KR101907970B1 - 광학물품 및 이를 포함하는 광학필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학물품 및 이를 포함하는 광학필터에 관한 것으로서, 상기 광학필터는 2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 함유하여 380㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 제1 및 제2 흡수 피크를 포함하는 2 이상의 흡수피크를 갖는 광학물품을 구비함으로써 가시광선 영역의 파장을 갖는 광에 대하여 86% 이상의 높은 평균 투과율을 나타내고, 800㎚ 내지 1,100㎚ 범위의 파장을 갖는 광에 대한 최대 투과율을 0.5% 이하로 억제하여 플레어 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 촬상장치 조립공정에서 광학필터의 휨에 기인한 조립불량을 저감하여 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 광학물품 및 이를 포함하는 광학필터에 관한 것으로서, 상세하게는 800㎚ 내지 1,200㎚ 범위 파장의 광 투과율을 억제할 수 있는 광학물품 및 이를 포함하는 광학필터에 관한 것이다.
CIS(CMOS image sensor) 등 고체 촬상 소자를 이용하는 촬상장치는 사람이 눈으로 보는 것과 같이 자연스러운 색상의 화상을 얻기 위하여, 센서가 감지하는 근적외선 영역의 800㎚ 내지 1,200nm 범위의 광을 차단하고, 400㎚ 내지 600nm 범위의 빛은 투과시켜 사람의 시감도에 근사 보정시킬 수 있는 광학 부품이 필수적으로 요구된다.
이러한 종래의 광학 부품으로는 일반 광학유리의 양면에 유전체 다층막을 증착하여 제조되는 반사형 근적외선 차단 필터 혹은 2가의 구리이온을 착색성분으로 포함하는 불화인산염계 유리의 양면에 유전체 다층막을 증착하여 제조되는 흡수형 근적외선 차단 필터 등을 들 수 있다. 그러나, 종래 사용되고 있는 반사형 근적외선 차단 필터의 경우 광학필터와 CIS의 마이크로렌즈(microlens) 간의 내부 반사로 인하여 촬상장치로 이미지 촬영시 의도하지 않은 이미지가 촬상되는 고스트(ghost) 현상이 심하게 발생하므로 5 메가픽셀 이상의 고화소 카메라 모듈에 적용할 수 없는 한계가 있다. 또한, 종래의 흡수형 근적외선 차단 필터의 경우 800㎚ 내지 1,200㎚ 범위의 파장을 차단하는 효과는 양호하나 재료의 특성상 내구성이 약하여 박형화가 어렵고 깨지기 쉬운 문제점이 있다.
따라서, 800㎚ 내지 1,200㎚ 범위의 파장을 갖는 빛을 차단할 수 있고, 박형화가 가능한 광학부품의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 가시광선 영역의 파장을 갖는 광에 대한 투과율이 우수하고, 동시에 800㎚ 내지 1,200㎚의 파장 범위의 빛을 선택적 및/또는 효과적으로 차단하여 저조도 촬영 환경하에서도 높은 해상력을 제공하고, 또한 플레어(flare) 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 박형화가 용이하여 고해상도의 촬상장치에 이용하기 적합한 광학물품을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광학물품을 포함하는 광학필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광학필터를 포함하는 촬상 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 해결하기 위하여,
본 발명은 일실시예에서,
2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 함유하는 투명기재를 포함하고,
380nm 내지 1,200nm 파장범위에서 분광광도계를 이용하여 측정한 흡수 스펙트럼(absorbance spectrum)이 하기 제 1 및 제 2 흡수피크를 포함하는 2 이상의 흡수피크를 가지며,
제1 흡수피크는 650㎚ 내지 750㎚의 파장 범위에서 흡수극대(λmax1)를 가지고,
제2 흡수피크는 980nm 내지 1,200nm의 파장 범위에서 흡수극대(λmax2)를 가지며,
상기 제1 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD1)을 1이 되도록 정규화하는 경우, 제2 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD2)은 하기 식 1을 만족하는 광학물품을 제공한다:
[식 1]
0.08 ≤ OD2 ≤ 0.25
또한, 본 발명은 일실시예에서, 상기 광학물품을 포함하는 광학필터를 제공한다.
본 발명에 따른 광학필터는 2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 함유하여 380㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 제1 및 제2 흡수 피크를 포함하는 2 이상의 흡수피크를 갖는 광학물품을 구비함으로써 가시광선 영역의 파장을 갖는 광에 대하여 높은 투과율을 나타내고, 800㎚ 내지 1,100㎚ 범위의 파장을 갖는 광에 대한 투과율을 0.5% 이하로 억제하여 플레어 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 촬상 장치의 박형화가 용이하고 조립공정에서의 수율 및 생산성 향상으로 생산비용이 절감되는 이점이 있다.
도 1은 일실시예에서 본 발명에 따른 광학물품의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 다른 일실시예에서 본 발명에 따른 광학필터의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 광학필터의 휘어진 상태를 도시한 단면도이다:
여기서, A 내지 C 및 (a) 내지 (g)는 다음과 같다.
A 및 B: (-) 방향으로 휜 시편, C: (+) 방향으로 휜 시편,
(a): 수평면, (b): 시편,
(c): 휨 정도, (d): 중앙면,
(e): 시편의 말단을 포함하는 면,
(f) 및 (g): 시편의 내면 상에서 휨 정도가 가장 큰 지점.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 근적외선 흡수용 색소의 함량에 따른 광학물품 각각에 대하여 정규화된 흡광도 곡선을 도시한 그래프이다.
도 5 및 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 및 제2 선택파장 반사층의 분광 투과율을 각각 도시한 그래프이다.
도 7 내지 도 10은 일실시예에서 본 발명에 따른 실시예 5, 실시예 7, 비교예 4 및 비교예 5에서 제조된 광학필터를 대상으로 300㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 측정한 분광 투과율을 도시한 그래프이다.
도 11은 일실시예에서 본 발명에 따른 실시예 5, 실시예 7, 비교예 4 및 비교예 6에 따른 광학필터를 탑재한 촬상 장치를 이용하여 촬영한 이미지이다.
도 2는 다른 일실시예에서 본 발명에 따른 광학필터의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 광학필터의 휘어진 상태를 도시한 단면도이다:
여기서, A 내지 C 및 (a) 내지 (g)는 다음과 같다.
A 및 B: (-) 방향으로 휜 시편, C: (+) 방향으로 휜 시편,
(a): 수평면, (b): 시편,
(c): 휨 정도, (d): 중앙면,
(e): 시편의 말단을 포함하는 면,
(f) 및 (g): 시편의 내면 상에서 휨 정도가 가장 큰 지점.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 근적외선 흡수용 색소의 함량에 따른 광학물품 각각에 대하여 정규화된 흡광도 곡선을 도시한 그래프이다.
도 5 및 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 및 제2 선택파장 반사층의 분광 투과율을 각각 도시한 그래프이다.
도 7 내지 도 10은 일실시예에서 본 발명에 따른 실시예 5, 실시예 7, 비교예 4 및 비교예 5에서 제조된 광학필터를 대상으로 300㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 측정한 분광 투과율을 도시한 그래프이다.
도 11은 일실시예에서 본 발명에 따른 실시예 5, 실시예 7, 비교예 4 및 비교예 6에 따른 광학필터를 탑재한 촬상 장치를 이용하여 촬영한 이미지이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다", "가지다" 또는 "구성하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서 "가시광선"이란, 전자파 중에서 인간의 눈으로 감지할 수 있는 파장 영역의 광으로서, 380㎚ 내지 650㎚ 파장 범위의 광을 의미한다.
또한, 본 발명에서 "근적외선"이란, 적색선의 끝보다 바깥쪽에 위치하고 가시광선보다 파장이 긴 전자파로서, 650㎚ 내지 3㎛ 파장 범위의 광을 의미한다. 본 발명에서는 상기 "근적외선"의 차단 정도를 근적외선에 대한 흡광도로 나타낼 수 있다. 이때, 상기 흡광도(OD)는 빛이 흡광 매체를 통과할 때 입사하는 빛의 강도가 Io이고 통과하는 빛의 강도가 I이라고 할 때 Io/I에 대하여 상용로그를 취한 값으로 정의된다. 즉, 흡광도(OD) = log(Io/I)으로 표현되는 값을 의미한다. 상기 흡광도는 분광광도계를 이용하여 산출될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 "흡수극대"란 광이 흡수되는 파장 범위, 즉 흡수대에서 흡광도가 최대인 파장을 의미한다.
이와 더불어, 본 발명에서, "휨 정도"란, 광학필터가 휘어진 정도를 나타내는 척도로서, 도 3의 A 및 B에 나타낸 바와 같이 시편(b)의 말단을 직선으로 연결하여 형성되는 면(e)을 기준으로 시편(b) 내면 상에 존재하는 임의의 지점에 대한 높이 중 그 값이 가장 큰 지점(f)의 높이를 의미한다. 이때, "시편의 내면"이란 휨이 발생된 시편의 양면 중 길이가 작은 면을 의미하고, 그 반대면을 "시편의 외면"이라 한다. 상기 높이는 그 값이 클수록 시편(b)의 휨 정도(c)가 크다고 할 수 있다.
또한, 본 발명에서, "휨 방향"이란, 광학필터가 휘는 방향을 의미하며, (+) 방향 또는 (-) 방향으로 나타낼 수 있다. 구체적으로 도 3의 A 및 B에 나타낸 바와 같이, 시편(b)의 말단을 직선으로 연결하여 형성되는 면(e)을 기준으로 시편(b)의 내면 상에서 휨 정도(c)가 가장 큰 지점(f)이 수평면(a)과 중앙면(d) 사이에 존재하면, 시편(b)의 휨은 (-) 방향을 갖는다고 할 수 있다. 이와 달리, 도 3의 C에 나타낸 바와 같이, 시편(b)의 말단을 직선으로 연결하여 형성되는 면(e)을 기준으로 시편(b)의 내면 상에서 휨 정도(c)가 가장 큰 지점(g)이 수평면(a)과 중앙면(d) 사이에 존재하지 않으면, 시편(b)의 휨은 (+) 방향을 갖는다고 할 수 있다.
이때, 상기 "중앙면(d)"이란, 시편(b)의 내면 상에서 휨 정도(c)가 가장 큰 지점(f 또는 g)과 시편(b)의 말단을 직선으로 연결하여 형성되는 면(e) 사이에 존재하는 평면으로서, 상기 지점(f 또는 g)의 높이가 1/2이 되는 위치에서 면(e)에 평행한 면을 의미한다.
이와 더불어, 상기 "수평면(a)"란, 시편(b)의 휨 정도 측정 시 시편이 지지되는 평면으로서, 초정밀 3차원 조면계(Ultra accuracy 3-D profilometer)와 같은 3차원 표면 측정장치의 시편 고정면 등을 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명에서 "알킬기(alkyl group)"란 직쇄(linear) 또는 분지(branched) 형태의 포화 탄화수소로부터 유도된 치환기를 의미한다.
이때, 상기 "알킬기"로는 예를 들면, 메틸기(methyl group), 에틸기(ethyl group), n-프로필기(n-propyl group), 이소프로필기(iso-propyl group), n-부틸기(n-butyl group), sec-부틸기(sec-butyl group), t-부틸기(tert-butyl group), n-펜틸기(n-pentyl group), 1,1-디메틸프로필기(1,1-dimethylpropyl group), 1,2-디메틸프로필기(1,2-dimethylpropyl group), 2,2-디메틸프로필기(2,2-dimethylpropyl group), 1-에틸프로필기(1-ethylpropyl group), 2-에틸프로필기(2-ethylpropyl group), n-헥실기(n-hexyl group), 1-메틸-2-에틸프로필기(1-methyl-2-ethylpropyl group), 1-에틸-2-메틸프로필기(1-ethyl-2-methylpropyl group), 1,1,2-트리메틸프로필기(1,1,2-trimethylpropyl group), 1-프로필프로필기(1-propylpropyl group), 1-메틸부틸기(1-methylbutyl group), 2-메틸부틸기(2-methylbutyl group), 1,1-디메틸부틸기(1,1-dimethylbutyl group), 1,2-디메틸부틸기(1,2-dimethylbutyl group), 2,2-디메틸부틸기(2,2-dimethylbutyl group), 1,3-디메틸부틸기(1,3-dimethylbutyl group), 2,3-디메틸부틸기(2,3-dimethylbutyl group), 2-에틸부틸기(2-ethylbutyl group), 2-메틸펜틸기(2-methylpentyl group), 3-메틸펜틸기(3-methylpentyl group) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 "알킬기"는 1 내지 20의 탄소수, 예를 들어 1 내지 12의 탄소수, 1 내지 6의 탄소수, 또는 1 내지 4의 탄소수를 가질 수 있다.
아울러, 본 발명에서 "사이클로알킬기"란 단일고리(monocyclic)의 포화 탄화수소로부터 유도된 치환기를 의미한다.
상기 "사이클로알킬기(cycloalkyl group)"로는 예를 들면, 사이클로프로필기(cyclopropyl group), 사이클로부틸기(cyclobutyl group), 사이클로펜틸기(cyclopentyl group), 사이클로헥실기(cyclohexyl group), 사이클로헵틸기(cycloheptyl group), 사이클로옥틸기(cyclooctyl group) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 "사이클로알킬기"는 3 내지 20의 탄소수, 예를 들어 3 내지 12의 탄소수, 또는 3 내지 6의 탄소수를 가질 수 있다.
나아가, 본 발명에서 "아릴기(aryl group)"란 방향족 탄화수소로부터 유도된 1가의 치환기를 의미한다.
이때, 상기 "아릴기"로는 예를 들면, 페닐기(phenyl group), 나프틸기(naphthyl group), 안트라세닐기(anthracenyl group), 페난트릴기(phenanthryl group) 나프타세닐기(naphthacenyl group), 피레닐기(pyrenyl group), 톨릴기(tolyl group), 바이페닐기(biphenyl group), 터페닐기(terphenyl group), 크리세닐기(chrycenyl group), 스파이로바이플루오레닐기(spirobifluorenyl group), 플루오란테닐기(fluoranthenyl group), 플루오레닐기(fluorenyl group), 페릴레닐기(perylenyl group), 인데닐기(indenyl group), 아줄레닐기(azulenyl group), 헵타레닐기(heptalenyl group), 페날레닐기(phenalenyl group), 페난트레닐기(phenanthrenyl group) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 "아릴기"는 6 내지 30의 탄소수, 예를 들어, 6 내지 10의 탄소수, 6 내지 14의 탄소수, 6 내지 18의 탄소수, 또는 6 내지 12의 탄소수를 가질 수 있다.
이와 더불어, 본 발명에서, "헤테로아릴기(heteroaryl group)"란 단환 또는 축합환으로부터 유도된 "방향족 복소환"또는 "헤테로사이클릭"을 의미한다. 상기 "헤테로아릴기"는 헤테로 원자로서 질소(N), 황(S), 산소(O), 인(P), 셀레늄(Se) 및 규소(Si) 중에서 적어도 하나, 예를 들어 1개, 2개, 3개 또는 4개를 포함할 수 있다.
이때, 상기 "헤테로아릴기"로는 예를 들면, 피롤릴기(pyrrolyl group), 피리딜기(pyridyl group), 피리디닐기(pyridinyl group), 피리다지닐기(pyridazinyl group), 피리미디닐기(pyrimidinyl group), 피라지닐기(pyrazinyl group), 트리아졸릴기(triazolyl group), 테트라졸릴기(tetrazolyl group), 벤조트리아졸릴기(benzotriazolyl group), 피라졸릴기(pyrazolyl group), 이미다졸릴기(imidazolyl group), 벤즈이미다졸릴기(benzimidazolyl group), 인돌릴기(indolyl group), 인돌리닐기(indolinyl group), 이소인돌릴기(isoindolyl group), 인돌리지닐기(indolizinyl group), 푸리닐기(purinyl group), 인다졸릴기(indazolyl group), 퀴놀릴기(quinolyl group), 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl group), 퀴놀리지닐기(quinolizinyl group), 프탈라지닐기(phthalazinyl group), 나프틸리디닐기(naphthylidinyl group), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl group), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl group), 신놀리닐기(cinnolinyl group), 프테리디닐기(pteridinyl group), 이미다조트리아지닐기(imidazotriazinyl group), 아크리디닐기(acridinyl group), 페난트리디닐기(phenanthridinyl group), 카바졸릴기(carbazolyl group), 카바졸리닐기(carbazolinyl group), 피리미디닐기(pyrimidinyl group), 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl group), 페나지닐기(phenazinyl group), 이미다조피리디닐기(imidazopyridinyl group), 이미다조피리미디닐기(imidazopyrimidinyl group), 피라졸로피리디닐기(pyrazolopyridinyl group) 등을 포함하는 함질소 헤테로아릴기; 티에닐기(thienyl group), 벤조티에닐기(benzothienyl group), 디벤조티에닐기(dibenzothienyl group) 등을 포함하는 황 함유 헤테로아릴기; 퓨릴기(furyl group), 피라닐기(pyranyl group), 사이클로펜타피라닐기(cyclopentapyranyl group), 벤조퓨라닐기(benzofuranyl group), 이소벤조퓨라닐기(isobenzofuranyl group), 디벤조퓨라닐기(dibenzofuranyl group), 벤조디옥솔기(benzodioxole group), 벤조트리옥솔기(benzotrioxole group) 등을 포함하는 함산소 헤테로아릴기 등을 들 수 있다.
또한, 상기 "헤테로아릴기"의 구체적인 예로서는, 티아졸릴기(thiazolyl group), 이소티아졸릴기(isothiazolyl group), 벤조티아졸릴기(benzothiazolyl group), 벤조티아디아졸릴기(benzothiadiazolyl group), 페노티아지닐기(phenothiazinyl group), 이소옥사졸릴기(isoxazolyl group), 퓨라자닐기(furazanyl group), 페녹사지닐기(phenoxazinyl group), 옥사졸릴기(oxazolyl group), 벤조옥사졸릴기(benzoxazolyl group), 옥사다이아졸릴기(oxadiazolyl group), 피라졸로옥사졸릴기(pyrazoloxazolyl group), 이미다조티아졸릴기(imidazothiazolyl group), 티에노퓨라닐기(thienofuranyl group), 퓨로피롤릴기(furopyrrolyl group), 피리독사지닐기(pyridoxazinyl group) 등의 적어도 2개 이상의 헤테로 원자를 포함하는 화합물들을 들 수 있다.
나아가, 상기 "헤테로아릴기"는 2 내지 20의 탄소수, 예를 들어 4 내지 19의 탄소수, 4 내지 15의 탄소수 또는 5 내지 11의 탄소수를 가질 수 있다. 예를 들어, 헤테로 원자를 포함하면, 헤테로아릴기는 5 내지 21의 환원(ring member)을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에서 "아랄킬기(aralkyl group)"는 말단 탄화수소의 수소 자리에 방향족 탄화수소로부터 유도된 1가의 치환기가 결합된 포화 탄화수소 치환기를 의미한다. 즉, "아랄킬기"는 사슬 말단이 아릴기로 치환된 알킬기를 나타내며, 그 예로서 벤질기(benzyl group), 펜에틸기(phenethyl group), 페닐프로필기(phenylpropyl group), 나프탈레닐메틸기(naphthalenylmethyl group), 나프탈레닐에틸기(naphthalenylethyl group) 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에서 "평균 투과율"이란 분광광도계를 이용하여 광학물품 및 광학필터 등의 투과 스펙트럼 측정시 파장에 따른 투과율 곡선에서 소정의 파장 범위에서의 투과율의 산술 평균값을 의미한다.
아울러, 본 발명에서 "최대 투과율"이란 분광광도계를 이용하여 광학물품 및 광학필터 등의 투과 스펙트럼 측정시 파장에 따른 투과율 곡선에서 소정의 파장 범위에서의 투과율의 최대값을 의미한다.
이와 더불어, 본 발명에서 "입사각"이란 분광광도계를 이용하여 광학물품 및 광학필터 등의 투과 스펙트럼 혹은 흡수 스펙트럼 측정시 광원이 광학물품 또는 광학필터의 주면에 수직한 방향과 이루는 각도를 의미하며, 입사각 조건에 대한 별도의 설명이 없으면 입사각은 0°조건에서 측정한 것을 의미한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
<광학물품>
본 발명은 일실시예에서,
2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 함유하는 투명기재를 포함하고,
380nm 내지 1,200nm 파장범위에서 분광광도계를 이용하여 측정한 흡수 스펙트럼(absorbance spectrum)이 하기 제 1 및 제 2 흡수피크를 포함하는 2 이상의 흡수피크를 가지며,
제1 흡수피크는 650㎚ 내지 750㎚의 파장 범위에서 흡수극대(λmax1)를 가지고,
제2 흡수피크는 980nm 내지 1,200nm의 파장 범위에서 흡수극대(λmax2)를 가지며,
상기 제1 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD1)을 1이 되도록 정규화하는 경우, 제2 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD2)은 하기 식 1을 만족하는 광학물품을 제공한다:
[식 1]
0.08 ≤ OD2 ≤ 0.25
고체 촬상 소자를 이용하는 촬상장치는 사람이 눈으로 보는 것과 같이 자연스러운 색상의 화상을 얻기 위하여, 센서가 감지하는 근적외선 영역의 800㎚ 내지 1,200㎚ 범위의 광을 차단하고, 가시광선 영역에 해당하는 400㎚ 내지 600㎚ 범위의 빛은 투과시켜 사람의 시감도에 근사 보정시킬 수 있는 광학부품이 필수적으로 요구된다. 최근 촬상장치의 고해상도화, 박형화, 광각화가 급속도로 진전되고 있는 가운데, 저조도 촬영 환경에서도 높은 해상력을 제공하고 자연조명 혹은 인공조명하에서도 색상의 왜곡이나 플레어 등의 화질 열화를 엄격하게 억제할 수 있는 촬상장치용 광학부품에 대한 요구도 증가되고 있다. 본 발명자들은 넓은 파장범위에 걸쳐있으면서 근적외선 영역의 빛을 함께 방사하는 광원 및 조명(자연조명이거나 인공조명이거나에 상관없이)하에 노출되어 있는 피사체, 혹은 그 광원 및 조명을 포함하는 피사체를 대상으로 촬영시 플레어 현상이 심화됨을 발견하게 되었으며 이미지센서로 입사되는 특정 파장영역의 빛을 입사각에 관계없이 특정 수준 이하로 엄격히 통제할 수 있는 광학물품과 상기 광학물품을 포함하는 광학필터를 촬상 장치에 도입함으로써 플레어가 없는 선명한 이미지를 얻을 수 있음을 발견하게 되었다. 아울러 저조도 환경하에서도 높은 해상력을 제공하기 위해서 가시광선 영역에서는 높은 투과율을 동시에 제공할 수 있는 광학필터용 광학물품을 발명하기에 이르렀다.
본 발명에 따른 광학물품은 2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 포함할 수 있다. 상기 광학물품은 2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 포함하여 가시광선 영역의 파장을 갖는 광에 대하여 높은 투과율을 나타내고, 800㎚ 내지 1,200㎚ 범위의 파장을 갖는 광에 대한 투과율을 억제할 수 있다.
여기서, 상기 광학물품은 650nm 내지 750nm 파장 범위와 980nm 내지 1,200nm 파장 범위에서 각각 1개 이상의 흡수피크를 가질 수 있으며 상기 흡수피크는 흡수극대 λmax1 및 λmax2를 갖는 제1 및 제2 흡수피크를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD1)을 1이 되도록 정규화할 경우, 제2 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD2)은 0.08 이상 0.25 이하일 수 있으며, 구체적으로는 0.09 내지 0.17; 0.13 내지 0.17; 0.08 내지 0.18; 0.15 내지 0.175; 0.09 내지 0.13; 0.16 내지 0.24; 0.15 내지 0.25; 또는 0.16 내지 0.235로 식 1을 만족할 수 있다. 바람직하게는 상기 제2 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD2)은 0.13 내지 0.18로 식 1의 조건을 만족할 수 있다. 본 발명에 따른 상기 광학물품은 투명기재를 포함할 수 있으며, 상기 투명기재는 600㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위의 광을 흡수하는 2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광학물품의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1의 (a) 내지 (c)를 참고하면, 상기 광학물품은 투명기재(10)를 포함할 수 있으며, 상기 투명기재(10)는 근적외선 흡수용 색소(11)와 기재층(12)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 근적외선 흡수용 색소(11)는 도 1의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 기재층(12)의 일면 및/또는 양면에 형성된 근적외선 흡수층(13, 13a 및/또는 13b)에 포함되거나, 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이 기재층(12)에 균일하게 분산된 형태로 포함될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 광학물품에 구비된 투명기재(10)를 각 구성요소 별로 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 투명기재에 있어서, 기재층(12)은 투명기재 및 이를 포함하는 광학필터의 베이스 기판의 역할을 수행하고, 투명한 것이면 특별히 제한되지 않는다.
상기 기재층(12)은 당 분야에서 공지된 다양한 소재를 사용할 수 있으며, 이는 또한 요구되는 기능 및 용도 등에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 기재층(12)으로는 예를 들면, 유리 및 고분자 수지 등으로부터 1종 이상 선택될 수 있다. 또한, 상기 고분자 수지로는, 예를 들어 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴계 수지, 폴리올레핀계 수지, 환상올레핀계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 폴리우레탄계 수지 등을 들 수 있으며, 상기 수지를 단일 시트, 적층 시트 또는 공압출물의 형태로 사용할 수 있다.
이와 더불어, 상기 기재층(12)은 예시적인 형태에 따라서 고분자 수지로 구성되되, 베이스 수지로서 내열성 등에서 유리한 폴리에스테르계 수지를 포함할 수 있다. 그리고 상기 폴리에스테르계 수지의 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: Polyethylene Terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN: Polyethylene Naphthalate) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT: Polybutylene Terephthalate) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 다른 하나의 예로서, 상기 기재층(12)은 폴리올레핀계 수지로 선택될 수 있으며, 상기 폴리올레핀계 수지로는 예를 들어, 폴리프로필렌(PP) 등을 들 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 투명기재에 있어서, 근적외선 흡수용 색소(11)는 600㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위의 광을 흡수하는 염료, 안료 및/또는 금속 착화합물이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 근적외선 흡수용 색소(11)는 380㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 분광광도계를 이용한 흡수 스펙트럼 측정 시, 650㎚ 내지 750㎚ 파장 범위와 980㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 흡수극대를 갖는 색소, 구체적으로는 650㎚ 내지 750㎚ 파장 범위와 980㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 각각 흡수극대(λmax1 및 λmax2)를 갖는 제1 및 제2 색소를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 근적외선 흡수용 색소(11)는 앞서 설명한 바와 같이 기재층(12)의 일면에 형성되는 근적외선 흡수층(13)에 포함되거나 기재층(12) 내부에 분산된 형태를 가질 경우, 제1 및 제2 색소가 균일하게 혼합된 형태로 사용될 수 있다(도 1의 (a) 및 (c) 참조). 또한, 상기 근적외선 흡수용 색소(11)는 기재층(12)의 양면에 형성되는 근적외선 흡수층(13a 및 13b)에 포함될 경우 각 흡수층(13a 및 13b)에 제1 및 제2 색소 각각을 단독으로 사용하거나, 균일하게 혼합된 형태로 사용될 수 있다(도 1의 (b) 참조).
아울러, 상기 근적외선 흡수용 색소(11)로는 예를 들어 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 벤조포르피린계 화합물, 스쿠아릴륨계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 크로코늄계 화합물, 디이모늄계 화합물, 디티올 금속 착화합물 등 일 수 있다. 하나의 예로서, 상기 근적외선 흡수용 색소(11)는 제1 및 제2 색소로서 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 화합물 중 어느 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다:
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
A는 아미노페닐기; 인돌릴메틸렌기; 또는 인돌리닐기이되,
2개의 A가 
을 중심으로 서로 컨쥬게이션(conjugation)을 이루는 구조를 갖고,
상기 아미노페닐기, 인돌릴메틸렌기 또는 인돌리닐기에 존재하는 수소 중 어느 하나 이상은, 서로 독립적으로 수소, 할로겐기, 히드록시기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기, 설폰아미드기이거나, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 할로알킬기 또는 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기로 치환되거나 비치환된 아미드기이며;
구체적으로, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1a 내지 화학식 1c로 나타내는 화합물 중 어느 하나일 수 있다:
[화학식 1a]
[화학식 1b]
[화학식 1c]
상기 화학식 1a 내지 화학식 1c에서,
a1, a2 및 a3은 서로 독립적으로 수소, 할로겐기, 히드록시기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기, 설폰아미드기이거나, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 할로알킬기 또는 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기로 치환되거나 비치환된 아미드기이다.
R1, R2는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 20의 사이클로 알킬기이고, n은 1 또는 2이며, X-는 퍼클로레이트(ClO4 -), 헥사플루오로안티모네이트(SbF6 -), 헥사플루오로포스페이트(PF6 -), 테트라플루오로보레이트(BF4 -) 또는 하기 화학식 2a 내지 화학식 2c로 나타내는 음이온 중 어느 하나일 수 있다.
[화학식 2a]
[화학식 2b]
[화학식 2c]
화학식 2a 내지 화학식 2c에서
R3는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 8 의 모노플루오로알킬기 또는 탄소수 1 내지 8 의 트리플루오로알킬기이고, R4는 서로 독립적으로 수소, 니트로기 또는 시아노기이며, R5는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 8 의 모노플루오로알킬기 또는 탄소수 1 내지 8 의 트리플루오로알킬기이다.
나아가, 상기 근적외선 흡수용 색소(11)의 함량은 근적외선 흡수층(13, 13(a), 13(b))의 매트릭스를 구성하는 수지 100 중량부에 대하여 1.07 내지 1.16 중량부; 1.11 내지 1.16 중량부; 1.07 내지 1.21 중량부; 또는 1.11 내지 1.21 중량부일 수 있다.
<광학필터>
또한, 본 발명은 일실시예에서, 상기 광학물품을 포함하는 광학필터를 제공한다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 상기 광학필터는, 2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 함유하는 투명기재; 상기 투명기재의 일면 또는 양면에 형성된 선택파장 반사층을 포함하며, 380nm 내지 1,200nm 파장범위에서 분광광도계를 이용하여 투과 스펙트럼 측정 시, 하기 조건 (A) 및 (B)를 만족할 수 있다:
(A) 430㎚ 내지 565㎚ 파장 영역에서, 광학필터에 입사각 0°및 30°로 입사되는 광에 대한 평균 투과율이 86% 이상,
(B) 800㎚ 내지 1,100㎚ 파장 영역에서, 광학필터에 입사각 0°및 30°로 입사되는 광에 대한 최대 투과율이 0.5% 이하.
본 발명에 따른 광학필터는 650㎚ 내지 750㎚ 파장 범위와 980㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 각각 흡수극대를 갖는 제1 및 제2 색소를 함유하는 광학물품을 포함하여 광학필터에 입사되는 광이 입사각 0°또는 30°조건 모두에서 가시광선 영역인 약 430㎚ 내지 565㎚의 파장 범위에서 86% 이상, 87% 이상, 88% 이상 및 89% 이상의 평균 투과율을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 광학필터는 약 800㎚ 내지 1,100㎚의 근적외선 파장 범위에서 0°또는 30°의 입사각 조건 모두에서 최대 투과율이 0.5% 이하, 0.4% 이하 또는 0.3% 이하가 되도록 최대 투과율을 억제할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 광학필터를 대상으로 300㎚ 내지 1,200㎚의 파장 범위에서 분광광도계를 이용하여 입사각이 0° 및 30°를 갖는 광에 대한 투과 스펙트럼을 측정할 경우, 430nm 내지 565nm 파장영역에서 평균 투과율 및 800㎚ 내지 1,100㎚ 파장 영역에서 최대 투과율이 각각 86% 이상 및 0.3% 이하, 87% 이상 및 0.3% 이하, 88% 이상 및 0.3% 이하 또는 89% 이상 0.5% 이하로 상기 (A) 및 (B) 조건을 만족할 수 있다. 보다 바람직하게는, 가시광선 영역에서의 높은 평균 투과율과 근적외선 영역에서의 낮은 최대 투과율을 동시에 제공할 수 있는 점으로부터 입사각 0°또는 30°조건 모두에서 430nm 내지 565nm 파장영역에서 평균 투과율 및 800㎚ 내지 1,100㎚ 파장 영역에서 최대 투과율이 각각 88% 이상 및 0.3% 이하로 상기 (A) 및 (B) 조건을 만족할 수 있다.
이는 본 발명에 따른 광학필터가 상기 광학물품을 포함함으로써 가시광선 영역의 파장을 갖는 광에 대하여 높은 투과율을 나타내어 저조도의 어두운 촬영환경에서도 높은 해상력을 갖는 이미지 획득을 가능하게 하거나, 또한 800㎚ 내지 1,100㎚ 범위의 파장을 갖는 광에 대한 투과율을 0.5% 이하로 엄격히 억제하여 근적외선 영역의 광선을 방사하는 광원이나 조명의 영향을 받는 촬영 대상물을 인간이 시인하는 수준과 유사한 수준으로 충실히 재현할 수 있는, 플레어가 억제된 이미지를 제공할 수 있음을 의미하는 것이다. 또한, 입사각 0°및 30°조건 모두에서 높은 가시광선 평균 투과율과 낮은 근적외선 최대 투과율을 제공함으로써 촬상장치의 광각화에 부응할 수 있음을 의미하는 것이다.
도 2는 일실시예에서 본 발명에 따른 광학필터의 구조를 도시한 단면도이다. 도 2를 살펴보면, 본 발명에 따른 광학필터는 근적외선 흡수용 색소(11) 및 기재층(12)을 포함하는 투명기재(10)를 포함하고, 투명기재의 일면 및/또는 양면에 위치하는 선택파장 반사층(20 및/또는 30)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 광학필터의 각 구성요소를 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 광학필터에 있어서, 투명기재(10)는 기재층(12)을 포함하여 광학필터의 베이스 기판의 역할을 수행한다. 상기 투명기재(10), 즉 광학물품은 2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 포함하여 650nm 내지 750nm 파장 범위와 980nm 내지 1,200nm 파장 범위에서 각각 흡수극대를 갖는 2 이상의 흡수피크를 가질 수 있으며 상기 흡수피크는 제1 및 제2 흡수피크를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD1)을 1이 되도록 정규화할 경우, 제2 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD2)은 0.08 이상 0.25 이하일 수 있으며, 구체적으로는 0.09 내지 0.17; 0.13 내지 0.17; 0.08 내지 0.18; 0.15 내지 0.175; 0.09 내지 0.13; 0.16 내지 0.24; 0.15 내지 0.25; 또는 0.16 내지 0.235로 식 1을 만족할 수 있다. 바람직하게는 상기 제2 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD2)은 0.13 내지 0.18로 식 1의 조건을 만족할 수 있다. 상기 조건하에서, 입사되는 광중 700nm 이상의 파장, 구체적으로는 800nm 내지 1,200nm 범위의 파장을 갖는 광을 선택적으로 및/또는 효과적으로 흡수하고, 또한 가시광선 영역의 광에 대해서는 높은 투과율을 제공할 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 광학필터에 있어서, 선택파장 반사층(20 및 30)은 광학필터로 입사되는 광 중 650㎚ 이상의 파장, 구체적으로는 700㎚ 내지 1,200㎚ 범위의 파장을 갖는 광을 반사하여 상기 범위의 광이 이미지 센서로 입사되는 것을 차단하거나, 400㎚ 내지 650㎚ 파장 범위의 가시광선 영역의 광이 반사되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 선택파장 반사층(20 및 30)은 근적외선을 반사시키는 근적외선 반사층(Infrared Reflective layer, IR층) 및/또는 가시광선이 반사되는 것을 방지하는 반사방지층(Anti-Reflection layer, AR층)의 역할을 수행할 수 있다.
이때, 상기 선택파장 반사층(20 및 30)은 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 유전체 다층막 등의 구조를 가질 수 있으며, 알루미늄 증착막; 귀금속 박막; 또는 산화인듐 및 산화주석 중 1종 이상의 미립자가 분산된 수지막을 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 상기 선택파장 반사층(20 및 30)은 제1 굴절률을 가지는 유전체층(미도시)과 제2 굴절률을 가지는 유전체층(미도시)이 교대 적층된 구조일 수 있으며, 상기 제1 굴절률을 가지는 유전체층과 제2 굴절률을 가지는 유전체층의 굴절률 차이는 0.2 이상; 0.3 이상; 또는 0.2 내지 1.0 일 수 있다.
또한, 상기 선택파장 반사층(20 및 30)의 고굴절률층 및 저굴절률층으로는, 고굴절률층과 저굴절률층의 굴절률 차이가 앞서 설명한 범위에 포함되는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로 고굴절률층은 1.6 내지 2.4의 굴절률을 갖는 산화티탄늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 오산화탄탈륨, 오산화니오븀, 산화란타늄, 산화이트륨, 산화아연, 황화아연 및 산화인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 산화인듐은, 산화티타늄, 산화주석, 산화세륨 등을 소량 더 포함할 수 있다. 또한, 저굴절률층은 1.3 내지 1.6의 굴절률을 갖는 이산화규소, 불화란탄, 불화마그네슘 및 육불화알루미륨나트륨(빙정석, Na3AlF6)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있다.
나아가, 선택파장 반사층(20 및 30)은 투명기재(10)의 일면에 형성될 수 있으며; 경우에 따라서는 상기 투명기재(10)의 양면에 제1 및 제2 선택파장 반사층(20 및 30)이 형성되어 투명기재(10)의 제1 주면 상에 제1 선택파장 반사층이 위치하고, 투명기재(10)의 제2 주면 상에 제2 선택파장 반사층이 위치하는 구조를 가질 수 있다.
또한, 하나의 실시예에서, 상기 선택파장 반사층은 제1 및 제2 선택파장 반사층(20 및 30)을 포함하는 경우 각 선택파장 반사층(20 및 30)의 두께가 하기 식 3을 만족할 수 있다:
[식 3]
0.8 ≤ D1/D2 < 1.2
식 3에서,
D1은 제1 선택파장 반사층의 두께를 나타내고,
D2는 제2 선택파장 반사층의 두께를 나타낸다.
구체적으로, 상기 제1 및 제2 선택파장 반사층(20 및 30)의 두께 비율은 0.8 내지 1.2; 0.8 내지 1.0; 0.9 내지 1.1; 1.0 내지 1.2; 0.85 내지 1.0; 또는 1.1 내지 1.2로 상기 식 3의 조건을 만족할 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 선택파장 반사층은 제1 및 제2 선택파장 반사층(20 및 30)을 포함하는 경우 각 선택파장 반사층(20 및 30)은 30층 이하의 유전체 다층막 구조를 가질 수 있고, 식 4의 조건을 만족할 수 있다:
[식 4]
0 ≤ | P1 - P2 | < 6
식 4에서,
P1은 제1 선택파장 반사층을 형성하는 유전체 다층막의 적층수를 나타내고,
P2는 제2 선택파장 반사층을 형성하는 유전체 다층막의 적층수를 나타낸다.
구체적으로, 상기 제1 및 제2 선택파장 반사층(20 및 30)는 30층 이하; 29층 이하; 28층 이하; 27층 이하; 26층 이하; 또는 25층 이하의 유전체 다층막 구조를 가질 수 있으며, 이때 각 층수의 차이는 6층 미만, 1층 내지 5층, 2층 내지 5층; 3층 내지 5층; 1층 내지 3층; 0층 내지 3층; 또는 2층 내지 4층으로 상기 식 4의 조건을 만족할 수 있다.
본 발명은 제1 및 제2 선택파장 반사층(20 및 30)의 적층수의 차이 및 두께의 비율을 상기 범위로 제어함으로써 광학필터 제조시 발생되는 휨 현상을 개선할 수 있으므로 이를 포함하는 촬상 장치는 광학필터의 휨으로 인한 조립불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
종래의 광학필터는 유전체 다층막 구조의 근적외선 반사층을 두껍게 형성하여 700㎚ 이상의 파장을 갖는 광을 차단할 수 있었다. 그러나, 종래의 광학필터는 800nm 내지 1,200nm 영역의 광을 차단하는 성능이 충분하지 않고 또한 플레어 현상이 발생되거나 박형화가 어려워 이를 포함하는 촬상 장치의 소형화를 구현할 수 없는 한계가 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 광학필터는 기재층(12) 및 근적외선을 흡수하는 2종 이상의 근적외선 흡수용 색소(11)를 포함하는 투명기재(10), 즉 본 발명에 따른 광학물품을 구비함으로써 800㎚ 이상의 파장을 갖는 광을 효과적으로 차단할 수 있으므로 플레어 현상이 개선될 뿐만 아니라 선택파장 반사층(20 및 30)의 층수 및 두께를 상기 범위로 낮춰 광학필터(10)의 박형화가 용이하다. 이와 더불어, 상기 광학필터는 선택파장 반사층의 적층 층수 및 두께를 제어하여 광학필터의 제조시 발생될 수 있는 광학필터의 휨 현상을 개선할 수 있는 이점이 있다.
<고체
촬상
장치>
나아가, 본 발명은 일실시예에서, 상기 광학필터를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 촬상 장치는 650㎚ 내지 750㎚ 파장범위에서 흡수극대를 갖는 제1 색소와 950㎚ 내지 1,200㎚ 파장범위에서 흡수극대를 갖는 제2 색소를 함유하는 광학물품을 포함하는 본 발명의 광학필터를 포함하여 가시광선 영역의 파장을 갖는 광에 대하여 86% 이상의 높은 투과율을 나타내고, 800㎚ 내지 1,100㎚ 범위의 파장을 갖는 광에 대한 투과율을 0.5% 이하로 억제 가능함으로써 저조도의 어두운 환경에서도 높은 해상력을 갖는 이미지를 제공하고, 또한 열선 혹은 근적외선을 방사하는 혹은 그 방사선에 노출된 대상물 촬영시 플레어 현상을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 광학필터에 구비된 선택파장 반사층의 두께를 낮출 수 있으므로 광학필터의 박형화 및 촬상 장치의 소형화가 가능한 이점이 있다. 아울러, 광학필터 제조시 발생하는 휨 현상이 개선되어 조립공정에서 조립불량률을 낮출 수 있어 수율향상 및 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.
따라서, 상기 고체 촬상 소자는, 고체 촬상 장치가 적용되는 전자기기 예를 들어, 디지털 스틸 카메라, 휴대 전화용 카메라, 디지털 비디오 카메라, PC 카메라, 감시 카메라, 자동차용 카메라, 휴대 정보 단말기, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 게임, 의료 기기, USB 메모리, 휴대 게임기, 지문 인증 시스템, 디지털 뮤직 플레이어 등에 유용하게 활용될 수 있다.
이하, 본 발명을 제조예, 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 제조예, 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예, 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
제조예
1 내지 4.
본 발명에 따른 제조예로서, 제1 및 제2 흡수피크를 가진 광학물품을 하기와 같이 준비하였다.
화학식 1로 나타내고 700±5㎚ 파장 범위에서 흡수극대를 갖는 근적외선 흡수용 색소 A(QCR Solutions사, 미국)와 화학식 1로 나타내고 720±5㎚ 파장 범위의 흡수극대를 갖는 근적외선 흡수용 색소 B(QCR Solutions사, 미국) 및 화학식 2로 나타내고 1,097±5㎚ 파장 범위의 흡수극대를 갖는 근적외선 흡수용 색소 C(Japan Carlit사, 일본)을 수지 100 중량부를 기준으로 하기 표 1의 함량으로 혼합하였다. 이때, 수지로서는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지를 이용하였고, 유기 용매로서는 사이클로헥사논(cyclohexanone)을 이용하였다. 이후 교반기로 24시간 이상 교반하여 흡수 용액을 제조하였다. 제조된 흡수 용액을 두께가 0.1mm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름, 토요 방적사 구입, 상품명 A4100)의 양면에 도포하고 120℃에서 50분간 경화하여 도 1의 (b)와 같이 양면에 근적외선 흡수층이 형성된 광학물품을 제조하였다. 이때, 근적외선 흡수용 색소 A와 B의 질량비는 1:1이 되도록 조절하였다.
| 제1 흡수피크 | 제2 흡수피크 | |||||
| 색소명 | 함량 | OD1 | 색소명 | 함량 | OD2 | |
| 제조예 1 | A + B | 1.0 중량부 | 1.00 | C | 0.21 중량부 | 0.25 |
| 제조예 2 | A + B | 1.0 중량부 | 1.00 | C | 0.16 중량부 | 0.18 |
| 제조예 3 | A + B | 1.0 중량부 | 1.00 | C | 0.11 중량부 | 0.13 |
| 제조예 4 | A + B | 1.0 중량부 | 1.00 | C | 0.07 중량부 | 0.08 |
본 발명에 따른 제조예 1 내지 4에 따라서 제조된 광학물품 각각에 대하여 광학물품의 흡광도(OD)를 평가하기 위하여 분광광도계를 이용하여 380㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 파장에 따른 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 흡광도 곡선으로부터 650㎚ 내지 750㎚ 파장 범위에서 흡수극대를 갖는 피크(제1 흡수피크)의 흡수극대에서의 흡광도와 980㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에 흡수극대를 갖는 피크(제2 흡수피크)의 흡수극대에서의 흡광도를 도출하고, 상기 제1 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD1)을 1이 되도록 상기 흡광도 곡선을 정규화하였을 때의 제2 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD2)을 산출하였다. 그 결과를 상기 표 1에 함께 나타내었다. 아울러, 상기 표 1에 개시한 제조예에 따른 광학물품 각각에 대한 정규화된 흡광도 곡선을 도 4에 나타내었다. 상기 표 1 및 도 4를 참조하면, 흡광도 값 OD2는 0.08 내지 0.25 범위의 값을 나타냄을 알 수 있다.
실시예
1 내지
실시예
7.
전자빔 증착기(E-beam evaporator)를 이용하여 110±5℃ 온도에서 상기 제조예 1 내지 4에서 준비된 광학물품의 제1 주면에 SiO2와 Ti3O5을 교대로 증착하여 유전체 다층막 구조의 제1 선택파장 반사층을 형성하였다. 이후, 전자빔 증착기(E-beam evaporator)로 110±5℃ 온도에서 광학물품의 제2 주면에 SiO2와 Ti3O5을 교대로 증착하여 유전체 다층막 구조의 제2 선택파장 반사층을 형성하여 도 2의 (c)와 같은 구조를 갖는 광학필터를 제조하였다. 이때, 적층된 제1 및 제2 선택파장 반사층의 적층 층수 및 두께를 하기 표 2에 나타내었다. 여기서, 상기 두께는 제1 및 제2 선택파장 반사층의 각각의 총 두께를 의미하며, 단위는 마이크로미터(μm)이다.
| 실시예 No. | 사용된 광학물품 | 제1 선택파장 반사층 | 제2 선택파장 반사층 | [식 3] | [식 4] | ||
| 층수 [P1] | 두께 [D1] | 층수 [P2] | 두께 [D2] | | D1/D2 | | | P1-P2 | | ||
| 실시예 1 | 제조예 1 | 23 | 2.8 | 28 | 3.4 | 0.82 | 5 |
| 실시예 2 | 제조예 1 | 23 | 2.8 | 26 | 3.1 | 0.90 | 3 |
| 실시예 3 | 제조예 1 | 28 | 3.5 | 28 | 3.4 | 1.03 | 0 |
| 실시예 4 | 제조예 1 | 31 | 3.9 | 28 | 3.4 | 1.15 | 3 |
| 실시예 5 | 제조예 2 | 23 | 2.8 | 26 | 3.1 | 0.90 | 3 |
| 실시예 6 | 제조예 3 | 23 | 2.8 | 26 | 3.1 | 0.90 | 3 |
| 실시예 7 | 제조예 4 | 23 | 2.8 | 26 | 3.1 | 0.90 | 3 |
표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 7은, 본원 명세서의 [식 3]에 따른 | D1/D2 | 수치가 0.8 내지 1.2, 구체적으로는 0.82 내지 1.15 범위에 해당됨을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 7은, 본원 명세서의 [식 4]에 따른 | P1 - P2 | 수치가 0 내지 6 미만, 구체적으로는 0 내지 5 범위에 해당됨을 알 수 있다.
제1 및 제2 선택파장 반사층은, 예를들어, SiO2 및 Ti3O5가 교대 적층된 구조일 수 있다. 제1 선택파장 반사층은 23층 내지 31층 구조이며 그 두께는 2.8 내지 3.9 ㎛ 범위이고, 제2 선택파장 반사층은 26층 내지 28층 구조이며 그 두께는 3.1 내지 3.4㎛ 범위일 수 있다. 상기 광학필터의 제1 선택파장 반사층 및 제2 선택파장 반사층의 일례로서 상기 실시예 1에 적용된 제 1 선택반사 반사층 및 제2 선택파장 반사층의 각각의 적층 구조 및 두께를 하기 표 3 및 표 4에 각각 나타내었다.
| 적층 순서 | 재료 | Optical Thickness (QWOT) | 두께 (nm) |
| 1 | SiO2 | 1.34 | 105.6 |
| 2 | Ti3O5 | 0.18 | 8.6 |
| 3 | SiO2 | 0.48 | 38.2 |
| 4 | Ti3O5 | 2.17 | 104.6 |
| 5 | SiO2 | 2.10 | 165.3 |
| 6 | Ti3O5 | 2.16 | 104.1 |
| 7 | SiO2 | 2.16 | 170.2 |
| 8 | Ti3O5 | 2.20 | 106.1 |
| 9 | SiO2 | 2.17 | 170.8 |
| 10 | Ti3O5 | 2.19 | 106.0 |
| 11 | SiO2 | 2.18 | 171.7 |
| 12 | Ti3O5 | 2.20 | 106.5 |
| 13 | SiO2 | 2.17 | 171.1 |
| 14 | Ti3O5 | 2.20 | 106.3 |
| 15 | SiO2 | 2.18 | 171.5 |
| 16 | Ti3O5 | 2.19 | 106.0 |
| 17 | SiO2 | 2.16 | 170.1 |
| 18 | Ti3O5 | 2.18 | 105.2 |
| 19 | SiO2 | 2.14 | 168.6 |
| 20 | Ti3O5 | 2.12 | 102.2 |
| 21 | SiO2 | 2.05 | 161.2 |
| 22 | Ti3O5 | 2.00 | 96.4 |
| 23 | SiO2 | 0.98 | 77.2 |
| 적층 순서 | 재료 | Optical Thickness (QWOT) | 두께 (nm) |
| 1 | SiO2 | 0.63 | 88.7 |
| 2 | Ti3O5 | 1.20 | 107.0 |
| 3 | SiO2 | 1.38 | 194.8 |
| 4 | Ti3O5 | 1.37 | 122.9 |
| 5 | SiO2 | 1.48 | 208.9 |
| 6 | Ti3O5 | 0.17 | 15.2 |
| 7 | SiO2 | 0.10 | 14.3 |
| 8 | Ti3O5 | 1.31 | 116.9 |
| 9 | SiO2 | 1.39 | 197.2 |
| 10 | Ti3O5 | 1.21 | 108.7 |
| 11 | SiO2 | 1.23 | 173.9 |
| 12 | Ti3O5 | 1.14 | 102.3 |
| 13 | SiO2 | 1.21 | 170.9 |
| 14 | Ti3O5 | 1.12 | 100.5 |
| 15 | SiO2 | 1.21 | 170.8 |
| 16 | Ti3O5 | 1.11 | 99.2 |
| 17 | SiO2 | 1.21 | 171.0 |
| 18 | Ti3O5 | 1.11 | 99.3 |
| 19 | SiO2 | 1.21 | 170.8 |
| 20 | Ti3O5 | 1.11 | 99.8 |
| 21 | SiO2 | 1.21 | 171.1 |
| 22 | Ti3O5 | 1.13 | 101.1 |
| 23 | SiO2 | 1.22 | 172.9 |
| 24 | Ti3O5 | 1.16 | 103.8 |
| 25 | SiO2 | 1.30 | 183.4 |
| 26 | Ti3O5 | 1.28 | 114.5 |
| 27 | SiO2 | 0.28 | 39.9 |
| 28 | Ti3O5 | 0.11 | 9.8 |
또한, 상기 표 3에 개시한 제1 선택파장 반사층에 대한 분광 투과율을 도 5에 나타내었고, 표 4에 개시한 제2 선택파장 반사층에 대한 분광 투과율을 도 6에 나타내었다.
비교
제조예
1 내지 3.
1,097±5㎚에서 흡수극대를 갖는 근적외선 흡수용 색소 C의 함량을 제외하고는 상기 상술한 제조예 1 내지 4와 실질적으로 동일한 방법으로 비교 제조예 1 내지 3에 따른 광학물품을 준비하였다. 이때, 근적외선 흡수용 색소의 함량은 하기 표 5에 나타내었다.
| 제1 흡수피크 | 제2 흡수피크 | |||||
| 색소명 | 함량 | OD1 | 색소명 | 함량 | OD2 | |
| 비교 제조예 1 | A + B | 1.0 중량부 | 1.00 | C | 0.00 중량부 | 0.00 |
| 비교 제조예 2 | A + B | 1.0 중량부 | 1.00 | C | 0.24 중량부 | 0.28 |
| 비교 제조예 3 | A + B | 1.0 중량부 | 1.00 | C | 0.04 중량부 | 0.05 |
상기 상술한 제조예 1 내지 4에 따른 광학물품의 흡광도 측정 방법과 실질적으로 동일한 방법으로 비교 제조예 1 내지 3에 따른 광학물품의 흡광도 값을 산출하였다. 그 결과를 상기 표 5에 함께 나타내었다. 아울러, 상기 표 5에 개시한 비교 제조예 1 내지 3에 따른 광학물품 각각에 대하여 정규화된 흡광도 곡선을 도 4에 함께 나타내었다. 상기 표 5 및 도 4를 참조하면, 흡광도 값 OD2는 0.08 내지 0.25 범위를 벗어남을 알 수 있다.
비교예
1 내지 6.
전자빔 증착기(E-beam evaporator)를 이용하여 110±5℃에서 상기 비교 제조예 1 내지 3에서 준비된 광학물품의 제1 주면에 SiO2와 Ti3O5을 교대로 증착하여 유전체 다층막 구조의 제1 선택파장 반사층을 형성하였다. 이후, 전자빔 증착기(E-beam evaporator)로 110±5℃에서 광학물품의 제2 주면에 SiO2와 Ti3O5을 교대로 증착하여 유전체 다층막 구조의 제2 선택파장 반사층을 형성하여 도 2의 (c)와 같은 구조를 갖는 광학필터를 제조하였다. 이때, 광학필터에 형성된 제1 및 제2 선택파장 반사층의 적층 층수 및 두께를 하기 표 6에 나타내었다. 여기서, 상기 두께는 제1 및 제2 선택파장 반사층의 각각의 총 두께를 의미하며, 단위는 마이크로미터(μm)이다.
| 비교예 No. | 사용된 광학물품 | 제1 선택파장 반사층 | 제2 선택파장 반사층 | [식 3] | [식 4] | ||
| 층수 [P1] | 두께 [D1] | 층수 [P2] | 두께 [D2] | | D1/D2 | | | P1-P2 | | ||
| 비교예 1 | 비교 제조예 1 | 23 | 2.8 | 30 | 3.6 | 0.78 | 7 |
| 비교예 2 | 비교 제조예 1 | 23 | 2.8 | 32 | 3.8 | 0.74 | 9 |
| 비교예 3 | 비교 제조예 1 | 31 | 3.9 | 26 | 3.1 | 1.26 | 5 |
| 비교예 4 | 비교 제조예 1 | 23 | 2.8 | 26 | 3.1 | 0.90 | 3 |
| 비교예 5 | 비교 제조예 2 | 23 | 2.8 | 26 | 3.1 | 0.90 | 3 |
| 비교예 6 | 비교 제조예 3 | 23 | 2.8 | 26 | 3.1 | 0.90 | 3 |
표 6을 참조하면, 비교예 1 내지 3은 본원 명세서의 [식 3]에 따른 | D1/D2 | 수치가 0.8 내지 1.2를 벗어남을 알 수 있다. 또한, 비교예 1 및 2는, 본원 명세서의 [식 4]에 따른 | P1 - P2 | 수치가 0 내지 6을 벗어남을 알 수 있다.
실험예
1.
본 발명에 따른 광학필터의 입사각에 따른 투과율을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
실시예 2, 5 내지 7 및 비교예 4 내지 6에서 제조된 광학필터 각각을 대상으로 380㎚ 내지 1,200㎚ 파장 범위에서 분광광도계를 이용하여 투과 스펙트럼을 측정하였다.
입사각 0°및 입사각 30°에 대한 투과율을 측정하여 입사각에 따른 가시광선 및 근적외선의 투과율을 도출하였다. 상기 결과를 하기 표 7과 도 7 내지 도 10에 나타내었다. 표 7에서, 가시광선 평균 투과율은 430㎚ 내지 565㎚ 파장 범위에서 산출된 평균 투과율을 의미하고, 근적외선 최대 투과율은 800㎚ 내지 1,100㎚ 파장 범위에서 산출된 최대 투과율을 의미하며, 근적외선 평균 투과율은 800㎚ 내지 1,100㎚ 파장 범위에서의 평균 투과율을 의미한다.
또한, 상기 표 7에는 상기 실시예 2, 5 내지 7 및 비교예 4 내지 6에서 사용된 광학물품 각각에 대한 흡광도 값 OD2를 함께 정리하여 나타내었다.
| 광학필터 | 사용된 광학물품 | OD2 | 입사각 0° | 입사각 30° | ||||
| 가시광선 평균 투과율[%] |
근적외선 최대 투과율[%] |
근적외선 평균 투과율[%] |
가시광선 평균 투과율[%] |
근적외선 최대 투과율[%] |
근적외선 평균 투과율[%] |
|||
| 실시예 2 | 제조예 1 | 0.25 | 87.23 | 0.11 | 0.02 | 86.04 | 0.23 | 0.04 |
| 실시예 5 | 제조예 2 | 0.18 | 88.59 | 0.12 | 0.02 | 87.15 | 0.26 | 0.05 |
| 실시예 6 | 제조예 3 | 0.13 | 89.73 | 0.14 | 0.02 | 88.34 | 0.29 | 0.06 |
| 실시예 7 | 제조예 4 | 0.08 | 90.84 | 0.15 | 0.03 | 89.49 | 0.41 | 0.07 |
| 비교예 4 | 비교 제조예 1 | 0.00 | 92.67 | 0.18 | 0.04 | 91.40 | 0.71 | 0.10 |
| 비교예 5 | 비교 제조예 2 | 0.28 | 86.45 | 0.10 | 0.02 | 84.93 | 0.22 | 0.03 |
| 비교예 6 | 비교 제조예 3 | 0.05 | 91.72 | 0.17 | 0.03 | 90.41 | 0.53 | 0.08 |
상기 표 7 및 도 7 내지 10에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 광학필터는 가시광선 영역의 광에 대한 평균 투과율이 86% 이상으로 높고, 동시에 플레어에 영향을 줄 수 있는 800㎚ 이상의 파장을 갖는 광에 대한 최대 투과율이 0.5% 이하가 되도록 효과적으로 차단할 수 있음을 알 수 있다.
구체적으로, 표 7을 살펴보면 실시예 2 및 5 내지 7에서 제조된 광학필터는 800㎚ 내지 1,100㎚의 파장 범위에서 입사각 0°및 입사각 30°에서 측정된 근적외선 최대 투과율이 각각 0.2% 이하 및 0.5% 이하로, 입사각에 관계없이 모두 0.5% 이하의 매우 낮은 투과율을 나타냈다. 이에 반해, 흡광도 값 OD2가 0.00인 광학물품을 사용한 비교예 4의 광학필터와 흡광도값 OD2가 0.05인 광학물품을 사용한 비교예 6의 광학필터는 입사각이 30°인 광에 대한 최대 투과율이 0.5%를 초과하는 것으로 나타났다. 0.5%를 초과하는 경우 열선 혹은 근적외선을 방사하는 대상물 혹은 열선 및 근적외선에 노출된 대상물의 이미지 촬영시 플레어 현상이 발생할 우려가 높다.
또한, 표 7과 도 7 내지 도 10를 함께 살펴보면, 실시예 2 및 5 내지 7에서 제조된 광학필터는 430㎚ 내지 565㎚ 파장 범위에서 입사각 0°및 입사각 30°에서 측정된 가시광선 평균 투과율이 각각 87% 이상 및 86% 이상으로, 입사각에 관계없이 모두 86% 이상으로 나타났다. 반면, 흡광도 값 OD2가 0.28인 광학물품을 사용한 비교예 5의 광학필터는 입사각 30°에서 측정된 가시광선 평균 투과율이 85%에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 가시광선 영역에서 투과율이 86% 이하로 낮아지는 경우, 저조도의 어두운 환경에서 이미지 활영시 대상물을 식별할 수 있을 정도로 충분한 해상력을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 광학필터는 가시광선 영역의 광에 대한 투과율이 우수하고, 800㎚ 이상의 파장을 갖는 광을 효과적으로 차단할 수 있음을 알 수 있다.
아울러, 흡광도 값 OD2가 0.08 내지 0.25인 범위를 갖는 본 발명에 따른 광학물품을 사용한 광학필터는 높은 가시광선 투과율과 함께 800nm 이상의 파장을 갖는 광에 대하여 우수한 차단 성능을 제공함을 알 수 있다.
실험예
2.
본 발명에 따른 광학필터의 휨(warpage) 정도를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
초정밀 3차원 조면계(Ultra accuracy 3-D profilometer, UA3P-300, Panasonic Corporation)를 이용하여 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 광학필터(가로 3 mm × 세로 3 mm)의 휨을 나타내는 휨 정도 및 방향을 측정하였다. 구체적으로, 광학필터의 제1 선택파장 반사층이 조면계의 수평면에 닿도록 고정시키고 수평면을 기준으로 고정된 광학필터 표면에 존재하는 지점들의 높이를 측정하였다. 이때, 광학필터가 고정되는 챔버의 온도는 23℃이고, 상대습도는 60%였으며, 진동 가속도는 0.5 cm/s2였으며, 측정된 결과는 하기 표 8에 나타내었다.
| 광학필터 | D1/D2 | │P1-P2│ | 휨 정도(㎛) | 조립불량률 (%) |
| 실시예 1 | 0.82 | 5 | 6.3 | 0 |
| 실시예 2 | 0.90 | 3 | 3.5 | 0 |
| 실시예 3 | 1.03 | 0 | 0.3 | 0 |
| 실시예 4 | 1.15 | 3 | -4.0 | 0 |
| 비교예 1 | 0.78 | 7 | 9.0 | 2 |
| 비교예 2 | 0.74 | 9 | 13.5 | 6 |
| 비교예 3 | 1.26 | 5 | -7.7 | 2 |
표 8을 살펴보면, 본 발명에 따른 광학필터는 선택파장 반사층의 적층 층수와 두께를 조절함으로써 휨을 개선할 수 있음을 알 수 있다.
구체적으로, 광학물품 표면에 형성된 제1 및 제2 선택파장 반사층의 적층 층수의 차이(|P1-P2|)가 6층 미만이고; 두께의 비율(D1/D2)이 0.8 이상이고 1.2 미만인 실시예 1 내지 4의 광학필터는 휨 정도가 방향에 상관없이 약 6.3㎛ 이하인 것으로 나타났다.
이에 반해, 제1 및 제2 선택파장 반사층의 적층 층수의 차이(|P1-P2|)가 6층을 초과하거나; 두께의 비율(D1/D2)이 0.8 미만이거나 1.2를 초과하는 비교예 1 내지 3의 광학필터는 7㎛를 초과하는 큰 휨 현상이 발생되는 것으로 확인되었다.
아울러, 표 8에는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 광학필터(가로 5.7 mm × 세로 4.6 mm)를 촬상장치에 조립시 조립공정에서의 조립불량률을 나타내었다. 상기 표 8의 휨 정도 측정결과 휨 정도가 7㎛를 초과하는 경우 조립공정에서 불량률이 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 광학물품 표면에 형성되는 제1 및 제2 선택파장 반사층의 적층 층수의 차이와 두께의 비율을 조절함으로써 광학필터의 휨 현상을 개선할 수 있고, 촬상장치 조립공정에서 조립불량률을 감소시킴으로써 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있음을 의미한다.
실험예
3.
본 발명에 따른 광학필터의 화질을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
본 발명의 실시예 5에 따른 광학필터를 탑재한 카메라 모듈로 제작된 촬상 장치를 이용하여 이미지를 촬영하였다. 또한, 화질에 대한 비교 평가를 위하여 상기 카메라 모듈에서 렌즈 및 이미지 센서는 그대로 둔 상태에서 본 발명의 실시예 7, 비교예 4 및 비교예 6에 따른 광학필터로 교체한 촬상 장치를 이용하여 이미지를 촬영하였다. 할로겐등(Halogen Lamp) 조명과 함께 할로겐등에 노출된 대상물을 촬영한 이미지를 도 11에 나타내었다. 도 11(c) 및 도 11(d)는 각각 비교예 4 및 비교예 6에 따른 광학필터가 탑재된 촬상 장치로 촬영한 이미지를 나타낸 것으로 이미지의 좌우측 전체에 걸쳐서 강한 보라색 플레어(purplish flare) 현상을 볼 수 있다. 특히, OD2 값이 0.00인 광학물품을 포함한 비교예 4에 따른 광학필터가 탑재된 경우 보라색 플레어가 이미지 전체에 강하게 드리워져 있음을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 도 11(a)와 도 11(b)를 살펴보면 본 발명의 실시예 5 및 실시예 7에 따른 광학필터가 탑재된 촬상 장치로 촬영한 이미지에서는 플레어 현상이 나타나지 않음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광학필터는 가시광선 영역의 파장을 갖는 광에 대하여 높은 투과율을 나타내어 저조도 환경하에서도 높은 해상력을 제공하고, 800㎚ 내지 1,100㎚ 범위의 파장을 갖는 광에 대한 투과율을 0.5% 이하로 억제하여 플레어 현상을 방지할 수 있다. 또한, 선택파장 반사층이 적층되는 층수와 두께를 제어하여 광학필터의 휨 현상이 개선되는 효과가 우수하므로 촬상장치 조립공정에서 광학필터의 휨으로 인한 조립불량률을 현저히 낮출 수 있는 이점이 있다.
10: 투명기재
11: 근적외선 흡수 색소
12: 기재층
13: 근적외선 흡수층
13a: 제1 근적외선 흡수층
13b: 제2 근적외선 흡수층
20: 제1 선택파장 반사층
30: 제2 선택파장 반사층
11: 근적외선 흡수 색소
12: 기재층
13: 근적외선 흡수층
13a: 제1 근적외선 흡수층
13b: 제2 근적외선 흡수층
20: 제1 선택파장 반사층
30: 제2 선택파장 반사층
Claims (15)
- 2종 이상의 근적외선 흡수용 색소를 함유하는 투명기재; 및
상기 투명기재의 일면 또는 양면에 형성된 선택파장 반사층을 포함하며,
380nm 내지 1,200nm 파장범위에서 분광광도계를 이용하여 투과 스펙트럼 측정 시, 하기 조건 (A) 및 (B)를 만족하고,
상기 투명기재는,
380nm 내지 1,200nm 파장범위에서 분광광도계를 이용하여 측정한 흡수 스펙트럼(absorbance spectrum)이 하기 제 1 및 제 2 흡수피크를 포함하는 2 이상의 흡수피크를 가지며,
제1 흡수피크는 650㎚ 내지 750㎚의 파장 범위에서 흡수극대(λmax1)를 가지고,
제2 흡수피크는 980nm 내지 1,200nm의 파장 범위에서 흡수극대(λmax2)를 가지며,
상기 제1 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD1)을 1이 되도록 정규화하는 경우, 제2 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD2)은 하기 식 1을 만족하는 광학필터:
(A) 430㎚ 내지 565㎚ 파장 영역에서, 광학필터에 입사각 0°및 30°로 입사되는 광에 대한 평균 투과율이 86% 이상,
(B) 800㎚ 내지 1,100㎚ 파장 영역에서, 광학필터에 입사각 0°및 30°로 입사되는 광에 대한 최대 투과율이 0.5% 이하,
[식 1]
0.08 ≤ OD2 ≤ 0.25
- 제1항에 있어서,
제2 흡수피크의 흡수극대에서의 흡광도 값(OD2)은 하기 식 2를 만족하는 광학필터:
[식 2]
0.13 ≤ OD2 ≤ 0.18
- 제1항에 있어서,
투명기재는 유리 및 고분자 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 광학필터.
- 제3항에 있어서,
고분자 수지는, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴계 수지, 폴리올레핀계 수지, 환상올레핀계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 폴리우레탄계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 광학필터.
- 제1항에 있어서,
근적외선 흡수용 색소는,
650nm 내지 750nm 범위에서 흡수극대를 갖는 제1 색소; 및
980nm 내지 1,200nm 범위에서 흡수극대를 갖는 제2 색소를 포함하는 광학필터.
- 제1항에 있어서,
근적외선 흡수용 색소는, 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 광학필터:
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
A는 아미노페닐기; 인돌릴메틸렌기; 또는 인돌리닐기이되,
2개의 A가을 중심으로 서로 컨쥬게이션(conjugation)을 이루는 구조를 갖고,
상기 아미노페닐기, 인돌릴메틸렌기 또는 인돌리닐기에 존재하는 수소 중 어느 하나 이상은, 서로 독립적으로 수소, 할로겐기, 히드록시기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기, 설폰아미드기이거나, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 할로알킬기 또는 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기로 치환되거나 비치환된 아미드기이며;
R1, R2는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 20의 사이클로 알킬기이고, n은 1 또는 2이며, X-는 퍼클로레이트(ClO4 -), 헥사플루오로안티모네이트(SbF6 -), 헥사플루오로포스페이트(PF6 -), 테트라플루오로보레이트(BF4 -) 또는 하기 화학식 2a 내지 화학식 2c로 나타내는 음이온 중 어느 하나이다:
[화학식 2a]
[화학식 2b]
[화학식 2c]
화학식 2a 내지 화학식 2c에서
R3는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 8 의 모노플루오로알킬기 또는 탄소수 1 내지 8 의 트리플루오로알킬기이고, R4는 서로 독립적으로 수소, 니트로기 또는 시아노기이며, R5는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 8 의 모노플루오로알킬기 또는 탄소수 1 내지 8 의 트리플루오로알킬기이다.
- 제1항에 있어서,
상기 투명기재는,
기재층; 및
상기 기재층의 일면 또는 양면에 형성되며, 근적외선 흡수용 색소를 함유하는 근적외선 흡수층을 포함하는 광학필터.
- 제1항에 있어서,
상기 투명기재는,
기재층; 및
상기 기재층 내부에 분산된 근적외선 흡수용 색소를 포함하는 광학필터.
- 제1항에 있어서,
상기 광학필터는,
투명 기재의 제1 주면 상에 형성된 제1 선택파장 반사층; 및
투명 기재의 제2 주면 상에 형성된 제2 선택파장 반사층을 포함하며,
하기 식 3을 만족하는 광학필터:
[식 3]
0.8 ≤ D1/D2 < 1.2
식 3에서,
D1은 제1 선택파장 반사층의 두께를 나타내고,
D2는 제2 선택파장 반사층의 두께를 나타낸다.
- 제9항에 있어서,
제1 및 제2 선택파장 반사층은, 각각 독립적으로 유전체 다층막으로 형성되고,
하기 식 4를 만족하는 광학필터:
[식 4]
0 ≤ | P1 - P2 | < 6
식 4에서,
P1은 제1 선택파장 반사층을 형성하는 유전체 다층막의 적층수를 나타내고,
P2는 제2 선택파장 반사층을 형성하는 유전체 다층막의 적층수를 나타낸다.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 광학필터를 포함하는 고체 촬상 장치.
- 삭제
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