JP2007017642A - 光学フィルタ、光学フィルタの製造方法、および光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により、可視領域および赤外領域においても被写体の画質の向上を図ること。
【解決手段】光学装置１００は、撮像レンズ１０５と、光学フィルタ１０４とを備えている。撮像レンズ１０５は、被写体Ｏからの光の透過率が最大となるピーク波長を可視領域内に有し、被写体Ｏからの光を透過する。また、光学フィルタ１０４は、可視領域における透過率が赤外領域における透過率よりも低い透過率特性を有する半透明樹脂基板の少なくとも表裏いずれか一方の面に、可視領域および赤外領域の透過率を同一比率で低下させるコーティング層を有する。このような構成の光学装置１００により、撮像レンズ１０５と、光学フィルタ１０４との合成透過率は、レンズのピーク波長から赤外領域の波長までの間において実質的に一定となる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、被写体からの光の量を調整する光学装置に用いられる光学フィルタにかかり、特に、ＣＣＴＶなどのビデオカメラに用いられる光学フィルタ、光学フィルタの製造方法、および光学装置に関する。

従来から、カラーＣＣＴＶカメラは、たとえば、屋外などを監視する監視カメラとして有用である。このようなカラーＣＣＴＶカメラには、可視光用レンズに赤外カットフィルタが取り付けられており、可視領域の色再現性を向上させている。

上述したような、光学フィルタ（ＮＤフィルタ）の製法として、透明の板状、シート状あるいはフィルム状の樹脂材料を用い、この樹脂材料に顔料あるいは染料を混入し、または練り込みをすることにより形成する方法が知られている。

また、従来から絞り装置に貼り付けたよく知られている光学フィルタとして、ＴＡＣ（Ｔｏｌｙ Ａｃｃｔａｔｅ）ベースに色素を直接練り込んだフィルムや、ゼラチンフィルムがある。図８は、従来のＮＤフィルムの透過率特性を示すグラフである。図８の波形８０１に示すように、近赤外領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］）においては、可視領域よりも透過率が高く、近赤外領域のピーク波長が高くなりすぎていた。

ところで近年では、昼間などの比較的明るい時間帯のみならず、色再現性が多少劣化しても夜間などの比較的暗い時間帯でもカラーＣＣＴＶカメラを使用したいという要求、換言すれば、カラーＣＣＴＶカメラに用いられる可視光用レンズを、可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］）のみならず近赤外領域においても使用したいという要求がある。

この場合、単に赤外カットフィルタを外すことにより、夜間などの比較的暗い時間帯でも被写体を捉えることができる。しかし、上述のように赤外カットフィルタを外すと、赤外領域の透過光量が増加した場合、この赤外光の透過光量の増加により赤外線の反射が強い被写体が明るくなりすぎて、視覚的に見えづらくなることがあり、赤外領域の透過光量を調整することができないこととなっていた。

このような事態を回避するために、たとえば、近赤外領域の透過率が可視領域の透過率とほぼ同等あるいは同等以下の分光透過率特性を有する樹脂ベースのＮＤフィルタや、ＮＤフィルタを絞り羽根に貼り付けたＣＣＴＶカメラ用レンズの絞り装置が提案されている（たとえば、下記特許文献１〜５参照。）。

また、絞り装置および光学フィルタを用いて、撮像レンズの透過率と光学フィルタの透過率を合成し、その合成透過率を可視領域の透過率の最大となるピーク波長から赤外領域の波長までの間を実質的に一定とする技術が知られている（たとえば、下記特許文献６参照。）。

また、一台のテレビカメラによって、日中における可視光による撮影と、夜間における近赤外光による撮影とを共用にすることができるテレビカメラ用レンズ装置が知られている（たとえば、下記特許文献７参照。）。

特開２００２−４９０７３号公報 特開２００２−１０７５０９号公報 特開２００４−１１７７１８号公報 特開２００２−１８９２３８号公報 特開２００２−２７７６１２号公報 特開２００４−３４１１３７号公報 特開平０５−１１０９３８号公報

しかしながら、上述した特許文献のような絞り装置や可視領域および近赤外領域においてほぼ均等な透過率を有する従来のＮＤフィルタを用いた場合、可視光用レンズとＮＤフィルタの合成透過率特性は、可視光用レンズのピーク波長より大きい波長領域において透過率が低下することとなる。

そこで、光学フィルタの赤外領域における透過率を、可視領域における透過率より少し高くする必要があるが、従来の蒸着タイプの光学フィルタでは、図８の波形８０２および波形８０３に示すように、赤外領域の透過率が可視領域の透過率とほぼ等しくなるか、あるいはそれ以下となってしまうという問題点があった。

従来のようにコーティングのみにより、可視領域から赤外領域までの透過率を下げても、可視領域または赤外領域の反射率が高くなり、高輝度なゴースト・フレアの原因となるという問題点があった。そこで、たとえば、金属膜Ｐｔを用いて、可視領域から赤外領域までの透過率を下げたまま、赤外領域の反射率を下げていた。しかし、金属膜Ｐｔを用いると、成膜温度が高温となり、フィルム自体が融解してしまう。そのため、シミュレーションにより実際に製造するコーティングの反射率と透過率を考慮した設計が困難であるという問題点があった。

一方、単に、透明樹脂基板を染色または練り込みのみで透過率を下げた場合、可視領域の範囲の可視光透過率に対し、図８の波形８０１に示すように赤外領域の透過率が上がりすぎてしまい、赤外光の透過光量を調節するのが困難であるという問題点があった。

また、上述した特許文献の光学フィルタでは、赤外領域の透過率が可視領域の透過率よりも大きくすることができる。しかしながら、波長が可視光用レンズのピーク波長より大きくなると、光学フィルタの透過率は長波長になるほど単調に増加してしまう。そのため、撮像レンズと光学フィルタとの透過率を合成する際に、各透過率を整合させにくく、より高精度が要求されるカメラのニーズに応えるには不十分であるという問題点があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、簡単な構成により可視領域および赤外領域においても被写体の画質の向上を図ることができる光学フィルタ、光学フィルタの製造方法、および光学装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる光学フィルタは、被写体からの光の透過率が最大となるピーク波長を可視領域内に有する撮像レンズとともに前記被写体からの光を透過する光学フィルタであって、可視領域における透過率が赤外領域における透過率よりも低い透過率特性を有する基板と、前記基板の少なくとも表裏いずれか一方の面に設けられ、前記ピーク波長から前記赤外領域の波長までの間における前記撮像レンズとの合成透過率が実質的に一定となるように、前記可視領域および前記赤外領域の透過率を同一比率で低下させるコーティング層と、を備えることを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、赤外領域の透過率が安定し、可視領域の透過率よりも高い透過率を得ることができる。

また、請求項２の発明にかかる光学フィルタは、請求項１に記載の発明において、前記基板は、有色の半透明樹脂基板であることを特徴とする。

この請求項２の発明によれば、可視領域の透過率を低くすることができる。

また、請求項３の発明にかかる光学フィルタは、請求項２に記載の発明において、前記半透明樹脂基板は、所定の染色、色素の混入、または練り込みの少なくともいずれか一つにより作成されたことを特徴とする。

この請求項３の発明によれば、基板の可視領域の透過率を赤外領域の透過率よりも低くすることができる。

また、請求項４の発明にかかる光学フィルタは、請求項１に記載の発明において、前記基板の透過率特性は、前記可視領域から前記赤外領域にかけて徐々に増加するような透過率特性であることを特徴とする。

この請求項４の発明によれば、基板の可視領域の透過率を赤外領域の透過率よりも低くすることができる。

また、請求項５の発明にかかる光学フィルタは、請求項１に記載の発明において、前記コーティング層によりコーティングされた前記基板の透過率特性は、前記可視領域から前記赤外領域にかけて徐々に増加するような透過率特性であることを特徴とする。

この請求項５の発明によれば、コーティング層によりコーティングされた基板の可視領域の透過率を赤外領域の透過率よりも低くすることができる。

また、請求項６の発明にかかる光学フィルタは、請求項１に記載の発明において、前記基板の透過率特性および前記コーティング層によりコーティングされた前記基板の透過率特性は、前記ピーク波長から前記赤外領域の波長までの間における前記合成透過率が実質的に一定となるように、前記撮像レンズの透過率特性に基づいて設定されることを特徴とする。

この請求項６の発明によれば、基板とコーティング層によりコーティングされた基板の可視領域の透過率を赤外領域の透過率よりも低くすることができる。

また、請求項７の発明にかかる光学フィルタは、請求項１に記載の発明において、前記光学フィルタは、前記可視領域において所定の透過率Ｓｖを有し、前記赤外領域において下記式を満たす透過率Ｓｉを有することを特徴とする。
（式）Ｓｉ＝（Ｔｐ×Ｓｖⁿ）／Ｔｉ
ただし、Ｓｉは赤外領域の各波長における光学フィルタの透過率、Ｓｖは可視領域における光学フィルタの透過率、Ｔｐはピーク波長における撮像レンズの透過率、Ｔｉは赤外領域の各波長における撮像レンズの透過率、ｎは光学フィルタの枚数である。

この請求項７の発明によれば、撮像レンズの赤外領域における透過率の変動を、光学フィルタの透過率によって赤外領域の波長ごとに補正して、赤外領域において、可視領域の透過率と同等の透過率を得ることができる。

また、請求項８の発明にかかる光学フィルタは、請求項７に記載の発明において、前記光学フィルタの赤外領域における透過率Ｓｉは、前記光学フィルタの可視領域における透過率Ｓｖよりも大きいことを特徴とする。

この請求項８の発明によれば、赤外領域における透過光量の低下を抑制することができる。

また、請求項９の発明にかかる光学フィルタは、請求項２に記載の発明において、前記半透明樹脂基板は、前記可視領域の透過率が略６０〜７０％、前記赤外領域の透過率が略９０％に設定されていることを特徴とする。

この請求項９の発明によれば、赤外領域における透過光量の低下を抑制することができる。

また、請求項１０の発明にかかる光学フィルタは、請求項７または８に記載の発明において、前記光学フィルタは、前記可視領域の透過率が略５〜１５％、前記赤外領域の透過率が略１０〜２０％になることを特徴とする。

この請求項１０の発明によれば、赤外領域における透過光量の低下を抑制することができる。

また、請求項１１の発明にかかる光学フィルタの製造方法は、一定の透過率を有する透明樹脂基板を用いて、可視領域の透過率が赤外領域の透過率よりも低い透過率特性を有する半透明樹脂基板を作成する作成工程と、前記作成工程により作成された半透明樹脂基板の少なくとも表裏いずれか一方の面に、前記可視領域および前記赤外領域の透過率を同一比率で低下させるコーティング層を形成する形成工程と、を含むことを特徴とする。

この請求項１１の発明によれば、赤外領域の透過率が安定し、可視領域の透過率よりも高い透過率を得ることができる。

また、請求項１２の発明にかかる光学装置は、被写体からの光の透過率が最大となるピーク波長を可視領域内に有し、前記被写体からの光を透過する撮像レンズと、前記可視領域における透過率が赤外領域における透過率よりも低い透過率特性を有する半透明樹脂基板の少なくとも表裏いずれか一方の面に、前記可視領域および前記赤外領域の透過率を同一比率で低下させるコーティング層が形成された光学フィルタと、を備えることを特徴とする。

この請求項１２の発明によれば、ピーク波長から赤外領域の波長までの間における撮像レンズの透過率と、ピーク波長から赤外領域の波長までの間における光学フィルタの透過率との合成透過率が、ピーク波長から赤外領域の波長までの間において実質的に一定となる。

また、請求項１３の発明にかかる光学装置は、被写体からの光の透過率が最大となるピーク波長を可視領域内に有し、前記被写体からの光を透過する撮像レンズと、前記被写体からの光を透過する有色の光学フィルタと、を備え、前記ピーク波長から赤外領域の波長までの間における前記撮像レンズの透過率と、前記ピーク波長から前記赤外領域の波長までの間における前記光学フィルタの透過率と、の合成透過率が、前記ピーク波長から前記赤外領域の波長までの間において実質的に一定となることを特徴とする。

この請求項１３の発明によれば、撮像レンズの赤外領域における透過率の変動を、光学フィルタの透過率によって補正して、赤外領域において、可視領域の透過率と同等の透過率を有する、高精度の透過率特性を得ることができる。

また、請求項１４の発明にかかる光学装置は、可視領域の透過率に最大ピークを有し、当該可視領域の透過率よりも赤外領域の透過率が低下した第１の透過率特性を有する撮像レンズと、所定の透明樹脂基板に、所定の染色、色素を混入、または練り込みの少なくともいずれか一つにより前記可視領域の透過率が前記赤外領域の透過率よりも低下した第２の透過率特性を有する半透明樹脂基板と、前記半透明樹脂基板の表裏の少なくともいずれか一方に所定のコーティング層が施され、前記赤外領域の透過率が、前記可視領域の透過率に対して徐々に上がる勾配となる様に形成した第３の透過率特性を有するコーティングされた半透明樹脂基板と、前記撮像レンズの前記第１の透過率特性と前記コーティングされた半透明樹脂基板の前記第３の透過率特性との合成透過率特性が、前記可視領域と前記赤外領域とで略同等の透過率になることを特徴とする。

この請求項１４の発明によれば、撮像レンズの赤外領域における透過率の変動を光学フィルタの透過率によって補正して、赤外領域において可視領域の透過率と同等の透過率を有する高精度の透過率特性を得ることができる。

本発明にかかる光学フィルタ、光学フィルタの製造方法、および光学装置によれば、簡単な構成により可視領域のみならず、赤外領域においても被写体の画質の向上を図ることができるという効果を奏する。また、フレアを抑制し、画質の低下を防止することができる。さらに、この発明の光学フィルタによれば、光学装置に備え付けられている撮像レンズの透過率特性に応じた可視領域および赤外領域においても被写体の画質の向上を図ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光学フィルタ、光学フィルタの製造方法、および光学装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
まず、この発明に実施の形態にかかる光学装置について説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる光学装置の一例を示す概略図である。図１において、この光学装置１００は、上下一対の絞り羽根１０２、１０３と、２枚の光学フィルタ１０４と、撮像レンズ１０５と、から構成されている。この上下一対の絞り羽根１０２、１０３は、たとえば撮像レンズ１０５の手前に設けられている。そして、一対の絞り羽根１０２、１０３の間には光軸Ｌに交差する絞り開口１０６が形成されており、被写体Ｏからの光を取り込むようになっている。そして、絞り開口１０６から取り込まれた光は撮像レンズ１０５を透過して像面１０７に像Ｉを形成するようになっている。

また、上下一対の絞り羽根１０２、１０３は、図示しないアクチュエータによって、上下に駆動することができる。すなわち、上下一対の絞り羽根１０２、１０３は、絞り開口１０６を絞る場合は図中、矢印ａ方向に駆動され、絞りを開放する場合は図中ｂ方向に駆動される。

また、上下一対の絞り羽根１０２、１０３にそれぞれ光学フィルタ１０４が設けられている。すなわち、この光学フィルタ１０４は、絞り開口１０６の一部または全部を覆うように、上絞り羽根１０２の裏面および下絞り羽根１０３の表面に取り付けられており、絞り開口１０６に取り込まれる被写体Ｏからの光を透過するようになっている。２枚の光学フィルタ１０４はともに同一透過率特性を有する。

つぎに、光学フィルタ１０４について説明する。図２は、この発明の実施の形態にかかる光学フィルタを示す概略断面図である。図２において、光学フィルタ１０４は、半透明樹脂基板２０１と、その両面に成膜されたコーティング層２０２、２０３とにより構成されている。ここで、半透明樹脂基板２０１には、たとえば、ポリカーボネート樹脂などが用いられる。

コーティング層２０２、２０３は、たとえば、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、（ＺｒＯ₂＋ＴｉＯ₂）、Ｃｒ、Ｌａ₂Ｏ₃などが成膜されることにより形成される。また、コーティング層２０２、２０３の成膜方法としては、たとえば、電子線蒸着、マグネトロンスパッタリング成膜、イオンプレーティングなどの方法を採用することができる。

つぎに、光学フィルタ１０４の透過率を示すグラフを参照して、半透明樹脂基板２０１について説明する。図３は、光学フィルタの透過率特性を示すグラフである。図３において、縦軸は透過率［％］、横軸は波長［ｎｍ］を示している。波形３０１は、厚さ約５０［μｍ］のポリカーボネートフィルムの透過率特性を示している。このポリカーボネートフィルムは、波長４００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］の領域において９０［％］以上の透過率を有しており、この波長の領域において、透過率はあまり変化していない。

また、波形３０２は、染料を用いて染色したポリカーボネートフィルム（半透明樹脂基板２０１）の透過率特性を示している。ポリカーボネートフィルムの染色には、たとえば、紫色や緑色を吸収する染料により染色する。また染料の材料としては、たとえば、ベンゼンアゾ系分散染料（たとえば、およそ４３５〜６００［ｎｍ］吸収する染料であればよい。）、アントラキノン系分散染料（たとえば、およそ４９０〜５９５［ｎｍ］吸収する染料であればよい。）などを用いることができる。この、半透明樹脂基板２０１は、可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］程度）の領域において７０［％］程度の透過率を有している。そして、波長が７００［ｎｍ］以上となると、徐々に透過率の値が大きくなり、波長１０００［ｎｍ］付近において９０［％］程度の透過率となる。

このように、透明樹脂基板に染色することにより、可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］程度）の透過率が赤外光領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］程度）の透過率よりも若干低くなる。また、上述した例では、透明樹脂基板を染料により染色する例を用いて説明したが、たとえば、ポリカーボネート樹脂に青色、緑色、赤色の着色剤を混入し、練り込むことにより、透明樹脂基板を着色することができる。このような方法で作成した半透明樹脂基板２０１でも、図３に示す波形３０２のような透過率特性を得ることができる。また、たとえば、ポリカーボネートフィルムなどの透明樹脂基板の表面に、上述したような有色のフィルムを貼り付けてもよい。

つぎに、半透明樹脂基板２０１の両面にコーティングされるコーティング層２０２、２０３について説明する。コーティング層２０２、２０３は、半透明樹脂基板２０１の表面にＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、（ＺｒＯ₂＋ＴｉＯ₂）、Ｃｒ、Ｌａ₂Ｏ₃などを成膜し、多層状に形成される。このコーティング層２０２、２０３は、波形３０３に示す可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］程度）の領域の透過率と、赤外領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］程度）の透過率とを、ほぼ同様の比率で低下させる。波形３０３は、両面にコーティング層２０２、２０３が形成された半透明樹脂基板２０１（光学フィルタ１０４）の透過率特性を示している。

波形３０２、３０３に示すように、半透明樹脂基板２０１の両面にコーティング層２０２、２０３を形成することにより、可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］程度）の領域において、７０［％］程度あった透過率が、約６．３［％］程度となる。また、波形３０１の透過率は、波長７００［ｎｍ］を越えたあたりから徐々に増加し、波長が約１０００［ｎｍ］ではおよそ１０［％］程度となる。また、コーティングにより、波形３０２に示す可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］程度）と、赤外領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］程度）とをほぼ同様の比率で低下させているため、波形３０２では２０％近くあった透過率の差が、波形３０３では、数％程度となっている。

また、上述した実施の形態では、半透明樹脂基板２０１の表裏両面にそれぞれ成膜を施し、コーティング層２０２、２０３を形成する例について説明したが、コーティングは両面に限らない。たとえば、半透明樹脂基板２０１の染色あるいは練り込みにより半透明樹脂基板２０１の強度が上がり、片面のみの成膜でも光学フィルタ１０４に反りがなければ、片面のみのコーティングでもよい。

つぎに、実際に透明ポリカーボネートフィルムを用いて作成された半透明樹脂基板２０１（以下「ポリカーボネートフィルム」という。）と光学フィルタ１０４の透過率特性について説明する。図４は、透明ポリカーボネートフィルムを用いて作成した半透明樹脂基板と光学フィルタの透過率特性を示すグラフである。ここで、透明ポリカーボネートフィルムは、ベンゼンアゾ系分散染料により染色した。また、コーティングには、ＳｉＯ₂、Ｃｒ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、（ＺｒＯ₂＋ＴｉＯ₂）を用いて成膜した。図４において、縦軸は透過率［％］、横軸は波長［ｎｍ］を示している。波形４０１は、染色された透明ポリカーボネートフィルムの透過率特性を示している。

波形４０１に示すように、可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］）では、透過率７０［％］程度となり、波長が６００［ｎｍ］を越えたあたりから、透過率が上昇し、赤外領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］）においては、透過率は９０［％］程度となるように作成した。

また、波形４０２は、可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］）の透過率を赤外領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］）の透過率よりも多少低くした半透明樹脂フィルムにコーティングを施した光学フィルタ１０４の透過率特性を示している。光学フィルタ１０４は、波形４０２に示すように、可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］）程度の領域においては、透過率が６．３［％］程度となり、波長が６００［ｎｍ］を越えたあたりから徐々に上昇し、赤外領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］）において、透過率が１０［％］程度となるように作成した。また、光学フィルタ１０４の透過率の設定方法については後述する。

図５は、可視領域から赤外領域までの間における撮像レンズの透過率特性を示すグラフである。図５において、縦軸が透過率［％］、波長［ｎｍ］を示している。図中の破線によって示される波形５０１は、「枚数の少ないレンズ」の透過率特性を示している。ここで、「枚数の少ないレンズ」とは、たとえば、単焦点レンズの場合をいう。

また、実線によって示される波形５０２は、「枚数の多いレンズ」の透過率を示している。ここで、「枚数の多いレンズ」とは、たとえば、高倍率ズームレンズの場合をいう。波形５０１および波形５０２は可視領域（およそ４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］）に透過率が最大となるピーク波長を持っている。また、この撮像レンズ１０５の表面には反射防止コートが施されているため、ピーク波長から連続的に近赤外領域の波長、たとえば波長１０００［ｎｍ］まで透過率が低下するようになっている。

また、「枚数の多いレンズ」、「枚数の少ないレンズ」では透過率と、その変化量とが異なっている、具体的には、図中の波長４００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］の領域において、「枚数の多いレンズ」よりも「枚数の少ないレンズ」の方が透過率の値が大きくなっている。また、「枚数の多いレンズ」よりも「枚数の少ないレンズ」の方が透過率の変化の勾配が緩やかである。

図６は、光学フィルタ２枚と撮像レンズの合成透過率特性を示すグラフである。図６において、縦軸は透過率［％］を示し、横軸は波長［ｎｍ］を示している。図中の破線によって示される波形６０１は、「枚数の少ないレンズ」の合成透過率を示している。また、実線によって示される波形６０２は、「枚数の多いレンズ」の合成透過率を示している。合成透過率は、「枚数の多いレンズ」よりも「枚数の少ないレンズ」の方が大きい値となっている。

また、図６に示すように、波形６０１、６０２に示す合成透過率は、撮像レンズ１０５のピーク値を示した波長付近まで上昇し、この波長から赤外領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］）の最長波長（１０００［ｎｍ］）までの透過率は、一定の透過率となる。これにより、赤外領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］）においても可視領域の透過率と同等の透過率を維持している。

つぎに、この発明の実施の形態にかかる光学フィルタの透過率特性について説明する。図７は、この発明の実施の形態にかかる光学フィルタの透過率特性を示すグラフである。図７に示す光学フィルタ１０４の透過率は、図６に示したように、２枚の光学フィルタ１０４と、撮像レンズ１０５との合成透過率が可視領域（撮像レンズ１０５のピーク波長付近）から赤外領域（およそ７００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］）まで一定となるように設定されている。また、図７において、縦軸は透過率［％］、横軸は波長［ｎｍ］を示している。

図中の破線によって示される波形７０１は、「枚数の少ないレンズ」の透過率を示している。図中、実線によって示される波形７０２は、「枚数の多いレンズ」の透過率を示している。光学フィルタ１０４の透過率は、４００［ｎｍ］〜およそ６５０［ｎｍ］までは、波形７０１、７０２ともにほぼ一定の値を取っている。そして、およそ６５０［ｎｍ］の波長より大きくなるにつれて透過率が上昇する。この透過率の上昇は、「枚数の少ないレンズ」の方が緩やかとなっている。

なお、本実施の形態にかかる光学フィルタ１０４の透過率は、撮像レンズ１０５のピーク波長から赤外領域の波長までの間においては、下記式（１）によって決定することができる。
Ｓｉ＝（Ｔｐ×Ｓｖⁿ）／Ｔｉ・・・（１）

ここで、Ｓｉは、赤外領域の各波長における光学フィルタ１０４の透過率である。また、Ｓｖは、可視領域における光学フィルタ１０４の透過率である。さらに、Ｔｐは、ピーク波長における撮像レンズ１０５の透過率である。また、Ｔｉは、赤外領域の各波長における撮像レンズ１０５の透過率である。さらに、ｎは、光学フィルタ１０４の枚数である。

以上説明したように、光学フィルタ、光学フィルタの製造方法、および光学装置によれば、可視領域用レンズのピーク波長より長い波長領域において、可視領域用レンズと光学フィルタの合成透過率の低下を防ぎ、実質的に一定に保つことができる。そのため、簡単な構成により可視領域のみならず、赤外領域においても被写体の画質の向上を図ることができるという効果を奏する。また、フレアを抑制し、画質の低下を防止することができる。さらに、この発明の光学フィルタによれば、光学装置に備え付けられている撮像レンズの透過率特性に応じた可視領域および赤外領域においても被写体の画質の向上を図ることができる。

以上のように、本発明にかかる光学フィルタ、光学フィルタの製造方法、および光学装置は、光量の調整に有用であり、特に、ＣＣＴＶなどのビデオカメラに適している。

この発明の実施の形態にかかる光学装置の一例を示す概略図である。 この発明の実施の形態にかかる光学フィルタを示す概略断面図である。 光学フィルタの透過率特性を示すグラフである。 透明ポリカーボネートフィルムを用いて作成した半透明樹脂基板と光学フィルタの透過率特性を示すグラフである。 可視領域から赤外領域までの間における撮像レンズの透過率特性を示すグラフである。 光学フィルタ２枚と撮像レンズの合成透過率特性を示すグラフである。 この発明の実施の形態にかかる光フィルタの透過率特性を示すグラフである。 従来のＮＤフィルムの透過率特性を示すグラフである。

符号の説明

１００ 光学装置
１０２、１０３ 絞り羽根
１０４ 光学フィルタ
１０５ 撮像レンズ
１０６ 絞り開口
１０７ 像面
２０１ 半透明樹脂基板
２０２、２０３ コーティング層

Claims (14)

1. 被写体からの光の透過率が最大となるピーク波長を可視領域内に有する撮像レンズとともに前記被写体からの光を透過する光学フィルタであって、
   可視領域における透過率が赤外領域における透過率よりも低い透過率特性を有する基板と、
   前記基板の少なくとも表裏いずれか一方の面に設けられ、前記ピーク波長から前記赤外領域の波長までの間における前記撮像レンズとの合成透過率が実質的に一定となるように、前記可視領域および前記赤外領域の透過率を同一比率で低下させるコーティング層と、
   を備えることを特徴とする光学フィルタ。
2. 前記基板は、有色の半透明樹脂基板であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
3. 前記半透明樹脂基板は、所定の染色、色素の混入、または練り込みの少なくともいずれか一つにより作成されたことを特徴とする請求項２に記載の光学フィルタ。
4. 前記基板の透過率特性は、前記可視領域から前記赤外領域にかけて徐々に増加するような透過率特性であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
5. 前記コーティング層によりコーティングされた前記基板の透過率特性は、前記可視領域から前記赤外領域にかけて徐々に増加するような透過率特性であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
6. 前記基板の透過率特性および前記コーティング層によりコーティングされた前記基板の透過率特性は、前記ピーク波長から前記赤外領域の波長までの間における前記合成透過率が実質的に一定となるように、前記撮像レンズの透過率特性に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
7. 前記光学フィルタは、前記可視領域において所定の透過率Ｓｖを有し、前記赤外領域において下記式を満たす透過率Ｓｉを有することを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
   （式）Ｓｉ＝（Ｔｐ×Ｓｖⁿ）／Ｔｉ
   ただし、Ｓｉは赤外領域の各波長における光学フィルタの透過率、Ｓｖは可視領域における光学フィルタの透過率、Ｔｐはピーク波長における撮像レンズの透過率、Ｔｉは赤外領域の各波長における撮像レンズの透過率、ｎは光学フィルタの枚数である。
8. 前記光学フィルタの赤外領域における透過率Ｓｉは、前記光学フィルタの可視領域における透過率Ｓｖよりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の光学フィルタ。
9. 前記半透明樹脂基板は、前記可視領域の透過率が略６０〜７０％、前記赤外領域の透過率が略９０％に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の光学フィルタ。
10. 前記光学フィルタは、前記可視領域の透過率が略５〜１５％、前記赤外領域の透過率が略１０〜２０％になることを特徴とする請求項７または８に記載の光学フィルタ。
11. 一定の透過率を有する透明樹脂基板を用いて、可視領域の透過率が赤外領域の透過率よりも低い透過率特性を有する半透明樹脂基板を作成する作成工程と、
    前記作成工程により作成された半透明樹脂基板の少なくとも表裏いずれか一方の面に、前記可視領域および前記赤外領域の透過率を同一比率で低下させるコーティング層を形成する形成工程と、
    を含むことを特徴とする光学フィルタの製造方法。
12. 被写体からの光の透過率が最大となるピーク波長を可視領域内に有し、前記被写体からの光を透過する撮像レンズと、
    前記可視領域における透過率が赤外領域における透過率よりも低い透過率特性を有する半透明樹脂基板の少なくとも表裏いずれか一方の面に、前記可視領域および前記赤外領域の透過率を同一比率で低下させるコーティング層が形成された光学フィルタと、
    を備えることを特徴とする光学装置。
13. 被写体からの光の透過率が最大となるピーク波長を可視領域内に有し、前記被写体からの光を透過する撮像レンズと、
    前記被写体からの光を透過する有色の光学フィルタと、を備え、
    前記ピーク波長から赤外領域の波長までの間における前記撮像レンズの透過率と、前記ピーク波長から前記赤外領域の波長までの間における前記光学フィルタの透過率と、の合成透過率が、前記ピーク波長から前記赤外領域の波長までの間において実質的に一定となることを特徴とする光学装置。
14. 可視領域の透過率に最大ピークを有し、当該可視領域の透過率よりも赤外領域の透過率が低下した第１の透過率特性を有する撮像レンズと、
    所定の透明樹脂基板に、所定の染色、色素を混入、または練り込みの少なくともいずれか一つにより前記可視領域の透過率が前記赤外領域の透過率よりも低下した第２の透過率特性を有する半透明樹脂基板と、
    前記半透明樹脂基板の表裏の少なくともいずれか一方に所定のコーティング層が施され、前記赤外領域の透過率が、前記可視領域の透過率に対して徐々に上がる勾配となる様に形成した第３の透過率特性を有するコーティングされた半透明樹脂基板と、
    前記撮像レンズの前記第１の透過率特性と、前記コーティングされた半透明樹脂基板の前記第３の透過率特性との合成透過率特性が、前記可視領域と前記赤外領域とで略同等の透過率になることを特徴とする光学装置。
    
    

Images