光学フィルタおよび撮像システム
【課題】自然光が入る昼間だけでなく夜間など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を目的とする。
【解決手段】
撮像デバイス１では、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、光学フィルタ１３は、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における光線の反射を防止するデュアル反射防止コート３とからなる。
【解決手段】
撮像デバイス１では、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、光学フィルタ１３は、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における光線の反射を防止するデュアル反射防止コート３とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、予め設定した波長帯域の光線の反射を防止する光学フィルタおよび撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、可視光線に加えて、赤外域や紫外域の光線にも応答してしまう。
【０００３】
人の目は、暗所において４００〜６２０ｎｍ程度の範囲の波長の光線に応答し、明所において４２０〜７００ｎｍ程度の範囲の波長の光線に応答する仕組みになっている。これに対し、例えば、ＣＣＤでは、４００〜７００ｎｍ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。
【０００４】
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。
【０００５】
また、従来の光学フィルタでは、人間の目で見える可視域での透過率を少しでも向上させるために当該可視域において光の反射を低減させる反射防止膜（ＡＲコート）を光学フィルタの主面に施すことが一般的なフィルタ構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０９５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。また、従来の光学フィルタでは、可視域における光の反射を低減させる反射防止膜を主面に施しているだけで、同時に赤外域における光の反射を低減させるものはない。
【０００９】
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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、この透明基板の一主面上に形成され２つの波長帯域における光線の反射を防止するデュアル反射防止コートとからなり、前記２つの波長帯域は、可視域と赤外域であることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる光学フィルタによれば、前記透明基板の一主面上に形成され前記可視域と前記赤外域における光線の反射を防止する前記デュアル反射防止コートが設けられているので、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑え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。
【００１２】
前記構成において、前記透明基板の他主面上にも前記デュアル反射防止コートが形成されてもよい。
【００１３】
この場合、前記透明基板の他主面上にも前記デュアル反射防止コートが形成されるので、前記透明基板の一主面上のみに前記デュアル反射防止コートを形成するのと比較して、前記可視域および前記赤外域の所望帯域における反射率を抑えるのにより好適であり、さらに、前記可視域および前記赤外域の所望帯域における透過率を向上させることも可能となる。加えて、反射率を抑える不要帯域では、反射率が増加することでカットコートとしても機能させることも可能となる。
【００１４】
具体的に、この構成によれば、前記透明基板の両主面上に前記デュアル反射防止コートを形成した場合、当該光学フィルタに光が入射する際に１つの前記デュアル反射防止コート（例えば前記基板の一主面に形成された前記デュアル反射防止コート）を通過し、この１つの前記デュアル反射防止コートを通過した光がもう一方の前記デュアル反射防止コート（例えば前記基板の他主面に形成された前記デュアル反射防止コート）を通過して当該光学フィルタを通過するので、１つの前記デュアル反射防止コートにより前記可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えた光に対して、さらにもう一方の前記デュアル反射防止コートにより前記可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えることになり、その結果、反射率抑制の相乗効果を有することになる。さらに、前記可視域および赤外域の所望帯域における透過率に関しても、反射率と同様の理由により相乗効果を有することになる。
【００１５】
前記構成において、前記デュアル反射防止コートは、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ってもよい。
【００１６】
前記構成において、前記デュアル反射防止コートには、２つの波長帯域における光線の反射を防止する反射防止コートと、前記２つの波長帯域の間の波長帯域の光線の透過を抑えるカットコートが含まれてもよい。
【００１７】
前記構成において、前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満であり、前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満であり、前記カットコートは、低屈折率材料からなり、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満であってもよい。
【００１８】
この場合、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることが可能となる。具体的に、前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満であり、前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満であり、前記カットコートは、低屈折率材料からなり、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満であるので、反射率を略ゼロに抑えることができる可視域の下限波長を約４５０ｎｍ、上限波長を約６５０ｎｍとし、かつ、反射率を略ゼロに抑えることができる赤外域の下限波長を約８００ｎｍ、上限波長を約１０００ｎｍとすることが可能となる。
【００１９】
前記構成において、前記高屈折率材料には、ＴｉＯ2もしくはＮｂ2Ｏ5が用いられ、前記低屈折率材料には、ＳｉＯ2が用いられ、前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その物理膜厚が９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下であり、前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その物理膜厚が７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下であり、前記カットコートは、その物理膜厚が７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下であってもよい。
【００２０】
この場合、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることが可能となる。具体的に、前記高屈折率材料には、ＴｉＯ2もしくはＮｂ2Ｏ5が用いられ、前記低屈折率材料には、ＳｉＯ2が用いられ、前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その物理膜厚が９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下であり、前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その物理膜厚が７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下であり、前記カットコートは、その物理膜厚が７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下であるので、反射率を略ゼロに抑えることができる可視域の下限波長を約４５０ｎｍ、上限波長を約６５０ｎｍとし、かつ、反射率を略ゼロに抑えることができる赤外域の下限波長を約８００ｎｍ、上限波長を約１０００ｎｍとすることが可能となる。
【００２１】
前記構成において、前記デュアル反射防止コートには、屈折率が変化する位置に調整コートが含まれてもよい。
【００２２】
この場合、前記デュアル反射防止コートに前記調整コート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、特に反射防止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、急峻に変位する反射率の変移量も抑えることが可能となる。
【００２３】
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は、光軸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、本発明にかかる光学フィルタ、撮像素子が順に配設されたことを特徴とする。
【００２４】
本発明にかかる撮像デバイスによれば、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可能となる。また、本発明にかかる撮像デバイスによれば、前記光軸に沿って外部の被写体側から、少なくとも、前記結合光学系、本発明にかかる光学フィルタ、前記撮像素子が順に配設されるので、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑え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が可能となる。
【００２５】
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は、光軸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、複数のフィルタを切換配置可能なフィルタ群、本発明にかかる光学フィルタ、撮像素子が順に配設され、前記フィルタ群では、赤外線カットを目的とした赤外線カットフィルタと、赤外線カットを目的としない透明フィルタとから構成され、これらのいずれか一方が選択的に前記光軸上に配されることを特徴とする。
【００２６】
本発明にかかる撮像デバイスによれば、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可能となる。また、本発明にかかる撮像デバイスによれば、前記光軸に沿って外部の被写体側から、少なくとも、前記結合光学系、前記フィルタ群、本発明にかかる光学フィルタ、前記撮像素子が順に配設され、前記フィルタ群では、前記赤外線カットフィルタと前記透明フィルタとのいずれか一方が選択的に前記光軸上に配されるので、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑え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が可能となる。なお、従来の映像用の反射防止コートは可視域のみで設計されており、赤外域でも撮影をしようとすると、より広帯域での反射防止コートが必要となっていた。これに対して、本発明によれば、前記可視機と前記赤外域のける光線の反射を防止する前記デュアル反射防止コートが本発明にかかる光学フィルタに形成されているので、反射防止コートの膜の層数を増やすことなく安価で高性能の撮像デバイスが得られる。
【発明の効果】
【００２７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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】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模式図である。
【図３】図３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４】図４は、本実施の形態にかかる光学フィルタの反射率特性を示すグラフ図である。
【図５】図５は、本実施例１にかかる光学フィルタの反射率特性を示すグラフ図である。
【図６】図６は、本実施例２にかかる光学フィルタの反射率特性を示すグラフ図である。
【図７】図７は、本実施例１にかかるデュアルパスフィルタを片面に設けた光学フィルタと、本実施例１の他の例にかかるデュアルパスフィルタを両面に設けた光学フィルタとの透過率特性を示すグラフ図である。
【図８】図８は、本実施例２にかかるデュアルパスフィルタを片面に設けた光学フィルタと、本実施例２の他の例にかかるデュアルパスフィルタを両面に設けた光学フィルタとの透過率特性を示すグラフ図である。
【図９】図９は、本実施の他の形態にかかる撮像デバイスの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
光学フィルタ１３は、図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２つの波長帯域における光線の反射を防止するデュアル反射防止コート３とからなる。なお、本実施の形態でいう２つの波長帯域とは、可視域と赤外域とのことをいう。
【００３２】
デュアル反射防止コート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を用い、第２薄膜にＳｉＯ2を用いている。
【００３３】
このデュアル反射防止コート３の製造方法として、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１に示すようなデュアル反射防止コート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。
【００３４】
デュアル反射防止コート３は、図２に示すように、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・・・１６層から構成されている。これら１層、２層、３層・・・１６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。これら積層される第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・・・１６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。
【００３５】
［数式１］
Ｎｄ＝ｄ×Ｎ×４／λ（Ｎｄ：光学膜厚、ｄ：物理膜厚、Ｎ：屈折率、λ：中心波長）
上記したデュアル反射防止コート３には、２つの波長帯域における光線の反射を防止する反射防止コート３３と、２つの波長帯域の間の波長帯域の光線の透過を抑えるカットコート３４と、屈折率が変化する位置に調整コート３５が含まれている。
【００３６】
具体的に、反射防止コート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。
【００３７】
第１薄膜３１には高屈折率材料であるＴｉＯ2もしくはＮｂ2Ｏ5が用いられ、この第１薄膜３１の中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満である。また、第１薄膜３１の物理膜厚は、９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下である。
【００３８】
第２薄膜３２には低屈折率材料であるＳｉＯ2が用いられ、この第２薄膜３２の中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満である。また、第２薄膜３２の物理膜厚は、７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下である。
【００３９】
また、カットコート３４は、デュアル反射防止コート３の中間層辺りに位置し、低屈折率材料からなる第２薄膜３２である。このカットコート３４の中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満である。また、カットコート３４の物理膜厚は、７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下である。
【００４０】
また、調整コート３５は、デュアル反射防止コート３の最下層辺りと、最上層辺りに位置している。
【００４１】
上記した構成により、本実施の形態にかかる光学フィルタ１３では、図４に示すような反射率特性が得られる。
【００４２】
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１として図５や表１に示す。
【実施例１】
【００４３】
本実施例１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２．３０００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１．４６０００であるＳｉＯ2を用い、これらの中心波長を５００．００ｎｍとしている。
【００４４】
また、デュアル反射防止コート３は１６層からなっており、上記したデュアル反射防止コート３の製造方法により第１薄膜３１および第２薄膜３２が形成されてデュアル反射防止コート３が構成され、図５に示すような反射防止特性が得られる。なお、この実施例１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。
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１は、光学フィルタ１３のデュアル反射防止コート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。
【００４７】
また、この実施例１では、表１に示すように、デュアル反射防止コート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１６層積層されてなる。このデュアル反射防止コート３の１６層のうち、１層と２層が調整コート３５として構成され、３層〜９層が反射防止コート３３として構成され、１０層がカットコート３４として構成され、１１層〜１５層が反射防止コート３３として構成され、１６層が調整コート３５として構成されている。
【００４８】
図５に示すように、この実施例１にかかる光学フィルタ１３では、可視域である約４００ｎｍから約６５０ｎｍまでの波長の光線の反射を抑え（反射率略０％）、かつ、赤外域（特に近赤外域）である約９００ｎｍから約１０００ｎｍまでの波長の光線の反射を抑えている（反射率略０％）。
【００４９】
また、上記した本実施の形態や、本実施例１では、１６層のデュアル反射防止コート３について説明しているが、デュアル反射防止コート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、具体的に１６層のデュアル反射防止コート３以外の他の例として、２４層のデュアル反射防止コート３を水晶板２に設けた実施例を実施例２として以下に示す。
【実施例２】
【００５０】
本実施例２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２．３０００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１．４６０００であるＳｉＯ2を用い、これらの中心波長を５００．００ｎｍとしている。
【００５１】
また、デュアル反射防止コート３は２４層からなっており、上記したデュアル反射防止コート３の製造方法により第１薄膜３１および第２薄膜３２が形成され、図６に示すような反射防止特性が得られる。なお、この実施例２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。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２は、光学フィルタ１３のデュアル反射防止コート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。
【００５４】
また、この実施例２では、表２に示すように、デュアル反射防止コート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２４層積層されてなる。このデュアル反射防止コート３の２４層のうち、１層と２層が調整コート３５として構成され、３層〜９層が反射防止コート３３として構成され、１０層がカットコート３４として構成され、１１層〜２３層が反射防止コート３３として構成され、２４層が調整コート３５として構成されている。
【００５５】
図６に示すように、この実施例２にかかる光学フィルタ１３では、可視域である約４５０ｎｍから約６５０ｎｍまでの波長の光線の反射を抑え（反射率略０％）、かつ、赤外域（特に近赤外域）である約８５０ｎｍから約１０００ｎｍまでの波長の光線の反射を抑えている（反射率略０％）。
【００５６】
上記した本実施の形態、実施例１，２に示す光学フィルタ１３によれば、水晶板２の一主面２１上に形成され、可視域と赤外域の２つの波長帯域における光線の反射を防止するデュアル反射防止コート３が設けられているので、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができ、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。
【００５７】
また、反射防止コート３３の第１薄膜３１は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満であり、反射防止コート３３の第２薄膜３２は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満であり、カットコート３４は、低屈折率材料からなり、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満であるので、反射率を略ゼロに抑えることができる可視域の下限波長を約４５０ｎｍ、上限波長を約６５０ｎｍとし、かつ、反射率を略ゼロに抑えることができる赤外域の下限波長を約８００ｎｍ、上限波長を約１０００ｎｍとすることができる。このように、この構成によれば、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができる。
【００５８】
また、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、反射防止コート３３の第１薄膜３１は、その物理膜厚が９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下であり、反射防止コート３３の第２薄膜３２は、その物理膜厚が７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下であり、カットコート３４は、その物理膜厚が７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下であるので、反射率を略ゼロに抑えることができる可視域の下限波長を約４５０ｎｍ、上限波長を約６５０ｎｍとし、かつ、反射率を略ゼロに抑えることができる赤外域の下限波長を約８００ｎｍ、上限波長を約１０００ｎｍとすることができる。このように、この構成によれば、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができる。
【００５９】
また、デュアル反射防止コート３には、屈折率が変化する位置に調整コート３５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、特に反射防止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、急峻に変位する反射率の変移量も抑えることができる。
【００６０】
また、上記したように、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。
【００６１】
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、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができ、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、従来の映像用の反射防止コートは可視域のみで設計されており、赤外域でも撮影をしようとすると、より広帯域での反射防止コートが必要となっていた。これに対して、本発明によれば、前記可視機と前記赤外域のける光線の反射を防止する前記デュアル反射防止コートが本発明にかかる光学フィルタに形成されているので、反射防止コートの膜の層数を増やすことなく安価で高性能の撮像デバイスが得られる。
【００６２】
なお、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。
【００６３】
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、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ2、Ｎｂ2Ｏ5等を用いてよい。なお、Ｎｂ2Ｏ5は、ＴｉＯ2と略同じ屈折率を有するので、第１薄膜３１にＮｂ2Ｏ5を用いた場合、上記した実施例１，２と同様の効果を有する。また、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等を用いてもよい。
【００６４】
また、本実施の形態では、デュアル反射防止コート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、これらデュアル反射防止コート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。
【００６５】
また、本実施の形態では、水晶板２の一主面２１（片面）上にデュアル反射防止コート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）上にデュアル反射防止コート３を設けてもよい。この場合、可視域および赤外域の２つの波長帯域における光線の反射を防止することができ、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができるだけでなく、さらに、図７，８に示すように、可視域および赤外域の所望帯域における透過率を向上させることもできる。
【００６６】
なお、図７は、実施例１にかかるデュアル反射防止コート３を水晶板２の一主面２１に設けた光学フィルタ１３と、デュアル反射防止コート３を水晶板２の両主面（一主面２１，他主面２２）に設けた光学フィルタ１３とのそれぞれ透過率特性を示す図である。また、図８は、実施例２にかかるデュアル反射防止コート３を水晶板２の一主面２１に設けた光学フィルタ１３と、デュアル反射防止コート３を水晶板２の両主面（一主面２１，他主面２２）に設けた光学フィルタ１３とのそれぞれ透過率特性を示す図である。
【００６７】
図７，８に示すように、デュアル反射防止コート３を水晶板２の両主面（一主面２１，他主面２２）に設けた場合、水晶板２の他主面２２上にもデュアル反射防止コート３が形成されるので、水晶板２の一主面２１上のみにデュアル反射防止コート３を形成するのと比較して、可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えるのにより好適であり、さらに、可視域および赤外域の所望帯域における透過率を向上させることもできる。加えて、反射率を抑える不要帯域では、反射率が増加することでカットコートとしても機能させることもできる。
【００６８】
具体的に、この構成によれば、水晶板２の両主面（一主面２１，他主面２２）上にデュアル反射防止コート３を形成した場合、当該光学フィルタ１３に光が入射する際に１つのデュアル反射防止コート３（例えば水晶板２の一主面２１に形成されたデュアル反射防止コート３）を通過し、この１つのデュアル反射防止コート３を通過した光がもう一方のデュアル反射防止コート３（例えば水晶板２の他主面２２に形成されたデュアル反射防止コート３）を通過するので、１つのデュアル反射防止コート３により可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えた光に対して、さらにもう一方のデュアル反射防止コート３により可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えることになり、その結果、反射率抑制の相乗効果を有することになる。さらに、可視域および赤外域の所望帯域における透過率に関しても、反射率と同様の理由により相乗効果を有する。
【００６９】
また、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、レンズ１２、光学フィルタ１３、撮像素子１４が順に配設されているが、これに限定されるものではなく、以下に示す図９に示す形態であってもよい。
【００７０】
図９に示す形態では、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、複数のフィルタ（下記参照）を切替配置可能なフィルタ群１５、ＯＬＰＦである光学フィルタ１３、撮像素子１４が順に配設されている。
【００７１】
フィルタ群１５では、赤外線カットを目的とした赤外線カットフィルタ１６と、赤外線カットを目的としない透明フィルタであるダミーガラス１７とから構成されている。これら赤外線カットフィルタ１６とダミーガラス１７のいずれか一方が、周知の切替手段（図示省略）により選択的に光軸１１上に切り替え配される。具体的に、昼間などの自然光が入る時は、赤外線カットフィルタ１６が光軸１１上に配され、夜間などの暗視下では、ダミーガラス１７が光軸１１上に配される。なお、ここでいう赤外線カットフィルタ１６は、ＩＲカットコートやＩＲ吸収ガラスなどＩＲをカットするものであればその形態は問わない。
【００７２】
また、フィルタ群１５に赤外線カットフィルタ１６が含まれているので、ＯＬＰＦである光学フィルタ１３には、赤外線カットフィルタが形成されておらず、２つの波長帯域（可視域と赤外域）における光線の反射を防止するデュアル反射防止コート３のみが形成されている。
【００７３】
このように、図９に示す撮像デバイス１によれば、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を好適に行うことができる。また、この撮像デバイス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、フィルタ群１５、光学フィルタ１３、撮像素子１４が順に配設され、フィルタ群１５では、赤外線カットフィルタ１６とダミーガラス１７とのいずれか一方が選択的に光軸１１上に配されるので、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができる。その結果、図９に示す撮像デバイス１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できる。
【００７４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
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。
【符号の説明】
【００７６】
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 フィルタ群
１６ 赤外線カットフィルタ
１７ ダミーガラス
２ 水晶板
２１ 水晶板の一主面
２２ 水晶板の他主面
３ デュアル反射防止コート
３１ 第１薄膜
３２ 第２薄膜
３３ 反射防止コート
３４ カットコート
３５ 調整コート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、予め設定した波長帯域の光線の反射を防止する光学フィルタおよび撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、可視光線に加えて、赤外域や紫外域の光線にも応答してしまう。
【０００３】
人の目は、暗所において４００〜６２０ｎｍ程度の範囲の波長の光線に応答し、明所において４２０〜７００ｎｍ程度の範囲の波長の光線に応答する仕組みになっている。これに対し、例えば、ＣＣＤでは、４００〜７００ｎｍ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。
【０００４】
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。
【０００５】
また、従来の光学フィルタでは、人間の目で見える可視域での透過率を少しでも向上させるために当該可視域において光の反射を低減させる反射防止膜（ＡＲコート）を光学フィルタの主面に施すことが一般的なフィルタ構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０９５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。また、従来の光学フィルタでは、可視域における光の反射を低減させる反射防止膜を主面に施しているだけで、同時に赤外域における光の反射を低減させるものはない。
【０００９】
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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、この透明基板の一主面上に形成され２つの波長帯域における光線の反射を防止するデュアル反射防止コートとからなり、前記２つの波長帯域は、可視域と赤外域であることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかる光学フィルタによれば、前記透明基板の一主面上に形成され前記可視域と前記赤外域における光線の反射を防止する前記デュアル反射防止コートが設けられているので、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑え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。
【００１２】
前記構成において、前記透明基板の他主面上にも前記デュアル反射防止コートが形成されてもよい。
【００１３】
この場合、前記透明基板の他主面上にも前記デュアル反射防止コートが形成されるので、前記透明基板の一主面上のみに前記デュアル反射防止コートを形成するのと比較して、前記可視域および前記赤外域の所望帯域における反射率を抑えるのにより好適であり、さらに、前記可視域および前記赤外域の所望帯域における透過率を向上させることも可能となる。加えて、反射率を抑える不要帯域では、反射率が増加することでカットコートとしても機能させることも可能となる。
【００１４】
具体的に、この構成によれば、前記透明基板の両主面上に前記デュアル反射防止コートを形成した場合、当該光学フィルタに光が入射する際に１つの前記デュアル反射防止コート（例えば前記基板の一主面に形成された前記デュアル反射防止コート）を通過し、この１つの前記デュアル反射防止コートを通過した光がもう一方の前記デュアル反射防止コート（例えば前記基板の他主面に形成された前記デュアル反射防止コート）を通過して当該光学フィルタを通過するので、１つの前記デュアル反射防止コートにより前記可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えた光に対して、さらにもう一方の前記デュアル反射防止コートにより前記可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えることになり、その結果、反射率抑制の相乗効果を有することになる。さらに、前記可視域および赤外域の所望帯域における透過率に関しても、反射率と同様の理由により相乗効果を有することになる。
【００１５】
前記構成において、前記デュアル反射防止コートは、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ってもよい。
【００１６】
前記構成において、前記デュアル反射防止コートには、２つの波長帯域における光線の反射を防止する反射防止コートと、前記２つの波長帯域の間の波長帯域の光線の透過を抑えるカットコートが含まれてもよい。
【００１７】
前記構成において、前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満であり、前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満であり、前記カットコートは、低屈折率材料からなり、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満であってもよい。
【００１８】
この場合、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることが可能となる。具体的に、前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満であり、前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満であり、前記カットコートは、低屈折率材料からなり、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満であるので、反射率を略ゼロに抑えることができる可視域の下限波長を約４５０ｎｍ、上限波長を約６５０ｎｍとし、かつ、反射率を略ゼロに抑えることができる赤外域の下限波長を約８００ｎｍ、上限波長を約１０００ｎｍとすることが可能となる。
【００１９】
前記構成において、前記高屈折率材料には、ＴｉＯ2もしくはＮｂ2Ｏ5が用いられ、前記低屈折率材料には、ＳｉＯ2が用いられ、前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その物理膜厚が９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下であり、前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その物理膜厚が７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下であり、前記カットコートは、その物理膜厚が７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下であってもよい。
【００２０】
この場合、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることが可能となる。具体的に、前記高屈折率材料には、ＴｉＯ2もしくはＮｂ2Ｏ5が用いられ、前記低屈折率材料には、ＳｉＯ2が用いられ、前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その物理膜厚が９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下であり、前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その物理膜厚が７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下であり、前記カットコートは、その物理膜厚が７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下であるので、反射率を略ゼロに抑えることができる可視域の下限波長を約４５０ｎｍ、上限波長を約６５０ｎｍとし、かつ、反射率を略ゼロに抑えることができる赤外域の下限波長を約８００ｎｍ、上限波長を約１０００ｎｍとすることが可能となる。
【００２１】
前記構成において、前記デュアル反射防止コートには、屈折率が変化する位置に調整コートが含まれてもよい。
【００２２】
この場合、前記デュアル反射防止コートに前記調整コート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、特に反射防止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、急峻に変位する反射率の変移量も抑えることが可能となる。
【００２３】
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は、光軸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、本発明にかかる光学フィルタ、撮像素子が順に配設されたことを特徴とする。
【００２４】
本発明にかかる撮像デバイスによれば、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可能となる。また、本発明にかかる撮像デバイスによれば、前記光軸に沿って外部の被写体側から、少なくとも、前記結合光学系、本発明にかかる光学フィルタ、前記撮像素子が順に配設されるので、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑え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が可能となる。
【００２５】
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は、光軸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、複数のフィルタを切換配置可能なフィルタ群、本発明にかかる光学フィルタ、撮像素子が順に配設され、前記フィルタ群では、赤外線カットを目的とした赤外線カットフィルタと、赤外線カットを目的としない透明フィルタとから構成され、これらのいずれか一方が選択的に前記光軸上に配されることを特徴とする。
【００２６】
本発明にかかる撮像デバイスによれば、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可能となる。また、本発明にかかる撮像デバイスによれば、前記光軸に沿って外部の被写体側から、少なくとも、前記結合光学系、前記フィルタ群、本発明にかかる光学フィルタ、前記撮像素子が順に配設され、前記フィルタ群では、前記赤外線カットフィルタと前記透明フィルタとのいずれか一方が選択的に前記光軸上に配されるので、前記可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、前記赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑え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が可能となる。なお、従来の映像用の反射防止コートは可視域のみで設計されており、赤外域でも撮影をしようとすると、より広帯域での反射防止コートが必要となっていた。これに対して、本発明によれば、前記可視機と前記赤外域のける光線の反射を防止する前記デュアル反射防止コートが本発明にかかる光学フィルタに形成されているので、反射防止コートの膜の層数を増やすことなく安価で高性能の撮像デバイスが得られる。
【発明の効果】
【００２７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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】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模式図である。
【図３】図３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４】図４は、本実施の形態にかかる光学フィルタの反射率特性を示すグラフ図である。
【図５】図５は、本実施例１にかかる光学フィルタの反射率特性を示すグラフ図である。
【図６】図６は、本実施例２にかかる光学フィルタの反射率特性を示すグラフ図である。
【図７】図７は、本実施例１にかかるデュアルパスフィルタを片面に設けた光学フィルタと、本実施例１の他の例にかかるデュアルパスフィルタを両面に設けた光学フィルタとの透過率特性を示すグラフ図である。
【図８】図８は、本実施例２にかかるデュアルパスフィルタを片面に設けた光学フィルタと、本実施例２の他の例にかかるデュアルパスフィルタを両面に設けた光学フィルタとの透過率特性を示すグラフ図である。
【図９】図９は、本実施の他の形態にかかる撮像デバイスの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
光学フィルタ１３は、図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２つの波長帯域における光線の反射を防止するデュアル反射防止コート３とからなる。なお、本実施の形態でいう２つの波長帯域とは、可視域と赤外域とのことをいう。
【００３２】
デュアル反射防止コート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を用い、第２薄膜にＳｉＯ2を用いている。
【００３３】
このデュアル反射防止コート３の製造方法として、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１に示すようなデュアル反射防止コート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。
【００３４】
デュアル反射防止コート３は、図２に示すように、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・・・１６層から構成されている。これら１層、２層、３層・・・１６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。これら積層される第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・・・１６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。
【００３５】
［数式１］
Ｎｄ＝ｄ×Ｎ×４／λ（Ｎｄ：光学膜厚、ｄ：物理膜厚、Ｎ：屈折率、λ：中心波長）
上記したデュアル反射防止コート３には、２つの波長帯域における光線の反射を防止する反射防止コート３３と、２つの波長帯域の間の波長帯域の光線の透過を抑えるカットコート３４と、屈折率が変化する位置に調整コート３５が含まれている。
【００３６】
具体的に、反射防止コート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。
【００３７】
第１薄膜３１には高屈折率材料であるＴｉＯ2もしくはＮｂ2Ｏ5が用いられ、この第１薄膜３１の中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満である。また、第１薄膜３１の物理膜厚は、９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下である。
【００３８】
第２薄膜３２には低屈折率材料であるＳｉＯ2が用いられ、この第２薄膜３２の中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満である。また、第２薄膜３２の物理膜厚は、７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下である。
【００３９】
また、カットコート３４は、デュアル反射防止コート３の中間層辺りに位置し、低屈折率材料からなる第２薄膜３２である。このカットコート３４の中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満である。また、カットコート３４の物理膜厚は、７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下である。
【００４０】
また、調整コート３５は、デュアル反射防止コート３の最下層辺りと、最上層辺りに位置している。
【００４１】
上記した構成により、本実施の形態にかかる光学フィルタ１３では、図４に示すような反射率特性が得られる。
【００４２】
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１として図５や表１に示す。
【実施例１】
【００４３】
本実施例１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２．３０００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１．４６０００であるＳｉＯ2を用い、これらの中心波長を５００．００ｎｍとしている。
【００４４】
また、デュアル反射防止コート３は１６層からなっており、上記したデュアル反射防止コート３の製造方法により第１薄膜３１および第２薄膜３２が形成されてデュアル反射防止コート３が構成され、図５に示すような反射防止特性が得られる。なお、この実施例１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。
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１は、光学フィルタ１３のデュアル反射防止コート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。
【００４７】
また、この実施例１では、表１に示すように、デュアル反射防止コート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１６層積層されてなる。このデュアル反射防止コート３の１６層のうち、１層と２層が調整コート３５として構成され、３層〜９層が反射防止コート３３として構成され、１０層がカットコート３４として構成され、１１層〜１５層が反射防止コート３３として構成され、１６層が調整コート３５として構成されている。
【００４８】
図５に示すように、この実施例１にかかる光学フィルタ１３では、可視域である約４００ｎｍから約６５０ｎｍまでの波長の光線の反射を抑え（反射率略０％）、かつ、赤外域（特に近赤外域）である約９００ｎｍから約１０００ｎｍまでの波長の光線の反射を抑えている（反射率略０％）。
【００４９】
また、上記した本実施の形態や、本実施例１では、１６層のデュアル反射防止コート３について説明しているが、デュアル反射防止コート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、具体的に１６層のデュアル反射防止コート３以外の他の例として、２４層のデュアル反射防止コート３を水晶板２に設けた実施例を実施例２として以下に示す。
【実施例２】
【００５０】
本実施例２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２．３０００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１．４６０００であるＳｉＯ2を用い、これらの中心波長を５００．００ｎｍとしている。
【００５１】
また、デュアル反射防止コート３は２４層からなっており、上記したデュアル反射防止コート３の製造方法により第１薄膜３１および第２薄膜３２が形成され、図６に示すような反射防止特性が得られる。なお、この実施例２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。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２は、光学フィルタ１３のデュアル反射防止コート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。
【００５４】
また、この実施例２では、表２に示すように、デュアル反射防止コート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２４層積層されてなる。このデュアル反射防止コート３の２４層のうち、１層と２層が調整コート３５として構成され、３層〜９層が反射防止コート３３として構成され、１０層がカットコート３４として構成され、１１層〜２３層が反射防止コート３３として構成され、２４層が調整コート３５として構成されている。
【００５５】
図６に示すように、この実施例２にかかる光学フィルタ１３では、可視域である約４５０ｎｍから約６５０ｎｍまでの波長の光線の反射を抑え（反射率略０％）、かつ、赤外域（特に近赤外域）である約８５０ｎｍから約１０００ｎｍまでの波長の光線の反射を抑えている（反射率略０％）。
【００５６】
上記した本実施の形態、実施例１，２に示す光学フィルタ１３によれば、水晶板２の一主面２１上に形成され、可視域と赤外域の２つの波長帯域における光線の反射を防止するデュアル反射防止コート３が設けられているので、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができ、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。
【００５７】
また、反射防止コート３３の第１薄膜３１は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満であり、反射防止コート３３の第２薄膜３２は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満であり、カットコート３４は、低屈折率材料からなり、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満であるので、反射率を略ゼロに抑えることができる可視域の下限波長を約４５０ｎｍ、上限波長を約６５０ｎｍとし、かつ、反射率を略ゼロに抑えることができる赤外域の下限波長を約８００ｎｍ、上限波長を約１０００ｎｍとすることができる。このように、この構成によれば、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができる。
【００５８】
また、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、反射防止コート３３の第１薄膜３１は、その物理膜厚が９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下であり、反射防止コート３３の第２薄膜３２は、その物理膜厚が７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下であり、カットコート３４は、その物理膜厚が７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下であるので、反射率を略ゼロに抑えることができる可視域の下限波長を約４５０ｎｍ、上限波長を約６５０ｎｍとし、かつ、反射率を略ゼロに抑えることができる赤外域の下限波長を約８００ｎｍ、上限波長を約１０００ｎｍとすることができる。このように、この構成によれば、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができる。
【００５９】
また、デュアル反射防止コート３には、屈折率が変化する位置に調整コート３５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、特に反射防止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、急峻に変位する反射率の変移量も抑えることができる。
【００６０】
また、上記したように、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。
【００６１】
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、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができ、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、従来の映像用の反射防止コートは可視域のみで設計されており、赤外域でも撮影をしようとすると、より広帯域での反射防止コートが必要となっていた。これに対して、本発明によれば、前記可視機と前記赤外域のける光線の反射を防止する前記デュアル反射防止コートが本発明にかかる光学フィルタに形成されているので、反射防止コートの膜の層数を増やすことなく安価で高性能の撮像デバイスが得られる。
【００６２】
なお、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。
【００６３】
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、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ2、Ｎｂ2Ｏ5等を用いてよい。なお、Ｎｂ2Ｏ5は、ＴｉＯ2と略同じ屈折率を有するので、第１薄膜３１にＮｂ2Ｏ5を用いた場合、上記した実施例１，２と同様の効果を有する。また、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等を用いてもよい。
【００６４】
また、本実施の形態では、デュアル反射防止コート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、これらデュアル反射防止コート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。
【００６５】
また、本実施の形態では、水晶板２の一主面２１（片面）上にデュアル反射防止コート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）上にデュアル反射防止コート３を設けてもよい。この場合、可視域および赤外域の２つの波長帯域における光線の反射を防止することができ、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができるだけでなく、さらに、図７，８に示すように、可視域および赤外域の所望帯域における透過率を向上させることもできる。
【００６６】
なお、図７は、実施例１にかかるデュアル反射防止コート３を水晶板２の一主面２１に設けた光学フィルタ１３と、デュアル反射防止コート３を水晶板２の両主面（一主面２１，他主面２２）に設けた光学フィルタ１３とのそれぞれ透過率特性を示す図である。また、図８は、実施例２にかかるデュアル反射防止コート３を水晶板２の一主面２１に設けた光学フィルタ１３と、デュアル反射防止コート３を水晶板２の両主面（一主面２１，他主面２２）に設けた光学フィルタ１３とのそれぞれ透過率特性を示す図である。
【００６７】
図７，８に示すように、デュアル反射防止コート３を水晶板２の両主面（一主面２１，他主面２２）に設けた場合、水晶板２の他主面２２上にもデュアル反射防止コート３が形成されるので、水晶板２の一主面２１上のみにデュアル反射防止コート３を形成するのと比較して、可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えるのにより好適であり、さらに、可視域および赤外域の所望帯域における透過率を向上させることもできる。加えて、反射率を抑える不要帯域では、反射率が増加することでカットコートとしても機能させることもできる。
【００６８】
具体的に、この構成によれば、水晶板２の両主面（一主面２１，他主面２２）上にデュアル反射防止コート３を形成した場合、当該光学フィルタ１３に光が入射する際に１つのデュアル反射防止コート３（例えば水晶板２の一主面２１に形成されたデュアル反射防止コート３）を通過し、この１つのデュアル反射防止コート３を通過した光がもう一方のデュアル反射防止コート３（例えば水晶板２の他主面２２に形成されたデュアル反射防止コート３）を通過するので、１つのデュアル反射防止コート３により可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えた光に対して、さらにもう一方のデュアル反射防止コート３により可視域および赤外域の所望帯域における反射率を抑えることになり、その結果、反射率抑制の相乗効果を有することになる。さらに、可視域および赤外域の所望帯域における透過率に関しても、反射率と同様の理由により相乗効果を有する。
【００６９】
また、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、レンズ１２、光学フィルタ１３、撮像素子１４が順に配設されているが、これに限定されるものではなく、以下に示す図９に示す形態であってもよい。
【００７０】
図９に示す形態では、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、複数のフィルタ（下記参照）を切替配置可能なフィルタ群１５、ＯＬＰＦである光学フィルタ１３、撮像素子１４が順に配設されている。
【００７１】
フィルタ群１５では、赤外線カットを目的とした赤外線カットフィルタ１６と、赤外線カットを目的としない透明フィルタであるダミーガラス１７とから構成されている。これら赤外線カットフィルタ１６とダミーガラス１７のいずれか一方が、周知の切替手段（図示省略）により選択的に光軸１１上に切り替え配される。具体的に、昼間などの自然光が入る時は、赤外線カットフィルタ１６が光軸１１上に配され、夜間などの暗視下では、ダミーガラス１７が光軸１１上に配される。なお、ここでいう赤外線カットフィルタ１６は、ＩＲカットコートやＩＲ吸収ガラスなどＩＲをカットするものであればその形態は問わない。
【００７２】
また、フィルタ群１５に赤外線カットフィルタ１６が含まれているので、ＯＬＰＦである光学フィルタ１３には、赤外線カットフィルタが形成されておらず、２つの波長帯域（可視域と赤外域）における光線の反射を防止するデュアル反射防止コート３のみが形成されている。
【００７３】
このように、図９に示す撮像デバイス１によれば、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を好適に行うことができる。また、この撮像デバイス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、フィルタ群１５、光学フィルタ１３、撮像素子１４が順に配設され、フィルタ群１５では、赤外線カットフィルタ１６とダミーガラス１７とのいずれか一方が選択的に光軸１１上に配されるので、可視域における反射率を略ゼロに抑え、かつ、赤外域の所望帯域における反射率を略ゼロに抑えることができる。その結果、図９に示す撮像デバイス１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できる。
【００７４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
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。
【符号の説明】
【００７６】
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 フィルタ群
１６ 赤外線カットフィルタ
１７ ダミーガラス
２ 水晶板
２１ 水晶板の一主面
２２ 水晶板の他主面
３ デュアル反射防止コート
３１ 第１薄膜
３２ 第２薄膜
３３ 反射防止コート
３４ カットコート
３５ 調整コート
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記透明基板の一主面上に形成され、２つの波長帯域における光線の反射を防止するデュアル反射防止コートとからなり、
前記２つの波長帯域は、可視域と赤外域であることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学フィルタにおいて、
前記透明基板の他主面上にも前記デュアル反射防止コートが形成されたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学フィルタにおいて、
前記デュアル反射防止コートは、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ることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の光学フィルタにおいて、
前記デュアル反射防止コートには、前記２つの波長帯域における光線の反射を防止する反射防止コートと、前記２つの波長帯域の間の波長帯域の光線の透過を抑えるカットコートが含まれたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項５】
請求項４に記載の光学フィルタにおいて、
前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満であり、
前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満であり、
前記カットコートは、低屈折率材料からなり、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満であることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光学フィルタにおいて、
前記高屈折率材料には、ＴｉＯ2もしくはＮｂ2Ｏ5が用いられ、
前記低屈折率材料には、ＳｉＯ2が用いられ、
前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その物理膜厚が９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下であり、
前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その物理膜厚が７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下であり、
前記カットコートは、その物理膜厚が７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下であることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項７】
請求項４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、
前記デュアル反射防止コートには、屈折率が変化する位置に調整コートが含まれたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項８】
撮像デバイスにおいて、
光軸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、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、撮像素子が順に配設されたことを特徴とする撮像デバイス。
【請求項９】
撮像デバイスにおいて、
光軸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、複数のフィルタを切換配置可能なフィルタ群、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、撮像素子が順に配設され、
前記フィルタ群では、赤外線カットを目的とした赤外線カットフィルタと、赤外線カットを目的としない透明フィルタとから構成され、これらのいずれか一方が選択的に前記光軸上に配されることを特徴とする撮像デバイス。
【請求項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、
前記透明基板の一主面上に形成され、２つの波長帯域における光線の反射を防止するデュアル反射防止コートとからなり、
前記２つの波長帯域は、可視域と赤外域であることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学フィルタにおいて、
前記透明基板の他主面上にも前記デュアル反射防止コートが形成されたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学フィルタにおいて、
前記デュアル反射防止コートは、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ることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の光学フィルタにおいて、
前記デュアル反射防止コートには、前記２つの波長帯域における光線の反射を防止する反射防止コートと、前記２つの波長帯域の間の波長帯域の光線の透過を抑えるカットコートが含まれたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項５】
請求項４に記載の光学フィルタにおいて、
前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が２．０００以上であって３．０００未満であり、
前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が０．１００以上であって１．０００未満であり、
前記カットコートは、低屈折率材料からなり、その中心波長が４５０ｎｍ以上であって５５０ｎｍ以下であり、その光学膜厚が１．０００以上であって２．０００未満であることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光学フィルタにおいて、
前記高屈折率材料には、ＴｉＯ2もしくはＮｂ2Ｏ5が用いられ、
前記低屈折率材料には、ＳｉＯ2が用いられ、
前記反射防止コートの前記第１薄膜は、その物理膜厚が９７ｎｍ以上であって１８０ｎｍ以下であり、
前記反射防止コートの前記第２薄膜は、その物理膜厚が７ｎｍ以上であって９５ｎｍ以下であり、
前記カットコートは、その物理膜厚が７７ｎｍ以上であって１８９ｎｍ以下であることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項７】
請求項４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、
前記デュアル反射防止コートには、屈折率が変化する位置に調整コートが含まれたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項８】
撮像デバイスにおいて、
光軸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、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、撮像素子が順に配設されたことを特徴とする撮像デバイス。
【請求項９】
撮像デバイスにおいて、
光軸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、複数のフィルタを切換配置可能なフィルタ群、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、撮像素子が順に配設され、
前記フィルタ群では、赤外線カットを目的とした赤外線カットフィルタと、赤外線カットを目的としない透明フィルタとから構成され、これらのいずれか一方が選択的に前記光軸上に配されることを特徴とする撮像デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２０６６２６（Ｐ２０１０−２０６６２６Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０８５１（Ｐ２００９−５０８５１）
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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