JP2017003842A - 光学フィルタ、及び、光学フィルタを搭載した光量調節装置並びに撮像光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】帯域透過領域と遮蔽領域とから形成される遷移波長領域を有する光学フィルタにおいて、撮影環境に応じて、カット波長を変更できる光学フィルタ及び、該光学フィルタを有する光学撮像系を提供する。
【解決手段】基板上に誘電体膜を複数層積層した誘電体膜積層構造とコロイド粒子が規則的に配列した複数のコロイド結晶層とを有する光学フィルタ部材とを備え、前記光学フィルタ部材は、前記コロイド結晶層によって決定される透過帯と反射帯との遷移波長領域を有し、前記遷移波長領域の異なる領域が面方向に複数存在することを特徴とする。コロイド結晶層が光波長６００〜８００ｎｍの間に反射率のピークを有してもよい。光学フィルタが赤外カットフィルタであってもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、所望の波長領域の透過を遮蔽する光学フィルタ、及び、光学フィルタを搭載した光量調節装置並びに撮像光学系に関するものである。

カメラやビデオカメラなどの撮像光学系は、撮像光学系を透過してきた光を電気信号に変換する、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ等から成る撮像素子を有する。撮像素子は、人の目の感度特性とは異なる特性を有しており、従来からこの感度特性を人の目の感度に極力合わせるために所望の光波長の透過を制限する光学フィルタが設けられている。例えば赤外カットフィルタや紫外線カットフィルタ等が撮像光学系に配置される。

これらの光学フィルタは、所望の光波長の光を吸収する染料や顔料などからなる光吸収タイプと、屈折率の異なる薄膜積層体によって所望の光波長を反射する干渉タイプとの２つに大別されるが、小型・薄型・分光特性を考慮し、カメラ等の撮像光学系には干渉タイプの光学フィルタが広く用いられている。干渉タイプの光学フィルタは一般的に、基板上に真空蒸着法やＩＡＤ法、イオンプレーティング法、スパッタ法等により屈折率の異なる複数の薄膜を積層することで形成される。

撮像素子は、特に近赤外光波長における感度が強く、この波長領域において、人の目の感度と大きく異なる。このため、赤外カットフィルタは透過帯域と不透過帯域との遷移波長領域における光学特性が非常に重要となり、この特性は主に透過帯域の透過率と反射率とが略同等となる波長（以下ＩＲ半値波長）によって管理される。

近年は、撮像素子の高感度化に伴い、撮影条件の微妙な変化も画質に与える影響が大きくなってきており、撮像素子に入射する光量を撮影条件に合わせて調整することが求められてきている。

特開昭６３−１３１１１３号公報 特開２００３−９８３４２号公報 特開２００９−２０４３７号公報

特許文献１には、撮像光学系に赤外遮蔽領域の異なる複数の赤外カットフィルタを有する光学系が開示されている。しかしながら、特許文献１の光学系では、撮影環境に合わせて赤外遮蔽領域を変化させることはできるが、光学フィルタが複数枚必要であり、また、それぞれの光学フィルタに駆動部が必要なため、光学系の大幅な大型化を引き起こす。

特許文献２では、１つの基板上に、分光特性の異なる複数の誘電体積層領域を有する光学フィルタとその製造方法について開示されている。しかしながら、特許文献２では、誘電体膜成膜時の成膜速度などの調整が必要であり、制御が困難である上に、光学薄膜設計上の制限もあり、所望の光学特性を得るのは非常に困難である。

特許文献３では、コロイド結晶層によるブラッグの反射を利用した赤外反射部材が開示されている。しかしながら、コロイド結晶層による反射は、コロイド粒子とコロイド粒子保持材の屈折率、格子面間隔によるブラッグの反射条件で決定され、反射できる波長領域は狭帯域である。特許文献３には、ブラッグの反射条件の異なる複数のコロイド結晶層を膜厚方向に設けることで、反射波長領域を拡大する方法が記載されて入るが、カメラ等の光学系に搭載される光学フィルタに求められる分光特性を満足するのは非常に困難である。

本発明は、過度な光学系の大型化を引き起こすことなく、カメラ等の撮像光学系に好適に搭載可能な、複数のカット波長を有する光学フィルタを提供する。

本発明の光学フィルタは、基板上に誘電体膜を複数層積層した誘電体膜積層構造とコロイド粒子が規則的に配列した複数のコロイド結晶層とを有する光学フィルタ部材とを備え、前記光学フィルタ部材は、前記コロイド結晶層によって決定される透過帯と反射帯との遷移波長領域を有し、前記遷移波長領域の異なる領域が面方向に複数存在することを特徴とする。

本発明の光学フィルタは、撮影環境に応じて光路に挿入される光学フィルタの領域を変更することで、製造が容易で、過度に光学系の大型化を引き起こすことなく、撮像素子に入射する光量を調整する事ができる。

本発明に係る光学フィルタの構成図 誘電体膜積層構造の断面図 本発明に係る誘電体膜積層構造の分光特性 本発明に係るコロイド結晶層の断面図 本発明に係るコロイド結晶層の分光特性 本発明に係る光学フィルタの分光特性 本発明に係る光学フィルタの構成例 誘電体膜積層構造の分光特性 光学特性のばらついた誘電体膜積層構造の分光特性 本発明に係る光学フィルタの分光特性 本発明に係る撮像光学系

図を基に本発明の光学フィルタを詳細に説明する。

（実施例１）
本発明に係る光学フィルタの構成を図１に示す。本発明の光学フィルタは基板上に少なくとも誘電体膜積層構造とブラッグの反射条件の異なる複数のコロイド結晶層とが形成されている。誘電体膜積層構造は屈折率の異なる誘電体膜を積層して形成される。誘電体膜積層構造は所望の光波長を透過あるいは反射させる機能を有する。一方、コロイド結晶層は、基板の面方向の異なる領域に形成されており、それぞれのコロイド結晶層が異なる半値波長を有する。光学フィルタのいずれの領域おいても、透過帯域と遮蔽流域との遷移波長領域を有し、少なくとも１つの遷移波長領域に存在する半値波長はコロイド結晶層によって決定される。

＜基材＞
本実施例では基材としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いたが、実質的に透明な基材であればこれに限らず、ＰＥＴ以外のポリエステル系、ポリエーテル系、アクリル系、スチレン系、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ポリスルホン、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリイミド系、ノルボルネン系、フッ素系樹脂等の種々のプラスチック基板を使用することもでき、また有機成分と無機成分からなる有機−無機ハイブリッド基板やガラス基板を用いても良い。ここで、実質的に透明とは、光学フィルタの透過帯域における光吸収率が３０％以下であることを示す。誘電体膜積層構造やコロイド結晶層形成による熱応力や膜応力による変形、耐熱性、吸水性を考慮するとノルボルネンやポリイミド系が最適な基材の１つである。なお、本実施例で使用したＰＥＴ基板の厚みは１００μｍのものを使用しているが、剛性を保てる範囲で極力薄い方が良く、基材の材質にもよるが、好ましくは２００μｍ〜２０μｍ、更に好ましくは１００μｍ〜２５μｍである。

＜誘電体膜積層体＞
本発明の誘電体膜積層構造は図２で示すような屈折率の異なる複数の薄膜によって形成されており、本実施例では、低屈折率層としてＳｉＯ_２、高屈折率層としてＴｉＯ_２を用いている。本実施例でＳｉＯ_２とＴｉＯ_２を用いたのは、低屈折率層と高屈折率層との現実的な組合せにおいて、最も屈折率差が大きい組合せの１つであり、所望の光学特性を得るために必要となる薄膜の積層数を少なくできるためである。本実施例で用いた材料以外にも、低屈折率層としてはＭｇＦ_２など、高屈折率層５としてはＮｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｔｉ_２Ｏ_７（ＬａＴｉＯ_３）、などが一般的に使用さる。また、低屈折率層と高屈折率層の中間的な屈折率を有する中間屈折率材料（例えばＡｌ_２Ｏ_３，ＭｇＯなど）を用いても良く、成膜方法や所望の分光特性に応じて任意に材料を選択可能である。

誘電体膜積層構造は図３に示すように所望の光波長領域に遮蔽領域を有しており、この遮蔽領域の中心波長をλとしたとき、誘電体膜の光学膜厚がλ／４程度ずつ、具体的には０．７〜１．３λ／４程度の薄膜を積層した構成を基本構成としている。但し、透過帯域のリップルを低減するためにλ／４から大きく離れた層を有していても良い。ここで光学膜厚とは、薄膜の屈折率をｎ、物理膜厚ｄとしたとき、ｎ×ｄで表される。誘電体積膜積層構造は所望の分光特性を得るために２０〜４０層程度の積層数を有する。プラスチック基板を用いる場合は、成膜時に発生する熱による基板の変形を抑制するために、冷却機構を有する成膜装置を用いることが有効である。本実施例では、真空蒸着法により誘電体膜積層構造を形成したが、ＩＡＤ法、イオンプレーティング法、スパッタ法などで形成可能であり、これに限られるものではない。特に、誘電体膜積層構造形成後の分光変化を低減するには、ＩＡＤ法やイオンプレーティング法などのようにアシストを加えながら成膜する事が好ましい。誘電体膜は大気中に含まれる水分が膜中に浸入することで、見かけ上の屈折率が大きくなり、分光特性が変化してしまうが、前述のアシストを利用した成膜方法を用いることで誘電体膜の密度が向上し、誘電体膜に取り込まれる水分が少なくなり、長期にわたり安定した分光特性を維持することができる。

＜コロイド結晶層＞
本実施例ではコロイド粒子として粒子径２５０ｎｍのコロイド粒子と２５５ｎｍのコロイド粒子を用いた。なお、コロイド粒子は粒子径のみが異なり、屈折率はともに１．５のアクリル系粒子を用いた。アクリル系粒子に限らず実質的に透明であれば、ポリスチレンやポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、塩化ビニルなどの他の樹脂系粒子や、二酸化ケイ素、ホウケイ酸ガラス、ニオブ酸リチウム、二酸化チタン、酸化イットリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、セレン化亜鉛、臭ヨウ化タリウム、ダイアモンドなど様々な材料を使用することができる。これらのコロイド粒子は単体でも２種類以上の混合体であっても良い。また、粒子が中空となっているものを用いることもできる。なお、これらのコロイド粒子はコア粒子をコアシェル層によって被覆したものであっても良いし、コロイド粒子保持材によって保持されていても良い。また、コロイド粒子の配列は、面心立方、体心立方、単純立方などの任意の充填構造をとることができる。

コロイド結晶層は図４のようになっており、その反射特性はブラッグの反射条件によって決まる。ブラッグの反射条件によるコロイド結晶層の反射波長のピーク波長（λ_ｐ）は、コロイド結晶層の格子面距離（ｄ）、コロイド結晶層の屈折率（ｎ_ａ）、コロイド結晶層に入射する光の入射角度（θ）より、式１で表される。

λ_ｐ＝２ｄ（ｎ_ａ ^２−ｓｉｎ^２θ）^１/２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式１

ここで、ｎ_ａはコロイド粒子の屈折率（ｎ_{ｓｐｈｅｒｅ}）、コロイド粒子の保持材の屈折率（ｎ_ｖｏｉｄ）、コロイド粒子の体積占有率（ｆ）により、式２によって与えられる。

ｎ_ａ＝（ｎ^２ _{ｓｐｈｅｒｅ}ｆ＋ｎ^２ _ｖｏｉｄ（１−ｆ））^１/２・・・・・・・・・・・・式２

本実施例では、コロイド粒子径２５０ｎｍ、２５５ｎｍとしているが、式１と式２より、所望の光波長領域に反射ピークが現れるような任意の格子面間隔ｄを得られる粒子径とする事ができる。但し、コロイド粒子径は可視光波長よりも小さい粒子径とすることが好ましい。可視光波長よりもコロイド粒子が大きくなると、可視光波長領域においてコロイド粒子による光の拡散が発生し、ヘイズ値が高くなり、カメラ等に搭載された場合、画質の劣化を引き起こす虞がある。ここで可視光波長とは４００〜７００ｎｍを指す。また、コロイド粒子の屈折率（ｎ_{ｓｐｈｅｒｅ}）に関しても、式１と式２より、所望の光波長領域に反射ピークがくるように保持材の屈折率（ｎ_ｖｏｉｄ）や、コロイド粒子の体積占有率（ｆ）などのパラメータを考慮し、任意の値を選択できる。

コロイド結晶層の厚みは任意の反射率を発生できる厚みとして良く、また必要に応じてブラッグの反射条件の異なるコロイド結晶層を膜厚方向に複数層積層しても良い。反射ピーク波長の強度は、コロイド層の厚みが厚いほど強いピークとなる。また、ブラッグの反射条件の異なる複数のコロイド結晶層を設けることで、コロイド結晶層による反射波長領域を広くすることができる。

コロイド結晶層の形成には、本実施例ではバーコーター法を用いたが、スピンコーター法やディップコート法などが好適に用いることができ、またこれらの方法に限らず既存の様々な方法で形成しても良い。

コロイド粒子保持材を用いる場合は、実質的に透明な材料であれば良く、例えば、アクリル系、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素樹脂、ＰＥＴ系樹脂、ＰＣ系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、スチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等など様々な材料を用いることができ、これらを単独あるいは２種類以上混合して用いても良い。また、必要に応じて、重合開始剤を含んでいても良い。

コロイド粒子保持材は活性化エネルギーである熱線や紫外線、可視光線、電子線などによって硬化する樹脂を用いることができる。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。

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。

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。

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。

また、コロイド結晶層には光学フィルタの遮蔽領域に光吸収を有する色素が分散されていても良い。コロイド結晶層に色素を分散することで、光学フィルタの遮蔽領域を形成する誘電体膜積層構造の積層数を減らすことが可能となる。色素としては、光学フィルタの透過領域において実質的に透明であれば、シアニン系、アゾ系、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が好適に利用可能であり、またこれらを２種類以上混合して用いることもできる。

また、コロイド結晶層には、酸化防止剤や紫外線吸収材などの安定剤が分散されていても良い。これらの安定剤は、光学フィルタの分光・物性などの経時変化を低減する効果を有し、特に紫外線に弱いＰＣなどのプラスチック基板を用いたときや、コロイド結晶層に染料などの光吸収剤を添加したときなどには効果的である。酸化防止剤としては、フェノール系、ビンダードフェノール系、アミン系、ビンダードアミン系、硫黄系、リン酸系、亜リン酸系等が挙げられ、紫外線吸剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系等が挙げられるが、これらに限定されたものではない。また、これらの酸化防止剤や紫外線吸収剤は単独又は複数を混合して用いてもよい。

＜光学フィルタの製造方法＞
次に本実施例の光学フィルタの作製方法を説明する。

ＰＥＴ基板上に、蒸着膜を形成する領域に開口を有する成膜マスクをセットする。これを蒸着ドームに配置し、蒸着ドームを蒸着機内にセットし、蒸着機内を排気する。蒸着機内が十分な真空状態となったら、ＳｉＯ_２層の蒸着材料が充填された坩堝を電子ビームにより過熱し、基板にＳｉＯ_２層を付着させる。ＳｉＯ_２を所望の膜厚成膜したら、ＴｉＯ_２層の蒸着材料が充填された坩堝を電子ビームで過熱し、同じく所望の膜厚を形成する。任意の層数この作業を繰り返し、所望の分光特性を得る。この際、必要に応じて、蒸着機内に反応性ガスを導入してもよい。任意の層数積層が終わったら、ベントを行い、蒸着機内の圧力を外圧程度とし、基板を取り出す。

誘電体積層構造の成膜が終わったら、次にコロイド結晶層を形成する。本実施例ではアクリル系コロイド粒子、具体的にはアクリル系のコアと、同じくアクリル系のコアシェル層からなるコロイド粒子を用いた。先ず、コロイド粒子径２５０ｎｍのアクリル系コロイド粒子をアセトンに分散させたコロイド粒子分散剤をバーコーター法により成膜し、９０℃の乾燥炉にて３０分間放置し、アセトンを揮発させた。更に、紫外線を照射し、コロイド結晶層を十分に硬化させた。次に、コロイド粒子径２５５ｎｍのアクリル系コロイド粒子をアセトンに分散させたコロイド粒子分散剤を、先ほどコロイド結晶層を形成した領域とは異なる領域にバーコーター法により成膜し、９０℃の乾燥炉にて３０分間放置し、アセトンを揮発させ、その後紫外線照射を行いコロイド結晶層を十分に硬化させた。本実施例ではそれぞれのコロイド結晶層の膜厚が２５μｍとなるように、バーコーター法による成膜を行った。

本実施例によって形成したコロイド結晶層の分光特性、光学フィルタの分光特性はそれぞれ図５、図６のようになっている。

また、コロイド粒子保持材を形成する場合は、コロイド粒子とコロイド粒子保持材とを溶媒に分散させ、バーコーター法などで塗布後、乾燥・硬化させることでコロイド結晶層が得られる。溶媒はコロイド粒子やコロイド粒子保持材、色素などの特性を考慮し任意に選択すれば良く、例えば、アセトンやＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）等のケトン系溶媒や、シクロヘキサン、トルエン等の炭化水素系、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、メタノール、エタノール等のアルコール系、ジメチルホルムアミド等のアミン系の溶媒などを利用でき、これらを単体又は２種類以上の混合溶媒として用いて希釈してもよい。

本実施例では、図１の構成に限らず、様々な構成が可能である。例えば、図７（ａ）のように誘電体積層構造とコロイド結晶層とを同一面に形成しても良いし、基板の両面にコロイド結晶層を形成しても良い。また、図７（ｂ）に示すように、光学フィルタの有効範囲にコロイド結晶層が形成されていない領域を有していても良い。

図７（ｃ）のように誘電体膜積層構造を２つ以上に分割して基板の両面に形成しても良い。誘電体膜積層構造を２つ以上に分割して成膜する場合には、例えば図８に示すような分光特性を有する誘電体膜積層構造とすることが考えられる。具体的には、光学フィルタによって遮蔽される波長領域を２つ以上に分割し、それぞれの誘電体膜積層構造に異なる波長領域を遮蔽させることが可能である。誘電体膜積層構造体はそれぞれの遮蔽する光波長における中心波長をλとすると、λ／４程度の光学膜厚を有する屈折率の異なる複数の薄膜から形成される。基板の両面に誘電体膜積層構造を配置することで、誘電体膜積層構造体の膜応力による光学フィルタの反りを低減することが可能である。

なお、複数の誘電体膜積層構造から遮蔽領域を形成する光学フィルタに色素を分散したコロイド結晶層を形成する場合は、それぞれの誘電体膜積層構造の形成する遮蔽領域が重なる領域に光吸収特性を有する色素を用いることが好ましい。本実施例では、図８の第一遮蔽領域と第二遮蔽領域の重なり合う波長領域を指す。誘電体膜積層構造の光学特性は比較的ばらつきやすく、成膜装置の状態などにより分光特性がずれることがある。複数の誘電体膜積層構造から遮蔽領域を形成する場合、それぞれの誘電体膜積層構造の遮蔽領域が重なりあう領域における分光の変化が発生しやすく、例えば図９に示したように、遮蔽すべき赤外光波長の領域の透過率が上がってしまう。コロイド結晶層に含まれる色素にこの波長領域における光吸収を有するものを使用することで、誘電体膜積層構造の成膜ばらつきによる赤外波長領域の透過率向上を効果的に抑制する事ができる。

また、コロイド結晶層による反射波長領域を広げたいときは、図７（ｄ）に示したような、ブラッグの反射条件の異なる複数のコロイド結晶層を膜厚方向に複数層形成することができる。図７（ｄ）では複数のコロイド結晶層が隣接しているが、必ずしも隣接している必要は無く、複数のコロイド結晶層が基板の反対面に配置されていてもよい。

また、図７（ｅ）に示すように、複数のカット波長領域を有するターレット形状の光学フィルタとすることもできる。

（実施例２）
本発明の光学フィルタは透過帯域と遮蔽領域とにより形成される遷移波長領域を２つ以上有していても良い。このような光学フィルタとしてはＵＶ−ＩＲカットフィルタが挙げられる。２つ以上の遷移波長領域を有する光学フィルタを形成する場合、少なくとも一方を誘電体膜積層構造により決定しても良い。少なくとも一方の遷移波長領域を誘電体膜積層構造により決定する場合は、コロイド結晶層によって決定される遷移波長領域よりも短波長側の遷移波長領域を誘電体膜積層構造によって決定することが好ましい。誘電体膜積層構造の光学膜厚がばらついたとき、一般に長波長側の分光特性のバラツキが大きくなり、例えば、ＵＶ−ＩＲカットフィルタの場合、ＵＶ半値波長に比べ、ＩＲ半値波長のほうが大きくなるためである。図１０に、ＵＶ半値波長を誘電体膜積層構造、ＩＲ半値をコロイド結晶層によって決定した、本実施例の光学フィルタの分光特性を示す。

（実施例３）
図１１は本発明に係る撮像光学系を示した図である。入射光はレンズ１１、１６〜１９、絞り羽根１２ａ、１２ｂやＮＤフィルタ１３、光学フィルタ１４等から形成される光量調整装置２１を通り、ＣＣＤやＭＯＳセンサから成る撮像素子１９へと入射して電気信号に変換され映像化される。絞り羽根１２ａ、１２ｂの位置情報は光量制御部２０へと伝達され、光量制御部２０は撮像素子１９からの光量情報と絞り羽根１２ａ、１２ｂの位置情報から最適な開口となるように絞り羽根１２ａ、１２ｂを駆動させる。光学フィルタ１４には実施例１や２で作製した光学フィルタが挿入され、光学フィルタは撮像素子に入射する光量によって光学フィルタ１４を自由に駆動させる光学フィルタ駆動部１５によって、光路へ進退、あるいは光路に挿入される光学フィルタの領域が決定される。光学フィルタ駆動部１５の駆動は、光量制御部２０によって判断される。具体的には、昼間のように光量が十分なときには光学フィルタ１１が光学フィルタ駆動部１５によって光路へ挿入される。そして、撮像素子１９に入射する光量の微妙な増減を感知し、光量制御部２０からの情報により光学フィルタのカット波長の異なる複数の領域から最適な領域が開口を覆うように駆動される。なお、夜のように光量が不足気味となると、光学フィルタ１１は光路から退避され、赤外光波長の光を積極的に使用した撮影が行われる。

１．基板
２、２’．誘電体膜積層構造
３、３’、３’’．コロイド結晶層
４．コロイド粒子
５．誘電体膜（ＳｉＯ_２）
６．誘電体膜（ＴｉＯ_２）

１１、１６〜１９．レンズ
１２ａ、１２ｂ．絞り羽根
１３．ＮＤフィルタ
１４．光学フィルタ
１５．光学フィルタ駆動部
１９．撮像素子
２０．光量制御部
２１．光量調整装置

Claims (10)

1. 基板上に誘電体膜を複数層積層した誘電体膜積層構造とコロイド粒子が規則的に配列した複数のコロイド結晶層とを有する光学フィルタ部材とを備え、
   前記光学フィルタ部材は、前記コロイド結晶層によって決定される透過帯と反射帯との遷移波長領域を有し、前記遷移波長領域の異なる領域が面方向に複数存在することを特徴とする光学フィルタ。
2. 前記コロイド結晶層が光波長６００〜８００ｎｍの間に反射率のピークを有することを特徴とした請求項１に記載の光学フィルタ。
3. 前記光学フィルタが赤外カットフィルタであることを特徴とした請求項１又は２に記載の光学フィルタ。
4. 前記コロイド結晶層が、ブラッグの反射条件の頃なる複数のコロイド結晶層から形成されていることを特徴とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
5. 前記コロイド結晶層がコロイド粒子とコロイド粒子を保持するコロイド粒子保持材とからなることを特徴とした請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
6. 前記コロイド粒子の粒径が可視光波長（４００ｎｍ）以下であることを特徴とした請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
7. 前記誘電体膜積層構造が少なくとも一つ遷移波長領域を決定することを特徴とした請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
8. 誘電体膜積層構造と前記コロイド結晶層がともに少なくとも１つの遷移波長領域を有し、
   前記光学フィルタ部材は、前記コロイド結晶層により形成される遷移波長領域が、前記誘電体膜積層構造によって形成される遷移波長領域よりも長波長側に存在することを特徴とした請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
9. 開口を形成する絞り羽根と、前記開口内に進退自在な請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学フィルタと、前記光学フィルタを駆動する駆動部とを有することを特徴とする光量調節装置。
10. 請求項９に記載の光量調整装置を搭載した撮像光学系。

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