JP2020074366A - Camera structure and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は撮像装置に設けられるカメラ構造に関する。 The present invention relates to a camera structure provided in an image pickup device.
今世紀に入り、撮像装置、すなわちカメラは、固体撮像素子（撮像素子）を用いた撮像装置、いわゆるデジタルカメラが主流になった。またパーソナルコンピューター（ＰＣ）、タブレットＰＣやスマートフォン等の情報通信機器が普及し、日常的に使用されるようになっている。これら情報通信機器は、小型のカメラモジュールを内蔵することが多く、現在は、撮像素子の画素数が１０００万を超える高性能なものを備えることもある。情報通信機器、特に携帯通信機器であるスマートフォンは薄く軽くなる傾向が強く、その部品であるカメラモジュールも小型化、省スペース化が必要になっている。また使用者にとってスマートフォンが唯一の撮像装置であることも多くなったため、カメラモジュールが小型になってもより良い画質を求める要求は強い。 In this century, as the image pickup apparatus, that is, the camera, an image pickup apparatus using a solid-state image pickup element (image pickup element), that is, a so-called digital camera has become mainstream. In addition, information communication devices such as personal computers (PCs), tablet PCs and smartphones have become widespread and are being used on a daily basis. These information communication devices often have a small camera module built therein, and at present, there is a case where a high performance device having a pixel number of the image pickup element exceeding 10 million is provided. Information and communication devices, especially smartphones, which are mobile communication devices, tend to be thin and lightweight, and the camera module, which is a component thereof, is required to be downsized and space-saving. In addition, since smartphones are often the only imaging device for users, there is a strong demand for better image quality even when the camera module becomes smaller.
近年、自動車の自動運転に対するニーズも高まっており、一部の車種においては車載カメラを利用しての自動車庫入れや、自動ブレーキ、夜間運転の補助がすでに実用化されている。車載カメラに利用されるカメラモジュールも小型化、高性能化が進んでおり、また画像認識をするため、画像からゴーストなどのノイズを除去することが強く求められている。 In recent years, there is a growing need for automatic driving of automobiles, and in some vehicle types, vehicle parking using vehicle-mounted cameras, automatic braking, and assistance for night driving have already been put into practical use. The camera modules used in vehicle-mounted cameras are becoming smaller and more sophisticated, and in order to perform image recognition, it is strongly required to remove noise such as ghosts from images.
なお光強度の大きな光源方向に撮像装置が有するレンズを向けると、レンズ面等に光が反射を繰り返して、不要な画像が写り込む現象をフレア現象（フレア）、ゴースト現象（ゴースト）と呼ぶ。画像の一部が過度に露光される現象をフレア現象と呼び、レンズ面で光が反射を繰り返してはっきりとした不要画像が映り込む現象をゴースト現象と呼ぶ。 Note that when a lens of the imaging device is directed toward a light source having high light intensity, a phenomenon in which light is repeatedly reflected on a lens surface or the like and an unnecessary image is reflected is called a flare phenomenon (flare) or a ghost phenomenon (ghost). A phenomenon in which a part of an image is overexposed is called a flare phenomenon, and a phenomenon in which light is repeatedly reflected on a lens surface and a clear unnecessary image is reflected is called a ghost phenomenon.
図１１（Ａ）で示すように、従来のカメラ構造のカメラモジュール１は、レンズユニット５０、レンズキャリア４０、マグネットホルダ３０、光学フィルタ６０、撮像素子７０から主に構成され、スマートフォン筐体２０に固定されている（例えば、特開２０１３−１５３３６１号公報参照）。このうち光学フィルタ６０は、主として近赤外領域の光をカットする役割を果たしている。人間の目は波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視領域の光（可視光）に対して感度を持つ。一方、撮像素子は一般に可視光を含め、より長波長の光、すなわち波長約１．１μｍの光まで感度を持つ。したがって撮像素子に捉えられた画像をそのまま写真にすると、人間の目には自然な色合いには見えず、違和感を生じさせる原因になる。そこでカメラモジュール１は、近赤外領域の光をカットする光学フィルタ６０（近赤外光カットフィルタ）を内蔵する構成としてきた。
As shown in FIG. 11A, a
近赤外光カットフィルタ６０としては、例えばブルーガラスと呼ばれる近赤外領域の光を吸収するリン酸塩あるいは弗リン酸塩を含むガラスが用いられている。
As the near infrared
なお従来のカメラ構造が備えるカバーガラス１０は、材質として強化ガラスやサファイアガラスを用いる。
The
本明細書では光学レンズ群を含むレンズユニット、レンズキャリア、撮像素子、マグネットホルダなど、撮像に必須な撮像装置の内部機構をカメラモジュールと定義する。またカメラモジュールに、撮像装置の内部機構を外界から保護するカバーガラスを含めたものを、カメラ構造と定義する。 In this specification, a camera module is defined as an internal mechanism of an image pickup apparatus that is essential for image pickup, such as a lens unit including an optical lens group, a lens carrier, an image pickup element, and a magnet holder. A camera structure is defined as a camera module that includes a cover glass that protects the internal mechanism of the imaging device from the outside.
図１１（Ｂ）には、従来のカメラ構造でおこなった実験の実験方法を説明する説明図を示す。実験は特定の中心波長を有する発光ダイオードを光源として、その発光を撮像した。実験では、光源３００として中心波長４６０ｎｍの発光ダイオードを使用した。発生するフレア現象やゴースト現象を見やすくするために、光源３００の背景には低反射材３２０を配置し、低反射材３２０の周囲に高反射材３１０を置いた。
FIG. 11B is an explanatory diagram illustrating an experimental method of an experiment performed with a conventional camera structure. In the experiment, a light emitting diode having a specific center wavelength was used as a light source, and the emitted light was imaged. In the experiment, a light emitting diode having a center wavelength of 460 nm was used as the
従来のカメラ構造は、光の入射側から順に、カバーガラス１０と、光学レンズ群５０と、近赤外光カットフィルタ６０と、撮像素子７０を備える。近赤外光カットフィルタ６０は光学レンズ群５０と撮像素子７０の間に配置される。
The conventional camera structure includes a
図１１（Ｃ）は、カバーガラス１０の断面図である。カバーガラス１０は、透明ガラス３６０に反射防止膜３７０を備える。反射防止膜３７０は透明ガラス３６０の光学レンズ群５０側に設けられる。
FIG. 11C is a sectional view of the
図１１（Ｄ）は、近赤外光カットフィルタ６０の断面図である。近赤外光カットフィルタ６０は、基材であるブルーガラス３８０を基準として、入射側に近赤外光反射膜３９０を備え、撮像素子７０側に、反射防止膜３７０を有する。ここでブルーガラス３８０は近赤外光を吸収する機能を有する。
FIG. 11D is a cross-sectional view of the near infrared
図１１（Ｅ）は、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）で説明した従来のカメラ構造の撮像素子７０によって撮像した画像である。光源３００を中心として花びら様のゴーストＧが生じており、画質が劣化していることがわかる。このようなゴースト現象は、光源３００の中心波長を４２０ｎｍ〜６６０ｎｍと変えても生じうる。
FIG. 11E is an image captured by the
ゴースト現象、フレア現象を低減するためには、一般にはカメラが備える光学レンズ群をより高度で複雑な構造にすること、レンズ素子自体の光反射防止コーティングをより良くすることが必要である。しかし、小型軽量でしかも安価であることが求められる情報通信機器のカメラモジュールや、車載カメラのカメラモジュールにおいては、これは困難な課題であった。 In order to reduce the ghost phenomenon and the flare phenomenon, it is generally necessary to make the optical lens group included in the camera have a higher and more complicated structure and to improve the light reflection preventing coating of the lens element itself. However, this has been a difficult problem in the camera module of the information communication device and the camera module of the in-vehicle camera, which are required to be small, lightweight and inexpensive.
ゴースト現象の主要な原因として、近赤外光の反射膜を含む近赤外線カットフィルタが撮像素子の近傍にあることが挙げられる。したがって近赤外光反射部をカメラモジュールのなるべく外界側、例えばカバーガラスに配置することで、ゴースト現象を大幅に抑制することができる。また近赤外光反射部を外界側に持ってくることで、入射角度が大きな光がカメラモジュール内に入り込むことにより生じ得る、近赤外光のカットオフ波長のシフトを防止するために、近赤外光吸収部の分光特性と近赤外光反射部の分光特性を調整して、画質が入射光の角度に依存しないようにする。 The main cause of the ghost phenomenon is that a near-infrared cut filter including a near-infrared light reflecting film is located near the image sensor. Therefore, by disposing the near-infrared light reflecting portion on the outside of the camera module as much as possible, for example, on the cover glass, the ghost phenomenon can be significantly suppressed. In addition, by bringing the near-infrared light reflection part to the outside, in order to prevent the shift of the cut-off wavelength of the near-infrared light that may occur when light with a large incident angle enters the camera module, The spectral characteristics of the infrared absorbing section and the near infrared reflecting section are adjusted so that the image quality does not depend on the angle of incident light.
（１）本発明は、撮像をおこなうカメラ構造であって、光の入射側に配置される光学レンズ群と、前記光学レンズ群を介して入射した光を受光する撮像素子と、近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部と、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収部と、を備え、前記近赤外光反射部と、前記近赤外光吸収部は、別体であることを特徴とするカメラ構造を提供する。 (1) The present invention is a camera structure for performing imaging, which includes an optical lens group arranged on a light incident side, an image sensor for receiving light incident through the optical lens group, and a near infrared region. A near-infrared light reflecting portion that reflects light, and a near-infrared light absorbing portion that absorbs light in the near-infrared region, the near-infrared light reflecting portion, and the near-infrared light absorbing portion, And a camera structure characterized by being a separate body.
上記（１）の発明によれば、近赤外光反射部を配置する場所と、近赤外光吸収部を配置する場所に自由度が生じるので、カメラ構造の中でそれぞれ最適な位置に配置できるようになり、画質の向上という顕著な効果を奏する。 According to the invention of the above (1), since there is a degree of freedom in a place where the near-infrared light reflecting part is arranged and a place where the near-infrared light absorbing part is arranged, they are respectively arranged at optimum positions in the camera structure. As a result, the remarkable effect of improving the image quality can be achieved.
（２）本発明は、前記近赤外光反射部と前記近赤外光吸収部が、光の入射側から順に、前記近赤外光反射部、前記近赤外光吸収部と配置されることを特徴とする上記（１）に記載のカメラ構造を提供する。 (2) In the present invention, the near-infrared light reflecting portion and the near-infrared light absorbing portion are arranged in order from the light incident side to the near-infrared light reflecting portion and the near-infrared light absorbing portion. A camera structure according to (1) above is provided.
近赤外光吸収部が吸収する波長の光よりも長波長側の光は透過してしまう場合がある。そのため、光の入射側から順に、近赤外光吸収部、近赤外光反射部、と配置されると、近赤外光吸収部が吸収する波長の光よりも長波長側の光がカメラモジュール内に入射しやすくなり、長波長側の光をカットできる近赤外光反射部に到達する前に、レンズ面などに反射して迷光となることで画質を落とす原因になる。 Light on the longer wavelength side than the light of the wavelength absorbed by the near-infrared light absorbing portion may be transmitted. Therefore, when the near-infrared light absorbing part and the near-infrared light reflecting part are arranged in order from the light incident side, the light on the longer wavelength side than the light of the wavelength absorbed by the near-infrared light absorbing part is stored in the camera. It becomes easier to enter the module, and before reaching the near-infrared light reflection part that can cut the light on the long wavelength side, it is reflected by the lens surface and becomes stray light, which causes deterioration of image quality.
上記（２）の発明によれば、近赤外光反射部と近赤外光吸収部が、光の入射側から順に、近赤外光反射部、近赤外光吸収部と配置されるので、長波長側の迷光を抑止しうるという効果を奏する。 According to the invention of (2) above, the near-infrared light reflecting portion and the near-infrared light absorbing portion are arranged in order from the light incident side to the near-infrared light reflecting portion and the near-infrared light absorbing portion. The effect that stray light on the long wavelength side can be suppressed is obtained.
（３）本発明は、前記近赤外光反射部が、前記カメラ構造において、前記光学レンズ群を構成するレンズ素子を含み、該レンズ素子よりも光の入射側に配置されることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のカメラ構造を提供する。 (3) The present invention is characterized in that, in the camera structure, the near-infrared light reflecting portion includes a lens element that constitutes the optical lens group, and is arranged on a light incident side of the lens element. The camera structure according to (1) or (2) above is provided.
上記（３）の発明によれば、近赤外光反射部が光学レンズ群を構成するレンズ素子を含み、該レンズ素子よりも光の入射側に配置されるので、従来の近赤外光カットフィルタの位置よりも、近赤外光反射部から撮像素子からの距離が大きくなる。近赤外光反射部は、光の入射角が軸方向垂直からずれると、紫外領域の光を通しやすくなる場合がある。撮像素子からの距離が大きくなれば、近赤外光反射部から撮像素子を見込む角度が小さくなるので、近赤外光反射部を透過して撮像素子に直接到達する余分な紫外領域の光を低減しうるという効果を奏する。 According to the invention of the above (3), the near-infrared light reflecting portion includes the lens element forming the optical lens group and is arranged on the light incident side of the lens element. The distance from the near-infrared light reflector to the image sensor is larger than the position of the filter. When the incident angle of light deviates from the vertical direction in the axial direction, the near-infrared light reflecting portion may easily pass light in the ultraviolet region. The larger the distance from the image sensor, the smaller the angle of view of the image sensor from the near-infrared light reflection section, so the extra ultraviolet light that passes through the near-infrared light reflection section and reaches the image sensor directly There is an effect that it can be reduced.
（４）本発明は、前記近赤外光吸収部が、前記カメラ構造において、前記光学レンズ群を構成するレンズ素子を含み、該レンズ素子よりも撮像素子側に配置されることを特徴とする上記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載のカメラ構造を提供する。 (4) The present invention is characterized in that, in the camera structure, the near-infrared light absorbing portion includes a lens element that constitutes the optical lens group, and is arranged closer to the image pickup element than the lens element. A camera structure according to any one of (1) to (3) above is provided.
上記（４）の発明によれば、近赤外光吸収部は、透過率が光の入射角によらないことが多い。したがって近赤外光吸収部が、カメラ構造において、光学レンズ群を構成するレンズ素子を含み、該レンズ素子よりも撮像素子側に配置されることで、さまざまな方向から撮像素子に入射しようとする迷光を効果的に抑制しうるという顕著な効果を奏する。 According to the invention of the above (4), the transmittance of the near-infrared light absorbing portion often does not depend on the incident angle of light. Therefore, the near-infrared light absorbing section includes a lens element that constitutes an optical lens group in the camera structure, and is arranged closer to the image pickup element than the lens element, so that the near-infrared light tends to enter the image pickup element from various directions. There is a remarkable effect that stray light can be effectively suppressed.
（５）本発明は、光が入射する側から見て前記撮像素子の少なくとも一部を覆う撮像素子カバーが、前記光学レンズ群と前記撮像素子の間に配置されることを特徴とする上記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載のカメラ構造を提供する。 (5) The present invention is characterized in that an image pickup device cover that covers at least a part of the image pickup device when viewed from the side on which light is incident is arranged between the optical lens group and the image pickup device. A camera structure according to any one of 1) to (4) is provided.
撮像素子上に光を透過しにくいゴミが付着すると、画質が劣化する。上記（５）の発明によれば、光が入射する側から見て撮像素子の少なくとも一部を覆う撮像素子カバーが、光学レンズ群と撮像素子の間という撮像素子に近接した位置に配置されるので、撮像素子に付着しうるゴミを低減して、画質の劣化を防ぎうるという顕著な効果を奏する。 If dust that is difficult to transmit light adheres to the image sensor, the image quality deteriorates. According to the invention of the above (5), the image sensor cover covering at least a part of the image sensor as viewed from the light incident side is disposed at a position between the optical lens group and the image sensor and close to the image sensor. Therefore, it is possible to reduce dust that may be attached to the image pickup element and prevent deterioration of image quality.
（６）本発明は、前記撮像素子カバーが、ガラスであることを特徴とする上記（５）に記載のカメラ構造を提供する。 (6) The present invention provides the camera structure according to (5), wherein the image pickup device cover is glass.
上記（６）の発明によれば、温度変化による変形が少ない撮像素子カバーを安価に作製できるという効果を奏する。 According to the invention of (6) above, there is an effect that it is possible to inexpensively manufacture an image pickup device cover that is less deformed by temperature change.
（７）本発明は、前記撮像素子カバーが、合成樹脂フィルムであることを特徴とする上記（５）に記載のカメラ構造を提供する。 (7) The present invention provides the camera structure according to (5), wherein the image pickup element cover is a synthetic resin film.
合成樹脂フィルムは、厚さ１００μｍ以下のものが容易に作製できる。上記（７）の発明によれば、薄く安価な撮像素子カバーを安価に作製できるという効果を奏する。 A synthetic resin film having a thickness of 100 μm or less can be easily manufactured. According to the invention of (7) above, there is an effect that a thin and inexpensive imaging element cover can be manufactured at low cost.
（８）本発明は、前記撮像素子カバーの厚みが、０．２ｍｍ以下であることを特徴とする上記（５）乃至（７）のうちのいずれかに記載のカメラ構造を提供する。 (8) The present invention provides the camera structure according to any one of the above (5) to (7), wherein the thickness of the image pickup device cover is 0.2 mm or less.
上記（８）の発明によれば、従来よりも厚みの薄いカメラモジュールを提供しうるという顕著な効果を奏する。 According to the invention of the above (8), there is a remarkable effect that it is possible to provide a camera module which is thinner than the conventional one.
（９）本発明は、前記撮像素子カバーが、少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止層を備えることを特徴とする上記（５）乃至（８）のうちのいずれかに記載のカメラ構造を提供する。 (9) The camera according to any one of (5) to (8) above, wherein the image pickup device cover includes an antireflection layer that prevents reflection of light in at least a visible region. Provide structure.
撮像素子カバーは、光学レンズ群と撮像素子の間という撮像素子に近接した位置に配置される。したがって撮像素子カバーが光を反射すると、撮像素子が取得する画像の画質を著しく劣化させる原因となる。 The image sensor cover is arranged at a position between the optical lens group and the image sensor and close to the image sensor. Therefore, when the image sensor cover reflects light, it causes the image quality of the image acquired by the image sensor to be significantly deteriorated.
上記（９）の発明によれば、撮像素子カバーが、少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止層を備えることで、画質が向上するという顕著な効果を奏する。 According to the invention of the above (9), the image pickup device cover has the antireflection layer for preventing the reflection of the light in at least the visible region, so that the image quality is improved.
（１０）本発明は、前記撮像素子カバーの両面に、少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止層を備えることを特徴とする上記（５）乃至（８）のうちのいずれかに記載のカメラ構造を提供する。 (10) The present invention is any one of the above (5) to (8), characterized in that an antireflection layer for preventing reflection of light in at least the visible region is provided on both surfaces of the image pickup device cover. To provide the camera structure of.
上記（１０）の発明によれば、入射光をより多く取り込むことが可能になり、且つ、撮像素子カバーに起因する反射光、特に撮像素子自身からの反射光が、さらに撮像素子カバーに反射されて撮像素子に戻ることを防止し、画質が向上するという顕著な効果を奏する。 According to the invention of the above (10), it is possible to capture a larger amount of incident light, and the reflected light caused by the image sensor cover, particularly the reflected light from the image sensor itself, is further reflected by the image sensor cover. It is possible to prevent the image sensor from returning to the image pickup device and improve the image quality.
（１１）本発明は、前記反射防止層が、前記撮像素子カバーの表面に形成される微細な突起からなる微細突起構造であることを特徴とする上記（９）または（１０）に記載のカメラ構造を提供する。 (11) The camera according to (9) or (10) above, wherein the antireflection layer has a fine protrusion structure formed of fine protrusions formed on the surface of the image sensor cover. Provide structure.
撮像素子カバーの表面に形成される微細な突起からなる微細突起構造、いわゆるモスアイ構造の反射防止層は、広帯域に渡って光の反射を防止する。したがって上記（１２）の発明によれば、モスアイ構造の反射防止層を形成することで、撮像素子カバーに起因する反射光が広帯域に渡って著しく低減され、画質が向上されうるという顕著な効果を奏する。 An antireflection layer having a so-called moth-eye structure, which is a fine projection structure formed of fine projections, is formed on the surface of the image sensor cover to prevent light reflection over a wide band. Therefore, according to the invention of the above (12), by forming the antireflection layer having the moth-eye structure, the reflected light caused by the image sensor cover can be significantly reduced over a wide band, and the remarkable effect that the image quality can be improved. Play.
（１２）本発明は、前記反射防止層は、前記内側透明プレートの表面に形成される塗膜であることを特徴とする上記（９）または（１０）に記載のカメラ構造を提供する。 (12) The present invention provides the camera structure as described in (9) or (10) above, wherein the antireflection layer is a coating film formed on the surface of the inner transparent plate.
互いに異なる光の屈折率を持つ２種類の薄膜を交互に積層した多層膜は、光の反射防止膜を形成しうる。そしてこのような多層膜は、合成樹脂を塗布することでも得られることが知られている。上記（１２）の発明によれば、安価で大量に安定した品質の反射防止膜を備えた内側透明プレートを製造できるという著しい効果を奏する。 A multilayer film in which two types of thin films having different refractive indexes of light are alternately laminated can form a light antireflection film. It is known that such a multilayer film can also be obtained by applying a synthetic resin. According to the invention of the above (12), there is a remarkable effect that an inner transparent plate provided with an antireflection film having a stable quality in large quantities at a low cost can be manufactured.
（１３）本発明は、前記撮像素子カバーが前記近赤外光吸収部を含むことを特徴とする上記（５）乃至（１２）のうちのいずれかに記載のカメラ構造を提供する。 (13) The present invention provides the camera structure according to any one of the above (5) to (12), wherein the image pickup device cover includes the near-infrared light absorbing portion.
上記（１３）の発明によれば、撮像素子カバーが近赤外光吸収部を含むので部品点数の低減、及び、カメラ構造作製における工程数の削減という顕著な効果を奏する。 According to the invention of the above (13), since the image pickup device cover includes the near-infrared light absorbing portion, the number of parts is reduced and the number of steps in manufacturing the camera structure is reduced.
（１４）本発明は、前記近赤外光吸収部が、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収膜であり、有機色素を含むことを特徴とする上記（１）乃至（１３）のうちいずれかに記載のカメラ構造を提供する。 (14) In the invention, the near-infrared light absorbing portion is a near-infrared light absorbing film that absorbs light in the near-infrared region, and contains an organic dye. A).
上記（１４）の発明によれば、近赤外光吸収部が近赤外光吸収膜を有し、近赤外光吸収膜には、近赤外光を吸収する有機色素が含まれるので、近赤外領域の光を吸収するためのフィルタの材料として一般に使用されるブルーガラスを用いることなく、光の入射角度依存性が少ない状態で、近赤外光領域の光を抑止することが可能になるという効果を奏する。 According to the invention of the above (14), since the near-infrared light absorbing portion has a near-infrared light absorbing film, and the near-infrared light absorbing film contains an organic dye that absorbs near-infrared light, It is possible to suppress light in the near-infrared light region with little dependency on the incident angle of light without using blue glass that is commonly used as a filter material for absorbing light in the near-infrared region. Has the effect of becoming.
（１５）本発明は、前記カメラ構造が、撮像装置の内部機構を外界から保護するカバーガラスをさらに有し、該カバーガラスが前記近赤外光反射部を含むことを特徴とする上記（１）乃至（１４）のうちのいずれかに記載のカメラ構造を提供する。 (15) The present invention is characterized in that the camera structure further includes a cover glass that protects an internal mechanism of the imaging device from the outside, and the cover glass includes the near-infrared light reflecting section. The present invention provides a camera structure according to any one of (1) to (14).
上記（１５）の発明によれば、カバーガラスが、光を反射する近赤外光反射膜を有するので、外界からの近赤外光を撮像装置の内部機構に入射させない効果を奏しうる。また、撮像素子に近接した領域に、近赤外光反射膜を備えた部材を入れる必要が無くなるので、撮像装置の内部機構に入射した光の反射を抑制することができ、結果として迷光を抑え、ゴーストやフレアの原因を減少させる効果を奏しうる。 According to the invention of (15) above, since the cover glass has the near-infrared light reflecting film that reflects light, it is possible to obtain an effect of preventing near-infrared light from the outside from entering the internal mechanism of the image pickup apparatus. Further, since it is not necessary to put a member having a near-infrared light reflecting film in a region close to the image sensor, reflection of light incident on the internal mechanism of the image pickup device can be suppressed, and as a result, stray light can be suppressed. , It can exert the effect of reducing the cause of ghost and flare.
（１６）本発明は、撮像をおこなうカメラ構造であって、光の入射側に配置される光学レンズ群と、前記光学レンズ群を介して入射した光を受光する撮像素子と、近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部と、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収部とを備え、前記近赤外光反射部、及び、前記近赤外光吸収部が、前記光学レンズ群に含まれる一体の光学素子に含まれることを特徴とするカメラ構造を提供する。 (16) The present invention is a camera structure for performing imaging, comprising an optical lens group arranged on a light incident side, an image pickup element for receiving light incident through the optical lens group, and a near infrared region. A near-infrared light reflecting portion that reflects light of, and a near-infrared light absorbing portion that absorbs light in the near-infrared region, the near-infrared light reflecting portion, and the near-infrared light absorbing portion And a camera structure characterized by being included in an integrated optical element included in the optical lens group.
上記（１６）の発明によれば、近赤外光反射部と近赤外光吸収部を同時に含む一体の光学素子が光学レンズ群に含まれるので、撮像素子に近接した位置に近赤外光反射膜を備えた部材を入れる必要が無くなる。したがって撮像装置の内部機構に入射した光の反射を抑制することができ、結果として迷光を抑え、ゴーストやフレアの原因を減少させる効果を奏しうる。 According to the invention of the above (16), since the optical lens group includes an integrated optical element that includes the near-infrared light reflecting portion and the near-infrared light absorbing portion at the same time, the near-infrared light is located near the image pickup element. It is not necessary to insert a member having a reflective film. Therefore, it is possible to suppress reflection of light that has entered the internal mechanism of the image pickup apparatus, and as a result, it is possible to suppress stray light and reduce the causes of ghost and flare.
（１７）本発明は、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収部と、近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部とを備え、前記近赤外光吸収部は、光の波長として６８５ｎｍ〜７５５ｎｍの領域の中に、光透過率が２％未満である光吸収波長領域を有し、前記近赤外光反射部への入射光の波長が増大するのに伴って光の透過率が減少して５０％となる波長を近赤外光カットオフ波長と定義するとき、前記近赤外光反射部は、前記近赤外光カットオフ波長より長い波長の光を略全反射する特性を有し、前記近赤外光反射部への入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変化させたときに、前記近赤外光カットオフ波長は常に前記光吸収波長領域の中に含まれることを特徴とするカメラ構造を提供する。 (17) The present invention comprises a near-infrared light absorbing portion that absorbs light in the near-infrared region and a near-infrared light reflecting portion that reflects light in the near-infrared region. Has a light absorption wavelength region having a light transmittance of less than 2% in the region of 685 nm to 755 nm as the wavelength of light, and the wavelength of the incident light to the near infrared light reflection part increases. Accordingly, when the wavelength at which the light transmittance decreases to 50% is defined as the near-infrared light cutoff wavelength, the near-infrared light reflecting portion has a light wavelength longer than the near-infrared light cutoff wavelength. When the incident angle of the incident light on the near-infrared light reflecting portion is changed in the range of 0 ° to 30 °, the near-infrared light cutoff wavelength is always the above-mentioned. Provided is a camera structure characterized by being included in a light absorption wavelength region.
近赤外光吸収部と近赤外光反射部を合わせた効果として、所定の波長における光の透過率が１％以上となると取得画像に影響を与える。したがって近赤外光吸収部の分光特性として、光透過率が２％以上の光波長領域において、近赤外光反射部の光透過率が５０％になると、取得画像の画質が肉眼で見た色味とは異なることになる。また近赤外光反射部を、例えば誘電体多層膜で形成するときには、入射光の入射角度により光透過率が変化するので、取得画像の周辺部と中央部で、透過率の光波長依存性が異なってしまい、いわゆる「赤抜け」という画質の悪化現象が生じる。特に赤外線反射部を、カメラモジュールの外界側、具体的にはカバーガラスに配置した場合には、入射角の大きな光がカメラモジュール内に入射可能になるため、この画質悪化が顕著になる。 As a combined effect of the near-infrared light absorbing portion and the near-infrared light reflecting portion, when the light transmittance at a predetermined wavelength is 1% or more, the acquired image is affected. Therefore, as the spectral characteristic of the near-infrared light absorbing portion, when the light transmittance of the near-infrared light reflecting portion becomes 50% in the light wavelength region where the light transmittance is 2% or more, the quality of the acquired image is visually observed. It will be different from the color. In addition, when the near-infrared light reflector is formed of, for example, a dielectric multilayer film, the light transmittance changes depending on the incident angle of the incident light, so the light wavelength dependence of the transmittance at the peripheral portion and the central portion of the acquired image. Are different from each other, which causes a so-called “red drop”, which is a deterioration phenomenon of image quality. In particular, when the infrared reflecting portion is arranged on the outer side of the camera module, specifically, on the cover glass, light with a large incident angle can enter the camera module, and this image quality deterioration becomes remarkable.
上記（１７）に記載の発明によれば、近赤外光吸収部と近赤外光反射部を合わせた効果として、６８５ｎｍ〜７５５ｎｍの光波長領域のうち近赤外光カットオフ波長より長い光波長領域において光の透過率が１％未満となるので、取得画像の画質と肉眼でみたものとの差が小さくなるという優れた効果も奏する。また近赤外光反射部への入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変化させたとき、常に、近赤外光反射部の近赤外光カットオフ波長は光透過率が２％未満である光吸収波長領域に入るので、近赤外領域の光に対する分光特性の入射角度依存性が小さくなり、取得画像の周辺部と中央部で透過率の光波長依存性が変わらなくなるため画質が向上するという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (17) above, as a combined effect of the near-infrared light absorbing portion and the near-infrared light reflecting portion, light longer than the near-infrared light cutoff wavelength in the light wavelength region of 685 nm to 755 nm is used. Since the light transmittance is less than 1% in the wavelength region, there is an excellent effect that the difference between the image quality of the acquired image and that observed with the naked eye becomes small. Further, when the incident angle of the incident light on the near-infrared light reflecting portion is changed in the range of 0 ° to 30 °, the near-infrared light cutoff wavelength of the near-infrared light reflecting portion always has a light transmittance of 2 Since the light absorption wavelength region is less than%, the incident angle dependence of the spectral characteristics for light in the near infrared region becomes small, and the light wavelength dependence of the transmittance does not change between the peripheral portion and the central portion of the acquired image. It has an excellent effect of improving the image quality.
（１８）本発明は、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収部と、近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部とを備え、前記近赤外光吸収部は、光の波長として６８５ｎｍ〜７５５ｎｍの領域の中に、光透過率が２％未満である光吸収波長領域を有し、前記近赤外光反射部は、光の透過率が減少して５０％となる波長を近赤外光カットオフ波長と定義するとき、前記近赤外光カットオフ波長より長い波長の光を略全反射する特性を有し、前記近赤外光反射部への入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変化させたときに、前記近赤外光カットオフ波長は常に前記光吸収波長領域の中に含まれることを特徴とする上記（１）乃至上記（１６）のうちのいずれかに記載のカメラ構造を提供する。 (18) The present invention comprises a near-infrared light absorbing portion that absorbs light in the near-infrared region and a near-infrared light reflecting portion that reflects light in the near-infrared region. Has a light absorption wavelength region having a light transmittance of less than 2% in a region of 685 nm to 755 nm as a wavelength of light, and the near-infrared light reflecting portion has a light transmittance of 50% or less. % Is defined as a near-infrared light cutoff wavelength, it has a characteristic of substantially total reflection of light having a wavelength longer than the near-infrared light cutoff wavelength, and is incident on the near-infrared light reflecting portion. When the incident angle of light is changed in the range of 0 ° to 30 °, the near-infrared light cutoff wavelength is always included in the light absorption wavelength region (1) to (1). A camera structure according to any one of (16) is provided.
近赤外光反射部が、カメラ構造の外界に近い側、例えばカバーガラスに設けられる場合には、入射角の大きな光までカメラ構造内に入り込む。近赤外光反射部を、例えば誘電体多層膜で形成するときには、入射光の入射角度により光透過率が変化するので入射光の入射角度により光透過率が変化するので、取得画像の周辺部と中央部で、透過率の光波長依存性が異なってしまい、いわゆる「赤抜け」という画質の悪化現象が生じる。
上記（１８）に記載の発明によれば、近赤外光反射部への入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変化させたとき、常に、近赤外光反射部の近赤外光カットオフ波長は光透過率が２％未満である光吸収波長領域に入るので、近赤外領域の光に対する分光特性の入射角度依存性が小さくなり、取得画像の周辺部と中央部で取得され得る光波長が変わらないため画質が向上するという優れた効果を奏する。
When the near-infrared light reflector is provided on the side closer to the outside of the camera structure, for example, on the cover glass, even light with a large incident angle enters the camera structure. When the near-infrared light reflector is formed of, for example, a dielectric multilayer film, the light transmittance changes depending on the incident angle of the incident light, so the light transmittance changes depending on the incident angle of the incident light. The light wavelength dependence of the transmittance is different between the central part and the central part, and a so-called "red defect", which is a phenomenon of deterioration of image quality, occurs.
According to the invention described in (18) above, when the incident angle of the incident light on the near-infrared light reflecting portion is changed in the range of 0 ° to 30 °, the near-red light of the near-infrared light reflecting portion is always displayed. Since the external light cutoff wavelength falls within the light absorption wavelength region where the light transmittance is less than 2%, the incident angle dependence of the spectral characteristics for light in the near infrared region is reduced, and the peripheral portion and the central portion of the acquired image are reduced. Since the wavelength of light that can be acquired does not change, the image quality is improved.
また赤外光吸収部と近赤外光反射部を合わせた効果として、６８５ｎｍ〜７５５ｎｍ６８５ｎｍ〜７５５ｎｍの光波長領域のうち近赤外光カットオフ波長より長い光波長領域において光の透過率が１％未満となるので、取得画像の画質と肉眼でみたものとの差が小さくなるという優れた効果も奏する。 Further, as an effect of combining the infrared light absorbing portion and the near infrared light reflecting portion, the light transmittance is 1% in the light wavelength region longer than the near infrared light cutoff wavelength in the light wavelength region of 685 nm to 755 nm 685 nm to 755 nm. Therefore, the difference between the quality of the acquired image and that observed with the naked eye is reduced, which is also an excellent effect.
（１９）本発明は、撮像装置の内部機構を外界から保護するカバーガラスと前記カバーガラス側に配置される光学レンズ群と前記カバーガラス及び前記光学レンズ群を介して入射した光を受光する撮像素子とを備え、前記カバーガラスは光を透過する透明基板と、前記近赤外光吸収部と、前記近赤外光反射部と、を有し、前記光学レンズ群から前記撮像素子までの光路間に近赤外領域の光をカットする近赤外光カットフィルタを配置しないことを特徴とする上記（１７）に記載のカメラ構造を提供する。 (19) According to the present invention, a cover glass that protects an internal mechanism of an image pickup device from the outside, an optical lens group disposed on the cover glass side, an image that receives light incident through the cover glass and the optical lens group, and imaging. An optical path from the optical lens group to the image pickup device, the cover glass including a transparent substrate that transmits light, the near-infrared light absorbing portion, and the near-infrared light reflecting portion. There is provided a camera structure according to (17) above, in which a near-infrared light cut filter for cutting light in the near-infrared region is not arranged.
近赤外光反射部が、カメラ構造の外界に最も近い側、すなわちカバーガラスに設けられので入射角の大きな光までカメラ構造内に入り込む。近赤外光反射部を、例えば誘電体多層膜で形成するときには、入射光の入射角度により光透過率が変化するので、取得画像の周辺部と中央部で、透過率の光波長依存性が異なってしまい、いわゆる「赤抜け」という画質の悪化現象が生じる。 Since the near-infrared light reflecting portion is provided on the side closest to the outside of the camera structure, that is, on the cover glass, even light having a large incident angle enters the camera structure. When the near-infrared light reflecting portion is formed of, for example, a dielectric multilayer film, the light transmittance changes depending on the incident angle of the incident light, so that the light wavelength dependence of the light transmittance in the peripheral portion and the central portion of the acquired image is different. They are different from each other, and a phenomenon of so-called “red drop” that deteriorates the image quality occurs.
上記（１９）に記載の発明によれば、近赤外光反射部への入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変化させたとき、常に、近赤外光反射部の近赤外光カットオフ波長は光透過率が２％未満である光吸収波長領域に入るので、近赤外領域の光に対する分光特性の入射角度依存性が小さくなり、取得画像の周辺部と中央部で透過率の光波長依存性が変わらなくなるため画質が向上するという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (19) above, when the incident angle of the incident light on the near infrared light reflecting portion is changed in the range of 0 ° to 30 °, the near red light of the near infrared light reflecting portion is always displayed. Since the external light cutoff wavelength falls within the light absorption wavelength region where the light transmittance is less than 2%, the incident angle dependence of the spectral characteristics for light in the near infrared region is reduced, and the peripheral portion and the central portion of the acquired image are reduced. Since the light wavelength dependence of the transmittance does not change, the image quality is improved.
また赤外光吸収部と近赤外光反射部を合わせた効果として、６８５ｎｍ〜７５５ｎｍの光波長領域６８５ｎｍ〜７５５ｎｍの光波長領域のうち近赤外光カットオフ波長より長い光波長領域において光の透過率が１％未満となるので、取得画像の画質と肉眼でみたものとの差が小さくなるという優れた効果も奏する。 In addition, as an effect of combining the infrared light absorbing portion and the near infrared light reflecting portion, the light in the light wavelength region of 685 nm to 755 nm in the light wavelength region of 685 nm to 755 nm that is longer than the near infrared light cutoff wavelength Since the transmittance is less than 1%, there is also an excellent effect that the difference between the image quality of the acquired image and that observed with the naked eye becomes small.
さらに光学レンズ群から前記撮像素子までの光路間に近赤外領域の光をカットする近赤外光カットフィルタを配置しないので、カメラ構造全体としての低背化に資する。 Furthermore, since no near-infrared light cut filter that cuts light in the near-infrared region is not provided between the optical paths from the optical lens group to the image pickup device, it contributes to reduction in height of the camera structure as a whole.
（２０）本発明は、近赤外領域の光を遮断する近赤外光カットフィルタを備えるカメラ構造であって、前記近赤外光カットフィルタは、入射光の波長を増大させた際に光の透過率が減少して１０％になる波長を近赤外光遮断波長と定義すると、前記入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変えた時の前記近赤外光遮断波長の角度依存変化幅が５ｎｍ以下であることを特徴とするカメラ構造を提供する。 (20) The present invention provides a camera structure including a near-infrared light cut filter that blocks light in the near-infrared region, wherein the near-infrared light cut filter emits light when the wavelength of incident light is increased. Is defined as a near-infrared light cutoff wavelength, the wavelength of which the transmittance decreases to 10% is defined as the near-infrared light cutoff wavelength when the incident angle of the incident light is changed in the range of 0 ° to 30 °. Provided is a camera structure having an angle-dependent change width of 5 nm or less.
近赤外光カットフィルタが、例えば誘電体多層膜を備える近赤外光反射部を有する場合、近赤外光反射部における光の透過率の波長依存性は、入射光の入射角度により変化する。すなわち例えば近赤外光反射部の近赤外光遮断波長が、入射光の入射角度が０°であるとき約７００ｎｍ程度だったものが、入射光の入射角度が３０°になると約６７５ｎｍになるような入射角度依存性が生じることがある。すると近赤外光カットフィルタが近赤外光吸収部を有するとして、近赤外光反射部と組み合わせられて実現する光透過率が、入射光の入射角度によって大きく変化してしまうことがあり得る。具体的には、近赤外光反射部と近赤外吸収部を有する近赤外光カットフィルタは、入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変えた時の近赤外光遮断波長の角度依存変化幅が３０ｎｍ程度になってしまうことがあり得る。逆に言えば近赤外光領域の所定の光波長において、近赤外光カットフィルタの光透過率が、入射光の入射角度により大きく変動してしまうということである。例えば光の波長が６６０〜６９０ｎｍの光が入射したとすると、取得画像の中心部で入射角度が小さなときは光透過率が２０％程度で、取得画像の周縁部で入射角度が大きな時には光透過率がほぼ０％になるといった現象が生じ、結果的に取得画像の周辺部と中央部で、透過率の光波長依存性が異なってしまい、いわゆる「赤抜け」という画質の悪化現象が生じる。 When the near-infrared light cut filter has a near-infrared light reflecting portion including, for example, a dielectric multilayer film, the wavelength dependence of the light transmittance in the near-infrared light reflecting portion changes depending on the incident angle of the incident light. .. That is, for example, the near-infrared light cutoff wavelength of the near-infrared light reflection part was about 700 nm when the incident angle of the incident light was 0 °, but was about 675 nm when the incident angle of the incident light was 30 °. Such incident angle dependence may occur. Then, assuming that the near-infrared light cut filter has a near-infrared light absorbing portion, the light transmittance realized by combining with the near-infrared light reflecting portion may change greatly depending on the incident angle of the incident light. .. Specifically, a near-infrared light cut filter having a near-infrared light reflecting portion and a near-infrared light absorbing portion blocks near-infrared light when the incident angle of incident light is changed in the range of 0 ° to 30 °. The angle-dependent change width of the wavelength may be about 30 nm. Conversely speaking, the light transmittance of the near-infrared light cut filter largely changes depending on the incident angle of the incident light at a predetermined light wavelength in the near-infrared light region. For example, if light with a wavelength of 660 to 690 nm is incident, the light transmittance is about 20% when the incident angle is small at the central portion of the acquired image, and the light transmission is large when the incident angle is large at the peripheral portion of the acquired image. The phenomenon that the transmittance becomes almost 0% occurs, and as a result, the light wavelength dependency of the transmittance is different between the peripheral portion and the central portion of the acquired image, so that a so-called "red defect" that deteriorates the image quality occurs.
上記（２０）に記載の発明によれば、近赤外光カットフィルタにおいて、入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変えた時の近赤外光遮断波長の角度依存変化幅が５ｎｍ以下なので、取得画像内での色の表現に差が生じ難くなり、画質が向上するという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (20) above, in the near-infrared light cut filter, the angle-dependent change width of the near-infrared light cutoff wavelength when the incident angle of the incident light is changed in the range of 0 ° to 30 °. Since the thickness is 5 nm or less, a difference in color expression in the acquired image is less likely to occur, and an excellent effect of improving image quality is achieved.
（２１）本発明は、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収部と、近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部とを備え、前記近赤外光吸収部の光透過率は、光の波長について７００ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲で２％未満であり、光の波長について６３０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲、且つ、光の透過率が２％以上の範囲で、前記近赤外光吸収部の光透過率の周波数依存曲線が、前記近赤外光反射部に入射する入射角度が０°〜３０°の時の前記近赤外光反射部の光透過率の周波数依存曲線よりも、短波長側にあることを特徴とするカメラ構造を提供する。 (21) The present invention comprises a near-infrared light absorbing portion that absorbs light in the near-infrared region and a near-infrared light reflecting portion that reflects light in the near-infrared region. Has a light transmittance of less than 2% in a wavelength range of 700 nm to 750 nm, a light wavelength of 630 nm to 750 nm, and a light transmittance of 2% or more in the near infrared range. From the frequency dependence curve of the light transmittance of the light absorption portion, the frequency dependence curve of the light transmittance of the near infrared light reflection portion when the incident angle of the light incident on the near infrared light reflection portion is 0 ° to 30 ° Also provides a camera structure characterized by being on the short wavelength side.
上記（２１）に記載の発明によれば、近赤外光反射部における光透過率の波長依存性が入射光の入射角度によって変化する現象が生じても、近赤外光反射部と近赤外光吸収部を合わせて考えたときの近赤外光領域における光透過率の分光特性が、近赤外光吸収部の光透過率の分光特性に支配されるので、取得画像内での色の表現に差が生じ難くなり、画質が向上するという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (21) above, even if the wavelength dependency of the light transmittance in the near infrared light reflecting portion changes depending on the incident angle of the incident light, the near infrared light reflecting portion and the near infrared light reflecting portion Since the spectral characteristics of light transmittance in the near-infrared light region when considering the external light absorption part together are governed by the spectral characteristics of the light transmittance of the near-infrared light absorption part, the color in the acquired image The difference is less likely to occur in the expression of, and the excellent effect of improving the image quality is achieved.
（２２）本発明は、上記（１）乃至上記（２１）のいずれかに記載のカメラ構造を有することを特徴とする撮像装置を提供する。 (22) The present invention provides an imaging device having the camera structure according to any one of (1) to (21) above.
上記（２２）の発明によれば、従来よりも画質が向上したカメラ構造を搭載する撮像装置を安価に実現できるという著しい効果を奏する。 According to the invention of the above (22), there is a remarkable effect that an image pickup apparatus equipped with a camera structure having improved image quality can be realized at a low cost as compared with the related art.
本発明によれば、近赤外光反射部を配置する場所と、近赤外光吸収部を配置する場所に自由度が生じるので、カメラ構造の中でそれぞれ最適な位置に配置できるようになり、撮像装置における画質の向上という顕著な効果を奏しうる。 According to the present invention, since there is a degree of freedom in the place where the near-infrared light reflecting part is arranged and the place where the near-infrared light absorbing part is arranged, it becomes possible to arrange them in the optimum positions in the camera structure. The remarkable effect of improving the image quality in the imaging device can be achieved.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１〜図１０及び図１２〜図１４は、発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わす。 1 to 10 and FIGS. 12 to 14 are examples of embodiments for carrying out the invention, and in the drawings, parts denoted by the same reference numerals represent the same things.
図１（Ａ）は、本発明の第一実施形態に係る撮像装置である携帯通信機器Ａに適用されるカメラ構造の断面図である。 FIG. 1A is a cross-sectional view of a camera structure applied to a mobile communication device A that is an imaging device according to the first embodiment of the present invention.
当該カメラ構造は、撮像装置の内部機構を外界から保護する近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５と、カメラモジュール１を備える。カメラモジュール１は、撮像装置の内部機構である光学レンズ群、すなわちレンズユニット５０と、レンズユニット５０を保持するレンズキャリア４０と、自動焦点機能を実現するためにレンズユニット５０を軸方向に移動させるマグネットホルダ３０と、近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５及びレンズユニット５０を介して入射した光を受光する撮像素子７０と、レンズユニット５０と撮像素子７０の間に配置され、光を透過する透明ガラスを基材とした、近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４を備える。近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４は、軸方向、レンズユニット５０側から撮像素子７０を見たときに、撮像素子７０表面の少なくとも一部分を覆っている。
The camera structure includes a
図１（Ｂ）は、近赤外光反射部を含む近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５の構造図である。近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５は、光を透過する透明基板として結晶化ガラス１３０を使用し、紫外領域の光を反射し、且つ、可視領域の光の反射を抑止する反射防止膜１２０が、結晶化ガラス１３０を基準として光の入射側に形成される。そして光が入射する側の最も外側に、外界からの汚れを防止するための防汚コート膜１１０を備える。光の出射側に、結晶化ガラス１３０を基準として最も遠い側から順に、反射防止膜１２０と、近赤外領域の光を反射する近赤外反射部である近赤外光反射膜１５０を形成する。
FIG. 1B is a structural diagram of a
なお、近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５において、最も撮像素子７０側の反射防止膜１２０は無くても良い。
In the
図１（Ｃ）は、少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止層２３０を複数備え、近赤外光吸収部である近赤外光吸収膜１４０をさらに備える近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４の構造図である。すなわち近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４は両面に、少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止層２３０を備える。反射防止層２３０は、反射防止膜１２０と類似した材質、構造を持ち、作製方法も同様である。
FIG. 1C includes a plurality of
近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４は、透明ガラス２２０を基材とし、透明ガラス２２０に隣接して近赤外光吸収膜１４０が設けられる。反射防止層２３０は、透明ガラス２２０を基準として光の入射側に形成され、光の出射側に、透明ガラス２２０を基準として最も遠い側から順に、反射防止層２３０と、近赤外光吸収膜１４０が備えられる。
The
すなわち発明の第一実施形態に係る撮像装置である携帯通信機器Ａに適用されるカメラ構造は、光の入射側に配置される光学レンズ群（光学ユニット５０）と、レンズユニット５０を介して入射した光を受光する撮像素子７０と、近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部である近赤外光反射膜１５０と、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収部である近赤外光吸収膜１４０とを備え、近赤外光反射部と、近赤外光吸収部は、別体に形成されることを特徴とするカメラ構造である。近赤外光反射部である近赤外光反射膜１５０と、近赤外光吸収部である近赤外光吸収膜１４０が、光の入射側から順に、近赤外光反射膜１５０、近赤外光吸収膜１４０と配置される。近赤外光反射部である近赤外光反射膜１５０が、当該カメラ構造において、レンズユニット５０を構成するレンズ素子を含み、該レンズ素子よりも光の入射側に配置される。近赤外光吸収部である近赤外光吸収膜１４０が、当該カメラ構造において、レンズユニット５０を構成するレンズ素子を含み、該レンズ素子よりも撮像素子７０側に配置される。光が入射する側から見て撮像素子７０の少なくとも一部を覆う近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４が、レンズユニット５０と撮像素子７０の間に配置される。近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４は前記撮像素子近赤外光吸収部を含む。近赤外光吸収部は、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収膜１４０であり、有機色素を含む。当該カメラ構造は、撮像装置の内部機構を外界から保護する近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５をさらに有し、該カバーガラスが近赤外光反射部である近赤外光反射膜１５０を含む。
That is, the camera structure applied to the mobile communication device A, which is the image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention, includes an optical lens group (optical unit 50) arranged on the light incident side and an incident light through the
なお近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４を実現する手段としては、例えば基材として、近赤外領域の光を吸収する有機色素を少なくとも一部に含有する合成樹脂の薄板を使用しても良い。また従来の近赤外光カットフィルタと同様に、近赤外領域の光を吸収するいわゆるブルーガラスのプレートを使用しても良い。透明なプレートに近赤外光をカットするフィルムを貼り付けて実現することも考えられる。
As a means for realizing the image
一般に結晶化ガラスは、結晶粒子が大きいため光を通しにくかった。しかし最近の技術の進歩により、例えば株式会社オハラ社製の耐衝撃・高硬度クリアガラスセラミックスのように、結晶粒子をナノメートルサイズに制御することが可能になり光の透過率が高まった。このような結晶化ガラスを使えば、耐衝撃性とクラックが入りにくい破壊靱性を兼ね備えたカバーガラスを製造することができる。そしてこのようなカバーガラスに上記の積層構造を形成することで近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５が実現される。なお近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５としてブルーガラスを使用することも理論上は考えられるが、耐衝撃性が低く、またクラックが入りにくい破壊靱性に欠けるため適切でない。強化ガラスに、後述する近赤外光反射膜１５０を成膜して近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５とすることも考えられるが、結晶化ガラス１３０を使う場合に比べて耐衝撃性が低い欠点を持つ。また硬度が高いサファイアガラスに、近赤外光反射膜１５０を成膜して近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５とすることも考えられるが、コストが著しく上がり、また結晶化ガラス１３０を使う場合に比べて加工性が低い。
In general, crystallized glass has a large crystal grain, which makes it difficult to transmit light. However, recent technological advances have made it possible to control the crystal particles to a nanometer size, as in the case of impact-resistant and high-hardness clear glass ceramics manufactured by Ohara Co., Ltd., thereby increasing the light transmittance. By using such a crystallized glass, it is possible to produce a cover glass having both impact resistance and fracture toughness in which cracking is unlikely to occur. The
防汚コート膜１１０は、指紋汚れ、皮脂汚れを防ぐとともに、汚れを拭き取りやすくする。防汚コート膜１１０はフッ素系のコーティング剤等で形成され、塗布やスプレーにより、カバーガラスの積層構造において光の入射側の最も外側に成膜される。
The
反射防止膜１２０は、紫外領域の光を反射し、且つ、可視領域の光の反射を抑止する。反射防止膜１２０は誘電体多層膜であり、且つ、窒化膜と酸化膜を交互に積層して構成される。反射防止膜１２０を構成する誘電体膜は、窒化膜と酸化膜を交互に複数積層して構成される。窒化膜としては、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化アルミニウムなどを用いることができる。酸窒化ケイ素を用いる場合には、酸素と窒素との化学量論比（酸素／窒素）が１以下であることが望ましい。酸化膜としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などを用いることができる。反射防止膜１２０の膜として窒化ケイ素または酸窒化ケイ素を用いることにより、後述する近赤外光反射膜１５０と同じ成膜方法及び成膜装置を用いて反射防止膜１２０を形成することができるのでプロセス的に有利である。
The
反射防止膜１２０は、窒化膜の代わりに酸化膜を用いることもできる。このような酸化膜の材質としては、酸化ケイ素の他に、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）などを用いることができる。なお反射防止膜１２０を屈折率の異なる複数種類の酸化膜で構成する場合には、前記酸化物から適宜選択する。
As the
反射防止膜１２０は、公知の成膜方法、たとえば真空蒸着法、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法（ＩＡＤ法）、イオンプレーティング法（ＩＰ法）、イオンビームスパッタ法（ＩＢＳ法）などを用いることができる。窒化膜の成膜には、スパッタ法、イオンビームスパッタ法を用いることが望ましい。
The
近赤外光吸収膜１４０は、可視領域の光を透過するとともに、赤色領域から近赤外領域の光の一部を吸収する機能を有する。近赤外光吸収膜１４０には、有機色素が含まれ、６５０ｎｍから７５０ｎｍの範囲に最大吸収波長を有する樹脂膜から構成される（図４破線参照）。近赤外光吸収膜１４０は、結晶化ガラス１３０に隣接するため、両者の屈折率差を小さくして界面での反射率を低下させることが望ましい。このような近赤外光吸収膜１４０を有することにより、入射角度による分光透過率特性の依存性を低減して優れた近赤外光カット性を有することができる。
The near-infrared
有機色素としては、アゾ系化合物、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、ジイ
モニウム系化合物などを用いることができる。近赤外光吸収膜１４０を構成するバインダー（色素の結着剤）としての樹脂材料としては、ポリアクリル、ポリエステル、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリオレフィンなどを用いることができる。樹脂材料は、複数の樹脂を混合してもよく、また上記樹脂のモノマーを用いた共重合体であってもよい。また、樹脂材料は、可視領域の光に対して透過率の高いものであればよく、有機色素との相性、成膜プロセス、コスト等を考慮して選択される。また、近赤外光吸収膜１４０の耐紫外線性を向上させるために、樹脂材料に硫黄化合物などのクエンチャー（消光色素）を添加してもよい。
As the organic dye, an azo compound, a phthalocyanine compound, a cyanine compound, a diimonium compound, or the like can be used. As a resin material as a binder (a binder for a dye) forming the near infrared
近赤外光吸収膜１４０の形成には、たとえば以下の方法を用いることができる。まず、樹脂バインダーをメチルエチルケトン、トルエン等の公知の溶剤によって溶解し、さらに上述の有機色素を添加して塗布液を調製する。次いで、この塗布液をたとえばスピンコート法により結晶化ガラス１３０に所望の膜厚で塗布し、乾燥炉にて乾燥、硬化させる。
For example, the following method can be used to form the near infrared
近赤外光反射膜１５０は、反射防止膜１２０と同様に屈折率の異なる誘電体を交互に複数積層して形成される誘電体多層膜である。ただし近赤外光反射膜１５０を構成する誘電体多層膜は、屈折率が互いに異なる複数種類の酸化膜を複数積層させることで形成され、隣接する前記酸化膜は互いに異なる種類の酸化膜である。本第一実施形態で近赤外光反射膜１５０は、２種類の酸化膜を交互に数十層積層して形成される。酸化膜としては酸化ケイ素の他に、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）などを用いる。
The near-infrared
近赤外光反射膜１５０において、それぞれの酸化膜の膜厚は、反射をしたい光の波長をλとして、λ／４の厚みで形成する。こうすることで交互層のすべての界面から反射された光は、入射面に達すると同じ位相になり、光は強め合う結果になる、つまり波長λ付近で反射率が大きくなって光反射膜として機能する。本実施形態においては、λとして近赤外領域の光を反射するように膜の設計を行えば良い。なお近赤外光反射膜１５０についても、上述の反射防止膜１２０と同様の成膜方法及び成膜装置を用いて成膜する。
In the near-infrared
人間の目は、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍのいわゆる可視光に対して感度を持つ。一方、撮像素子は、一般に可視光を含め、より長波長の光、すなわち波長約１．１μｍの光まで感度を持つ。したがって撮像素子で捉える画像をそのまま写真にすると、自然な色合いには見えず、違和感を生じる原因になる。 The human eye has sensitivity to so-called visible light having a wavelength of 380 nm to 780 nm. On the other hand, the image sensor generally has sensitivity to light having a longer wavelength including visible light, that is, light having a wavelength of about 1.1 μm. Therefore, if the image captured by the image sensor is taken as a photograph, it does not look like a natural color, which causes a feeling of strangeness.
近赤外光反射部、及び、近赤外光吸収部を有する一体の光学フィルタ機能付きカバーガラス１００を、例えば図２（Ａ）のような積層構造として形成すると、誘電体多層膜による近赤外光反射膜１５０を備えるため、近赤外光吸収膜１４０では吸収しきれない７００ｎｍ以上の長さの波長の光をカットして、自然な色合いの画像を取得することが可能になる。また近赤外光反射膜１５０だけで近赤外領域の光をカットしようとすると、後述するように入射光の入射角度により反射率が大きく変化してしまう。近赤外光反射膜１５０と、光吸収率について入射角度依存性のない近赤外光吸収膜１４０とを組み合わせることで、光の透過率が、光の入射角度に対して依存性の少ない近赤外光カットフィルタを構成することが可能になる。
When the
また、スマートフォン筐体２０内のカメラを外界から保護するカバーガラス１００が反射防止膜１２０により紫外領域の光をカットすることができるので、カメラの構成部品である合成樹脂で形成された光学レンズ群（レンズユニット５０）が紫外線によって劣化することを防ぐことができ、且つ、有機色素を含む近赤外光吸収膜１４０が紫外線により劣化することも防ぐことができる。また、可視領域の光に対する反射防止機能により、入射光をより多く取り込み、明るい画像を取得できる。
Further, since the
なお反射防止膜１２０は、窒化膜と酸化膜を交互に積層して構成されるが、一般に窒化膜は、酸化膜と比べて高硬度であり、鉛筆硬度試験において、９Ｈ以上の硬度に達する。したがって反射防止膜１２０を窒化膜も含めて構成することで、耐傷性を高める効果を奏する。また窒化膜は、酸化膜と比べて充填密度が高く緻密である。成分として酸素を含まないため、酸素の供給源にもならない。したがって窒化膜を近赤外光吸収膜１４０より外側に設けることで、近赤外光吸収膜１４０への酸素および水分の侵入を防ぎ、近赤外光吸収膜１４０の劣化を抑制する効果を奏する。
The
一般に光学フィルタは、多数の光学境界面を持っている。一方レンズには高度な反射防止膜を施している。近赤外領域の光をカットする光学フィルタでレンズ並みの透過率を実現することは難しく、レンズ側に反射光を戻すことが生じる。これが画像にゴーストを生む迷光の原因になる。従来のカメラ構造においては、光学フィルタ６０がレンズユニット５０と撮像素子７０の間の光路上で、撮像素子７０直近に置かれているため、上記のようなゴーストを生じることは避けがたかった。しかし本実施形態に係るカメラ構造によれば、上述のような迷光を生じることはないため画質を向上させる著しい効果を奏する。
Generally, an optical filter has many optical boundary surfaces. On the other hand, the lens has an advanced antireflection film. It is difficult to achieve a transmittance equal to that of a lens with an optical filter that cuts light in the near-infrared region, and reflected light may be returned to the lens side. This causes stray light that creates ghosts in the image. In the conventional camera structure, since the
次に参考のために、近赤外光反射部、及び、近赤外光吸収部を有する一体の光学フィルタ機能付きカバーガラス１００の分光透過率特性について説明する。光学フィルタ機能付きカバーガラス１００の機能を、例えば、別体である、近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５と、近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４に分けた場合でも、同様の効果が得られる。
Next, for reference, the spectral transmittance characteristics of the
図２（Ｂ）は、誘電体膜によって構成された近赤外光反射膜の分光透過率特性が、光の入射角度に対してどのように依存するかについての実験結果を示す。入射角度Ａは図２（Ｃ）のように定義する。また、縦軸の「Ｔ」は、分光透過率を示し、単位は％（パーセント）である。また横軸の「λ」は光の波長を示し、単位はｎｍ（ナノメートル）である（以下の図でも同様）。サンプルはガラスに二酸化チタン（ＴｉＯ２）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）とを所定の膜厚で交互に４０層積層したものである。実線が光の入射角度０度の場合、破線が光の入射角度が３０度の場合の分光透過率を示す。図２（Ｂ）から赤色領域である波長７００ｎｍ付近の光に対して、光の入射角度０度と３０度で著しい分光透過率の差が生じてしまうことが確認された。このような差があると、画像の色合いが画像中心と周辺部で大きく変わってしまうことにつながり、最終的な画質低下の原因となる。 FIG. 2B shows an experimental result as to how the spectral transmittance characteristic of the near-infrared light reflecting film formed of the dielectric film depends on the incident angle of light. The incident angle A is defined as shown in FIG. In addition, “T” on the vertical axis represents the spectral transmittance, and the unit is% (percent). Further, “λ” on the horizontal axis indicates the wavelength of light, and the unit is nm (nanometer) (the same applies to the following figures). The sample is 40 layers of titanium dioxide (TiO2) and silicon dioxide (SiO2) alternately laminated in a predetermined thickness on glass. The solid line shows the spectral transmittance when the incident angle of light is 0 degree, and the broken line shows the spectral transmittance when the incident angle of light is 30 degrees. From FIG. 2 (B), it was confirmed that a remarkable difference in spectral transmittance occurs between the incident angle of light of 0 ° and the incident angle of 30 ° with respect to the light in the red region near the wavelength of 700 nm. If there is such a difference, the hue of the image is greatly changed between the center and the peripheral portion of the image, which eventually causes deterioration of the image quality.
図３は、近赤外光吸収膜と近赤外反射膜の両者を備えた光学フィルタ機能付きカバーガラス１００の分光透過率が、光の入射角度に対してどのように依存するかについての実験結果を示す。近赤外光吸収膜としては、有機色素を含む厚さ５μｍ以下の樹脂膜を用いており、近赤外光反射膜としては図２の場合と同様の構成である。実線が光の入射角度０度の場合、破線が光の入射角度が１５度の場合、一点鎖線が光の入射角度が３０度の場合の分光透過率を示す。図２の場合と比べて入射角度依存性が小さくなっているのが確認できる。
FIG. 3 is an experiment on how the spectral transmittance of the
図４は、近赤外光吸収膜１４０及び近赤外光反射膜１５０を備えた光学フィルタ機能付きカバーガラス１００（実線）と、近赤外光吸収膜１４０のみを形成したカバーガラス（破線）と、近赤外光反射膜１５０のみを形成したカバーガラス（一点鎖線）の分光透過率測定における実験結果を比較した図である。近赤外光吸収膜１４０と近赤外光反射膜１５０の構成は図２、図３の場合と同様なので説明を省略する。ただしすべて光の入射角度は０度である。近赤外光吸収膜１４０のみの場合だと、６５０〜７５０ｎｍの光については、強い光吸収をするが、８００ｎｍ以上の光は、ほとんど透過してしまう。前述のように人間の目は、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍのいわゆる可視光に対して主に感度を持つため、撮像素子７０が感度を持つ８００ｎｍ以上の領域まで画像化すると上述のように人間の目には不自然な画像となる。近赤外光反射膜１５０は、波長７００ｎｍ以上の光についてはカットするように設計されており、実際に７００ｎｍ付近で急峻な分光透過率の減少が測定されている。近赤外光吸収膜１４０と近赤外光反射膜１５０を組み合わせて、構成したのが光学フィルタ機能付きカバーガラス１００であり、図４の実線で示すように、可視領域の光のうち４００〜６５０ｎｍについては、高い透過率を実現し、且つ、波長７００ｎｍ以上の光をカットしていることが確認できる。
FIG. 4 shows a
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、近赤外光反射部を配置する場所と、近赤外光吸収部を配置する場所に自由度が生じるので、カメラ構造の中でそれぞれ最適な位置に配置できるようになり、画質の向上という顕著な効果を奏する。 According to the camera structure of the embodiment of the present invention, a degree of freedom is created in the place where the near-infrared light reflecting portion is arranged and the place where the near-infrared light absorbing portion is arranged. Since it can be arranged at a position, the remarkable effect of improving the image quality is achieved.
近赤外光吸収部が吸収する波長の光よりも長波長側の光は透過してしまう場合がある。そのため、光の入射側から順に、近赤外光吸収部、近赤外光反射部、と配置されると、近赤外光吸収部が吸収する波長の光よりも長波長側の光がカメラモジュール内に入射しやすくなり、長波長側の光をカットできる近赤外光反射部に到達する前に、レンズ面などに反射して迷光となることで画質を落とす原因になる。 Light on the longer wavelength side than the light of the wavelength absorbed by the near-infrared light absorbing portion may be transmitted. Therefore, when the near-infrared light absorbing part and the near-infrared light reflecting part are arranged in order from the light incident side, the light on the longer wavelength side than the light of the wavelength absorbed by the near-infrared light absorbing part is stored in the camera. It becomes easier to enter the module, and before reaching the near-infrared light reflection part that can cut the light on the long wavelength side, it is reflected by the lens surface and becomes stray light, which causes deterioration of image quality.
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、近赤外光反射部と近赤外光吸収部が、光の入射側から順に、近赤外光反射部、近赤外光吸収部と配置されるので、長波長側の迷光を抑止しうるという効果を奏する。 According to the camera structure of the embodiment of the present invention, the near-infrared light reflecting portion and the near-infrared light absorbing portion are arranged in order from the light incident side to the near-infrared light reflecting portion and the near-infrared light absorbing portion. Therefore, there is an effect that stray light on the long wavelength side can be suppressed.
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、近赤外光反射部が光学レンズ群を構成するレンズ素子を含み、該レンズ素子よりも光の入射側に配置されるので、従来の近赤外光カットフィルタの位置よりも、近赤外光反射部から撮像素子からの距離が大きくなる。近赤外光反射部は、光の入射角が軸方向垂直からずれると、紫外領域の光を通しやすくなる場合がある。撮像素子からの距離が大きくなれば、近赤外光反射部から撮像素子を見込む角度が小さくなるので、近赤外光反射部を透過して撮像素子に直接到達する余分な紫外領域の光を低減しうるという効果を奏する。 According to the camera structure of the embodiment of the present invention, the near-infrared light reflecting portion includes the lens element that constitutes the optical lens group, and is arranged on the light incident side of the lens element. The distance from the near-infrared light reflecting section to the image sensor is larger than the position of the external light cut filter. When the incident angle of light deviates from the vertical direction in the axial direction, the near-infrared light reflecting portion may easily pass light in the ultraviolet region. The larger the distance from the image sensor, the smaller the angle of view of the image sensor from the near-infrared light reflection section, so the extra ultraviolet light that passes through the near-infrared light reflection section and reaches the image sensor directly There is an effect that it can be reduced.
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、近赤外光吸収部は、透過率が光の入射角によらないことが多い。したがって近赤外光吸収部が、カメラ構造において、光学レンズ群を構成するレンズ素子を含み、該レンズ素子よりも撮像素子側に配置されることで、さまざまな方向から撮像素子に入射しようとする迷光を効果的に抑制しうるという顕著な効果を奏する。 According to the camera structure of the embodiment of the present invention, the transmittance of the near-infrared light absorbing portion often does not depend on the incident angle of light. Therefore, the near-infrared light absorbing section includes a lens element that constitutes an optical lens group in the camera structure, and is arranged closer to the image pickup element than the lens element, so that the near-infrared light tends to enter the image pickup element from various directions. There is a remarkable effect that stray light can be effectively suppressed.
撮像素子上に光を透過しにくいゴミが付着すると、画質が劣化する。本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、光が入射する側から見て撮像素子の少なくとも一部を覆う撮像素子カバーが、光学レンズ群と撮像素子の間という撮像素子に近接した位置に配置されるので、撮像素子に付着しうるゴミを低減して、画質の劣化を防ぎうるという顕著な効果を奏する。 If dust that is difficult to transmit light adheres to the image sensor, the image quality deteriorates. According to the camera structure of the embodiment of the present invention, the image sensor cover that covers at least a part of the image sensor when viewed from the light incident side is located at a position between the optical lens group and the image sensor and close to the image sensor. Since they are arranged, there is a remarkable effect that dust that may adhere to the image pickup device is reduced and deterioration of image quality can be prevented.
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、温度変化による変形が少ない撮像素子カバーを安価に作製できるという効果を奏する。 According to the camera structure of the embodiment of the present invention, it is possible to inexpensively manufacture an image pickup device cover that is less likely to be deformed due to a temperature change.
撮像素子カバーは、光学レンズ群と撮像素子の間という撮像素子に近接した位置に配置される。したがって撮像素子カバーが光を反射すると、撮像素子が取得する画像の画質を著しく劣化させる原因となる。本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、撮像素子カバーが、少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止層を備えることで、画質が向上するという顕著な効果を奏する。 The image sensor cover is arranged at a position between the optical lens group and the image sensor and close to the image sensor. Therefore, when the image sensor cover reflects light, it causes the image quality of the image acquired by the image sensor to be significantly deteriorated. According to the camera structure of the embodiment of the present invention, the image pickup device cover includes the antireflection layer that prevents the reflection of light in at least the visible region, and thus the image quality is improved.
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、入射光をより多く取り込むことが可能になり、且つ、撮像素子カバーに起因する反射光、特に撮像素子自身からの反射光が、さらに撮像素子カバーに反射されて撮像素子に戻ることを防止し、画質が向上するという顕著な効果を奏する。 According to the camera structure of the embodiment of the present invention, it is possible to capture a larger amount of incident light, and the reflected light caused by the image sensor cover, particularly the reflected light from the image sensor itself, is further absorbed by the image sensor cover. It is possible to prevent the light from being reflected back to the image pickup element and to improve the image quality.
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、撮像素子カバーが近赤外光吸収部を含むので部品点数の低減、及び、カメラ構造作製における工程数の削減という顕著な効果を奏する。 According to the camera structure of the embodiment of the present invention, the image sensor cover includes the near-infrared light absorbing portion, so that it is possible to reduce the number of components and the number of steps for manufacturing the camera structure.
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、近赤外光吸収部が近赤外光吸収膜を有し、近赤外光吸収膜には、近赤外光を吸収する有機色素が含まれるので、近赤外領域の光を吸収するためのフィルタの材料として一般に使用されるブルーガラスを用いることなく、光の入射角度依存性が少ない状態で、近赤外光領域の光を抑止することが可能になるという効果を奏する。 According to the camera structure of the embodiment of the present invention, the near infrared light absorbing portion has a near infrared light absorbing film, and the near infrared light absorbing film contains an organic dye that absorbs near infrared light. Therefore, it suppresses light in the near-infrared light region with little dependence on the incident angle of light without using blue glass that is generally used as a material for a filter for absorbing light in the near-infrared region. There is an effect that it becomes possible.
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、カバーガラスが、光を反射する近赤外光反射膜を有するので、外界からの近赤外光を撮像装置の内部機構に入射させない効果を奏しうる。また、撮像素子に近接した領域に、近赤外光反射膜を備えた部材を入れる必要が無くなるので、撮像装置の内部機構に入射した光の反射を抑制することができ、結果として迷光を抑え、ゴーストやフレアの原因を減少させる効果を奏しうる。 According to the camera structure of the embodiment of the present invention, since the cover glass has the near-infrared light reflecting film that reflects light, it has an effect of not allowing near-infrared light from the outside to enter the internal mechanism of the imaging device. sell. Further, since it is not necessary to put a member having a near-infrared light reflecting film in a region close to the image sensor, reflection of light incident on the internal mechanism of the image pickup device can be suppressed, and as a result, stray light can be suppressed. , It can exert the effect of reducing the cause of ghost and flare.
図５は、本発明の第二実施形態に係るカメラ構造が有する光学フィルタ機能付きカバーガラスの分光透過率を示す図である。本実施形態では、夜間でも画像を取得できる、いわゆるデュアルバンドの光学フィルタ機能付きカバーガラスとカメラ構造を提供する。カメラ構造の基本構成は第一実施形態と同様だが、近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５の代わりに、近赤外光吸収膜１４０及び近赤外光反射膜１５０を備える光学フィルタ機能付きカバーガラス１００を配置し、近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４を省略している（図示省略）。
FIG. 5 is a diagram showing the spectral transmittance of the cover glass with an optical filter function included in the camera structure according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment provides a so-called dual-band cover glass with an optical filter function and a camera structure capable of acquiring images even at night. The basic structure of the camera structure is the same as that of the first embodiment, but instead of the
また近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５は、近赤外領域の光の一部について光透過率を高くした近赤外光反射膜Ｄを備える。近赤外光反射膜Ｄの膜構造は公知技術なので説明を省略する。
Further, the
図５の破線で示す近赤外光吸収膜１４０と、図５の一点鎖線で示す近赤外領域の光の一部について光透過率を高くした近赤外反射膜Ｄを組み合わせると、図５の実線のように可視領域の光と近赤外領域の光の一部を透過するデュアルバンドカバーガラスを実現できる。ただし図５において、近赤外光反射膜Ｄ及びデュアルバンドカバーガラスの分光透過率については、７５０ｎｍ以上の波長においては、計算値を表している。このようなデュアルバンドカバーガラスを備えたカメラ構造によれば、夜間の道路において車線境界線や車道外側線が見えやすくなるという著しい効果が得られるため、車載カメラに好適である。
When the near-infrared
図６（Ａ）は、本発明の第三の実施形態に係る撮像装置である携帯通信機器Ａに適用されるカメラ構造の断面図である。本カメラ構造は、近赤外光を反射する近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５と、近赤外光を吸収する近赤外光吸収機能付きプレート２１７と、透明ガラスを基材とした撮像素子カバー２４０を備える。他の構成は前述の第一実施形態と同様であるから記載を省略する。
FIG. 6A is a cross-sectional view of a camera structure applied to a mobile communication device A that is an imaging device according to the third embodiment of the present invention. This camera structure has a
図６（Ｂ）は、近赤外光反射部を含む近赤外光反射機能付きカバーガラスの構造図である。近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５は、光を透過する透明基板として結晶化ガラス１３０を使用し、紫外領域の光を反射し、且つ、可視領域の光の反射を抑止する反射防止膜１２０が、結晶化ガラス１３０を基準として光の入射側に形成される。そして光が入射する側の最も外側に、外界からの汚れを防止するための防汚コート膜１１０を備える。光の出射側に、結晶化ガラス１３０を基準として最も遠い側から順に、少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止膜１２０と、近赤外領域の光を反射する近赤外光反射膜１５０を形成する。
FIG. 6B is a structural diagram of a cover glass with a near infrared light reflecting function including a near infrared light reflecting portion. The
なお、近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５において、最も撮像素子７０側の反射防止膜１２０は無くても良い。
In the
図６（Ｃ）は、近赤外光吸収機能付きプレート２１７の構造図である。近赤外光吸収機能付きプレート２１７は少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止層２３０を複数備え、近赤外光吸収膜１４０をさらに備える。近赤外光吸収機能付きプレート２１７は、透明ガラス２２０を基材とし、透明ガラス２２０に隣接して近赤外光吸収膜１４０が設けられる。反射防止層２３０が、透明ガラス２２０を基準として光の入射側に形成され、光の出射側に、透明ガラス２２０を基準として最も遠い側から順に、反射防止層２３０と、近赤外光吸収膜１４０が備えられる。
FIG. 6C is a structural diagram of the
近赤外光吸収機能付きプレート２１７は、近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５より、内部構造側、すなわちレンズユニット５０側に配置される。
The near-infrared light absorbing
なお、近赤外光吸収機能付きプレート２１７を実現する手段としては、例えば基材として、近赤外領域の光を吸収する有機色素を少なくとも一部に含有する合成樹脂の薄板を使用しても良い。また従来の近赤外光カットフィルタと同様に、近赤外領域の光を吸収するいわゆるブルーガラスのプレートを使用しても良い。透明なプレートに近赤外光をカットするフィルムを貼り付けて実現することも考えられる。
As a means for realizing the
図６（Ｄ）は、透明ガラス２２０を基材として反射防止層２３０を複数備えた、透明ガラスを基材とした撮像素子カバー２４０の構造図である。撮像素子カバー２４０は、透明ガラス２２０の両面に反射防止層２３０を備える。
FIG. 6D is a structural diagram of an
図６（Ｅ）は、第三実施形態に係る撮像装置である携帯通信機器Ａに適用されるカメラ構造において、透明ガラスを基材とした撮像素子カバー２４０を、透明合成樹脂フィルム２２２を基材とした撮像素子カバー２４２に置き換えた変形実施例の一部である。すなわち、透明合成樹脂フィルム２２２を基材として、両面に反射防止機能を発揮するモスアイ構造を備えた透明合成樹脂フィルムを基材とした撮像素子カバー２４２の構造図である。透明合成樹脂フィルムを基材とした撮像素子カバー２４２の厚みは、０．２ｍｍ以下である。透明合成樹脂フィルムを基材とした撮像素子カバー２４２は、少なくとも可視領域の光の反射を防止するモスアイ構造２３２を両面に備える。
FIG. 6E shows an
モスアイ構造とは、誘電体多層膜のように干渉効果を利用して反射を低減するのでは無く、屈折率が急激に変化する境界面を排除することで反射を低減する。具体的には、表面に数百ｎｍ程度の高さを持つ多数の微細な突起からなる微細突起構造が形成され、その突起の繰り返し周期が反射低減の効果の現れる波長範囲と関連する。モスアイ構造については周知技術なので記載を省くが、本変形実施例の場合、例えば、透明合成樹脂フィルム２２２として透明なアクリル樹脂を使用し、転写や成型加工によってモスアイ構造を形成することで反射防止機能を実現する。
The moth-eye structure does not reduce reflection by utilizing the interference effect unlike the dielectric multilayer film, but reduces reflection by eliminating the boundary surface where the refractive index changes abruptly. Specifically, a fine protrusion structure is formed on the surface, which is composed of a large number of fine protrusions having a height of about several hundreds of nm, and the repetition period of the protrusions is related to the wavelength range in which the effect of reducing reflection is exhibited. Since the moth-eye structure is a well-known technique, description thereof will be omitted. However, in the case of the present modified embodiment, for example, a transparent acrylic resin is used as the transparent
すなわち透明合成樹脂フィルムを基材とした撮像素子カバー２４２の表面に形成される微細な突起からなる微細突起構造、いわゆるモスアイ構造２３２は、広帯域に渡って光の反射を防止する。モスアイ構造２３２は、少なくとも可視領域の光の反射防止機能を有し、紫外領域の光と、近赤外領域の光についても反射防止機能を有することが望ましい。
That is, the so-called moth-
合成樹脂フィルムは、厚さ１００μｍ以下のものが容易に作製できる。本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、薄く安価な撮像素子カバーを安価に作製できるという効果を奏する。 A synthetic resin film having a thickness of 100 μm or less can be easily manufactured. According to the camera structure of the embodiment of the present invention, there is an effect that a thin and inexpensive image pickup element cover can be manufactured at low cost.
本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、従来よりも厚みの薄いカメラモジュールを提供しうるという顕著な効果を奏する。 The camera structure according to the embodiment of the present invention has the remarkable effect of providing a camera module having a smaller thickness than conventional ones.
撮像素子カバーの表面に形成される微細な突起からなる微細突起構造、いわゆるモスアイ構造の反射防止層は、広帯域に渡って光の反射を防止する。したがって本発明の実施形態に係るカメラ構造によれば、モスアイ構造の反射防止層を形成することで、撮像素子カバーに起因する反射光が広帯域に渡って著しく低減され、画質が向上されうるという顕著な効果を奏する。 An antireflection layer having a so-called moth-eye structure, which is a fine projection structure formed of fine projections, is formed on the surface of the image sensor cover to prevent light reflection over a wide band. Therefore, according to the camera structure of the embodiment of the present invention, by forming the antireflection layer having the moth-eye structure, the reflected light caused by the image sensor cover can be significantly reduced over a wide band, and the image quality can be improved. Has a great effect.
さらに内側透明プレート２４０についての他の変形実施例としては、基材である透明合成樹脂フィルム２２２の表面に反射防止層として、合成樹脂を塗布することで得られる多層膜を形成したものも考えられる。一般に互いに異なる光の屈折率を持つ２種類の薄膜を交互に積層して得られる多層膜は、光の反射防止膜を形成しうる。そしてこのような多層膜は、合成樹脂を塗布することでも得られることが知られている。
Further, as another modified example of the inner
例えば、光の屈折率が互いに異なる２種類の合成樹脂であって、それらの屈折率が、いずれも空気の屈折率より大きく、且つ、透明合成樹脂フィルム２２２の屈折率より小さいものを用意する。これらを交互に透明合成樹脂フィルム２２２に塗布することで、安価に安定した品質の反射防止膜を備えた内側透明プレート２４０を製造しうる。透明合成樹脂フィルム２２２への合成樹脂の塗布の方法としては、例えばローラーコート法などが考えられる。本変形実施例によれば、反射防止膜を備えた内側透明プレートを、安定した品質のもと、大量に、しかも安価に製造できるという著しい効果を奏する。
For example, two kinds of synthetic resins having different refractive indexes of light, both of which are larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the transparent
図７（Ａ）は、本発明の第四の実施形態に係る撮像装置である携帯通信機器Ａに適用されるカメラ構造の断面図である。当該カメラ構造は、近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５と、カメラモジュール１を備える。カメラモジュール１は、レンズユニット５０とレンズユニット５０を保持するレンズキャリア４０と、撮像素子７０と、撮像素子カバー２４０を備える。近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５と、撮像素子カバー２４０の構造は、第三の実施形態における記載と同様なので省略する。また近赤外反射膜１５０、反射防止膜１２０の作製方法は第一実施形態と同様なので記載を省略する。
FIG. 7A is a cross-sectional view of the camera structure applied to the mobile communication device A that is the imaging device according to the fourth embodiment of the present invention. The camera structure includes a
図７（Ｂ）は、近赤外光吸収部を備えたレンズ素子をふくむレンズユニットの断面図である。レンズユニット５０、すなわち光学レンズ群は複数のレンズ素子から構成される。光学レンズ群のうち最も撮像素子７０側に配置されたレンズ素子が、近赤外光吸収部を備えるレンズ素子２５０である。近赤外光吸収部は有機色素であり、近赤外光吸収部を備えるレンズ素子２５０を形成する合成樹脂中均一に含有される。
FIG. 7B is a cross-sectional view of a lens unit including a lens element having a near infrared light absorption section. The
図７（Ｃ）は、近赤外光吸収部を備えたレンズ素子をふくむレンズユニットの断面図である。本変形実施例では、近赤外光吸収部を備えたレンズ素子は、透明なレンズ素子２５５の最も撮像素子７０側表面に、近赤外光吸収膜１４０を設けることで実現される。近赤外光吸収膜１４０の作製方法は、第一の実施形態に記載したものと同様なので省略する。
FIG. 7C is a cross-sectional view of a lens unit including a lens element provided with a near infrared light absorption section. In the present modified example, the lens element having the near-infrared light absorbing portion is realized by providing the near-infrared
なお近赤外光吸収膜１４０のさらに撮像素子７０側に、反射防止層２３０を設けても良い。
Note that the
本発明の実施形態によれば、光を反射する近赤外光反射部を有するので、外界からの近赤外光を撮像装置の内部機構に入射させない効果を奏しうる。また、撮像素子に近接した領域に、近赤外光反射部を備えた部材を入れる必要が無くなるので、撮像装置の内部機構に入射した光の反射を抑制することができ、結果として迷光を抑え、ゴーストやフレアの原因を減少させる効果を奏しうる。 According to the embodiment of the present invention, since the near-infrared light reflecting portion that reflects light is included, it is possible to obtain the effect of preventing near-infrared light from the outside from entering the internal mechanism of the image pickup apparatus. In addition, since it is not necessary to insert a member having a near infrared light reflecting portion in a region close to the image pickup element, it is possible to suppress reflection of light that has entered the internal mechanism of the image pickup apparatus, and consequently suppress stray light. , It can exert the effect of reducing the cause of ghost and flare.
本発明の実施形態によれば、近赤外光吸収部が近赤外光を吸収する有機色素が含むので、近赤外領域の光を吸収するためのフィルタの材料として一般に使用されるブルーガラスを用いることなく、光の入射角度依存性が少ない状態で、近赤外光領域の光を抑止することが可能になるという効果を奏する。 According to the embodiment of the present invention, since the near-infrared light absorbing portion contains an organic dye that absorbs near-infrared light, blue glass that is generally used as a material for a filter for absorbing light in the near-infrared region. It is possible to suppress the light in the near-infrared light region in a state where the incident angle dependence of the light is small without using.
図８（Ａ）は、本発明の第五の実施形態に係る撮像装置に適用されるカメラ構造の断面図である。当該カメラ構造のカメラモジュール１は、レンズユニット５０とレンズユニット５０を保持するレンズキャリア４０と、撮像素子７０を有し、車体２２に固定される。すなわち、当該カメラ構造は、いわゆる車載カメラの構造である。
FIG. 8A is a cross-sectional view of a camera structure applied to the imaging device according to the fifth embodiment of the present invention. The
図８（Ｂ）は、近赤外光反射部を含む光学レンズ素子２７０と、近赤外光吸収部を含む光学レンズ素子２５０を備えるレンズユニットの断面図である。近赤外光反射部を備えるレンズ素子２７０の光入射側表面には、近赤外光反射膜１５０が設けられる。近赤外光吸収部を備えるレンズ素子２５０において、近赤外光吸収部は有機色素であり、近赤外光吸収部を備えるレンズ素子２５０を形成する合成樹脂中均一に含有される。変形実施例として、近赤外光吸収部を備えるレンズ素子２５０は、近赤外光吸収膜１４０を最も撮像素子７０側に設けた透明なレンズ素子２５５であっても良い（図７（Ｃ）参照）。本実施形態では、アクチュエータなど機械的に動く部材が含まれないため、ダストが発生しにくい。また撮像素子７０の表面が地面と略垂直なので、撮像素子７０にダストが付着しにくい。そのため撮像素子カバー２４０を省いている。レンズユニット５０の光入射側に、汚れよけのためのカバーガラスを備えても良い。もちろん撮像素子７０に近接して、撮像素子カバー２４０を設けても良い。
FIG. 8B is a cross-sectional view of a lens unit including an
このような構造であれば、部品点数も少なくて済み、生産工程も著しく省略できるため安価に製造することが可能である。もちろん近赤外光反射部と、近赤外光吸収部を有するので画質の向上という効果も奏する。 With such a structure, the number of parts can be small, and the manufacturing process can be remarkably omitted, so that it can be manufactured at low cost. Of course, since it has the near-infrared light reflecting portion and the near-infrared light absorbing portion, the effect of improving image quality is also obtained.
また変形実施例として、カメラ構造において近赤外光反射部を備えるレンズ素子２７０はそのままに、撮像素子カバーについては第一実施形態の図１（Ｃ）に示した、近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４を用いることで、レンズ素子に近赤外領域の光吸収機能を持たせないことも考えられる。
As a modified example, the
図９（Ａ）は、本発明の第六の実施形態に係る撮像装置に適用されるカメラ構造の断面図である。当該カメラ構造は、近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５と、カメラモジュール１を備える。カメラモジュール１は、レンズユニット５０とレンズユニット５０を保持するレンズキャリア４０と、撮像素子７０と、撮像素子カバー２４０を備える。近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５と、撮像素子カバー２４０の構造は、第三の実施形態における記載と同様なので省略する。
FIG. 9A is a cross-sectional view of the camera structure applied to the imaging device according to the sixth embodiment of the present invention. The camera structure includes a
図９（Ｂ）は、近赤外光吸収部を含む近赤外光吸収機能付き光学素子５００を備えるレンズユニットの断面図である。レンズユニット５０は、近赤外光吸収機能付き光学素子５００を最も光の入射側に備えている。ただし近赤外光吸収機能付き光学素子５００は、レンズユニット５０の内部であれば、軸上のどの位置にあっても良い。
FIG. 9B is a cross-sectional view of a lens unit including an
図９（Ｃ）は、近赤外光吸収機能付き光学素子５００の構造図である。近赤外光吸収機能付き光学素子５００は、少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止層２３０を複数備え、近赤外光吸収膜１４０をさらに備える。近赤外光吸収機能付きプレート２１７は、透明ガラス２２０を基材とし、透明ガラス２２０に隣接して近赤外光吸収膜１４０が設けられる。反射防止層２３０が、透明ガラス２２０を基準として光の入射側に形成され、光の出射側に、透明ガラス２２０を基準として最も遠い側から順に、反射防止層２３０と、近赤外光吸収膜１４０が備えられる。
FIG. 9C is a structural diagram of the
なお、近赤外光吸収機能付き光学素子５００を実現する手段としては、例えば基材として、近赤外領域の光を吸収する有機色素を少なくとも一部に含有する合成樹脂の薄板を使用しても良い。また従来の近赤外光カットフィルタと同様に、近赤外領域の光を吸収するいわゆるブルーガラスのプレートを使用しても良い。透明なプレートに近赤外光をカットするフィルムを貼り付けて実現することも考えられる。
As a means for realizing the
なお、近赤外反射膜１５０、反射防止膜１２０、近赤外光吸収膜１４０の作製方法は第一実施形態と同様なので記載を省略する。
The method of manufacturing the near-infrared
図１０（Ａ）は、本発明の第７の実施形態に係る撮像装置に適用されるカメラ構造の断面図である。当該カメラ構造は、カバーガラス５５０と、カメラモジュール１を備える。カメラモジュール１は、レンズユニット５０とレンズユニット５０を保持するレンズキャリア４０と、撮像素子７０と、撮像素子カバー２４０を備える。撮像素子カバー２４０の構造は、第三の実施形態における記載と同様なので省略する。
FIG. 10A is a cross-sectional view of the camera structure applied to the imaging device according to the seventh embodiment of the present invention. The camera structure includes a
カバーガラス５５０は、基材として従来の強化ガラスやサファイアガラス等を用いてもよい。またもちろん結晶化ガラスを用いても良い。カバーガラス５５０は、その撮像素子７０側表面に、紫外領域の光を反射し、且つ、可視領域の光の反射を抑止する反射防止膜１２０を有する（図示省略）。
The
図１０（Ｂ）は、近赤外光反射部、及び、近赤外光吸収部を含む光学フィルタ機能付き光学素子５３０を備えるレンズユニットの断面図である。レンズユニット５０は、光学フィルタ機能付き光学素子５３０を最も光の入射側に備えている。ただし光学フィルタ機能付き光学素子５３０は、レンズユニット５０の内部であれば、軸上のどの位置にあっても良い。
FIG. 10B is a cross-sectional view of a lens unit including an
図１０（Ｃ）は、光学フィルタ機能付き光学素子５３０の構造図である。光学フィルタ機能付き光学素子５３０は、少なくとも可視領域の光の反射を防止する反射防止層２３０を複数備え、近赤外光吸収膜１４０をさらに備える。光学フィルタ機能付き光学素子５３０は、透明ガラス２２０を基材とし、透明ガラス２２０に隣接して近赤外光吸収膜１４０が設けられる。反射防止層２３０が、透明ガラス２２０を基準として光の入射側に形成され、光の出射側に、透明ガラス２２０を基準として最も遠い側から順に、反射防止層２３０と、近赤外光反射膜１５０と、近赤外光吸収膜１４０が備えられる。
FIG. 10C is a structural diagram of the
なお、光学フィルタ機能付き光学素子５３０を実現する手段としては、例えば基材として、近赤外領域の光を吸収する有機色素を少なくとも一部に含有する合成樹脂の薄板を使用しても良い。また従来の近赤外光カットフィルタと同様に、近赤外領域の光を吸収するいわゆるブルーガラスのプレートを使用しても良い。透明なプレートに近赤外光をカットするフィルムを貼り付けて実現することも考えられる。
なお近赤外光吸収膜１４０、近赤外反射膜１５０、反射防止膜１２０の作製方法は第一実施形態と同様なので記載を省略する。
As a means for realizing the
The manufacturing method of the near-infrared
当該カメラ構造によれば、レンズユニット５０に光学フィルタ機能付き光学素子５３０を追加するだけでよく、他の構成は従来の部材を流用できる。また、近赤外光反射部と近赤外光吸収部を同時に含む一体の光学素子が光学レンズ群に含まれるので、撮像素子の直近に、近赤外光反射膜を備えた部材を入れる必要が無くなる。したがって撮像装置の内部機構に入射した光の反射を抑制することができ、結果として迷光を抑え、ゴーストやフレアの原因を減少させる効果を奏しうる。
According to the camera structure, it is only necessary to add the
さて、発明者がさらに鋭意研究を行った結果、従来のカメラ構造については、取得画像の中心部と周縁部の間で色味の違いが生じるという別の課題が生じていることがわかった。この課題は、特に近赤外反射部をカバーガラスに備える態様において入射光の入射角度が大きくなり得る場合に顕著に生じる。 As a result of further diligent research by the inventor, it was found that the conventional camera structure has another problem that a difference in tint occurs between the central portion and the peripheral portion of the acquired image. This problem remarkably occurs particularly when the incident angle of incident light can be large in a mode in which the cover glass is provided with the near-infrared reflecting portion.
図１２（Ａ）は、従来の光吸収インクを用いた近赤外光吸収部における光透過率の分光特性と、近赤外光反射部における光透過率の分光特性の入射光角度依存性を示すグラフである。縦軸に光の透過率Ｔ（単位は％）を示し、横軸に入射光の波長（単位はｎｍ）を示す。具体的には、近赤外光吸収部として近赤外光吸収膜１４０を有する近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４（図１（Ｃ）参照）と、近赤外光反射部として近赤外光反射膜１５０（図１（Ｂ）参照）を有する近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５を備える光学系を考える。
FIG. 12A shows the spectral characteristics of the light transmittance in the near-infrared light absorbing section using the conventional light-absorbing ink and the incident light angle dependence of the spectral characteristics of the light transmittance in the near-infrared light reflecting section. It is a graph shown. The vertical axis represents the light transmittance T (unit:%), and the horizontal axis represents the wavelength of incident light (unit: nm). Specifically, the near-infrared light absorption section has an imaging element cover 244 (see FIG. 1C) having a near-infrared
図１２（Ａ）において、実線Ａ１は、近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４単体についての光透過率の分光特性を示す。点線Ｒ１は、入射光の入射角度が０°の時の近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５単体における光透過率の分光特性を示し、破線Ｒ２は、入射光の入射角度が３０°の時の近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５単体における光透過率の分光特性を示す。従来の近赤外光吸収インクの分光特性を示す曲線Ａ１と、入射角３０°のときの従来の近赤外反射部の分光特性を示す破線Ｒ２が、光の波長領域として６６０〜７００ｎｍにおいて、ほぼ重なり合っていて、従来の近赤外光吸収インクの分光特性を示す実線Ａ１と、入射角０°のときの従来の近赤外反射部の分光特性を示す点線Ｒ１は、７２０ｎｍ付近の交点まで重なりがない。
In FIG. 12A, a solid line A1 indicates the spectral characteristic of the light transmittance of the image
図１２（Ｂ）は、近赤外光吸収部と近赤外光反射部を組み合わせた際の、光透過率の分光特性の入射光角度依存性を示すグラフである。具体的には点線Ｃ１が入射角０°のときの分光特性であり、破線Ｃ２が入射角３０°のときの分光特性である。言い換えると図１２（Ａ）における実線Ａ１と点線Ｒ１を組み合わせた光学系の分光特性が点線Ｃ１であり、図１２（Ａ）における実線Ａ１と破線Ｒ２を組み合わせた光学系の分光特性が破線Ｃ２である。６６０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲で点線Ｃ１と破線Ｃ２の間にギャップＧ１が生じている。 FIG. 12B is a graph showing the incident light angle dependence of the spectral characteristics of the light transmittance when the near infrared light absorbing portion and the near infrared light reflecting portion are combined. Specifically, the dotted line C1 is the spectral characteristic when the incident angle is 0 °, and the broken line C2 is the spectral characteristic when the incident angle is 30 °. In other words, the spectral characteristic of the optical system that combines the solid line A1 and the dotted line R1 in FIG. 12A is the dotted line C1, and the spectral characteristic of the optical system that combines the solid line A1 and the broken line R2 in FIG. is there. A gap G1 is formed between the dotted line C1 and the broken line C2 in the range of 660 nm to 690 nm.
ここで、入射光の波長を増大させた際に光の透過率が減少して１０％になる波長を近赤外光遮断波長と定義する。近赤外光反射部と近赤外吸収部を有する近赤外光カットフィルタを考えると、入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変えた時の近赤外光遮断波長の角度依存変化幅が３０ｎｍ程度になってしまうことがありうる。逆に言えば近赤外光領域の所定の光波長において、近赤外光カットフィルタの光透過率が、入射光の入射角度により大きく変動している。具体的には、例えば光の波長が６６０〜６９０ｎｍの光が入射したとすると、取得画像の中心部で入射角度が小さなときは光透過率が２０％程度で、取得画像の周縁部で入射角度が大きな時には光透過率がほぼ０％になるといった現象が生じ、結果的に取得画像の周辺部と中央部で、透過率の光波長依存性が異なってしまい、いわゆる「赤抜け」という画質の悪化現象が生じる。 Here, the wavelength at which the light transmittance decreases to 10% when the wavelength of the incident light is increased is defined as the near infrared light cutoff wavelength. Considering a near-infrared light cut filter having a near-infrared light reflection part and a near-infrared absorption part, the angle of the near-infrared light cutoff wavelength when the incident angle of incident light is changed in the range of 0 ° to 30 °. The dependent change width may be about 30 nm. Conversely, at a predetermined light wavelength in the near-infrared light region, the light transmittance of the near-infrared light cut filter largely varies depending on the incident angle of the incident light. Specifically, for example, if light with a wavelength of 660 to 690 nm is incident, the light transmittance is about 20% when the incident angle is small at the central portion of the acquired image, and the incident angle at the peripheral portion of the acquired image. When the value is large, the phenomenon that the light transmittance becomes almost 0% occurs, and as a result, the light wavelength dependence of the transmittance is different between the peripheral portion and the central portion of the acquired image. Deterioration phenomenon occurs.
本発明の第八の実施形態に係るカメラ構造として、図１３（Ａ）に分光特性を示す新たな光吸収インクを用いた近赤外光吸収部と、新たな近赤外光反射部の組み合わせを備えるカメラ構造を挙げる。近赤外光吸収部の構成は、図１（Ｃ）に示す近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４と同様であり、近赤外光反射部の構成は、図１（Ｂ）に示す近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５と同様である。具体的には、近赤外光吸収部として近赤外光吸収膜１４０を有する近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４（図１（Ｃ）参照）と、近赤外光反射部として近赤外光反射膜１５０（図１（Ｂ）参照）を有する近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５を備える光学系である。
As a camera structure according to the eighth embodiment of the present invention, a combination of a near infrared light absorbing portion using a new light absorbing ink having a spectral characteristic shown in FIG. 13A and a new near infrared light reflecting portion. The camera structure that includes The configuration of the near-infrared light absorbing portion is similar to that of the image
図１３（Ａ）は、新たな光吸収インクを用いた近赤外光吸収部における光透過率の分光特性と、新たな近赤外光反射部における光透過率の分光特性の入射光角度依存性を示すグラフである。縦軸に光の透過率Ｔ（単位は％）を示し、横軸に入射光の波長（単位はｎｍ）を示す。具体的には、近赤外光吸収部として近赤外光吸収膜１４０を有する近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４（図１（Ｃ）参照）と、近赤外光反射部として近赤外光反射膜１５０（図１（Ｂ）参照）を有する近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５を備える光学系を考える。
FIG. 13A shows the spectral characteristics of the light transmittance in the near infrared light absorbing section using the new light absorbing ink and the incident light angle dependence of the spectral characteristics of the light transmittance in the new near infrared reflecting section. It is a graph which shows sex. The vertical axis represents the light transmittance T (unit:%), and the horizontal axis represents the wavelength of incident light (unit: nm). Specifically, the near-infrared light absorption section has an imaging element cover 244 (see FIG. 1C) having a near-infrared
図１３（Ａ）において、実線Ａ２は、近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー２４４単体についての光透過率の分光特性を示す。点線Ｒ３は、入射光の入射角度が０°の時の近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５単体における光透過率の分光特性を示し、破線Ｒ４は、入射光の入射角度が３０°の時の近赤外光反射機能付きカバーガラス２１５単体における光透過率の分光特性を示す。
In FIG. 13A, a solid line A2 indicates the spectral characteristic of the light transmittance of the image
具体的には、本発明の第八の実施形態に係るカメラ構造は、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収部１４０と、近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部１５０とを備え、近赤外光吸収部１４０は、光の波長として６８５ｎｍ〜７５５ｎｍの領域の中に、光透過率が２％未満である光吸収波長領域７００を有し、近赤外光反射部１５０への入射光の波長が増大するのに伴って光の透過率が減少して５０％となる波長を近赤外光カットオフ波長と定義するとき、近赤外光反射部１５０は、近赤外光カットオフ波長より長い波長の光を略全反射する特性を有し、近赤外光反射部１５０への入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変化させたときに、近赤外光カットオフ波長は常に光吸収波長領域７００の中に含まれることを特徴とする。
Specifically, the camera structure according to the eighth embodiment of the present invention includes a near infrared
言い換えれば、入射光の入射角度が０°における近赤外光反射部１５０の近赤外光カットオフ波長ＣＦ１と、入射光の入射角度が３０°における近赤外光反射部１５０の近赤外光カットオフ波長ＣＦ２が、光吸収波長領域７００に含まれる。
In other words, the near-infrared light cutoff wavelength CF1 of the near-infrared
なお近赤外光反射部１５０における、近赤外光カットオフ波長より長い波長の光に対する分光特性としては、７５０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度で１％未満の光透過率が望ましく、
１０００ｎｍ程度より長い波長域では、若干の、例えば数％の光透過性があってもよい。
As the spectral characteristic of the near infrared
In the wavelength region longer than about 1000 nm, there may be some light transmittance, for example, several%.
図１３（Ｂ）は、近赤外光吸収部１４０と近赤外光反射部１５０を組み合わせた際の、光透過率の分光特性の入射光角度依存性を示すグラフである。具体的には点線Ｃ３が入射角０°のときの分光特性であり、破線Ｃ４が入射角３０°のときの分光特性である。言い換えると図１３（Ａ）における実線Ａ２と点線Ｒ３を組み合わせた光学系の分光特性が点線Ｃ３であり、図１３（Ａ）における実線Ａ２と破線Ｒ４を組み合わせた光学系の分光特性が破線Ｃ４である。
FIG. 13B is a graph showing the incident light angle dependency of the spectral characteristics of the light transmittance when the near infrared
ここで、入射光の波長を増大させた際に光の透過率が減少して１０％になる波長を近赤外光遮断波長と定義する。 Here, the wavelength at which the light transmittance decreases to 10% when the wavelength of the incident light is increased is defined as the near infrared light cutoff wavelength.
近赤外光反射部１５０と近赤外吸収部１４０を有する近赤外光カットフィルタを考えると、入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変えた時の近赤外光遮断波長の角度依存変化幅Ｇ２が５ｎｍ以下になっている。すなわち近赤外光カットフィルタの光透過率が、入射光の入射角度依存をし難い。
Considering a near-infrared light cut filter having the near-infrared
近赤外光カットフィルタが、例えば誘電体多層膜を備える近赤外光反射部１５０を有する場合、近赤外光反射部１５０における光の透過率の周波数依存性は、入射光の入射角度により変化する。すなわち例えば近赤外光反射部１５０の近赤外光遮断波長が、入射光の入射角度が０°であるとき約７００ｎｍ程度だったものが、入射光の入射角度が３０°になると約６７５ｎｍになるような入射角度依存性が生じることがある。すると近赤外光カットフィルタが近赤外光吸収部１４０を有するとして、近赤外光反射部１５０と組み合わせられて実現する光透過率が、入射光の入射角度によって大きく変化してしまうことがあり得る。具体的には、近赤外光反射部１５０と近赤外吸収部１４０を有する近赤外光カットフィルタは、入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変えた時の近赤外光遮断波長の角度依存変化幅が３０ｎｍ程度になってしまうことがあり得る。逆に言えば近赤外光領域の所定の光波長において、近赤外光カットフィルタの光透過率が、入射光の入射角度により大きく変動してしまうということである。例えば光の波長が６６０〜６９０ｎｍの光が入射したとすると、取得画像の中心部で入射角度が小さなときは光透過率が２０％程度で、取得画像の周縁部で入射角度が大きな時には光透過率がほぼ０％になるといった現象が生じ、結果的に取得画像の周辺部と中央部で、透過率の光波長依存性が異なってしまい、いわゆる「赤抜け」という画質の悪化現象が生じる。
When the near-infrared light cut filter has the near-
本発明の第八実施形態に係るカメラ構造によれば、近赤外光カットフィルタにおいて、入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変えた時の近赤外光遮断波長の角度依存変化幅が５ｎｍ以下なので、取得画像内での色の表現に差が生じ難くなり、画質が向上するという優れた効果を奏する。 According to the camera structure of the eighth embodiment of the present invention, in the near infrared light cut filter, the angle dependence of the near infrared light cutoff wavelength when the incident angle of the incident light is changed in the range of 0 ° to 30 °. Since the change width is 5 nm or less, it is difficult to make a difference in color expression in the acquired image, and the excellent effect of improving the image quality is achieved.
近赤外光吸収部１４０と近赤外光反射部１５０を合わせた効果として、所定の波長における光の透過率が１％以上となると取得画像に影響を与える。したがって近赤外光吸収部１４０の分光特性として、光透過率が２％以上の光波長領域において、近赤外光反射部１５０の光透過率が５０％になると、取得画像の画質が肉眼で見た色味とは異なることになる。また近赤外光反射部１５０を、例えば誘電体多層膜で形成するときには、入射光の入射角度により光透過率が変化するので、取得画像の周辺部と中央部で、透過率の光波長依存性が異なってしまい、いわゆる「赤抜け」という画質の悪化現象が生じる。
As a combined effect of the near-infrared
本発明の第八実施形態に係るカメラ構造によれば、近赤外光吸収部１４０と近赤外光反射部１５０を合わせた効果として６８５ｎｍ〜７５５ｎｍの光波長領域で光の透過率が１％未満となるので、取得画像の画質と肉眼でみたものとの差が小さくなるという優れた効果も奏する。また近赤外光反射部１５０への入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変化させたとき、常に、近赤外光反射部１５０の近赤外光カットオフ波長は光透過率が２％未満である光吸収波長領域７００に入るので、近赤外領域の光に対する分光特性の入射角度依存性が小さくなり、取得画像の周辺部と中央部で取得され得る光波長が変わらないため画質が向上するという優れた効果を奏する。
According to the camera structure of the eighth embodiment of the present invention, as a combined effect of the near-infrared
図１４（Ａ）は、本発明の第九実施形態に係る撮像装置である携帯通信機器Ａに適用されるカメラ構造の断面図である。本実施形態の場合、固体撮像装置は情報通信機器、携帯通信機器Ａである。カメラ構造は、光の入射する側から、光学フィルタ機能付きカバーガラス４００と、スマートフォン等の携帯通信機器Ａの筐体５２０内に収容されるカメラモジュール５０１を有する。カメラモジュール５０１は、光学フィルタ機能付きカバーガラス４００側に配置される光学レンズ群であるレンズユニット４５０と、光学フィルタ機能付きカバーガラス４００及びレンズユニット４５０を介して入射した光を受光する撮像素子５７０とを備え、レンズユニット４５０から撮像素子５７０までの光路間に近赤外領域の光をカットする近赤外光カットフィルタを配置しないことを特徴としている。詳細には図１４（Ａ）のように、光学フィルタ機能付きカバーガラス４００、レンズユニット４５０、レンズキャリア５４０、マグネットホルダ４３０。撮像素子５７０、そして基板５８０から主に構成され、スマートフォン筐体５２０に固定される。撮像素子５７０と基板５８０の接続についてはワイヤボンディングでつないでも、フリップチップ実装をおこなっても良い。
FIG. 14A is a cross-sectional view of a camera structure applied to the mobile communication device A that is an imaging device according to the ninth embodiment of the present invention. In the case of this embodiment, the solid-state imaging device is an information communication device or a mobile communication device A. The camera structure has a
図１１（Ａ）の従来のカメラ構造と大きく違うのは、従来、画質向上のために必要だった近赤外光をカットする光学フィルタ６０（図１１（Ａ）参照）を省略した点である。その代わりに従来は、カメラモジュール１を保護する役割を主に担っていたカバーガラス１０に近赤外領域の光をカットするフィルタ機能を付加した。このような構造にすることで、カメラ構造全体の長さを従来よりも短くすることができるとともに、撮像素子７０の近傍に光学フィルタ６０を配置しないため、光学フィルタ６０の製造過程で、該フィルタの表面に付着する粒状のゴミ（パーティクル）が、撮像素子７０の表面に落下して画像を悪化させることもなくなる著しい効果を奏する。また、カメラモジュール１の組立工程において、近赤外光カットフィルタ６０を配置、組み付けるための工程も必要なくなり、一層のコスト低減、歩留まりの向上、作業の効率化に資する。
A major difference from the conventional camera structure shown in FIG. 11A is that an optical filter 60 (see FIG. 11A) that cuts near-infrared light, which is conventionally required for improving image quality, is omitted. .. Instead of this, a filter function for cutting light in the near-infrared region has been added to the
また図１４（Ａ）のカメラ構造を備えることで、携帯通信機器Ａは、より小型に、より薄く、より安価に製造できる効果を奏する。 Further, by providing the camera structure of FIG. 14 (A), the mobile communication device A has an effect that it can be made smaller, thinner, and cheaper.
図１４（Ｂ）に、携帯通信機器Ａの筐体に連続して設置され、内部機構であるカメラモジュールを外界から保護する光学フィルタ機能付きカバーガラス４００の積層構造を示す。光学フィルタ機能付きカバーガラス４００は、光を透過する透明基板として結晶化ガラス６３０を使用し、紫外領域の光を反射し、且つ、可視領域の光の反射を抑止する反射防止膜６２０が、結晶化ガラス６３０を基準として光の入射側に形成される。そして光が入射する側の最も外側に、外界からの汚れを防止するための防汚コート膜６１０を備える。光の出射側に、結晶化ガラス６３０を基準として最も遠い側から順に、近赤外領域の光を反射する近赤外反射部としての近赤外光反射膜６５０と、近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収部としての近赤外光吸収膜６４０とが形成される。光の出射側の最遠い側に、さらに反射防止膜６２０を形成しても良い。
FIG. 14B shows a laminated structure of the
一般に結晶化ガラスは、結晶粒子が大きいため光を通しにくかった。しかし最近の技術の進歩により、例えば株式会社オハラ社製の耐衝撃・高硬度クリアガラスセラミックスのように、結晶粒子をナノメートルサイズに制御することが可能になり光の透過率が高まった。このような結晶化ガラスを使えば、耐衝撃性とクラックが入りにくい破壊靱性を兼ね備えたカバーガラスを製造することができる。そしてこのようなカバーガラスに上記の積層構造を形成することで光学フィルタ機能付きカバーガラス４００が実現される。なお光学フィルタ機能付きカバーガラス４００としてブルーガラスを使用することも理論上は考えられるが、耐衝撃性が低く、またクラックが入りにくい破壊靱性に欠けるため適切でない。強化ガラスに、後述する近赤外光吸収膜６４０や近赤外光反射膜６５０を成膜して光学フィルタ機能付きカバーガラス４００とすることも考えられるが、結晶化ガラス６３０を使う場合に比べて耐衝撃性が低い欠点を持つ。また硬度が高いサファイアガラスに、近赤外光吸収膜６４０や近赤外光反射膜６５０を成膜して光学フィルタ機能付きカバーガラス４００とすることも考えられるが、コストが著しく上がり、また結晶化ガラス６３０を使う場合に比べて加工性が低い。
In general, crystallized glass has a large crystal grain, which makes it difficult to transmit light. However, recent technological advances have made it possible to control the crystal particles to a nanometer size, as in the case of impact-resistant and high-hardness clear glass ceramics manufactured by Ohara Co., Ltd., thereby increasing the light transmittance. By using such a crystallized glass, it is possible to produce a cover glass having both impact resistance and fracture toughness in which cracking is unlikely to occur. The
防汚コート膜６１０は、指紋汚れ、皮脂汚れを防ぐとともに、汚れを拭き取りやすくする。防汚コート膜６１０はフッ素系のコーティング剤等で形成され、塗布やスプレーにより、カバーガラスの積層構造において光の入射側の最も外側に成膜される。
The
反射防止膜６２０は、紫外領域の光を反射し、且つ、可視領域の光の反射を抑止する。反射防止膜６２０は誘電体多層膜であり、且つ、窒化膜と酸化膜を交互に積層して構成される。反射防止膜６２０を構成する誘電体膜は、窒化膜と酸化膜を交互に複数積層して構成される。窒化膜としては、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化アルミニウムなどを用いることができる。酸窒化ケイ素を用いる場合には、酸素と窒素との化学量論比（酸素／窒素）が１以下であることが望ましい。酸化膜としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などを用いることができる。反射防止膜６２０の膜として窒化ケイ素または酸窒化ケイ素を用いることにより、後述する近赤外光反射膜１５０と同じ成膜方法及び成膜装置を用いて反射防止膜６２０を形成することができるのでプロセス的に有利である。
The
反射防止膜６２０は、窒化膜の代わりに酸化膜を用いることもできる。このような酸化膜の材質としては、酸化ケイ素の他に、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）などを用いることができる。なお反射防止膜１２０を屈折率の異なる複数種類の酸化膜で構成する場合には、前記酸化物から適宜選択する。
As the
反射防止膜６２０は、公知の成膜方法、たとえば真空蒸着法、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法（ＩＡＤ法）、イオンプレーティング法（ＩＰ法）、イオンビームスパッタ法（ＩＢＳ法）などを用いることができる。窒化膜の成膜には、スパッタ法、イオンビームスパッタ法を用いることが望ましい。
The
近赤外光吸収膜６４０は、結晶化ガラス６３０において上述の反射防止膜６２０とは反対側の面、すなわち光学フィルタ機能付きカバーガラス４００の撮像素子５７０側（図１４（Ａ）参照）に形成される。近赤外光吸収膜６４０は、可視領域の光を透過するとともに、赤色領域から近赤外領域の光の一部を吸収する機能を有する。近赤外光吸収膜６４０には、有機色素が含まれ、７００ｎｍから７５０ｎｍの範囲に最大吸収波長を有する樹脂膜から構成される（図１３（Ａ）実線Ａ２参照）。近赤外光吸収膜６４０は、結晶化ガラス６３０に隣接するため、両者の屈折率差を小さくして界面での反射率を低下させることが望ましい。このような近赤外光吸収膜６４０を有することにより、入射角度による分光透過率特性の依存性を低減して優れた近赤外光カット性を有することができる。
The near infrared
有機色素としては、アゾ系化合物、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、ジイモニウム系化合物などを用いることができる。近赤外光吸収膜６４０を構成するバインダー（色素の結着剤）としての樹脂材料としては、ポリアクリル、ポリエステル、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリオレフィンなどを用いることができる。樹脂材料は、複数の樹脂を混合してもよく、また上記樹脂のモノマーを用いた共重合体であってもよい。また、樹脂材料は、可視領域の光に対して透過率の高いものであればよく、有機色素との相性、成膜プロセス、コスト等を考慮して選択される。また、近赤外光吸収膜６４０の耐紫外線性を向上させるために、樹脂材料に硫黄化合物などのクエンチャー（消光色素）を添加してもよい。
As the organic dye, an azo compound, a phthalocyanine compound, a cyanine compound, a diimonium compound, or the like can be used. As a resin material as a binder (a binder for a dye) forming the near infrared
近赤外光吸収膜６４０の形成には、たとえば以下の方法を用いることができる。まず、樹脂バインダーをメチルエチルケトン、トルエン等の公知の溶剤によって溶解し、さらに上述の有機色素を添加して塗布液を調製する。次いで、この塗布液をたとえばスピンコート法により結晶化ガラス６３０に所望の膜厚で塗布し、乾燥炉にて乾燥、硬化させる。
For example, the following method can be used for forming the near infrared
近赤外光反射膜６５０は、反射防止膜６２０と同様に屈折率の異なる誘電体を交互に複数積層して形成される誘電体多層膜である。ただし近赤外光反射膜６５０を構成する誘電体多層膜は、屈折率が互いに異なる複数種類の酸化膜を複数積層させることで形成され、隣接する前記酸化膜は互いに異なる種類の酸化膜である。本第一実施形態で近赤外光反射膜６５０は、２種類の酸化膜を交互に数十層積層して形成される。酸化膜としては酸化ケイ素の他に、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）などを用いる。
The near-infrared
近赤外光反射膜６５０において、それぞれの酸化膜の膜厚は、反射をしたい光の波長をλとして、λ／４の厚みで形成する。こうすることで交互層のすべての界面から反射された光は、入射面に達すると同じ位相になり、光は強め合う結果になる、つまり波長λ付近で反射率が大きくなって光反射膜として機能する。本実施形態においては、λとして近赤外領域の光を反射するように膜の設計を行えば良い。なお近赤外光反射膜６５０についても、上述の反射防止膜６２０と同様の成膜方法及び成膜装置を用いて成膜する。
In the near-infrared
人間の目は、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍのいわゆる可視光に対して感度を持つ。一方、撮像素子は、一般に可視光を含め、より長波長の光、すなわち波長約１．１μｍの光まで感度を持つ。したがって撮像素子で捉える画像をそのまま写真にすると、自然な色合いには見えず、違和感を生じる原因になる。 The human eye has sensitivity to so-called visible light having a wavelength of 380 nm to 780 nm. On the other hand, the image sensor generally has sensitivity to light having a longer wavelength including visible light, that is, light having a wavelength of about 1.1 μm. Therefore, if the image captured by the image sensor is taken as a photograph, it does not look like a natural color, which causes a feeling of strangeness.
光学フィルタ機能付きカバーガラス４００を上記図１４（Ｂ）のような積層構造にすると、誘電体多層膜による近赤外光反射膜６５０を備えるため、近赤外光吸収膜６４０では吸収しきれない７００ｎｍ以上の長さの波長の光をカットして、自然な色合いの画像を取得することが可能になる。
When the
近赤外光反射膜６５０の光透過率の光波長依存性については、図１３（Ａ）に示す。具体的には、点線Ｒ３は、入射光の入射角度が０°の時の近赤外光反射膜６５０単体における光透過率の分光特性を示し、破線Ｒ４は、入射光の入射角度が３０°の時の近赤外光反射膜６５０単体における光透過率の分光特性を示す。
The light wavelength dependence of the light transmittance of the near infrared
本実施形態において、近赤外光反射膜６５０への入射光の波長が増大するのに伴って光の透過率が減少して５０％となる波長を近赤外光カットオフ波長と定義するとき、
近赤外光反射部６５０への入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変化させても、常に、近赤外光反射部６５０の近赤外光カットオフ波長は光透過率が２％未満である光吸収波長領域７００に入るので、近赤外領域の光に対する分光特性の入射角度依存性が小さくなり、取得画像の周辺部と中央部で取得され得る光波長が変わらないため画質が向上するという優れた効果を奏する。
In the present embodiment, the wavelength at which the light transmittance decreases to 50% as the wavelength of the incident light on the near-infrared
Even if the incident angle of the incident light on the near-
すなわち近赤外光反射膜６５０と、光吸収率について入射角度依存性のない近赤外光吸収膜６４０とを組み合わせることで、光の透過率が、光の入射角度に対して依存性の少ない近赤外光カットフィルタを構成することが可能になる(図１３（Ｂ）参照)。
That is, by combining the near-infrared
また、スマートフォン筐体５２０内のカメラを外界から保護するカバーガラス４００が反射防止膜６２０により紫外領域の光をカットすることができるので、カメラの構成部品である合成樹脂で形成された光学レンズ群（レンズユニット４５０）が紫外線によって劣化することを防ぐことができ、且つ、有機色素を含む近赤外光吸収膜６４０が紫外線により劣化することも防ぐことができる。また、可視領域の光に対する反射防止機能により、入射光をより多く取り込み、明るい画像を取得できる。
Further, since the
なお反射防止膜６２０は、窒化膜と酸化膜を交互に積層して構成されるが、一般に窒化膜は、酸化膜と比べて高硬度であり、鉛筆硬度試験において、９Ｈ以上の硬度に達する。したがって反射防止膜１２０を窒化膜も含めて構成することで、耐傷性を高める効果を奏する。また窒化膜は、酸化膜と比べて充填密度が高く緻密である。成分として酸素を含まないため、酸素の供給源にもならない。したがって窒化膜を近赤外光吸収膜６４０より外側に設けることで、近赤外光吸収膜６４０への酸素および水分の侵入を防ぎ、近赤外光吸収膜６４０の劣化を抑制する効果を奏する。
The
一般に光学フィルタは、多数の光学境界面を持っている。一方レンズには高度な反射防止膜を施している。近赤外領域の光をカットする光学フィルタでレンズ並みの透過率を実現することは難しく、レンズ側に反射光を戻すことが生じる。これが画像にゴーストを生む迷光の原因になる。従来のカメラ構造においては、光学フィルタ６０がレンズユニット５０と撮像素子７０の間の光路上で、撮像素子７０直近に置かれているため、上記のようなゴーストを生じることは避けがたかった（図１１（Ａ）参照）。しかし本実施形態に係るカメラ構造によれば、上述のような迷光を生じることはないため画質を向上させる著しい効果を奏する。
Generally, an optical filter has many optical boundary surfaces. On the other hand, the lens has an advanced antireflection film. It is difficult to achieve a transmittance equal to that of a lens with an optical filter that cuts light in the near-infrared region, and reflected light may be returned to the lens side. This causes stray light that creates ghosts in the image. In the conventional camera structure, since the
本発明の第九実施形態によれば、従来よりも画質が向上したカメラ構造を搭載する撮像装置を安価に実現できるという著しい効果を奏する。 According to the ninth embodiment of the present invention, it is possible to realize a remarkable effect that an image pickup apparatus equipped with a camera structure having an improved image quality can be realized at a lower cost than ever.
尚、本発明の実施形態に係るカメラ構造及び撮像装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The camera structure and the image pickup apparatus according to the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
１ カメラモジュール
１０ カバーガラス
２０ スマートフォン筐体
２２ 車体
３０ マグネットホルダ
４０ レンズキャリア
５０ レンズユニット
６０ 光学フィルタ
７０ 撮像素子
８０ 基板
１００ 光学フィルタ機能付きカバーガラス
１１０ 防汚コート膜
１２０ 反射防止膜
１３０ 結晶化ガラス
１４０ 近赤外光吸収膜
１５０ 近赤外光反射膜
１６０ 入射面
１７０ 出射面
１８０ 測定対象
１９０ 入射光
２００ 垂直軸
２１０ 光学フィルタ機能付きカバーガラス
２１５ 近赤外光反射機能付きカバーガラス
２１７ 近赤外光吸収機能付きプレート
２２０ 透明ガラス
２２２ 透明合成樹脂フィルム
２３０ 反射防止層
２３２ モスアイ構造
２４０ 撮像素子カバー
２４２ 透明合成樹脂フィルムを基材とした撮像素子カバー
２４４ 近赤外光吸収機能付き撮像素子カバー
２５０ 近赤外光吸収部を備えるレンズ素子
２５５ 透明なレンズ素子
２７０ 近赤外光反射部を備えるレンズ素子
３００ 光源
３１０ 高反射材
３２０ 低反射材
３６０ 透明ガラス
３７０ 反射防止膜
３８０ ブルーガラス
３９０ 近赤外光反射膜
４００ 光学フィルタ機能付きカバーガラス
４３０ マグネットホルダ
４５０ レンズユニット
５００ 近赤外光吸収機能付き光学素子
５０１ カメラモジュール
５２０ スマートフォン筐体
５３０ 光学フィルタ機能付き光学素子
５４０ レンズキャリア
５５０ カバーガラス
５７０ 撮像素子
５８０ 基板
６１０ 防汚コート膜
６２０ 反射防止膜
６３０ 結晶化ガラス
６４０ 近赤外光吸収膜（近赤外光吸収部）
６５０ 近赤外光反射膜（近赤外光反射部）
７００ 光吸収波長領域
Ａ 携帯通信機器
Ａ１ 従来の近赤外光吸収インクの分光特性
Ａ２ 新たな近赤外光吸収インクの分光特性
Ｃ１ 入射角０°のときの分光特性
Ｃ２ 入射角３０°のときの分光特性
Ｃ３ 入射角０°のときの分光特性
Ｃ４ 入射角３０°のときの分光特性
Ｇ ゴースト
Ｒ１ 入射角０°のときの従来の近赤外反射部の分光特性
Ｒ２ 入射角３０°のときの従来の近赤外反射部の分光特性
Ｒ３ 入射角０°のときの新たな近赤外反射部の分光特性
Ｒ４ 入射角３０°のときの新たな近赤外反射部の分光特性
1 camera module
10
650 Near infrared light reflection film (near infrared light reflection part)
700 Optical absorption wavelength range A Portable communication device A1 Spectral characteristics of conventional near infrared absorbing ink A2 Spectral characteristics of new near infrared absorbing ink C1 Spectral characteristics when incident angle is 0 ° C2 When incident angle is 30 ° Spectral characteristics of C3 Spectral characteristics when incident angle is 0 ° C4 Spectral characteristics when incident angle is 30 ° G Ghost R1 Spectral characteristics of conventional near-infrared reflector when incident angle is 0 ° R2 When incident angle is 30 ° Conventional spectral characteristics of the near-infrared reflector R3 Spectral characteristics of the new near-infrared reflector when the incident angle is 0 ° R4 Spectral characteristics of the new near-infrared reflector when the incident angle is 30 °
Claims (6)
光の入射側に配置される光学レンズ群と、
前記光学レンズ群を介して入射した光を受光する撮像素子と、
近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部と、
近赤外領域の光を吸収する近赤外光吸収部と、
を備え、
前記近赤外光反射部、及び、前記近赤外光吸収部が、前記光学レンズ群に含まれる一体の光学素子に含まれることを特徴とするカメラ構造。 A camera structure for performing imaging,
An optical lens group arranged on the incident side of light,
An image pickup device that receives light incident through the optical lens group,
A near-infrared light reflector that reflects light in the near-infrared region,
A near-infrared light absorbing portion that absorbs light in the near-infrared region,
Equipped with
A camera structure, wherein the near-infrared light reflecting portion and the near-infrared light absorbing portion are included in an integrated optical element included in the optical lens group.
近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部と、
を備え、
前記近赤外光吸収部は、光の波長として６８５ｎｍ〜７５５ｎｍの領域の中に、光透過率が２％未満である光吸収波長領域を有し、
前記近赤外光反射部への入射光の波長が増大するのに伴って光の透過率が減少して５０％となる波長を近赤外光カットオフ波長と定義するとき、前記近赤外光反射部は、前記近赤外光カットオフ波長より長い波長の光を略全反射する特性を有し、
前記近赤外光反射部への入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変化させたときに、前記近赤外光カットオフ波長は常に前記光吸収波長領域の中に含まれることを特徴とするカメラ構造。 A near-infrared light absorbing portion that absorbs light in the near-infrared region,
A near-infrared light reflector that reflects light in the near-infrared region,
Equipped with
The near-infrared light absorbing portion has a light absorption wavelength region having a light transmittance of less than 2% in a region of 685 nm to 755 nm as a wavelength of light,
When the wavelength at which the light transmittance decreases to 50% as the wavelength of the incident light on the near-infrared light reflecting portion increases is defined as the near-infrared light cutoff wavelength, The light reflecting portion has a characteristic of substantially totally reflecting light having a wavelength longer than the near-infrared light cutoff wavelength,
The near-infrared light cutoff wavelength is always included in the light absorption wavelength region when the incident angle of the incident light on the near-infrared light reflecting portion is changed in the range of 0 ° to 30 °. A camera structure characterized by.
前記カバーガラス側に配置される光学レンズ群と
前記カバーガラス及び前記光学レンズ群を介して入射した光を受光する撮像素子と、
を備え、
前記カバーガラスは
光を透過する透明基板と、
前記近赤外光吸収部と、
前記近赤外光反射部と、
を有し、
前記光学レンズ群から前記撮像素子までの光路間に近赤外領域の光をカットする近赤外光カットフィルタを配置しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカメラ構造。 A cover glass that protects the internal mechanism of the imaging device from the outside, an optical lens group arranged on the cover glass side, an image sensor that receives light incident through the cover glass and the optical lens group,
Equipped with
The cover glass is a transparent substrate that transmits light,
The near-infrared light absorption section,
The near-infrared light reflector,
Have
The camera structure according to claim 1 or 2, wherein a near-infrared light cut filter that cuts light in a near-infrared region is not arranged in an optical path from the optical lens group to the image sensor.
前記近赤外光カットフィルタは、入射光の波長を増大させた際に光の透過率が減少して１０％になる波長を近赤外光遮断波長と定義すると、前記入射光の入射角度を０°〜３０°の範囲で変えた時の前記近赤外光遮断波長の角度依存変化幅が５ｎｍ以下であることを特徴とするカメラ構造。 A camera structure comprising a near-infrared light cut filter that blocks light in the near-infrared region,
The near-infrared light cut filter defines the incident angle of the incident light by defining the wavelength at which the light transmittance decreases to 10% when the wavelength of the incident light increases as the near-infrared light cutoff wavelength. A camera structure, wherein an angle-dependent change width of the near-infrared light blocking wavelength when changed in a range of 0 ° to 30 ° is 5 nm or less.
近赤外領域の光を反射する近赤外光反射部と、
を備え、
前記近赤外光吸収部の光透過率は、光の波長について７００ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲で２％未満であり、
光の波長について６３０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲、且つ、光の透過率が２％以上の範囲で、前記近赤外光吸収部の光透過率の周波数依存曲線が、前記近赤外光反射部に入射する入射角度が０°〜３０°の時の前記近赤外光反射部の光透過率の周波数依存曲線よりも、短波長側にあることを特徴とするカメラ構造。 A near-infrared light absorbing portion that absorbs light in the near-infrared region,
A near-infrared light reflector that reflects light in the near-infrared region,
Equipped with
The light transmittance of the near infrared light absorbing portion is less than 2% in the range of 700 nm to 750 nm with respect to the wavelength of light,
The frequency dependence curve of the light transmittance of the near-infrared light absorbing portion is incident on the near-infrared light reflecting portion in the range of 630 nm to 750 nm for the light wavelength and the light transmittance of 2% or more. A camera structure characterized by being on the shorter wavelength side than the frequency-dependent curve of the light transmittance of the near-infrared light reflecting portion when the incident angle is 0 ° to 30 °.
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