JP2021189349A - Optical low-pass filter - Google Patents

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Yukio Horiguchi
明 山本
Akira Yamamoto
隆治 木村
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Shin World KK
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Jiemufu Zhejiang Photoelectric Co Ltd
Shin World KK
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Abstract

To provide a thinner optical low-pass filter.SOLUTION: An optical low-pass filter 100 has a two-layer structure of a lithium niobate plate 10 and an infrared absorption layer 20. The lithium niobate plate 10 is formed of lithium niobate as a double-refractive material, and the separation amount between a normal light beam and an abnormal light beam by double refraction is in the range of 0.39 μm and 8.13 μm, both inclusive. The infrared absorption layer 20 is held in contact with the lithium niobate plate 10.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光学ローパスフィルタに関する。 The present invention relates to an optical low pass filter.

スマートフォン等では、レンズによって結像した像を撮像するため、CMOSイメージセンサ等の撮像素子が用いられる。こうした撮像素子は、受光素子が格子状に配列されたベイヤー配列を有している。そのため、撮像する像の空間周波数が受光素子配列のサンプリング周波数よりも高い場合、モアレ等の偽信号が発生することが知られている。このような偽信号を防止するため、一般に、撮像素子の手前側に光学ローパスフィルタが挿入されている。 In smartphones and the like, an image sensor such as a CMOS image sensor is used to capture an image formed by a lens. Such an image pickup device has a Bayer array in which light receiving elements are arranged in a grid pattern. Therefore, it is known that when the spatial frequency of the image to be imaged is higher than the sampling frequency of the light receiving element array, a false signal such as moire is generated. In order to prevent such a false signal, an optical low-pass filter is generally inserted in front of the image sensor.

こうした光学ローパスフィルタとして、2枚の複屈折板の間に位相板あるいは複屈折板を挟み、かつ、1枚の複屈折板と位相板との間に赤外線吸収剤が保持された4点分離型の光学ローパスフィルタが提案されている(特許文献1)。この構造によれば、赤外線吸収機能を有する軽量の光学ローパスフィルタをできるとされている。 As such an optical low-pass filter, four-point separation type optics in which a phase plate or a birefringence plate is sandwiched between two birefringence plates and an infrared absorber is held between the one birefringence plate and the phase plate. A low-pass filter has been proposed (Patent Document 1). According to this structure, it is said that a lightweight optical low-pass filter having an infrared absorption function can be obtained.

特開2006−208470号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-208470

しかし、上記のような光学ローパスフィルタでは、複屈折板は水晶で構成されており、厚みを軽減するには限界がある。スマートフォンなどの更なる小型化、薄型化が期待される現状を考慮すると、より薄型の光学ローパスフィルタが望まれる。 However, in the optical low-pass filter as described above, the birefringent plate is made of quartz, and there is a limit to reducing the thickness. Considering the current situation where smartphones and the like are expected to be further miniaturized and thinned, a thinner optical low-pass filter is desired.

本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、より薄型の光学ローパスフィルタを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a thinner optical low-pass filter.

本発明の第1の態様である光学ローパスフィルタは、ニオブ酸リチウムからなり、通常光線と異常光線との分離量が0.39μm以上8.13μm以下となるように構成された複屈折層と、前記複屈折層に接して保持される赤外線吸収層と、を有するものである。これにより、複屈折層の厚みを低減することで、光学ローパスフィルタの薄型化を実現することができる。 The optical low-pass filter according to the first aspect of the present invention comprises a birefringent layer made of lithium niobate and having a separation amount of 0.39 μm or more and 8.13 μm or less between normal light rays and abnormal light rays. It has an infrared absorbing layer that is held in contact with the birefringent layer. This makes it possible to reduce the thickness of the optical low-pass filter by reducing the thickness of the birefringent layer.

本発明の第2の態様である光学ローパスフィルタは、上記の光学ローパスフィルタにおいて、前記複屈折層は、入射光に対する光学軸の傾斜角度が45°であり、かつ、厚みが0.01mm以上0.21mm以下となるように構成されることが望ましい。これにより、複屈折層の厚みを低減することで、光学ローパスフィルタの薄型化を実現することができる。 The optical low-pass filter according to the second aspect of the present invention is the above-mentioned optical low-pass filter, in which the birefringence layer has an optical axis tilt angle of 45 ° with respect to incident light and a thickness of 0.01 mm or more and 0. It is desirable that it is configured to be .21 mm or less. This makes it possible to reduce the thickness of the optical low-pass filter by reducing the thickness of the birefringent layer.

本発明の第3の態様である光学ローパスフィルタは、上記の光学ローパスフィルタにおいて、前記複屈折層は、厚みが0.133mmであり、入射光に対する光学軸の傾斜角度が1°以上45°以下又は45°以上89°以下となるように構成されることが望ましい。これにより、複屈折層の厚みを低減することで、光学ローパスフィルタの薄型化を実現することができる。 The optical low-pass filter according to the third aspect of the present invention is the above-mentioned optical low-pass filter, in which the birefringence layer has a thickness of 0.133 mm and the inclination angle of the optical axis with respect to the incident light is 1 ° or more and 45 ° or less. Alternatively, it is desirable that the temperature is 45 ° or more and 89 ° or less. This makes it possible to reduce the thickness of the optical low-pass filter by reducing the thickness of the birefringent layer.

本発明の第4の態様である光学ローパスフィルタは、上記の光学ローパスフィルタにおいて、前記赤外線吸収層は、赤外線を吸収する色素を溶媒中に分散させた材料を前記複屈折層に塗布し、その後塗布膜を硬化させることで形成されることが望ましい。これにより、赤外線吸収層を容易に形成することができ、製造コストの及びリードタイムの低減を実現することができる。 The optical low-pass filter according to the fourth aspect of the present invention is the above-mentioned optical low-pass filter, in which the infrared absorbing layer is prepared by applying a material in which a dye that absorbs infrared rays is dispersed in a solvent to the birefringence layer. It is desirable that it is formed by curing the coating film. As a result, the infrared absorbing layer can be easily formed, and the manufacturing cost and the lead time can be reduced.

本発明によれば、より薄型の光学ローパスフィルタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a thinner optical low-pass filter.

携帯機器に搭載されるカメラの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the camera mounted on the mobile device. 実施の形態1にかかる光学ローパスフィルタの構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the optical low-pass filter which concerns on Embodiment 1. FIG. 比較例1であるBGで構成されたBG光学ローパスフィルタとLNで構成されるLN光学ローパスフィルタとの設計値を示す図である。It is a figure which shows the design value of the BG optical low-pass filter composed of BG which is the comparative example 1, and the LN optical low-pass filter composed of LN. 入射面と材料の光学軸がなす角である傾斜角度θを示す図である。It is a figure which shows the inclination angle θ which is the angle formed by the incident surface and the optical axis of a material. LN及び水晶における光学軸の傾斜角度と分離量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the tilt angle of the optical axis and the separation amount in LN and crystal. 光学軸の傾斜角度θが45°のときのLN及び水晶の厚みと分離量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thickness of LN and crystal, and the separation amount when the inclination angle θ of an optical axis is 45 °. 実施の形態1にかかる光学ローパスフィルタ100のMTF(Modulation Transfer Function:変調伝達関数)曲線を示す図である。It is a figure which shows the MTF (Modulation Transfer Function) curve of the optical low-pass filter 100 which concerns on Embodiment 1. FIG. 赤外線吸収層及び一般的なブルーガラス(厚み0.21mm、比較例)の吸収特性を示す図である。It is a figure which shows the absorption characteristic of an infrared absorption layer and general blue glass (thickness 0.21mm, comparative example).

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted as necessary.

実施の形態1
実施の形態1にかかる光学ローパスフィルタについて説明する。図1に、携帯機器に搭載されるカメラの構成を模式的に示す。スマートフォンなどの一般的な携帯機器に搭載されるカメラでは、撮像対象物の側から順に、1枚以上のレンズからなる光学系2、光学ローパスフィルタ1及びCOMS等の撮像素子3が配列される。なお、以下では、撮像対象物から撮像素子3へ向かう方向を、便宜上、X方向とする。図1からもわかるように、カメラの薄型化を図るには、光学ローパスフィルタ1の厚みを可能な限り薄くできることが望ましい。そこで、本実施の形態では、一般的な光学ローパスフィルタと比較してより薄型化が可能な構成を有する光学ローパスフィルタを提供する。
Embodiment 1
The optical low-pass filter according to the first embodiment will be described. FIG. 1 schematically shows the configuration of a camera mounted on a mobile device. In a camera mounted on a general portable device such as a smartphone, an optical system 2 composed of one or more lenses, an optical low-pass filter 1, and an image pickup element 3 such as COMS are arranged in order from the side of the object to be imaged. In the following, the direction from the image pickup object to the image pickup device 3 will be referred to as the X direction for convenience. As can be seen from FIG. 1, in order to reduce the thickness of the camera, it is desirable that the thickness of the optical low-pass filter 1 can be made as thin as possible. Therefore, in the present embodiment, an optical low-pass filter having a configuration capable of being thinner than a general optical low-pass filter is provided.

以下、本実施の形態にかかる光学ローパスフィルタ100について説明する。図2は、実施の形態1にかかる光学ローパスフィルタ100の構成を模式的に示す断面図である。光学ローパスフィルタ100は、ニオブ酸リチウム(Lithium Niobate、以下LNと表記する)からなる板状部材の複屈折層であるLN板10を有し、かつ、LN板10上に赤外線吸収層20が保持されている。 Hereinafter, the optical low-pass filter 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the optical low-pass filter 100 according to the first embodiment. The optical low-pass filter 100 has an LN plate 10 which is a birefringent layer of a plate-shaped member made of lithium niobate (hereinafter referred to as LN), and an infrared absorbing layer 20 is held on the LN plate 10. Has been done.

スマートフォンやデジタルカメラに搭載される撮像素子の画素ピッチは、一般に、 1.0〜8.4μmである。また、光学限界を考慮すると、光学ローパスフィルタには、0.8μmの画素ピッチに対応することが求められる。よって、本実施の形態にかかる光学ローパスフィルタ100は、LN板10の厚みを好適な値とすることで、画素ピッチが0.8〜8.4μmの撮像素子に対応可能である。 The pixel pitch of an image sensor mounted on a smartphone or a digital camera is generally 1.0 to 8.4 μm. Further, considering the optical limit, the optical low-pass filter is required to correspond to a pixel pitch of 0.8 μm. Therefore, the optical low-pass filter 100 according to the present embodiment can correspond to an image pickup device having a pixel pitch of 0.8 to 8.4 μm by setting the thickness of the LN plate 10 to a suitable value.

LNの屈折率は例えば2.273であり、ブルーグラス(以下、BG)の屈折率1.564や水晶の屈折率1.55などよりも値が大きい。そのため、LNを用いることで、BGや水晶よりも薄型のローパスフィルタを構成することができる。以下、具体的に説明する。 The refractive index of LN is, for example, 2.273, which is larger than the refractive index of 1.564 of bluegrass (hereinafter referred to as BG) and the refractive index of 1.55 of quartz. Therefore, by using LN, a low-pass filter thinner than BG or crystal can be configured. Hereinafter, a specific description will be given.

例えばスマートフォンに光学ローパスフィルタを実装する場合には、決められた仕様で規定される空間に光学ローパスフィルタを挿入する必要がある。すなわち、光学系2を構成するレンズの端面(X+側の面)2Aから撮像素子3の撮像面3Aまでの間の光路長を一定に保つように、光学ローパスフィルタを構成することが求められる。以下、光学ローパスフィルタの構成に用いられるブルーグラス(以下、BG)を、LNで置換する場合について説明する。 For example, when mounting an optical low-pass filter on a smartphone, it is necessary to insert the optical low-pass filter in the space specified by the specified specifications. That is, it is required to configure an optical low-pass filter so as to keep the optical path length between the end surface (X + side surface) 2A of the lens constituting the optical system 2 and the image pickup surface 3A of the image pickup device 3 constant. Hereinafter, a case where the bluegrass (hereinafter referred to as BG) used in the configuration of the optical low-pass filter is replaced with LN will be described.

図3に、比較例1であるBGが用いられたBG光学ローパスフィルタと、LNが用いられるLN光学ローパスフィルタとの設計値を示す。この例では、BGの屈折率は1.564、LNの屈折率は2.273である。また、仕様によって、光学ローパスフィルタのX+側の面1Aから撮像素子3の撮像面3Aまでの間の距離d1は0.3mmに固定され、光学ローパスフィルタのX−側の面1Bに対向するレンズの端面2Aから撮像素子3の撮像面3Aまでの距離は0.91mmに固定されているものとする。 FIG. 3 shows the design values of the BG optical low-pass filter using BG, which is Comparative Example 1, and the LN optical low-pass filter using LN. In this example, the refractive index of BG is 1.564 and the refractive index of LN is 2.273. Further, according to the specifications, the distance d1 between the surface 1A on the X + side of the optical low-pass filter and the image pickup surface 3A of the image sensor 3 is fixed at 0.3 mm, and the lens faces the surface 1B on the X- side of the optical low-pass filter. It is assumed that the distance from the end surface 2A of the image sensor 3 to the image pickup surface 3A of the image sensor 3 is fixed at 0.91 mm.

比較例1にかかるBG光学ローパスフィルタの厚みtを0.21mmとすると、その光路長は0.328mmとなる。このとき、BG光学ローパスフィルタとレンズの端面2Aまでの距離d2は0.4mmとなる。この場合、レンズの端面2Aから撮像素子3の撮像面3Aまでの光路長は、1.028mmとなる。 Assuming that the thickness t of the BG optical low-pass filter according to Comparative Example 1 is 0.21 mm, the optical path length thereof is 0.328 mm. At this time, the distance d2 between the BG optical low-pass filter and the end face 2A of the lens is 0.4 mm. In this case, the optical path length from the end surface 2A of the lens to the image pickup surface 3A of the image pickup device 3 is 1.028 mm.

よって、この条件下でBG光学ローパスフィルタをLN光学ローパスフィルタで置換する場合、光学ローパスフィルタのX−側の面1Bから撮像素子3の撮像面3Aまでの間の光路長が概ね等しくなるようにLN光学ローパスフィルタを構成することが求められる。この例では、LN板10のようにLN光学ローパスフィルタの厚みを0.133mmすると、その光路長は0.302mmとなる。一方で、LN光学ローパスフィルタとレンズの端面2Aまでの距離は0.477mmとなる。この場合は、レンズの端面2Aから撮像素子3の撮像面3Aまでの光路長は、1.079mmとなるので、BG光学ローパスフィルタを用いた場合とほぼ同様の光路長を実現できる。 Therefore, when the BG optical low-pass filter is replaced with the LN optical low-pass filter under this condition, the optical path lengths from the X-side surface 1B of the optical low-pass filter to the image pickup surface 3A of the image pickup element 3 are substantially equal. It is required to construct an LN optical low-pass filter. In this example, if the thickness of the LN optical low-pass filter like the LN plate 10 is 0.133 mm, the optical path length is 0.302 mm. On the other hand, the distance between the LN optical low-pass filter and the end face 2A of the lens is 0.477 mm. In this case, the optical path length from the end surface 2A of the lens to the image pickup surface 3A of the image pickup element 3 is 1.079 mm, so that it is possible to realize an optical path length almost the same as when a BG optical low-pass filter is used.

以上説明したように、スマートフォン等の光学機器に光学ローパスフィルタを搭載するにあたり、光路長の観点からは、LNによって光学ローパスフィルタを構成することで、その厚みを削減できることが理解できる。 As described above, when mounting an optical low-pass filter on an optical device such as a smartphone, it can be understood that the thickness can be reduced by configuring the optical low-pass filter with an LN from the viewpoint of the optical path length.

特に、今後のスマートフォンなどの機器の開発の進展にともない、機器の全体厚みはさらに低減されることが予想される。この場合、こうした機器に搭載される光学ローパスフィルタには、さらなる薄型化が求められる。このような要望に対し、光路長の観点及び以下で説明する理由によって、水晶では薄型化に対応することは難しく、薄型化にはLNが有利である。 In particular, with the progress of development of devices such as smartphones in the future, it is expected that the overall thickness of the devices will be further reduced. In this case, the optical low-pass filter mounted on such a device is required to be further thinned. In response to such a demand, it is difficult for quartz to cope with thinning due to the viewpoint of optical path length and the reason described below, and LN is advantageous for thinning.

光路長の観点からLNを用いた光学ローパスフィルタを薄型化できるものの、対象となる光学素子の画素ピッチに合わせた設計が必要である。以下、複屈折による光の分離量に着目して、LNと水晶における光の分離量(すなわち、通常光線と異常光線との光軸間距離)について比較する。 Although the optical low-pass filter using LN can be made thinner from the viewpoint of the optical path length, it is necessary to design it according to the pixel pitch of the target optical element. Hereinafter, focusing on the amount of light separation due to birefringence, the amount of light separation between the LN and the crystal (that is, the distance between the optical axes of the normal light ray and the abnormal light ray) will be compared.

図4に、入射面と材料の光学軸がなす角である傾斜角度θを示す。図4では、入射光Lのうち、紙面に垂直な偏光成分(垂直偏光と称する)を黒点で、紙面の平行な偏光成分(水平偏光と称する)を両矢印で示している。入射光Lは、紙面上から材料Mの入射面に垂直に入射する。このとき、材料Mの光学軸AXが入射面に対して傾斜角度θをなしている。材料Mは複屈折性を有しているので、例えば垂直偏光は材料Mに入射してからそのまま直進して、材料Mから出射する(いわゆる、通常光線OD)。これに対し、例えば水平偏光は材料Mに入射してから屈折して、通常光線とは異なる方向へ進み、材料Mの出射面から通常光線と平行な方向に出射する(いわゆる、異常光線EX)。分離量(分離幅とも称される)とは、垂直偏光(通常光線)と水平偏光(異常光線)との出射位置の距離のことを指すものである。 FIG. 4 shows an inclination angle θ which is an angle formed by the incident surface and the optical axis of the material. In FIG. 4, of the incident light L, the polarization component perpendicular to the paper surface (referred to as vertical polarization) is indicated by a black dot, and the polarization component parallel to the paper surface (referred to as horizontal polarization) is indicated by a double-headed arrow. The incident light L is incident on the paper surface perpendicularly to the incident surface of the material M. At this time, the optical axis AX of the material M forms an inclination angle θ with respect to the incident surface. Since the material M has birefringence, for example, vertically polarized light enters the material M, travels straight ahead, and emits light from the material M (so-called normal light ray OD). On the other hand, for example, horizontal polarized light is incident on the material M, then refracted, travels in a direction different from the normal light ray, and is emitted from the emission surface of the material M in a direction parallel to the normal light ray (so-called abnormal light ray EX). .. The separation amount (also referred to as separation width) refers to the distance between the emission positions of vertically polarized light (normal light rays) and horizontally polarized light (abnormal light rays).

材料Mの厚みをt、通常光線に対する材料Mの屈折率をnod、異常光線に対する材料Mの屈折率をnexとすると、このときの分離量Dは、以下の式で表されることが知られている。

Figure 2021189349
The thickness of the material M t, the refractive index of the material M for the normal light n od, when the refractive index of the material M and n ex for the extraordinary ray, the separation amount D in this case, be represented by the following formula Are known.
Figure 2021189349

なお、上述で示した分離量Dは、光学軸の傾斜角度θが45°のときに最大となることが知られており、すなわち、傾斜角度が(45−α)°における分離量は、傾斜角度が(45+α)°における分離量と等しくなる。 It is known that the separation amount D shown above is maximized when the tilt angle θ of the optical axis is 45 °, that is, the separation amount when the tilt angle is (45−α) ° is tilted. The angle is equal to the amount of separation at (45 + α) °.

図5に、LN及び水晶における光学軸の傾斜角度と分離量との関係を示す。ここでは、上述と同様に、LNの厚みは0.133mm、水晶の厚みは0.21mmとした。LN及び水晶は、共に光学軸の傾斜角が45°のときに分離量が最大となる。また、光学軸の傾斜角の大小によらず、LNの分離量は水晶に分離量よりも大きいことが理解できる。 FIG. 5 shows the relationship between the tilt angle of the optical axis and the separation amount in LN and crystal. Here, the thickness of the LN is 0.133 mm and the thickness of the crystal is 0.21 mm, as described above. Both LN and crystal have the maximum separation amount when the tilt angle of the optical axis is 45 °. Further, it can be understood that the separation amount of LN is larger than the separation amount in the crystal regardless of the magnitude of the tilt angle of the optical axis.

また、水晶は厚み0.21mmで光学軸の傾斜角度θが45°のときに分離量が1.29μmとなるので、画素ピッチが1μm台の撮像素子の光学ローパスフィルタに適用することが可能である。しかし、水晶の厚みを増加させることなく分離量を大きくすることはこれ以上できないので、水晶は光学ローパスフィルタのさらなる薄型化に原理的に向かないことがわかる。 Further, since the separation amount of quartz is 1.29 μm when the thickness is 0.21 mm and the tilt angle θ of the optical axis is 45 °, it can be applied to an optical low-pass filter of an image pickup element having a pixel pitch of 1 μm. be. However, since it is not possible to increase the separation amount without increasing the thickness of the crystal, it can be seen that the crystal is not suitable in principle for further thinning the optical low-pass filter.

図6に、光学軸の傾斜角度θが45°のときのLN及び水晶の厚みと分離量との関係を示す。図6に示すように、LNにおいては、厚みが0.04mmのときの分離量が1.55μmとなり、画素ピッチが1μm台の撮像素子の光学ローパスフィルタとして適用することができる。これに対し、水晶を用いて同等の分離量を実現するには、上述したように0.21μmの厚みを要するので、LNは光学ローパスフィルタの薄型化に有利であることが理解できる。 FIG. 6 shows the relationship between the thickness of the LN and the crystal and the separation amount when the tilt angle θ of the optical axis is 45 °. As shown in FIG. 6, in LN, the separation amount is 1.55 μm when the thickness is 0.04 mm, and it can be applied as an optical low-pass filter of an image pickup device having a pixel pitch of 1 μm. On the other hand, in order to realize the same amount of separation using quartz, a thickness of 0.21 μm is required as described above, so that it can be understood that LN is advantageous for reducing the thickness of the optical low-pass filter.

また、LNでは、光学軸の傾斜角度θを調整することで、分離量を0.39〜8.13の範囲で調整することができるので、上述した画素ピッチが0.8〜8.4μmの撮像素子に十分に適用できることが理解できる。 Further, in the LN, the separation amount can be adjusted in the range of 0.39 to 8.13 by adjusting the tilt angle θ of the optical axis, so that the pixel pitch described above is 0.8 to 8.4 μm. It can be understood that it can be sufficiently applied to an image sensor.

これに対し、水晶を用いる場合には、厚みを増加させずにこれ以上分離量を大きくすることはできないので、画素ピッチが1.6μmを超える撮像素子に適用することは難しい。よって、LNを用いることで、水晶に比べて対応可能な画素ピッチの範囲を大幅に拡張することが可能となる。 On the other hand, when a crystal is used, it is difficult to apply it to an image pickup device having a pixel pitch of more than 1.6 μm because the separation amount cannot be further increased without increasing the thickness. Therefore, by using LN, it is possible to greatly expand the range of pixel pitches that can be supported as compared with quartz.

次いで、一般的な光学ローパスフィルタの光学特性と本実施の形態にかかる光学ローパスフィルタ100の光学特性との比較について説明する。図7に、実施の形態1にかかる光学ローパスフィルタ100のMTF(Modulation Transfer Function:変調伝達関数)曲線を示す。図7では、横軸が空間周波数、縦軸がコントラストであり、光学系3のレンズ中心を通って撮像素子3に至る経路を辿った光線と、レンズ中心からタンジェンシャル方向(TAN)及びサジタル方向(SAG)に0.3F及び0.7F(但し、Fは像高)だけ離れた位置と通る光線のMTF曲線を示している。また、図7では、+はOLPF分離方向を示し、−はOLPF分離方向と逆方向を示す。図7に示されるように、光学ローパスフィルタ100によれば、一般的なローパスフィルタと比べて、高周波数側のコントラストをより効果的に低減可能であることが理解できる。 Next, a comparison between the optical characteristics of a general optical low-pass filter and the optical characteristics of the optical low-pass filter 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 7 shows an MTF (Modulation Transfer Function) curve of the optical low-pass filter 100 according to the first embodiment. In FIG. 7, the horizontal axis is the spatial frequency and the vertical axis is the contrast, and the light rays following the path from the lens center of the optical system 3 to the image pickup element 3 and the tangential direction (TAN) and sagittal direction from the lens center. (SAG) shows the MTF curves of light rays passing through positions separated by 0.3F and 0.7F (where F is the image height). Further, in FIG. 7, + indicates the OLPF separation direction, and − indicates the direction opposite to the OLPF separation direction. As shown in FIG. 7, it can be understood that the optical low-pass filter 100 can more effectively reduce the contrast on the high frequency side as compared with a general low-pass filter.

また、2枚の板の貼り合わせでLN板10を構成する場合、全体の厚みを0.133mmよりも小さくすることも可能であり、薄型化によってより有利である。 Further, when the LN plate 10 is formed by laminating two plates, the total thickness can be made smaller than 0.133 mm, which is more advantageous due to the thinning.

赤外線吸収層20は、例えば、スピンコートを用いて流体状の原材料(例えば、株式会社日本触媒製SA7)をLN板10に塗布し、その後所定の温度及び時間のベーキングを行うことで形成することができる。赤外線吸収層20の厚みは、市場に流通する一般的な赤外線吸収剤を用いれば、例えば5μm程度となるが、LN板10と合計しても全体としての厚みは0.138mmであり、一般的なローパスフィルタと比べれば薄型化が可能である。 The infrared absorption layer 20 is formed by, for example, applying a fluid raw material (for example, SA7 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) to the LN plate 10 using a spin coat, and then baking at a predetermined temperature and time. Can be done. The thickness of the infrared absorbing layer 20 is, for example, about 5 μm if a general infrared absorber on the market is used, but the total thickness of the infrared absorbing layer 20 is 0.138 mm even when combined with the LN plate 10, which is general. It is possible to make it thinner than a low-pass filter.

赤外線吸収層20の吸収特性について検討する。図8に、赤外線吸収層20及び一般的なブルーガラス(厚み0.21mm、比較例)の吸収特性を示す。赤外線吸収層20は、一般的なブルーガラスと同様に、700μmよりも長波長側の赤外領域では、良好な特性を有することが理解できる。 The absorption characteristics of the infrared absorption layer 20 will be examined. FIG. 8 shows the absorption characteristics of the infrared absorption layer 20 and general blue glass (thickness 0.21 mm, comparative example). It can be understood that the infrared absorption layer 20 has good characteristics in the infrared region on the wavelength side longer than 700 μm, like general blue glass.

よって、本構成によれば、スマートフォン等の携帯機器に適用可能な、赤外線を好適に吸収できる、より薄型の光学ローパスフィルタを提供することができる。 Therefore, according to this configuration, it is possible to provide a thinner optical low-pass filter that can suitably absorb infrared rays and is applicable to mobile devices such as smartphones.

また、本実施の形態では、複屈折層としてLN板を用いている。LN板は、LNのインゴットから円板を切り出して、ポリッシングを行って所望の厚みに加工することで形成することができる。LNのインゴットは、一般的な複屈折板の材料である水晶の結晶と比較して、成長期間が短いことが知られている。水晶の結晶を工業的に製造する場合、一般に数ヶ月の結晶成長期間を要するのに対し、LNのインゴットの引き上げ製造には数日程度しか要しない。そのため、LNの場合には材料調達に要するリードタイムを大幅に短縮できるので、結果として光学ローパスフィルタ製造の全体的なリードタイムの短縮及び製造コストの低減を実現することもできる。 Further, in the present embodiment, an LN plate is used as the birefringence layer. The LN plate can be formed by cutting out a disk from an LN ingot, polishing it, and processing it to a desired thickness. LN ingots are known to have a shorter growth period than quartz crystals, which are a common material for birefringent plates. Industrial production of quartz crystals generally requires a crystal growth period of several months, whereas pull-up production of LN ingots takes only a few days. Therefore, in the case of LN, the lead time required for material procurement can be significantly shortened, and as a result, the overall lead time for manufacturing the optical low-pass filter can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、赤外線吸収層を塗布によって形成するものとして説明したが、塗布方法がスピンコートに限られないことは、言うまでもない。所望ローパスフィルタ 画素ピッチの赤外線吸収層を形成できるならば、蒸着法やスパッタリングなどの各種の成膜方法を適用できることは、言うまでもない。
Other Embodiments The present invention is not limited to the above embodiments, and can be appropriately modified without departing from the spirit. For example, the infrared absorbing layer has been described as being formed by coating, but it goes without saying that the coating method is not limited to spin coating. Needless to say, if an infrared absorbing layer having a desired low-pass filter pixel pitch can be formed, various film forming methods such as a thin film deposition method and a sputtering method can be applied.

上述の実施の形態にかかる光学ローパスフィルタは、カメラ等以外の各種の光学機器又は光学素子と組み合わせて用いることができるのは、言うまでもない。 Needless to say, the optical low-pass filter according to the above-described embodiment can be used in combination with various optical devices or optical elements other than cameras and the like.

また、LN板10を単層のLN板として説明したが、用途によっては、2枚以上の複数のLN層を貼り合わせてLN板を構成してもよい。 Further, although the LN plate 10 has been described as a single-layer LN plate, depending on the application, a plurality of two or more LN layers may be bonded to form an LN plate.

1 光学ローパスフィルタ
1A、1B 面
2 光学系
2A 端面
3 撮像素子
3A 撮像面
10 LN板
20 赤外線吸収層
1000 光学ローパスフィルタ
1 Optical low-pass filter 1A, 1B surface 2 Optical system 2A End surface 3 Imaging element 3A Imaging surface 10 LN plate 20 Infrared absorption layer 1000 Optical low-pass filter

Claims (4)

ニオブ酸リチウムからなり、通常光線と異常光線との分離量が0.39μm以上8.13μm以下となるように構成された複屈折層と、
前記複屈折層に接して保持される赤外線吸収層と、を備える、
光学ローパスフィルタ。
A birefringent layer made of lithium niobate and configured so that the amount of separation between normal light rays and abnormal light rays is 0.39 μm or more and 8.13 μm or less.
An infrared absorbing layer that is in contact with and held in contact with the birefringent layer.
Optical low-pass filter.
前記複屈折層は、入射光に対する光学軸の傾斜角度が45°であり、かつ、厚みが0.01mm以上0.21mm以下となるように構成される、
請求項1に記載の光学ローパスフィルタ。
The birefringence layer is configured such that the inclination angle of the optical axis with respect to the incident light is 45 ° and the thickness is 0.01 mm or more and 0.21 mm or less.
The optical low-pass filter according to claim 1.
前記複屈折層は、厚みが0.133mmであり、入射光に対する光学軸の傾斜角度が1°以上45°以下又は45°以上89°以下となるように構成される、
請求項1に記載の光学ローパスフィルタ。
The birefringence layer has a thickness of 0.133 mm and is configured such that the inclination angle of the optical axis with respect to the incident light is 1 ° or more and 45 ° or less or 45 ° or more and 89 ° or less.
The optical low-pass filter according to claim 1.
前記赤外線吸収層は、赤外線を吸収する色素を溶媒中に分散させた材料を前記複屈折層に塗布し、その後塗布膜を硬化させることで形成される、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学ローパスフィルタ。
The infrared absorbing layer is formed by applying a material in which a dye that absorbs infrared rays is dispersed in a solvent to the birefringent layer, and then curing the coating film.
The optical low-pass filter according to any one of claims 1 to 3.
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