JP3213654U - 吸収型近赤外線フィルターおよびイメージセンサー - Google Patents
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Abstract
【課題】色収差を効率的に改善し、反射による赤外光ゴーストの問題を解決することができる吸収型近赤外線フィルター、および吸収型近赤外線フィルターを含むイメージセンサーを提供する。【解決手段】吸収型近赤外線フィルターは、第一の多層フィルム構造１６と、第二の多層フィルム構造１８と、相対する第一の表面１０ａおよび第二の表面１０ｂを有し、かつ、第一の多層フィルム構造と第二の多層フィルム構造との間に位置するフィルター媒体１０と、第一の多層フィルム構造と第二の多層フィルム構造との間に位置する少なくとも一つの近赤外線吸収有機層１２、紫外線吸収有機層１４とを含む。【選択図】図１Ａ
Description
本考案は、光学素子に関し、特に、イメージセンサーに応用できる吸収型近赤外線フィルターに関する。
一般的に、ヒトの目で感じる可視光の波長の範囲は、約４００ｎｍ〜７００ｎｍの間にある。不可視光は、波長７００ｎｍ〜１２００ｎｍの近赤外線、および波長１００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を含む。近赤外線は、ヒトの視覚色に対しては影響を与えていないが、撮影装置、例えば、ビデオカメラ、カメラまたは携帯電話のカメラに対しては、そうではない。通常、撮影レンズは、レンズホルダーの内部に、複数の光学レンズ、フィルターおよびイメージセンサー素子、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）が設けられており、イメージセンサー素子の感度が高く、光波に対して感応する範囲の波長が４００ｎｍ〜１２００ｎｍであるため、不可視光における近赤外線を捕捉するすることができる。近赤外線が画面表示に影響を及ぼすことを避けるために、イメージセンサー素子の前に、フィルターまたはフィルターレンズをさらに付けることにより、近赤外線がイメージセンサー素子へ進入することを阻止し、画像の色収差現象を補正する必要がある。現在、知られているフィルターは、反射型近赤外線フィルターおよび吸収型近赤外線フィルターが含まれる。
図２Ａに示すような反射型近赤外線フィルター２は、透明媒体２０（例えば、ガラス、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）および石英）と、当該透明媒体２０の相対する二つの表面の上に形成された第一のメッキフィルム２２および第二のメッキフィルム２４とを含む。通常、ガラスは入射光に対する透過率（Ｔ％）が９０％以上と高いので、メッキフィルムは波長７００ｎｍ〜１２００ｎｍの近赤外線を反射するのに用いられる。しかしながら、デジタルイメージサsォ~の寸法がより軽く、薄く、短く、小さくするにつれて、イメージセンサー素子または光学システムへの光源の入射角度が大きくなる。入射角度が大きくなる場合、反射型近赤外線フィルターの５０％透過率（中心波長またはＴ５０波長と称す）は大きなズレ量が発生し、イメージセンサー素子のホワイトバランスの限界を超えるため、色収差の問題が発生し、５００万画素以上のレンズに応用できなくなる。
具体的に言えば、前記反射型近赤外線フィルターをイメージセンサーに応用する場合、入射角度の小さい光（例えば、入射角度０度）はイメージセンサー素子の中央部へ入射し、入射角度の大きい光（例えば、入射角度３０度）はイメージセンサー素子の周辺部へ入射する。よって、イメージセンサー素子の受光面の位置の違いにより、入射光の分光透過率の曲線の特性も変化し、図像の中央部と周辺部との色合いが異なる現象、すなわち、色収差の問題が発生する。図２Ｂに示すように、通常、反射型近赤外線フィルターにおけるメッキフィルムのＴ５０波長は６５０ｎｍ（入射角度０度）であるが、入射角度が０度〜３０度である場合は、短波長へ３０ｎｍ偏移する偏差値がある。赤光範囲においての色収差は既にかなり酷いので、メッキフィルムのＴ５０波長がさらに長波長へ移動したら、赤外光帯域のゴーストをますます除去できなくなる。
例を挙げれば、図２Ｃに示すように、入射光Ｌが前記反射型近赤外線フィルター２に入射した後、反射型近赤外線フィルター２が全ての近赤外線を反射することができないので、一部の近赤外線Ｔが依然として前記反射型近赤外線フィルター２を透過して、イメージセンサー素子２００に近赤外線を感知させ、また、当該近赤外線Ｔが前記反射型近赤外線フィルター２とイメージセンサー素子２００との間に繰り返し反射して、形成されたイメージにはグレアおよびゴーストが発生する。そのため、反射型近赤外線フィルターのメッキフィルムのＴ５０波長は長波長へ移動できないものの、赤光波の色収差の問題を引き起こす。
反射型近赤外線フィルターの欠点を改善するために、吸収型近赤外線フィルターでは、ブルーガラスをフィルター媒体として採用する。台湾特許公開第２００９２０７０９号公報（特許文献１）および台湾特許公開第２０１２００４８５号公報（特許文献２）に開示されているように、ブルーガラス自体の材質は、赤光の波長を吸収し、かつ、透過率が低いという特性を有する。図３Ａに示すように、吸収型近赤外線フィルターは、吸収型近赤外線フィルター媒体３０と、その相対する二つの表面の上に形成された第一のメッキフィルム３２およびそれに対応する第二のメッキフィルム３４とを含む。吸収型近赤外線フィルターの異なる入射角度（０度および３０度）における分光透過率（Ｔ％）の曲線は、図３Ｂに示すように、Ｔ５０波長における入射角度が０度〜３０度である場合は、色収差が減少する。しかしながら、近赤外線（６５０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲）および紫外線の帯域において、メッキフィルムのみでは、前記吸収型近赤外線フィルターの入射角度が０度〜３０度である場合の色収差を効率的に改善することができない。
このため、如何にして、イメージセンサー素子が像形成する場合に生じるゴーストおよび多角度の色収差などの問題を回避し、近赤外線および紫外線の帯域の入射角度が０度〜３０度である場合の色収差を降下させ、色がより飽和し、かつ、色差が低下した画像を得るかは、現在解決すべき目標である。
本考案は、第一の多層フィルム構造と、第二の多層フィルム構造と、相対する第一の表面および第二の表面を有し、かつ、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置するフィルター媒体と、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置する少なくとも一つの近赤外線吸収有機層と、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置する少なくとも一つの紫外線吸収有機層とを含む、吸収型近赤外線フィルターを提供する。
さらに、本考案は、第一の多層フィルム構造と、第二の多層フィルム構造と、相対する第一の表面および第二の表面を有し、かつ、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置するフィルター媒体と、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置する少なくとも一つの近赤外線および紫外線吸収有機層とを含む、吸収型近赤外線フィルターを提供する。
さらに、本考案は、レンズモジュールと、レンズモジュールの片側に設けられたイメージセンサー素子とを含むイメージセンサーであって、前記レンズモジュールは、レンズとレンズの光透過経路に設けられた本考案に係る吸収型近赤外線フィルターとを含み、当該吸収型近赤外線フィルターは、前記レンズとイメージセンサー素子との間に位置する、イメージセンサーを提供する。
本考案に係る吸収型近赤外線フィルターは、フィルター媒体の上に少なくとも一つの近赤外線吸収有機層および少なくとも一つの紫外線吸収有機層を形成し、外部の両側に第一の多層フィルム構造および第二の多層フィルム構造を形成し、その間にフィルター媒体、少なくとも一つの近赤外線吸収有機層および少なくとも一つの紫外線吸収有機層を挟まさせることにより、近赤外線帯域波長６８０ｎｍ〜７３０ｎｍにおける光透過率を効率的に低下させるのみならず、近赤外線帯域波長３００ｎｍ〜４３０ｎｍにおける光透過率をも効率的に低下させ、また、メッキフィルム構造と合わせることにより、多角度の色収差を低下させ、さらにゴーストが発生する問題を解決することができる。
本考案は、下記の詳しい説明と例示的な実施態様により、本考案を理解することができる。それらの説明および実施態様は、例示として本考案を説明するためのものであり、本考案を限定するためのものではない。
なお、本明細書に添付されている図面で表される構造、割合、サイズなどは、いずれも、明細書に開示されている内容に合わせて当業者に理解と読解をさせるためだけのものであり、本考案が実施される条件を限定するためのものではないので、いずれの構造の修飾、割合関係の変化またはサイズの調整も、本考案により生じる効果および達成される目的に影響を及ぼさない限り、本考案に開示されている技術内容の範囲内に含まれる。また、本明細書に用いられる「第一の」、「第二の」、「の上」および「一つの」などの用語は、単に陳述を明瞭にさせるための用語であり、本考案の実施範囲を限定するためのものではなく、その相対関係の変化または調整は、技術的内容を実際変更していない限り、本考案の実施範囲に含まれるものとする。
本考案は、第一の多層フィルム構造と、第二の多層フィルム構造と、相対する第一の表面および第二の表面を有し、かつ、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置するフィルター媒体と、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置する少なくとも一つの近赤外線吸収有機層と、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置する少なくとも一つの紫外線吸収有機層とを含む、吸収型近赤外線フィルターを提供する。
本考案に係る吸収型近赤外線フィルターは、フィルター媒体の上に少なくとも一つの近赤外線吸収有機層および少なくとも一つの紫外線吸収有機層を形成し、外部の両側に第一の多層フィルム構造および第二の多層フィルム構造を形成することにより、その間にフィルター媒体、少なくとも一つの近赤外線吸収有機層および少なくとも一つの紫外線吸収有機層を挟まさせる。また、前記多層フィルム構造は、近赤外線反射多層フィルムまたは反射防止多層フィルムであってもよく、それぞれ、前記フィルター媒体の第一の表面側または第二の表面側に形成されていてもよい。
よって、以下は、図面により、本考案の吸収型近赤外線フィルターの例示的な二種の構造を説明する。
図１Ａを参照して、本考案の一つの実施態樣を説明する。図１Ａに示すように、吸収型近赤外線フィルター１は、相対する第一の表面１０ａおよび第二の表面１０ｂを有するフィルター媒体１０と、当該フィルター媒体１０の第一の表面１０ａの上に形成され、近赤外線を吸収する少なくとも一つの近赤外線吸収有機層１２と、当該少なくとも一つの近赤外線吸収有機層１２の上に形成され、紫外線を吸収する少なくとも一つの紫外線吸収有機層１４と、当該少なくとも一つの紫外線吸収有機層１４の上に形成された第一の多層フィルム構造１６と、前記フィルター媒体１０の第二の表面１０ｂの上に形成された第二の多層フィルム構造１８とを含む。そのうち、前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層１２および前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層１４を、前記第一の多層フィルム構造１６と前記フィルター媒体１０との間に位置させる。
さらに、本考案は、もう一つの実施態樣の吸収型近赤外線フィルターを含む。前記吸収型近赤外線フィルターは、相対する第一の表面および第二の表面を有するフィルター媒体と、当該フィルター媒体の第一の表面の上に形成され、紫外線を吸収する少なくとも一つの紫外線吸収有機層と、当該少なくとも一つの紫外線吸収有機層の上に形成され、近赤外線を吸収する少なくとも一つの近赤外線吸収有機層と、前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層の上に形成された第一の多層フィルム構造と、前記フィルター媒体の第二の表面の上に形成された第二の多層フィルム構造とを含む。そのうち、前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層を前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層と前記フィルター媒体との間に位置させ、前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層を前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層と前記第一の多層フィルム構造との間に位置させる。
図１Ｂを参照して、本考案のもう一つの実施態樣を説明する。図１Ｂに示すように、吸収型近赤外線フィルター１は、相対する第一の表面１０ａおよび第二の表面１０ｂを有するフィルター媒体１０と、当該フィルター媒体１０の第一の表面１０ａの上に形成され、近赤外線を吸収する少なくとも一つの近赤外線吸収有機層１２と、前記フィルター媒体１０の第二の表面１０ｂの上に形成され、紫外線を吸収する少なくとも一つの紫外線吸収有機層１４と、前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層１２の上に形成された第一の多層フィルム構造１６と、前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層１４の上に形成された第二の多層フィルム構造１８とを含む。そのうち、前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層１２を前記第一の多層フィルム構造１６と前記フィルター媒体１０との間に位置させ、前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層１４を前記第二の多層フィルム構造１８と前記フィルター媒体１０との間に位置させる。
本考案の一つの実施態樣において、フィルター媒体の材料は、ポリマー材料またはガラスであってもよく、透明ガラス（または白ガラスと称す）または吸収型近赤外線フィルター媒体（またはブルーガラスと称す）であってもよい。そのうち、前記吸収型近赤外線フィルター媒体は、近赤外線を吸収する色素を含有してもよい。一部の実施態樣において、前記吸収型近赤外線フィルター媒体に用いられるガラスは、フルオロリン酸塩系近赤外線フィルターガラスまたはリン酸塩系近赤外線フィルターガラスである。リン酸塩系近赤外線フィルターガラスは、主にＰ2Ｏ5を含み、他の成分としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＣｕＯ、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｋ2Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯが挙げられる。一つの具体的な実施態様において、前記リン酸塩系近赤外線フィルターガラスは、主に４０〜７５％のＰ2Ｏ5、１０〜２８％のＡｌ2Ｏ3および３〜８．５％のＣｕＯを含む。
前記フルオロリン酸塩系近赤外線フィルターガラスは、金属フッ化物、例えば、ＡｌＦ3、ＮａＦ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＳｒＦ2やＢａＦ2をさらに含む。一つの具体的な実施態様において、前記フルオロリン酸塩系近赤外線フィルターガラスは、Ｐ2Ｏ5と、ＣｕＯと、ＡｌＦ3、ＮａＦ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＳｒＦ2およびＢａＦ2からなる群から選ばれる少なくとも一つのフッ化物とを含む。
本考案において、前記フィルター媒体は、必要に応じて、切断、研磨、ポリシング、冷間加工などの加工プロセスによって処理される。さらに、前記フィルター媒体は、通常、０．１５〜１．５ｍｍの厚さを有する。
本考案において、前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層および少なくとも一つの紫外線吸収有機層は、近赤外線吸収特性を有する有機色素を含むポリマーおよび紫外線吸収特性を有する有機色素を含むポリマーを、それぞれ、フィルター媒体の表面の上またはフィルター媒体の相対する両表面の上に成膜することにより、形成される。例えば、前記フィルター媒体１０の第一の表面１０ａの上に前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層を形成し、さらに、当該少なくとも一つの近赤外線吸収有機層の上に前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層を形成する。或いは、必要に応じて、前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層および前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層は、それぞれ、前記フィルター媒体の異なる側の表面に成膜してもよく（すなわち、一方は第一の表面に成膜し、もう一方は第二の表面に成膜する）、または、前記フィルター媒体の第一および第二の表面に同時に成膜しててもよい。
前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層および少なくとも一つの紫外線吸収有機層の成膜プロセスにおいて、前記ポリマーを溶媒に溶解または分散させることによりコーティング液を調製することができ、その中に有機色素を添加し、当該有機色素を含有するコーティング液をそのまま基材の上に塗布した後、乾燥させ、有機コート層（近赤外線吸収有機層または紫外線吸収有機層）を形成することができる。塗布方法として、例えば、スピンコート法、グラビアロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、エアーナイフコート法、ブレードコート法、リバースロールコート法などの周知の塗布方法が挙げられる。一つの具体的な実施態様において、スピンコート法を利用して前記有機コート層を形成する。また、前記有機コート層の厚さは、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍであり、より好ましくは２μｍである。
本考案の一つの具体的な実施態様において、前記近赤外線吸収有機層は、近赤外線を吸収する有機色素、およびポリマーを含有する。そのうち、当該近赤外線を吸収する有機色素は、アゾ化合物、ジイミニウム化合物、ジチオフェノール金属錯体、フタロシアニン系化合物、スクアリリウム系化合物およびシアニン系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つである。また、異なる近赤外線を吸収する有機色素を選択することにより、異なる波長範囲の光放射を吸収することができる。前記近赤外線吸収有機層におけるポリマーは、溶解または分散された近赤外線有機色素を保持できることが必要であるとともに、透明誘電体であることも必要である。ポリマーの材料としては、エポキシ樹脂、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリウレタン、ポリエーテルおよびポリビニルブチラールからなる群から選ばれる少なくとも一つであってもよい。また、好ましくは、架橋可能なポリマー（例えば、元々は架橋不可能なポリマーを、架橋可能な官能基を有するように変性することにより、架橋可能なポリマーとする）を選択して用いる。もう一つの具体的な実施態様において、前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層は、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）のような硬化剤をさらに含み、例えば、近赤外線吸収有機層の固形分含有量に基づいて、硬化剤の含有量が０．１ｗｔ％を超える。
本考案の一つの具体的な実施態様において、前記紫外線吸収有機層は、紫外線を吸収する有機色素、およびポリマーを含有する。そのうち、当該紫外線を吸収する有機色素は、ケトン系紫外線吸収剤、ベンズイミダゾール系紫外線吸収剤およびトリアジン系紫外線吸収剤からなる群から選ばれる少なくとも一つである。また、異なる紫外線を吸収する有機色素を選択することにより、異なる波長範囲の光放射を吸収することができる。前記紫外線吸収有機層におけるポリマーは、溶解または分散された紫外線有機色素を保持できることが必要であるとともに、透明誘電体であることも必要である。前記ポリマーの材料としては、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリウレタン、ポリエーテルおよびポリビニルブチラールからなる群から選ばれる少なくとも一つであってもよい。また、好ましくは、架橋可能なポリマー（例えば、元々は架橋不可能なポリマーを、架橋可能な官能基を有するように変性することにより、架橋可能なポリマーとする）を選択して用いる。コーティング液に含まれる有機溶媒の選択について、特に制限されていないが、上記有機色素および上記ポリマーを均一に溶解または分散させることができるものであればよく、適切な溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコールのようなアルコール系、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンおよびジアセトンアルコールなどのようなケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メトキシエチル、アクリル酸エチルおよびアクリル酸ブチルのようなエステル系、２,２,３,３−テトラフルオロプロパノールのようなフッ化アルコール系、ヘキサン、ベンゼン、トルエンおよびキシレンのような炭化水素系、ジクロロメタン、ジクロロエタンおよびクロロホルムのような塩化炭化水素系を含む。これらの有機溶媒は、単独であるいは混合して使用することができる。
有機色素および上記ポリマーを均一に有機溶媒に溶解または分散させるために、加温下で撹拌、分散、粉砕などの方法を採用することができる。
コーティング液を塗布した後、硬化を行う。硬化方法としては、紫外光による硬化または熱風による硬化、加熱器による硬化やベーキングなど周知の硬化方法を採用することができる。硬化温度は、異なる溶媒に応じて調整することができる。一つの具体的な実施態様において、硬化温度は、１００℃〜１４０℃（±２℃）であることが好ましく、良好な精度で±２℃の範囲内に温度をコントロールすることが好ましい。硬化時間は、コーティング液の溶媒またはその塗布量に応じて調整することができ、好ましくは３０分間である。
本考案の各態樣の吸収型近赤外線フィルターは、さらに第一の多層フィルム構造１６および第二の多層フィルム構造１８を含む。前記第一の多層フィルム構造１６および第二の多層フィルム構造１８は、近赤外線反射多層フィルムまたは反射防止多層フィルムであってもよい。例えば、前記第一の多層フィルム構造は近赤外線反射多層フィルムであり、かつ、前記第二の多層フィルム構造は反射防止多層フィルムである。あるいは、前記第二の多層フィルム構造は近赤外線反射多層フィルムであり、かつ、前記第一の多層フィルム構造は反射防止多層フィルムである。作製において、異なる折射率、異なる層数および厚さを設定することにより、その分光透過率特性などの光学特性を調整することができる。例えば、高折射率の材料および低折射率の材料を利用して、交互に積層する。一つの多層フィルム構造として、積層する層数は、通常、４〜５０層であり、すなわち、前記第一の多層フィルム構造１６または第二の多層フィルム構造１８がそれぞれ１０〜３０層のフィルムを含む。近赤外線反射多層フィルムとして、その積層の厚さは０．２μｍ〜５μｍであり、反射防止多層フィルムとして、その積層の厚さは０．２μｍ〜５μｍである。通常、前記第一の多層フィルム構造１６および第二の多層フィルム構造１８は、一方が厚く、もう一方が薄いという厚さ関係を有するが、薄い層が反射防止多層フィルムであることが好ましい。このため、第一の多層フィルム構造１６の厚さは、第二の多層フィルム構造１８の厚さより大きくなっても小さくなってもよく、その厚さは、形成しようとする性質（例えば、近赤外線反射多層フィルムまたは反射防止多層フィルム）に応じて設定することができる。
一つの具体的な実施態様において、前記第一および第二の多層フィルム構造の実施形態は、気相成膜法により、少なくとも一つの近赤外線吸収有機層、少なくとも一つの紫外線吸収有機層またはフィルター媒体の表面の上に形成される。前記気相成膜法としては、あらゆる周知のメッキ法、例えば、スパッタリング、イオン化蒸着、電子ビーム蒸着および化学蒸着などの各種の真空メッキ方法の一つまたはそれらの組み合わせを利用することができ、好ましくは、電子銃蒸着とイオン源補助メッキ法との組み合わせで成膜する。
一つの具体的な実施態様において、各層のフィルムを形成する材料は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＦ2、Ａ１2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＡｌＦ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、ＬａＦ3、ＰｂＴｅ、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｉＯ、ＳｉＮ、Ｔａ2Ｏｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｒＯ2およびＮａ3ＡｌＦ6からなる群から選ばれる少なくとも一つである。一つの具体的な実施態様において、ＴｉＯ2とＳｉＯ2を使用して交互に積層してなる。前記の説明によれば、一つの具体的な実施態様において、前記第一の多層フィルム構造１６は近赤外線反射多層フィルムであり、かつ、前記第二の多層フィルム構造１８は反射防止多層フィルムである。あるいは、前記第一の多層フィルム構造１６は反射防止多層フィルムであり、かつ、前記第二の多層フィルム構造１８は近赤外線反射多層フィルムである。
上記の層に加えて、さらに、防湿層、帯電防止層、電磁波シート層、選択吸収フィルター層、プライマー層または保護層、およびそれらの組み合わせを形成することができる。
図１Ｃを参照して、本考案のもう一つの実施態樣を説明する。図１Ｃに示すように、吸収型近赤外線フィルター１は、相対する第一の表面１０ａおよび第二の表面１０ｂを有するフィルター媒体１０と、当該フィルター媒体１０の第一の表面１０ａの上に形成され、近赤外線および紫外線を吸収する少なくとも一つの近赤外線および紫外線吸収有機層１５と、当該少なくとも一つの近赤外線および紫外線吸収有機層１５の上に形成された第一の多層フィルム構造１６と、前記フィルター媒体１０の第二の表面１０ｂの上に形成された第二の多層フィルム構造１８とを含む。そのうち、前記少なくとも一つの近赤外線および紫外線吸収有機層１５を、前記第一の多層フィルム構造１６と前記フィルター媒体１０との間に位置させる。
本考案のもう一つの実施態樣において、前記少なくとも一つの近赤外線および紫外線吸収有機層は、近赤外線を吸収する有機色素、紫外線を吸収する有機色素、およびポリマーを同時に含む。ここで、当該近赤外線を吸収する有機色素、紫外線を吸収する有機色素およびポリマーは、前記の通りである。
本考案の一つの実施態様において、近赤外線吸収特性を有する有機色素を含むポリマーおよび紫外線吸収特性を有する有機色素を含むポリマーを、混合して成膜することにより、フィルター媒体の表面の上またはフィルター媒体の相対する両表面の上に成膜してもよく、あるいは、必要に応じて、フィルター媒体の異なる側の表面に成膜してもよい。
上記の説明により、本考案は、図１Ｄに示すようなフローチャートに基づいて、本考案の吸収型近赤外線フィルターの製造を説明する。まず、工程Ｓ１において、フィルター媒体を提供する。続いて、工程Ｓ２において、前記フィルター媒体の同側または相対する両側の表面の上に、少なくとも一つの近赤外線吸収有機層および少なくとも一つの紫外線吸収有機層を形成する。前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層および前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層を形成する順番は、特に制限されていないが、同側の表面に形成する場合を例として説明すると、近赤外線を吸収する有機色素を含有するコーティング液をスピンコート法によりフィルター媒体の上に塗布し、有機コート層材料を１００℃〜２００℃の温度（好ましくは１４０℃）で３０分間加熱硬化することにより、厚さ０．１μｍ〜１０μｍの近赤外線吸収有機層を形成し、次に、紫外線を吸収する有機色素を含有するコーティング液をスピンコート法により前記近赤外線吸収有機層の上に塗布し、有機コート層材料を１００℃〜２００℃で１〜１２０分間加熱硬化することにより、厚さ１μｍ〜１０μｍの紫外線吸収有機層を形成する。
最後に、工程Ｓ３において、多層フィルム構造を形成し、電子銃蒸着とイオン源補助メッキ法との組み合わせを利用して、前記紫外線吸収有機層の上に第一の多層フィルム構造を形成し、前記フィルター媒体の第二の表面の上に第二の多層フィルム構造を形成する。ここで、前記第一の多層フィルム構造は、ＴｉＯ2およびＳｉＯ2を利用して１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さで交互に蒸着することにより得られた合計層数２４層、かつ、合計厚さ２６００ｎｍの第一の多層フィルムであり、前記第二の多層フィルム構造は、ＴｉＯ2およびＳｉＯ2を利用して１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さで交互に蒸着することにより得られた合計層数１８層、かつ、合計厚さ２３００ｎｍの第二の多層フィルムである。
本考案のもう一つの実施態樣において、上記の方法のように、前記近赤外線吸収有機層材料をフィルター媒体の第一の表面の上に成膜し、前記紫外線吸収有機層材料をフィルター媒体の第二の表面の上に成膜し、最後に、蒸着法を利用して、第一の多層フィルム構造を近赤外線吸収有機層の上に形成し、第二の多層フィルム構造を紫外線吸収有機層の上に形成することもできる。
本考案のもう一つの実施態樣において、吸収型近赤外線フィルターの近赤外線帯域中心波長（Ｔ５０）が６３０ｎｍ〜６８０ｎｍであり、波長範囲７００ｎｍ〜７２５ｎｍにおける平均透過率（Ｔavg）が８％未満であり、また、吸収型近赤外線フィルターの紫外線帯域中心波長（Ｔ５０）が４１０ｎｍ〜４１８ｎｍであり、波長範囲３５０ｎｍ〜３９０ｎｍにおける平均透過率（Ｔavg）が７％未満である。
図１Ｅは、本考案の吸収型近赤外線フィルターの分光透過率（Ｔ％）の曲線を示す。その曲線は、Ｈｉｔａｃｈｉ−Ｕ４１００角度可変分光光度計により測定される。本考案の吸収型近赤外線フィルターは、７００ｎｍ〜７２５ｎｍにおける平均透過率を１％までに減少させることができ、また、波長７００ｎｍにおける透過率の差を効率的に３％以下までに減少させることができる。さらに、紫外光帯域の透過率を効率的に減少させ、紫外光帯域における０度〜３０度での波長偏差の問題を改善し、多角度色収差の問題を改善することができる。また、本考案の吸収型近赤外線フィルターガラスにより、反射による赤外光ゴーストの問題を克服することができる。
さらに、図３Ｂの従来の吸収型近赤外線フィルターのメッキフィルムが形成された後の異なる入射角度（０度および３０度）における分光透過率（Ｔ％）の曲線を参照することにより、入射角度が０度および３０度角である場合の近赤外光帯域６５０ｎｍ〜７００ｎｍおよび紫外光帯域３５０ｎｍ〜４１５ｎｍにおける平均透過率の差が大きいので、近赤外線の透過および赤外光ゴーストが発生することがわかる。
従来技術と比べて、本考案の吸収型近赤外線フィルターは、７００ｎｍ〜７２５ｎｍにおける平均透過率が低く、赤外光ゴーストを効率的に改善することができ、また、入射角度が０度および３０度である場合の赤外光帯域６００ｎｍ〜７００ｎｍおよび紫外光帯域３５０ｎｍ〜４１５ｎｍにおける平均透過率の差が小いので、従来技術のフィルターよりも低い色差を有し、多角度色差の問題を克服することができる。
さらに、上記の説明により、本考案は、イメージセンサーを提供する。図１Ｆに示すように、イメージセンサー４は、基板４０と、レンズモジュール４１と、イメージセンサー素子４２と、外ケース体４３とを含む。
前記レンズモジュール４１は、内ケース体４１０と、当該内ケース体４１０に組み込まれたレンズ４１１と、本考案の吸収型近赤外線フィルター４１２とを含む。そのうち、当該吸収型近赤外線フィルター４１２は、前記レンズ４１１の光透過経路に設けられる。前記イメージセンサー素子４２は、前記レンズモジュール４１の片側に設けられ、例えば、ワイヤボンディングにより前記基板４０に結合して電気接続することで、吸収型近赤外線フィルターをレンズとイメージセンサー素子との間に位置させる。
上記の実施態様は、本考案の原理およびその効果を例示的に説明するためだけのものであり、本考案を限定するためのものではない。本技術分野に習熟した者であれば、本考案の主旨を逸脱しない範囲において、上記の実施態様を修飾と変更することができる。したがって、本考案の主張する権利範囲は、実用新案登録請求の範囲に基づいている。
１ 吸収型近赤外線フィルター
１０ フィルター媒体
１０ａ 第一の表面
１０ｂ 第二の表面
１２ 近赤外線吸収有機層
１４ 紫外線吸収有機層
１５ 近赤外線および紫外線吸収有機層
１６ 第一の多層フィルム構造
１８ 第二の多層フィルム構造
２ 反射型近赤外線フィルター
２０ 透明媒体
２２ 第一のメッキフィルム
２４ 第二のメッキフィルム
２００ イメージセンサー素子
３ 吸収型近赤外線フィルター
３０ 吸収型近赤外線フィルター媒体
３２ 第一のメッキフィルム
３４ 第二のメッキフィルム
４ イメージセンサー
４０ 基板
４１ レンズモジュール４１０ 内ケース体
４１１ レンズ
４１２ 吸収型近赤外線フィルター
４２ イメージセンサー素子
４３ 外ケース体
Ｌ 入射光
Ｔ 近赤外線
Ｓ１〜Ｓ３ 工程
１０ フィルター媒体
１０ａ 第一の表面
１０ｂ 第二の表面
１２ 近赤外線吸収有機層
１４ 紫外線吸収有機層
１５ 近赤外線および紫外線吸収有機層
１６ 第一の多層フィルム構造
１８ 第二の多層フィルム構造
２ 反射型近赤外線フィルター
２０ 透明媒体
２２ 第一のメッキフィルム
２４ 第二のメッキフィルム
２００ イメージセンサー素子
３ 吸収型近赤外線フィルター
３０ 吸収型近赤外線フィルター媒体
３２ 第一のメッキフィルム
３４ 第二のメッキフィルム
４ イメージセンサー
４０ 基板
４１ レンズモジュール４１０ 内ケース体
４１１ レンズ
４１２ 吸収型近赤外線フィルター
４２ イメージセンサー素子
４３ 外ケース体
Ｌ 入射光
Ｔ 近赤外線
Ｓ１〜Ｓ３ 工程
Claims (10)
- 第一の多層フィルム構造と、
第二の多層フィルム構造と、
相対する第一の表面および第二の表面を有し、かつ、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置するフィルター媒体と、
前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置する少なくとも一つの近赤外線吸収有機層と、
前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置する少なくとも一つの紫外線吸収有機層と
を含む、吸収型近赤外線フィルター薄型光学フィルター。 - 第一の多層フィルム構造と、
第二の多層フィルム構造と、
相対する第一の表面および第二の表面を有し、かつ、前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置するフィルター媒体と、
前記第一の多層フィルム構造と前記第二の多層フィルム構造との間に位置する少なくとも一つの近赤外線および紫外線吸収有機層と
を含む、吸収型近赤外線フィルター。 - 前記フィルター媒体がリン酸塩系近赤外線フィルターガラスである、請求項１または２に記載の吸収型近赤外線フィルター。
- 前記フィルター媒体が透明ガラスである、請求項１または２に記載の吸収型近赤外線フィルター。
- 前記吸収型近赤外線フィルターの近赤外線帯域中心波長（Ｔ５０）が６３０ｎｍ〜６８０ｎｍであり、波長範囲７００ｎｍ〜７２５ｎｍにおける平均透過率（Ｔavg）が８％未満であり、
前記吸収型近赤外線フィルターの紫外線帯域中心波長（Ｔ５０）が４１０ｎｍ〜４１８ｎｍであり、波長範囲３５０ｎｍ〜３９０ｎｍにおける平均透過率（Ｔavg）が７％未満である、請求項１または２に記載の吸収型近赤外線フィルター。 - 前記第一の多層フィルム構造の中心波長が７００ｎｍ〜７３０ｎｍであり、前記第二の多層フィルム構造の中心波長が７００ｎｍ〜７３０ｎｍである、請求項１または２に記載の吸収型近赤外線フィルター。
- 前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層は、前記フィルター媒体の第一の表面の上に形成され、
前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層は、前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層の上に形成され、
前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層を前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層と前記第一の多層フィルム構造との間に位置させる、請求項１に記載の吸収型近赤外線フィルター。 - 前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層は、前記フィルター媒体の第一の表面の上に形成され、
前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層は、前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層の上に形成され、
前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層を前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層と前記第一の多層フィルム構造との間に位置させる、請求項１に記載の吸収型近赤外線フィルター。 - 前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層は、前記フィルター媒体の第一の表面の上に形成され、
前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層は、前記フィルター媒体の第二の表面の上に形成され、
前記フィルター媒体を前記少なくとも一つの近赤外線吸収有機層と前記少なくとも一つの紫外線吸収有機層との間に位置させる、請求項１に記載の吸収型近赤外線フィルター。 - レンズモジュールと、前記レンズモジュールの片側に設けられたイメージセンサー素子と、を含むイメージセンサーであって、
前記レンズモジュールは、レンズと前記レンズの光透過経路に設けられた請求項１または請求項２に記載の吸収型近赤外線フィルターとを含み、
前記吸収型近赤外線フィルターは、前記レンズと前記イメージセンサー素子との間に位置する、イメージセンサー。
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