(57)【要約】【課題】  フィルタを提供すること。【解決手段】  フィルタは、近赤外線吸収染料を有する近赤外線フィルタリング基板と、近赤外線吸収染料および紫外線吸収染料を有し、近赤外線フィルタリング基板の一方の表面に形成された吸収層と、吸収層に形成された第１の多層フィルムと、近赤外線フィルタリング基板の他方の表面に形成された第２の多層フィルムとを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外線吸収染料を有する近赤外線フィルタリング基板と、
近赤外線吸収染料および紫外線吸収染料を有し、前記近赤外線フィルタリング基板の一方の表面に形成された吸収層と、
前記吸収層に形成された第１の多層フィルムと、
前記近赤外線フィルタリング基板の他方の表面に形成された第２の多層フィルムと
を備えるフィルタ。
【請求項２】
前記近赤外線フィルタリング基板の材料が、ポリカーボネート、ポリスチレン、プロピレンスチレン共重合体、ポリメチル・メタクリレート、ポリ塩化ビニル、低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル、および環状ポリオレフィン樹脂の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記吸収層の厚さが２．５μｍから３．５μｍの間である、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記吸収層の厚さが３μｍである、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記第１の多層フィルムの厚さと、前記第２の多層フィルムの厚さとが、１０ｎｍから５００ｎｍの間である、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項６】
前記第１の多層フィルムおよび前記第２の多層フィルムが、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２を含む、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項７】
前記吸収層が、３５０ｎｍから４２０ｎｍの間および６３０ｎｍから８００ｎｍの間の波長を有する光を吸収する、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項８】
前記第１の多層フィルムおよび前記第２の多層フィルムが、７００ｎｍから１２００ｎｍの間の波長を有する光を吸収する、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項９】
紫外線領域において、入射角が０度であり透過率が５０％である場合の前記フィルタの波長と、入射角が３０度であり透過率が５０％である場合の前記フィルタの波長との差異が、２ｎｍ以下である、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項１０】
赤外線領域において、入射角が０度であり透過率が５０％である場合の前記フィルタの波長と、入射角が３０度であり透過率が５０％である場合の前記フィルタの波長との差異が、２ｎｍ以下である、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項１１】
前記近赤外線フィルタリング基板の前記近赤外線吸収染料の質量濃度と、前記吸収層の前記近赤外線吸収染料の質量濃度との比率が、１：０．０３である、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項１２】
前記吸収層の材料が、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、または熱硬化性アクリル樹脂を含む、請求項１に記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１７年３月２７日に提出された中国特許出願第２０１７１０１９０１５４．５号の優先権の利益を主張するものであり、当該中国特許出願の全開示を本明細書で引用により援用する。
【０００２】
本開示は、一般的にはフィルタに関し、より詳細には撮像装置のフィルタに関する。
【背景技術】
【０００３】
デジタル時代において、カメラや携帯電話などの携帯機器は、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）を使用して、画像を電子デジタル信号に変換する。ＣＣＤまたはＣＭＯＳは、可視光線および赤外線を同時に感知することができる。しかし、赤外線は、正像に干渉し、正像の色に影響を与え、熱やノイズなどの問題を生じさせる可能性がある。具体的には、光に対する画像センサの感知範囲の波長は約３５０ｎｍから１２００ｎｍまでであり、よって赤外線および紫外線を取り込む可能性がある。画像の提示が赤外線および紫外線に影響されるのを避けるために、赤外線および紫外線が画像センサに入るのをブロックするフィルタが画像センサの前に設けられる。よって、上述した画像の問題は回避され、可視光線の感知範囲が、画像の色ずれ現象を低減するように変更される。他方、薄い携帯機器のＣＣＤまたはＣＭＯＳにより受け取られる大きな角度のついた入射光に起因する色ずれの問題を解決するために、フィルタの透過率を、６３０ｎｍから７００ｎｍの間の波長でより急激に変化させる必要がある。
【０００４】
撮像装置に適用される従来技術のフィルタの場合、透明樹脂がフィルタの基材として使用されている。しかし、従来技術のフィルタは、赤外線および紫外線を十分に遮断しない。
【０００５】
一般に、コストを削減し、さまざまな製造工程に起因する歩留まり低下を抑えるために、フィルタのフィルム層の数を減らし、赤外線カット機能を可能な限り少なくすることが望ましい。しかし、フィルタの層の数の低減はスペクトル特性に影響を与える可能性があり、理想的な赤外線および紫外線カット性能を実現するのが難しくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、異なる入射角で発せられる入射光により引き起こされる色ずれ現象を低減し、可視光線の透過率を維持することができるフィルタを提供する。他の態様では、本開示により提示されるフィルタは、６００ｎｍから７００ｎｍの間の波長の可視光線の透過率を少なくとも向上させ、近赤外線および紫外線を効率的に吸収することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、近赤外線吸収染料を有する近赤外線フィルタリング基板と、近赤外線吸収染料および紫外線吸収染料を有し近赤外線フィルタリング基板の一方の表面に形成された吸収層と、吸収層に形成された第１の多層フィルムと、近赤外線フィルタリング基板の他方の表面に形成された第２の多層フィルムとを含むフィルタを提供する。本開示のフィルタの近赤外線フィルタリング基板および吸収層の近赤外線吸収染料は、異なるスペクトル特性を生成し、それによってフィルタに求められるスペクトル・パターンを調整および制御することができる。
【０００８】
ただし、本概要は本発明のすべての態様および実施形態を含んでいない可能性があること、本概要はいかなる点でも限定的または制限的なものとして意図されていないこと、および本明細書で開示される発明は当該発明の明らかな改善および変更を包含するものであると当業者によって理解されることを理解する必要がある。
【０００９】
例示的な実施形態の新規と思われる特徴、ならびに例示的な実施形態に特有の要素および／またはステップは、添付の請求項で具体的に示される。図面は、例示のみを目的としており、縮尺どおりに描かれていない。例示的な実施形態は、編成および操作方法の両方について、以下の詳細な説明を添付の図面と組み合わせて参照することで最良に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施形態に係るフィルタの概略図である。
【図２】本開示の実施形態に係るフィルタの製造フローチャートである。
【図３】本開示の実施形態に係るフィルタの分光透過曲線の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、本開示について、発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照しながら、さらに詳しく説明する。ただし、本開示は、多数の異なる形式で実施可能であり、本明細書に示された実施形態に限定されるものと理解すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示を徹底的かつ完全なものとし、本開示の範囲を当業者に完全に伝えるために提供されている。
【００１２】
以下の実施形態では、全体を通じて、同一の参照符号を使用して同一または類似する要素を示す。
【００１３】
図１は、本開示の実施形態に係るフィルタ１の概略図である。図１に示すように、本開示はフィルタ１を提供し、フィルタ１は、近赤外線フィルタリング基板１１と、吸収層１３と、第１の多層フィルム１５と、第２の多層フィルム１７とを含む。近赤外線フィルタリング基板１１は、近赤外線吸収染料を有する。吸収層１３は、近赤外線吸収染料と、紫外線吸収染料とを含み、近赤外線フィルタリング基板１１の一方の表面に形成される。一実施形態では、近赤外線吸収染料は、通常はスクアリリウム化合物、フタロシアニン、ナフタロシアニン、およびシアニン化合物の少なくとも１つであり得る。近赤外線吸収染料は、６３０ｎｍから８００ｎｍの間の波長を有する光を吸収することができる。紫外線吸収染料は、通常はアゾメチンをベースとする化合物、インドールをベースとする化合物、ベンゾトリアゾールをベースとする化合物、およびトリアジンをベースとする化合物の少なくとも１つであってよい。紫外線吸収染料は、３００ｎｍから４００ｎｍの間の波長を有する光を吸収することができる。第１の多層フィルム１５は、吸収層１３に形成される。第２の多層フィルム１７は、近赤外線フィルタリング基板１１の他方の表面に形成される。
【００１４】
図１は、近赤外線フィルタリング基板１１および吸収層１３が２層構造であり、吸収層１３が近赤外線フィルタリング基板１１に形成されることをさらに示している。近赤外線フィルタリング基板１１は、樹脂と近赤外線吸収染料を混合することにより形成され、吸収層１３は、樹脂、近赤外線吸収染料、および紫外線染料を混合することにより形成される。近赤外線フィルタリング基板１１は、溶融成形、射出成形、注型成形、または吹込み成形を通じて形成され、その厚さは９０μｍから２００μｍの間である。一実施形態では、近赤外線フィルタリング基板１１の樹脂は、ポリカーボネート、ポリスチレン、プロピレンスチレン共重合体、ポリメチル・メタクリレート、ポリ塩化ビニル、低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル、および環状ポリオレフィン樹脂の少なくとも１つを含む。吸収層１３の樹脂は、熱可塑性樹脂（ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、アルキド樹脂等）または熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等）を含む。吸収層１３は、スピン・コーティング法を通じて、吸収層１３の混合材料を近赤外線フィルタリング基板１１に平均的にコーティングすることにより形成される。たとえば、吸収層１３の混合材料はスピン・コーティング法を通じて近赤外線フィルタリング基板１１にコーティングされるが、スピン速度は１１００ｒｐｍであり、当該スピン・コーティング法が１００℃から１３０℃の間の環境条件下で約１時間維持されて、吸収層１３が近赤外線フィルタリング基板１１に形成される。吸収層１３と近赤外線フィルタリング基板１１の間には良好な粘着が存在し、よって温度や圧力などの外的環境の変化によって吸収層１３が近赤外線フィルタリング基板１１から容易にはがれることはない。一実施形態では、上記方法で形成される吸収層１３の厚さは、２．５μｍから３．５μｍの間であり、他の一実施形態では、吸収層１３の厚さは３μｍである。吸収層１３は、３５０ｎｍから４２０ｎｍの間、または６３０ｎｍから８００ｎｍの間の波長を有する光を吸収することができる。また吸収層１３は、スプレー・コーティング法、カーテン・コーティング法、グラビア・コーティング法、エア・ナイフ・コーティング法、ブレード・コーティング法、またはリバース・グラビア・コーティング法を通じて、近赤外線フィルタリング基板１１にコーティングすることもできる。
【００１５】
第１の多層フィルム１５は、蒸発工程を通じて、吸収層１３に形成される。第２の多層フィルム１７は、蒸発工程を通じて、近赤外線フィルタリング基板１１の他方の表面に形成され、吸収層１３に対向する。一実施形態では、第１の多層フィルム１５および第２の多層フィルム１７は、蒸気膜形成法（たとえば、スパッタリング、電子ビーム蒸発、イオン・ビーム蒸発化学蒸着のいずれかまたは組み合わせ）を通じて、吸収層１３および近赤外線フィルタリング基板１１に個別に形成され得る。一実施形態では、第１の多層フィルム１５および第２の多層フィルム１７は、イオン支援蒸着を伴う電子銃蒸発を通じて形成される。一実施形態では、第１の多層フィルム１５および第２の多層フィルム１７は、代替の蒸発法を個別に使用して、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２を含む多層構造を得る。一実施形態では、第１の多層フィルム１５および第２の多層フィルム１７の厚さは、１０ｎｍから５００ｎｍまでであり、別の一実施形態では、６０ｎｍから１５０ｎｍまでである。第１の多層フィルム１５および第２の多層フィルム１７は、７００ｎｍから１２００ｎｍの間の波長範囲を有する光を吸収するために使用される。
【００１６】
図１に示すフィルタ１は、フィルタ１に要求されるスペクトル・パターンを調整および制御するために、近赤外線吸収染料を通じて、異なる媒体で異なるスペクトル特性を生成し得る。一実施形態では、近赤外線フィルタリング基板１１および吸収層１３に含まれる近赤外線吸収染料の質量濃度（モル／体積）の比率は、表１に示すように異なる。近赤外線フィルタリング基板に含まれる近赤外線吸収染料の質量濃度と、吸収層に含まれる近赤外線吸収染料の質量濃度の比率が１：０．０３である場合、望ましい性能が提示され得る。加えて、この比率が１：０．０３である場合、４３０ｎｍから５８０ｎｍの間の波長範囲において、フィルタ１の平均透過率は８８％超に維持され得る。５９０ｎｍから６３０ｎｍの間の波長範囲では、フィルタ１の平均透過率は６０％超に維持され得る。７００ｎｍから７２０ｎｍの間の波長範囲では、フィルタ１の平均透過率は２％を下回り得る。赤外線領域で、透過率が４０％であるフィルタ１の波長と、透過率が２０％であるフィルタ１の波長との差異は２７ｎｍであり、よって他の比率に比べて差異は小さい。上述した構成比で、可視光線はフィルタ１を効果的に透過し得、近赤外線は効果的に吸収され得る。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
図２は、本開示の実施形態に係るフィルタ１の製造フローチャートを示す。図２に示すように、本開示のフィルタ１の製造方法では、最初にステップＳ１０を実行する。方法は、近赤外線フィルタリング基板１１を提供することを含む。次に、ステップＳ１１が実行され、方法は、近赤外線および紫外線を吸収する吸収層１３を近赤外線フィルタリング基板１１の一方の表面に形成することを含む。次に、ステップＳ１２が実行され、方法は、第１の多層フィルム１５を吸収層１３に形成することを含む。最後に、ステップＳ１３が実行され、方法は、第２の多層フィルム１７を近赤外線フィルタリング基板１１の他方の表面に形成することを含む。一実施形態では、吸収層１３は、コーティング法を通じて、近赤外線フィルタリング基板１１に形成される。一実施形態では、第１の多層フィルム１５および第２の多層フィルム１７は、蒸発工程を通じて、吸収層１３および近赤外線フィルタリング基板１１に個別に形成される。他方、吸収層１３に位置する第１の多層フィルム１５と、近赤外線フィルタリング基板１１に位置する第２の多層フィルム１７とは、蒸発工程を通じて、同時に製造されることもある。
【００１９】
図３は、本開示の実施形態に係るフィルタ１の分光透過曲線の概略図である。図３に示すように、図３は、本開示のフィルタ１の分光透過曲線を示しており、フィルタの厚さは０．２ｍｍから０．４ｍｍの範囲であり、本開示のフィルタ１に入る入射光の入射角は０度および３０度である。図３からわかるように、フィルタ１に入る入射光の入射角が０度である条件下で本開示のフィルタ１により測定される透過率曲線と、フィルタ１に入る入射光の入射角が３０度である条件下で本開示のフィルタ１により測定される透過率曲線とは、非常に似ている。４２５ｎｍから５９０ｎｍの間である波長について、本開示のフィルタ１の透過率は、８０％超であり得る。本開示のフィルタ１の吸収層１３は、近赤外線および紫外線を吸収し、３５０ｎｍから４２０ｎｍの間および７００ｎｍから７２０ｎｍの間の波長範囲の透過率を大幅に抑えて、それにより色ずれ現象を低減する。
【００２０】
以下の表２に示すように、フィルタ１に入る入射光の入射角が０度である場合、紫外線領域（波長が３５０ｎｍから３９５ｎｍまで）における本開示のフィルタ１の平均透過率は、０．０１％である。赤外線領域（波長が７３５ｎｍから１１００ｎｍまで）における本開示のフィルタ１の平均透過率は、０．０３％である。可視光線領域（波長が４３０ｎｍから５８０ｎｍまで）における本開示のフィルタ１の平均透過率は、９１．６％である。フィルタ１に入る入射光の入射角が３０度である場合、紫外線領域（波長が３５０ｎｍから３９５ｎｍまで）における本開示のフィルタ１の平均透過率は、０．０９％である。赤外線領域（波長が７３５ｎｍから１１００ｎｍまで）における本開示のフィルタ１の平均透過率は、０．０４％である。可視光線領域（波長が４３０ｎｍから５８０ｎｍまで）における本開示のフィルタ１の平均透過率は、９０．３％である。本開示のフィルタ１は、紫外帯および赤外帯を効果的に遮断して、可視帯を効果的に透過させ得ることがわかる。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
表３に示すように、フィルタ１に入る入射光の入射角が０度および３０度である場合、紫外線領域で本開示のフィルタ１の透過率が５０％である状態で、波長が約４１２ｎｍおよび約４１０ｎｍである光が、本開示のフィルタ１を透過することが可能であり得る。赤外線領域で本開示のフィルタ１の透過率が５０％である状態で、波長が約６２６ｎｍおよび約６２４ｎｍである光が、本開示のフィルタ１を透過することが可能であり得る。言い換えると、本開示のフィルタ１の透過率が５０％である条件下で、フィルタ１に入る入射光の入射角が０度および３０度である場合、紫外線領域内でフィルタ１を通過することができる波長のずれは、０ｎｍから２ｎｍまでである。フィルタ１に入る入射光の入射角が０度および３０度である場合、近赤外線領域内でフィルタ１を通過することができる波長のずれは、０ｎｍから２ｎｍまでである。本開示のフィルタ１に入る入射光の入射角が０度および３０度である場合、本開示のフィルタ１の色ずれ現象は明白でないことがわかる。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
図３、および表１から表３によると、赤外線および紫外線を吸収することができる吸収層１３および近赤外線フィルタリング基板１１を備えたフィルタ１は、紫外線および近赤外線を効果的に遮断し、紫外線領域および赤外線領域において異なる角度で入り込む入射光に起因してフィルタ１により生成される色ずれ現象を低減できることが、はっきりとわかる。
【００２５】
上述したように、本開示は、フィルタを開示する。フィルタは、近赤外線フィルタリング基板および吸収層の近赤外線吸収染料に応じて異なるスペクトル特性を生成して、本開示のフィルタに要求されるスペクトル・パターンを調整および制御し、それによって異なる入射角でフィルタに入る入射光の下でフィルタにより生成される色ずれ現象を低減し、フィルタを通過する可視光線の透過率を維持する。具体的には、本開示により提供されるフィルタは、波長が６００ｎｍから７００ｎｍの間である可視光線の透過率を大幅に向上させ、近赤外線および紫外線を効果的に吸収し、近赤外線および紫外線の透過率を低減することができる。
【００２６】
本開示について、その好ましい実施形態との関連で説明したが、本開示を限定することが意図されているわけではない。本開示に関し、本明細書で具体的に説明されている例示的な実施形態を超えるような当該実施形態の他の変更を本発明の真意から逸脱することなく行い得ることは、当業者にとって明らかである。よって、そのような変更は、添付の請求項によってのみ限定される本発明の範囲に含まれるものと解釈される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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