JP2020109956A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外カットフィルタを用いずに可視光撮影および近赤外光撮影を同時に行い、反射防止膜の膜厚増大を抑制し高温高湿環境下で優れた耐久性および反射防止特性を示す撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置において、デュアルバンドパスフィルタＤＢＰＦは、撮像センサ又は撮像レンズに設けられ、可視光帯域に透過特性、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に遮断特性及び第１の波長帯域内の一部分である第２の波長帯域に透過特性を有する。撮像レンズの表面には反射防止膜が形成され、その分光特性は、可視光帯域に低反射率特性、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に高反射率特性及び第１の波長帯域内の一部分である第３の波長帯域に低反射率特性を有する。反射防止膜の第３の波長帯域は、デュアルバンドパスフィルタの第２の波長帯域に含まれる。【選択図】図１１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

可視光撮影と赤外光撮影との両方を行う監視カメラ等の撮像装置が知られている。ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサといった撮像センサの受光部であるフォトダイオードは１３００ｎｍ程度の近赤外の波長帯域まで受光可能であるため、これらの撮像センサを用いた撮像装置であれば、赤外帯域まで撮像することが原理的に可能である。

人間の視感度が高い波長帯域は４００ｎｍ〜７００ｎｍであることから、撮像センサにおいて近赤外光を検出すると、人間の目には映像が赤みを増して見えることになる。このため、昼間や屋内の明るい場所での撮影時には、撮像センサの感度を人間の視感度に合わせるために、撮像センサの前に赤外帯域の光を遮断する赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ）を設け、波長が７００ｎｍ以上の光を除去する必要がある。また、夜間や暗い場所での撮影時には、赤外カットフィルタを設けずに撮影を行う必要がある。

このような撮像装置として、手動で赤外カットフィルタの取り付け、取り外しを行う撮像装置や、赤外カットフィルタが自動で抜き差しされる撮像装置が知られている。また、特許文献１には、赤外カットフィルタの抜き差しを不要とした撮像装置が開示されている。特許文献１に係る撮像装置では、可視光帯域の光と、近赤外帯域の９５０ｎｍ近傍の光とを透過する特性を持つ光学フィルタを用いることで、可視光帯域および赤外帯域での撮影を実現している。換言すると、当該光学フィルタは、可視光撮影および赤外光撮影の両方を可能とするデュアルバンドパスフィルタ（ＤＢＰＦ）となっている。

また、撮像装置には、円筒状の鏡筒の内部に、複数のレンズが軸方向に沿って配置されたレンズユニットが用いられるものがあり、このレンズユニットには、ゴーストやフレア等の要因となるレンズ表面での光の反射を減少させるために、レンズ表面に反射防止膜（ＡＲコート）が形成されたものがある（例えば、特許文献２参照）。この反射防止膜は、可視光帯域の光の反射を減少させるように形成されている。

特許５００９３９５号公報 特開２０１７−１５１４５１号公報

ところで、反射防止膜の膜厚は、反射防止対象となる光の波長に依存し、当該光の波長の帯域が広帯域となるほど、反射防止膜の総数を厚くせざるを得ず、反射防止膜全体の膜厚が厚く形成される傾向がある。可視光撮影および近赤外光撮影を可能とすべく、可視光帯域から近赤外帯域（約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍ）の光の反射を減少させるように、反射防止膜（ワイドバンドＡＲコート）をプラスチックレンズの表面に形成する場合、可視光帯域から近赤外帯域にかけて所定（例えば０．５％）の反射率以下とするためには、例えば反射防止膜を２９層の多層膜とする必要がある。図１６は、２９層からなる反射防止膜の詳細を示す図である。図１６に示すように、ワイドバンドＡＲコートの総膜厚は約１４００ｎｍとなっている。また、図１３は、波長（横軸）と片面反射率（縦軸）との関係を示したグラフであり、図中の特性曲線Ｌ１がワイドバンドＡＲコートをプラスチックレンズに形成した場合のものである。この特性曲線Ｌ１から分かるように、２９層のこのワイドバンドＡＲコートでは、波長が約４００ｎｍから約１０００ｎｍとなる区間において、反射率が０．５％以下となっている。

ワイドバンドＡＲコートをプラスチックレンズの表面に形成した場合、膜厚が厚くなるため、プラスチックレンズが熱膨張による変形を起こした際にワイドバンドＡＲコートが当該変形に基づく応力を受けやすくなる。このため、高温時にプラスチックレンズが変形してワイドバンドＡＲコートにクラックが発生し、反射防止膜としての機能が損なわれるおそれがある。また、膜厚が厚くなることで、レンズに対する入射角の大きい光の反射率が、膜厚が薄い場合に比べて上昇し（入射角依存性が悪化し）、反射防止膜としての機能が損なわれるおそれがある。したがって、反射防止膜（ＡＲコート）を形成してレンズ表面での光の反射を抑制しつつ、可視光撮影および近赤外光撮影を同時に行うことが困難であった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、赤外カットフィルタを用いることなく可視光撮影および近赤外光撮影を同時に行うことができるとともに、レンズ表面に形成された反射防止膜がその膜厚増大を抑制しつつ高温／高温高湿環境下で優れた耐久性および反射防止特性を示すことができる、撮像装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、画素毎に受光素子が配置された撮像センサ本体と、可視光の複数の色の領域および赤外光の領域が、所定配列で前記撮像センサ本体の前記受光素子に対応して配置されたカラーフィルタとを備える撮像センサと、前記撮像センサ上に像を結ぶレンズを有する光学系と、前記撮像センサまたは前記光学系のいずれかに設けられ、可視光帯域に透過特性を有し、前記可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に高反射率特性を有し、前記第１の波長帯域内の一部分である第２の波長帯域に透過特性を有する光学フィルタと、前記撮像センサから出力される信号に基づいて、前記可視光の各色の成分の信号から前記赤外光の成分の信号を減算する処理を行い、可視画像信号および赤外画像信号を出力する信号処理手段とを備え、前記レンズの表面には分光特性を有する反射防止膜が形成されており、前記分光特性は、前記可視光帯域に低反射率特性を有し、前記可視光帯域の長波長側に隣接する前記第１の波長帯域に高反射率特性を有し、前記第１の波長帯域内の一部分である第３の波長帯域に低反射率特性を有し、前記第３の波長帯域が、前記光学フィルタの前記第２の波長帯域に含まれていることを特徴とする。なお、前記反射防止膜は光学系を構成するレンズのすべてに形成される必要はなく、少なくともの一部のレンズに形成されればよい。特に、前記反射防止膜は光学系を構成するレンズのうちの樹脂レンズに形成するのが好ましいが、ガラスレンズに形成されても構わない。

このような構成によれば、光学フィルタが、可視光帯域に透過特性を有し、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に遮断特性を有し、第１の波長帯域内の一部分である第２の波長帯域に透過特性を有しており、かつ、レンズの表面には分光特性を有する反射防止膜が形成されており、この分光特性は、可視光帯域に低反射率特性を有し、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に高反射率特性を有し、第１の波長帯域内の一部分である第３の波長帯域に低反射率特性を有し、第３の波長帯域が、光学フィルタの第２の波長帯域に含まれている。このため、カラーフィルタの各色の領域を通過する各色の可視光成分に含まれる赤外光成分は、反射防止膜の第３の波長帯域と光学フィルタの第２の波長帯域とを通過する赤外光成分となる。また、カラーフィルタの赤外光の領域を通過する赤外光成分は、反射防止膜の第３の波長帯域と光学フィルタの第２の波長帯域とを通過する赤外光成分となる。このように、可視光に含まれる赤外光成分の波長範囲を、反射防止膜（第３の波長帯域）とＤＢＰＦ（第２の波長帯域）とにより制限することで、波長範囲が制限された赤外光成分を、各色の可視光成分から除去することが可能となる。このため、各色の可視光成分に含まれる赤外光成分をより正確に除去することが可能となり、赤外カットフィルタを用いることなく、赤外カットフィルタを用いた場合と同様の可視画像を得ることができる。これにより、赤外カットフィルタを用いることなく可視光撮影と近赤外光撮影とを同時に行うことができる。また、レンズの表面に形成される反射防止膜が前述したような分光特性を有するように構成されることにより、反射防止膜を薄膜とすることができる。すなわち、本発明の反射防止膜は、前述した２９層のワイドバンドＡＲコートのように約４００ｎｍから約１０００ｎｍの幅広い波長区間にわたって反射率を０．５％以下にすることなく、高反射率特性領域を間に挟んで可視光帯域と第３の波長帯域とに分けて限定的に低反射率特性領域を設ける（実際に必要となる領域のみに部分的に低反射率特性領域（反射防止特性領域）を割り当てる）ようにしているため、その総膜厚を大幅に削減する（総膜厚を８００ｎｍ以下にする）ことが可能となる。この場合、特に、反射防止膜は、可視光帯域に透過率が９５％以上の低反射率特性を有するとともに、第３の波長帯域に透過率が９５％以上の低反射率特性を有し、低反射率特性を有するこれら２つの帯域間に透過率が９５％未満の高反射率特性を有することが好ましい。このように、反射防止膜を薄膜とすることができれば、反射防止膜の膜厚が厚い場合に生じる、クラックの発生、入射角依存性の悪化という問題を防ぐことができる。これにより、反射防止膜の機能が損なわれることがなく、レンズ表面での光の反射に起因する問題が生じるのを抑制できる。

なお、可視光帯域は、約４００ｎｍ程度から約７００ｎｍ程度の波長帯域である。第１の波長帯域は、近赤外の波長帯域として約７００ｎｍ程度以上の波長帯域である。第２の波長帯域は、例えば、約８００ｎｍ程度から約１１００ｎｍ程度の波長帯域、またはこの波長帯域に含まれる波長帯域である。第３の波長帯域は、例えば、約９３０ｎｍ程度から約９８０ｎｍの波長帯域である。

また、１つの撮像素子で赤外光の領域を含むカラーフィルタを用いて撮影しているので、可視画像と赤外画像とで撮影範囲にずれがでることがなく、基本的に可視画像の各画素と赤外画像との各画素がそれぞれ対応していることになる。よって、２つの撮像素子を用いた場合のように両者の位置ずれを補正する必要がない。

本発明の前記構成において、前記光学フィルタの前記第２の波長帯域が、前記可視光帯域より長波長側において前記カラーフィルタの各色の領域の透過率が互いに近似する第４の波長帯域に含まれていることを特徴とする。

このような構成によれば、光学フィルタの第２の波長帯域が、カラーフィルタの各色の領域の透過率が略近似した状態となる第４の波長帯域に含まれているため、光学フィルタの第２の波長帯域（反射防止膜の第３の波長帯域）を通過し、かつカラーフィルタの各色の領域を通過する光の透過率が、当該各色の領域で略同じになる。また、カラーフィルタの各色の領域で透過率が大きく異なる波長帯域が、光学フィルタにおける可視光帯域と第２の波長帯域との間であり遮断特性を有する波長帯域と重なるため、カラーフィルタの各色の領域で透過率が大きく異なる波長帯域の光は光学フィルタを通過せず、赤外側において、カラーフィルタの各色の領域で透過率が近似する波長帯域の光のみが光学フィルタを通過することとなる。これにより、可視光の各色の成分の信号から赤外光の成分の信号をより正確に除去することができ、光学フィルタの第２の波長帯域を透過した赤外光による影響を抑制した可視画像を得ることができる。

また、本発明の上記構成において、前記カラーフィルタの前記第４の波長帯域では、各色の領域の透過率の差が１０％以下となっていることを特徴とする。

このような構成によれば、第４の波長帯域では、各色の領域の透過率の差が１０％以内となっているため、光学フィルタの第２の波長帯域を通過する赤外光による可視画像への影響を抑制する画像処理がより容易となり、色の再現性を向上させることができる。

なお、反射防止膜の組成は様々に考えられるが、前述の分光特性を実現する好適な例として、第１の屈折率を有する材料から形成される第１の膜と、第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する材料から形成される第２の膜とを交互に積層して成り、第１の膜を形成する材料がＳｉＯ_２を主成分とし、第２の膜を形成する材料がＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５を主成分とする反射防止膜を挙げることができる。

また、本発明者らは、上記に加え、多層構造を成す反射防止膜を構成する各層（各膜）の内部応力が高温及び高温高湿環境下での膜の耐久性にどのような影響を及ぼすかにつき検証し、低屈折率材料の膜と高屈折率材料の膜とを交互に積層して成る積層構造において、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜の内部応力がいずれも０〜５０ＭＰａの圧縮応力を示すような応力形態を保つと、換言すると、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜の融点がいずれも２１００℃以下で、かつ、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜のヤング率がいずれも１１０ＭＰａ以下であれば、反射防止膜が高温環境下及び高温高湿環境下で優れた耐久性を示すことを知見した。以下、これについて具体的に説明する。

まず初めに、図１７の表に示されるように、屈折率が１．５４の樹脂レンズ上に、屈折率が１．５４のＳｉＯを２６．３３ｎｍの厚さで設け、さらにその上に、屈折率が２．００のＺｒＯ_２（融点２７００℃；ヤング率２１０ＭＰａ）とこのＺｒＯ_２よりも低い１．４２の屈折率を有するＳｉＯ_２（融点１７００℃）とを交互に積層して成る積層構造（下層から順に厚さが６．７５ｎｍ（ＺｒＯ_２）、１４．２８ｎｍ（ＳｉＯ_２）、３３．７６ｎｍ（ＺｒＯ_２）、９．５２ｎｍ（ＳｉＯ_２）、７６．３０ｎｍ（ＺｒＯ_２）、８５．６９ｎｍ（ＳｉＯ_２））を有する反射防止膜（全部で７層の積層構造）につき所定の光入射角で所定のシミュレーションにより最適化を行なったところ、図１３の分光特性図（反射防止膜の片面反射率（％）と入射光波長（ｎｍ）との間の関係を示す分光特性図）に示される分光特性曲線Ｌ２が得られた。

この分光特性曲線Ｌ２から分かるように、低屈折率材料（ＳｉＯ_２）の膜と高屈折率材料（ＺｒＯ_２）の膜とを交互に積層して成るこの反射防止膜は、規定の広波長帯域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において所望の低反射率条件（反射率１．５以下）をほぼ満たすことができるが、前述したように、ＳｉＯ_２膜の内部応力が圧縮応力を示し、ＺｒＯ_２膜の内部応力が高い引張応力を示すようになり、膜全体として引張応力が強くなりすぎてしまう（膜全体の内部応力が一方に偏ってしまう）ことから、高温試験時など高温環境に晒されてレンズが膨張すると、その変形に耐え切れなくなって表面（反射防止膜の表面）にクラックが発生し得る。そして、このようにして生じたクラックは、ゴースト現象の原因になるとともに、光学特性にも悪影響を与える。

このような内部応力の偏りに伴うクラックの発生は、膜の積層数を減らして膜全体の応力を小さくすれば、ある程度防止し得る。しかしながら、そのような反射防止膜では、規定の入射波長範囲（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）内で反射率が１．５以下に完全に収まらなかった。すなわち、反射率が全体的に高くなってしまい、分光特性が悪化してしまう。

そこで、本発明者らは、低屈折率材料の膜と高屈折率材料の膜とを交互に積層して成る反射防止膜の積層構造を構成する各層（各膜）の内部応力に着目し、様々な試験を伴う試行錯誤の結果、広波長帯域において所望の低反射率条件を満たしつつ（具体的には、例えば、規定の広波長帯域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において所望の低反射率条件（反射率１．５以下）をほぼ満たすことができる積層数を確保した状態でも）クラックや膜の膨れ隆起現象が生じ得ない（高温環境下および高温高湿環境下での応力変化に膜が追従できる）応力形態を突き止めた。すなわち、常温において、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜の内部応力がいずれも０〜５０ＭＰａの圧縮応力を示すような応力形態を保つと、具体的には、例えば、そのような応力形態を実現し得るような材料を低屈折率材料および高屈折率材料として採用し、必要に応じて各層（各膜）の内部応力（圧縮応力）を０〜５０ＭＰａまで下げるような成膜条件を設定すると、高温高湿環境下で優れた膜耐久性が得られることが本発明者らにより確認された。この場合、積層構造を構成する各層間の内部応力（圧縮応力）の差を可能な限り低く抑え、積層構造全体にわたる圧縮応力分布を可能な限り平滑化する（あるいは、反射防止膜全体を低応力化する）ことが望ましい。

一例として、ＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５よりも内部応力が低い（ＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５よりも柔らかく融点が低い）材料、例えばＮｂ_２ＴｉＯ_７を高屈折率材料（または高屈折率材料の主成分）として採用する。Ｎｂ_２ＴｉＯ_７は、融点が低く（融点が約１４９０℃）かつヤング率が低い（ヤング率が約１００ＭＰａ）ため、高温時にも樹脂レンズ等の基材との追従性が高い。また、ＳｉＯ_２よりも緻密で耐熱性があるＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との混合材料（融点が約２０００℃）を低屈折率材料（または低屈折率材料の主成分）として採用する。ＳｉＯ_２に対してＡｌ_２Ｏ_３を加えることにより、硬いだけでなく緻密な結晶構造を得ることができ、隣接する高屈折率材料による高屈折率層や樹脂レンズ等の基材との密着性を向上でき、高温時に隣接する高屈折率層やレンズ基材に対して追従性が向上する。そして、これらの高屈折率材料と低屈折率材料とを組み合わせることにより、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜の内部応力がいずれも０〜５０ＭＰａの圧縮応力を示すような応力形態を実現することができる（低屈折率材料膜および高屈折率材料膜の融点をいずれも２１００℃以下とし、かつ、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜のヤング率をいずれも１１０ＭＰａ以下とすることにより、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜の内部応力がいずれも０〜５０ＭＰａの圧縮応力を示すような応力形態を実現できる）。また、各層（各膜）の内部応力（圧縮応力）を０〜５０ＭＰａまで下げるような成膜条件の設定は、例えば、酸素導入量の制御によって行なわれてもよく、あるいは、積層構造を構成する各層がイオンアシスト法またはプラズマアシスト法を用いて形成される場合には、そのようなアシストプロセスのパラメータ（例えばガス流量、照射時間、印加出力など）を制御することによって行なわれてもよい。

なお、上記構成において、反射防止膜は、レンズの少なくとも光学的に有効な範囲（有効径）内に例えば蒸着により設けられる。また、上記構成において、反射防止膜は、交互に積層される第１の膜と第２の膜との間に他の膜が介在していてもよい。また、上記構成において、反射防止膜を伴う膜付きレンズは、ガラス製であってもよく、あるいは、樹脂製であってもよい。しかしながら、前述したように、この反射防止膜は、レンズの熱変形にも追従できる耐熱性の優れた性質を有するため、温度変化によって膨張収縮し易い樹脂レンズにおいて特に好適である。また、上記構成において、反射防止膜は、物体側に面するレンズの表面のみならず、像側に面するレンズの裏面に設けられてもよい。

本発明によれば、赤外カットフィルタを用いることなく可視光撮影および近赤外光撮影を同時に行うことができるとともに、レンズ表面に形成された反射防止膜がその膜厚増大を抑制しつつ高温／高温高湿環境下で優れた耐久性および反射防止特性を示すことができる撮像装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る撮像装置の概略構成図である。 同、赤外領域を有するカラーフィルタの配列パターンを説明するための図である。 同、カラーフィルタのＲ，Ｇの領域の透過率スペクトルを示すグラフである。 同、カラーフィルタのＢ，ＩＲの領域の透過率スペクトルを示すグラフである。 同、ＤＢＰＦの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、カラーフィルタおよびＤＢＰＦの透過率スペクトルを示すグラフである。 同、撮像レンズについて説明するための図である。 同、反射防止膜の積層構造の詳細なデータを示す表図である。 同、図８の積層構造を成す反射防止膜の分光特性図（波長−片面反射率線図）である。 同、図８の積層構造を成す反射防止膜の分光特性図（波長−透過率線図）である。 同、ＤＢＰＦ、カラーフィルタおよび反射防止膜の透過率スペクトルを示すグラフである。 図８と同様に１５層構造を成す変形例に係る高耐熱反射防止膜の積層構造の詳細なデータを示す表図である。 図８、図１６および図１７のそれぞれの積層構造を成す反射防止膜の分光特性図（波長−片面反射率線図）である。 図８および図１２のそれぞれの積層構造を成す反射防止膜の分光特性図（波長−片面反射率線図）である。 図８および図１２のそれぞれの積層構造を成す反射防止膜の分光特性図（波長−透過率線図）である。 ワイドバンドＡＲコートの積層構造の詳細なデータを示す表図である。 従来の７層反射防止膜の積層構造の詳細なデータを示す表図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、撮像装置１００で用いられるカメラ１１０は、光学フィルタとしてのＤＢＰＦ１１１と、撮像用の光学系としての撮像レンズ１０と、カラーフィルタ１１３およびセンサ本体１１４を備えた撮像センサ１１５と、撮像センサ１１５からの出力信号に処理を施す信号処理部（信号処理手段）１１６とを備えている。また、信号処理部１１６は、カラーの可視画像信号１２１と赤外画像信号１２２とを出力する。

撮像センサ（イメージセンサ）１１５は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサであるセンサ本体１１４と、このセンサ本体１１４の各画素（各受光素子）に対応して、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤外（ＩＲ）の各領域（各色のフィルタ）が、所定の配列で配置されたカラーフィルタ１１３とを備えている。

センサ本体１１４としてのＣＣＤイメージセンサでは、各画素に受光素子としてのフォトダイオードが配置されている。なお、センサ本体１１４は、ＣＣＤイメージセンサに代えてＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ・Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサであってもよい。

赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各領域を有しているが赤外（ＩＲ）の領域を有していないベイヤー配列のカラーフィルタは、基本パターンとなる縦４×横４の１６個の領域を有し、８個の領域がＧの領域とされ、４個の領域がＲとされ、４個の領域がＢとされている。これに対して、本実施の形態に係るカラーフィルタ１１３は、図２に示すように、ベイヤー配列における８個のＧの領域のうちの４個がＩＲの領域となっており、Ｒの領域が４個、Ｇの領域が４個、Ｂの領域が４個、ＩＲの領域が４個となっている。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域は、各色の波長範囲に透過率のピークを備えるとともに、近赤外の波長域に透過性を有しているため、図２では、Ｒの領域を「Ｒ＋ＩＲ」、Ｇの領域を「Ｇ＋ＩＲ」、Ｂの領域を「Ｂ＋ＩＲ」としている。なお、ＩＲの領域を含むカラーフィルタは、図２に示すカラーフィルタ１１３に限られるものではなく、様々な配列のカラーフィルタを用いることができる。ただし、可視光の各色の領域とＩＲの領域との両方を含む必要がある。なお、カラーフィルタを以下のように構成してもよい。すなわち、カラーフィルタを、４行４列の基本配列において、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃの４種類の領域のうちのＧの領域が４つ、Ｃの領域が８つ、Ｒの領域およびＢの領域が２つずつ配置されるとともに、同じ種類の領域同士は互いに行方向および列方向で隣接しないように離れて配置されているものとしてもよい。このとき、８つ配置されるＣの領域は市松模様となるように配置される。ここで、Ｃとは、クリアな領域として素通しの状態を示すもので、基本的に可視光帯域から近赤外の波長帯域まで透過特性を有するものとなっている。可視光帯域においてＣ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂとなる。なお、クリアとなるＣは、ＲＧＢの３色が透過することから白色光、すなわちホワイト（Ｗ）ということができ、Ｃ＝Ｗ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂとなる。したがって、Ｃは、可視光帯域の略全波長帯域の光量に対応することになる。

カラーフィルタ１１３のＲの領域、Ｇの領域、およびＢの領域の透過率スペクトルは、図３および図４に示すグラフのようになっている。図３には、カラーフィルタ１１３のＲの領域、Ｇの領域の透過率スペクトルが示されており、図４には、カラーフィルタ１１３のＢの領域、ＩＲの領域の透過率スペクトルが示されている。図３および図４では、縦軸が透過率を示し、横軸が波長を示している。図３および図４のグラフにおける波長（横軸）の範囲は、可視光帯域と近赤外帯域の一部とを含むもので、３００ｎｍ〜１１００ｎｍとなっている。

図３（ａ）は、Ｒの領域の透過率スペクトルを示している。
Ｒの領域は、グラフのＲ（点線）に示すように、波長６００ｎｍで略最大の透過率となり、その長波長側は、１０００ｎｍを超えても透過率が略最大の状態が維持された状態となっている。

図３（ｂ）は、Ｇの領域の透過率スペクトルを示している。
Ｇの領域は、グラフのＧ（二点鎖線）に示すように、波長が５４０ｎｍ程度の部分に透過率極大となるピークを有し、その長波長側の６２０ｎｍ程度の部分に、透過率極小となる部分がある。また、透過率極小となる部分より長波長側が上昇傾向となり、８５０ｎｍ程度で透過率が略最大となる。それより長波長側では、１０００ｎｍを超えても透過率が略最大となった状態となっている。

図４（ａ）は、Ｂの領域の透過率スペクトルを示している。
Ｂの領域は、グラフのＢ（破線）に示すように、波長が４６０ｎｍ程度の部分に透過率が極大となるピークを有し、その長波長側の６３０ｎｍ程度の部分に、透過率が極小となる部分がある。また、それより長波長側が上昇傾向となり、８６０ｎｍ程度で透過率が略最大となり、それより長波長側では、１０００ｎｍを超えても透過率が略最大となった状態となっている。

図４（ｂ）は、ＩＲの領域の透過率スペクトルを示している。
ＩＲの領域は、グラフのＩＲ（一点鎖線）に示すように、７８０ｎｍ程度から短波長側の光を遮断し、１０２０ｎｍ程度から長波長側の光を遮断し、８２０ｎｍ〜９２０ｎｍ程度の部分が、透過率が略最大となっている。

図３および図４において、縦軸（透過率）の１．０は、光を１００％透過することを意味するものではなく、カラーフィルタ１１３において、例えば、最大の透過率を示すものである。

ＤＢＰＦ１１１の透過率スペクトルは、図５に示すグラフのようになっている。ＤＢＰＦ１１１は、可視光帯域に透過特性を有し、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に遮断特性を有し、第１の波長帯域内の一部分である第２の波長帯域に透過特性を有する光学フィルタとなっている。このＤＢＰＦ１１１の第２の波長帯域を通過する赤外光は、カラーフィルタ１１３のＩＲの領域（図４（ｂ））を通過することとなる。
なお、可視光帯域とは、約４００ｎｍ程度から約７００ｎｍ程度の波長帯域である。また、第１の波長帯域とは、近赤外の波長帯域としての約７００ｎｍ程度以上の波長帯域である。また、第２の波長帯域とは、例えば、約８００ｎｍ程度から約１１００ｎｍ程度の波長帯域、またはこの波長帯域に含まれる波長帯域であり、図５では、約８３０ｎｍ程度から約９７０ｎｍ程度の波長帯域となっている。

また、図１に示すように、ＤＢＰＦ１１１を、撮像レンズ１０と、カラーフィルタ１１３を備える撮像センサ１１５との間に設ける場合、ＤＢＰＦ１１１を撮像レンズ１０の像側に設けても、撮像センサ１１５における撮像レンズ１０側に設けてもよい。また、ＤＢＰＦ１１１を、撮像レンズ１０の物体側に設けてもよい。
図５に示すように、ＤＢＰＦ１１１は、ＤＢＰＦ（ＶＲ）と示されている可視光帯域と、可視光帯域の長波長側であって可視光帯域から少し離れた位置にＤＢＰＦ（ＩＲ）と示されている赤外帯域の一部分との２つの帯域で、透過率が高くなっている。なお、可視光帯域における透過率が高い帯域としてのＤＢＰＦ（ＶＲ）は、約３７０ｎｍ程度から約７００ｎｍ程度の波長帯域となっている。また、赤外帯域における透過率が高い帯域（第２の波長帯域）としてのＤＢＰＦ（ＩＲ）は、既述のとおり、約８３０ｎｍ程度から約９７０ｎｍ程度の波長帯域となっている。

図６は、カラーフィルタ１１３およびＤＢＰＦ１１１の透過率スペクトルを示すグラフである。すなわち、図３、図４および図５を重ねたグラフである。
カラーフィルタ１１３の各領域の透過率スペクトルと、ＤＢＰＦ１１１の透過率スペクトルとの関係が以下のように規定されている。すなわち、ＤＢＰＦ１１１の透過率スペクトルの赤外光を透過するＤＢＰＦ（ＩＲ）は、Ｒの領域、Ｇの領域、Ｂの領域の全てが略最大の透過率となって各領域で透過率が略同じとなる波長帯域Ａ（第４の波長帯域）内に含まれている。また、ＤＢＰＦ（ＩＲ）は、ＩＲの領域で透過率が略最大となる波長帯域Ｂ（第５の波長帯域）内に含まれるようになっている。波長帯域Ａは、例えば、約８２０ｎｍ程度以上の波長帯域である。また、波長帯域Ｂは、例えば、約７９０ｎｍ程度から約９９０ｎｍ程度の波長帯域である。

Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域の透過率が略同じになる波長帯域Ａでは、各領域の透過率の差が透過率で１０％以下であることが好ましい。また、波長帯域Ａより短波長側の波長帯域Ｃ（第６の波長帯域）では、透過率が略最大のＲの領域に対して、Ｇの領域、Ｂの領域では透過率が低くなっている。なお、波長帯域Ｃは、例えば、約７００ｎｍ程度から約８２０ｎｍ程度の波長帯域である。

図６に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域の透過率に差がある部分は、ＤＢＰＦ１１１における、可視光帯域において透過率が高い部分であるＤＢＰＦ（ＶＲ）と、赤外帯域において透過率が高い部分であるＤＢＰＦ（ＩＲ）との間の、透過率が極小となる部分（光が略遮断される部分）に対応している。換言すると、ＤＢＰＦ１１１は、赤外側において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域の透過率の差が大きくなる波長帯域の光は遮断し、その波長帯域より長波長側でＲ，Ｇ，Ｂの各領域の透過率が略最大となって透過率が略同じとなる波長帯域（波長帯域Ａ）の光を透過するようになっている。

本実施の形態において、赤外光カットフィルタに代えて用いられるＤＢＰＦ１１１では、可視光帯域だけではなく、赤外側の第２の波長帯域にも光を透過する領域があるため、可視光によるカラー撮影に際して、第２の波長帯域を通過した光の影響を受けることとなるが、ＤＢＰＦ１１１の第２の波長帯域は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域で透過率が異なる部分の光を透過せず、各領域の透過率が略最大となって略同じ透過率となる波長帯域の光だけを透過するようになっている。また、ＤＢＰＦ１１１の第２の波長帯域においては、ＩＲの領域で透過率が略最大となる部分の光を透過するようになっている。ここで、略同じ光が照射される極めて近接した４つの画素にＲ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの領域がそれぞれ設けられていると仮定した場合に、第２の波長帯域においては、Ｒの領域、Ｇの領域、Ｂの領域、ＩＲの領域で略同様に光が通過することになり、赤外側の光としては、ＩＲを含む各領域で略同じ光量の光が、センサ本体１１４の画素のフォトダイオードに至ることとなる。すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域を透過する光のうちの赤外側の第２の波長帯域を通過する光の光量は、ＩＲの領域を通過する光の光量と同様となる。

このため、Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域を透過した光を受光したセンサ本体１１４（Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素）の出力信号と、ＩＲの領域を通過した光を受光したセンサ本体１１４（ＩＲ画素）の出力信号との差分が、各Ｒ，Ｇ，Ｂの領域で通過した赤外側の光を除去したＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの可視光部分の出力信号となる。

カラーフィルタ１１３のパターン（図２）に示したように、センサ本体１１４の画素毎にＲ，Ｇ，Ｂ，ＩＲのいずれか１つの領域が配置されることになる。各画素に照射される各色の光の光量が異なる場合、例えば、各画素において、周知の内挿法（補間法）を用いて、各画素の各色の輝度を求め、この補間された各画素のＲ，Ｇ，Ｂの輝度と、同じく補間されたＩＲの輝度との差分を、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの輝度とすることができる。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の輝度から赤外光成分を除く画像処理方法はこれに限られるものではなく、最終的にＲ，Ｇ，Ｂの各輝度から第２の波長帯域を通過した光の影響を除去できる方法であれば、いずれの方法を用いてもよい。いずれの方法を用いても、ＤＢＰＦ１１１が、赤外側でＲ，Ｇ，Ｂの領域の透過率の差が所定の割合（例えば１０％）より大きい部分の光をカットしているので、各画素において、赤外光の影響を除く処理が容易となる。

赤外光撮影を夜間撮影として用いる場合には、赤外光照明が必要となる。ＤＢＰＦ１１１の透過率スペクトルは、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの各領域の透過率スペクトルと、赤外光照明の光、たとえば、照明用赤外光ＬＥＤの発光スペクトルとを考慮して決定する。

撮像装置１００によれば、ＤＢＰＦ１１１の赤外側で光を透過する第２の波長帯域が、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの各領域の赤外側で、各領域の透過率が略最大となって各領域の透過率が略同じとなる波長帯域Ａに含まれるとともに、ＩＲの領域の透過率が略最大となる波長帯域Ｂに含まれる。換言すると、可視光帯域より長波長側で、Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域（各フィルタ）の透過率がＲの領域だけ略最大となり、Ｇ，Ｂの領域は透過率が略最大となっておらず、Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域の透過率が略同じとならずに異なっている部分の光は、ＤＢＰＦ１１１によりカットされる。

Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの各領域における赤外側の透過率が全て略同じであり、第２の波長帯域を透過する光が同じ光量で照射されれば、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの各領域における透過光量が同じになる。このため、Ｒ，Ｇ，Ｂの各領域に対応する画素から出力される信号に基づき色の補正を行う処理を、容易かつ正確に行い、カラー撮影時に、ＤＢＰＦ１１１の第２の波長帯域を通過する赤外光による影響を抑制した可視画像を得ることができる。これにより、赤外光の影響を除去する画像処理を容易かつ正確に行うことができ、従来の赤外光カットフィルタを用いた場合と同様に、色再現性に優れた可視画像（カラー画像）を得ることができる。

また、ＤＢＰＦ１１１の第２の波長帯域を、波長帯域Ａおよび波長帯域Ｂに含まれる赤外光照明の発光スペクトルのピークに対応させることで、赤外光照明の光が効率的に用いられるとともに、第２の波長帯域の幅を狭めて、カラー撮影時に、第２の波長帯域を通過する赤外光の影響を小さくすることができる。

ＤＢＰＦ１１１を用いた場合、信号処理部１１６が行う処理、すなわち撮像センサ１１５から出力されるＲＧＢの各信号の値からＩＲの信号の値を減算する処理（補正）がより高精度となる。例えば、撮像センサ１１５のＲ，Ｇ，Ｂの各画素の受光成分は、以下に示すように、各色の成分にＩＲの成分を加えた状態となっている。

Ｒ画素 Ｒ＋ＩＲ
Ｇ画素 Ｇ＋ＩＲ
Ｂ画素 Ｂ＋ＩＲ
ＩＲ画素 ＩＲ

そこで、以下に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の受光成分からＩＲ成分を除くＩＲ補正を行う。

Ｒ画素 （Ｒ画素出力）−（ＩＲ画素出力）＝（Ｒ＋ＩＲ）−ＩＲ＝Ｒ
Ｇ画素 （Ｇ画素出力）−（ＩＲ画素出力）＝（Ｇ＋ＩＲ）−ＩＲ＝Ｇ
Ｂ画素 （Ｂ画素出力）−（ＩＲ画素出力）＝（Ｂ＋ＩＲ）−ＩＲ＝Ｂ
これにより、ＤＢＰＦ１１１を透過するとともにカラーフィルタ１１３を透過するＩＲ成分を、カラーフィルタ１１３のＩＲ以外の各色の領域から除去することができる。

また、信号処理部１１６は、同時化処理（内挿処理）、ガンマ補正、ホワイトバランス、ＲＧＢマトリックス補正等の処理を行う。信号処理部１１６は、ＩＲ成分が除かれたＲＧＢの各信号からなる可視画像信号１２１と、ＩＲ信号からなる赤外画像信号１２２とを出力する。

撮像レンズ１０は、撮像センサ１１５上に像を結ぶ光学系を構成する。本実施の形態では、可視画像の撮像と、赤外画像の撮像とを１群の撮像レンズ１０で行っても、可視画像と赤外画像との両方で略ピントがあった状態とするために、以下に示す構造の撮像レンズ１０を用いている。

図７に示すように、撮像レンズ１０は、物体側から像側に向かって順に、負のパワーを備える第１レンズ１１、負のパワーを備える第２レンズ１２、正のパワーを備える第３レンズ１３、および正のパワーを備える第４レンズ１４を備えている。また、第３レンズ１３と第４レンズ１４の間には絞り１５が配置されており、第４レンズ１４の像側には板ガラス１６が配置されている。結像面Ｉ１は、板ガラス１６から所定の距離だけ離れた位置となっている。第４レンズ１４は、接合レンズであり、負のパワーを備える物体側レンズ１７と正のパワーを備える像側レンズ１８とからなっている。物体側レンズ１７と像側レンズ１８とは樹脂接着剤により接着されており、物体側レンズ１７と像側レンズ１８との間には樹脂接着剤層Ｂ１が形成されている。

撮像レンズ１０を構成する第１レンズ１１はガラス製のレンズ、第２レンズ１２、第３レンズ１３および第４レンズ１４は樹脂製のレンズ（プラスチックレンズ）である。次に、第１レンズ１１、第２レンズ１２、第３レンズ１３、および第４レンズの表面に形成されている反射防止膜について説明する。

反射防止膜は、物質の表面における光の反射を減少させるために、物質の表面に形成される透明な薄膜である。例えば、単層の薄膜では、物質の屈折率をｎ０、薄膜の屈折率をｎ１、外の媒質の屈折率をｎ２としたときに、ｎ０＞ｎ１＞ｎ２（またはｎ０＜ｎ１＜ｎ２）の条件で、薄膜の厚さをｄとすると、薄膜の光学的厚さｎ１ｄが１／４波長のとき、反射率は最小になり、さらに薄膜の屈折率ｎ１＝（ｎ０・ｎ２）１／２の条件を満足するとき、最小反射率の値は０になる。また、物質の表面における光の反射をさらに減少させる場合には、多層反射防止膜（多層膜）が用いられる。

反射防止膜には、ＡＲコートがある。ＡＲコートは真空蒸着法等により形成される。ＡＲコートの材料としては、例えば、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２等が用いられる。また、ＡＲコートの形成には、真空蒸着法以外の方法として、湿式による方法があり、例えば、フッ素樹脂系の材料を塗布するものが知られている。なお、ＡＲコートとしては、上述のものに限られず、各種ＡＲコートを用いることができるが、蒸着により形成され、硬度が高いものが好ましい。

本実施の形態では、反射防止膜としてのＡＲコートが、第１レンズ１１から第４レンズ１４の表面（少なくとも有効径部分）に形成されている。このＡＲコートは、分光特性を有している。以下、分光特性を有するＡＲコートのことを分光ＡＲコートという。また、分光特性とは、可視光帯域の光および近赤外光帯域の一部の光の反射を減少させ、それらの光を透過させる性質である。分光ＡＲコートは、ＤＢＰＦ１１１と同等の機能を有するＤＢＰＦ機能付きＡＲコートであるため、ワイドバンドＡＲコートに比べて薄膜とすることができる。

図８は、分光ＡＲコートを構成する各層について説明するための図である。図８に示すように、分光ＡＲコートは１５層で構成され、総膜厚は約７４０ｎｍ程度となっている。具体的には、分光ＡＲコートは、第１の屈折率を有する材料から形成される第１の膜と、第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する材料から形成される第２の膜とを交互に積層して成り、前記第１の膜を形成する材料がＳｉＯ_２を主成分とし、前記第２の膜を形成する材料がＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５を主成分としている。より具体的には、屈折率が１．５４の樹脂レンズ上に、屈折率が１．６０のＳｉＯを３５．７８ｎｍの厚さで設け、さらにその上に、屈折率が２．０５のＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５とこのＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５よりも低い１．４１の屈折率を有するＳｉＯ_２とを交互に積層して成る積層構造（下層から順に厚さが１０．１５ｎｍ（ＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５）、４５．１７ｎｍ（ＳｉＯ_２）、３１．５５ｎｍ（ＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５）、５６．１６ｎｍ（ＳｉＯ_２）、２３．１５ｎｍ（ＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５）、１１４．０４ｎｍ（ＳｉＯ_２）、６．２２ｎｍ（ＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５）、１００．６４ｎｍ（ＳｉＯ_２）、２８．９９ｎｍ（ＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５）、３１．８９ｎｍ（ＳｉＯ_２）、９２．１４ｎｍ（ＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５）、１４．１０ｎｍ（ＳｉＯ_２）、４１．９８ｎｍ（ＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５）、１０８．６３ｎｍ（ＳｉＯ_２））を有する。

また、図９は、分光ＡＲコートをレンズ（プラスチックレンズ）の表面に形成した場合における、波長（横軸）と片面反射率（縦軸）との関係を示したグラフである。図９に示すように、この分光ＡＲコートの分光特性曲線Ｌ３では、波長が約４２０ｎｍ程度から約７２０ｎｍ程度となる区間で、反射率が０．５％以下となっている。また、波長が約９３０ｎｍ程度から約９８０ｎｍ程度となる区間で、反射率が０．５％以下となっている。なお、反射率は、設計上０．５％以下としているが、製品としては１％以下となっていればよい。

図１０は、分光ＡＲコートをレンズ（プラスチックレンズ）の表面に形成した場合における、波長（横軸）と透過率（縦軸）との関係を示したグラフである。図示のように、この分光ＡＲコートの分光特性曲線Ｌ３’では、波長が約４２０ｎｍ程度から約７２０ｎｍ程度となる区間で、透過率が約９９％となっている。また、波長が約９３０ｎｍ程度から約９８０ｎｍ程度となる区間（第３の波長帯域）で、透過率が約９９％以上となっている。しかしながら、分光ＡＲコートは（後述する高耐熱ＡＲコートも含めて）、好適には、可視光帯域に透過率が９５％以上の低反射率特性を有するとともに、第３の波長帯域に透過率が９５％以上の低反射率特性を有し、低反射率特性を有するこれら２つの帯域間に透過率が９５％未満の高反射率特性を有していればよい。

図１１は、ＤＢＰＦ１１１、カラーフィルタ１１３および分光ＡＲコートの透過率スペクトルを示すグラフである。換言すると、図６のグラフに、さらに分光ＡＲコートの透過率スペクトル（太線）を加えたグラフである。
分光ＡＲコートは、可視光帯域に低反射率特性を有し、可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に高反射率特性を有し、第１の波長帯域内の一部分である第３の波長帯域（約９３０ｎｍ程度から約９８０ｎｍ程度）に低反射率特性を有しており、この第３の波長帯域が、ＤＢＰＦ１１１の第２の波長帯域に含まれている。なお、図１１では、第２の波長帯域が、約８１０ｎｍ程度〜約１０００ｎｍ程度の波長帯域となっている。

レンズの表面に反射防止膜（分光ＡＲコート）を形成した場合でも、第３の波長帯域が第２の波長帯域に含まれているため、反射防止膜（分光ＡＲコート）が、ＤＢＰＦ１１１を用いての可視光撮影および赤外光撮影の妨げとなることはない。すなわち、レンズの表面に分光ＡＲコートを形成した場合でも、ＤＢＰＦ１１１を用いた可視光撮影および近赤外光撮影を行うことができる。

このとき、分光ＡＲコートはワイドバンドＡＲコートに比べて膜厚が薄く、その総膜厚が約７４０ｎｍ程度となっている。換言すると分光ＡＲコートの総膜厚は、ワイドバンドＡＲコートの総膜厚の約半分となっている。これは、分光ＡＲコートが、前述した２９層のワイドバンドＡＲコートのように約４００ｎｍから約１０００ｎｍの幅広い波長区間にわたって反射率を０．５％以下にすることなく、高反射率特性領域を間に挟んで可視光帯域と第３の波長帯域とに分けて限定的に低反射率特性領域を設ける（実際に必要となる領域のみに部分的に低反射率特性領域（反射防止特性領域）を割り当てる）ようにしているからである。このことは、図９に示される分光ＡＲコートの分光特性曲線Ｌ３を前述した分光特性曲線Ｌ１，Ｌ２と重ね合わせた図１３を見ても明らかである。

このように総膜厚を大幅に減らすことができれば、プラスチックレンズが熱膨張による変形をした際でも、分光ＡＲコートにクラックが入ることはなく、反射防止膜としての機能が損なわれることはない。また、入射角の大きい光の反射率が上昇すること（入射角依存性が悪化すること）がなく、反射防止膜としての機能が損なわれることはない。

これにより、レンズ表面に形成された反射防止膜（分光ＡＲコート）を有し、レンズ表面での光の反射に起因する問題の発生が抑制されるとともに、赤外カットフィルタを用いることなく可視光撮影および近赤外光撮影を同時に行うことが可能な撮像装置１００を提供することができる。

図１２には、図８の分光ＡＲコートと同様に１５層構造を成すが、それよりも高い耐熱性を有するとともに総膜厚を更に薄くできる反射防止膜（ＤＢＰＦ機能付き高耐熱ＡＲコート）の積層構造が示されている。図示のように、この高耐熱反射防止膜は、屈折率が１．５４の樹脂レンズ上に形成され、低屈折率材料の膜（第１の膜）と高屈折率材料の膜（第２の膜）とを交互に積層した積層構造を成す。この場合、反射防止膜は、前述したＺｒＯ_２よりも内部応力が低い（ＺｒＯ_２よりも柔らかく融点が低い）材料であるＮｂ_２ＴｉＯ_７（融点が約１４９０℃；ヤング率が約１００ＭＰａ）を高屈折率材料（または高屈折率材料の主成分）として採用し、ＳｉＯ_２よりも緻密で耐熱性があるＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との混合材料（融点が約２０００℃；ヤング率が１１０ＭＰａ以下）を低屈折率材料（または低屈折率材料の主成分）として採用することにより、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜の内部応力がいずれも０〜５０ＭＰａの圧縮応力を示すような応力形態を実現している（低屈折率材料膜および高屈折率材料膜の融点をいずれも２１００℃以下とし、かつ、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜のヤング率をいずれも１１０ＭＰａ以下とすることにより、低屈折率材料膜および高屈折率材料膜の内部応力がいずれも０〜５０ＭＰａの圧縮応力を示すような応力形態を実現している）。また、この場合、各層（各膜）の内部応力（圧縮応力）を０〜５０ＭＰａの範囲内で更に下げるように成膜条件を設定してもよい。そのような成膜条件の設定は、例えば、酸素導入量の制御によって行なわれてもよく、あるいは、積層構造を構成する各層がイオンアシスト法またはプラズマアシスト法を用いて形成される場合には、そのようなアシストプロセスのパラメータ（例えばガス流量、照射時間、印加出力など）を制御することによって行なわれてもよい。

反射防止膜の積層構造は、より具体的には、図１２に示されるように、屈折率が１．５４の樹脂レンズ上に、屈折率が１．６４のＳｉＯを３３．８４ｎｍの厚さで設け、さらにその上に、屈折率が２．１３のＮｂ_２ＴｉＯ_７とこのＮｂ_２ＴｉＯ_７よりも低い１．４３の屈折率を有するＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との混合材料とを交互に積層して成る積層構造（下層から順に厚さが７．３５ｎｍ（Ｎｂ_２ＴｉＯ_７）、４５．６５ｎｍ（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）、２８．４９ｎｍ（Ｎｂ_２ＴｉＯ_７）、５４．８３ｎｍ（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）、２０．９８ｎｍ（Ｎｂ_２ＴｉＯ_７）、１１２．５４ｎｍ（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）、５．９８ｎｍ（Ｎｂ_２ＴｉＯ_７）、９７．９４ｎｍ（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）、２７．１３ｎｍ（Ｎｂ_２ＴｉＯ_７）、３１．６７ｎｍ（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）、８８．１５ｎｍ（Ｎｂ_２ＴｉＯ_７）、１１．３９ｎｍ（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）、４１．１１ｎｍ（Ｎｂ_２ＴｉＯ_７）、１０５．２１ｎｍ（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３））を有し、蒸着によって形成される。

このような全部で１５層の積層構造を成す反射防止膜につき所定の光入射角で所定のシミュレーションにより最適化を行なったところ、図１４の分光特性図（反射防止膜の片面反射率（％）と入射光波長（ｎｍ）との間の関係を示す分光特性図）に示される分光特性曲線Ｌ４および図１５の分光特性図（反射防止膜の透過率（％）と入射光波長（ｎｍ）との間の関係を示す分光特性図）に示される分光特性曲線Ｌ４’が得られた。図１４および図１５には、前述した図８の分光ＡＲコートの図９および図１０において示した分光特性曲線Ｌ３，Ｌ３’も重ね合わせて示されるが、これらの図からも明らかなように、低屈折率材料としてのＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との混合材料の第１の膜と高屈折率材料としてのＮｂ_２ＴｉＯ_７の第２の膜とを交互に積層して成るこの反射防止膜は、前述した図８の分光ＡＲコートとほぼ同様の分光特性を有しつつ、高温環境下および高温高湿環境下でクラックや膜の膨れ隆起現象が生じなかった。すなわち、前述した積層構造により、高温環境下および高温高湿環境下での応力変化に膜が柔軟に追従できる応力形態を実現できた。

なお、本実施の形態において、積層構造を形成する反射防止膜の膜応力は、以下の通り測定し、算出する。
１．シリコンウエハ等の反りが少ない平板基板に任意の蒸着材料を単層で成膜。
２．膜を安定させるために、製膜後２週間常温で放置し、２週間経過後、常温環境下で成膜前後での膜面の曲率半径の変化を測定し、下記の式にて内部応力を算出する。
σ_ｆ＝［Ｅ_ｓｔ_ｓ ^２／（１−Ｖ_ｓ）６ｔ_ｆ］×［１／Ｒ_１−１／Ｒ_０］・・・（式）
ここで、σ_ｆは膜応力（内部応力）、Ｅ_ｓは基板（レンズ）のヤング率、ｔ_ｓは基板の厚さ、Ｖ_ｓは基板のポアソン比、ｔ_ｆは基板上の膜の厚さ、Ｒ_０は製膜前の基板の曲率半径、Ｒ_１は製膜後の膜およびレンズの曲率半径である。この場合、膜およびレンズの曲率半径とは、蒸着された後のレンズの曲率半径のことである。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、本発明において、撮像レンズ、光学フィルタ、センサ本体などの構成配置形態は、前述した実施の形態に限定されない。また、レンズ上における高耐熱反射防止膜の形成形態は、前述した機能を有しさえすれば、どのような形態であっても構わない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、前述した実施の形態の一部または全部を組み合わせてもよく、あるいは、前述した実施の形態のうちの１つから構成の一部が省かれてもよい。

１０ 撮像レンズ（光学系）
１１１ ＤＢＰＦ（光学フィルタ）
１１３ カラーフィルタ
１１４ 撮像センサ本体
１１５ 撮像センサ
１１６ 信号処理部（信号処理手段）
１２１ 可視画像信号
１２２ 赤外画像信号

Claims (10)

1. 画素毎に受光素子が配置された撮像センサ本体と、可視光の複数の色の領域および赤外光の領域が、所定配列で前記撮像センサ本体の前記受光素子に対応して配置されたカラーフィルタとを備える撮像センサと、
   前記撮像センサ上に像を結ぶレンズを有する光学系と、
   前記撮像センサまたは前記光学系のいずれかに設けられ、可視光帯域に透過特性を有し、前記可視光帯域の長波長側に隣接する第１の波長帯域に遮断特性を有し、前記第１の波長帯域内の一部分である第２の波長帯域に透過特性を有する光学フィルタと、
   前記撮像センサから出力される信号に基づいて、前記可視光の各色の成分の信号から前記赤外光の成分の信号を減算する処理を行い、可視画像信号および赤外画像信号を出力する信号処理手段とを備え、
   前記レンズの表面には分光特性を有する反射防止膜が形成されており、前記分光特性は、前記可視光帯域に低反射率特性を有し、前記可視光帯域の長波長側に隣接する前記第１の波長帯域に高反射率特性を有し、前記第１の波長帯域内の一部分である第３の波長帯域に低反射率特性を有し、前記第３の波長帯域が、前記光学フィルタの前記第２の波長帯域に含まれていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記反射防止膜は、前記可視光帯域に透過率が９５％以上の低反射率特性を有するとともに、前記第３の波長帯域に透過率が９５％以上の低反射率特性を有し、低反射率特性を有するこれら２つの帯域間に透過率が９５％未満の高反射率特性を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記反射防止膜は前記光学系を構成する前記レンズのうちの少なくとも樹脂製のレンズに形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置
4. 前記光学フィルタの前記第２の波長帯域が、前記可視光帯域より長波長側において前記カラーフィルタの各色の領域の透過率が互いに近似する第４の波長帯域に含まれていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記カラーフィルタの前記第４の波長帯域では、各色の領域の透過率の差が１０％以下となっていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記反射防止膜は、第１の屈折率を有する材料から形成される第１の膜と、第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する材料から形成される第２の膜とを交互に積層して成り、前記第１の膜を形成する材料がＳｉＯ_２を主成分とし、前記第２の膜を形成する材料がＺｒＯ_２またはＴａ_２Ｏ_５を主成分とすることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記反射防止膜は、第１の屈折率を有する材料から形成される第１の膜と、第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する材料から形成される第２の膜とを交互に積層して成り、前記第１の膜および前記第２の膜の内部応力がいずれも０〜５０ＭＰａの圧縮応力を示すことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 前記反射防止膜は、第１の屈折率を有する材料から形成される第１の膜と、第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する材料から形成される第２の膜とを交互に積層して成り、前記第１の膜および前記第２の膜の融点がいずれも２１００℃以下で、かつ、前記第１の膜および前記第２の膜のヤング率がいずれも１１０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 前記第１の膜を形成する材料がＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との混合材料を主成分とし、前記第２の膜を形成する材料がＮｂ_２ＴｉＯ_７を主成分とすることを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
10. 前記反射防止膜の総膜厚が８００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像装置。

Images