(57)【要約】【課題】  光学系に用いられるフィルタに関し、画像劣化を防止し、その簡略化を実現したフィルタ、その製造方法、撮像装置及び電子装置を提供する。【解決手段】  遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部（５６）と、この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜（ＡＲコート層５８、６０）とを備え、機能の複合化を実現させた構成である。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部と、
この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜と、
を備えることを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
基材に遷移金属を添加して赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部を形成する処理と、
前記基板部の表面又は裏面の一方又は双方に光の反射を抑制する反射抑制膜を成膜する処理と、
を含むことを特徴とするフィルタの製造方法。
【請求項３】
撮像素子とともにフィルタを備える撮像装置であって、前記フィルタが、
遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部と、
この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜と、
を備える構成としたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
カメラモジュールを備える電子装置であって、
前記カメラモジュールに内蔵され、又は前記カメラモジュールの入光側に設置されるフィルタが、
遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部と、、
この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜と、
を備える構成としたことを特徴とする電子装置。
【請求項５】
前記遷移金属は、ニッケル、コバルト、クロム、マンガン、バナジウム、鉄、銅、カーボン又はこれらの酸化物から選択された１又は２種以上であることを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の光学系に用いられるフィルタに関し、スミアゴースト（smear ghost ）等の画質劣化を防止するフィルタ、その製造方法、撮像装置及び電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子として例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled device ）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）が搭載された携帯電話機やディジタルカメラ等の電子装置では、撮像素子（特にＣＣＤ）に強い光線があたると、スミア（smear ）現象により画質を大幅に劣化させる。この画質劣化を防止するには、ＮＤ（Neutral Density ）フィルタが必要であり、従来、カメラモジュールの入光側にＮＤフィルタが設置されている。このＮＤフィルタには、可視光領域でほぼ一定な光量に抑制する分光透過率特性を有することが必要である。
【０００３】
このＮＤフィルタを備えたカメラモジュールについて、図１及び図２を参照して説明する。図１及び図２は、ＮＤフィルタを備えた従来のカメラモジュールを示している。このカメラモジュール２は、その入光側にＮＤフィルタ４が設置され、図１の例では、撮像素子６とレンズ８との間に赤外領域に光減衰特性を持つＩＲ（Infra Red ）カットフィルタ１０が設置され、図２の例では、レンズ８の入光側にＩＲカットフィルタ１０が設置されている。このような構造において、ＮＤフィルタ４は、携帯電話機やディジタルカメラの筐体に設置され、撮像素子６に強い光が入射するのを抑制している。
【０００４】
ところで、光学系に用いられるフィルタや光減衰器に関し、次のような先行特許文献が存在している。
【特許文献１】特開２００２−１０７５０９号公報
【特許文献２】特開平８−１３６７３６号公報  特開２００２−１０７５０９号公報（特許文献１）には、ＮＤフィルタが開示されており、このＮＤフィルタは赤外光まで透過光量を抑えることができるとともに、例えばカラーＴＶカメラとして使用する場合、カラーＴＶカメラに有害な近赤外光をカット又は可視光に比べて透過光量を著しく抑えることを課題としている。このＮＤフィルタは、基板の表面に可視光領域から赤外領域の光に対して一定透過率のＮＤフィルタ膜を蒸着により成膜させ、その基板の裏面に赤外領域での光に対して表面のＮＤフィルタ膜よりも低透過率の赤外カットフィルタ膜を蒸着により成膜したものである。
【０００５】
また、特開平８−１３６７３６号公報（特許文献２）には、光減衰器とその製造方法に関し、各種ドーパントとして、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）が用いられ、これらドーパントについて波長と損失の関係が開示されている。図３はこれらドーパントが入光波長に対して固有の損失を生じさせることを示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図１及び図２に示すように、ＮＤフィルタ４を設置すると、強い光が撮像素子６に入るのを規制し、スミア現象による画質劣化を防止できるものの、ＮＤフィルタ４がカメラモジュール２の入光側に設置されているため、ＮＤフィルタ４の厚さ分だけ携帯電話機等の筐体部が厚くなるという欠点があった。また、ＮＤフィルタ４を筐体部に装着すれば、そのフィルタ構成が複雑化するとともに、その設置構造がコスト高になる。
【０００７】
また、従来のフィルタについて、図４を参照して説明する。図４は、従来のフィルタを示す断面図である。このフィルタ１２は、透明な基板１４の一面部に蒸着ＩＲカットフィルタ層１６を設置し、その他面部に蒸着ＮＤフィルタ層１８を設置したものである。これら蒸着ＩＲカットフィルタ層１６及び蒸着ＮＤフィルタ層１８は、蒸着膜による反射タイプのフィルタを構成している。このフィルタ１２の目的とするところは、到来する光２０に対し、赤外光２２は蒸着ＩＲカットフィルタ層１６で反射することにより撮像素子６への到達を阻止し、また、到来する光２０に含まれる可視光２４は蒸着ＩＲカットフィルタ層１６及び基板１４を通過し、その一部を蒸着ＮＤフィルタ層１８の内面側で反射させて減衰させた後、撮像素子６に到達させるものである。
【０００８】
ところで、このフィルタ１２を用いた撮影装置について、図５を参照して説明する。図５は、フィルタ１２を用いた撮影装置の概要を示している。この撮影装置２６には、筐体２８の内部に撮像素子６及びレンズ８が設置されているとともに、その入光面側にフィルタ１２が設置されている。このフィルタ１２は既述の構成である。そして、フィルタ１２の前面側には筐体２８によって支持された透明パネル部３０を備えている。
【０００９】
被写体３２からの光３４は透明パネル部３０、フィルタ１２及びレンズ８を通過し、その減衰光３６により撮像素子６に被写体３２の画像３８を結像させる。また、被写体３２からの光３４の一部は、蒸着ＩＲカットフィルタ層１６の内面側で反射光４０を生じ、その反射光４０は、フィルタ１２の蒸着ＩＲカットフィルタ層１６を通過して蒸着ＮＤフィルタ層１８で反射し、透明パネル部３０の内面側で反射した後、フィルタ１２及びレンズ８を通過し、撮像素子６に被写体３２の虚像（ゴースト）４２を結像させる。４４、４６は反射部分を示し、多重反射により形成される虚像（ゴースト）４２が画像３８を劣化させる。
【００１０】
このような基板１４の表面側に形成された蒸着膜である蒸着ＩＲカットフィルタ層１６、その裏面側に同種の蒸着ＮＤフィルタ層１８を備えるフィルタ１２では、蒸着ＮＤフィルタ層１８側で反射４４を生じ、筐体２８側の透明パネル部３０で反射４６を生じるので、斯かる構成では、虚像４２の発生を避けることができず、画像品質を低下させるため、実用性に乏しい。
【００１１】
このようなフィルタ１２について、反射４４、４６を防止するには、光３４の透過効率を向上させて多重反射を抑制させればよいが、蒸着ＮＤフィルタ層１８は蒸着処理によって鏡面膜を構成しており、この鏡面膜上に例えば、蒸着ＩＲカットフィルタ層等、他のフィルタ層を形成することは、蒸着ＮＤフィルタ層１８が持つ本来のフィルタ機能を損ない、無意味なものとするため、採用できない。
【００１２】
また、フィルタ１２の蒸着ＩＲカットフィルタ層１６の表面に他のフィルタ層を形成することも、蒸着ＩＲカットフィルタ層１６が持つ本来のフィルタ機能を損ない、無意味なものとするため、同様に採用できない。
【００１３】
また、絞り機構を備えない光学系では、被写体等から到来する強い光の影響を回避し、機械的に調整することが不可能である。
【００１４】
このような課題や知見に関し、上記特許文献１、２等に開示はなく、その解決手段の開示や示唆はない。
【００１５】
そこで、本発明は、光学系に用いられるフィルタに関し、画像劣化を防止することを第１の目的とする。
【００１６】
また、本発明は、光学系のフィルタ構成の簡略化を実現したフィルタ、その製造方法、撮像装置及び電子装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明のフィルタは、遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部（５６）と、この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜（ＡＲコート層５８、６０）とを備える構成である。
【００１８】
斯かる構成とすれば、基板部に遷移金属を含有させたことにより、基板部では、透過する光の赤外領域を遮断し、可視光領域を減衰させる。また、基板部の表面又は裏面の一方又は双方に形成された反射抑制膜で光の反射を抑制する。これにより、単一のフィルタを以て赤外光を遮断しつつ強い光線の通過を防止し、同時に反射を抑制することが可能である。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明のフィルタの製造方法は、基材に遷移金属を添加して赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部を形成する処理と、前記基板部の表面又は裏面の一方又は双方に光の反射を抑制する反射抑制膜を成膜する処理とを含む構成である。
【００２０】
斯かる製造方法では、基材として例えば、合成樹脂又はガラスを用いて、この基材に赤外領域を遮断させるとともに可視光領域を減衰させる遷移金属を含有させて基板部を形成する。この基板部の表面部に対し、その表面又は裏面の一方又は双方に光反射抑制材料の蒸着又は塗布等により反射抑制膜を形成する。この結果、基板部を通過する光の赤外光を遮断し、可視光を減衰させ、また、基板部に設置された反射抑制膜で光の反射が抑制される。
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、撮像素子（７８）とともにフィルタ（５０）を備える撮像装置であって、前記フィルタが、遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部（５６）と、この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜（ＡＲコート層５８、６０）とを備える構成である。即ち、この撮像装置は、撮像素子の入光側に既述のフィルタを備えた構成であり、斯かるフィルタによって赤外光を遮断しつつ強い光線の通過を防止し、同時に反射を抑制することができる。従って、撮像素子にはスミア現象等による画像劣化のない質の高い画像を検出し、結像させることができる。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明の電子装置は、カメラモジュールを備える電子装置であって、前記カメラモジュールに内蔵され、又は前記カメラモジュールの入光側に設置されるフィルタが、遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部と、この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜とを備える構成である。この電子装置は、カメラモジュールを備える構成であって、既述のフィルタを用いたものである。斯かる構成によれば、赤外光を遮断しつつ強い光線がフィルタによって抑制され、同時に反射を抑制することができ、撮像素子にはスミア現象のない画像を結像させることができ、画像劣化を防止できる。
【００２３】
上記目的を達成するためには、前記遷移金属は、ニッケル、コバルト、クロム、マンガン、バナジウム、鉄、銅、カーボン又はこれらの酸化物から選択された１又は２種以上で構成すればよい。斯かる遷移金属を含有させたフィルタは、既述の機能が得られる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００２５】
(1) 本発明のフィルタによれば、遷移金属を含有させたことにより、赤外領域を遮断し可視光領域を減衰させる基板部を備えるとともに、その表面又は裏面の一方又は双方に光の反射を抑制する反射抑制膜を一体に備えた構成としたことから、赤外光を遮断しつつ強い光線を抑制し、同時に反射を抑制することができ、フィルタのコンパクト化を実現することができる。
【００２６】
(2) 本発明のフィルタの製造方法によれば、基材に遷移金属を添加して赤外領域を遮断し可視光領域を減衰させる基板部を形成し、この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に光の反射を抑制する反射抑制膜を形成することにより、赤外光の遮断、可視光の減衰及び光の反射抑制の各機能を備えるフィルタを容易に製造することができる。
【００２７】
(3) 本発明の撮像装置によれば、単一のフィルタにより赤外光を遮断しつつ強い光線を抑制できるとともに、反射を抑制することができ、部品点数の削減、構造の簡略化、小型化を図ることができる。また、光学特性を一定に維持でき、スミアゴースト等による画像劣化のないクリアな画像特性を実現できる。
【００２８】
(4) 本発明の電子装置によれば、単一のフィルタにより赤外光を遮断しつつ強い光線を抑制できるとともに反射を抑制することができ、部品点数の削減、構造の簡略化、小型化を図ることができ、また、光学特性を一定に維持でき、スミアゴースト等による画像劣化のない画像特性が得られ、クリアな撮影画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
第１の実施形態
本発明の第１の実施形態について、図６、図７及び図８を参照して説明する。図６は第１の実施形態に係るフィルタを示す斜視図、図７は図６の VII−VII 線に沿ったフィルタを示す一部省略断面図、図８はフィルタ機能を示す図である。
【００３０】
このフィルタ５０は、例えば、板状体に形成され、その表面を光を受ける受光面部５２とすれば、その裏面を受光面部５２に対応する出光面部５４とする。このフィルタ５０には、光を透過可能な例えば、透明な基板部５６を備え、この基板部５６は、石英ガラス又は合成樹脂を基材とし、ドーパントとして遷移金属を含有させて形成されている。基材に含有させる遷移金属は、基材が持つ光透過性に対し、赤外領域を遮断し、可視光領域を減衰させる物質として例えば、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、カーボン（Ｃ）等や、これらの酸化物等であり、これら遷移金属から選択された１種又は２種以上が含有されている。ここで、遷移金属としては、赤外領域を遮断する遷移金属、可視光領域を減衰させる遷移金属とを組み合わせ、赤外領域を遮断し且つ可視光領域を減衰させる単一又は複数の遷移金属のいずれでもよい。そして、遷移金属の選択は、遷移金属が持つ光の波長に対する損失（図３）を参照し、所望の光学特性即ち、赤外領域の遮断、可視光領域の減衰量を想定し、１種又は２種以上を選択すればよい。その結果、所望の光学特性が基板部５６に付与されることになる。
【００３１】
そして、この実施形態では、基板部５６の表面部に設定された受光面部５２及び出光面部５４には、光の反射を抑制する反射抑制膜として、ＡＲコート（Anti Reflection Coat）処理によりＡＲコート層５８、６０が設置されている。ＡＲコート層５８、６０は、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）等の無機化合物を真空蒸着やスパッタ法等のコート処理により形成され、光の反射及び乱反射防止処理膜を構成している。
【００３２】
斯かる構成とすれば、基板部５６が持つ赤外領域を遮断するＩＲカットフィルタ機能と、可視光領域を減衰させるＮＤフィルタ機能との双方を備えることにより得られる第１のフィルタＦ1 と、ＡＲコート層５８、６０が持つ光反射防止機能で得られる第２のフィルタＦ2 とを具備する（図９）。これら第１及び第２のフィルタＦ1 、Ｆ2 は単一の基板部５６からなるフィルタ５０により構成されている。従って、斯かる構成のフィルタ５０によれば、赤外領域の遮断、可視光領域の減衰、反射防止の複合的な機能が単一のフィルタ５０により実現されている。
【００３３】
これらの機能について、図８を参照して説明すると、赤外領域から可視光領域に分布する強力な光６２が受光面部５２に到来し、この光６２において、６４を赤外光、６６を可視光とすれば、赤外光６４はＡＲコート層５８を通過して基板部５６に入るが、基板部５６の遷移金属が持つ赤外領域の遮断機能により遮断され、ＡＲコート層６０を通過して出光面部５４から出ることはない。また、可視光６６はＡＲコート層５８を通過して基板部５６に入るが、ＡＲコート層５８を通過して基板部５６に達し、基板部５６の遷移金属が持つ可視光領域の減衰機能により減衰を生じ、出光面部５４から適正な強さの可視光６８として出光することになる。そして、フィルタ５０に一体に構成されたＡＲコート層５８による反射、ＡＲコート層６０の内面側での光反射も防止される。
【００３４】
斯かるフィルタ５０によれば、従前に必要であったＮＤフィルタ、ＩＲカットフィルタの複数枚からなる構成が単一のフィルタ構成となり、フィルタ構成の簡略化とともに、従前のフィルタ１２（図４、図５）で生じた光反射による不都合も解消される。
【００３５】
第２の実施形態
本発明の第２の実施形態について、図９を参照して説明する。図９は第２の実施形態に係るフィルタの製造方法を工程順に示した断面図である。
【００３６】
既述したフィルタ５０について、その製造方法は基板形成工程及びＡＲコート層形成工程を含んでいる。
【００３７】
(1) 基板形成工程
基板部５６は、基材に遷移金属を含有させて成形することにより形成される。図９の（Ａ）は、成形後の基板部５６の断面を示している。基板部５６を構成するためのベースとなる基材は、ポリカーボネート等の合成樹脂、石英ガラスのいずれでもよい。また、ドーパントである遷移金属は、既述したように、基材が持つ光透過性に対し、赤外領域を遮断し、可視光領域を減衰させる物質である。この種の遷移金属は例えば、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、カーボン（Ｃ）等や、これらの酸化物等から選択された１種又は２種以上である。これら遷移金属の選択は、遷移金属が持つ光の波長に対する損失（図３）を参照し、所望の光学特性即ち、赤外領域の遮断、可視光領域の減衰量を想定し、１種又は２種以上を選択すればよい。その結果、所望の光学特性が基板部５６に付与されることになる。基材を合成樹脂で構成した場合、これらの遷移金属は、その基材中に添加物として存在し、また、基材を石英ガラスで構成した場合、これらの遷移金属はイオン化されて存在することになる。遷移金属がいずれの形態であっても、透過する光のエネルギを吸収し、赤外領域の遮断、可視光領域の減衰に寄与することになる。この実施形態では、基材にポリカーボネートを選択し、このポリカーボネートに赤外領域を遮断する遷移金属としてコバルト（Ｃｏ）、可視光領域を減衰させる遷移金属としてクロム（Ｃｒ）を含有させて基板部５６を形成した。
【００３８】
(2) ＡＲコート層形成工程
基板形成工程で得られた基板部５６は、合成樹脂板又は石英ガラス板の形態である。そこで、この基板部５６の表面にＡＲコート処理を施し、ＡＲコート層５８、６０を形成する。コート剤には、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）等の無機化合物が用いられる。また、コート処理は、乾式法又は湿式法のいずれでもよく、乾式法としては、真空蒸着法、スパッタ法又はＣＶＤ法のいずれでもよく、また、湿式法を用いる場合には、塗布法又はゾルゲル法のいずれでもよい。この実施形態では、図９の（Ｂ）に示すように、真空雰囲気７０内に基板部５６を維持し、コート剤として例えば、フッ化マグネシウム７２を選択し、真空蒸着処理により、基板部５６にコート処理を施した。
【００３９】
このコート処理により、図９の（Ｃ）に示すように、基板部５６の表面部にはＡＲコート層５８、６０が形成され、フィルタ５０が構成される。
【００４０】
このような処理工程により形成されたフィルタ５０は、遷移金属を含有させて赤外領域を遮断し可視光領域を減衰させる基板部５６によって第１のフィルタＦ1 、ＡＲコート層５８、６０によって第２のフィルタＦ2 を構成し、フィルタＦ1 では赤外領域を遮断し可視光領域を減衰させる機能、フィルタＦ2 では反射防止機能を備えている。即ち、単一のフィルタ５０によって異なる複合的なフィルタ機能が実現されているのである。
【００４１】
この実施形態に係るフィルタの光学特性について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、第１の実施形態に係るフィルタの波長に対する透過率を示し、図１１は、比較例として従来のフィルタ特性を示している。
【００４２】
このフィルタは、例えば、基材にポリカーボネートを使用し、この基材に赤外領域を遮断する遷移金属としてコバルト（Ｃｏ）、可視光領域を減衰させる遷移金属としてクロム（Ｃｒ）を含有させて基板を形成し、フッ化マグネシウムからなるＡＲコート層を備えたものである。
【００４３】
このようなフィルタでは、図１０に示すように、可視光領域の透過率は６０パーセント以下に抑えられ、赤外領域の透過率は２０パーセント以下に抑えられるとともに、波長７００〔ｎｍ〕以上の光では１０パーセント以下の無視できる程度の透過率となっている。従来の赤外領域のみを遮断領域とするフィルタ（図４）が持つフィルタ特性に比較し、実施形態に係るフィルタでは、可視光領域に著しい減衰機能が得られている。このような単一のフィルタによって可視光領域の減衰機能と、赤外領域の遮断機能とを備えたことにより、強い光に対して適正な光量を得ることが理解されよう。また、ＡＲコート層５８、６０による反射防止機能が加わり、反射も抑えることができる優れたフィルタ特性が得られる。
【００４４】
第３の実施形態
本発明の第３の実施形態について、図１２、図１３及び図１４を参照して説明する。図１２は第３の実施形態に係る撮像装置を示す図、図１３は撮像素子の出力特性、図１４はフィルタを備える撮像素子の出力特性を示している。
【００４５】
撮像装置の一例である撮像センサ７４には、光７６の入光部に既述のフィルタ５０が設置され、このフィルタ５０を通過した光７６を撮像素子７８で受ける構成である。この場合、入光部側に光学レンズを設置してもよい。フィルタ５０は、既述の通り、光を透過可能な例えば、透明な基板部５６を石英ガラス又は合成樹脂を基材とし、ドーパントとして前記遷移金属を含有させて形成し、基板部５６の表面部に設定された受光面部５２及び出光面部５４にＡＲコート層５８、６０を設置したものである。また、撮像素子７８は、固体撮像素子として例えば、ＣＣＤ素子で構成されている。
【００４６】
斯かる構成において、撮像素子７８が持つ出力特性（図１３）について、Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を示している。また、フィルタ５０は、図１０に示す波長に対する透過率を備えているものとすれば、フィルタ５０を通過した光７６を受光する撮像素子７８の出力Ｖｏは、フィルタ５０を設置しない撮像素子７８の出力にフィルタ５０が持つ透過率ηを乗算して得られる値となる。即ち、フィルタ５０を設置した場合、図１４に示すように、出力特性が変化し、フィルタ５０が持つ透過率ηに応じて、可視光領域の出力レベルは約５０パーセントに低下し、強い光が所望のレベルに減衰されるとともに、赤外領域が遮断されていることが理解されよう。図１４において、破線は比較のために示したフィルタ５０の無い出力特性である。
【００４７】
第４の実施形態
本発明の第４の実施形態について、図１５を参照して説明する。図１５は第４の実施形態に係る撮像装置の概要を示す図である。
【００４８】
撮像装置の一例であるカメラモジュール８０は、既述の撮像センサ７４の構成であるフィルタ５０及び撮像素子７８を備え、フィルタ５０の入光部側にレンズ８２が設置されて構成されている。撮像センサ７４のフィルタ５０及び撮像素子７８は既述の通り（第３の実施形態）である。
【００４９】
斯かる構成とすれば、被写体からの光７６がレンズ８２及びフィルタ５０を通して撮像素子７８に入光し、撮像素子７８に被写体を表す結像が得られる。撮像センサ７４について説明したように、このカメラモジュール８０においても、被写体側から強い光７６がカメラモジュール８０に入光すると、その光７６に含まれる可視光領域の光はフィルタ５０の基板部５６側のフィルタ機能により減衰し、赤外領域の光は基板部５６側のフィルタ機能により遮断される。このような基板部５６が持つ第１のフィルタ機能に対し、フィルタ５０の表面部にはＡＲコート層５８、６０が持つ第２のフィルタ機能により光反射が抑制される。この結果、撮像素子７８には赤外領域の遮断と適正な光レベルによって被写体の画像が得られるとともに、スミア現象によるゴースト（虚像）の結像がなく、クリアな画像出力が得られる。
【００５０】
第５の実施形態
本発明の第５の実施形態について、図１６を参照して説明する。図１６は第５の実施形態に係る撮像装置の概要を示す図である。
【００５１】
撮像装置の一例であるカメラモジュール８４は、既述のカメラモジュール８０（図１５）のレンズ８２をフィルタ５０と撮像素子７８の間に設置して構成されたものである。
【００５２】
斯かる構成とすれば、フィルタ５０を通過させた光７６がレンズ８２を通して撮像素子７８に被写体を表す結像を生じさせる。レンズ８２の後にフィルタ５０を設置した場合（図１５）、レンズ８２の前にフィルタ５０を設置した場合のいずれの場合もフィルタ５０がレンズ８２の結像機能に何ら影響を与えることなく、同様に適正な光レベルに調整された被写体の画像が得られるとともに、スミア現象によるゴーストの結像を防止でき、撮像素子７８にはクリアな画像出力が得られる。
【００５３】
第６の実施形態
本発明の第６の実施形態について、図１７を参照して説明する。図１７は第６の実施形態に係る撮像装置の外観を示す斜視図である。上記実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００５４】
撮像装置の一例であるカメラモジュール８４は、携帯電話機、ＰＤＡ、ノート型パーソナルコンピュータ等の情報端末、ディジタルカメラ等の電子機器の筐体に搭載されて用いられる。このカメラモジュール８４は、鏡筒としての筐体８６を備え、この筐体８６の内部に既述したフィルタ５０、レンズ８２及び撮像素子７８が設置された構成である。フィルタ５０、レンズ８２及び撮像素子７８の配置は既述の構成（図１６）と同様である。この筐体８６の背面部には回路基板８８が設置され、この回路基板８８に搭載されたセンサ回路９０にはフレキシブル基板９２が接続されている。フィルタ５０、撮像素子７８及びレンズ８２は既述した通りの構成である。そして、この実施形態では、筐体８６には入光窓９４を包囲するカバーリング９６が設置されている。
【００５５】
斯かる構成とすれば、図示しない被写体からの光７６が入光窓９４からフィルタ５０に入光し、レンズ８２によって集光された後、撮像素子７８に被写体を表す結像が得られ、その結像出力がセンサ回路９０で検出され、その検出出力がフレキシブル基板９２を通して出力される。
【００５６】
このような撮像処理において、フィルタ５０では、被写体からの赤外領域が遮断され、可視光領域のレベルが適正レベルに減衰される。また、フィルタ５０では、既述したＡＲコート層５８、６０（図１６等）により光反射が抑制され、撮像素子７８には虚像の無いクリアな画像が結像される。また、このカメラモジュール８４では、フィルタ５０が赤外領域の遮断、可視光領域の減衰、光反射、光乱反射を抑制しており、単一のフィルタ５０でこれらの機能が実現されていることから、筐体８６の高さを抑えることができ、設置される携帯電話機、ＰＤＡ、ノート型パーソナルコンピュータ等の情報端末、ディジタルカメラ等の電子機器の筐体の薄型化に寄与することができる。
【００５７】
第７の実施形態
本発明の第７の実施形態について、図１８を参照して説明する。図１８は第７の実施形態に係る撮影装置の概要を示す図である。
【００５８】
この撮影装置９８は、カメラモジュール等の撮像装置を備えて被写体からの光を受け、被写体を表す画像情報を発生させるものであって、例えば、ディジタルカメラとして構成され、又は携帯電話機、ＰＤＡ、ノート型パーソナルコンピュータ等の情報端末等の電子機器に搭載され、この実施形態では、カメラモジュール１００を備えるとともに、その入光部側に既述のフィルタ５０を備えたものである。このフィルタ５０は、撮影装置９８の筐体部又は電子装置の筐体部１０２に設置され、入光部側の保護パネル部を構成している。このように、フィルタ５０を筐体部１０２側に設置したことから、この実施形態に係るカメラモジュール１００は、撮像素子７８及びレンズ８２からなる構成であって、撮像素子７８の入光部側にレンズ８２を設置したものである。フィルタ５０は既述の構成（図７）を備えており、撮像素子７８は既述の通りである。
【００５９】
斯かる構成とすれば、保護パネル部を構成するフィルタ５０を通過させた光がカメラモジュール１００のレンズ８２を通して撮像素子７８に被写体を表す結像を生じさせる。フィルタ５０は被写体からの光を適正な光レベルに調整し、撮像素子７８には被写体の画像が得られるとともに、スミア現象によるゴーストの結像を防止でき、クリアな画像出力が得られる。そして、フィルタ５０は、赤外領域の遮断、可視光領域の減衰、光の反射や乱反射を防止する機能に加え、保護パネル部を兼用することから、撮影装置９８の部品点数の削減とともに、その薄型化、小型化に寄与する。
【００６０】
第８の実施形態
本発明の第８の実施形態について、図１９〜図２３を参照して説明する。図１９は第８の実施形態に係る携帯電話機を示す正面図、図２０は閉じた状態の携帯電話機を示す平面図、図２１は閉じた状態の携帯電話機の一部断面図、図２２は開いた状態の携帯電話機を示す側面図である。
【００６１】
この携帯電話機１０４は既述の電子装置の一例であって、第１の筐体部１０６と第２の筐体部１０８とを備え、これら筐体部１０６、１０８をヒンジ部１１０を中心に回動することにより開閉可能に構成したものである。筐体部１０６にはシャッターボタン１１２を含む複数のキーを備える操作部１１４等が設置され、筐体部１０８にはファインダーを兼ねる第１の表示部１１６等が設置されている。表示部１１６はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）表示器で構成されている。
【００６２】
筐体部１０８の背面部には、図２０に示すように、カメラモジュール８４（図１７）が組み込まれているとともに、閉じられた状態でファインダーを構成する第２の表示部１１８が設置されている。カメラモジュール８４は既述の通りであり、図１６を参照して説明した通りである。また、表示部１１８はＬＣＤ表示器で構成されている。
【００６３】
カメラモジュール８４は、図２１に示すように、筐体部１０８を構成する前面ケース部１２０と背面ケース部１２２との間に挟み込まれるように内蔵されており、背面ケース部１２２に形成された受光窓１２４には保護パネル部１２５が設置されている。この保護パネル部１２５をフィルタ５０で構成してもよい。
【００６４】
斯かる構成とすれば、筐体部１０６、１０８を閉じた状態では、カメラモジュール８４のフィルタ５０を通して受光される被写体からの光によりレンズ８２（図１６）を通して撮像素子７８（図１６）に被写体を表す画像が結像され、その画像出力として表示部１１８に被写体を表す画像が表示される。フィルタ５０は既述の通り、赤外領域の遮断、可視光領域の減衰及び光反射や乱反射を防止する機能を備えているので、強い光は適正レベルに調整され、スミア現象によるゴースト等の画像劣化のないクリアな画像が得られる。また、カメラモジュール８４ではフィルタ構成が簡略化及び薄型化されているので、携帯電話機１０４の薄型化が図られる。そして、シャッターボタン１１２の操作により、その画像データを記憶部に取り込むことができる。
【００６５】
また、筐体部１０６、１０８を開いた状態（図２２）では、同様にカメラモジュール８４のフィルタ５０を通して撮像素子７８（図１６）に被写体を表す画像が結像され、その画像出力として表示部１１６に被写体を表す画像が表示される。同様にシャッターボタン１１２の操作により、その画像データを記憶部に取り込むことができる。
【００６６】
第９の実施形態
本発明の第９の実施形態について、図２３を参照して説明する。図２３は第９の実施形態に係るノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【００６７】
このノート型パーソナルコンピュータ１２６は既述の電子装置の一例であって、第１の筐体部１２８と第２の筐体部１３０とを備えており、これら筐体部１２８、１３０をヒンジ部１３２を中心に回動することにより開閉可能に構成したものである。筐体部１２８には、シャッターボタンを含む複数のキーを備える操作部１３４等を備え、筐体部１３０にはファインダーを兼ねる表示部１３６等が設置されている。表示部１３６はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）表示器で構成されている。
【００６８】
そして、カメラモジュール８４は、筐体部１３０の表示部１３６に隣接して設置され、筐体部１３０に組み込まれている。カメラモジュール８４の前面には保護パネル部を兼ねる既述のフィルタ５０が設置されている。
【００６９】
斯かる構成とすれば、撮影モードの実行により、カメラモジュール８４の撮像素子７８（図１６）にはフィルタ５０を通して取り込まれた画像が結像され、表示部１３６に表示される。フィルタ５０は既述の通り、赤外領域の遮断、可視光領域の減衰及び光反射や乱反射を防止する機能を備えているので、強い光は適正レベルに調整され、スミア現象によるゴースト等の画像劣化のないクリアな画像が得られる等、上記実施形態と同様の効果が得られる。また、カメラモジュール８４ではフィルタ構成が簡略化及び薄型化されているので、カメラモジュール８４が設置されている筐体部１３０の薄型化に寄与する。
【００７０】
第１０の実施形態
本発明の第１０の実施形態について、図２４を参照して説明する。図２４は第１０の実施形態に係るＰＤＡ（personal digital assistant）を示す斜視図である。
【００７１】
このＰＤＡ１３８は情報端末であって、既述の電子装置を構成している。このＰＤＡ１３８では中央部にファインダーを兼ねる表示部１４０、その上部側にカメラモジュール８４、表示部１４０の側面部にシャッターボタン１４２を備えている。
【００７２】
このようなＰＤＡ１３８においても、カメラモジュール８４に既述のフィルタ５０を備えたので、既述の通り、赤外領域の遮断、可視光領域の減衰及び光反射や乱反射を防止する機能を備えているので、強い光は適正レベルに調整され、スミア現象によるゴースト等の画像劣化のないクリアな画像が得られる等、上記実施形態と同様の効果が得られる。また、カメラモジュール８４ではフィルタ構成が簡略化及び薄型化されているので、カメラモジュール８４が設置されている筐体部１４４の薄型化に寄与する。
【００７３】
以上説明した実施形態について、その特徴事項や利点、変形例等を以下に列挙する。
【００７４】
(1) ディジタルカメラ等の撮影装置に使用するＩＲカットフィルタではＮＤフィルタの特性が併用され、従来のＮＤフィルタではガラス基板の表面に蒸着膜を形成しているため、フィルタ表面の乱反射防止のためのＡＲコート処理が困難であり、膜密着が悪いためカメラ等の光学系のフィルタとしては実用性に乏しいものであったが、本発明に係るフィルタでは、既述の実施形態に記載の通り、基材としてガラス又は合成樹脂にＮＤ特性及びＩＲ特性を有する化学成分を含有させたことにより、基板部が赤外領域の遮断機能及び可視光領域の減衰機能を備えるとともに、その基板部の表面部にＡＲコート処理が可能となり、ＡＲコート層により光の反射、乱反射を抑制することができる。即ち、単一の基板部からなるフィルタにより、赤外光の遮断（ＩＲカットフィルタ機能）、可視光の減衰（ＮＤフィルタ機能）及びＡＲ機能の各機能を同時に実現することができる。具体的には、人間の目に見える可視光（約４５０ｎｍ〜６５０ｎｍ）の光はそのＮＤフィルタ機能により適正光量まで光が吸収され、減衰させることができ、人間の目に見えない赤外光（７００ｎｍ以上）の光はＩＲカットフィルタ機能により吸収し除去することができる。斯かるフィルタを備えた撮像センサやカメラモジュールでは、撮像素子に適正光量の可視光を受けることができ、正常な画像が得られる。
【００７５】
(2) 既述のフィルタを用いれば、単一のフィルタでＩＲカットフィルタとＮＤフィルタを一体化構成とすることができ、コスト低減を図ることができる。
【００７６】
(3) カメラモジュールでは、従前のＮＤフィルタの設置が不要となり、偏平化、小型化を図ることができる。
【００７７】
(4) また、既述のフィルタでは、ＩＲカットフィルタとＮＤフィルタを１つにし、ＡＲコート処理が可能であるから、光学特性を一定に維持できるとともに、ゴーストのないクリアな画像特性が得られる。
【００７８】
(5) 上記実施形態では、基板部５６の表面側にＡＲコート層５８、裏面側にＡＲコート層６０を設置した構成について開示したが、ＡＲコート層５８、６０の一方のみとし、基板部５６の表面又は裏面側で光反射を抑制する構成としてもよい。
【００７９】
(6) 撮像装置として撮像センサ、カメラモジュールにおいて、基板部５６に含有させる遷移金属の種類や添加量を異ならせ、光の減衰量を調整した複数のフィルタ５０を使用すれば、赤外光の遮断機能を備えるとともに、絞り機構と同等の光学特性を実現することができる。
【００８０】
次に、以上述べた本発明のフィルタ、その製造方法、撮像装置及び電子装置の各実施形態から抽出される技術的思想を請求項の記載形式に準じて付記として列挙する。本発明に係る技術的思想は上位概念から下位概念まで、様々なレベルやバリエーションにより把握できるものであり、以下の付記に本発明が限定されるものではない。
【００８１】
（付記１）  遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部と、
この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜と、
を備えることを特徴とするフィルタ。
【００８２】
（付記２）  基材に遷移金属を添加して赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部を形成する処理と、
前記基板部の表面又は裏面の一方又は双方に光の反射を抑制する反射抑制膜を成膜する処理と、
を含むことを特徴とするフィルタの製造方法。
【００８３】
（付記３）  撮像素子とともにフィルタを備える撮像装置であって、前記フィルタが、
遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部と、
この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜と、
を備える構成としたことを特徴とする撮像装置。
【００８４】
（付記４）  カメラモジュールを備える電子装置であって、
前記カメラモジュールに内蔵され、又は前記カメラモジュールの入光側に設置されるフィルタが、
遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域に対する遮断機能と可視光領域に対する減衰機能とを有する基板部と、、
この基板部の表面又は裏面の一方又は双方に成膜されて光の反射を抑制する反射抑制膜と、
を備える構成としたことを特徴とする電子装置。
【００８５】
（付記５）  前記遷移金属は、ニッケル、コバルト、クロム、マンガン、バナジウム、鉄、銅、カーボン又はこれらの酸化物から選択された１又は２種以上であることを特徴とする付記１記載のフィルタ。
【００８６】
（付記６）  前記基板部は、前記遷移金属を含有させた合成樹脂板又はガラス板であることを特徴とする付記１記載のフィルタ。
【００８７】
（付記７）  前記フィルタは、前記撮像素子の保護パネル部を兼用させたことを特徴とする付記３記載の撮像装置。
【００８８】
（付記８）  前記撮像素子は、ＣＣＤ素子又はＣＭＯＳ素子であることを特徴とする付記３記載の撮像装置。
【００８９】
（付記９）  前記フィルタが、筐体の入光部を覆う保護パネル部を構成することを特徴とする付記４記載の電子装置。
【００９０】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、光学系のフィルタに関し、遷移金属を含有させたことにより、透過する光の赤外領域を遮断し可視光領域を減衰させる機能を基板部によって実現するとともに、基板部の表面又は裏面の一方又は双方に反射抑制膜を設置して光の反射を抑制する機能を実現したことにより、単一のフィルタにより、赤外領域の遮断、可視光領域の減衰、光の反射や乱反射を防止でき、画像劣化のないクリアな画像が得られ、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】従来のカメラモジュールを示す図である。
【図２】従来のカメラモジュールを示す図である。
【図３】遷移金属の波長と損失との関係を示す図である。
【図４】フィルタの機能を示す図である。
【図５】従来のフィルタを用いた撮影装置に生じる虚像を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るフィルタを示す斜視図である。
【図７】図６のVII − VII線でフィルタを切断して示した断面図である。
【図８】第１の実施形態に係るフィルタの機能を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るフィルタの製造方法を示す断面図である。
【図１０】第１の実施形態に係るフィルタの波長と透過率の関係を示す図である。
【図１１】従来のフィルタが有する波長と透過率の関係を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る撮像装置を示す図である。
【図１３】撮像素子の出力特性を示す図である。
【図１４】第１の実施形態に係るフィルタを併設した撮像素子の出力特性を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る撮像装置を示す図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る撮像装置を示す図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態に係る撮像装置を示す図である。
【図１８】本発明の第７の実施形態に係る撮影装置を示す図である。
【図１９】本発明の第８の実施形態に係る携帯電話機を示す正面図である。
【図２０】閉じた状態の携帯電話機を示す平面図である。
【図２１】携帯電話機の一部を切断して示した側面図である。
【図２２】開いた状態の携帯電話機を示す側面図である。
【図２３】本発明の第９の実施形態に係るノート型ＰＣを示す斜視図である。
【図２４】本発明の第１０の実施形態に係るＰＤＡを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９３】
５０  フィルタ
５６  基板部
５８、６０  ＡＲコート層（反射抑制膜）
７４  撮像センサ
７８  撮像素子
【図１】
2005283855.tif 000003
【図２】
2005283855.tif 000004
【図３】
2005283855.tif 000005
【図４】
2005283855.tif 000006
【図５】
2005283855.tif 000007
【図６】
2005283855.tif 000008
【図７】
2005283855.tif 000009
【図８】
2005283855.tif 000010
【図９】
2005283855.tif 000011
【図１０】
2005283855.tif 000012
【図１１】
2005283855.tif 000013
【図１２】
2005283855.tif 000014
【図１３】
2005283855.tif 000015
【図１４】
2005283855.tif 000016
【図１５】
2005283855.tif 000017
【図１６】
2005283855.tif 000018
【図１７】
2005283855.tif 000019
【図１８】
2005283855.tif 000020
【図１９】
2005283855.tif 000021
【図２０】
2005283855.tif 000022
【図２１】
2005283855.tif 000023
【図２２】
2005283855.tif 000024
【図２３】
2005283855.tif 000025
【図２４】
2005283855.tif 000026