WO2021187434A1 - 光学フィルタ、その製造方法および光学モジュール - Google Patents

光学フィルタ、その製造方法および光学モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2021187434A1
WO2021187434A1 PCT/JP2021/010417 JP2021010417W WO2021187434A1 WO 2021187434 A1 WO2021187434 A1 WO 2021187434A1 JP 2021010417 W JP2021010417 W JP 2021010417W WO 2021187434 A1 WO2021187434 A1 WO 2021187434A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical filter
fine particles
filter according
light
optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/010417
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
松田　知也
雄大 沼田
真郷 葛田
祥一 松田
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
Priority to JP2022508354A priority Critical patent/JPWO2021187434A1/ja
Priority to CN202180021889.XA priority patent/CN115298582A/zh
Priority to EP21771354.4A priority patent/EP4123727A1/en
Priority to US17/911,902 priority patent/US20230129841A1/en
Publication of WO2021187434A1 publication Critical patent/WO2021187434A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/206—Filters comprising particles embedded in a solid matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • G02B5/223—Absorbing filters containing organic substances, e.g. dyes, inks or pigments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
    • G02B5/0242—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element by means of dispersed particles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0284—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation

Definitions

  • the present invention relates to an optical filter, a method for manufacturing the same, and an optical module.
  • the present invention relates to an optical module having an optical filter on the front surface of an infrared receiver of the device.
  • the device is, for example, a sensing device or a communication device.
  • infrared ray includes at least light (electromagnetic wave) having a wavelength in the range of 760 nm or more and 2000 nm or less used for sensing or communication.
  • visible light refers to light in the range of 400 nm or more and less than 760 nm.
  • Patent Document 1 discloses an infrared receiving and emitting unit having a dielectric multilayer film that transmits infrared rays and reflects and transmits visible light, and a satin-finished surface. Further, in Patent Document 2, visible light is scattered by utilizing Rayleigh scattering due to a fine uneven shape formed by roughening the surface of a transparent base material to make it white and transmit infrared rays. An optical article for infrared communication having a rate of 12% or more is disclosed.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-165493 Patent No. 4212010
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-65052 Patent No. 5756962
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-058091 Patent No. 5274164
  • the infrared light receiving / receiving unit described in Patent Document 1 colors the appearance only with visible light reflected by the dielectric multilayer film, and the color changes depending on the viewing angle. Another problem is that the dielectric multilayer film is expensive.
  • an infrared communication film using a dielectric multilayer film as described in Patent Document 1 shows the contour of the hand when the movement of the hand is photographed with an infrared camera through this film. It turned out to be difficult to use for motion capture applications. It is considered that this is because the linear transmittance of infrared rays is low.
  • Patent Document 3 and Non-Patent Document 1 disclose that a fine particle dispersion or a colloidal amorphous aggregate having an amorphous structure can express a vivid structural color (for example, blue) with less angle dependence. .. Patent Document 3 describes that a fine particle dispersion having an amorphous structure is particularly useful for applications that reflect light having a specific wavelength (for example, a coloring material or an infrared reflective film).
  • the present invention has been made to solve the above problems, and is an optical filter having a novel structure, which exhibits white color and can be suitably used as an infrared transmittance filter having a high linear transmittance of infrared rays, a method for producing the same, and an optical filter thereof. It is an object of the present invention to provide an optical module.
  • the solutions shown in the following items are provided.
  • the optical filter according to item 1 which exhibits white color.
  • the volume fraction of the fine particles is 6% or more and 60% or less.
  • is 0.03 or more and 0.6 or less.
  • the method for manufacturing the optical filter according to item 14. A step of preparing a curable resin composition in which the fine particles are dispersed and mixed with a curable resin, and The step of applying the curable resin composition to the surface of the base material and A production method including a step of curing the curable resin contained in the curable resin composition applied to the surface.
  • the applying step is performed by a dip coating method.
  • the optical filter having a novel structure according to the embodiment of the present invention exhibits white color and can be suitably used as an infrared transmitting filter having a high linear transmittance of infrared rays. According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing such an optical filter and an optical module including such an optical filter can be applied.
  • FIG. It is a figure which shows the optical image of the optical filter 20A of the comparative example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the optical image (visible light) which shows the optical filter of an Example formed in the shape of a hemisphere.
  • optical filter according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the optical filter according to the embodiment of the present invention is not limited to those exemplified below.
  • the optical filter according to the embodiment of the present invention is an optical filter containing a matrix and fine particles dispersed in the matrix, and can be suitably used as an infrared transmission filter which exhibits white color and has high infrared linear transmittance. It is an optical filter having a new structure.
  • the fine particles dispersed in the matrix preferably constitute at least a colloidal amorphous aggregate.
  • the colloidal amorphous aggregate is an aggregate of colloidal particles (particle size 1 nm to 1 ⁇ m), does not have long-range order, and does not cause Bragg reflection.
  • colloidal particles When colloidal particles are distributed in a long-range order, they become so-called colloidal crystals (a type of photonic crystal), in contrast to Bragg reflection.
  • the fine particles (colloidal particles) constituting the colloidal amorphous aggregate do not form a diffraction grating. All disclosures of Japanese Patent Application No. 2020-045671 and Japanese Patent Application No. 2020-16349 are incorporated herein by reference.
  • ⁇ is the wavelength of the X-ray
  • ⁇ is half the scattering angle 2 ⁇ (rad) that gives the peak of the scattering intensity
  • B is the half width of the peak (FWHM, rad)
  • Ra is the average particle size of the fine particles.
  • the optical filter can be suitably used as an infrared transmission filter having fine particles in an appropriate dispersed state, exhibiting white color, and having a high linear transmittance of infrared rays.
  • the dispersed state of the fine particles characterized by the parameter Ds is white and has an order (periodicity) suitable for exhibiting high infrared linear transmittance.
  • the dispersed state of the fine particles characterized by the parameter Ds can include those that can be classified as colloidal crystals with Bragg reflection in the visible light region and colloidal amorphous aggregates without Bragg reflection. Since Bragg reflection causes the particles to appear colored when viewed from a specific direction, the fine particles preferably form colloidal amorphous aggregates in order to appear white from any angle.
  • the optical filter according to the embodiment of the present invention may exhibit a white color.
  • the optical filter exhibiting white color can be designed in various colors.
  • White can be defined in various ways depending on the application.
  • the colors exhibited when standard light is used as a D65 light source have x, y coordinates of 0.25 ⁇ x ⁇ 0.40, 0. When 25 ⁇ y ⁇ 0.40, it can be said to be white.
  • the L * measured by the SCE method on the CIE1976 color space is preferably 20 or more, more preferably 40 or more, further preferably 50 or more, and particularly preferably 60 or more. If L * is 20 or more, it can be said that it is generally white.
  • the upper limit of L * is, for example, 100.
  • the optical filter according to the embodiment of the present invention may have a linear transmittance of 60% or more with respect to light of at least a part of wavelengths in the wavelength range of 760 nm or more and 2000 nm or less.
  • a linear transmittance of 60% or more for light having wavelengths of 950 nm and 1500 nm.
  • the wavelength range of light (near infrared rays) in which the linear transmittance of the optical filter is 60% or more is preferably 810 nm or more and 1700 nm or less, and more preferably 840 nm or more and 1650 nm or less.
  • Such an optical filter is suitably used for, for example, an InGaAs sensor, an InGaAs / GaAsSb sensor, a CMOS sensor, an NMOS sensor, and a CCD sensor.
  • an InGaAs sensor an InGaAs sensor, an InGaAs / GaAsSb sensor, a CMOS sensor, an NMOS sensor, and a CCD sensor.
  • both the matrix and the fine particles are transparent to visible light (hereinafter, simply referred to as "transparent").
  • the infrared linear transmittance of the optical filter can be appropriately set according to the application.
  • the optical filter according to the embodiment of the present invention may be arranged in front of the infrared receiver of various devices to form an optical module.
  • Examples of the device having an infrared light receiving unit include a sensing device, a communication device, a solar cell, a heater, or a power feeding device.
  • the fine particles contained in the optical filter according to the embodiment of the present invention include monodisperse fine particles having an average particle size of 1/10 or more of the wavelength of infrared rays. That is, with respect to infrared rays having a wavelength in the range of 760 nm or more and 2000 nm or less, the average particle size of the fine particles is preferably at least 80 nm or more, preferably 150 nm or more, and further preferably 200 nm or more. The upper limit of the average particle size of the fine particles is, for example, 300 nm. It may contain two or more monodisperse fine particles having different average particle sizes. It is preferable that the individual fine particles are substantially spherical.
  • fine particles are also used in the meaning of aggregates of fine particles, and monodisperse fine particles have a coefficient of variation (standard deviation / average particle size expressed as a percentage) of 20% or less. It is preferably 10% or less, more preferably 1 to 5%.
  • the optical filter according to the embodiment of the present invention increases the linear transmittance of infrared rays by using particles having a particle size (particle diameter, volume sphere equivalent diameter) of 1/10 or more of the wavelength. The principle is different from that of the optical article described in Patent Document 2 using Rayleigh scattering.
  • the average particle size of the fine particles is measured by, for example, a disk centrifugal particle size distribution meter.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the optical filter 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the optical filter 10 according to the embodiment of the present invention includes a matrix 12 transparent to visible light and transparent fine particles 14 dispersed in the transparent matrix 12.
  • the optical filter 10 has a substantially flat surface as schematically shown in FIG.
  • the substantially flat surface means a surface that does not have an uneven structure having a size that scatters (diffracts) or diffusely reflects visible light or infrared rays.
  • the optical filter 10 is a cholesteric liquid crystal (high molecular weight liquid crystal, low molecular weight liquid crystal, a mixture of these liquid crystals, and a cross-linking agent mixed with these liquid crystal materials and solidified by cross-linking, etc., and expresses a cholesteric phase. Includes a wide range of things to do.)
  • the optical filter 10 is, for example, in the form of a film, but is not limited to this.
  • the transparent fine particles 14 are, for example, silica fine particles.
  • silica fine particles for example, silica fine particles synthesized by the Stöber method can be used.
  • fine particles inorganic fine particles other than silica fine particles may be used, and resin fine particles may be used.
  • resin fine particles for example, fine particles composed of at least one of polystyrene and polymethyl methacrylate are preferable, and fine particles composed of crosslinked polystyrene, crosslinked polymethyl methacrylate or a crosslinked styrene-methyl methacrylate copolymer are preferable. More preferred.
  • fine particles for example, polystyrene fine particles or polymethyl methacrylate fine particles synthesized by emulsion polymerization can be appropriately used. Further, hollow silica fine particles and hollow resin fine particles containing air can also be used.
  • the fine particles formed of an inorganic material have an advantage of being excellent in heat resistance and light resistance.
  • the volume fraction of the fine particles is preferably 6% or more and 60% or less, more preferably 20% or more and 50% or less, and further preferably 20% or more and 40% or less.
  • the transparent fine particles 14 may have optical isotropic properties.
  • the matrix 12 includes, but is not limited to, for example, an acrylic resin (for example, polymethyl methacrylate, methyl polyacrylate), polycarbonate, polyester, poly (diethylene glycol bisallyl carbonate), polyurethane, epoxy resin, and polyimide. ..
  • the matrix 12 is preferably formed using a curable resin (thermosetting or photocurable), and is preferably formed using a photocurable resin from the viewpoint of mass productivity.
  • the photocurable resin various (meth) acrylates can be used.
  • the (meth) acrylate preferably contains a bifunctional or trifunctional or higher functional (meth) acrylate.
  • the matrix 12 preferably has optical isotropic properties. When a curable resin containing a polyfunctional monomer is used, a matrix 12 having a crosslinked structure can be obtained, so that heat resistance and light resistance can be improved.
  • the optical filter 10 in which the matrix 12 is made of a resin material can be in the form of a flexible film.
  • the thickness of the optical filter 10 is, for example, 10 ⁇ m or more and 10 mm or less.
  • the thickness of the optical filter 10 is, for example, 10 ⁇ m or more and 1 mm or less, and further 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, the flexibility can be remarkably exhibited.
  • silica fine particles having a hydrophilic surface When silica fine particles having a hydrophilic surface are used as the fine particles, it is preferable to form them by, for example, photocuring a hydrophilic monomer.
  • the hydrophilic monomer include polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol tri (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, and polypropylene glycol tri (meth).
  • These monomers can be cured by using a photopolymerization initiator as appropriate.
  • the photopolymerization initiator include carbonyl compounds such as benzoin ether, benzophenone, anthraquinone, thioxane, ketal, and acetophenone, sulfur compounds such as disulfide and dithiocarbamate, organic peroxides such as benzoyl peroxide, azo compounds, and transition metals. Examples thereof include complexes, polysilane compounds, and dye sensitizers.
  • the amount to be added is preferably 0.05 parts by mass or more and 3 parts by mass or less, and more preferably 0.05 parts by mass or more and 1 part by mass or less with respect to 100 parts by mass of the mixture of the fine particles and the monomer.
  • the refractive index difference is 0.01 or more. Is preferable, 0.6 or less is preferable, 0.03 or more is more preferable, and 0.11 or less is more preferable. If the difference in refractive index is smaller than 0.03, the scattering intensity becomes weak and it becomes difficult to obtain desired optical characteristics. Further, if the difference in refractive index exceeds 0.11, the linear transmittance of infrared rays may decrease.
  • the linear transmittance of infrared rays is adjusted by reducing the thickness. Can be done. In this way, the linear transmittance of infrared rays can be adjusted, for example, by controlling the thickness of the optical filter and the difference in refractive index. Further, depending on the application, it can be used in combination with a filter that absorbs infrared rays.
  • the refractive index for visible light can be represented by, for example, the refractive index for light of 546 nm.
  • the refractive index refers to the refractive index for light of 546 nm.
  • the optical filter according to the embodiment of the present invention includes, for example, a step of preparing a curable resin composition in which fine particles are dispersed and mixed in a curable resin, and a step of applying the curable resin composition to the surface of a base material. It can be produced by a production method including a step of curing the curable resin contained in the curable resin composition applied to the surface.
  • the base material may be, for example, a glass substrate or, for example, a resin film such as PET (polyethylene terephthalate), TAC (triacetyl cellulose), or PI (polyimide), but is not limited thereto.
  • the step of dispersing and mixing the fine particles in the curable resin can be performed using a known dispersion / mixing device such as a homomixer or a homogenizer (for example, an ultrasonic homogenizer or a high-pressure homogenizer). Further, the applying step can be performed by various known methods such as a coating method (for example, a dip coating method, a spray coating method, a die coating method) and a printing method.
  • a coating method for example, a dip coating method, a spray coating method, a die coating method
  • a printing method for example, a printing method.
  • Table 1 shows the configurations and optical characteristics of the optical filters of Examples and Comparative Examples.
  • Various optical filters shown in Table 1 were produced depending on the combination of the silica fine particles and the type of resin, the addition of a coagulant or a dispersant, and the difference in the dispersion / mixing method.
  • the optical filters of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 3 were formed as a film using the acrylic resin and silica fine particles shown in Table 1.
  • silica fine particles monodisperse silica fine particles synthesized by the Stöber method were used.
  • Five kinds of fine particles 1 to 5 having different average particle sizes shown in Table 2 were used.
  • the average particle size, standard deviation, and CV value were measured using a disk centrifugal particle size distribution meter (DC24000UHR) manufactured by CPS Instruments.
  • the particle size distribution of the fine particles 1 to 5 is shown in FIG.
  • Comparative Example 4 is a photonic rubber commercially available from Soft Photonics LLC, in which nanoparticles constitute a photonic crystal, and light of a specific color is strongly reflected by Bragg reflection. When deformed, the spacing between the nanoparticles that make up the photonic crystal changes, so the color of the reflected light changes.
  • the particle size (*) of Comparative Example 4 shown in Table 1 is a value obtained from the scattering pattern
  • Silica fine particles are mixed and dispersed in acrylic monomers A to E in a predetermined composition to prepare a curable resin composition, which is applied to the surface of a base material using an applicator so as to obtain a film having a predetermined thickness. And obtained by curing.
  • Darocure 1173 was blended with 0.2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic monomer, irradiated with a UV lamp, and cured by photopolymerization. Resins (polymers) having different refractive indexes were formed depending on the type of monomer.
  • Acrylic monomers A to E are shown below. Monomers A and E are trifunctional acrylates, monomers B and C are bifunctional acrylates, and monomer D is a monofunctional acrylate.
  • the acrylic monomers B, C, F and G are represented by the following chemical formula (Chemical formula 1).
  • Comparative Example 1 polyethylene glycol was added in an amount of 0.1% by mass based on the acrylic monomer A as a coagulant in order to examine the change in the dispersed state of the fine particles.
  • Example 8 0.5% by mass of DISPERBYK-111 manufactured by BYK was added as a dispersant to the acrylic monomer B, and in Example 11, DISPERBYK-manufactured by BYK as a dispersant was added to the acrylic monomer B. 180 was added in an amount of 0.1% by mass.
  • ⁇ is the wavelength of the X-ray
  • ⁇ is half of the scattering angle 2 ⁇ (rad) that gives the peak of the scattering intensity
  • B is the half width of the peak (FWHM, rad)
  • Ra is the average particle size of the fine particles.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the relationship between the dispersed state (degree of periodicity) of fine particles in the fine particle aggregate and the half width of the peak of the scattering intensity of USAXS.
  • FIG. 2 compares the half-value width of the peak of X-ray diffraction with the well-known Scherrer equation used in estimating the relationship between the size of crystal grains (crystallites) of polycrystalline materials.
  • ⁇ represents an atom
  • ⁇ in the schematic diagram showing a fine particle aggregate represents fine particles.
  • the size of the crystal grains of a polycrystal can be estimated by the well-known Scherrer's formula below.
  • D K ⁇ ⁇ / (B ⁇ cos ⁇ )
  • D is the size of the crystal grain
  • ⁇ is the wavelength of the X-ray
  • ⁇ is the Bragg angle (half of the diffraction angle 2 ⁇ ).
  • K is called Scheller's constant, and has a different value depending on what kind of approximation is used to obtain the intensity and what amount is actually measured to define the spread B.
  • the intensity of the diffraction peak becomes stronger as the number of repetitions of the structure having a period for giving the diffraction increases, that is, the larger the crystal grain, and the line width becomes narrower.
  • FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 show baseline-corrected measurement results of the USAXS pattern
  • FIGS. 8, 9, 10, and 11 show the standardized scattering intensity at the maximum value. Is shown.
  • Table 1 shows the parameter Ds obtained from the above equation (2) from the peaks of these scattering patterns.
  • optical characteristics of the optical filter can be evaluated as follows.
  • the optical filter 10 when incident light I 0 is incident on the optical filter 10, a part of the incident light I 0 is transmitted through the optical filter 10 (transmitted light I i ), and a part is interfacially reflected (interfacial reflected light). Ri ), the other part is scattered.
  • the scattered light includes a forward scattered light S f emitted in front of the optical filter 10 and a back scattered light S b emitted in the rear.
  • the backscattered light S b causes the optical filter 10 to exhibit white color.
  • a part of the incident light I 0 is absorbed by the optical filter 10, but the resin and silica fine particles used here have a small absorption rate for light of 400 nm to 2000 nm.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a method for measuring the diffuse transmittance of the optical filter
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a method for measuring the linear transmittance of the optical filter.
  • the diffuse transmittance as shown in FIG. 13, a sample (optical filter 10) is placed in the opening of the integrating sphere 32, and the intensity of the incident light I 0 is the total intensity of the transmitted light I i and the forward scattered light S f. It was calculated as a percentage of.
  • the linear transmittance was measured by arranging the sample (optical filter 10) at a position 20 cm away from the opening of the integrating sphere 32. The intensity of the transmitted light I i obtained at this time was determined as a percentage of the intensity of the incident light I 0.
  • the diameter of the opening is 1.8 cm, which corresponds to 0.025 sr in solid angle.
  • an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer UH4150 manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation was used. Table 1 shows the values of the linear transmittance for infrared rays of 760 nm, 950 nm and 1500 nm. The linear transmittance spectra of each sample are shown in FIGS. 15, 16, 17, and 18. The presence or absence of Bragg reflection can be determined by the presence or absence of dimples (local decrease in transmittance) in the linear transmittance spectrum.
  • the whiteness of the backscattered light S b was measured using a spectrophotometer CM-2600-D (manufactured by Konica Minolta Japan Co., Ltd.).
  • the values of the x and y coordinates on the CIE1931 chromaticity diagram were obtained together with the L * value of the SCE (specular reflection removal) method.
  • the linear transmittance for light of at least a part of the wavelengths in the wavelength range of 760 nm or more and 2000 nm or less of all Examples 1 to 17 is 60% or more.
  • the linear transmittance for light having wavelengths of 950 nm and 1500 nm is 60% or more.
  • the spectrum of the linear transmittance shown above shows only up to 1500 nm, but the linear transmittance in the region of more than 1500 nm and 2000 nm or less may be slightly reduced locally, but the linear transmittance with respect to light of 1500 nm. Is almost the same as.
  • FIG. 19 shows the value of the parameter Ds of each sample as a bar graph.
  • the Ds values of all Examples 1 to 17 are larger than the Ds value of 7.7 of Comparative Example 1 and smaller than the Ds value of 31.7 of Comparative Example 2.
  • Comparative Example 1 having a Ds value of 7.7 and Comparative Example 2 having a Ds value of 7.4 the whiteness is sufficient, but the infrared linear transmittance does not reach 60% in the range of 760 nm to 1500 nm, which is sufficient. Does not have high infrared linear transmittance.
  • Comparative Example 2 which has a large Ds value of 31.7, has a sufficiently high infrared linear transmittance, but has a low whiteness.
  • the value of Ds is preferably 8.0 or more and 30 or less, and more preferably 8.2 or more and 22 or less. Since the infrared transmittances of Examples 2 and 6 having a Ds value of less than 10 are relatively low, the value of Ds is preferably 10 or more, preferably 14 or more, from the viewpoint of infrared transmittance. Is even more preferable.
  • the fine particles preferably form colloidal amorphous aggregates in order to appear white from any angle.
  • FIG. 20A shows the scattering pattern of Comparative Example 3 (Ds value is 7.4)
  • FIG. 20B shows the scattering pattern of Example 12 (Ds value is 11.0)
  • FIG. 20C shows Comparative Example 4 (Ds value is 11.0).
  • the scattering pattern of 37.7) is shown. It can be seen that the scattering pattern of Comparative Example 3 in FIG. 20A is a very broad isotropic halo (see FIGS. 7 and 11).
  • Comparative Example 4 photonic rubber
  • FIG. 21 shows a cross-sectional TEM image of the optical filter 10A of Example 1
  • FIG. 22 shows a cross-sectional TEM image of the optical filter 20A of Comparative Example 1.
  • a sample piece having the same thickness as the average particle size of the silica fine particles is obtained by cutting the d / 2 position with respect to the cross-sectional direction with a microtome. Obtained by cutting out.
  • the white circles in the TEM image in the figure are silica fine particles, and the black circles are traces of the silica fine particles falling off.
  • the silica fine particles are substantially uniformly dispersed, whereas in the cross section of the optical filter 20A shown in FIG. 22, the silica fine particles are partially aggregated.
  • polyethylene glycol as a coagulant was added in an amount of 0.1% by mass based on the acrylic monomer A.
  • the Ds value of Example 1 is 10.3 while the Ds value of Comparative Example 1 is as small as 7.7.
  • Example 8 to which the dispersion aid was added No significant difference was observed between Example 8 to which the dispersion aid was added and Example 7 to which the dispersion aid was not added, and the fine particles were dispersed to at least 50% by mass (38% by volume). It is considered that a sufficiently uniform dispersed state can be obtained without adding an auxiliary agent.
  • Example 11 to which the dispersion aid was added comparing Example 11 to which the dispersion aid was added and Example 10 to which the dispersion aid was not added, the Ds value of Example 11 to which the dispersion aid was added was smaller. Therefore, it is suggested that it is not always easy to obtain a uniform dispersed state. Further, from these facts, it is considered that the Ds value can be an excellent index that sensitively reflects the difference in the dispersed state of the fine particles.
  • FIG. 23 is an example of a camera image acquired using a motion capture device, and is a camera image acquired without using a filter.
  • FIG. 24 is an example of a camera image acquired using the motion capture device via the optical filter 10A of Example 1
  • FIG. 25 is an example of the camera image acquired using the motion capture device via the optical filter 20A of Comparative Example 1. This is an example of a camera image.
  • Leap Motion Controller (registered trademark) was used as a motion capture device, and a camera image of a hand located at a distance of about 20 cm was acquired.
  • This device uses infrared rays having a wavelength of 850 nm.
  • FIGS. 23, 24 and 25 when the optical filter 10A of the embodiment is used (FIG. 24), an image as clear as that when the filter is not used (FIG. 23) is obtained.
  • the optical filter 20A of the comparative example was used (FIG. 25)
  • a clear image could not be obtained and the hand could not be recognized.
  • FIG. 26 shows an optical image of the optical filter 10A of Example 1
  • FIG. 27 shows an optical image of the optical filter 20A of Comparative Example 1.
  • the optical filter 10A of Example 1 and the optical filter 20A of Comparative Example 1 were arranged as a film of about 5 cm ⁇ about 10 cm so as to cover the front surface of the device. As can be seen from FIGS. 26 and 27, both films are white. Therefore, the optical filter 10A of Example 1 is suitably used as an infrared transmission filter and exhibits white color, so that it has high designability. Of course, colors and patterns can be imparted to the surface of the optical filter 10A of Example 1 by printing or the like.
  • the optical filter according to the embodiment of the present invention can exhibit white color as described above, it has rich colors by printing characters, pictures, and photographs on the surface of the optical filter using an infrared transmissive ink, for example.
  • An optical filter rich in design can be obtained. That is, the optical filter according to the embodiment of the present invention may have an optical filter layer containing a matrix and fine particles, and a print layer formed of infrared transmissive ink arranged on the optical filter layer.
  • the print layer may be formed directly on the surface of the optical filter layer, or a print layer formed on the surface of a transparent film may be arranged on the optical filter layer.
  • the infrared transmissive ink a known infrared transmissive ink may be selected according to the application or the wavelength of infrared rays to be transmitted.
  • the intensity of diffuse reflected light increases when viewed from an angle, so that the white brightness increases and the appearance of the design (design visibility) is improved.
  • the optical filter according to the embodiment can be a flat film as illustrated, but is not limited to this and can take various forms.
  • the optical filter according to the embodiment may have a three-dimensional shape.
  • it can be in the form of a film having a three-dimensional shape.
  • an optical filter may be formed on the surface of an object having a three-dimensional shape by using a coating method.
  • the surface of an object may have any shape, such as a part or all of a spherical surface, a curved surface of an arbitrary shape, or a part or all of the surface of a polyhedron. However, it is preferable that the surface of the object does not cause light scattering.
  • FIGS. 28A and 28B an optical filter formed in a hemispherical shape can be obtained.
  • FIG. 28A is a diagram showing an optical image (visible light) showing an optical filter of the hemispherical shape of the embodiment
  • FIG. 28B is an infrared ray of the optical filter of the hemispherical embodiment shown in FIG. 28A. It is a figure which shows the image.
  • the images shown in FIGS. 28A and 28B were taken using a full high-definition digital movie camera DVSA10FHDIR manufactured by Kenko Tokina Corporation.
  • FIG. 28A is an image taken in the visible light mode under white LED illumination
  • FIG. 28B is an image taken only by the infrared LED light of the camera in a dark room.
  • the optical filters shown in FIGS. 28A and 28B were formed by applying the same material as in Example 5 to the surface of a hemisphere made of acrylic resin (PMMA) having a radius of 2 cm and a thickness of 1 mm by dip coating. , An optical filter having a thickness of 300 ⁇ m. As shown in FIG. 28A, a hemispherical white filter was obtained. Further, as shown in FIG. 28B, this filter transmits infrared rays.
  • PMMA acrylic resin
  • the optical filter according to the embodiment of the present invention is not limited to the illustrated sensing device (for example, infrared camera) and communication device, and is used for various purposes.
  • it is suitably used for a solar cell, a heater using infrared rays, and an optical power supply device using infrared rays.
  • optical filter according to the embodiment of the present invention can be used as an infrared transmission filter used in, for example, sensor technology or communication technology.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

光学フィルタ（１０）は、マトリクス（１２）と、マトリクス（１２）中に分散された微粒子（１４）とを含む光学フィルタであって、微粒子（１４）は、ＵＳＡＸＳのパターンから求められる、Ｄｓ＝λ／（Ｂ・ｃｏｓθ・Ｒａ）で与えられるパラメータＤｓが８．０以上３０以下である、ただし、λはＸ線の波長、θは散乱強度のピークを与える散乱角２θ（ｒａｄ）の半分、Ｂはピークの半値幅（ＦＷＨＭ、ｒａｄ）、Ｒａは微粒子（１４）の平均粒径である。

Description

光学フィルタ、その製造方法および光学モジュール
　本発明は、光学フィルタ、その製造方法および光学モジュールに関し、例えば、赤外線の直進透過率が高く、可視光の拡散反射率が高い赤外線フィルタとして好適に用いられる光学フィルタ、その製造方法およびそのような光学フィルタをデバイスが有する赤外線受光部の前面に備える光学モジュールに関する。上記デバイスは例えばセンシングデバイスまたは通信デバイスである。
　赤外線を利用した、センサ技術または通信技術が開発・実用化されている。赤外線を受光する素子は、可視光にも感度を有するので、赤外線だけを選択的に透過させる赤外線透過フィルタが用いられている。赤外線の定義は、技術分野によって異なる。本明細書において、「赤外線」は、センシングまたは通信に用いられる波長が７６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲内の光（電磁波）を少なくとも含むものとする。また、「可視光」は４００ｎｍ以上７６０ｎｍ未満の範囲内の光をいう。
　従来の赤外線透過フィルタは、可視光を吸収するために黒色を呈するものが主流で、そのため、意匠性が低いという問題があった。
　そこで、例えば特許文献１には、赤外線を透過させ、かつ可視光を反射および透過させる誘電体多層膜と、梨地状に加工された表面を有する赤外線受発光部が開示されている。また、特許文献２には、透明基材の表面を粗面化することにより形成された微細な凹凸形状によるレイリー散乱を利用して可視光を散乱させて、白色を呈させるとともに、赤外線の透過率を１２％以上とした赤外線通信用光学物品が開示されている。
特開２００６－１６５４９３号公報（特許第４１２２０１０号公報） 特開２０１３－６５０５２号公報（特許第５７５６９６２号公報） 特開２０１０－０５８０９１号公報（特許第５２７４１６４号公報）
　特許文献１に記載の赤外線受発光部は、誘電体多層膜によって反射された可視光のみで外観を彩色するものであり、見る角度によって色が変化する。また、誘電体多層膜は高価であるという問題もある。
　特許文献１に記載されているような、誘電体多層膜を利用した赤外線通信用フィルムは、本発明者の検討によると、このフィルムを介して赤外線カメラで手の動きを撮影すると、手の輪郭がぼやけてしまい、モーションキャプチャー用途に用いることは難しいことが分かった。これは、赤外線の直線透過率が低いためと考えられる。
　一方、例えば、特許文献３および非特許文献１には、アモルファス構造を有する微粒子分散体またはコロイドアモルファス集合体が、角度依存性の少ない鮮やかな構造色（例えば青）を発現できることが開示されている。特許文献３には、アモルファス構造を有する微粒子分散体は特定の波長の光を反射する用途（例えば色材や赤外線反射膜等）に特に有用であると記載されている。
　本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、白色を呈し、赤外線の直線透過率の高い赤外線透過フィルタとして好適に用いられ得る、新規な構造を有する光学フィルタ、その製造方法および光学モジュールを提供することを目的とする。
　本発明の実施形態によると以下の項目に示す解決手段が提供される。
［項目１］
　マトリクスと、前記マトリクス中に分散された微粒子とを含む光学フィルタであって、
　前記微粒子は、ＵＳＡＸＳのパターンから求められる、Ｄｓ＝λ／（Ｂ・ｃｏｓθ・Ｒａ）で与えられるパラメータＤｓが８．０以上３０以下である、ただし、λはＸ線の波長、θは散乱強度のピークを与える散乱角２θ（ｒａｄ）の半分、Ｂはピークの半値幅（ＦＷＨＭ、ｒａｄ）、Ｒａは前記微粒子の平均粒径である、光学フィルタ。
［項目２］
　白色を呈する、項目１に記載の光学フィルタ。
［項目３］
　標準光をＤ６５光源としたときに呈する色のＣＩＥ１９３１色度図上のｘ，ｙ座標は、０．２５≦ｘ≦０．４０、０．２５≦ｙ≦０．４０である、項目１または２に記載の光学フィルタ。
［項目４］
　分光測色計を用いてＳＣＥ方式で測定したＬ＊の値が２０以上である、項目１から３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
［項目５］
　７６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長範囲内の少なくとも一部の波長の光に対する直線透過率が６０％以上である、項目１から４のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
［項目６］
　波長が９５０ｎｍの光に対する直線透過率が６０％以上である、項目５に記載の光学フィルタ。
［項目７］
　波長が１５００ｎｍの光に対する直線透過率が６０％以上である、項目５または６に記載の光学フィルタ。
［項目８］
　前記微粒子は、平均粒径が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内にある、単分散の第１微粒子を含む、項目１から７のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
［項目９］
　前記第１微粒子の平均粒径は１５０ｎｍ以上である、項目８に記載の光学フィルタ。
［項目１０］
　前記微粒子は、少なくともコロイドアモルファス集合体を構成している、項目１から９のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
［項目１１］
　前記微粒子の体積分率は６％以上６０％以下である、項目１から１０のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
［項目１２］
　波長が５４６ｎｍの光に対する前記マトリクスの屈折率をｎＭ、前記微粒子の屈折率をｎＰとするとき、｜ｎＭ－ｎＰ｜が０．０３以上０．６以下である、項目１から１１のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
［項目１３］
　３次元形状を有する、項目１から１２のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
［項目１４］
　前記マトリクスは樹脂で形成されており、前記微粒子は無機材料で形成されている、項目１から１３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
［項目１５］
　項目１４に記載の光学フィルタを製造する方法であって、
　硬化性樹脂に前記微粒子を分散・混合させた硬化性樹脂組成物を用意する工程と、
　前記硬化性樹脂組成物を基材の表面に付与する工程と、
　前記表面に付与された前記硬化性樹脂組成物に含まれる前記硬化性樹脂を硬化させる工程と
を包含する、製造方法。
［項目１６］
　前記付与工程は、塗布法で行われる、項目１５に記載の製造方法。
［項目１７］
　前記付与工程は、ディップコーティング法で行われる、項目１６に記載の製造方法。
［項目１８］
　赤外線受光部を備えたデバイスと、
　前記デバイスの前記赤外線受光部の前面に配置された、項目１から１３のいずれか１項に記載の光学フィルタと
を有する、光学モジュール。
［項目１９］
　前記デバイスは、センシングデバイス、通信デバイス、太陽電池、ヒーター、または給電デバイスである、項目１８に記載の光学モジュール。
　本発明の実施形態による新規な構造を有する光学フィルタは、白色を呈し、赤外線の直線透過率の高い赤外線透過フィルタとして好適に用いられ得る。本発明の実施形態によると、そのような光学フィルタの製造方法およびそのような光学フィルタを備える光学モジュールが適用され得る。
本発明の実施形態による光学フィルタ１０の模式的な断面図である。 微粒子集合体における微粒子の分散状態を表すパラメータＤｓの技術的な意味を説明するための模式図である。 微粒子の粒度分布を示すグラフである。 実施例１～６の光学フィルムのＵＳＡＸＳのパターンを示す図である。 実施例７～１２の光学フィルムのＵＳＡＸＳのパターンを示す図である。 実施例１３～１７の光学フィルムのＵＳＡＸＳのパターンを示す図である。 比較例１～４の光学フィルムのＵＳＡＸＳのパターンを示す図である。 実施例１～６の光学フィルムのＵＳＡＸＳのパターン（規格化）を示す図である。 実施例７～１２の光学フィルムのＵＳＡＸＳのパターン（規格化）を示す図である。 実施例１３～１７の光学フィルムのＵＳＡＸＳのパターン（規格化）を示す図である。 比較例１～４のＵＳＡＸＳのパターン（規格化）を示す図である。 本発明の実施形態による光学フィルタ１０の光学特性を説明するための模式図である。 光学フィルタの拡散透過率の測定方法を示す模式図である。 光学フィルタの直線透過率の測定方法を示す模式図である。 実施例１～６の光学フィルムの直線透過率スペクトルである。 実施例７～１２の光学フィルムの直線透過率スペクトルである。 実施例１３～１７の光学フィルムの直線透過率スペクトルである。 比較例１～３の光学フィルムの直線透過率スペクトルである。 各試料のパラメータＤｓの値を示す棒グラフである。 比較例３の光学フィルムの2次元Ｘ線散乱パターンを示す図である。 実施例１２の光学フィルムの2次元Ｘ線散乱パターンを示す図である。 比較例４の光学フィルムの2次元Ｘ線散乱パターンを示す図である。 実施例１の光学フィルタ１０Ａの断面ＴＥＭ像を示す図である。 比較例１の光学フィルタ２０Ａの断面ＴＥＭ像を示す図である。 モーションキャプチャデバイスを用いて取得したカメラ画像の例である。 実施例１の光学フィルタ１０Ａを介してモーションキャプチャデバイスを用いて取得したカメラ画像の例である。 比較例１の光学フィルタ２０Ａを介してモーションキャプチャデバイスを用いて取得したカメラ画像の例である。 実施例１の光学フィルタ１０Ａの光学像を示す図である。 比較例１の光学フィルタ２０Ａの光学像を示す図である。 半球面状に形成された実施例の光学フィルタを示す光学画像（可視光）を示す図である。 図２８Ａに示した半球面状の実施例の光学フィルタの赤外線画像を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態による光学フィルタを説明する。本発明の実施形態による光学フィルタは、以下で例示するものに限定されない。
　本発明の実施形態による光学フィルタは、マトリクスと、マトリクス中に分散された微粒子とを含む光学フィルタであって、白色を呈し、赤外線の直線透過率の高い赤外線透過フィルタとして好適に用いられ得る、新規な構造を有する光学フィルタである。
　本出願人は、先の出願（特願２０２０－０４５６７１号および特願２０２０－１６３４０９号）において、マトリクス中に分散された微粒子は、少なくともコロイドアモルファス集合体を構成していることが好ましいことを開示した。ここで、コロイドアモルファス集合体とは、コロイド粒子（粒径１ｎｍ～１μｍ）の集合体で、長距離秩序を有さず、ブラッグ反射を起こさない集合体をいう。コロイド粒子が長距離秩序を有するように分布すると、いわゆるコロイド結晶（フォトニック結晶の一種）となり、ブラッグ反射が起きるのと対照的である。コロイドアモルファス集合体を構成している微粒子（コロイド粒子）は、回折格子を形成しない。特願２０２０－０４５６７１号および特願２０２０－１６３４０９号の開示内容のすべてを参照により本明細書に援用する。
　本出願人がさらに検討を進めたところ、後に、実施例および比較例を示して詳述するように、可視光領域にブラッグ反射を有しても、白色を呈し、赤外線の直線透過率の高い光学フィルタが得られることがわかった。白色の程度や、赤外線の直線透過率の大きさは、用途に応じて異なり、また、フィルタの厚さを変化させることなどによって調整できるが、白色を呈し、かつ、高い赤外線直線透過率を有する光学フィルタを得るためには、微粒子の分散状態を制御することが重要である。
　本発明者は、超小角Ｘ散乱（Ultra Small Angle X-ray Scattering：ＵＳＡＸＳ）のパターンから求められる、Ｄｓ＝λ／（Ｂ・ｃｏｓθ・Ｒａ）で与えられるパラメータＤｓが８．０以上３０以下である、ただし、λはＸ線の波長、θは散乱強度のピークを与える散乱角２θ（ｒａｄ）の半分、Ｂはピークの半値幅（ＦＷＨＭ、ｒａｄ）、Ｒａは微粒子の平均粒径である、光学フィルタは、微粒子が適度な分散状態にあり、白色を呈し、赤外線の直線透過率の高い赤外線透過フィルタとして好適に用いられ得ることを見出した。パラメータＤｓによって特徴づけられる微粒子の分散状態は、白色を呈し、かつ、高い赤外線直線透過率を発現するために適した秩序（周期性）を有していると考えられる。パラメータＤｓで特徴づけられる微粒子の分散状態は、可視光領域にブラッグ反射を有するコロイド結晶に分類され得るものおよびブラッグ反射を有しないコロイドアモルファス集合体を包含し得る。ブラッグ反射を有すると、特定の方向から見たときに着色して見えるので、どこから見ても白色に見えるためには、微粒子はコロイドアモルファス集合体を構成することが好ましい。パラメータＤｓの技術的な意味は、後に、図２を参照して詳しく説明する。
　本発明の実施形態による光学フィルタは、白色を呈し得る。白色を呈する光学フィルタは、種々の色の意匠を施すことができる。白色は用途によってさまざまに定義され得るが、例えば、標準光をＤ６５光源としたときに呈する色は、ＣＩＥ１９３１色度図の上ｘ，ｙ座標が、０．２５≦ｘ≦０．４０、０．２５≦ｙ≦０．４０のとき、白色と言える。もちろん、ｘ＝０．３３３、ｙ＝０．３３３に近いほど白色度は高く、好ましくは、０．２８≦ｘ≦０．３７、０．２８≦ｙ≦０．３７であり、さらに好ましくは０．３０≦ｘ≦０．３５、０．３０≦ｙ≦０．３５である。また、ＣＩＥ１９７６色空間上のＳＣＥ方式で測定したＬ＊は２０以上であることが好ましく、４０以上であることがより好ましく、５０以上がさらに好ましく、６０以上であることが特に好ましい。Ｌ＊が２０以上であれば概ね白色と言える。Ｌ＊の上限値は例えば１００である。
　本発明の実施形態による光学フィルタは、７６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長範囲内の少なくとも一部の波長の光に対する直線透過率が６０％以上であり得る。例えば、波長が９５０ｎｍおよび１５００ｎｍの光に対する直線透過率が６０％以上の光学フィルタを得ることができる。光学フィルタの直線透過率が６０％以上である光（近赤外線）の波長範囲は、例えば８１０ｎｍ以上１７００ｎｍ以下であることが好ましく、８４０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。このような光学フィルタは、例えば、ＩｎＧａＡｓセンサ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂセンサ、ＣＭＯＳセンサ、ＮＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサに好適に用いられる。ここで、マトリクスおよび微粒子はともに、可視光に対して透明（以下、単に「透明」という。）であることが好ましい。
　光学フィルタの赤外線直線透過率は、用途に応じて適宜設定し得る。本発明の実施形態による光学フィルタは、各種デバイスの赤外線受光部の前面に配置され、光学モジュールを構成し得る。赤外線受光部を有するデバイスとしては、例えば、センシングデバイス、通信デバイス、太陽電池、ヒーター、または給電デバイスが挙げられる。
　本発明の実施形態による光学フィルタが含む微粒子は、平均粒径が赤外線の波長の１０分の１以上の単分散の微粒子を含む。すなわち、波長が７６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲内の赤外線に対して、微粒子の平均粒径は少なくとも８０ｎｍ以上であることが好ましく、１５０ｎｍ以上であることが好ましく、２００ｎｍ以上であることがさらに好ましい。微粒子の平均粒径の上限は例えば３００ｎｍである。平均粒径が異なる２以上の単分散の微粒子を含んでもよい。個々の微粒子はほぼ球形であることが好ましい。なお、本明細書において、微粒子（複数）は、微粒子の集合体の意味でも用い、単分散の微粒子とは、変動係数（標準偏差／平均粒径を百分率で表した値）が２０％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは１～５％のものをいう。本発明の実施形態による光学フィルタは、粒径（粒子直径、体積球相当径）が波長の１０分の１以上の粒子を利用することで、赤外線の直線透過率を高くする。特許文献２に記載の光学物品がレイリー散乱を利用しているのと原理が異なる。微粒子の平均粒径は、例えば、ディスク遠心式粒度分布計で測定される。
　図１に本発明の実施形態による光学フィルタ１０の模式的な断面図を示す。本発明の実施形態による光学フィルタ１０は、可視光に対して透明なマトリクス１２と、透明なマトリクス１２中に分散された透明な微粒子１４とを含む。
　光学フィルタ１０は、図１に模式的に示すように、実質的に平坦な表面を有している。ここで、実質的に平坦な表面とは、可視光や赤外線を散乱（回折）または拡散反射させるような大きさの凹凸構造を有しない表面をいう。また、光学フィルタ１０は、コレステリック液晶（高分子液晶、低分子液晶、これらの液晶混合物、および、これらの液晶材料に架橋剤を混合し、架橋するなどして固化したもので、コレステリック相を発現するものを広く包含する。）を含まない。なお、光学フィルタ１０は、例えば、フィルム状であるが、これに限られない。
　透明な微粒子１４は、例えば、シリカ微粒子である。シリカ微粒子として、例えばストーバー法により合成されたシリカ微粒子を用いることができる。また微粒子として、シリカ微粒子以外の無機微粒子を用いてよく、樹脂微粒子を用いてもよい。樹脂微粒子としては、例えば、ポリスチレンおよびポリメタクリル酸メチルのうちの少なくとも１種からなる微粒子が好ましく、架橋したポリスチレン、架橋したポリメタクリル酸メチルまたは架橋したスチレン－メタクリル酸メチル共重合体からなる微粒子がさらに好ましい。なお、このような微粒子としては、例えば、エマルション重合により合成されたポリスチレン微粒子又はポリメタクリル酸メチル微粒子を適宜用いることができる。また、空気を含んだ中空シリカ微粒子および中空樹脂微粒子を用いることもできる。なお、無機材料で形成されている微粒子は、耐熱性・耐光性に優れるという利点を有する。微粒子の全体（マトリクスおよび微粒子を含む）に対する体積分率は、６％以上６０％以下が好ましく、２０％以上５０％以下がより好ましく、２０％以上４０％以下がさらに好ましい。透明な微粒子１４は光学的等方性を有してもよい。
　マトリクス１２は、例えば、アクリル樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル）、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ（ジエチレングリコールビスアリルカーボネート）、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリイミドを挙げられるが、これらに限られない。マトリクス１２は、硬化性樹脂（熱硬化性または光硬化性）を用いて形成することが好ましく、量産性の観点から光硬化性樹脂を用いて形成することが好ましい。光硬化性樹脂としては、種々の（メタ）アクリレートを用いることができる。（メタ）アクリレートは、２官能または３官能以上の（メタ）アクリレートを含むことが好ましい。また、マトリクス１２は光学的等方性を有していることが好ましい。多官能モノマーを含む硬化性樹脂を用いると、架橋構造を有するマトリクス１２が得られるので、耐熱性および耐光性を向上させることができる。
　マトリクス１２が樹脂材料で形成された光学フィルタ１０は、柔軟性を有するフィルム状であり得る。光学フィルタ１０の厚さは、例えば、１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。光学フィルタ１０の厚さが、例えば、１０μｍ以上１ｍｍ以下、さらには１０μｍ以上５００μｍ以下であれば、柔軟性を顕著に発揮することができる。
　微粒子として、表面が親水性のシリカ微粒子を用いる場合、例えば親水性のモノマーを光硬化することによって形成することが好ましい。親水性モノマーとして、例えば、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールトリ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールトリ（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、あるいは、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、アクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレートを挙げることができるが、これらに限られない。またこれらのモノマーは１種類を単独で用いてもよいし、または２種類以上を混合して用いてもよい。もちろん、２種類以上のモノマーは、単官能モノマーと多官能モノマーとを含んでもよく、あるいは、２種類以上の多官能モノマーを含んでもよい。
　これらのモノマーは光重合開始剤を適宜用いて硬化反応させることができる。光重合開始剤としては、例えばベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、アントラキノン、チオキサン、ケタール、アセトフェノン等のカルボニル化合物や、ジスルフィド、ジチオカーバメート等のイオウ化合物、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物、アゾ化合物、遷移金属錯体、ポリシラン化合物、色素増感剤等が挙げられる。添加量は微粒子とモノマーとの混合物１００質量部に対して０．０５質量部以上３質量部以下が好ましく、０．０５質量部以上１質量部以下がさらに好ましい。
　可視光に対するマトリクスの屈折率をｎＭ、微粒子の屈折率をｎＰとするとき、｜ｎＭ－ｎＰ｜（以下、単に屈折率差ということがある。）が０．０１以上であることが好ましく、０．６以下であることが好ましく、０．０３以上であることがより好ましく、０．１１以下であることがより好ましい。屈折率差が０．０３よりも小さいと散乱強度が弱くなり、所望の光学特性が得られにくくなる。また、屈折率差が０．１１を超えると、赤外線の直線透過率が低下することがある。また、例えば、ジルコニア微粒子（屈折率２．１３）とアクリル樹脂とを用いることで、屈折率差を０．６にした場合は、厚さを小さくすることによって赤外線の直線透過率を調整することができる。このように、赤外線の直線透過率は、例えば、光学フィルタの厚さと屈折率差とを制御することによって、調整することもできる。また、用途に応じて、赤外線を吸収するフィルタと重ねて用いることもできる。なお、可視光に対する屈折率は例えば５４６ｎｍの光に対する屈折率で代表され得る。ここでは、特に断らない限り、屈折率は５４６ｎｍの光に対する屈折率をいう。
　本発明の実施形態による光学フィルタは、例えば、硬化性樹脂に微粒子を分散・混合させた硬化性樹脂組成物を用意する工程と、硬化性樹脂組成物を基材の表面に付与する工程と、表面に付与された硬化性樹脂組成物に含まれる硬化性樹脂を硬化させる工程とを包含する、製造方法によって、製造され得る。基材は、例えばガラス基板であっても、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＩ（ポリイミド）のような樹脂フィルムであってよいが、これらに限られない。硬化性樹脂に微粒子を分散・混合させる工程は、ホモミキサ、ホモジナイザ（例えば、超音波ホモジナイザ、高圧ホモジナイザ）などの公知の分散・混合装置を用いて行うことができる。また、付与工程は、例えば、塗布法（例えば、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、ダイコーティング法）や印刷法など、公知の種々の方法で行うことができる。
　以下、具体的な実験例（実施例および比較例）を示して、本発明の実施形態による光学フィルタの構成と光学特性の特徴を説明する。実施例および比較例の光学フィルタの構成および光学特性を表１に示す。シリカ微粒子と樹脂の種類との組合せ、凝集剤または分散剤の添加、さらには分散・混合方法の違いによって、表１に示す種々の光学フィルタを作製した。
　実施例１～１７および比較例１～３の光学フィルタは、表１に記載のアクリル樹脂とシリカ微粒子とを用いてフィルムとして形成した。シリカ微粒子としては、ストーバー法で合成された単分散シリカ微粒子を用いた。表２に示す５種類の平均粒径の異なる微粒子１～５を用いた。平均粒径、標準偏差、ＣＶ値は、ＣＰＳ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のディスク遠心式粒度分布計（ＤＣ２４０００ＵＨＲ）を用いて測定した。微粒子１～５の粒度分布を図３に示す。なお、比較例４は、ソフトフォトニクス合同会社から市販されているフォトニックラバーであり、ナノ粒子がフォトニック結晶を構成しており、ブラッグ反射により特定の色の光を強く反射する。変形させると、フォトニック結晶を構成するナノ粒子間の間隔が変化するので、反射する光の色が変化する。なお、表１に示した比較例４の粒径（＊）は、後述するＵＳＡＸＳによる散乱パターンから求めた値である。
　アクリルモノマーＡ～Ｅにシリカ微粒子を所定の配合で混合・分散し、硬化性樹脂組成物を調製し、アプリケータを用いて、基材の表面に所定の厚さのフィルムが得られるように塗布し、硬化することによって得た。光重合開始剤としてＤａｒｏｃｕｒｅ１１７３をアクリルモノマー１００質量部に対して０．２質量部を配合し、ＵＶランプを照射し光重合によって硬化させた。モノマーの種類によって、屈折率の異なる樹脂（ポリマ）を形成した。
　アクリルモノマーＡ～Ｅを以下に示す。モノマーＡおよびＥは３官能アクリレートであり、モノマーＢおよびＣは２官能アクリレートであり、モノマーＤは単官能アクリレートである。
　　Ａ：ペンタエリストールトリアクリレート
　　Ｂ：エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート（ｍ+ｎ=10）
　　Ｃ：エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート（ｍ+ｎ=3）
　　Ｄ：メトキシポリエチレングリコール＃400メタクリレート
　　Ｅ：トリメチロールプロパンＥＯ変性トリアクリレート
　　Ｆ：エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート（ｍ+ｎ=4）
　　Ｇ：エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート（ｍ+ｎ=6）
　なお、アクリルモノマーＢ、Ｃ、ＦおよびＧは、下記の化学式（化１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　微粒子の分散状態の変化を検討するために、比較例１では凝集剤としてポリエチレングリコールをアクリルモノマーＡに対して０．１質量％添加した。実施例８では、アクリルモノマーＢに対して分散剤としてＢＹＫ社製のＤＩＳＰＥＲＢＹＫ－１１１を０．５質量％添加し、実施例１１では、アクリルモノマーＢに対して分散剤としてＢＹＫ社製のＤＩＳＰＥＲＢＹＫ－１８０を０．１質量％添加した。
　本発明の実施形態による光学フィルタが有する微粒子の分散状態は、ＵＳＡＸＳのパターンから求められる、Ｄｓ＝λ／（Ｂ・ｃｏｓθ・Ｒａ）で与えられるパラメータＤｓが８．０以上３０以下である。ここで、λはＸ線の波長、θは散乱強度のピークを与える散乱角２θ（ｒａｄ）の半分、Ｂはピークの半値幅（ＦＷＨＭ、ｒａｄ）、Ｒａは微粒子の平均粒径である。
　図２を参照して、パラメータＤｓの技術的な意味を説明する。図２は、微粒子集合体における微粒子の分散状態（周期性の程度）と、ＵＳＡＸＳの散乱強度のピークの半値幅との関係を説明するための模式図である。図２では、Ｘ線回折のピークの半値幅と多結晶体の結晶粒（結晶子）の大きさとの関係を見積もる際に用いられるよく知られたシェラーの式とを対比している。図２の多結晶体を示している模式図中の○は原子を表しているのに対し、微粒子集合体を示している模式図中の○は微粒子を表している。粒径が１００ｎｍ程度の微粒子の分散状態の情報を得るためには、超小角領域のＸ線散乱パターンを解析する必要がある。
　多結晶体（微結晶の集合体）の結晶粒の大きさについては、よく知られている下記のシェラーの式で見積もることができる。
　Ｄ＝Ｋ・λ／（Ｂ・ｃｏｓθ）
　ここで，Ｂは結晶粒が有限であることによる回折線幅のひろがり（半値幅）で、実測の回折線幅Ｂｏｂｓ、装置による線幅の広がりｂとの間には下記の（１）式の関係がある。
　Ｂｏｂｓ＝Ｂ＋ｂ　（１）
　また、Ｄは結晶粒の大きさ、λはＸ線の波長、θはブラッグ角（回折角２θの半分）である。定数Ｋはシェラーの定数と呼ばれ、強度をどのような近似で求めるか、また実測されるどのような量でひろがりＢを定義するかによって異なる値を持つ。回折ピークの強度は、その回折を与える周期を持つ構造の繰り返しが多いほど、すなわち、結晶粒が大きいほど強くなり、線幅は狭くなる。
　一方、微粒子の集合体の散乱ピーク（ハロー）の強度は、散乱角を与える平均距離に近い距離で分布している微粒子の広がりが大きいほど、大きくなり、線幅は狭くなる。ある微粒子に着目すると、その微粒子の近傍に位置する微粒子との距離が平均距離に近いほど、また、そのような微粒子が多いほど、散乱ピークの強度は大きくなり、線幅は狭くなる。そこで、微粒子の集合体における「平均距離で分布している微粒子の広がり」を表すパラメータＤｓを、微粒子の平均粒径Ｒａに対する相対的な大きさとして、下記の式（２）で表すことにする。
　Ｄｓ＝λ／（Ｂ・ｃｏｓθ・Ｒａ）　（２）
　ここでは、ＵＳＡＸＳは、Ｓｐｒｉｎｇ８のＢＬ０８Ｂ２小角Ｘ線散乱ステーションを用いたので、Ｘ線の平行度は高く、上記（１）式におけるｂは無視でき、Ｂｏｂｓ＝Ｂとした。試料とＸ線の２次元検出器との距離は１６ｍ（メートル）とした。Ｘ線にはＣｕＫα線（波長λ＝０．１５４２ｎｍ）を用いた。
　図４、図５、図６および図７に、ＵＳＡＸＳパターンの測定結果をベースライン補正したものを示し、図８、図９、図１０および図１１に、散乱強度を最大値で規格化したものを示す。これらの散乱パターンのピークから上記式（２）から求めたパラメータＤｓを表１に示している。なお、図４～図１１の横軸は、散乱ベクトルｑであり、θ＝ｓｉｎ－１（ｑλ／４π）の関係にある。また、半値幅Ｂ（ＦＷＨＭ、ｒａｄ）＝ｓｉｎ－１（Ｂｑλ／４π）の関係にある。Ｂｑは、散乱ベクトルｑで表された半値幅（ＦＷＨＭ、ｎｍ－１）である。
　光学フィルタの光学特性は以下のようにして評価することができる。
　図１２に示すように、光学フィルタ１０に入射光Ｉ０が入射すると、入射光Ｉ０の一部は光学フィルタ１０を透過し（透過光Ｉｉ）、一部は界面反射し（界面反射光Ｒｉ）、他の一部は散乱される。散乱光には、光学フィルタ１０の前方に出射される前方散乱光Ｓｆと、後方に出射される後方散乱光Ｓｂとがある。後方散乱光Ｓｂによって、光学フィルタ１０は白色を呈する。入射光Ｉ０の一部は、光学フィルタ１０によって吸収されるが、ここで用いている樹脂およびシリカ微粒子は、４００ｎｍ～２０００ｎｍの光に対する吸収率は小さい。
　図１３は、光学フィルタの拡散透過率の測定方法を示す模式図であり、図１４は、光学フィルタの直線透過率の測定方法を示す模式図である。拡散透過率は、図１３に示すように、積分球３２の開口部に試料（光学フィルタ１０）を配置し、透過光Ｉｉおよび前方散乱光Ｓｆの合計の強度の入射光Ｉ０の強度に対する百分率として求めた。また、直線透過率は、試料（光学フィルタ１０）を積分球３２の開口部から２０ｃｍ離した位置に配置して測定した。この時に得られた透過光Ｉｉの強度の入射光Ｉ０の強度に対する百分率として求めた。開口の直径は１．８ｃｍで、立体角で０．０２５ｓｒに相当する。分光器として、紫外可視近赤外分光光度計ＵＨ４１５０（株式会社日立ハイテクサイエンス製）を用いた。表１には７６０ｎｍ、９５０ｎｍおよび１５００ｎｍの赤外線に対する直線透過率の値を示している。また、各試料の直線透過率スペクトルを図１５、図１６、図１７および図１８に示す。直線透過率スペクトルにディンプル（局所的な透過率の低下）が存在するか否かで、ブラッグ反射の有無を判定できる。
　後方散乱光Ｓｂの白色度は、分光測色計ＣＭ－２６００－Ｄ（コニカミノルタジャパン株式会社製）を用いて測定した。ＳＣＥ（正反射除去）方式のＬ＊の値とともに、ＣＩＥ１９３１色度図上のｘ、ｙ座標の値を求めた。Ｌ＊の値が大きいほど、ｘ、ｙの値は０．３３に近いほど、白色度は高い。これらの値も表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表１に示したように、すべての実施例１～１７は、白色を呈しており、標準光をＤ６５光源としたときに呈する色のＣＩＥ１９３１色度図上のｘ，ｙ座標は、０．２５≦ｘ≦０．４０、０．２５≦ｙ≦０．４０を満足している。また、分光測色計を用いてＳＣＥ方式で測定したＬ＊の値が２０以上である。
　また、すべての実施例１～１７の７６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長範囲内の少なくとも一部の波長の光に対する直線透過率が６０％以上である。特に、波長が９５０ｎｍおよび１５００ｎｍの光に対する直線透過率が６０％以上である。先に示した直線透過率のスペクトルは、１５００ｎｍまでしか示していないが、１５００ｎｍ超の２０００ｎｍ以下の領域の直線透過率は、局所的にわずかな低下はあり得るものの、１５００ｎｍの光に対する直線透過率とほぼ同じである。
　図１９に、各試料のパラメータＤｓの値を棒グラフで示す。すべての実施例１から１７のＤｓの値は、比較例１のＤｓの値７．７より大きく、比較例２のＤｓの値３１．７よりも小さい。Ｄｓの値が７．７の比較例１、７．４の比較例２は、白色度は、十分ではあるが、赤外線直線透過率が７６０ｎｍから１５００ｎｍの範囲で６０％に達するものはなく、十分に高い赤外線直線透過率を有していない。一方、Ｄｓの値が３１．７と大きい比較例２は、十分に高い赤外線直線透過率を有してはいるが、白色度は低い。これらのことから、Ｄｓの値は８．０以上３０以下であることが好ましく、８．２以上２２以下であることがさらに好ましい。Ｄｓの値が１０未満の実施例２および実施例６の赤外線透過率が比較的低いことから、赤外線透過率の観点からは、Ｄｓの値は１０以上であることが好ましく、１４以上であることがさらに好ましい。
　Ｄｓの値が３１．７と大きい比較例２の白色度が低い理由は、ブラッグ反射に起因している。図１８に示した比較例２の直線透過率スペクトルには、６５０ｎｍ付近に急峻なディンプル（透過率の低下）が見られる。この波長の光を反射（ブラッグ反射）していることを示している。なお、実施例７（図１６）、実施例１６および実施例１７（図１７）の直線透過率スペクトルにも可視光領域にディンプルが存在するが、比較例２のスペクトルとは異なり、実施例７（図１６）、実施例１６および実施例１７のスペクトルは、可視光領域の直線透過率が比較的低く、ディンプルが存在する波長よりも短い波長の可視光を後方散乱している。その結果、後方散乱光の白色度に対するブラッグ反射の影響が比較的抑制されたと考えられる。ただし、ブラッグ反射を有すると、特定の方向から見たときに着色して見えるので、どこから見ても白色に見えるためには、微粒子はコロイドアモルファス集合体を構成することが好ましい。
　ここで、図２０Ａ、図２０Ｂおよび図２０Ｃを参照して、Ｘ線小角散乱の２次元パターンとＤｓの値との関係を説明する。図２０Ａは比較例３（Ｄｓ値が７．４）の散乱パターンを示し、図２０Ｂは実施例１２（Ｄｓ値が１１．０）の散乱パターンを示し、図２０Ｃは比較例４（Ｄｓ値が３７．７）の散乱パターンを示している。図２０Ａの比較例３の散乱パターンは非常にブロードな等方的なハローであることがわかる（図７および図１１参照）。一方、図２０Ｃの比較例４（フォトニックラバー）の散乱パターンには、点対称な位置に回折点が見られ、周期性が高いことがわかる。図２０Ｂの実施例１２の散乱パターンには、回折点は見られず、また、ハローの線幅は、図２０Ａの比較例３の散乱パターンよりも狭いことがわかる（図５および図９参照）。このようにＤｓ値が大きいと周期性が高く、Ｄｓ値が小さいと周期性が低いことがわかる。
　図２１に実施例１の光学フィルタ１０Ａの断面ＴＥＭ像を示し、図２２に比較例１の光学フィルタ２０Ａの断面ＴＥＭ像を示す。ＴＥＭ観察用の試料は、各フィルムの厚さをｄとしたとき、断面方向に対してｄ／２の位置をミクロトームで切断することによって、シリカ微粒子の平均粒径と同じ厚さの試料片を切り出すことによって得た。図中のＴＥＭ像における白い円はシリカ微粒子であり、黒い円はシリカ微粒子が抜け落ちた跡である。
　図２１に示した光学フィルタ１０Ａの断面においては、シリカ微粒子がほぼ均一に分散しているのに対し、図２２に示した光学フィルタ２０Ａの断面においては、シリカ微粒子が一部凝集していることがわかる。これは、比較例１の光学フィルタ２０Ａの作製の際に、アクリルモノマーＡに加え、凝集剤としてポリエチレングリコールをアクリルモノマーＡに対して０．１質量％加えたためである。その結果、実施例１のＤｓ値が１０．３であるのに対し、比較例１のＤｓ値は７．７と小さくなっていると考えられる。
　なお、分散助剤を添加した実施例８と分散助剤を未添加の実施例７との間に有意な差は認められず、少なくとも微粒子分率が５０質量％（３８体積％）まで、分散助剤を添加せずとも十分に均一な分散状態を得ることができると考えられる。一方、分散助剤を添加した実施例１１と分散助剤を未添加の実施例１０とを比較すると、分散助剤を添加した実施例１１のＤｓ値の方が小さい。したがって、均一な分散状態を得ることは必ずしも容易ではないことが示唆される。また、これらのことから、Ｄｓ値は、微粒子の分散状態の違いを鋭敏に反映する優れた指標となり得ると考えられる。
　次に、図２３、図２４および図２５を参照して、実施例１の光学フィルタ１０Ａおよび比較例１の光学フィルタ２０Ａを赤外線フィルタとしての性能を比較した結果を説明する。図２３は、モーションキャプチャデバイスを用いて取得したカメラ画像の例であり、フィルタを用いることなく取得したカメラ画像である。図２４は、実施例１の光学フィルタ１０Ａを介してモーションキャプチャデバイスを用いて取得したカメラ画像の例であり、図２５は、比較例１の光学フィルタ２０Ａを介してモーションキャプチャデバイスを用いて取得したカメラ画像の例である。
　ここでは、モーションキャプチャデバイスとして、Leap Motion Controller（登録商標）を用い、約２０ｃｍ離れた位置にある手のカメラ画像を取得した。なお、このデバイスは波長が８５０ｎｍの赤外線を用いている。図２３、図２４および図２５を比較すると明らかなように、実施例の光学フィルタ１０Ａを用いた場合（図２４）は、フィルタを用いない場合（図２３）と同程度に鮮明な画像が得られているのに対し、比較例の光学フィルタ２０Ａを用いた場合（図２５）では、鮮明な画像を取得することができず、手を認識することができなかった。
　図２６に、実施例１の光学フィルタ１０Ａの光学像を示し、図２７に比較例１の光学フィルタ２０Ａの光学像を示す。実施例１の光学フィルタ１０Ａおよび比較例１の光学フィルタ２０Ａは、約５cm×約１０cmのフィルムとして、デバイスの前面を覆うように配置した。図２６および図２７からわかるように、いずれのフィルムも白色を呈している。したがって、実施例１の光学フィルタ１０Ａは、赤外線透過フィルタとして好適に用いられるとともに、白色を呈するので、高い意匠性を有している。もちろん、実施例１の光学フィルタ１０Ａの表面に印刷等によって、色や模様を付与することもできる。
　本発明の実施形態による光学フィルタは、上述したように白色を呈し得るので、赤外線透過インクを用いて、例えば、文字、絵、写真を光学フィルタの表面に印刷することによって、豊かな色彩を有する意匠性に富んだ光学フィルタを得ることができる。すなわち、本発明の実施形態による光学フィルタは、マトリクスと微粒子とを含む光学フィルタ層と、光学フィルタ層上に配置された、赤外線透過インクで形成されたプリント層とを有してもよい。プリント層は、光学フィルタ層の表面に直接形成されてもよいし、透明なフィルムの表面にプリント層を形成したものを、光学フィルタ層上に配置してもよい。赤外線透過インクとしては、用途または透過すべき赤外線の波長に応じて、公知の赤外線透過インクを選択すればよい。
　また、本発明の実施形態による光学フィルタは、斜めから見たときに拡散反射光の強度が増大するので、白輝度が上昇し、意匠の見映え（意匠の視認性）が向上する。
　実施形態による光学フィルタは例示したような平面状のフィルムであり得るが、これに限られず様々な形態をとり得る。実施形態による光学フィルタは、三次元形状を有し得る。例えば、三次元形状を有するフィルム状であり得る。具体的には、例えば、三次元形状を有する物体の表面に、塗布法を用いて、光学フィルタを形成してもよい。物体の表面は、球面の一部または全部、任意形状の曲面、多面体の表面の一部または全部など、任意の形状を有してよい。ただし、物体の表面は、光散乱を起こさないことが好ましい。
　例えば、図２８Ａおよび図２８Ｂに示すように、半球面状に形成された光学フィルタを得ることができる。図２８Ａは、半球面状に形成された実施例の光学フィルタを示す光学画像（可視光）を示す図であり、図２８Ｂは、図２８Ａに示した半球面状の実施例の光学フィルタの赤外線画像を示す図である。図２８Ａおよび図２８Ｂに示した画像は、株式会社ケンコー・トキナー社製のフルハイビジョンデジタルムービーカメラＤＶＳＡ１０ＦＨＤＩＲを用いて撮影した。図２８Ａは、白色ＬＥＤ照明下で、可視光モードで撮影した画像であり、図２８Ｂは、暗室内で、上記カメラの赤外線ＬＥＤの光のみで撮像した画像である。
　図２８Ａおよび図２８Ｂに示した光学フィルタは、半径が２cm、厚さが１mmのアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）製の半球の表面に、ディップコーティングにより実施例５と同じ材料を付与することによって形成された、厚さが３００μｍの光学フィルタである。図２８Ａ示すように、半球面状の白色のフィルタが得られた。また、図２８Ｂに示すように、このフィルタは赤外線を透過している。
　本発明の実施形態による光学フィルタは、例示したセンシングデバイス（例えば赤外線カメラ）や通信デバイスに限られず、種々の用途に用いられる。例えば、太陽電池、赤外線を用いたヒーター、赤外線を用いた光給電デバイスに好適に用いられる。
　本発明の実施形態による光学フィルタは、例えば、センサ技術または通信技術などに用いられる赤外線透過フィルタとして用いることができる。
　１０、１０A、２０Ａ　：光学フィルタ
　１２　　　　　　　　　：マトリクス
　１４　　　　　　　　　：微粒子

Claims (19)

  1. 　マトリクスと、前記マトリクス中に分散された微粒子とを含む光学フィルタであって、
    　前記微粒子は、ＵＳＡＸＳのパターンから求められる、Ｄｓ＝λ／（Ｂ・ｃｏｓθ・Ｒａ）で与えられるパラメータＤｓが８．０以上３０以下である、ただし、λはＸ線の波長、θは散乱強度のピークを与える散乱角２θ（ｒａｄ）の半分、Ｂはピークの半値幅（ＦＷＨＭ、ｒａｄ）、Ｒａは前記微粒子の平均粒径である、光学フィルタ。
  2. 　白色を呈する、請求項１に記載の光学フィルタ。
  3. 　標準光をＤ６５光源としたときに呈する色のＣＩＥ１９３１色度図上のｘ，ｙ座標は、０．２５≦ｘ≦０．４０、０．２５≦ｙ≦０．４０である、請求項１または２に記載の光学フィルタ。
  4. 　分光測色計を用いてＳＣＥ方式で測定したＬ＊の値が２０以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  5. 　７６０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長範囲内の少なくとも一部の波長の光に対する直線透過率が６０％以上である、請求項１から４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  6. 　波長が９５０ｎｍの光に対する直線透過率が６０％以上である、請求項５に記載の光学フィルタ。
  7. 　波長が１５００ｎｍの光に対する直線透過率が６０％以上である、請求項５または６に記載の光学フィルタ。
  8. 　前記微粒子は、平均粒径が８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内にある、単分散の第１微粒子を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  9. 　前記第１微粒子の平均粒径は１５０ｎｍ以上である、請求項８に記載の光学フィルタ。
  10. 　前記微粒子は、少なくともコロイドアモルファス集合体を構成している、請求項１から９のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  11. 　前記微粒子の体積分率は６％以上６０％以下である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  12. 　波長が５４６ｎｍの光に対する前記マトリクスの屈折率をｎＭ、前記微粒子の屈折率をｎＰとするとき、｜ｎＭ－ｎＰ｜が０．０３以上０．６以下である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  13. 　３次元形状を有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  14. 　前記マトリクスは樹脂で形成されており、前記微粒子は無機材料で形成されている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  15. 　請求項１４に記載の光学フィルタを製造する方法であって、
    　硬化性樹脂に前記微粒子を分散・混合させた硬化性樹脂組成物を用意する工程と、
    　前記硬化性樹脂組成物を基材の表面に付与する工程と、
    　前記表面に付与された前記硬化性樹脂組成物に含まれる前記硬化性樹脂を硬化させる工程と
    を包含する、製造方法。
  16. 　前記付与工程は、塗布法で行われる、請求項１５に記載の製造方法。
  17. 　前記付与工程は、ディップコーティング法で行われる、請求項１６に記載の製造方法。
  18. 　赤外線受光部を備えたデバイスと、
    　前記デバイスの前記赤外線受光部の前面に配置された、請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学フィルタと
    を有する、光学モジュール。
  19. 　前記デバイスは、センシングデバイス、通信デバイス、太陽電池、ヒーター、または給電デバイスである、請求項１８に記載の光学モジュール。
PCT/JP2021/010417 2020-03-16 2021-03-15 光学フィルタ、その製造方法および光学モジュール WO2021187434A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022508354A JPWO2021187434A1 (ja) 2020-03-16 2021-03-15
CN202180021889.XA CN115298582A (zh) 2020-03-16 2021-03-15 滤光器、其制造方法及光学模块
EP21771354.4A EP4123727A1 (en) 2020-03-16 2021-03-15 Optical filter, method for manufacturing same, and optical module
US17/911,902 US20230129841A1 (en) 2020-03-16 2021-03-15 Optical filter, method for manufacturing same, and optical module

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-045671 2020-03-16
JP2020045671 2020-03-16
JP2020-163409 2020-09-29
JP2020163409 2020-09-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021187434A1 true WO2021187434A1 (ja) 2021-09-23

Family

ID=77770905

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/010417 WO2021187434A1 (ja) 2020-03-16 2021-03-15 光学フィルタ、その製造方法および光学モジュール
PCT/JP2021/010413 WO2021187430A1 (ja) 2020-03-16 2021-03-15 光学フィルタ、その製造方法および光学モジュール

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/010413 WO2021187430A1 (ja) 2020-03-16 2021-03-15 光学フィルタ、その製造方法および光学モジュール

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230129841A1 (ja)
EP (1) EP4123727A1 (ja)
JP (3) JPWO2021187434A1 (ja)
CN (1) CN115298582A (ja)
TW (2) TWI784443B (ja)
WO (2) WO2021187434A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023054505A1 (ja) * 2021-09-30 2023-04-06 日東電工株式会社 収納構造体、在庫管理システムおよび在庫管理方法
WO2023074626A1 (ja) * 2021-10-28 2023-05-04 日東電工株式会社 光学積層体、赤外線情報取得システム、および会議支援システム
WO2023080016A1 (ja) * 2021-11-04 2023-05-11 日東電工株式会社 光学積層体およびシステム
JP2024050300A (ja) * 2022-09-29 2024-04-10 日東電工株式会社 真贋判定方法、隠蔽シールおよび真贋判定システム
JP2024051540A (ja) * 2022-09-30 2024-04-11 日東電工株式会社 光学積層体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006165493A (ja) 2004-11-12 2006-06-22 Tokai Kogaku Kk 赤外線受発光部、赤外線受発光部の製造方法、及び赤外線受発光部を備えた電子機器
JP2010058091A (ja) 2008-09-05 2010-03-18 Toyota Central R&D Labs Inc 微粒子分散体
JP2013065052A (ja) 2008-08-20 2013-04-11 Tokai Kogaku Kk 赤外線通信用光学物品及び赤外線通信用受光部
JP2020045671A (ja) 2018-09-19 2020-03-26 Ｊｆｅスチール株式会社 柱梁接合部コア
JP2020163409A (ja) 2019-03-28 2020-10-08 Ｊｘ金属株式会社 金属製板ばね及びその製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101057341B (zh) * 2004-11-12 2010-12-29 东海光学株式会社 红外线透射盖子
CN106461830B (zh) * 2014-05-01 2019-08-27 富士胶片株式会社 红外线传感器、近红外线吸收组合物、感光性树脂组合物、化合物及其应用
US10830931B2 (en) * 2015-07-09 2020-11-10 Nippon Sheet Glass Company, Limited Infrared cut filter, imaging device, and method for producing infrared cut filter
JP6739071B2 (ja) * 2015-09-23 2020-08-12 国立大学法人千葉大学 コア−シェル粒子を含む膜及び物品
JP6595610B2 (ja) * 2015-09-28 2019-10-23 富士フイルム株式会社 近赤外線カットフィルタ、近赤外線カットフィルタの製造方法、および固体撮像素子
JP6954194B2 (ja) * 2018-03-13 2021-10-27 Jsr株式会社 赤外線吸収組成物

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006165493A (ja) 2004-11-12 2006-06-22 Tokai Kogaku Kk 赤外線受発光部、赤外線受発光部の製造方法、及び赤外線受発光部を備えた電子機器
JP4122010B2 (ja) 2004-11-12 2008-07-23 東海光学株式会社 赤外線受発光部
JP2013065052A (ja) 2008-08-20 2013-04-11 Tokai Kogaku Kk 赤外線通信用光学物品及び赤外線通信用受光部
JP5756962B2 (ja) 2008-08-20 2015-07-29 東海光学株式会社 赤外線通信用光学物品及び赤外線通信用受光部
JP2010058091A (ja) 2008-09-05 2010-03-18 Toyota Central R&D Labs Inc 微粒子分散体
JP5274164B2 (ja) 2008-09-05 2013-08-28 株式会社豊田中央研究所 微粒子分散体
JP2020045671A (ja) 2018-09-19 2020-03-26 Ｊｆｅスチール株式会社 柱梁接合部コア
JP2020163409A (ja) 2019-03-28 2020-10-08 Ｊｘ金属株式会社 金属製板ばね及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. IWATA ET AL.: "Bio-Inspired Bright Structurally Colored Colloidal Amorphous Array Enhanced by Controlling Thickness and Black Background", ADV. METER., vol. 29, 2017, pages 1605050

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022044649A (ja) 2022-03-17
TW202141078A (zh) 2021-11-01
JP7009677B1 (ja) 2022-01-26
US20230129841A1 (en) 2023-04-27
TW202141069A (zh) 2021-11-01
JPWO2021187434A1 (ja) 2021-09-23
EP4123727A1 (en) 2023-01-25
TWI765604B (zh) 2022-05-21
JPWO2021187430A1 (ja) 2021-09-23
CN115298582A (zh) 2022-11-04
WO2021187430A1 (ja) 2021-09-23
TWI784443B (zh) 2022-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021187434A1 (ja) 光学フィルタ、その製造方法および光学モジュール
US20240151886A1 (en) Optical filter, method for manufacturing same, and optical module
US20240168208A1 (en) Optical filter, method for manufacturing same, and optical module
CN105103009A (zh) 光扩散元件及光扩散元件的制造方法
WO2021187433A1 (ja) 光学フィルタ、その製造方法および光学モジュール
WO2023080016A1 (ja) 光学積層体およびシステム
WO2024070911A1 (ja) 光学積層体
JP2013209456A (ja) 透明シートおよび電子部品用基板

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21771354

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022508354

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021771354

Country of ref document: EP

Effective date: 20221017