WO2011033984A1 - 光学フィルタ - Google Patents

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WO2011033984A1
WO2011033984A1 PCT/JP2010/065508 JP2010065508W WO2011033984A1 WO 2011033984 A1 WO2011033984 A1 WO 2011033984A1 JP 2010065508 W JP2010065508 W JP 2010065508W WO 2011033984 A1 WO2011033984 A1 WO 2011033984A1
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WO
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band
filter
infrared
visible
thin film
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PCT/JP2010/065508
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English (en)
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大西　学
Original Assignee
株式会社大真空
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/281—Interference filters designed for the infrared light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/285—Interference filters comprising deposited thin solid films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/12—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices with means for image conversion or intensification

Definitions

  • the present invention relates to an optical filter provided in an imaging device.
  • an optical system of an electronic camera typified by a general video camera or a digital still camera
  • a coupling optical system an infrared cut filter, an optical low-pass filter, a CCD (Charge Coupled Device), and a MOS from the subject side along the optical axis.
  • Image sensors such as (Metal Oxide Semiconductor) are sequentially disposed (for example, see Patent Document 1).
  • the imaging element referred to here has a sensitivity characteristic that responds to light having a wider wavelength band than light having a wavelength band (visible light) visible to the human eye. For this reason, the imaging device responds to infrared rays and ultraviolet rays in addition to visible rays.
  • the human eye responds to light having a wavelength in the range of about 400 nm to 620 nm in the dark place and responds to light having a wavelength in the range of about 420 nm to 700 nm in the bright place.
  • a CCD responds with high sensitivity to light having a wavelength in the range of 400 nm to 700 nm, and further responds to light having a wavelength of less than 400 nm and light having a wavelength of more than 700 nm.
  • an infrared cut filter is provided in addition to the CCD that is the imaging element so that infrared rays do not reach the imaging element, and the captured image is close to the human eye. Is to be obtained.
  • surveillance cameras need to perform surveillance photography not only in the daytime but also in night vision.
  • night vision such as at night
  • shooting is performed in a state invisible to the human eye, so a camera with a normal visible range for shooting cannot perform shooting under night vision.
  • shooting under night vision such as night is performed using infrared rays.
  • an infrared cut filter that cuts infrared rays is used. Since it is provided, it cannot be used for night vision photography.
  • an object of the present invention is to provide an optical filter capable of transmitting light not only in daytime when natural light enters but also under night vision such as at night.
  • an optical filter provided in an imaging device includes a transparent substrate and a filter group formed on the transparent substrate and having transmission characteristics in two wavelength bands of a visible region and an infrared region.
  • the filter group includes a first filter having transmission characteristics in a preset one band of the visible region and a continuous infrared region from the visible region, and a preset other of the infrared region separated from the visible region and the visible region.
  • a plurality of filters having a transmission characteristic in a band and having a cutoff characteristic in a band between the visible band and another band in the infrared band, and the plurality of filters have a band having the cutoff characteristic.
  • Each band is about 150 nm or less, and the bands having the above-described blocking characteristics overlap.
  • the present invention it is possible to have a transmission characteristic in the visible region and a desired infrared region, and as a result, it is possible to perform photographing even under night vision such as at night as well as in natural light. It becomes.
  • the bands having the cutoff characteristics are each about 150 nm or less, and the bands having the cutoff characteristics are overlapped, so that a desired range in the visible range and the infrared range can be obtained. It becomes possible to have transmission characteristics only in the band.
  • the visible region it is possible to have transmission characteristics in the infrared region separately from the visible region by combining the first filter in the present invention and one other conventional filter.
  • the visible region in addition to the visible region, the visible region It cannot have a transmission characteristic in a nearby band of about 900 nm or less.
  • the filter group includes a plurality of first thin films made of a high refractive index material and a plurality of second thin films made of a low refractive index material
  • the high refractive index material includes TiO 2 , Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5
  • the low refractive index material may be SiO 2 or MgF 2 .
  • the transparent substrate and the filter group are provided, the filter group is configured by combining the first filter and the plurality of filters, and is made of the high refractive index material.
  • a plurality of first thin films and a plurality of second thin films made of the low refractive index material are alternately stacked, and TiO 2 , Nb 2 O 5 , or Ta 2 O 5 is used as the high refractive index material, SiO 2 or MgF 2 is used as the refractive index material, and in the plurality of filters, the bands having the cutoff characteristics are each 150 nm or less, and the bands having the cutoff characteristics are overlapped.
  • the filter group includes a plurality of first thin films made of a high refractive index material and a plurality of second thin films made of a low refractive index material, and each of the plurality of filters includes the first thin film.
  • the optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the second thin film and the total optical film thickness of the second thin film may be set from approximately 1: 0.5 to approximately 1: 0.75.
  • the band having the cutoff characteristic of each of the plurality of filters can be about 150 nm or less, and the transmission characteristic can be provided only in a desired band in the visible region and the infrared region.
  • the transmission characteristic can be provided only in a desired band in the visible region and the infrared region.
  • the filter group includes a plurality of first thin films made of a high refractive index material and a plurality of second thin films made of a low refractive index material, and each of the plurality of filters includes the first thin film.
  • the optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the second thin film and the total optical film thickness of the second thin film may be set from about 0.45: 1 to about 0.7: 1.
  • the band having the cutoff characteristic of each of the plurality of filters can be about 150 nm or less, and the transmission characteristic can be provided only in a desired band in the visible region and the infrared region.
  • the transmission characteristic can be provided only in a desired band in the visible region and the infrared region.
  • the band having the transmission characteristics by the filter group may be a visible region and about 800 nm to about 1000 nm.
  • the first filter and the plurality of filters transmit the transmission only in the visible region, which is normally impossible by combining two filters, and the near-infrared region of about 800 nm to about 1000 nm in the vicinity of the visible region. It is realized from the combination with. Therefore, it becomes possible to correspond to the main center wavelengths (for example, about 840 nm, about 950 nm, etc.) of LED lights for infrared illumination used for night photography, and unnecessary near infrared light and far red light outside these wavelength bands. It is possible to reliably block external light. As a result, it is possible to transmit in the infrared region using an LED light source such as an LED light, which is suitable for photographing under night vision such as at night.
  • an LED light source such as an LED light
  • the plurality of filters are set such that a band having the cutoff characteristic is set between about 600 nm and about 750 nm, and a band having the cutoff characteristic is set between about 700 nm and about 900 nm. Or a third filter.
  • the transmittance can be 3% or less.
  • the band having the cutoff characteristic of the second filter is set between about 650 nm and about 750 nm
  • the band having the cutoff characteristic of the third filter is between about 750 nm and about 900 nm.
  • the filter group may include an adjustment layer at a position where the refractive index changes.
  • the adjustment layer is included in the filter group, it is possible to suppress the generation of ripples, and in particular, it is possible to suppress the generation of ripples in the wavelength region where transmission is desired, and the filter group is rapidly displaced. It is also possible to suppress the amount of change in transmittance.
  • the transmission width in the infrared region may be about 65 nm to about 200 nm.
  • the transmission width in the infrared region it is possible to set the transmission width in the infrared region to a short desired width, specifically, only the wavelength of the light of the LED light of the infrared illumination used for night photography (irradiation wavelength width of about 100 nm).
  • the wavelength of the light of the LED light of the infrared illumination used for night photography irradiation wavelength width of about 100 nm.
  • an optical filter provided in an imaging device is a transparent substrate and a filter formed on the transparent substrate and having transmission characteristics in two wavelength bands, a visible region and an infrared region.
  • a first filter having transmission characteristics in a preset one band of the visible region and a continuous infrared region from the visible region, and a preset infrared region separated from the visible region and the visible region.
  • a plurality of second thin films made of a low refractive index material are alternately laminated, and in each of the plurality of filters, the total optical thickness of the first thin film and the second thin film Optical film thickness ratio of the optical thickness of the laminated total, approximately 1: approximately 1 to 0.5: set to 0.75, and the band having the cutoff characteristics is characterized in that overlap.
  • an optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film and the total optical film thickness of the second thin film is: It is set from about 1: 0.5 to about 1: 0.75, and the band having the cutoff characteristic overlaps, so that it is possible to have transmission characteristics only in a desired band in the visible region and the infrared region. Become.
  • the optical filter provided in the imaging device concerning this invention is a filter which is formed on a transparent substrate and the said transparent substrate, and has a transmission characteristic in two wavelength bands, visible region and an infrared region.
  • a first filter having transmission characteristics in a preset one band of the visible region and a continuous infrared region from the visible region, and a preset infrared region separated from the visible region and the visible region.
  • a first thin film made of a high-refractive index material which is composed of a combination of a plurality of filters having transmission characteristics in the other band and having blocking characteristics in the band between the visible and infrared bands.
  • a plurality of second thin films made of a low refractive index material are alternately laminated.
  • an optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film and the total optical film thickness of the second thin film is: Since the band having the cutoff characteristic is set from approximately 0.45: 1 to approximately 0.7: 1, the transmission characteristic can be provided only in a desired band in the visible region and the infrared region. Become.
  • the present invention it becomes possible to have transmission characteristics in the visible region and a desired infrared region, and as a result, not only in daytime when natural light enters but also under night vision such as nighttime. Shooting can be performed.
  • the visible region it is possible to have transmission characteristics in the infrared region separately from the visible region by combining the first filter in the present invention and one other conventional filter.
  • the visible region it is impossible to have transmission characteristics only in a band including about 900 nm or less in the vicinity or a band of about 900 nm or less.
  • the band having the cutoff characteristics of each of the plurality of filters can be reduced to about 150 nm or less, and the transmission characteristic can be obtained only in a desired band in the visible region and the infrared region. It becomes.
  • an optical filter and an imaging device capable of photographing not only in daylight when natural light enters but also under night vision such as at night.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an imaging device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the optical filter according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the transmission characteristics of the optical filter according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the transmission characteristics of the first filter according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the transmission characteristics of the second filter according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the transmission characteristics of the third filter according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the transmission characteristics of the optical filter according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the transmission characteristics of the optical filter according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the transmission characteristics of the optical filter according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the transmission characteristics of the optical filter according to the fourth embodiment.
  • the imaging device 1 includes a lens 12 and an optical filter 13 that are coupled optical systems that allow light to enter at least from the outside along the optical axis 11 from the external subject side.
  • an image sensor 14 such as a CCD or a CMOS is disposed in order.
  • the imaging device 1 is provided with an LED light 15, and at night, the LED light 15 is directed toward the subject to assist shooting at night. In this embodiment, light having a peak wavelength of 850 nm is emitted from the LED light.
  • the optical filter 13 is formed on a crystal plate 2 that is a transparent substrate and one main surface 21 of the crystal plate 2, and in two wavelength bands of a visible region and an infrared region.
  • a filter group 3 having transmission characteristics and an AR coat (not shown) formed on the other main surface 22 of the crystal plate 2 are provided.
  • the filter group 3 corresponds to the IR cut filter, but actually has a transmission characteristic in the infrared region, and is actually a filter different from the IR cut filter.
  • the filter group 3 includes a plurality of first thin films 31 made of a high refractive index material and a plurality of second thin films 32 made of a low refractive index material. Therefore, the odd-numbered layers counted from the one main surface 21 side of the quartz plate 2 are constituted by the first thin films 31, and the even-numbered layers are constituted by the second thin films 32.
  • TiO 2 is used for the first thin film
  • SiO 2 is used for the second thin film
  • the filter group 3 includes a plurality of ordinal numbers defined in order from one main surface 21 side of the crystal plate 2. In this embodiment, it is composed of one layer, two layers, three layers,... 49 layers. Each of these 1-layer, 2-layer, 3-layer,...
  • first, second, third,... 49 layers is formed by laminating a first thin film 31 and a second thin film 32.
  • the thicknesses of the first, second, third,... 49 layers differ depending on the optical film thickness of the first thin film 31 and the second thin film 32 to be laminated.
  • the optical film thickness here is calculated
  • Nd ⁇ / 4 (Nd: optical film thickness, d: physical film thickness, N: refractive index, ⁇ : center wavelength)
  • TiO 2 and SiO 2 are alternately vacuum-deposited on a main surface 21 of the quartz plate 2 by a known vacuum deposition apparatus (not shown), as shown in FIG.
  • a filter group 3 is formed.
  • the film thickness adjustment of the first thin film 31 and the second thin film 32 is performed by performing a vapor deposition operation while monitoring the film thickness, and when a predetermined film thickness is reached, a shutter (not shown) provided near the vapor deposition source (not shown). (Omitted) is closed to stop the vapor deposition of the vapor deposition material (TiO 2 , SiO 2 ).
  • the filter group 3 is separated from the visible region and the first filter 33 having transmission characteristics in a preset one band of the visible region and the infrared region continuous from the visible region.
  • a plurality of filters having transmission characteristics in a preset other band in the infrared region and having cutoff characteristics in a band between the visible region and the other band in the infrared region, and an adjustment layer disposed at a position where the refractive index changes 34 is combined.
  • the position where the refractive index of the adjustment layer 34 changes is the interface between the plurality of filters and the crystal plate 2, and the adjustment layer 34 is interposed between the plurality of filters and the crystal plate 2. ing.
  • a band having transmission characteristics by the filter group 3 (also referred to as a transmission band) includes a visible region (about 420 nm to about 650 nm in this embodiment) and a near infrared region close to the visible region. It is an infrared band (in this embodiment, about 100 nm of about 800 nm to about 900 nm). Note that the critical values (upper limit value and lower limit value) of the transmission band and the cutoff band of the filter group 3 are not strictly limited so that “about” is given respectively.
  • the first filter 33 has transmission characteristics in a preset band (in the present embodiment, about 380 nm to about 900 nm) from the visible range to the infrared range. Specifically, as shown in FIG. 4, the first filter 33 has a transmission characteristic at about 380 nm to about 900 nm, and has a cutoff characteristic at less than about 380 nm and above about 900 nm.
  • the first thin film 31 and the second thin film 32 of the first filter 33 are designed as follows.
  • the critical values (upper limit value and lower limit value) in the transmission band and the cutoff band of the first filter 33 are not strictly limited so as to be marked with “about”, respectively.
  • the first thin film 31 is made of TiO 2 which is a high refractive index material
  • the second thin film 32 is made of SiO 2 which is a low refractive index material.
  • the optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film 31 and the total optical film thickness of the second thin film 32 in the first filter 33 is set to approximately 1: 1.
  • the optical film thickness ratio here is not limited to one that is strictly limited to 1: 1, as indicated by “substantially”.
  • the plurality of filters each have a band having a cutoff characteristic of about 100 nm or less, and the bands having the cutoff characteristic overlap.
  • the bands having the cutoff characteristics are each about 100 nm or less, but this is a preferred example and is not limited thereto, and may be about 150 nm or less. .
  • the critical values (upper limit value and lower limit value) in the transmission band and the cutoff band of the second filter 35 and the third filter 36 are not strictly limited so as to be marked with “about”, respectively.
  • the second filter 35 has a transmission characteristic in the visible band and another band set in advance in the infrared band separated from the visible band (in the present embodiment, more than about 740 nm), and between the visible band and the other band in the infrared band. In the band (in the present embodiment, about 650 nm to about 740 nm). Specifically, as shown in FIG. 5, the second filter 35 has transmission characteristics at about 380 nm to about 650 nm and above about 740 nm, and has cutoff characteristics at less than about 380 nm and from about 650 nm to about 740 nm.
  • the first thin film 31 and the second thin film 32 of the second filter 35 are designed as follows.
  • the first thin film 31 of the second filter 35 is made of TiO 2 which is a high refractive index material
  • the second thin film 32 is made of SiO 2 which is a low refractive index material.
  • the first thin film 31 located on the uppermost layer (the left side shown in FIG. 2) of the second filter 35 has a physical film thickness that is approximately equal to that of the other first thin films 31. It is set to half.
  • the optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film 31 and the total optical film thickness of the second thin film 32 in the second filter 35 is approximately 1.000: 0.500 to approximately 1. .000: 0.750.
  • the optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film 31 and the total optical film thickness of the second thin film 32 is approximately 1.000: 0.538. Is set.
  • the optical film thickness ratio here is not limited to a strictly limited one such as “substantially”.
  • the third filter 36 has a transmission characteristic in the visible band and another band set in advance in the infrared band separated from the visible band (in the present embodiment, more than about 800 nm), and between the visible band and the other band in the infrared band. (In this embodiment, about 700 nm to about 800 nm) has a cutoff characteristic.
  • the third filter 36 has transmission characteristics below about 380 nm, about 420 nm to about 700 nm, and above about 800 nm, and blocks at about 380 nm to about 420 nm and about 700 nm to about 800 nm. Has characteristics.
  • the first thin film 31 and the second thin film 32 of the third filter 36 are designed as follows.
  • the first thin film 31 of the third filter 36 is made of TiO 2 which is a high refractive index material
  • the second thin film 32 is made of SiO 2 which is a low refractive index material.
  • the first thin film 31 located in the lowermost layer (the right side shown in FIG. 2) of the third filter 36 has a physical film thickness that is approximately equal to that of the other first thin films 31. It is set to half.
  • the optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film 31 and the total optical film thickness of the second thin film 32 in the third filter 36 is approximately 1.000: 0.500 to approximately 1. .000: 0.750.
  • the optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film 31 and the total optical film thickness of the second thin film 32 is set to approximately 1: 0.540. ing.
  • the optical film thickness ratio here is not limited to a strictly limited one such as “substantially”.
  • the first thin film 31 located in the uppermost layer (the left side shown in FIG. 2) of the second filter 35 and the lowermost layer (the right side shown in FIG. 2) of the third filter 36 is laminated to form one first thin film 31.
  • the optical filter 13 according to the present embodiment can obtain the transmission characteristics as shown in FIG.
  • the wavelength characteristics of the optical filter 13 according to this embodiment are actually measured, and the measurement results and configuration are shown in FIG. 7 and Table 1 as examples.
  • a quartz plate 2 having a refractive index of 1.54 in the atmosphere is used as the transparent substrate.
  • the first thin film 31 is made of TiO 2 having a refractive index in the atmosphere of 2.30
  • the second thin film 32 is made of SiO 2 having a refractive index in the atmosphere of 1.46.
  • the filter group 3 is composed of 49 layers.
  • the filter group 3 is configured by forming the first thin film 31 and the second thin film 32 in an optimized state by the manufacturing method of the filter group 3 described above.
  • the transmission characteristics as shown in FIG. 7 are obtained.
  • the incident angle of the light beam is 0 degree, that is, the light beam is vertically incident.
  • Table 1 shows the composition of the filter group 3 of the optical filter 13 and the optical film thickness of each thin film (the first thin film 31 and the second thin film 32).
  • the design wavelength of this example is 700 nm.
  • the filter group 3 includes 49 layers of alternately stacked first thin films 31 made of a high refractive index material and second thin films 32 made of a low refractive index material. Become. Of the 49 layers of the filter group 3, 1 to 3 layers are configured as the adjustment layer 34, 4 to 29 layers are configured as a plurality of filters, and 29 to 49 layers are configured as the first filter 33. .
  • the first thin film 31 located on the uppermost layer (left side shown in FIG. 2) of the second filter 35 and the first thin film 31 located on the lowermost layer (right side shown in FIG. 2) of the third filter 36 are laminated.
  • One first thin film 31 formed in this manner is a 29-layer first thin film.
  • the second filter 35 and the third filter 36 which are a plurality of filters, have similar film configurations (such as the optical film thicknesses of the first thin film 31 and the second thin film 32).
  • the optical filter 13 As shown in FIG. 7, in the optical filter 13 according to this embodiment, light having a wavelength from about 420 nm to about 650 nm, which is a visible range, is transmitted (transmittance is 90% or more), and an infrared range (particularly near red). Light of a wavelength of about 100 nm band from about 800 nm to about 900 nm (outer band) is transmitted (transmittance of 90% or more), and other bands are blocked.
  • the half-value wavelength at which the transmittance is 50% is set as a critical value (upper limit value and lower limit value) in the transmission band and the cutoff band. Therefore, the infrared transmission band in this embodiment is a band of about 100 nm from about 800 nm to about 900 nm.
  • optical filter 13 According to the optical filter 13 according to the present embodiment and examples described above, it is possible to have transmission characteristics in the visible region and a desired infrared region, and as a result, darkness such as nighttime as well as daytime when natural light enters. It is possible to take a picture even under sight.
  • the optical filter 13 includes the quartz plate 2 and the filter group 3, and the filter group 3 has a first filter 33 having transmission characteristics in the visible band and a preset one band in the infrared band continuous from the visible band. And a plurality of filters having a transmission characteristic in a preset other band in the visible range and an infrared range separated from the visible range, and a cutoff characteristic in a band between the visible range and the other band in the infrared range.
  • each of the bands having a cutoff characteristic is about 150 nm or less (in the present embodiment, about 100 nm), and the bands having the cutoff characteristic overlap, so that the visible region and the infrared region Transmission characteristics only in the desired band.
  • the combination of the first filter 33 according to the present embodiment and one other conventional filter can have transmission characteristics in the infrared region separately from the visible region. In addition, it cannot have transmission characteristics in a band of about 900 nm or less near the visible range.
  • the visible region can have transmission characteristics in a band of about 900 nm or less (in the present embodiment, only a band of about 900 nm or less) in the vicinity of the visible region that is separated from the visible region.
  • the filter group 3 is formed by alternately laminating a plurality of first thin films 31 made of a high refractive index material and second thin films 32 made of a low refractive index material.
  • TiO 2 is used as the material
  • SiO 2 is used as the low refractive index material.
  • the width of the cutoff band is basically about 250 nm and can be changed. difficult. This is related to the fact that the width of the cutoff band is determined by the refractive index of the optical material.
  • the transmission band in the infrared band exceeds about 900 nm, and the transmission band in the infrared band
  • the rising wavelength cannot be arbitrarily set.
  • the width of the cutoff band is about 250 nm
  • the half value on the short wavelength side of the cutoff band is 650 nm
  • the half band on the long wavelength side of the cutoff band is more than 900 nm because the cutoff band width is 250 nm.
  • the crystal plate 2 and the filter group 3 are provided, and the filter group 3 is configured by combining the first filter 33, the second filter 35, and the third filter 36, and A plurality of first thin films 31 made of a high refractive index material and a plurality of second thin films 32 made of a low refractive index material are alternately stacked, TiO 2 is used as the high refractive index material, and SiO 2 is used as the low refractive index material.
  • the bands having the cutoff characteristics are about 150 nm or less (in the present embodiment, about 100 nm or less), and the bands having the cutoff characteristics overlap.
  • the visible region can have transmission characteristics in a band of about 900 nm or less (in the present embodiment, only a band of about 900 nm or less) near the visible region that is separated from the visible region.
  • the wavelength of the light of the LED light of the infrared illumination used for night photography can be transmitted not only in the daytime when natural light enters but also in night vision such as nighttime.
  • the filter group 3 is formed by alternately laminating a plurality of first thin films 31 made of a high refractive index material and second thin films 32 made of a low refractive index material, and each of the second filter 35 and the third filter 36
  • the optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film 31 and the total optical film thickness of the second thin film 32 is approximately 1.000: 0.500 to approximately 1.000: 0.750. Therefore, the band having the cutoff characteristics of the second filter 35 and the third filter 36 can be set to about 150 nm or less, and has the transmission characteristics only in a desired band in the visible region and the infrared region. Can do.
  • the visible region can have transmission characteristics in a band of about 900 nm or less (in the present embodiment, only a band of about 900 nm or less) near the visible region that is separated from the visible region.
  • the optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film 31 and the total optical film thickness of the second thin film 32 in the second filter 35 is approximately 1.000: Although it is set from 0.500 to about 1.000: 0.750, the present invention is not limited to this, and the total optical film thickness of the first thin film 31 in the second filter 35 and the second thin film 32 are not limited.
  • the optical film thickness ratio with respect to the total optical film thickness may be set from about 0.450: 1.000 to about 0.700: 1.000.
  • each of the second filter 35 and the third filter 36 has an optical film thickness ratio between the total optical film thickness of the first thin film 31 and the total optical film thickness of the second thin film 32. This has the same effect as the configuration set from about 1.000: 0.500 to about 1.000: 0.750.
  • the band having the transmission characteristics by the filter group 3 is about 800 nm to about 900 nm in the visible range, the visible range (usually from about 420 nm in this embodiment) that cannot be realized by combining two filters is usually used. Transmission of only about 650 nm) and the 800 nm to 900 nm band in the near infrared region near the visible region is realized by the combination of the first filter 33 and a plurality of filters. Therefore, it is possible to correspond to the main center wavelength (about 850 nm in the present embodiment) of the LED light 15 of infrared illumination used for night photography, and unnecessary near-infrared light or far-red light outside these wavelength bands. It is possible to reliably block outside light. As a result, it is possible to transmit in the infrared region using an LED light source such as the LED light 15 and is suitable for photographing under night vision such as at night.
  • the plurality of filters includes a second filter 35 (cutoff band: about 650 nm to about 740 nm) in which a band having a cutoff characteristic is set between about 600 nm to about 750 nm, and a band having a cutoff characteristic of about 700 nm to about 740 nm.
  • the third filter 36 (cutoff band: about 700 nm to about 800 nm) set between 900 nm, from the response part in the sensitivity characteristic of human eyes (among the bright areas), the adjacent near infrared
  • the light (in this embodiment, up to the center wavelength of the LED light 15 having a central wavelength of about 850 nm of light amount) does not ripple, and the transmittance is 3% or less in a band having a cutoff characteristic between the two transmission bands. be able to.
  • the band having the cutoff characteristic of the second filter 35 is set between about 650 nm and about 740 nm
  • the band having the cutoff characteristic of the third filter 36 is set between about 700 nm and about 800 nm. In this case, the light of the LED light having a central wavelength of about 840 nm can be efficiently photographed.
  • the filter group 3 includes the adjustment layer 34 at a position where the refractive index changes, it is possible to suppress the generation of ripples, and particularly to suppress the generation of ripples in the wavelength region to be transmitted. It is also possible to suppress the amount of change in transmittance that changes sharply.
  • the transmission width in the infrared region can be set to a short desired width so that the transmission width in the infrared region is about 100 nm.
  • the wavelength of the light of the LED light 15 of infrared illumination used for night photography irradiation wavelength width of about 100 nm
  • shooting is performed in any environment such as daytime or nighttime night vision without being affected by the amount of light with a simple configuration. be able to. That is, it can be suitably performed without changing the optical path length in daytime shooting for the purpose of cutting infrared rays and night-time shooting for purposes such as nighttime without the purpose of cutting infrared rays.
  • the imaging device 1 according to the present embodiment, at least the lens 12, the optical filter 13, and the imaging element 14 are arranged in this order from the outside subject side along the optical axis 11, so that in the visible region The light can be transmitted in a desired band in the infrared region, and as a result, it is possible to take a picture not only in daytime when natural light enters but also under night vision such as at night.
  • the 49-layer filter group 3 is described.
  • the number of layers of the filter group 3 is not limited to this, and can be arbitrarily set.
  • the crystal plate 2 is used as the transparent substrate.
  • the present invention is not limited to this, and a glass plate may be used as long as the substrate can transmit light.
  • the quartz plate 2 is not limited, and may be a single plate quartz plate, for example, a birefringent plate or a birefringent plate composed of a plurality of plates.
  • you may comprise a transparent substrate combining a quartz plate and a glass plate.
  • TiO 2 is used for the first thin film 31, but the present invention is not limited to this, and the first thin film 31 may be made of a high refractive index material.
  • the first thin film 31 may be made of a high refractive index material.
  • Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 may be used. Since Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 has substantially the same refractive index as TiO 2 , when Nb 2 O 5 or Ta 2 O 5 is used for the first thin film 31, Has the same effect.
  • SiO 2 is used for the second thin film 32.
  • the present invention is not limited to this, and the second thin film 32 may be made of a low refractive index material.
  • MgF 2 May be used.
  • the plurality of filters are configured by the second filter 35 and the third filter 36.
  • this is a preferable example in which the thickness of the filter can be reduced, and the present invention is not limited thereto. It is not something.
  • the plurality of filters may be composed of three or more filters. In this case, it is possible to design a transmission band with a higher degree of freedom.
  • the filter group 3 is formed on the quartz plate 2 by vacuum vapor deposition.
  • the present invention is not limited to this, and the filter group 3 may be formed by other methods such as ion-assisted vapor deposition and sputtering. You may form in the quartz plate 2 by the method of.
  • the filter group 3 is provided on one main surface 21 (one side) of the crystal plate 2, it is not limited to this, Both main surfaces (one main surface) of the crystal plate 2 21, the filter group 3 may be provided on the other main surface 22).
  • the band having the near-infrared near-infrared transmission characteristics near the visible range by the filter group 3 is about 100 nm from about 800 nm to about 900 nm. This is a preferred example using the LED light 15 for illumination, and the present invention is not limited to this. By setting the transmission width in the infrared region within a range of about 65 nm to 200 nm, the same effect can be obtained.
  • Example 2 Specific examples in which the transmission width in the infrared region is set in the range of about 65 nm to 200 nm are shown below.
  • the transmission band and the cut-off area are different from those in Example 1 described above, but this is merely a design change.
  • Example 2 In the second embodiment, the filter group 3 is different from the first embodiment. Therefore, the operation effect and modification by the same composition as Example 1 have the same operation effect and modification as the above-mentioned Example 1. Therefore, in the second embodiment, a configuration different from that of the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.
  • the optical filter 13 As shown in FIG. 8, in the optical filter 13 according to the second embodiment, light having a wavelength from about 410 nm to about 650 nm, which is a visible region, is transmitted (transmittance is 90% or more), and an infrared region (particularly near red). It transmits light having a wavelength of about 65 nm from the outer region (about 835 nm to about 900 nm) (transmittance of 90% or more) and blocks the other bands.
  • the half-value wavelength at which the transmittance is 50% is set as a critical value (upper limit value and lower limit value) in the transmission band and the cutoff band.
  • the filter group 3 will be described in detail.
  • the first filter 33 has a transmission characteristic in a preset one band (about 410 nm to about 900 nm) from the visible range to the infrared range, and has a cutoff characteristic below about 410 nm and above about 900 nm.
  • the plurality of filters includes a second filter 35 in which a band having a cutoff characteristic is set between about 650 nm and about 750 nm, and a third filter in which a band having a cutoff characteristic is set between about 725 nm and about 835 nm. 36, each having a cutoff characteristic is about 100 nm or less, and the bands having the cutoff characteristic overlap.
  • the second filter 35 has transmission characteristics in the visible band (about 390 nm to about 650 nm) and other preset bands (greater than about 750 nm) in the infrared band separated from the visible band. And a cutoff characteristic in a band between about 650 nm and about 750 nm.
  • the third filter 36 has transmission characteristics in a visible band (about 410 nm to about 725 nm) and a preset other band (greater than about 835 nm) in the infrared band separated from the visible band. In the band between about 725 nm and about 835 nm.
  • the visible region has transmission characteristics only in a band of about 900 nm or less near the visible region that is separated from the visible region. it can.
  • Example 3 In the third embodiment, the filter group 3 is different from the first embodiment. Therefore, the operation effect and modification by the same composition as Example 1 have the same operation effect and modification as the above-mentioned Example 1. Therefore, in the third embodiment, a configuration different from that of the first embodiment will be described, and a description of the same configuration will be omitted.
  • the optical filter 13 transmits light with a wavelength of about 410 nm to about 650 nm (transmittance of 90% or more) in the visible region and an infrared region (particularly near red). It transmits light having a wavelength in the band of about 65 nm from about 855 nm to about 920 nm (outer band) (transmittance of 90% or more) and blocks the other bands.
  • the half-value wavelength at which the transmittance is 50% is set as a critical value (upper limit value and lower limit value) in the transmission band and the cutoff band.
  • the filter group 3 will be described in detail.
  • the first filter 33 has a transmission characteristic in a preset one band (about 410 nm to about 920 nm) from the visible range to the infrared range, and has a cutoff characteristic at less than about 410 nm and more than about 920 nm.
  • the plurality of filters includes a second filter 35 in which a band having a cutoff characteristic is set between about 650 nm and about 750 nm, and a third filter in which a band having a cutoff characteristic is set between about 745 nm and about 855 nm. 36, each having a cutoff characteristic is about 100 nm or less, and the bands having the cutoff characteristic overlap.
  • the second filter 35 has transmission characteristics in the visible band (about 390 nm to about 650 nm) and other preset bands (greater than about 750 nm) in the infrared band separated from the visible band. And a cutoff characteristic in a band between about 650 nm and about 750 nm.
  • the third filter 36 has transmission characteristics in the visible band (about 410 nm to about 745 nm) and other preset bands (greater than about 855 nm) in the infrared band separated from the visible band, and other bands in the visible band and the infrared band. In the band between about 745 nm and about 855 nm.
  • Example 4 In the fourth embodiment, the filter group 3 is different from the first embodiment. Therefore, the operation effect and modification by the same composition as Example 1 have the same operation effect and modification as the above-mentioned Example 1. Therefore, in the fourth embodiment, a configuration different from that of the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.
  • the optical filter 13 according to Example 4 transmits light having a wavelength of about 450 nm to about 660 nm, which is the visible range (transmittance of 90% or more), and the infrared range (particularly near red). It transmits light having a wavelength in the band of about 100 nm from about 890 nm to about 990 nm (outer band) (transmittance of 90% or more), and blocks the other bands.
  • the half-value wavelength at which the transmittance is 50% is set as a critical value (upper limit value and lower limit value) in the transmission band and the cutoff band.
  • the filter group 3 will be described in detail.
  • the first filter 33 has a transmission characteristic in a preset one band (about 450 nm to about 990 nm) from the visible range to the infrared range, and has a cutoff characteristic at less than about 450 nm and above about 990 nm.
  • the plurality of filters includes a second filter 35 in which a band having a cutoff characteristic is set between about 660 nm and about 760 nm, and a third filter in which a band having a cutoff characteristic is set between about 715 nm and about 815 nm. 36 and a fourth filter in which a band having a cutoff characteristic is set between about 770 nm and about 890 nm, each of the bands having a cutoff characteristic is about 100 nm, and the bands having the cutoff characteristic overlap. .
  • the second filter 35 has transmission characteristics in a visible band (about 390 nm to about 660 nm) and a preset other band (greater than about 760 nm) in an infrared band separated from the visible band. And a cutoff characteristic in a band between about 660 nm and about 760 nm.
  • the third filter 36 has transmission characteristics in the visible band (about 410 nm to about 715 nm) and other preset bands (greater than about 815 nm) in the infrared band separated from the visible band, and other bands in the visible band and the infrared band. In the band between about 715 nm and about 815 nm.
  • the fourth filter has transmission characteristics in the visible region (about 450 nm to about 770 nm) and in a preset other band (greater than about 890 nm) in the infrared region separated from the visible region. In the band between about 770 nm and about 890 nm.
  • optical filter 13 according to the fifth embodiment having the above-described configuration, as shown in FIG. It can have transmission characteristics.
  • the present invention is suitable for an imaging device such as a camera used regardless of day or night, such as a surveillance camera or an in-vehicle camera.

Landscapes

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Abstract

　撮像デバイス１に設ける光学フィルタ１３には、水晶板２と、水晶板２上に形成され、可視域と赤外域の２つの波長帯域において透過特性を有するフィルタ群３とが設けられている。フィルタ群３は、可視域および可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域において透過特性を有する第１フィルタ３３と、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域において遮断特性を有する第２フィルタ３５および第３フィルタ３６とが組み合わされて構成される。第２フィルタ３５および第３フィルタ３６では、遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１５０ｎｍ以下であり、かつ、遮断特性を有する帯域が重複する。

Description

光学フィルタ
　本発明は、本発明は、撮像デバイスに設ける光学フィルタに関する。
　一般的なビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に代表される電子カメラの光学系では、光軸に沿って被写体側から、結合光学系、赤外線カットフィルタ、光学ローパスフィルタ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）やＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ）等の撮像素子が順に配設されている（例えば、特許文献１参照）。なお、ここでいう撮像素子は、人の目が視認可能な波長帯域の光線（可視光線）よりも広い波長帯域の光線に応答する感度特性を有している。そのため、撮像素子は、可視光線に加えて、赤外域や紫外域の光線にも応答する。
　人の目は、暗所において４００ｎｍ～６２０ｎｍ程度の範囲の波長の光線に応答し、明所において４２０ｎｍ～７００ｎｍ程度の範囲の波長の光線に応答する。これに対し、例えば、ＣＣＤでは、４００ｎｍ～７００ｎｍの範囲の波長の光線に高感度で応答し、さらに４００ｎｍ未満の波長の光線や７００ｎｍを越える波長の光線にも応答する。
　このため、下記する特許文献１に記載の撮像デバイスでは、撮像素子であるＣＣＤのほかに赤外線カットフィルタを設けて、撮像素子に赤外域の光線を到達させないようにし、人の目に近い撮像画像が得られるようにしている。
特開２０００－２０９５１０号公報
　ところで、撮像デバイスには、一般的なビデオカメラやデジタルスチルカメラ以外に、監視カメラなどの通常の撮影とは異なる他の用途で用いる撮像デバイスがある。
　例えば、監視カメラでは、昼間だけではなく、夜間の暗視での監視撮影も行う必要がある。夜間などの暗視下における撮影では、人の目では見えない状態での撮影となるので、通常の可視域を撮影の帯域とするカメラでは暗視下における撮影を行うことができない。そのため、現在、夜間などの暗視下における撮影は、赤外域の光線を用いて行なわれているが、上記の特許文献１に記載の撮像デバイスでは、赤外域の光線をカットする赤外線カットフィルタを設けているので、暗視での撮影に用いることができない。
　そこで、上記課題を解決するために本発明は、自然光が入る昼間だけでなく夜間などの暗視下であっても光の透過が可能な光学フィルタを提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するため、本発明にかかる撮像デバイスに設ける光学フィルタは、透明基板と、前記透明基板上に形成され、可視域と赤外域の２つの波長帯域において透過特性を有するフィルタ群とが備えられ、前記フィルタ群は、可視域および可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域において透過特性を有する第１フィルタと、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域において遮断特性を有する複数のフィルタとが組み合わされて構成され、前記複数のフィルタでは、前記遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１５０ｎｍ以下であり、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複することを特徴とする。
　本発明によれば、可視域と、所望の赤外域において透過特性を有することが可能となり、その結果、自然光が入る昼間だけでなく夜間などの暗視下であっても撮影を行うことが可能となる。
　また、本発明によれば、前記複数のフィルタでは、前記遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１５０ｎｍ以下であり、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複するので、可視域と、赤外域の所望の帯域のみにおいて透過特性を有することが可能となる。
　ところで、本発明でいう第１フィルタと、その他の従来の１つのフィルタとの組み合わせによって、可視域とは別に赤外域に透過特性を有することはできるが、この場合、可視域以外に、可視域近傍の約９００ｎｍ以下の帯域に透過特性を有することはできない。しかしながら、本発明によれば、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下を含む帯域、もしくは約９００ｎｍ以下の帯域のみに透過特性を有することが可能となる。
　前記構成において、前記フィルタ群は、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、前記高屈折率材料には、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、またはＴａ2Ｏ5が用いられ、前記低屈折率材料には、ＳｉＯ2、またはＭｇＦ2が用いられてもよい。
　なお、高屈折率材料にＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、またはＴａ2Ｏ5を用い、低屈折率材料にＳｉＯ2、またはＭｇＦ2を用いた、遮断特性を有する光学フィルタの場合、その遮断帯域の幅は、基本的に２５０ｎｍ程度となり、変更することが難しい。これは、光学材料の屈折率により遮断帯の幅が決まることに関係する。そのため、これら光学材料を用いて、可視域と赤外域との２つの帯域に透過特性を有する光学フィルタの場合、赤外域の透過帯域は９００ｎｍ超となってしまい、赤外域の透過帯域の立ち上がり波長を任意に設定することができない。
　しかしながら、本構成によれば、前記透明基板と前記フィルタ群とが備えられ、前記フィルタ群は前記第１フィルタと前記複数のフィルタとが組み合わされて構成され、かつ、前記高屈折率材料からなる第１薄膜と、前記低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、前記高屈折率材料にＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、またはＴａ2Ｏ5が用いられ、前記低屈折率材料にＳｉＯ2、またはＭｇＦ2が用いられ、前記複数のフィルタでは、前記遮断特性を有する帯域がそれぞれ１５０ｎｍ以下であり、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複するので、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下を含む帯域、もしくは約９００ｎｍ以下の帯域のみに透過特性を有することが可能となる。その結果、自然光が入る昼間だけでなく夜間などの暗視下であっても夜間撮影に用いられる赤外線照明のＬＥＤライトの光の波長を透過することが可能となる。
　前記構成において、前記フィルタ群は、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、前記複数のフィルタそれぞれでは、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１：０．５から略１：０．７５に設定されてもよい。
　この場合、前記複数のフィルタそれぞれの遮断特性を有する帯域を約１５０ｎｍ以下にすることが可能であり、可視域と、赤外域の所望の帯域のみにおいて透過特性を有することが可能となる。その結果、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下を含む帯域、もしくは約９００ｎｍ以下の帯域のみに透過特性を有することが可能となる。
　前記構成において、前記フィルタ群は、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、前記複数のフィルタそれぞれでは、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略０．４５：１から略０．７：１に設定されてもよい。
　この場合、前記複数のフィルタそれぞれの遮断特性を有する帯域を約１５０ｎｍ以下にすることが可能であり、可視域と、赤外域の所望の帯域のみにおいて透過特性を有することが可能となる。その結果、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下を含む帯域、もしくは約９００ｎｍ以下の帯域のみに透過特性を有することが可能となる。
　前記構成において、前記フィルタ群による透過特性を有する帯域は、可視域と、約８００ｎｍ～約１０００ｎｍであってもよい。
　この場合、通常２つのフィルタを組み合わせることでは実現不可能な可視域と、この可視域近傍の近赤外域の約８００ｎｍ～約１０００ｎｍとの帯域のみにおける透過を、前記第１フィルタと前記複数のフィルタとの組み合わせから実現している。そのため、夜間撮影に用いられる赤外線照明のＬＥＤライトの主要な中心波長（例えば、約８４０ｎｍ、約９５０ｎｍなど）に対応させることが可能となり、これらの波長帯域外の不要な近赤外光や遠赤外光の遮断を確実に行うことが可能となる。その結果、ＬＥＤライトなどのＬＥＤ光源を用いた赤外域での透過を可能とし、夜間などの暗視下における撮影に好適である。
　前記構成において、前記複数のフィルタは、前記遮断特性を有する帯域が約６００ｎｍ～約７５０ｎｍの間に設定された第２フィルタと、前記遮断特性を有する帯域が約７００ｎｍ～約９００ｎｍの間に設定された第３フィルタとであってもよい。
　この場合、人の目の感度特性（のうち明所）における応答部分から、その隣接する近赤外の光（例えば、光量の中心波長約８４０ｎｍのＬＥＤライトの中心波長の加減部分まで）をリップルなく、２つの透過帯域の間の遮断特性を有する帯域では透過率３％以下とすることが可能となる。なお、具体的に、前記第２フィルタの前記遮断特性を有する帯域が、約６５０ｎｍ～約７５０ｎｍの間に設定され、前記第３フィルタの前記遮断特性を有する帯域が、約７５０ｎｍ～約９００ｎｍの間に設定された場合、光量の中心波長約９５０ｎｍのＬＥＤライトの光を効率よく撮影することが可能となる。
　前記構成において、前記フィルタ群には、屈折率が変化する位置に調整層が含まれてもよい。
　この場合、前記フィルタ群に前記調整層が含まれているので、リップルの発生を抑制することが可能となり、特に透過させたい波長領域におけるリップルの発生を抑制することが可能となり、急峻に変位する透過率の変移量も抑えることが可能となる。
　前記構成において、赤外域における透過幅は、約６５ｎｍ～約２００ｎｍであってもよい。
　この場合、赤外域における透過幅を短い所望の幅に設定することが可能であり、具体的に、夜間撮影に用いられる赤外線照明のＬＥＤライトの光の波長（約１００ｎｍ程度の照射波長幅）のみを透過することが可能となり、ＬＥＤライトから照射され、被写体で反射された光を効率よく撮影することが可能となる。
　また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる撮像デバイスに設ける光学フィルタは、透明基板と、前記透明基板上に形成され、可視域と赤外域の２つの波長帯域において透過特性を有するフィルタ群とが備えられ、前記フィルタ群は、可視域および可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域において透過特性を有する第１フィルタと、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域において遮断特性を有する複数のフィルタとが組み合わされて構成され、かつ、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、前記複数のフィルタそれぞれでは、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１：０．５から略１：０．７５に設定され、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複することを特徴とする。本発明によれば、前記複数のフィルタでは、前記複数のフィルタそれぞれにおいて、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１：０．５から略１：０．７５に設定され、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複するので、可視域と、赤外域の所望の帯域のみにおいて透過特性を有することが可能となる。
　または、上記の目的を達成するため、本発明にかかる撮像デバイスに設ける光学フィルタは、透明基板と、前記透明基板上に形成され、可視域と赤外域の２つの波長帯域において透過特性を有するフィルタ群とが備えられ、前記フィルタ群は、可視域および可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域において透過特性を有する第１フィルタと、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域において遮断特性を有する複数のフィルタとが組み合わされて構成され、かつ、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、前記複数のフィルタそれぞれでは、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略０．４５：１から略０．７：１に設定され、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複することを特徴とする。本発明によれば、前記複数のフィルタでは、前記複数のフィルタそれぞれにおいて、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略０．４５：１から略０．７：１に設定され、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複するので、可視域と、赤外域の所望の帯域のみにおいて透過特性を有することが可能となる。
　上記のように、本発明によれば、可視域と、所望の赤外域とにおいて透過特性を有することが可能となり、その結果、自然光が入る昼間だけでなく夜間などの暗視下であっても撮影を行うことが可能となる。
　ところで、本発明でいう第１フィルタと、その他の従来の１つのフィルタとの組み合わせによって、可視域とは別に赤外域に透過特性を有することはできるが、この場合、可視域以外に、可視域近傍の約９００ｎｍ以下を含む帯域、もしくは約９００ｎｍ以下の帯域のみに透過特性を有することはできない。しかしながら、本発明によれば、前記複数のフィルタそれぞれの遮断特性を有する帯域を約１５０ｎｍ以下にすることが可能であり、可視域と、赤外域の所望の帯域のみにおいて透過特性を有することが可能となる。その結果、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下を含む帯域、もしくは約９００ｎｍ以下の帯域のみに透過特性を有することが可能となる。
　本発明によれば、自然光が入る昼間だけでなく夜間などの暗視下であっても撮影が可能な光学フィルタおよび撮像デバイスを提供することが可能となる。
図１は、本実施の形態にかかる撮像デバイスの概略構成図である。 図２は、本実施の形態にかかる光学フィルタの構成を示す概略構成図である。 図３は、本実施の形態にかかる光学フィルタの透過特性を示す概略図である。 図４は、本実施の形態にかかる第１フィルタの透過特性を示す概略図である。 図５は、本実施の形態にかかる第２フィルタの透過特性を示す概略図である。 図６は、本実施の形態にかかる第３フィルタの透過特性を示す概略図である。 図７は、本実施例にかかる光学フィルタの透過特性を示す図である。 図８は、本実施例２にかかる光学フィルタの透過特性を示す図である。 図９は、本実施例３にかかる光学フィルタの透過特性を示す図である。 図１０は、本実施例４にかかる光学フィルタの透過特性を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
　本実施の形態にかかる撮像デバイス１には、図１に示すように、光軸１１に沿って外部の被写体側から、少なくとも、外部から光を入射する結合光学系であるレンズ１２、光学フィルタ１３、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子１４が順に配設されている。なお、この撮像デバイス１には、ＬＥＤライト１５が設けられ、夜間はＬＥＤライト１５を被写体に向けて照射することで、夜間の撮影補助を行う。本実施の形態では、ＬＥＤライトからピーク波長８５０ｎｍの光を照射する。
　光学フィルタ１３には、図１，２に示すように、透明基板である水晶板２と、この水晶板２の一主面２１上に形成され、可視域と赤外域との２つの波長帯域において透過特性を有するフィルタ群３と、水晶板２の他主面２２上に形成されたＡＲコート（図示省略）とが設けられている。なお、フィルタ群３は、ＩＲカットフィルタに対応するものであるが、赤外域に透過特性を有するので、実際はＩＲカットフィルタとは異なるフィルタである。
　フィルタ群３は、図２に示すように、高屈折率材料からなる第１薄膜３１と、低屈折率材料からなる第２薄膜３２とが交互に複数積層されてなる。そのため、水晶板２の一主面２１側から数えて奇数番目の層が第１薄膜３１により構成され、偶数番目の層が第２薄膜３２により構成されている。なお、この実施の形態では、第１薄膜にＴｉＯ2が用いられ、第２薄膜にＳｉＯ2が用いられ、フィルタ群３は、水晶板２の一主面２１側から順に序数詞で定義される複数層、本実施の形態では１層、２層、３層・・・４９層から構成されている。これら１層、２層、３層・・・４９層それぞれの層は、第１薄膜３１と第２薄膜３２とが積層されて構成されている。まあ、積層される第１薄膜３１と第２薄膜３２との光学膜厚が異なることにより１層、２層、３層・・・４９層それぞれの厚さが異なる。なお、ここでいう光学膜厚は、下記する数式１により求められる。
数式１
　Ｎｄ＝λ／４（Ｎｄ：光学膜厚、ｄ：物理膜厚、Ｎ：屈折率、λ：中心波長）
　このフィルタ群３の製造方法に関して、水晶板２の一主面２１に対して、周知の真空蒸着装置（図示省略）によってＴｉＯ2とＳｉＯ2とが交互に真空蒸着され、図２に示すようなフィルタ群３が形成される。なお、第１薄膜３１および第２薄膜３２の膜厚調整は、膜厚をモニタしながら蒸着動作を行い、所定の膜厚に達したところで蒸着源（図示省略）近傍に設けられたシャッター（図示省略）を閉じるなどして蒸着物質（ＴｉＯ2、ＳｉＯ2）の蒸着を停止することにより行われる。
　また、上記のフィルタ群３は、図２に示すように、可視域および可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域において透過特性を有する第１フィルタ３３と、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域において遮断特性を有する複数のフィルタと、屈折率が変化する位置に配する調整層３４とが組み合わされて構成されている。なお、本実施の形態における調整層３４の屈折率が変化する位置とは、複数のフィルタと水晶板２との界面であり、複数のフィルタと水晶板２の間に調整層３４が介層されている。
　このフィルタ群３による透過特性を有する帯域（透過帯域ともいう）は、図３に示すように、可視域（本実施例では、約４２０ｎｍ～約６５０ｎｍ）と、可視域に近い近赤外域の近赤外帯域（本実施の形態では、約８００ｎｍ～約９００ｎｍの約１００ｎｍ）である。なお、フィルタ群３の透過帯域と遮断帯域とにおける臨界値（上限値と下限値）は、それぞれ「約」を付すように、それぞれ厳密に限定されるものではない。
　次に、フィルタ群３の第１フィルタ３３と複数のフィルタとについて、それぞれ詳説する。
　第１フィルタ３３は、可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域（本実施の形態では約３８０ｎｍ～約９００ｎｍ）において透過特性を有する。具体的に、第１フィルタ３３は、図４に示すように、約３８０ｎｍ～約９００ｎｍにおいて透過特性を有し、約３８０ｎｍ未満と約９００ｎｍ超において遮断特性を有する。この第１フィルタ３３の第１薄膜３１および第２薄膜３２は、次のように設計されている。なお、第１フィルタ３３の透過帯域と遮断帯域とにおける臨界値（上限値と下限値）は、それぞれ「約」を付すように、それぞれ厳密に限定されるものではない。
　第１薄膜３１には高屈折率材料であるＴｉＯ2が用いられ、第２薄膜３２には低屈折率材料であるＳｉＯ2が用いられている。第１フィルタ３３における第１薄膜３１の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜３２の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１：１に設定されている。なお、ここでいう光学膜厚比は、「略」を付すように、１：１に厳密に限定されるものにかぎらない。
　複数のフィルタは、遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１００ｎｍ以下であり、かつ、遮断特性を有する帯域が重複するものである。本実施の形態では、遮断特性を有する帯域が約６５０ｎｍ～約７４０ｎｍの間に設定された第２フィルタ３５と、遮断特性を有する帯域が約７００ｎｍ～約８００ｎｍの間に設定された第３フィルタ３６とで構成されている。また、図２に示すように、第２フィルタ３５上に第３フィルタ３６が積層されている。なお、本実施の形態にかかる複数のフィルタでは、遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１００ｎｍ以下であるが、これは好適な例でありこれに限定されるものではなく、約１５０ｎｍ以下であればよい。なお、第２フィルタ３５や第３フィルタ３６の透過帯域と遮断帯域とにおける臨界値（上限値と下限値）は、それぞれ「約」を付すように、それぞれ厳密に限定されるものではない。
　第２フィルタ３５は、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域（本実施の形態では約７４０ｎｍ超）において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域（本実施の形態では約６５０ｎｍ～約７４０ｎｍ）において遮断特性を有する。具体的に、第２フィルタ３５は、図５に示すように、約３８０ｎｍ～約６５０ｎｍと約７４０ｎｍ超において透過特性を有し、約３８０ｎｍ未満と約６５０ｎｍ～約７４０ｎｍにおいて遮断特性を有する。この第２フィルタ３５の第１薄膜３１および第２薄膜３２は、次のように設計されている。
　第２フィルタ３５の第１薄膜３１には高屈折率材料であるＴｉＯ2が用いられ、第２薄膜３２には低屈折率材料であるＳｉＯ2が用いられている。第２フィルタ３５の複数の第１薄膜３１のうち、第２フィルタ３５の最上層（図２に示す左側）に位置する第１薄膜３１は、他の第１薄膜３１よりも物理膜厚が約半分に設定されている。また、第２フィルタ３５における第１薄膜３１の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜３２の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１．０００：０．５００から略１．０００：０．７５０に設定されている。具体的に、本実施の形態では、第１薄膜３１の積層合計の光学膜厚と第２薄膜３２の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１．０００：０．５３８に設定されている。なお、ここでいう光学膜厚比は、「略」を付すように、厳密に限定されるものにかぎらない。
　第３フィルタ３６は、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域（本実施の形態では約８００ｎｍ超）において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域（本実施の形態では約７００ｎｍ～約８００ｎｍ）において遮断特性を有する。具体的に、第３フィルタ３６は、図６に示すように、約３８０ｎｍ未満と約４２０ｎｍ～約７００ｎｍと約８００ｎｍ超において透過特性を有し、約３８０ｎｍ～約４２０ｎｍと約７００ｎｍ～約８００ｎｍにおいて遮断特性を有する。この第３フィルタ３６の第１薄膜３１および第２薄膜３２は、次のように設計されている。
　第３フィルタ３６の第１薄膜３１には高屈折率材料であるＴｉＯ2が用いられ、第２薄膜３２には低屈折率材料であるＳｉＯ2が用いられている。第３フィルタ３６の複数の第１薄膜３１のうち、第３フィルタ３６の最下層（図２に示す右側）に位置する第１薄膜３１は、他の第１薄膜３１よりも物理膜厚が約半分に設定されている。また、第３フィルタ３６における第１薄膜３１の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜３２の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１．０００：０．５００から略１．０００：０．７５０に設定されている。具体的に、本実施の形態では、第１薄膜３１の積層合計の光学膜厚と第２薄膜３２の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１：０．５４０に設定されている。なお、ここでいう光学膜厚比は、「略」を付すように、厳密に限定されるものにかぎらない。
　上記の第２フィルタ３５と第３フィルタ３６とでは、第２フィルタ３５の最上層（図２に示す左側）に位置する第１薄膜３１と、第３フィルタ３６の最下層（図２に示す右側）に位置する第１薄膜３１とが積層されて、１つの第１薄膜３１が形成される。
　上記の構成により、本実施の形態にかかる光学フィルタ１３では、図３に示すような透過特性が得られる。
　次に、この実施の形態にかかる光学フィルタ１３の波長特性を実際に測定し、その測定結果や構成を実施例として図７や表１に示す。
　［実施例］
　本実施例では、透明基板として、大気中における屈折率が１．５４である水晶板２を用いている。また、第１薄膜３１として、大気中における屈折率が２．３０であるＴｉＯ2を用い、第２薄膜３２として、大気中における屈折率が１．４６であるＳｉＯ2を用いている。
　また、フィルタ群３は４９層からなっており、上記のフィルタ群３の製造方法により、最適化が行なわれた状態で第１薄膜３１および第２薄膜３２が形成されてフィルタ群３が構成され、図７に示すような透過特性が得られる。なお、この実施例では、光線の入射角を０度、すなわち光線を垂直入射させている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１は、光学フィルタ１３のフィルタ群３の組成及び各薄膜（第１薄膜３１、第２薄膜３２）の光学膜厚を示している。本実施例の設計波長は７００ｎｍである。
　また、この実施例では、表１に示すように、フィルタ群３は、高屈折率材料からなる第１薄膜３１と、低屈折率材料からなる第２薄膜３２とが交互に４９層積層されてなる。このフィルタ群３の４９層のうち１層～３層が調整層３４として構成され、４層～２９層が複数のフィルタとして構成され、２９層～４９層が第１フィルタ３３として構成されている。なお、第２フィルタ３５の最上層（図２に示す左側）に位置する第１薄膜３１と、第３フィルタ３６の最下層（図２に示す右側）に位置する第１薄膜３１とが積層されて形成される１つの第１薄膜３１は、２９層の第１薄膜である。また、本実施例では、複数のフィルタである第２フィルタ３５と第３フィルタ３６とにおける膜構成（第１薄膜３１および第２薄膜３２の光学膜厚など）が近い構成からなる。
　図７に示すように、この実施例にかかる光学フィルタ１３では、可視域である約４２０ｎｍから約６５０ｎｍまでの波長の光線を透過し（透過率９０％以上）、かつ、赤外域（特に近赤外域）である約８００ｎｍから約９００ｎｍまでの約１００ｎｍの帯域の波長の光線を透過し（透過率９０％以上）、それ以外の帯域を遮断している。なお、本実施例では、透過率５０％となる半値波長を、透過帯域と遮断帯域とにおける臨界値（上限値と下限値）としている。そのため、本実施例における赤外域の透過帯域は、約８００ｎｍから約９００ｎｍまでの約１００ｎｍの帯域となる。
　上記の本実施の形態、実施例にかかる光学フィルタ１３によれば、可視域と、所望の赤外域において透過特性を有することが可能となり、その結果、自然光が入る昼間だけでなく夜間などの暗視下であっても撮影を行うことが可能となる。
　特に、光学フィルタ１３によれば、水晶板２とフィルタ群３とからなり、フィルタ群３は、可視域および可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域において透過特性を有する第１フィルタ３３と、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域において遮断特性を有する複数のフィルタとが組み合わされて構成され、複数のフィルタでは、遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１５０ｎｍ以下（本実施の形態では、約１００ｎｍ）であり、かつ、遮断特性を有する帯域が重複するので、可視域と、赤外域の所望の帯域のみにおいて透過特性を有することができる。
　ところで、本実施の形態にかかる第１フィルタ３３と、その他の従来の１つのフィルタとの組み合わせによって、可視域とは別に赤外域に透過特性を有することはできるが、この場合、可視域以外に、可視域近傍の約９００ｎｍ以下の帯域に透過特性を有することはできない。しかしながら、光学フィルタ１３によれば、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下の帯域（本実施の形態では約９００ｎｍ以下の帯域のみ）に透過特性を有することができる。
　具体的に、本実施の形態では、フィルタ群３は、高屈折率材料からなる第１薄膜３１と、低屈折率材料からなる第２薄膜３２とが交互に複数積層されてなり、高屈折率材料には、ＴｉＯ2が用いられ、低屈折率材料には、ＳｉＯ2が用いられている。ところで、高屈折率材料にＴｉＯ2を用い、低屈折率材料にＳｉＯ2を用いた、遮断特性を有する光学フィルタの場合、その遮断帯域の幅は、基本的に２５０ｎｍ程度となり、変更することが難しい。これは、光学材料の屈折率により遮断帯の幅が決まることに関係する。そのため、このような光学材料を用いて、可視域と赤外域との２つの帯域に透過特性を有する光学フィルタの場合、赤外域の透過帯域は約９００ｎｍ超となってしまい、赤外域の透過帯域の立ち上がり波長を任意に設定することができない。例えば、遮断帯域の幅が２５０ｎｍ程度の場合、遮断帯域の短波長側の半値を６５０ｎｍとする場合、遮断帯域の幅が２５０ｎｍであるので、遮断帯域の長波長側の半値は９００ｎｍ超になる。
　しかしながら、本実施の形態によれば、水晶板２とフィルタ群３とが備えられ、フィルタ群３は第１フィルタ３３と第２フィルタ３５および第３フィルタ３６とが組み合わされて構成され、かつ、高屈折率材料からなる第１薄膜３１と、低屈折率材料からなる第２薄膜３２とが交互に複数積層されてなり、高屈折率材料にＴｉＯ2が用いられ、低屈折率材料にＳｉＯ2が用いられ、第２フィルタ３５および第３フィルタ３６では、遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１５０ｎｍ以下（本実施の形態では約１００ｎｍ以下）であり、かつ、遮断特性を有する帯域が重複するので、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下の帯域（本実施の形態では約９００ｎｍ以下の帯域のみ）に透過特性を有することができる。その結果、自然光が入る昼間だけでなく夜間などの暗視下であっても夜間撮影に用いられる赤外線照明のＬＥＤライトの光の波長を透過することができる。
　また、フィルタ群３は、高屈折率材料からなる第１薄膜３１と、低屈折率材料からなる第２薄膜３２とが交互に複数積層されてなり、第２フィルタ３５および第３フィルタ３６それぞれでは、第１薄膜３１の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜３２の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１．０００：０．５００から略１．０００：０．７５０に設定されているので、第２フィルタ３５および第３フィルタ３６それぞれの遮断特性を有する帯域を約１５０ｎｍ以下にすることができ、可視域と、赤外域の所望の帯域のみにおいて透過特性を有することができる。その結果、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下の帯域（本実施の形態では約９００ｎｍ以下の帯域のみ）に透過特性を有することができる。なお、本実施の形態では、第２フィルタ３５における第１薄膜３１の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜３２の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１．０００：０．５００から略１．０００：０．７５０に設定されているが、これに限定されるものではなく、第２フィルタ３５における第１薄膜３１の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜３２の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略０．４５０：１．０００から略０．７００：１．０００に設定されてもよい。この場合であっても、第２フィルタ３５および第３フィルタ３６それぞれでは、第１薄膜３１の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜３２の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１．０００：０．５００から略１．０００：０．７５０に設定されている構成と同様の効果を有する。
　また、フィルタ群３による透過特性を有する帯域は、可視域と、約８００ｎｍ～約９００ｎｍであるので、通常２つのフィルタを組み合わせることでは実現不可能な可視域（本実施の形態では、約４２０ｎｍ～約６５０ｎｍ）と、この可視域近傍の近赤外域の８００ｎｍ～９００ｎｍとの帯域のみにおける透過を、第１フィルタ３３と複数のフィルタとの組み合わせから実現している。そのため、夜間撮影に用いられる赤外線照明のＬＥＤライト１５の主要な中心波長（本実施の形態では、約８５０ｎｍ）に対応させることができ、これらの波長帯域外の不要な近赤外光や遠赤外光の遮断を確実に行うことができる。その結果、ＬＥＤライト１５などのＬＥＤ光源を用いた赤外域での透過を可能とし、夜間などの暗視下における撮影に好適である。
　また、複数のフィルタは、遮断特性を有する帯域が約６００ｎｍ～約７５０ｎｍの間に設定された第２フィルタ３５（遮断帯域：約６５０ｎｍ～約７４０ｎｍ）と、遮断特性を有する帯域が約７００ｎｍ～約９００ｎｍの間に設定された第３フィルタ３６（遮断帯域：約７００ｎｍ～約８００ｎｍ）とであるので、人の目の感度特性（のうち明所）における応答部分から、その隣接する近赤外の光（本実施の形態では、光量の中心波長約８５０ｎｍのＬＥＤライト１５の中心波長の加減部分まで）をリップルなく、２つの透過帯域の間の遮断特性を有する帯域では透過率３％以下とすることができる。なお、具体的に、第２フィルタ３５の遮断特性を有する帯域が、約６５０ｎｍ～約７４０ｎｍの間に設定され、第３フィルタ３６の遮断特性を有する帯域が、約７００ｎｍ～約８００ｎｍの間に設定された場合、光量の中心波長約８４０ｎｍのＬＥＤライトの光を効率よく撮影することができる。
　また、フィルタ群３には、屈折率が変化する位置に調整層３４が含まれているので、リップルの発生を抑制することができ、特に透過させたい波長領域におけるリップルの発生を抑制することができ、急峻に変位する透過率の変移量も抑えることができる。
　また、本実施の形態によれば、赤外域における透過幅が約１００ｎｍであるように、赤外域における透過幅を短い所望の幅に設定することができる。具体的に、夜間撮影に用いられる赤外線照明のＬＥＤライト１５の光の波長（約１００ｎｍ程度の照射波長幅）のみを透過することができ、ＬＥＤライト１５から照射され、被写体で反射された光を効率よく撮影することができる。
　また、上記のように、本実施の形態にかかる撮像デバイス１によれば、簡易な構成により、光量に影響を受けることなく昼間や夜間の暗視下などいずれの環境であっても撮影を行うことができる。すなわち、赤外線カットを目的とした昼間の撮影と、赤外線カットを目的としない夜間などの暗視下での撮影において光路長を変更することなく好適に行うことができる。
　また、本実施の形態にかかる撮像デバイス１によれば、光軸１１に沿って外部の被写体側から、少なくとも、レンズ１２、光学フィルタ１３、撮像素子１４が順に配設されるので、可視域において透過させ、かつ、赤外域の所望帯域において透過させることができ、その結果、自然光が入る昼間だけでなく夜間などの暗視下であっても撮影ができる。
　なお、上記の本実施の形態では、４９層のフィルタ群３について説明しているが、フィルタ群３の層数はこれに限定されるものではなく、任意に設定可能である。
　また、本実施の形態では、透明基板に水晶板２を用いているが、これに限定されるものではなく、光線が透過可能な基板であれば、例えばガラス板であってもよい。また、水晶板２も限定されるものではなく、単板の水晶板、例えば複屈折板であってもよく、複数枚からなる複屈折板であってもよい。また、水晶板とガラス板を組合わせて透明基板を構成してもよい。
　また、本実施の形態では、第１薄膜３１にＴｉＯ2を用いているが、これに限定されるものではなく、第１薄膜３１が高屈折率材料からなっていればよく、例えば、Ｎｂ2Ｏ5、またはＴａ2Ｏ5を用いてもよい。なお、Ｎｂ2Ｏ5、またはＴａ2Ｏ5は、ＴｉＯ2と略同じ屈折率を有するので、第１薄膜３１にＮｂ2Ｏ5、またはＴａ2Ｏ5を用いた場合、上記の実施例と同様の効果を有する。
　また、本実施の形態では、第２薄膜３２にＳｉＯ2を用いているが、これに限定されるものではなく、第２薄膜３２が低屈折率材料からなっていればよく、例えば、ＭｇＦ2を用いてもよい。
　また、本実施形態では、複数のフィルタを、第２フィルタ３５と第３フィルタ３６とで構成しているが、これはフィルタの厚みを薄くすることができる好適な例であり、これに限定されるものではない。例えば、複数のフィルタは３つ以上のフィルタで構成されてもよく、この場合、さらに自由度の高い透過帯域の設計が可能となる。
　また、本実施の形態では、フィルタ群３を真空蒸着法により水晶板２に形成しているが、これに限定されるものではなく、これらフィルタ群３をイオンアシスト蒸着法やスパッタリング法などの他の手法により水晶板２に形成してもよい。
　また、本実施の形態では、水晶板２の一主面２１（片面）上にフィルタ群３を設けているが、これに限定されるものではなく、水晶板２の両主面（一主面２１，他主面２２）上にフィルタ群３を設けてもよい。
　また、本実施の形態では、フィルタ群３による可視域に近い近赤外域の近赤外帯域の透過特性を有する帯域は、約８００ｎｍ～約９００ｎｍの約１００ｎｍとなっているが、これは、赤外線照明のＬＥＤライト１５を用いた好適な例であり、これに限定されるものではなく、赤外域における透過幅が約６５ｎｍ～２００ｎｍの範囲内に設定されることで、同様の効果を有する。
　以下に、赤外域における透過幅が約６５ｎｍ～２００ｎｍの範囲内に設定される具体例（実施例２～実施例４）を示す。なお、下記の実施例２～実施例４では、上記の実施例１に比べて透過帯域と遮断領域が異なるが、これは単なる設計変更によるものである。
　［実施例２］
　本実施例２では、上記の実施例１に対して、フィルタ群３が異なる。そのため、実施例１と同一構成による作用効果及び変形例は、上記の実施例１と同様の作用効果及び変形例を有する。そこで、本実施例２では、上記の実施例１と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。
　図８に示すように、実施例２にかかる光学フィルタ１３では、可視域である約４１０ｎｍから約６５０ｎｍまでの波長の光線を透過し（透過率９０％以上）、かつ、赤外域（特に近赤外域）である約８３５ｎｍから約９００ｎｍまでの約６５ｎｍの帯域の波長の光線を透過し（透過率９０％以上）、それ以外の帯域を遮断している。なお、本実施例２では、透過率５０％となる半値波長を、透過帯域と遮断帯域とにおける臨界値（上限値と下限値）とする。
　フィルタ群３を詳説すると、第１フィルタ３３は、可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域（約４１０ｎｍ～約９００ｎｍ）において透過特性を有し、約４１０ｎｍ未満と約９００ｎｍ超において遮断特性を有する。
　また、複数のフィルタは、遮断特性を有する帯域が約６５０ｎｍ～約７５０ｎｍの間に設定された第２フィルタ３５と、遮断特性を有する帯域が約７２５ｎｍ～約８３５ｎｍの間に設定された第３フィルタ３６とで構成され、遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１００ｎｍ以下であり、かつ、遮断特性を有する帯域が重複する。
　第２フィルタ３５は、可視域（約３９０ｎｍ～約６５０ｎｍ）と、可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域（約７５０ｎｍ超）において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域（約６５０ｎｍ～約７５０ｎｍ）において遮断特性を有する。
　第３フィルタ３６は、可視域（約４１０ｎｍ～約７２５ｎｍ）と、可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域（約８３５ｎｍ超）において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域（約７２５ｎｍ～約８３５ｎｍ）において遮断特性を有する。
　上記構成からなる実施例３にかかる光学フィルタ１３によれば、図８に示すように、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下の帯域のみに透過特性を有することができる。
　［実施例３］
　本実施例３では、上記の実施例１に対して、フィルタ群３が異なる。そのため、実施例１と同一構成による作用効果及び変形例は、上記の実施例１と同様の作用効果及び変形例を有する。そこで、本実施例３では、上記の実施例１と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。
　図９に示すように、実施例３にかかる光学フィルタ１３では、可視域である約４１０ｎｍから約６５０ｎｍまでの波長の光線を透過し（透過率９０％以上）、かつ、赤外域（特に近赤外域）である約８５５ｎｍから約９２０ｎｍまでの約６５ｎｍの帯域の波長の光線を透過し（透過率９０％以上）、それ以外の帯域を遮断している。なお、本実施例３では、透過率５０％となる半値波長を、透過帯域と遮断帯域とにおける臨界値（上限値と下限値）とする。
　フィルタ群３を詳説すると、第１フィルタ３３は、可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域（約４１０ｎｍ～約９２０ｎｍ）において透過特性を有し、約４１０ｎｍ未満と約９２０ｎｍ超において遮断特性を有する。
　また、複数のフィルタは、遮断特性を有する帯域が約６５０ｎｍ～約７５０ｎｍの間に設定された第２フィルタ３５と、遮断特性を有する帯域が約７４５ｎｍ～約８５５ｎｍの間に設定された第３フィルタ３６とで構成され、遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１００ｎｍ以下であり、かつ、遮断特性を有する帯域が重複する。
　第２フィルタ３５は、可視域（約３９０ｎｍ～約６５０ｎｍ）と、可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域（約７５０ｎｍ超）において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域（約６５０ｎｍ～約７５０ｎｍ）において遮断特性を有する。
　第３フィルタ３６は、可視域（約４１０ｎｍ～約７４５ｎｍ）と、可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域（約８５５ｎｍ超）において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域（約７４５ｎｍ～約８５５ｎｍ）において遮断特性を有する。
　上記構成からなる実施例４にかかる光学フィルタ１３によれば、図９に示すように、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下の帯域を含む約８５５ｎｍ～約９２０ｎｍに透過特性を有することができる。
　［実施例４］
　本実施例４では、上記の実施例１に対して、フィルタ群３が異なる。そのため、実施例１と同一構成による作用効果及び変形例は、上記の実施例１と同様の作用効果及び変形例を有する。そこで、本実施例４では、上記の実施例１と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。
　図１０に示すように、実施例４にかかる光学フィルタ１３では、可視域である約４５０ｎｍから約６６０ｎｍまでの波長の光線を透過し（透過率９０％以上）、かつ、赤外域（特に近赤外域）である約８９０ｎｍから約９９０ｎｍまでの約１００ｎｍの帯域の波長の光線を透過し（透過率９０％以上）、それ以外の帯域を遮断している。なお、本実施例４では、透過率５０％となる半値波長を、透過帯域と遮断帯域とにおける臨界値（上限値と下限値）とする。
　フィルタ群３を詳説すると、第１フィルタ３３は、可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域（約４５０ｎｍ～約９９０ｎｍ）において透過特性を有し、約４５０ｎｍ未満と約９９０ｎｍ超において遮断特性を有する。
　また、複数のフィルタは、遮断特性を有する帯域が約６６０ｎｍ～約７６０ｎｍの間に設定された第２フィルタ３５と、遮断特性を有する帯域が約７１５ｎｍ～約８１５ｎｍの間に設定された第３フィルタ３６と、遮断特性を有する帯域が約７７０ｎｍ～約８９０ｎｍの間に設定された第４フィルタで構成され、遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１００ｎｍ程度であり、かつ、遮断特性を有する帯域が重複する。
　第２フィルタ３５は、可視域（約３９０ｎｍ～約６６０ｎｍ）と、可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域（約７６０ｎｍ超）において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域（約６６０ｎｍ～約７６０ｎｍ）において遮断特性を有する。
　第３フィルタ３６は、可視域（約４１０ｎｍ～約７１５ｎｍ）と、可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域（約８１５ｎｍ超）において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域（約７１５ｎｍ～約８１５ｎｍ）において遮断特性を有する。
　第４フィルタは、可視域（約４５０ｎｍ～約７７０ｎｍ）と、可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域（約８９０ｎｍ超）において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域（約７７０ｎｍ～約８９０ｎｍ）において遮断特性を有する。
　上記構成からなる実施例５にかかる光学フィルタ１３によれば、図１０に示すように、可視域と、可視域とは離間した可視域近傍の約９００ｎｍ以下の帯域を含む約８９０ｎｍ～約９９０ｎｍに透過特性を有することができる。
  なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
　また、この出願は、２００９年９月１５日に日本で出願された特願２００９－２１３３４８号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
　本発明は、監視カメラや車載カメラなど昼夜問わずに使用するカメラなどの撮像デバイスに好適である。
１　撮像デバイス
１１　光軸
１２　レンズ
１３　光学フィルタ
１４　撮像素子
１５　ＬＥＤライト
２　水晶板
２１　一主面
２２　他主面
３　フィルタ群
３１　第１薄膜
３２　第２薄膜
３３　第１フィルタ
３４　調整層
３５　第２フィルタ
３６　第３フィルタ

Claims (10)

  1. 　撮像デバイスに設ける光学フィルタにおいて、
    　透明基板と、前記透明基板上に形成され、可視域と赤外域の２つの波長帯域において透過特性を有するフィルタ群とが備えられ、
    　前記フィルタ群は、可視域および可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域において透過特性を有する第１フィルタと、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域において遮断特性を有する複数のフィルタとが組み合わされて構成され、
    　前記複数のフィルタでは、前記遮断特性を有する帯域がそれぞれ約１５０ｎｍ以下であり、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複することを特徴とする光学フィルタ。
  2. 　請求項１に記載の光学フィルタにおいて、
    　前記フィルタ群は、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、
    　前記高屈折率材料には、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、またはＴａ2Ｏ5が用いられ、
    　前記低屈折率材料には、ＳｉＯ2、またはＭｇＦ2が用いられることを特徴とする光学フィルタ。
  3. 　請求項１または２に記載の光学フィルタにおいて、
    　前記フィルタ群は、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、
    　前記複数のフィルタそれぞれでは、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１：０．５から略１：０．７５に設定されたことを特徴とする光学フィルタ。
  4. 　請求項１または２に記載の光学フィルタにおいて、
    　前記フィルタ群は、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、
    　前記複数のフィルタそれぞれでは、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略０．４５：１から略０．７：１に設定されたことを特徴とする光学フィルタ。
  5. 　請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の光学フィルタにおいて、
    　前記フィルタ群による透過特性を有する帯域は、可視域と、約８００ｎｍ～約１０００ｎｍであることを特徴とする光学フィルタ。
  6. 　請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の光学フィルタにおいて、
    　前記複数のフィルタは、
    　前記遮断特性を有する帯域が約６００ｎｍ～約７５０ｎｍの間に設定された第２フィルタと、
    　前記遮断特性を有する帯域が約７００ｎｍ～約９００ｎｍの間に設定された第３フィルタとであることを特徴とする光学フィルタ。
  7. 　請求項１乃至６のうちいずれか１つに記載の光学フィルタにおいて、
    　前記フィルタ群には、屈折率が変化する位置に調整層が含まれたことを特徴とする光学フィルタ。
  8. 　請求項１乃至７のうちいずれか１つに記載の光学フィルタにおいて、
    　赤外域における透過幅は、約６５ｎｍ～約２００ｎｍであることを特徴とする光学フィルタ。
  9. 　撮像デバイスに設ける光学フィルタにおいて、
    　透明基板と、前記透明基板上に形成され、可視域と赤外域の２つの波長帯域において透過特性を有するフィルタ群とが備えられ、
    　前記フィルタ群は、可視域および可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域において透過特性を有する第１フィルタと、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域において遮断特性を有する複数のフィルタとが組み合わされて構成され、かつ、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、
    　前記複数のフィルタそれぞれでは、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略１：０．５から略１：０．７５に設定され、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複することを特徴とする光学フィルタ。
  10. 　撮像デバイスに設ける光学フィルタにおいて、
    　透明基板と、前記透明基板上に形成され、可視域と赤外域の２つの波長帯域において透過特性を有するフィルタ群とが備えられ、
    　前記フィルタ群は、可視域および可視域から連続した赤外域の予め設定した一帯域において透過特性を有する第１フィルタと、可視域および可視域から離間した赤外域の予め設定した他帯域において透過特性を有し、可視域と赤外域の他帯域との間の帯域において遮断特性を有する複数のフィルタとが組み合わされて構成され、かつ、高屈折率材料からなる第１薄膜と、低屈折率材料からなる第２薄膜とが交互に複数積層されてなり、
    　前記複数のフィルタそれぞれでは、前記第１薄膜の積層合計の光学膜厚と、第２薄膜の積層合計の光学膜厚との光学膜厚比が、略０．４５：１から略０．７：１に設定され、かつ、前記遮断特性を有する帯域が重複することを特徴とする光学フィルタ。
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