JP2019200399A - Optical filter and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可視領域の光を透過し、近紫外領域および近赤外領域の光を遮断する光学フィルタ、および該光学フィルタを備えた撮像装置、さらに該撮像装置を備えた携帯機器に関する。 The present invention relates to an optical filter that transmits light in the visible region and blocks light in the near-ultraviolet region and the near-infrared region, an imaging device including the optical filter, and a portable device including the imaging device.
デジタルスチルカメラ等に搭載されるCCDやCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置では、人間の視感度に合わせて色調を良好に再現し、かつ鮮明な画像を得るために、可視領域の光を透過し、近紫外領域および近赤外領域の光を遮蔽する光学フィルタが用いられている。 In an imaging device using a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS image sensor mounted on a digital still camera or the like, in order to reproduce a color tone well according to human visual sensitivity and obtain a clear image, a visible region An optical filter that transmits light in the near-ultraviolet region and the near-infrared region is used.
図15には、従来の一実施形態である携帯機器200において、撮像装置210が搭載された部分を模式的に示す断面図(部分拡大図)である。具体的には、撮像装置210と、カバーガラス26と、携帯機器の筐体27とを示している。ここで、撮像装置210は、固体撮像素子21と、光学フィルタ22と、撮像レンズ23と、これらを収容する撮像装置の筺体24と、撮像装置の筐体24の内側に設けられ、撮像レンズ23を所定の位置に固定するレンズユニット25と、を有し、固体撮像素子21と撮像レンズ23は光軸Xに沿って配置されている。撮像装置210に対して光を入射する方向に、カバーガラス26と、それを固定する携帯機器の筐体27と、が配置されている。
FIG. 15 is a cross-sectional view (partially enlarged view) schematically showing a portion where an
ここで、固体撮像素子21は、撮像レンズ23を通過した光を電気信号に変換する電子部品であり、具体的にはCCDやCMOS等が使用される。
Here, the solid-
カバーガラス26は、落下や摩耗などの機械的負荷に伴う撮像レンズの損傷を防いでいる。カバーガラス26を透過して撮像装置210に入射した光は、撮像レンズ23および光学フィルタ22を透過して固体撮像素子21に受光され、固体撮像素子21により電気信号に変換され、この電気信号は画像信号として出力される。
The
なお、図15に示す撮像装置210では、撮像レンズ23として1個のレンズからなる構成を模式的に示しているが、広い視野角(低Fナンバー)で高解像度を実現するために複数のレンズを組み合わせた構成とすることも一般的に行われる。
In addition, in the
このような携帯機器としては、携帯電話やスマートフォン、モバイルパソコンなどが例示され、このような携帯機器に搭載される撮像装置は、近年、より小型化と高機能化が進められ、光学フィルタの薄厚化も求められている。 Examples of such portable devices include mobile phones, smart phones, and mobile personal computers. In recent years, imaging devices mounted on such portable devices have been further reduced in size and functionality, and the optical filter has a thin thickness. There is also a need to make it.
紫外光および近赤外光を遮蔽する従来の光学フィルタとしては、近赤外線吸収色素を透明樹脂に分散させた近赤外線吸収層と誘電体多層膜からなる反射型の選択波長遮蔽層を具備した光学フィルタの構成例や(例えば、特許文献1参照)、吸収型ガラスからなる透明基材と紫外線吸収剤および近赤外線吸収剤を含有する透明樹脂からなる吸収層と反射層とからなる光学フィルタの構成例が(例えば、特許文献2参照)、知られている。 As a conventional optical filter that blocks ultraviolet light and near infrared light, an optical filter having a near infrared absorption layer in which a near infrared absorption dye is dispersed in a transparent resin and a reflective selective wavelength blocking layer composed of a dielectric multilayer film is used. Example of filter configuration (for example, refer to Patent Document 1), configuration of optical filter including transparent base material made of absorption glass, absorption layer made of transparent resin containing ultraviolet absorber and near infrared absorber, and reflection layer An example is known (see, for example, Patent Document 2).
このような従来の光学フィルタの構成例として、図16Aに、従来の光学フィルタ22Aの構成断面図の一例を模式的に示した。この光学フィルタ22Aには、CuOを添加したフツリン酸塩系の吸収型ガラス12cの、撮像レンズ23側の表面に誘電体多層膜からなる近赤外波長域および紫外波長域に反射波長帯を有する反射層13が形成され、固体撮像素子21側の表面に紫外線吸収剤および近赤外線吸収剤を含有する透明樹脂からなる吸収層12bと反射防止膜14が形成されている。
As a configuration example of such a conventional optical filter, FIG. 16A schematically shows an example of a configuration cross-sectional view of a conventional
この光学フィルタ22Aにおいては、カバーガラス26、撮像レンズ23および光学フィルタ22を透過して固体撮像素子21に到達する光のうち、固体撮像素子21の受光面で反射された光が光学フィルタ22で再度反射されて固体撮像素子21に到達する迷光とならないように、近赤外および紫外波長域の反射率が高い反射層13を吸収型ガラス12cの撮像レンズ23側に、近赤外および紫外波長域を吸収する吸収層12bを固体撮像素子21側に配置される。また、吸収層12bと空気との界面で発生する反射光を低減し、可視波長域の透過率を向上するため、反射防止膜14を吸収層12bの表面に形成している。
In the
また、擦れても傷がつきにくく耐擦傷性の強い反射防止膜が形成されたカバーガラスが知られている(例えば、特許文献3参照)。カバーガラス26として、このようなカバーガラスを使用するのが好ましく、携帯機器の落下や衝突などの機械的負荷に伴い破壊や変形され難い。このカバーガラス26としては、化学強化ガラス(例えば、特許文献4参照)の使用が好ましいが、石英、水晶、サファイア等の化学強化をしていないガラスや、ポリカーボネート等の樹脂材料などを用いてもよい。サファイアは基材の強度あるいは硬度の点から特に好ましい。カバーガラス26の光入射面には、耐擦傷性の強い反射防止膜や、指紋が付着し難いまたは目立ち難い防指紋効果のあるコーティングなどを形成することが好ましい。さらに、光出射面には可視波長域の反射防止膜が必要に応じて施されている。
Further, there is known a cover glass on which an antireflection film that is hard to be scratched even when rubbed and has a high scratch resistance (see, for example, Patent Document 3). Such a cover glass is preferably used as the
ここで用いられるカバーガラス26の厚さtは、耐衝撃性を維持するため厚いほど好ましいが、携帯機器の薄型化の点では0.5mm以下が好ましい。一方、カバーガラス26の耐衝撃性は、ガラスのボールオンリング曲げ試験により求められる面強度F(BOR強度:単位N)で比較され、面強度Fは厚さtの二乗に比例するため、厚さtは厚いほど耐衝撃性は高い。カバーガラス26の面強度Fは170N以上が好ましい。例えば、厚さt=0.3mmのサファイアを用いたカバーガラス26では、ボールオンリング曲げ試験で略210N程度の面強度が確認されている。
The thickness t of the
ところで、撮像装置のさらなる小型化に必要な光学フィルタの薄厚化は、衝撃耐性の確保や光学特性の維持の点で限界に近づきつつある。そこで、携帯機器全体として薄厚化するために、例えば、カバーガラスを省略し、図16Aに示す従来の光学フィルタ22Aを、カバーガラスの代わりに用いることが考えられる。しなしながら、この場合、光学フィルタとしての強度を確保している吸収型ガラス12cの面強度が従来のカバーガラス26の面強度より著しく劣るため、耐衝撃性を十分に確保することができない問題が考えられる。
By the way, the thinning of the optical filter necessary for further downsizing of the imaging device is approaching the limit in terms of securing impact resistance and maintaining optical characteristics. Therefore, in order to reduce the thickness of the entire portable device, for example, it is possible to omit the cover glass and use the conventional
さらに、この場合、光入射面側の吸収型ガラス12c表面に形成された反射層13により、700〜1100nmの近赤外波長帯の入射光が反射され、分光反射率に応じた反射色となるが、入射角0〜30°の入射光に対しては視感度の高い420〜670nmの可視波長域における反射層14の反射率は低く問題はない。図15に示す従来の撮像装置210では、光学フィルタ22に入射する光の入射角は撮像レンズ23のFナンバーで規定され、0〜30°程度のため鮮明な反射色となっていない。しかし、光学フィルタ22Aをカバーガラスの代わりに用いる場合、入射角の増加に伴い近赤外反射波長帯が短波長側にシフトし、入射角45°以上では650nm以上の赤色波長域の反射率が50%以上と大きくなり、鮮明な反射色として視認される。その結果、カバーガラス全体の反射色が赤色域に限定され、携帯機器の筐体の反射色と調和しない外観となってしまう場合がある。
Further, in this case, incident light in the near-infrared wavelength band of 700 to 1100 nm is reflected by the
また、図16Aをカバーガラスとして用いる場合の強度を改善したものとして、従来のカバーガラスに光学フィルタ22Aを一体化させることも考えられ、このような構成の一例として、図16Bには、カバーガラスと一体化した光学フィルタ22Bの断面図を模式的に示した。この光学フィルタ22Bは、カバーガラス26と、そのカバーガラス26の撮像装置側に光学フィルタ22Aをそのまま設けた構成である。なお、このとき、カバーガラス26と光学フィルタ22Aとを接着させるための接着層16を設けている。
Further, as an improvement in strength when using FIG. 16A as a cover glass, it may be possible to integrate the
この光学フィルタ22Bのような構成とすることで、強度は改善されるものの、反射光に関する特性は変わらず、やはりカバーガラス全体の反射色が赤色域に限定され、携帯機器の反射色と調和しない外観となってしまう場合がある点は上記光学フィルタ22Aと同様である。
Although the strength is improved by adopting a configuration like this optical filter 22B, the characteristics relating to the reflected light are not changed, and the reflected color of the entire cover glass is also limited to the red range, and does not match the reflected color of the portable device. The point which may become an external appearance is the same as that of the said
そこで、本発明は、携帯機器に搭載される撮像装置の小型化(薄厚化)を実現するとともに、衝撃耐性および光学機能を維持可能とする光学フィルタの提供を目的とする。また、反射色が調整されており、カバーガラスの外観が携帯機器の筐体と違和感のない意匠性に調整された光学フィルタの提供を目的とする。さらに、該光学フィルタを備えた撮像装置、さらに該撮像装置を備えた携帯機器の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical filter that realizes downsizing (thinning) of an imaging device mounted on a portable device and that can maintain impact resistance and optical function. It is another object of the present invention to provide an optical filter in which the reflection color is adjusted, and the appearance of the cover glass is adjusted to a design that does not feel uncomfortable with the casing of the portable device. Furthermore, it aims at provision of the imaging device provided with this optical filter, and the portable apparatus provided with this imaging device further.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、携帯機器の撮像装置部分で使用される衝撃耐性の確保されたカバーガラスに、光学フィルタの機能を一体化することで、耐衝撃性を確保しつつ光学機能を確保し、撮像装置内の光学フィルタを無くすことを可能とする光学フィルタを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have secured the impact resistance by integrating the function of the optical filter with the cover glass that is used in the imaging device portion of the portable device and has secured the impact resistance. However, the present inventors have found an optical filter that can secure an optical function and eliminate the optical filter in the imaging apparatus, and has completed the present invention.
すなわち、本発明の光学フィルタは、第1の主面および該第1の主面に対向する第2の主面を有し、可視域の光を透過する透明基板と、前記第2の主面に設けられ、少なくとも近赤外域の光を吸収する近赤外線吸収能を有する吸収層と、前記吸収層に積層して設けられ、可視域の光を透過し、紫外域および近赤外域の光を反射する反射層と、を有する光学フィルタであって、前記透明基板の厚さが0.2〜0.5mm、かつ、前記第1の主面および前記第2の主面の少なくとも一方の主面の面強度が170N以上であることを特徴とする。 That is, the optical filter of the present invention has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, the transparent substrate that transmits light in the visible range, and the second main surface. An absorption layer having a near-infrared absorption capability that absorbs at least near-infrared light, and is laminated on the absorption layer, transmits visible light, and transmits ultraviolet and near-infrared light. An optical filter having a reflective layer, the transparent substrate having a thickness of 0.2 to 0.5 mm, and at least one main surface of the first main surface and the second main surface The surface strength of the material is 170N or more.
本発明の光学フィルタによれば、耐衝撃性および光学機能を良好に維持し、携帯機器等に搭載される撮像装置の部品として用いることで、撮像装置の小型化(薄型化)を実現可能とできる。また、所定の特性を有する構成とすることで外部からの紫外線を含む広い波長帯域の光照射に対しても安定したフィルタ機能を示し、携帯機器に搭載される撮像装置のカバーガラスとして好適に用いることができる。この光学フィルタは、光学フィルタの機能が付与されたカバーガラスからの反射光の色温度が白色光(6500K)より高温となり、青みがかった白に近い外観色にできる。 According to the optical filter of the present invention, it is possible to achieve a reduction in size (thinning) of the imaging device by maintaining good impact resistance and optical function and using it as a component of the imaging device mounted on a portable device or the like. it can. In addition, by having a configuration having predetermined characteristics, it exhibits a stable filter function against light irradiation in a wide wavelength band including ultraviolet rays from the outside, and is suitably used as a cover glass of an imaging device mounted on a portable device. be able to. In this optical filter, the color temperature of the reflected light from the cover glass provided with the function of the optical filter is higher than that of white light (6500 K), and the appearance color close to bluish white can be obtained.
本発明の撮像装置および携帯機器は、上記本発明の光学フィルタを有するため、小型化(薄型化)でき、かつ、安定したフィルタ機能により、安定した撮像が可能である。 Since the imaging apparatus and portable device of the present invention have the optical filter of the present invention, the imaging apparatus and the portable device can be reduced in size (thinned) and can stably capture images with a stable filter function.
以下、本発明について実施形態を参照しながら説明する。なお、本明細書において、波長記載のない屈折率は、特に断らない限り、20℃における波長589nmの光に対する屈折率を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments. In this specification, a refractive index without wavelength description means a refractive index with respect to light having a wavelength of 589 nm at 20 ° C. unless otherwise specified.
[光学フィルタ]
本発明の光学フィルタは、上記のように、第1の主面および該第1の主面に対向する第2の主面を有し、可視域の光を透過する透明基板と、第2の主面に設けられ、少なくとも近赤外域の光を吸収する近赤外線吸収能を有する吸収層と、吸収層に積層して設けられ、可視域の光を透過し、紫外域および近赤外域の光を反射する反射層と、を有する光学フィルタであり、透明基板について所定の特性を満たすものである。
[Optical filter]
As described above, the optical filter of the present invention has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and a transparent substrate that transmits light in the visible range; An absorption layer that is provided on the main surface and has a near-infrared absorption capability that absorbs at least near-infrared light, and is laminated on the absorption layer, transmits visible light, and transmits light in the ultraviolet and near-infrared regions. An optical filter having a reflective layer for reflecting the transparent substrate and satisfying predetermined characteristics with respect to the transparent substrate.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態である光学フィルタは、図1Aに示したように、透明基板11と、吸収層12と、反射層13と、反射防止膜14と、を有する光学フィルタ10である。以下、これらの各構成について詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIG. 1A, the optical filter according to the first embodiment of the present invention is an
(透明基板)
第1の実施形態で用いられる透明基板11は、少なくとも420〜660nmの可視域の光を透過する材料からなり、第1の主面と該第1の主面に対向する第2の主面を有する透明基板である。
(Transparent substrate)
The
この透明基板11は、携帯機器の落下や衝突に伴う衝撃に対し割れなどの破壊が生じにくい高い耐衝撃性能と、摩耗等に伴い表面の傷や変質が生じ難く、少なくとも420〜660nmの可視域の光を透過する材料であることが好ましく、従来、携帯機器の撮像装置部分に用いられているカバーガラスを用いることができる。
The
この透明基板11は、透光性を有する材料であればよく、例えば、一般的なガラス、ガラスセラミックス、石英、水晶、サファイアや、ポリカーボネート等の樹脂材料が挙げられる。これらの材料の中でも、サファイアは、基板の強度または硬度の観点から好ましい。また、ガラスとしては強化ガラス、特に化学強化ガラスが好ましい。
The
化学強化ガラスとしては、具体的には、Dragontrail(登録商標)(旭硝子社製:商品名)、GORILLA(登録商標) Glass(コーニング社製:商品名)、SCHOTT Xensation(登録商標) Cover(ショット社製:商品名)、SCHOTT Xensation(登録商標) Cover 3D(ショット社製:商品名)等が挙げられる。化学強化されたガラスの組成については、例えば、上記した特許文献3、4に記載されている。また、耐衝撃性に優れ高硬度のガラスセラミックス(結晶化ガラス)の具体例としてナノセラム(登録商標)(オハラ社製:商品名)等が挙げられる。
Specific examples of the chemically tempered glass include Dragonrail (registered trademark) (product name: Asahi Glass Co., Ltd .: trade name), GORILLA (registered trademark) Glass (product name: Corning Inc .: product name), and SCHOTT Xensation (registered trademark) Cover (shot company). Manufactured: trade name), SCHOTT Xensation (registered trademark) Cover 3D (manufactured by Shot Corporation: trade name), and the like. The composition of chemically strengthened glass is described in, for example,
また、透明基板11は、その厚さが0.2〜0.5mmであり、かつ、そのボールオンリング試験による面強度が170N以上のものとする。ここで、透明基板11の厚さは0.2〜0.4mmが好ましく、また、透明基板11のBOR面強度は170N以上が好ましい。この面強度は、第1の主面および第2の主面の少なくとも一方の主面で満たしていればよい。このような厚さと面強度とを確保することで、透明基板の耐衝撃性を良好なものとし、光学フィルタを撮像装置のカバーガラスとしての使用に好適なものとできる。ボールオンリング試験によるガラス板の面強度測定については、以下のように評価できる。
(ボールオンリング試験)
ガラス板を直径30mm、接触部が曲率半径2.5mmの丸みを持つステンレスからなるリング上に配置し、該ガラス板に直径10mmの鋼からなる球体を接触させた状態で、該球体を静的荷重条件下で該リングの中心に荷重するボールオンリング(Ball on Ring;BOR)試験により測定したBOR強度F(N)で評価する。
例えば、SUS304製の受け治具(直径30mm、接触部の曲率R2.5mm、接触部は焼入れ鋼、鏡面仕上げ)の上に、サンプルとなるガラス板を水平に設置し、このガラス板の中央領域をSUS304製の加圧治具(焼入れ鋼、直径10mm、鏡面仕上げ)で、下降速度 1.0mm/minで加圧したとき、ガラス板が破壊された際の、破壊荷重(N)をBOR強度とし、20回測定の平均値をBOR平均強度とする。ただし、ガラス板の破壊起点がボール押し付け位置より2mm以上離れている場合は、平均値算出のためのデータより除外する。
本明細書における面強度は、このBOR平均強度を意味する。
The
(Ball-on-ring test)
The glass plate is placed on a ring made of stainless steel having a diameter of 30 mm and the contact portion is rounded with a curvature radius of 2.5 mm, and the sphere is statically fixed in a state where the glass plate is in contact with a sphere made of steel having a diameter of 10 mm. The BOR strength F (N) measured by a ball-on-ring (BOR) test in which the load is applied to the center of the ring under load conditions is evaluated.
For example, on a receiving jig made of SUS304 (
The surface strength in this specification means this BOR average strength.
(反射防止膜)
第1の実施形態で用いられる反射防止膜14は、第1の主面に設けられ、可視域の光の反射を防止する膜である。この反射防止膜14は、本実施形態において任意の構成要素であり、設けてもよいし、設けなくてもよい。
(Antireflection film)
The
反射防止膜14は、この種の光学フィルタに用いられる公知の反射防止膜が挙げられ、誘電体多層膜や中間屈折率媒体、屈折率が漸次的に変化するモスアイ構造等が挙げられる。なかでも光学的効率、生産性の観点から誘電体多層膜の使用が好ましい。反射防止層に用いられる誘電体多層膜は、一般に反射層に使用される誘電体層膜と同様に低屈折率膜と高屈折率膜を交互に積層して得られる。
Examples of the
さらに、反射防止膜14は、可視域の光に対する分光反射率において、入射角0〜45°、波長420〜560nmの平均値RSが、入射角0〜45°、波長570〜660nmの平均値RLより大きな値となる膜であることが好ましい。このようにすることで、反射防止膜14における反射光の色温度が白色光(6500K)より高温となり、青みがかった白に近い外観色とできる。また、このような膜とするために、反射防止膜14は多層膜構成とすることが好ましい。このようにすることで、光学フィルタ10の分光反射率についても同等の特性が得られやすくなる。
Further, the
光学フィルタ10の分光反射率は、屈折率の異なる材料の界面で発生するフレネル反射光の総和に相当する。すなわち、図1Aに示した光学フィルタ10の分光反射率Rtは、透明基板11と空気との界面に形成された反射防止膜14の分光反射率A、透明基板11と吸収層12の界面の分光反射率B、吸収層12と空気との界面に形成された反射層13の分光反射率Cに依存する。Rtは単純な総和(A+B+C)ではなく、反射界面間の多重反射および吸収層12の分光透過率を考慮した反射率に対応するため、各界面個別の分光反射率計算値A、B、Cのみで光学フィルタ10全体の外観色を特定できないが、個別の膜や層の分光反射率が所定の条件(平均値RSと平均値RL)を満たせば、光学フィルタ10全体の分光反射率も同様の反射色に調整できる。
The spectral reflectance of the
なお、上記平均値RSとRLは、透明基板11の表面に反射防止膜14を形成し、拡散面となるように粗面化した後黒塗りされた裏面を有するサンプルを形成し、分光光度計を用いて、反射防止膜14側から波長420〜660nmの入射光の入射角を0〜45°まで変化させて、分光反射率を測定し、上記条件での平均値を算出すればよい。また、光学フィルタ10の分光反射率については、反射防止膜14側からの入射光に対して、同様に分光反射率を測定し、平均値を算出すればよい(このとき、反射防止層14の粗面化、黒塗りの処理は不要)。なお、分光反射率の波長刻みは10nm以下が好ましく、入射角刻みは15°の4点平均値、あるいは入射角0°と30°と45°の3点平均値としてもよい。
The average values R S and R L are obtained by forming an
また、反射防止膜14は、光学フィルタを携帯機器等の撮像装置に用いる場合、通常携帯機器の外表面側に、外部環境に露出するように配置される。したがって、様々な物と接触したり擦れたりするため、それが原因で光学フィルタの光学特性が低下するおそれがある。そのため、そのような光学特性の低下を抑制するために、接触や擦れによって傷がつきにくい耐擦傷性の高い反射防止膜14とするのが好ましい。
Further, when the optical filter is used in an imaging apparatus such as a portable device, the
なお、基材の強度あるいは硬度の観点からサファイアを透明基板11に用いる場合、傷がつきにくい耐擦傷性の強い表面であるため、強度等の観点からはそのままでもよいが、サファイアは屈折率が1.77と大きなため、空気との界面の垂直入射光のフレネル反射率が7.7%となり、屈折率が略1.50の通常のガラスに比べ略2倍の光損失となってしまう。したがって、サファイアを用いた場合であっても、耐擦傷性を維持しつつ、残留反射を低減するために上記のような反射防止膜14を形成することが好ましい。
In addition, when using sapphire for the
なかでも耐擦傷性の強い反射防止膜14が好ましく、このような膜の構成および製法については、例えば、上記特許文献3に例示されているものが挙げられる。また、上記特許文献3に例示されている厚さ20nm未満の防汚コーティング層(AFP(アンチフィンガープリント)と呼ばれる)を反射防止膜14の表面に形成することにより、指紋などの油性汚れの付着に伴う撮像装置の画質劣化を低減することもできる。
Among them, the
反射防止膜14の一構成例を表1に示す。ここでは、サファイアの第1の主面上に高屈折率透明誘電体膜Ta2O5と低屈折率透明誘電体膜SiO2を交互に積層し、表面保護層として、Sn含有SiO2膜が成膜されている。この反射防止膜14の入射角が0°、30°、45°の分光反射率の計算結果を、それぞれ実線、点線、一点鎖線で図3Aに示す。ここで、反射防止膜14において、入射角が0°、30°、45°の分光反射率は、それぞれ図3AのR(0)、R(30)、R(45)に対応する。誘電体多層膜の構成を調整することにより、可視域で反射防止効果を示すとともに、570〜660nmの長波長域に比べ420〜560nmの短波長域の残留反射が大きくなる反射防止膜とできるため、反射色の色調を調整でき、青みがかった白に近い色にできる。
A structural example of the
なお、反射防止膜14は、屈折率nの単層誘電体膜からなり、その膜厚dを調整して光学膜厚n×dを設定することにより反射色を変えることができる。透明基板11の屈折率をnG、雰囲気媒質の屈折率をn0とすると、波長λの光が垂直入射した場合、透明基板11と誘電体膜の界面および雰囲気媒質と誘電体膜の界面のフレネル振幅反射率r1とr2は、r1=(nG−n)/(nG+n)およびr2=(n−n0)/(n+n0)となる。r1とr2は光路長差2ndによる位相差δ=2π×2nd/λで干渉し、エネルギー反射率Rは
R=|r1+r2×e−iδ|2=|r1−r2|2+4r1×r2×cos2(δ/2)
と近似できる。すなわち、誘電体膜の光学膜厚ndがλ/4の奇数倍となる波長λでR=|r1−r2|2となり、光学膜厚ndがλ/2の自然数倍となる波長λでR=|r1+r2|2となり、他の波長ではエネルギー反射率Rが|r1−r2|2〜|r1+r2|2の値となる。
The
Can be approximated. That is, R = | r 1 −r 2 | 2 at a wavelength λ at which the optical film thickness nd of the dielectric film is an odd multiple of λ / 4, and a wavelength λ at which the optical film thickness nd is a natural number multiple of λ / 2. R = | r 1 + r 2 | 2 , and the energy reflectivity R becomes a value of | r 1 −r 2 | 2 to | r 1 + r 2 | 2 at other wavelengths.
雰囲気媒質が空気で透明基板がサファイアである反射防止膜14の場合、n0=1.0、nG=1.77のため、n0<n<nGを満たす誘電体膜ではr1>0、r2>0のため、光学膜厚ndがλ/4の奇数倍で最少反射率R=|r1−r2|2の反射防止膜となる。さらに、n=(n0×nG)1/2=1.32で反射率R=0となる。
In the case of the
例えば、λG=520nmで光学膜厚nd=λGとすると、λB≒420nmおよびλR≒700nmでは、nd≒5×λB/4≒3×λR/4となるため、波長λGでは残留反射率が最大で、波長λBおよびλRでは残留反射率が最少の反射防止膜となる。入射角が0°から増加するに従い、最大反射率および最少反射率の波長は短波長側にシフトするが、nd=λGとなる波長を緑色近傍に設定することで反射色は緑〜緑青となる。 For example, if λ G = 520 nm and the optical film thickness nd = λ G , then λ≈5 × λ B / 4≈3 × λ R / 4 when λ B ≈420 nm and λ R ≈700 nm, so the wavelength λ G in residual reflectance maximum, the wavelength lambda B and lambda in R residual reflectivity is minimized antireflection film. According incident angle increases from 0 °, wavelength of maximum reflectance and minimum reflectance is shifted to the short wavelength side, but color reflected by setting the wavelength at which nd = lambda G green near a green-green-blue Become.
反射防止膜14が表2に示すMgF2単層のとき、入射角が0°、30°、45°の分光反射率の計算結果を、それぞれ実線、点線、一点鎖線で図3Bに示す。
When the
このとき、反射防止膜14において、入射角が0°、30°、45°の分光反射率は図3BのR(0)、R(30)、R(45)に対応し、波長420〜560nmの平均値がそれぞれ5.2%、6.1%、6.1%、入射角全体(0°、30°、45°)の平均値RSは5.8%である。一方、波長570〜660nmの平均値はそれぞれ2.8%、1.0%、1.2%、入射角全体の平均値RLは1.6%である。したがって、RS>RLのため、この反射防止膜14の反射光の色温度が白色光より高温となり、青緑がかった白に近い外観色の意匠性を示す。
At this time, in the
(吸収層)
第1の実施形態に用いられる吸収層12は、透明基板11の第2の主面に設けられ、少なくとも近赤外域の光を吸収する近赤外線吸収能を有する層である。この吸収層12は、後述する固体撮像素子において受光する光を人間の視感度に近づけるためのものであり、可視域の長波長側である波長650〜720nmにおける分光感度を補正する機能を有する。この吸収層12は、入射角に依存しない分光吸収特性を有するため、撮影画像の色ムラを生じ難くする作用を奏する。
(Absorption layer)
The
ここで、吸収層12は、公知の吸収層と同一の構成とすることができる。このような吸収層の一例として、例えば、近赤外線吸収剤を含有させた透明樹脂で形成された単層構造の吸収層、近赤外線吸収剤および近紫外線吸収剤を含有させた透明樹脂で形成された単層構造の吸収層、近赤外線吸収剤を含有する透明樹脂で形成された層と近紫外線吸収剤を含有する透明樹脂で形成された層とを積層した複層構造の吸収層、さらに上記構成に近赤外線吸収型ガラスの層を組み合わせて積層した吸収層、等が挙げられる。このような吸収層12は、例えば、特許文献1に例示されている材料および構成とすることで得ることができる。
Here, the
以下、吸収層12として、近赤外線吸収剤および近紫外線吸収剤を含有させた透明樹脂で形成された単層構造の吸収層について説明する。このような吸収層12は、近赤外線吸収剤および近紫外線吸収剤を透明樹脂に溶解した塗工液を透明基板11上に塗布し、乾燥、硬化させて得ることができる。
Hereinafter, as the
このとき、近赤外線吸収剤としては、公知の近赤外線吸収剤を用いることができ、例えば、下記一般式(F1)で示されるスクアリリウム系化合物からなる近赤外線吸収色素が好ましいものとして挙げられる。 At this time, as the near-infrared absorber, a known near-infrared absorber can be used, and for example, a near-infrared absorbing dye composed of a squarylium compound represented by the following general formula (F1) is preferable.
R1およびR2は互いに連結して窒素原子と共に5員環または6員環の環構成原子として酸素原子を含んでもよい複素環(環A)を形成しているか、R2およびR5は互いに連結して窒素原子と共に5員環または6員環の環構成原子として酸素原子を含んでもよい複素環(環B)を形成している。複素環を形成していない場合の、R1およびR5は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、臭素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよいアリル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基または置換基を有していてもよい炭素数7〜11のアルアリール基を示す。アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
R 1 and R 2 are connected to each other to form a heterocyclic ring (ring A) that may contain an oxygen atom as a 5-membered or 6-membered ring constituent atom together with the nitrogen atom, or R 2 and R 5 are They are connected to form a heterocyclic ring (ring B) that may contain an oxygen atom as a 5-membered or 6-membered ring constituent atom together with the nitrogen atom. When not forming a heterocyclic ring, R 1 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a bromine atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a substituent. An allyl group which may have a group, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms which may have a substituent or an araryl group having 7 to 11 carbon atoms which may have a substituent are shown. The alkyl group may be linear, branched or cyclic.
R4およびR6は、それぞれ独立して、水素原子、−NR7R8(R7およびR8は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、または−C(=O)−R9(R9は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基または炭素数6〜10のアリール基))を示す。
R3は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示す。
R 4 and R 6 are each independently a hydrogen atom, —NR 7 R 8 (R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or —C (= O) -
R < 3 > shows a hydrogen atom or a C1-C6 alkyl group each independently.
波長域400〜1000nmの吸収スペクトルにおいて、吸収ピーク波長が700nmの近赤外線吸収色素を用い、波長700nmの透過率が2%以下で、波長650nmの透過率が約50%となるように、透明樹脂中の近赤外線吸収色素濃度を設定している。 In the absorption spectrum in the wavelength range of 400 to 1000 nm, a transparent resin is used so that the near infrared absorption dye having an absorption peak wavelength of 700 nm is used, the transmittance at 700 nm is 2% or less, and the transmittance at 650 nm is about 50%. The near-infrared absorbing dye concentration is set.
近赤外線吸収剤や近紫外線吸収剤を含有させる透明樹脂として、種々の樹脂材料を使用できる。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エン・チオール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリパラフェニレン樹脂、ポリアリーレンエーテルフォスフィンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、およびポリエステル樹脂等が挙げられる。透明樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。 Various resin materials can be used as a transparent resin containing a near infrared absorber or a near ultraviolet absorber. For example, acrylic resin, epoxy resin, ene thiol resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyarylate resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyparaphenylene resin, polyarylene ether phosphine oxide resin, polyimide resin, polyamide Examples include imide resins, polyolefin resins, cyclic olefin resins, and polyester resins. Transparent resin may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.
透明樹脂からなる吸収層は、吸収剤が均一濃度に分散されるとともに有効面内で均一な分光透過率が得られる膜厚に設定する。透明樹脂材料および成膜方法にもよるが、膜厚は1〜50μmが好ましく、材料使用量低減および含有異物の影響軽減の観点から2〜20μmがさらに好ましい。 The absorption layer made of a transparent resin is set to a film thickness in which the absorbent is dispersed at a uniform concentration and a uniform spectral transmittance is obtained in the effective plane. Although depending on the transparent resin material and the film forming method, the film thickness is preferably 1 to 50 μm, and more preferably 2 to 20 μm from the viewpoint of reducing the amount of material used and reducing the influence of contained foreign substances.
吸収剤を室温で攪拌・溶解して透明樹脂中に均一濃度に分散する塗工液を作製し、スピンコートやダイコートなどの成膜方法により透明基板上に均一な膜厚に塗布した後、加熱乾燥させて吸収層としてもよい。また、後述するエネルギー線硬化樹脂を用いてもよい。 Prepare a coating solution that stirs and dissolves the absorbent at room temperature and disperses it in a transparent resin at a uniform concentration. After applying the coating solution to a uniform thickness on a transparent substrate by spin coating or die coating, heat is applied. It is good also as an absorption layer by making it dry. Moreover, you may use energy-beam curable resin mentioned later.
上記のような近赤外線吸収色素を含有する透明樹脂(近紫外線吸収剤は含有しない)を用いて得られる膜厚10μmの吸収層の分光透過率の一例を図5Aに実線で示す。なお、ここで示した分光透過率は、空気界面のフレネル反射を補正し、内部透過率とした計算例である。点線は吸収層を往復透過したときの分光透過率計算値である。 An example of the spectral transmittance of an absorption layer having a thickness of 10 μm obtained using a transparent resin containing no near-infrared absorbing pigment as described above (not containing a near-ultraviolet absorber) is shown by a solid line in FIG. 5A. The spectral transmittance shown here is a calculation example in which Fresnel reflection at the air interface is corrected to obtain internal transmittance. A dotted line is a calculated value of spectral transmittance when reciprocating through the absorption layer.
吸収層の光学的性質は、屈折率nと消衰係数κを用いた複素屈折率n−iκで表され、吸収剤固有の消衰係数κの波長(λ)依存性に応じた光吸収にともない分光透過率が変化する。吸収剤が透明樹脂中の厚さ方向に吸収剤濃度Cで均一に分散された吸収層の厚さをLとすると、吸収層の分光透過率T(λ)は、T(λ)=exp(−4πκL/λ)で示される。ここで、α=4πκ/λは吸収係数であり、常用対数を用いて表記する場合はT(λ)=10−βLとなり、βはαにlog10(e)=0.434を乗じた値に相当する。ここで、吸光度は−log10{T(λ)}=βLで示される。吸収係数αおよびβは、吸収層中の吸収剤濃度Cにより変化する。すなわち、吸収層の分光透過率は、吸収層中の吸収剤濃度Cおよび吸収層の厚さLにより調整でき、複数の吸収剤を含む場合も同様である。したがって、スクアリリウム系化合物からなる近赤外線吸収色素が所定濃度Cで含有された膜厚L=10μmの透明樹脂からなる吸収層の往路分光透過率と、膜厚L=20μmに相当する往復路分光透過率が算出される。 The optical properties of the absorption layer are expressed by a complex refractive index n-iκ using a refractive index n and an extinction coefficient κ, and absorb light according to the wavelength (λ) dependence of the extinction coefficient κ inherent to the absorbent. Along with this, the spectral transmittance changes. When the thickness of the absorbent layer in which the absorbent is uniformly dispersed in the thickness direction in the transparent resin at the absorbent concentration C is L, the spectral transmittance T (λ) of the absorbent layer is T (λ) = exp ( −4πκL / λ). Here, α = 4πκ / λ is an absorption coefficient. When expressed in common logarithm, T (λ) = 10− βL , and β is a value obtained by multiplying α by log 10 (e) = 0.434. It corresponds to. Here, the absorbance is represented by −log 10 {T (λ)} = βL. The absorption coefficients α and β vary depending on the absorbent concentration C in the absorption layer. That is, the spectral transmittance of the absorption layer can be adjusted by the absorbent concentration C in the absorption layer and the thickness L of the absorption layer, and the same applies when a plurality of absorbents are included. Therefore, the forward spectral transmittance of an absorption layer made of a transparent resin having a film thickness L = 10 μm containing a near-infrared absorbing dye made of a squarylium compound at a predetermined concentration C, and the round trip spectral transmission corresponding to a film thickness L = 20 μm. A rate is calculated.
この吸収層12は、さらに近紫外線吸収剤として近紫外線吸収色素を含有させた吸収層(近赤外線及び近紫外線の吸収層)としてもよい。後述する固体撮像素子の分光感度において、人間の視感度が及ばない波長350〜400nmの光を遮断するために近紫外線吸収剤を用いることが有効である。この近紫外線吸収剤を含有させた吸収層12は、入射角に依存しない分光吸収特性を有するため、撮影画像の色ムラを生じ難くする作用を奏する。
The
ここで、近紫外線吸収剤として用いられる近紫外線吸収色素および該色素を含有する透明樹脂の材料は、公知の近紫外線吸収層と同一の構成とすることができ、例えば、近紫外線吸収剤として特許文献2に例示されている材料および構成とすることができる。
Here, the near-ultraviolet absorbing dye used as the near-ultraviolet absorber and the transparent resin material containing the dye can have the same configuration as a known near-ultraviolet absorbing layer. The materials and configurations exemplified in
近紫外線吸収剤としては、メロシアニン系色素、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、オキザニリド系紫外線吸収剤、ニッケル錯塩系紫外線吸収剤、無機系紫外線吸収剤等が挙げられる。 Near UV absorbers include merocyanine dyes, benzotriazole UV absorbers, benzophenone UV absorbers, salicylate UV absorbers, cyanoacrylate UV absorbers, triazine UV absorbers, oxanilide UV absorbers, nickel A complex salt type ultraviolet absorber, an inorganic type ultraviolet absorber, etc. are mentioned.
近紫外線吸収剤の具体例としては、H.W.Sands社のSDA3382およびMSA3144、QCR Solutions社のUV386AおよびUV386BやUV386A、Chiba社のTINUVIN479(以上、商品名)、等が例示できる。これらはいずれも、前述した吸収スペクトルにおいて、370〜405nmの波長領域に吸収極大波長を有するとともに、440〜700nmの可視域の光吸収がほとんどなく、かつ390〜420nmの波長領域で比較的急峻な透過率変化が得られることから、本実施形態の光学フィルタの近紫外線吸収剤として好適である。 Specific examples of the near ultraviolet absorber include H.I. W. Examples include Sands SDA 3382 and MSA 3144, QCR Solutions UV386A and UV386B and UV386A, Chiba TINUVIN479 (trade name), and the like. All of these have the absorption maximum wavelength in the wavelength region of 370 to 405 nm in the above-described absorption spectrum, almost no light absorption in the visible region of 440 to 700 nm, and relatively steep in the wavelength region of 390 to 420 nm. Since the transmittance change can be obtained, it is suitable as a near-ultraviolet absorber for the optical filter of the present embodiment.
なお、波長域400〜1000nmの吸収スペクトルにおいて、吸収ピーク波長が388nmの近紫外線吸収剤を含有する透明樹脂(近赤外線吸収剤は含有しない)を用いて得られる膜厚10μmの吸収層の分光透過率の一例を図5bに実線で示す。なお、ここで示した分光透過率は、空気界面のフレネル反射を補正し、内部透過率とした計算例である。点線は吸収層を往復透過したときの分光透過率計算値である。 In addition, in the absorption spectrum of a wavelength range of 400 to 1000 nm, the spectral transmission of an absorption layer having a film thickness of 10 μm obtained using a transparent resin containing a near ultraviolet absorber having an absorption peak wavelength of 388 nm (not containing a near infrared absorber). An example of the rate is shown in FIG. The spectral transmittance shown here is a calculation example in which Fresnel reflection at the air interface is corrected to obtain internal transmittance. A dotted line is a calculated value of spectral transmittance when reciprocating through the absorption layer.
ここでは、波長388nmの透過率が5%以下で、波長400nmの透過率が約50%となるように、透明樹脂中の近紫外線吸収剤濃度を設定した。 Here, the near-UV absorber concentration in the transparent resin was set so that the transmittance at a wavelength of 388 nm was 5% or less and the transmittance at a wavelength of 400 nm was about 50%.
そして、吸収層として、近赤外線吸収能と近紫外線吸収能を有するようにした場合(近赤外線吸収剤および近紫外線吸収剤を同一の透明樹脂に含有した吸収層とした場合、近赤外線吸収剤を含有する透明樹脂からなる層と近紫外線吸収剤を含有する透明樹脂からなる層とをそれぞれ積層して形成した場合等)、吸収層の分光透過率は図5Aと図5Bの積に相当する図5Cの実線(往路)および点線(往復)で近似できる。 And, when the absorption layer has a near infrared absorption ability and a near ultraviolet absorption ability (when the absorption layer contains a near infrared absorption agent and a near ultraviolet absorption agent in the same transparent resin, the near infrared absorption agent When the layer made of the transparent resin and the layer made of the transparent resin containing the near-ultraviolet absorber are laminated, the spectral transmittance of the absorption layer corresponds to the product of FIGS. 5A and 5B. It can be approximated by a 5C solid line (outward path) and a dotted line (reciprocating).
(反射層)
本発明の第1の実施形態で用いる反射層13は、可視域の光を透過し、紫外域および近赤外域の光を反射する反射層である。この反射層13としては、公知の反射層と同一の構成とすることができる。
(Reflective layer)
The
この反射層13としては、光学フィルタ10の可視域である波長420〜600nmの光の透過率を90%以上に維持するとともに、光学フィルタ10の近赤外域である波長700〜1100nmの光の透過率を10%以下となるように反射により遮断することが好ましい。
As the
このとき、可視域の光の透過率を好ましくは95%以上、近赤外域の光の透過率を好ましくは5%以下、より好ましくは2%以下、とする。 At this time, the transmittance of light in the visible region is preferably 95% or more, and the transmittance of light in the near infrared region is preferably 5% or less, more preferably 2% or less.
なお、図1Aに示す光学フィルタ10では、反射層13は、吸収層12を覆い、表面が空気と接する位置(最表面)に形成した構成を示すが、さらに透明基板11の第2の主面上に形成してもよい。その場合、入射角0°にて近赤外域の長波長域である950〜1100nmの光を反射する反射層13aを透明基板11の第2の主面上に形成し、近赤外域の短波長域である700〜950nmの光を反射する反射層13bを吸収層12が空気と接する位置(最表面)に成膜する。このような構成とすることによって、反射層13aと反射層13bの分光透過率を合成して波長700〜1100nmの近赤外線帯域を遮断できる。
In the
反射層13をこのような分離構成とすることにより、入射角が増加したときに反射層13aの反射波長帯が短波長側にシフトしても700nm以下の可視域に達しないため可視域の長波長側反射は増加しない。また、反射層13bの反射波長帯が短波長側にシフトしても吸収層12を往復透過することで可視域と近赤外域の遷移波長域における反射層13bの反射光が吸収層12に吸収され、色温度の低い反射色とならないため好ましい。
Since the
このような反射層13(13a、13b含む)は、高屈折率nHの透明誘電体膜と低屈折率nLの透明誘電体膜を交互に、各層の光学膜厚(屈折率n×膜厚d)が反射波長帯の波長λ程度以下となるように積層した誘電体多層膜により構成される。反射層の構成および分光透過率は、例えば、特許第6202229号公報に例示されているものが挙げられる。なお、可視域の顕著な透過率低下を及ぼさない薄い膜厚とした金属膜を多層膜の構成要素としてもよい。 Such a reflective layer 13 (including 13a and 13b) includes an optical film thickness (refractive index n × film) of a transparent dielectric film having a high refractive index n H and a transparent dielectric film having a low refractive index n L alternately. It is constituted by a dielectric multilayer film laminated so that the thickness d) is approximately equal to or less than the wavelength λ of the reflection wavelength band. Examples of the configuration and spectral transmittance of the reflective layer include those exemplified in Japanese Patent No. 6202229. Note that a metal film having a thin film thickness that does not significantly reduce the transmittance in the visible region may be used as a component of the multilayer film.
ここで、反射層13は、その分光反射率として、入射角0〜45°、波長420〜560nmの平均値RSが、入射角0〜45°、波長570〜660nmの平均値RLより大きな値となる多層膜構成とすることが好ましい。このようにすることで、光学フィルタ10の分光反射率についても同等の特性が得られやすくなり、反射光を青みがかった白に近い外観色となるようにできる。
Here, the
表3に、波長840nmにおける屈折率ns=1.64の透明樹脂層上に、高屈折率nH=2.25のTiO2膜と低屈折率nL=1.45のSiO2膜を交互に49層積層した反射層13の多層膜構成の一例を示す。
Table 3, on the transparent resin layer having a refractive index n s = 1.64 at a wavelength of 840 nm, a SiO 2 film of TiO 2 film and a low refractive index n L = 1.45 of the high refractive index n H = 2.25 An example of the multilayer film configuration of the
この49層の多層膜構成とした反射層の分光透過率の計算値を、入射角0°を実線で、入射角30°を点線で図7に示す。波長350〜1100nmにおいて透過率50%以下となる反射帯は、入射角0°で350〜398nmおよび739〜1100nmが、入射角30°でそれぞれ350〜386nmおよび708〜1100nmにシフトする。波長400〜700nmの可視透過波長域の平均透過率は、入射角0°と30°でそれぞれ98.5%および97.7%となっている。 The calculated values of the spectral transmittance of the reflection layer having the 49-layer multilayer structure are shown in FIG. 7 with an incident angle of 0 ° as a solid line and an incident angle of 30 ° as a dotted line. The reflection bands having a transmittance of 50% or less at a wavelength of 350 to 1100 nm shift from 350 to 398 nm and 739 to 1100 nm at an incident angle of 0 ° to 350 to 386 nm and 708 to 1100 nm at an incident angle of 30 °, respectively. The average transmittances in the visible transmission wavelength range of 400 to 700 nm are 98.5% and 97.7% at incident angles of 0 ° and 30 °, respectively.
上記のように得られた光学フィルタ10は、その反射防止膜14側からの入射光に対する分光反射率において、入射角0〜45°、波長420〜560nmの平均値RSが、入射角0〜45°、波長570〜660nmの平均値RLよりも大きいものである。このようにすることで、光学フィルタ10における反射光の色温度が白色光(6500K)より高温となり、青みがかった白に近い外観色とできる。
The
この特性を満たすために、上記したように、光入射側に配置された吸収層12を有する反射層13や反射防止膜14のいずれかにおいて同等の特性(前記平均値RSが前記平均値RLよりも大きい)を満たす構成とするのが好ましく、吸収層12を有する反射層13および反射防止膜14のそれぞれが同等の特性(前記平均値RSが前記平均値RLよりも大きい)を有するものとすることがより好ましい。
In order to satisfy this characteristic, as described above, in either the
(第2の実施形態)
図1Bに示す光学フィルタ20は、第1の主面上に反射防止膜14を備えた透明基板11と、透明基板11の第2の主面上に、近赤外吸収能を有する吸収層12と、近赤外線吸収型ガラス12cと、反射層13とがこの順番で積層された光学フィルタ20の構成例である。すなわち、第1の実施形態の光学フィルタ10に対して、吸収層12と反射層13との間に、近赤外線吸収型ガラス12cを付加して構成された光学フィルタである。
(Second Embodiment)
An
ここで、第1の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しているため説明を省略する。以下、相違点のみ説明する。 Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Only the differences will be described below.
ここで用いる近赤外線吸収型ガラス12cは、フツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラス等にCuO等を添加した公知の近赤外線吸収型のガラスが挙げられる。なお、「リン酸塩ガラス」には、ガラスの骨格の一部がSiO2で構成されるケイリン酸塩ガラスも含む。
The near-infrared
CuOを含有する赤外線吸収型ガラスの最大吸収波長は850〜950nmの近赤外域内に有り、620〜1100nmの広い波長域で吸収を示すため、CuOの含有率を調整することにより最少透過率波長が略900nmで、50%以下の分光透過率を広い近赤外域で示す吸収層となる。CuOを含有する吸収型ガラスの具体的な組成例や製品例は、例えば、上記特許文献2に例示されているものを用いることができる。
The maximum absorption wavelength of the infrared absorbing glass containing CuO is in the near infrared region of 850 to 950 nm, and shows absorption in a wide wavelength region of 620 to 1100 nm. Therefore, the minimum transmittance wavelength can be adjusted by adjusting the content of CuO. Becomes an absorption layer having a spectral transmittance of about 900 nm and a spectral transmittance of 50% or less in a wide near infrared region. As specific composition examples and product examples of the absorption glass containing CuO, for example, those exemplified in
ここで、近赤外線吸収型ガラス12cの厚さは、構成する材料にも依存するが、0.03〜1mmが好ましく、取扱いおよび薄型化の点から、0.05〜0.5mmがより好ましい。
Here, although the thickness of the near-infrared
このように、吸収層12に近赤外線吸収型ガラス12cを組み合わせることで、吸収層12のみでは吸収されない750〜1100nmの近赤外波長域の入射光を吸収できるため、反射層13の近赤外反射帯による遮光と併せて、撮像レンズ23および固体撮像素子21に到達する近赤外迷光成分が低減する。その結果、鮮明な画像を得ることができる。また、近赤外線吸収型ガラスの波長650〜720nmにおける分光透過率から人間の眼の分光感度に効果的に補正することができる。
In this way, by combining the near-infrared
(第3の実施形態)
図1Cに示す光学フィルタ30は、第1の主面上に反射防止膜14を備えた透明基板11と、透明基板11の第2の主面上に、近紫外線吸収剤を含有する近紫外線吸収層12aと、赤外線吸収型ガラス12cと、近赤外線吸収剤を含有する吸収層12bと、反射層13とがこの順番で積層された光学フィルタ30の構成例である。すなわち、第1の実施形態の光学フィルタ10に対して、吸収層12の代わりに、近赤外線吸収能を有する層(12b、12c)と、近紫外線吸収能を有する層(12a)とを、それぞれ機能を分離した複数の層構造とした設けた光学フィルタである。
(Third embodiment)
The
ここで、第1の実施形態および第2の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しているため説明を省略する。以下、相違点のみ説明する。 Here, the same components as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only the differences will be described below.
近紫外線吸収層12aは、透明樹脂に近紫外線吸収剤を含有させてなる。この近紫外線吸収層12aは、後述する固体撮像素子の分光感度において、波長350〜400nmを人間の眼の分光感度に補正する近紫外線吸収色素を含有した透明樹脂からなる近紫外線吸収層12aである。この近紫外線吸収層12aは、透明基板11と近赤外線吸収型ガラス12cとを接着する接着層としても機能する。
The near-
また、近赤外域の光については、近赤外線吸収色素を含有した透明樹脂からなる吸収層12bと近赤外線吸収型ガラス12cとを組み合わせて形成することで、後述する波長650〜720nmの光を人間の眼の分光感度に効果的に補正することができる。
Moreover, about the light of a near infrared region, the light of wavelength 650-720 nm mentioned later is formed by combining the
そして、このように、近紫外線吸収層12aと、近赤外線吸収層12bおよび近赤外線吸収型ガラス12cとを、それぞれ異なる層として形成することで、特に、波長350〜400nmの光を遮断するために必要な近紫外線吸収色素の含有量の調整が可能となるため、近赤外線吸収剤と近紫外線吸収剤とを同一の樹脂に含有させる場合と比べて、十分な遮断性を確保できる。
And, in order to block light with a wavelength of 350 to 400 nm, in particular, by forming the near
ここで、近紫外線吸収層12aに用いる透明樹脂は、その硬化物の屈折率が、1.45以上が好ましい。この屈折率は1.5以上がより好ましく、1.6以上が特に好ましい。透明樹脂の屈折率の上限は特にないが、入手のしやすさ等から1.72程度が好ましい。
Here, as for the transparent resin used for the near-
透明樹脂としては、具体的には、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィン(COP)などの熱可塑性樹脂や、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)等の熱硬化性樹脂、アクリルやエポキシなどのエネルギー線硬化性樹脂を用いることができる。 Specific examples of the transparent resin include thermoplastic resins such as polycarbonate (PC) and cycloolefin (COP), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), polyamide (PA), and polyamideimide (PAI). And an energy ray curable resin such as acrylic or epoxy can be used.
熱硬化性樹脂やエネルギー線硬化性樹脂を用いる場合には、オリゴマーやモノマーなどの重合前駆体化合物(以下、重合性化合物とも呼ぶ)の段階で、近紫外線吸収剤を添加し、その後硬化すればよい。これらの中でも、成形性の観点から実質的に溶剤を含まないエネルギー線硬化性樹脂が好ましく用いられる。エネルギー線硬化樹脂を用いることで、カバー基材を被せて硬化することが可能になるため、樹脂材料の表面の平坦度を高くすることができる。 When using a thermosetting resin or energy ray curable resin, add a near-ultraviolet absorber at the stage of a polymerization precursor compound (hereinafter also referred to as a polymerizable compound) such as an oligomer or monomer, and then cure. Good. Among these, from the viewpoint of moldability, an energy ray curable resin substantially free of a solvent is preferably used. By using the energy ray curable resin, the cover base material can be covered and cured, so that the flatness of the surface of the resin material can be increased.
エネルギー線硬化樹脂としては、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化樹脂等が挙げられる。このような重合性化合物としては、重合反応により硬化して硬化物となるような成分であれば、特に制限なく使用可能である。例えば、ラジカル重合型の硬化性樹脂、カチオン重合型の硬化性樹脂、ラジカル重合型の硬化性化合物(モノマー)が特に制限なく使用可能である。これらの中でも、重合速度や後述する成形性の観点から、ラジカル重合型の硬化性化合物(モノマー)が好ましい。ラジカル重合型の硬化性樹脂としては、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリロイルアミノ基、(メタ)アクリロイル基、アリルオキシ基、アリル基、ビニル基、ビニルオキシ基等の炭素−炭素不飽和二重結合を有する基を有する樹脂等が挙げられる。 Examples of the energy ray curable resin include an ultraviolet curable resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays. Such a polymerizable compound can be used without particular limitation as long as it is a component that is cured by a polymerization reaction to form a cured product. For example, a radical polymerization type curable resin, a cationic polymerization type curable resin, and a radical polymerization type curable compound (monomer) can be used without particular limitation. Among these, a radical polymerization type curable compound (monomer) is preferable from the viewpoint of polymerization rate and moldability described later. Radical polymerization type curable resins include (meth) acryloyloxy groups, (meth) acryloylamino groups, (meth) acryloyl groups, allyloxy groups, allyl groups, vinyl groups, vinyloxy groups, etc. Examples thereof include a resin having a group having a bond.
紫外線硬化を行う場合は、光重合開始剤を用いることが好ましく、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾイン類、ベンジル類、ベンゾインアルキルエーテル類、ベンジルジメチルケタール類およびチオキサントン類などから適宜選択される光重合開始剤が好ましく用いられる。光重合開始剤は、1種または2種以上を組み合わせて使用できる。 In the case of performing ultraviolet curing, it is preferable to use a photopolymerization initiator, for example, light appropriately selected from acetophenones, benzophenones, benzoins, benzyls, benzoin alkyl ethers, benzyldimethyl ketals, thioxanthones, and the like. A polymerization initiator is preferably used. A photoinitiator can be used 1 type or in combination of 2 or more types.
光重合開始剤の量は、重合性組成物の全体量に対して0.01質量%〜5質量%とすることが好ましく、0.1質量%〜2質量%とすることが特に好ましい。 The amount of the photopolymerization initiator is preferably 0.01% by mass to 5% by mass, and particularly preferably 0.1% by mass to 2% by mass with respect to the total amount of the polymerizable composition.
本実施形態においては、重合性化合物は、特に限定されるものではないが、エトキシ化o−フェニルフェノールアクリレート、メタクリル酸2−(パーフルオロヘキシル)エチル、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカン(メタ)アクリレート、トリシクロデカンメタノール(メタ)アクリレート、トリシクロデカンエタノール(メタ)アクリレート、1−アダマンチルアクリレート、1−アダマンチルメタノールアクリレート、1−アダマンチルエタノールアクリレート、2−メチル−2−アダマンチルアクリレート、2−エチル−2‐アダマンチルアクリレート、2−プロピル−2−アダマンチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレートなどの単官能化合物や、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、イソボニルジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジエタノールジ(メタ)アクリレート、アダマンタンジアクリレート、アダマンタンジメタノールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートなどの二官能化合物や、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどの三官能化合物、ペンタエリスルトールテトラ(メタ)アクリレートなどの四官能化合物、ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの六官能化合物等が挙げられる。 In the present embodiment, the polymerizable compound is not particularly limited, but ethoxylated o-phenylphenol acrylate, 2- (perfluorohexyl) ethyl methacrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, and isobornyl (meth) acrylate. , Tricyclodecane (meth) acrylate, tricyclodecane methanol (meth) acrylate, tricyclodecane ethanol (meth) acrylate, 1-adamantyl acrylate, 1-adamantyl methanol acrylate, 1-adamantyl ethanol acrylate, 2-methyl-2- Monofunctional compounds such as adamantyl acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl acrylate, 2-propyl-2-adamantyl acrylate, dicyclopentanyl acrylate, and 9,9-bis 4- (2-acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene, diethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) ) Acrylate, isobornyl di (meth) acrylate, tricyclodecane di (meth) acrylate, tricyclodecane dimethanol di (meth) acrylate, tricyclodecane diethanol di (meth) acrylate, adamantane diacrylate, adamantane dimethanol diacrylate, tri Bifunctional compounds such as cyclodecane dimethanol diacrylate, trifunctional compounds such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate What tetrafunctional compounds, hexafunctional compounds such as dipentaerythritol hexa (meth) acrylate.
重合性化合物は1種類または2種類以上を含んでいても構わない。単官能化合物のみを用いる場合は、成形後の離型時に凝集破壊を起こす場合があるので、二官能以上の多官能化合物を含むことが好ましい。重合性化合物中における多官能化合物は1質量%以上90質量%以下であることが好ましく、さらに10質量%以上80質量%以下であることが好ましい。多官能化合物の量が1質量%未満の場合は、凝集破壊を改善できる効果が不十分であり、90質量%を超える場合には、重合後の収縮が大きく問題になる場合がある。 The polymerizable compound may contain one type or two or more types. When only a monofunctional compound is used, cohesive failure may occur at the time of mold release after molding. Therefore, it is preferable to include a bifunctional or higher polyfunctional compound. The polyfunctional compound in the polymerizable compound is preferably 1% by mass or more and 90% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 80% by mass or less. When the amount of the polyfunctional compound is less than 1% by mass, the effect of improving the cohesive failure is insufficient, and when it exceeds 90% by mass, shrinkage after polymerization may be a serious problem.
また、上記の炭素−炭素不飽和二重結合を有する官能基以外にエポキシ基のような開環反応を起こす重合性化合物も用いることができる。このような化合物は重合収縮が小さいため、成形型により精密成形を可能にするだけでなく、反りを低減することができる。特に例示はしないが、この場合にも、単官能化合物のみでは、成形後の離型時に凝集破壊を起こす場合があるので、二官能以上の多官能化合物を含むことが好ましい。重合性化合物組中における多官能化合物は1質量%以上90質量%以下であることが好ましく、さらに10質量%以上80質量%以下であることが好ましい。 Moreover, the polymeric compound which raise | generates a ring-opening reaction like an epoxy group other than said functional group which has a carbon-carbon unsaturated double bond can also be used. Since such a compound has a small polymerization shrinkage, not only can precision molding be performed by a mold, but also warpage can be reduced. Although not specifically illustrated, in this case as well, since a monofunctional compound alone may cause cohesive failure at the time of mold release after molding, it is preferable to include a bifunctional or higher polyfunctional compound. The polyfunctional compound in the polymerizable compound group is preferably 1% by mass or more and 90% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 80% by mass or less.
また、ディスプレイの表示部分に粘接着剤として使用される、シート状の粘着テープのOCA(Optical Clear Adhesive)や、液状の紫外線硬化樹脂OCR(Optical Clear Resin)を用いてもよい。接着層に用いる透明樹脂は、波長420〜680nmの可視波長域で光学的に均一で透明であって、剥がれや発泡などの接着不良が無く、様々な使用環境下でも寸法変化しない材料が好ましい。 Moreover, you may use OCA (Optical Clear Adhesive) of a sheet-like adhesive tape used as an adhesive agent for the display part of a display, or liquid ultraviolet curable resin OCR (Optical Clear Resin). The transparent resin used for the adhesive layer is preferably a material that is optically uniform and transparent in the visible wavelength range of 420 to 680 nm, has no adhesion failure such as peeling or foaming, and does not change in dimensions under various usage environments.
近赤外線吸収層12bは、第1の実施形態で説明した光学フィルタ10の吸収層12で説明したように、近赤外線吸収剤を透明樹脂に含有して設けることができる。基本的には、第1の実施形態における吸収層12と同一の構成として設けられるが、本実施形態においては、この近赤外線吸収層12bには近紫外線吸収剤を含有させることなく、光学的には近赤外線吸収能を有するだけの層として設ける。
As described in the
このようにすることで、同一の透明樹脂に近赤外線吸収剤と近紫外線吸収剤を含有させる場合、含有量に制約が生じるため高い吸収遮光性が得られないといった課題、具体的には、波長650〜720nmを人間の眼の分光感度に補正するために必要な近赤外線吸収色素を含有した透明樹脂とした場合、近紫外線吸収色素の含有量は制限されることがあるが、上記構成のようにそれぞれ異なる層とすることで、波長350〜400nmの吸収性が低下して遮断性が不十分となることを解消できる。 In this way, when a near-infrared absorber and a near-ultraviolet absorber are contained in the same transparent resin, there is a problem that a high absorption light-shielding property cannot be obtained because the content is restricted, specifically, the wavelength When a transparent resin containing a near-infrared absorbing dye necessary for correcting the spectral sensitivity of human eyes to 650 to 720 nm is used, the content of the near-ultraviolet absorbing dye may be limited. By using different layers, it is possible to solve the problem that the absorptivity at a wavelength of 350 to 400 nm is lowered and the blocking property is insufficient.
(第4の実施形態)
第4の実施形態は、透明基板と吸収層の間にさらに反射防止膜を形成したものである。図1Dでは、第1の主面上に反射防止膜14を、第2の主面上に第2の反射防止膜15を備えた透明基板11と、該第2の反射防止膜15上に、近紫外線吸収層12aと、近赤外線吸収型ガラス12cと、近赤外線吸収層12bと、反射層13とをこの順番で積層した光学フィルタ40の構成例である。すなわち、第3の実施形態に対して、透明基板11と近紫外線吸収層12aとの間に反射防止膜15を設けた点に特徴を有する。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, an antireflection film is further formed between the transparent substrate and the absorption layer. In FIG. 1D, the
この光学フィルタ40において、第2の反射防止膜15は、透明基板11と近紫外線吸着層12aの屈折率の相違が大きな場合に界面で発生するフレネル反射を低減することを目的として設けられる。この第2の反射防止膜15は、光学フィルタの反射光は青みがかった白に近い外観色となるように、第2の反射防止膜15の分光反射率は、入射角0〜45°、波長420〜560nmの平均値RSが、入射角0〜45°、波長570〜660nmの平均値RLより大きな値となる多層膜構成とする。
In the
なお、第2の反射防止膜15は反射防止膜14および透明基板11を透過する波長350〜1100nmの入射光の内、波長350〜410nmの近紫外域内または波長800〜1100nmの近赤外域内に反射帯域を有する波長選択反射の機能を有してもよい。その結果、反射層13で担う反射帯域幅が減るため反射層の膜厚および層数を減らすことができる。
The
この第2の反射防止膜15の構成例を表4に示す。ここでは、サファイアの第2の主面上に高屈折率透明誘電体膜Ta2O5と低屈折率透明誘電体膜SiO2とを交互に積層して形成されている。この第2の反射防止膜15について、入射角が0°、30°、45°の分光反射率の計算結果を、それぞれ実線、点線、一点鎖線で図4Aに示す。誘電体多層膜の構成を調整することにより、可視域で反射防止効果を示すとともに、570〜660nmの長波長域に比べ420〜560nmの短波長域の残留反射が大きくなる反射防止膜となるため、反射色は青みがかった白に近い色となる。
A configuration example of the
第2の反射防止膜15に対応する雰囲気媒質が透明樹脂で透明基板がサファイアの場合、例えばn0=1.52、nG=1.77とすると、n0とnGの屈折率差が小さなためフレネル反射率は1%以下と低く、反射防止膜の効果はほとんどない。反射色を制御するために単層誘電体膜を形成する場合、特定の波長域の反射率が高くなるよう、n0<nG<nを満たす誘電体膜を用いてカラー反射膜とすることが有効となる。ここでは、r1=(nG−n)/(nG+n)<0、r2=(n−n0)/(n+n0)>0のため、エネルギー反射率R=|r1−r2|2+4r1×r2×cos2(δ/2)は、光学膜厚ndがλ/2の自然数倍となる波長λで最少反射率R=|r1+r2|2、光学膜厚ndがλ/4の奇数倍となる波長λで最大反射率R=|r1−r2|2となる。
When the atmospheric medium corresponding to the
例えば、表5に示すように、誘電体膜としてZrO2(n=2.06)を用いてλG=540nmで光学膜厚nd=3×λG/4となる膜厚dとすると、波長λGでは反射率が最大で、波長λB≒420nmおよびλR>700nmで反射率が最少となる反射防止膜15の代替膜(カラー反射膜)となる。入射角が0°、30°、45°の分光反射率の計算結果をそれぞれ実線、点線、一点鎖線で図4Bに示す。したがって、nd=3×λG/4となる波長λGを緑色近傍に設定することで反射色は緑〜緑青となる。他の波長λGに対応する膜厚dに設定することにより、異なる反射色のカラー反射膜とすることができる。
For example, as shown in Table 5, when ZrO 2 (n = 2.06) is used as the dielectric film and the film thickness d is λ G = 540 nm and the optical film thickness nd = 3 × λ G / 4, the wavelength It is an alternative film (color reflection film) for the
このとき、反射防止膜(カラー反射膜)15において、入射角が0°、30°、45°の分光反射率は図4BのR(0)、R(30)、R(45)に対応し、波長420〜560nmの平均値がそれぞれ3.5%、4.4%、5.5%、入射角全体(0°、30°、45°)の平均値RSは4.5%である。一方、波長570〜660nmの平均値はそれぞれ3.5%、2.5%、1.8%、入射角全体の平均値RLは2.5%である。したがって、RS>RLのため、この反射防止膜15の反射光の色温度が白色光より高温となり、青緑がかった白に近い外観色の意匠性を示す。
At this time, in the antireflection film (color reflection film) 15, the spectral reflectances with incident angles of 0 °, 30 °, and 45 ° correspond to R (0), R (30), and R (45) in FIG. 4B. , 3.5% average wavelength 420~560nm respectively, 4.4%, 5.5%, total incidence angle (0 °, 30 °, 45 °) is an average value R S of a 4.5% . On the other hand, 3.5% respectively, the mean value of the wavelength 570~660nm, 2.5%, 1.8%, an average value R L of the entire incident angle is 2.5%. Therefore, since R S > R L , the color temperature of the reflected light of the
本発明の実施形態として上記したように第1〜第4の実施形態をそれぞれ説明したが、各実施形態において、吸収層を形成する際に用いる透明樹脂に波長420〜680nmの可視波長域内に吸収を有するカラー色素を含有させてもよい。ここでカラー色素は、近紫外線吸収剤を含有させる吸収層12、近紫外線吸収層12aが好ましい。
As described above, the first to fourth embodiments have been described as the embodiments of the present invention. In each embodiment, the transparent resin used for forming the absorption layer absorbs in the visible wavelength range of 420 to 680 nm. You may contain the color pigment | dye which has. Here, the color pigment is preferably an
このようにカラー色素を用いると、光学フィルタの反射色を調整できるため、携帯機器等のカバーガラスとして用いたとき、その外観を携帯機器の筐体と違和感のない意匠性に調整することができる。 When the color pigment is used in this manner, the reflected color of the optical filter can be adjusted, so that when used as a cover glass for a portable device or the like, the appearance can be adjusted to a design that is not uncomfortable with the casing of the portable device. .
上記のようにカラー色素を含有させることにより、光学フィルタ10〜40の反射色をカラー化することもできる。ここで、人間が特定波長の色味を認識するためには、可視域内において特定カラー波長の光吸収率がそれ以外の波長域の光吸収率に比べて低いことが前提で、反射防止層14から入射する可視光が透明基板11および吸収層12(近紫外線吸収層12a、近赤外線吸収型ガラス12c、近赤外線吸収層12bを含む)を透過し、反射層13で反射されて再び吸収層12(近紫外線吸収層12a、近赤外線吸収型ガラス12c、近赤外線吸収層12bを含む)および透明基板11を透過して人間が色味を認識する。可視波長域で反射層13の残留反射率が一定とすると、吸収層12(近紫外線吸収層12a、近赤外線吸収型ガラス12c、近赤外線吸収層12bを含む)を往復透過する分光透過率がカラー波長の色を決める。
By including a color pigment as described above, the reflected colors of the
着色材料であるカラー色素は、樹脂材料に溶解した染料であってもよいし、樹脂材料に分散した有機顔料でもよい。耐久性や光沢感などの要求に応じ適宜選択することができる。 The color pigment that is the coloring material may be a dye dissolved in the resin material or an organic pigment dispersed in the resin material. It can be appropriately selected according to demands such as durability and glossiness.
有機顔料としては、公知の有機顔料を用いることができ、例えば、参考文献1(相原次郎、大倉研監修、「機能性顔料の技術と応用展開」,株式会社シーエムシー出版,2004年9月,p.246)に記載の顔料を適宜用いることができる。その際、観測される色味を調整する目的で、複数の顔料を樹脂材料に添加することができる。
ここでは赤緑青の3色について、以下、着色材料を例示して説明する。
As the organic pigment, known organic pigments can be used. For example, Reference 1 (Jiro Aihara, supervised by Okura Laboratory, “Technology and Application Development of Functional Pigments”, CMC Publishing Co., Ltd., September 2004, The pigment described in p.246) can be appropriately used. At that time, a plurality of pigments can be added to the resin material for the purpose of adjusting the observed color.
Here, the three colors of red, green, and blue will be described below by exemplifying coloring materials.
赤色着色材料としては、アントラセン系、ジケトピロロピロール系、キナクリドン系、アゾ(ビスアゾ)系、キサンテン系、ペリレン系、アントラキノン系などの着色材料を用いることができる。 As the red coloring material, coloring materials such as anthracene, diketopyrrolopyrrole, quinacridone, azo (bisazo), xanthene, perylene, and anthraquinone can be used.
ジケトピロロピロール系としては、pigment red 254、pigment red 255、pigment red 256、pigment red 270、pigment red 272、pigment orange 71、pigment orange 73等が挙げられる。キナクリドン系としては、pigment red 122、pigment red 202、pigment red 206、pigment red 207、pigment red 209、pigment orange 48、pigment orange 49等が挙げられる。アゾ(ビスアゾ)系としては、pigment red 17、pigment red 21、pigment red 22、pigment red 23、pigment red 31、pigment red 32、pigment red 37、pigment red 38、pigment red 60、pigment red 112、pigment red 114、pigment red 144、pigment red 146、pigment red 150、pigment red 166、pigment red 187、pigment red 188、pigment red 214、pigment red 220、pigment red 221、pigment red 253、pigment red 266、pigment red 268、pigment red 269などが挙げられる。キサンテン系としては、pigment red 81、pigment red 169等が挙げられる。ペリレン系としては、pigment red 123、pigment red 149、pigment red 178、pigment red 179、pigment red 190、pigment red 224、pigment red 242などが挙げられる。アントラキノン系としては、pigment red 168、pigment red 177、pigment red 216等が挙げられる。
Examples of the diketopyrrolopyrrole group include pigment red 254, pigment red 255, pigment red 256, pigment red 270, pigment red 272, pigment orange 71, pigment orange 73, and the like. Examples of the quinacridone series include pigment red 122, pigment red 202, pigment red 206, pigment red 207, pigment red 209, pigment orange 48,
緑色着色材料としては、フタロシアニン系、ナフトキノン系、アントラセン系、トリアリールメタン系などを用いることができる。また、黄色着色材料と青色着色材料を配合することで緑色としてもよい。 As the green coloring material, phthalocyanine, naphthoquinone, anthracene, triarylmethane, and the like can be used. Moreover, it is good also as green by mix | blending a yellow coloring material and a blue coloring material.
フタロシアニン系としては、pigment green 7、pigment green 36、pigment green 58などが挙げられる。ナフトキノン系としては、pigment green 8等が挙げられる。アントラセン系としては、pigment green 47、pigment green 54等が挙げられる。トリアリールメタン系としては、pigment green 1、pigment green 4等が挙げられる。
Examples of the phthalocyanine series include
青色着色材料としては、トリアリールメタン系、フタロシアニン系、アントラキノン系などが挙げられる。 Examples of the blue coloring material include triarylmethane, phthalocyanine, and anthraquinone.
トリアリールメタン系としては、pigment blue 1、pigment blue 9、pigment blue 24、pigment blue 56、pigment blue 61などが挙げられる。フタロシアニン系としては、pigment blue 15、pigment blue 16などが挙げられる。アントラキノン系としては、pigment blue 60などが挙げられる。
Examples of triarylmethanes include pigment blue 1,
図6Aに、赤色着色樹脂材料(以下、R樹脂とも呼ぶ)と緑色着色樹脂材料(以下、G樹脂とも呼ぶ)と青色着色樹脂材料(以下、B樹脂とも呼ぶ)の分光透過率の一例を、それぞれ“R”と“G”と“B”で示す。赤色着色樹脂材料としてアクリロイルモルフォリン、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを用い、緑色着色樹脂材料としてアクリロイルモルフォリン、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを用い、青色着色樹脂材料としてアクリロイルモルフォリン、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを用い、400〜700nmの可視域における最少透過率が2%以下となるように各着色樹脂材料が分散される樹脂材料中の含有量および樹脂材料の厚みを調整している。 FIG. 6A shows an example of spectral transmittance of a red colored resin material (hereinafter also referred to as R resin), a green colored resin material (hereinafter also referred to as G resin), and a blue colored resin material (hereinafter also referred to as B resin). Represented by “R”, “G”, and “B”, respectively. The red colored resin material is acryloyl morpholine and tricyclodecane dimethanol diacrylate, the green colored resin material is acryloyl morpholine and tricyclodecane dimethanol diacrylate, and the blue colored resin material is acryloyl morpholine and tricyclodehydride. Using candimethanol diacrylate, the content in the resin material in which each colored resin material is dispersed and the thickness of the resin material are adjusted so that the minimum transmittance in the visible region of 400 to 700 nm is 2% or less.
吸収層12、近紫外線吸収層12aの樹脂材料中における着色材料の割合(含有率)は、添加する着色材料の重量あたりの吸収の大きさとバインダーとなる樹脂材料の厚みとに依存するが、含有率が少ないと所望の色が発現しないため好ましくない。また、含有率が多いと光学フィルタ10〜40および撮像レンズ23を透過して固体撮像素子21に入射する可視波長域内で特定波長域の画像光が低下するため好ましくない。
Although the ratio (content rate) of the coloring material in the resin material of the
例えば、吸収層、近紫外線吸収層の波長420〜680nmの可視波長域における平均透過率が90%以上、好ましくは95%以上で、着色材料の光吸収に伴う特定波長域の最少透過率が70〜90%の範囲内となるように、着色材料の含有率を調整する。また、上記特定波長域を除く上記可視波長域における平均透過率に対し、上記特定波長域の平均透過率が5%以上低くなる着色材料の含有率とすると所望の色が認識されるため好ましい。通常は0.1質量%から5質量%とする。 For example, the average transmittance in the visible wavelength region of the wavelength of 420 to 680 nm of the absorbing layer and the near ultraviolet absorbing layer is 90% or more, preferably 95% or more, and the minimum transmittance in the specific wavelength region accompanying light absorption of the coloring material is 70. The content rate of the coloring material is adjusted so as to be in the range of ˜90%. In addition, it is preferable that the content of the coloring material in which the average transmittance in the specific wavelength region is 5% or more lower than the average transmittance in the visible wavelength region excluding the specific wavelength region because a desired color is recognized. Usually, the content is 0.1% by mass to 5% by mass.
上述のR樹脂、G樹脂、B樹脂において、400〜700nmの可視域における最少透過率が略90%程度となるように着色材料の含有率を調整する。このとき、400〜700nmの可視域が着色樹脂層を透過して反射率10%の反射面で反射されて再び着色樹脂層を透過して反射光が検知される場合、分光反射率の計算結果を図6Bに示す。R樹脂は600〜700nmの赤色波長域で略10%の最大反射率となり、G樹脂は視感度の高い500〜550nmの緑色波長域で略9.5%の最大反射率となり、B樹脂は450〜500nmの青色波長域で略10%の最大反射率となっている。 In the R resin, G resin, and B resin described above, the content of the coloring material is adjusted so that the minimum transmittance in the visible region of 400 to 700 nm is about 90%. At this time, when the visible region of 400 to 700 nm is transmitted through the colored resin layer and reflected by the reflecting surface having a reflectance of 10% and is transmitted through the colored resin layer again and the reflected light is detected, the spectral reflectance calculation result Is shown in FIG. 6B. The R resin has a maximum reflectance of about 10% in the red wavelength range of 600 to 700 nm, the G resin has a maximum reflectance of about 9.5% in the green wavelength range of 500 to 550 nm, which has high visibility, and the B resin has a maximum reflectance of 450%. The maximum reflectance is approximately 10% in the blue wavelength region of ˜500 nm.
すなわち、吸収層12の樹脂材料中に着色材料を含有させることで、本実施形態の撮像装置において視認される反射色を、光学フィルタ機能が付与されたカバーガラスなどの反射面の分光特性とは独立に調整することができる。ここで、反射色は前述のR樹脂、G樹脂、B樹脂の含有率を調整することで任意の外観色を生成できる。
That is, by including a coloring material in the resin material of the
光学フィルタに要求される光学機能は、人間の眼が感度を有する可視域の入射光は損失少なく透過し、人間の眼は感度を有しないが固体撮像素子21が感度を有する近紫外線域および近赤外線域の入射光を遮断することであり、波長域では350〜400nmおよび700〜1100nmの波長帯の遮断が要求される。視感度の高い420〜620nmの可視波長域は特に高透過率を維持し、可視長波長域の620〜680nmでは徐々に透過率が低下する視感度特性に近い分光透過率が色再現性の点で好ましい。
The optical function required for the optical filter is that the incident light in the visible range where the human eye is sensitive transmits with little loss, and the human eye is insensitive, but the solid-
(光学フィルタの光学特性)
次に、サファイア基板11上に、図5Cに分光透過率を例示した吸収層12(近紫外線吸収剤と近赤外線吸収剤とを同一の透明樹脂に含有させた吸収層)と、図7に分光透過率を例示した反射層13が形成された図1Aの積層構造である光学フィルタ10の光学特性を調べた。この光学フィルタ10に対し、サファイア基板11側からの入射光に対する分光透過率の計算結果を図8に示す。実線は入射角0°、点線は入射角30°に対応する。なお、サファイア基板11の第1の主面に形成される反射防止膜14の反射率はゼロと仮定し、その影響を無視している。
(Optical characteristics of optical filter)
Next, on the
図8より、略380nm以下の近紫外線波長域と略690〜1100nmの近赤外線波長域の入射光の透過を遮断し、略420〜600nmの可視波長域の入射光を透過率90%以上で透過する。また、透過率50%の波長が略400nmおよび略650nmで、入射角0〜30°で分光透過率変化がほとんど無い光学フィルタ10が得られる。
From FIG. 8, the transmission of incident light in the near ultraviolet wavelength region of approximately 380 nm or less and the near infrared wavelength region of approximately 690 to 1100 nm is blocked, and the incident light in the visible wavelength region of approximately 420 to 600 nm is transmitted with a transmittance of 90% or more. To do. Further, the
次に、近赤外線吸収層12bおよび反射層13を備えた吸収型ガラス12cと、第1の主面上に反射防止膜14を備えた透明基板11の第2の主面とを、近紫外線吸収層12aにより接合した図1Cの積層構造である光学フィルタ30の光学特性を調べた。この光学フィルタ30に対し、サファイア基板11側からの入射光に対する分光透過率の計算結果を図10に示す。実線は入射角0°、点線は入射角30°に対応する。なお、サファイア基板11の第1の主面に形成される反射防止膜14の反射率はゼロと仮定し、その影響を無視している。
Next, the
ここでは吸収型ガラス12cとしてCuO含有フツリン酸塩系ガラスを用い、近赤外線波長域で吸収最大となる波長850nmにおける透過率が略25%となるようにCuO濃度を調整している。また、図5Aに分光透過率を例示する近赤外線吸収剤が含有された近赤外線吸収層12bと、図5Bに分光透過率を例示する近紫外線吸収剤が含有された近紫外線吸収層12aを用いている。近紫外線吸収層12aと近赤外線吸収層12bと近赤外線吸収型ガラス12cとからなる吸収層全体の分光透過率は、図5Cと近赤外線吸収型ガラス12cの分光透過率の積に対応する。
Here, CuO-containing fluorophosphate glass is used as the absorbing
これら図8および図10より、光学フィルタ30は、光学フィルタ10の分光透過率に比べ、570〜680nmの波長域の透過率は低下するが、視感度により近い分光透過率曲線が得られ、入射角0〜30°で分光透過率変化がほとんど無い光学フィルタとなる。
8 and 10, the
[撮像装置および携帯機器]
本発明の一実施形態である撮像装置および携帯機器について図面を参照しながら説明する。
[Imaging device and portable device]
An imaging apparatus and a portable device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は、一実施形態である携帯機器100において、撮像装置110が搭載された部分を模式的に示す断面図(部分拡大図)である。この携帯機器100は、携帯機器の筐体27の内部に、撮像装置110を収容をしており、撮像装置110は、固体撮像素子21と、撮像レンズ23と、これらを収容する撮像装置の筐体24と、撮像装置の筐体24の内側に設けられ、撮像レンズ23を所定の位置に固定するレンズユニット25と、光学フィルタ10と、を有し、固体撮像素子21と撮像レンズ23は光軸Xに沿って配置されている。また、光学フィルタ10は携帯機器の筐体27にカバーガラスとして固定されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view (partially enlarged view) schematically showing a portion where the
図15に示す従来の携帯機器200との相違は、撮像装置210に内蔵された光学フィルタ22が、本実施形態の携帯機器100では、その機能をカバーガラスに一体化された光学フィルタ10として確保し、撮像装置110の外部の携帯機器100の筐体27に固定されている点にある。その結果、撮像装置110の撮像レンズ23が固定されているレンズユニット25と固体撮像素子21の間隔を短縮でき、撮像装置110の小型、低背化が可能となる。さらに、耐衝撃性が確保されたカバーガラスに光学フィルタ機能が付与されているため、従来の光学フィルタ22の薄厚化に伴う耐衝撃性の低下も回避できる。
このとき、光学フィルタ10は、筐体27の開口部に設けられるが、筐体27と光学フィルタ10の表面が揃うように設けてもよいし、筐体27の内側または外側の開口部に固定してもよく、筐体27の外側の開口部に設けることが好ましい。このとき、光学フィルタ10を構成する透明基板は、吸収層や反射層を支持する支持部材の作用に加えて、携帯機器に用いられる保護部材としても働くこととなる。
The difference from the conventional
At this time, the
ここで、上記撮像装置110を備える携帯機器は、特に制限されず、公知の携帯機器に適用可能である。この携帯機器としては、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、スマートフォン、モバイルパソコン、ヘッドマウントディスプレイ等のウェアラブル機器が例示できる。
Here, the portable device including the
以下、本発明の光学フィルタについて、その具体的な構成例および特性例を示した実施例に基づいて説明する。 The optical filter of the present invention will be described below based on examples showing specific configuration examples and characteristic examples.
(実施例1)
図1Aに示す構成の光学フィルタ10を以下のように製造する。
透明基板11として、高強度および耐摩耗性を有し、通常のガラスと比べると傷や割れが少なく、安定した光学特性を備えた厚さ0.3mmのサファイアを用いる。
Example 1
The
As the
サファイアの屈折率nd=1.768(波長588nm)は通常の白板ガラスに比べて大きく、空気界面におけるフレネル反射損失が7.7%と大きなため、スパッタ法によりサファイアの第1の主面上に高屈折率透明誘電体膜としてnH=2.14のTa2O5と低屈折率透明誘電体膜としてnL=1.46のSiO2を交互に積層して、反射防止膜14を形成する。さらに、反射防止膜の表面保護層(図示せず)として、厚さ10nm、屈折率1.51のSn含有SiO2膜をスパッタ法により成膜する。ここで、反射防止膜14の構成は表1に示したものとした。
The refractive index n d of sapphire is 1.768 (wavelength 588 nm) is larger than that of ordinary white glass, and the Fresnel reflection loss at the air interface is as large as 7.7%. Further, Ta 2 O 5 with n H = 2.14 as a high refractive index transparent dielectric film and SiO 2 with n L = 1.46 as a low refractive index transparent dielectric film are alternately laminated to form an
このとき、反射防止膜14において、入射角が0°、30°、45°の分光反射率は図3AのR(0)、R(30)、R(45)に対応し、波長420〜560nmの平均値がそれぞれ1.0%、0.8%、1.1%、入射角全体(0°、30°、45°)の平均値RSは1.0%である。一方、波長570〜660nmの平均値がはそれぞれ0.3%、0.3%、0.8%、入射角全体の平均値RLは0.4%である。したがって、RS>RLのため、この反射防止膜14の反射光の色温度が白色光より高温となり、青みがかった白に近い外観色の意匠性を示す。
At this time, in the
入射光を色温度6500KのCIE標準D65白色光源として、反射防止膜14の分光反射率からCIE色度座標およびL*a*b*表色系色度数を算出した結果を表6に示す。入射角0°、30°、45°の色度座標(Xn,Yn)は白色光源値(0.313、0.329)より高温度に相当し、b*が−4.5以下のため青白い色合いとなる。
Table 6 shows the results of calculating the CIE chromaticity coordinates and the L * a * b * color system chromaticity number from the spectral reflectance of the
なお、表面保護層としてSn含有SiO2膜の代わりに、厚さ3nmのダイヤモンドライクカーボン(DLC)を成膜してもよい。 In addition, instead of the Sn-containing SiO 2 film, a diamond-like carbon (DLC) having a thickness of 3 nm may be formed as the surface protective layer.
また、表面保護層の上に、フッ素系撥油剤(ダイキン工業社製、商品名「オプツールDSX」)を成膜して厚さ7nmの防汚コーティング層としてもよい。 Alternatively, a fluorine-based oil repellent (trade name “OPTOOL DSX” manufactured by Daikin Industries, Ltd.) may be formed on the surface protective layer to form an antifouling coating layer having a thickness of 7 nm.
次に、サファイア透明基板11の第2の主面に吸収層12を成膜する。ポリエステル樹脂(大阪ガスケミカル(株)製 商品名:OKP850OKP850;屈折率1.64)の15質量%シクロヘキサノン溶液に、シランカップリング剤1−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]ウレアを添加し溶解させる。さらに、この樹脂溶液に、スクアリリウム系化合物からなる近赤外線吸収色素と近紫外線吸収剤としてメロシアニン系色素を樹脂100質量部に対して合計で0.01〜20質量部となる範囲で適宜調整して混合した後溶解させ、吸収層12を形成するための塗工液を調整する。
Next, the
スクアリリウム系化合物およびメロシアニン系色素として、以下の式(F11−2)と式(M−2)で記載された材料を用いる。 As the squarylium compound and the merocyanine dye, materials described in the following formulas (F11-2) and (M-2) are used.
この塗工液を、上記サファイア基板の反第2の主面に、スピンコート法により塗布し、加熱して厚さ10μmの吸収層を形成する。その結果、680〜750nmの近赤外線波長域および360〜400nmの近紫外線波長域が吸収層12の吸収により遮断できる。
This coating solution is applied to the anti-second main surface of the sapphire substrate by spin coating, and heated to form an absorption layer having a thickness of 10 μm. As a result, the near infrared wavelength region of 680 to 750 nm and the near ultraviolet wavelength region of 360 to 400 nm can be blocked by absorption of the
なお、サファイア基板とポリエステル樹脂の界面で発生するフレネル反射は、屈折率差が略0.1程度と小さなため、0.2%以下となり、反射色として視認されない。 The Fresnel reflection generated at the interface between the sapphire substrate and the polyester resin has a refractive index difference as small as about 0.1, and is 0.2% or less, and is not visually recognized as a reflected color.
この後、吸収層12の表面に真空蒸着法により、上述の実施形態に例示した反射層13を成膜する。具体的には、波長840nmで高屈折率nH=2.25のTiO2膜と低屈折率nL=1.45のSiO2膜を交互に積層した表3に示す49層の多層膜構成としている。
Thereafter, the
このようにして得られる光学フィルタ10の分光透過率は、吸収層12と反射層13全体の分光透過率を示す図8において、反射防止膜14の分光透過率の影響を考慮して算出する。400〜700nmの可視域における反射防止膜14の反射率は、入射角0〜45°に対して2%以下のため、光学フィルタ10の分光透過率は図8に相当する。
The spectral transmittance of the
サファイア基板11側からの入射光に対する光学フィルタ10の分光反射率を、反射防止膜14の分光反射率の影響を考慮して計算した結果を図9に示す。具体的には、反射防止膜14の反射率、サファイア基板11と吸収層12の界面の反射率、吸収層12の透過率および反射層13の反射率を基に光学フィルタ10全体の分光反射率を算出した。
FIG. 9 shows a result of calculating the spectral reflectance of the
上記のようにして得られた光学フィルタ10において、入射角が0°、30°、45°の反射率は、波長420〜560nmの平均値がそれぞれ2.3%、2.2%、8.5%となり、入射角全体(0°、30°、45°)の平均値RSは4.3%である。一方、波長570〜660nmの平均値がそれぞれ0.9%、1.1%、7.8%となり、入射角全体の平均値RLは3.3%である。したがって、RS>RLのため、光学フィルタ10の反射光の色温度が白色光より高温となり、青みがかった白に近い外観色の意匠性を示す。
In the
入射光を色温度6500KのCIE標準D65白色光源として、光学フィルタ10の分光反射率からCIE色度座標およびL*a*b*表色系色度数を算出した結果を表7に示す。入射角0°、30°、45°の色度座標(Xn,Yn)は白色光源値(0.313、0.329)より高温度に相当し、b*が−11.4以下のため青白い色合いとなる。
Table 7 shows the results of calculating the CIE chromaticity coordinates and the L * a * b * color system chromaticity number from the spectral reflectance of the
(実施例2)
図1Bに示す光学フィルタ20を以下のように製造する。
ここで、CuOを添加したフツリン酸塩系ガラスを用い、厚さ0.2mmで850〜950nmの近赤外波長域の最小透過率が略25%となるようにCuO濃度が調整された近赤外線吸収型ガラス12cを用いている。
(Example 2)
The
Here, near-infrared light having a CuO concentration adjusted so that the minimum transmittance in the near-infrared wavelength region of 850 to 950 nm with a thickness of 0.2 mm is approximately 25% using a fluorophosphate glass added with CuO.
なお、反射防止膜14、吸収層12および反射層13など他の構成は実施例1の光学フィルタ10と同一であるため説明を省略する。
Other configurations such as the
光学フィルタ20では、近赤外線吸収型ガラス12cの空気界面側に反射層13が成膜され、吸収層12がサファイアからなる透明基板11と近赤外線吸収型ガラス12cの接着剤として機能する。
In the
このようにして得られる光学フィルタ20の分光透過率は、吸収層12と近赤外線吸収型ガラス12cと反射層13全体の分光透過率を示す図10において、反射防止膜14の分光透過率の影響を考慮して算出する。400〜700nmの可視域における反射防止膜14の反射率は、入射角0〜45°に対して2%以下のため、光学フィルタ20の分光透過率は図10に相当する。
The spectral transmittance of the
サファイア基板11側からの入射光に対する光学フィルタ20の分光反射率を、反射防止膜14の分光反射率の影響を考慮して計算した結果図11に示す。
FIG. 11 shows a result of calculating the spectral reflectance of the
図9に示す光学フィルタ10に分光反射率に比べ、入射角45°における620〜670nmの反射率が近赤外線吸収型ガラス12cの吸収の影響で減少し、相対的に420〜510nmの反射光の比率が増加する。
Compared with the spectral reflectance of the
光学フィルタ20に対する、入射角が0°、30°、45°の反射率は、波長420〜560nmの平均値がそれぞれ2.3%、2.2%、8.5%となり、入射角全体(0°、30°、45°)の平均値RSは4.3%である。一方、波長570〜660nmの平均値がそれぞれ0.7%、0.8%、4.7%となり、入射角全体の平均値RLは2.1%である。したがって、RS>RLのため、光学フィルタ20の反射光の色温度が白色光より高温となり、青みがかった白に近い外観色の意匠性を示す。
The reflectances of the
入射光を色温度6500KのCIE標準D65白色光源として、光学フィルタ10の分光反射率からCIE色度座標およびL*a*b*表色系色度数を算出した結果を表8表示す。光学フィルタ20の入射角0°、30°、45°の色度座標(Xn,Yn)は白色光源値(0.313、0.329)より高温度に相当し、b*が−12.2以下のため青白い色合いとなる。
Table 8 shows the results of calculating the CIE chromaticity coordinates and the L * a * b * color system chromaticity number from the spectral reflectance of the
(実施例3)
図1Cに示す光学フィルタ30を以下のように製造する。
(Example 3)
The
近紫外線吸収剤が含有された透明樹脂からなる近紫外線吸収層12aと近赤外線吸収剤が含有された透明樹脂からなる近赤外線吸収層12bを近赤外線吸収型ガラス12cの両面に分離して形成し、吸収層として構成している。
A near-
スクアリリウム系化合物からなる近赤外線吸収色素のみを含有する樹脂溶液からなる塗工液を調整し、近赤外線吸収型ガラス12cの片面にスピンコート法により塗布し、加熱して厚さ10μmの近赤外線吸収層12bを形成する。樹脂溶液は実施例1と同じ材料を用い、近赤外線吸収層12bが図5Aに示す分光透過率となるよう近赤外線吸収剤の含有濃度が調整されている。
A coating solution made of a resin solution containing only a near-infrared absorbing dye made of a squarylium compound is prepared, applied to one side of the near-infrared
次に、第1の主面に反射防止膜14が成膜されたサファイア透明基板11の第2の主面に近紫外線吸収剤が含有された透明樹脂からなる近紫外線吸収層12aを形成する。
近紫外線吸収層12aは、近赤外線吸収型ガラス12cとサファイア透明基板11の接着剤としても機能させるため、近紫外線吸収剤として実施例1と同じメロシアニン系色素を含有する紫外線硬化樹脂を用いる。サファイア透明基板11の第2の主面に、近紫外線吸収剤が均一濃度で含有された硬化前のラジカル重合型の硬化性化合物(モノマー)を塗布した後、近赤外線吸収型ガラス12cの近赤外線吸収層12bが形成されていない主面と接合する。さらに、サファイア透明基板11の第1の主面側から紫外線を照射して硬化性化合物を重合固化することにより、近赤外線吸収型ガラス12cがサファイア透明基板11に一体化された光学フィルタ30となる。
Next, the near
Since the near-
ラジカル重合型の硬化性樹脂としてエポキシ基を有する重合性化合物を用い、全体量に対して0.1質量%〜2質量%の光重合開始剤を含有する。なお、近紫外線吸収層12aの膜厚は1〜20μmが好ましく、2〜10μmがさらに好ましい。なお、近紫外線吸収層12aおよび近赤外線吸収層12bに用いる吸収剤、反射防止膜14、近赤外線吸収型ガラス12cおよび反射層13など他の構成は実施例2の光学フィルタ20と同一であるため説明を省略する。
A polymerizable compound having an epoxy group is used as the radical polymerization type curable resin, and 0.1% by mass to 2% by mass of a photopolymerization initiator is contained with respect to the total amount. The film thickness of the near
サファイア基板11側からの入射光に対する光学フィルタ30の分光透過率および分光反射率は実施例2とほぼ同じとなる。近紫外線吸収層12aと近赤外線吸収層12bを分離して形成するため、接着剤としても機能する吸収層12aに使用する樹脂の選択肢が拡がるので、特性を向上しやすい。
The spectral transmittance and spectral reflectance of the
(実施例4)
実施例1の光学フィルタ10において、近紫外線吸収剤および近赤外線吸収剤が含有された透明樹脂からなる吸収層に、さらに緑色着色材料としてアクリロイルモルフォリン、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを含有させた光学フィルタを製造する。
Example 4
In the
緑色着色剤量の含有量は、緑色着色材料のみを含有させた透明樹脂において、420〜660nm可視域の透過率の最大値と最小値の差が略10%となるように緑色着色材料の含有量が調整されている。 The content of the green colorant is the content of the green colorant so that the difference between the maximum value and the minimum value of the transmittance in the visible region of 420 to 660 nm is about 10% in the transparent resin containing only the green colorant. The amount has been adjusted.
さらに、反射層13の420〜660nmの可視域における入射角0°および30°における反射率が略10%となるように多層膜の膜厚を調整している。また、反射防止膜14は420〜660nmの可視域における入射角0°の残留反射が0.5%以下となるように調整されている。他の構成は実施例1の光学フィルタ10と同一であるため説明を省略する。
Furthermore, the film thickness of the multilayer film is adjusted so that the reflectance at the incident angles of 0 ° and 30 ° in the visible range of 420 to 660 nm of the
サファイア基板11側からの入射光に対する光学フィルタ10の400〜700nm波長域の分光透過率および分光反射率の計算結果を図12Aと図12Bに示す。入射角が0°、30°、45°について、実線、点線、一点鎖線で示す。
FIG. 12A and FIG. 12B show the calculation results of the spectral transmittance and spectral reflectance of the
入射光を色温度6500KのCIE標準D65白色光源として、光学フィルタ10の分光反射率からCIE色度座標およびL*a*b*表色系色度数を算出した結果を表9に示す。入射角0°、30°、45°の色度座標(Xn,Yn)は、白色光源値(0.313、0.329)よりXn値が小さく、Yn値が大きい。また、a*が−15.8以下のため緑から青緑の色合いとなる。すなわち、着色材料を透明樹脂に含有させることで材料固有の反射色に調整できる。
Table 9 shows the results of calculating the CIE chromaticity coordinates and the L * a * b * color system chromaticity number from the spectral reflectance of the
(実施例5)
図1Dに示す光学フィルタ40を以下のように製造する。
サファイアからなる透明基板11の第2の主面上に表4に示す構成の反射防止膜15を形成する。このとき、反射防止膜15において、入射角が0°、30°、45°の分光反射率は図4AのR(0)、R(30)、R(45)に対応し、波長420〜560nmの平均値がそれぞれ1.3%、0.6%、0.2%、入射角全体(0°、30°、45°)の平均値RSは0.7%である。一方、波長570〜660nmの平均値はそれぞれ0.1%、0.0%、0.2%、入射角全体の平均値RLは0.1%である。したがって、RS>RLのため、この反射防止膜15の反射光の色温度が白色光より高温となり、青みがかった白に近い外観色の意匠性を示す。
吸収層12aおよび吸収層12b、反射防止膜14、吸収型ガラス12cおよび反射層13など他の構成は実施例3の光学フィルタ30と同一であるため説明を省略する。
(Example 5)
The
An
Since other structures such as the
サファイアからなる透明基板11側からの入射光に対する光学フィルタ40の400〜700nm波長域の分光反射率の計算結果を図13に示す。入射角が0°、30°、45°について、実線、点線、一点鎖線で示す。
FIG. 13 shows the calculation result of the spectral reflectance in the wavelength range of 400 to 700 nm of the
上記のようにして得られた光学フィルタ40において、入射角が0°、30°、45°の反射率は、波長420〜560nmの平均値がそれぞれ3.6%、2.7%、8.7%となり、入射角全体(0°、30°、45°)の平均値RSは5.0%である。一方、波長570〜660nmの平均値がそれぞれ0.8%、0.9%、4.9%となり、入射角全体の平均値RLは2.2%である。したがって、RS>RLのため、光学フィルタ40の反射光の色温度が白色光より高温となり、青みがかった白に近い外観色の意匠性を示す。
In the
入射光を色温度6500KのCIE標準D65白色光源として、光学フィルタ10の分光反射率からCIE色度座標およびL*a*b*表色系色度数を算出した結果を表10に示す。入射角0°、30°、45°の色度座標(Xn,Yn)は白色光源値(0.313、0.329)より高温度に相当し、b*が−19.6以下のため青い色合いとなる。
Table 10 shows the results of calculating the CIE chromaticity coordinates and the L * a * b * color system chromaticity number from the spectral reflectance of the
(比較例)
図1Aに示す光学フィルタ10に対し、サファイアからなる透明基板11の第2の主面上に形成する吸収層12と反射層13の順番を逆にした構成について以下に考察する。この構成は、図16Aおよび図16Bに例示したように、従来のカバーガラスに光学フィルタ22Aを一体化した光学フィルタ22Bに相当する。
(Comparative example)
A configuration in which the order of the
すなわち、第1の主面上に反射防止膜14が成膜された透明基板11の第2の主面上に、反射層13を成膜し、さらに反射層13上に吸収層12を形成する。なお、吸収層12の空気界面において生じる略6%のフレネル反射を低減するため反射防止膜を形成してもよい。吸収層12、反射層13および反射防止膜14など他の構成は、上記積層順が異なる以外は実施例1の光学フィルタ10と同一であるため説明を省略する。
That is, the
透明基板11側からの入射光に対する光学フィルタ10の400〜700nm波長域の分光反射率の計算結果を図14に示す。入射角が0°、30°、45°について、実線、点線、一点鎖線で示す。
FIG. 14 shows the calculation result of the spectral reflectance in the wavelength range of 400 to 700 nm of the
上記の光学フィルタにおいて、入射角が0°、30°、45°の反射率は、波長420〜560nmの平均値がそれぞれ3.7%、3.6%、15.2%となり、入射角全体(0°、30°、45°)の平均値RSは7.5%である。一方、波長570〜660nmの平均値がそれぞれ2.1%、2.5%、26.7%となり、入射角全体の平均値RLは10.4%である。したがって、RS>RLのため、光学フィルタの反射光の色温度が白色光より低温となり、赤みがかった白に近い外観色の意匠性を示す。 In the optical filter described above, the reflectances at incident angles of 0 °, 30 °, and 45 ° are 3.7%, 3.6%, and 15.2%, respectively, with average values of wavelengths of 420 to 560 nm. The average value RS of (0 °, 30 °, 45 °) is 7.5%. On the other hand, 2.1% average wavelength 570~660nm respectively, 2.5%, becomes 26.7 percent, average R L of the entire incidence angle is 10.4%. Therefore, since R S > R L , the color temperature of the reflected light of the optical filter is lower than that of white light, and the design of an appearance color close to reddish white is exhibited.
比較例の光学フィルタの構成では、反射層13の反射光が吸収層12で吸収されることなく入射光側から出射し、入射角が0°から30°および45°と増加するのに伴い、近赤外波長域の反射光が可視波長域側にシフトするため、赤色反射光が増加する。
In the configuration of the optical filter of the comparative example, the reflected light of the
入射光を色温度6500KのCIE標準D65白色光源として、光学フィルタ10の分光反射率からCIE色度座標およびL*a*b*表色系色度数を算出した結果を表11に示す。入射角0°、30°、45°の色度座標(Xn,Yn)は、白色光源値(0.313、0.329)よりYn値が小さい。また、a*およびb*の平均値が23.1と−20.9のため、青赤の色合いに対応し、入射角の増加に伴ない赤反射色が強まり、視認される色合いが実施例1〜5と異なる。なお、分光透過率は実施例1の光学フィルタ10とほぼ同じである。
Table 11 shows the results of calculating the CIE chromaticity coordinates and the L * a * b * color system chromaticity number from the spectral reflectance of the
以上より、本実施形態の構成を有する光学フィルタは、その強度を確保しつつ、光学特性を維持し、かつ、色味を調整可能としたものである。 As described above, the optical filter having the configuration of the present embodiment can maintain its optical characteristics and adjust the color while ensuring its strength.
本発明の光学フィルタは、固体撮像素子(CCD、CMOS等)を用いたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話カメラ等の撮像装置に用いられる光学フィルタとして有用である。特に、本発明の光学フィルタは携帯機器に搭載される小型な撮像装置に用いることが有用である。 The optical filter of the present invention is useful as an optical filter used in an imaging apparatus such as a digital still camera, a digital video camera, and a mobile phone camera using a solid-state imaging device (CCD, CMOS, etc.). In particular, it is useful to use the optical filter of the present invention for a small imaging device mounted on a portable device.
10、20、30、40: 光学フィルタ
11: 透明基板
12: 吸収層
12a: 近紫外線吸収剤を含有する透明樹脂からなる近紫外線吸収層
12b: 近赤外線吸収剤を含有する透明樹脂からなる近赤外線吸収層
12c: 近赤外線吸収型ガラス
13: 反射層
14: 反射防止膜
15: 反射防止膜または誘電体膜
16: 接着層
21: 固体撮像素子
22: 光学フィルタ
23: 撮像レンズ
24: 撮像装置の筐体
25: レンズユニット
26: カバーガラス
27: 携帯機器の筐体
100、200: 携帯機器
110、210: 撮像装置
10, 20, 30, 40: Optical filter 11: Transparent substrate 12: Absorbing
Claims (16)
前記第2の主面に設けられ、少なくとも近赤外域の光を吸収する近赤外線吸収能を有する吸収層と、
前記吸収層に積層して設けられ、可視域の光を透過し、近紫外域および近赤外域の光を反射する反射層と、
を有する光学フィルタであって、
前記透明基板の厚さが0.2〜0.5mm、かつ、前記第1の主面および前記第2の主面の少なくとも一方の主面の面強度が170N以上であることを特徴とする光学フィルタ。 A transparent substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface and transmitting light in the visible range;
An absorption layer provided on the second main surface and having a near-infrared absorbing ability to absorb at least light in the near-infrared region;
A reflective layer that is laminated on the absorption layer, transmits visible light, and reflects near-ultraviolet and near-infrared light;
An optical filter comprising:
The thickness of the transparent substrate is 0.2 to 0.5 mm, and the surface strength of at least one principal surface of the first principal surface and the second principal surface is 170 N or more. filter.
前記光学フィルタの、前記第1の反射防止膜側からの入射光に対する分光反射率において、入射角0〜45°、波長420〜560nmの平均値RSが、入射角0〜45°、波長570〜660nmの平均値RLよりも大きい請求項1に記載の光学フィルタ。 A first antireflection film provided on the first main surface and preventing reflection of light in the visible range;
Wherein the optical filter, the spectral reflectance of incident light from the first anti-reflection film side, the incident angle 0 to 45 °, the average value R S wavelength 420~560nm is, the incidence angle 0 to 45 °, wavelength 570 The optical filter according to claim 1, which is larger than an average value R L of ˜660 nm.
前記撮像装置の前記光学フィルタを固定するとともに、前記撮像装置を内部に収容する携帯機器用の筐体と、
を有することを特徴とする携帯機器。 An imaging device according to claim 13,
While fixing the optical filter of the imaging device, a housing for a portable device that houses the imaging device inside,
A portable device characterized by comprising:
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