JPWO2017183671A1 - 赤外線吸収性組成物、赤外線カットフィルタ、及び撮像光学系 - Google Patents

Abstract

本発明に係る赤外線吸収性組成物は、下記式（ａ）で表されるホスホン酸と銅イオンとによって形成された赤外線吸収剤と、赤外線吸収剤を分散させるリン酸エステルと、を含有する。リン酸エステルは、リン酸ジエステル及びリン酸モノエステルの少なくとも一方を含む。Ｒ1は、フェニル基又は少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子で置換されたフェニル基である。ホスホン酸、銅イオン、及びリン酸エステルのモル基準の含有量をそれぞれＣAモル、ＣCモル、及びＣEモルと定義し、かつ、反応性水酸基のモル基準の含有量をＣHモルと定義したとき、ＣA／ＣE＜１、かつ、ＣH／ＣC＞１．９５の関係を満たす。

Description

本発明は、赤外線吸収性組成物、赤外線カットフィルタ、及び撮像光学系に関する。

デジタルカメラなどの撮像装置において、撮像素子として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのＳｉ（シリコン）を用いた２次元画像センサが使用されている。Ｓｉを用いた撮像素子は、赤外線域の波長の光に対する受光感度を有し、人間の視感度とは異なる波長特性を有する。このため、撮像装置において、撮像素子から得られる画像が人間の認識した画像に近づくように、撮像素子の前方に赤外線域の波長の入射光を遮蔽するフィルタ（赤外線カットフィルタ）が通常配置されている。

例えば、特許文献１には、吸収型カットフィルタ（光吸収素子）と、吸収型カットフィルタの表面に設けられた反射型カットコート（干渉膜）とを備える複合フィルタが記載されている。

特許文献２には、赤外線吸収体と赤外線反射体とが接着されて形成されている赤外線カットフィルタが記載されている。赤外線吸収体は、赤外線吸収ガラスの一主面に反射防止膜（ＡＲコート）が形成されることによって作製されている。赤外線吸収ガラスは、銅イオン等の色素を分散させた青色ガラスである。反射防止膜は、赤外線吸収ガラスの一主面に対して、ＭｇＦ₂からなる単層、Ａｌ₂Ｏ₂とＺｒＯ₂とＭｇＦ₂とからなる多層膜、及びＴｉＯ₂とＳｉＯ₂とからなる多層膜のいずれかの膜を真空蒸着装置によって真空蒸着することによって形成されている。また、赤外線反射体は、透明基板の一主面に赤外線反射膜が形成されることによって作製されている。赤外線反射膜は、ＴｉＯ₂などの高屈折率材料からなる第１薄膜と、ＳｉＯ₂などの低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層された多層膜である。

特許文献３には、透明樹脂中に所定の有機色素を含有している近赤外線吸収層を有する光学フィルムが記載されている。

特許文献４には、所定のリン酸エステル化合物及び銅イオンより成る成分並びに所定のリン酸エステル化合物と銅化合物との反応により得られるリン酸エステル銅化合物のうち少なくとも一つの成分を含有している近赤外線吸収層を備えた、光学フィルタが記載されている。近赤外線吸収層は、これらの成分がアクリル系樹脂等の樹脂に含有されている樹脂組成物から形成されてもよい。

特開２００１−４２２３０号公報 国際公開第２０１１／１５８６３５号 特開２００８−１６５２１５号公報 特開２００１−１５４０１５号公報

特許文献１及び２に記載の技術は、所望の赤外線吸収特性を得るために、反射型カットコート又は反射防止膜のような干渉膜を形成する必要がある。特許文献３の技術によれば、所定の有機色素が吸収可能な赤外線の波長域は限られているので、所望の赤外線吸収特性を実現するために、複数種類の有機色素を透明樹脂に含有させることが必要になる可能性がある。しかし、複数種類の有機色素を透明樹脂に分散させることは困難な場合も多く、赤外線域の一部の波長域における吸収性能を補完するために反射型のフィルタが必要になる可能性がある。

特許文献４に記載の技術は、以下の観点から有利である。まず、リン酸エステルなどのリン酸系化合物と銅イオンとからなる化合物は、赤外線域の光に対して適切な吸収特性を有することがあり、このような化合物をマトリクス成分に分散させることによって人間の視感度に近い光学特性を有する光学製品を製造することができる。このようなリン酸系化合物と銅イオンとからなる化合物を赤外線吸収成分として含有している光学フィルタ（赤外線カットフィルタ）は、耐熱性及び耐候性の観点からの問題も少なく、光学特性の設計に対する柔軟性、加工性、多くの製品への適応性、及び製造コストの観点からも優れている。しかし、特許文献４に記載の光学フィルタは、可視域の特定の範囲（約４００ｎｍ〜６００ｎｍ）における光の透過率が十分に高いとは言い難い。

赤外線カットフィルタには、可視域の特定の範囲（例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲）の波長の光に対して高い透過率を有することが求められる。特許文献４に記載のリン酸エステルなどのリン酸系化合物と銅イオンとからなる化合物の含有量が増えると、赤外線カットフィルタにおいて、赤外線吸収能は高まるが可視域の特定の範囲の波長の光の透過率は下がってしまう。一方、特許文献４に記載のリン酸エステルなどのリン酸系化合物と銅イオンとからなる化合物の含有量が減ると、赤外線カットフィルタにおいて可視域の特定の範囲の波長の光の透過率は高まるが、赤外線吸収能が低下し、赤外側カットオフ波長が長くなる。このように、特許文献４に記載の技術では、赤外線吸収能を高めることと、可視域の特定の範囲の波長の光の透過率を高めることとの間にはトレードオフの関係が見られる。本明細書において、赤外側カットオフ波長とは、可視域において単一の透過帯を有する分光透過率曲線において波長の増加に伴い透過帯から透過阻止帯に遷移する領域で透過率が５０％となる波長と定義される。また、その分光透過率曲線において波長の増加に伴い透過阻止帯から透過帯に遷移する領域で透過率が５０％となる波長は紫外側カットオフ波長と定義される。

本発明は、かかる事情に鑑み、リン酸系化合物と銅イオンとによって形成された赤外線吸収剤を含有しつつ、可視域の特定の範囲の波長の光の透過率を高め、かつ、赤外側カットオフ波長を短く（例えば、７００ｎｍ以下）するのに有利な赤外線吸収性組成物を提供することを目的とする。

本発明は、
下記式（ａ）で表されるホスホン酸と銅イオンとによって形成された赤外線吸収剤と、
リン酸ジエステル及びリン酸モノエステルの少なくとも一方を含み、前記赤外線吸収剤を分散させるリン酸エステルと、を含有し、
前記ホスホン酸、前記銅イオン、及び前記リン酸エステルのモル基準の含有量をそれぞれＣ_Aモル、Ｃ_Cモル、及びＣ_Eモルと定義し、かつ、前記ホスホン酸の１分子中に含まれる２つの水酸基、前記リン酸ジエステルの１分子中に含まれる１つの水酸基、及び前記リン酸モノエステルの１分子中に含まれる１つの水酸基である反応性水酸基のモル基準の含有量の合計をＣ_Hモルと定義したとき、Ｃ_A／Ｃ_E＜１、かつ、Ｃ_H／Ｃ_C＞１．９５の関係を満たす、
赤外線吸収性組成物を提供する。

［式中、Ｒ₁は、フェニル基又は少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子で置換されたフェニル基である。］

また、本発明は、
透明誘電体基板と、
前記透明誘電体基板の少なくとも一方の主面に、上記の赤外線吸収性組成物によって形成された赤外線吸収層と、を備えた、
赤外線カットフィルタを提供する。

さらに、本発明は、
上記の赤外線カットフィルタを備えた、撮像光学系を提供する。

上記の赤外線吸収性組成物は、リン酸系化合物と銅イオンとによって形成された赤外線吸収剤を含有しつつ、可視域の特定の範囲の波長の光の透過率を高め、かつ、赤外側カットオフ波長を短く（例えば、７００ｎｍ以下）するのに有利である。

本発明の一例に係る赤外線カットフィルタの断面図 本発明の別の一例に係る赤外線カットフィルタの断面図 本発明のさらに別の一例に係る赤外線カットフィルタの断面図 本発明のさらに別の一例に係る赤外線カットフィルタの断面図 本発明の一例に係る撮像光学系を示す図 実施例１に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例２に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例３に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例４に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例５に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例６に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例７に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例８に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例９に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１０に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１１に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１２に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１３に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１４に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１５に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１６に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１７に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１８に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１９に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例２０に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例２１に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例１〜２１に係る赤外線吸収性組成物における、反応性水酸基の含有量Ｃ_Hと銅イオンの含有量Ｃ_Cとの比（Ｃ_H／Ｃ_C）と、ホスホン酸の含有量Ｃ_Aとリン酸エステルの含有量Ｃ_Eとの比（Ｃ_A／Ｃ_E）との関係を示すグラフ 比較例１に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 比較例２に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 比較例３に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 比較例４に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 比較例５に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 比較例６に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例２２に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル 実施例２３に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトル

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。

本発明に係る赤外線吸収性組成物は、下記式（ａ）で表されるホスホン酸と銅イオンとによって形成された赤外線吸収剤と、この赤外線吸収剤を分散させるリン酸エステルと、を含有する。下記式（ａ）において、Ｒ₁は、フェニル基又は少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子で置換されたフェニル基である。リン酸エステルは、リン酸ジエステル及びリン酸モノエステルの少なくとも一方を含む。

本発明者らは、試行錯誤を何度も重ねたうえで、銅イオンと所定のホスホン酸とを用いて赤外線吸収剤を形成し、リン酸エステルを用いてその赤外線吸収剤を分散させることにより、可視域の特定の範囲の波長（４００ｎｍ〜６００ｎｍ）の光の透過率を高めるのに有利な赤外線吸収性組成物を得ることができることを見出した。また、本発明者らは、所定のホスホン酸として式（ａ）で表されるホスホン酸を用いると、他の種類のホスホン酸を用いた場合と比べて、赤外線カットフィルタの赤外側カットオフ波長を７００ｎｍ以下に調整しやすいことを見出した。さらに、本発明者らは、所定のホスホン酸として式（ａ）で表されるホスホン酸を用いると、他の種類のホスホン酸を用いた場合と比べて、紫外側カットオフ波長を３８０ｎｍ付近（例えば、３７０ｎｍ〜３９０ｎｍ）に調整しやすく、人間の比視感度に比較的近しい光学製品を製造するのに有利な赤外線吸収性組成物を得られることを見出した。本発明に係る赤外線吸収性組成物は、かかる知見に基づいて案出されたものである。

赤外線吸収性組成物に含有されるリン酸エステルは、赤外線吸収剤を適切に分散できる限り特に制限されないが、例えば、下記式（ｂ１）で表されるリン酸ジエステル及び下記式（ｂ２）で表されるリン酸モノエステルの少なくとも一方を含む。これにより、赤外線吸収性組成物において赤外線吸収剤を凝集させることなくより確実に分散させることができる。なお、下記式（ｂ１）及び下記式（ｂ２）において、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、及びＲ₃は、それぞれ、−（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＲ₄で表される１価の官能基であり、ｎは、１〜２５の整数であり、Ｒ₄は、炭素数６〜２５のアルキル基を示す。Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、及びＲ₃は、互いに同一又は異なる種類の官能基である。

赤外線吸収剤は、例えば、式（ａ）で表されるホスホン酸が銅イオンに配位することによって形成されている。また、例えば、赤外線吸収性組成物において赤外線吸収剤を少なくとも含む微粒子が形成されている。この場合、リン酸エステルの働きにより、微粒子同士が凝集することなく赤外線吸収性組成物において分散している。この微粒子の平均粒子径は、例えば５ｎｍ〜２００ｎｍである。微粒子の平均粒子径が５ｎｍ以上であれば、微粒子の微細化のために特別な工程を要さず、赤外線吸収剤を少なくとも含む微粒子の構造が壊れる可能性が小さい。また、赤外線吸収性組成物において微粒子が良好に分散する。また、微粒子の平均粒子径が２００ｎｍ以下であると、ミー散乱による影響を低減でき、赤外線カットフィルタにおいて可視光の透過率を向上させることができ、撮像装置で撮影された画像のコントラスト及びヘイズなどの特性の低下を抑制できる。微粒子の平均粒子径は、望ましくは１００ｎｍ以下である。この場合、レイリー散乱による影響が低減されるので、赤外線吸収性組成物を用いて形成された赤外線吸収層において可視光に対する透明性がさらに高まる。また、微粒子の平均粒子径は、より望ましくは７５ｎｍ以下である。この場合、赤外線吸収層の可視光に対する透明性がとりわけ高い。なお、微粒子の平均粒子径は、動的光散乱法によって測定できる。

赤外線吸収性組成物における式（ａ）で表されるホスホン酸及びリン酸エステルのモル基準の含有量をそれぞれＣ_Aモル及びＣ_Eモルと定義したとき、赤外線吸収性組成物は、Ｃ_A／Ｃ_E＜１の関係を満たす。これにより、式（ａ）で表されるホスホン酸と銅イオンとによって形成された赤外線吸収剤を良好に分散させることができる。赤外線吸収性組成物は、より望ましくは、０．２０≦Ｃ_A／Ｃ_E≦０．８５の関係を満たす。これにより、式（ａ）で表されるホスホン酸と銅イオンとによって赤外線吸収剤が適切に形成されるとともに、赤外線吸収剤を良好に分散させることができる。式（ａ）で表されるホスホン酸の１分子中に含まれる２つの水酸基、リン酸ジエステルの１分子中に含まれる１つの水酸基、及びリン酸モノエステルの１分子中に含まれる１つの水酸基である反応性水酸基のモル基準の含有量の合計をＣ_Hモルと定義したとき、赤外線吸収性組成物はさらにＣ_H／Ｃ_C＞１．９５の関係を満たす。Ｃ_H／Ｃ_Cは、例えば３．５以下である。これにより、赤外線吸収性組成物を用いて、可視域の特定の範囲の波長の光の透過率が高い赤外線カットフィルタを製造できる。換言すると、Ｃ_A／Ｃ_E＜１、かつ、Ｃ_H／Ｃ_C＞１．９５の関係が満たされている赤外線吸収性組成物を用いることにより、可視域の特定の範囲の波長の光の透過率が高く、かつ、カットオフ波長が例えば７００ｎｍ以下である赤外線カットフィルタを製造できる。赤外線吸収性組成物は、望ましくは、Ｃ_H／Ｃ_C≧２．０の関係を満たす。例えば、Ｃ_H／Ｃ_Cが１．９０以下であると、赤外線カットフィルタの波長４００ｎｍの光に対する透過率を高めにくい。また、Ｃ_H／Ｃ_Cが約２．５を超えると、場合によっては、赤外線カットフィルタの波長４００ｎｍの光に対する透過率が許容できる範囲で相対的に低い。

赤外線吸収性組成物は、望ましくは、Ｃ_H／Ｃ_C≧２．８４２−０．７６５×Ｃ_A／Ｃ_Eの関係を満たす。これにより、より確実に、赤外線吸収性組成物を用いて、可視域の特定の範囲の波長の光の透過率が高く、カットオフ波長が６６０ｎｍ以下である赤外線カットフィルタを製造できる。なお、反応性水酸基は、銅イオンとの反応性の観点から定められている。式（ａ）で表されるホスホン酸の１分子中に含まれる２つの水酸基のいずれも銅イオンと反応し得ると考えられる。リン酸ジエステルの１分子中に含まれる１つの水酸基は銅イオンと反応し得ると考えられる。リン酸モノエステルの１分子中に含まれる２つの水酸基のうち一方のみが銅イオンと反応し得ると考えられる。例えば、リン酸モノエステルが式（ｂ２）で表される場合、上記の式（ｂ２）におけるＲ₃は、オキシエチレン基又はポリオキシエチレン基と炭素数６以上のアルキル基とを含む。このため、リン酸モノエステルでは、銅イオンとの反応において立体障害が生じやすく、せいぜい、リン酸モノエステルの１分子中に含まれる１つの水酸基のみが銅イオンとの反応に寄与し得ると考えられる。

赤外線吸収性組成物の調製において、反応性水酸基が十分に供給されないと、比較的嵩高いフェニル基又は少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子で置換されたフェニル基の立体障害により式（ａ）で表されるホスホン酸と銅イオンとが相互作用しにくく、リン酸エステルと銅イオンとの錯体形成が優位になる可能性がある。この場合、リン酸エステルと銅イオンとの錯体による赤外線吸収作用により赤外線カットフィルタの赤外側カットオフ波長が長くなりやすいと考えられる。そこで、カットオフ波長が６６０ｎｍ以下である赤外線カットフィルタを製造するためには、赤外線吸収性組成物において、Ｃ_H／Ｃ_C≧２．８４２−０．７６５×Ｃ_A／Ｃ_Eの関係が満たされていることが望ましい。

赤外線吸収性組成物における銅イオンの供給源は、例えば、銅塩である。銅塩は、例えば酢酸銅又は酢酸銅の水和物である。銅塩としては、塩化銅、ギ酸銅、ステアリン酸銅、安息香酸銅、ピロリン酸銅、ナフテン酸銅、及びクエン酸銅の無水物又は水和物を挙げることができる。例えば、酢酸銅一水和物は、Ｃｕ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₂・Ｈ₂Ｏと表され、１モルの酢酸銅一水和物によって１モルの銅イオンが供給される。

本発明に係る赤外線吸収性組成物は、例えば、マトリクス成分をさらに含有している。マトリクス成分は、例えば、可視光線及び赤外線に対し透明であり、かつ、上記の微粒子を分散可能な樹脂である。

赤外線吸収性組成物がマトリクス成分を含む場合、式（ａ）で表されるホスホン酸の含有量は、例えば、赤外線吸収性組成物におけるマトリクス成分１００質量部に対して、３〜６０質量部である。

赤外線吸収性組成物がマトリクス成分を含む場合、マトリクス成分は、望ましくはポリシロキサン（シリコーン樹脂）である。これにより、赤外線吸収性組成物によって形成される赤外線吸収層の耐熱性を向上させることができる。マトリクス成分として使用可能なポリシロキサンの具体例としては、ＫＲ−２５５、ＫＲ−３００、ＫＲ−２６２１−１、ＫＲ−２１１、ＫＲ−３１１、ＫＲ−２１６、ＫＲ−２１２、及びＫＲ−２５１を挙げることができる。これらはいずれも信越化学工業社製のシリコーン樹脂である。マトリクス成分としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びビニルアセタール樹脂等の樹脂を使用することもできる。なお、これらの樹脂は、構成単位として、単官能又は多官能のモノマー、オリゴマー、及びポリマーのいずれを含んでいてもよい。

本発明に係る赤外線吸収性組成物の調製方法の一例を説明する。まず、酢酸銅一水和物などの銅塩をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などの所定の溶媒に添加して撹拌し、銅塩の溶液を得る。次に、この銅塩の溶液に、式（ｂ１）で表されるリン酸ジエステル及び式（ｂ２）で表されるリン酸モノエステルなどのリン酸エステル化合物を加えて撹拌し、Ａ液を調製する。また、式（ａ）で表されるホスホン酸をＴＨＦなどの所定の溶媒に加えて撹拌し、Ｂ液を調製する。次に、Ａ液を撹拌しながら、Ａ液にＢ液を加えて所定時間撹拌する。次に、この溶液にトルエンなどの所定の溶媒を加えて撹拌し、Ｃ液を得る。次に、Ｃ液を加温しながら所定時間脱溶媒処理を行う。これにより、ＴＨＦなどの溶媒及び酢酸（沸点：約１１８℃）などの銅塩の解離により発生する成分が除去され、式（ａ）で表されるホスホン酸と銅イオンとによって赤外線吸収剤が生成される。Ｃ液を加温する温度は、銅塩から解離した除去されるべき成分の沸点に基づいて定められている。なお、脱溶媒処理においては、Ｃ液を得るために用いたトルエン（沸点：約１１０℃）などの溶媒も揮発する。この溶媒は、赤外線吸収性組成物においてある程度残留していることが望ましいので、この観点から溶媒の添加量及び脱溶媒処理の時間が定められているとよい。なお、Ｃ液を得るためにトルエンに代えてｏ‐キシレン（沸点：約１４４℃）を用いることもできる。この場合、ｏ‐キシレンの沸点はトルエンの沸点よりも高いので、添加量をトルエンの添加量の４分の１程度に低減できる。

Ｃ液の脱溶媒処理の後に必要に応じてポリシロキサン（シリコーン樹脂）などのマトリクス成分が添加され、所定時間撹拌される。例えば、このようにして、本発明に係る赤外線吸収性組成物を調製できる。赤外線吸収性組成物の調製に使用される溶媒は、式（ａ）で表されるホスホン酸と銅イオンとによって赤外線吸収剤を適切に形成する観点から、所定の極性を有することが望ましい。なぜなら、溶媒の極性は、赤外線吸収剤を少なくとも含む微粒子の赤外線吸収性組成物における分散に影響を及ぼすからである。例えば、Ａ液の調製に使用されるリン酸エステルの種類に応じて適切な極性を有する溶媒が選択される。

本発明の一例に係る赤外線カットフィルタ１ａ〜１ｄは、図１〜図４に示す通り、透明誘電体基板２０と、赤外線吸収層１０とを備えている。赤外線吸収層１０は、透明誘電体基板２０の少なくとも一方の主面に、本発明に係る赤外線吸収性組成物によって形成されている。赤外線吸収層１０において、図１に示す通り、赤外線吸収剤を少なくとも含む微粒子１１がマトリクス１２に分散している。透明誘電体基板２０は、例えば、透明ガラス基板である。赤外線吸収層１０の厚みは、例えば、４０μｍ〜９００μｍである。これにより、赤外線カットフィルタ１ａ〜１ｄがより確実に所望の光学特性を発揮できる。赤外線吸収層１０の厚みが例えば約５００μｍであると、波長７００ｎｍ付近の近赤外線の透過率が３％未満になりやすい。また、赤外線カットフィルタ１ａ〜１ｄの信頼性を高める観点から、マトリクス１２の分量を相対的に高めることによって赤外線吸収層１０の厚みを約９００μｍにしてもよい。

赤外線カットフィルタ１ａ〜１ｄは、例えば、以下の特性（ｉ）〜（iii）のいずれをも有する。
（ｉ）可視域の特定の範囲の波長（４００ｎｍ〜６００ｎｍ）の光の透過率が約７０％以上であり、場合によっては７５％以上である。
（ii）赤外側カットオフ波長が７００ｎｍ以下、場合によっては６６０ｎｍ以下である。
（iii）紫外側カットオフ波長が３７０〜３９０ｎｍである。

赤外線カットフィルタ１ａ〜１ｄは、（ｉ）〜（iii）の特性を有することにより、デジタルカメラなどの撮像装置の撮像光学系において撮像素子の前方に配置される赤外線カットフィルタとして望ましい特性を有する。デジタルカメラなどの撮像装置の撮像光学系において使用される赤外線カットフィルタは、比視感度が比較的小さい波長範囲の光をできるだけ遮蔽することが望ましい。このため、赤外線カットフィルタの赤外側カットオフ波長が実効的な比視感度の上限である７００ｎｍより短いことは有意義である。赤外線カットフィルタの光学特性を人間の比視感度に近づける観点から、上記の（ｉ）の特性を満たしつつ、赤外線カットフィルタの赤外側カットオフ波長が６６０ｎｍ以下であることが望ましい。また、比視感度の下限は３８０ｎｍ程度であるので、赤外線カットフィルタが３８０ｎｍより短い波長の光を遮蔽することも有意義である。このため、赤外線カットフィルタ１ａ〜１ｄは、上記（ii）及び（iii）の特性を有することにより、人間の比視感度に近しい光学特性を有する。

赤外線カットフィルタ１ａ〜１ｄの製造方法の一例について説明する。まず、液状の赤外線吸収性組成物をスピンコーティング又はディスペンサによる塗布により、透明誘電体基板２０の一方の主面に塗布して塗膜を形成する。次に、この塗膜に対して所定の加熱処理を行って塗膜を硬化させる。このようにして、赤外線カットフィルタ１ａ〜１ｄを製造できる。赤外線吸収層１０のマトリクス１２を強固に形成しつつ赤外線カットフィルタ１ａ〜１ｄの光学特性を高める観点から、加熱処理における塗膜の雰囲気温度の最高値は、例えば１４０℃以上であり、望ましくは１６０℃以上である。また、加熱処理における塗膜の雰囲気温度の最高値は、例えば、１７０℃以下である。

本発明の別の一例に係る赤外線カットフィルタ１ｂは、図２に示す通り、両主面に反射防止膜３０ａを備えている。赤外線カットフィルタ１ｂは、反射防止膜３０ａを備える以外は、赤外線カットフィルタ１ａと同様の構成を有している。これにより、迷光の原因となるフレネル反射光を除去できるともに、赤外線カットフィルタ１ｂを透過する可視域の光の光量を増加させることができる。反射防止膜３０ａの屈折率又は膜厚などの諸元は、透明誘電体基板２０の屈折率又は赤外線吸収層１０の屈折率に基づいて、公知の手法により最適化できる。反射防止膜３０ａは、単層膜又は積層多層膜である。反射防止膜３０ａが単層膜である場合、反射防止膜３０ａは、透明誘電体基板２０の屈折率又は赤外線吸収層１０の屈折率よりも低い屈折率を有する材料でできていることが望ましい。なお、反射防止膜３０ａは、透明誘電体基板２０の屈折率又は赤外線吸収層１０の屈折率以上の屈折率を有する材料でできていてもよい。反射防止膜３０ａが積層多層膜である場合、反射防止膜３０ａは、互いに異なる屈折率を有する２種類以上の材料を交互に積層することによって形成されている。反射防止膜３０ａを形成する材料は、例えば、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、及びＭｇＦ₂などの無機材料又はフッ素樹脂などの有機材料である。反射防止膜３０ａを形成する方法は、特に制限されず、反射防止膜３０ａを形成する材料の種類に応じて、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、及びスピンコーティング又はスプレーコーティングを利用したゾルゲル法のいずれかを用いることができる。

本発明のさらに別の一例に係る赤外線カットフィルタ１ｃにおいて、図３に示す通り、透明誘電体基板２０の両方の主面上に赤外線吸収層１０が形成されている。これにより、１つの赤外線吸収層１０によってではなく、２つの赤外線吸収層１０によって、赤外線カットフィルタ１ｃが所望の光学特性を得るために必要な赤外線吸収層の厚みを確保できる。透明誘電体基板２０の両方の主面上における各赤外線吸収層１０の厚みは同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、赤外線カットフィルタ１ｃが所望の光学特性を得るために必要な赤外線吸収層の厚みが均等に又は不均等に分配されるように、透明誘電体基板２０の両方の主面上に赤外線吸収層１０が形成されている。これにより、透明誘電体基板２０の両方の主面上に形成された各赤外線吸収層１０の厚みが比較的小さい。このため、赤外線吸収層の厚みが大きい場合に生じる赤外線吸収層の厚みのばらつきを抑制できる。また、液状の赤外線吸収性組成物を塗布する時間を短縮でき、赤外線吸収性組成物の塗膜を硬化させるための時間を短縮できる。透明誘電体基板２０が非常に薄い場合、透明誘電体基板２０の一方の主面上のみに赤外線吸収層１０を形成すると、赤外線吸収性組成物から赤外線吸収層１０を形成する場合に生じる収縮に伴う応力によって、赤外線カットフィルタが反る可能性がある。しかし、透明誘電体基板２０の両方の主面上に赤外線吸収層１０が形成されていることにより、透明誘電体基板２０が非常に薄い場合でも、赤外線カットフィルタ１ｃにおいて反りが抑制される。

本発明のさらに別の一例に係る赤外線カットフィルタ１ｄは、図４に示す通り、赤外線吸収層１５をさらに備えている。赤外線吸収層１５は、赤外線吸収層１０が形成されている主面と反対側の主面に形成されている。赤外線吸収層１５は、本発明の赤外線吸収性組成物とは異なる種類の赤外線吸収性組成物によって形成されている。赤外線吸収層１５は、例えば、式（ａ）におけるＲ₁が炭素数１〜６のアルキル基に置換されたホスホン酸を式（ａ）で表されるホスホン酸の代わりに用いる以外は本発明の赤外線吸収性組成物と同様に調製された赤外線吸収性組成物によって形成されている。

本発明に係る撮像光学系１００は、図５に示す通り、例えば、赤外線カットフィルタ１ａを備えている。撮像光学系１００は、例えば、撮像レンズ３をさらに備えている。撮像光学系１００は、デジタルカメラなどの撮像装置において、撮像素子２の前方に配置されている。撮像素子２は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳなどの固体撮像素子である。図５に示す通り、被写体からの光は、撮像レンズ３によって集光され、赤外線カットフィルタ１ａによって赤外線域の光がカットされた後、撮像素子２に入射する。このため、色再現性の高い良好な画像を得ることができる。撮像光学系１００は、赤外線カットフィルタ１ａに代えて、赤外線カットフィルタ１ｂ、赤外線カットフィルタ１ｃ、及び赤外線カットフィルタ１ｄのいずれかを備えていてもよい。

実施例により、本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。まず、実施例及び比較例の評価方法を説明する。

＜赤外線カットフィルタの分光透過率＞
各実施例及び各比較例に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトルを、紫外線可視分光光度計（日本分光社製、製品名：Ｖ−６７０）を用いて測定した。この測定において、赤外線カットフィルタに対する入射光の入射角を０°（度）に設定した。各実施例及び各比較例に係る赤外線カットフィルタにおける赤外線吸収層の厚みの違いによる影響を排除するため、測定された分光透過率に１００／９２を乗じて界面における反射をキャンセルしたうえで、波長８２０〜８４０ｎｍにおける平均透過率が１％になるように係数を定めた。さらに、各波長の透過率を吸光度に換算したうえで定めた係数をかけて調整し分光透過率を算出した。すなわち、波長８２０〜８４０ｎｍにおける平均透過率が１％となるように正規化され、赤外線カットフィルタと空気との界面における反射がキャンセルされた赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトルが得られた。

＜実施例１＞
（赤外線吸収性組成物の調製）
酢酸銅一水和物１．１２５ｇ（５．６３５ミリモル（以下、「ｍｍｏｌ」と記載する））とテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）６０ｇとを混合して３時間撹拌し酢酸銅溶液を得た。次に、得られた酢酸銅溶液に、リン酸エステル化合物であるプライサーフＡ２０８Ｆ（第一工業製薬社製）を２．３３８ｇ（７．０３５ｍｍｏｌ）加えて３０分間撹拌し、Ａ液を得た。また、フェニルホスホン酸（日産化学工業社製）０．５８５ｇ（３．６９９ｍｍｏｌ）にＴＨＦ１０ｇを加えて３０分撹拌し、Ｂ液を得た。プライサーフＡ２０８Ｆは、上記の式（ｂ１）及び（ｂ２）において、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、及びＲ₃が、それぞれ、同一種類の（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＲ₄であり、ｎ＝１であり、Ｒ₄は炭素数が８の１価の基である、リン酸エステル化合物であった。プライサーフＡ２０８Ｆの分子量は、式（ｂ１）で表されるリン酸ジエステルと式（ｂ２）で表されるリン酸モノエステルとを、モル比で、１：１で含んでいるとして算出した。

次に、Ａ液を撹拌しながらＡ液にＢ液を加え、室温で１分間撹拌した。次に、この溶液にトルエン４５ｇを加えた後、室温で１分間撹拌し、Ｃ液を得た。このＣ液をフラスコに入れてオイルバス（東京理化器械社製、型式：ＯＳＢ−２１００）で加温しながら、ロータリーエバポレータ（東京理化器械社製、型式：Ｎ−１１１０ＳＦ）によって、２５分間脱溶媒処理を行った。オイルバスの設定温度は、１２０℃に調整した。その後、フラスコの中から脱溶媒処理後の溶液を取り出した。取り出した溶液に、シリコーン樹脂（信越化学工業社製、製品名：ＫＲ−３００）を４．４００ｇ添加し、室温で３０分間撹拌し、実施例１に係る赤外線吸収性組成物を得た。

（赤外線カットフィルタの作製）
７６ｍｍ×７６ｍｍ×０．２１ｍｍの寸法を有するホウケイ酸ガラスでできた透明ガラス基板（SCHOTT社製、製品名：Ｄ２６３）の一方の主面の中心部の３０ｍｍ×３０ｍｍの範囲にディスペンサを用いて実施例１に係る赤外線吸収性組成物を約０．３ｇ塗布して塗膜を形成した。次に、未乾燥の塗膜を有する透明ガラス基板をオーブンに入れて、８５℃で３時間、次に１２５℃で３時間、次に１５０℃で１時間、次に１７０℃で３時間の条件で塗膜に対して加熱処理を行い、塗膜を硬化させ、実施例１に係る赤外線カットフィルタを作製した。実施例１に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトルを図６に示す。また、この分光透過率スペクトルから求めた、実施例１に係る赤外線カットフィルタの、紫外側カットオフ波長及び赤外側カットオフ波長、並びに、４００ｎｍ、６００ｎｍ、及び７００ｎｍの波長の光の透過率を表１に示す。

＜実施例２〜２１＞
フェニルホスホン酸及びリン酸エステル化合物の添加量を表１に示す通り変更した以外は実施例１と同様にして、実施例２〜１８に係る赤外線吸収性組成物を調製した。また、フェニルホスホン酸の添加量を０．５８４ｇ（３．６９１ｍｍｏｌ）とし、プライサーフＡ２０８Ｆ ２．３３８ｇ（７．０３５ｍｍｏｌ）の代わりに、ＮＩＫＫＯＬ ＤＤＰ−２（日光ケミカルズ社製） ３．６１５ｇ（７．０３０ｍｍｏｌ）及びＮＩＫＫＯＬ ＤＤＰ−６（日光ケミカルズ社製） ５．４７５ｇ（７．０３３ｍｍｏｌ）をそれぞれ用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例１９及び実施例２０に係る赤外線吸収性組成物を調製した。ＮＩＫＫＯＬ ＤＤＰ−２は、上記の式（ｂ１）及び（ｂ２）において、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、及びＲ₃が、それぞれ、同一種類の（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_mＲ₅であり、ｍ＝２であり、Ｒ₅は炭素数が１２〜１５の１価の基であるリン酸エステル化合物である。ＮＩＫＫＯＬ ＤＤＰ−２の分子量は、Ｒ₅の炭素数を１２〜１５の平均である１３．５とし、式（ｂ１）で表されるリン酸ジエステルと式（ｂ２）で表されるリン酸モノエステルとを、モル比で、１：１で含んでいるとして算出した。ＮＩＫＫＯＬ ＤＤＰ−６は、上記の式（ｂ１）及び（ｂ２）において、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、及びＲ₃が、それぞれ、同一種類の（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_mＲ₅であり、ｍ＝６であり、Ｒ₅は炭素数が１２〜１５の１価の基であるリン酸エステル化合物である。ＮＩＫＫＯＬ ＤＤＰ−６の分子量は、ＮＩＫＫＯＬ ＤＤＰ−２と同様にＲ₅の炭素数を１３．５とし、式（ｂ１）で表されるリン酸ジエステルと式（ｂ２）で表されるリン酸モノエステルとを、モル比で、１：１で含んでいるとして算出した。また、フェニルホスホン酸（日産化学工業社製）０．５８５ｇ（３．６９９ｍｍｏｌ）の代わりに、４‐ブロモフェニルホスホン酸（東京化成工業社製）を０．８３５ｇ（３．５２３ｍｍｏｌ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例２１に係る赤外線吸収性組成物を調製した。また、実施例１に係る赤外線吸収性組成物の代わりに、実施例２〜２１に係る赤外線吸収性組成物を用いた以外は、実施例１と同様にして、それぞれ、実施例２〜２１に係る赤外線カットフィルタを作製した。実施例２〜２１に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトルをそれぞれ図７〜２６に示す。また、実施例２〜２１に係る赤外線カットフィルタの、紫外側カットオフ波長及び赤外側カットオフ波長、並びに、４００ｎｍ、６００ｎｍ、及び７００ｎｍの波長の光の透過率を表１に示す。実施例１〜２１に係る赤外線吸収性組成物における、反応性水酸基の含有量Ｃ_Hモルと銅イオンの含有量Ｃ_Cモルとの比（Ｃ_H／Ｃ_C）と、ホスホン酸の含有量Ｃ_Aモルとリン酸エステルの含有量Ｃ_Eモルとの比（Ｃ_A／Ｃ_E）との関係を図２７に示す。図２７において、丸印は実施例１〜８、１５、１６、及び１９〜２１に関し、三角印は実施例９〜１４、１７、及び１８に関する。また、図２７における破線は、Ｃ_H／Ｃ_C＝２．８４２−０．７６５×（Ｃ_A／Ｃ_E）で示される直線である。

＜比較例１〜９＞
フェニルホスホン酸に代えて、ブチルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、又はエチルホスホン酸を表２に示す添加量で加えつつ、リン酸エステル化合物の添加量を表２に示す通り変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例１〜４に係る赤外線吸収性組成物を調製した。フェニルホスホン酸及びリン酸エステル化合物の添加量を表２に示す通り変更した以外は実施例１と同様にして、比較例５〜８に係る赤外線吸収性組成物を調製した。４‐ブロモフェニルホスホン酸及びリン酸エステル化合物の添加量を表２に示す通り変更した以外は実施例２１と同様にして、比較例９に係る赤外線吸収性組成物を調製した。また、実施例１に係る赤外線吸収性組成物の代わりに、比較例１〜６に係る赤外線吸収性組成物を用いた以外は、実施例１と同様にして、それぞれ、比較例１〜６に係る赤外線カットフィルタを作製した。比較例１〜６に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトルをそれぞれ図２８〜３３に示す。また、比較例１〜６に係る赤外線カットフィルタの、紫外側カットオフ波長及び赤外側カットオフ波長、並びに、４００ｎｍ、６００ｎｍ、及び７００ｎｍの波長の光の透過率を表２に示す。なお、比較例７〜９に係る赤外線吸収性組成物中では凝集体の発生が著しく、微粒子が良好に分散している組成物を得ることができなかった。

＜実施例２２及び２３＞
実施例１の赤外線カットフィルタの透明ガラス基板の他方の主面に実施例１２に係る赤外線吸収性組成物を用いて実施例１と同様にして塗膜を形成し、実施例１と同様の条件で加熱処理を行って塗膜を硬化させた。このようにして、実施例２２に係る赤外線カットフィルタを得た。また、実施例５の赤外線カットフィルタの透明ガラス基板の他方の主面に比較例４に係る赤外線吸収性組成物を用いて実施例１と同様にして塗膜を形成し、実施例１と同様の条件で加熱処理を行って塗膜を硬化させた。このようにして、実施例２３に係る赤外線カットフィルタを得た。実施例２２及び２３に係る赤外線カットフィルタの分光透過率スペクトルをそれぞれ図３４及び３５に示す。また、実施例２２及び２３に係る赤外線カットフィルタの、紫外側カットオフ波長及び赤外側カットオフ波長、並びに、４００ｎｍ、６００ｎｍ、及び７００ｎｍの波長の光の透過率を表１に示す。

図６〜２６、３４、及び３５に示す通り、実施例１〜２３に係る赤外線カットフィルタは、可視域の特定の範囲の波長（４００ｎｍ〜６００ｎｍ）において７０％以上の高い透過率を示した。また、表１に示す通り、実施例１〜２３に係る赤外線カットフィルタの赤外側カットオフ波長は７００ｎｍ以下であり、実施例１〜２３に係る赤外線カットフィルタの紫外側カットオフ波長は３７５〜３８９ｎｍであった。このため、実施例１〜２３に係る赤外線カットフィルタは、デジタルカメラなどの撮像装置の撮像光学系において撮像素子の前方に配置される赤外線カットフィルタとして望ましい光学特性を有することが示唆された。一方、表２に示す通り、比較例１〜４に係る赤外線カットフィルタの赤外側カットオフ波長は７００ｎｍを超えており、比較例１〜４に係る赤外線カットフィルタの紫外側カットオフ波長は３５０ｎｍ未満であった。また、図３２及び３３に示す通り、比較例５及び６に係る赤外線カットフィルタは、波長４００ｎｍにおいて透過率が約５０％と低かった。このため、比較例１〜６に係る赤外線カットフィルタは、デジタルカメラなどの撮像装置の撮像光学系において撮像素子の前方に配置される赤外線カットフィルタとして望ましい光学特性を有しているとは言い難かった。

表１に示す通り、実施例１〜８、１５、１６、及び１９〜２１に係る赤外線カットフィルタの赤外側カットオフ波長は６６０ｎｍ以下であり、これらの実施例に係る赤外線カットフィルタはより望ましい光学特性を有することが示唆された。これに対し、実施例９〜１４、１７、及び１８に係る赤外線カットフィルタの赤外側カットオフ波長は、７００ｎｍ未満ではあるものの、６６０ｎｍより長かった。このため、図２７に示す通り、Ｃ_H／Ｃ_C≧２．８４２−０．７６５×（Ｃ_A／Ｃ_E）の関係が満たされていると、赤外線カットフィルタの赤外側カットオフ波長を６６０ｎｍ以下に低減しやすいことが示唆された。

図３４及び３５に示す通り、実施例２２及び２３に係る赤外線カットフィルタの、９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長の光の透過率は３％を下回っていた。このため、実施例２２及び２３に係る赤外線カットフィルタは、赤外線カットフィルタとして、より望ましい光学特性を有していることが示唆された。

Claims (8)

1. 下記式（ａ）で表されるホスホン酸と銅イオンとによって形成された赤外線吸収剤と、
   リン酸ジエステル及びリン酸モノエステルの少なくとも一方を含み、前記赤外線吸収剤を分散させるリン酸エステルと、を含有し、
   前記ホスホン酸、前記銅イオン、及び前記リン酸エステルのモル基準の含有量をそれぞれＣ_Aモル、Ｃ_Cモル、及びＣ_Eモルと定義し、かつ、前記ホスホン酸の１分子中に含まれる２つの水酸基、前記リン酸ジエステルの１分子中に含まれる１つの水酸基、及び前記リン酸モノエステルの１分子中に含まれる１つの水酸基である反応性水酸基のモル基準の含有量の合計をＣ_Hモルと定義したとき、Ｃ_A／Ｃ_E＜１、かつ、Ｃ_H／Ｃ_C＞１．９５の関係を満たす、
   赤外線吸収性組成物。
   

   

   ［式中、Ｒ₁は、フェニル基又は少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子で置換されたフェニル基である。］
2. 前記リン酸ジエステルは下記式（ｂ１）で表され、かつ、前記リン酸モノエステルは下記式（ｂ２）で表される、請求項１に記載の赤外線吸収性組成物。
   

   

   ［式中、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、及びＲ₃は、それぞれ、−（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＲ₄で表される１価の官能基であり、ｎは、１〜２５の整数であり、Ｒ₄は、炭素数６〜２５のアルキル基を示し、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、及びＲ₃は、互いに同一又は異なる種類の官能基である。］
3. ０．２０≦Ｃ_A／Ｃ_E≦０．８５の関係を満たす、請求項１又は２に記載の赤外線吸収性組成物。
4. Ｃ_H／Ｃ_C≧２．８４２−０．７６５×Ｃ_A／Ｃ_Eの関係を満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の赤外線吸収性組成物。
5. マトリクス成分をさらに含有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の赤外線吸収性組成物。
6. 前記マトリクス成分はポリシロキサンである、請求項５に記載の赤外線吸収性組成物。
7. 透明誘電体基板と、
   前記透明誘電体基板の少なくとも一方の主面に、請求項１〜６のいずれか１項に記載の赤外線吸収性組成物によって形成された赤外線吸収層と、を備えた、
   赤外線カットフィルタ。
8. 請求項７に記載の赤外線カットフィルタを備えた、撮像光学系。

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