(57)【要約】      （修正有）【課題】ゴーストの発生が少なく、シリコンフォトダイオードと視感度補正が良好な、薄いホログラム式固体撮像装置用光学フィルター、及び該光学フィルターを用いた薄いホログラム式固体撮像装置を提供する。【解決手段】基板１０と、基板の少なくとも一方の面に遮光領域２１を複数有し、前記遮光領域以外の領域の垂直方向からの光の透過率が（Ａ）：３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が１％以下、（Ｂ）：４５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が５０％以上、（Ｃ）：７００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の波長の光の平均透過率が５％以下、及び（Ｄ）：１０００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が１０％以下を満たす光学フィルター１を用いる。【選択図】図１
2018189725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面に遮光領域を複数有する基板と、
前記基板の前記遮光領域以外の領域の垂直方向からの光の透過率が以下の（Ａ）〜（Ｃ）を満たすことを特徴とする光学フィルター。
（Ａ）：３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が１％以下
（Ｂ）：４５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が５０％以上
（Ｃ）：７００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の波長の光の平均透過率が５％以下
【請求項２】
前記光学フィルターの前記遮光領域の垂直方向からの光の透過率が
（Ｅ）：４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が５％以下
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルター。
【請求項３】
前記基板の少なくとも一方の面に誘電体多層膜を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学フィルター。
【請求項４】
前記誘電体多層膜は、前記基板の前記遮光領域以外の領域の、前記誘電体多層膜を設けた面から垂直方向に入射した波長８００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の光の平均反射率が８０％以上である近赤外線カット機能を有することを特徴とする請求項３に記載の光学フィルター。
【請求項５】
前記誘電体多層膜は、前記基板の前記遮光領域以外の領域の、前記誘電体多層膜を設けた面から垂直方向に入射した波長３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光の平均反射率が９０％以上である紫外線カット機能を有することを特徴とする請求項３に記載の光学フィルター。
【請求項６】
前記基板は、６５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長の光に対して吸収極大を有する吸収剤（Ａ）を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の光学フィルター。
【請求項７】
前記基板は、３００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の波長の光に吸収極大を有する吸収剤（Ｂ）を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の光学フィルター
【請求項８】
前記遮光領域は光学フィルターの２本以上の対角線の交点を包含し、互いに交わらないことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の光学フィルター。
【請求項９】
前記遮光領域は円形または楕円形であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の光学フィルター。
【請求項１０】
前記遮光領域は撮像素子上にモアレ縞を形成する形状であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一つに記載の光学フィルター。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の光学フィルターを具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
被写体から固体撮像素子の間にカバー材料及び請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の光学フィルターを具備することを特徴とするレンズレス撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルター及び固体撮像装置に関する。具体的には、ホログラム式固体撮像装置用光学フィルター及びこの光学フィルターを用いたホログラム式固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置ではレンズを用いて被写体へ焦点を結ぶ光学系を構築する必要があり、撮像後に焦点位置を変換することが出来なかった。しかし、近年開発されたフレネルホログラム、フラウンホーファーホログラム、レンズレスフーリエ変換ホログラム、イメージホログラム等のレーザー再生ホログラム、レインボーホログラム等の白色光再生ホログラム、ホログラフィーステレオグラム、ホログラフィック回折格子等のホログラムを用いた撮像装置では、撮像後に焦点位置を変更することができる（非特許文献１）。中でもレンズレスフーリエ変換ホログラム方式は、レンズレスであることから撮像装置の薄型化が可能となる（非特許文献２、非特許文献３）。
【０００３】
フーリエ変換ホログラム方式では、センサーに検出された光強度から逆フーリエ変換により被写体形状の復元を計算する必要があるが、フーリエ変換ホログラム方式では、その計算速度を向上させるため、特定の間隔や模様で光を遮断するマスクを用いて標本化を用いることが多い。または、フレネルゾーンプレートと呼ばれる特定の間隔で光を遮断したフィルターを設けることがある（特許文献１）。
【０００４】
固体撮像装置には、一般的に、カラー画像の固体撮像素子であるＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーが使用されている。これら固体撮像素子は、その受光部において人間の目では感知できない近赤外波長領域に感度を有するシリコンフォトダイオードが使用されている。これらの固体撮像素子は、主に赤色、青色、緑色の三種の画素から構成され、個々の画素に検出される赤色、青色、緑色の強度を人間の目で見て自然な色合いにするための視感度補正を行うことが必要であり、人間の目では見えない特定の波長領域の光線を選択的にカットする近赤外線カットフィルターなどの光学フィルターを用いる必要がある。
【０００５】
固体撮像素子としてシリコンフォトダイオードと、上述の近赤外線カットフィルターとを用いてフーリエ変換ホログラム方式による撮像装置を構成する際に、特定の間隔や模様で光を遮断するマスクやフレネルゾーンプレートを用いた場合、特定の波長領域の光線を選択的にカットする光学フィルター、センサー、マスク、又はフレネルゾーンプレートで反射した光が再度固体撮像素子に入射し、ゴーストが発生し、被写体形状の復元の計算が正常に行われない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／１１５１１４号
【特許文献２】特開２０１３−２４６４２４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／０４７７０９号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｊｏｓｅｐｈ  Ｗ．  Ｇｏｏｄｍａｎ  著、尾崎義治・朝倉利光  訳、「フーリエ光学」、第三版、森北出版株式会社、２０１２年１０月、ｐ．３０９−３１８
【非特許文献２】長岡・富士川・松島、「レンズレスフーリエ変換デジタルホログラフィによる三次元画像の広視野記録」、電子情報通信学会総合大会、２００５年、Ｄ−１１−８３
【非特許文献３】中辻・長岡・松島、「位相シフトレンズレスフーリエディジタルホログラフィによる広視野３次元画像情報の取得」、３次元画像コンファレンス２００６公演論文集、２００６年７月、１１３−１１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ゴーストの発生が少なく、シリコンフォトダイオードと視感度補正が良好な、薄いホログラム式固体撮像装置用光学フィルター、及び該光学フィルターを用いた薄いホログラム式固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る光学フィルターは、基板と、基板の少なくとも一方の面に遮光領域を複数有し、遮光領域を有さない領域の垂直方向からの透過率が下記要件（Ａ）〜（Ｄ）を満たす。
（Ａ）：３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が１％以下
（Ｂ）：４５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が５０％以上
（Ｃ）：７００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の波長の光の平均透過率が５％以下
（Ｄ）：１０００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が１０％以下
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、シリコンフォトダイオードと人間の視感度とを良好に補正でき、ゴーストの発生が抑制された薄い光学フィルター及び該光学フィルターを用いた人間の視感度との補正が良好であり、ゴーストの発生が抑制された薄いホログラム式固体撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学フィルターの一例を示す模式図である。
【図２】従来のフーリエ変換固体撮像装置の構成例である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光学フィルターを用いたフーリエ変換固体撮像装置の構成例である。
【図４】フレネルゾーンプレートを満たす条件の距離を表す模式図である。
【図５】フレネルゾーンプレートの一例を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る遮光領域を示す模式図である。
【図７】従来のフーリエ変換固体撮像装置において発生するゴーストの光路である。
【図８】本発明の一実施形態に係るフーリエ変換固体撮像装置においてゴーストの発生が抑制されることを説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る透明基材を示す模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る光学フィルターを用いたフーリエ変換固体撮像装置の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面において示されている実施形態は実質的に説明及び例示のためであって、特許請求の範囲によって定義される発明を限定するものではない。例示された実施形態に関する以下の詳細な説明は、以下の図面に関連して読むことによって理解されるであろう。なお、これらの図面において、同様の構造は同様の図面参照符号によって示されている。
【００１３】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明するが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に何ら限定されない。また、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、厚さの比率等は実際のものとは異なる場合があることに留意されたい。さらに、以下の説明において、同一もしくは略同一の機能及び構成を有する構成・用途については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は光学フィルターの断面概略模式図である。図１に示す光学フィルター１は透明性を有する基板１０を含み、基板１０の少なくとも一方の面に誘電体多層膜３１および遮光領域２１を複数有する。光学フィルター１は、基板１０のもう一方の面に誘電体層３２を有してもよい。なお遮光領域２１の形状や、誘電体多層膜３１や３２の構造は図１に示す構造に限定されない。例えば、基板１０の一方の面である光学フィルター１の一方の面に遮光領域２１を有し、基板１０のもう一方の面に誘電体多層膜３１を有しても良い。
【００１５】
［光学フィルターの特性］
本発明の一実施形態に係る光学フィルターは、遮光領域を有さない領域の垂直方向からの光の透過率が下記要件（Ａ）〜（Ｄ）を満たす。
（Ａ）：３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が１％以下
（Ｂ）：４５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が５０％以上
（Ｃ）：７００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の波長の光の平均透過率が５％以下
（Ｄ）：１０００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が１０％以下
【００１６】
要件（Ａ）は、より好ましくは平均透過率０．５％以下である。より好ましくは、光学濃度（光学濃度  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ：ＯＤ）であるＯＤ値が３以上である。ＯＤ値は以下の式により与えられる。
【００１７】
【数１】
2018189725.tif 000003
【００１８】
要件（Ｂ）は、より好ましくは平均透過率６０％以上であり、さらに好ましくは７０％以上である。
【００１９】
要件（Ｃ）は、より好ましくは平均透過率１％以下であり、さらに好ましくは０．４％以下である。いっそう好ましくは平均ＯＤ値が３以上である。
【００２０】
要件（Ｄ）は、より好ましくは平均透過率５％以下であり、さらに好ましくは１％以下であり、いっそう好ましくは平均透過率０．２％以下であり、最も好ましくは平均ＯＤ値が３以上である。
【００２１】
本発明の一実施形態に係る光学フィルターは、さらに、遮光領域の垂直方向からの光の透過率が下記要件（Ｅ）を満たすことが好ましい。
（Ｅ）：４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光の平均透過率が５％以下
【００２２】
より好ましくは、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長の光の平均ＯＤ値が２以上であり、さらに好ましくは３以上であり、最も好ましくは４以上である。上記範囲であれば十分に遮光領域で遮光することができる。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る光学フィルターは、さらに基板の少なくとも一方の面に誘電体多層膜を有することが好ましい。誘電体多層膜を有することで、可視光を十分に透過しながら、人間の目に見えず、シリコンフォトダイオードが検出する近赤外線を効果的に遮光することが出来る。
【００２４】
誘電体多層膜は、遮光領域以外の領域の、基板上の誘電体多層膜を設けた面から垂直方向に入射した光の反射率が下記要件（Ｆ）を満たすことが好ましい。
（Ｆ）：８００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長の光の平均反射率が８０％以上
【００２５】
より好ましくは９０％以上であり、さらに好ましくは９５％以上である。上記範囲であれば近赤外線カット機能として十分機能する。
【００２６】
誘電体多層膜は、遮光領域以外の領域の、基板上の誘電体多層膜を設けた面から垂直方向に入射した光の反射率が下記要件（Ｇ）を満たすことが好ましい。
（Ｇ）：３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の光の平均反射率が９０％以上
【００２７】
より好ましくは９５％以上であり、さらに好ましくは９８％以上であることが好ましい。上記範囲であれば、近紫外線カット機能として十分機能する。
【００２８】
基板は、波長６５０ｎｍ〜９００ｎｍに吸収極大値を有する吸収剤（Ａ）を有することが好ましい。上記特性を有する吸収剤（Ａ）を用いることで、得られる光学フィルターは、波長６５０ｎｍ〜９００ｎｍにおいてゴーストの発生を抑制することができ、より高画質な固体撮像装置が得られる。
【００２９】
基板は、波長３００ｎｍ〜４１０ｎｍに吸収極大値を有する吸収剤（Ｂ）を有することが好ましい。上記特性を有する吸収剤（Ｂ）を用いることで、得られる光学フィルターは、波長３００ｎｍ〜４１０ｎｍにおいてゴーストの発生を抑制することができ、またセンサーを劣化させる近紫外線の入射を抑制することができ、高画質かつ堅牢な固体撮像装置が得られる。
【００３０】
光学フィルターは、面内位相差Ｒ０を９０ｎｍ以下であることが好ましい。上記範囲であれば、波長３６０ｎｍ〜８００ｎｍのフーリエ変換像における共役像を除くことができるため、高画質な画像が得られる固体撮像装置が得られる。より好ましくは５０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以下、いっそう好ましくは１ｎｍ以下である。
【００３１】
［基板］
基板１０は、例えば支持基板としての機能を有してもよい。基板１０は、透明性を有しており、少なくとも可視波長領域の波長を有する光の透過性を有する。可視波長領域は、例えば４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長を含む領域であることが好ましく、可視波長領域の光が可視光である。基板が有する透明性とはいずれかの波長の光の透過率が５０％を超えることである。
【００３２】
基板としては、例えばケイ酸ガラス基板、ホウケイ酸ガラス基板、リン酸ガラス基板、フツリン酸ガラス基板、プラスチック基板、及び樹脂フィルム基板のうち少なくとも１つを用いてもよい。好ましくはガラス転移温度が１４０℃以上からなる材料が好ましく、割れにくくするために樹脂フィルム基板を含むことがより好ましい。好ましくは５００ｎｍの屈折率が１．４０以上１．７以下であることが好ましい。基板は、近赤外線吸収剤を含むことが好ましく、酸化セシウムタングステンや酸化銅（ＩＩ）等の無機系近赤外線吸収剤、金ナノロッド等の表面プラズモンを利用した近赤外線吸収剤、シアニン色素やスクアリリウム色素などの有機系近赤外線吸収剤、金属ジチオール錯体、金属フタロシアニン錯体等の金属錯体系の近赤外線吸収剤のなかから選ばれる少なくとも１種を含んでいることが好ましい。これら近赤外線吸収剤を含むことで、赤色の光の入射角依存性を低減することができるほか、誘電体多層膜の積層数を低減することができる。基板は、近紫外線吸収剤を含むことが好ましく、その場合は青色の光の入射角依存性を低減することができる。
【００３３】
基板としては、割れにくさや光吸収剤の添加の容易さ、機能や効果の付与の観点から、複数層からなるものが好ましい。基板に付与する機能としては、導電性、帯電防止効果、付着異物防止効果、傷つき防止効果、防曇性、耐熱性向上効果、ガスバリア性、高弾性、傷消し効果、平坦性、粗面性、吸湿性、老化防止効果等が挙げられる。基板の層数は好ましくは２〜５層であり、６層以上では基板間の密着性の低下や製造コストの増加が懸念される。各層の屈折率は近いほど良く、各層の屈折率の差は０．３以下であることが好ましい。基板が複数層である場合、基板の両面に遮光領域２１を有さない層を有しても良い。
【００３４】
基板の総膜厚は好ましくは３０μｍ以上２００μｍ以下であり、この範囲であれば固体撮像装置の薄型化に有用である。より好ましくは４０μｍ以上１５０μｍ以下であり、さらに好ましくは３４μｍ以上１１０μｍ以下である。この範囲であれば、総厚さ６．５ｍｍ以下の薄い固体撮像装置にも好適に用いることができる。３０μｍ未満の膜厚の場合、反りやすさ、あるいは割れやすさが懸念される。
【００３５】
［誘電体多層膜］
本発明の一実施形態に係る光学フィルターは、透明性を有する基板の少なくとも一方の面に、例えば図１に示すように高屈折率層３３と低屈折率層３４とが交互に積層された多層からなる誘電体多層膜３１、３２を有する。誘電体多層膜は、図示しないが、高屈折率層３３と低屈折率層３４との間に中屈折率層を有してもよい。
【００３６】
上記誘電体多層膜は、可視波長領域において光透過帯を有し、近赤外波長領域及び近紫外領域において遮光性能を有する光学特性を有する。近赤外波長領域は、例えば７３５ｎｍ以上１１００ｎｍ未満の波長を含む領域であることが好ましく、波長７２０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下であることがより好ましく、さらに好ましくは７１０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下であり、上記近赤外波長領域に遮光性能を有する光学特性を有すれば、人間の目に見えない近赤外線を十分に遮光することができる。また、近赤外波長領域の光が近赤外線である。近紫外波長領域は、例えば２５０ｎｍ以上４００ｎｍ未満の波長を含む領域であることが好ましく、近紫外波長領域の光が近紫外線である。近赤外波長領域に遮光性能を有する光学特性を有することにより、例えば近赤外波長領域の遮光性能を近赤外線吸収剤のみで設けた場合に比べて、可視波長領域の光透過性の向上が容易となる。
【００３７】
高屈折率層は、波長５００ｎｍの波長の屈折率をｎHとすると、例えば２．０以上の屈折率を有することが好ましい。高屈折率層としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、またはこれらの複合酸化物を含む膜を用いてもよい。また、屈折率が２．０以上であれば、添加物を含有していてもよい。なお、ｎHが高いほうが、斜入射時の波長シフト量抑制、紫外側の光透過阻止帯の拡張等に有利である。このため、上記３種の物質のうち、屈性率のより高い酸化チタン、酸化ニオブが高屈折率層としてより好適である。
【００３８】
低屈折率層は、波長５００ｎｍの波長を有する光の屈折率をｎLとすると、例えば波長５００ｎｍの波長を有する光に対して１．６未満の屈折率を有することが好ましく、透明性を有する基板の最表層の屈折率より低いことがより好ましい。低屈折率層としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、フッ化バリウム（ＢａＦ2）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）またはこれらの複合酸化物を含む膜を用いてもよい。また、ｎLが１．７以下あるいは、透明性を有する基板の最表層の屈折率より低いのであれば、添加物を含有していてもよい。
【００３９】
中屈折率層は、波長５００ｎｍの波長を有する光の屈折率をｎMとすると、例えば波長５００ｎｍの波長を有する光に対して１．６以上２．０未満の屈折率を有することが好ましく、透明性を有する基板の最表層の屈折率より低いことがより好ましい。中屈折率層としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｉ2Ｏ3）、フッ化セシウム（ＣｅＦ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）またはこれらの複合酸化物を含む膜を用いることができる。また、ｎMが１．６以上２．０未満であれば添加物を含有していてもよい。
【００４０】
高屈折率層、中屈折率層及び低屈折率層等の誘電体層は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、イオンアシスト真空蒸着法、ＣＶＤ法を用いて形成される。特に、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンアシスト真空蒸着法を用いて誘電体層を形成することが好ましい。光透過帯は、ＣＣＤイメージセンサー、ＣＭＯＳイメージセンサー等の固体撮像素子の受光に利用される波長帯域であり、誘電体層の厚さの精度が重要となる。スパッタリング法、真空蒸着法、イオンアシスト真空蒸着法は、誘電体層を形成する際の厚さの制御に優れる。このため、誘電体層の積層からなる誘電体多層膜を構成する各層の厚さの精度を高めることができ、所望する光学特性の誘電体多層膜が得られる。中でも成膜速度の向上と膜厚制御とを両立するためにはイオンアシスト真空蒸着法がより好ましい。
【００４１】
誘電体多層膜は透明性を有する基板の両面に設けても好適である。両面に設けた場合、基板両面の可視光領域の反射を低減することによる可視光透過率の向上が期待でき、また反りの低減に好適である。
【００４２】
以下ホログラム式撮像装置について説明するが、一般的な構成要素についてはその説明を省略し、本発明の一実施形態に係る主要構成要素について主に説明する。
【００４３】
［ホログラム］
図２は、従来から用いられているホログラム式撮像装置の一例である。被写体１００を通過した物体波１０１と被写体１００を通過していない参照波１０２とは、位相シフトフィルター１０３、ビーム結合素子１０４、遮光マスク１０５、視感度補正能を有する光学フィルター１０６を通過後に、センサー記録面１０７において干渉し、該センサー記録面１０７に干渉縞が形成される。なお、被写体１００とセンサー記録面１０７とは、センサー記録面１０７で物体波１０１及び参照波１０２の複素振幅（位相及び振幅）が、それぞれ被写体１００及び参照波１０２の点光源の複素振幅のフーリエ変換像になるように、言い換えれば、フーリエ変換ホログラフィ光学系が形成されるように、ビーム結合素子１０４等を用いて、それぞれ配設されている。このように、光波の干渉作用を利用し、物体波１０２の複素振幅（位相及び振幅）の情報をセンサー記録面１０７に記録し、計算機１０８を用いて計算をおこなうことで、ホログラム（ｈｏｌｏｇｒａｍ）として被写体形状が復元される。
【００４４】
図３は、本発明の一実施の形態に係る光学フィルターを用いたフーリエ変換ホログラフィ結像光学系を概略的に示した図である。なお、このようにして得られたホログラムを、図３の計算機１０８により、フーリエ変換ホログラフィ法を適用して一度フーリエ変換することにより、被写体１００の形状を復元することができる。
【００４５】
フーリエ変換における被写体形状の復元の演算としては、一般に知られている方法を用いてもよく、例えば特開２０１３−２４６４２４号公報（特許文献２）、国際公開第２０１３／０４７７０９号（特許文献３）等に記載された演算方法を用いて計算してもよい。
【００４６】
レンズレスフーリエ変換式ホログラムでは、最大空間周波は以下の式（２）より求められる。
【００４７】
【数２】
2018189725.tif 000004
【００４８】
式（２）においてｗは視野、λは観測光の波長、ｄは物体及びセンサー間の距離である。センサーピッチをδとすると、これらの最大空間周波数が、２Ｆ≦１／δを満たす領域で撮影する必要がある。２Ｆ≦１／δを満たす領域であれば、被写体の形状を復元することができる。
【００４９】
本発明の一実施形態に係る撮像装置は、被写体と固体撮像素子との間にビームスプリッターまたはビーム結合素子と光学フィルターとを具備することが好ましい。
【００５０】
ビーム結合素子としては、上記基板に誘電体多層膜を設けたものが好ましく、偏光ビームスプリッター、無偏光ビームスプリッターなどを用いてもよい。
【００５１】
［遮光領域］
フーリエ変換による被写体形状の復元の計算速度を向上させるため、計算を行う領域を減らすために、遮光領域を設け、センサーから復元する計算を標本化することが好ましい。ｇ（ｘ，ｙ）は被写体の位相と振幅を持つ複素振幅関数とし、ｇｓ（ｘ，ｙ）はｇ（ｘ，ｙ）をｘ方向に幅Ｘ、ｙ方向に幅Ｙの間隔をもって並べられたデルタ関数の配列によって標本化した複素振幅関数とすると、ｇｓ（ｘ，ｙ）は以下の式（３）の標本化を行う。
【００５２】
【数３】
2018189725.tif 000005
【００５３】
式（３）において、被写体形状の復元を完全とするためには、Ｘ，Ｙはそれぞれ以下の式（４）を満たす必要がある。
【００５４】
【数４】
2018189725.tif 000006
【００５５】
式（４）において、２Ｂxは被写体の１点がおよぼす周波数空間の有限な領域Ｒを完全に囲む最小矩形のｘ方向の幅であり、２Ｂxは被写体の１点がおよぼす周波数空間の有限な領域Ｒを完全に囲む最小矩形のｙ方向の幅である。式（４）を満たす限り、以下の式（５）より、ｇ（ｘ，ｙ）を復元できる。
【００５６】
【数５】
2018189725.tif 000007
【００５７】
遮光領域は、式（４）を満たす範囲で式（３）を可能とする領域であることが好ましい。復元した被写体の形状の歪みを抑えるため、それぞれの遮光領域は、図６のように光学フィルターの２本以上の対角線の交点を包含することが好ましい。光学フィルターの２本以上の対角線の交点を包含しない遮光領域は、復元した被写体の形状が歪みやすく、形状の復元が困難となる。図５のように光学フィルターの２本以上の対角線の交点が遮光領域の一部であってもよい。光学フィルターの各遮光領域は、複数の基板に分割してもよく、基板の両面に有してもよい。
【００５８】
遮光領域の数について、連続している領域が一つの遮光領域を形成しているとみなし、遮光領域を複数有するとは、非連続の遮光領域を複数有することを意味する。
【００５９】
また、一つの遮光領域は、遮光領域として固体撮像素子にモアレ縞を形成させるために１００μｍ2以上の面積であることが好ましい。より好ましくは３００μｍ2以上の面積、いっそう好ましくは１０００μｍ2以上の面積、最も好ましくは４０００μｍ2以上の面積である。
【００６０】
遮光領域を形成する材料としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、熱可塑性樹脂など樹脂製材料、クロム、モリブデン、タングステン、鉄、ニッケル、チタン、低級酸化クロムなどの金属製材料、黒鉛やカーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素製材料、１種または複数種の顔料からなる吸収材料などが挙げられる。形状制御の容易性から紫外線硬化樹脂が好ましい。また遮光領域の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。０．１μｍ未満の場合、十分なＯＤ値を得ることが困難となり、１０μｍを超える場合、遮光領域端面における回析や反射の影響が大きくなるため好ましくない。また、遮光領域の表面に、反射防止の観点から、遮光領域の最も高い箇所と最も低い箇所間の高低差が０．１〜２μｍ程度の凹凸を設けることが好ましい。
【００６１】
［フレネルゾーンプレート］
遮光領域は、フレネルゾーンプレートを形成していることが好ましい。フレネルゾーンプレートとは、図４に示すとおり、遮光領域形成面２０１上の点Ｏを中心にして円群状に遮光領域（図５参照）を有しており、被写体の点Ｐからｉ番目の円の円周上までの距離をｒa、ｉ番目の円の円周上からセンサー記録面２０２上の点Ｑまでの距離をｒbとする。点Ｐから円周上の点を通って点Ｑまでの光路長を考え被写体の点Ｐから点Ｏまでの距離をａ、点Ｏから点Ｑまでの距離をｂとし，隣りあう円周では（ｍ＋１／２）λの光路差があるように円群状に遮光領域が描かれているとすると，次の式（６）に示す関係を満たす遮光領域を有するものである。
【００６２】
【数６】
2018189725.tif 000008
【００６３】
ｎ番目の円の半径をｘnとすると、次の式（７）を満たす。
【００６４】
【数７】
2018189725.tif 000009
【００６５】
図５にフレネルゾーンプレートを形成した遮光領域の一例を示す。
【００６６】
ｎ＝０に相当する中心が遮光領域であるもの、透過領域であるものどちらも用いても良い。フレネルゾーンプレートの円群は一部を欠いた状態でもよく、式（４）を満たす範囲で式（３）を可能とする領域であることが好ましい。
【００６７】
［モアレ］
モアレとは、規則正しく並んだ格子線を２つ重ねたときに、新たに生じる元の格子と異る縞模様をいう。本発明に係るモアレでは、遮光領域の形状に応じて固体撮像素子に形成される、明暗からなる縞模様を意味する。
【００６８】
［ゴースト］
図７に従来の構成のフーリエ変換ホログラム式撮像装置の例を示す。従来の構成のフーリエ変換ホログラム式撮像装置では、通常光１０９に加え、視感度補正能を有する光学フィルター１０６の表面で反射した光が、遮光マスク１０６で再度反射し、センサー記録面１０７へ再入射されゴースト１１０が発生する。
【００６９】
図８に本発明の一実施形態に係るフーリエ変換ホログラム式撮像装置の例を示す。本発明の一実施形態に係る光学フィルター１は、基板の少なくとも一方の面に遮光領域２１を複数有し、視感度補正能を併せ持つことから、光学フィルター１の表面で反射される光がゴーストとなることが無く、良好な画像が得られる。
【００７０】
［評価方法］
＜光学特性＞
光学フィルターの光学特性は紫外可視近赤外分光光度計Ｕ４１００（株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用いて、遮光領域及び遮光領域以外の部分を測定し、得られた透過率を光学フィルターの透過率とした。
【００７１】
＜反り＞
光学フィルターの反りはデジタルマイクロスコープＶＨＸ―２０００（株式会社キーエンス製）を用いて、光学フィルターの曲率半径を測定した。曲率半径５０ｍｍ以上であるものを○、曲率半径５０ｍｍ未満であるものを×とした。
【実施例１】
【００７２】
ＪＳＲ社製のノルボルネン樹脂「ＡＲＴＯＮ、屈折率１．５２、ガラス転移温度１６０℃」１００重量部に、ＢＡＳＦ社製のオキサゾール系の紫外線吸収剤「Ｕｖｉｔｅｘ  ＯＢ」（極大吸収波長３９６ｎｍ）を０．４重量部に、次の式（８）に示すスクエアリリウム系化合物（極大吸収波長６９９ｎｍ）を０．１重量部、塩化メチレンを加えて溶解し、固形分が３０％の溶液を得た。
【００７３】
【数８】
2018189725.tif 000010
【００７４】
式（８）において、Ｍｅはメチル基、Ａｃはアセチル基を表す。
【００７５】
次いで、得られた溶液を平滑なガラス板上にキャストし、５０℃で８時間、さらに減圧下１４０℃で３時間乾燥後に剥離し、一辺が５０ｃｍの方形の透明基板を得た。これを１５０℃で応力緩和させることで、厚さ０．０５ｍｍ、面内位相差Ｒｏを１ｎｍとした。続いて、得られた透明基板の両面に、イオンアシスト真空蒸着装置を用いて、蒸着温度１２０℃で誘電体多層膜からなる表１の誘電体多層膜［シリカ（ＳｉＯ2：５５０ｎｍの屈折率１．４５）層とチタニア（ＴｉＯ2：５５０ｎｍの屈折率２．４５）層とが交互に積層されてなるもの］を形成し、厚さ０．０５５ｍｍの視感度補正能を有する光学フィルターＡを得た。
【００７６】
【表１】
2018189725.tif 000011
【００７７】
これの一方の面に、遮光領域は互いに直交しておらず、光学フィルターＡの二本の対角線の交点を包含した、最大直径１０．５ｍｍとする、表面凹凸１μｍ、厚さ５μｍの其々４０００μｍ2以上の面積である２０本のフレネルゾーンプレートを形成する遮光領域を、クロムを含む紫外線硬化樹脂を用いて形成し光学フィルター１を得た。光学フィルター１の透過領域の光学特性、遮光領域の光学特性、反りを評価した。得られた結果を表２（実施例１、４）に示す。
【００７８】
【表２】
2018189725.tif 000012
【００７９】
球面波を参照光とし、参照光とビーム結合素子との間に面内位相差１５０ｎｍの位相シフトフィルターを設置し、光学フィルター１を用いて、視野０．５ｍ、被写体との距離２ｍとして、東芝テリー社製のカラーイメージセンサーＢＵ１２０３ＭＣ（４０００×３０００［ｐｉｘｅｌ］、公称センサーピッチ１．８５×１．８５［μｍ］、ＣＭＯＳセンサー）を用いて固体撮像装置を構成した。固体撮像装置は、４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて、縦横ともに２Ｆ≦１／δを満たしており、固体撮像装置にモアレ縞が発生した。得られたモアレ縞より復元した被写体の像は、視感度が補正されており、ゴーストが含まれておらず、良好な画像であった。
【実施例２】
【００８０】
ＪＳＲ社製のノルボルネン樹脂「ＡＲＴＯＮ、屈折率１．５２、ガラス転移温度１６０℃」１００重量部に、ＢＡＳＦ社製のオキサゾール系の紫外線吸収剤「Ｕｖｉｔｅｘ  ＯＢ」（極大吸収波長３９６ｎｍ）を２重量部に、式（８）に示すスクエアリリウム系化合物（極大吸収波長６９９ｎｍ）を０．５重量部、塩化メチレンを加えて溶解し、固形分が３０％の溶液を得た。
【００８１】
次いで、得られた溶液を平滑なガラス板（ＳＣＨＯＴＴ社製、Ｄ２６３、厚さ０．１ｍｍ）にキャストし、５０℃で８時間、さらに減圧下１４０℃で３時間乾燥を行い、一辺が５０ｃｍの方形のガラスと樹脂の二層からなる透明基板を得た。これを１５０℃で応力緩和させることで、厚さ０．１１ｍｍ、面内位相差Ｒｏを１ｎｍとした。続いて、得られた透明基板の両面に、イオンアシスト真空蒸着装置を用いて、蒸着温度１２０℃で誘電体多層膜からなる表１の誘電体多層膜［シリカ（ＳｉＯ2：５５０ｎｍの屈折率１．４５）層とチタニア（ＴｉＯ2：５５０ｎｍの屈折率２．４５）層とが交互に積層されてなるもの］を形成し、厚さ０．１１５ｍｍの視感度補正能を有する光学フィルターＢを得た。これの一方の面に、光学フィルターＢの二本の対角線の交点を包含した、遮光領域は互いに直行しておらず、最大直径１０．５ｍｍとする、表面凹凸１μｍ、厚さ５μｍの其々４０００μｍ2以上の面積である２０本のフレネルゾーンプレートを形成する遮光領域を、クロムを含む紫外線硬化樹脂を用い形成し光学フィルター２を得た。光学フィルターの透過領域の光学特性、遮光領域の光学特性、反りを評価した。得られた結果を表２（実施例２）に示す。球面波を参照光とし、参照光とビーム結合素子間に面内位相差１５０ｎｍの位相シフトフィルターを設置し、光学フィルター２を用いて、視野０．１ｍ、被写体との距離２ｍとして、東芝テリー製の白黒イメージセンサーＣＳＢ４０００ＣＬ−１０Ａ（２０００×２０００［ｐｉｘｅｌ］、公称センサーピッチ６．０×６．０［μｍ］、ＣＭＯＳセンサー）固体撮像装置を構成した。固体撮像装置は、縦、横共に２Ｆ≦１／δを満たしており、固体撮像装置にモアレ縞が発生した。得られたモアレ縞より復元した被写体の像は、視感度が補正されており、ゴーストが含まれておらず、良好な画像であった。
【実施例３】
【００８２】
ＪＳＲ社製のノルボルネン樹脂「ＡＲＴＯＮ、屈折率１．５２、ガラス転移温度１６０℃」１００重量部に、ＢＡＳＦ社製のオキサゾール系の紫外線吸収剤「Ｕｖｉｔｅｘ  ＯＢ」（極大吸収波長３９６ｎｍ）を０．２重量部に、式（８）に示すスクエアリリウム系化合物（極大吸収波長６９９ｎｍ）を０．０５重量部、塩化メチレンを加えて溶解し、固形分が３０％の溶液を得た。
【００８３】
次いで、得られた溶液を平滑なガラス板上にキャストし、５０℃で８時間、さらに減圧下１４０℃で３時間乾燥後に剥離し、一辺が５０ｃｍの方形の透明基板を得た。これを１５０℃で応力緩和させることで、厚さ０．１ｍｍ、面内位相差Ｒｏを１ｎｍとした。
【００８４】
この透明基板に、二本の対角線の交点を包含した、互いに直行しておらず、最大直径１０．５ｍｍとする、表面凹凸１μｍ、厚さ５μｍの其々４０００μｍ2以上の面積である２０本のフレネルゾーンプレートを形成する、複数種の顔料からなる黒色吸収材料を含む紫外線硬化樹脂を用いて遮光領域を形成した。
【００８５】
この透明基板の遮光領域を形成した面に、固形分が８％のＪＳＲ社製のノルボルネン樹脂「ＡＲＴＯＮ、屈折率１．５２、ガラス転移温度１６０℃」の塩化メチレン溶液を塗布し、５０℃で８時間、さらに減圧下１４０℃で３時間乾燥し、図９に示す構成の厚さ０．１１ｍｍの遮光領域を有する二層の樹脂からなる基板を得た。これに実施例１同様に表１の誘電体多層膜を形成し、視感度補正能を有する厚さ０．１１５ｍｍの光学フィルター３を得た。
【００８６】
光学フィルター３の透過領域の光学特性、遮光領域の光学特性、反りを評価した。得られた結果を表２（実施例３）に示す。実施例１における光学フィルター１の代わりに光学フィルター３を用いた以外同様に固体撮像装置を構成した。固体撮像装置にモアレ縞が発生した。得られたモアレ縞より復元した被写体の像は、視感度が補正されており、ゴーストが含まれておらず、良好な画像であった。
【実施例４】
【００８７】
実施例１同様に光学フィルター１を得た。光学フィルター１の透過領域の光学特性、遮光領域の光学特性、反りを評価した結果を表２（実施例１、４）に示す。実施例４では図１０に示すとおり、光学フィルター１を用いて、参照光は球面波を用いて位相調整器を経由して導入し、視野０．５ｍ、被写体との距離２ｍとして、東芝テリー社製のカラーイメージセンサーＢＵ１２０３ＭＣ（４０００×３０００［ｐｉｘｅｌ］、公称センサーピッチ１．８５×１．８５［μｍ］、ＣＭＯＳセンサー）を用いて固体撮像装置を構成した。固体撮像装置にモアレ縞が発生した。得られたモアレ縞より復元した被写体の像は、視感度が補正されており、ゴーストが含まれておらず、良好な画像であった。
【００８８】
［比較例１］
実施例１同様に光学フィルターＡを得た。これは遮光領域を設けずに、光学フィルター３とした。光学フィルターの透過領域の光学特性、遮光領域の光学特性、反りを評価した。得られた結果を表２（比較例１）に示す。また、別途平滑なガラス板（ＳＣＨＯＴＴ社製、Ｄ２６３、厚さ０．１ｍｍ）に、遮光領域は互いに直行しておらず、最大直径１０．５ｍｍとする、表面凹凸１μｍ、厚さ５μｍの其々４０００μｍ2以上の面積である２０本のフレネルゾーンプレートを形成する遮光領域を、クロムを含む紫外線硬化樹脂を用い形成した遮光マスクを作製した。被写体、ビーム結合素子、遮光マスク、光学フィルター３、東芝テリー製のイメージセンサーＣＳＢ４０００ＣＬ−１０Ａ（２０００×２０００［ｐｉｘｅｌ］、公称センサーピッチ６．０×６．０［μｍ］、ＣＭＯＳセンサー）の順に固体撮像装置を設置し、球面波を参照光とし、参照光とビーム結合素子間に面内位相差１５０ｎｍの位相シフトフィルターを設置し、視野０．５ｍ、被写体との距離２ｍとして、東芝テリー社製のカラーイメージセンサーＢＵ１２０３ＭＣ（４０００×３０００［ｐｉｘｅｌ］、公称センサーピッチ１．８５×１．８５［μｍ］、ＣＭＯＳセンサー）を用いて固体撮像装置を構成した。得られた干渉縞より復元した被写体の像は視感度は補正されているが、ゴーストが含まれており、十分に被写体を復元できなかった。
【００８９】
［比較例２］
実施例１における基板の両面に設ける誘電体多層膜を表３に変更する以外は同様にして、厚さ０．０５３ｍｍの光学フィルターＣを得た。これの一方の面に、遮光領域は互いに直交しておらず、光学フィルターＣの二本の対角線の交点を包含した、最大直径１０．５ｍｍとする、表面凹凸１μｍ、厚さ５μｍの２０本のフレネルゾーンプレートを形成する遮光領域を、クロムを含む紫外線硬化樹脂を用いて形成し形成し、光学フィルター４（表２「比較例２」）を得た。
【００９０】
【表３】
2018189725.tif 000013
【００９１】
被写体、ビーム結合素子、遮光マスク、光学フィルターＡ、東芝テリー製のイメージセンサーＣＳＢ４０００ＣＬ−１０Ａ（２０００×２０００［ｐｉｘｅｌ］、公称センサーピッチ６．０×６．０［μｍ］、ＣＭＯＳセンサー）の順に固体撮像装置を設置し、球面波を参照光とし、参照光とビーム結合素子間に面内位相差１５０ｎｍの位相シフトフィルターを設置し、視野０．５ｍ、被写体との距離２ｍとして、東芝テリー社製のカラーイメージセンサーＢＵ１２０３ＭＣ（４０００×３０００［ｐｉｘｅｌ］、公称センサーピッチ１．８５×１．８５［μｍ］、ＣＭＯＳセンサー）を用いて固体撮像装置を構成した。固体撮像装置にはモアレ縞が発生した。得られたモアレ縞より復元した被写体の像はゴーストが含まれていないが、視感度補正が十分ではなく、被写体を復元できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の一実施形態に係る光学フィルターは、デジタルスチルカメラ、携帯電話用カメラ、デジタルビデオカメラ、アクションカメラ、ドローン用カメラ、スマートフォン用カメラ、ＰＣカメラ、監視カメラ、自動車用カメラ等のカメラ全般、携帯情報端末、パソコン、ビデオゲーム、医療機器、携帯ゲーム機、指紋認証システム、デジタルミュージックプレーヤー、玩具ロボット、おもちゃ等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１：光学フィルター
１００：被写体、１０１：物体波、１０２：参照光、１０４：ビーム結合素子、１０５：遮光マスク、１０６：視感度補正能を有する光学フィルター、１０７：センサー記録面、１０８：計算機、１０９：正常光、１１０：ゴースト光、１１１：位相調整器、２０１：遮光領域形成面、２０２：センサー記録面
【図１】
2018189725.tif 000014
【図２】
2018189725.tif 000015
【図３】
2018189725.tif 000016
【図４】
2018189725.tif 000017
【図５】
2018189725.tif 000018
【図６】
2018189725.tif 000019
【図７】
2018189725.tif 000020
【図８】
2018189725.tif 000021
【図９】
2018189725.tif 000022
【図１０】
2018189725.tif 000023