(57)【要約】【課題】  光学ローパスフィルタと赤外線吸収フィルタとを含むフィルタ系の厚みを低コストで可及的に減らすことができる光学ローパスフィルタを提供する。【解決手段】  第１複屈折板２と第２複屈折板３とこれらの複屈折板２，３に挟まれた位相板として機能する一枚の高分子フィルム４とを有し、高分子フィルム４が、赤外線吸収剤を含有し、高分子フィルム４を赤外線吸収フィルタとして機能させる。【選択図】  図１
2006119492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１複屈折板と第２複屈折板とこれらの複屈折板に挟まれた位相板として機能する一枚
の高分子フィルムとを有し、前記高分子フィルムが、赤外線吸収剤を含有し、赤外線吸収
フィルタとして機能することを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項２】
請求項１記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記高分子フィルムが、入射する光の波長が大きくなるに従って位相差が大きくなる波
長分散特性を有することを特徴とする光学ローパスフィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光学ローパスフィルタにおいて、
前記高分子フィルムが、ポリカーボネート系樹脂を主成分とすることを特徴とする光学
ローパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間周波数の高域成分を抑制する光学ローパスフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等
の固体撮像素子が広く用いられている。高画質を求めるビデオカメラやデジタルスチルカ
メラなどでは、空間周波数の高域成分を抑制して画像のモアレ等の偽信号を防止する光学
ローパスフィルタが撮影レンズと固体撮像素子との間に組み込まれている。また、赤外線
成分をカットし、固体撮像素子が赤外線で露光するのを防ぐ赤外線カットフィルタも撮影
レンズと固体撮像素子との間に組み込まれている。高画質を求めるビデオカメラやデジタ
ルスチルカメラにおける光学ローパスフィルタとしては、４点分離の高性能なものが用い
られる。４点分離の光学ローパスフィルタは、２枚の複屈折板の間に位相板を挟んだ構造
か、あるいは複屈折板を３枚重ねた構造のものが用いられる。
【０００３】
近年、デジタルスチルカメラの小型化、薄型化が急激に進行しており、固体撮像素子と
撮影レンズとの間の距離が短くなってきている。そのため、光学ローパスフィルタや赤外
線カットフィルタのフィルタ系を薄型化することが必要になってきている。
【０００４】
例えば、特許文献１に示されているように、光学ローパスフィルタを構成する少なくと
も２枚必要な複屈折板の素材として、通常用いられる水晶より常光線と異常光線の屈折率
差が大きいニオブ酸リチウムを用いて、光学ローパスフィルタを薄型化することが行われ
る。また、特許文献２に示されているように、誘電体多層膜で構成される赤外線カットフ
ィルタをレンズや光学ローパスフィルタと一体化し、部品としての赤外線カットフィルタ
を廃止して光学系の小型化を図ることが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１４９５４６号
【特許文献２】特開平５−２０７３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ニオブ酸リチウムは、複屈折板として一般に用いられている水晶と比較
してコストが非常に高いという問題点がある。また、誘電体多層膜で構成される赤外線を
反射する赤外線カットフィルタには入射角依存性が存在し、画面周辺に色むらが発生する
という問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光学ローパスフィルタと赤外線吸収フィ
ルタとを含むフィルタ系の厚みを低コストでかつ品質を保って可及的に減らすことができ
る光学ローパスフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、第１に、第１複屈折板と第２複屈折板とこれらの
複屈折板に挟まれた位相板として機能する一枚の高分子フィルムとを有し、前記高分子フ
ィルムが、赤外線吸収剤を含有し、赤外線吸収フィルタとして機能することを特徴とする
光学ローパスフィルタを提供する。
【０００８】
近年、光学ローパスフィルタを構成する位相板として高分子フィルムが用いられるよう
になっている。位相板を高分子フィルムとすることによって光学ローパスフィルタを薄型
化することが可能である。また、高分子フィルムは樹脂であり、赤外線吸収剤を配合する
ことができるため、位相板が赤外線吸収フィルタを兼用するようにすれば、部品としての
赤外線カットフィルタを廃止することができ、フィルタ系を薄型化することができる。ま
た、一枚の高分子フィルムを用いているため、二分の一波長板と四分の一波長板の組み合
わせの２枚構成の高分子フィルムを用いるよりも低コストとすることができる。しかも、
赤外線吸収フィルタであるので、入射角依存性が無く、画面周辺に色むらが発生すること
もない。従って、本発明の光学ローパスフィルタは、光学ローパスフィルタと赤外線吸収
フィルタとを含むフィルタ系の厚みを低コストでかつ品質を保って可及的に減らすことが
できる。
【０００９】
本発明は、第２に、第１の光学ローパスフィルタにおいて、前記高分子フィルムが、入
射する光の波長が大きくなるに従って位相差が大きくなる波長分散特性を有することを特
徴とする光学ローパスフィルタを提供する。
【００１０】
位相板が入射する光の波長が大きくなるに従って位相差が大きくなる波長分散特性を有
することにより、広い波長範囲に亘って入射光の偏光状態を直線偏光から円偏光に変換す
ることができるため、広い波長範囲の入射光に対して均一に分離できる高性能な光学ロー
パスフィルタを構成することができる。
【００１１】
本発明は、第３に、上記第１又は第２の光学ローパスフィルタにおいて、前記高分子フ
ィルムが、ポリカーボネート系樹脂を主成分とすることを特徴とする光学ローパスフィル
タを提供する。
【００１２】
位相板として機能する高分子フィルムがポリカーボネート系樹脂を主成分とすることに
より、吸水性が少なく耐熱性、耐久性に優れた実用性の高い光学ローパスフィルタとする
ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の光学ローパスフィルタの実施の形態について説明するが、本発明は以下
の実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
本発明の光学ローパスフィルタは、第１複屈折板と第２複屈折板とこれらの複屈折板に
挟まれた位相板として機能する一枚の高分子フィルムとを有し、高分子フィルムが、赤外
線吸収剤を含有し、赤外線吸収フィルタとして機能するものである。
【００１５】
図１は、本発明の光学ローパスフィルタの一実施形態の概略構造を示す断面図である。
本発明の光学ローパスフィルタ１は、第１複屈折板２と第２複屈折板３とを有し、位相板
４が第１複屈折板２と第２複屈折板３との間に挟まれた構造を有する。本発明の光学ロー
パスフィルタ１は、２枚の複屈折板２，３の間に位相板４を挟んだ４点分離の機能を有す
る高性能な光学ローパスフィルタである。本発明の光学ローパスフィルタ１においては、
位相板が四分の一波長板として機能する一枚の高分子フィルム４で構成されている。また
、この位相板としての高分子フィルム４は、赤外線吸収剤を含有し、赤外線吸収フィルタ
として機能する。
【００１６】
位相板は、位相差を与えるために光学系に入れる透明板であり、互いに垂直な主軸方向
に振動する直線偏光成分を通過させ、この二成分間に必要な位相差を与える結晶板で、二
分の一波長板、四分の一波長板などがある。本発明の光学ローパスフィルタ１における位
相板としては、二分の一波長板と四分の一波長板を組み合わせた位相板よりも低コストで
ある四分の一波長板として機能する一枚の高分子フィルム４を用いる。
【００１７】
四分の一波長板として機能する高分子フィルム４を構成する熱可塑性樹脂としては、延
伸して位相板として要求される位相差１００〜３００ｎｍを発現する樹脂材料が用いられ
る。例えば、セルロース系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネ
ート系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエーテルサルホン系
樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリメタクリル酸メチル系樹脂を用いることができる。
【００１８】
この中でも、ポリカーボネート系樹脂は、耐熱性が高く、吸水性が少なく、耐久性、透
明性に優れており、しかも、光学異方性を有する化合物と混合することにより入射する光
の波長が大きくなるに従って位相差が大きくなる波長分散特性を与えることが可能であり
、高性能な四分の一波長板とすることができる。
【００１９】
ポリカーボネート系樹脂の繰り返し単位としては、２つの芳香環が中間の連結基を介し
てそれぞれ１，４位でカーボネート樹脂の主鎖を形成している構造を例示することができ
る。２つの芳香環を連結する連結基としては、ジメチルメチレン基と９位の位置に前記２
つの芳香環が結合しているフルオレンの２種類を例示することができる。芳香環には置換
基が結合していてもよい。具体的には、ポリカーボネート系樹脂を構成するモノマーとし
て、例えばビスフェノールＡを５０〜７０モル％と９，９−ジ（３−メチル−４−ヒドロ
キシフェニル）フルオレンをそれぞれ５０〜３０モル％の範囲で混合して用いた共重合ポ
リカーボネート系樹脂を例示することができる。
【００２０】
また、このようなポリカーボネート系樹脂に光学異方性を有する化合物を配合すること
により、入射する光の波長が大きくなるに従って位相差が大きくなる波長分散特性を与え
ることが可能となる。光学異方性を有する化合物としては、ナフタレン環、アズレン環、
インドール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベ
ンゾイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、およびキノリン環を有する有機化合物が好
ましい。具体的には、4-dodecycloxy-2-hydroxybenzophenone（製品名SEESORB103）、2-(
2-hydroxy-4-octyloxyphenyl)-2H-benzotriazole（製品名SEESORB707）、（２，５−チオ
フェンジイル（５−tert−ブチル−１，３−ベンゾキサゾール)（製品名UBITEX OB）を例
示することができる。
【００２１】
また、光学異方性を有する有機化合物として、液晶材料を挙げることができる。液晶材
料は、相溶性の観点からヘイズが生じにくい材料として好ましい。液晶材料としては、例
えばディスコチック液晶、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、重
合性液晶、ライオトロピック液晶等を挙げることができる。
【００２２】
光学異方性を有する化合物の配合量は、ポリカーボネート系樹脂１００重量％に対して
０．１〜４０重量％、特に０．１〜１０重量％の範囲が好ましい。
【００２３】
また、赤外線吸収剤としては、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系色素（特開平３
−４３４６１号公報、特開平８−１２０１８６号公報、 特開平９−２７９１２５号公報
、特開平８−１２０１８６号公報）、アントラキノン系色素（特開昭６０−４３６０５号
公報、特開昭６１−１１５９５８号公報、特開昭６１−２９１６５１号公報、特開昭６２
−１３２９６３号公報、特開平１−１７２４５８号公報）、アミニウム塩系色素（特開昭
６０−２３６１３１号公報、特開平４−１７４４０３号公報）、ジチオール金属錯体系色
素（特開昭５７−２１４５８号公報、 特開昭６１−３２００３号公報、特開昭６２−１
８７３０２号公報、特公昭６１−３２００３号公報, 特開昭６１−３２００３号公報）、
ジインモニウム塩系色素（特開平５−１７８８０８号公報、特開平５−２９５９６７号公
報、特開平９−３１００３１号公報）、シアニン染料（特開昭６２−１２３４５４号公報
、特開平３−１３８６４０号公報、特開平３−２１１５４２号公報）、ピラゾロピリドン
染料（特開平２−２８２２４４号公報）、インドアニリン染料（特開平５−３２３５００
号公報、特開平５−３２３５０１号公報）、ポリメチン染料（特開平３−２６７６５号公
報、特開平４−１９０３４３号公報）を例示することができる。
【００２４】
赤外線吸収剤の配合量は、高分子フィルム４に入射する入射光から赤外線成分を９０％
以上除去するため、作製するフィルム面積に対して、１〜１０００ｍｇ／ｍ２、特に５０
〜５００ｍｇ／ｍ２の範囲が好ましい。
【００２５】
高分子フィルムの中に、延伸性を向上させる目的で、公知の可塑剤であるジメチルフタ
レート、ジブチルフタレート等のフタル酸エステル、トリブチルフォスフェート等のリン
酸エステル、脂肪族２塩基エステル、グリセリン誘導体、グリコール誘導体等を含有させ
てもよい。その他、高分子フィルムには、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤
、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン等の劣化防止剤や紫外線吸収剤を添加してもよい。
【００２６】
位相板として機能する高分子フィルムの製造方法としては、フィルムを製造した後、延
伸する方法を採用することができる。フィルムの製造方法としては、例えば、溶剤に溶か
しキャストする溶剤キャスト法、溶解状態で混練してダイなどから押し出しフィルムにす
る押し出し成型法、溶解状態で混練した後カレンダーロールでフィルムにするカレンダー
法、プレスなどでフィルムにするプレス成型法などが挙げられる。この中でも、膜厚精度
に優れている溶剤キャスト法が特に好ましい。位相差は高分子フィルムの厚さと屈折率差
の積で決まるため、位相板として用いる高分子フィルムには高い厚みの均一性が要求され
る。溶剤キャスト法における溶剤としては、メチレンクロライド、ジオキソラン等が用い
られる。成膜後のフィルムの厚みは、２０〜３００μmが好ましく、さらに好ましくは５
０〜１５０μmである。溶剤キャストにおける赤外線吸収剤等の化合物の添加は、均一混
合の観点から、製膜溶液の調製時に行うことが好ましい。また、その他のフィルムの製造
方法においては、原料となる樹脂を溶解する工程で赤外線吸収剤等を練り込むようにする
方法を採用することができる。
【００２７】
成膜された高分子フィルムは延伸工程において通常一軸延伸される。延伸方法は、公知
のいずれの方法を用いてもよい。例えば、テンター延伸法、ロール間圧縮延伸法などの方
法が例示される。厚み方向の屈折率の制御性及びフィルム面内位相差の均一性等の点で、
ロール間延伸法、またはテンター延伸法により１軸延伸する方法がのぞましい。位相板と
して機能する高分子フィルムの延伸温度は、原料の樹脂のガラス転移温度を中心とした±
５０℃であり、延伸倍率は１．０１〜４．０倍である。
【００２８】
高分子フィルム４の位相差の波長分散特性は、入射する光の波長が大きくなるに従って
位相差が大きくなることが好ましく、具体的には、入射光の波長をλ（ｎｍ）とすると、
可視光線（４００〜８００ｎｍ）の範囲でλ／４±５０ｎｍの位相差となることが好まし
い。
【００２９】
第１複屈折板２と第２複屈折板３は、水晶、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）等の複屈折性
を有する結晶板であり、コスト面から水晶板のみを双方に用いる場合が好ましいが、水晶
とニオブ酸リチウムの組み合わせ、あるいは他の素材で構成される複屈折板を組み合わせ
て用いてもよい。複屈折とは、入射した光が、互いに垂直な振動方向を持つ常光線と異常
光線の二つの光に分離する現象をいう。水晶とニオブ酸リチウム以外に複屈折性を有する
結晶としては、チリ硝石、方解石、ルチル、ＫＰＤ（KH2PO4）、ＡＰＤ（NH4H2PO4）等を
例示することができる。
【００３０】
図２を参照して図１に示した光学ローパスフィルタ１の機能を説明する。光入射側に配
置された第１複屈折板２は、光入射面と直交し、かつ紙面と平行な面（ｘ−ｚ平面）にお
いて、ｚ軸と約４５゜の方位角をなす方向（矢印Ａ１）に光学軸（複屈折性結晶で複屈折
の起きない方向の軸）を有する。第１複屈折板２に入射した光Ｌは、直線偏光の常光線と
常光線と直交する方向に振動する直線偏光の第１異常光線とに分離し、常光線は屈折の法
則に従って第１複屈折板２を直進し、第１異常光線は第１複屈折板２の中でｘ方向にずれ
、第１複屈折板２を通過した互いに直角方向の直線偏光の常光線Ｌ１１と第１異常光線Ｌ
２１に分離される。
【００３１】
位相板（四分の一波長板）４は、光入射面（ｘ−ｙ平面）において、ｘ軸と約４５度の
方位角をなす方向（矢印Ａ２）に光学軸を有する。１／４波長板に入射した光線Ｌ１１と
Ｌ２１は、それぞれ直線偏光から円偏光に偏光状態が変えられ、それぞれ光線Ｌ１２とＬ
２２となって出射する。同時に位相板４が含有している赤外線吸収剤の作用で赤外線成分
が吸収され、除去される。
【００３２】
第２複屈折板３は、光入射面と直交し、かつ紙面と直交する面（ｙ−ｚ平面）において
、ｙ軸と約４５度の方位角をなす方向（矢印Ａ３）に光学軸を有する。この第２複屈折板
３に垂直入射した常光線Ｌ１２と第１異常光線Ｌ２２は、常光線Ｌ１２から第２の異常光
線Ｌ２がｙ方向に分離し、常光線Ｌ１は第２複屈折板４を直進し、第２異常光線Ｌ２はｙ
方向に横ずれして出射する。第１異常光線Ｌ２２は常光線と同じ偏光成分のＬ３と第３異
常光線Ｌ４に分離し、常光線と同じ偏光成分Ｌ３は第２複屈折板４を直進し、第３異常光
線Ｌ４はｙ方向に横ずれして出射する。従って、光学ローパスフィルタ１によって一つの
光線Ｌから所定の分離幅で正方形を形作る４本の光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に分離され
、それぞれの光線が図示しない固体撮像素子のそれぞれ隣接する異なる画素に入射する。
これによって、画素ピッチよりも細かい像を鈍らせることができ、光学像の空間周波数の
高域成分を抑制することができる。このように、この光学ローパスフィルタ１は、入射光
線を４点分離できる高性能なローパスフィルタである。
【００３３】
本発明の光学ローパスフィルタ１の組み立て方法としては、大判の第１複屈折板２，高
分子フィルム４，第２複屈折板３とを粘着剤や接着剤で貼り合わせ、所定の形状に切り出
すことによって本発明の光学ローパスフィルタ１を形成することができる。また、それぞ
れを所定の形状に切り出したものを貼り合わせるようにしてもよい。光学ローパスフィル
タ１の上面と下面の両方に反射防止膜を設けるようにしてもよい。
【００３４】
本発明の光学ローパスフィルタは、２枚の複屈折板とこれらの複屈折板の間に挟まれた
位相板とを備えるため、４点分離の高性能な光学ローパスフィルタである。また、位相板
として一枚の高分子フィルムを用いているため、薄く構成できると共に、二分の一波長板
と四分の一波長板の組み合わせの２枚構成の高分子フィルムを用いるよりも低コストとす
ることができる。また、高分子フィルムが入射する光の波長が大きくなるに従って位相差
が大きくなる波長分散特性を有し、広い波長範囲に亘って入射光の偏光状態を直線偏光か
ら円偏光に変換することができるため、広い波長範囲の入射光に対して均一に分離できる
高性能な光学ローパスフィルタである。また、位相板として機能する高分子フィルムに赤
外線吸収剤を含有させ、位相板が赤外線吸収フィルタを兼用しているため、部品としての
赤外線吸収フィルタが不要になり、フィルタ系の厚みを減少させることができる。しかも
、高分子フィルムが赤外線吸収フィルタになっているため、赤外線反射膜と異なって入射
角依存性が無く、画面周辺に色むらの発生がない。また、延伸されて比較的不安定な高分
子フィルムを複屈折板で挟んだ構造であるため、経時変化することなく安定した性能を維
持できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の光学ローパスフィルタは、固体撮像素子の前の光路に配置されて入射光線中の
高い空間周波数成分を抑制して固体撮像素子に生じるモアレなどの偽信号を消去する用途
に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の光学ローパスフィルタの一実施形態の構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明の光学ローパスフィルタの機能を説明する概念図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：光学ローパスフィルタ、２：第１複屈折板、３：第２複屈折板、４：位相板（高分
子フィルム）
【図１】
2006119492.tif 000003
【図２】
2006119492.tif 000004