JP2019066814A - 光学フィルタ及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
光学フィルタが記載されている。ΔE*は、光学フィルタに垂直に入射され光学フィルタ
を透過する光と、光学フィルタに垂直な方向から30°の角度で入射され光学フィルタを透過する光との色差である。光吸収層は、例えば、バインダー樹脂を備え、バインダー樹脂に光吸収剤が分散している。近赤外線反射層は、例えば、誘電体多層膜である。特許文献6及び7には、この光学フィルタを備えたカメラ等の撮像装置も記載されている。
光学フィルタであって、
光吸収剤を含有している光吸収層を備え、
0°、30°、及び40°の入射角度で波長300nm〜1200nmの光を当該光学フィルタに入射させたときに、下記の条件を満たし、
(i)波長700nmにおける分光透過率が3%以下である。
(ii)波長715nmにおける分光透過率が1%以下である。
(iii)波長1100nmにおける分光透過率が7.5%以下である。
(iv)波長700nm〜800nmにおける平均透過率が1%以下である。
(v)波長500nm〜600nmにおける平均透過率が85%以上である。
(vi)波長400nmにおける分光透過率が45%以下である。
(vii)波長450nmにおける分光透過率が80%以上である。
入射角度がθ°であるときの波長λにおける当該光学フィルタの分光透過率をTθ(λ)と表し、
前記Tθ(λ)と、波長400nm〜700nmの変域において表(I)によって定義される波長λの関数であるR(λ)、G(λ)、及びB(λ)との積によって前記入射角度θ°に対して定まるそれぞれの関数を最大値が1になるように正規化して得られる関数をCRθ(λ)、CGθ(λ)、及びCBθ(λ)と表し、
日本工業規格JIS Z 8781−1:2012の表2に定められたCIE1964測色補助標準観測者の等色関数をそれぞれ最大値が1になるように正規化して得られる波長λの関数をx(λ)、y(λ)、及びz(λ)と表し、
CRθ(λ)、CGθ(λ)、及びCBθ(λ)の変数である波長λを0以上の整数であるnの関数として、λ(n)=(Δλ×n+400)nmと表すとき(ただし、Δλ=5)、
下記の式(1)〜(3)によって0°、30°、及び40°の入射角度θ°のそれぞれに対して定義されるIEθ xR、IEθ yG、及びIEθ zBにおける9つの差及び同一の2つの入射角度θ°に対するIEθ xR、IEθ yG、及びIEθ zBの3つの差の最大値から最小値を差し引いた差であるレンジが表(II)に示す条件を満たす、
光学フィルタを提供する。
レンズ系と、
前記レンズ系を通過した光を受光する撮像素子と、
前記撮像素子の前方に配置され、R(赤)、G(緑)、及びB(青)の3色のフィルタを有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの前方に配置された上記の光学フィルタと、を備えた、
撮像装置を提供する。
いるが、光学フィルタが実際の撮像装置に適合することが保証されるわけではない。なぜなら、撮像装置に備えられているイメージセンサの各画素には、RGBのカラーフィルタが組み込まれており、センサの各画素が感知する光量は、不要な光線を遮蔽する光学フィルタの分光透過率とカラーフィルタの分光透過率との積に相関するためである。このため、光学フィルタは、撮像装置に使用されるカラーフィルタの特性と適合する特性を有していることが望ましい。
(i)波長700nmにおける分光透過率が3%以下である。
(ii)波長715nmにおける分光透過率が1%以下である。
(iii)波長1100nmにおける分光透過率が7.5%以下である。
(iv)波長700nm〜800nmにおける平均透過率が1%以下である。
(v)波長500nm〜600nmにおける平均透過率が85%以上である。
(vi)波長400nmにおける分光透過率が45%以下である。
(vii)波長450nmにおける分光透過率が80%以上である。
されたカメラモジュール又は撮像装置に組み込まれても、明るさを損なうことなく不要な光線を遮蔽できる。
y(λ)、及びz(λ)を正規化等色関数とも呼ぶ。CRθ(λ)、CGθ(λ)、及びCBθ(λ)の変数である波長λを0以上の整数であるnの関数として、λ(n)=(Δλ×n+400)nmと表す。この場合、下記の式(1)〜(3)によって0°、30°、及び40°の入射角度θ°のそれぞれに対して定義されるIEθ xR、IEθ yG、及びIEθ zBにおける9つの差及び同一の2つの入射角度θ°に対するIEθ xR、IEθ yG、及びIEθ zBの3つの差の最大値から最小値を差し引いた差であるレンジが下記の表(II)に示す条件を満たす。光学フィルタの評価に主に用いる波長範囲が400nmから700nmであることから、Δλの値は300の約数である正の定数である。本明細書においては、Δλ=5である。すなわち、変数λ(n)は5nm間隔で定められている。Δλが5以外の定数である場合にも線形補間によってTθ(λ)等の波長λを変数とする関数を求めることができる。
Semiconductor)等の撮像素子と、R(赤)、G(緑)及びB(青)のカラーフィルタとを備えていた。各イメージセンサについて、R、G、及びBに対応し、波長毎の感度スペクトルとしての分光感度特性が開示されていた。各イメージセンサについて、Rに対応した分光感度特性の最大値、Gに対応した分光感度特性の最大値、及びBに対応した分光感度特性の最大値のうち、相対的に最も大きい値を示すカラーフィルタ(の属性)を選択した。この選択されたカラーフィルタに対応した分光感度特性の最大値が1になるように係数を求め、該係数をRに対応した分光感度特性、Gに対応した分光感度特性、及びBに対応した分光感度特性に対して波長毎に乗じて、第一の正規化を行った。これらの作業を、用意した10種類のイメージセンサの分光感度特性に対して行い、第一の正規化がなされた分光感度特性を得た。次に、これら10種類の第一の正規化がなされた分光感度特性について、Rに対応した分光感度特性、Gに対応した分光感度特性、及びBに対応した分光感度特性のそれぞれを波長毎に算術平均して、R、G、及びBのそれぞれに対応した平均的な分光感度特性を決定した。さらに、R、G、及びBそれぞれに対応した平均的な分光感度特性の最大値が1になるように、R、G、及びBの属性ごとに係数を求め、該係数を
R、G、及びBのそれぞれに対応した平均的な分光感度特性に対して波長毎に乗じて、第2の正規化を行い、関数R(λ)、G(λ)、及びB(λ)を決定した。
それぞれに対して定義されるIEθ xR、IEθ yG、及びIEθ zBにおける9つの差及び同一の2つの入射角度θ°に対するIEθ xR、IEθ yG、及びIEθ zBの3つの差の最大値から最小値を差し引いた差であるレンジが表(III)に示す条件を満たす。
及び40°の入射角度θ°のそれぞれに対して定義されるIAEθ xR、IAEθ yG、及びIAEθ zBにおける9つの差及び同一の2つの入射角度θ°に対するIAEθ xR、IAEθ yG、及びIAEθ zBの3つの差の最大値から最小値を差し引いた差であるレンジが表(V)に示す条件を満たす。
それぞれに対して定義されるIAEθ xR、IAEθ yG、及びIAEθ zBにおける9つの差及び同一の2つの入射角度θ°に対するIAEθ xR、IAEθ yG、及びIAEθ zBの3つの差の最大値から最小値を差し引いた差であるレンジが表(VI)に示す条件を満たす。
入射角度が変化しても、正規化分光感度関数の曲線の形状の変化が小さく、撮像装置がこのような光学フィルタ1aを備えることによって、撮像装置によって生成される画像に色むらが発生することをさらに効果的に防止できる。このように、ISEθ xR、ISEθ yG、及びISEθ zBを用いてより適切に光学フィルタ1aを評価できる。
条件が満たされる限り特に制限されない。光吸収剤は、例えば、ホスホン酸と銅イオンとによって形成されている。この場合、光吸収層10によって、近赤外線領域及び近赤外線領域に隣接する可視光領域の広い波長帯において光を吸収できる。このため、光学フィルタ1aが反射膜を備えていなくても所望の特性を発揮できる。また、光学フィルタ1aが反射膜を備える場合でも、その反射膜によって反射される光線の波長帯が透過すべき光線の波長帯から十分に離れるように光学フィルタ1aを設計できる。例えば、反射膜によって反射される光線の波長帯を、波長の増加に伴い透過率が急激に減少する遷移領域の波長帯から100nm以上長い波長帯に設定できる。これにより、光の入射角度が大きく、反射膜によって反射される光線の波長帯が短波長側にシフトしても、光吸収層10によって吸収される光線の波長帯に重なり、光学フィルタ1aの遷移領域における透過率特性が光の入射角度の変化に対して変動しにくい。加えて、光吸収層10によって、紫外線領域の波長帯の広い範囲で光を吸収できる。
れる1価の官能基であり、nは、1〜25の整数であり、R4は、炭素数6〜25のアル
キル基を示す。R21、R22、及びR3は、互いに同一又は異なる種類の官能基である。
光吸収層10におけるホスホン酸の含有量は、例えば、マトリクス樹脂100質量部に対して3〜180質量部である。
条件が満たされる限り、特に制限されない。透明誘電体基板20は、例えば、450nm〜600nmにおいて高い平均透過率(例えば、80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上)を有する誘電体基板である。
Device)センサ及びCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子の周辺又はカメラモジュールの内部に配置する必要がなくなる。このため、板状のサファイア上に光吸収層10を形成すれば、カメラモジュール又は撮像装置の低背化に貢献できる。
エステル又は式(c2)で表されるリン酸モノエステルなどのリン酸エステル化合物を加えて撹拌し、E液を調製する。また、第二ホスホン酸をTHFなどの所定の溶媒に加えて撹拌し、F液を調製する。次に、E液を撹拌しながら、E液にF液を加えて所定時間撹拌する。次に、この溶液にトルエンなどの所定の溶媒を加えて撹拌し、さらに溶媒を揮発させてG液を得る。次に、G液にシリコーン樹脂等のマトリクス樹脂を加えて撹拌し、第二層を形成するためのコーティング液が得られる。
よって形成されている。
光学フィルタ1aは、様々な観点から変更可能である。例えば、光学フィルタ1aは、図1B〜図1Fに示す光学フィルタ1b〜1fにそれぞれ変更されてもよい。光学フィルタ1b〜1fは、特に説明する場合を除き、光学フィルタ1aと同様に構成されている。光学フィルタ1aの構成要素と同一又は対応する光学フィルタ1b〜1fの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。光学フィルタ1aに関する説明は、技術的に矛盾しない限り光学フィルタ1b〜1fにも当てはまる。
たされる。透明誘電体基板20の両方の主面上における光吸収層10の厚みは同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、光学フィルタ1bが所望の光学特性を得るために必要な光吸収層10の厚みが均等に又は不均等に分配されるように、透明誘電体基板20の両方の主面上に光吸収層10が形成されている。これにより、光学フィルタ1bの透明誘電体基板20の一方の主面上に形成された各光吸収層10の厚みは、光学フィルタ1aのそれより小さい。透明誘電体基板20の両方の主面上に光吸収層10が形成されていることにより、透明誘電体基板20が薄い場合でも、光学フィルタ1bにおいて反りが抑制される。2つの光吸収層10のそれぞれは、複数の層として形成されていてもよい。
ている。反射膜40は、赤外線及び/又は紫外線を反射する。反射膜40は、例えば、アルミニウム等の金属を蒸着することにより形成された膜、又は、高屈折率材料からなる層と低屈折率材料からなる層とが交互に積層された誘電体多層膜である。高屈折率材料としてはTiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnO、及びIn2O3等の1.7〜2.5の屈折率を有する材料が用いられる。低屈折率材料としては、SiO2、Al2O3、及び
MgF2等の1.2〜1.6の屈折率を有する材料が用いられる。誘電体多層膜を形成す
る方法は、例えば、化学気相成長(CVD)法、スパッタ法、又は真空蒸着法である。また、このような反射膜が光学フィルタの両方の主面をなすように形成されてもよい(図示
省略)。光学フィルタの両方の主面に反射膜が形成されていると、光学フィルタの表裏両
面で応力がバランスし、光学フィルタが反りにくいというメリットが得られる。
ィルタ3と、光学フィルタ1aとを備えている。撮像素子4は、レンズ系2を通過した光を受光する。カラーフィルタ3は、撮像素子4の前方に配置され、R(赤)、G(緑)、及びB(青)の3色のフィルタを有する。光学フィルタ1aは、カラーフィルタ3の前方に配置されている。特に、光吸収層10は、透明誘電体基板20のレンズ系2に近い面に接して形成されている。前述したように、透明誘電体基板20にサファイアなどの高硬度の材料を用いることにより、レンズ系2又は撮像素子4を保護する効果が増大する。例えば、カラーフィルタ3においてR(赤)、G(緑)、及びB(青)の3色のフィルタがマトリクス状に配置されており、撮像素子4の各画素の真上にR(赤)、G(緑)、及びB(青)のいずれかの色のフィルタが配置されている。撮像素子4は、レンズ系2、光学フィルタ1a、及びカラーフィルタ3を通過した被写体からの光を受光する。撮像装置100は、撮像素子4において受光した光によって生じた電荷に関する情報に基づいて画像を生成する。なお、カラーフィルタ3と撮像素子4とが一体化されて、カラーイメージセンサが構成されていてもよい。
満たされるので、このような光学フィルタ1aを備えた撮像装置100は色むらが防止された画像を生成できる。
波長300nm〜1200nmの光を実施例及び比較例に係る光学フィルタ、その半製品、又は参考例に係る積層体に入射させたときの透過率スペクトルを、紫外線可視分光光度計(日本分光社製、製品名:V−670)を用いて測定した。実施例及び比較例の光学フィルタと、一部の半製品と、一部の参考例に係る積層体とに対して、入射光の入射角度を0°、30°、及び40°に設定した場合の透過率スペクトルを測定した。他の半製品及び他の参考例に係る積層体に対して、入射光の入射角度を0°に設定した場合の透過率スペクトルを測定した。
コーティング液IRA1を以下のようにして調製した。酢酸銅一水和物1.1gとテトラヒドロフラン(THF)60gとを混合して3時間撹拌し、得られた液にリン酸エステル(第一工業製薬社製 製品名:プライサーフA208F)を2.3g加えて30分間撹拌し、A液を得た。フェニルホスホン酸(東京化成工業株式会社製)0.6gにTHF10gを加えて30分撹拌し、B液を得た。A液を撹拌しながらB液を加え、室温で1分間撹拌した。この溶液にトルエン45gを加えた後、室温で1分間撹拌し、C液を得た。C液をフラスコに入れて120℃に調整したオイルバス(東京理化器械社製、型式:OSB−2100)で加温しながら、ロータリーエバポレータ(東京理化器械社製、型式:N−1110SF)によって、25分間脱溶媒処理を行い、D液を得た。フラスコの中からD液を取り出し、シリコーン樹脂(信越化学工業社製、製品名:KR−300)を4.4g添加して室温で30分間撹拌し、コーティング液IRA1を得た。
た。G液にシリコーン樹脂(信越化学工業社製、製品名:KR−300)8.8gを加えて3時間撹拌し、コーティング液IRA2を得た。
eco)の一方の主面にダイコータによって塗布し、オーブンにて85℃で3時間、次いで125℃で3時間、次いで150℃で1時間、次いで170℃で3時間の加熱処理を行い、塗膜を硬化させ赤外線吸収層ira11を形成した。同様にして、透明ガラス基板の反対側主面にもコーティング液IRA1を塗布し、上記と同じ条件で加熱処理を行って塗膜を硬化させ、赤外線吸収層ira12を形成した。このようにして、実施例1に係る光学フィルタの半製品αを得た。赤外線吸収層ira11及び赤外線吸収層ira12の厚さは合わせて0.2mmであった。0°の入射角度における半製品αの透過率スペクトルを図4Aに示す。半製品αは以下の(α1)〜(α6)の特性を有していた。
(α1):波長700〜1000nmにおける平均透過率が0.5%以下であった。
(α2):波長1100〜1200nmにおける平均透過率が29.5%であった。
(α3):波長450〜600nmにおける平均透過率が88.0%であった。
(α4):波長400nmにおける透過率が63.7%であった。
(α5):IRカットオフ波長が632nmであり、UVカットオフ波長が394nmであり、IRカットオフ波長とUVカットオフ波長との差を透過領域の半値全幅とみなしたときに、透過領域の半値全幅が238nmであった。
(α6):波長600〜800nmにおいて分光透過率が20%である波長が661nmであった。
12の上に500nmの厚みのSiO2の蒸着膜(保護層p2)を形成した。保護層p1
の表面に、コーティング液IRA2をダイコータによって塗布し、オーブンにて85℃で3時間、次いで125℃で3時間、次いで150℃で1時間、次いで170℃で3時間の加熱処理を行い、塗膜を硬化させて赤外線吸収層ira21を形成した。また、保護層p2の表面にも、コーティング液IRA2をダイコータによって塗布し、同一の加熱条件で塗膜を硬化させて赤外線吸収層ira22を形成した。このようにして、半製品βを得た。赤外線吸収層ira21及び赤外線吸収層ira22の厚さは合わせて50μmであった。半製品βの透過率スペクトルを図4Bに示す。半製品βは以下の(β1)〜(β6)の特性を有していた。
(β1):波長700〜1000nmにおける平均透過率が0.5%以下であった。
(β2):波長1100〜1200nmにおける平均透過率が4.5%であった。
(β3):波長450〜600nmにおける平均透過率が86.9%であった。
(β4):波長400nmにおける透過率が62.1%であった。
(β5):IRカットオフ波長は631nmであり、UVカットオフ波長は394nmであり、透過領域の半値全幅は237nmであった。
(β6):波長600〜800nmにおいて分光透過率が20%である波長が659nmであった。
ティングによって塗布し、140℃で30分間加熱し硬化させて紫外線吸収層uva1を形成した。紫外線吸収層uva1の厚さは6μmであった。別途、透明ガラス基板(SCHOTT社製、製品名:D263T eco)の表面にコーティング液UVA1を用いてスピンコーティングによって6μmの厚みの紫外線吸収層を形成し、参考例1に係る積層体を得た。参考例1に係る積層体の透過率スペクトルを図4Cに示す。参考例1に係る積層体は、以下の(r1)〜(r3)の特性を有していた。
(r1):波長350〜390nmにおける透過率が0.5%以下であった。
(r2):波長400nmにおける透過率が12.9%であり、410nmにおける透過率が51.8%であり、420nmにおける透過率が77.1%であり、450nmにおける透過率が89.8%であった。
(r3):波長450〜750nmにおける平均透過率は91.0%であった。
(s1):光の入射角度が0°である場合に、波長350nmにおける透過率が73.4%であり、波長380nmにおける透過率が88.9%であり、波長400nmにおける透過率が95.3%であり、波長400〜700nmの平均透過率が95.3%であり、波長715nmにおける透過率が95.7%であった。
(s2):光の入射角度が30°である場合に、波長350nmにおける透過率が78.5%であり、波長380nmにおける透過率が92.0%であり、波長400nmにおける透過率が94.5%であり、波長400〜700nmの平均透過率が94.3%であり、波長715nmにおける透過率は94.6%であった。
(s3):光の入射角度が40°である場合に、波長350nmにおける透過率が82.3%であり、波長380nmにおける透過率が93.3%であり、波長400nmにおける透過率が94.3%であり、波長400〜700nmの平均透過率が94.0%であり、波長715nmにおける透過率が94.1%であった。
(s4):光の入射角度に依らず、波長400〜700nmにおいて局所的に透過率が低下するリップルを生じさせる波長帯が存在しなかった。
0°、及び40°の入射角度θ°のそれぞれに対してIEθ xR、IEθ yG、及びIEθ zBと、IAEθ xR、IAEθ yG、及びIAEθ zBと、ISEθ xR、ISEθ yG、及びISEθ zBとを求めた。結果を表13〜表15に示す。
実施例1と同様にしてコーティング液IRA1及びコーティング液IRA2を調製した。コーティング液IRA1を、透明ガラス基板(SCHOTT社製、製品名:D263T
eco)の一方の主面にダイコータによって塗布し、オーブンにて85℃で3時間、次いで125℃で3時間、次いで150℃で1時間、次いで170℃で3時間の加熱処理を行い、塗膜を硬化させ赤外線吸収層ira11を形成した。同様にして、透明ガラス基板の反対側主面にもコーティング液IRA1を塗布し、上記と同じ条件で加熱処理を行って塗膜を硬化させ、赤外線吸収層ira12を形成した。赤外線吸収層ira11及び赤外線吸収層ira12の厚さは合わせて0.2mmであった。
着膜(保護層p1)を形成した。同様にして、赤外線吸収層ira12の上に500nmの厚みのSiO2の蒸着膜(保護層p2)を形成した。保護層p1の表面に、コーティン
グ液IRA2をダイコータによって塗布し、オーブンにて85℃で3時間、次いで125℃で3時間、次いで150℃で1時間、次いで170℃で3時間の加熱処理を行い、塗膜を硬化させて赤外線吸収層ira21を形成した。また、保護層p2の表面にも、コーティング液IRA2をダイコータによって塗布し、同一の加熱条件で塗膜を硬化させて赤外線吸収層ira22を形成した。赤外線吸収層ira21及び赤外線吸収層ira22の厚さは合わせて50μmであった。
着膜(保護層p3)を形成した。赤外線吸収色素及び紫外線吸収色素を含んだコーティング液UVIRA1を以下のように調製した。赤外線吸収色素は、波長680〜780nmに吸収ピークを有し、可視光領域の光を吸収しにくい、シアニン系の有機色素とスクアリリウム系の有機色素との組み合わせであった。紫外線吸収色素は、可視光領域の光を吸収しにくい、ベンゾフェノン系の紫外線吸収性物質からなる色素であった。赤外線吸収色素及び紫外線吸収色素はMEKに可溶であった。赤外線吸収色素及び紫外線吸収色素を溶媒であるMEKに加え、マトリクス材料であるPVBをさらに加え、その後2時間撹拌してコーティング液UVIRA1を得た。コーティング液UVIRA1における赤外線吸収色素の配合比及び紫外線吸収色素の配合比は、参考例3に係る積層体が図6Aに示す透過率スペクトルを示すように決定した。参考例3に係る積層体は、透明ガラス基板(SCHOTT社製、製品名:D263T eco)の上にコーティング液UVIRA1をスピンコーティングにより塗布した後に、その塗膜を140℃で30分間加熱して硬化させて作製された。コーティング液UVIRA1において、赤外線吸収色素とPVBの固形分との質量比(赤外線吸収色素の質量:PVBの固形分の質量)は、約1:199であった。また、紫外線吸収色素とPVBの固形分との質量比(紫外線吸収色素の質量:PVBの固形分の質量)は約40:60であった。参考例3に係る積層体は以下の特性(t1)〜(t5)を有していた。
(t1):波長700nmにおける透過率が8.7%であり、波長715nmにおける透過率が13.6%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が66.2%であった。
(t2):波長1100nmにおける透過率が92.1%であった。
(t3):波長400nmにおける透過率が11.8%であり、450nmにおける透過率が85.3%であり、波長500〜600nmにおける平均透過率が89.1%であった。
(t4):波長600nm〜700nmにおけるIRカットオフ波長は669nmであ
り、波長700nm〜800nmにおけるIRカットオフ波長は729nmであり、それらの差は60nmであった。波長600nm〜800nmにおいて最も低い透過率を示す波長(極大吸収波長)は705nmであった。
(t5):波長350nm〜450nmにおけるUVカットオフ波長は411nmであった。
実施例1と同様にしてコーティング液IRA1及びコーティング液IRA2を調製した。コーティング液IRA1を、透明ガラス基板(SCHOTT社製、製品名:D263T
eco)の一方の主面にダイコータによって塗布し、オーブンにて85℃で3時間、次いで125℃で3時間、次いで150℃で1時間、次いで170℃で3時間の加熱処理を行い、塗膜を硬化させ赤外線吸収層ira11を形成した。同様にして、透明ガラス基板の反対側主面にもコーティング液IRA1を塗布し、上記と同じ条件で加熱処理を行って塗膜を硬化させ、赤外線吸収層ira12を形成した。このようにして、実施例3に係る光学フィルタの半製品γを得た。赤外線吸収層ira11及び赤外線吸収層ira12の厚さは合わせて0.2mmであった。0°の入射角度における半製品γの透過率スペクトルを図8Aに示す。半製品γは以下の(γ1)〜(γ6)の特性を有していた。
(γ1):波長700〜1000nmにおける平均透過率が0.5%以下であった。
(γ2):波長1100〜1200nmにおける平均透過率が25.9%であった。
(γ3):波長450〜600nmにおける平均透過率が87.5%であった。
(γ4):波長400nmにおける透過率が60.9%であった。
(γ5):IRカットオフ波長が629nmであり、UVカットオフ波長が395nmであり、透過領域の半値全幅が234nmであった。
(γ6):波長600〜800nmにおいて分光透過率が20%である波長が657nmであった。
層p2)を形成した。保護層p2の上に、実施例1で使用したコーティング液UVA1をスピンコーティングにより塗布し、その塗膜を140℃で30分間加熱して硬化させ紫外線吸収層uva1を形成した。紫外線吸収層uva1の厚みは6μmであった。
実施例1と同様にしてコーティング液IRA1を調製した。透明ガラス基板(SCHOTT社製、製品名:D263T eco)の一方の主面にダイコータによって塗布し、オーブンにて85℃で3時間、次いで125℃で3時間、次いで150℃で1時間、次いで170℃で3時間の加熱処理を行い、塗膜を硬化させ赤外線吸収層ira11を形成した。同様にして、透明ガラス基板の反対側主面にもコーティング液IRA1を塗布し、上記と同じ条件で加熱処理を行って塗膜を硬化させ、赤外線吸収層ira12を形成した。赤外線吸収層ira11及び赤外線吸収層ira12の厚さは合わせて0.2mmであった。
(u1):光の入射角度が0°である場合に、波長380nmにおける透過率が1.8%であり、波長400nmにおける透過率が7.3%であり、波長450〜700nmにおける平均透過率が94.8%であり、波長450〜700nmにおける透過率の最低値が93.4%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が94.0%であり、波長1100nmにおける透過率が4.1%であり、IRカットオフ波長が902nmであり、UVカットオフ波長が410nmであった。
(u2):光の入射角度が30°である場合に、波長380nmにおける透過率が1.8%であり、波長400nmにおける透過率が67.8%であり、波長450〜700nmにおける平均透過率が95.0%であり、波長450〜700nmにおける透過率の最
低値が93.8%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が92.1%であり、波長1100nmにおける透過率が5.3%であり、IRカットオフ波長が863nmであり、UVカットオフ波長が398nmであった。
(u3):光の入射角度が40°である場合に、波長380nmにおける透過率が4.0%であり、波長400nmにおける透過率が90.2%であり、波長450〜700nmにおける平均透過率が94.1%であり、波長450〜700nmにおける透過率の最低値が92.9%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が91.5%であり、波長1100nmにおける透過率が8.3%であり、IRカットオフ波長が837nmであり、UVカットオフ波長が391nmであった。
形成した。保護層p2の上に、実施例1で使用したコーティング液UVA1をスピンコーティングにより塗布し、その塗膜を140℃で30分間加熱して硬化させ紫外線吸収層uva1を形成した。紫外線吸収層uva1の厚みは6μmであった。紫外線吸収層uva1上に真空蒸着装置を用いて反射防止膜ar2を形成した。反射防止膜ar2は、SiO2とTiO2とを交互に積層した膜であり、反射防止膜ar2において、層数は7層、総膜厚は約0.4μmであった。このようにして、実施例4に係る光学フィルタを得た。
実施例1と同様にしてコーティング液IRA1を調製した。透明ガラス基板(SCHOTT社製、製品名:D263T eco)の一方の主面にダイコータによって塗布し、オーブンにて85℃で3時間、次いで125℃で3時間、次いで150℃で1時間、次いで170℃で3時間の加熱処理を行い、塗膜を硬化させ赤外線吸収層ira11を形成した。同様にして、透明ガラス基板の反対側主面にもコーティング液IRA1を塗布し、上記と同じ条件で加熱処理を行って塗膜を硬化させ、赤外線吸収層ira12を形成した。赤外線吸収層ira11及び赤外線吸収層ira12の厚さは合わせて0.2mmであった。
形成した。保護層p2の上に、実施例2で使用したコーティング液UVIRA1を実施例2と同様の条件で塗布し、その塗膜を140℃で30分間加熱して硬化させ赤外線・紫外線吸収層uvira1を形成した。赤外線・紫外線吸収層uvira1の厚みは7μmで
あった。赤外線・紫外線吸収層uvira1上に真空蒸着装置を用いて反射防止膜ar2を形成した。反射防止膜ar2は、SiO2とTiO2とを交互に積層した膜であり、反射防止膜ar2において、層数は7層、総膜厚は約0.4μmであった。このようにして、実施例5に係る光学フィルタを得た。
実施例1と同様にしてコーティング液IRA1及びコーティング液IRA2を調製した。透明ガラス基板(SCHOTT社製、製品名:D263T eco)の一方の主面にダイコータによって塗布し、オーブンにて85℃で3時間、次いで125℃で3時間、次いで150℃で1時間、次いで170℃で3時間の加熱処理を行い、塗膜を硬化させ赤外線吸収層ira11を形成した。同様にして、透明ガラス基板の反対側主面にもコーティング液IRA1を塗布し、上記と同じ条件で加熱処理を行って塗膜を硬化させ、赤外線吸収層ira12を形成した。赤外線吸収層ira11及び赤外線吸収層ira12の厚さは合わせて0.4mmであった。
着膜(保護層p1)を形成した。同様にして、赤外線吸収層ira12の上に500nmの厚みのSiO2の蒸着膜(保護層p2)を形成した。保護層p1の表面に、コーティン
グ液IRA2をダイコータによって塗布し、オーブンにて85℃で3時間、次いで125℃で3時間、次いで150℃で1時間、次いで170℃で3時間の加熱処理を行い、塗膜を硬化させて赤外線吸収層ira21を形成した。また、保護層p2の表面にも、コーティング液IRA2をダイコータによって塗布し、同一の加熱条件で塗膜を硬化させて赤外線吸収層ira22を形成し、半製品δを得た。0℃の入射角度における半製品δの透過率スペクトルを図14Aに示す。半製品δは、以下の特性(δ1)〜(δ8)を有していた。
(δ1):波長700〜1100nmにおける平均透過率が0.5%以下であった。
(δ2):波長700〜1000nmにおける平均透過率が0.5%以下であった。
(δ3):波長1100〜1200nmにおける平均透過率が0.5%以下であった。
(δ4):波長450〜600nmにおける平均透過率が82.2%であった。
(δ5):波長500〜600nmにおける平均透過率が82.7%であった。
(δ6):波長400nmにおける透過率が42.0%であり、波長450nmにおける透過率が76.7%であった。
(δ7):IRカットオフ波長が613nmであり、UVカットオフ波長が404nmであり、透過領域の半値全幅が209nmであった。
(δ8):波長600〜800nmにおいて分光透過率が20%である波長が637nmであった。
透明ガラス基板(SCHOTT社製、製品名:D263T eco)の一方の主面に真空蒸着装置を用いてSiO2及びTiO2を交互に24層積層して赤外線反射膜irr2を形成し、半製品εを得た。半製品εの透過率スペクトルを図16Aに示す。半製品εは、以下の特性(ε1)〜(ε3)を有していた。
(ε1):光の入射角度が0°の場合に、波長380nmにおける透過率が0.5%以下であり、波長400nmにおける透過率が3.1%であり、波長450〜600nmにおける平均透過率が94.1%であり、波長450〜600nmにおける透過率の最低値が92.6%であり、波長700nmにおける透過率が86.2%であり、波長715nmにおける透過率が30.8%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が12.4%であり、波長1100nmにおける透過率が0.5%以下であり、IRカットオフ波長が710nmであり、UVカットオフ波長が410nmであった。
(ε2):光の入射角度が30°の場合に、波長380nmにおける透過率が1.7%であり、波長400nmにおける透過率が77.7%であり、波長450〜600nmにおける平均透過率が94.1%、波長450〜600nmにおける透過率の最低値が93.0%であり、波長700nmにおける透過率が8.2%であり、波長715nmにおける透過率が2.2%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が1.1%であり、波長1100nmにおける透過率が1.2%であり、IRカットオフ波長が680nmであり、UVカットオフ波長が397nmであった。
(ε3):光の入射角度が40°の場合に、波長380nmにおける透過率が13.1%であり、波長400nmにおける透過率が90.5%であり、波長450〜600nmにおける平均透過率が92.1%であり、波長450〜600nmにおける透過率の最低値が87.6%であり、波長700nmにおける透過率が2.0%であり、波長715nmにおける透過率が0.8%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が0.5%以下であり、波長1100nmにおける透過率が5.4%であり、IRカットオフ波長が661nmであり、UVカットオフ長が386nmであった。
色素は、MEKに可溶なシアニン系の有機色素とスクアリリウム系の有機色素との組み合わせであった。赤外線吸収色素を溶媒であるMEKに加え、マトリクス材料であるPVBをさらに加え、その後2時間撹拌してコーティング液IRA3を得た。コーティング液IRA3の固形分におけるマトリクス材料の含有率は99質量%であった。半製品εの透明ガラス基板の他方の主面にコーティング液IRA3をスピンコーティングにより塗布した後に、その塗膜を140℃で30分間加熱して硬化させて赤外線吸収層ira3を形成した。別途、透明ガラス基板(SCHOTT社製、製品名:D263T eco)の一方の主面に、赤外線吸収層ira3の形成条件と同一条件で赤外線吸収層を形成し、参考例5に係る積層体を得た。0°の入射角度における参考例5に係る積層体の透過率スペクトルを図16Bに示す。参考例5に係る積層体は以下の特性(v1)〜(v4)を有していた。
(v1):波長700nmにおける透過率が2.0%であり、波長715nmにおける透過率が2.6%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が15.9%であった。
(v2):波長1100nmにおける透過率が91.1%であった。
(v3):波長400nmにおける透過率が78.2%であり、450nmにおける透過率が83.8%であり、波長500〜600nmにおける平均透過率が86.9%であった。
(v4):波長600nm〜700nmにおけるIRカットオフ波長は637nmであり、波長700nm〜800nmにおけるIRカットオフ波長は800nmであり、これらのIRカットオフ波長の差は163nmであり、波長600〜800nmにおける極大吸収波長は706nmであった。
0°の入射角度において、図18Aに示す透過率スペクトルを示す赤外線吸収性ガラス基板を準備した。この赤外線吸収性ガラス基板は、以下の特性(g1)〜(g5)を有していた。
(g1):波長700〜1000nmにおける平均透過率が16.8%であった。
(g2):波長1100〜1200nmにおける平均透過率が38.5%であった。
(g3):波長450〜600nmにおける平均透過率が87.8%であった。
(g4):波長400nmにおける透過率が88.5%であった。
(g5):IRカットオフ波長が653nmであった。また波長600〜800nmにおける透過率が20%に対応する波長が738nmであった。
(w1):光の入射角度が0°の場合に、波長380nmにおける透過率が0.5%以下であり、波長400nmにおける透過率が0.5%以下であり、波長450〜600nmにおける平均透過率が95.2%であり、波長450〜600nmにおける透過率の最低値が93.7%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が4.7%であり、波長1100nmにおける透過率が0.5%以下であり、IRカットオフ波長が702nmであり、UVカットオフ波長が411nmであった。
(w2):光の入射角度が30°の場合に、波長380nmにおける透過率が1.7%であり、波長400nmにおける透過率が77.7%であり、波長450〜600nmにおける平均透過率が94.1%であり、波長450〜600nmにおける透過率の最低値が93.0%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が1.1%であり、波長1100nmにおける透過率が1.2%であり、IRカットオフ波長が680nmであり、UVカットオフ波長が397nmであった。
(w3):光の入射角度が40°の場合に、波長380nmにおける透過率が13.1%であり、波長400nmにおける透過率が90.5%であり、波長450〜600nmにおける平均透過率が92.1%であり、波長450〜600nmにおける透過率の最低値が87.6%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が0.5%以下であり、波長1100nmにおける透過率が5.4%であり、IRカットオフ波長が661nmであり、UVカットオフ波長が386nmであった。
(p1):波長700nmにおける透過率が4.9%であり、波長715nmにおける透過率が8.4%であり、波長700〜800nmにおける平均透過率が63.9%であった。
(p2):波長1100nmにおける透過率が92.3%であった。
(p3):波長400nmにおける透過率が12.6%であり、450nmにおける透過率が84.4%であり、波長500〜600nmにおける平均透過率が88.7%であった。
(p4):波長600nm〜700nmにおけるIRカットオフ波長は664nmであり、波長700nm〜800nmにおけるIRカットオフ波長は731nmであり、それ
らの差は67nmであった。波長600nm〜800nmにおいて最も低い透過率を示す波長(極大吸収波長)は705nmであった。
(p5):波長350nm〜450nmにおけるUVカットオフ波長は411nmであった。
いた。実施例1〜6に係る光学フィルタにおいて、700nm以上の波長範囲における透過率は十分に低く、実施例1〜6に係る光学フィルタは、近赤外線を良好に遮蔽できることが示された。実施例2に係る光学フィルタは、実施例1に係る光学フィルタに比べて、700nm以上の波長範囲において低い透過率を示した。実施例2に係る光学フィルタにおいて、有機系の赤外線吸収色素の含有により、実施例1に係る光学フィルタに比べて、可視光領域の透過率が2ポイント程度低かった。しかし、実用上問題はないと考えられる。実施例3に係る光学フィルタは、赤外線吸収層として、赤外線吸収層ira11及び赤外線吸収層ira12のみを有するので、実施例1及び2に係る光学フィルタと比較する限り、1100nm以上の波長範囲において、700〜1100nmの波長範囲に比べてより高い透過率を示した。しかし、1100nm以上の波長の光に対するCMOSセンサ等の撮像素子の感度は低いので、実施例3に係る光学フィルタは撮像装置にとって適切な特性を有していると考えられる。実施例6に係る光学フィルタにおいて、他の実施例の光学フィルタに比べて、波長400nm付近の透過率が高いものの、45%以下であった。
差及びそのレンジがやや大きくなっているものがあった。しかし、実用上問題のないレベルであると考えられる。実施例1〜6に係る光学フィルタでは、波長450〜600nmにおいて、正規化分光感度関数の曲線が正規化等色関数の曲線と比較的大きな差を有する部分で、局所的な透過率変化(リップル)が生じていなかった。その結果、0°の入射角度におけるIE、IAE、及びISEから30°の入射角度におけるIE、IAE、及びISEをそれぞれ差し引いた差、0°の入射角度におけるIE、IAE、及びISEから40°の入射角度におけるIE、IAE、及びISEをそれぞれ差し引いた差、並びに30°の入射角度におけるIE、IAE、及びISEから40°の入射角度におけるIE、IAE、及びISEをそれぞれ差し引いた差には大きな変化が生じていなかった。このため、実施例1〜6に係る光学フィルタを撮像装置に組み込んだ場合に、0°〜40°の入射角度の範囲で光学フィルタに光線が入射した場合であっても、撮影された画像の内部に色むらを生じることがないと考えられる。
に認められた。このため、比較例2に係る光学フィルタにおいて、光の入射角度の変化に伴うIE及びIAEの変化は大きく、比較例2に係る光学フィルタを撮像装置に組み込んだ場合、画像の内部に強い色むらが発生することが懸念される。
2 レンズ系
3 カラーフィルタ
4 撮像素子
10 光吸収層
20 透明誘電体基板
30 反射防止膜
40 反射膜
100 撮像装置(カメラモジュール)
Claims (11)
- 光学フィルタであって、
近赤外線領域の少なくとも一部の光を吸収する光吸収剤を含有している光吸収層を備え、
0°、30°、及び40°の入射角度で波長300nm〜1200nmの光を当該光学フィルタに入射させたときに、下記の条件を満たし、
(i)波長700nmにおける分光透過率が3%以下である。
(ii)波長715nmにおける分光透過率が1%以下である。
(iii)波長1100nmにおける分光透過率が7.5%以下である。
(iv)波長700nm〜800nmにおける平均透過率が1%以下である。
(v)波長500nm〜600nmにおける平均透過率が85%以上である。
(vi)波長400nmにおける分光透過率が45%以下である。
(vii)波長450nmにおける分光透過率が80%以上である。
入射角度がθ°であるときの波長λにおける当該光学フィルタの分光透過率をTθ(λ)と表し、
前記Tθ(λ)と、波長400nm〜700nmの変域において表(I)によって定義される波長λの関数であるR(λ)、G(λ)、及びB(λ)との積によって前記入射角度θ°に対して定まるそれぞれの関数を最大値が1になるように正規化して得られる関数をCRθ(λ)、CGθ(λ)、及びCBθ(λ)と表し、
日本工業規格JIS Z 8781−1:2012の表2に定められたCIE1964測色補助標準観測者の等色関数をそれぞれ最大値が1になるように正規化して得られる波長λの関数をx(λ)、y(λ)、及びz(λ)と表し、
CRθ(λ)、CGθ(λ)、及びCBθ(λ)の変数である波長λを0以上の整数であるnの関数として、λ(n)=(Δλ×n+400)nmと表すとき(ただし、Δλ=5)、
下記の式(1)〜(3)によって0°、30°、及び40°の入射角度θ°のそれぞれに対して定義されるIEθ xR、IEθ yG、及びIEθ zBにおける9つの差及び同一の2つの入射角度θ°に対するIEθ xR、IEθ yG、及びIEθ zBの3つの差の最大値から最小値を差し引いた差であるレンジが表(II)に示す条件を満たす、
光学フィルタ。
- 前記光吸収剤は、ホスホン酸と銅イオンとによって形成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記ホスホン酸は、アリール基を有する第一ホスホン酸を含む、請求項8に記載の光学フィルタ。
- 前記ホスホン酸は、さらに、アルキル基を有する第二ホスホン酸を含む、請求項9に記載の光学フィルタ。
- レンズ系と、
前記レンズ系を通過した光を受光する撮像素子と、
前記撮像素子の前方に配置され、R(赤)、G(緑)、及びB(青)の3色のフィルタを有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの前方に配置された請求項1〜10のいずれか1項に記載の光学フィルタと、を備えた、
撮像装置。
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