像系は、絞り部材51a、51bやND(Neutral Density)フィルタ52、レンズ系53等からなる光学系50を有する。この光学系50を通り抜けた光は、赤外カットフィルタFによって選択的に透過され、撮像素子60に入射し、画像化・映像化される。
NDフィルタ52は絞り部材51a、51b付近に設けられ、絞り部材51a、51bに直接貼り付けられることもある。絞り部材51a、51b、NDフィルタ52によって入射光量を調節し、同じ光量でも、絞りの開口を出来るだけ大きく維持できるようになっている。このようにすることにより、ハンチング現象や光の回折現象等による画質の低下を低減している。
NDフィルタ52は絞り部材51a、51b付近に設けられ、絞り部材51a、51bに直接貼り付けられることもある。絞り部材51a、51b、NDフィルタ52によって入射光量を調節し、同じ光量でも、絞りの開口を出来るだけ大きく維持できるようになっている。このようにすることにより、ハンチング現象や光の回折現象等による画質の低下を低減している。
なお、光学系を透過した光は、赤外カットフィルタFへと入射するが、被写体が明るいとき、即ち可視光における光量が十分なときは赤外カットフィルタFは出し入れ機構によって撮像光学系の光路上に侵入させられる。一方、被写体が暗いとき、即ち可視光における光量が不十分のときは赤外カットフィルタFは出し入れ機構70によって撮像光学系の光路上から取り除かれる。この赤外カットフィルタFを反り変形の低減された赤外カットフィルタとすることで、クラックなどを抑制し、良質な画像の撮像光学系を提供できる。
Claims (8)
- 樹脂基板と、
前記樹脂基板の一方面上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第1光学多層膜と、
前記樹脂基板の他方面上に設けられた樹脂膜と、
前記樹脂膜上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第2光学多層膜とを備え、
前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜は、透過を制限する赤外波長領域が実質的に連続し且つそれぞれが圧縮応力を有する膜であり、且つ前記第2光学多層膜は、前記第1光学多層膜よりも圧縮応力が大きく、
前記樹脂膜は、前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜の圧縮応力の差を緩和する引っ張り応力を有する膜であることを特徴とする光学フィルタ。 - 樹脂基板と、
前記樹脂基板の一方面上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第1光学多層膜と、
前記樹脂基板の他方面上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第2光学多層膜と、
前記第2光学多層膜上に設けられる樹脂膜とを備え、
前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜は、透過を制限する赤外波長領域が実質的に連続し且つそれぞれが圧縮応力を有する膜であり、且つ前記第2光学多層膜は、前記第1光学多層膜よりも圧縮応力が大きく、
前記樹脂膜は、前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜の圧縮応力の差を緩和する引っ張り応力を有する膜であることを特徴とする光学フィルタ。 - 前記樹脂膜は、色素が膜中に分散した光吸収膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学フィルタ。
- 前記第2光学多層膜の中心波長は、前記第1光学多層膜の中心波長よりも長いことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 樹脂基板と、
前記樹脂基板の一方面上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第1光学多層膜と、
前記樹脂基板の他方面上に設けられた樹脂膜と、
前記樹脂膜上に設けられて、赤外波長領域の光を遮断する第2光学多層膜とを備え、
前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜は、透過を制限する赤外波長領域が実質的に連続し且つそれぞれの圧縮応力が異なる膜であり、前記樹脂膜上に形成される前記第2光学多層膜の中心波長が前記第1光学多層膜の中心波長よりも長く、
前記樹脂膜は、前記第1光学多層膜及び前記第2光学多層膜の圧縮応力の差を緩和する引っ張り応力を有する膜であることを特徴とする光学フィルタ。 - 樹脂基板と、前記樹脂基板の両面に少なくとも赤外領域において異なる領域を遮蔽する光学多層膜とを備え、前記光学多層膜が圧縮応力を有し、前記樹脂基板の一方面側には前記光学多層膜のうち赤外領域の短波長側を遮断する第1光学多層膜が設けられ、前記樹脂基板の他方面側には前記光学多層膜のうち赤外領域の長波長側を遮蔽する第2光学多層膜と引っ張り応力を有する樹脂膜とが設けられたことを特徴とする光学フィルタ。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学フィルタを用いて光量を調整するものであることを特徴とする光量調整装置。
- 請求項7に記載の光量調整装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014202930A JP2016071278A (ja) | 2014-10-01 | 2014-10-01 | 光学フィルタ及び光量調整装置並びに撮像装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106772746A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 信阳舜宇光学有限公司 | 红外截止滤光片及其制备方法 |
CN111954833A (zh) * | 2018-03-30 | 2020-11-17 | Agc株式会社 | 光学滤波器 |
JP2021081520A (ja) * | 2019-11-15 | 2021-05-27 | Agc株式会社 | 光学フィルタ、並びにこれを用いた光学装置及び指紋検出装置 |
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2014
- 2014-10-01 JP JP2014202930A patent/JP2016071278A/ja active Pending
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