JP5741347B2 - Optical filter and imaging apparatus using the same - Google Patents
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- Optical Filters (AREA)
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Description
本発明は、光学フィルタ、及びこれを用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to an optical filter and an imaging device using the same.
CCD(Charge Coupled Device)やCMOSイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)等の固体撮像素子を用いた撮像装置においては、色調を良好に再現し、かつ鮮明な画像を得るために、各種の光学的機能を持ったフィルタ(光学フィルタ)を、撮像レンズと固体撮像素子の間等に配置している。その代表的な例が、固体撮像素子の分光感度を人の視感度に補正するために、近赤外波長領域の光を遮蔽するフィルタ(近赤外線カットフィルタ)であり、通常、撮像レンズと固体撮像素子の間に配置される。また、撮像装置には、入ってくる光の量を調整し、撮像素子が受光により発生する電荷が飽和して撮像できなくなることを防いだり、撮像装置内のレンズ、センサ等の光学部材やその保持部材等からの反射や散乱による迷光をカットするため、いわゆる絞りと称する遮蔽部材が配置されている。 In an imaging device using a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS image sensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor), various optical systems are used to reproduce the color tone and obtain a clear image. A filter (optical filter) having a specific function is disposed between the imaging lens and the solid-state imaging device. A typical example is a filter (near-infrared cut filter) that blocks light in the near-infrared wavelength region in order to correct the spectral sensitivity of a solid-state image sensor to human visibility. It arrange | positions between image sensors. In addition, the imaging device adjusts the amount of incoming light to prevent the imaging device from saturating the charge generated by light reception and preventing imaging, and the optical members such as lenses and sensors in the imaging device and the like. In order to cut off stray light due to reflection or scattering from the holding member or the like, a shielding member called a diaphragm is disposed.
近年、固体撮像素子を用いた撮像装置は小型化が進み、携帯電話等の小型の電子機器に搭載されるようになってきた。そして、最近は、このような電子機器自体の小型化、高機能化に対する要求が高まっており、それに伴い、撮像装置においても一層の小型化が求められている。 In recent years, image pickup apparatuses using solid-state image pickup elements have been miniaturized and have been mounted on small electronic devices such as mobile phones. Recently, there has been an increasing demand for downsizing and higher functionality of such electronic devices themselves, and accordingly, further downsizing of imaging devices is also required.
撮像装置の小型化を実現する方法として、例えば、光学フィルタに絞りとして機能する黒色の被覆を一体に設ける方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、絞りを配置するためのスペースが不要となり、装置を小型化できる。そのうえ、部品数の削減、また、それによる組み立て工程の簡素化が図れる。 As a method for realizing downsizing of an imaging apparatus, for example, a method of integrally providing a black coating functioning as a diaphragm on an optical filter is known (see, for example, Patent Document 1). This method eliminates the need for a space for disposing the diaphragm, and can reduce the size of the apparatus. In addition, the number of parts can be reduced and the assembly process can be simplified.
ところで、上記黒色被覆は、光学フィルタ表面の外縁部にフォトリソグラフィ法により所要のパターンで形成されるが、形成に時間がかかるという問題があった。 By the way, although the said black coating is formed in a required pattern by the photolithographic method in the outer edge part of the optical filter surface, there existed a problem that formation took time.
本発明は、絞り機能を有し、しかも生産性にも優れる光学フィルタ、また、そのような光学フィルタを用いた高信頼性の撮像装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical filter having an aperture function and excellent in productivity, and a highly reliable imaging apparatus using such an optical filter.
本発明の一態様に係る光学フィルタは、被写体または光源からの光が入射する撮像素子が内蔵された撮像装置に用いられる光学フィルタであって、前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置され、前記入射光に対し透過性を有するフィルタ本体と、前記光学フィルタ本体の少なくとも一方の面に光硬化性樹脂により一体に形成された、前記撮像素子に入射する光の一部を遮断する遮光層とを有し、前記光学フィルタ本体には、前記光硬化性樹脂を硬化させる光を反射する機能層が設けられ、前記機能層の表面は平坦であり、該表面に接して前記遮光層が設けられ、かつ前記機能層は誘電体多層膜からなる光反射膜であることを特徴としている。 An optical filter according to an aspect of the present invention is an optical filter used in an imaging device including an imaging element into which light from a subject or a light source is incident, and is disposed between the subject or the light source and the imaging element. A light-blocking part that is formed integrally with a photocurable resin on at least one surface of the filter body that is transparent to the incident light and that is incident on the image sensor. The optical filter body is provided with a functional layer that reflects light that cures the photocurable resin, the surface of the functional layer is flat, and the light shielding layer is in contact with the surface. The functional layer is provided as a light reflecting film made of a dielectric multilayer film .
本発明の他の態様に係る光学フィルタは、被写体または光源からの光が入射する撮像素子が内蔵された撮像装置に用いられる光学フィルタであって、前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置され、前記入射光に対し透過性を有するフィルタ本体と、前記光学フィルタ本体の少なくとも一方の面にフォトリソグラフィにより一体にパターン形成された、前記撮像素子に入射する光の一部を遮断する遮光層とを有し、前記光学フィルタ本体には、前記フォトリソグラフィに用いる光を反射する機能層が設けられ、前記機能層の表面は平坦であり、該表面に接して前記遮光層が設けられ、かつ前記機能層は誘電体多層膜からなる光反射膜であることを特徴としている。 An optical filter according to another aspect of the present invention is an optical filter used in an imaging device including an imaging element into which light from a subject or a light source is incident, and is provided between the subject or the light source and the imaging element. A filter body that is arranged and transparent to the incident light, and is a light-shielding material that is integrally patterned by photolithography on at least one surface of the optical filter body and blocks a part of the light incident on the image sensor A functional layer that reflects light used for the photolithography is provided on the optical filter body, the surface of the functional layer is flat, and the light shielding layer is provided in contact with the surface, The functional layer is a light reflecting film made of a dielectric multilayer film .
本発明の他の態様に係る撮像装置は、被写体または光源からの光が入射する撮像素子と、前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置されたレンズと、前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置された上記光学フィルタとを備えたことを特徴としている。 An imaging device according to another aspect of the present invention includes an imaging device on which light from a subject or a light source is incident, a lens disposed between the subject or the light source and the imaging device, the subject or the light source, and the imaging. It is characterized by comprising the above optical filter disposed between the elements.
本発明によれば、絞り機能を有し、しかも生産性にも優れる光学フィルタが提供される。また、本発明によれば、そのような光学フィルタを備えた高信頼性の撮像装置が提供される。 According to the present invention, an optical filter having a diaphragm function and excellent in productivity is provided. In addition, according to the present invention, a highly reliable imaging apparatus including such an optical filter is provided.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、説明は図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に何ら限定されない。 Embodiments of the present invention will be described below. In addition, although description is demonstrated based on drawing, those drawings are provided for illustration and this invention is not limited to those drawings at all.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による近赤外線カットフィルタを概略的に示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a near-infrared cut filter according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態の近赤外線カットフィルタ100は、近赤外線カットフィルタ本体(以下、単に「フィルタ本体」ともいう)10と、その一方の主面の外周部に一体に形成された遮光層20とを備える。
As shown in FIG. 1, a near-
フィルタ本体10は、透明基材11と、この透明基材11の一方の主面に形成された、可視波長領域の光は透過するが、紫外波長領域及び赤外波長領域の光は反射する誘電体多層膜からなる紫外・赤外光反射膜12と、透明基材11の他方の主面に形成された反射防止膜13とを有する。
The
また、遮光層20は、カーボンブラック、チタンブラック等の無機または有機着色剤を含有し、紫外波長領域等の光によって硬化する、遮光性の光硬化性樹脂によって、フィルタ本体10の紫外・赤外光反射膜12側の主面に形成されている。ここで、「遮光性」とは、主として光を吸収することにより光の透過を遮断する性質をいう。このような遮光性を有する光硬化性樹脂からなる遮光層20は、本実施形態の近赤外線カットフィルタ100を、後述するような、撮像素子を内蔵した撮像装置に使用したときに、撮像素子に入射する光の量を調節したり、迷光をカットする、いわゆる絞りとして機能する。遮光層20の厚みは、特に限定されないが、撮像装置の小型化と遮光性の観点から0.003〜30μmの範囲が好ましく、0.01〜10μmの範囲がより好ましい。
Further, the
この遮光層20は、例えば、図2に示すように形成できる。
まず、フィルタ本体10の紫外・赤外光反射膜12の表面全体に、遮光性を有する光硬化性樹脂20Aを塗布する(図2(a))。光硬化性樹脂は、遮光性を有し、かつ少なくとも紫外波長領域の光によって硬化するものであれば特に制限されることなく使用される。光硬化性樹脂の塗布方法としては、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、キャスト法、スプレーコート法、ビードコート法、ワイヤーバーコート法、ブレードコート法、ローラーコート法、カーテンコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、スリットリバースコート法、マイクログラビア法、コンマコート法等を使用できる。塗布は、複数回に分けて実施してもよい。また、塗布に先立って、紫外・赤外光反射膜12に対する密着性を高めるために、紫外・赤外光反射膜12の表面にヘキサメチルジシラザン(HMDS)等によるカップリング処理を行ってもよい。
The
First, the
次に、遮光層20に対応する位置を開口させたフォトマスク14を介して、光硬化性樹脂20Aに光Lを照射する(図2(b))。照射する光は、例えば、光硬化性樹脂20Aが紫外波長領域の光によって硬化するものであれば、少なくともそのような紫外波長領域の光を含む光を照射する。これによって、光が照射された部分の光硬化性樹脂20Aが硬化するが、光硬化性樹脂20Aは遮光性を有するため、通常であれば、硬化に必要な量の光が照射されるのに時間を要する。しかしながら、本実施形態では、遮光層20の裏面(フィルタ本体10側の面)側に、紫外波長領域の光を反射する誘電体多層膜からなる紫外・赤外光反射膜12が設けられており、遮光層20に入射した、光硬化性樹脂20Aを硬化させる光は紫外・赤外光反射膜12で反射されて、遮光層20に戻り、遮光層の硬化に寄与できる。このため、光硬化性樹脂20Aを速かに硬化できる。
Next, the light L is irradiated to the
この後、未照射部の光硬化性樹脂20Aを現像により選択的に除去することにより、遮光層20が形成される(図2(c))。現像は、ウエット現像、ドライ現像等が用いられる。ウエット現像の場合は、アルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤等、光硬化性樹脂20Aの種類に対応した現像液を用いて、ディップ方式、スプレー方式、ブラッシング、スラッピング等の公知の方法により行える。現像後、必要に応じて、80〜250℃程度の加熱、または光を照射することにより、遮光層20をさらに硬化させてもよい。
After that, the light-
このように、本実施形態の近赤外線カットフィルタ100においては、フィルタ本体10に紫外・赤外光反射膜12を備えるので、絞りの機能を有し、かつ耐久性に優れる遮光層を光硬化型樹脂を用いて簡便に、かつ短時間に形成できる。したがって、絞り機能と近赤外線カット機能を併せ有する近赤外線カットフィルタの生産性及び耐久性を向上できる。
As described above, in the near-
図3は、紫外・赤外光反射膜12による効果を確認するために、透明基材11の一方の主面に紫外・赤外光反射膜を設けずに、遮光層20を形成した場合(I)と、図2に示すように、両主面に紫外・赤外光反射膜12と反射防止膜13をそれぞれ設けた透明基材11の紫外・赤外光反射膜12の表面に遮光層20を形成した場合(II)の、光硬化性樹脂20Aに対する露光時間と、硬化した光硬化性樹脂20Aの膜厚の関係を調べた結果を示したグラフである。光硬化性樹脂20Aへの露光量が不十分な場合、硬化する光硬化性樹脂20Aの量が少なくなるため、硬化後の膜厚が薄くなる。なお、図3中、「UV−IR」及び「AR」は、それぞれ紫外・赤外光反射膜及び反射防止膜を意味する。
FIG. 3 shows a case where the
グラフから明らかなように、紫外・赤外光反射膜12上に設けられた光硬化性樹脂20Aは短時間でも速やかに硬化しているのに対し、透明基材11上に直接設けられた光硬化性樹脂20Aは硬化するのに時間がかかっており、光硬化性樹脂20Aの硬化性に対する紫外・赤外光反射膜12の効果が確認された。
As is apparent from the graph, the
なお、図4は、本実施形態の近赤外線カットフィルタ100を遮光層20側より視た平面図である。図4に示すように、本実施形態では、フィルタ本体10の平面形状は円形状であり、遮光層20はその外周に沿って環状に設けられているが、フィルタ本体10は、例えば、図5に示すように、矩形状であってもよく、特に限定されるものではない。
FIG. 4 is a plan view of the near-
以下、本実施形態の近赤外線カットフィルタ100のフィルタ本体10を構成する透明基材11、紫外・赤外光反射膜12及び反射防止膜13について詳述する。
Hereinafter, the
透明基材11は、可視波長領域の光を透過するものであれば、その形状は特に限定されるものではなく、例えば、板状、フィルム状、ブロック状、レンズ状等が挙げられる。また、透明基材11は、赤外線吸収ガラスや赤外線吸収剤を含有した樹脂であってもよい。
The shape of the
透明基材11の構成材料としては、ガラス、水晶、ニオブ酸リチウム、サファイヤ等の結晶、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。これらの材料は、紫外波長領域及び赤外波長領域の少なくとも一方に対して吸収特性を有するものであってもよい。
Constituent materials of the
ガラスは、可視波長領域で透明な材料から適宜選択して使用できる。例えば、硼珪酸ガラスは、加工が容易で、光学面における傷や異物等の発生を抑制できるために好ましく、アルカリ成分を含まないガラスは、接着性、耐候性等が良好なために好ましい。 Glass can be appropriately selected from materials that are transparent in the visible wavelength region. For example, borosilicate glass is preferable because it is easy to process and can suppress generation of scratches and foreign matters on the optical surface, and glass containing no alkali component is preferable because of good adhesion and weather resistance.
また、ガラスとして、フツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスにCuO等を添加した赤外波長領域に吸収を有する光吸収型のガラスも使用できる。特に、CuOを添加したフツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスは、可視波長領域の光に対し高い透過率を有するとともに、CuOが近赤外波長領域の光を十分に吸収するため、良好な近赤外線カット機能を付与できる。 Further, as the glass, a light absorption type glass having absorption in an infrared wavelength region in which CuO or the like is added to fluorophosphate glass or phosphate glass can also be used. In particular, fluorophosphate glass or phosphate glass added with CuO has a high transmittance for light in the visible wavelength region, and CuO sufficiently absorbs light in the near infrared wavelength region. Can provide a near-infrared cut function.
CuOを含有するフツリン酸塩系ガラスの具体例としては、質量%で、P2O5 46〜70%、MgF2 0〜25%、CaF2 0〜25%、SrF2 0〜25%、LiF 0〜20%、NaF 0〜10%、KF 0〜10%、ただし、LiF、NaF、KFの合量が1〜30%、AlF3 0.2〜20%、ZnF2 2〜15%(ただし、フッ化物総合計量の50%までを酸化物に置換可能)からなるフツリン酸塩系ガラス100質量部に対して、CuOを0.1〜5質量部、好ましくは0.3〜2質量部含有させたものが挙げられる。市販品としては、NF−50ガラス(旭硝子社製 商品名)等が例示される。
As a specific example of the fluorophosphate glass containing CuO, P 2 O 5 46-70%, MgF 2 0-25%, CaF 2 0-25%, SrF 2 0-25%,
CuOを含有するリン酸塩系ガラスの具体例としては、質量%で、P2O5 70〜85%、Al2O3 8〜17%、B2O3 1〜10%、Li2O 0〜3%、Na2O 0〜5%、K2O 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 0.1〜5%、SiO2 0〜3%からなるリン酸塩系ガラス100質量部に対して、CuOを0.1〜5質量部、好ましくは0.3〜2質量部含有させたものが挙げられる。 As a specific example of the phosphate glass containing CuO, P 2 O 5 70 to 85%, Al 2 O 3 8 to 17%, B 2 O 3 1 to 10%, Li 2 O 0 by mass%. 100% by mass of phosphate glass composed of ˜3%, Na 2 O 0-5%, K 2 O 0-5%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0.1-5%, SiO 2 0-3% In contrast, 0.1 to 5 parts by mass, preferably 0.3 to 2 parts by mass of CuO is included.
透明基材11の厚みは、特に限定されないが、小型化、軽量化を図る点からは、0.1〜3mmの範囲が好ましく、0.1〜1mmの範囲がより好ましい。
Although the thickness of the
紫外・赤外光反射膜12は、前述したように、遮光層20の形成を促進する機能を有するが、同時に、近赤外線カットフィルタ機能を付与、もしくは高める効果を併せ有する。この紫外・赤外光反射膜12は、誘電体層Aと、誘電体層Aが有する屈折率よりも高い屈折率を有する誘電体層Bとを、スパッタリング法や真空蒸着法等により、交互に積層した誘電体多層膜から構成される。
As described above, the ultraviolet / infrared
誘電体層Aを構成する材料としては、屈折率が1.6以下、好ましくは1.2〜1.6の材料が使用される。具体的には、シリカ(SiO2)、アルミナ、フッ化ランタン、フッ化マグネシウム、六フッ化アルミニウムナトリウム等が使用される。また、誘電体層Bを構成する材料としては、屈折率が1.7以上、好ましくは1.7〜2.5の材料が使用される。具体的には、チタニア(TiO2)、ジルコニア、五酸化タンタル、五酸化ニオブ、酸化ランタン、イットリア、酸化亜鉛、硫化亜鉛等が使用される。なお、屈折率は、波長550nmの光に対する屈折率をいう。 As a material constituting the dielectric layer A, a material having a refractive index of 1.6 or less, preferably 1.2 to 1.6 is used. Specifically, silica (SiO 2 ), alumina, lanthanum fluoride, magnesium fluoride, aluminum hexafluoride sodium, or the like is used. Further, as the material constituting the dielectric layer B, a material having a refractive index of 1.7 or more, preferably 1.7 to 2.5 is used. Specifically, titania (TiO 2 ), zirconia, tantalum pentoxide, niobium pentoxide, lanthanum oxide, yttria, zinc oxide, zinc sulfide and the like are used. The refractive index is a refractive index with respect to light having a wavelength of 550 nm.
本願発明においては、紫外・赤外光反射膜12を、次のような誘電体多層膜で構成することにより、入射角依存性を低減できる。
In the present invention, the incidence angle dependency can be reduced by forming the ultraviolet / infrared
すなわち、この誘電体多層膜は、屈折率が1.6以下の低屈折率の誘電体層Aと、屈折率が2以上の高屈折率の誘電体層Bとからなる単位誘電体層を15層以上積層したものであって、かつ単位誘電体層における誘電体層Aの光学膜厚をnLdL、誘電体層Bの光学膜厚をnHdHとしたとき、nHdH/nLdL≧3を満足する単位誘電体層の層数が10層以上である。nHdH/nLdL≧3を満足する各単位誘電体層は、nHdH/nLdL値が互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。 That is, this dielectric multilayer film includes 15 unit dielectric layers each composed of a low refractive index dielectric layer A having a refractive index of 1.6 or less and a high refractive index dielectric layer B having a refractive index of 2 or more. When the optical film thickness of the dielectric layer A in the unit dielectric layer is n L d L and the optical film thickness of the dielectric layer B is n H d H , n H d H The number of unit dielectric layers satisfying / n L d L ≧ 3 is 10 or more. The unit dielectric layers satisfying n H d H / n L d L ≧ 3 may have the same or different n H d H / n L d L values.
入射角依存性を低減する観点からは、単位誘電体層の全層数は30層以上が好ましく、35層以上がより好ましい。また、nHdH/nLdL≧3を満足する単位誘電体層の層数は、15層以上が好ましく、18層以上がより好ましい。 From the viewpoint of reducing the incident angle dependency, the total number of unit dielectric layers is preferably 30 or more, and more preferably 35 or more. Further, the number of unit dielectric layers satisfying n H d H / n L d L ≧ 3 is preferably 15 or more, and more preferably 18 or more.
また、単位誘電体層全体におけるnHdH/nLdLの平均値である平均nHdH/nLdLは4.5〜6が好ましく、特に、単位誘電体層の全層数が多い場合、例えば単位誘電体層の全層数が30層以上の場合、平均nHdH/nLdLは4.5〜5.3が好ましい。 The average n H d H / n L d L is the average value of n H d H / n L d L in the entire unit dielectric layer is preferably from 4.5 to 6, in particular, all the layers of the unit dielectric layer When the number is large, for example, when the total number of unit dielectric layers is 30 or more, the average n H d H / n L d L is preferably 4.5 to 5.3.
さらに、この入射角依存性を低減した誘電体多層膜において、誘電体層Aの光学膜厚nLdLの平均値は40〜70nmが好ましく、40〜65nmがより好ましい。誘電体層Bの光学膜厚nHdHの平均値は200〜310nmが好ましく、210〜300nmがより好ましい。また、個々の誘電体層Aの光学膜厚nLdLは10〜140nmが好ましく、個々の誘電体層Bの光学膜厚nHdHは10〜350nmが好ましい。
誘電体多層膜は、前述したスパッタリング法や真空蒸着法の他、イオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法等によっても形成できる。スパッタリング法やイオンプレーティング法は、いわゆるプラズマ雰囲気処理であることから、近赤外線カットフィルタガラス11に対する密着性を向上できる。
Furthermore, in the dielectric multilayer film with reduced incidence angle dependency, the average value of the optical film thickness n L d L of the dielectric layer A is preferably 40 to 70 nm, and more preferably 40 to 65 nm. The average value of the optical thickness n H d H of the dielectric layer B is preferably 200~310nm, 210~300nm is more preferable. Further, the optical film thickness n L d L of each dielectric layer A is preferably 10 to 140 nm, and the optical film thickness n H d H of each dielectric layer B is preferably 10 to 350 nm.
The dielectric multilayer film can be formed by an ion beam method, an ion plating method, a CVD method, or the like in addition to the above-described sputtering method or vacuum deposition method. Since the sputtering method and the ion plating method are so-called plasma atmosphere treatments, adhesion to the near-infrared
反射防止膜13は、近赤外線カットフィルタ100に入射した光の反射を防止することにより透過率を向上させ、効率良く入射光を利用する機能を有するもので、従来より知られる材料及び方法により形成できる。具体的には、反射防止膜3は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法等により形成したシリカ、チタニア、五酸化タンタル、フッ化マグネシウム、ジルコニア、アルミナ等の1層以上の膜や、ゾルゲル法、塗布法等により形成したシリカケート系、シリコーン系、フッ化メタクリレート系等から構成される。反射防止膜13の厚みは、通常、100〜600nmの範囲である。
The
なお、本発明においては、透明基材11の紫外・赤外光反射膜12が形成される主面とは反対側の主面に、反射防止膜13に代えて、あるいは、反射防止膜13と透明基材11との間に、紫外波長領域及び赤外波長領域の光を反射する誘電体多層膜からなる第2の紫外・赤外光反射膜を設けてもよい。
In the present invention, the main surface of the
第2の紫外・赤外光反射膜を構成する誘電体多層膜は、特に限定されるものではなく、紫外・赤外光反射膜12を構成する誘電体多層膜と、同様の材料を用いて同様の方法で形成できる。紫外・赤外光反射膜12を、前述した入射角依存性を低減した誘電体多層膜で構成した場合には、第2の紫外・赤外光反射膜は、次のような誘電体多層膜で構成することが好ましい。
The dielectric multilayer film constituting the second ultraviolet / infrared light reflecting film is not particularly limited, and the same material as the dielectric multilayer film constituting the ultraviolet / infrared
すなわち、この誘電体多層膜は、屈折率が1.6以下の低屈折率の誘電体層Aと、屈折率が2以上の高屈折率の誘電体層Bとからなる単位誘電体層を3層以上積層したものである。 That is, this dielectric multilayer film includes three unit dielectric layers each including a low refractive index dielectric layer A having a refractive index of 1.6 or less and a high refractive index dielectric layer B having a refractive index of 2 or more. More than one layer is laminated.
また、この誘電体多層膜は、単位誘電体層における誘電体層Aの光学膜厚をnLdL、誘電体層Bの光学膜厚をnHdHとしたとき、単位誘電体層全体におけるnHdH/nLdLの平均値である平均nHdH/nLdLは0.8〜1.5が好ましく、個々の単位誘電体層3のnHdH/nLdL値は、0.1〜10が好ましい。 In addition, the dielectric multilayer film has the unit dielectric layer as a whole when the optical film thickness of the dielectric layer A in the unit dielectric layer is n L d L and the optical film thickness of the dielectric layer B is n H d H. n H d H / n L d average L is the average value n H d H / n L d L is preferably 0.8 to 1.5, the individual unit dielectric layer 3 n H d H / n in The L d L value is preferably from 0.1 to 10.
さらに、この誘電体多層膜における誘電体層Aの光学膜厚nLdLの平均値は100〜230nmが好ましく、120〜210nmがより好ましい。誘電体層Bの光学膜厚nHdHの平均値は100〜230nmが好ましく、120〜210nmがより好ましい。また、個々の誘電体層Aの光学膜厚nLdLは5〜310nmが好ましく、個々の誘電体層Bの光学膜厚nHdHは10〜300nmが好ましい。 Furthermore, the average value of the optical film thickness n L d L of the dielectric layer A in this dielectric multilayer film is preferably 100 to 230 nm, and more preferably 120 to 210 nm. The average value of the optical thickness n H d H of the dielectric layer B is preferably 100~230nm, 120~210nm is more preferable. In addition, the optical film thickness n L d L of each dielectric layer A is preferably 5 to 310 nm, and the optical film thickness n H d H of each dielectric layer B is preferably 10 to 300 nm.
また、遮光層20は、図6に示す近赤外線カットフィルタ110のように、フィルタ本体10の反射防止膜13側の主面に形成してもよい。この場合であっても、紫外・赤外光反射膜12を、遮光層20の形成を促進する機能層として機能させることができるため、図1に示す赤外光透過フィルタ100と同様の効果が得られる。
Further, the
すなわち、遮光層20を硬化させるために照射した光は、紫外・赤外光反射膜12で反射されて遮光層20に再び入射するため、遮光層20を速やかに硬化できる。ただし、この場合、遮光層20に照射した光は、反射防止膜13及び透明基材11を経て紫外・赤外光反射膜12に達するため、透明基材11に吸収型の材料としないか、あるいは、遮光層20の材料に、透明基材11によって吸収されない光で硬化する材料を使用する必要がある。このような観点から、図6に示す近赤外線カットフィルタ110においては、紫外波長領域の光によって硬化する紫外線硬化型樹脂の使用が好ましい。なお、透明基材11の紫外・赤外光反射膜12が形成される主面とは反対側の主面に、第2の紫外・赤外光反射膜を設けた場合には、この第2の紫外・赤外光反射膜が、図6に示す近赤外線カットフィルタ110において、遮光層20の形成を促進する機能を有するため、上記のような透明基材11や遮光層20の材料を考慮する必要はなくなる。
That is, the light irradiated to cure the
(第2の実施形態)
図7は、本発明の第2の実施形態による近赤外線カットフィルタ120を概略的に示す断面図である。なお、本実施形態以降、重複する説明を避けるため、第1の実施の形態と共通する点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a near-
本実施形態の近赤外線カットフィルタ120は、図7に示すように、透明基材11と反射防止膜13との間に、赤外光吸収膜15が設けられている。赤外光吸収膜15は、透明基材11と紫外・赤外光反射膜12の間に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 7, the near-
赤外光吸収膜15は、赤外波長領域の光を吸収する赤外線吸収剤を含む透明樹脂から構成される。
The infrared
透明樹脂は、可視波長領域の光を透過するものであればよく、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アセテート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル樹脂、アリルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドエーテル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂等が挙げられる。 The transparent resin only needs to transmit light in the visible wavelength region. For example, acrylic resin, styrene resin, ABS resin, AS resin, polycarbonate resin, polyolefin resin, polyvinyl chloride resin, acetate resin, cellulose resin Polyester resin, allyl ester resin, polyimide resin, polyamide resin, polyimide ether resin, polyamideimide resin, epoxy resin, urethane resin, urea resin, and the like.
また、赤外波長領域の光を吸収する赤外線吸収剤としては、ITO(In2O3−TiO2系)、ATO(ZnO−TiO2系)、ホウ化ランタン等の無機微粒子や、シアニン系化合物、フタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、ジチオール金属錯体系化合物、ジイモニウム系化合物、ポリメチン系化合物、フタリド化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、インドフェノール系化合物等の有機系色素が挙げられる。 Infrared absorbers that absorb light in the infrared wavelength region include inorganic fine particles such as ITO (In 2 O 3 —TiO 2 ), ATO (ZnO—TiO 2 ), lanthanum boride, and cyanine compounds. Organic dyes such as phthalocyanine compounds, naphthalocyanine compounds, dithiol metal complex compounds, diimonium compounds, polymethine compounds, phthalide compounds, naphthoquinone compounds, anthraquinone compounds, and indophenol compounds.
その他、無機微粒子として、少なくともCu及び/またはPを含む酸化物の結晶子からなり、数平均凝集粒子径が5〜200nmのものであり、好ましくは、下式(1)で表わされる化合物の結晶子からなり、数平均凝集粒子径が5〜200nmのものが使用できる。
A1/nCuPO4 …(1)
(式中、Aは、アルカリ金属(Li、Na、K、Rb、Cs)、アルカリ土類金属(Mg、Ca、Sr、Ba)及びNH4からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、添字のnは、Aがアルカリ金属またはNH4の場合は1であり、Aがアルカリ土類金属の場合は2である。)
In addition, the inorganic fine particles are composed of oxide crystallites containing at least Cu and / or P, and have a number average agglomerated particle diameter of 5 to 200 nm, preferably a crystal of a compound represented by the following formula (1) Those having a number average aggregate particle diameter of 5 to 200 nm can be used.
A 1 / n CuPO 4 (1)
(In the formula, A is at least one selected from the group consisting of alkali metals (Li, Na, K, Rb, Cs), alkaline earth metals (Mg, Ca, Sr, Ba) and NH 4 ; N is 1 when A is an alkali metal or NH 4 and is 2 when A is an alkaline earth metal.)
このような結晶子からなるものは、結晶構造に起因する赤外線吸収特性を維持でき、また、結晶子が微粒子であるため、赤外光吸収膜15中に高濃度で含有でき、単位長あたりの吸収能を大きくできることから好ましい。
Those composed of crystallites can maintain the infrared absorption characteristics due to the crystal structure, and since the crystallites are fine particles, they can be contained in the infrared
無機微粒子は、耐候性、耐酸性、耐水性等の向上や表面改質によるバインダ樹脂との相溶性の向上を目的に、公知の方法で表面処理がされていてもよい。 The inorganic fine particles may be subjected to a surface treatment by a known method for the purpose of improving the weather resistance, acid resistance, water resistance and the like and improving the compatibility with the binder resin by surface modification.
また、有機系色素として、アセトンに溶解して測定される波長領域400〜1000nmの光の吸収スペクトルにおいて、ピーク波長が695±1nmであり半値全幅が35±5nmである極大吸収ピークを有する色素が使用できる。このような色素は、近赤外線カットフィルタに求められる波長630〜700nm付近の間で急峻に吸光度が変化するため好ましい。なお、この色素を用いる場合、透明樹脂として、波長589nmにおける屈折率が1.54以上の透明樹脂の使用が好ましい。 Further, as an organic dye, a dye having a maximum absorption peak having a peak wavelength of 695 ± 1 nm and a full width at half maximum of 35 ± 5 nm in an absorption spectrum of light having a wavelength region of 400 to 1000 nm measured by dissolving in acetone. Can be used. Such a dye is preferable because the absorbance changes sharply in the vicinity of the wavelength of 630 to 700 nm required for the near infrared cut filter. In addition, when using this pigment | dye, use of transparent resin whose refractive index in wavelength 589nm is 1.54 or more is preferable as transparent resin.
赤外線吸収剤は1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 An infrared absorber may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.
赤外光吸収膜15における赤外線吸収剤の含有量は、例えば、前述の少なくともCu及び/またはPを含む酸化物の結晶子からなる無機微粒子の場合、20〜60質量%が好ましく、20〜50質量%がより好ましい。また、前述のピーク波長が695±1nmであり半値全幅が35±5nmである極大吸収ピークを有する色素の場合、0.5〜3質量%が好ましく、0.5〜0.8質量%がより好ましい。各赤外線吸収剤の含有量が前記範囲未満では、赤外波長領域の光を十分に吸収できないおそれがあり、また、前記範囲を超えると、可視波長領域の光の透過性が低下するおそれがある。
The content of the infrared absorbent in the infrared
透明樹脂には、赤外線吸収剤の他に、さらに、本発明の効果を阻害しない範囲で、色調補正色素、レベリング剤、帯電防止剤、熱安定剤、酸化防止剤、分散剤、難燃剤、滑剤、可塑剤等が含有されていてもよい。 In addition to the infrared absorber, the transparent resin further includes a color tone correction dye, a leveling agent, an antistatic agent, a heat stabilizer, an antioxidant, a dispersant, a flame retardant, and a lubricant as long as the effects of the present invention are not impaired. Further, a plasticizer or the like may be contained.
赤外光吸収膜15は、例えば、透明樹脂、赤外線吸収剤、及び必要に応じて配合される他の添加剤を、分散媒または溶媒に分散または溶解させて塗工液を調製し、この塗工液を透明基材11の紫外・赤外光反射膜12形成面とは反対側の主面に塗工し、乾燥させることにより形成できる。塗工、乾燥は、複数回に分けて実施できる。また、その際、含有成分の異なる複数の塗工液を調製し、これらを順に塗工、乾燥させてもよい。具体的には、例えば、前述の少なくともCu及び/またはPを含む酸化物の結晶子からなる無機微粒子を含む塗工液と、ITO粒子を含む塗工液をそれぞれ個別に調製し、これらを順に塗工し、乾燥させてもよい。
The infrared
分散媒または溶媒としては、水、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、アルデヒド、アミン、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、芳香族炭化水素等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。塗工液には、必要に応じて分散剤を配合できる。分散剤としては、例えば、界面活性剤、シラン化合物、シリコーンレジン、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤等が使用される。 Examples of the dispersion medium or solvent include water, alcohol, ketone, ether, ester, aldehyde, amine, aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, and aromatic hydrocarbon. These may be used alone or in combination of two or more. A dispersing agent can be mix | blended with a coating liquid as needed. As the dispersant, for example, a surfactant, a silane compound, a silicone resin, a titanate coupling agent, an aluminum coupling agent, a zircoaluminate coupling agent, or the like is used.
塗工液の調製には、自転・公転式ミキサー、ビーズミル、遊星ミル、超音波ホモジナイザ等の撹拌装置を使用できる。高い透明性を確保するためには、撹拌を十分に行うことが好ましい。撹拌は、連続的に行ってもよく、断続的に行ってもよい。 For the preparation of the coating solution, a stirring device such as a rotation / revolution mixer, a bead mill, a planetary mill, or an ultrasonic homogenizer can be used. In order to ensure high transparency, it is preferable to sufficiently stir. Stirring may be performed continuously or intermittently.
また、塗工液の塗工には、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、キャスト法、スプレーコート法、ビードコート法、ワイヤーバーコート法、ブレードコート法、ローラーコート法、カーテンコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、スリットリバースコート法、マイクログラビア法、コンマコート法等を使用できる。 For coating of coating liquid, spin coating method, bar coating method, dip coating method, casting method, spray coating method, bead coating method, wire bar coating method, blade coating method, roller coating method, curtain coating method A slit die coating method, a gravure coating method, a slit reverse coating method, a micro gravure method, a comma coating method and the like can be used.
赤外光吸収膜15の厚みは、0.01〜200μmの範囲が好ましく、0.1〜50μmの範囲がより好ましい。0.01μm未満では、所定の吸収能が得られないおそれがあり、また、200μmを超えると、乾燥時に乾燥ムラが生じるおそれがある。
The thickness of the infrared
本実施形態の近赤外線カットフィルタ120は、赤外光吸収膜15を備えるので、良好な近赤外線カット機能を具備できる。
Since the near-
(第3の実施形態)
図8は、本発明の第3の実施形態による近赤外線カットフィルタ130を概略的に示す断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a near-
本実施形態の近赤外線カットフィルタ130は、図8に示すように、フィルタ本体10の紫外・赤外光反射膜12側の主面に、Cr、CrO等の黒色の金属または金属酸化物からなる遮光層21が形成されている。
As shown in FIG. 8, the near-
この遮光層21は、例えば、図9に示すように形成できる。
まず、フィルタ本体10の紫外・赤外光反射膜12の表面全体に、フォトレジスト81を塗布する(図9(a))。フォトレジストは、少なくとも紫外波長領域または赤外波長領域の光によって硬化乃至溶解性を変化させるものであれば特に制限されることなく使用される。フォトレジストの塗布方法としては、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、キャスト法、スプレーコート法、ビードコート法、ワイヤーバーコート法、ブレードコート法、ローラーコート法、カーテンコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、スリットリバースコート法、マイクログラビア法、コンマコート法等を使用できる。塗布は、複数回に分けて実施してもよい。また、塗布に先立って、紫外・赤外光反射膜12に対する密着性を高めるために、紫外・赤外光反射膜12の表面にヘキサメチルジシラザン(HMDS)等による処理を行ってもよい。
The
First, a
次に、フォトマスク14を介して、フォトレジスト81に光Lを照射する(図9(b))。フォトレジスト81がポジ型の場合には、遮光層21に対応する位置を開口させたフォトマスク14を用い、フォトレジスト81がネガ型の場合には、遮光層21非形成部に対応する位置を開口させたフォトマスク14を用いる。また、照射する光は、例えば、フォトレジスト81が紫外波長領域の光によって硬化乃至溶解性を変化させるものであれば、少なくともそのような紫外波長領域の光を含む光を照射する。これによって、光が照射された部分のフォトレジスト81が硬化乃至溶解性を変化させるが、フォトレジスト81の裏面(フィルタ本体10側の面)側に、紫外波長領域及び赤外波長領域の光は反射する誘電体多層膜からなる紫外・赤外光反射膜12が設けられており、フォトレジスト81に入射した光が紫外・赤外光反射膜12で反射されるため、フォトレジスト81は速やかに硬化乃至溶解性を変化させる。
Next, light L is irradiated to the
次に、フォトレジスト81に応じた現像液を用いて、フォトレジスト81を現像し、紫外・赤外光反射膜12表面の遮光層21非形成部にレジスト層82を形成する(図9(c))。
Next, the
次に、レジスト層82及び紫外・赤外光反射膜12上に、スパッタリング法や真空蒸着法等により、Cr、CrO等の黒色の金属または金属酸化物からなる被膜21Aを形成する(図9(d))。
Next, a
その後、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、イソプロピルアルコール等のレジスト剥離剤に浸漬して、レジスト層82をリフトオフすることにより、遮光層21が形成される(図9(e))。レジスト層82のリフトオフには、高圧ジェットや、超音波振動等の物理的手段を用いてもよい。
Thereafter, the resist
このように、本実施形態の近赤外線カットフィルタ130においては、フィルタ本体10に紫外・赤外光反射膜12を備えており、レジスト層82を短時間に形成できるので、絞りの機能を有する遮光層21の形成時間を短縮できる。また、スパッタリング法や真空蒸着法等により、遮光層21となる被膜1Aを形成できるので、紫外・赤外光反射膜12に対し密着性の良好な遮光層21を形成できる。したがって、絞り機能と近赤外線カット機能を併せ有する近赤外線カットフィルタの生産性および耐久性を向上できる。
Thus, in the near-
(第4の実施の形態)
図10は、第4の実施形態による撮像装置50を概略的に示す断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an
図10に示すように、本実施形態の撮像装置50は、固体撮像素子51、光学フィルタ52、レンズ53、及びこれらを保持固定する匡体54を有する。
As shown in FIG. 10, the
固体撮像素子51、光学フィルタ52、及びレンズ53は、光軸xに沿って配置され、固体撮像素子51とレンズ53の間に光学フィルタ52が配置されている。固体撮像素子51は、レンズ53及び光学フィルタ52を通過して入射してきた光を電気信号に変換する電子部品であり、例えばCCDやCMOS等である。そして、本実施形態では、光学フィルタ52として、図1に示した近赤外線カットフィルタ100が使用され、その紫外・赤外光反射膜12がレンズ53側に、反射防止膜13が固体撮像素子51側に位置するように配置されている。なお、近赤外線カットフィルタ100は、紫外・赤外光反射膜12が固体撮像素子51側に、反射防止膜13がレンズ53側に位置するように配置してもよい。また、本実施形態では、光学フィルタ52として、図1に示した近赤外線カットフィルタ100を使用しているが、図6、図7、図8等に示した近赤外線カットフィルタを用いることもできる。
The solid-
撮像装置50においては、被写体側より入射した光は、レンズ53、及び光学フィルタ52(近赤外線カットフィルタ100)を通って固体撮像素子51に入射する。この入射した光を固体撮像素子51が電気信号に変換し、画像信号として出力する。入射光は、遮光層20を備えた近赤外線カットフィルタ100を通過することで、適正な光量に調節され、かつ十分に近赤外線が遮蔽された光として固体撮像素子51で受光される。
In the
このように、撮像装置50においては、近赤外線カットフィルタ100に一体に設けられている遮光層20が絞りの機能を有するため、絞りを別体で設ける必要はなく、小型化を図れるともに、部品数を削減し、製造工程を簡素化できる。そのうえ、近赤外線カットフィルタ100は、遮光層20の形成時間を短縮し、かつその特性を改善できるため、撮像装置50においても、その生産性を向上できる。
Thus, in the
なお、本実施形態の撮像装置50は、1つのレンズが配置されているだけであるが、複数のレンズを備えるものであってもよく、また、固体撮像素子を保護するカバーガラス等が配置されていてもよい。さらに、光学フィルタの位置も、レンズと固体撮像素子との間に限らず、例えば、レンズより被写体側に配置されていてもよく、また、レンズが複数配置される場合に、レンズとレンズの間に配置されていてもよい。
Note that the
また、以上説明した実施形態は、いずれも光学フィルタが近赤外線カット機能を持つフィルタの例であるが、近赤外線カット機能に限らず、ローパスフィルタ、NDフィルタ、色調フィルタ、光増幅フィルタ等の機能を有するものであってもよい。 The embodiments described above are examples of filters in which the optical filter has a near-infrared cut function, but are not limited to the near-infrared cut function, but include functions such as a low-pass filter, an ND filter, a color filter, and an optical amplification filter. It may have.
さらに、以上説明した実施形態では、光学フィルタの遮光層を形成する際に用いる光を反射する機能層として、可視波長領域の光は透過するが、紫外波長領域及び赤外波長領域の光は反射する誘電体多層膜からなる紫外・赤外光反射膜を設けているが、機能層は、遮光層の形成に用いる光を反射できればよく、特にこのような例に限定されない。例えば、遮光層を光硬化性樹脂により形成する場合であって、光硬化性樹脂を硬化する光が紫外波長領域の光であれば、機能層は、少なくとも硬化に必要な紫外波長領域の光を反射する機能があればよい。 Further, in the embodiment described above, as a functional layer that reflects light used when forming the light shielding layer of the optical filter, light in the visible wavelength region is transmitted, but light in the ultraviolet wavelength region and infrared wavelength region is reflected. Although an ultraviolet / infrared light reflecting film made of a dielectric multilayer film is provided, the functional layer is not particularly limited to this example as long as it can reflect light used for forming the light shielding layer. For example, when the light shielding layer is formed of a photocurable resin, and the light for curing the photocurable resin is light in the ultraviolet wavelength region, the functional layer at least emits light in the ultraviolet wavelength region necessary for curing. It only needs to have a function of reflecting.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は、以上説明した実施の形態の記載内容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で適宜変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the content of description of embodiment described above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. Needless to say.
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されない。なお、実施例における近赤外光透過フィルタの分光透過率曲線は、分光光度計(大塚電子社製 MCPD−3000)を用いて測定した。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples at all. In addition, the spectral transmittance curve of the near-infrared light transmission filter in an Example was measured using the spectrophotometer (MCPD-3000 by Otsuka Electronics Co., Ltd.).
(実施例1)
40mm×40mm×0.3mmの角板状の赤外線吸収ガラス(NF−50ガラス 旭硝子社製)の一方の表面に、真空蒸着法により、シリカ(SiO2;屈折率1.45(波長550nm))層とチタニア(TiO2;屈折率2.32(波長550nm))層とを交互に積層して、表1に示すような構成からなる誘電体多層膜(34層)を形成した。また、赤外線吸収ガラスの他方の表面に、表2に示すような構成からなる3層反射防止膜を形成した。
Example 1
Silica (SiO 2 ; refractive index 1.45 (
上記誘電体多層膜の表面全体に、遮光性紫外線硬化型アクリレート系樹脂(東京応化工業社製)をスピンコート法により厚さ1.2μmに塗布し、90℃で120秒間加熱した後、その表面にフォトマスクを介して高圧水銀ランプにより100mJ/cm2の紫外線を照射し硬化させた。その後、0.04質量%水酸化カリウム水溶液を用いて未露光部分を除去し、遮光層を形成して近赤外線カットフィルタを製造した。 A light-shielding UV-curable acrylate resin (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied to the entire surface of the dielectric multilayer film to a thickness of 1.2 μm by spin coating, heated at 90 ° C. for 120 seconds, and then the surface The film was cured by irradiating with 100 mJ / cm 2 ultraviolet rays through a photomask with a high-pressure mercury lamp. Then, the unexposed part was removed using 0.04 mass% potassium hydroxide aqueous solution, the light shielding layer was formed, and the near-infrared cut filter was manufactured.
形成された遮光層は十分に硬化しており、誘電体多層膜に対する密着性も良好であった。得られた近赤外線カットフィルタの分光透過率曲線(入射角度0度)を図12に示す。
The formed light-shielding layer was sufficiently cured and had good adhesion to the dielectric multilayer film. The spectral transmittance curve (
(比較例1)
誘電体多層膜及び反射防止膜を形成せず、赤外線吸収ガラス(NF−50ガラス)の一方の表面に直接遮光層を形成した以外は、実施例1と同様にして、近赤外線カットフィルタを製造を試みたところ、100mJ/cm2の紫外線の照射では、遮光性紫外線硬化型アクリレート系樹脂を十分に硬化できなかった。
(Comparative Example 1)
A near-infrared cut filter is manufactured in the same manner as in Example 1, except that the dielectric multilayer film and the antireflection film are not formed, and a light-shielding layer is directly formed on one surface of the infrared absorbing glass (NF-50 glass). As a result, the light-shielding ultraviolet curable acrylate resin could not be sufficiently cured by irradiation with ultraviolet rays of 100 mJ / cm 2 .
(実施例2)
赤外線吸収ガラス(NF−50ガラス)に代えて、厚さ0.3mmのソーダガラス板を用いた以外は、実施例1と同様にして、近赤外線カットフィルタを製造した。
形成された遮光層は十分に硬化しており、誘電体多層膜に対する密着性も良好であった。得られた近赤外線カットフィルタの分光透過率曲線(入射角度0度)を図12に併せ示す。
(Example 2)
A near-infrared cut filter was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a soda glass plate having a thickness of 0.3 mm was used instead of the infrared absorbing glass (NF-50 glass).
The formed light-shielding layer was sufficiently cured and had good adhesion to the dielectric multilayer film. The spectral transmittance curve (
(実施例3)
40mm×40mm×0.3mmの角板状のソーダガラスの一方の面に厚さ8μmの赤外光吸収層を形成し、他方の面に表3に示すような構成からなる誘電体多層膜(68層)を形成し、さらに、赤外吸収層の表面に表4に示すような構成からなる反射防止層を形成した。その後、誘電体多層膜の表面に、実施例1と同様にして、遮光層を形成して、近赤外線カットフィルタを製造した。赤外光吸収層の形成方法は次の通りである。
(Example 3)
A dielectric multilayer film having a structure as shown in Table 3 is formed on one side of a 40 mm × 40 mm × 0.3 mm square plate-like soda glass with an infrared light absorption layer having a thickness of 8 μm. 68 layer), and an antireflection layer having the structure shown in Table 4 was formed on the surface of the infrared absorption layer. Thereafter, a light shielding layer was formed on the surface of the dielectric multilayer film in the same manner as in Example 1 to produce a near-infrared cut filter. The method for forming the infrared light absorption layer is as follows.
アセトンに溶解して測定される波長領域400〜1000nmの光の吸収スペクトルが図11に示されるパターンを有する赤外線吸収色素と、アクリル樹脂(大阪ガスケミカル社製)の50質量%溶液とを、アクリル樹脂100質量部に対して赤外線吸収色素が0.8質量部となるような割合で混合した後、室温で撹拌溶解して塗工液を得た。得られた塗工液を、厚さ1mmのソーダガラス板上にギャップ30μmのアプリケータを用いてダイコート法により塗布し、100℃で5分間加熱乾燥した。その後、塗膜に波長365nmの紫外線を360mJ/cm2照射して硬化させ、厚さ8μmの赤外光吸収層を形成した。 An infrared absorption dye having a pattern whose light absorption spectrum in a wavelength region of 400 to 1000 nm measured by dissolving in acetone is shown in FIG. 11 and a 50% by mass solution of an acrylic resin (manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) After mixing at a ratio such that the infrared absorbing dye was 0.8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin, the mixture was stirred and dissolved at room temperature to obtain a coating solution. The obtained coating liquid was applied on a soda glass plate having a thickness of 1 mm by a die coating method using an applicator having a gap of 30 μm, and dried by heating at 100 ° C. for 5 minutes. Thereafter, the coating film was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm at 360 mJ / cm 2 and cured to form an infrared light absorption layer having a thickness of 8 μm.
形成された遮光層は十分に硬化しており、誘電体多層膜に対する密着性も良好であった。 The formed light-shielding layer was sufficiently cured and had good adhesion to the dielectric multilayer film.
(実施例4)
40mm×40mm×0.3mmの角板状のソーダガラスの一方の面に、厚さ8μmの赤外光吸収層に代えて、2層構造の厚さ54μmの赤外光吸収層を形成した以外は、実施例3と同様にして、近赤外線カットフィルタを製造した。赤外光吸収層の形成方法は次の通りである。
Example 4
Other than forming an infrared light absorbing layer having a thickness of 54 μm with a two-layer structure on one side of a 40 mm × 40 mm × 0.3 mm square soda glass instead of an infrared light absorbing layer having a thickness of 8 μm Produced a near-infrared cut filter in the same manner as in Example 3. The method for forming the infrared light absorption layer is as follows.
まず、赤外線吸収粒子を製造した。
52質量%リン酸水素二カリウム(純正化学製)水溶液500gに、撹拌下、5質量%硫酸銅・五水和物(純正化学製)水溶液500gを加え、5時間以上室温にて撹拌し、水色溶液(PO4 3−/Cu2+(モル比)=15)を得た。
First, infrared absorbing particles were produced.
To 500 g of an aqueous solution of 52% by mass dipotassium hydrogen phosphate (manufactured by Junsei Kagaku), 500 g of an aqueous solution of 5% by mass copper sulfate pentahydrate (manufactured by Junsei Kagaku) is added and stirred at room temperature for 5 hours or more A solution (PO 4 3− / Cu 2+ (molar ratio) = 15) was obtained.
得られた水色溶液から生成物を吸引濾過によって分離し、水及びアセトンで洗浄し、水色の生成物を得た。生成物をるつぼに移し、100℃で4時間真空乾燥した後、ワンダーブレンダー(大阪ケミカル社製、以下同じ)を用いて、30秒間の乾式粉砕を2回行った。 The product was separated from the obtained light blue solution by suction filtration and washed with water and acetone to obtain a light blue product. The product was transferred to a crucible and vacuum-dried at 100 ° C. for 4 hours, and then dry pulverization for 30 seconds was performed twice using a wonder blender (manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd., hereinafter the same).
粉末状態の生成物をるつぼに移し、大気下、600℃で8時間焼成し、黄緑色の焼成物を得た。焼成物について、ワンダーブレンダーを用いて、30秒間の乾式粉砕を2回行った。得られた黄緑色の焼成物は15.4gであり、硫酸銅・五水和物のモル数を基準とした場合の収率は78%であった。 The powdered product was transferred to a crucible and fired at 600 ° C. for 8 hours in the air to obtain a yellow-green fired product. The fired product was subjected to dry grinding for 30 seconds twice using a wonder blender. The obtained yellowish green fired product was 15.4 g, and the yield based on the number of moles of copper sulfate pentahydrate was 78%.
焼成物についてX線回折を測定した。X線回折の結果から、KCuPO4の結晶構造を確認でき、焼成物は、実質的にKCuPO4の結晶子からなる粒子であることが同定された。 X-ray diffraction was measured for the fired product. From the result of X-ray diffraction, the crystal structure of KCuPO 4 could be confirmed, and the fired product was identified as particles substantially consisting of crystallites of KCuPO 4 .
上記焼成物を水に分散させ、固形分濃度10質量%の分散液とし、超音波ホモジナイザで処理した後、湿式微粒子化装置(スギノマシン社製、スターバーストミニ)を用いて湿式粉砕を行った。分散液がオリフィス径を通過する回数を湿式粉砕処理回数とする。本例においては、湿式粉砕処理回数を20回とした。 The fired product was dispersed in water to obtain a dispersion having a solid content of 10% by mass, treated with an ultrasonic homogenizer, and then wet pulverized using a wet micronizer (Starburst Mini manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.). . The number of times the dispersion passes through the orifice diameter is defined as the number of wet pulverization treatments. In this example, the number of wet pulverization treatments was 20.
湿式粉砕後の分散液から解砕物を遠心分離し、るつぼに移して150℃で乾燥し、黄緑色の解砕物を得た。解砕物について、ワンダーブレンダーを用いて、30秒間の乾式粉砕を2回行った。 The crushed material was centrifuged from the dispersion after wet pulverization, transferred to a crucible, and dried at 150 ° C. to obtain a yellow-green crushed material. About the crushed material, 30 seconds of dry pulverization was performed twice using a wonder blender.
解砕物についてX線回折を測定した。X線回折の結果から、KCuPO4の結晶構造を確認でき、解砕物は、実質的にKCuPO4の結晶子からなる近赤外線吸収粒子であることが同定された。結晶子の大きさは27nmであった。また、近赤外線吸収粒子の粒子径測定用分散液を調製し、数平均凝集粒子径を測定したところ、89nmであった。さらに、近赤外線吸収粒子の拡散反射スペクトル(反射率)を測定し、反射率の変化量Dを求めたところ、−0.46%/nmであった。 X-ray diffraction of the crushed material was measured. From the result of X-ray diffraction, the crystal structure of KCuPO 4 could be confirmed, and the crushed material was identified to be near-infrared absorbing particles substantially consisting of KCuPO 4 crystallites. The crystallite size was 27 nm. In addition, a dispersion for measuring the particle size of near-infrared absorbing particles was prepared, and the number average aggregated particle size was measured and found to be 89 nm. Furthermore, the diffuse reflection spectrum (reflectance) of the near-infrared absorbing particles was measured, and the change D in reflectivity was determined to be -0.46% / nm.
得られた近赤外線吸収粒子と、ポリエステル樹脂(東洋紡績社製、商品名 バイロン103;屈折率1.60〜1.61)の30質量%シクロヘキサノン溶液とを、固形分が近赤外線吸収粒子44質量%及びポリエステル樹脂56質量%となるような割合で混合し、自転・公転式ミキサーで撹拌し、分散液を得た。得られた分散液を、厚さ1mmのソーダガラス板上にフィルムアプリケーター(安田精機製作所製 No.548−YKG)を用いて塗布し、150℃で15分間加熱して、厚さ50μmの赤外線吸収層(I)を形成した。 The obtained near-infrared absorbing particles and a 30% by mass cyclohexanone solution of a polyester resin (trade name Byron 103; manufactured by Toyobo Co., Ltd .; refractive index: 1.60 to 1.61) having a solid content of 44% by weight of the near-infrared absorbing particles. % And a ratio of 56% by mass of the polyester resin, and the mixture was stirred with a rotation / revolution mixer to obtain a dispersion. The obtained dispersion was applied onto a 1 mm thick soda glass plate using a film applicator (No. 548-YKG manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho), heated at 150 ° C. for 15 minutes, and absorbed by infrared rays having a thickness of 50 μm. Layer (I) was formed.
また、ITO粒子(富士チタン社製;結晶子の大きさ38nm)を分散剤とともにエタノールに混合し、固形分濃度20重量%の分散液を得た。
このITO粒子含有分散液を、近赤外線吸収層(I)上にスピンコータ(スピンコータMS−A200)を用いて塗布し、150℃で15分間加熱して、厚さ4μmの近赤外線吸収層(II)を形成した。
Further, ITO particles (manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd .; crystallite size 38 nm) were mixed with ethanol together with a dispersant to obtain a dispersion having a solid content concentration of 20% by weight.
This ITO particle-containing dispersion was applied onto the near-infrared absorbing layer (I) using a spin coater (spin coater MS-A200) and heated at 150 ° C. for 15 minutes to form a near-infrared absorbing layer (II) having a thickness of 4 μm. Formed.
形成された遮光層は十分に硬化しており、誘電体多層膜に対する密着性も良好であった。 The formed light-shielding layer was sufficiently cured and had good adhesion to the dielectric multilayer film.
(実施例5)
40mm×40mm×0.3mmの角板状の赤外線吸収ガラス(NF−50ガラス)の一方の表面に、真空蒸着法により、シリカ(SiO2;屈折率1.45(波長550nm))層とチタニア(TiO2;屈折率2.32(波長550nm))層とを交互に積層して、表1に示すような構成からなる誘電体多層膜(34層)を形成した。また、赤外線吸収ガラスの他方の表面に、表2に示すような構成からなる3層反射防止膜を形成した。
(Example 5)
A silica (SiO 2 ; refractive index 1.45 (
上記誘電体多層膜の表面全体に、ポジ型フォトレジスト(東京応化工業社製)をスピンコート法により厚さ4.0μmに塗布し、90℃で90秒間加熱した後、その表面にフォトマスクを介して高圧水銀ランプにより100mJ/cm2の紫外線を照射した。その後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドで露光部分を溶解除去し、120℃で3分間の後硬化を行い、レジスト層を形成した。 A positive photoresist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied to the entire surface of the dielectric multilayer film to a thickness of 4.0 μm by spin coating, heated at 90 ° C. for 90 seconds, and then a photomask is applied to the surface. Then, ultraviolet rays of 100 mJ / cm 2 were irradiated by a high pressure mercury lamp. Thereafter, the exposed portion was dissolved and removed with tetramethylammonium hydroxide, and post-cured at 120 ° C. for 3 minutes to form a resist layer.
レジスト層及び誘電体多層膜上に、マグネトロンスパッタリング法によりCr、CrOx、SiO2からなる厚さ0.3μmの膜を形成し、その後、N−メチル−2−ピロリドンに浸漬して、レジスト層をリフトオフして遮光層を形成し、近赤外線カットフィルタを製造した。 A 0.3 μm thick film made of Cr, CrO x , SiO 2 is formed on the resist layer and the dielectric multilayer film by magnetron sputtering, and then immersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a resist layer Was lifted off to form a light shielding layer to produce a near-infrared cut filter.
本発明の光学フィルタは、絞りとして機能する遮光層の形成時間を短縮できるとともに、その耐久性を向上でき、ひいては撮像装置の生産性及び信頼性を向上できることから、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA等の情報機器に組み込まれる小型カメラ等の撮像装置に有用である。 The optical filter of the present invention can shorten the formation time of the light-shielding layer functioning as a diaphragm, improve its durability, and thus improve the productivity and reliability of the imaging device, so that a digital still camera, a digital video camera, It is useful for an imaging apparatus such as a small camera incorporated in information equipment such as a mobile phone, a notebook personal computer, and a PDA.
10…(近赤外線カット)フィルタ本体、11…透明基材、12…紫外・赤外光反射膜、13…反射防止膜、15…赤外光吸収膜、20,21…遮光層、20A…光硬化性樹脂、50…撮像装置、51…固体撮像素子、52…光学フィルタ、53…レンズ、54…筺体、100,110,120,130…近赤外線カットフィルタ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置され、前記入射光に対し透過性を有するフィルタ本体と、
前記光学フィルタ本体の少なくとも一方の面に光硬化性樹脂により一体に形成された、前記撮像素子に入射する光の一部を遮断する遮光層とを有し、
前記光学フィルタ本体には、前記光硬化性樹脂を硬化させる光を反射する機能層が設けられ、
前記機能層の表面は平坦であり、該表面に接して前記遮光層が設けられ、かつ前記機能層は誘電体多層膜からなる光反射膜であることを特徴とする光学フィルタ。 An optical filter used in an image pickup apparatus including an image pickup element on which light from a subject or a light source is incident,
A filter body disposed between the subject or the light source and the image sensor and having transparency to the incident light;
A light shielding layer that is formed integrally with at least one surface of the optical filter body with a photocurable resin and blocks a part of light incident on the imaging element;
The optical filter body is provided with a functional layer that reflects light that cures the photocurable resin ,
A surface of the functional layer is flat, the light shielding layer is provided in contact with the surface, and the functional layer is a light reflecting film made of a dielectric multilayer film .
前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置され、前記入射光に対し透過性を有するフィルタ本体と、
前記光学フィルタ本体の少なくとも一方の面にフォトリソグラフィにより一体にパターン形成された、前記撮像素子に入射する光の一部を遮断する遮光層とを有し、
前記光学フィルタ本体には、前記フォトリソグラフィに用いる光を反射する機能層が設けられ、
前記機能層の表面は平坦であり、該表面に接して前記遮光層が設けられ、かつ前記機能層は誘電体多層膜からなる光反射膜であることを特徴とする光学フィルタ。 An optical filter used in an image pickup apparatus including an image pickup element on which light from a subject or a light source is incident,
A filter body disposed between the subject or the light source and the image sensor and having transparency to the incident light;
A light-blocking layer that is integrally patterned by photolithography on at least one surface of the optical filter body, and that blocks a part of light incident on the imaging element;
The optical filter body is provided with a functional layer that reflects light used for the photolithography ,
A surface of the functional layer is flat, the light shielding layer is provided in contact with the surface, and the functional layer is a light reflecting film made of a dielectric multilayer film .
前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置されたレンズと、
前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置された、請求項1乃至7のいずれか1項記載の光学フィルタと
を備えたことを特徴とする撮像装置。 An image sensor that receives light from a subject or a light source;
A lens disposed between the subject or light source and the image sensor;
Wherein the object or a light source which is disposed between the imaging element, an imaging apparatus characterized by comprising an optical filter of any one of claims 1 to 7.
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