JP2020056874A - 光学フィルタ及び光学装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に使用する基板としては、所望の光波長領域において透明な基板であれば、任意の基板を使用することが可能である。例えばガラスや水晶などの無機材料からなる基板や、ポリエステル系、ノルボルネン系、ポリエーテル系、アクリル系、スチレン系、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PES(ポリエーテルスルホン)系、ポリスルホン系、PEN(ポリエチレンナフタレート)系、PC(ポリカーボネート)系、及びポリイミド系などの様々な合成樹脂基板を使用することができる。合成樹脂基板は、ガラスなどの無機基板に比べ、柔軟で軽く、加工性が良いが、膜応力や熱応力による変形や、水分による特性変化を起こしやすい。このため、合成樹脂基板を用いる場合は、高耐熱性(高ガラス転移温度Tg)、高曲げ弾性率、低吸水性の材料を用いることが望ましい。例えば、高耐熱性基板としてポリイミド系やPES系、曲げ弾性率が大きい基板としてはPET、低吸水性基材としてはノルボルネン系などが挙げられる。また、必要に応じて、例えばシルセスキオキサン骨格を有する有機‐無機ハイブリッド材料からなる基板などを用いてもよい。尚、本発明において透明な基板とは第一カット膜2と第三カット膜3、及び第二カット膜3と第三カット膜4によって形成される光透過波長において透明であることを意味し、例えば第一カット膜2と第三カット膜4、及び第二カット膜3と第三カット膜4によって形成される光透過波長よりも短波長側あるいは長波長側に光吸収特性を有する基板を用いることもできる。具体的には紫外線領域や赤外線領域に吸収を有する基材を用いてもよい。紫外線領域に吸収を有する基材としては、紫外線領域に光吸収特性を有する酸化亜鉛や酸化チタンなどの無機成分や既知の有機染料・顔料をガラスや樹脂に練り込んだ基材を用いることができる。赤外線領域に吸収を有する基板としては、赤外線領域に光吸収特性を有する遷移金属イオンや、有機色素などを樹脂やガラスに練り込んだ基板を用いることができる。
本発明のカット膜は屈折率の異なる2つ以上の無機薄膜を複数層積層することで得る。無機薄膜は蒸着やスパッタリングなどによって形成され、屈折率の異なる複数の無機薄膜によって光干渉を起こし、これを利用して任意の光学特性を得る。無機薄膜としては、MgF2、SiO2、SiO、Si3H4、Al2O3、MgO、LaTiO3、ZrO2、TiO2、Nb2O5、Ta2O5などを用いることができる。カット膜は、カット膜によって形成される不透過波長領域における中心波長をλとすると、光学膜厚がλ/4程度、具体的には0.7〜1.3λ/4程度の屈折率の異なる無機薄膜が複数積層された構造を基本構成としている。但し、透過帯域のリップルを低減するためにλ/4から大きく離れた層を有していても良い。特に基板1との界面にリップルを低減する層を複数層形成することが効果的である。ここで光学膜厚とは、薄膜の屈折率をn、物理膜厚dとしたとき、n×dで表される。またカット膜は比較的膜厚が厚く、積層数が多いため、蒸着源の輻射熱により成膜温度が高くなりやすい。このため、基板1として合成樹脂基板を用いる場合は、成膜時に発生する熱による基板1の変形を抑制するために、冷却機構を有する成膜装置を用いることが有効である。尚、カット膜においては無機薄膜の屈折率差が大きい方が、所望の分光特性を得るのに必要な積層数が少なくなるため、極力屈折率差の大きい組み合わせとするのが好ましい。
図1を基に本実施例に係る光学フィルタを説明する。本実施例の光学フィルタは板厚0.4mmのガラス基板の一方の面に、第一カット膜2と第二カット膜3がそれぞれ異なる領域に配置され、ガラス基板のもう一方の面に第三カット膜4が第一カット膜2と第二カット膜3が成膜された領域に重なるように形成されている。第一カット膜2と第三カット膜4、第二カット膜3と第三カット膜4によって形成される透過率特性は図2の様になっており、2つの透過波長帯域を有している。
図9に本実施例に係る光学フィルタの構成図を示す。本実施例の光学フィルタは、板厚0.4mmのガラス基板に、第一カット膜2と第二カット膜3がガラス基板の同一面にそれぞれ異なる領域に配置され、ガラス基板のもう一方の面に第三カット膜4と光減衰膜5とが形成されている。尚、第一カット膜2、第二カット膜3、第三カット膜4の分光特性に関しては実施例1と同様である。
本発明の光学フィルタを有する撮像装置は、装置の大型化を抑制しながら、可視光撮影・赤外光撮影のいずれの撮影環境においても高品質な画像を得ることができる。
2 第一カット膜
3 第二カット膜
4 第三カット膜
5 光減衰膜
5a 第一光減衰膜
5b 第二光減衰膜
11 レンズ
12a、b 絞り羽根
13 NDフィルタ
14 光学フィルタ
15 フィルタ駆動部
16〜18 レンズ
19 撮像素子
20 光量制御部
30 光量制御装置
31 ベース板
31a 開口
32 カバー
32a 開口
33 光学フィルタ駆動ユニット
34 駆動機構
35 支持板
36 駆動軸
Claims (7)
- 基板と、
前記基板上に設けられ、同一面内の異なる領域に波長領域の異なる光の透過を遮蔽する薄膜積層体を備え、
前記薄膜積層体は、所定の波長領域の光の透過を遮蔽する第一カット膜と、
前記第一カット膜よりも長波長側の波長領域の光を遮蔽する第二カット膜と、
前記第一カット膜及び前記第二カット膜よりも長波長側の光を遮蔽する第三カット膜と、を有し、
前記第一カット膜および前記第二カット膜が同一面内の異なる領域に配置され、
前記第三カット膜が、前記第一カット膜及び前記第二カット膜の領域に渡って前記基板の厚み方向に配置されたことを特徴とする光学フィルタ。 - 前記第一カット膜がカットする波長領域と前記第三カット膜がカットする波長領域が不連続であり、前記第二カット膜がカットする波長領域と前記第三カット膜がカットする波長領域が連続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。
- 前記第3カット膜は、前記基板の前記第1カット及び前記第2カット膜が設けられた面側とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学フィルタ。
- 前記第1カット膜と前記第2カット膜の少なくとも一部の端面が前記第3カット膜によって覆われていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学フィルタ。
- 前記第3カット膜の端面が、前記第1カット膜と前記第2カット膜とによって覆われていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学フィルタ。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学フィルタを光学系に備えた光学装置。
- 開口が設けられた地板と、
前記地板に設けられる駆動部と、を備え、
前記駆動部は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学フィルタを駆動し、
前記光学フィルタの前記第1カット膜、または、前記第2カット膜の少なくとも何れか一方が、常に前記開口を覆うように配置することを特徴とする光学装置。
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