TWI537616B - Infrared cut-off filter and photography device - Google Patents
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Description
本發明係關於透過可見範圍的光線，且濾掉紅外線的紅外線截止(IR-cut)濾鏡。
在一般的攝影機或者數位相機等具有代表性的電子攝影機的光學系統，係沿著光軸由被攝體側起依序配設成像光學系統、紅外線截止濾鏡、光學低通濾鏡、CCD(電荷耦合裝置)或者CMOS(互補金氧半導體)等攝影裝置(例如參照專利文獻1)。
此處所稱的攝影裝置，係具有回應於比人眼可視覺確認的波長帶域(可見區域)的光線更寬的波長帶域的光線之感度特性，除了可見區域外，對紅外區域的光線也會回應。
具體而言，人眼在暗處可感應400nm～620nm程度的範圍的波長之光線，於亮處可感應420nm～700nm程度的範圍的波長之光線。對此，例如CCD，除了400nm～700nm範圍的波長的光線以外，進而對於超過700nm的波長的光線也會感應。
因此，記載於下述專利文獻1的攝影裝置，除了攝影裝置之CCD以外還設了紅外線截止濾鏡，使紅外區域的光線不會到達攝影裝置，以得到接近於人眼的攝影影像。
[專利文獻1]日本特開2000-209510號公報
然而，作為此處之紅外線截止濾鏡，到目前為止，有透過可見區域的光線(可見光)且吸收紅外區域的光線(紅外線)的紅外線吸收玻璃，或者透過可見光而反射紅外線的紅外線截止鍍層等。
作為紅外線吸收玻璃，例如以揭示出使銅離子等色素分散之藍色玻璃。
作為紅外線截止鍍膜，以揭示出例如使TiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5等高折射率物質，與SiO2、MgF2等低折射率物質在透明基板上交互層積成數十層之介電質多層膜。
以下使用圖7及圖8說明這些紅外線吸收玻璃與紅外線截止鍍層。
圖7顯示厚度不同的2個紅外線吸收玻璃之透光特性L11、L12。具體而言，顯示L11的透光特性之紅外線吸收玻璃的厚度，為顯示L12的透光特性的紅外線吸收玻璃的厚度的一半以下。
作為紅外線截止濾鏡，使用紅外線吸收玻璃的場合，如圖7之L11及L12所示，由可見光區域跨至紅外線區域，可以得到接近於人眼的感度特性之「和緩地減少透過率的特性」。此外，由L11與L12的比較可以承認在紅外線吸收玻璃的可見光區域之透過率，特別是在600nm～700nm的波長帶域的透過率，是厚度越薄者越高。
例如，具有圖7之L11所示的透光特性的紅外線吸收玻璃，對於700nm的波長的光線有約10%的透過率，透過750nm程度的波長的光線。因此，無法充分截止紅外線區域的光線，在攝影裝置會拍攝到人眼無法感知的紅外線區域的影像。
對此，在具有L11所示的透光特性的紅外線吸收玻璃之2倍以上的厚度的紅外線吸收玻璃，如L12之透光特性所示，對於700nm的波長的光線之透過率約為0%，可以充分截止超過700nm的波長的光線。
因而，從前的紅外線截止濾鏡，使用具有L12所示的透光特性的紅外線吸收玻璃。
但是，作為紅外線截止濾鏡，使用具有L12所示的透光特性的紅外線吸收玻璃的場合，在600nm的波長呈現透過率為約50%的透光特性，所以與在640nm之波長具有成為約50%之L11所示的透光特性的紅外線吸收玻璃的場合相比，對於波長600nm～700nm之紅色的可見光之透過率低，會產生無法使紅色的可見光線充分透過的不良情形。CCD或CMOS等攝影裝置的攝影元件，紅色的感度比藍色或綠色還低。因此，紅色的可見光線的透過若是不充分的話，無法以攝影元件充分感知紅色，以攝影裝置拍攝的影像會成為紅色減弱的暗的影像。
如此，作為紅外線截止濾鏡使用紅外線吸收玻璃的場合，無法使紅色的可見光線充分透過，而使透過率成為0%之點配合於700nm。
其次，作為紅外線截止濾鏡，使用紅外線截止鍍層的場合，如圖8之L13所示，由可見區域跨至紅外區域可以得到「透過率急遽減少的特性」。因此，要使紅色的可見光線充分透過，而透過率成為約0%之點配合於700nm會變得容易。
然而，紅外線截止鍍層，不是吸收紅外線而截止(遮斷)，是反射紅外線而截止。因此，紅外線截止鍍層，會促進在該紅外線截止鍍層與成像光學系統之間因為光的反覆反射所導致的鬼影。
本發明係有鑑於這樣的狀況而完成之發明，目的在於提供可以使波長600nm～700nm的紅色的可見光線充分透過，而截止波長超過700nm的光線，且可以抑制鬼影的發生之紅外線截止濾鏡。
相關於本發明之紅外線截止濾鏡，係截止紅外線之紅外線截止濾鏡，其特徵為具備：吸收紅外線之紅外線吸收體，及反射紅外線的紅外線反射體；前述紅外線吸收體，具有620nm～670nm的波長帶域內的波長之透過率為50%之透光特性；前述紅外線反射體，具有670nm～690nm的波長帶域內的波長之透過率為50%之透光特性；前述紅外線反射體呈現50%的透過率之波長，比前述紅外線吸收體呈現50%的透過率的波長更長；藉由前述紅外線吸收體與前述紅外線反射體之組合，具有620nm～670nm之波長帶域內的波長的透過率為50%，700nm之波長的透過率為不滿5%之透光特性。
根據此紅外線截止濾鏡，藉由在620nm～670nm之波長帶域內的波長呈現透過率為50%的透光特性之紅外線吸收體與在670nm～690nm的波長帶域內的波長呈現透過率為50%的透光特性之紅外線反射體之組合，可以跨可見光區域至紅外線區域，使透過率和緩地減少，可得在700nm之波長的透過率成為約0%之接近於人眼的感度特性之透光特性。
此外，於本發明之紅外線截止濾鏡，於紅外線吸收體，使用在620nm～670nm之波長帶域內的波長呈現透過率為50%的透光特性之紅外線吸收體，例如具有圖7之L11所示的透光特性的紅外線吸收玻璃，透過率成為約0%(不滿5%)之點，藉由組合紅外線吸收體之紅外線吸收作用與紅外線反射體之紅外線反射作用，可以配合於700nm。因此，本發明之紅外線截止濾鏡，與具有圖7之L12所示的透光特性的紅外線吸收玻璃所構成的從前的紅外線截止濾鏡相比，在可見光區域，特別是在600nm～700nm的波長帶域，可以維持高的透過率。總之，可以截止波長超過700nm的紅外線，而且可以使在攝影裝置之攝影元件可以感知的充分量之紅色光線(波長600nm～700nm的光線)透過。因而，於攝影裝置之紅外線截止濾鏡，藉由適用本發明之紅外線截止濾鏡，可以解消攝影元件的紅色感度較弱，以攝影裝置拍攝的畫面容易變成較暗的影像的缺點。
此外，在本發明之紅外線截止濾鏡，藉由於紅外線反射體組合紅外線吸收體，抑制了藉由紅外線反射體反射的光之量。具體而言，紅外線反射體3之半值波長(透過率成為50%之波長)比紅外線吸收體2之半值波長更長，藉由在紅外線吸收體2之紅外線的吸收，抑制藉由紅外線反射體3反射的光(紅外光)之量。因此，可以抑制起因於紅外線反射體之光的反射導致的鬼影的產生。
此外，640nm的波長之透過率成為50%的具有圖7之L11所示的透光特性的紅外線吸收玻璃的厚度，如作為從前的紅外線截止濾鏡使用的具有圖7之L12所示的透光特性的紅外線吸收玻璃的厚度之一半以下所教示的，於構成本發明之紅外線截止濾鏡的具有在620nm～670nm的波長帶域內之波長的透過率成為50%的透光特性的紅外線吸收體，可以使用厚度比具有圖7之L12所示的透光特性的從前的紅外線吸收玻璃所構成的紅外線截止濾鏡更薄者。因此，能夠提供以與僅藉著紅外線吸收體構成的從前的紅外線截止濾鏡相同厚度或者比其更薄的厚度，充分透過紅色可見光線，而截止紅外線，且於可見光區域，具有接近於人眼的透光特性之紅外線截止濾鏡。
此外，相關於本發明之紅外線截止濾鏡，亦可以是紅外線吸收體，具有700nm的波長之透過率成為10%～40%的透光特性，前述紅外線反射體，具有700nm的波長之透過率成為不滿15%的透光特性。
此紅外線截止濾鏡，藉由組合在700nm的波長之透過率呈現10%～40%的透光特性之紅外線吸收體，與在700nm的波長之透過率呈現不滿15%的透光特性之紅外線反射體，可以確實在紅色之可見光線的波長帶域(600nm～700nm)得到高的透過率。
此外，相關於本發明之紅外線截止濾鏡，前述紅外線反射體，亦可具有在450nm～650nm的波長帶域內之各波長呈現80%以上之透過率，在450nm～650nm的波長帶域之透過率的平均在90%以上之透光特性。
此紅外線截止濾鏡，可在450nm～650nm的波長帶域得到依存於紅外線吸收體的透光特性之透光特性，所以跨可見光區域至紅外線區域，透過率和緩地減少，在700nm的波長可得到透過率約為0%之接近於人眼的感度特性的透光特性，而且在可見光區域，特別是在紅色的可見光線的波長帶域(600nm～700nm)可得到高的透過率。
此外，於相關於本發明的紅外線截止濾鏡，亦可於一紅外線吸收體之一主面，設有一紅外線反射體。
在此紅外線截止濾鏡，於一紅外線吸收體之一主面，設有一紅外線反射體，所以與紅外線吸收體與紅外線反射體為個別設置的紅外線截止濾鏡相比，可以薄型化，可以使內藏該紅外線截止濾鏡的攝影裝置薄型化。
根據本發明的話，可以提供可以使波長600nm～700nm的紅色的可見光線充分透過，而截止波長超過700nm的光線，且可以抑制鬼影的發生之紅外線截止濾鏡。
以下，參照圖面說明本發明之實施型態。
相關於本實施型態1之紅外線截止濾鏡1，如圖1所示，於攝影裝置，係被配置於沿著攝影光徑的光軸配置的成像光學系統4與攝影裝置5之間。
此紅外線截止濾鏡1，係由黏接透過可見光線，且吸收紅外線之紅外線吸收體2，與透過可見光線，且反射紅外線的紅外線反射體3而構成。總之，紅外線截止濾鏡1，為在一紅外線吸收體2之一主面(後述之紅外線吸收玻璃21之另一主面212)上，設一紅外線反射體3之構成。
紅外線吸收體2，係在紅外線吸收玻璃21之一主面211形成防反射膜22(AR鍍膜)而構成。
作為紅外線吸收玻璃21，使用把銅離子等色素予以分散之藍色玻璃，例如厚度為0.2mm～1.2mm之方形薄板狀的玻璃。
此外，防反射膜22，係對紅外線吸收玻璃21之一主面211，藉由習知的真空蒸鍍裝置(省略圖示)進行真空蒸鍍MgF2所構成的單層、Al2O2與ZrO2與MgF2所構成的多層膜、TiO2與SiO2所構成的多層膜之任一膜而形成的。又，防反射膜22，係藉由監視膜厚同時進行蒸鍍動作，在達到特定的膜厚時關閉設於蒸鍍源(省略圖示)附近的遮板(省略圖示)停止蒸鍍物質的蒸鍍而進行的。這樣的防反射膜22，係以大氣中之折射率N，比大氣的折射率(約1.0)更大，而且比紅外線吸收玻璃21的折射率更小的方式被形成的。
這樣的紅外線吸收體2，具有在620nm~670nm的波長帶域內之波長的透過率為50%，在700nm的波長之透過率成為10%~40%的透光特性。又，於這樣的紅外線吸收體2的透光特性，透過率在400nm~550nm之波長帶域內的波長成為90%以上之最大值。
紅外線反射體3，於透明基鈑31之一主面311被形成紅外線反射膜32。
作為透明基板31，使用透過可見光及紅外線的無色透明玻璃，例如厚度為0.2mm~1.0mm之方形薄板狀的玻璃。
紅外線反射膜32，如圖2所示，係高折射率材料構成的第1薄膜321，與低折射率材料構成的第2薄膜322交互被層積複數而成之多層膜。又，在此實施型態1，第1薄膜321使用TiO2，第2薄膜322使用SiO2，奇數層為TiO2，偶數層為SiO2，最終層為SiO2，但在膜設計上，最終層為SiO2的話，奇數層為SiO2，偶數層為TiO2亦可。
作為此紅外線反射膜32之製造方法，對於透明基板31之一主面311，藉由周知之真空蒸鍍裝置(省略圖示)交互蒸鍍TiO2與SiO2，使用如圖2所示之形成紅外線反射膜32的方法。又，各薄膜321、322之膜厚調整，係藉由監視膜厚同時進行蒸鍍動作，在達到特定的膜厚時關閉設於蒸鍍源(省略圖示)附近的遮板(省略圖示)停止蒸鍍物質(TiO2、SiO2)的蒸鍍而進行的。
此外，紅外線反射膜32，如圖2所示，由透明基板31之一主面311側起依序以序數詞定義之複數層，在本實施型態1為1層、2層、3層......所構成。這些1層、2層、3層......分別之層，係第1薄膜321與第2薄膜322被層積而構成的。藉由使這些被層積的第1薄膜321與第2薄膜322之光學膜厚的不同，使得1層、2層、3層......分別之厚度不同。又，此處所謂的光學膜厚，係由下列數式1來求出。
[數式1]Nd=d×N×4/λ(Nd：光學膜厚、d：物理膜厚、N：折射率、λ：中心波長)
於本實施型態，紅外線反射體3，具有在450nm~650nm的波長帶域內之各波長呈現80%以上的透過率，在此450nm~650nm波長帶域呈現平均90%以上的透過率，在670nm~690nm之波長帶域內的波長之透過率成為50%，在700nm的波長之透過率成為不滿15%的透光特性。此外，此紅外線反射體3呈現50%之透過率的波長，比紅外線吸收體2呈現50%之透過率的波長更長。
這樣的紅外線吸收體2與紅外線反射體3所構成的紅外線截止濾鏡1，例如具有0.4mm～1.6mm之厚度。總之，構成紅外線吸收體2的紅外線吸收體玻璃21的厚度，及構成紅外線反射體3的透明基板31的厚度，為紅外線吸收體2與紅外線反射體3的厚度之合計，例如為0.4mm～1.6mm。
接著，紅外線截止濾鏡1，藉由前述之紅外線吸收體2及紅外線反射體3之透光特性的組合，具有在450nm～550nm之波長帶域內的波長下透過率為90%以上，在620nm～670nm之波長帶域內的波長下透過率為50%，在700nm之波長下透過率未滿5%之透光性。
相關於此實施型態1的紅外線截止濾鏡1之具體例，作為實施例1～3顯示於下，相關於實施例1～3之各紅外線截止濾鏡1之波長特性及構成顯示輿圖3～5及下列之表1～2。
在實施例1，作為紅外線吸收玻璃21，使用把銅離子等色素予以分散之藍色玻璃，厚度為0.8mm，大氣中之折射率N約為1.5之玻璃板。接著，於此紅外線吸收玻璃21之一主面211，依照大氣中之折射率N為1.6之Al2O3膜，大氣中之折射率N為2.0之ZrO2膜、大氣中之折射率N為1.4之MgF2膜的順序，藉由真空蒸鍍形成構成防反射膜22之各膜而得紅外線吸收體2。
此紅外線吸收體2，具有圖3之L1所示的透光特性。又，在此實施例1，光線的入射角為0度，亦即使光線垂直入射。
總之，紅外線吸收玻璃21，具有在400nm～550nm的波長帶域之透過率為90%以上，在550nm～700nm之波長帶域之透過率減少，約在640nm之波長透過率成為50%，在700nm之波長透過率成為約17%之透光特性。
作為紅外線反射體3之透明基板31，使用大氣中之折射率N為1.5，厚度0.3mm之玻璃板。此外，作為構成紅外線反射膜32的第1薄膜321，使用大氣中之折射率N為2.30之TiO2，作為第2薄膜322，使用大氣中之折射率N為1.46之SiO2，這些之中心波長為688nm。
這些各薄膜321、322分別之光學膜厚，藉由使成為表1所示的值的方式之前述的40層所構成的紅外線反射膜32的製造方法，對於透明基板31之一主面311，形成各薄膜321、322，而得到紅外線反射體3。
表1顯示紅外線截止濾鏡1之紅外線反射膜32的組成及各薄膜(第1薄膜321、第2薄膜322)之光學膜厚。
此紅外線反射體3，具有圖3之L2所示的透光特性。總之，紅外線反射體3(紅外線反射膜32)之透光特性，具有在395nm～670nm的波長帶域(包含450nm～650nm之波長帶域的波長帶域)呈現約100%的透過率，波長超過約670nm時透過率急遽減少，約在680nm之波長透過率成為50%，在700nm之波長透過率成為約4%之透光特性。
接著，如圖1所示，於紅外線吸收玻璃21之另一主面212，藉由黏接透明基板31之另一主面312，得到厚度1.1mm之相關於實施例1之紅外線截止濾鏡1。
相關於此實施例1的紅外線截止濾鏡1，具有組合紅外線吸收體2及紅外線反射體3的透光特性之圖3的L3所示的透光特性。總之，實施例1之紅外線截止濾鏡1，具有在400nm～550nm的波長帶域之透過率為90%以上，在550nm～700nm之波長帶域之透過率減少，約在640nm之波長透過率成為50%，在700nm之波長透過率成為約0%之透光特性。
在本實施例2，作為紅外線吸收玻璃21，使用把銅離子等色素予以分散之藍色玻璃，厚度為0.55mm，大氣中之折射率N約為1.5之玻璃板。接著，於此紅外線吸收玻璃21之一主面211，依照大氣中之折射率N為1.6之Al2O3膜，大氣中之折射率N為2.0之ZrO2膜、大氣中之折射率N為1.4之MgF2膜的順序，藉由真空蒸鍍形成構成防反射膜22之各膜而得紅外線吸收體2。
此紅外線吸收體2，具有圖4之L5所示的透光特性。又，在此實施例2，光線的入射角為0度，亦即使光線垂直入射。
總之，紅外線吸收玻璃21，具有在400nm～550nm的波長帶域之透過率為90%以上，在550nm～700nm之波長帶域之透過率減少，約在650nm之波長透過率成為50%，在700nm之波長透過率成為約25%之透光特性。
作為紅外線反射體3之透明基板31，使用大氣中之折射率N為1.5，厚度0.3mm之玻璃板。此外，作為構成紅外線反射膜32的第1薄膜321，使用大氣中之折射率N為2.30之TiO2，作為第2薄膜322，使用大氣中之折射率N為1.46之SiO2，這些之中心波長為748nm。
這些各薄膜321、322分別之光學膜厚，藉由使成為表2所示的值的方式之前述的40層所構成的紅外線反射膜32的製造方法，對於透明基板31之一主面311，形成各薄膜321、322，而得到紅外線反射體3。
表2顯示紅外線截止濾鏡1之紅外線反射膜32的組成及各薄膜(第1薄膜321、第2薄膜322)之光學膜厚。
此紅外線反射體3，具有圖4之L6所示的透光特性。總之，紅外線反射體3(紅外線反射膜32)之透光特性，具有在380nm～420nm的波長帶域之透過率為平均10%以下，波長超過約430nm時透過率急遽上升，在450nm～670nm的波長帶域(包含450nm～650nm之波長帶域的波長帶域)呈現約100%(平均90%以上)的透過率，超過波長670nm時透過率急遽減少而在約680nm之波長透過率成為50%，在700nm之波長透過率成為約3%之透光特性。
接著，如圖1所示，於紅外線吸收玻璃21之另一主面212，藉由黏接透明基板31之另一主面312，得到厚度0.85mm之相關於實施例2之紅外線截止濾鏡1。
相關於此實施例2的紅外線截止濾鏡1，具有組合紅外線吸收體2及紅外線反射體3的透光特性之圖4的L7所示的透光特性。總之，實施例2之紅外線截止濾鏡1，為除了超過700nm的波長的光以外，還截止380nm～420nm的波長帶域的光之構成，具有在380nm～420nm的波長帶域之透過率為平均10%以下，波長超過約430nm時透過率急遽上升，在450nm～550nm的波長帶域透過率為90%以上，在550nm～700nm之波長帶域透過率減少，在波長約650nm透過率成為50%，在波長700nm透過率成為約0%之透光特性。
在本實施例3，作為紅外線吸收玻璃21，使用把銅離子等色素予以分散之藍色玻璃，厚度為0.45mm，大氣中之折射率N約為1.5之玻璃板。接著，於此紅外線吸收玻璃21之一主面211，依照大氣中之折射率N為1.6之Al2O3膜，大氣中之折射率N為2.0之ZrO2膜、大氣中之折射率N為1.4之MgF2膜的順序，藉由真空蒸鍍形成構成防反射膜22之各膜而得紅外線吸收體2。
此紅外線吸收體2，具有圖5之L8所示的透光特性。又，在此實施例3，光線的入射角為0度，亦即使光線垂直入射。
總之，紅外線吸收玻璃21，具有在400nm～550nm的波長帶域之透過率為90%以上，在550nm～700nm之波長帶域之透過率減少，約在670nm之波長透過率成為50%，在700nm之波長透過率成為約34%之透光特性。
作為紅外線反射體3之透明基板31，與實施例1同樣，使用大氣中之折射率N為1.5，厚度0.3mm之玻璃板。此外，與實施例1同樣，作為構成紅外線反射膜32的第1薄膜321，使用大氣中之折射率N為2.30之TiO2，作為第2薄膜322，使用大氣中之折射率N為1.46之SiO2，這些之中心波長為688nm。
這些各薄膜321、322分別之光學膜厚，與實施例1同樣，藉由使成為前述表1所示的值的方式之前述的40層所構成的紅外線反射膜32的製造方法，對於透明基板31之一主面311，形成各薄膜321、322，而得到紅外線反射體3。
此紅外線反射體3，具有圖5之L9所示的透光特性。如前所述，在本實施例3，與實施例1同樣得到紅外線反射體3，但由於製造誤差，本實施例3之紅外線反射體3(紅外線反射膜32)，具有與實施例1之紅外線反射體3(紅外線反射膜32)之透光特性L2(參照圖3)稍有不同的透光特性L9。具體而言，本實施例3之紅外線反射體3(紅外線反射膜32)的透光特性L9，於400nm～440nm之波長帶域呈現90%以上之透過率，在450nm～650nm之波長帶域內(具體而言在490nm～540nm之波長帶域)呈現波紋(ripple)的產生，而於這樣的波紋產生的帶域呈現80%以上的透過率，在450nm～650nm之波長帶域呈現平均90%以上之透過率。此外，紅外線反射體3(紅外線反射膜32)之透光特性，在波長超過約670nm時透過率急遽減少，在波長約680nm呈現50%之透過率，在波長700nm呈現約5%之透過率。
接著，如圖1所示，於紅外線吸收玻璃21之另一主面212，藉由黏接透明基板31之另一主面312，得到厚度0.75mm之相關於實施例3之紅外線截止濾鏡1。
相關於此實施例3的紅外線截止濾鏡1，具有組合紅外線吸收體2及紅外線反射體3的透光特性之圖5的L10所示的透光特性。總之，實施例3之紅外線截止濾鏡1，具有在400nm～550nm的波長帶域之透過率平均為90%以上，在550nm～700nm之波長帶域之透過率減少，在約670nm之波長透過率成為50%，在700nm之波長透過率成為約0%之透光特性。
如在前述之實施例1～3之紅外線截止濾鏡1的透光特性L3、L7、L10(參照圖3～5)所示，在相關於本實施型態1的紅外線截止濾鏡1，可得藉由紅外線吸收體2及紅外線反射體3之組合，具有在450nm～550nm之波長帶域內的波長下透過率為90%以上，在620nm～670nm之波長帶域內的波長下透過率為50%，在700nm之波長下透過率為約0%(未滿5%)之透光性。總之，可以得到由可見光區域跨至紅外線區域，和緩地減少透過率，在700nm的波長下透過率成為約0%之接近於人眼的感度特性的透光特性。特別是，在相關於實施例2之紅外線截止濾鏡1，如前所述，在380nm～420nm之波長帶域的透過率，具體而言，在人眼無法見到的紫外線造成影響的波長帶域之透過率被抑制為平均10%以下，所以與相關於實施例1及3之紅外線截止濾鏡相比，可以得到更接近於人眼的感度特性之透光特性。
藉由與從前的紅外線截止濾鏡之透光特性L4比較，更具體地說明圖3～5所示之相關於實施例1～3的紅外線截止濾鏡1之透光特性L3、L7、L10。
具有圖3～5之L4所示的透光特性之從前的紅外線截止濾鏡，係以在紅外線吸收玻璃的兩面形成防反射膜而成的紅外線吸收體所構成的。在此從前的紅外線截止濾鏡，紅外線吸收體之紅外線吸收玻璃的厚度為1.6mm，透過率成為約0%之點配合於700nm。
對此，實施例1～3之紅外線截止濾鏡1，為具有L4的透光特性的從前的紅外線截止濾鏡(紅外線吸收體)的一半以下的厚度，且於可見光區域，特別是600nm～700nm之波長帶域，在比從前的紅外線截止濾鏡呈現更高的透過率之紅外線吸收體2，亦即具有L1、L5或L8所示的透光特性之紅外線吸收體2上，組合紅外線反射體3，而使透過率成為約0%之點配合於700nm。
因此，相關於實施例1～3的紅外線截止濾鏡1之透光特性L3、L7、L10，在可見光區域，特別是在600nm～700nm之波長帶域，與從前的紅外線截止濾鏡之透光特性L4相比呈現高的透過率。此外，相關於實施例1～3的紅外線截止濾鏡1之透光特性L3、L7、L10，對700nm之波長的光線之透過率，與從前的紅外線截止濾鏡之透光特性L4相比，更為接近0%。
具體而言，在從前之紅外線截止濾鏡的透光特性L4，在波長600nm之透過率為約55%，波長約605nm之透過率成為50%，波長約675nm之透過率成為7.5%，在波長700nm透過率成為約3%之透光特性。
對此，相關於實施例1之紅外線截止濾鏡1的透光特性L3(參照圖3)，在波長600nm之透過率為約75%，波長約640nm之透過率成為50%，波長約675nm之透過率成為20%，在波長700nm透過率成為約0%。此外，相關於實施例2之紅外線截止濾鏡1的透光特性L7(參照圖4)，在波長600nm之透過率為約80%，波長約650nm之透過率成為50%，波長約675nm之透過率成為30%，在波長700nm透過率成為約0%。進而，相關於實施例3之紅外線截止濾鏡1的透光特性L10(參照圖5)，在波長600nm之透過率為約85%，波長約670nm之透過率成為50%，波長約675nm之透過率成為40%，在波長700nm透過率成為約0%。
如此，相關於實施例1～3的紅外線截止濾鏡1之透光特性L3、L7、L10，與從前的紅外線截止濾鏡的透光特性L4相比，對600nm～700nm之波長帶域，特別是在600nm～675nm之波長帶域透過率很高，且在波長700nm成為透過率接近0%者。總之，相關於實施例1～3的紅外線截止濾鏡1，與從前的紅外線截止濾鏡相比，被承認是可以充分截止超過700nm的紅外線，且可充分透過波長600nm～700nm之紅色的可見光線者。因此，相關於實施例1～3之紅外線截止濾鏡1被搭載於攝影裝置的話，在攝影裝置5，可以拍攝與從前相比，紅色成分較強的影像，可以明亮地拍攝暗處的影像。
此外，在相關於本實施型態1之紅外線截止濾鏡1，藉由於紅外線反射體3組合紅外線吸收體2，抑制了藉由紅外線反射體2反射的光之量。具體而言，於實施例1之紅外線截止濾鏡1，紅外線反射體3的半值波長，如圖3所示為約680nm，比紅外線吸收體2之半值波長(約640nm)更長。此外，於實施例2之紅外線截止濾鏡1，紅外線反射體3的半值波長，如圖4所示為約680nm，比紅外線吸收體2之半值波長(約650nm)更長。進而，於實施例3之紅外線截止濾鏡1，紅外線反射體3的半值波長，如圖5所示為約680nm，比紅外線吸收體2之半值波長(約670nm)更長。如此，於相關於實施例1～3之紅外線截止濾鏡1，紅外線反射體3之半值波長(透過率成為50%之波長)，比紅外線吸收體2之半值波長更長，紅外線吸收體2之呈現透光特性L1、L5、L8的透過率曲線，與紅外線反射體3之呈現透光特性L2、L6、L9的透過曲線交叉的交叉點P之波長(紅外線吸收體2的透過率與紅外線反射體3的透過率成為相同的波長)，比紅外線吸收體2的半值波長更長。此外，前述交叉點P的波長之紅外線吸收體2及紅外線反射體3之透過率為50%以下。因此，在相關於實施例1～3的紅外線截止濾鏡1，藉由在紅外線吸收體2之紅外線的吸收，抑制由紅外線反射體3反射的光之量，抑制紅外線反射體2之光反射導致之眩光及鬼影的發生。
此外，在相關於本實施型態1之實施例1～3的紅外線截止濾鏡1，紅外線反射體3的半值波長比紅外線吸收體2的半值波長更長，組合紅外線吸收體2與紅外線反射體3之紅外線截止濾鏡1的半值波長，以幾乎一致於紅外線吸收體2的半值波長的方式被構成。總之，藉由與紅外線反射體3相比設計誤差導致的透過率的差異很少的紅外線吸收體2，使紅外線截止濾鏡1的半值波長被設定的構成，所以於該紅外線截止濾鏡1的製造，可以減低製造時之設計誤差導致紅外線截止濾鏡之透光特性的差異。
此外，相關於本實施型態1之實施例1～3之紅外線截止濾鏡1，紅外線反射體3，具有在450nm～650nm的波長帶域內之各波長呈現80%以上之透過率，在450nm～650nm的波長帶域之透過率的平均在90%以上之透光特性。因此，紅外線截止濾鏡1，可在450nm～650nm的波長帶域得到依存於紅外線吸收體2的透光特性之透光特性，所以跨可見光區域至紅外線區域，透過率和緩地減少，在700nm的波長可得到透過率約為0%之接近於人眼的感度特性的透光特性，而且在可見光區域，特別是在紅色的可見光線的波長帶域(600nm～700nm)可得到高的透過率。
此外，以紅外線截止濾鏡1的半值波長與紅外線吸收體2的半值波長幾乎一致的方式，紅外線反射體3，對紅外線吸收體2的半值波長的光線呈現90%以上的透過率的方式構成，所以紅外線吸收體在波長550nm～700nm徐徐減少透過率之接近於人眼的感度特性的透光特性，具備於紅外線截止濾鏡1，可得到接近於人眼的感度特性的透光特性。
進而，於相關於實施型態1的實施例1～3的紅外線截止濾鏡1，紅外線吸收體2，能夠以比具有L4所示的透光特性之從前的紅外線截止濾鏡更薄的厚度來構成。因此，可以使紅外線截止濾鏡1的厚度，構成為與從前的紅外線截止濾鏡相同厚度，或者比從前的紅外線截止濾鏡更薄。
相關於本實施型態2之紅外線截止濾鏡1A，如圖6所示，於攝影裝置，係被配置於沿著攝影光徑的光軸配置的成像光學系統4與攝影裝置5之間。
相關於本實施型態2的紅外線截止濾鏡1A，如圖6所示，由吸收紅外線的紅外線吸收體2A，與反射紅外線的紅外線反射體3A所構成。
於攝影裝置，紅外線吸收體2A與紅外線反射體3A，在沿著攝影光徑的光軸排列的成像光學系統4與攝影裝置5之間，係隔開配置的。又，紅外線吸收體2A，被配置於靠近成像光學系統4之側。
此紅外線吸收體2A，係在紅外線吸收玻璃21之兩主面211、212形成防反射膜22。
作為紅外線吸收玻璃21，與實施型態1所示的紅外線吸收體2之紅外線吸收玻璃21同樣，使用把銅離子等色素予以分散之藍色玻璃，例如厚度為0.2mm~1.2mm之方形薄板狀的玻璃。
此外，防反射膜22，係對紅外線吸收玻璃21之兩主面211、212，藉由習知的真空蒸鍍裝置(省略圖示)進行真空蒸鍍MgF2所構成的單層、Al2O2與ZrO2與MgF2所構成的多層膜、TiO2與SiO2所構成的多層膜之任一膜而形成的。又，防反射膜22，係藉由監視膜厚同時進行蒸鍍動作，在達到特定的膜厚時關閉設於蒸鍍源(省略圖示)附近的遮板(省略圖示)停止蒸鍍物質的蒸鍍而進行的。這樣的防反射膜22，係以大氣中之折射率N，比大氣的折射率(約1.0)更大，而且比紅外線吸收玻璃21的折射率更小的方
式被形成的。
這樣的紅外線吸收體2A，使用與實施型態1同樣的紅外線吸收玻璃21而構成，所以具有與實施型態1的紅外線吸收體2同樣的透光特性。總之，具有在620nm~670nm的波長帶域內之波長的透過率為50%，在700nm的波長之透過率成為10%~40%的透光特性。又，於這樣的紅外線吸收體2的透光特性，透過率在400nm~550nm之波長帶域內的波長成為90%以上之最大值。
此外，紅外線反射體3A，於透明基鈑31之一主面311被形成紅外線反射膜32，於另一主面312被形成防反射膜33。此紅外線反射體3A，於攝影裝置，如圖6所示，以紅外線反射膜32側之面與攝影裝置5對向的方式被配置。
作為透明基板31，使用與在實施型態1所示的透明基板31同樣的透過可見光及紅外線的無色透明玻璃，例如厚度為0.2mm~1.0mm之方形薄板狀的玻璃。
紅外線反射膜32，使用與實施型態1所示的紅外線反射膜32同樣的高折射率材料構成的第1薄膜321，與低折射率材料構成的第2薄膜322交互被層積複數而成之多層膜。
這樣的紅外線反射體3A，係與實施型態1同樣的紅外線反射膜32被形成於透明基板31，所以具有與實施型態1的紅外線反射體3同樣的透光特性。總之，紅外線反射體3A，具有在450nm~650nm的波長帶域內之各波長呈現80%以上的透過率，在此450nm~650nm波長帶域呈現平均90%以上的透過率，在670nm~690nm之波長帶域內的波長之
透過率成為50%，在700nm的波長之透過率成為不滿15%的透光特性。此外，此紅外線反射體3A呈現50%之透過率的波長，比紅外線吸收體2呈現50%之透過率的波長更長。
防反射膜33，係對透明基板31之另一主面312，藉由習知的真空蒸鍍裝置(省略圖示)進行真空蒸鍍MgF2所構成的單層、Al2O2與ZrO2與MgF2所構成的多層膜、TiO2與SiO2所構成的多層膜之任一膜而形成的。又，防反射膜22，係藉由監視膜厚同時進行蒸鍍動作，在達到特定的膜厚時關閉設於蒸鍍源(省略圖示)附近的遮板(省略圖示)停止蒸鍍物質的蒸鍍而進行的。這樣的防反射膜33，係以大氣中之折射率N，比大氣的折射率(約1.0)更大，而且比透明基板31的折射率更小的方式被形成的。
此外，這樣的紅外線吸收體2A的厚度與紅外線反射體3A的厚度的合計，例如為0.4~1.6mm。總之，構成紅外線吸收體2的紅外線吸收體玻璃21的厚度，及構成紅外線反射體3的透明基板31的厚度，為紅外線吸收體2與紅外線反射體3的厚度之合計，例如成為0.4mm~1.6mm的方式適當調整。
接著，在紅外線截止濾鏡1A，藉由前述之紅外線吸收體2A及紅外線反射體3A的透光特性的組合，可得與相關於實施型態1的紅外線截止濾鏡1同樣的透光特性。亦即，可得在450nm~550nm波長帶域內的透過率為90%以上，在620nm~670nm之波長帶域內的波長之透過率成為50%，在700nm的波長之透過率成為不滿5%的透光特性。
這樣，在相關於實施型態2的紅外線截止濾鏡1A，可得到與相關於實施型態1的紅外線截止濾鏡1同樣的透光特性，所以可發揮與相關於實施型態1的紅外線截止濾鏡1同樣的效果。
又，在前述之實施型態1及2，作為透明基板31使用玻璃板，但不以此為限，只要是可以透過光線的基板即可，例如亦可為水晶板。此外，透明基板31亦可為複折射板，亦可為複數枚所構成的複折射板。此外，組合水晶板與玻璃板構成透明基板31亦可。
此外，在實施型態1及2，於第1薄膜321使用TiO2，但不以此為限，第1薄膜321只要由高折射率材料構成即可，例如使用ZrO2、TaO2、Nb2O2等亦可。此外，於第2薄膜322使用SiO2，但不以此為限，第2薄膜322只要由低折射率材料構成即可，例如使用MgF2等亦可。
此外，實施型態1及2之紅外線截止濾鏡1、1A，於攝影裝置，紅外線吸收體2、2A係以位於靠成像光學系統4之側的方式配置，但不以此為限。亦即，紅外線截止濾鏡1、1A，以紅外線反射體3、3A位於靠近成像光學系統4之側的方式配置亦可。
例如，於攝影裝置，使紅外線截止濾鏡1、1A，以紅外線吸收體2、2A位於成像光學系統4之側的方式配置的場合，藉由紅外線反射體3、3A反射的光可以藉紅外線吸收體2、2A吸收，所以與紅外線反射體3、3A位於成像光學系統4之側的方式配置的場合相比，可以減低藉由紅外線反射體3、3A反射而散射於成像光學系統4的光之量，可以抑制鬼影的發生。另一方面，使紅外線截止濾鏡1、1A，以紅外線反射體3、3A位於成像光學系統4之側的方式配置的場合，與紅外線吸收體2、2A位於成像光學系統4之側的方式配置的場合相比，紅外線反射體3、3A與攝影裝置5的距離，具體而言，在製造過程發生於紅外線反射體3、3A內的異物與攝影裝置5之距離會遠離，所以可抑制異物導致之影像的劣化。
此外，在實施型態1及2，作為紅外線吸收體2、2A，使用於紅外線吸收玻璃21之一主面211或者兩主面211、212形成防反射膜22者，但本發明之紅外線吸收體2、2A並不以此為限。例如，在紅外線吸收玻璃21之大氣中的折射率，與大氣的折射率幾乎相同的場合，亦可不形成防反射膜22。總之，把未被形成防反射膜的紅外線吸收玻璃作為紅外線吸收體使用亦可。
此外，在實施型態1，作為紅外線反射體3，使用在被黏接於紅外線吸收玻璃21的另一主面212的透明基板31之一主面311上形成紅外線反射膜32者，在實施型態2，作為紅外線反射體3A，使用在透明基板31之一主面311形成紅外線反射膜32，於另一主面312形成防反射膜33者，但本發明之紅外線反射體3、3A不以此為限。例如，把被形成於紅外線吸收玻璃的表面之紅外線反射膜作為紅外線反射體亦可。
總之，在實施型態1，在被黏接於紅外線吸收玻璃21的另一主面212的透明基板31之一主面311形成紅外線反射膜32，但在紅外線吸收玻璃21之另一主面212直接形成作為紅外線吸收體之紅外線反射膜32亦可。作為具體例，亦可於紅外線吸收玻璃21之另一主面212，藉由交互真空蒸鍍TiO2與SiO2，而把作為紅外線吸收體之紅外線反射膜32形成於紅外線吸收玻璃21之另一主面212。如此於紅外線吸收玻璃21之另一主面212直接形成紅外線反射膜32的話，可以使紅外線截止濾鏡1薄型化。
此外，在實施型態2，係於透明基板31之另一主面312形成防反射膜33，但是透明基板31在大氣中的折射率，與大氣的折射率幾乎相同的場合，亦可不形成防反射膜33。
又，本發明在不逸脫其精神或主要特徵的前提下，可以其他種種變形型態來實施。因此，前述實施例從各種觀點來看僅係例示而已，非供限定解釋本發明。本發明之範圍如申請專利範圍所示，不受說明書文本的各種拘束。進而，屬於申請專利範圍的均等範圍之變形或是變更，均屬於本發明之範圍。
此外，本申請，係根據2010年6月18日於日本提出申請之特願2010-139686號申請案主張優先權。藉由於此提及，將其所有內容包含於本申請案。
本發明可以適用於透過可見範圍的光線，且濾掉紅外線的紅外線截止(IR-cut)濾鏡。
1，1A．．．紅外線截止濾鏡
2，2A．．．紅外線吸收體
21．．．紅外線吸收玻璃
211，212．．．主面
22．．．防反射膜
3，3A．．．紅外線反射體
31．．．透明基板
311，312．．．主面
32．．．紅外線反射膜
321．．．第1薄膜
322．．．第2薄膜
33．．．防反射膜
4．．．成像光學系統
5．．．攝影裝置
圖1係顯示使用相關於實施型態1之紅外線截止濾鏡而成的攝影裝置之概略構成之概略模式圖。
圖2係顯示相關於實施型態1之紅外線截止濾鏡的紅外線反射體的概略構成之部分擴大圖。
圖3係顯示相關於實施型態1的實施例1之紅外線截止濾鏡的透光特性之圖。
圖4係顯示相關於實施型態1的實施例2之紅外線截止濾鏡的透光特性之圖。
圖5係顯示相關於實施型態1的實施例3之紅外線截止濾鏡的透光特性之圖。
圖6係顯示使用相關於實施型態2之紅外線截止濾鏡而成的攝影裝置之概略構成之概略模式圖。
圖7係顯示紅外線吸收玻璃的透光特性之圖。
圖8係顯示紅外線截止鍍層的透光特性之圖。
1．．．紅外線截止濾鏡
2．．．紅外線吸收體
21．．．紅外線吸收玻璃
211，212．．．主面
22．．．防反射膜
3．．．紅外線反射體
31．．．透明基板
311，312．．．主面
32．．．紅外線反射膜
4．．．成像光學系統
5．．．攝影裝置
Claims (5)
- 一種紅外線截止濾鏡，係截止紅外線之紅外線截止濾鏡，其特徵為具備：吸收紅外線之紅外線吸收體，及反射紅外線的紅外線反射體；前述紅外線吸收體，具有620nm~670nm的波長帶域內的波長之透過率為50%之透光特性；前述紅外線反射體，具有670nm~690nm的波長帶域內的波長之透過率為50%之透光特性；前述紅外線反射體呈現50%的透過率之波長，比前述紅外線吸收體呈現50%的透過率的波長更長；藉由前述紅外線吸收體與前述紅外線反射體之組合，具有620nm~670nm之波長帶域內的波長的透過率為50%，675nm之波長的透過率為20~40%，700nm之波長的透過率為不滿5%之透光特性。
- 如申請專利範圍第1項之紅外線截止濾鏡，其中前述紅外線吸收體，具有700nm的波長之透過率成為10%~40%的透光特性，前述紅外線反射體，具有700nm的波長之透過率成為不滿15%的透光特性。
- 如申請專利範圍第1或2項之紅外線截止濾鏡，其中前述紅外線反射體，具有在450nm~650nm的波長帶域內之各波長呈現80%以上之透過率，在450nm~650nm的 波長帶域之透過率的平均在90%以上之透光特性。
- 如申請專利範圍第1或2項之紅外線截止濾鏡，其中於一前述紅外線吸收體之一主面，設有一前述紅外線反射體。
- 一種攝影裝置，其特徵為包含申請專利範圍第1或2項之紅外線截止濾鏡。
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