專利名稱：成像光學(xué)系統(tǒng)和成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像光學(xué)系統(tǒng)和成像裝置的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及其中使用調(diào)整對于 圖像感測器件的入射光量的光控制元件以及包括紅外吸收材料的濾光片來確保期望的白 平衡而不管光控制元件的密度(density)、以及來實(shí)現(xiàn)關(guān)于紅色區(qū)域的期望的顏色再現(xiàn)性 的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近來存在對于具有維持的高分辨率的成像裝置(如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和數(shù)字照相機(jī))的 小型化的需要。為了滿足此需要，已經(jīng)提出了包括小型化的成像光學(xué)系統(tǒng)和作為圖像感測器件而 安裝的高密度CCD (電荷耦合器件)或高密度CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的成像裝置。但是，將成像光學(xué)系統(tǒng)小型化降低了孔徑光闌的光圈面積(aperture area)，因此 由于衍射現(xiàn)象產(chǎn)生了很大的圖像惡化。在一些成像裝置中，例如通過使用致動(dòng)器機(jī)械地驅(qū)動(dòng)光圈片(aperture blade)或 ND(中性)濾光片的機(jī)械可變光闌(iris)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)調(diào)整對于圖像感測器件的入射光量的 光量控制機(jī)制。使用機(jī)械可變光闌系統(tǒng)的這種類型成像裝置需要大的空間來布置可變光闌 系統(tǒng)，并且不能被小型化到足夠的水平。作為對策，其他類型的成像裝置使用諸如液晶或EC(電致變色)材料的電化學(xué) 材料的光控制元件來調(diào)整對于帶有電可變光闌系統(tǒng)的圖像感測器件的入射光量(例如見 JP-A-7-20529、JP-A-11-326894 和日本專利 No. 3918500)。

發(fā)明內(nèi)容
因?yàn)槌上裱b置在不同的環(huán)境條件下使用，所以配備了電可變光闌系統(tǒng)的成像裝置 需要能夠在_20°C到80°C的溫度條件下進(jìn)行期望的白平衡調(diào)整。但是，在-20°C到80°C的溫度條件下的這種期望的白平衡調(diào)整對于在 JP-A-7-20529和JP-A-11-326894中描述的配備了電可變光闌系統(tǒng)的成像裝置是困難的。對于期望的白平衡調(diào)整，在日本專利No. 3918500中描述的成像裝置使用由含染 料彥頁料的二色性客-主液晶(dye pigment-containing dichroic guest-host liquid crystal)形成的光控制元件來調(diào)整對于圖像感測器件的入射光量。通常，二色性客-主液晶的光控制元件的光譜透射率特性是隨著密度增加，使得 在eoonm到700nm波長附近的紅光區(qū)域中的光譜透射率變得高于較短波長側(cè)的區(qū)域中的光 譜透射率。具體地，隨著光控制元件的密度增加，對于600nm和更高波長的光的光譜透射率 變得明顯大于具有在600nm以下的波長的較短波長側(cè)的光譜透射率(見圖11)。在圖11中，D1、D2和D3表示不同密度的光控制元件，Dl具有最低的密度，并且D3 具有最高的密度。例如，光譜透射率的值是在波長540nm時(shí)Dl = 87.5%, D2 = 45. 4%以 及 D3 = 10. 0%。
如上所述，在二色性客-主液晶的光控制元件中，光譜透射率變得在紅色區(qū)域中 高于在較短波長側(cè)的區(qū)域。因此，在紅色區(qū)域中，光強(qiáng)度變得過高，這帶來對期望的白平衡 調(diào)整的妨礙。在日本專利No. 3918500中描述的成像裝置著眼于光譜透射率變得在紅色區(qū)域高 于較短波長側(cè)的區(qū)域的此特性，并試圖通過在630nm附近的紅色區(qū)域的較短波長側(cè)設(shè)置截 止波長來進(jìn)行期望的白平衡調(diào)整。但是，因?yàn)樵谌毡緦＠鸑o. 3918500中描述的成像裝置在630nm附近的紅色區(qū)域的 較短波長側(cè)設(shè)置了截止波長，所以輸出畫面和視頻中的紅色的再現(xiàn)性在600nm到700nm的 波長范圍內(nèi)尤其惡化。圖12是其中在630nm波長附近的較短波長側(cè)設(shè)置了截止波長的現(xiàn)有技術(shù)的濾光 片的光譜透射率的圖形表示。圖13是在變化光控制元件的密度的情況下、圖12的濾光片與二色性客_主液晶 的光控制元件組合使用時(shí)的光譜透射率特性的圖形表示。如圖13所示，在現(xiàn)有技術(shù)的成像裝置中，光譜透射率在630nm到680nm波長的紅 色區(qū)域中朝向更長的波長側(cè)突然降低，并且在較高密度時(shí)明顯的峰出現(xiàn)在630nm附近。為了對成像光學(xué)系統(tǒng)中的所有密度的光控制元件實(shí)現(xiàn)期望的白平衡調(diào)整，期望當(dāng) 光控制元件的密度改變時(shí)，每個(gè)波長處的光譜透射率的值通過相同的因子而變化。具體地，例如，當(dāng)對于Dl、D2和D3的光譜透射率在600nm波長是PI、P2和P3、并 且在630nm波長是Q1、Q2和Q3時(shí)，期望P和Q滿足以下關(guān)系。(d)Pl/P2 = Q1/Q2(e)P2/P3 = Q2/Q3(f)Pl/P3 = Q1/Q3在日本專利No. 3918500中描述的成像裝置不滿足這些等式(d)、(e)和(f)。因此紅色區(qū)域中的白平衡調(diào)整不充分。從而，存在對于如下成像光學(xué)系統(tǒng)和成像裝置的需要其可以確保在-20°C到 80°C的溫度條件下的期望的白平衡而不管光控制元件的密度，并可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于紅色區(qū)域的 期望的顏色再現(xiàn)性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種成像光學(xué)系統(tǒng)，其包括光控制元件，其由含染料顏料的二色性客_主液晶形成，并被布置在光路上用于 調(diào)整對于圖像感測器件的入射光量；以及濾光片，其被布置在光路上，并包括紅外吸收材料，所述濾光片具有滿足以下條件⑴、(2)、(3)的光譜透射率(1) 0. 6 < TIECF(580)/TIECF(540) < 1. 05
(2)0. 1 < TIECF(640) /TIECF(540) <0.5(3) TIECF(700)/TIECF(540) <0. 05其中TIECF(540)是濾光片對于具有540nm波長的光的光譜透射率，TIECF(580)是濾光片對于具有580nm波長的光的光譜透射率，TIECF(640)是濾光片對于具有640nm波長的光的光譜透射率，以及
TIECF(700)是濾光片對于具有700nm波長的光的光譜透射率。在該成像光學(xué)系統(tǒng)中，光控制元件調(diào)整對于圖像感測器件的入射光量，并且濾光 片的紅外吸收材料至少吸收紅外線的一些。在該成像光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選為濾光片提供反射紫外線和紅外線的多層膜。通過為濾光片提供反射紫外線和紅外線的多層膜，對于圖像處理，可以將濾光片 的光譜透射特性優(yōu)化到在僅利用紅外吸收材料的情況下不可能達(dá)到的程度。在該成像光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選為布置在光路上的非濾光片元件提供反射紫外線和紅 外線的多層膜。通過為布置在光路上的非濾光片元件提供反射紫外線和紅外線的多層膜，對于圖 像處理，可以將濾光片的光譜透射特性優(yōu)化到在僅利用紅外吸收材料的情況下不可能達(dá)到 的程度。在該成像光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選光控制元件和濾光片彼此相鄰地被布置在光路上的圖 像感測器件和最靠近被攝體布置的鏡頭之間。通過其中光控制元件和濾光片彼此相鄰地被布置在光路上的圖像感測器件和最 靠近被攝體布置的鏡頭之間的安排，光控制元件被布置在使得主光線和外圍光線彼此靠近 的位置。在該成像光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選紅外吸收玻璃被用于濾光片。通過將紅外吸收玻璃用于濾光片，濾光片可以抵擋由于溫度改變引起的空間 (dimensional)改變的影響。在該成像光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選環(huán)烯樹脂(cyclic olefin resin)被用作濾光片的基 本材料。利用環(huán)烯樹脂作為濾光片的基本材料，在_20°C到80°C的溫度條件下對于濾光片
可以確保高穩(wěn)定性。在該成像光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選環(huán)烯樹脂包含花青素顏料或青色素顏料作為紅外吸收 材料。利用所包含的花青素顏料或青色素顏料作為環(huán)烯樹脂中的紅外吸收材料，在極端 的溫度條件下可以穩(wěn)定紅外吸收材料的屬性。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種成像裝置，包括圖像感測器件，其將光學(xué) 圖像轉(zhuǎn)換成電信號；光控制元件，其由含染料顏料的二色性客-主液晶形成，并被布置在光 路上用于調(diào)整對于圖像感測器件的入射光量；以及濾光片，其被布置在光路上，并包括紅外 吸收材料，所述濾光片具有滿足以下條件(1)、(2)、(3)的光譜透射率(1) 0. 6 < TIECF(580)/TIECF(540) < 1. 05(2) 0. 1 < Tiecf(640)/Tiecf(540) < 0. 5(3) TIECF(700)/TIECF(540) <0. 05其中TIECF(540)是濾光片對于具有540nm波長的光的光譜透射率，TIECF(580)是濾光片對于具有580nm波長的光的光譜透射率，TIECF(640)是濾光片對于具有640nm波長的光的光譜透射率，以及TIECF(700)是濾光片對于具有700nm波長的光的光譜透射率。
利用包含滿足條件⑴、(2)、(3)的紅外吸收材料的濾光片，可以確保期望的白平 衡，并且關(guān)于紅色區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)期望的顏色再現(xiàn)性。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)包括光控制元件，其由含染料顏料的 二色性客_主液晶形成，并被布置在光路上用于調(diào)整對于圖像感測器件的入射光量；以及 濾光片，其被布置在光路上，并包括紅外吸收材料，所述濾光片具有滿足以下條件(1)、(2)、 (3)的光譜透射率(1) 0. 6 < TIECF(580)/TIECF(540) < 1. 05(2)0. 1 < Tiecf(640)/Tiecf(540) < 0. 5(3) TIECF(700)/TIECF(540) <0. 05其中TIECF(540)是濾光片對于具有540nm波長的光的光譜透射率，TIECF(580)是濾光片對于具有580nm波長的光的光譜透射率，TIECF(640)是濾光片對于具有640nm波長的光的光譜透射率，以及TIECF(700)是濾光片對于具有700nm波長的光的光譜透射率。以此方式，可以確保期望的白平衡并且關(guān)于紅色區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)期望的顏色再現(xiàn) 性。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中，通過為濾光片提供反射紫外線和紅外 線的多層膜，可以改善圖像質(zhì)量。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中，通過為布置在光路上的非濾光片元件 提供反射紫外線和紅外線的多層膜，可以改善圖像質(zhì)量。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中通過彼此相鄰地布置在光路上的圖像 感測器件和最靠近被攝體布置的鏡頭之間的光控制元件和濾光片，可以抑制成像光學(xué)系統(tǒng) 的分辨率的惡化。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中，不管溫度改變?nèi)绾?，對于濾光片使用 紅外吸收材料確保了期望的表面精度及由此的期望的光學(xué)性能。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中，使用環(huán)烯樹脂作為濾光片的基本材料 確保了在-20°C到80°C的溫度條件下的高穩(wěn)定性及由此的期望的白平衡。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中，使用所包含的花青素顏料或青色素顏 料作為環(huán)烯樹脂中的紅外吸收材料可以在極端溫度條件下穩(wěn)定紅外吸收材料的屬性。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的成像裝置包括圖像感測器件，其將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成 電信號；光控制元件，其由含染料顏料的二色性客-主液晶形成，并被布置在光路上用于調(diào) 整對于圖像感測器件的入射光量；以及濾光片，其被布置在光路上，并包括紅外吸收材料， 所述濾光片具有滿足以下條件(1)、(2)、(3)的光譜透射率(1) 0. 6 < TIECF(580)/TIECF(540) < 1. 05(2) 0. 1 < TIECF(640)/TIECF(540) < 0. 5(3) TIECF(700)/TIECF(540) <0. 05其中TIECF(540)是濾光片對于具有540nm波長的光的光譜透射率，TIECF(580)是濾光片對于具有580nm波長的光的光譜透射率，
TIECF(640)是濾光片對于具有640nm波長的光的光譜透射率，以及TIECF(700)是濾光片對于具有700nm波長的光的光譜透射率。以此方式，可以確保期望的白平衡，并且關(guān)于紅色區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)期望的顏色再現(xiàn) 性。


圖1是圖示結(jié)合圖2到圖10示出的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像裝置的配置的示 意圖。圖2是圖示成像裝置的另一配置的示意圖。圖3是圖示成像裝置的另一配置的示意圖。圖4是結(jié)合圖5示出的根據(jù)第一例子的濾光片的光譜透射率特性的圖形表示。圖5是在變化光控制元件的密度的情況下與該光控制元件組合使用的濾光片的 光譜透射率特性的圖形表示。圖6是結(jié)合圖7示出的根據(jù)第二例子的濾光片的光譜透射率特性的圖形表示。圖7是在變化光控制元件的密度的情況下與該光控制元件組合使用的濾光片的 光譜透射率特性的圖形表示。圖8是結(jié)合圖9示出的根據(jù)第三例子的濾光片的光譜透射率特性的圖形表示。圖9是在變化光控制元件的密度的情況下與該光控制元件組合使用的濾光片的 光譜透射率特性的圖形表示。圖10是圖示本發(fā)明的實(shí)施例的成像裝置的框圖。圖11是由二色性客_主液晶形成的光控制元件的光譜透射率特性的例子的圖形表不。圖12是其中在紅光區(qū)域的較短波長側(cè)設(shè)置了截止波長的現(xiàn)有技術(shù)的濾光片的光 譜透射率的圖形表示。圖13是在變化光控制元件的密度的情況下與二色性客_主液晶的光控制元件組 合使用的圖12的濾光片的光譜透射率特性的圖形表示。
具體實(shí)施例方式以下參考附圖描述本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)和成像裝置的實(shí)施例。以下描述的各實(shí)施例是基于本發(fā)明的實(shí)施例的成像裝置應(yīng)用于數(shù)字照相機(jī)以及 本發(fā)明的實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)字照相機(jī)的成像光學(xué)系統(tǒng)。應(yīng)該注意，本發(fā)明可應(yīng)用的范圍不僅限于數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字照相機(jī)的成像光學(xué)系 統(tǒng)。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于廣大范圍的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、并入蜂窩電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)和PDA(個(gè)人 數(shù)字助理)中的相機(jī)、以及在各種相機(jī)中提供的成像光學(xué)系統(tǒng)。[整體配置]如圖1所示，成像裝置(數(shù)字照相機(jī))1包括例如布置在光路上的三個(gè)鏡頭元件2 和諸如CXD和CMOS的圖像感測器件3。圖1所示的成像裝置1具有三元件的配置；但是， 這僅僅是例子，并且成像裝置1可以包括任意數(shù)量的鏡頭元件2。光控制元件4和濾光片5被布置在光路上，在圖像感測器件3和布置在最靠近被攝體(subject)的鏡頭元件2中的最靠近被攝體的鏡頭2a之間彼此相鄰。例如，光控制元 件4被布置在濾光片5的圖像側(cè)。光控制元件4可以被布置在濾光片5的對象(object)側(cè)。防護(hù)玻璃6布置在光控制元件4和圖像感測器件3之間?？讖焦怅@7布置在從對 象側(cè)到圖像側(cè)的順序中第二布置的鏡頭元件(第二鏡頭元件)2的圖像側(cè)。[光控制元件的配置]光控制元件4由包含染料顏料的二色性客_主液晶形成。二色性客_主液晶的光 控制元件4是在成像裝置1的工作溫度下(例如在_20°C到80°C的溫度條件下)經(jīng)歷屬性 值的最小可能改變的電化學(xué)材料。光控制元件4被用作調(diào)整對于圖像感測器件3的入射光量的電可變光闌系統(tǒng)。光 控制元件4根據(jù)所施加的電壓變化其密度，并隨著密度改變，變化入射在圖像感測器件3上 的光的光譜透射率。[濾光片的配置]濾光片5是包括紅外吸收材料的紅外截止濾光片。紅外濾光片5中包含的紅外吸 收材料滿足以下條件(1)、(2)和(3)。(1)0. 6 < TIECF(580)/TIECF(540) < 1. 05(2)0. 1<Tiecf(640)/TIECF(540)<0.5(3) I Tircf(700)/Tircf(540) I < 0. 05其中TIECF(540)是濾光片對于具有540nm波長的光的光譜透射率，TIECF(580)是濾光片對于具有580nm波長的光的光譜透射率，TIECF(640)是濾光片對于具有640nm波長的光的光譜透射率，以及TIECF(700)是濾光片對于具有700nm波長的光的光譜透射率。條件⑴、⑵、(3)指定了濾光片5從紅色區(qū)域到近紅外區(qū)域的光譜透射特性。在條件(1)的范圍之上和之下，在波長580nm附近的光量相對于在其他可見光區(qū) 域中的光量變得過于不平衡，使得難以調(diào)整紅色再現(xiàn)時(shí)的白平衡。此外，由于圖像處理中引 入的過度的電信號增益，將存在色噪聲(chromic noise)的大量入射，導(dǎo)致圖像質(zhì)量惡化。在條件(2)的范圍以上，在波長640nm附近的光量變得太大，并且當(dāng)光控制元件5 的密度增加時(shí)，紅色區(qū)域中的光強(qiáng)度變得過高。這使得期望的白平衡調(diào)整很困難。另一方面，在條件(2)的范圍以下，紅色區(qū)域中的光強(qiáng)度變得太低，導(dǎo)致紅色再現(xiàn) 時(shí)圖像質(zhì)量的惡化。在條件(3)的范圍以上，在波長700nm附近的光量變得太大，并且圖像感測器件3 上的入射光量在近紅外區(qū)域變得過大。這對于輸出畫面和視頻中的紅色的再現(xiàn)性是不利 的。因此，利用包括滿足前述條件⑴、(2)、(3)的紅外吸收材料的濾光片5，可以確保 期望的白平衡，并且關(guān)于紅色區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)期望的顏色再現(xiàn)性。此外，利用紅外吸收材料，濾光片5能夠降低在圖像光學(xué)系統(tǒng)中產(chǎn)生的重影 (ghost)，特別是紅色反射重影，使得能夠通過降低的重影改善圖像質(zhì)量。優(yōu)選地，至少在濾光片5的一側(cè)形成反射紫外線和紅外線的多層膜。
在濾光片5配備了反射紫外線和紅外線的多層膜的情況下，對于圖像處理，可以 將濾光片5的光譜透射特性優(yōu)化到在僅利用紅外吸收材料的情況下不可能達(dá)到的范圍，使 得能夠改善圖像質(zhì)量。反射紫外線和紅外線的多層膜的位置不限于濾光片5的一側(cè)，并且例如可以在濾 光片5的兩側(cè)都形成多層膜。此外，可以為光學(xué)元件或者不同于濾光片5的一些其他組件提供反射紫外線和紅 外線的多層膜。例如，當(dāng)諸如低通濾光片的另一濾光片被布置在成像裝置1中時(shí)，可以為布 置在光路上的低通濾光片或者包括光控制元件4和保護(hù)玻璃6在內(nèi)的各種其他光學(xué)元件提
供多層膜。當(dāng)為光學(xué)元件或者不同于濾光片5的一些其他組件提供反射紫外線和紅外線的 多層膜時(shí)，也可以改善圖像質(zhì)量。如上所述，在成像裝置1中，光控制元件4和濾光片5彼此相鄰地被布置在光路上 的圖像感測器件3和最靠近被攝體布置的鏡頭2a之間。與其中光控制元件4被布置在孔徑光闌7的附近使得主光線和外圍光線遠(yuǎn)離的安 排相比，通過將光控制元件4和濾光片5彼此相鄰地布置在鏡頭2a和圖像感測器件3之間， 可以抑制成像光學(xué)系統(tǒng)的分辨率的惡化，并可以降低在制造時(shí)或者響應(yīng)于溫度改變可能發(fā) 生的后焦點(diǎn)偏離的量。此外，當(dāng)成像裝置1的成像光學(xué)系統(tǒng)是其中鏡頭元件2的至少一個(gè)沿著光軸移動(dòng) 的變焦(zoom)鏡頭光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)光控制元件4和濾光片5彼此相鄰地被布置在光路上的 圖像感測器件3和最靠近被攝體布置的鏡頭2a之間時(shí)，可以將光控制元件4和濾光片5提 供為非可移動(dòng)元件。因此，通過將光控制元件4和濾光片5布置在鏡頭2a和圖像感測器件 3之間，可以簡化成像裝置1的機(jī)制。此外，因?yàn)楣饪刂圃?和濾光片5并不占據(jù)鏡頭元 件2的移動(dòng)路徑或者鏡頭元件2之間的空間，因此成像裝置1可以在尺寸上降低而在變焦 范圍上增加。通常，包括圖像感測器件的成像裝置被設(shè)計(jì)為類似于被攝體側(cè)的遠(yuǎn)心 (telecentric)系統(tǒng)，以便使得變焦鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的場亮度均勻。被設(shè)計(jì)為類似于被攝體 側(cè)的遠(yuǎn)心系統(tǒng)，通過允許在成像光學(xué)系統(tǒng)(變焦鏡頭光學(xué)系統(tǒng))中的圖像感測器件和最靠 近被攝體布置的鏡頭之間的空間相對容易地形成的光學(xué)設(shè)計(jì)，可以降低成像光學(xué)系統(tǒng)的大這樣的空間可以用于將光控制元件4和濾光片5彼此相鄰地布置在成像裝置1中 的光路上的圖像感測器件3和最靠近被攝體布置的鏡頭2a之間，使得能夠容易地減少成像 裝置1的大小。例如可以使用紅外吸收玻璃形成濾光片5。利用由紅外吸收玻璃形成的濾光片5， 因?yàn)椴ＡР牧系謸趿擞捎跍囟雀淖円鸬目臻g改變的影響，所以可以維持期望的表面精度 而不管溫度改變，并且可以維持期望的光學(xué)性能而不管溫度改變。此外，通過使用紅外吸收 玻璃，可以改善濾光片5的強(qiáng)度?？梢允褂脴渲牧?例如環(huán)烯樹脂)作為基本材料來形成濾光片5。環(huán)烯樹脂是具有大量優(yōu)點(diǎn)的材料，包括良好的光學(xué)屬性(高透射性、低雙折射性、 高阿貝數(shù)等)、高抗溫性和低吸水性。因此，通過使用環(huán)烯樹脂作為濾光片5的基本材料，
9在-20°C到80°C的溫度條件下可以獲得高穩(wěn)定性，并可以確保期望的白平衡。此外，因?yàn)闃渲牧蠜]有玻璃材料貴，所以使用樹脂材料作為濾光片5的基本材 料可以降低成像裝置1的制造成本。此外，因?yàn)榄h(huán)烯樹脂具有極好的成型性，所以可以利用例如0. 3mm或更小的厚度 形成濾光片5。因此，使用環(huán)烯樹脂作為濾光片5的基本材料，可以降低成像裝置1的大小
和厚度。當(dāng)使用環(huán)烯樹脂作為濾光片5的基本材料時(shí)，優(yōu)選將樹脂與在近紅外區(qū)具有光學(xué) 吸收屬性的著色劑(如花青素顏料或者青色素顏料)混合作為紅外吸收材料。例如，存在許多關(guān)于花青素顏料的抗溫性和抗光性的改善的報(bào)告(例如見 JP-A-2003-292810)。此外，因?yàn)榛ㄇ嗨仡伭鲜翘烊坏闹珓?，并被認(rèn)為即使在極端的溫度 條件下也具有穩(wěn)定的可靠性，因此不像人造著色劑，花青素顏料可以容易地克服環(huán)境影響。已經(jīng)將成像裝置1描述為例如包括三個(gè)鏡頭元件2。但是，例如，可以將光控制元 件4和濾光片5提供在成像裝置IA或成像裝置IB中，如下所述(見圖2和圖3)。如圖2所示，成像裝置IA包括例如布置在光路上的五個(gè)鏡頭元件2A以及諸如CXD 和CMOS的圖像感測器件3。最靠近被攝體布置的鏡頭元件2A包括以向右的角度將光路偏 向(bend)的棱鏡2b。光控制元件4和濾光片5被布置在光路上，彼此相鄰地在圖像感測器件3和在最 靠近被攝體的鏡頭元件2A中的最靠近被攝體布置的鏡頭2c之間。例如光控制元件4被布 置在濾光片5的圖像側(cè)。光控制元件4可以被布置在濾光片5的對象側(cè)。保護(hù)玻璃6被布置在光控制元件4和圖像感測器件3之間?？讖焦怅@7被布置在 按從對象側(cè)到圖像側(cè)的順序第三個(gè)布置的鏡頭元件(第三鏡頭元件)2A的圖像側(cè)。包括棱鏡2b的成像裝置IA可以在厚度方面降低，因?yàn)槔忡R以向右的角度將光路 偏向。如圖3所示，成像裝置IB包括例如布置在光路上的四個(gè)鏡頭元件2B和諸如CXD 和CMOS的圖像感測器件3。光控制元件4和濾光片5被布置在光路上，彼此相鄰地在圖像感測器件3和在最 靠近被攝體的鏡頭元件2B中的最靠近被攝體布置的鏡頭2d之間。例如光控制元件4被布 置在濾光片5的對象側(cè)。光控制元件4可以被布置在濾光片5的圖像側(cè)。保護(hù)玻璃6被布置在光控制元件4和圖像感測器件3之間?？讖焦怅@7被布置在 按從對象側(cè)到圖像側(cè)的順序第三個(gè)布置的鏡頭元件(第三鏡頭元件)2B的對象側(cè)。低通濾光片8相對于光軸方向被提供在濾光片5的兩個(gè)表面上。在配備了低通濾光片8的成像裝置IB中，低通濾光片8可以防止產(chǎn)生莫爾條紋 (moire fringe)。[例子]下面參考圖4到圖9描述光控制元件4和濾光片5的具體例子。圖4和圖5是根據(jù)第一例子的圖形表示，其中圖4表示濾光片5的光譜透射特性， 圖5表示在變化光控制元件4的密度的情況下與光控制元件4組合使用的濾光片5的光譜
10透射特性。在圖5中，D1、D2和D3表示不同密度的光控制元件，Dl具有最低密度，D3具有最 聞想、度。在弟一 列子中，Tircf(580)/Tircf(540) = 0. 798, TIECF(640)/TIECF(540) = 0. 265, ^JeL |Tircf(700)/ Tiecf(540) I = 0. 010，滿足條件(1)、(2)、(3)。如圖4和圖5所示，在紅色區(qū)域(600nm到700nm的波長)中，朝向更長的波長側(cè)
光譜透射率逐漸降低。在該成像光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選當(dāng)光控制元件4的密度改變時(shí)，每個(gè)波長處的光譜透 射率的值變化相同的因子，以便對于所有密度的光控制元件4實(shí)現(xiàn)期望的白平衡調(diào)整。如圖5所示，例如，對于D1、D2、D3的光譜透射率在600nm的波長時(shí)是Al、A2、A3， 在625nm的波長時(shí)是Bi、B2、B3，在650nm的波長時(shí)是Cl、C2、C3。在此，認(rèn)為A、B、C如下相互關(guān)聯(lián)。(a)Al/A2=Bi//B2=Cl7/C2
(b)A2/A3=B2//B3=C2//C3
(c)Al/A3=Bi//B3=Cl7/C3在第一例子中，基本滿足所有的這些等式(a)、(b)、(c)，意味著當(dāng)光控制元件4的 密度改變時(shí)，紅色區(qū)域中每個(gè)波長處的光譜透射率的值按基本相同的因子變化。在第一例子中，滿足了條件(1)、(2)和(3)，并且在紅色區(qū)域的較短波長側(cè)沒有設(shè) 置截止波長。S卩，在第一例子中，無論光控制元件4的密度如何，可以確保期望的白平衡，并且 關(guān)于紅色區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)期望的顏色再現(xiàn)性。圖6和圖7是根據(jù)第二例子的圖形表示，其中圖6表示濾光片5的光譜透射特性， 圖7表示在變化光控制元件4的密度的情況下與光控制元件4組合使用的濾光片5的光譜 透射特性。在圖7中，D1、D2和D3表示不同密度的光控制元件，Dl具有最低密度，D3具有最 聞想、度。在弟_4列子中，TIRCF(580)/TIRCF(540) = 0. 927, Tiecf(640)/Tiecf(540) = 0. 337,以及 |TIRCF(700)/ Tiecf(540) I = 0. 000，滿足條件(1)、(2)、(3)。如圖6和圖7所示，在紅色區(qū)域(600nm到700nm的波長)中，朝向較長波長側(cè)光
譜透射率逐漸降低。如圖7所示，例如，對于D1、D2、D3的光譜透射率在600nm波長時(shí)是Al、A2、A3，在 625nm 波長時(shí)是 Bi、B2、B3，在 650nm 波長時(shí)是 Cl、C2、C3。在此，認(rèn)為A、B、C如下相互關(guān)聯(lián)。(a)Al/A2=Bi//B2=Cl7/C2
(b)A2/A3=B2//B3=C2//C3
(c)Al/A3=Bi//B3=Cl7/C3在第二例子中，基本滿足所有的這些等式(a)、(b)、(c)，意味著當(dāng)光控制元件4的 密度改變時(shí)，紅色區(qū)域中每個(gè)波長處的光譜透射率的值按基本相同的因子變化。在第二例子中，滿足了條件(1)、(2)和(3)，并且在紅色區(qū)域的較短波長側(cè)沒有設(shè)置截止波長。S卩，在第二例子中，無論光控制元件4的密度如何，可以確保期望的白平衡，并且 關(guān)于紅色區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)期望的顏色再現(xiàn)性。圖8和圖9是根據(jù)第三例子的圖形表示，其中圖8表示濾光片5的光譜透射特性， 圖9表示在變化光控制元件4的密度的情況下與光控制元件4組合使用的濾光片5的光譜 透射特性。在圖9中，D1、D2和D3表示不同密度的光控制元件，Dl具有最低密度，D3具有最 聞想、度。在弟二 列子中，TIRCF(580)/TIRCF(540) = 0. 927, Tiecf(640)/Tiecf(540) = 0. 337,以及 |TIRCF(700)/ Tiecf(540) I = 0. 000，滿足條件(1)、(2)和(3)。如圖8和圖9所示，在紅色區(qū)域(600nm到700nm的波長)中，朝向較長波長側(cè)光 譜透射率逐漸降低。如圖9所示，例如，對于Dl、D2、D3的光譜透射率在600nm波長時(shí)是Al、A2、A3，在 625nm 波長時(shí)是 Bi、B2、B3，在 650nm 波長時(shí)是 Cl、C2、C3。在此，認(rèn)為A、B、C如下相互關(guān)聯(lián)。(a)Al/A2=Bi//B2=Cl7/C2
(b)A2/A3=B2//B3=C2//C3
(c)Al/A3=Bi//B3=Cl7/C3在第三例子中，基本滿足所有的這些等式(a)、(b)和(C)，意味著當(dāng)光控制元件4 的密度改變時(shí)，紅色區(qū)域中每個(gè)波長處的光譜透射率的值按基本相同的因子變化。在第三例子中，滿足了條件(1)、(2)和(3)，并且在紅色區(qū)域的較短波長側(cè)沒有設(shè) 置截止波長。即，在第三例子中，無論光控制元件4的密度如何，可以確保期望的白平衡，并且 關(guān)于紅色區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)期望的顏色再現(xiàn)性。[成像裝置的實(shí)施例]圖10是圖示作為本發(fā)明的成像裝置的實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的框圖。成像裝置(數(shù)字照相機(jī))100包括具有成像功能的照相機(jī)塊10、執(zhí)行諸如對捕捉 的圖像信號的模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換的信號處理的照相機(jī)信號處理器20、執(zhí)行圖像信號的記錄和 再現(xiàn)的圖像處理器30、被提供用于顯示諸如捕捉的圖像的信息的IXD(液晶顯示器)40、執(zhí) 行圖像信號向存儲卡1000寫入和從存儲卡1000讀取的R/W(讀取器/寫入器)50、控制成 像裝置100的整體操作的CPU(中央處理單元)60、例如包括由用戶操縱以執(zhí)行所需操作的 各種開關(guān)的輸入部分70、以及控制被布置在照相機(jī)塊10中的鏡頭的驅(qū)動(dòng)的鏡頭驅(qū)動(dòng)控制 器80。例如，照相機(jī)塊10包括包括變焦鏡頭11的成像光學(xué)系統(tǒng)和諸如CXD和CMOS的 圖像感測器件12。照相機(jī)信號處理器20執(zhí)行各種類型的信號處理，包括來自成像器件的輸出信號 的數(shù)字轉(zhuǎn)換、噪聲移除、圖像質(zhì)量補(bǔ)償和轉(zhuǎn)換成亮度和色差信號。例如，圖像處理器30基于預(yù)定圖像數(shù)據(jù)格式執(zhí)行圖像信號的壓縮編碼和解壓縮 解碼、以及執(zhí)行諸如分辨率的數(shù)據(jù)規(guī)格的轉(zhuǎn)換。
IXD 40顯示諸如輸入部分70上的用戶操縱的狀態(tài)和捕捉的圖像的信息。R/W50將由圖像處理器30編碼的圖像數(shù)據(jù)寫到存儲卡1000中，并從存儲卡1000 讀取記錄的圖像數(shù)據(jù)。CPU 60用作控制處理器，基于例如來自輸入部分70的輸入命令信號控制成像裝 置100的每個(gè)電路塊。例如，輸入部分70包括用于操縱快門的快門釋放按鈕以及用于選擇操作模式的 選擇開關(guān)，并響應(yīng)于用戶操縱向CPU 60輸出所輸入的命令信號。例如，鏡頭驅(qū)動(dòng)控制器80基于來自CPU 60的控制信號來控制驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭11中 的鏡頭的馬達(dá)。存儲卡1000例如是可分離地提供給與R/W 50連接的插槽的半導(dǎo)體存儲器。下面描述成像裝置1000的操作。在CPU 60的控制下，在用于捕捉的待機(jī)模式期間，照相機(jī)塊10中的捕捉的圖像信 號經(jīng)由照相機(jī)信號處理器20輸出到IXD 40，并被顯示為相機(jī)直達(dá)(through)圖像。在從輸 入部分70輸入了用于變焦的輸入命令信號時(shí)，CPU 60將控制信號輸出到鏡頭驅(qū)動(dòng)控制器 80，并且在鏡頭驅(qū)動(dòng)控制器80的控制下移動(dòng)變焦鏡頭11中的預(yù)定鏡頭。當(dāng)響應(yīng)于來自輸入部分70的輸入命令信號而操作相機(jī)塊10的快門(未示出)時(shí)， 相機(jī)信號處理器20將捕捉的圖像信號輸出到圖像處理器30用于壓縮編碼，并且該信號被 轉(zhuǎn)換成預(yù)定數(shù)據(jù)格式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)被輸出到R/W 50，并被寫到存儲卡1000中。注意，例如當(dāng)輸入部分70的快門釋放按鈕被按下一半或者全部按下用于記錄(捕 捉)時(shí)，執(zhí)行對焦，此時(shí)鏡頭驅(qū)動(dòng)控制器80基于來自CPU 60的控制信號移動(dòng)變焦鏡頭11 中的預(yù)定鏡頭用于對焦。為了再現(xiàn)存儲卡1000中記錄的圖像數(shù)據(jù)，R/W 50根據(jù)輸入部分70的操縱從存儲 卡1000讀取預(yù)定圖像數(shù)據(jù)，并在通過圖像處理器30的解壓縮解碼之后，再現(xiàn)圖像信號被輸 出到IXD 40，并顯示再現(xiàn)的圖像。在優(yōu)選實(shí)施例中描述的元件的具體形狀和配置自然僅僅是示例性的，并被描述用 于簡單地體現(xiàn)本發(fā)明。因此本發(fā)明的在前描述不將被認(rèn)為是限制本發(fā)明的技術(shù)范圍。本申請包含與2009年7月8日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2009-161471有關(guān)的主題，通過引用將其全部內(nèi)容合并于此。
權(quán)利要求
一種成像光學(xué)系統(tǒng)，包括光控制元件，其由含染料顏料的二色性客 主液晶形成，并被布置在光路上用于調(diào)整對于圖像感測器件的入射光量；以及濾光片，其被布置在光路上，并包括紅外吸收材料，所述濾光片具有滿足以下條件(1)、(2)、(3)的光譜透射率(1)0.6＜TIRCF(580)/TIRCF(540)＜1.05(2)0.1＜TIRCF(640)/TIRCF(540)＜0.5(3)|TIRCF(700)/TIRCF(540)|＜0.05其中TIRCF(540)是濾光片對于具有540nm波長的光的光譜透射率，TIRCF(580)是濾光片對于具有580nm波長的光的光譜透射率，TIRCF(640)是濾光片對于具有640nm波長的光的光譜透射率，以及TIRCF(700)是濾光片對于具有700nm波長的光的光譜透射率。
2.如權(quán)利要求1所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中為所述濾光片提供了反射紫外線和紅外線 的多層膜。
3.如權(quán)利要求1所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中為布置在光路上的非濾光片光學(xué)元件提供 反射紫外線和紅外線的多層膜。
4.如權(quán)利要求1所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中將所述光控制元件和濾光片彼此相鄰地布 置在光路上的所述圖像感測器件和最靠近被攝體布置的鏡頭之間。
5.如權(quán)利要求1所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中紅外吸收玻璃被用于所述濾光片。
6.如權(quán)利要求1所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中環(huán)烯樹脂被用作所述濾光片的基本材料。
7.如權(quán)利要求6所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中所述環(huán)烯樹脂包含花青素顏料或青色素顏 料作為紅外吸收材料。
8.一種成像裝置，包括圖像感測器件，其將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號；光控制元件，其由含染料顏料的二色性客_主液晶形成，并被布置在光路上用于調(diào)整 對于圖像感測器件的入射光量；以及濾光片，其被布置在光路上，并包括紅外吸收材料， 所述濾光片具有滿足以下條件(1)、(2)、(3)的光譜透射率(1)0.6 < Tiecf(580)/Tiecf(540) < 1. 05(2)0.1〈 Tiecf(640)/Tiecf(540) < 0· 5(3)I T1Rcf(zoo)/Tircf(540) I <0-05其中TIECF(540)是濾光片對于具有540nm波長的光的光譜透射率， TIECF(580)是濾光片對于具有580nm波長的光的光譜透射率， TIECF(640)是濾光片對于具有640nm波長的光的光譜透射率，以及 TIECF(700)是濾光片對于具有700nm波長的光的光譜透射率。
全文摘要
一種成像光學(xué)系統(tǒng)，包括光控制元件，其由含染料顏料的二色性客-主液晶形成，并被布置在光路上用于調(diào)整對于圖像感測器件的入射光量；以及濾光片，其被布置在光路上，并包括紅外吸收材料，所述濾光片具有滿足以下條件(1)、(2)、(3)的光譜透射率(1)0.6＜TIRCF(580)/TIRCF(540)＜1.05(2)0.1＜TIRCF(640)/TIRCF(540)＜0.5(3)|TIRCF(700)/TIRCF(540)|＜0.05其中TIRCF(540)、TIRCF(580)、TIRCF(640)、TIRCF(700)分別是濾光片對于具有540nm、580nm、640nm、700nm波長的光的光譜透射率。
文檔編號G02B5/22GK101950096SQ20101022639
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者山野裕貴 申請人:索尼公司