TW201415091A - 紅外線截止濾光片及攝影裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種紅外線截止濾光片，其係具有低的入射角相依性以及良好的紅外線阻斷特性。紅外線截止濾光片包含一透明電介質基板、一紅外線反射層及一紅外線吸收層。紅外線反射層形成於透明電介質基板的一側面上並反射紅外線，紅外線吸收層形成於透明電介質基板的另一側面上並吸收紅外線，紅外線吸收層由含有紅外線吸收色素的樹脂形成，紅外線反射層由電介質多層膜形成。
Description
本發明係關於一種紅外線截止濾光片以及一種使用上述紅外線截止濾光片的攝影裝置。
在數位相機等攝影裝置上通常配備有CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)或是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)等半導體固態影像感測裝置。由於這些固態影像感測裝置的靈敏度橫跨可見光區與紅外線區，因此，會在這些攝影裝置的攝影鏡頭與固態影像感測裝置之間設置紅外線截止濾光片，以阻隔紅外線。藉由設置紅外線截止濾光片，可調整固態影像感測裝置的靈敏度，使其趨近於人類的視感度(luminosity factor)。
在習知技術中，這類紅外線截止濾光片較廣為人知的形態為樹脂製的基板上形成紅外線反射層的類型(例如可參照專利文獻1)。其中，紅外線反射層是由電介質多層膜所形成。
專利文獻1 日本專利特開2005-338395號公報
然而，因為電介質多層膜所形成的紅外線反射層，其紅外線阻隔特性通常具有入射角相依性，會隨入射角不同而產生變化，故將穿透上述紅外線反射層的光拍攝下來的時候，影像的中央與周圍之間可能會產生色差。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種入射角依存性小且具有良好紅外線阻隔特性的紅外線截止濾光片，以及一種使用上述紅外線截止濾光片的攝影裝置。
為解決上述課題，本發明一實施態樣中的紅外線截止濾光
片包括一透明電介質基板、一紅外線反射層以及一紅外線吸收層。紅外線反射層係形成於透明電介質基板的一個面上並反射紅外線，紅外線吸收層係形成於透明電介質基板的另一個面上並吸收紅外線。
其中，紅外線吸收層可由含有紅外線吸收色素的樹脂形成。
其中，紅外線反射層可由電介質多層膜形成。
其中，紅外線反射層中透過率為50%的波長係令為λRT50%nm，紅外線吸收層中透過率為50%的波長係令為λAT50%nm，紅外線反射層與紅外線吸收層係滿足λAT50%<λRT50%的條件。
其中，紅外線反射層及紅外線吸收層還滿足λAT50%-λRT50%≦-10nm的條件。
其中，紅外線反射層及紅外線吸收層還滿足-50nm≦λAT50%-λRT50%的條件。
其中，透明電介質基板係可由玻璃形成，紅外線反射層係可反射紫外線，紅外線吸收層上係具有保護層，保護層係具有防止可見光線反射的功能，保護層還具有防止紫外線透過的功能，保護層上具有防止可見光線反射的反射防止層，反射防止層係具有防止紫外線透過的功能，透明電介質基板與紅外線吸收層之間係具有底漆層。
其中，紅外線反射層的一側面係以凸面的方式彎曲，紅外線反射層的另一側面係與透明電介質基板相鄰，紅外線反射層的側面與紅外線反射層的另一側面相對。
在另一實施態樣中，本發明的一種攝影裝置係包括一上述之紅外線截止濾光片以及一攝影元件，其中，透過紅外線截止濾光片的光係入射攝影元件。
值得一提的是，不論是將以上構成要素做任意地組合，或者是將本發明的表現形式在方法、裝置、系統等之間做變換後的態樣，同樣應視為本發明的實施態樣。
10‧‧‧紅外線截止濾光片
12‧‧‧透明電介質基板
14‧‧‧紅外線反射層
16‧‧‧紅外線吸收層
18‧‧‧保護層
100‧‧‧攝影裝置
102‧‧‧攝影鏡頭
104‧‧‧攝影元件
20‧‧‧反射防止層
22‧‧‧底漆層
圖1為說明本發明一實施態樣之紅外線截止濾光片其結構的剖面圖。
圖2為第1比較例中由電介質多層膜所構成之紅外線反射層其分光透過率曲線一例的示意圖。
圖3為第2比較例中由紅外線吸收層所構成之分光透過率曲線一例的示意圖。
圖4為一實施態樣中紅外線截止濾光片其分光透過率曲線一例的示意圖。
圖5為第1~3實施例中所使用之紅外線吸收層其組成的示意圖。
圖6(a)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=60nm時紅外線截止濾光片其分光透過率的示意圖。
圖6(b)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=50nm時紅外線截止濾光片其分光透過率的示意圖。
圖6(c)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=40nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(d)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=30nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(e)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=20nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(f)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=10nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(g)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=0nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(h)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=-10nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(i)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=-20nm時紅外線截止濾光片
其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(j)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=-30nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(k)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=-40nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(l)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=-50nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖6(m)為第1實施例中λAT50%-λRT50%=-60nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(a)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=60nm時紅外線截止濾光片其分光透過率的示意圖。
圖7(b)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=50nm時紅外線截止濾光片其分光透過率的示意圖。
圖7(c)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=40nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(d)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=30nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(e)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=20nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(f)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=10nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(g)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=0nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(h)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=-10nm時紅外線截止濾光片
其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(i)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=-20nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(j)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=-30nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(k)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=-40nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(l)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=-50nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖7(m)為第2實施例中λAT50%-λRT50%=-60nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(a)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=60nm時紅外線截止濾光片其分光透過率的示意圖。
圖8(b)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=50nm時紅外線截止濾光片其分光透過率的示意圖。
圖8(c)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=40nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(d)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=30nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(e)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=20nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(f)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=10nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(g)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=0nm時紅外線截止濾光片其
分光透過率曲線的示意圖。
圖8(h)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=-10nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(i)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=-20nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(j)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=-30nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(k)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=-40nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(l)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=-50nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖8(m)為第3實施例中λAT50%-λRT50%=-60nm時紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖。
圖9為整合圖6(a)~(m)所示之分光透過率曲線其主要參數之表的示意圖。
圖10為整合圖7(a)~(m)所示之分光透過率曲線其主要參數之表的示意圖。
圖11為整合圖8(a)~(m)所示之分光透過率曲線其主要參數之表的示意圖。
圖12(a)為表示第1實施例中，紅外線吸收層之截止波長與紅外線反射層之截止波長的差同分光透過率曲線其過渡區域之陡度的關係圖。
圖12(b)為表示第1實施例中，紅外線吸收層之截止波長與紅外線反射層之截止波長的差同入射角從0°變成35°時截止波長其偏移量的關係圖。
圖13(a)為表示第2實施例中，紅外線吸收層之截止波長與紅外線反
射層之截止波長的差同分光透過率曲線其過渡區域之陡度的關係的圖。
圖13(b)為表示第2實施例中，紅外線吸收層之截止波長與紅外線反射層之截止波長的差同入射角從0°變成35°時截止波長其偏移量的關係圖。
圖14(a)為表示第3實施例中，紅外線吸收層之截止波長與紅外線反射層之截止波長的差同分光透過率曲線其過渡區域之陡度的關係圖。
圖14(b)為表示第3實施例中，紅外線吸收層之截止波長與紅外線反射層之截止波長的差同入射角從0°變成35°時截止波長其偏移量的關係圖。
圖15為本發明其他實施態樣之紅外線截止濾光片的示意圖。
圖16為本發明再一實施態樣之紅外線截止濾光片的示意圖。
圖17為本發明另一實施態樣之紅外線截止濾光片的示意圖。
圖18為本發明又一實施態樣之紅外線截止濾光片的示意圖。
圖19為使用本發明實施態樣中紅外線截止濾光片之攝影裝置的說明圖。
圖20為紅外線反射層其截止波長發生變化時分光透過率曲線的示意圖。
圖21為第1實施例中所使用之紅外線吸收層其分光透過率曲線的示意圖。
圖22為第2實施例中所使用之紅外線吸收層其分光透過率曲線的示意圖。
圖23為第3實施例中所使用之紅外線吸收層其分光透過率曲線的示意圖。
本發明將藉由以下的優選實施例做清楚地說明，其中，實施例僅為舉例性，並非用以非限制本發明。
圖1係為於說明本發明一實施態樣之紅外線截止濾光片10其結構的剖面圖。如圖1所示，紅外線截止濾光片10係包含一透明電介質基板12、一紅外線反射層14以及紅外線吸收層16。紅外線反射層14形成於透明電介質基板12的一個面上，紅外線吸收層16形成於透明電介質基板12的另一個面上。
圖1所示之紅外線截止濾光片10係例如於數位照相機中，被設置在攝影鏡頭與攝影元件之間。在紅外線截止濾光片10中，光線係由紅外線反射層14入射，並從紅外線吸收層16射出。也就是說，在實際的安裝情況中，紅外線反射層14係與攝影鏡頭相對設置，紅外線吸收層16則與攝影元件相對設置。
透明電介質基板12例如係可為厚度0．1mm~0．3mm左右的板狀體。其中，構成透明電介質基板12的材料只要能透過可見光線即可，並沒有其他特別的限制，例如可以是玻璃。又，由於使用玻璃製成的玻璃基板價格低廉，因此從成本方面來看相當理想。或者在其他態樣中，透明電介質基板12的材料亦能使用PMMA(Polymethylmethacrylate，聚甲基炳烯酸酯)、PET(Polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)或PI(Polyimide，聚醯亞胺)等合成樹脂薄膜或合成樹脂基板。
紅外線反射層14係如上述，形成於透明電介質基板12的一個面上，並用以作為光的入射面。又，紅外線反射層14能讓可見光線透過並反射紅外線，亦可藉由電介質多層膜來形成，其中電介質係為不同折射率的電介質多層膜經層積後形成。經由控制電介質多層膜各層的折射率及各層的厚度，可自由地設計電介質多層膜的分光透過率特性等光學特性。此外，紅外線反射層14係可為將不同折射率的氧化鈦(TiO2)層和二氧化矽(SiO2)層交替地蒸鍍在透明電介質基板12所形成電介質多層膜的材料除了TiO2和SiO2之外，亦可使用MgF2、Al2O3、MgO、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5等電介質。
紅外線吸收層16係如上述，形成於透明電介質基板12的另一個面上，並用以作為光的射出面。又，紅外線吸收層16能讓可見光線透過並吸收紅外線。由於入射到紅外線截止濾光片10的光在透過紅外線反
射層14及透明電介質基板12後會入射到紅外線吸收層16，因此紅外線吸收層16會吸收紅外線反射層14及透明電介質基板12未阻斷的紅外線。
此外，亦可藉由將含有紅外線吸收色素的樹脂成膜在透明電介質基板12上，來形成紅外線吸收層16。又，紅外線吸收層16也可以是藉由在樹脂基體(resin matrix)中添加適當的紅外線吸收色素，將其溶解或分散後再使之乾燥、硬化形成的固態的薄膜紅外線吸收色素係可為偶氮基化合物、二亞銨(diimonium)化合物、二硫酚(dithiol)金屬錯合物(metal complexes)、酞花青類化合物、花青類化合物等，也可以是前者的組合。另外，由於樹脂基體必須能保持被溶解或分散的紅外線吸收色素，同時也必須是透明電介質，因此樹脂基體的材料可使用聚酯、聚丙烯酸酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚環烯烴、聚乙烯縮丁醛等，同時這些材料所製成的樹脂基體價格也較低廉，從成本方面來看也相當理想。
接下來，針對本實施態樣中紅外線截止濾光片10的作用做說明。首先，針對比較例中紅外線截止濾光片的作用做說明。
圖2係為第1比較例中紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖，其中，紅外線截止濾光片在玻璃基板上僅形成由電介質多層膜所構成的紅外線反射層。另外，圖3係為第2比較例中紅外線截止濾光片其分光透過率曲線的示意圖，其中，紅外線截止濾光片在玻璃基板上僅形成由樹脂基體所構成的紅外線吸收層，樹脂基體係含有紅外線吸收色素。
第1比較例的紅外線截止濾光片中，從圖2所示內容可看出電介質多層膜特徵其阻斷特性之入射角相依性的特徵。圖2中，實線係表示入射角為0°時的分光透過率曲線，虛線係表示入射角為25°時的分光透過率曲線，一點鎖線係表示入射角為35°時的分光透過率曲線。又，透過率為50%時的波長係令為λRT50%，在入射角為0°時，λRT50%=約655nm，但在入射角變成25°時，λRT50%=約637nm，在入射角變成35°時，λRT50%=約625nm。由此可知，第1比較例的紅外線截止濾光片在入射角從0°變成35°時，λRT50%會往短波長側偏移約30nm。
將紅外線截止濾光片應用於攝影元件時，一般而言，朝向紅外線截止濾光片且入射角較小(例如入射角為0°等的情況)的光會入射到攝影元件的中央部，而朝向紅外線截止濾光片且入射角較大(例如入射
角為25°或35°的情況)的光會入射到攝影元件的周邊部。因此，將圖2所示之具有紅外線阻斷特性的紅外線截止濾光片應用於攝影裝置時，會因為攝影元件其受光面位置的不同，入射到攝影元件的光其分光透過率曲線特性(尤其是波長650nm附近的分光特性)也會跟著改變。前述的現象會使得在圖像中央部與周邊部產生色調不同的現象，進而對色彩再現性帶來不良的影響。
又，第2比較例的紅外線截止濾光片係不同於第1比較例的紅外線截止濾光片，第2比較例的紅外線截止濾光片不具有阻斷特性的入射角相依性。然而，如圖3所示，第2比較例的紅外線截止濾光片在過渡區域內的分光透過率曲線會緩慢地下降，其中過渡區域係指透過率從較高區域往較低區域變化的區域。一般來說，在紅外線截止濾光片中，為了不對色彩再現性造成影響，在波長為600nm至700nm附近會存在上述的過渡區域，在此區域中的透過率會急遽地變化(稱為「銳截止特性」)。因此，第2比較例的紅外線截止濾光片，較難在色調再現性這方面進行理想的控制。
在針對這些比較例所具有的缺點進行考量後，本專利的發明人發現，藉由在透明電介質基板12的一個面上形成紅外線反射層14，以及在另一個面上形成紅外線吸收層16，能降低阻斷特性的入射角相依性，進而實現良好的銳截止特性。
圖4係為本實施態樣中紅外線截止濾光片10其分光透過率曲線的示意圖，圖4中，同樣令實線為入射角0°時的分光透過率曲線，虛線為入射角25°時的分光透過率曲線，一點鎖線為入射角35°時的分光透過率曲線。
本實施態樣中，紅外線截止濾光片10的特性係由紅外線反射層14其光學特性與紅外線吸收層16其光學特性兩者的組合來決定。其中，紅外線反射層單體內入射角為0°且透過率為50%時的波長係令為λRT50%(nm)，紅外線吸收層單體中透過率為50%時的波長係令為λAT50%(nm)。又，圖4係表示了λAT50%=λRT50%-20nm，亦即λAT50%比λRT50%短20nm時紅外線截止濾光片10的分光透過率曲線。
另外，本實施態樣之紅外線截止濾光片10其入射角為0°且
透過率為50%的波長係令為λT50%(nm)，如圖4所示，本實施態樣之紅外線截止濾光片10在入射角為0°時，λT50%=約646nm，在入射角為25°時，λT50%=約645nm，在入射角為35°時，λT50%=約633nm。承前述內容，本實施態樣的紅外線截止濾光片10即使入射角從0°變到35°，λT50%也僅向短波長側偏移了約13nm，λT50%的入射角相依性小於上述第1比較例中λRT50%的入射角相依性。再參照圖4內容，在透過率高於50%的區域，即使入射角發生變化，分光透過率曲線仍幾乎不會產生差異。相反的，在透過率低於50%的區域，當入射角發生變化時，分光透過率曲線會出現差異，然而，由於透過率低於50%的區域中分光透過率曲線的差異對色彩再現性帶來的影響較小，因此不會造成太大的問題。
此外，如圖4所示，本實施態樣之紅外線截止濾光片10在波長600nm至700nm附近具有過渡區域，在此區域內，透過率會急遽地變化，從而可實現良好的銳截止特性。
本實施態樣之紅外線截止濾光片10的光學特性係由紅外線反射層14與紅外線吸收層16的組合來決定，以下係分別針對紅外線反射層14及紅外線吸收層16的較佳光學特性進行說明。
首先，針對紅外線反射層14的較佳光學特性進行說明。紅外線反射層14在性能的設計上，係被要求至少可透過波長400nm~600nm波段的可見光線，以及至少可反射波長750nm以上的紅外線。在透過區域與反射區域之間的過渡區域中，係將分光透過率為50%時的波長定義為截止波長λRT50%。λRT50%雖然仍與攝影元件等的分光靈敏度區域存在相依性，但紅外線反射層14的λRT50%其波長在設定上，會接近於紅外線吸收層16的截止波長λAT50%，較佳係設定為λAT50%<λRT50%。
又，紅外線反射層14在設計上，會儘可能地提高可見光區域的透過率，這是為了在構成圖像時讓所需的可見光區域的光能儘可能地到達攝影元件的受光面。相對地，紅外線反射層14在設計上同時會儘量降低紅外線區域的透過率，這是為了儘可能阻斷無助或有害於圖像構成之波段的光線。舉例來說，紅外線反射層14較佳為在波長400nm~600nm波段的可見光區域中具有至少90%以上的平均分光透過率，以及在波長750nm以上的遠紅外線區域中具有至少未滿2%的分光透過率。
更進一步，紅外線反射層14較佳為在過渡區域中分光透過率會急遽地變化(稱為「銳截止特性」)。這是因為在喪失銳截止特性之下過渡區域變得過大，則色調再現性的控制會變得相當困難。當過渡區域中透過率的陡度被定義為λRSLOPE=| λRT50%-λRT2% |時(λRT2%是分光透過率為2%時的波長)，紅外線反射層14的λRSLOPE必須儘可能地小，較佳例如是λRSLOPE小於70nm。
在圖2所示的分光透過率曲線中，無論入射角為0°、25°或35°，可見光區域的平均分光透過率皆係為90%以上，而紅外線區域的平均分光透過率皆係小於2%。此外，在圖2所示的分光透過率曲線中，不論入射角為0°、25°或35°，λRSLOPE皆小於70nm。因此，具有圖2所示之分光透過率曲線的紅外線反射層14能合適地應用於本實施態樣的紅外線截止濾光片10。
接著，針對紅外線吸收層16的較佳光學特性進行說明。在本實施態樣中，紅外線吸收層16的光學特性係對應與其組合之紅外線反射層14的光學特性變化。
此外，在本實施態樣中，紅外線吸收層16的截止波長λAT50%較佳為小於紅外線反射層14的截止波長λRT50%，也就是說，較佳的關係為λAT50%<λRT50%。藉由紅外線吸收層16滿足該條件，能减少紅外線截止濾光片10其紅外線阻斷特性的入射角相依性，換言之，能减少入射角從0°變成35°時紅外線截止濾光片10其截止波長λT50%的偏移量。
此外，在本實施態樣中，紅外線吸收層16較佳態樣為可見光區域的平均透過率是儘可能地提高。這是因為當紅外線吸收層16的平均透過率較低時，到達攝影元件的光量會變少。其中，較佳例如是紅外線吸收層16的波長為400nm~600nm時平均透過率在80%以上。
在本實施態樣中，在波長比λRT2%長的區域範圍中不考慮紅外線吸收層16的分光透過率。這是因為在該區域中，紅外線反射層14的分光透過率非常小，自然能减低紅外線截止濾光片10整體上的透過率。
又，在本實施態樣中，紅外線吸收層16的分光透過率曲線較佳為在過渡區域(例如600nm~λRT2%)會單調减少。這是因為與紅外線反射層14合成後的紅外線截止濾光片10其截止波長λT50%的概略大小能更
容易地得知，同時也具有設定上較容易、自由，以及易於控制色彩再現性等優點。
以下所示之第1~3實施例中，紅外線截止濾光片將使用滿足上述較佳態樣條件之紅外線反射膜和紅外線吸收層，並對紅外線反射層14的截止波長λRT50%與紅外線吸收層16的截止波長λAT50%的關係做詳細地研討。
圖5係表示第1~3實施例所使用之紅外線吸收層的組成，第1實施例中所使用的紅外線吸收層係透過以下的步驟所形成。首先，使用MEK(甲基乙基酮)作為溶媒，將0.002/0.807=0.25wt%的日本化藥股份有限公司所生產的KAYASORB CY-10(花青類化合物)、Hakkol Chemical股份有限公司所生產的NIA-7200H(偶氮基化合物)0.001/0.807=0.12wt%、日本化藥股份有限公司所製的KAYASORB IRG-022(二亞銨化合物)0.003/0.807=0.37wt%添加在0.055g的PVB(聚乙烯縮丁醛)中。在進行調合後，攪拌10~15分鐘。藉由流塗法將該溶液均勻地塗敷在玻璃基板的一個面上，放置2個小時，使之充分乾燥。再以140℃將該玻璃板加熱20分鐘，形成紅外線吸收層。第2實施例及第3實施例中所使用的紅外線吸收層也是採用圖5所示的色素並以同樣的步驟來形成。而經由前述步驟所形成的紅外線吸收膜單體其分光透過率曲線係表示於圖21、圖22及圖23中，第1~3實施例中波長為400nm~600nm的平均透過率分別係為80.4%、80.6%、80.7%。此外，在波長大於600nm的區域中，平均透過率呈現單調减少傾向。
接著，針對紅外線反射層14的截止波長λRT50%與紅外線吸收層16的截止波長λAT50%的更佳實施例條件進行說明。圖6(a)~圖6(m)係表示將第1實施例中λAT50%與λRT50%的差每次改變10nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線，圖7(a)~圖7(m)係表示將第2實施例中λAT50%與λRT50%的差每次改變10nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線，圖8(a)~圖8(m)係表示將第3實施例中λAT50%與λRT50%的差每次改變10nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。在圖6(a)~(m)、圖7(a)~(m)以及圖8(a)~(m)中，實線表示入射角為0°時的分光透過率曲線，虛線表示入射角為25°時的分光透過率曲線，一點鎖線表示入射角為35°時
的分光透過率曲線。此外，每個實施例皆如圖20所示，令紅外線吸收層16的λAT50%為固定值，藉由紅外線反射層14的截止波長λRT50%發生變化來設定λAT50%與λRT50%的差。紅外線反射層14係由電介質多層膜形成，因此透過調整其膜厚和層數，能容易地實現過渡區域的變化。圖20雖然只表示了第1實施例中紅外線反射層其分光透過率曲線的變化情况，但同樣地，第2實施例、第3實施例的紅外線反射層也能利用相同方式使分光透過率曲線發生變化。
圖6(a)、圖7(a)以及圖8(a)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=60nm，也就是λAT50%比λRT50%長60nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(b)、圖7(b)及圖8(b)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=50nm，也就是λAT50%比λRT50%長50nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(c)、圖7(c)及圖8(c)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=40nm，也就是λAT50%比λRT50%長40nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(d)、圖7(d)及圖8(d)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=30nm，也就是λAT50%比λRT50%長30nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(e)、圖7(e)及圖8(e)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=20nm，也就是λAT50%比λRT50%長20nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(f)、圖7(f)及圖8(f)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=10nm，也就是λAT50%比λRT50%長10nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(g)、圖7(g)及圖8(g)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=0nm，也就是λAT50%與λRT50%相等時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(h)、圖7(h)及圖8(h)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=-10nm，也就是λAT50%比λRT50%短10nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(i)、圖7(i)及圖8(i)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=-20nm，也就是λAT50%比λRT50%短20nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(j)、圖7(j)及圖8(j)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=-30nm，也就是λAT50%比λRT50%短30nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(k)、圖7(k)及圖8(k)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=-40nm，也就是λAT50%比λRT50%短40nm時的紅外線截
止濾光片的分光透過率曲線。圖6(l)、圖7(l)及圖8(l)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=-50nm，也就是λAT50%比λRT50%短50nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。圖6(m)、圖7(m)及圖8(m)係分別表示第1~3實施例中λAT50%-λRT50%=-60nm，也就是λAT50%比λRT50%短60nm時紅外線截止濾光片的分光透過率曲線。此外，圖6(a)~(m)的分光透過率曲線(第1實施例)、圖7(a)~(m)所示的分光透過率曲線(第2實施例)以及圖8(a)~(m)所示的分光透過率曲線(第3實施例)其主要參數係分別表示在圖9、圖10以及圖11中。
在對圖6(a)~(m)、圖7(a)~(m)以及圖8(a)~(m)所示的分光透過率曲線做評價時，本發明的發明人在紅外線截止濾光片中設定了以下(1)與(2)的條件作為基本的要求特性(以下稱作「基本特性」)。
(1)波長400nm~600nm時平均透過率Tave>70%
(2)λSLOPE=| λT50%-λT2% |<70nm(銳截止特性)
關於上述(1)所示之平均透過率Tave的基本特性，雖然圖8(a)中λAT50%-λRT50%=60nm時的分光透過率曲線並不滿足此基本特性，但圖6(a)~(m)及圖7(a)~(m)及圖8(b)~(m)所示的分光透過率曲線係滿足該基本特性。
圖12(a)、圖13(a)及圖14(a)分別表示第1~3實施例中紅外線吸收層16其截止波長λAT50%與紅外線反射層14其截止波長λRT50%的差λAT50%-λRT50%，以及過渡區域中分光透過率曲線其陡度λSLOPE=| λT50%-λT2% |兩者的關係。如上叙說明，在紅外線截止濾光片中，分光透過率曲線其過渡區域的陡度(銳截止特性)以儘可能減小為較佳態樣，再從上述的基本特性(2)來看，在小於70nm時就是屬於較佳的態樣。因此，從圖12(a)、圖13(a)及圖14(a)中可得出較佳的態樣為-50≦λAT50%-λRT50%。
此外，針對本發明所要解決的主要課題，也就是改善紅外線阻斷特性之入射角相依性的特性，本發明人另外還設定了以下的條件(3)。當入射角從0°變成35°時截止波長λT50%的偏移量係令為△λT50%，則(3)△λT50%<25nm
圖12(b)、圖13(b)及圖14(b)係分別表示第1~3實施例中紅外線吸收層16其截止波長λAT50%與紅外線反射層14其截止波長λRT50%的差λAT50%-λRT50%以及入射角從0°變成35°時截止波長λT50%的偏移量△λT50%兩者的關係。從上述的基本特性(3)來看，△λT50%較佳為小於25nm。因此，從圖12(b)、圖13(b)及圖14(b)中可知，較佳的態樣為λAT50%-λRT50%≦-10nm。
從以上考察來看，紅外線吸收層16的截止波長λAT50%與紅外線反射層14的截止波長λRT50%的差較佳為滿足以下條件：-50nm≦λAT50%-λRT50%≦-10nm。藉由完全滿足上述的基本特性，透過率與色調品質等畫質要素間能取得平衡，讓圖像呈現良好的畫質。此外，上述的基本特性僅為一舉例，在其他態樣中也可例如變更要求規格參數，使其適合於攝影元件的特性。
以上係針對本實施態樣的紅外線截止濾光片10做了說明，本實施態樣之紅外線截止濾光片10係於透明電介質基板12的一個面上形成紅外線反射層14，在另一個面上形成紅外線吸收層16，藉此提供一種入射角相依性較低且具有良好紅外線阻斷特性的紅外線截止濾光片。
又，本實施態樣之紅外線截止濾光片10中，透明電介質基板12的材料係可使用一般的玻璃基板。由於不需使用如氟磷酸玻璃般脆弱且不易進行研磨等加工的玻璃，因此本發明的基板可進行一般的研磨及切斷等加工，從而可輕易地達到薄型化等厚度變更的功效。
本實施態樣之紅外線截止濾光片10藉由紅外線反射層14的光學特性與紅外線吸收層16的光學特性兩者的組合來決定紅外線截止濾光片10整體的特性。透過調整電介質多層膜的層結構，能容易地變更紅外線反射層14的光學特性。此外，經由改變樹脂基體中所含之紅外線吸收色素的種類、濃度的調整以及紅外線吸收層的厚度調整，能輕易地變更紅外線吸收層16的光學特性。相反的，如果是使用例如具有紅外線吸收功能的氟磷酸玻璃，由於紅外線吸收特性的變更需要使用熔爐對氟磷酸玻璃做熔融，因此氟磷酸玻璃的切斷，以及厚度調整時所需的研磨製程等會相當地繁雜。因此，本實施態樣之紅外線截止濾光片10在是否可輕易地變更紅外線截止濾光片10其光學特性的點上也是相當優秀的。
在圖1所示的紅外線截止濾光片10中，還可讓紅外線反射層14具有反射紫外線的機能。這是因為在使用電介質多層膜形成紅外線截止濾光片10時，可藉由調整層結構，使紅外線截止濾光片10具備紫外線反射的機能。因為一般攝影元件中所裝設的濾色片可能會受紫外線作用而導致壽命縮短等不良的影響，所以，透過位於攝影元件前方的紅外線反射層14除去紫外線，可避免產生前述的不利影響。再者，當紅外線反射層14具備了紫外線反射功能的情况下，能在紫外線到達樹脂基體所形成的紅外線吸收層16之前去除紫外線，從而可防止紅外線吸收層16的劣化。
圖15係表示本發明另一實施態樣的紅外線截止濾光片10。在圖15所示的紅外線截止濾光片10中，係將與圖1所示之紅外線截止濾光片相同或對應的構成要素標注相同的元件符號，並適當地省略重複的說明。
本實施態樣之紅外線截止濾光片10在紅外線吸收層16上係形成有保護層18，前述結構不同於圖1所示的紅外線截止濾光片。如圖15所示，保護層18係形成在紅外線吸收層16的一側面上，紅外線吸收層16的另一側面與透明電介質基板12相鄰，前述紅外線吸收層16的側面與前述紅外線吸收層16的另一側面相對。又，在本實施態樣之紅外線截止濾光片10中，光是從保護層18射出。
紅外線吸收層16因為是含有紅外線吸收色素的層，包含有有機成分，所以對於耐擦傷性及耐濕度上相對地較弱。鑒於前述問題，透過採用如本實施態樣的方式，也就是在紅外線吸收層16上設置具有與紅外線吸收層16不同成分的保護層18，可保護紅外線吸收層16。
保護層18可例如是以TEOS(四乙氧基矽烷)為主要原料的溶膠凝膠固化塗層(sol-gel hard coating)。舉例來說，保護層18可透過以下方式形成：(a)在紅外線吸收層16上塗敷固化塗層劑(hard coating agent)、(b)在紅外線吸收層16上塗敷溶膠凝膠膜，或者(c)在紅外線吸收層16上蒸鍍SiO2層等電介質膜等方法來形成，但不特別限定於此。
在圖15所示的紅外線截止濾光片10中，還可讓保護層18具有防止可見光線反射的機能。藉由使用折射率比紅外線吸收層16低的材料來覆蓋紅外線吸收層16，能使保護層18具有防止可見光線反射的功能。
其結果，能提高紅外線截止濾光片10整體的可見光線透過率。或者，可以將由電介質多層膜構成的反射防止膜成膜在紅外線吸收層16上，來作為保護層18。
在圖15所示的紅外線截止濾光片10中，還可讓保護層18具有防止紫外線透過的機能。在此情况下，由於從光的射出面射入的紫外線將遭到阻擋，不會到達攝影元件，因此能避免設於攝影元件的濾色片發生劣化。
圖16係表示本發明另一實施態樣的紅外線截止濾光片10。在圖16所示的紅外線截止濾光片10中，係將與圖1及圖15所示之紅外線截止濾光片相同或對應的構成要素標注相同的元件符號，並適當地省略重複的說明。
本實施態樣之紅外線截止濾光片10在保護層18上形成有防止可見光反射的反射防止層20，前述結構係不同於圖15所示的紅外線截止濾光片。如圖16所示，反射防止層20係形成在保護層18的一側面上，保護層18的另一側面與紅外線吸收層16相鄰，前述保護層18的側面與前述保護層18的另一側面相對。又，在本實施態樣的紅外線截止濾光片10中，光是從反射防止層20射出。
如本實施態樣之紅外線截止濾光片10，經由在保護層18上形成有反射防止層20，亦能提高紅外線截止濾光片10整體的可見光線透過率。
在圖16所示的紅外線截止濾光片10中，還可讓反射防止層20具有防止紫外線透過的機能。在此情况下，因為從光的射出面射入的紫外線將遭到阻擋，不會到達攝影元件，所以能避免設於攝影元件的濾色片發生劣化。
圖17係表示本發明另一實施態樣的紅外線截止濾光片10。在圖17所示的紅外線截止濾光片10中，係將與圖1所示之紅外線截止濾光片相同或對應的構成要素標注相同的元件符號，並適當地省略重複的說明。
本實施態樣之紅外線截止濾光片10在透明電介質基板12與紅外線吸收層16之間形成有底漆層(primer layer)22，前述結構係不同
於圖1所示之紅外線截止濾光片。藉由在透明電介質基板12與紅外線吸收層16之間形成底漆層22，可提高透明電介質基板12與紅外線吸收層16的緊靠性，並提升紅外線截止濾光片10的環境抗性。
圖18係表示本發明另一實施態樣的紅外線截止濾光片10。在圖18所示的紅外線截止濾光片10中，係將與圖1所示之紅外線截止濾光片相同或對應的構成要素標注相同的元件符號，並適當地省略重複的說明。
本實施態樣之紅外線截止濾光片10的紅外線反射層14係為彎曲狀態，前述結構係不同於圖1所示之紅外線截止濾光片。紅外線反射層14的一側面係以凸面的方式彎曲，紅外線反射層14的另一側面係與透明電介質基板12相鄰，前述紅外線反射層14的側面與前述紅外線反射層14的另一側面相對。此外，在本實施態樣中，不僅紅外線反射層14呈現彎曲狀態，透明電介質基板12及紅外線吸收層16亦呈現彎曲狀態。
如上述內容，當紅外線截止濾光片10應用於攝影裝置時，紅外線反射層14係與攝影鏡頭相面對，紅外線吸收層16係與攝影元件相面對地裝設配置。但是，因為紅外線截止濾光片10非常薄，體積也相當小，所以在區分紅外線反射層14與紅外線吸收層16上並不容易。因此，藉由如本實施態樣中彎曲紅外線反射層14，從而能利用目視來判別出哪個面是紅外線反射層14。又，透過控制將電介質多層膜蒸鍍至透明電介質基板12上時的應力，能在不對光學特性造成影響的範圍內調整紅外線反射層14的彎曲程度。
圖19係為說明使用本發明實施態樣中紅外線截止濾光片10之攝影裝置100的圖。如圖19所示，攝影裝置100包括攝影鏡頭102、紅外線截止濾光片10及攝影元件104，攝影元件104可以是CCD或CMOS等半導體固體攝影元件。又，紅外線截止濾光片10係設置於攝影鏡頭102與攝影元件104之間，紅外線反射層14係與攝影鏡頭102相面對且紅外線，吸收層16係與攝影元件104相面對地設置。
如圖19所示，來自被攝物體的光會先被攝影鏡頭102彙集，經由紅外線截止濾光片10除去紅外線後，入射到攝影元件104。從圖19中可知，雖然光是從攝影鏡頭102以各種入射角入射到紅外線截止濾光
片10，但透過使用本實施態樣的紅外線截止濾光片10，不論入射角為任何大小，都能適當地阻斷紅外線，故能拍攝出色彩再現性高的良好圖像。
在上述說明中，針對將紅外線截止濾光片10應用於攝影裝置的實施態樣做了說明，但上述實施態樣的紅外線截止濾光片10還能應用於其它用途。例如，紅外線截止濾光片10可作為汽車的前擋風玻璃和側窗、建築用玻璃等的隔熱膜來使用。此外，紅外線截止濾光片10還能作為PDP(Plasma Display Panel，電漿顯示面板)用的近紅外線截止濾光片來使用。
以上根據本發明的實施態樣做了說明，然而這些實施態樣僅為舉例性，本領域技術人員應當理解各構成要素和各處理過程的組合可以有各種變化態樣，且這些變化態樣同樣包含在本發明的專利範圍內。
10‧‧‧紅外線截止濾光片
12‧‧‧透明電介質基板
14‧‧‧紅外線反射層
16‧‧‧紅外線吸收層
Claims (16)
- 一種紅外線截止濾光片，其係包含：一透明電介質基板；一紅外線反射層，形成於該透明電介質基板的一側面上並反射紅外線；以及一紅外線吸收層，形成於該透明電介質基板的另一側面上並吸收紅外線。
- 如申請專利範圍第1項所述之紅外線截止濾光片，其中該紅外線吸收層由含有紅外線吸收色素的樹脂形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之紅外線截止濾光片，其中該紅外線反射層由電介質多層膜形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之紅外線截止濾光片，其中該紅外線反射層中透過率為50%的波長係令為λRT50%nm，該紅外線吸收層中透過率為50%的波長係令為λAT50%nm時，該紅外線反射層與該紅外線吸收層係滿足λAT50%<λRT50%的條件。
- 如申請專利範圍第4項所述之紅外線截止濾光片，其中該紅外線反射層及該紅外線吸收層還滿足λAT50%-λRT50%≦-10nm的條件。
- 如申請專利範圍第5項所述之紅外線截止濾光片，其中該紅外線反射層及該紅外線吸收層還滿足-50nm≦λAT50%-λRT50%的條件。
- 如申請專利範圍第1項所述之紅外線截止濾光片，其中該透明電介質基板由玻璃形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之紅外線截止濾光片，其中該紅外線反射層係反射紫外線。
- 如申請專利範圍第1項所述之紅外線截止濾光片，其中該紅外線吸收層 上還具有保護層。
- 如申請專利範圍第9項所述之紅外線截止濾光片，其中該保護層具有防止可見光反射的功能。
- 如申請專利範圍第9項所述之紅外線截止濾光片，其中該保護層具有防止紫外線透過的功能。
- 如申請專利範圍第9項所述之紅外線截止濾光片，其中該保護層上還具備防止可見光反射的反射防止層。
- 如申請專利範圍第12項所述之紅外線截止濾光片，其中該反射防止層具有防止紫外線透過的功能。
- 如申請專利範圍第1項所述之紅外線截止濾光片，其中該透明電介質基板與該紅外線吸收層之間還具有底漆層。
- 如申請專利範圍第1項所述之紅外線截止濾光片，其中該紅外線反射層的一側面係以凸面的方式彎曲，該紅外線反射層的另一側面與該透明電介質基板相鄰，該紅外線反射層的該側面與該紅外線反射層的該另一側面相對。
- 一種攝影裝置，其係包含：一紅外線截止濾光片，其係為申請專利範圍第1項所述之紅外線截止濾光片；以及一攝影元件，透過該紅外線截止濾光片的光係入射該攝影元件。
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