撮像光学ユニット
【課題】赤外線カットフィルタと撮像素子の間で生ずるゴースト光による画質の劣化を低減する。
【解決手段】赤外線カットフィルタ１の赤外光半値波長の光を吸収する光吸収構造体４を撮像素子５と対向する面に配置する。これにより、フィルタ１を透過し、撮像素子５によって反射された光が、フィルタ１の近赤外光反射構造体３に到達するまでに光吸収構造体４を通過することにより反射構造体３による反射光を低減することができる。撮像素子５により反射され、反射構造体３において反射された反射光は撮像素子５に到達するまでに、再度光吸収構造体４を通過することとなり、撮像素子５からの入射光による反射率を低減できる。
【解決手段】赤外線カットフィルタ１の赤外光半値波長の光を吸収する光吸収構造体４を撮像素子５と対向する面に配置する。これにより、フィルタ１を透過し、撮像素子５によって反射された光が、フィルタ１の近赤外光反射構造体３に到達するまでに光吸収構造体４を通過することにより反射構造体３による反射光を低減することができる。撮像素子５により反射され、反射構造体３において反射された反射光は撮像素子５に到達するまでに、再度光吸収構造体４を通過することとなり、撮像素子５からの入射光による反射率を低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視用カメラ等に搭載する撮像光学ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ビデオカメラ或いはデジタルスチルカメラ等の撮像系には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等から成る撮像素子が用いられている。これらの撮像素子は比較的広い光波長において感度を有しており、可視波長領域の光に加えて近赤外波長領域の光にも感度を有している。しかし、通常のカメラの用途においては、人間の眼に見えない赤外波長領域は不要である。このため、カメラ等の撮像光学系には、撮像素子の入射光側に赤外は跳梁域の光を遮蔽する赤外線カットフィルタを配置し、赤外光が撮像素子に入射することを防いでいる。
【０００３】
赤外線カットフィルタには、赤外線を反射させる反射タイプのものと、赤外線を吸収する吸収タイプのものがある。
【０００４】
反射タイプの赤外線カットフィルタは、透明基板上に真空蒸着法やＩＡＤ法、イオンプレーティング法、スパッタ法等によって多層膜を積層することにより作製し光の干渉により反射させている。また、近年においては軽量化や任意形状への加工等の要望に伴い、基板に合成樹脂製のものも用いられている。
【０００５】
一方、吸収タイプの赤外線カットフィルタは、金属イオン等により赤外線を吸収させたり、基材となる樹脂中に金属イオンや色素を練り込んだり、透明基板上に赤外線を吸収する色素を塗布することにより作製されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６１８３１号公報
【特許文献２】特開２０００−７８７０号公報
【特許文献３】特開２００２−３０３７２０号公報
【特許文献４】特開２００２−２８１５１５号公報
【特許文献５】特開２００６−３０１４８９号公報
【特許文献６】特開２００８−５１９８５号公報
【特許文献７】特開２００８−１１２０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１においては、透明基板上に低屈折材料と高屈折材料とを複数積層させることにより近赤外光反射構造体を形成し、所望の分光特性を得る反射タイプの赤外線カットフィルタが開示されている。反射タイプの赤外線カットフィルタは吸収タイプと比較すると薄く作製することができ、更に透過波長領域における透過率が高く、色再現性が良いという利点を有している。
【０００８】
しかし、この反射タイプの赤外線カットフィルタは、光を透過させる透過波長領域と、透過を妨げる不透過波長領域と、透過波長領域から不透過波長領域へと遷移する遷移波長領域を持っている。遷移波長領域は６００〜７５０ｎｍの間の波長において、透過率が５０％となる波長（赤外光半値波長）を有し、その波長における反射率は概ね５０％となる。このため、遷移波長領域の赤外光半値波長の光はゴースト光の原因となり、画質の劣化を引き起こし易い。
【０００９】
赤外線カットフィルタによるゴースト光の強度は、簡易的には（赤外線カットフィルタの分光透過率）・（赤外線カットフィルタの面の分光反射率）で計算された値が目安となる。
【００１０】
特許文献２においては、基材の樹脂中に銅イオン等を含有させた吸収タイプの赤外線カットフィルタが開示されている。これは銅イオン等の赤外線吸収作用を利用して赤外線カットフィルタを作製し、赤外光半値波長における反射率は小さく、ゴースト光の要因となることはない。しかし、近赤外波長領域の光を十分に吸収させるためには、少なくとも０．３５ｍｍ以上の厚さが必要となり、特に求められている近年の光学系の小型化の要望に相反する。
【００１１】
特許文献３においては、基板上に色素を塗布した吸収タイプの赤外線カットフィルタが開示されており、近赤外波長領域の光を吸収する色素を樹脂や有機溶媒に分散させた塗布液を用いて作製している。しかし、このように作製された赤外線カットフィルタは特許文献２と同様に、ゴースト光による画質劣化を引き起こすことは殆どないが、色素は可視波長領域の光も若干吸収し、近赤外波長領域において十分に吸収させると可視波長領域の透過率が低下してしまう。
【００１２】
特許文献４においては、赤外線カットフィルタと撮像素子との間に、赤外線カットフィルタの赤外光半値波長の光を吸収するカラーフィルタを配置した撮像光学系が開示されている。このような構成とすることにより、ゴースト光の発生を著しく低減することは可能であるが、別途にカラーフィルタが必要となり、撮像光学系の大型化や高コスト化を招来する。
【００１３】
特許文献５、６はフィルタの薄型化を目的として、干渉膜から成る近赤外光反射構造体と、赤外線を吸収する色素による光吸収構造体を設けたハイブリットタイプの赤外線カットフィルタが開示されている。このような構成とすることにより、４００〜７００ｎｍの波長の可視波長領域における透過率を維持しながら、近赤外波長領域の光を遮蔽する薄型の赤外線カットフィルタを作製することができる。
【００１４】
しかし特許文献５、６に示すように、可視波長領域の透過率を高く維持する構成にすると、ゴースト光の主な要因となる６００〜７５０ｎｍの波長に存在する近赤外光反射構造体の赤外光半値波長の光を十分に吸収することができなくなる。そのため、ゴースト光による画質の劣化を大きく改善することは困難である。また特許文献５、６においては、ゴースト光の発生をより低減させる光吸収構造体の配置場所については記載されていない。
【００１５】
監視カメラ等のように、近赤外波長領域の感度が高い撮像素子を用いる場合には、赤外線カットフィルタに起因するゴースト光が発生し易く、光吸収構造体の配置位置を最適にし、ゴースト光の強度を極力低減することが望まれている。
【００１６】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、ハイブリットタイプの赤外線カットフィルタにおいて、光吸収構造体の光吸収特性や配置位置等を最適にすることにより、ゴースト光による画質劣化を抑制する撮像光学ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するための本発明に係る撮像光学ユニットは、赤外線カットフィルタと撮像素子とから成り、前記赤外線カットフィルタは、透明基板と近赤外光反射構造体と所定の吸収波長領域を有する光吸収構造体とを有し、前記近赤外光反射構造体は少なくとも６００〜７５０ｎｍの波長の間に透過波長領域から不透過波長領域に遷移する遷移波長領域を有し、前記光吸収構造体の前記吸収波長領域の少なくとも一部は前記遷移波長領域と重なり、前記光吸収構造体は前記遷移波長領域を有する近赤外反射構造体と前記撮像素子との間に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る撮像光学ユニットによれば、赤外光半値波長を有する近赤外光反射構造体と撮像素子との間に光吸収構造体を配置することにより、赤外光半値波長近辺に高い感度を有する撮像素子を使用しても、ゴースト光による画質劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１の撮像光学ユニットの構成図である。
【図２】シアニン系の色素の光学特性のグラフ図である。
【図３】監視用カメラに用いられる撮像素子の感度特性のグラフ図である。
【図４】ゴースト光の強度特性のグラフ図である。
【図５】変形例の撮像光学ユニットの構成図である。
【図６】実施例２の撮像光学ユニットの構成図である。
【図７】ゴースト光の強度特性のグラフ図である。
【図８】変形例の撮像光学ユニットの構成図である。
【図９】実施例３の撮像光学ユニットの構成図である。
【図１０】近赤外光反射防止構造体の構成図である。
【図１１】ゴースト光の強度特性のグラフ図である。
【図１２】撮像光学系の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は実施例１の撮像光学ユニットの構成図を示している。赤外線カットフィルタ１は、透明基板２上に近赤外光反射構造体３、光吸収構造体４を積層した構成とされ、この赤外線カットフィルタ１の光吸収構造体４側の光路上に固体撮像素子５が配置されている。
【００２２】
本実施例１において、透明基板２には板厚０．２ｍｍのガラス基板、具体的にはＯＡ−１０Ｇ（日本電気硝子社製、商品名）を用いている。なお、透明基板２はポリカーボネートやＰＥＮ、ポリイミド系等の合成樹脂製基板を用いてもよいが、近赤外光反射構造体３の成膜による熱、水分による分光特性の変化等を考慮すると、耐熱性つまりガラス転移点Ｔｇが高く、吸水率が低いものがより好ましい。
【００２３】
近赤外光反射構造体３は透明基板２上に、屈折率が異なるＳｉＯ2とＴｉＯ2とを真空蒸着法により複数積層させることにより成膜している。反射構造体３の分光特性はＳｉＯ2とＴｉＯ2の光学膜厚ｎ・ｄ（ｎ：屈折率、ｄ：物理膜厚）により決定する。また、反射構造体３は６００〜７５０ｎｍの波長の間に透過波長領域から不透過波長領域にかけて連続的に透過率が減少する遷移波長領域に、透過率と反射率が共に概ね５０％となる波長（赤外光半値波長）を有している。そして、この反射構造体３は近赤外波長領域の光を遮蔽するように膜設計されている。
【００２４】
本実施例においては、近赤外光反射構造体３にＳｉＯ2とＴｉＯ2を使用しているが、例えばＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5等を用いてもよく、所望の分光特性に適した材料を適宜に選択すればよい。また、本実施例において反射構造体３は真空蒸着法により成膜したが、真空蒸着法以外のイオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法、スパッタリング法等の成膜方法によっても成膜が可能であり、目的や条件に最も適した成膜方法を選択すればよい。
【００２５】
光吸収構造体４は有機溶媒に所定の吸収波長領域を有する染料である色素を樹脂に溶解し、分散させることにより得た塗布溶液を近赤外光反射構造体３上に塗布することにより成膜している。
【００２６】
本実施例においては、光吸収構造体４の色素として、図２に示すような透過率、吸収率の光学特性を有するシアニン系の色素を用い、樹脂にはスチレン系のものを用いている。これらの色素及び樹脂をメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系の混合液から成る有機溶媒に溶解させて塗布液を作製し、この塗布液を近赤外光反射構造体３上にスピンコート法によって塗布する。更に、加熱炉で乾燥させ、溶媒を揮発させることにより光吸収構造体４を成膜する。光吸収構造体４はスピンコート法ではなく、ディップ法、スプレ法、グラビア法、バーコータ法等により成膜してもよい。
【００２７】
また、色素はシアニン系に限られたものでなく、近赤外波長領域に吸収を有するものであれば、例えばフタロシアニン系、ナフタロシアニン系、ピリリウム系、スクワリリウム系、ポリメチン系、ジイモニウム系、アゾ化合物系、アンスラキノン系等を用いてもよく、或いはこれらを複数ｎお色素を混合して用いてもよい。
【００２８】
樹脂は可視波長領域において高い透過率を有していれば、スチレン系に限らず、ポリエステル系やアクリル系等の樹脂を用いてもよく、或いは複数の樹脂を混合して用いてもよい。
【００２９】
更に、有機溶媒はケトン系に限らず、シクロヘキサン等の炭化水素系、酢酸エチル等のエステル系、メチルセロソルブ等のエーテル系、メタノール等のアルコール系、ジメチルホルムアミド等のアミン系有機溶媒を単独又は複数混合したものを使用してもよい。
【００３０】
前述したように、赤外線カットフィルタのゴースト光の強度は、簡易的に（赤外線カットフィルタの分光透過率）・（赤外線カットフィルタの分光反射率）で計算される。近赤外光反射構造体３から成る赤外線カットフィルタでは、透過波長領域から不透過波長領域の遷移する遷移波長領域においてゴースト光の強度は最大となり、概ね２５％となる。
【００３１】
実用的には、ゴースト光の強度は撮像光学系や撮像素子の感度にもよるが、１５〜１６％程度以下にする必要がある。そのため、例えば強度を１６％以下にまで低減するには、光吸収構造体４を組合わせた場合に、少なくとも透過率４０％、反射率４０％となるようする。従って、光吸収構造体４の吸収波長領域において、少なくともその一部は近赤外光反射構造体３の遷移波長領域に重なり、２０％以上の吸収率を有する特性が求められる。
【００３２】
このように、色素、樹脂、有機溶媒の選択は、目的や条件に合わせて最適な組み合わせを適宜選択すればよい。
【００３３】
図３は撮像素子５の赤色、緑色、青色の色ごとの感度特性のグラフ図を示し、例えば監視用カメラに用いる撮像素子５では夜間でも監視できるように、特に赤色に感度の強い特性を有するものを使用することが好ましい。
【００３４】
図４は赤外線カットフィルタと図３に示す特性を有する撮像素子５によって生ずる赤外光半値波長（６６０ｎｍ）付近のゴースト光の強度特性のグラフ図を示している。
【００３５】
そして、図４のＡに示すように、光吸収構造体４を設けずに近赤外光反射構造体３のみで構成された赤外線カットフィルタを用いた撮像光学ユニットにおけるゴースト光の強度は最大約２４％である。
【００３６】
また、比較例１として、図１に示す赤外線カットフィルタ１の近赤外光反射構造体３と光吸収構造体４との積層順を逆転し、透明基板２上に光吸収構造体４、反射構造体３の順に積層した。このような赤外線カットフィルタを用いた撮像光学ユニットにおいては、図３のＢに示すようにゴースト光の強度は最大約１２．５％の結果が得られた。
【００３７】
これらに対して、本実施例１のように透明基板２上に近赤外光反射構造体３、光吸収構造体４を順次に積層した赤外線カットフィルタ１を用いた撮像光学ユニットでは、図３のＣに示すようにゴースト光の強度は最大約６％となっている。
【００３８】
本実施例１の赤外線カットフィルタ１は、近赤外光反射構造体３の遷移波長領域の光を吸収する光吸収構造体４を撮像素子５と対向する面に配置する。
【００３９】
これにより、赤外線カットフィルタ１を透過し、撮像素子５によって反射された光が、赤外線カットフィルタ１の近赤外光反射構造体３に到達するまでに光吸収構造体４を通過することにより、反射構造体３による反射光を低減することができる。
【００４０】
更に、撮像素子５により反射され、近赤外光反射構造体３において反射された反射光は撮像素子５に到達するまでに、再度光吸収構造体４を通過することとなり、撮像素子５への入射光による撮像素子５からの反射率を低減することができる。
【００４１】
本実施例１においては、図１に示すような構成としたが、図５（ａ）の変形例に示すように、透明基板２の撮像素子５側の面に光吸収構造体４、反対側の面に近赤外光反射構造体３を成膜してもよい。或いは、図５（ｂ）に示すように、透明基板２の撮像素子５の反対側の面上に光吸収構造体４、反射構造体３を順次に成膜してもよい。つまり、光吸収構造体４を近赤外光反射構造体３と撮像素子５の間に配置するような構造とすればよい。
【００４２】
また、複数の光吸収構造体４を設ける場合は、少なくともその１つが近赤外光反射構造体３と撮像素子５との間に配置されていればよい。
【実施例２】
【００４３】
図６は実施例２の撮像光学ユニットの構成図を示し、透明基板２の撮像素子５と反対側の面に赤外光半値波長の光を遮蔽する近赤外光反射構造体３ａを成膜している。更に、透明基板２の撮像素子５側の面には、光吸収構造体４を成膜し、更に光吸収構造体４上に反射構造体３ａで遮蔽することのできない不透過波長領域の光を遮蔽する近赤外光反射構造体３ｂを成膜している。
【００４４】
透明基板２として合成樹脂フィルム基板、具体的には板厚０．１ｍｍのノルボルネン系樹脂であるＡｒｔｏｎ（ＪＳＲ社製、商品名）を用いている。しかし、可視波長領域において透明性が高ければ、Ａｒｔｏｎに限らず、Ｚｅｏｎｅｘ、Ｚｅｏｎｏｒ（日本ゼオン社製、商品名）、Ｆ１（グンゼ社製、商品名）等の他のノルボルネン系樹脂を使用してもよい。また、ノルボルネン系樹脂以外でもＰＭＭＡ、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミド系樹脂等の種々の合成樹脂フィルム基板を使用することもできる。
【００４５】
近赤外光反射構造体３の成膜による熱応力や膜応力、水分による分光の変化を考慮すると、耐熱性つまりガラス転移点Ｔｇが高く、曲げ弾性が大きく、更には吸水率が低いものがより好ましい。これらの条件を考慮するとノルボルネン系樹脂、ポリイミド系樹脂が最も適している材料の１つである。
【００４６】
合成樹脂フィルム基板は通常のガラス基板等と比較すると薄く、柔軟性があり、薄型化や任意形状に加工可能という利点を有している。しかし、膜応力等の影響を受け易いため、特許文献７に開示されているように、基板の両面に互いの膜応力を打ち消すように近赤外光反射構造体３を成膜することが好ましい。
【００４７】
図７は本実施例２における撮像光学ユニットの赤外光半値波長（６６０ｎｍ）付近のゴースト光の強度特性のグラフ図を示している。光吸収構造体４を設けずに、近赤外光反射構造体３ａ、３ｂのみで構成された赤外線カットフィルタを用いた撮像光学ユニットにおけるゴースト光の強度は、Ａのように最大約２４％である。
【００４８】
また、比較例２として、図６に示す近赤外光反射構造体３ａ、３ｂの位置を逆にし、透明基板２の撮像素子５の反対側の面に反射構造体３ｂを成膜し、透明基板２の撮像素子５側の面に光吸収構造体４、反射構造体３ａを成膜した。このような赤外線カットフィルタを用いた撮像光学ユニットにおけるゴースト光の強度は、Ｂのように最大約１２．５％の結果となった。
【００４９】
これらに対して、本実施例２における赤外線カットフィルタ１を用いた撮像光学ユニットにおけるゴースト光の強度は、Ｃのように最大約７．５％となっている。
【００５０】
これは、撮像素子５からの赤外光半値波長近辺の反射光に対する赤外線カットフィルタ１の反射は、近赤外光反射構造体３ａによるものが支配的であり、反射構造体３ａに到達するまでに光吸収構造体４で赤外光半値波長の近辺の光を吸収するためである。
【００５１】
本実施例２では、図６に示すような構成としているが、図８（ａ）の変形例に示すように、透明基板２の撮像素子５側の面に近赤外光反射構造体３ｂを成膜し、反対側の面上に光吸収構造体４、近赤外光反射構造体３ａを順次に成膜してもよい。或いは、図８（ｂ）に示すように、透明基板２の撮像素子５側の面上に近赤外光反射構造体３ｂ、光吸収構造体４を順次に成膜し、反対側の面に反射構造体３ａを成膜してもよい。これらの場合においても、比較例２のような反射構造体３ａと撮像素子５との間に、光吸収構造体４が位置しない赤外線カットフィルタと比較すると、ゴースト光の強度を小さくすることができる。
【００５２】
また、光吸収構造体４を複数構成する場合は、少なくともその１つが近赤外光反射構造体３ａと撮像素子５との間に配置されていればよい。
【実施例３】
【００５３】
図９は実施例３における撮像光学ユニットの構成図を示しており、図８（ｂ）に示す赤外線カットフィルタ１の撮像素子５側の最表層に、更に反射防止構造体６が成膜されている。反射防止構造体６として、図１０に示すような光の波長よりも短く、突部を撮像素子５側に向けた円錐状の多数の突起体６ａを有するアクリル系の樹脂を使用している。
【００５４】
円錐状の突起体６ａは最頂部から最底部に向かうにつれて体積が徐々に変化し、それに対応した有効屈折率も突起体６ａの最頂部から最底部に向かい連続的に変化する。そのため、円錐状の突起体６ａに上方から光が入射した場合には、滑らかな有効屈折率分布を有するため急激な屈折率差がなく、反射防止構造体６の表面では光は殆ど反射されることはない。
【００５５】
本実施例３においては、反射防止構造体６の突起体６ａを円錐状としたが、角錐状の突起体や逆円錐状の凹部を有するものを使用しても、同様の効果が得られる。
【００５６】
この反射防止構造体６は微細凹凸周期構造を形成したモールドを用い、重合性化合物と重合開始剤とを含有する樹脂組成物を充填し、この樹脂組成物を硬化させると共にモールドを剥離することにより成形している。
【００５７】
本実施例３においては、反射防止構造体６にアクリル系の樹脂を用いたが、光透過率の高いものであればよく、例えばウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、オレフィン系樹脂等を用いることができる。
【００５８】
また本実施例３では、反射防止構造体６となる樹脂組成物を熱硬化させたが、樹脂組成物の硬化は他の活性エネルギ線、例えば可視光線、電子線、プラズマ、赤外線、紫外線等を用いてもよい。活性エネルギ線の照射量は、樹脂組成物の硬化が進行するエネルギ量であればよい。また、反射防止構造体６の作製については射出成型法等を用いてもよく、最終的に微細凹凸構造が得られればよい。
【００５９】
反射防止構造体６はアルミナやジルコニア等の酸化物から形成された微細凹凸構造から成るものや、単層或いは複数の薄膜から構成されたものを用いてもよい。反射防止構造体６の作製法としては、例えばアルミニウム化合物や亜鉛化合物等の微細凹凸構造の成分となる材料を有機溶媒に溶解させた塗布溶液を作製し、この塗布溶液を塗布し、室温又は加温して、乾燥或いは熱処理することで得られる。溶液の塗布には、ディッピング法、スピンコート法、スプレー法、印刷法、フローコート法等が用いられる。
【００６０】
また、単層或いは複数層の薄膜から構成される反射防止構造体６は、単層の場合はＭｇＦ2やＳｉＯ2等の比較的屈折率の低いものを用い、複数層から成る場合は屈折率の異なる薄膜を交互に積層させて得る。成膜法としては真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法、スパッタリング法等が用いられる。
【００６１】
図１１は反射防止構造体６の有無による撮像光学ユニットのゴースト光の強度を比較した強度特性のグラフ図であり、反射防止構造体６がないものは図８（ｂ）に示す構成、反射防止構造体６があるものは図９に示す構成としている。
【００６２】
このグラフ図から、反射防止構造体６を有する撮像光学ユニットの方が、ゴースト光の強度が小さいことが分かる。これは反射防止構造体６により、赤外線カットフィルタ１の撮像素子５側の表面の反射率が小さくなるためである。
【００６３】
なお、上述の各実施例１、２においても、赤外線カットフィルタ１の撮像素子５側の表面に反射防止構造体６を設けることもできる。
【実施例４】
【００６４】
図１２は監視用カメラ等に用いられる撮像光学系を示し、実施例１〜３の撮像光学ユニットが用いられている。光路上に、レンズ１１、光量絞り装置１２、レンズ１３〜１５、赤外線カットフィルタ１、撮像素子５が順次に配列されている。
【００６５】
光量絞り装置１２では、絞り羽根支持板１６に一対の絞り羽根１７ａ、１７ｂが可動に取り付けられ、開口部の面積を変化させて光量を調節するようにされている。絞り羽根１７ａには、光量を減光することを目的としたＮＤ（Neutral Density）フィルタ１８が取り付けられている。
【００６６】
絞り羽根１７ａ、１７ｂ、ＮＤフィルタ１８によって、同じ光量でも、絞りの開口をできるだけ大きく維持できるように入射光量を調節している。これにより、ハンチング現象や光の回折現象等による画質の低下を低減することができる。
【００６７】
また、赤外線カットフィルタ１は制御手段１９の出力によりフィルタ駆動部２０によって光路に対し自在に進退できるようにされ、撮像素子５の特性に合わせて、赤外線の光量を制限し、適正な画像を得ることができるようになっている。
【００６８】
光量絞り装置１２を透過した光は、赤外線カットフィルタ１に入射するが、被写体が明るいとき、即ち可視光における光量が十分なときは赤外線カットフィルタ１はフィルタ駆動部２０によって撮像光学系の光路上に挿入する。一方、夜間のような被写体が暗いとき、即ち可視光における光量が不十分のときは、赤外線カットフィルタ１はフィルタ駆動部２０によって撮像光学系の光路外に退避させる。
【００６９】
このとき、実施例１〜３で示した赤外線カットフィルタ１を用いることで、遷移波長領域の赤外光半値波長近辺の光の波長によるゴースト光をより低減できる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 赤外線カットフィルタ
２ 透明基板
３、３ａ、３ｂ 近赤外光反射構造体
４ 光吸収構造体
５ 撮像素子
６ 反射防止構造体
６ａ 突起体
１２ 光量絞り装置
１７ａ、１７ｂ 絞り羽根
１８ ＮＤフィルタ
２０ フィルタ駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視用カメラ等に搭載する撮像光学ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ビデオカメラ或いはデジタルスチルカメラ等の撮像系には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等から成る撮像素子が用いられている。これらの撮像素子は比較的広い光波長において感度を有しており、可視波長領域の光に加えて近赤外波長領域の光にも感度を有している。しかし、通常のカメラの用途においては、人間の眼に見えない赤外波長領域は不要である。このため、カメラ等の撮像光学系には、撮像素子の入射光側に赤外は跳梁域の光を遮蔽する赤外線カットフィルタを配置し、赤外光が撮像素子に入射することを防いでいる。
【０００３】
赤外線カットフィルタには、赤外線を反射させる反射タイプのものと、赤外線を吸収する吸収タイプのものがある。
【０００４】
反射タイプの赤外線カットフィルタは、透明基板上に真空蒸着法やＩＡＤ法、イオンプレーティング法、スパッタ法等によって多層膜を積層することにより作製し光の干渉により反射させている。また、近年においては軽量化や任意形状への加工等の要望に伴い、基板に合成樹脂製のものも用いられている。
【０００５】
一方、吸収タイプの赤外線カットフィルタは、金属イオン等により赤外線を吸収させたり、基材となる樹脂中に金属イオンや色素を練り込んだり、透明基板上に赤外線を吸収する色素を塗布することにより作製されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６１８３１号公報
【特許文献２】特開２０００−７８７０号公報
【特許文献３】特開２００２−３０３７２０号公報
【特許文献４】特開２００２−２８１５１５号公報
【特許文献５】特開２００６−３０１４８９号公報
【特許文献６】特開２００８−５１９８５号公報
【特許文献７】特開２００８−１１２０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１においては、透明基板上に低屈折材料と高屈折材料とを複数積層させることにより近赤外光反射構造体を形成し、所望の分光特性を得る反射タイプの赤外線カットフィルタが開示されている。反射タイプの赤外線カットフィルタは吸収タイプと比較すると薄く作製することができ、更に透過波長領域における透過率が高く、色再現性が良いという利点を有している。
【０００８】
しかし、この反射タイプの赤外線カットフィルタは、光を透過させる透過波長領域と、透過を妨げる不透過波長領域と、透過波長領域から不透過波長領域へと遷移する遷移波長領域を持っている。遷移波長領域は６００〜７５０ｎｍの間の波長において、透過率が５０％となる波長（赤外光半値波長）を有し、その波長における反射率は概ね５０％となる。このため、遷移波長領域の赤外光半値波長の光はゴースト光の原因となり、画質の劣化を引き起こし易い。
【０００９】
赤外線カットフィルタによるゴースト光の強度は、簡易的には（赤外線カットフィルタの分光透過率）・（赤外線カットフィルタの面の分光反射率）で計算された値が目安となる。
【００１０】
特許文献２においては、基材の樹脂中に銅イオン等を含有させた吸収タイプの赤外線カットフィルタが開示されている。これは銅イオン等の赤外線吸収作用を利用して赤外線カットフィルタを作製し、赤外光半値波長における反射率は小さく、ゴースト光の要因となることはない。しかし、近赤外波長領域の光を十分に吸収させるためには、少なくとも０．３５ｍｍ以上の厚さが必要となり、特に求められている近年の光学系の小型化の要望に相反する。
【００１１】
特許文献３においては、基板上に色素を塗布した吸収タイプの赤外線カットフィルタが開示されており、近赤外波長領域の光を吸収する色素を樹脂や有機溶媒に分散させた塗布液を用いて作製している。しかし、このように作製された赤外線カットフィルタは特許文献２と同様に、ゴースト光による画質劣化を引き起こすことは殆どないが、色素は可視波長領域の光も若干吸収し、近赤外波長領域において十分に吸収させると可視波長領域の透過率が低下してしまう。
【００１２】
特許文献４においては、赤外線カットフィルタと撮像素子との間に、赤外線カットフィルタの赤外光半値波長の光を吸収するカラーフィルタを配置した撮像光学系が開示されている。このような構成とすることにより、ゴースト光の発生を著しく低減することは可能であるが、別途にカラーフィルタが必要となり、撮像光学系の大型化や高コスト化を招来する。
【００１３】
特許文献５、６はフィルタの薄型化を目的として、干渉膜から成る近赤外光反射構造体と、赤外線を吸収する色素による光吸収構造体を設けたハイブリットタイプの赤外線カットフィルタが開示されている。このような構成とすることにより、４００〜７００ｎｍの波長の可視波長領域における透過率を維持しながら、近赤外波長領域の光を遮蔽する薄型の赤外線カットフィルタを作製することができる。
【００１４】
しかし特許文献５、６に示すように、可視波長領域の透過率を高く維持する構成にすると、ゴースト光の主な要因となる６００〜７５０ｎｍの波長に存在する近赤外光反射構造体の赤外光半値波長の光を十分に吸収することができなくなる。そのため、ゴースト光による画質の劣化を大きく改善することは困難である。また特許文献５、６においては、ゴースト光の発生をより低減させる光吸収構造体の配置場所については記載されていない。
【００１５】
監視カメラ等のように、近赤外波長領域の感度が高い撮像素子を用いる場合には、赤外線カットフィルタに起因するゴースト光が発生し易く、光吸収構造体の配置位置を最適にし、ゴースト光の強度を極力低減することが望まれている。
【００１６】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、ハイブリットタイプの赤外線カットフィルタにおいて、光吸収構造体の光吸収特性や配置位置等を最適にすることにより、ゴースト光による画質劣化を抑制する撮像光学ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するための本発明に係る撮像光学ユニットは、赤外線カットフィルタと撮像素子とから成り、前記赤外線カットフィルタは、透明基板と近赤外光反射構造体と所定の吸収波長領域を有する光吸収構造体とを有し、前記近赤外光反射構造体は少なくとも６００〜７５０ｎｍの波長の間に透過波長領域から不透過波長領域に遷移する遷移波長領域を有し、前記光吸収構造体の前記吸収波長領域の少なくとも一部は前記遷移波長領域と重なり、前記光吸収構造体は前記遷移波長領域を有する近赤外反射構造体と前記撮像素子との間に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る撮像光学ユニットによれば、赤外光半値波長を有する近赤外光反射構造体と撮像素子との間に光吸収構造体を配置することにより、赤外光半値波長近辺に高い感度を有する撮像素子を使用しても、ゴースト光による画質劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１の撮像光学ユニットの構成図である。
【図２】シアニン系の色素の光学特性のグラフ図である。
【図３】監視用カメラに用いられる撮像素子の感度特性のグラフ図である。
【図４】ゴースト光の強度特性のグラフ図である。
【図５】変形例の撮像光学ユニットの構成図である。
【図６】実施例２の撮像光学ユニットの構成図である。
【図７】ゴースト光の強度特性のグラフ図である。
【図８】変形例の撮像光学ユニットの構成図である。
【図９】実施例３の撮像光学ユニットの構成図である。
【図１０】近赤外光反射防止構造体の構成図である。
【図１１】ゴースト光の強度特性のグラフ図である。
【図１２】撮像光学系の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は実施例１の撮像光学ユニットの構成図を示している。赤外線カットフィルタ１は、透明基板２上に近赤外光反射構造体３、光吸収構造体４を積層した構成とされ、この赤外線カットフィルタ１の光吸収構造体４側の光路上に固体撮像素子５が配置されている。
【００２２】
本実施例１において、透明基板２には板厚０．２ｍｍのガラス基板、具体的にはＯＡ−１０Ｇ（日本電気硝子社製、商品名）を用いている。なお、透明基板２はポリカーボネートやＰＥＮ、ポリイミド系等の合成樹脂製基板を用いてもよいが、近赤外光反射構造体３の成膜による熱、水分による分光特性の変化等を考慮すると、耐熱性つまりガラス転移点Ｔｇが高く、吸水率が低いものがより好ましい。
【００２３】
近赤外光反射構造体３は透明基板２上に、屈折率が異なるＳｉＯ2とＴｉＯ2とを真空蒸着法により複数積層させることにより成膜している。反射構造体３の分光特性はＳｉＯ2とＴｉＯ2の光学膜厚ｎ・ｄ（ｎ：屈折率、ｄ：物理膜厚）により決定する。また、反射構造体３は６００〜７５０ｎｍの波長の間に透過波長領域から不透過波長領域にかけて連続的に透過率が減少する遷移波長領域に、透過率と反射率が共に概ね５０％となる波長（赤外光半値波長）を有している。そして、この反射構造体３は近赤外波長領域の光を遮蔽するように膜設計されている。
【００２４】
本実施例においては、近赤外光反射構造体３にＳｉＯ2とＴｉＯ2を使用しているが、例えばＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5等を用いてもよく、所望の分光特性に適した材料を適宜に選択すればよい。また、本実施例において反射構造体３は真空蒸着法により成膜したが、真空蒸着法以外のイオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法、スパッタリング法等の成膜方法によっても成膜が可能であり、目的や条件に最も適した成膜方法を選択すればよい。
【００２５】
光吸収構造体４は有機溶媒に所定の吸収波長領域を有する染料である色素を樹脂に溶解し、分散させることにより得た塗布溶液を近赤外光反射構造体３上に塗布することにより成膜している。
【００２６】
本実施例においては、光吸収構造体４の色素として、図２に示すような透過率、吸収率の光学特性を有するシアニン系の色素を用い、樹脂にはスチレン系のものを用いている。これらの色素及び樹脂をメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系の混合液から成る有機溶媒に溶解させて塗布液を作製し、この塗布液を近赤外光反射構造体３上にスピンコート法によって塗布する。更に、加熱炉で乾燥させ、溶媒を揮発させることにより光吸収構造体４を成膜する。光吸収構造体４はスピンコート法ではなく、ディップ法、スプレ法、グラビア法、バーコータ法等により成膜してもよい。
【００２７】
また、色素はシアニン系に限られたものでなく、近赤外波長領域に吸収を有するものであれば、例えばフタロシアニン系、ナフタロシアニン系、ピリリウム系、スクワリリウム系、ポリメチン系、ジイモニウム系、アゾ化合物系、アンスラキノン系等を用いてもよく、或いはこれらを複数ｎお色素を混合して用いてもよい。
【００２８】
樹脂は可視波長領域において高い透過率を有していれば、スチレン系に限らず、ポリエステル系やアクリル系等の樹脂を用いてもよく、或いは複数の樹脂を混合して用いてもよい。
【００２９】
更に、有機溶媒はケトン系に限らず、シクロヘキサン等の炭化水素系、酢酸エチル等のエステル系、メチルセロソルブ等のエーテル系、メタノール等のアルコール系、ジメチルホルムアミド等のアミン系有機溶媒を単独又は複数混合したものを使用してもよい。
【００３０】
前述したように、赤外線カットフィルタのゴースト光の強度は、簡易的に（赤外線カットフィルタの分光透過率）・（赤外線カットフィルタの分光反射率）で計算される。近赤外光反射構造体３から成る赤外線カットフィルタでは、透過波長領域から不透過波長領域の遷移する遷移波長領域においてゴースト光の強度は最大となり、概ね２５％となる。
【００３１】
実用的には、ゴースト光の強度は撮像光学系や撮像素子の感度にもよるが、１５〜１６％程度以下にする必要がある。そのため、例えば強度を１６％以下にまで低減するには、光吸収構造体４を組合わせた場合に、少なくとも透過率４０％、反射率４０％となるようする。従って、光吸収構造体４の吸収波長領域において、少なくともその一部は近赤外光反射構造体３の遷移波長領域に重なり、２０％以上の吸収率を有する特性が求められる。
【００３２】
このように、色素、樹脂、有機溶媒の選択は、目的や条件に合わせて最適な組み合わせを適宜選択すればよい。
【００３３】
図３は撮像素子５の赤色、緑色、青色の色ごとの感度特性のグラフ図を示し、例えば監視用カメラに用いる撮像素子５では夜間でも監視できるように、特に赤色に感度の強い特性を有するものを使用することが好ましい。
【００３４】
図４は赤外線カットフィルタと図３に示す特性を有する撮像素子５によって生ずる赤外光半値波長（６６０ｎｍ）付近のゴースト光の強度特性のグラフ図を示している。
【００３５】
そして、図４のＡに示すように、光吸収構造体４を設けずに近赤外光反射構造体３のみで構成された赤外線カットフィルタを用いた撮像光学ユニットにおけるゴースト光の強度は最大約２４％である。
【００３６】
また、比較例１として、図１に示す赤外線カットフィルタ１の近赤外光反射構造体３と光吸収構造体４との積層順を逆転し、透明基板２上に光吸収構造体４、反射構造体３の順に積層した。このような赤外線カットフィルタを用いた撮像光学ユニットにおいては、図３のＢに示すようにゴースト光の強度は最大約１２．５％の結果が得られた。
【００３７】
これらに対して、本実施例１のように透明基板２上に近赤外光反射構造体３、光吸収構造体４を順次に積層した赤外線カットフィルタ１を用いた撮像光学ユニットでは、図３のＣに示すようにゴースト光の強度は最大約６％となっている。
【００３８】
本実施例１の赤外線カットフィルタ１は、近赤外光反射構造体３の遷移波長領域の光を吸収する光吸収構造体４を撮像素子５と対向する面に配置する。
【００３９】
これにより、赤外線カットフィルタ１を透過し、撮像素子５によって反射された光が、赤外線カットフィルタ１の近赤外光反射構造体３に到達するまでに光吸収構造体４を通過することにより、反射構造体３による反射光を低減することができる。
【００４０】
更に、撮像素子５により反射され、近赤外光反射構造体３において反射された反射光は撮像素子５に到達するまでに、再度光吸収構造体４を通過することとなり、撮像素子５への入射光による撮像素子５からの反射率を低減することができる。
【００４１】
本実施例１においては、図１に示すような構成としたが、図５（ａ）の変形例に示すように、透明基板２の撮像素子５側の面に光吸収構造体４、反対側の面に近赤外光反射構造体３を成膜してもよい。或いは、図５（ｂ）に示すように、透明基板２の撮像素子５の反対側の面上に光吸収構造体４、反射構造体３を順次に成膜してもよい。つまり、光吸収構造体４を近赤外光反射構造体３と撮像素子５の間に配置するような構造とすればよい。
【００４２】
また、複数の光吸収構造体４を設ける場合は、少なくともその１つが近赤外光反射構造体３と撮像素子５との間に配置されていればよい。
【実施例２】
【００４３】
図６は実施例２の撮像光学ユニットの構成図を示し、透明基板２の撮像素子５と反対側の面に赤外光半値波長の光を遮蔽する近赤外光反射構造体３ａを成膜している。更に、透明基板２の撮像素子５側の面には、光吸収構造体４を成膜し、更に光吸収構造体４上に反射構造体３ａで遮蔽することのできない不透過波長領域の光を遮蔽する近赤外光反射構造体３ｂを成膜している。
【００４４】
透明基板２として合成樹脂フィルム基板、具体的には板厚０．１ｍｍのノルボルネン系樹脂であるＡｒｔｏｎ（ＪＳＲ社製、商品名）を用いている。しかし、可視波長領域において透明性が高ければ、Ａｒｔｏｎに限らず、Ｚｅｏｎｅｘ、Ｚｅｏｎｏｒ（日本ゼオン社製、商品名）、Ｆ１（グンゼ社製、商品名）等の他のノルボルネン系樹脂を使用してもよい。また、ノルボルネン系樹脂以外でもＰＭＭＡ、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミド系樹脂等の種々の合成樹脂フィルム基板を使用することもできる。
【００４５】
近赤外光反射構造体３の成膜による熱応力や膜応力、水分による分光の変化を考慮すると、耐熱性つまりガラス転移点Ｔｇが高く、曲げ弾性が大きく、更には吸水率が低いものがより好ましい。これらの条件を考慮するとノルボルネン系樹脂、ポリイミド系樹脂が最も適している材料の１つである。
【００４６】
合成樹脂フィルム基板は通常のガラス基板等と比較すると薄く、柔軟性があり、薄型化や任意形状に加工可能という利点を有している。しかし、膜応力等の影響を受け易いため、特許文献７に開示されているように、基板の両面に互いの膜応力を打ち消すように近赤外光反射構造体３を成膜することが好ましい。
【００４７】
図７は本実施例２における撮像光学ユニットの赤外光半値波長（６６０ｎｍ）付近のゴースト光の強度特性のグラフ図を示している。光吸収構造体４を設けずに、近赤外光反射構造体３ａ、３ｂのみで構成された赤外線カットフィルタを用いた撮像光学ユニットにおけるゴースト光の強度は、Ａのように最大約２４％である。
【００４８】
また、比較例２として、図６に示す近赤外光反射構造体３ａ、３ｂの位置を逆にし、透明基板２の撮像素子５の反対側の面に反射構造体３ｂを成膜し、透明基板２の撮像素子５側の面に光吸収構造体４、反射構造体３ａを成膜した。このような赤外線カットフィルタを用いた撮像光学ユニットにおけるゴースト光の強度は、Ｂのように最大約１２．５％の結果となった。
【００４９】
これらに対して、本実施例２における赤外線カットフィルタ１を用いた撮像光学ユニットにおけるゴースト光の強度は、Ｃのように最大約７．５％となっている。
【００５０】
これは、撮像素子５からの赤外光半値波長近辺の反射光に対する赤外線カットフィルタ１の反射は、近赤外光反射構造体３ａによるものが支配的であり、反射構造体３ａに到達するまでに光吸収構造体４で赤外光半値波長の近辺の光を吸収するためである。
【００５１】
本実施例２では、図６に示すような構成としているが、図８（ａ）の変形例に示すように、透明基板２の撮像素子５側の面に近赤外光反射構造体３ｂを成膜し、反対側の面上に光吸収構造体４、近赤外光反射構造体３ａを順次に成膜してもよい。或いは、図８（ｂ）に示すように、透明基板２の撮像素子５側の面上に近赤外光反射構造体３ｂ、光吸収構造体４を順次に成膜し、反対側の面に反射構造体３ａを成膜してもよい。これらの場合においても、比較例２のような反射構造体３ａと撮像素子５との間に、光吸収構造体４が位置しない赤外線カットフィルタと比較すると、ゴースト光の強度を小さくすることができる。
【００５２】
また、光吸収構造体４を複数構成する場合は、少なくともその１つが近赤外光反射構造体３ａと撮像素子５との間に配置されていればよい。
【実施例３】
【００５３】
図９は実施例３における撮像光学ユニットの構成図を示しており、図８（ｂ）に示す赤外線カットフィルタ１の撮像素子５側の最表層に、更に反射防止構造体６が成膜されている。反射防止構造体６として、図１０に示すような光の波長よりも短く、突部を撮像素子５側に向けた円錐状の多数の突起体６ａを有するアクリル系の樹脂を使用している。
【００５４】
円錐状の突起体６ａは最頂部から最底部に向かうにつれて体積が徐々に変化し、それに対応した有効屈折率も突起体６ａの最頂部から最底部に向かい連続的に変化する。そのため、円錐状の突起体６ａに上方から光が入射した場合には、滑らかな有効屈折率分布を有するため急激な屈折率差がなく、反射防止構造体６の表面では光は殆ど反射されることはない。
【００５５】
本実施例３においては、反射防止構造体６の突起体６ａを円錐状としたが、角錐状の突起体や逆円錐状の凹部を有するものを使用しても、同様の効果が得られる。
【００５６】
この反射防止構造体６は微細凹凸周期構造を形成したモールドを用い、重合性化合物と重合開始剤とを含有する樹脂組成物を充填し、この樹脂組成物を硬化させると共にモールドを剥離することにより成形している。
【００５７】
本実施例３においては、反射防止構造体６にアクリル系の樹脂を用いたが、光透過率の高いものであればよく、例えばウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、オレフィン系樹脂等を用いることができる。
【００５８】
また本実施例３では、反射防止構造体６となる樹脂組成物を熱硬化させたが、樹脂組成物の硬化は他の活性エネルギ線、例えば可視光線、電子線、プラズマ、赤外線、紫外線等を用いてもよい。活性エネルギ線の照射量は、樹脂組成物の硬化が進行するエネルギ量であればよい。また、反射防止構造体６の作製については射出成型法等を用いてもよく、最終的に微細凹凸構造が得られればよい。
【００５９】
反射防止構造体６はアルミナやジルコニア等の酸化物から形成された微細凹凸構造から成るものや、単層或いは複数の薄膜から構成されたものを用いてもよい。反射防止構造体６の作製法としては、例えばアルミニウム化合物や亜鉛化合物等の微細凹凸構造の成分となる材料を有機溶媒に溶解させた塗布溶液を作製し、この塗布溶液を塗布し、室温又は加温して、乾燥或いは熱処理することで得られる。溶液の塗布には、ディッピング法、スピンコート法、スプレー法、印刷法、フローコート法等が用いられる。
【００６０】
また、単層或いは複数層の薄膜から構成される反射防止構造体６は、単層の場合はＭｇＦ2やＳｉＯ2等の比較的屈折率の低いものを用い、複数層から成る場合は屈折率の異なる薄膜を交互に積層させて得る。成膜法としては真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法、スパッタリング法等が用いられる。
【００６１】
図１１は反射防止構造体６の有無による撮像光学ユニットのゴースト光の強度を比較した強度特性のグラフ図であり、反射防止構造体６がないものは図８（ｂ）に示す構成、反射防止構造体６があるものは図９に示す構成としている。
【００６２】
このグラフ図から、反射防止構造体６を有する撮像光学ユニットの方が、ゴースト光の強度が小さいことが分かる。これは反射防止構造体６により、赤外線カットフィルタ１の撮像素子５側の表面の反射率が小さくなるためである。
【００６３】
なお、上述の各実施例１、２においても、赤外線カットフィルタ１の撮像素子５側の表面に反射防止構造体６を設けることもできる。
【実施例４】
【００６４】
図１２は監視用カメラ等に用いられる撮像光学系を示し、実施例１〜３の撮像光学ユニットが用いられている。光路上に、レンズ１１、光量絞り装置１２、レンズ１３〜１５、赤外線カットフィルタ１、撮像素子５が順次に配列されている。
【００６５】
光量絞り装置１２では、絞り羽根支持板１６に一対の絞り羽根１７ａ、１７ｂが可動に取り付けられ、開口部の面積を変化させて光量を調節するようにされている。絞り羽根１７ａには、光量を減光することを目的としたＮＤ（Neutral Density）フィルタ１８が取り付けられている。
【００６６】
絞り羽根１７ａ、１７ｂ、ＮＤフィルタ１８によって、同じ光量でも、絞りの開口をできるだけ大きく維持できるように入射光量を調節している。これにより、ハンチング現象や光の回折現象等による画質の低下を低減することができる。
【００６７】
また、赤外線カットフィルタ１は制御手段１９の出力によりフィルタ駆動部２０によって光路に対し自在に進退できるようにされ、撮像素子５の特性に合わせて、赤外線の光量を制限し、適正な画像を得ることができるようになっている。
【００６８】
光量絞り装置１２を透過した光は、赤外線カットフィルタ１に入射するが、被写体が明るいとき、即ち可視光における光量が十分なときは赤外線カットフィルタ１はフィルタ駆動部２０によって撮像光学系の光路上に挿入する。一方、夜間のような被写体が暗いとき、即ち可視光における光量が不十分のときは、赤外線カットフィルタ１はフィルタ駆動部２０によって撮像光学系の光路外に退避させる。
【００６９】
このとき、実施例１〜３で示した赤外線カットフィルタ１を用いることで、遷移波長領域の赤外光半値波長近辺の光の波長によるゴースト光をより低減できる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 赤外線カットフィルタ
２ 透明基板
３、３ａ、３ｂ 近赤外光反射構造体
４ 光吸収構造体
５ 撮像素子
６ 反射防止構造体
６ａ 突起体
１２ 光量絞り装置
１７ａ、１７ｂ 絞り羽根
１８ ＮＤフィルタ
２０ フィルタ駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線カットフィルタと撮像素子とから成り、前記赤外線カットフィルタは、透明基板と近赤外光反射構造体と所定の吸収波長領域を有する光吸収構造体とを有し、前記近赤外光反射構造体は少なくとも６００〜７５０ｎｍの波長の間に透過波長領域から不透過波長領域に遷移する遷移波長領域を有し、前記光吸収構造体の前記吸収波長領域の少なくとも一部は前記遷移波長領域と重なり、前記光吸収構造体は前記遷移波長領域を有する近赤外光反射構造体と前記撮像素子との間に配置したことを特徴とする撮像光学ユニット。
【請求項２】
前記光吸収構造体は樹脂に色素を分散したものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学ユニット。
【請求項３】
前記近赤外光反射構造体の前記遷移波長領域内で透過率が略５０％となる波長において、前記光吸収構造体は２０％以上の吸収率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像光学ユニット。
【請求項４】
前記赤外線カットフィルタの前記撮像素子側の表層に反射防止構造体を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の撮像光学ユニット。
【請求項５】
前記透明基板は合成樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の撮像光学ユニット。
【請求項６】
開口部を有する絞り羽根と、請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載の撮像光学ユニット、前記赤外線カットフィルタを前記開口部内に自在に進退できるように駆動する駆動部とを有することを特徴とする撮像光学系。
【請求項１】
赤外線カットフィルタと撮像素子とから成り、前記赤外線カットフィルタは、透明基板と近赤外光反射構造体と所定の吸収波長領域を有する光吸収構造体とを有し、前記近赤外光反射構造体は少なくとも６００〜７５０ｎｍの波長の間に透過波長領域から不透過波長領域に遷移する遷移波長領域を有し、前記光吸収構造体の前記吸収波長領域の少なくとも一部は前記遷移波長領域と重なり、前記光吸収構造体は前記遷移波長領域を有する近赤外光反射構造体と前記撮像素子との間に配置したことを特徴とする撮像光学ユニット。
【請求項２】
前記光吸収構造体は樹脂に色素を分散したものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学ユニット。
【請求項３】
前記近赤外光反射構造体の前記遷移波長領域内で透過率が略５０％となる波長において、前記光吸収構造体は２０％以上の吸収率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像光学ユニット。
【請求項４】
前記赤外線カットフィルタの前記撮像素子側の表層に反射防止構造体を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の撮像光学ユニット。
【請求項５】
前記透明基板は合成樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の撮像光学ユニット。
【請求項６】
開口部を有する絞り羽根と、請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載の撮像光学ユニット、前記赤外線カットフィルタを前記開口部内に自在に進退できるように駆動する駆動部とを有することを特徴とする撮像光学系。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１３７６４８（Ｐ２０１２−１３７６４８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９０４２９（Ｐ２０１０−２９０４２９）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
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