专利名称：红外截止滤光片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种既能透过可见光区域的光线又能截止红外线的红外截止滤光片。
背景技术：
在以一般的摄像机或数码相机等为代表的电子相机的光学系统中，从被摄体侧开始沿着光轴依次配置有成像光学系统、红外截止滤光片、光学低通滤波器、(XD(ChargeCoupled Device,电稱合器)或CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)等摄像器件(例如参照专利文献I)。在此所说的摄像器件具有能够响应波长频带比人眼可视的光线的波长频带(可见光区域)更宽的光线的灵敏度特性，除了能响应可见光区域的光线之外，还能响应红外线区域的光线。具体而言，人眼在暗处能够响应波长在400nm 620nm左右的范围内的光线，在明处能够响应波长在420nm 700nm左右的范围内的光线。而与此相比，例如，CXD不仅能够响应波长在400nm 700nm范围的光线，还能响应波长超过700nm的光线。因此，在下列专利文献I中记载的摄像器件中，除了作为摄像器件的CXD之外，还设置了红外截止滤光片，以使红外线区域的光线无法到达摄像器件，从而获得接近于人眼所看到的图像的摄像图像。到目前为止，作为在此所说的红外截止滤光片，存在既能透过可见光区域的光线(可见光)又能吸收红外线区域的光线(红外线)的红外线吸収玻璃、和既能透过可见光又能反射红外线的红外截止涂层等。作为红外线吸収玻璃，例如，可列举使铜离子等色素分散的蓝色玻璃。作为红外截止涂层，例如，可列举在透明基板上，将Ti02、ZrO2, Ta2O5, Nb2O5等有高折射率的物质与Si02、MgF2等有低折射率的物质交互地叠层为数十层而得到的电介质多层膜。以下，参照图7及图8，对这些红外线吸収玻璃和红外截止涂层进行说明。图7表示厚度不同的两个红外线吸収玻璃的透光特性LU、L12。具体而言，显示Lll的透光特性的红外线吸収玻璃的厚度是显示L12的透光特性的红外线吸収玻璃的厚度的一半以下。在采用红外线吸収玻璃作为红外截止滤光片的情况下，如图7的Lll及L12所示那样，从可见光区域直至红外线区域，能够获得与人眼的灵敏度特性相近的“透光率平缓减小的特性”。另外，比较Lll与L12可知，红外线吸収玻璃的厚度越薄，其在可见光区域的透光率、特别是在600nm 700nm的波长频带的透光率越高。例如，具有图7的Lll所示的透光特性的红外线吸収玻璃对于波长为700nm的光线具有10 %左右的透光率，并能透过波长为750nm左右的光线。因此，不能充分截止红外线区域的光线，从而使摄像器件拍摄到人眼感觉不到的红外线区域的图像。相对于此，厚度为具有Lll所示的透光特性的红外线吸収玻璃的2倍以上的红外线吸収玻璃则如L12的透光特性所示那样，对于波长为700nm的光线的透光率约为0%，能够充分截止波长超过700nm的光线。因而，在现有的红外截止滤光片中，采用具有L12所示的透光特性的红外线吸収玻璃。然而，作为红外截止滤光片，在使用了具有L12所示的透光特性的红外线吸収玻璃的情况下，透光特性显示出，对于600nm的波长，透光率约为50%，因而，与使用具有对于640nm的波长透光率约为50%的Lll所示的透光特性的红外线吸収玻璃的情况相比，对于波长为600nm 700nm的红色可见光而言，透光率较低，会出现不能使红色可见光充分透过这样的问题。C⑶或CMOS等摄像器件的成像元件对于红色的灵敏度比蓝色或绿色低。因此，若红色可见光不能充分透过，则成像元件不能充分察觉到红色，从而使摄像器件拍摄到的图像成为红色较弱的暗淡图像。
这样，在将红外线吸収玻璃用作红外截止滤光片的情况下，无法既使红色可见光充分透过，又使透光率约为0%的点对应700nm。另外，在将红外截止涂层用作红外截止滤光片的情况下，如图8的L13所示那样，能够获得从可见光区域直至红外线区域“透光率急剧减小的特性”。因此，容易实现既使红色可见光充分透过，又使透光率约为0%的点对应700nm。然而，红外截止涂层不是通过吸收红外线来截止红外线，而是通过反射红外线来截止红外线。因此，红外截止涂层会促使因该红外截止涂层与成像光学系统之间发生的光的重复反射而引起的重影发生。专利文献I日本特开2000-209510号公报
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种既能使波长为600nm 700nm的红色可见光充分透过，又能截止波长超过700nm的光线，并且还能抑制重影发生的、红外截止滤光片。本发明所涉及的红外截止滤光片是截止红外线的红外截止滤光片，其特征在于包括吸収红外线的红外线吸収体、和反射红外线的红外线反射体，所述红外线吸収体具有，对于620nm 670nm的波长频带内的波长，透光率为50%的透光特性，所述红外线反射体具有，对于670nm 690nm的波长频带内的波长，透光率为50%的透光特性，所述红外线反射体显示50%的透光率时的波长，比所述红外线吸収体显示50%的透光率时的波长更长，通过所述红外线吸収体和所述红外线反射体的组合，该红外截止滤光片的透光特性显示出，对于620nm 670nm的波长频带内的波长，透光率为50% ;对于700nm的波长，透光率低于5%。基于该红外截止滤光片，通过将具有对于620nm 670nm的波长频带内的波长透光率为50%的透光特性的红外线吸収体，与具有对于670nm 690nm的波长频带内的波长透光率为50%的透光特性的红外线反射体相组合，能够获得灵敏度特性接近于人眼的透光特性，即，从可见光区域直至红外线区域，透光率平缓减小；对于700nm的波长，透光率约为0%。另外，在本发明的红外截止滤光片中，作为红外线吸収体，采用具有对于620nm 670nm的波长频带内的波长透光率为50%的透光特性的红外线吸収体，例如，具有图7的Lll所示的透光特性的红外线吸収玻璃，通过使红外线吸収体的红外线吸収作用与红外线反射体的红外线反射作用相组合，能够使透光率约为0% (低于5%)的点对应700nm。因此，与具有图7的L12所示的透光特性的红外线吸収玻璃所构成的现有的红外截止滤光片相比，本发明的红外截止滤光片在可见光区域，特别是在600nm 700nm的波长频带，能够维持较高的透光率。换言之，既能截止波长超过700nm的红外线，又能让足以使摄像器件的成像元件察觉到的足够量的红色光线(波长为600nm 700nm的光线)透过。因而，通过将本发明的红外截止滤光片应用于摄像器件的红外截止滤光片，能够克服成像元件对于红色灵敏度较弱，从而使摄像器件所拍摄的图像容易成为暗淡的图像这一缺陷。另外，通过将红外线反射体与红外线吸収体组合，本发明的红外截止滤光片能够抑制红外线反射体所反射的光的量。具体而言，红外线反射体3的半波长(透光率为50%的波长)比红外线吸収体2的半波长更长，通过用红外线吸収体2吸收红外线，能够抑制红外线反射体3所反射的光(红外光)的量。因此，能够抑制因红外线反射体对光的反射而引起的重影发生。另外，具有对于640nm的波长透光率为50%的、图7的Lll所示的透光特性的红外线吸収玻璃的厚度为，用作现有的红外截止滤光片的、具有图7的L12所示的透光特性的红外线吸収玻璃的厚度的一半以下。由此可知，作为构成本发明的红外截止滤光片的、具有对于620nm 670nm的波长频带内的波长透光率为50%的透光特性的红外线吸収体，可以采用厚度比具有图7的L12所示的透光特性的现有的红外线吸収玻璃所构成的红外截止滤光片更薄的红外线吸収体。因此，能够提供厚度相同于或薄于只由红外线吸収体构成的现有的红外截止滤光片的厚度，而既能使红色可见光充分透过，又能截止红外线，且在可见光区域中具有与人眼相近的透光特性的红外截止滤光片。另外，也可以是，在本发明所涉及的红外截止滤光片中，所述红外线吸収体具有，对于700nm的波长，透光率为10% 40%的透光特性，所述红外线反射体具有，对于700nm的波长，透光率低于15%的透光特性。通过将具有对于700nm的波长透光率为10% 40%的透光特性的红外线吸収体、与具有对于700nm的波长透光率低于15%的透光特性的红外线反射体相组合，该红外截止滤光片能够在红色可见光的波长频带(600nm 700nm)切实地获得较高的透光率。另外，也可以是，在本发明所涉及的红外截止滤光片中，所述红外线反射体具有，对于450nm 650nm的波长频带内的各波长，透光率为80%以上；在450nm 650nm的波长频带，透光率平均为90%以上的透光特性。该红外截止滤光片由于能够获得在450nm 650nm的波长频带依存于红外线吸収体的透光特性的透光特性，所以能够获得从可见光区域直至红外线区域透光率平缓减小；对于700nm的波长透光率约为0%这样的、灵敏度特性接近于人眼的透光特性，而且在可见光区域，特别是红色可见光的波长频带(600nm 700nm)，能够获得较高的透光率。另外，也可以是，在本发明所涉及的红外截止滤光片中，在一个所述红外线吸収体的一主面上，设置一个所述红外线反射体。由于在一个红外线吸収体的一主面上设置一个红外线反射体，所以与由单独设置的红外线吸収体和红外线反射体构成的红外截止滤光片相比，该红外截止滤光片能被制造得更薄，从而能使内装了该红外截止滤光片的摄像装置实现薄型化。发明的效果基于本发明，能够提供既能使波长为600nm 700nm的红色可见光充分透过，又能截止波长超过700nm的光线，还能抑制重影发生的红外截止滤光片。
图I是表示使用了实施方式一所涉及的红外截止滤光片的摄像装置的概要结构的概要示意图。图2是表示实施方式一所涉及的红外截止滤光片的红外线反射体的概要结构的局部扩大图。图3是表示实施方式一的实施例一所涉及的红外截止滤光片的透光特性的图。
图4是表示实施方式一的实施例二所涉及的红外截止滤光片的透光特性的图。图5是表示实施方式一的实施例三所涉及的红外截止滤光片的透光特性的图。图6是表示使用了实施方式二所涉及的红外截止滤光片的摄像装置的概要结构的概要示意图。图7是表示红外线吸収玻璃的透光特性的图。图8是表示红外截止涂层的透光特性的图。〈附图标记说明〉
1、IA红外截止滤光片
2、2A红外线吸収体
2 I红外线吸収玻璃
211、2 12 主面
22反射防止膜
3、3A红外线反射体
3I透明基板 3 11、3 12 主面
32红外线反射膜 3 2 1 第I薄膜
32 2第2薄膜
33反射防止膜
4成像光学系统
5摄像器件
具体实施方式
以下，结合附图，对本发明的实施方式进行说明。<实施方式一 >本实施方式一所涉及的红外截止滤光片I如图I所示那样，在摄像装置中，被配置在沿拍摄光路的光轴排列的成像光学系统4和摄像器件5之间。该红外截止滤光片I由红外线吸収体2和红外线反射体3粘合而成，其中，红外线吸収体2既能透过可见光，又能吸収红外线；红外线反射体3既能透过可见光，又能反射红外线。换言之，红外截止滤光片I是通过在一个红外线吸収体2的一主面(后述的红外线吸収玻璃21的另一主面212)上设置一个红外线反射体3而构成的。红外线吸収体2是通过在红外线吸収玻璃21的一主面211上形成反射防止膜22 (AR涂层)而构成的。 作为红外线吸収玻璃21,可使用铜离子等使色素分散的蓝色玻璃,例如,厚度为0. 2mm I. 2mm的方形薄板状的玻璃。另外，反射防止膜22是通过用公知的真空蒸镀装置(省略图示)，对红外线吸収玻璃21的一主面211，真空蒸镀由MgF2构成的单层、由Al202、Zr02和MgF2构成的多层膜、及由TiO2和SiO2构成的多层膜中的任一种膜而形成的。另外，反射防止膜22是通过一边监视膜的厚度一边进行蒸镀操作，当膜达到规定的厚度时，关闭设置在蒸镀源(省略图示)附近的遮挡门(省略图示)等，以停止蒸镀物质的蒸镀来进行的。这样的反射防止膜22被形成为，在N大气中，折射率大于大气的折射率(约I. 0)、且小于红外线吸収玻璃21的折射率。这样的红外线吸収体2具有，对于620nm 670nm的波长频带内的波长，透光率为50%;对于700nm的波长，透光率为10% 40%的透光特性。另外，在这样的红外线吸収体2的透光特性中，对于400nm 550nm的波长频带内的波长，透光率的最大值在90%以上。红外线反射体3是通过在透明基板31的一主面311上形成红外线反射膜32而得到的。作为透明基板31，使用了可透过可见光及红外线的无色透明玻璃，例如，厚度为0. 2mm I. Omm的方形薄板状的玻璃。红外线反射膜32如图2所示那样，是将由高折射率材料构成的第I薄膜321和由低折射率材料构成的第2薄膜322交替地叠层为多层的多层膜。另外，在该实施方式一中，第I薄膜321采用TiO2 ;第2薄膜322采用Si02，奇数层为TiO2 ;偶数层为SiO2 ;最后一层为SiO2，但在膜的设计中，只要最后一层是SiO2，也可以使奇数层为SiO2 ;偶数层为Ti02。作为该红外线反射膜32的制造方法，可采用对透明基板31的一主面311用公知的真空蒸镀装置(省略图示)将TiO2和SiO2交替地进行真空蒸镀，来形成图2所示的红外线反射膜32的方法。另外，各薄膜321、322的膜厚度的调节是通过一边监视膜的厚度一边进行蒸镀操作，当膜达到规定的厚度时，关闭设置在蒸镀源(省略图示)附近的遮挡门(省略图示)等，以停止蒸镀物质(Ti02、Si02)的蒸镀来进行的。另外，红外线反射膜32如图2所示那样，是由从透明基板31的一主面311侧开始依次用序数词定义的多个层(本实施方式一中是I层、2层、3层…)构成的。这些I层、2层、3层…的各个层是由第I薄膜321和第2薄膜322叠层而构成的。由于这些叠层的第I薄膜321和第2薄膜322的光学膜厚度不同，I层、2层、3层…的各个层的厚度不同。另外，在此所说的光学膜厚度可根据下列数式I求出。
Nd = dXNX4/X [数式 I](Nd :光学膜厚度；d :物理膜厚度；N :折射率；\ :中心波长)在本实施方式中，红外线反射体3具有，对于450nm 650nm的波长频带内的各波长，透光率为80%以上；在该450nm 650nm的波长频带，透光率平均为90%以上；对于670nm 690nm的波长频带内的波长，透光率为50% ;对于700nm的波长，透光率低于15%的透光特性。另外，该红外线反射体3显示出50%的透光率时的波长，比红外线吸収体2显不出50%的透光率时的波长更长。这样的红外线吸収体2和红外线反射体3所构成的红外截止滤光片I例如有0. 4mm I. 6mm的厚度。换言之，构成红外线吸収体2的红外线吸収体玻璃21的厚度、及构成红外线反射体3的透明基板31的厚度为，使红外线吸収体2和红外线反射体3的厚度的总和例如为0. 4mm I. 6mmo
这样，通过将上述红外线吸収体2与红外线反射体3的透光特性相组合，红外截止滤光片I的透光特性显示出，对于450nm 550nm的波长频带内的波长，透光率在90%以上；对于620nm 670nm的波长频带内的波长，透光率为50% ;对于700nm的波长，透光率低于5%。以下，用实施例一 三来示出本实施方式一所涉及的红外截止滤光片I的具体例，实施例一 三所涉及的各红外截止滤光片I的波长特性及结构如图3 5及以下的表I 2所示。实施例一在本实施例一中，作为红外线吸収玻璃21，采用为铜离子等使色素分散的蓝色玻璃、且厚度为0. 8mm、在N大气中的折射率约为I. 5的玻璃板。然后，在该红外线吸収玻璃21的一主面211上，按照在N大气中的折射率为1.6的Al2O3膜、在N大气中的折射率为2.0的ZrO2膜、在N大气中的折射率为I. 4的MgF2膜的顺序，通过真空蒸镀而形成构成反射防止膜22的各个膜，便能获得红外线吸収体2。该红外线吸収体2具有图3的LI所示的透光特性。另外，在该实施例一中，使光线的入射角为0度，S卩，使光线垂直入射。换言之，红外线吸収玻璃21具有，对于400nm 550nm的波长频带，透光率为90%以上；对于550nm 700nm的波长频带，透光率减小；对于约640nm的波长，透光率为50%;对于700nm的波长，透光率约为17%的透光特性。作为红外线反射体3的透明基板31，采用在N大气中的折射率为I. 5、厚度为0. 3mm的玻璃板。另外，作为构成红外线反射膜32的第I薄膜321，采用在N大气中的折射率为2. 30的TiO2 ;作为第2薄膜322，采用在N大气中的折射率为I. 46的SiO2，并使它们的中心波长为688nm。采用使这些薄膜321、322各自的光学膜厚度成为表I所示的值那样的、上述的制造由40层构成的红外线反射膜32的方法，在透明基板31的一主面311上形成各薄膜321、322，便得到红外线反射体3。[表 I]
权利要求
1.一种截止红外线的红外截止滤光片，其特征在于 包括吸収红外线的红外线吸収体、和反射红外线的红外线反射体， 所述红外线吸収体具有，对于620nm 670nm的波长频带内的波长，透光率为50%的透光特性， 所述红外线反射体具有，对于670nm 690nm的波长频带内的波长，透光率为50%的透光特性， 所述红外线反射体显示出50%的透光率时的波长，比所述红外线吸収体显示出50%的透光率时的波长更长， 通过所述红外线吸収体和所述红外线反射体的组合，该红外截止滤光片的透光特性显示出，对于620nm 670nm的波长频带内的波长，透光率为50 % ;对于700nm的波长，透光率低于5%。
2.如权利要求I所述的红外截止滤光片，其特征在于 所述红外线吸収体具有，对于700nm的波长，透光率为10% 40%的透光特性， 所述红外线反射体具有，对于700nm的波长，透光率低于15%的透光特性。
3.如权利要求I或2所述的红外截止滤光片，其特征在于 所述红外线反射体具有，对于450nm 650nm的波长频带内的各波长，透光率为80%以上；在450nm 650nm的波长频带，透光率平均为90%以上的透光特性。
4.如权利要求I至3中任一项所述的红外截止滤光片，其特征在于 在一个所述红外线吸収体的一主面上，设置有一个所述红外线反射体。
全文摘要
本发明提供一种红外截止滤光片，其既能使波长为600nm～700nm的红色可见光充分透过，又能截止波长超过700nm的光线，而且还能抑制重影发生。红外截止滤光片(1)由红外线吸収体(2)和红外线反射体(3)构成。在此，红外线吸収体(2)显示出对于620nm～670nm的波长频带内的波长透光率为50％的透光特性，红外线反射体(3)显示出对于670nm～690nm的波长频带内的波长透光率为50％的透光特性，红外线反射体(3)显示出50％的透光率时的波长比红外线吸収体(2)显示出50％的透光率时的波长更长，通过红外线吸収体(2)与红外线反射体(3)的组合，透光特性显示出，对于620nm～670nm的波长频带内的波长透光率为50％；对于700nm的波长透光率低于5％。
文档编号G02B5/22GK102985856SQ201180030229
公开日2013年3月20日 申请日期2011年5月27日 优先权日2010年6月18日
发明者齐藤秀史, 大西学 申请人:株式会社大真空