JP2006195373A

JP2006195373A - 視感度補正近赤外カットフィルタ、並びに、それを用いた光学ローパスフィルタ及び視感度補正素子

Info

Publication number: JP2006195373A
Application number: JP2005009346A
Authority: JP
Inventors: Seijiro Okada; 誠治郎岡田; Tomihiro Takahashi; 東美浩高橋; Masahiro Tatewaki; 正浩帯刀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】十分な視感度補正性能を有し、薄くて低コストの光学ローパスフィルタを実現することのできる視感度補正近赤外カットフィルタを提供する。
【解決手段】コーティングタイプの視感度補正近赤外カットフィルタである。当該視感度補正近赤外カットフィルタは、波長４５０〜５５０ｎｍの領域で最大透過率となり、かつ、波長４００ｎｍで最大値の８０％以下の透過率、波長６００ｎｍで最大値の９０％以下の透過率、波長６５０ｎｍで最大値の８０％以下の透過率となる分光特性を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像素子に使用され、十分な視感度補正を行なうことができる視感度補正近赤外カットフィルタ、並びに、それを用いた光学ローパスフィルタ及び視感度補正素子に関する。

デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラには、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などの固体撮像素子が使用されている。しかし、固体撮像素子の分光感度は、人の目の感度（視感度）と異なるために補正が必要となる。

図５に、固体撮像素子の分光感度を示し、図６に、人の目の標準比視感度を示す。固体撮像素子の分光感度と人の目の標準比視感度とを比較すると、可視領域（波長４００〜７００ｎｍ）での感度差はホワイトバランス差となり、波長７００ｎｍ以上の赤外（以下「ＩＲ」と略記する）領域においては、リモコンの近赤外光など目に見えないものが撮影されたり、露出差となったりする。

そこで、従来においては、視感度補正ガラスを使用することにより、可視領域での分光感度の補正と近赤外光の吸収（遮断）とが行なわれていた。また、近赤外光の遮断特性を向上させるためにＩＲカットコートを併用したり、ＩＲカットコートのみを使用したりすることもある（例えば、特許文献１参照）。図７に、視感度補正ガラスの分光特性を示し、図８に、ＩＲカットコートの分光特性を示す。これらは、通常、モアレ防止用の空間フィルタと組み合わされ、光学ローパスフィルタとして使用される。図９に、従来の光学ローパスフィルタの一例を示す。図８に示すように、従来の光学ローパスフィルタ９は、偏光解消板２とその両面に設けられた第１及び第２の複屈折板３、４とからなる空間フィルタ５と、第１の複屈折板３の、偏光解消板２が設けられた面と反対側の面に接着された視感度補正ガラス１０とにより構成されている。
特開２００３−２７９７２６号公報

しかし、ＩＲカットコートのみでは視感度との差が大きく、例えば、上記特許文献１に開示されているものにあっては、波長５５０ｎｍから波長６５０ｎｍにかけてなだらかに透過率を落とすことにより、視感度との差を小さくすることができるものの、波長５５０ｎｍ以下の領域ではほぼ１００％の透過率となっており（特許文献１の図３参照）、何らかの補正手段が必要になる。従って、光学ローパスフィルタにＩＲカットコートを使用した場合には、厚みを薄くすることができるものの、視感度補正は不完全なものとなる。

また、視感度補正ガラスは、十分な視感度補正を行うためには数百μｍと厚みを厚くする必要がある。従って、光学ローパスフィルタに視感度補正ガラスを使用した場合には、接着も必要となることから、固体撮像素子、ひいてはそれが搭載されるデジタルスチルカメラ等の小型化を図ることができない。

本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、十分な視感度補正性能を有し、薄くて低コストの光学ローパスフィルタ及び視感度補正素子を実現することのできる視感度補正近赤外カットフィルタ、並びに、それを用いた光学ローパスフィルタ及び視感度補正素子を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る視感度補正近赤外カットフィルタの構成は、コーティングタイプの視感度補正近赤外カットフィルタであって、波長４５０〜５５０ｎｍの領域で最大透過率となり、かつ、波長４００ｎｍで最大値の８０％以下の透過率、波長６００ｎｍで最大値の９０％以下の透過率、波長６５０ｎｍで最大値の８０％以下の透過率となる分光特性を有することを特徴とする。

また、本発明に係る光学ローパスフィルタの構成は、空間フィルタと、前記空間フィルタのいずれかの面にコーティングされた前記本発明の視感度補正近赤外カットフィルタとを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る視感度補正素子の構成は、透明基板と、前記透明基板のいずれかの面にコーティングされた前記本発明の視感度補正近赤外カットフィルタとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、視感度補正ガラスの分光特性と同等の分光特性を有するコーティングタイプの、すなわち、薄型の視感度補正近赤外カットフィルタを提供することができる。その結果、十分な視感度補正性能を有し、薄くて低コストの光学ローパスフィルタ及び視感度補正素子を実現することができる。

以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における視感度補正近赤外カットフィルタを搭載した光学ローパスフィルタの構成を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態の光学ローパスフィルタ１は、偏光解消板２とその両面に設けられた第１及び第２の複屈折板３、４とからなる空間フィルタ５と、第１の複屈折板３の、偏光解消板２が設けられた面と反対側の面にコーティングされた視感度補正近赤外カットフィルタ６とにより構成されている。ここで、偏光解消板は、偏光した光を無偏光に変換するための素子であり、複屈折板は、入射光を常光線と異常光線とに分けるための素子である。

視感度補正近赤外カットフィルタ６は、波長４５０〜５５０ｎｍの領域で最大透過率となり、かつ、波長４００ｎｍで最大値の８０％以下の透過率、波長６００ｎｍで最大値の９０％以下の透過率、波長６５０ｎｍで最大値の８０％以下の透過率となる分光特性を有するように構成されている。この分光特性は、図７に示す視感度補正ガラスの分光特性と同等のものとなっており、十分な視感度補正を実現することができる。

視感度補正近赤外カットフィルタ６は、高屈折率材料である二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）からなる透明薄膜と、低屈折率材料である二酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）からなる透明薄膜とを交互に積層した層構成を有している。すなわち、当該視感度補正近赤外カットフィルタ６は、コーティングタイプの、すなわち、薄型の視感度補正近赤外カットフィルタである。視感度補正近赤外カットフィルタ６は、第１の複屈折板３の、偏光解消板２が設けられた面と反対側の面に、高屈折率材料からなる透明薄膜と低屈折率材料からなる透明薄膜とを、例えば、公知の真空蒸着法を用いて交互に形成することによって得られる。尚、高屈折率材料としては、ＴｉＯ₂ の他に五酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）、五酸化ニオブ（Ｎｂ₂ Ｏ₅ ）などを用いることができ、また、低屈折率材料としては、ＳｉＯ₂ の他にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂ ）などを用いることができる。

下記（表１）〜（表３）に、本実施の形態の視感度補正近赤外カットフィルタ６の層構成例を示す。下記（表１）は、総層数が３８層である場合の層構成例であり、下記（表２）は、総層数が３０層である場合の層構成例であり、下記（表３）は、総層数が２８層である場合の層構成例である。尚、各表中の「厚み」は、光学厚み（ｎ・ｄ）を意味している。

図２に、上記（表１）〜（表３）に示す層構成を有する視感度補正近赤外カットフィルタの分光特性を示す。図２に示すように、総層数が３０層及び３８層である場合には、上記した分光特性となっている。すなわち、総層数が３０層である場合には、波長４９２．６ｎｍで最大透過率９９．６％となり、かつ、波長４００ｎｍで最大値の５．４％の透過率、波長６００ｎｍで最大値の８１％の透過率、波長６５０ｎｍで最大値の４５％の透過率となる分光特性を有している。また、総層数が３８層である場合には、波長５０３．７ｎｍで最大透過率９８．５％となり、かつ、波長４００ｎｍで最大値の５．４％の透過率、波長６００ｎｍで最大値の８１．５％の透過率、波長６５０ｎｍで最大値の４５％の透過率となる分光特性を有している。これに対し、総層数が２８層である場合には、上記した分光特性からずれたものとなっている。しかし、視感度補正近赤外カットフィルタ６のコーティング面と反対側の面に、波長４００ｎｍ、波長６５０ｎｍでの反射率が１０％以上となるようなＡＲ（Anti Reflection：低反射）膜をコーティングすれば、上記した分光特性にすることができる。この場合には、視感度補正近赤外カットフィルタ６とＡＲ膜とを組み合わせたものが本発明にいう“視感度補正近赤外カットフィルタ”となる。下記（表４）に、波長４００ｎｍ、波長６５０ｎｍでの反射率が１０％以上となるようなＡＲ膜として、総層数が４層である場合の層構成例を示す。尚、下記（表４）中の「厚み」は、光学厚み（ｎ・ｄ）を意味している。

また、図３に、上記（表３）に示す層構成（２８層）を有する視感度補正近赤外カットフィルタ６の分光特性と、当該視感度補正近赤外カットフィルタと上記（表４）に示す層構成を有するＡＲ膜とを組み合わせた場合（完成品）の分光特性を示す。尚、図３中には、ＡＲ膜の反射率特性をも含めている。

以上説明したように、本実施の形態によれば、視感度補正ガラスの分光特性と同等の分光特性を有するコーティングタイプの、すなわち、薄型の視感度補正近赤外カットフィルタを提供することができる。その結果、空間フィルタ５の第１の複屈折板３に視感度補正近赤外カットフィルタ６をコーティングすることにより（必要に応じて第２の複屈折板４にＡＲ膜をコーティングすることにより）、十分な視感度補正性能を有し、薄くて低コストの光学ローパスフィルタ１を実現することができる。

尚、視感度補正近赤外カットフィルタは、波長４５０〜５５０ｎｍの領域で最大透過率となり、かつ、波長４００ｎｍで最大値の８０％以下の透過率、波長６００ｎｍで最大値の９０％以下の透過率、波長６５０ｎｍで最大値の８０％以下の透過率となる分光特性を有するように構成することができれば、上記（表１）〜（表４）に示す層構成を有するものに限定されない。

また、本実施の形態においては、視感度補正近赤外カットフィルタ６を、第１の複屈折板３の、偏光解消板２が設けられた面と反対側の面にコーティングしているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、視感度補正近赤外カットフィルタ６を、空間フィルタ５の、偏光解消板２と第１又は第２の複屈折板３、４との接着面にコーティングしてもよく、接着面を含む空間フィルタ５の２つの面に分割してコーティングしてもよい。

また、本実施の形態においては、偏光解消板２とその両面に設けられた第１及び第２の複屈折板３、４とからなる空間フィルタ５を例に挙げて説明したが、空間フィルタは必ずしもこの構成のものに限定されるものではない。空間フィルタとしては、例えば、複屈折板が１枚あるいは３枚以上の構成のもの、偏光解消板を使用しない構成のものであってもよい。

［第２の実施の形態］
図３は本発明の第２の実施の形態における視感度補正近赤外カットフィルタを搭載した視感度補正素子を示す斜視図である。

図３に示すように、本実施の形態の視感度補正素子７は、透明基板としての平行平板の光学ガラス８と、光学ガラス８の一方の面にコーティングされた視感度補正近赤外カットフィルタ６とにより構成されている。ここで、視感度補正近赤外カットフィルタ６は、上記第１の実施の形態で説明したものと同様の構成を有しており、必要に応じて上記第１の実施の形態で説明したＡＲ膜と組み合わせて用いられる。

視感度補正ガラスは、十分な視感度補正を行うためには数百μｍと厚みを厚くする必要があるが、厚みの薄い光学ガラス８の表面に視感度補正近赤外カットフィルタ６をコーティングすることにより、十分な視感度補正性能を有し、薄くて低コストの視感度補正素子７を実現することができる。

尚、本実施の形態においては、視感度補正近赤外カットフィルタ６を、光学ガラス８の一方の面にコーティングしているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、視感度補正近赤外カットフィルタ６を、光学ガラス８の両面に分割してコーティングしてもよい。

また、本実施の形態においては、透明基板として光学ガラス８を例に挙げて説明したが、透明基板は必ずしも光学ガラス８に限定されるものではない。透明基板として、例えば、透明な樹脂、石英、セラッミクなどを使用しても、上記と同様の効果を得ることができる。

本発明の視感度補正近赤外カットフィルタは、視感度補正ガラスの分光特性と同等の分光特性を有するコーティングタイプの、すなわち、薄型の視感度補正近赤外カットフィルタであるので、視感度補正を必要とし、かつ、小型化が要求される高性能のデジタルスチルカメラやビデオカメラに有用である。

本発明の第１の実施の形態における視感度補正近赤外カットフィルタを搭載した光学ローパスフィルタの構成を示す斜視図本発明の第１の実施の形態における視感度補正近赤外カットフィルタの分光特性を示す図本発明の第１の実施の形態におけるＡＲ膜を含めた視感度補正近赤外カットフィルタの分光特性を示す図本発明の第２の実施の形態における視感度補正近赤外カットフィルタを搭載した視感度補正素子を示す斜視図固体撮像素子の分光感度を示す図人の目の標準比視感度を示す図視感度補正ガラスの分光特性を示す図ＩＲカットコートの分光特性を示す図従来の光学ローパスフィルタの一例を示す斜視図

符号の説明

１光学ローパスフィルタ
２偏光解消板
３第１の複屈折板
４第２の複屈折板
５空間フィルタ
６視感度補正近赤外カットフィルタ
７視感度補正素子
８光学ガラス

Claims

コーティングタイプの視感度補正近赤外カットフィルタであって、波長４５０〜５５０ｎｍの領域で最大透過率となり、かつ、波長４００ｎｍで最大値の８０％以下の透過率、波長６００ｎｍで最大値の９０％以下の透過率、波長６５０ｎｍで最大値の８０％以下の透過率となる分光特性を有することを特徴とする視感度補正近赤外カットフィルタ。
空間フィルタと、前記空間フィルタのいずれかの面にコーティングされた請求項１に記載の視感度補正近赤外カットフィルタとを備えた光学ローパスフィルタ。
透明基板と、前記透明基板のいずれかの面にコーティングされた請求項１に記載の視感度補正近赤外カットフィルタとを備えた視感度補正素子。