光学部品、撮像装置、光学部品の製造方法および光学フィルタ
【課題】撮像素子３の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することができるとともに、光学フィルタ８を安定的かつ安価に取り付けることができ、ひいては、ノイズの少ない高画質な撮像画像を得ることができるとともに、歩留まりおよび量産性を向上させることができ、あわせてコストを削減することができる光学部品、撮像装置、光学部品の製造方法および光学フィルタを提供する。
【解決手段】光学フィルタ８の端面１０が、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタ８の中心側に傾くようなテーパ形状に形成されている。
【解決手段】光学フィルタ８の端面１０が、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタ８の中心側に傾くようなテーパ形状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品、撮像装置、光学部品の製造方法および光学フィルタに係り、特に、物体の像を撮像素子の撮像面に結像させる際に、撮像面に入射する赤外線の光量を抑制するのに好適な光学部品、撮像装置、光学部品の製造方法および光学フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いて物体を撮像する撮像装置が、家庭用ビデオカメラ、携帯電話用カメラおよびデジタルカメラ等の分野に幅広く普及しており、今後も著しい市場成長が見込まれている。
【０００３】
このような撮像装置には、小型軽量である上に、物体の像を撮像素子の撮像面に高精度に結像させることが求められており、このような要求に応えるべく、これまでにも、例えば、特許文献１〜３に示すような撮像装置が提案されていた。
【０００４】
ところで、このような撮像装置では、レンズを保持するホルダに、光学フィルタを取り付けることが行われていた。
【０００５】
光学フィルタとしては、例えば、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする赤外線（ＩＲ：Infra Red）カットフィルタや、物体側から入射した光をロスなく撮像素子に導く反射防止（ＡＲ：Anti Reflect）フィルタ等が知られていた。
【０００６】
この種の光学フィルタは、通常は、ガラス等の材料によって形成された基板の表面に、ＴｉＯ２やＳｉＯ２等の誘電体の薄膜を複数層積層させてなる誘電体多層膜を成膜することによって製造されていた。
【０００７】
より具体的には、例えば、特許文献４に示すように、ガラス基板の両面に誘電体多層膜をそれぞれ成膜した後、このガラス基板を固い支持体に接着し、これを例えばダイシング等によってカッティングしてチップ化することにより、光学フィルタを製造するようになっていた。
【０００８】
また、従来から、このような光学フィルタは、レンズのホルダに、紫外線硬化接着剤を用いて取り付けるようになっていた。より具体的には、光学フィルタ側の接着面（すなわち、光学フィルタの外周面および光学フィルタの物体側の表面における縁部）と、この光学フィルタ側の接着面に臨むホルダ側の接着面との間に、紫外線硬化接着剤を配置し、配置された紫外線硬化接着剤を、紫外線を照射して硬化させることによって、光学フィルタをホルダに接着するようになっていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２３５８３４号公報（例えば、第００４３段落、図３、６および７等参照）
【特許文献２】特開２００３−２９８９２４号公報（例えば、第００２４段落、図１等参照）
【特許文献３】特開２００６−４２２１２号公報（例えば、第００２３段落、図１、２等参照）
【特許文献４】特開２００５−３０１１１１号公報（例えば、第０００２段落参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜４に開示されている従来の光学フィルタでは、赤外線を有効にカットすることができず、撮像素子の撮像面に赤外線が入射してしまうことによって、撮像画像上に赤色のノイズが表われてしまうといった問題が生じていた。
【００１１】
さらに、光学フィルタに形成されている誘電体多層膜は、紫外線の透過率が悪いため、紫外線硬化接着剤を用いて光学フィルタをホルダに接着する際には、紫外線の光量や照射時間を多くとらない限り、紫外線硬化接着剤を安定的に硬化させることができなかった。これにより、従来は、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることができないといった問題も生じていた。
【００１２】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することができるとともに、光学フィルタを安定的かつ安価に取り付けることができ、ひいては、ノイズの少ない高画質な撮像画像を得ることができるとともに、歩留まりおよび量産性を向上させることができ、あわせてコストを削減することができる光学部品、撮像装置、光学部品の製造方法および光学フィルタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光学部品の特徴は、レンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記ホルダに取り付けられ、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする機能を有する光学フィルタとを備えた光学部品において、前記光学フィルタの外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって前記光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成されている点にある。
【００１４】
そして、この請求項１に係る発明によれば、光学フィルタの外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成されていることにより、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【００１５】
また、請求項２に係る光学部品の特徴は、請求項１において、前記光学フィルタが、前記テーパによって、前記光学フィルタの外周面から像面側に向かって進行する赤外線の光量を抑制するように形成されている点にある。
【００１６】
そして、この請求項２に係る発明によれば、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量をさらに有効に抑制することが可能となる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る光学部品の特徴は、請求項１または２において、前記光学フィルタが、平面円形状の基板と、前記基板の一方の表面に形成された反射防止用の誘電体多層膜と、前記基板の他方の表面に形成された赤外線カット用の誘電体多層膜とを有する点にある。
【００１８】
そして、この請求項３に係る発明によれば、基板の形状を平面円形状に形成したことにより、基板の母材から取得される基板の枚数を多くすることが可能となる。
【００１９】
さらにまた、請求項４に係る光学部品の特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記レンズが、前記ホルダに複数枚保持され、物体側から像面側に向かって順に、前記レンズおよび前記光学フィルタが配置されている点にある。
【００２０】
そして、この請求項４に係る発明によれば、複数枚のレンズが保持されたホルダの像面側に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成された光学フィルタを取り付けることが可能となる。
【００２１】
また、請求項５に係る撮像装置の特徴は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学部品と、光を電気信号に変換する撮像素子とを備えた点にある。
【００２２】
そして、この請求項５に係る発明によれば、光学フィルタの外周面に物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成された光学部品を備えたことによって、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【００２３】
さらに、請求項６に係る光学部品の製造方法の特徴は、レンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記ホルダに取り付けられ、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする機能を有する光学フィルタとを備えた光学部品を製造する光学部品の製造方法において、前記光学フィルタの外周面に、前記光学フィルタの厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって前記光学フィルタの中心側に傾くようなテーパを形成し、前記ホルダに、前記光学フィルタを前記他方の表面が像面側に向くように取り付ける点にある。
【００２４】
そして、この請求項６に係る発明によれば、光学フィルタの外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタの中心側に傾くようなテーパを形成することにより、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【００２５】
さらにまた、請求項７に係る光学フィルタの特徴は、赤外線カット用の誘電体多層膜と、反射防止用の誘電体多層膜とを備えた所定の厚みを有する光学フィルタであって、外周面に、厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって中心側に傾くようなテーパが形成されている点にある。
【００２６】
そして、この請求項７に係る発明によれば、光学フィルタの外周面に、厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって中心側に傾くようなテーパを形成したことにより、この光学フィルタを、他方の表面が像面側を向くようにホルダに取り付けることによって、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することができるとともに、光学フィルタを安定的かつ安価に取り付けることができ、ひいては、ノイズの少ない高画質な撮像画像を得ることができるとともに、歩留まりおよび量産性を向上させることができ、あわせてコストを削減することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、基板の母材から取得される基板の個数を多くすることができ、コストをさらに削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図１〜１０を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る光学部品および光学部品を備えた撮像装置の実施形態を示したものである。本実施形態における撮像装置１は、大別して、光学部品２と、この光学部品２の像面側に配置された撮像素子としてのＣＭＯＳ等の固体撮像素子３とによって構成されている。
【００３１】
光学部品２は、物体側から像面側に向かって順に、第１レンズ５と、絞り６と、第２レンズ７と、本発明に係る光学フィルタ８とを有しており、これらの光学素子５，６，７，８は、筒状のホルダ９に保持されている。
【００３２】
図１〜６に示すように、本実施形態における光学フィルタ８は、所定の厚みを有する平面円形状のガラス製の基板１１を有しており、この基板１１の像面側の表面（図１〜３における右側面）には、赤外線カット用の誘電体多層膜としての赤外線カット膜１４が、物体側の表面（図１〜３における左側面）には、反射防止用の誘電体多層膜としての反射防止膜１５が、それぞれ形成されている。したがって、光学フィルタ８は、第１レンズ５、絞り６および第２レンズ７を経て物体側から反射防止膜１５に入射した光を、この反射防止膜１５によってロスなく像面側に向かって進行させることができる。また、反射防止膜１５に入射した後に像面側に向かって進行して赤外線カット膜１４に到達した光から、赤外線カット膜１４によって赤外線のみを反射させてカットすることができる。
【００３３】
なお、赤外線カット膜１４および反射防止膜１５は、例えば、ＴｉＯ２の薄膜とＳｉＯ２の薄膜とを交互に繰り返し積層することによって形成することができる。また、赤外線カット膜１４および反射防止膜１５は、例えば、真空蒸着法等を用いて成膜するようにしてもよい。
【００３４】
そして、本実施形態において、光学フィルタ８の外周面には、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタ８の中心側に傾くようなテーパ１０が、全周にわたって形成されている。このテーパ１０によって、光学フィルタ８は、全体形状が円錐台形状に形成されている。
【００３５】
このように、光学フィルタ８の外周面にテーパ１０を形成することにより、固体撮像素子３の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となる。より具体的には、光学フィルタ８の外周面から固体撮像素子３側に向かって進行する赤外線の光量を抑制することが可能となる。これは、図７に示すように、基板１１内を進行してテーパ１０に到達した赤外線の多くが、テーパ１０に対して臨界角に近い角度で入射するため、このテーパ１０によって赤外線を全反射させて像面側に向かわせないようにすることができることによるものと推測される。
【００３６】
なお、テーパ１０の表面粗さ（算術平均高さ）は、０．８３８５〜１．１９５９μｍとされていることが好ましい。
【００３７】
また、図１および図２に示すように、本実施形態において、光学フィルタ８の外周面（すなわちテーパ１０）と、光学フィルタ８の物体側の表面における縁部、すなわち、反射防止膜１５の物体側の表面における縁部１５ａとは、光学フィルタ８側の接着面とされている。
【００３８】
さらに、ホルダ９の内周面における光学フィルタ８の外周面に臨む部位９ａと、反射防止膜１５の物体側の表面における縁部１５ａに臨むホルダ９の端面９ｂとは、ホルダ９側の接着面とされている。
【００３９】
そして、本実施形態において、光学フィルタ８は、光学フィルタ８側の接着面１０、１５ａとホルダ９側の接着面９ａ、９ｂとの間に配置されて硬化された紫外線硬化接着剤１８を介してホルダ９に接着・保持されている。
【００４０】
ここで、本実施形態においては、光学フィルタ８の外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタ８の中心側に傾くようなテーパ１０が形成されていることによって、紫外線を紫外線硬化接着剤１８に有効に照射することができる。
【００４１】
具体的には、光学フィルタ８の外周面と、これに臨むホルダ９の内周面の部位９ａとの間に配置された紫外線硬化接着剤１８には、紫外線を直接照射することができる。さらに、反射防止膜１５の物体側の表面における縁部１５ａと、これに臨むホルダ９の端面９ｂとの間に配置された紫外線硬化接着剤１８に対しても、誘電体多層膜である赤外線カット膜１４が形成されていない光学フィルタ８の外周面を介して紫外線を有効に照射することができる。
【００４２】
なお、反射防止膜１５は、赤外線カット膜１４と同様に、紫外線の照射を妨げる誘電体多層膜である。しかし、本実施形態においては、光学フィルタの外周面にテーパが形成されていなかった従来に比べれば、紫外線が透過すべき誘電体多層膜が１つ（反射防止膜１５のみ）で済むため、紫外線を紫外線硬化接着剤１８に有効に照射することができる。
【００４３】
したがって、本実施形態によれば、紫外線硬化接着剤１８に照射する紫外線の光量や照射時間（換言すれば、消費電力）を特に多くすることなく、光学フィルタ８をホルダ９に安定的に取り付けることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態において、光学フィルタ８は、基板１１の母材の厚み方向における一方の表面に、赤外線カット膜１４用の大判の誘電体多層膜を成膜し、また、基板１１の母材の他方の表面に、反射防止膜１５用の大判の誘電体多層膜を成膜し、これらの大判の誘電体多層膜が成膜された母材から、サンドブラスト、エッチングや打ち抜き等の方法によって個々の光学フィルタ８を切り分けることによって製造することができる。
【００４５】
この際に、光学フィルタ８の形状が平面円形状であることにより、１枚の母材から取得することができる光学フィルタ８の枚数を、光学フィルタの形状が平面矩形状の場合よりも多くすることが可能となる。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４７】
本実施例における光学フィルタ８は、厚さ０．３ｍｍ、像面側の表面の直径が３．３４ｍｍ、物体側の表面の直径が３．５０ｍｍ、外周面に形成されたテーパ１０の頂角が７５°とされた円錐台形状の高透過ガラス（白板ガラス）からなる基板１１を有している。この基板１１の像面側の表面には、低屈折率材料からなる薄膜と、高屈折率材料からなる薄膜とをプラズマアシスト蒸着によって交互に積層させることによって、合計６０層の多層構造の赤外線カット膜１４が形成されている。また、基板１１の物体側の表面には、低屈折率材料からなる薄膜と、高屈折率材料からなる薄膜とを電子ビーム（ＥＢ）蒸着によって交互に積層させることによって、合計４層の多層構造の反射防止膜１５が形成されている。
【００４８】
一方、従来の光学フィルタとしての比較例における光学フィルタは、外周面にテーパは形成されておらず、外周面の形状は、厚み方向に平行な形状（円筒形状）とされている。なお、比較例における光学フィルタは、外周面以外の構成は本実施例における光学フィルタ８と同様とされている。
【００４９】
このような本実施例における光学フィルタ８と、比較例における光学フィルタとをそれぞれ紫外線硬化接着剤１８を介してホルダ９に接着することによって光学部品をそれぞれ形成し、さらに、各光学部品をそれぞれ固体撮像素子３と組み合わせることによって撮像装置をそれぞれ形成した。
【００５０】
そして、このようにして形成された各撮像装置によって、図８に示すような光源２０を被写体とした撮像を行った。
【００５１】
各撮像装置によって撮像された撮像画像は、図８の矢印に示された範囲に相当する撮像画像上の範囲におけるＲＧＢ成分（それぞれの成分の最大値が２５５）が、図９に示すような特性を有している。
【００５２】
なお、図９における横軸は、図８の矢印に沿った撮像画像上の測定位置であり、横軸の原点が、図８の矢印に示された範囲における最も光源側の端点に対応する撮像画像上の位置とされている。また、図９における縦軸は、ＲＧＢ値である。
【００５３】
図９に示すように、本実施例における光学フィルタ８を搭載した撮像装置によって撮像された撮像画像（図９における実施例）の方が、比較例における光学フィルタを搭載した撮像装置によって撮像された撮像画像（図９における比較例）よりもＲ成分の値、すなわち、赤色のノイズが低減されていることが分かる。
【００５４】
次に、図１０は、実施例および比較例のそれぞれについて、図９のＲＧＢ成分におけるＲ成分と他の色成分との差を、撮像画像上の前述した測定位置ごとに算出してプロットしたグラフである。
【００５５】
図１０に示すように、本実施例おける光学フィルタ８を搭載した撮像装置によって撮像された撮像画像（図１０における実施例）の方が、比較例における光学フィルタを搭載した撮像装置によって撮像された撮像画像（図１０における比較例）よりもＲ成分の値が低減されていることがさらによく分かる。
【００５６】
次に、本実施例における光学フィルタ８および比較例における光学フィルタのそれぞれに対して、紫外線硬化接着剤を介したホルダとの接着力として、光学フィルタのホルダからの抜去力を測定した。
【００５７】
なお、前提として、本実施例における光学フィルタ８および比較例における光学フィルタは、それぞれ、紫外線硬化接着剤が０．１５秒の塗布時間で塗布されたホルダ側の接着面上に載置されて２分間放置され後に、照度約８０ｍＷ／ｃｍ２、積算光量約３５００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射されることによってホルダに接着されたものである。
【００５８】
そして、このようにしてホルダに接着された本実施例および比較例における各光学フィルタに対して、ディスペンサによって、物体側から像面側に向かって空気圧力を作用させ、光学フィルタのホルダからの抜去力（Ｎ）を測定した。なお、この抜去力の測定は、実施例における光学フィルタ、比較例における光学フィルタのそれぞれについて３回ずつ行った。この測定結果を以下の表１に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
表１に示すように、本実施例における光学フィルタ８の方が、比較例における光学フィルタよりも抜去力が大きく接着性に優れていることが分かる。
【００６１】
以上述べたように、本実施形態によれば、光学フィルタ８の外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタ８の中心側に傾くようなテーパ１０が形成されていることにより、撮像素子３の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタ８をホルダ９に安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【００６２】
この結果、撮像素子３の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することができるとともに、光学フィルタ８を安定的かつ安価に取り付けることができ、ひいては、ノイズの少ない高画質な撮像画像を得ることができるとともに、歩留まりおよび量産性を向上させることができ、あわせてコストを削減することができる。
【００６３】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００６４】
例えば、光学フィルタ８を取り付ける位置は、図１に示したホルダ９に限る必要はなく、図１に示したホルダ９に連結される図示しない他のホルダ（例えば、図１においてホルダ９に右方から嵌合されるホルダ）における図１に相当する位置に取り付けるようにしてもよい。このような他のホルダについても、図１のホルダ９と同様にレンズ７を保持するホルダであることに変りはない。この場合には、他のホルダも含めて光学部品が構成されることになる。
【００６５】
また、光学フィルタは、必ずしも反射防止膜１５を有する必要はなく、基板１１における物体側および像面側の双方の表面に、赤外線カット膜１４を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る光学部品および撮像装置の実施形態を示す概略縦断面図
【図２】本発明に係る光学部品および撮像装置の実施形態において、光学フィルタとホルダとの接着状態を示す部分拡大図
【図３】本発明に係る光学フィルタの実施形態を示す図
【図４】図３の右側面図
【図５】図３の左側面図
【図６】本発明に係る光学フィルタの実施形態を示す斜視図
【図７】本発明に係る光学フィルタにおける赤外線の推測される挙動を示す説明図
【図８】本発明に係る撮像装置の実施形態において、被写体を模式的に示す図
【図９】本発明に係る撮像装置の実施形態において、撮像画像のＲＧＢ特性を示すグラフ
【図１０】本発明に係る撮像装置の実施形態において、撮像画像のＲＧＢ特性を示す図９と異なるグラフ
【符号の説明】
【００６７】
１ 光学装置
２ 光学部品
３ 固体撮像素子
５ 第１レンズ
７ 第２レンズ
８ 光学フィルタ
９ ホルダ
１０ 端面
１１ 基板
１４ 赤外線カット膜
１５ 反射防止膜
１８ 紫外線硬化接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品、撮像装置、光学部品の製造方法および光学フィルタに係り、特に、物体の像を撮像素子の撮像面に結像させる際に、撮像面に入射する赤外線の光量を抑制するのに好適な光学部品、撮像装置、光学部品の製造方法および光学フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いて物体を撮像する撮像装置が、家庭用ビデオカメラ、携帯電話用カメラおよびデジタルカメラ等の分野に幅広く普及しており、今後も著しい市場成長が見込まれている。
【０００３】
このような撮像装置には、小型軽量である上に、物体の像を撮像素子の撮像面に高精度に結像させることが求められており、このような要求に応えるべく、これまでにも、例えば、特許文献１〜３に示すような撮像装置が提案されていた。
【０００４】
ところで、このような撮像装置では、レンズを保持するホルダに、光学フィルタを取り付けることが行われていた。
【０００５】
光学フィルタとしては、例えば、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする赤外線（ＩＲ：Infra Red）カットフィルタや、物体側から入射した光をロスなく撮像素子に導く反射防止（ＡＲ：Anti Reflect）フィルタ等が知られていた。
【０００６】
この種の光学フィルタは、通常は、ガラス等の材料によって形成された基板の表面に、ＴｉＯ２やＳｉＯ２等の誘電体の薄膜を複数層積層させてなる誘電体多層膜を成膜することによって製造されていた。
【０００７】
より具体的には、例えば、特許文献４に示すように、ガラス基板の両面に誘電体多層膜をそれぞれ成膜した後、このガラス基板を固い支持体に接着し、これを例えばダイシング等によってカッティングしてチップ化することにより、光学フィルタを製造するようになっていた。
【０００８】
また、従来から、このような光学フィルタは、レンズのホルダに、紫外線硬化接着剤を用いて取り付けるようになっていた。より具体的には、光学フィルタ側の接着面（すなわち、光学フィルタの外周面および光学フィルタの物体側の表面における縁部）と、この光学フィルタ側の接着面に臨むホルダ側の接着面との間に、紫外線硬化接着剤を配置し、配置された紫外線硬化接着剤を、紫外線を照射して硬化させることによって、光学フィルタをホルダに接着するようになっていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２３５８３４号公報（例えば、第００４３段落、図３、６および７等参照）
【特許文献２】特開２００３−２９８９２４号公報（例えば、第００２４段落、図１等参照）
【特許文献３】特開２００６−４２２１２号公報（例えば、第００２３段落、図１、２等参照）
【特許文献４】特開２００５−３０１１１１号公報（例えば、第０００２段落参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜４に開示されている従来の光学フィルタでは、赤外線を有効にカットすることができず、撮像素子の撮像面に赤外線が入射してしまうことによって、撮像画像上に赤色のノイズが表われてしまうといった問題が生じていた。
【００１１】
さらに、光学フィルタに形成されている誘電体多層膜は、紫外線の透過率が悪いため、紫外線硬化接着剤を用いて光学フィルタをホルダに接着する際には、紫外線の光量や照射時間を多くとらない限り、紫外線硬化接着剤を安定的に硬化させることができなかった。これにより、従来は、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることができないといった問題も生じていた。
【００１２】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することができるとともに、光学フィルタを安定的かつ安価に取り付けることができ、ひいては、ノイズの少ない高画質な撮像画像を得ることができるとともに、歩留まりおよび量産性を向上させることができ、あわせてコストを削減することができる光学部品、撮像装置、光学部品の製造方法および光学フィルタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光学部品の特徴は、レンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記ホルダに取り付けられ、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする機能を有する光学フィルタとを備えた光学部品において、前記光学フィルタの外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって前記光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成されている点にある。
【００１４】
そして、この請求項１に係る発明によれば、光学フィルタの外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成されていることにより、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【００１５】
また、請求項２に係る光学部品の特徴は、請求項１において、前記光学フィルタが、前記テーパによって、前記光学フィルタの外周面から像面側に向かって進行する赤外線の光量を抑制するように形成されている点にある。
【００１６】
そして、この請求項２に係る発明によれば、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量をさらに有効に抑制することが可能となる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る光学部品の特徴は、請求項１または２において、前記光学フィルタが、平面円形状の基板と、前記基板の一方の表面に形成された反射防止用の誘電体多層膜と、前記基板の他方の表面に形成された赤外線カット用の誘電体多層膜とを有する点にある。
【００１８】
そして、この請求項３に係る発明によれば、基板の形状を平面円形状に形成したことにより、基板の母材から取得される基板の枚数を多くすることが可能となる。
【００１９】
さらにまた、請求項４に係る光学部品の特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記レンズが、前記ホルダに複数枚保持され、物体側から像面側に向かって順に、前記レンズおよび前記光学フィルタが配置されている点にある。
【００２０】
そして、この請求項４に係る発明によれば、複数枚のレンズが保持されたホルダの像面側に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成された光学フィルタを取り付けることが可能となる。
【００２１】
また、請求項５に係る撮像装置の特徴は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学部品と、光を電気信号に変換する撮像素子とを備えた点にある。
【００２２】
そして、この請求項５に係る発明によれば、光学フィルタの外周面に物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成された光学部品を備えたことによって、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【００２３】
さらに、請求項６に係る光学部品の製造方法の特徴は、レンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記ホルダに取り付けられ、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする機能を有する光学フィルタとを備えた光学部品を製造する光学部品の製造方法において、前記光学フィルタの外周面に、前記光学フィルタの厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって前記光学フィルタの中心側に傾くようなテーパを形成し、前記ホルダに、前記光学フィルタを前記他方の表面が像面側に向くように取り付ける点にある。
【００２４】
そして、この請求項６に係る発明によれば、光学フィルタの外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタの中心側に傾くようなテーパを形成することにより、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【００２５】
さらにまた、請求項７に係る光学フィルタの特徴は、赤外線カット用の誘電体多層膜と、反射防止用の誘電体多層膜とを備えた所定の厚みを有する光学フィルタであって、外周面に、厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって中心側に傾くようなテーパが形成されている点にある。
【００２６】
そして、この請求項７に係る発明によれば、光学フィルタの外周面に、厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって中心側に傾くようなテーパを形成したことにより、この光学フィルタを、他方の表面が像面側を向くようにホルダに取り付けることによって、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタをホルダに安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、撮像素子の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することができるとともに、光学フィルタを安定的かつ安価に取り付けることができ、ひいては、ノイズの少ない高画質な撮像画像を得ることができるとともに、歩留まりおよび量産性を向上させることができ、あわせてコストを削減することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、基板の母材から取得される基板の個数を多くすることができ、コストをさらに削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図１〜１０を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る光学部品および光学部品を備えた撮像装置の実施形態を示したものである。本実施形態における撮像装置１は、大別して、光学部品２と、この光学部品２の像面側に配置された撮像素子としてのＣＭＯＳ等の固体撮像素子３とによって構成されている。
【００３１】
光学部品２は、物体側から像面側に向かって順に、第１レンズ５と、絞り６と、第２レンズ７と、本発明に係る光学フィルタ８とを有しており、これらの光学素子５，６，７，８は、筒状のホルダ９に保持されている。
【００３２】
図１〜６に示すように、本実施形態における光学フィルタ８は、所定の厚みを有する平面円形状のガラス製の基板１１を有しており、この基板１１の像面側の表面（図１〜３における右側面）には、赤外線カット用の誘電体多層膜としての赤外線カット膜１４が、物体側の表面（図１〜３における左側面）には、反射防止用の誘電体多層膜としての反射防止膜１５が、それぞれ形成されている。したがって、光学フィルタ８は、第１レンズ５、絞り６および第２レンズ７を経て物体側から反射防止膜１５に入射した光を、この反射防止膜１５によってロスなく像面側に向かって進行させることができる。また、反射防止膜１５に入射した後に像面側に向かって進行して赤外線カット膜１４に到達した光から、赤外線カット膜１４によって赤外線のみを反射させてカットすることができる。
【００３３】
なお、赤外線カット膜１４および反射防止膜１５は、例えば、ＴｉＯ２の薄膜とＳｉＯ２の薄膜とを交互に繰り返し積層することによって形成することができる。また、赤外線カット膜１４および反射防止膜１５は、例えば、真空蒸着法等を用いて成膜するようにしてもよい。
【００３４】
そして、本実施形態において、光学フィルタ８の外周面には、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタ８の中心側に傾くようなテーパ１０が、全周にわたって形成されている。このテーパ１０によって、光学フィルタ８は、全体形状が円錐台形状に形成されている。
【００３５】
このように、光学フィルタ８の外周面にテーパ１０を形成することにより、固体撮像素子３の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となる。より具体的には、光学フィルタ８の外周面から固体撮像素子３側に向かって進行する赤外線の光量を抑制することが可能となる。これは、図７に示すように、基板１１内を進行してテーパ１０に到達した赤外線の多くが、テーパ１０に対して臨界角に近い角度で入射するため、このテーパ１０によって赤外線を全反射させて像面側に向かわせないようにすることができることによるものと推測される。
【００３６】
なお、テーパ１０の表面粗さ（算術平均高さ）は、０．８３８５〜１．１９５９μｍとされていることが好ましい。
【００３７】
また、図１および図２に示すように、本実施形態において、光学フィルタ８の外周面（すなわちテーパ１０）と、光学フィルタ８の物体側の表面における縁部、すなわち、反射防止膜１５の物体側の表面における縁部１５ａとは、光学フィルタ８側の接着面とされている。
【００３８】
さらに、ホルダ９の内周面における光学フィルタ８の外周面に臨む部位９ａと、反射防止膜１５の物体側の表面における縁部１５ａに臨むホルダ９の端面９ｂとは、ホルダ９側の接着面とされている。
【００３９】
そして、本実施形態において、光学フィルタ８は、光学フィルタ８側の接着面１０、１５ａとホルダ９側の接着面９ａ、９ｂとの間に配置されて硬化された紫外線硬化接着剤１８を介してホルダ９に接着・保持されている。
【００４０】
ここで、本実施形態においては、光学フィルタ８の外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタ８の中心側に傾くようなテーパ１０が形成されていることによって、紫外線を紫外線硬化接着剤１８に有効に照射することができる。
【００４１】
具体的には、光学フィルタ８の外周面と、これに臨むホルダ９の内周面の部位９ａとの間に配置された紫外線硬化接着剤１８には、紫外線を直接照射することができる。さらに、反射防止膜１５の物体側の表面における縁部１５ａと、これに臨むホルダ９の端面９ｂとの間に配置された紫外線硬化接着剤１８に対しても、誘電体多層膜である赤外線カット膜１４が形成されていない光学フィルタ８の外周面を介して紫外線を有効に照射することができる。
【００４２】
なお、反射防止膜１５は、赤外線カット膜１４と同様に、紫外線の照射を妨げる誘電体多層膜である。しかし、本実施形態においては、光学フィルタの外周面にテーパが形成されていなかった従来に比べれば、紫外線が透過すべき誘電体多層膜が１つ（反射防止膜１５のみ）で済むため、紫外線を紫外線硬化接着剤１８に有効に照射することができる。
【００４３】
したがって、本実施形態によれば、紫外線硬化接着剤１８に照射する紫外線の光量や照射時間（換言すれば、消費電力）を特に多くすることなく、光学フィルタ８をホルダ９に安定的に取り付けることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態において、光学フィルタ８は、基板１１の母材の厚み方向における一方の表面に、赤外線カット膜１４用の大判の誘電体多層膜を成膜し、また、基板１１の母材の他方の表面に、反射防止膜１５用の大判の誘電体多層膜を成膜し、これらの大判の誘電体多層膜が成膜された母材から、サンドブラスト、エッチングや打ち抜き等の方法によって個々の光学フィルタ８を切り分けることによって製造することができる。
【００４５】
この際に、光学フィルタ８の形状が平面円形状であることにより、１枚の母材から取得することができる光学フィルタ８の枚数を、光学フィルタの形状が平面矩形状の場合よりも多くすることが可能となる。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４７】
本実施例における光学フィルタ８は、厚さ０．３ｍｍ、像面側の表面の直径が３．３４ｍｍ、物体側の表面の直径が３．５０ｍｍ、外周面に形成されたテーパ１０の頂角が７５°とされた円錐台形状の高透過ガラス（白板ガラス）からなる基板１１を有している。この基板１１の像面側の表面には、低屈折率材料からなる薄膜と、高屈折率材料からなる薄膜とをプラズマアシスト蒸着によって交互に積層させることによって、合計６０層の多層構造の赤外線カット膜１４が形成されている。また、基板１１の物体側の表面には、低屈折率材料からなる薄膜と、高屈折率材料からなる薄膜とを電子ビーム（ＥＢ）蒸着によって交互に積層させることによって、合計４層の多層構造の反射防止膜１５が形成されている。
【００４８】
一方、従来の光学フィルタとしての比較例における光学フィルタは、外周面にテーパは形成されておらず、外周面の形状は、厚み方向に平行な形状（円筒形状）とされている。なお、比較例における光学フィルタは、外周面以外の構成は本実施例における光学フィルタ８と同様とされている。
【００４９】
このような本実施例における光学フィルタ８と、比較例における光学フィルタとをそれぞれ紫外線硬化接着剤１８を介してホルダ９に接着することによって光学部品をそれぞれ形成し、さらに、各光学部品をそれぞれ固体撮像素子３と組み合わせることによって撮像装置をそれぞれ形成した。
【００５０】
そして、このようにして形成された各撮像装置によって、図８に示すような光源２０を被写体とした撮像を行った。
【００５１】
各撮像装置によって撮像された撮像画像は、図８の矢印に示された範囲に相当する撮像画像上の範囲におけるＲＧＢ成分（それぞれの成分の最大値が２５５）が、図９に示すような特性を有している。
【００５２】
なお、図９における横軸は、図８の矢印に沿った撮像画像上の測定位置であり、横軸の原点が、図８の矢印に示された範囲における最も光源側の端点に対応する撮像画像上の位置とされている。また、図９における縦軸は、ＲＧＢ値である。
【００５３】
図９に示すように、本実施例における光学フィルタ８を搭載した撮像装置によって撮像された撮像画像（図９における実施例）の方が、比較例における光学フィルタを搭載した撮像装置によって撮像された撮像画像（図９における比較例）よりもＲ成分の値、すなわち、赤色のノイズが低減されていることが分かる。
【００５４】
次に、図１０は、実施例および比較例のそれぞれについて、図９のＲＧＢ成分におけるＲ成分と他の色成分との差を、撮像画像上の前述した測定位置ごとに算出してプロットしたグラフである。
【００５５】
図１０に示すように、本実施例おける光学フィルタ８を搭載した撮像装置によって撮像された撮像画像（図１０における実施例）の方が、比較例における光学フィルタを搭載した撮像装置によって撮像された撮像画像（図１０における比較例）よりもＲ成分の値が低減されていることがさらによく分かる。
【００５６】
次に、本実施例における光学フィルタ８および比較例における光学フィルタのそれぞれに対して、紫外線硬化接着剤を介したホルダとの接着力として、光学フィルタのホルダからの抜去力を測定した。
【００５７】
なお、前提として、本実施例における光学フィルタ８および比較例における光学フィルタは、それぞれ、紫外線硬化接着剤が０．１５秒の塗布時間で塗布されたホルダ側の接着面上に載置されて２分間放置され後に、照度約８０ｍＷ／ｃｍ２、積算光量約３５００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射されることによってホルダに接着されたものである。
【００５８】
そして、このようにしてホルダに接着された本実施例および比較例における各光学フィルタに対して、ディスペンサによって、物体側から像面側に向かって空気圧力を作用させ、光学フィルタのホルダからの抜去力（Ｎ）を測定した。なお、この抜去力の測定は、実施例における光学フィルタ、比較例における光学フィルタのそれぞれについて３回ずつ行った。この測定結果を以下の表１に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
表１に示すように、本実施例における光学フィルタ８の方が、比較例における光学フィルタよりも抜去力が大きく接着性に優れていることが分かる。
【００６１】
以上述べたように、本実施形態によれば、光学フィルタ８の外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって光学フィルタ８の中心側に傾くようなテーパ１０が形成されていることにより、撮像素子３の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することが可能となるとともに、光学フィルタ８をホルダ９に安定的かつ安価に取り付けることが可能となる。
【００６２】
この結果、撮像素子３の撮像面に入射する赤外線の光量を抑制することができるとともに、光学フィルタ８を安定的かつ安価に取り付けることができ、ひいては、ノイズの少ない高画質な撮像画像を得ることができるとともに、歩留まりおよび量産性を向上させることができ、あわせてコストを削減することができる。
【００６３】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００６４】
例えば、光学フィルタ８を取り付ける位置は、図１に示したホルダ９に限る必要はなく、図１に示したホルダ９に連結される図示しない他のホルダ（例えば、図１においてホルダ９に右方から嵌合されるホルダ）における図１に相当する位置に取り付けるようにしてもよい。このような他のホルダについても、図１のホルダ９と同様にレンズ７を保持するホルダであることに変りはない。この場合には、他のホルダも含めて光学部品が構成されることになる。
【００６５】
また、光学フィルタは、必ずしも反射防止膜１５を有する必要はなく、基板１１における物体側および像面側の双方の表面に、赤外線カット膜１４を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る光学部品および撮像装置の実施形態を示す概略縦断面図
【図２】本発明に係る光学部品および撮像装置の実施形態において、光学フィルタとホルダとの接着状態を示す部分拡大図
【図３】本発明に係る光学フィルタの実施形態を示す図
【図４】図３の右側面図
【図５】図３の左側面図
【図６】本発明に係る光学フィルタの実施形態を示す斜視図
【図７】本発明に係る光学フィルタにおける赤外線の推測される挙動を示す説明図
【図８】本発明に係る撮像装置の実施形態において、被写体を模式的に示す図
【図９】本発明に係る撮像装置の実施形態において、撮像画像のＲＧＢ特性を示すグラフ
【図１０】本発明に係る撮像装置の実施形態において、撮像画像のＲＧＢ特性を示す図９と異なるグラフ
【符号の説明】
【００６７】
１ 光学装置
２ 光学部品
３ 固体撮像素子
５ 第１レンズ
７ 第２レンズ
８ 光学フィルタ
９ ホルダ
１０ 端面
１１ 基板
１４ 赤外線カット膜
１５ 反射防止膜
１８ 紫外線硬化接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記ホルダに取り付けられ、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする機能を有する光学フィルタとを備えた光学部品において、
前記光学フィルタの外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって前記光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成されていること
を特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記光学フィルタが、前記テーパによって、前記光学フィルタの外周面から像面側に向かって進行する赤外線の光量を抑制するように形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記光学フィルタが、平面円形状の基板と、前記基板の一方の表面に形成された反射防止用の誘電体多層膜と、前記基板の他方の表面に形成された赤外線カット用の誘電体多層膜とを有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記レンズが、前記ホルダに複数枚保持され、物体側から像面側に向かって順に、前記レンズおよび前記光学フィルタが配置されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の光学部品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学部品と、光を電気信号に変換する撮像素子とを備えたこと
を特徴とする撮像装置。
【請求項６】
レンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記ホルダに取り付けられ、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする機能を有する光学フィルタとを備えた光学部品を製造する光学部品の製造方法において、
前記光学フィルタの外周面に、前記光学フィルタの厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって前記光学フィルタの中心側に傾くようなテーパを形成し、
前記ホルダに、前記光学フィルタを前記他方の表面が像面側に向くように取り付けること
を特徴とする光学部品の製造方法。
【請求項７】
赤外線カット用の誘電体多層膜と、反射防止用の誘電体多層膜とを備えた所定の厚みを有する光学フィルタであって、
外周面に、厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって中心側に傾くようなテーパが形成されていること
を特徴とする光学フィルタ。
【請求項１】
レンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記ホルダに取り付けられ、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする機能を有する光学フィルタとを備えた光学部品において、
前記光学フィルタの外周面に、物体側から像面側に向かうにしたがって前記光学フィルタの中心側に傾くようなテーパが形成されていること
を特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記光学フィルタが、前記テーパによって、前記光学フィルタの外周面から像面側に向かって進行する赤外線の光量を抑制するように形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記光学フィルタが、平面円形状の基板と、前記基板の一方の表面に形成された反射防止用の誘電体多層膜と、前記基板の他方の表面に形成された赤外線カット用の誘電体多層膜とを有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記レンズが、前記ホルダに複数枚保持され、物体側から像面側に向かって順に、前記レンズおよび前記光学フィルタが配置されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の光学部品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学部品と、光を電気信号に変換する撮像素子とを備えたこと
を特徴とする撮像装置。
【請求項６】
レンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記ホルダに取り付けられ、物体側から入射した光に含まれる赤外線をカットする機能を有する光学フィルタとを備えた光学部品を製造する光学部品の製造方法において、
前記光学フィルタの外周面に、前記光学フィルタの厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって前記光学フィルタの中心側に傾くようなテーパを形成し、
前記ホルダに、前記光学フィルタを前記他方の表面が像面側に向くように取り付けること
を特徴とする光学部品の製造方法。
【請求項７】
赤外線カット用の誘電体多層膜と、反射防止用の誘電体多層膜とを備えた所定の厚みを有する光学フィルタであって、
外周面に、厚み方向における一方の表面から他方の表面に向かうにしたがって中心側に傾くようなテーパが形成されていること
を特徴とする光学フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３１６４９８（Ｐ２００７−３１６４９８Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４８１２３（Ｐ２００６−１４８１２３）
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
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