JP6595220B2 - 光学フィルタ及び光学フィルタを備えたカメラ - Google Patents
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Description
また、本発明の光学フィルタは、基板と、前記基板上に誘電体膜を複数層積層した誘電体膜積層構造と、前記基板上にコロイド粒子が規則的に配列したコロイド結晶層と、を備え、
前記誘電体膜積層構造は、前記誘電体膜を複数層積層したことによって形成される遮蔽帯と透過帯との間に遷移波長領域を形成し、前記遷移波長領域内に前記コロイド結晶層の反射率のピ−クがあることを特徴とする。
本発明に係る光学フィルタ(光学フィルタ基材)の構成を図1に示す。本発明の光学フィルタは基板上に少なくとも誘電体膜積層構造とコロイド結晶層とが形成された光学フィルタ基材を構成する。誘電体膜積層構造は屈折率の異なる誘電体膜を積層して形成される。誘電体膜積層構造は所望の光波長を透過あるいは反射させる機能を有する。一方、コロイド結晶層はコロイド粒子が規則的に配列した構造となっており、本発明の光学フィルタの透過帯域と遮蔽帯域とで形成される遷移波長領域を決定する。
本実施例では基材としてPET(ポリエチレンテレフタレート)を用いたが、実質的に透明な基材であればこれに限らず、PET以外のポリエステル系、ポリエーテル系、アクリル系、スチレン系、PES(ポリエーテルスルホン)、ポリスルホン、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PC(ポリカーボネート)、ポリイミド系、ノルボルネン系、フッ素系樹脂等の種々のプラスチック基板を使用することもでき、また有機成分と無機成分からなる有機−無機ハイブリッド基板やガラス基板を用いても良い。ここで、実質的に透明とは、光学フィルタの透過帯域における光吸収率が30%以下であることを示す。誘電体膜積層構造やコロイド結晶層形成による熱応力や膜応力による変形、耐熱性、吸水性を考慮するとノルボルネンやポリイミド系が最適な基材の1つである。なお、本実施例で使用したPET基板の厚みは100μmのものを使用しているが、剛性を保てる範囲で極力薄い方が良く、基材の材質にもよるが、好ましくは200μm〜20μm、更に好ましくは100μm〜25μmである。
発明の誘電体膜積層構造は図2で示すような屈折率の異なる複数の薄膜によって形成されており、本実施例では、低屈折率層としてSiO2、高屈折率層としてTiO2を用いている。本実施例でSiO2とTiO2を用いたのは、低屈折率層と高屈折率層との現実的な組合せにおいて、最も屈折率差が大きい組合せの1つであり、所望の光学特性を得るために必要となる薄膜の積層数を少なくできるためである。本実施例で用いた材料以外にも、低屈折率層としてはMgF2など、高屈折率層5としてはNb2O5、ZrO2、Ta2O5、La2Ti2O7(LaTiO3)、などが一般的に使用さる。また、低屈折率層と高屈折率層の中間的な屈折率を有する中間屈折率材料(例えばAl2O3,MgOなど)を用いても良く、成膜方法や所望の分光特性に応じて任意に材料を選択可能である。
本実施例ではコロイド粒子として粒子径250nm、屈折率1.5のアクリル系粒子を用いた。アクリル系粒子に限らず実質的に透明であれば、ポリスチレンやポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、塩化ビニルなどの他の樹脂系粒子や、二酸化ケイ素、ホウケイ酸ガラス、ニオブ酸リチウム、二酸化チタン、酸化イットリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、セレン化亜鉛、臭ヨウ化タリウム、ダイアモンドなど様々な材料を使用することができる。これらのコロイド粒子は単体でも2種類以上の混合体であっても良い。また、粒子が中空となっているものを用いることもできる。なお、これらのコロイド粒子はコア粒子をコアシェル層によって被覆したものであっても良いし、コロイド粒子保持材によって保持されていても良い。また、コロイド粒子の配列は、面心立方、体心立方、単純立方などの任意の充填構造をとることができる。
次に本実施例の光学フィルタの作製方法を説明する。
本発明の光学フィルタは透過帯域と遮蔽領域とにより形成される遷移波長領域を2つ以上有していても良い。このような光学フィルタとしてはUV−IRカットフィルタが挙げられる。2つ以上の遷移波長領域を有する光学フィルタを形成する場合、少なくとも一方を誘電体膜積層構造により決定しても良い。少なくとも一方の遷移波長領域を誘電体膜積層構造により決定する場合は、コロイド結晶層によって決定される遷移波長領域よりも短波長側の遷移波長領域を誘電体膜積層構造によって決定することが好ましい。誘電体膜積層構造の光学膜厚がばらついたとき、一般に長波長側の分光特性のバラツキが大きくなり、例えば、UV−IRカットフィルタの場合、UV半値波長に比べ、IR半値波長のほうがバラツキが大きくなるためである。図10に、UV半値波長を誘電体膜積層構造、IR半値をコロイド結晶層によって決定した、本実施例の光学フィルタの分光特性を示す。
2、2’.誘電体膜積層構造
3、3’.コロイド結晶層
4.コロイド粒子
5.誘電体膜(SiO2)
6.誘電体膜(TiO2)
Claims (5)
- 基板上に誘電体膜を複数層積層した誘電体膜積層構造とコロイド粒子が規則的に配列したコロイド結晶層とを有する光学フィルタ基材を備え、
前記光学フィルタ基材は、少なくとも1つの透過帯と遮蔽帯とによって形成される遷移波長領域を有し、該遷移波長領域の少なくとも1つはコロイド結晶層によって決定されることを特徴とした光学フィルタ。 - 前記コロイド結晶層が光波長600〜800nmの間に反射率のピ−クを有することを特徴とした請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記光学フィルタ基材は、前記誘電体膜積層構造と前記コロイド結晶層とがともに少なくとも1つの遷移波長領域を有し、前記コロイド結晶層により形成される遷移波長領域が、前記誘電体膜積層構造によって形成される遷移波長領域よりも長波長側に存在することを特徴とした請求項1または2に記載の光学フィルタ。
- 基板と、
前記基板上に誘電体膜を複数層積層した誘電体膜積層構造と、
前記基板上にコロイド粒子が規則的に配列したコロイド結晶層と、を備え、
前記誘電体膜積層構造は、前記誘電体膜を複数層積層したことによって形成される遮蔽帯と透過帯との間に遷移波長領域を形成し、
前記遷移波長領域内に前記コロイド結晶層の反射率のピ−クがあることを特徴とした光学フィルタ。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学フィルタを備えたことを特徴とするカメラ。
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