KR20150100618A - 근적외선 커트 필터 - Google Patents
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Abstract
근적외선 커트 필터에 대한 광의 입사각이 큰 경우의 촬상 화상에 대한 영향을 억제할 수 있는 근적외선 커트 필터를 제공한다. 적어도 가시 파장역의 광을 투과하는 기판과, 상기 기판의 적어도 일방에 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) 으로 이루어지는 반복 적층막, 혹은 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) 과 저굴절률막 (L) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터로서, R 영역, G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율의 최대치와 최소치의 차가 0.05 이하인 광 투과 특성을 갖는 근적외선 커트 필터이다.
Description
본 발명은, 근적외선 커트 필터에 관한 것으로, 특히, 기판 상에 형성된 유전체 다층막을 구비하는 근적외선 커트 필터에 관한 것이다.
디지털 카메라나 디지털 비디오 등에는, CCD (Charge Coupled Device) 이미지 센서나 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등 (이하, 고체 촬상 소자라고 칭한다) 이 사용된다. 이들 고체 촬상 소자의 광의 감도 특성은, 인간의 시감도 특성에 비해 적외광에 강한 감도를 갖는다. 그래서, 디지털 카메라나 디지털 비디오 등에서는 근적외선 커트 필터에 의한 분광 보정을 실시하고 있다.
근적외선 커트 필터로는, 예를 들어, Cu2+ 이온을 착색 성분으로서 함유하는 불소인산계 유리 등의 근적외선 흡수 타입의 색 유리 필터가 사용되어 왔다. 그러나, 색 유리 필터 단체 (單體) 에서는, 근적외역의 광을 충분히 커트할 수 없는 점에서, 현재는 근적외역의 광의 커트 특성을 갖는 유전체 다층막이 검토되고 있다.
유전체 다층막은, 투명 기판 상에, 고굴절률의 유전체 (예를 들어, TiO2) 로 이루어지는 박막과, 저굴절률의 유전체 (예를 들어, SiO2) 로 이루어지는 박막을 교대로 적층함으로써 형성되는 것이다. 그리고, 이와 같은 유전체 다층막에 의한 근적외선 커트 필터는, 다층막에 의한 간섭 효과를 이용한 적외광의 반사에 의해 적외광의 투과를 억제한다.
유전체 다층막에 의한 근적외선 커트 필터는, 분광 특성의 입사각 의존성이 높은 것으로 알려져 있다. 근적외선 커트 필터의 분광 특성에 있어서, 단파장측의 투과대역으로부터 장파장측의 반사대역으로의 천이 영역의 투과율이 50 ％ 일 때의 파장을 반치 파장으로 했을 경우, 입사각이 0°인 반치 파장과 입사각이 25°인 반치 파장의 시프트량 (변동량) 이 작아, 입사각 의존성이 완화된 근적외선 커트 필터가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
최근, 디지털 카메라, 휴대 전화, 스마트폰 등의 전자 기기의 박육화에 의해, 이들 전자 기기에 내장되는 촬상 장치도 저배화 (低背化) 가 이루어져, 광학 렌즈와 근적외선 커트 필터와 고체 촬상 소자의 각각의 간격이 매우 작아지고 있다. 이로써, 고체 촬상 소자에는 보다 넓은 각도로부터의 광이 입사하게 된다.
또, 고체 촬상 소자로서, 이면 조사형 CMOS 센서가 사용되게 되고 있다. 이면 조사형 CMOS 센서는, 컬러 필터를 투과한 광이 배선층을 경유하지 않고 포토다이오드에 입사하는 구조로, 입사하는 광량이 많아 감도가 높은 촬상이 가능하다. 한편, 배선층에 의한 광의 결손이 없기 때문에, 포토다이오드에 경사지게 입사하는 광이 많아진다.
이와 같이, 고체 촬상 소자에는 종래와 비교하여 보다 큰 각도에서 광이 입사하는 경향이 있어, 큰 입사각에 대응할 수 있는 광 투과 특성을 구비한 근적외선 커트 필터가 요구되고 있다.
본 발명자는 유전체 다층막을 사용한 근적외선 커트 필터의 광의 입사각과 분광 특성의 관계를 조사한 결과, 입사각이 30°를 초과하여 큰 경우, 가시 파장역에 입사각이 30°이하인 경우에서는 관찰되지 않았던 투과율의 국소적인 하락이 발생하는 것을 알아내었다. 가시 파장역의 투과율의 국소적인 하락은, 촬상 화상의 색조에 악영향을 미치는 것이 예상된다.
특허문헌 1 에 기재된 근적외선 커트 필터는, 입사각이 0°에서 25°로 변화했을 경우의 반치 파장의 시프트량을 억제할 수는 있지만, 입사각이 커졌을 경우의 가시 파장역의 투과율의 국소적인 하락이 발생하는 것은 처음부터 고려되어 있지 않다. 또, 반치 파장의 시프트나 가시 파장역의 투과율의 국소적인 하락은, 입사각이 커짐에 따라 보다 영향이 크게 나타내는 것으로, 만일 입사각 25°에서 입사각 의존성을 억제할 수 있었다고 하더라도, 입사각 25°를 초과했을 경우에 동일하게 대응할 수 있다고는 할 수 없다.
종래, 유전체 다층막을 사용한 근적외선 커트 필터의 광의 입사각과 분광 특성의 관계에 있어서는, 반치 파장의 시프트량을 억제하는 것이 입사각 의존성을 억제하는 것으로 여겨져 왔다. 그러나, 전술한 바와 같이 가시 파장역의 투과율의 국소적인 하락은, 근적외선 커트 필터를 투과하는 광의 색의 밸런스를 무너뜨려, 촬상 화상의 색조를 겉보기와 상이하게 하는 원인이 되지만, 이들은 입사각이 매우 커졌을 때에 현저하게 나타나는 현상이고, 종래는 전혀 고려가 이루어지지 않았었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 근적외선 커트 필터에 대한 광의 입사각이 큰 경우의 촬상 화상에 대한 영향을 억제할 수 있는 근적외선 커트 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이하의 구성을 요지로 하는 것이다.
(1) 적어도 가시 파장역의 광을 투과하는 기판과, 상기 기판의 적어도 일방에 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막, 혹은 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 과 저굴절률막 (L') (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 중굴절률막 (M) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터로서,
R 영역, G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율을 각각 이하 (1) ∼ (3) 식으로 산출하고, 그 중의 최대치와 최소치의 차가 0.05 이하인 광 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 근적외선 커트 필터.
(T (R0) - T (R40))/T (R0) … (1)
(T (G0) - T (G40))/T (G0) … (2)
(T (B0) - T (B40))/T (B0) … (3)
단, 600 ∼ 620 ㎚ 의 파장대를 R 영역, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 하고,
수직 입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R0), T (G0), 및 T (B0) 으로 하고,
40°입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R40), T (G40), 및 T (B40) 으로 정의한다.
(2) 적어도 가시 파장역의 광을 투과하는 기판과, 상기 기판의 적어도 일방에 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터로서,
R 영역, G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율을 각각 이하 (1) ∼ (3) 식으로 산출하고, 그 중의 최대치와 최소치의 차가 0.04 이하인 광 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 근적외선 커트 필터.
(T (R0) - T (R40))/T (R0) … (1)
(T (G0) - T (G40))/T (G0) … (2)
(T (B0) - T (B40))/T (B0) … (3)
단, 600 ∼ 620 ㎚ 의 파장대를 R 영역, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 하고,
수직 입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R0), T (G0), 및 T (B0) 으로 하고,
40°입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R40), T (G40), 및 T (B40) 으로 정의한다.
(3) 적어도 가시 파장역의 광을 투과하는 기판과, 상기 기판의 적어도 일방에 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막, 혹은 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 과 저굴절률막 (L') (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 중굴절률막 (M) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터로서,
이하 (4) ∼ (5) 식으로 산출되는 G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율이 모두 0.09 이하인 광 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 근적외선 커트 필터.
(T (G0) - T (G45))/T (G0) … (4)
(T (B0) - T (B45))/T (B0) … (5)
단, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 하고,
수직 입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G0), 및 T (B0) 으로 하고,
45°입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G45), 및 T (B45) 로 정의한다.
(4) 적어도 가시 파장역의 광을 투과하는 기판과, 상기 기판의 적어도 일방에 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터로서,
이하 (4) ∼ (5) 식으로 산출되는 G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율이 모두 0.09 이하인 광 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 근적외선 커트 필터.
(T (G0) - T (G45))/T (G0) … (4)
(T (B0) - T (B45))/T (B0) … (5)
단, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 하고,
수직 입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G0), 및 T (B0) 으로 하고,
45°입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G45), 및 T (B45) 로 정의한다.
(5) 상기 근적외선 커트 필터의 광 투과 특성은, 상기 (1) ∼ (3) 식으로 산출되는 저하율이 모두 0.05 이하인 상기 (1) 에 기재된 근적외선 커트 필터.
(6) 상기 기판은 근적외선을 흡수하는 재질을 함유하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
(7) 상기 적외선 반사층은 50 층 이하인 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
(8) 상기 근적외선 커트 필터의 광 투과 특성은, 40°입사 조건에 있어서의 G 영역 및 B 영역의 파장대에 있어서의 광 투과율의 최소치가 모두 85 ％ 이상인 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
(9) 상기 근적외선 커트 필터의 광 투과 특성은, 40°입사 조건에 있어서의 1200 ㎚ 의 파장의 광 투과율이 10 ％ 이하인 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
(10) 상기 적외선 반사층은, (HL)＾n (H 는 고굴절률막, L 은 저굴절률막, n 은 2 이상의 자연수, ＾n 은 (HL) 을 n 회 반복하는 구성인 것을 의미한다) 으로 나타내는 반복 적층막을 복수 갖고, 이들 복수의 반복 적층막의 광 투과 특성은, 수직 입사 조건에 있어서의 950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장대의 광 투과율의 최대치가 10 ％ 이하인 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
(11) 상기 적외선 반사층은, (LMH)＾n (H 는 고굴절률막, M 은 중굴절률막, L 은 저굴절률막, n 은 2 이상의 자연수) 으로 나타내는 반복 적층막을 복수 갖고, 이들 복수의 반복 적층막의 광 투과 특성은, 수직 입사 조건에 있어서의 950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장대의 광 투과율의 최대치가 10 ％ 이하인 상기 (1), (3), (5) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
(12) 상기 기판은, 불소인산염계 유리 또는 인산염계 유리인 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
(13) 상기 고굴절률막이, 구성 재료로서 TiO2, Ta2O5, Nb2O5, 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 중굴절률막이, 구성 재료로서 Al2O3, Y2O3, 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 또한 상기 저굴절률막이, 구성 재료로서 SiO2, MgF2, 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 상기 (1), (3), (5) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
(14) 상기 고굴절률막이, 구성 재료로서 TiO2, Ta2O5, Nb2O5, 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 또한 상기 저굴절률막이, 구성 재료로서 SiO2, MgF2, 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
(15) 상기 기판의 표면에 적외선 반사층을 구비하고, 기판의 이면에 반사 방지막 또는 적외선 반사층을 구비하는 상기 (1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 근적외선 커트 필터.
본 발명에 의하면, 근적외선 커트 필터에 대한 광의 입사각이 큰 경우의 촬상 화상에 대한 영향을 억제 가능한 근적외선 커트 필터를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 근적외선 커트 필터의 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 적외선 반사층의 단면도이다.
도 3 은 촬상 장치의 기본 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4 는 실시예 1 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 5 는 실시예 2 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 6 은 실시예 3 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 7 은 실시예 4 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 8 은 실시예 5 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 9 는 실시예 6 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 및 40°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 10 은 실시예 7 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 및 40°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 11 은 비교예 1 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 30°입사, 및 40°입사, 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 적외선 반사층의 단면도이다.
도 3 은 촬상 장치의 기본 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4 는 실시예 1 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 5 는 실시예 2 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 6 은 실시예 3 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 7 은 실시예 4 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 8 은 실시예 5 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 40°입사, 및 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 9 는 실시예 6 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 및 40°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 10 은 실시예 7 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 및 40°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
도 11 은 비교예 1 에 기재된 근적외선 커트 필터의 0°입사, 30°입사, 및 40°입사, 45°입사에 있어서의 광 투과 특성을 나타내는 도면이다.
(제 1 실시형태)
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 근적외선 커트 필터 (10A) (이하, IRCF (10) 라고 하는 경우가 있다) 의 단면도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이 IRCF (10) 는, 기판 (11) 과, 기판 (11) 의 적어도 일방의 주면에 형성된 적외선 반사층 (12) 을 구비한다. 또한, 제 1 실시형태에 관련된 IRCF (10) 에서는, 적외선 반사층 (12) 은, 기판 (11) 의 일방의 주면에 형성된다.
(기판 (11))
기판 (11) 의 재료는, 적어도 가시 파장역의 광을 투과하고, 근적외 파장역의 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 근적외 파장역의 광을 흡수하는 기판 (11) 을 사용함으로써, 인간의 시감도 특성에 가까운 화질을 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 근적외 파장역의 광을 흡수하는 투명 기판 (11) 으로는, 예를 들어, 불소인산염계 유리나 인산염계 유리에 Cu2+ (동 이온) 를 함유하는 흡수형 유리를 들 수 있다.
또, 수지 재료 중에 근적외선을 흡수하는 흡수제를 함유하는 것을 사용해도 된다. 흡수제로는, 예를 들어, 염료, 안료, 금속 착물계 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 디티올 금속 착물계 화합물을 들 수 있다.
또, 기판 (11) 으로서, 가시 파장역의 광을 투과하는 유리 기판의 주면에 근적외선을 흡수하는 색소를 함유하는 수지층을 적층한 유리를 사용해도 된다.
기판 (11) 의 형상은, 평판상이어도 되고, 곡면으로 성형되어 있어도 된다. 또, 기판 (11) 으로는, 적어도 일방의 광학면이 오목상 내지는 볼록상의 광학 렌즈여도 된다. 이 경우, 적외선 반사층 (12) 은, 광학 렌즈의 광학면에 형성된다.
(적외선 반사층 (12) 의 구조)
도 2(A), (B) 에 나타내는 바와 같이, 적외선 반사층 (12A) 은, 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막, 또, 적외선 반사층 (12B) 은, 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 과 저굴절률막 (L') (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 중굴절률막 (M) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막에 의해 구성된다.
또한, 본 명세서에 있어서 굴절률은, 파장 500 ㎚ 의 광에 대한 굴절률을 의미한다.
고굴절률막의 구성 재료는, 예를 들어 굴절률이 2 이상인 것이 바람직하고, 2.2 ∼ 2.7 이 보다 바람직하다. 이와 같은 구성 재료로는, 예를 들어, TiO2, Nb2O5 (굴절률 : 2.38), Ta2O5, 또는 이들의 복합 산화물 등을 들 수 있다.
또, 중굴절률막의 구성 재료는, 예를 들어 굴절률이 1.6 을 초과 2 미만인 것이 바람직하고, 1.62 ∼ 1.92 가 보다 바람직하다. 이와 같은 구성 재료로는, 예를 들어, Al2O3, Y2O3 (굴절률 : 1.81), 또는 이들의 복합 산화물, Al2O3 과 ZrO2 의 혼합물막 (굴절률 : 1.67) 등을 들 수 있다. 또, 중굴절률막은, 고굴절률막과 저굴절률막을 조합한 등가막으로 대용해도 물론 좋다. 또한, 상기 굴절률 범위로부터 벗어나게 되지만, 고굴절률막으로서 굴절률 2.3 이상의 TiO2 등을 사용하는 경우에 한하여, 굴절률 2.18 전후의 Ta2O5 를 중굴절률막으로서 취급하여, 적외 반사층을 구성하는 것이 가능하다. 이것은, 광학 설계상의 이점은 그다지 없지만, 물리적 내구성이나 열적 안정성이 우수한 면이 있어, 경우에 따라서는 선택되는 경우가 있다.
또, 저굴절률막의 구성 재료는, 예를 들어 굴절률이 1.6 이하인 것이 바람직하고, 1.36 ∼ 1.50 이 보다 바람직하다. 이와 같은 구성 재료로는, 예를 들어, SiO2, MgF2, 이들의 복합 산화물 등을 들 수 있다.
고굴절률막, 중굴절률막, 및 저굴절률막에는, 굴절률을 조정하기 위한 첨가제를 함유시켜도 된다. 첨가제로는, 예를 들어, SiO2, Al2O3, CeO2, FeO2, HfO2, In2O3, MgF2, Nb2O5, SnO2, Ta2O5, TiO2, Y2O3, ZnO, ZrO2, NiO, ITO (Indium Tin Oxide), ATO (Antimony doped Tin Oxide), MgO 등을 들 수 있다.
적외선 반사층 (12A) 을 구성하는 고굴절률막, 및 저굴절률막의 합계 층수는, 또 적외선 반사층 (12B) 을 구성하는 고굴절률막, 중굴절률막 및 저굴절률막의 합계 층수는, 50 층 이하가 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 근적외선 커트 필터의 생산성을 높게 할 수 있다. 보다 바람직하게는 45 층 이하이고, 특히 바람직하게는 15 ∼ 40 층이다.
적외선 반사층 (12A) 을 구성하는 고굴절률막, 및 저굴절률막의 합계 층두께, 또 적외선 반사층 (12B) 을 구성하는 고굴절률막, 중굴절률막 및 저굴절률막의 합계 층두께는, 6.0 ㎛ 이하가 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 기판 (11) 의 일방의 면에 적외선 반사층 (12) 을 형성하는 경우에 있어서, 적외선 반사층 (12) 의 내부 응력에서 기인하는 근적외선 커트 필터의 휨을 억제하는 것이 가능하다. 보다 바람직하게는 5.5 ㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 2.0 ∼ 3.8 ㎛ 이다.
또, 적외선 반사층 (12) 은, 기판 (11) 의 일방의 면과 타방의 면에 각각 분할하여 형성해도 된다. 그 경우, 유전체 다층막의 내부 응력을 기판 (11) 의 일방의 면과 타방의 면에서 상쇄함으로써, 근적외선 커트 필터의 휨을 억제하는 것이 가능하다.
적외선 반사층 (12A) 을 구성하는 고굴절률막, 및 저굴절률막, 그리고 적외선 반사층 (12B) 을 구성하는 고굴절률막, 중굴절률막 및 저굴절률막은, 스퍼터링법, 진공 증착법, 이온 빔법, 이온 플레이팅법, 또는 CVD 법에 의해 형성할 수 있지만, 특히, 스퍼터링법, 진공 증착법, 또는 이온 빔법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 적외선 반사층 (12A, 12B) 은, 고체 촬상 소자의 수광에 이용되는 파장대역을 성형하는 것이며, 각 파장대에 있어서의 반사 조건에는 높은 정밀도가 요구되는 것이다. 그것을 실현하기 위해서는, 고굴절률막, 및 저굴절률막, 또 고굴절률막, 중굴절률막 및 저굴절률막의 막두께 정밀도가 중요해진다. 스퍼터링법, 진공 증착법, 이온 빔법 등은 박막을 형성할 때의 막두께 제어가 우수하기 때문에 바람직하다.
기판 (11) 에는, 적외선 반사층 (12) 이외에, 기판 (11) 과 적외선 반사층 (12) 의 밀착성을 높이기 위해, MgF2 나 알루미나 및 산화지르코늄과의 복합 산화물, 란탄티탄산염 (La2Ti2O7) 을 갖는 단층막 혹은 다층막을 부착력 강화층으로서 형성해도 된다.
또, 근적외선 커트 필터에 도전성을 부여하기 위해, 적외선 반사층 (12) 의 표면측 (공기측) 에 ITO 등의 박막으로 이루어지는 대전 방지층을 형성해도 된다.
또, 근적외선 커트 필터에 먼지 등의 이물이 잘 부착되지 않게 하기 위해, 적외선 반사층 (12) 의 표면측 (공기측) 에 불소 성분 등을 함유하는 박막으로 이루어지는 이물 부착 억제층을 형성해도 된다.
(근적외선 커트 필터의 광 투과 특성)
다음으로, 근적외선 커트 필터의 광 투과 특성에 대해 설명한다. 또한, 제 1 실시형태의 IRCF (10) 는, 기판 (11) 이 근적외선의 파장을 흡수하는 특성을 구비하고 있다. 그 때문에, 근적외선 커트 필터의 광 투과 특성이란, 기판 (11) 및 적외선 반사막 (12) 의 양자에 의해 얻어지는 IRCF (10) 의 광 투과 특성을 말하는 것이다.
또, 본 발명에 있어서, 기판의 일방의 면에만 적외선 반사층이 형성되어 있는 경우에는, 기판의 타방의 면에 반사 방지막이 형성되어, 기판과의 공기층과의 계면에 있어서의 광의 반사 손실이 실질적으로 없는 것으로서 생각된다.
IRCF (10) 가 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막, 혹은 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 과 저굴절률막 (L') (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 중굴절률막 (M) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터의 경우에는, R 영역, G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율을 각각 이하 (1) ∼ (3) 식으로 산출하고, 그 중의 최대치와 최소치의 차가 0.05 이하인 광 투과 특성을 구비한다.
또, IRCF (10) 가 상기의 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터인 경우에는, R 영역, G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율을 각각 이하 (1) ∼ (3) 식으로 산출하고, 그 중의 최대치와 최소치의 차가 0.04 이하인 광 투과 특성을 구비한다.
(T (R0) - T (R40))/T (R0) … (1)
(T (G0) - T (G40))/T (G0) … (2)
(T (B0) - T (B40))/T (B0) … (3)
여기서, 600 ∼ 620 ㎚ 의 파장대를 R 영역, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 한다. 그리고, 수직 입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R0), T (G0), 및 T (B0) 으로 하고, 40°입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R40), T (G40), 및 T (B40) 으로 한다.
IRCF (10) 의 광 투과 특성이 상기인 이유에 대해 이하에서 설명한다.
촬상 장치의 기본 구성은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 광이 입사하는 광학 렌즈 (L1 ∼ L4) 와, 입사한 광으로부터 근적외의 파장의 광을 커트하는 근적외선 커트 필터 (140) 와, 광을 수광하여 광전 변환하는 고체 촬상 소자 (110) 로 이루어진다. 또한, 실제로는 모아레를 억제하기 위한 로우 패스 필터나 고체 촬상 소자에 대한 이물 부착을 방지하기 위한 커버 유리 등도 구비하지만, 그것들은 생략되어 있다.
이어서, 고체 촬상 소자의 기본 구성에 대해 설명한다. 고체 촬상 소자에 입사한 광은, 마이크로 렌즈, 색 필터, 배선층을 투과하여 포토다이오드에 수광된다. 색 필터는, 수광한 광으로부터 원하는 파장역의 광만을 포토다이오드에 입사시키는 것이며, 예를 들어 유기물을 사용한 안료나 염료를 함유하는 수지 필름으로 이루어진다. 또, RGB 의 각 색 필터는, 평면 상에 적절한 패턴 (예를 들어, 베이어 (Bayer) 배열) 으로 배치된다.
포토다이오드에 입사한 광은, 광전 변환된 후, 각 색 신호가 취출되고, 이 색 신호를 연산 처리함으로써, 컬러 화상 데이터가 형성되어 촬상 화상이 얻어진다.
상기 고체 촬상 소자의 구성에 있어서, RGB 의 각 색 필터의 광 투과 특성 (투과하는 광의 파장대나 투과율) 및 각 색 신호의 상대 강도를 어떻게 설정할지가 촬상 화상의 색 표현을 결정하는 데에 있어서 매우 중요하다. 그 때문에, 각 색 필터의 광 투과 특성이나 색 신호의 연산 처리 방법은, 촬상 장치에 의해 개별적으로 설정된다.
각 색 필터의 광 투과 특성이나 색 신호의 연산 처리 방법은, 기본적으로는 고체 촬상 소자에 수직으로 입사하는 광에 대해, 원하는 색 표현이 얻어지도록 설정된다.
그 때문에, 고체 촬상 소자에 대해 경사지게 광이 입사했을 때, 각 색 (R, G, B) 의 파장대의 광량의 밸런스가 수직으로 입사했을 경우와 크게 상이하면, 촬상 화상은 의도한 색 표현이 되지 않을 우려가 있다.
본 발명의 근적외선 커트 필터가, 상기의 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막, 혹은 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) 과 저굴절률막 (L') 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 경우에는, R 영역, G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율을 (T (R0) - T (R40))/T (R0), (T (G0) - T (G40))/T (G0), (T (B0) - T (B40))/T (B0) 으로 산출하고, 그 중의 최대치와 최소치의 차가 0.05 이하인 광 투과 특성을 갖는다. 또, 본 발명의 근적외선 커트 필터가, 상기의 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 경우에는, 평균 투과율의 저하율의 최대치와 최소치의 차가 0.04 이하인 광 투과 특성을 갖는다.
또한, 저하율은, R 영역, G 영역, B 영역을 각각 개별적으로 산출하고, 그 다음에 그것들 3 개의 저하율의 최대치와 최소치의 차를 산출하는 것이다. 이와 같이 함으로써, IRCF (10) 의 광 투과 특성에 있어서, 근적외선 커트 필터에 경사지게 광이 입사했을 때, R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 파장대에 있어서, 저하율의 편차가 작아, 광이 수직 입사했을 경우와 경사지게 입사했을 경우의 RGB 색의 밸런스가 무너지는 경우가 없다. 그 때문에, 고체 촬상 소자에서 원하는 색 표현의 촬상 화상을 얻는 것이 가능해진다.
IRCF (10) 가 상기의 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막, 혹은 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) 과 저굴절률막 (L') 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터인 경우의 광 투과 특성은, 상기 평균 투과율의 저하율의 최대치와 최소치의 차가 0.05 를 초과하면, IRCF (10) 를 투과하는 광의 수직 입사시와 40°입사시에서 RGB 의 각 파장대의 평균 투과율의 저하율의 차가 커져, 고체 촬상 소자에 있어서 원하는 색 표현의 촬상 화상을 얻는 것이 어려워진다. 또, IRCF (10) 가 상기의 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터인 경우의 광 투과 특성은, 상기 평균 투과율의 저하율의 최대치와 최소치의 차가 0.04 를 초과하면, IRCF (10) 를 투과하는 광의 수직 입사시와 40°입사시에서 RGB 의 각 파장대의 평균 투과율의 저하율의 차가 커져, 고체 촬상 소자에 있어서 원하는 색 표현의 촬상 화상을 얻는 것이 어려워진다. 상기 평균 투과율의 저하율의 최대치와 최소치의 차는, 0.03 이하가 바람직하고, 0.02 이하가 보다 바람직하다.
IRCF (10) 의 광 투과 특성은, 40°입사 조건에 있어서의 G 영역 (500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대) 및 B 영역 (440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대) 의 파장대에 있어서의 광 투과율의 최소치가 모두 85 ％ 이상인 것이 바람직하다.
광학 다층막을 사용한 적외선 반사층의 광 투과 특성에 있어서, 광의 경사 입사에 수반하는 R 영역의 단파장측으로의 광 투과 특성의 시프트 현상은 종래부터 알려져 있다. 그 때문에, 광 투과 특성의 변화를 고려하여, 화상 처리 장치에 의한 보정 처리 등도 검토되고 있다. 그러나, 광의 경사 입사에 수반하는 G 영역 및 B 영역의 광 투과 특성의 변화는, 막 구성이나 입사 각도에 따라 불특정한 위치에 투과율의 감소로서 나타나기 때문에, 화상 처리 장치에 의한 보정 처리는 불가능하다.
IRCF (10) 의 광 투과 특성은, 40°입사 조건에 있어서의 G 영역 및 B 영역의 파장대에 있어서의 투과율의 최소치를 일정 이상으로 함으로써, 근적외선 커트 필터에 경사지게 광이 입사했을 때, G 영역 및 B 영역의 파장대에 있어서 국소적으로 광 투과율이 낮아지는 파장이 존재하지 않기 때문에, 고체 촬상 소자에서 원하는 색 표현의 촬상 화상을 얻는 것이 가능해진다.
IRCF (10) 의 광 투과 특성의 40°입사 조건에 있어서의 G 영역 및 B 영역의 파장대의 광 투과율의 최소치는, 모두 88 ％ 이상인 것이 바람직하고, 모두 90 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
IRCF (10) 의 광 투과 특성은, 40°입사 조건에 있어서의 1200 ㎚ 의 파장의 광 투과율이 10 ％ 이하인 것이 바람직하다. 유전체 다층막은, 입사하는 광의 입사 각도가 커지면 (예를 들어, 수직 입사로부터 40°입사로 변화하는 경우), 광 투과 특성은 단파장측으로 시프트하는 경향이 있다. 그 때문에, 40°입사 조건에 있어서의 1200 ㎚ 의 파장의 광 투과율을 상기의 수치와 같이 함으로써, 근적외선 커트 필터에 경사지게 광이 입사했을 때에 있어서도, 근적외선의 파장을 충분히 커트하는 것이 가능해진다. 40°입사 조건에 있어서의 1200 ㎚ 의 파장의 광 투과율은, 20 ％ 이하가 바람직하고, 15 ％ 이하가 보다 바람직하다.
(적외선 반사층의 막 구성과 광 투과 특성)
상기 적외선 반사층은, (HL)＾n (H 는 고굴절률막, L 은 저굴절률막, 및 n 은 2 이상의 자연수, ＾n 은 (HL) 을 n 회 반복하는 구성인 것을 의미한다) 으로 나타내는 반복 적층막을 복수 갖고, 이들 복수의 반복 적층막과 기판의 흡수 특성을 조합한 최종의 광 투과 특성은, 수직 입사 조건에 있어서의 950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장대의 광 투과율의 최대치가 10 ％ 이하인 것이 바람직하고, 3 ％ 이하가 보다 바람직하다.
또, 상기 적외선 반사층은, (L'MH)＾n (H 는 고굴절률막, M 은 중굴절률막, L' 는 저굴절률막, 및 n 은 2 이상의 자연수, ＾n 은 (L'MH) 를 n 회 반복하는 구성인 것을 의미한다) 으로 나타내는 반복 적층막을 복수 갖고, 이들 복수의 반복 적층막과 기판의 흡수 특성을 조합한 최종의 광 투과 특성은, 수직 입사 조건에 있어서의 950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장대의 광 투과율의 최대치가 10 ％ 이하인 것이 바람직하고, 3 ％ 이하가 보다 바람직하다.
상기 적외선 반사층이 복수의 반복 적층막을 구비하는 것이 바람직한 이유를 설명한다.
근적외선 커트 필터에 경사지게 광이 입사했을 때에 있어서, 가시역의 파장의 광 투과율의 감소의 요인이 되는 것이 950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장의 저지대 (沮止帶) (상기 파장 범위에 있어서의 수직 입사 조건의 광 투과율의 최대치가 10 ％ 이하) 를 구성하는 적외선 반사층 (반복 적층막) 이다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 고굴절률막 (H) 은, 고굴절률 재료로 이루어지는 파장 500 ㎚ 에 있어서의 QWOT (Quarter-wave Optical Thickness, 1/4 파장 광학 막두께막) 를 말한다. 상기 중굴절률막 (M) 은, 중굴절률 재료로 이루어지는 파장 500 ㎚ 에 있어서의 QWOT 를 말한다. 상기 저굴절률막 (L) 및 상기 저굴절률막 (L') 은, 저굴절률 재료로 이루어지는 파장 500 ㎚ 에 있어서의 QWOT 를 말한다.
950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장대의 광을 반사하는 적외선 반사층을 단일의 반복 적층막 ((HL)＾n (H 는 고굴절률막, L 은 저굴절률막, n 은 2 이상의 자연수, ＾n 은 (HL) 을 n 회 반복하는 구성인 것을 의미한다), 혹은 (L'MH)＾n (H 는 고굴절률막, M 은 중굴절률막, L' 는 저굴절률막, n 은 2 이상의 자연수, ＾n 은 (L'MH) 를 n 회 반복하는 구성인 것을 의미한다) 으로 구성했을 경우, 가시역의 어느 파장에 급준한 광 투과율의 저하가 발생한다.
이에 대하여, 950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장의 광을 반사하는 적외선 반사층을 복수의 반복 적층막으로 구성했을 경우, 가시역의 어느 파장에 광 투과율의 저하가 관찰되지만, 각각의 반복 적층막에서 기인하는 광 투과율이 저하되는 파장이 상이하기 때문에, 결과적으로 광 투과율의 저하량이 작아진다. 요컨대, 적외선 반사층을 복수의 반복 적층막으로 구성했을 경우, 단일의 반복 적층막으로 구성했을 경우와 비교하여, 광 투과율의 저하가 특정한 파장에 집중되지 않고 복수의 파장으로 분산되기 때문에, 결과적으로 가시역의 파장의 광 투과율의 저하를 억제할 수 있다.
또, 상기 적외선 반사층은, 이하 (6), 또는 (7) 식으로 나타내는 막 구성의 반복 적층막을 구비하는 것이 바람직하다.
a1(HL)＾n1a2(HL)＾n2a3(HL)＾n3… am(HL)＾㎚ … (6)
a1(HML')＾n1a2(HML')＾n2a3(HML')＾n3… am(HML')＾㎚ … (7)
단, n1 ∼ ㎚ 및 m 은 2 이상의 자연수이고, a1 ∼ am 중 어느 상이한 것끼리의 비가 1.04 이상인 것을 1 개 이상 구비한다.
a1(HL)＾n1a2(HL)＾n2a3(HL)＾n3… am(HL)＾㎚, 또는 a1(HML')＾n1a2(HML')＾n2a3(HML')＾n3… am(HML')＾㎚ 으로 나타내는 복수의 반복 적층막은, a1 ∼ am 중 어느 상이한 것끼리의 비가 1.04 이상인 것을 1 개 이상 구비할 필요가 있다. a1 ∼ am 중 어느 상이한 것끼리의 비를 어긋나게 함으로써, 각각의 반복 적층막에서 기인하는 광 투과율의 저하가 나타나는 파장을 어긋나게 하는 것이 가능해지기 때문이다. 이로써, 상기 가시역의 파장의 광 투과율의 저하를 억제하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, a1 ∼ am 중 어느 상이한 것끼리의 비란, m = 2 인 경우에는, a1/a2 혹은 a2/a1 의 어느 쪽이 1.04 이상인 것을 의미한다. m 이 3 이상인 경우에는, a1 ∼ am 중 어느 조합에 있어서, 그 비가 1.04 이상인 것을 1 개 이상 구비하는 것을 말한다.
(제 2 실시형태)
다음으로 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.
제 2 실시형태에 관련된 근적외선 커트 필터 (20A) (이하, IRCF (20) 라고 하는 경우가 있다) 는, 기판 (21) 과, 기판 (21) 의 적어도 일방의 주면에 형성된 적외선 반사층 (22) 을 구비한다. 또한, 제 2 실시형태에 관련된 IRCF (20) 에서는, 적외선 반사층 (22) 은, 기판 (21) 의 일방의 주면에 형성된다.
제 2 실시형태에 관련된 IRCF (20) 는, 기판 (21) 이 근적외 파장역의 광을 흡수하지 않는 것 이외에는, 전술한 제 1 실시형태에 관련된 IRCF (10) 와 동일하기 때문에, 상이한 점만을 설명하고, 중복되는 점은 설명을 생략한다.
(기판 (21))
기판 (21) 의 재료는, 적어도 가시 파장역 및 근적외 파장역의 광을 투과하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 기판 (21) 의 재료로서, 예를 들어, 유리, 수정, 니오브산리튬, 사파이어 등의 결정, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌아세트산비닐 공중합체 등의 폴리올레핀 수지, 노르보르넨 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴 수지, 우레탄 수지, 염화비닐 수지, 불소 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐알코올 수지 등을 들 수 있다.
예를 들어, 기판 (21) 에 유리를 사용하는 경우에는, 원료나 제조 공정에서 불가피적으로 혼입되는 경우를 제외하고, 가시 파장역 및 근적외 파장역의 광을 흡수하는 성분을 의도하여 함유하고 있지 않은 백판 유리가 바람직하게 사용된다.
(근적외선 커트 필터의 광 투과 특성)
다음으로, 근적외선 커트 필터의 광 투과 특성에 대해 설명한다.
IRCF (20) 의 광 투과 특성은, 전술한 IRCF (10) 의 광 투과 특성과 동일하다. IRCF (20) 는, 기판 (21) 이 근적외선의 파장을 흡수하는 특성을 구비하고 있지 않기 때문에, IRCF (20) 의 광 투과 특성이란, 적외선 반사막 (22) 의 광 투과 특성을 말하는 것이다. IRCF (20) 의 광 투과 특성에 대해서는 설명을 생략한다.
IRCF (20) 는, 고체 촬상 소자의 패키지에 첩부되고, 고체 촬상 소자에 이물이 부착되는 것을 방지하는 커버 유리나 모아레 등을 억제하는 로우 패스 필터의 표면에 적외선 반사막 (22) 을 형성함으로써, 근적외선 커트 필터를 구성해도 된다. 이와 같이 함으로써, 복수의 기능을 갖는 부재를 얻을 수 있어, 촬상 장치에 있어서의 부품 점수의 삭제를 할 수 있다.
(제 3 실시형태)
다음으로 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다.
제 3 실시형태에 관련된 근적외선 커트 필터 (30A) (이하, IRCF (30) 라고 하는 경우가 있다) 는, 기판 (31) 과, 기판 (31) 의 적어도 일방의 주면에 형성된 적외선 반사층 (32) 을 구비한다. 또한, 제 3 실시형태에 관련된 IRCF (30) 에서는, 적외선 반사층 (32) 은, 기판 (31) 의 일방의 주면에 형성된다.
제 3 실시형태에 관련된 IRCF (30) 는, 광 투과 특성 이외에는, 전술한 제 1 실시형태에 관련된 IRCF (10) 및 제 2 실시형태에 관련된 IRCF (20) 의 구성을 사용할 수 있다. 이하, 상이한 광 투과 특성만을 설명하고, 다른 실시형태와 중복되는 점은 설명을 생략한다.
(근적외선 커트 필터의 광 투과 특성)
IRCF (30) 는, 이하 (4) ∼ (5) 식으로 산출되는 G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율이 모두 0.09 이하인 광 투과 특성을 구비한다.
(T (G0) - T (G45))/T (G0) … (4)
(T (B0) - T (B45))/T (B0) … (5)
단, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 하고,
수직 입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G0), 및 T (B0) 으로 하고,
45°입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G45), 및 T (B45) 로 정의한다.
제 1 실시형태에 있어서 설명한 바와 같이, 광학 다층막을 사용한 적외선 반사층의 광 투과 특성에 있어서, 광의 경사 입사에 수반하는 R 영역의 단파장측으로의 광 투과 특성의 시프트 현상은 종래부터 알려져 있다. 그 때문에, 광 투과 특성의 변화를 고려하여, 화상 처리 장치에 의한 보정 처리 등도 검토되고 있다. 그러나, 광의 경사 입사에 수반하는 G 영역 및 B 영역의 광 투과 특성의 변화는, 막 구성이나 입사 각도에 따라 불특정한 위치에 투과율의 감소로서 나타나기 때문에, 화상 처리 장치에 의한 보정 처리는 불가능하다.
IRCF (30) 의 광 투과 특성은, G 영역 및 B 영역의 파장대에 있어서, 광이 0°입사 조건에서부터 45°입사 조건으로 변화했을 때의 광 투과율의 저하율이 모두 0.09 이하이기 때문에, 근적외선 커트 필터에 경사지게 광이 입사했을 때, G 영역 및 B 영역의 파장대에 있어서 국소적으로 광 투과율이 낮아지는 파장이 존재하지 않기 때문에, 고체 촬상 소자에서 원하는 색 표현의 촬상 화상을 얻는 것이 가능해진다.
실시예
이하에 실시예를 사용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되어 해석되는 것은 아니다.
실시예에 관련된 근적외선 커트 필터는, 기판과, 기판의 적어도 일방의 면에 형성된 고굴절률막과 중굴절률막과 저굴절률막으로 이루어지는 반복 적층막, 혹은 고굴절률막과 저굴절률막으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비한다.
이들 IRCF 에 대하여, 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 은, 광학 박막 시뮬레이션 소프트 (TFCalc, Software Spectra 사 제조) 를 사용하여 검증하였다.
또, 본 발명에서는 파장 500 ㎚ 에 있어서의 각 막의 굴절률을 대표치로서 사용하고 있지만, 굴절률의 파장 의존성을 고려하여 시뮬레이션을 실시하였다.
또한, 실시예 6 및 실시예 7 은, 소정의 성막 장치를 사용하여 유리 기판에 반복 적층막을 형성한 근적외선 커트 필터의 분광 특성을 실측하여 검증하였다.
굴절률에는 분산 등으로 불리는 파장 의존성이 있다. 예를 들어, 300 ∼ 1300 ㎚ 의 파장 범위에 있어서, 본 발명의 막 물질 등에서는, 파장이 짧을수록 굴절률이 크고, 파장이 길어지면 굴절률은 작아지는 경향이 있다. 이들 파장-굴절률의 관계는 선형 관계가 아니고, 일반적으로는 Hartmann, Sellmeier 등의 근사식을 사용하여 나타내는 경우가 많다.
또, 막 물질의 굴절률 (분산) 은, 각종 성막 수법, 성막 조건 등에 따라 바뀐다. 그 때문에, 증착법, 이온 어시스트 증착법, 스퍼터법 등으로 실제로 성막을 실시하고, 얻어진 각 막의 굴절률의 분산 데이터를 이하의 시뮬레이션에서는 사용하였다.
또한, 이하의 실시예 및 비교예에서 나타내는 막 구성의 막두께란, 물리 막두께이다.
또, 막 구성의 막층수의 수가 1 이 기판측이고, 막층수의 수가 최대측이 공기측이다.
(실시예 1)
실시예 1 은, 근적외선 흡수 유리 (AGC 테크노 글래스사 제조, 상품명 : NF-50T (0.3 ㎜), 불소인산염계 유리) 를 기판으로 하고, 이 기판의 표면에 고굴절률막 (H) (TiO2) 과 저굴절률막 (L) (SiO2) 을 교대로 적층한 반복 적층막으로 이루어지는 적외선 반사층을 형성하며, 기판의 이면에 6 층으로 이루어지는 반사 방지막 (AR) 을 형성하여, 근적외선 커트 필터를 제조하였다. 얻어진 근적외선 커트 필터에 대해 분광 특성을 시뮬레이션하였다. 또한, TiO2 의 굴절률로는 2.467, SiO2 의 굴절률로는 1.483 을 사용하였다.
실시예 1 의 적외선 반사층의 반복 적층된 막 구성을 표 1 에 나타낸다. 또, 실시예 1 의 반사 방지막의 반복 적층된 막 구성을 표 2 에 나타낸다.
도 4 는 실시예 1 에 관련된 근적외선 커트 필터의 분광 특성의 시뮬레이션 결과이다. 도 4 는 세로축에 투과율, 가로축에 파장을 취하고 있다. 도 4 에는, 수직 (0°) 입사 조건, 40°입사 조건, 및 45°입사 조건의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.
시뮬레이션의 결과로부터, 수직 입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 40°및 45°입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 그리고 40°입사시의 G 영역 및 B 영역의 파장대의 최소치를 구하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터 0°입사 조건과 40°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하고, 그들의 최대치와 최소치의 차를 산출하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터 0°입사 조건과 45°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하였다. 이들에 대하여 표 10 에 나타낸다.
실시예 1 의 근적외선 커트 필터에 있어서, 표 1 에 나타내는 막 구성의 막층수 19 ∼ 36 에 나타내는 반복 적층막이 950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장대의 광 투과율의 최대치를 10 ％ 이하로 하는 것이다. 이들 막은 (HL)＾n 으로 나타내는 반복 적층막을 복수 구비하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 각각의 반복 적층막에서 기인하는 가시역의 파장에 있어서의 광 투과율의 저하가 발생하는 위치를 상이한 파장으로 하고 있기 때문에, 가시역의 파장에 있어서의 광 투과율의 저하가 억제되어, G 영역 및 B 영역에 있어서의 광 투과율의 최소치가 모두 85 ％ 이상으로 되어 있다.
(실시예 2)
실시예 2 는, 실시예 1 과 동일한 기판을 사용하여, 이 기판의 표면에 고굴절률막 (H) (TiO2) 과 중굴절률막 (M) (Al2O3) 과 저굴절률막 (L') (SiO2) 으로 이루어지는 반복, 교대로 적층한 적외선 반사층을 형성하고, 기판의 이면에 실시예 1 과 동일한 6 층으로 이루어지는 반사 방지막 (AR) 을 형성하여, 근적외선 커트 필터를 제조하였다. 얻어진 근적외선 커트 필터에 대해 분광 특성을 시뮬레이션하였다.
또한, TiO2 의 굴절률로는 2.467, SiO2 의 굴절률로는 1.483, Al2O3 의 굴절률로는 1.638, 또한 Al2O3 + ZrO2 (알루미나 및 산화지르코늄과의 복합 산화물막) 의 굴절률로는 1.646 을 사용하였다.
표 3 의 반복 적층된 막 구성 중, 막층수 1 (Al2O3 + ZrO2 : 59.39 ㎚) 은, 적외선 반사층과 기판의 밀착성을 향상시키기 위한 층이다. 그 때문에 적외선 반사층은 막층수 2 ∼ 56 에 의해 구성된다. 또한, 막층수 1 은 적외선 반사층으로는 기능하지 않는 것이다.
실시예 2 의 적외선 반사층의 반복 적층된 막 구성을 표 3 에 나타낸다.
도 5 는 실시예 2 에 관련된 근적외선 커트 필터의 분광 특성의 시뮬레이션 결과이다. 도 5 는, 세로축에 투과율, 가로축에 파장을 취하고 있다. 도 5 에는, 수직 (0°) 입사 조건, 40°입사 조건, 및 45°입사 조건의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.
시뮬레이션의 결과로부터, 수직 입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 40°및 45°입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 그리고 40°입사시의 G 영역 및 B 영역의 파장대의 최소치를 구하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터 0°입사 조건과 40°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하고, 그들의 최대치와 최소치의 차를 산출하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터 0°입사 조건과 45°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하였다. 이들에 대하여 표 10 에 나타낸다.
(실시예 3)
실시예 3 은, 근적외선 흡수 유리 (AGC 테크노 글래스사 제조, 상품명 : NF-50T (0.25 ㎜), 불소인산염계 유리) 를 기판으로 하고, 이 기판의 표면에 고굴절률막 (H) (TiO2) 과 중굴절률막 (M) (Ta2O5) 과 저굴절률막 (L') (SiO2) 으로 이루어지는 반복, 교대로 적층한 적외선 반사층을 형성하고, 기판의 이면에는, 표면과는 막 구성이 상이한 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) 과 저굴절률막 (L') 을 교대로 적층한 반복 적층막으로 이루어지는 적외선 반사층을 형성하여, 근적외선 커트 필터를 제조하였다. 얻어진 근적외선 커트 필터에 대해 분광 특성을 시뮬레이션하였다.
또한, TiO2 의 굴절률로는 2.467, SiO2 의 굴절률로는 1.483, Ta2O5 의 굴절률로는 2.194, MgF2 의 굴절률로는 1.424 를 사용하였다.
표 4 의 반복 적층된 막 구성 중, 막층수 1 (TiO2 : 10 ㎚) 및 막층수 2 (MgF2 : 170 ㎚) 는, 적외선 반사층과 기판의 밀착성을 향상시키기 위한 층이다. 그 때문에 적외선 반사층은, 막층수 3 ∼ 86 에 의해 구성된다. 또한, 막층수 1 및 막층수 2 는, 적외선 반사층으로는 기능하지 않는 것이다.
실시예 3 의 적외선 반사층의 반복 적층된 막 구성을 표 4 및 표 5 에 나타낸다.
도 6 은 실시예 3 에 관련된 근적외선 커트 필터의 분광 특성의 시뮬레이션 결과이다. 도 6 은, 세로축에 투과율, 가로축에 파장을 취하고 있다. 도 6 에는, 수직 (0°) 입사 조건, 40°입사 조건, 및 45°입사 조건의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.
시뮬레이션의 결과로부터, 수직 입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 40°및 45°입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 그리고 40°입사시의 G 영역 및 B 영역의 파장대의 최소치를 구하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 40°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하고, 그들의 최대치와 최소치의 차를 산출하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 45°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하였다. 이들에 대하여 표 10 에 나타낸다.
(실시예 4)
실시예 4 는, 실시예 1 과 동일한 기판을 사용하여, 이 기판의 표면에 고굴절률막 (H) (TiO2) 과 저굴절률막 (L) (SiO2) 을 교대로 적층한 반복 적층막으로 이루어지는 적외선 반사층을 형성하고, 기판의 이면에 실시예 1 과 동일한 6 층으로 이루어지는 반사 방지막 (AR) 을 형성하여, 근적외선 커트 필터를 제조하였다. 얻어진 근적외선 커트 필터에 대해 분광 특성을 시뮬레이션하였다.
또한, TiO2 의 굴절률로는 2.368, SiO2 의 굴절률로는 1.456, 또한 Al2O3 + ZrO2 (알루미나 및 산화지르코늄과의 복합 산화물막) 의 굴절률로는 1.663 을 사용하였다.
표 6 의 반복 적층된 막 구성 중, 막층수 1 (Al2O3 + ZrO2 : 16.4 ㎚) 은, 적외선 반사층과 기판의 밀착성을 향상시키기 위한 층이다. 그 때문에 적외선 반사층은, 막층수 2 ∼ 39 에 의해 구성된다. 또한, 막층수 1 은, 적외선 반사층으로는 기능하지 않는 것이다.
실시예 4 의 적외선 반사층의 반복 적층된 막 구성을 표 6 에 나타낸다.
도 7 은 실시예 4 에 관련된 근적외선 커트 필터의 분광 특성의 시뮬레이션 결과이다. 도 7 은, 세로축에 투과율, 가로축에 파장을 취하고 있다. 도 7 에는, 수직 (0°) 입사 조건, 40°입사 조건, 및 45°입사 조건의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.
시뮬레이션의 결과로부터, 수직 입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 40°및 45°입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 그리고 40°입사시의 G 영역 및 B 영역의 파장대의 최소치를 구하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 40°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하고, 그들의 최대치와 최소치의 차를 산출하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 45°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하였다. 이들에 대하여 표 10 에 나타낸다.
(실시예 5)
실시예 5 는, 실시예 1 과 동일한 기판을 사용하여, 이 기판의 표면에 고굴절률막 (H) (TiO2) 과 저굴절률막 (L) (SiO2) 을 교대로 적층한 반복 적층막으로 이루어지는 적외선 반사층을 형성하고, 기판의 이면에 실시예 1 과 동일한 6 층으로 이루어지는 반사 방지막 (AR) 을 형성하여, 근적외선 커트 필터를 제조하였다. 얻어진 근적외선 커트 필터에 대해 분광 특성을 시뮬레이션하였다.
또한, TiO2 의 굴절률로는 2.368, SiO2 의 굴절률로는 1.456, 또한 Al2O3 + ZrO2 (알루미나 및 산화지르코늄과의 복합 산화물막) 의 굴절률로는 1.663 을 사용하였다.
표 7 의 반복 적층된 막 구성 중, 막층수 1 (Al2O3 + ZrO2 : 16.4 ㎚) 은, 적외선 반사층과 기판의 밀착성을 향상시키기 위한 층이다. 그 때문에 적외선 반사층은, 막층수 2 ∼ 39 에 의해 구성된다. 또한, 막층수 1 은, 적외선 반사층으로는 기능하지 않는 것이다.
실시예 5 의 적외선 반사층의 반복 적층된 막 구성을 표 7 에 나타낸다.
도 8 은 실시예 5 에 관련된 근적외선 커트 필터의 분광 특성의 시뮬레이션 결과이다. 도 8 은, 세로축에 투과율, 가로축에 파장을 취하고 있다. 도 8 에는, 수직 (0°) 입사 조건, 40°입사 조건, 및 45°입사 조건의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.
시뮬레이션의 결과로부터, 수직 입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 40°및 45°입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 그리고 40°입사시의 G 영역 및 B 영역의 파장대의 최소치를 구하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 40°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하고, 그들의 최대치와 최소치의 차를 산출하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 45°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하였다. 이들에 대하여 표 10 에 나타낸다.
(실시예 6)
실시예 6 은, 실시예 1 과 동일한 기판을 사용하여, 이 기판의 표면에 실시예 5 에 기재한 반복 적층막으로 이루어지는 적외선 반사층 (표 7 과 동일) 을 형성하고, 기판의 이면에 실시예 1 과 동일한 6 층으로 이루어지는 반사 방지막 (AR) 을 형성한 근적외선 커트 필터를 제조하여 분광 특성을 실측하였다.
또한, TiO2 의 굴절률로는 2.368, SiO2 의 굴절률로는 1.456, 또한 Al2O3 + ZrO2 (알루미나 및 산화지르코늄과의 복합 산화물막) 의 굴절률로는 1.663 을 사용하였다. 적외선 반사층 및 반사 방지막은, 가열 증착 장치를 사용하여 성막하였다.
도 9 는 실시예 6 에 관련된 근적외선 커트 필터의 분광 특성의 실측치이다. 도 9 는, 세로축에 투과율, 가로축에 파장을 취하고 있다. 도 9 에는, 수직 (0°) 입사 조건, 및 40°입사 조건의 실측치를 나타내고 있다.
실측치로부터, 수직 입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 40°입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 그리고 40°입사시의 G 영역 및 B 영역의 파장대의 최소치를 구하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 40°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하고, 그들의 최대치와 최소치의 차를 산출하였다. 이들에 대하여 표 10 에 나타낸다.
표 7 의 반복 적층된 막 구성 중, 막층수 1 (Al2O3 + ZrO2 : 16.4 ㎚) 은, 적외선 반사층과 기판의 밀착성을 향상시키기 위한 층이다. 그 때문에 적외선 반사층은, 막층수 2 ∼ 39 에 의해 구성된다. 또한, 막층수 1 은, 적외선 반사층으로는 기능하지 않는 것이다.
(실시예 7)
실시예 7 은, 실시예 1 과 동일한 기판을 사용하여, 이 기판의 표면에 고굴절률막 (H) (TiO2) 과 저굴절률막 (L) (SiO2) 을 교대로 적층한 반복 적층막으로 이루어지는 적외선 반사층을 형성하고, 기판의 이면에 실시예 1 과 동일한 6 층으로 이루어지는 반사 방지막 (AR) 을 형성하여, 근적외선 커트 필터를 제조하고, 분광 특성을 실측하였다.
또한, TiO2 의 굴절률로는 2.368, SiO2 의 굴절률로는 1.456, Al2O3 + ZrO2 (알루미나 및 산화지르코늄과의 복합 산화물막) 의 굴절률로는 1.663, 또한 MgF2 의 굴절률로는 1.424 를 사용하였다.
도 10 은 실시예 7 에 관련된 근적외선 커트 필터의 분광 특성의 실측치이다. 도 10 은, 세로축에 투과율, 가로축에 파장을 취하고 있다. 도 10 에는, 수직 (0°) 입사 조건, 및 40°입사 조건의 실측치를 나타내고 있다.
실측치로부터, 수직 입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 40°입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 그리고 40°입사시의 G 영역 및 B 영역의 파장대의 최소치를 구하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 40°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하고, 그들의 최대치와 최소치의 차를 산출하였다. 이들에 대하여 표 10 에 나타낸다.
적외선 반사층의 막층수 1, 2 및 반사 방지막은 가열 증착 장치를 사용하고, 적외선 반사층의 막층수 3 ∼ 40 은 IAD (이온 어시스트 증착법) 를 사용하여 성막하였다.
표 8 의 반복 적층된 막 구성 중, 막층수 1 (Al2O3 + ZrO2 : 10 ㎚) 및 막층수 2 (MgF2 : 70 ㎚) 는, 적외선 반사층과 기판의 밀착성을 향상시키기 위한 층이다. 그 때문에 적외선 반사층은, 막층수 3 ∼ 40 에 의해 구성된다. 그 때문에, 막층수 1 및 막층수 2 는, 적외선 반사층으로는 기능하지 않는 것이다.
실시예 7 의 적외선 반사층의 반복 적층된 막 구성을 표 8 에 나타낸다.
(비교예 1)
비교예 1 은, 실시예 1 과 동일한 기판을 사용하여, 이 기판의 표면에 고굴절률막 (H) (TiO2) 과 저굴절률막 (L) (SiO2) 을 교대로 적층한 반복 적층막으로 이루어지는 적외선 반사층을 형성하고, 기판의 이면에 실시예 1 과 동일한 6 층으로 이루어지는 반사 방지막 (AR) 을 형성하여, 근적외선 커트 필터를 제조하였다. 얻어진 근적외선 커트 필터에 대해 분광 특성을 시뮬레이션하였다.
또한, TiO2 의 굴절률로는 2.361, SiO2 의 굴절률로는 1.465 를 사용하였다.
비교예 1 의 적외선 반사층의 반복 적층된 막 구성을 표 9 에 나타낸다.
도 11 은 비교예 1 에 관련된 근적외선 커트 필터의 분광 특성의 시뮬레이션 결과이다. 도 11 은, 세로축에 투과율, 가로축에 파장을 취하고 있다.
도 11 에는, 수직 (0°) 입사 조건, 30°입사 조건, 40°입사 조건, 및 45°입사 조건의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.
시뮬레이션의 결과로부터, 수직 입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 40°및 45°입사시의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 파장대에 있어서의 평균 투과율, 그리고 40°입사시의 G 영역 및 B 영역의 파장대의 최소치를 구하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 40°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하고, 그들의 최대치와 최소치의 차를 산출하였다.
또, 상기 각 영역의 평균 투과율로부터, 0°입사 조건과 45°입사 조건의 평균 투과율의 저하율을 구하였다.
이들에 대하여 표 10 에 정리하여 나타낸다. 표 10 에 있어서 「-」 로 기재되는 지점은 미측정인 것을 나타낸다.
표 10 의 결과로부터, 실시예의 각 근적외선 커트 필터는, 광이 0°에서 입사했을 경우와 40°에서 입사했을 경우의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 광 투과율의 저하율이 모두 0.05 이하이고, 이들 저하율의 최대치와 최소치의 차도 0.04 이하인 것을 알 수 있다. 그 때문에, 광이 40°에서 입사했을 경우, 광이 0°에서 입사했을 경우와 비교하여, R 영역, G 영역, 및 B 영역 중 어느 하나의 영역이 특이적으로 저하율이 낮아지는 경우가 없기 때문에, 촬상 화상의 색미 (色味) 에 대한 영향을 억제할 수 있다.
이것에 대하여, 비교예 1 의 근적외선 커트 필터는, 광이 0°에서 입사했을 경우와 40°에서 입사했을 경우의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 광 투과율의 저하율이 모두 0.05 를 초과하고, 이들 저하율의 최대치와 최소치의 차도 0.072 로 크다. 특히 B 영역의 광 투과율의 저하율이 0.122 로, R 영역 및 G 영역과 비교하여 저하율이 크다. 그 때문에, 광이 40°에서 입사했을 경우, 광이 0°에서 입사했을 경우와 비교하여, 청색의 파장의 광이 감소하기 때문에, 촬상 화상의 색미의 변화가 커지는 것이 염려된다.
또, 비교예 1 의 근적외선 커트 필터에 있어서의 30°입사 조건에서의 광 투과 특성은 이하와 같다. R 영역의 저하율이 0.024, G 영역의 저하율이 0.016, B 영역의 저하율이 0.038, 및 저하율의 최대치와 최소치의 차가 0.022 였다. 이것으로부터, 비교예 1 의 근적외선 커트 필터에 있어서의 광의 30°입사에 있어서의 광 투과 특성과 각 실시예의 근적외선 커트 필터에 있어서의 광의 40°입사에 있어서의 광 투과 특성은 큰 차가 없다고 할 수 있다.
요컨대, 본 발명의 근적외선 커트 필터는, 종래의 근적외선 커트 필터의 30°입사 조건의 광 투과 특성을 40°입사 조건에 있어서 달성할 수 있어, 광의 경사 입사 특성이 우수한 것으로 생각된다.
표 10 의 결과로부터, 실시예 1 ∼ 5 의 각 근적외선 커트 필터는, 광이 0°에서 입사했을 경우와 45°에서 입사했을 경우의 G 영역, 및 B 영역의 광 투과율의 저하율이 모두 0.09 이하인 것을 알 수 있다. 그 때문에, 광이 45°에서 입사했을 경우, 광이 0°에서 입사했을 경우와 비교하여, G 영역, 및 B 영역 중 어느 하나의 저하율이 낮아지는 경우가 없기 때문에, 촬상 화상의 색미에 대한 영향을 억제할 수 있다.
이것에 대하여, 비교예 1 의 근적외선 커트 필터는, 광이 0°에서 입사했을 경우와 45°에서 입사했을 경우의 G 영역, 및 B 영역의 광 투과율의 저하율이 모두 0.09 를 초과한다. 특히 B 영역의 광 투과율의 저하율이 0.202 로 커, G 영역과 비교하여 저하율의 차가 크다. 그 때문에, 광이 45°에서 입사했을 경우, 광이 0°에서 입사했을 경우와 비교하여, 청색의 파장의 광이 감소하기 때문에, 촬상 화상의 색미의 변화가 커지는 것이 염려된다.
산업상 이용가능성
본 발명의 근적외선 커트 필터는, 광의 입사각이 큰 경우의 촬상 화상에 대한 영향을 억제할 수 있는 근적외선 커트 필터를 제공할 수 있다. 이 때문에, 디지털 카메라나 디지털 비디오 등의 고체 촬상 소자 (예를 들어, CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서 등) 의 근적외선 커트 필터로서 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 2012년 12월 28일에 출원된 일본 특허출원 2012-287084호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여, 본 발명의 명세서의 개시로서 받아들이는 것이다.
10, 10A, 20A, 30A…근적외선 커트 필터,
11, 21, 31…투명 기판,
12, 22, 32…광학 다층막,
100…촬상 장치,
110…고체 촬상 소자,
120…커버 유리,
130…렌즈군,
140…근적외선 커트 필터,
150…케이싱,
L1 ∼ L4…렌즈.
11, 21, 31…투명 기판,
12, 22, 32…광학 다층막,
100…촬상 장치,
110…고체 촬상 소자,
120…커버 유리,
130…렌즈군,
140…근적외선 커트 필터,
150…케이싱,
L1 ∼ L4…렌즈.
Claims (15)
- 적어도 가시 파장역의 광을 투과하는 기판과, 상기 기판의 적어도 일방의 주면에 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막, 혹은 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 과 저굴절률막 (L') (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 중굴절률막 (M) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터로서,
R 영역, G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율을 각각 이하 (1) ∼ (3) 식으로 산출하고, 그 중의 최대치와 최소치의 차가 0.05 이하인 광 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 근적외선 커트 필터.
(T (R0) - T (R40))/T (R0) … (1)
(T (G0) - T (G40))/T (G0) … (2)
(T (B0) - T (B40))/T (B0) … (3)
단, 600 ∼ 620 ㎚ 의 파장대를 R 영역, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 하고,
수직 입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R0), T (G0), 및 T (B0) 으로 하고,
40°입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R40), T (G40), 및 T (B40) 으로 정의한다. - 적어도 가시 파장역의 광을 투과하는 기판과, 상기 기판의 적어도 일방의 주면에 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터로서,
R 영역, G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율을 각각 이하 (1) ∼ (3) 식으로 산출하고, 그 중의 최대치와 최소치의 차가 0.04 이하인 광 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 근적외선 커트 필터.
(T (R0) - T (R40))/T (R0) … (1)
(T (G0) - T (G40))/T (G0) … (2)
(T (B0) - T (B40))/T (B0) … (3)
단, 600 ∼ 620 ㎚ 의 파장대를 R 영역, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 하고,
수직 입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R0), T (G0), 및 T (B0) 으로 하고,
40°입사 조건에 있어서의 R 영역, G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (R40), T (G40), 및 T (B40) 으로 정의한다. - 적어도 가시 파장역의 광을 투과하는 기판과, 상기 기판의 적어도 일방의 주면에 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막, 혹은 고굴절률막 (H) 과 중굴절률막 (M) (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 고굴절률막 (H) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 과 저굴절률막 (L') (파장 500 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 중굴절률막 (M) 의 구성 재료보다 작은 구성 재료로 이루어진다) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 구성되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터로서,
이하 (4) ∼ (5) 식으로 산출되는 G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율이 모두 0.09 이하인 광 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 근적외선 커트 필터.
(T (G0) - T (G45))/T (G0) … (4)
(T (B0) - T (B45))/T (B0) … (5)
단, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 하고,
수직 입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G0), 및 T (B0) 으로 하고,
45°입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G45), 및 T (B45) 로 정의한다. - 적어도 가시 파장역의 광을 투과하는 기판과, 상기 기판의 적어도 일방에 고굴절률막 (H) 과 저굴절률막 (L) 으로 이루어지는 반복 적층막으로 되는 적외선 반사층을 구비하는 근적외선 커트 필터로서,
이하 (4) ∼ (5) 식으로 산출되는 G 영역, 및 B 영역에서의 평균 투과율의 저하율이 모두 0.09 이하인 광 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 근적외선 커트 필터.
(T (G0) - T (G45))/T (G0) … (4)
(T (B0) - T (B45))/T (B0) … (5)
단, 500 ∼ 560 ㎚ 의 파장대를 G 영역, 및 440 ∼ 480 ㎚ 의 파장대를 B 영역으로 하고,
수직 입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G0), 및 T (B0) 으로 하고,
45°입사 조건에 있어서의 G 영역, 및 B 영역의 각 평균 투과율을 각각 T (G45), 및 T (B45) 로 정의한다. - 제 1 항에 있어서,
상기 근적외선 커트 필터의 광 투과 특성은, (1) ∼ (3) 식으로 산출되는 저하율이 모두 0.05 이하인, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 근적외선을 흡수하는 재질을 함유하는, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 반사층은 50 층 이하인, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 근적외선 커트 필터의 광 투과 특성은, 40°입사 조건에 있어서의 G 영역 및 B 영역의 파장대에 있어서의 광 투과율의 최소치가 모두 85 ％ 이상인, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 근적외선 커트 필터의 광 투과 특성은, 40°입사 조건에 있어서의 1200 ㎚ 의 파장의 광 투과율이 10 ％ 이하인, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 반사층은, (HL)＾n (H 는 고굴절률막, L 은 저굴절률막, n 은 2 이상의 자연수, ＾n 은 (HL) 을 n 회 반복하는 구성인 것을 의미한다) 으로 나타내는 반복 적층막을 복수 갖고, 이들 복수의 반복 적층막의 광 투과 특성은, 수직 입사 조건에 있어서의 950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장대의 광 투과율의 최대치가 10 ％ 이하인, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항, 제 3 항, 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 반사층은, (L'MH)＾n (H 는 고굴절률막, M 은 중굴절률막, L' 는 저굴절률막, n 은 2 이상의 자연수, ＾n 은 (L'MH) 를 n 회 반복하는 구성인 것을 의미한다) 으로 나타내는 반복 적층막을 복수 갖고, 이들 복수의 반복 적층막의 광 투과 특성은, 수직 입사 조건에 있어서의 950 ∼ 1150 ㎚ 의 파장대의 광 투과율의 최대치가 10 ％ 이하인, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 불소인산염계 유리 또는 인산염계 유리인, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항, 제 3 항, 및 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고굴절률막이, 구성 재료로서 TiO2, Ta2O5, Nb2O5 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 중굴절률막이, 구성 재료로서 Al2O3, Y2O3, 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 또한 상기 저굴절률막이, 구성 재료로서 SiO2, MgF2 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고굴절률막이, 구성 재료로서 TiO2, Ta2O5, Nb2O5, 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 또한 상기 저굴절률막이, 구성 재료로서 SiO2, MgF2, 및 그들의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는, 근적외선 커트 필터. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판의 표면에 적외선 반사층을 구비하고, 기판의 이면에 반사 방지막 또는 적외선 반사층을 구비하는, 근적외선 커트 필터.
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