[go: up one dir, main page]

JP2011102920A - Optical filter - Google Patents

Optical filter Download PDF

Info

Publication number
JP2011102920A
JP2011102920A JP2009258221A JP2009258221A JP2011102920A JP 2011102920 A JP2011102920 A JP 2011102920A JP 2009258221 A JP2009258221 A JP 2009258221A JP 2009258221 A JP2009258221 A JP 2009258221A JP 2011102920 A JP2011102920 A JP 2011102920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical filter
film
filter
resin substrate
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009258221A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5412247B2 (en
Inventor
Shinji Uchiyama
真志 内山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Electronics Inc
Original Assignee
Canon Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Electronics Inc filed Critical Canon Electronics Inc
Priority to JP2009258221A priority Critical patent/JP5412247B2/en
Publication of JP2011102920A publication Critical patent/JP2011102920A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5412247B2 publication Critical patent/JP5412247B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Filters (AREA)

Abstract

【課題】入射角に対する光学特性の依存性を著しく低減できる光学フィルタを簡便な手段により構成する。
【解決手段】シート状の樹脂基板の上に、薄膜を蒸着により物理膜厚を均一に積層して、所定の波長領域の光線の透過を制限するUVIRカットフィルタである光学フィルタ12を作成し、この光学フィルタ12の周囲を湾曲した枠体21に円柱表面状のような凸形状となるように固定し、凸形状を形成する。
【選択図】図5
An optical filter capable of significantly reducing the dependence of optical characteristics on an incident angle is configured by simple means.
An optical filter, which is a UVIR cut filter for limiting transmission of light in a predetermined wavelength region, is formed by uniformly depositing a physical film thickness on a sheet-like resin substrate by vapor deposition. The periphery of the optical filter 12 is fixed to a curved frame 21 so as to have a convex shape such as a cylindrical surface, thereby forming a convex shape.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、所定の波長領域の透過を制限するエッジフィルタ又はバンドパスフィルタ等の光学フィルタに関するものである。   The present invention relates to an optical filter such as an edge filter or a bandpass filter that limits transmission in a predetermined wavelength region.

ビデオカメラ等の撮像装置に使用される固体撮像素子は、人間の眼の感度特性に対応させるために、透過波長を調節する光学フィルタと組み合わせて使用されることが多い。具体的には、UV(紫外線)カットフィルタやIR(近赤外線)カットフィルタのエッジフィルタ、或るいはこれらを1枚のフィルタで実現したUVIRカットフィルタ等のバンドパスフィルタがある。   A solid-state imaging device used in an imaging apparatus such as a video camera is often used in combination with an optical filter that adjusts a transmission wavelength in order to correspond to the sensitivity characteristics of human eyes. More specifically, there are edge filters such as UV (ultraviolet) cut filters and IR (near infrared) cut filters, or bandpass filters such as UVIR cut filters in which these are realized by a single filter.

これらのエッジフィルタやバンドパスフィルタ等の光学フィルタは、所望の波長領域の光の透過を制限するために、透過を制限する領域のフィルタ素材に吸収材料を練り込んだり、基材上に塗布する吸収タイプのものが知られている。また、基材上に複数層から成る蒸着膜を積層することにより、蒸着膜の干渉を利用し反射させる反射タイプのものも知られている。   In order to limit the transmission of light in a desired wavelength region, an optical filter such as an edge filter or a band-pass filter is kneaded with an absorbent material in a filter material in a region where transmission is limited or is applied onto a substrate. Absorption types are known. Further, a reflective type is also known in which a vapor deposition film composed of a plurality of layers is laminated on a substrate to reflect using the interference of the vapor deposition film.

しかしながら、吸収タイプの光学フィルタにおいては、所望の吸収率を得るためには相応の厚さを必要とし、特にコスト的な要素と、光学系の薄型化の観点等からは、近年では反射タイプのものがより好ましいとされている。   However, an absorption type optical filter requires a suitable thickness in order to obtain a desired absorptance. In recent years, particularly from the viewpoint of cost factors and reduction in the thickness of the optical system, a reflection type optical filter is required. Is more preferred.

図12は複数層の蒸着膜を積層した反射タイプのIRカットフィルタの分光特性グラフ図を示し、図13は図12の一部波長を拡大した分光特性グラフ図である。図12、図13に示すように、反射タイプのIRカットフィルタにおいては、入射光の入射角により、分光特性がシフトしてしまう原理的な問題を有している。なお、シフト量を判断する基準としては、IR側の半値波長の変化量を用いている。   FIG. 12 shows a spectral characteristic graph of a reflection type IR cut filter in which a plurality of vapor-deposited films are laminated, and FIG. 13 is a spectral characteristic graph showing an enlarged partial wavelength of FIG. As shown in FIGS. 12 and 13, the reflection type IR cut filter has a principle problem that the spectral characteristic shifts depending on the incident angle of incident light. As a reference for determining the shift amount, the change amount of the half-value wavelength on the IR side is used.

例えば図13において、入射角度が0度のときはIR半値波長が約662nmであるのに対して、入射角度が15度になるとIR半値波長は約655nmとなり、入射角度0度から15度で半値波長が約7nm変化する。このように、入射角度により半値波長が大きく変化すると、入射角によって撮影した画像の色目が変化してしまい、実用可能な入射角度領域が制限されてしまう問題がある。   For example, in FIG. 13, when the incident angle is 0 degree, the IR half-value wavelength is about 662 nm, whereas when the incident angle is 15 degrees, the IR half-value wavelength is about 655 nm, and the incident angle is 0 to 15 degrees and half-value. The wavelength changes by about 7 nm. As described above, when the half-value wavelength greatly changes depending on the incident angle, the color of the photographed image changes depending on the incident angle, and there is a problem that a practical incident angle region is limited.

特に干渉を利用した反射タイプのエッジフィルタやバンドパスフィルタにおいては、原理的に必然的に発生してしまう問題であり、大きな影響を受けることになる。   In particular, reflection-type edge filters and bandpass filters that use interference are inevitably generated in principle and are greatly affected.

これに対して、特許文献1、2では反射タイプの光学フィルタにおいても積層膜の構成を工夫することにより、入射角に対する光学特性の変化を低減する方法が提案されている。   On the other hand, Patent Documents 1 and 2 propose a method of reducing a change in optical characteristics with respect to an incident angle by devising a configuration of a laminated film even in a reflection type optical filter.

特開平7−27907号公報JP-A-7-27907 特開2008−020563号公報JP 2008-020563 A

しかし、特許文献1、2に示すような構成の場合には、膜構成が複雑化したり、交互層の屈折率差が小さくなったりする。これにより、より多くの積層数が必要となり、製品コストを増大させたり、光学特性の一部を犠牲にしたりする問題を有している。更に、角度依存性の問題を低減することは可能であるが、原理的な観点からは、根本的解決策とはならず、理想的に角度依存性の問題を解消することは困難である。   However, in the case of the configuration shown in Patent Documents 1 and 2, the film configuration becomes complicated, or the refractive index difference between the alternating layers becomes small. As a result, a larger number of layers is required, which increases the product cost and sacrifices some of the optical characteristics. Furthermore, it is possible to reduce the problem of angle dependence, but from a fundamental point of view, it is not a fundamental solution, and it is difficult to ideally solve the problem of angle dependence.

また、別の方法として、最初から曲面形状を有する基板にIRカット膜を成膜することが考えられるが、曲面形状を有する基板上に均一な薄膜を成膜させることは極めて困難である。また、曲面形状を有する基板上に薄膜を成膜する特別な機構を成膜装置に設けることが必要であり、大きく生産性を低減させてしまい、製品コストを増大させてしまうと云う問題を有している。   As another method, it is conceivable to form an IR cut film on a substrate having a curved shape from the beginning. However, it is extremely difficult to form a uniform thin film on a substrate having a curved shape. In addition, it is necessary to provide a film deposition apparatus with a special mechanism for depositing a thin film on a substrate having a curved shape, which greatly reduces productivity and increases product costs. is doing.

本発明の目的は、上述の課題を解消し、簡便に入射角に対する光学特性の依存性を著しく低減できる干渉による反射タイプの光学フィルタを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a reflection-type optical filter that eliminates the above-described problems and easily reduces the dependence of optical characteristics on the incident angle.

上記目的を達成するための本発明に係る光学フィルタは、シート状の樹脂基板の上に薄膜を積層して所定の波長領域の光線の透過を制限するエッジフィルタ又はバンドパスフィルタから成る光学フィルタであって、前記積層された薄膜の物理膜厚を均一とし、外力によって凸形状に変形させたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an optical filter according to the present invention is an optical filter comprising an edge filter or a band-pass filter that limits the transmission of light in a predetermined wavelength region by laminating a thin film on a sheet-like resin substrate. The laminated thin film has a uniform physical film thickness and is deformed into a convex shape by an external force.

本発明に係る光学フィルタによれば、コストを大きく増大させることなく、入射角に対する光学特性の依存性の問題を低減可能であり、撮像装置に使用した場合に画像等の色目変化等の不具合を著しく低減できる。   According to the optical filter of the present invention, it is possible to reduce the problem of the dependence of the optical characteristics on the incident angle without greatly increasing the cost, and when using the imaging device in an imaging apparatus, it is possible to prevent defects such as color changes in images. It can be significantly reduced.

実施例1の樹脂基板にマスクを重ねた状態の平面図である。3 is a plan view of a state in which a mask is overlaid on the resin substrate of Example 1. FIG. 蒸着膜を成膜した後に、光学フィルタを切り抜いた状態の平面図である。It is a top view of the state where an optical filter was cut out after forming a vapor deposition film. UVIRカットフィルタの膜構成図である。It is a film | membrane structural drawing of a UVIR cut filter. 設計上のUVIRカットフィルタの分光透過率特性グラフ図である。It is a spectral transmittance characteristic graph figure of the design UVIR cut filter. 光学フィルタを枠体により変形する説明図である。It is explanatory drawing which deform | transforms an optical filter with a frame. 枠体と光学フィルタとの配置の説明図である。It is explanatory drawing of arrangement | positioning with a frame and an optical filter. 実施例2の圧電体を光学フィルタに取り付けた状態の平面図である。It is a top view of the state which attached the piezoelectric material of Example 2 to the optical filter. 圧電体の電極の説明図である。It is explanatory drawing of the electrode of a piezoelectric material. 圧電体により光学フィルタを変形した状態の斜視図である。It is a perspective view of a state where an optical filter is deformed by a piezoelectric body. 光学フィルタを配置した撮像光学系の説明図である。It is explanatory drawing of the imaging optical system which has arrange | positioned the optical filter. UVIRカットフィルタの分光特性グラフ図である。It is a spectral characteristic graph figure of a UVIR cut filter. IRカットフィルタの分光特性グラフ図である。It is a spectral characteristic graph figure of IR cut filter. 図12の波長を拡大した分光特性グラフ図である。It is a spectral characteristic graph figure which expanded the wavelength of FIG.

本発明を図1〜図11に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。   The present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.

本実施例の光学フィルタは近赤外光領域及び紫外光領域の所定の波長領域の光線の透過を制限するバンドパスフィルタであるUVIRカットフィルタであり、或いは近赤外光領域の所定の光線の透過を制限するエッジフィルタであるIRカットフィルタである。   The optical filter of this embodiment is a UVIR cut filter that is a band-pass filter that restricts transmission of light in a predetermined wavelength region in the near infrared light region and ultraviolet light region, or a predetermined light beam in the near infrared light region. It is an IR cut filter that is an edge filter that limits transmission.

図1に示す樹脂基板1には、板厚0.1mmのノルボルネン系材料であるシート状のArton(JSR製、製品名)フィルムが用いられている。樹脂基板1上には、縦横共に10mmの複数個の正方形状の孔部2を穿けたマスク3を重ね、樹脂基板1の孔部2の範囲に複数層から成る蒸着膜を積層している。   For the resin substrate 1 shown in FIG. 1, a sheet-like Arton (product name) film made of norbornene having a thickness of 0.1 mm is used. On the resin substrate 1, a mask 3 having a plurality of square holes 2 of 10 mm both vertically and horizontally is stacked, and a vapor deposition film composed of a plurality of layers is laminated in the range of the holes 2 of the resin substrate 1.

図2に示すように、UVIRカットフィルタである光学フィルタ12は、樹脂基板1上に複数層から成る蒸着膜11を成膜した後に、マスク3を剥し蒸着膜11を成膜した周囲を、フィルタ形状に切り抜くことにより製造されている。   As shown in FIG. 2, the optical filter 12 which is a UVIR cut filter is formed by depositing a plurality of deposited films 11 on the resin substrate 1, and then removing the mask 3 to form a deposited film 11. Manufactured by cutting into shapes.

本実施例においては、樹脂基板1上に蒸着膜11を成膜した後に、何らかの手段を用いて光学フィルタ12を変形させる必要があるため、樹脂基板1として板厚が0.1mmのシート状の樹脂製のArtonフィルムを選択している。このArtonフィルムはガラス転移温度が100℃以上あり、曲げ弾性率が約3000MPa程度と比較的高く、基板の割れやうねりを低減できる理由から選択している。また、本実施例においてはノルボルネン系材料であるArtonを使用したが、ポリイミド系の樹脂フィルム等も好適な基材の1つであり、更にはこれらの基材に限らずPETやPEN、PC等を用いてもよい。   In this embodiment, since it is necessary to deform the optical filter 12 using some means after the vapor deposition film 11 is formed on the resin substrate 1, the resin substrate 1 is a sheet-like sheet having a thickness of 0.1 mm. Resin-made Arton film is selected. This Arton film has a glass transition temperature of 100 ° C. or higher and a flexural modulus of about 3000 MPa, which is relatively high, and is selected because it can reduce cracks and waviness of the substrate. In this embodiment, Arton, which is a norbornene-based material, is used, but a polyimide-based resin film or the like is also a suitable substrate, and is not limited to these substrates, and PET, PEN, PC, etc. May be used.

本実施例の光学フィルタ12においては、樹脂基板1上に蒸着により複数層の薄膜である蒸着膜11を成膜したが、蒸着以外の物理的成膜方法により成膜してもよいし、スピンコータ等を利用した塗装法を用いてもよい。   In the optical filter 12 of the present embodiment, the vapor deposition film 11 which is a thin film having a plurality of layers is formed on the resin substrate 1 by vapor deposition, but may be formed by a physical film formation method other than vapor deposition, or a spin coater. You may use the painting method using etc.

図3はUVIRカットフィルタである光学フィルタ12の膜構成図を示し、高屈折率材料にはTiO2、低屈折率材料にはSiO2が使用されている。平面状の樹脂基板1上には、SiO2膜11aとTiO2膜11bが交互に積層され、樹脂基板1上の両面にそれぞれ21層/29層を積層し、両面で計50層の膜構成とされている。 Figure 3 shows a film structure view of an optical filter 12 is a UVIR cut filter, TiO 2, the low refractive index material is SiO 2 is used for the high refractive index material. On the planar resin substrate 1, SiO 2 films 11a and TiO 2 films 11b are alternately laminated, and 21 layers / 29 layers are laminated on both surfaces of the resin substrate 1, respectively, and a total of 50 layers are formed on both surfaces. It is said that.

TiO2は屈折率が高く膜設計上有利な材料であるために用いている。また、SiO2は成膜条件によって勿論微妙に異なりはするが、イオンプレーティングによる成膜条件においては、TiO2と膜応力の発生方向が反対になり、屈折率も低く膜設計上有利な材料であるために選択されている。 TiO 2 is used because it has a high refractive index and is an advantageous material for film design. Of course, SiO 2 slightly differs depending on the film formation conditions, but in the film formation conditions by ion plating, the generation direction of the film stress is opposite to that of TiO 2 , and the refractive index is low and the material is advantageous for the film design. Has been selected to be.

成膜工程においては、先ず縦横100mmの正方形の樹脂基板1の表面にマスク3を重ねて、21層から成る蒸着膜11を積層する。その後に、樹脂基板1の表裏を変え、表面を蒸着する際に用いたものと同様のマスク3を重ねて、裏面に29層から成る蒸着膜11を積層する。   In the film forming process, first, a mask 3 is stacked on the surface of a square resin substrate 1 having a length and width of 100 mm, and a vapor deposition film 11 composed of 21 layers is stacked. Thereafter, the front and back of the resin substrate 1 are changed, and a mask 3 similar to that used for vapor deposition of the surface is overlaid, and a vapor deposition film 11 consisting of 29 layers is laminated on the back surface.

また本実施例においては、樹脂基板1にノルボルネン系材料である合成樹脂を用いたことにより、成膜プロセスにおいて、熱に起因した問題が発生する。合成樹脂はガラスと比較して、ガラス転移温度が極端に低く、基板と蒸着膜との線膨張係数の差に起因する基板の不規則な反りや、この反りに伴う蒸着膜表面における皺やクラックの発生を生じさせる虞れを有している。そのため、成膜中に発生する熱の対策を施す必要があり、耐熱温度の高い基板材料を選択したり、低温のプロセスで成膜する方法を考える必要がある。   In this embodiment, since a synthetic resin, which is a norbornene-based material, is used for the resin substrate 1, a problem due to heat occurs in the film forming process. Synthetic resin has an extremely low glass transition temperature compared to glass, irregular warpage of the substrate due to the difference in linear expansion coefficient between the substrate and the deposited film, and wrinkles and cracks on the surface of the deposited film due to this warpage. There is a possibility of causing the occurrence of. Therefore, it is necessary to take measures against heat generated during film formation, and it is necessary to select a substrate material having a high heat-resistant temperature or to consider a method of forming a film by a low-temperature process.

本実施例においては、成膜装置に吸熱機構を設け、成膜中に樹脂基板1に発生する熱を強制的に除去する手法を採用している。そこで、成膜プロセスで到達する樹脂基板1上の最高温度を予め測定し、その温度に耐えることができる基板材料を選択する必要がある。本実施例においては、成膜プロセスの安定性を考慮し、先に実験した到達最高温度に或る程度の許容値を加味し、ガラス転移温度を適性判断のパラメータとし、概ね70℃以上のガラス転移温度を有するノルボルネン系材料を選択している。   In this embodiment, a heat absorption mechanism is provided in the film forming apparatus, and a method of forcibly removing heat generated in the resin substrate 1 during film formation is employed. Therefore, it is necessary to measure in advance the maximum temperature on the resin substrate 1 reached in the film formation process and select a substrate material that can withstand the temperature. In the present embodiment, in consideration of the stability of the film forming process, a certain allowable value is added to the highest temperature reached in advance, and the glass transition temperature is used as a parameter for determining suitability. A norbornene-based material having a transition temperature is selected.

そして、成膜中は成膜開始から成膜終了までの樹脂基板1の裏面を水温10℃の冷却水を用いて、冷却しながら蒸着を行い温度制御を行っている。その結果、予め樹脂基板1の表面に設置しておいた真空中専用のサーモラベルにより測定したところ、成膜中の最大温度は両面共に60℃以下であり、概ね50℃弱程度であった。   During film formation, temperature control is performed by performing vapor deposition while cooling the back surface of the resin substrate 1 from the start of film formation to the end of film formation using cooling water having a water temperature of 10 ° C. As a result, the maximum temperature during film formation was 60 ° C. or lower on both sides, and was about 50 ° C. or less when measured with a dedicated thermo-label in vacuum previously set on the surface of the resin substrate 1.

本実施例における成膜方法としては、アシストを付加した他の成膜方法と比べ、比較的膜に起因する応力を小さい値に制御できる理由から、DCパルス重畳型のRFのイオンプレーティング法を選択している。   As a film forming method in this embodiment, the DC pulse superposition type RF ion plating method is used because the stress caused by the film can be controlled to a relatively small value as compared with other film forming methods to which assistance is added. Selected.

しかし、成膜中の温度が通常成膜に比べて低くなるため、何らかのアシストを付加したり、スパッタ等の比較的高エネルギで成膜され、膜密度が高くなるプロセスを選択することが好ましい。具体的には、スパッタ法、IAD法、イオンプレーティング法、IBS法、クラスタ蒸着法等が用いられる。成膜方法は膜厚を比較的正確に制御でき、再現性の高い膜を得ることができる成膜方法であればよく、必要とされる膜の性質や、基板を含めた各材料の制約条件等から最適な方法を選択すればよい。   However, since the temperature during film formation is lower than that in normal film formation, it is preferable to select a process in which some assistance is added or a film is formed with relatively high energy, such as sputtering, to increase the film density. Specifically, a sputtering method, an IAD method, an ion plating method, an IBS method, a cluster deposition method, or the like is used. Any film forming method can be used as long as the film thickness can be controlled relatively accurately and a film with high reproducibility can be obtained. The required film properties and the constraints of each material including the substrate An optimal method may be selected from the above.

上述の方法により製作したUVIRカットの光学フィルタ12を、高温高湿の環境試験を行った結果、1000時間後では環境試験開始前と比較してIR側の半値波長での透過率変化はシフト量が2nm以下となった。同様の環境試験を数サンプルに対して行ったが、全てのサンプルにおいて同様な結果が得られた。   As a result of performing a high temperature and high humidity environmental test on the UVIR cut optical filter 12 manufactured by the above-described method, the transmittance change at the half-value wavelength on the IR side after 1000 hours is a shift amount compared to before the start of the environmental test. Was 2 nm or less. Similar environmental tests were performed on several samples, but similar results were obtained for all samples.

また、光学フィルタ12の外観に関しても良好であり、反りや凹凸、更に皺やクラック等は発生せず、環境試験後も皺やクラック等の発生は確認できなかった。同様に作製された別サンプルにおいて、高温試験を実施したが、1000時間経過後であっても、皺やクラック等の発生は確認できなかった。更に、熱衝撃試験を実施したが、1000サイクル経過後であっても、皺やクラック等の発生は確認できなかった。   Further, the appearance of the optical filter 12 was also good, and no warpage, unevenness, wrinkles or cracks were generated, and generation of wrinkles or cracks could not be confirmed after the environmental test. In another sample produced in the same manner, a high temperature test was carried out, but generation of wrinkles and cracks could not be confirmed even after 1000 hours. Furthermore, although the thermal shock test was implemented, generation | occurrence | production of a wrinkle, a crack, etc. was not able to be confirmed even after 1000 cycles progress.

図4は実施例1における設計上のUVIRカットの光学フィルタ12の分光透過率特性グラフ図である。上述の方法により製作されたUVIRカットフィルタである光学フィルタ12は、この図4で示した設計値と略同様の分光透過率特性を得ることができた。   FIG. 4 is a graph showing spectral transmittance characteristics of the designed UVIR cut optical filter 12 in the first embodiment. The optical filter 12 which is a UVIR cut filter manufactured by the above-described method was able to obtain spectral transmittance characteristics substantially the same as the design values shown in FIG.

一般的なUVIRカットフィルタである光学フィルタ12の場合には、図4に示すように可視波長領域から紫外波長領域にかけての所望する波長領域に第1の阻止波長領域を有している。更に、可視波長領域から近赤外波長領域にかけての所望する波長領域に第2の阻止波長領域、第2の阻止波長領域から更に近赤外波長にかけての所望の波長領域に第3の阻止波長領域を有し、3つの阻止波長領域により構成されている。   In the case of the optical filter 12 which is a general UVIR cut filter, as shown in FIG. 4, it has a first blocking wavelength region in a desired wavelength region from the visible wavelength region to the ultraviolet wavelength region. Further, the second blocking wavelength region in a desired wavelength region from the visible wavelength region to the near infrared wavelength region, and the third blocking wavelength region in the desired wavelength region from the second blocking wavelength region to the further near infrared wavelength region. And has three blocking wavelength regions.

ここで、1つの阻止波長領域を構成する薄膜積層構造を1つのブロックとして考えると、第1〜第3の阻止波長領域を形成する3つのブロックにより形成される。この3つのブロックはそれぞれは異なる中心波長を有し、その波長をλとした場合に、基本的に高屈折率材料と低屈折率材料を交互にλ/4ずつ積層している。所望の光学特性を得るために、各層の膜厚に概ね0.7〜1.3倍程度の微調を加え、積層された構成等が一般的である。   Here, when the thin film laminated structure constituting one blocking wavelength region is considered as one block, it is formed by three blocks forming the first to third blocking wavelength regions. Each of these three blocks has a different central wavelength, and when the wavelength is λ, basically, a high refractive index material and a low refractive index material are alternately stacked by λ / 4. In order to obtain desired optical characteristics, a laminated structure or the like is generally added by adding a fine adjustment of about 0.7 to 1.3 times to the film thickness of each layer.

UVIRカットフィルタやIRカットフィルタは比較的積層する膜数が多く、膜応力に起因した反りの問題を引き起こし易く、特に樹脂基板1が合成樹脂の場合には顕著な問題となる。そこで、この問題を低減するために、樹脂基板1の両面に同じ材料、同じ膜厚で積層した場合が最も膜応力を低減でき好ましい。   UVIR cut filters and IR cut filters have a relatively large number of films to be laminated, and are likely to cause a problem of warping due to film stress. Particularly, when the resin substrate 1 is a synthetic resin, it becomes a significant problem. Therefore, in order to reduce this problem, it is preferable to laminate the same material and the same film thickness on both surfaces of the resin substrate 1 because the film stress can be reduced most.

しかし、この場合には蒸着膜11の構成設計が困難となり、樹脂基板1の片面に設計した場合と同じ積層数となるように膜設計を行った場合に、光学特性が大きく犠牲となる可能性が高い。また、光学特性と膜応力の緩和を同時に満足するために積層数が増え、光学フィルタ12の製作の工数アップの要因となる。そこで、或る阻止波長領域を有する薄膜積層構造体を樹脂基板1の両面に分割することが最適である。   However, in this case, the structural design of the vapor deposition film 11 becomes difficult, and the optical characteristics may be greatly sacrificed when the film design is performed so that the number of stacked layers is the same as that when the resin substrate 1 is designed on one side. Is expensive. In addition, the number of laminated layers increases to satisfy the relaxation of the optical characteristics and the film stress at the same time, which increases the number of steps for manufacturing the optical filter 12. Therefore, it is optimal to divide the thin film laminated structure having a certain blocking wavelength region on both surfaces of the resin substrate 1.

このように、通常の平板状の樹脂基板1に薄膜積層体を構成するため、成膜の管理がし易く、光学フィルタ12の平面性を維持でき、また均一な特性とすることができる。なお、ここで云う均一な特性とは、製造時の意図しない要素による透過率の変化であるばらつき等も含んでいる。   In this way, since the thin film laminate is formed on the normal flat resin substrate 1, the film formation can be easily managed, the flatness of the optical filter 12 can be maintained, and uniform characteristics can be obtained. Note that the uniform characteristics referred to here include variations such as changes in transmittance due to unintended elements during manufacture.

本実施例のように、樹脂基板1の表裏両面に成膜する構成の光学フィルタ12の場合に、樹脂基板1の両面での蒸着膜11の膜応力を意図して異ならせることにより、光学フィルタ12を任意形状に変形させることも可能である。   In the case of the optical filter 12 configured to form the film on both the front and back surfaces of the resin substrate 1 as in the present embodiment, the film stress of the vapor deposition film 11 on both surfaces of the resin substrate 1 is intentionally varied to thereby change the optical filter. It is also possible to deform 12 into an arbitrary shape.

しかし、このような場合に、片面側の膜応力が強くなってしまうことに起因して、成膜プロセス中にうねりを発生しまう虞れがある。また、湿度や熱雰囲気の条件によっては、膜応力が変化して初期形状が変化する可能性を有している。そして、上述の方法により製作した光学フィルタ12を、光学フィルタ12への入射光の入射角が、変形前よりも小さくなるように外力によって変形させて固定する。   However, in such a case, waviness may occur during the film forming process due to the fact that the film stress on one side becomes strong. Further, depending on the conditions of humidity and thermal atmosphere, there is a possibility that the initial shape changes due to the change of the film stress. Then, the optical filter 12 manufactured by the above-described method is fixed by being deformed by an external force so that the incident angle of the incident light to the optical filter 12 becomes smaller than that before the deformation.

そのため本実施例1においては、図5に示すようにUVIRカットフィルタである光学フィルタ12の周囲を、湾曲した枠体21に円柱表面状のような凸形状となるように固定する。変形させる方法としては、後述するように圧電体を取り付ける方法等があるが、安定して変形させた形状を維持できれば、特に限定されることはない。   Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 5, the periphery of the optical filter 12 that is a UVIR cut filter is fixed to the curved frame body 21 so as to have a convex shape like a cylindrical surface. As a method of deforming, there is a method of attaching a piezoelectric body as will be described later, but there is no particular limitation as long as a stably deformed shape can be maintained.

また、本実施例におけるUVIRカットフィルタのように、両面膜構成の場合に膜応力が両面で完全に一致させることは困難であり、多少なりとも光学フィルタ12自体も面方向に対して全体的に凹形状、或いは凸形状を有している。   Further, in the case of a double-sided film configuration like the UVIR cut filter in the present embodiment, it is difficult to make the film stress completely coincide on both sides, and the optical filter 12 itself is totally in the plane direction. It has a concave shape or a convex shape.

枠体21に固定時に光学フィルタ12に掛かるストレスを考慮すると、例えば図6(a)よりも(b)に示すように、枠体21の形状により近い形状で配置し固定することが望ましい。   Considering the stress applied to the optical filter 12 at the time of fixing to the frame body 21, it is desirable to arrange and fix it in a shape closer to the shape of the frame body 21, for example, as shown in FIG.

なお、枠体21は周囲の温度や湿度が変化した場合であっても、変形しない材質、構造とする必要がある。場合によっては、或る程度の強度も必要とされるが、製品仕様によって最適な材質や形状を決定すればよい。   The frame body 21 needs to be made of a material and a structure that do not deform even when the ambient temperature or humidity changes. In some cases, a certain level of strength is required, but an optimal material and shape may be determined according to product specifications.

実施例2においては、図7に示すように光学フィルタ12の上辺、下辺に沿って、長方形状の圧電体(PZT)31を取り付け、接着剤で固定する。この際に、図8に示すように圧電体31には、絶縁層32を介して予め電極33a、33bが形成されており、電極配線の都合により電極構造を有する素子を選択している。この圧電体31の電極33a、33bに電圧を印加し、圧電体31を変位させることにより、光学フィルタ12を図9に示すように変形させることができる。また、この電圧を調整することにより、任意の曲率形状に光学フィルタ12を変形させることができる。   In Example 2, as shown in FIG. 7, a rectangular piezoelectric body (PZT) 31 is attached along the upper side and the lower side of the optical filter 12 and fixed with an adhesive. At this time, as shown in FIG. 8, electrodes 33a and 33b are previously formed on the piezoelectric body 31 via an insulating layer 32, and an element having an electrode structure is selected for the convenience of electrode wiring. By applying a voltage to the electrodes 33a and 33b of the piezoelectric body 31 and displacing the piezoelectric body 31, the optical filter 12 can be deformed as shown in FIG. Further, by adjusting this voltage, the optical filter 12 can be deformed into an arbitrary curvature shape.

更に、これにフィードバック機構を設ければ、形状の経時的変化等に対応して、系全体としてゴースト光の影響を低減できるように自動的に調整する機構を実現することも可能となる。このフィードバック機構に関しては様々な手法が考えられる。   Furthermore, if a feedback mechanism is provided for this, it is also possible to realize a mechanism that automatically adjusts so that the influence of ghost light can be reduced as a whole system in response to changes in the shape over time. Various methods can be considered for this feedback mechanism.

例えば、撮像装置に組込んだ場合に、撮影画像をソフト的に解析し、圧電体31の印加電圧を調整することにより、光学フィルタ12の変形量を調整し、自動補正する方法や、撮影画像から撮影者が判断し、外部入力により手動操作で補正する方法等が考えられる。また、光学フィルタ12に圧電体31を積層する代りに、光学フィルタ12の表面に直接に圧電膜を貼り付けてもよい。   For example, when incorporated in an imaging device, the captured image is analyzed in software and the applied voltage of the piezoelectric body 31 is adjusted to adjust the deformation amount of the optical filter 12 and automatically correct, or the captured image From this, it is conceivable that the photographer makes a judgment and manually corrects by external input. Further, instead of laminating the piezoelectric body 31 on the optical filter 12, a piezoelectric film may be directly attached to the surface of the optical filter 12.

図10は画像読取装置等の撮像装置で使用される撮影手段のCIS(コンタクトイメージセンサ)41の前面に、UVIRカットフィルタである光学フィルタ12を配置した場合の説明図である。撮像装置の内部には、光源42が内蔵され、図10において図示は省略されているが、光源42にはCIS41の結像面に入射光を結像させる撮像光学系も含まれている。このような画像読取装置においては、光源42から発生した光線は、光学フィルタ12に対して斜めに入射することになる。   FIG. 10 is an explanatory diagram in the case where an optical filter 12 that is a UVIR cut filter is arranged on the front surface of a CIS (contact image sensor) 41 of an imaging unit used in an imaging apparatus such as an image reading apparatus. A light source 42 is built in the imaging apparatus and is not shown in FIG. 10, but the light source 42 also includes an imaging optical system that forms incident light on the imaging surface of the CIS 41. In such an image reading apparatus, the light beam generated from the light source 42 is incident on the optical filter 12 at an angle.

図10(a)は光学フィルタ12を変形させず、平面に近い形状のまま、光路上に配置した場合の撮像光学系の概略図を示している。フィルタ面の有効領域内において、光源42から発した入射光の光学フィルタ12への入射角度は0度から最大で25度まで変化し、光学フィルタ12上の光線の通過領域においてそれぞれで異なる。   FIG. 10A shows a schematic diagram of the imaging optical system when the optical filter 12 is not deformed and is arranged on the optical path while maintaining a shape close to a plane. Within the effective area of the filter surface, the incident angle of the incident light emitted from the light source 42 to the optical filter 12 varies from 0 degree to a maximum of 25 degrees, and is different in each light passing area on the optical filter 12.

図11の点A、Bは図10(a)の状態のUVIRカットフィルタである光学フィルタ12の分光特性グラフ図を示し、IR側半値波長のシフト量を示している。入射光が垂直に入射する光学フィルタ12の中心部の点AではIR半値波長が約662nmであるのに対し、最大入射角である点BではIR半値波長が約642nmとなり、光学フィルタ12の有効領域で約20nmのシフトが発生する。   Points A and B in FIG. 11 are graphs of spectral characteristics of the optical filter 12 that is the UVIR cut filter in the state of FIG. 10A, and show the shift amount of the IR-side half-value wavelength. The IR half-value wavelength is about 662 nm at the center A of the optical filter 12 where the incident light is vertically incident, whereas the IR half-value wavelength is about 642 nm at the point B that is the maximum incident angle. A shift of about 20 nm occurs in the region.

これに対して、図10(b)で示すように光学フィルタ12を凸形状に変形させて凸面をCIS41に向けた場合には、フィルタ面の有効領域内で比較すると、入射光に対する光学フィルタ12への入射角度が0度から最大で5度までと大きく低減される。この際のIR側半値波長のシフト量は図11の点Cに示すように、入射光が垂直に入射する光学フィルタ12の図10(b)で示す中心部の点Aでは、IR半値波長が約662nmである。それに対して最大入射角である点CではIR半値波長が約661nmとなり、光学フィルタ12の有効領域内で約1nmのシフト量となる。   On the other hand, when the optical filter 12 is deformed into a convex shape and the convex surface is directed to the CIS 41 as shown in FIG. 10B, the optical filter 12 for incident light is compared in the effective area of the filter surface. The incident angle to is greatly reduced from 0 degree to a maximum of 5 degrees. At this time, as shown in a point C in FIG. 11, the IR half-value wavelength shift amount is such that the IR half-value wavelength is at a point A in the central portion shown in FIG. About 662 nm. On the other hand, at point C which is the maximum incident angle, the IR half-value wavelength is about 661 nm, and the shift amount is about 1 nm within the effective region of the optical filter 12.

このように、図10(b)に示すように凸形状に変形させた光学フィルタ12は、図10(a)に示す光学フィルタ12の形状を特に変形させないフラットタイプの場合と比較すると、約19nmもシフト量を低減させることができる。   As described above, the optical filter 12 deformed into a convex shape as shown in FIG. 10B is about 19 nm as compared with a flat type that does not particularly deform the shape of the optical filter 12 shown in FIG. Also, the shift amount can be reduced.

また、理想的には、入射角度の差異を0にすることも可能であり、入射角度に対する光学特性の変化を著しく低減することが可能である。このように、上述の方法により光学フィルタ12を作製することにより、均一な物理膜厚で光学フィルタ12への光線の入射角に対する光学特性の依存性を低減することができる。   Ideally, the difference in incident angle can be made zero, and the change in optical characteristics with respect to the incident angle can be significantly reduced. Thus, by producing the optical filter 12 by the above-described method, the dependence of the optical characteristics on the incident angle of the light beam to the optical filter 12 can be reduced with a uniform physical film thickness.

なお、実施例における凸形状は円柱表面状としたが、球形状や楕円球状とすることもできる。   In addition, although the convex shape in an Example was made into the cylindrical surface shape, it can also be made into a spherical shape or an ellipsoid.

1 樹脂基板
2 孔部
3 マスク
11 蒸着膜
11a SiO2
11b TiO2
12 光学フィルタ
21 枠体
31 圧電体
1 resin substrate 2 holes 3 mask 11 deposited film 11a SiO 2 film 11b TiO 2 film 12 an optical filter 21 frame 31 piezoelectric

Claims (5)

シート状の樹脂基板の上に薄膜を積層して所定の波長領域の光線の透過を制限するエッジフィルタ又はバンドパスフィルタから成る光学フィルタであって、前記積層された薄膜の物理膜厚を均一とし、外力によって凸形状に変形させたことを特徴とする光学フィルタ。   An optical filter comprising an edge filter or a band-pass filter that limits the transmission of light in a predetermined wavelength region by laminating a thin film on a sheet-like resin substrate, wherein the laminated thin film has a uniform physical film thickness. An optical filter that is deformed into a convex shape by an external force. 前記樹脂基板の上に異なる複数の膜を積層した後に、外力を与えることにより変形させたことを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 1, wherein the optical filter is deformed by applying an external force after laminating a plurality of different films on the resin substrate. 湾曲した枠体に周囲を固定することによって変形させたことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 1, wherein the optical filter is deformed by fixing the periphery to a curved frame. 表面に圧電体又は圧電膜を取り付け、前記圧電体又は前記圧電膜による変位によって変形させことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学フィルタ。   The optical filter according to claim 1, wherein a piezoelectric body or a piezoelectric film is attached to a surface, and the optical filter is deformed by displacement by the piezoelectric body or the piezoelectric film. 請求項1〜4の何れか1つの請求項に記載の光学フィルタを光学系に組込んだことを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising the optical filter according to any one of claims 1 to 4 incorporated in an optical system.
JP2009258221A 2009-11-11 2009-11-11 Optical filter Expired - Fee Related JP5412247B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009258221A JP5412247B2 (en) 2009-11-11 2009-11-11 Optical filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009258221A JP5412247B2 (en) 2009-11-11 2009-11-11 Optical filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011102920A true JP2011102920A (en) 2011-05-26
JP5412247B2 JP5412247B2 (en) 2014-02-12

Family

ID=44193278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009258221A Expired - Fee Related JP5412247B2 (en) 2009-11-11 2009-11-11 Optical filter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5412247B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019189066A1 (en) * 2018-03-26 2019-10-03 日本電気硝子株式会社 Optical filter, filter component, optical device, and method for manufacturing optical filter
JPWO2020250272A1 (en) * 2019-06-10 2020-12-17
CN116224648A (en) * 2023-03-15 2023-06-06 京东方科技集团股份有限公司 Array substrate and manufacturing method thereof, display panel, and display device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61201202A (en) * 1985-03-05 1986-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd reflective mirror
JPH05100097A (en) * 1991-10-03 1993-04-23 Nikon Corp X-ray reflecting mirror
JP2002202455A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Canon Inc Imaging optical system and imaging device
JP2003195136A (en) * 2001-12-26 2003-07-09 Alps Electric Co Ltd Frame body with optical filter and its manufacturing method
JP2003344650A (en) * 2002-05-24 2003-12-03 Nikon Corp Optical thin film filter and optical device
JP2005250227A (en) * 2004-03-05 2005-09-15 Sony Corp Imaging lens, imaging unit, and imaging apparatus
JP2006254135A (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Imaging device and portable terminal device
JP2007140020A (en) * 2005-11-17 2007-06-07 Nikon Corp Dispersion compensation filter parts
JP2009145779A (en) * 2007-12-17 2009-07-02 Three M Innovative Properties Co Method of manufacturing curved surface-shaped optical interference type infrared ray cut filter, and cut filter

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61201202A (en) * 1985-03-05 1986-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd reflective mirror
JPH05100097A (en) * 1991-10-03 1993-04-23 Nikon Corp X-ray reflecting mirror
JP2002202455A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Canon Inc Imaging optical system and imaging device
JP2003195136A (en) * 2001-12-26 2003-07-09 Alps Electric Co Ltd Frame body with optical filter and its manufacturing method
JP2003344650A (en) * 2002-05-24 2003-12-03 Nikon Corp Optical thin film filter and optical device
JP2005250227A (en) * 2004-03-05 2005-09-15 Sony Corp Imaging lens, imaging unit, and imaging apparatus
JP2006254135A (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Imaging device and portable terminal device
JP2007140020A (en) * 2005-11-17 2007-06-07 Nikon Corp Dispersion compensation filter parts
JP2009145779A (en) * 2007-12-17 2009-07-02 Three M Innovative Properties Co Method of manufacturing curved surface-shaped optical interference type infrared ray cut filter, and cut filter

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019189066A1 (en) * 2018-03-26 2019-10-03 日本電気硝子株式会社 Optical filter, filter component, optical device, and method for manufacturing optical filter
JPWO2020250272A1 (en) * 2019-06-10 2020-12-17
JP7276444B2 (en) 2019-06-10 2023-05-18 株式会社ニコン Measuring device
US12285216B2 (en) 2019-06-10 2025-04-29 Nikon Corporation Measurement device
CN116224648A (en) * 2023-03-15 2023-06-06 京东方科技集团股份有限公司 Array substrate and manufacturing method thereof, display panel, and display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5412247B2 (en) 2014-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9726929B2 (en) Wire grid polarizing plate and projection type image display device
KR101614179B1 (en) Manufacturing method for glass substrate with thin film
JP5543690B2 (en) Optical filter for UVIR cut
JP2008276112A (en) Nd filter
US20090316262A1 (en) Transmission type polarizing element, and composite polarizing plate using the element
US20130135743A1 (en) Optical element and optical apparatus
JP5412247B2 (en) Optical filter
JP5478203B2 (en) Imaging device
JP5058783B2 (en) Optical element and method of manufacturing the optical element
JP3692096B2 (en) ND filter, manufacturing method thereof, and diaphragm device incorporating the ND filter
JPWO2005059610A1 (en) Optical filter
JP4277721B2 (en) Manufacturing method of optical low-pass filter
JP4988282B2 (en) Optical filter
JP4914955B2 (en) ND filter with IR cut function
JP6505430B2 (en) Optical filter and imaging device
CN100580485C (en) Optical filter and method for manufacturing optical filter
JP4963027B2 (en) ND filter, method for manufacturing the same, and light quantity reduction device using them
US7295391B1 (en) ND filter for aperture device and aperture device comprising ND filter
JP5324742B2 (en) Optical filter
JP5667261B2 (en) Optical filter
JP2008112032A (en) Optical filter
US20120132349A1 (en) Method for producing tunable interference filter
JP2015219338A (en) Optical filter
JP4297370B2 (en) ND filter, and light quantity stop device and camera having these ND filters
JP4623725B2 (en) Manufacturing method of ND filter, ND filter, light quantity diaphragm device, and camera having the light quantity diaphragm device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121109

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130711

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130723

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130924

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131022

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5412247

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees