JP2007206172A - 撮像系光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の小型化、薄型化とコストダウンに最適な赤外線カット機能を有する撮像系光学素子の提供
【解決手段】撮像系を構成する光学素子の光学面に対して、少なくとも２面以上にλ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値が３０％以上である赤外線カットコートが形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像系光学素子に関し、特に、赤外線カット機能を有する撮像系光学素子に関する。

デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ用の光学系ではＣＣＤやＣＭＯＳなどの受光素子が用いられている。これらの受光素子は可視領域のみならず、赤外領域にも強い感度を有しており、受光特性を視感度に近付けるためには、λ＝８００〜１２００ｎｍの波長の光をカットする必要がある。従来はガラス基板に高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に数十層積層した赤外線カットフィルタが用いられていた。

しかし、ガラス基板に赤外線カットフィルタを形成した光学素子は高価であり、また、ガラス基板の厚みがあるため、近年の光学系の小型化、薄型化の要請には限界があった。そこで、特許文献１に記載のように、撮像系レンズの最も外側のレンズの一方の面に赤外線カットフィルタを形成することにより光学系を小型化、薄型化する技術が知られている。
特開平１０−１０４２３号公報

しかしながら、撮像系レンズの素材がプラスチックの場合、λ＝８００〜１２００ｎｍの波長の光をカットする数十層からなる積層膜を形成することは、クラックや応力による面変形等が発生するおそれがあり、技術的に大変困難であるという問題があった。また、撮像系レンズとしてのガラスレンズに数十層の赤外線カットコートをすることは、ガラス基板上での赤外線カットコートと同様にコストがかかってしまうという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、光学系の小型化、薄型化とコストダウンに最適な赤外線カット機能を有する撮像系光学素子を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、撮像系光学素子において、
撮像系を構成する光学素子の光学面に対して、少なくとも２面以上にλ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値が３０％以上である赤外線カットコートが形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像系光学素子において、
撮像系を構成する光学素子のうち、少なくとも１面はガラス基板に赤外線カットコートを形成したものであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の撮像系光学素子において、
撮像系を構成する光学素子のうち、少なくとも１面はプラスチックフィルムに赤外線カットコートを形成したものであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像系光学素子において、
撮像系を構成する光学素子のうち、少なくとも１面は撮像レンズに赤外線カットコートを形成したものであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像系光学素子において、
撮像系を構成する光学素子のうち、少なくとも２面は撮像レンズに赤外線カットコートを形成したものであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の撮像系光学素子において、
赤外線カットコートが形成された撮像レンズの素材はプラスチックであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像系光学素子において、
設計波長をλ_０、低屈折率層の屈折率をｎ_Ｌ、低屈折率層の膜厚をｄ_Ｌ、高屈折率層の屈折率をｎ_Ｈ、高屈折率層の膜厚をｄ_Ｈ、空気側から順番に第１層目、第２層目…と数えることとした場合、赤外線カットコートが以下の条件を満たす層構成であることを特徴とする。
８００ｎｍ≦λ_０≦１２００ｎｍ
１．３≦ｎ_Ｌ≦１．６
１．８≦ｎ_Ｈ≦２．３
第１層目は０．０８λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．１７λ_０
第２層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０
第３層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．３λ_０

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の撮像系光学素子において、
第４層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０であることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の撮像系光学素子において、
第５層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．３λ_０であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の撮像系光学素子において、
第６層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０であることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の撮像系光学素子において、
第７層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．３λ_０であることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の撮像系光学素子
第８層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０であることを特徴とする。

本発明によれば、光学系の小型化、薄型化とコストダウンに最適な赤外カット機能を有する撮像系光学素子の提供が可能である。

以下に、本発明に係る撮像系光学素子の一実施形態について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。

図１は本実施形態に係る撮影系（ここではズームレンズ）のレンズ群の構成を示す図である。図１に示すように、撮影系は、物体側（空気側）より順に、絞りＳ、正の屈折率を有する、物体側に凸面を配置したメニスカスレンズである第1レンズＬ１、正の屈折率を有する、物体側に凸面を配置したメニスカスレンズである第２レンズＬ２、及びカバープレート（光学的ローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ、ＣＣＤ面を保護するカバーガラス等）ＣＰから構成されている。第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２はプラスチックレンズであっても良いし、ガラスレンズであってもよく、一方がプラスチックレンズで他方がガラスレンズの組合せでもよい。

プラスチックレンズの場合、低コストで非球面を得ることができ、撮像系の低コスト化を図ることができる。一方、ガラスレンズの場合、屈折率が高く、温度変化による性能変化及び形状変化が小さく、複屈折の影響が小さい等の利点がある。

本実施形態における光学素子の光学面には、λ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値が３０％以上である赤外線カットコートが、少なくとも２面以上に形成されている。赤外線カットコートは、可視域の光束に対して良好な透過率を有し、近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有するコートである。

本発明の赤外線カットコートは、設計波長をλ_０、低屈折率層の屈折率をｎ_Ｌ、低屈折率層の膜厚をｄ_Ｌ、高屈折率層の屈折率をｎ_Ｈ、高屈折率層の膜厚をｄ_Ｈ、空気側から順番に第１層目、第２層目…と数えることとした場合、以下の条件を満たす層構成であることが好ましい。
８００ｎｍ≦λ_０≦１２００ｎｍ
１．３≦ｎ_Ｌ≦１．６
１．８≦ｎ_Ｈ≦２．３
第１層目は０．０８λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．１７λ_０
第２層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０
第３層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．３λ_０

また、赤外線カットコートを構成する層数には特に制限は無いが、赤外線カットコートの空気側から偶数番目の層は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０であることが好ましく、３以上の奇数番目の層は０．２λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．３λ_０であることが好ましい。

また、本実施形態の撮像系は、薄いプラスチックフィルム上に高屈折率の樹脂と低屈折率の樹脂を交互に積層した赤外線カットフィルタと、λ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値が３０％以上である赤外線カットコートを形成した撮像系レンズと、を組み合わせて構成することとしても良い。なお、プラスチックフィルムを使用せず、λ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値が３０％以上である赤外線カットコートを複数面に形成することとしてもよい。
撮像系全体としては赤外領域での透過率をいかに０％に近づけるか、もしくは所定のＣＣＤ、ＣＭＯＳ感度に影響のないレベルまで透過率を低減させるかが重要となる。
複数の面に赤外線カットコートが設けられる場合の撮像系全体の赤外領域（８００〜１２００ｎｍ）の透過率は以下の方法で求めることができる。赤外線カットコートが4面に形成されており、それぞれの赤外領域の反射率をｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４と仮定すると、透過率≒(１−ｘ１)(１−ｘ２)(１−ｘ３)(１−ｘ４)であらわされる。たとえば、ｘ１＝ｘ２＝ｘ３＝ｘ４＝０．６（反射率６０％）とすれば、透過率≒(１−０．６)^４＝０．０２５６であり、透過率は約２．６％まで低減される。実際は面内部の多重反射もあり、この数値よりも少し高い透過率になってしまう場合も考えられるが、おおよその透過率は上記計算式により得られる。

このように、本発明によれば、赤外カット機能を有する撮像系光学素子を複数組み合わせて、λ=８００〜１２００nmの近赤外領域の光をカットすることが可能である。

（実施例１：プラスチックフィルムと撮像系レンズの４面に赤外線カットコートを形成）
実施例１に係る光学系を図２を参照して説明する。
ＣＣＤに入射する赤外線をカットするため、プラスチックフィルム基板上に高屈折率樹脂（ｎ＝１．８）と低屈折率樹脂（ｎ＝１．５）を交互に８０層積層した赤外線カットフィルタＩＲＣＦを設けた。反射特性を図３に示す。プラスチックフィルムの赤外線カットフィルタは高屈折率樹脂と低屈折率樹脂の屈折率差を大きくすることができないため、赤外線をカットできる帯域を広くとることができず、λ＝８００〜１２００ｎｍの範囲をカバーしきれない。

そこで、補助的にλ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値が３０％以上である赤外線カットコートＩＲＣ１及びＩＲＣ２を形成したプラスチックレンズである第１レンズＬ１と赤外線カットコートＩＲＣ３及びＩＲＣ４を形成したプラスチックレンズである第２レンズＬ２とを組み合わせた撮像系を用いた。赤外線カットコートＩＲＣ１〜ＩＲＣ４は、プラスチックレンズ上にＴｉＯ_２を主成分とする材料とＳｉＯ_２を主成分とする材料とを交互に６層積層することで形成した。第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２それぞれの片面の反射率特性を図４に示す。図４に示すように、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のそれぞれの面は、可視光域のλ＝４００〜７００ｎｍにおいて、十分な反射防止性能を有している。また、λ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値は４０％程度と、単体では、通常の赤外線カットフィルタとしては十分な性能を持ち合わせていないものの、図４の特性を有する赤外線カットコートを４面に設けるとともに、図３の特性を有するプラスチックフィルムタイプの赤外線カットフィルタＩＲＣＦと組み合わせることで、λ＝８００〜１２００ｎｍの反射率を高く設定できる。上述のように、実施例１によれば、撮像系レンズの４面に図４の特性を有する赤外線カットコートＩＲＣ１〜ＩＲＣ４を形成し、プラスチックフィルムタイプの赤外線カットフィルタＩＲＣＦと組み合わせることで、可視光に対する十分な反射防止性能を有しながら、λ＝８００〜１２００ｎｍにおいて高い反射率を有する光学系を構成し、ＣＣＤへ赤外線が入射するのを防ぐことができる。

（実施例２：撮像系レンズの複数面に赤外線カットコートを形成）
実施例２に係る光学系を図５を参照して説明する。
ＣＣＤに入射する赤外線をカットするため、λ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値が３０％以上である赤外線カットコートＩＲＣ１及びＩＲＣ２を形成したプラスチックレンズである第１レンズＬ１と赤外線カットコートＩＲＣ３及びＩＲＣ４を形成したプラスチックレンズである第２レンズＬ２とを組み合わせた撮像系を用いた。赤外線カットコートＩＲＣ１〜ＩＲＣ４は、プラスチックレンズ上にＴｉＯ_２を主成分とする材料とＳｉＯ_２を主成分とする材料とを交互に８層積層することで形成した。第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２それぞれの片面の反射率特性を図６に示す。図６に示すように、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のそれぞれの面は、可視光域のλ＝４００〜７００ｎｍにおいて、十分な反射防止性能を有している。また、λ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値は６０％程度と、通常の赤外線カットフィルタとしては十分な性能を持ち合わせていないものの、４面に図６の特性を有する赤外線カットフィルタＩＲＣ１〜ＩＲＣ４を形成することで、可視光に対する十分な反射防止性能を有しながら、λ＝８００〜１２００ｎｍにおいて高い反射率を有する光学系を構成し、ＣＣＤへ赤外線が入射するのを防ぐことができる。

（実施例３：プラスチックフィルムと撮像系レンズの３面に赤外線カットコートを形成）
実施例３に係る光学系を図７を参照して説明する。
ＣＣＤの赤外線をカットするため、プラスチックフィルム基板上に高屈折率樹脂（ｎ＝１．８）と低屈折率樹脂(ｎ＝１．５)を交互に８０層積層した赤外線カットフィルタＩＲＣＦを設けた。反射特性を図３に示す。プラスチックフィルムタイプの赤外線カットフィルタは高屈折率樹脂と低屈折率樹脂の屈折率差を大きくとることができないため、赤外線をカットできる帯域を広くとることができず、λ＝８００〜１２００ｎｍの範囲をカバーしきれない。
そこで、補助的にλ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値が３０％以上である赤外線カットコートＩＲＣ１及びＩＲＣ２を形成したプラスチックレンズである第１レンズＬ１と赤外線カットコートＩＲＣ３及び反射防止コートＡＲＣを形成したプラスチックレンズである第２レンズＬ２とを組み合わせた撮像系を用いた。プラスチックレンズ上にＴｉＯ_２を主成分とする材料とＳｉＯ_２を主成分とする材料を交互に８層積層することで形成した。赤外線カットコートが形成されたレンズ面の反射率特性は実施例２と同様であり、図６に示される。図６に示すように、可視光域のλ＝４００〜７００ｎｍにおいては十分な反射防止性能を有している。また、λ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値は６０％程度と、通常のIRカットフィルタとしては、十分な性能を持ち合わせていないものの、図６の特性を有する赤外線カットコートを３面に設けるとともに、図３の特性を有するプラスチックフィルムタイプの赤外線カットフィルタＩＲＣＦと組み合わせることで、λ＝８００〜１２００ｎｍの反射率を高く設定できる。上述のように、実施例３によれば、撮像系レンズの第１面、第２面、第３面の３面に図６の特性を有する赤外線カットコートＩＲＣ１〜ＩＲＣ３を形成し、プラスチックフィルムタイプの赤外線カットフィルタＩＲＣＦと組み合わせることで、可視光に対する十分な反射防止性能を有しながら、λ＝８００〜１２００ｎｍにおいて高い反射率を有する光学系を構成し、ＣＣＤへ赤外線が入射するのを防ぐことができた。なお、レンズの第4面には図８に示す、通常の反射防止コートＡＲＣを施した。その層構成を表１に示す。

第４面のみ第１面から第３面と異なり、通常の反射防止コートとした理由であるが、撮像系の構成図を見ると分かるように第４面のみレンズ周辺の曲率が小さく、面が斜めに大きく傾いており、通常の蒸着では周辺部にも均一なコーティングを施すことが困難なためである。すると、周辺部の膜厚が薄くなり、反射特性が短波長側にシフトし、十分な反射防止特性を発揮することが難しくなる。ただし、蒸着の方法を工夫する、あるいはスパッタなどの他の膜形成方法を使用することでこの問題も解決可能である。

以下、本発明で用いられる赤外線カットコートの具体的な層構成及び反射特性を示す。
（赤外線カットコート１）
撮像系レンズの片面に、可視領域では反射防止膜として機能し、赤外領域では赤外線カットフィルタとして機能するコーティングを撮像系レンズの光学面に形成した。詳しくは、低屈折率材料のＳｉＯ_２を主成分とする材料と高屈折率材料のＴｉＯ_２を主成分とする材料とを交互に６層積層して形成した。成膜方法としては、真空蒸着法を採用したが、スパッタ、塗布等の別の方法を採用してもよい。表２に層構成を、図９に得られた撮像系レンズの片面の反射率特性を示す。また、空気側（撮像系レンズ最上面）から第１層、第２層…と順番に数えることとする。
設計波長をλ_０＝１０００ｎｍとして、第１層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．１２８λ_０、第２層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２６１λ_０、第３層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２７９λ_０、成膜した。この層構成のうち、反射防止膜としての機能を担うのは主に第１層目、第４層目、第５層目及び第６層目であり、赤外線カットフィルタとしての機能を担うのは主に第２層目と第３層目である。特に、第２層目と第３層目は赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいて約０．２５λ_０となるように設計している。
このような構成にすることで、可視光波長λ_１＝５００ｎｍにはおいて約０．５λ_１となり、光学薄膜としては不在層とみなせ、可視領域の反射防止性能を阻害することはない。一方、赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいては約０．２５λ_０となり、光学薄膜として反射膜の基本構造を有するため、赤外領域の反射率を高めることができる。

（赤外線カットコート２）
撮像系レンズの片面に、可視領域では反射防止膜として機能し、赤外領域では赤外線カットフィルタとして機能するコーティングを撮像系レンズの光学面に形成した。詳しくは、低屈折率材料のＳｉＯ_２を主成分とする材料と高屈折率材料のＴｉＯ_２を主成分とする材料とを交互に６層積層して形成した。成膜方法としては、真空蒸着法を採用したが、スパッタ、塗布等の別の方法を採用してもよい。表３に層構成を、図１０に得られた撮像系レンズの片面の反射率特性を示す。また、空気側（撮像系レンズ最上面）から第１層、第２層…と順番に数えることとする。
設計波長をλ_０＝１０００ｎｍとして、第１層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．１３０λ_０、第２層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２６０λ_０、第３層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２５３λ_０、第４層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２７１λ_０、成膜した。この層構成のうち、反射防止膜としての機能を担うのは主に第１層目、第４層目、第５層目及び第６層目であり、赤外線カットフィルタとしての機能を担うのは主に第２層目、第３層目及び第４層目である。特に、第２層目、第３層目及び第４層目は赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいて約０．２５λ_０となるように設計している。
このような構成にすることで、可視光波長λ_１＝５００ｎｍにはおいて約０．５λ_１となり、光学薄膜としては不在層とみなせ、可視領域の反射防止性能を阻害することはない。一方、赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいては約０．２５λ_０となり、光学薄膜として反射膜の基本構造を有するため、赤外領域の反射率を高めることができる。

（赤外線カットコート３）
撮像系レンズの片面に、可視領域では反射防止膜として機能し、赤外領域では赤外線カットフィルタとして機能するコーティングを撮像系レンズの光学面に形成した。詳しくは、低屈折率材料のＳｉＯ_２を主成分とする材料と高屈折率材料のＴｉＯ_２を主成分とする材料とを交互に８層積層して形成した。成膜方法としては、真空蒸着法を採用したが、スパッタ、塗布等の別の方法を採用してもよい。表４に層構成を、図１１に得られた撮像系レンズの片面の反射率特性を示す。また、空気側（撮像系レンズ最上面）から第１層、第２層…と順番に数えることとする。
設計波長をλ_０＝１０００ｎｍとして、第１層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．１３０λ_０、第２層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２６０λ_０、第３層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２５９λ_０、第４層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２７４λ_０、第５層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２８５λ_０、成膜した。この層構成のうち、反射防止膜としての機能を担うのは主に第１層目、第６層目、第７層目及び第８層目であり、赤外線カットフィルタとしての機能を担うのは主に第２層目、第３層目、第４層目及び第５層目である。特に、第２層目、第３層目、第４層目及び第５層目は赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいて約０．２５λ_０となるように設計している。
このような構成にすることで、可視光波長λ_１＝５００ｎｍにはおいて約０．５λ_１となり、光学薄膜としては不在層とみなせ、可視領域の反射防止性能を阻害することはない。一方、赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいては約０．２５λ_０となり、光学薄膜として反射膜の基本構造を有するため、赤外領域の反射率を高めることができる。

（赤外線カットコート４）
撮像系レンズの片面に、可視領域では反射防止膜として機能し、赤外領域では赤外線カットフィルタとして機能するコーティングを撮像系レンズの光学面に形成した。詳しくは、低屈折率材料のＳｉＯ_２を主成分とする材料と高屈折率材料のＴｉＯ_２を主成分とする材料とを交互に８層積層して形成した。成膜方法としては、真空蒸着法を採用したが、スパッタ、塗布等の別の方法を採用してもよい。表５に層構成を、図１２に得られた撮像系レンズの片面の反射率特性を示す。また、空気側（撮像系レンズ最上面）から第１層、第２層…と順番に数えることとする。
設計波長をλ_０＝１０００ｎｍとして、第１層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．１３３λ_０、第２層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２５８λ_０、第３層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２５７λ_０、第４層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２５６λ_０、第５層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２５７λ_０、第６層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２８０λ_０、成膜した。この層構成のうち、反射防止膜としての機能を担うのは主に第１層目、第７層目及び第８層目であり、赤外線カットフィルタとしての機能を担うのは主に第２層目、第３層目、第４層目、第５層目及び第６層目である。特に、第２層目、第３層目、第４層目、第５層目及び第６層目は赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいて約０．２５λ_０となるように設計している。
このような構成にすることで、可視光波長λ_１＝５００ｎｍにはおいて約０．５λ_１となり、光学薄膜としては不在層とみなせ、可視領域の反射防止性能を阻害することはない。一方、赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいては約０．２５λ_０となり、光学薄膜として反射膜の基本構造を有するため、赤外領域の反射率を高めることができる。

（赤外線カットコート５）
撮像系レンズの片面に、可視領域では反射防止膜として機能し、赤外領域では赤外線カットフィルタとして機能するコーティングを撮像系レンズの光学面に形成した。詳しくは、低屈折率材料のＳｉＯ_２を主成分とする材料と高屈折率材料のＴｉＯ_２を主成分とする材料とを交互に１０層積層して形成した。成膜方法としては、真空蒸着法を採用したが、スパッタ、塗布等の別の方法を採用してもよい。表６に層構成を、図１３に得られた撮像系レンズの片面の反射率特性を示す。また、空気側（撮像系レンズ最上面）から第１層、第２層…と順番に数えることとする。
設計波長をλ_０＝１０００ｎｍとして、第１層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．１３６λ_０、第２層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２７２λ_０、第３層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２６８λ_０、第４層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２７７λ_０、第５層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２６４λ_０、第６層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２６７λ_０、第７層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２８７λ_０、成膜した。この層構成のうち、反射防止膜としての機能を担うのは主に第１層目、第８層目、第９層目及び第１０層目であり、赤外線カットフィルタとしての機能を担うのは主に第２層目、第３層目、第４層目、第５層目、第６層目及び第７層目である。特に、第２層目、第３層目、第４層目、第５層目、第６層目及び第７層目は赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいて約０．２５λ_０となるように設計している。
このような構成にすることで、可視光波長λ_１＝５００ｎｍにはおいて約０．５λ_１となり、光学薄膜としては不在層とみなせ、可視領域の反射防止性能を阻害することはない。一方、赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいては約０．２５λ_０となり、光学薄膜として反射膜の基本構造を有するため、赤外領域の反射率を高めることができる。

（赤外線カットコート６）
撮像系レンズの片面に、可視領域では反射防止膜として機能し、赤外領域では赤外線カットフィルタとして機能するコーティングを撮像系レンズの光学面に形成した。詳しくは、低屈折率材料のＳｉＯ_２を主成分とする材料と高屈折率材料のＴｉＯ_２を主成分とする材料とを交互に１０層積層して形成した。成膜方法としては、真空蒸着法を採用したが、スパッタ、塗布等の別の方法を採用してもよい。表７に層構成を、図１４に得られた撮像系レンズの片面の反射率特性を示す。また、空気側（撮像系レンズ最上面）から第１層、第２層…と順番に数えることとする。
設計波長をλ_０＝１０００ｎｍとして、第１層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．１２５λ_０、第２層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２７４λ_０、第３層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２６７λ_０、第４層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２６９λ_０、第５層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２６７λ_０、第６層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２６４λ_０、第７層目は低屈折率材料のＳｉＯ_２を０．２６７λ_０、第８層目は高屈折率材料のＴｉＯ_２を０．２８４λ_０、成膜した。この層構成のうち、反射防止膜としての機能を担うのは主に第１層目、第９層目及び第１０層目であり、赤外線カットフィルタとしての機能を担うのは主に第２層目、第３層目、第４層目、第５層目、第６層目、第７層目及び第８層目である。特に、第２層目、第３層目、第４層目、第５層目、第６層目、第７層目及び第８層目は赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいて約０．２５λ_０となるように設計している。
このような構成にすることで、可視光波長λ_１＝５００ｎｍにはおいて約０．５λ_１となり、光学薄膜としては不在層とみなせ、可視領域の反射防止性能を阻害することはない。一方、赤外線波長λ_０＝１０００ｎｍにおいては約０．２５λ_０となり、光学薄膜として反射膜の基本構造を有するため、赤外領域の反射率を高めることができる。

本実施形態の撮像系のレンズ断面図である。 実施例１に係る撮像系のレンズ断面図である。 実施例１及び実施例３における赤外線カットフィルタの反射特性を示す図である。 実施例１における赤外線カットコートが設けられたレンズ面の反射率特性を示す図である。 実施例１に係る撮像系のレンズ断面図である。 実施例２における赤外線カットコートが設けられたレンズ面の反射率特性を示す図である。 実施例３に係る撮像系のレンズ断面図である。 実施例３における反射防止コートが設けられたレンズ面の反射率特性を示す図である。 本発明で用いられる赤外線カットコートが設けられたレンズ面の反射率特性を示す図である。 本発明で用いられる赤外線カットコートが設けられたレンズ面の反射率特性を示す図である。 本発明で用いられる赤外線カットコートが設けられたレンズ面の反射率特性を示す図である。 本発明で用いられる赤外線カットコートが設けられたレンズ面の反射率特性を示す図である。 本発明で用いられる赤外線カットコートが設けられたレンズ面の反射率特性を示す図である。 本発明で用いられる赤外線カットコートが設けられたレンズ面の反射率特性を示す図である。

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｓ 絞り
ＣＰ カバープレート

Claims (12)

1. 撮像系を構成する光学素子の光学面に対して、少なくとも２面以上にλ＝８００〜１２００ｎｍにおける反射率の最大値が３０％以上である赤外線カットコートが形成されていることを特徴とする撮像系光学素子。
2. 撮像系を構成する光学素子のうち、少なくとも１面はガラス基板に赤外線カットコートを形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像系光学素子。
3. 撮像系を構成する光学素子のうち、少なくとも１面はプラスチックフィルムに赤外線カットコートを形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像系光学素子。
4. 撮像系を構成する光学素子のうち、少なくとも１面は撮像レンズに赤外線カットコートを形成したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像系光学素子。
5. 撮像系を構成する光学素子のうち、少なくとも２面は撮像レンズに赤外線カットコートを形成したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像系光学素子。
6. 赤外線カットコートが形成された撮像レンズの素材はプラスチックであることを特徴とする請求項４又は５に記載の撮像系光学素子。
7. 設計波長をλ_０、低屈折率層の屈折率をｎ_Ｌ、低屈折率層の膜厚をｄ_Ｌ、高屈折率層の屈折率をｎ_Ｈ、高屈折率層の膜厚をｄ_Ｈ、空気側から順番に第１層目、第２層目…と数えることとした場合、赤外線カットコートが以下の条件を満たす層構成であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像系光学素子。
   ８００ｎｍ≦λ_０≦１２００ｎｍ
   １．３≦ｎ_Ｌ≦１．６
   １．８≦ｎ_Ｈ≦２．３
   第１層目は０．０８λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．１７λ_０
   第２層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０
   第３層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．３λ_０
8. 第４層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０であることを特徴とする請求項７に記載の撮像系光学素子。
9. 第５層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．３λ_０であることを特徴とする請求項８に記載の撮像系光学素子。
10. 第６層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０であることを特徴とする請求項９に記載の撮像系光学素子。
11. 第７層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｌｄ_Ｌ≦０．３λ_０であることを特徴とする請求項１０に記載の撮像系光学素子。
12. 第８層目は０．２λ_０≦ｎ_Ｈｄ_Ｈ≦０．３λ_０であることを特徴とする請求項１１に記載の撮像系光学素子。

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