(57)【要約】【課題】簡易な構成で且つ高性能な色フィルターとしての作用を有する光学素子及びそれを有する光学機器を得ること【解決手段】選択的波長透過性を有する有機顔料を添加物として含有する接着性樹脂を光通過面に設けていること【選択図】        図１
2004163741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的波長透過性を有する有機顔料を添加物として含有する接着性樹脂を光通過面に設けていることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学素子及びそれを有する光学機器に関し、色フィルター作用を有するレンズ、プリズム等の光学素子を内臓した、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ、フィルム用カメラ、テレビカメラ等の光学機器に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器では撮像手段として使用するＣＣＤ（撮像素子）が赤外域に強い感度を持っている。このため従来より、これらの光学機器には、人（撮影者）の可視感度に近い色再現性を確保するため赤外域の光量を削減する目的で所謂赤外カットフィルターが用いられている。また、色分解手段として、複数のプリズムを含む３色分解プリズムを内臓した３ＣＣＤカメラにおいては各色のチャンネルの分光バランスを色の３原色に近づけるために各色のトリミングフィルターが各プリズムの射出面に配置されている。
【０００３】
これらの赤外カットフィルターやトリミングフィルター等の色フィルターとして、硝子の中に色素を練り込んだものを平板化した所謂色ガラスフィルターや、ポリイミド樹脂等の共重合体に混合してフィルター化したものや、顔料等の色素をバインダー等に分散させた後、板硝子の表面に塗布、乾燥、焼成させたフィルターが知られている（特許文献１〜５）。
【０００４】
しかし何れの場合も平板ガラスを基板として必要とするため、ある程度の厚さとなってくる。この為それを光学系中に設けるときには、光学系の内部に色フィルター用の空間を必要とし光学系の全長が長くなり、光学系のコンパクト化の妨げとなっている。
【０００５】
また、樹脂等の共重合化されたフィルターが知られている（特許文献６〜１０）、また、有機顔料等のコーティングされたフィルターが知られている（特許文献１１〜１５）。
【０００６】
また、正負の屈折力の２つのプラスッチクレンズを着色接着剤にて接合したカラーレンズが知られている（特許文献１６）。
【特許文献１】
特公平６−４３２５４号公報
【特許文献２】
特公平７−７４０８３号公報
【特許文献３】
特開平１０−１０１３７０号公報
【特許文献４】
特開平７−５３２３６号公報
【特許文献５】
特開平１１−７１４５８号公報
【特許文献６】
特開平６−１１８２２８号公報
【特許文献７】
特開平８−１００１２２号公報
【特許文献８】
特開平９−１６９８４９号公報
【特許文献９】
特開平１０−６２６２０号公報
【特許文献１０】
特開平１０−２２１５２３号公報
【特許文献１１】
特開平１０−９５９６７号公報
【特許文献１２】
特開平１１−４９９７４号公報
【特許文献１３】
特開平１１−５２１２７号公報
【特許文献１４】
特開平１１−３３３７７号公報
【特許文献１５】
特開平１１−３３３８３号公報
【特許文献１６】
特開平５−１９１０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来から赤外カットフィルター等の選択的波長透過性の色フィルターは前述の公報等で提案されているような方法で基板そのもの又は、基板に対しコーティングされた形態で提供されるフィルターとして光学系中に配置されている。
【０００８】
特にビデオカメラやデジタルスチルカメラ等のＣＣＤを受光素子として使用する光学装置（光学機器）の光学系に使用される赤外カットフィルターは安定した波長選択性と高耐久性から例えば特公平６−４３２５４号公報で提案されているような硝子フィルターが多用されており、ローパスフィルターと共に数ミリ厚のフィルターがＣＣＤの光入射側の直前に配置されている。この為、これらの光学機器に用いられる光学系はこれらのガラスフィルターを配置するための空間を光路中に確保せねばならず、光学系の全長の短縮化の妨げとなっていた。
【０００９】
また、色分解プリズムとして、第１、第２、第３プリズムの３つのプリズムより成る３ＣＣＤプリズムを有する光学装置では、２つのプリズムの界面において３つの色チャンネルＧ−ｃｈ、Ｂ−ｃｈ、Ｒ−ｃｈなどに特定波長帯の光束を各々分割するダイクロイック膜を配置している。しかしながら、一般に青チャンネルＢ−ｃｈに青色光以外の波長域を混入させないダイクロイック膜の特性を得ることが困難である。例えば第１プリズム又は第２プリズムで青チャンネルＢ−ｃｈの青色光を分割する場合、第１プリズムと第２プリズムの界面、又は第２プリズムと第３プリズムの界面に青色光反射特性を有するダイクロイック膜を配置する。その場合広い波長範囲に渡って緑チャンネルＧ−ｃｈの緑色光と赤チャンネルＲ−ｃｈの赤色光の色成分の波長を透過させることが困難で特に一部の赤色成分が混入することが避けられない。従って最適な色再現性を確保するために青チャンネルＢ−ｃｈ用のＣＣＤの光入射側の直前に青トリミングフィルターを配置することが必要となる。従来はガラスフィルターを使用したり、特開平１０−６２６２０号公報で提案されているような青フィルターをトリミングフィルターとして配置したり、特開平５−３２３１０６号公報で提案されているように波長選択性を持たせた有機膜を形成した薄板ガラスをフィルターとして光路中に配置するなどして対応していた。しかしながら何れも光学系の全長が増大する傾向があった。また、特開平５−０１９１０６号公報では着色接着剤を用いた接合レンズを提案しているが、主旨はプラスチックレンズの接合に関する技術開示のみであり、光学ガラスやガラスプリズムに関しては何ら具体例が開示なされていない。特に接着剤層を均一化するため両レンズに平面フランジ部を設けるべきとの説明は成形技術を前提とした技術であり通常の研磨を行う光学ガラスレンズでは為し得ない内容である。
【００１０】
本発明は、簡易な構成で且つ高性能な色フィルターとしての作用を有する光学素子及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１１】
この他本発明は、光路長を殆ど増加させることなく、色フィルターとしての光学作用を得ることができる光学素子及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学素子は選択的波長透過性を有する有機顔料を添加物として含有する接着性樹脂を光通過面に設けていることを特徴としている。
【００１３】
この他本発明の光学素子は
選択的波長透過性を有する有機顔料を添加物として含有する接着性樹脂を接合媒体として使用し光通過面にコーティングを施し又は複数の素子を貼り合わせてなり、このとき
◎４２０ｎｍから４９０ｎｍの波長域間で透過率がピークとなるような性質を有した有機顔料を使用したこと、
◎５００ｎｍから５８０ｎｍの波長域間で透過率がピークとなるような性質を有した有機顔料を使用したこと、
◎５８０ｎｍから６６０ｎｍの波長域間で透過率がピークとなるような性質を有した有機顔料を使用したこと、
◎専ら４００ｎｍから６００ｎｍの波長域を透過域とし、７００ｎｍ以長を不透過域とするような性質を有した有機顔料を使用したこと、
等を特徴としている。
【００１４】
本発明の光学系は、前述した特徴の少なくとも１つを含む光学素子を有していることを特徴としている。
【００１５】
ここで光学素子としては、例えばレンズ、各種のフィルター、色分解プリズム、２つのレンズを接合した接合レンズ、等が含まれる。
【００１６】
光学素子としては、対物光学系、撮影レンズ、（単一の互点距離のレンズ系やズームレンズ等）を含み、又望遠鏡、双眼鏡等に使用されるレンズ系も含む。
【００１７】
本発明の光学系を有する光学機器としてはビデオカメラ、デジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、等の撮像装置が含まれる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施形態）
図１は本発明の実施形態１の要部根略図である。
本実施形態は皮膜形性能を有するバインダー（接着性樹脂）に、波長により透過率が異なる、所謂選択的波長透過性を有する有機顔料を分散させたものを色フィルターとしてレンズ（光学素子）Ｌａの表面に設けている。
【００１９】
選択的な波長透過性は、波長４００ｎｍから波長６００ｎｍまでに透過のピークを有し波長７００ｎｍ以遠の赤外域を吸収させる所謂赤外カットフィルターとしての作用と略同じである。
【００２０】
バインダーに添加すべき有機顔料は主にフタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、アルミニュウム塩、ニッケル錯体化合物等が好ましく、特にフタロシアニン系顔料が好適である。これら複数の顔料の配合物にラジカルからなる皮膜形成能を有するバインダーを介してレンズ面の表面に塗布し光開始重合剤の作用を持って熱または光によって硬化膜としている。
【００２１】
分散剤中に酸基（カルボン酸系）を配合してなると、より分散能をあげることが可能となり更に好ましい。レンズＬａのレンズ面以外のレンズ面であっても分散能を十分に上げる事が出来且つ均一なコーティングが可能であるならば光学系中のどこのレンズ面に色フィルターを配置しても良い。本実施形態では絞りＳＰ近傍に該色フィルターを配置することで必ずしも高い分散能を有していなくともまた、膜厚が若干不均一となり色フィルターの波長透過率が部分的にバラツクような場合でも撮像画像上でのフィルター効果のムラを排除することが可能である。また、酸化物をバインダーとして該色素を分散させたものを塗布（ディップコート、スプレー等）した後、乾燥させて焼成させる手法でフィルターを得ても良い。
【００２２】
尚、本実施形態における色フィルターとしては、例えばその波長選択性が４２０ｎｍから４９０ｎｍの波長域間で透過率がピークとなるような性質を有した有機顔料を主成分とするフィルターであること、
または、その波長選択性が５００ｎｍから５８０ｎｍの波長域間で透過率がピークとなるような性質を有した有機顔料を主成分とするフィルターであること
または、その波長選択性が５８０ｎｍから６６０ｎｍの波長域間で透過率がピークとなるような性質を有した有機顔料を主成分とするフィルター等が適用できる。
【００２３】
尚、図１の光学系において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の前方に配置している。ＬＰＦはローバスフィルターである。
【００２４】
ＩＰは像面であり、ＣＣＤ等の撮像素子が配置されている。
【００２５】
本実施形態の光学系は、広角端から望遠端への変倍に際して第２レンズ群Ｌ２を像面側へ移動させると供に、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群を物体側に凸状の軌跡を有しつつ移動させて補正している。
【００２６】
又、第４レンズ群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤーフォーカス式を採用している。
【００２７】
図２は本発明の実施形態２の要部根略図である。
【００２８】
本実施形態は、選択的波長透過性を有する有機顔料を接着性樹脂に分散させたものを色フィルターとして、レンズ（素子）Ｌａ１とレンズ（素子）Ｌａ２の接合面に設けている。
【００２９】
光学系は、図１の実施形態１と同じである。
【００３０】
選択的波長透過性は波長４００ｎｍから波長６００ｎｍまでに透過のピークを有し波長７００ｎｍ以遠の赤外域を吸収させる所謂赤外カットフィルターとしての作用と略同じである。
【００３１】
接着性樹脂に添加すべき有機顔料は主にフタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、アルミニュウム塩、ニッケル錯体化合物等が好ましく、特にフタロシアニン系顔料が好適である。これらの有機顔料を変性アクリレトオリゴマー、紫外線反応性モノマー、光重合開始剤等からなる接着性樹脂に分散させたものを色フィルターとして使用し貼合せレンズ面に設けた後紫外線硬化により２つのレンズを接合する。
【００３２】
接着性樹脂の分散剤中に酸基（カルボン酸系）を配合してなるとより分散能をあげることが可能となり更に好ましい。本実施形態において、色フィルターを施す面は、レンズＬａ１とレンズＬａ２の接合面以外のレンズ面であっても分散能を十分に上げる事が出来且つ均一なコーティングが可能であるならば光学系中のどこに色フィルターを配置しても良い。本実施形態では絞りＳＰ近傍に該色フィルターを配置することで必ずしも高い分散能を有していなくともまた、膜厚が若干不均一となりフィルターの波長透過率が部分的にバラツクような場合でも撮像画像上でのフィルター効果のムラを排除することが可能である。
【００３３】
図３は本発明の実施形態３の要部根略図である。
【００３４】
図３においてＰＺは色分解プリズムである。色分解プリズムＰＺは、入射光レンズのうち緑色光をプリズムＰＧのダイクロイック面ＤＧで反射させた後、面ＰＧ１で全反射させて緑色用の撮像素子ＣＣＤ−Ｇに導光している、
又、Ｂ色光をプリズムＰＢのダイクロイック面ＤＢで反射させた後、青色用の撮像素子ＣＣＤ−Ｂに導光している。
【００３５】
そしてダイクロイック面ＤＧとダイクロイック面ＤＢを通過した赤色光が赤色用の撮像素子ＣＣＤ−Ｒに入射するようにしている。
【００３６】
本実施形態は、３つのプリズムＰＧ，ＰＢ，ＰＲを有する色分解プリズムＰＺのうち、青色光（Ｂ光）を取り出す為のＢ色用プリズムＰＧのプリズム射出面にＣＣＤカバーガラスＢＧを接着する接着剤に選択的波長透過性を有する有機顔料を分解させている。
【００３７】
選択的波長透過性は波長４２０ｎｍから波長４９０ｎｍまでに透過のピークを有し波長５２０ｎｍから波長６００ｎｍ域の赤色光を吸収させる所謂青トリミングフィルターとしての作用を有している。
【００３８】
接着性樹脂に添加すべき有機顔料はフタロシアニン系顔料であり特に銅−フタロシアニン系顔料が好適である。これらの有機顔料を変性アクリレトオリゴマー、紫外線反応性モノマー、光重合開始剤等からなる接着性樹脂に分散させたものを使用しＣＣＤカバーガラスＢＧをプリズムに接着させた後に紫外線硬化により双方を接合する。
【００３９】
接着性樹脂の分散剤中に酸基（カルボン酸系）を配合してなるとより分散能をあげることが可能となり更に好ましい。またプリズムＰＢとＣＣＤカバーガラスＢＧとを接合しないタイプの色分解光学系（不図示）の場合では前述の皮膜形成能を有するバインダを使ってプリズム射出面に直接塗布し、乾燥後焼成しトリミングフィルター機能を持たせるても良い。
【００４０】
次に本発明の実施形態４について説明する。
【００４１】
本実施形態は、図３に示す色分解プリズムＰＺのうち緑色（Ｇ光）を取り出す為のＧ色用プリズムＰＧのプリズム射出面にＣＣＤカバーガラスＧＧを接着する接着剤に選択的波長透過性を有する有機顔料を分散させている。
選択的波長透過性は、波長５００ｎｍから波長５８０ｎｍまでに透過のピークを有し波長４６０ｎｍ以短の青色光を吸収させる所謂緑トリミングフィルターとしての作用を有している。
【００４２】
接着性樹脂に添加すべき有機顔料はフタロシアニン系顔料やアントラキノン系顔料である。これらの有機顔料を変性アクリレトオリゴマー、紫外線反応性モノマー、光重合開始剤等からなる接着性樹脂に分散させたものを使用しＣＣＤカバーガラスＧＧプリズムＰＧに接着させた後に紫外線硬化により双方を接合する。
【００４３】
接着性樹脂の分散剤中に酸基（カルボン酸系）を配合してなるとより分散能をあげることが可能となり更に好ましい。またプリズムＰＧとＣＣＤカバーガラスＧＧとを接合しないタイプの色分解光学系（不図示）の場合では前述の皮膜形成能を有するバインダを使ってプリズム射出面に直接塗布し、乾燥後焼成しトリミングフィルター機能を持たせても良い。
【００４４】
次に本発明の実施形態５について説明する。
【００４５】
本実施形態は、図３に示す色分解プリズムＰＺのうち赤色（Ｒ光）を取り出す為のＲ色用プリズムＰＲのプリズム射出面にＣＣＤカバーガラスＲＧを接着する接着剤に選択的波長透過性を有する有機顔料を分解させている。
【００４６】
選択的波長透過性は、波長５８０ｎｍから波長６６０ｎｍまでに透過のピークを有し波長５３００ｎｍ以短の緑青色光を吸収させる所謂赤トリミングフィルターとしこの作用を有しその分光特性は図４で示される。
【００４７】
接着性樹脂に添加すべき有機顔料はアントラキノン系顔料、アゾ顔料である。これらの顔料を変性アクリレトオリゴマー、紫外線反応性モノマー、光重合開始剤等からなる接着性樹脂に分散させたものを使用しＣＣＤカバーガラスＲＧをプリズムＰＲに接着させた後に紫外線硬化により双方を接合する。
【００４８】
接着性樹脂の分散剤中に酸基（カルボン酸系）を配合してなるとより分散能をあげることが可能となり更に好ましい。またプリズムＰＲとＣＣＤカバーガラスＲＧとを接合しないタイプの色分解光学系（不図示）の場合では前述の皮膜形成能を有するバインダを使ってプリズム射出面に直接塗布し、乾燥後焼成しトリミングフィルター機能を持たせるても良い。
【００４９】
本発明の各実施形態によれば前述のごとく簡易な構成により色フィルターを配置することができフォーカスの移動量も十分確保可能となり且つ製作が容易な光学系を達成している。また３ＣＣＤプリズムタイプの構成から分かるように、本発明により簡易で前述のフォーカスのためのワーキングスペス確保が十分行える３ＣＣＤ用プリズムのトリミングフィルターを内蔵する光学装置を達成することが出来る。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば簡易な構成で且つ高性能な色フィルターとしての作用を有する光学素子及びそれを有する光学機器を達成することができる。
この他本発明によれば光路長を殆ど増加させることなく、色フィルターとしての光学作用を得ることができる光学素子及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部根略図
【図２】本発明の実施形態２の要部根略図
【図３】本発明の実施形態３の要部根略図
【図４】本発明は赤トリミングフィルターの分光特性の説明図
【符号の説明】
Ｌ１      第１レンズ群
Ｌ２      第２レンズ群
Ｌ３      第３レンズ群
Ｌ４      第４レンズ群
ＬＰＦ    ローパスフィルター
Ｌａ      光学素子
Ｌａ１    素子
Ｌａ２    素子
ＰＧ，ＰＢ，ＰＲ    プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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