CN104884978A - 光学元件的制造方法、光学元件、光学系统及摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明通过提供一种光学元件的制造方法来解决上述问题，该光学元件的制造方法的特征在于，所述光学元件具有：由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和在所述光吸收部上由透射光的材料形成的透光部，从中心向周边形成有中心区域、中间区域、周边区域，所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，所述中间区域中，从所述中心区域侧向周边区域侧，所述光吸收部的厚度逐渐变厚，该制造方法包括如下的工序：在透明基板上涂布用于形成光吸收部的光吸收性树脂材料的工序；将具有与所述光吸收部的形状的凹凸形状相对应的成型模具按压在所涂布的所述光吸收性树脂材料上的工序；在所述成型模具被按压在所述光吸收性树脂材料上的状态下照射紫外线，由此使所述光吸收性树脂材料固化而形成光吸收部的工序；和照射所述紫外线之后将所述成型模具剥离的工序，所述成型模具的与成为凸部的上表面的中心区域相对应的部分平坦地形成。
Description
技术领域
本发明涉及光学元件的制造方法、光学元件、光学系统及摄像装置。
背景技术
在照相机等光学设备中，为了调节向透镜等入射的入射光的光量，使用了光学光阑、减光(ND：Neutral Density)滤光器等。也在便携式电话、便携式终端等中推进了照相机的安装，也在这种照相机中使用了光学光阑(例如，专利文献1)。将普通的光学光阑表示在图1中。光阑910是在由遮光材料形成为板状的构件的中心部分形成开口部911而成的，周边部分的光被遮挡，在形成有开口部911的中心部分透射光。图1的(a)是光阑910的俯视图，图1的(b)表示图1的(a)的单点划线1A-1B处的光的透射率分布。最近，由于便携式电话、便携式终端的小型化、薄型化，照相机也小型化。因此，所使用的光学光阑也小型化，但是在小型的光学光阑910中，在开口部911的周围无法忽视光的衍射的产生，难以提高分辨率。即，要求一种推进照相机的高像素化、另一方面不会使分辨率劣化的小型的光学光阑。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-231209号公报
专利文献2：日本特开2011-221120号公报
专利文献3：日本特许第4428961号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为成为这样的光学光阑的光学元件，如图2所示，公开了一种中心部分的光的透射率较高、且光的透射率从中心部分向周边部分减少的结构的变迹滤光器(apodization filter)。另外，图2的(a)是在中心部分具有开口部921的光阑920的俯视图，图2的(b)表示图2的(a)的单点划线2A-2B处的光的透射率分布。
另外，这样的变迹滤光器理想地是被设计为透射率分布成为正态分布，但是由于中心的应透射区域较小，因此制作较难，难以无偏差、均匀地进行制作。另外，在透射率分布为正态分布的情况下，实质上光的透射光量大大减少，因此存在光学系统变暗的问题。
本发明是鉴于如上所述的问题而作出的，其目的在于提供一种光的透射率从中心区域向周边区域单调地减少且提高了中心区域的透射率、并且均匀的光学元件及其制造方法。
用于解决问题的方案
根据本实施方式的一技术方案，提供一种光学元件的制造方法，其特征在于，所述光学元件具有：由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和在所述光吸收部上由透射光的材料形成的透光部，从中心向周边形成有中心区域、中间区域、周边区域，所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，所述中间区域中，从所述中心区域侧向周边区域侧，所述光吸收部的厚度逐渐变厚，该制造方法包括如下的工序：在透明基板上涂布用于形成光吸收部的光吸收性树脂材料的工序；将具有与所述光吸收部的形状相对应的凹凸形状的成型模具按压在所涂布的所述光吸收性树脂材料上的工序；在所述成型模具被按压在所述光吸收性树脂材料上的状态下照射紫外线，由此使所述光吸收性树脂材料固化而形成光吸收部的工序；和照射所述紫外线之后将所述成型模具剥离的工序，所述成型模具的与成为凸部的上表面的中心区域相对应的部分平坦地形成。
另外，根据本实施方式的其他一技术方案，提供一种光学元件的制造方法，其特征在于，所述光学元件具有：由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和在所述光吸收部上由透射光的材料形成的透光部，从中心向周边形成有中心区域、中间区域、周边区域，所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，所述中间区域中，从所述中心区域侧向周边区域侧，所述光吸收部的厚度逐渐变厚，该制造方法包括如下的工序：在具有与所述光吸收部的形状相对应的凹凸形状的成型模具上涂布光吸收性树脂材料的工序；将透明基板按压在所涂布的所述光吸收性树脂材料上的工序；在所述透明基板被按压在所述光吸收性树脂材料上的状态下照射紫外线，由此使所述光吸收性树脂材料固化而形成光吸收部的工序；和照射所述紫外线之后将所述成型模具剥离的工序，所述成型模具的与成为凸部的上表面的中心区域相对应的部分平坦地形成。
另外，根据本实施方式的其他一技术方案，提供一种光学元件的制造方法，其特征在于，所述光学元件具有：在基材上由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和在所述光吸收部上由透射光的光透明材料形成的透光部，从中心向周边同心圆状地形成有中心区域、中间区域、周边区域，所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，所述中间区域中，从所述中心区域侧向周边区域侧，所述光吸收部的厚度逐渐变厚，将中心区域与中间区域的边界的直径设为φ1、将中间区域与周边区域的边界的直径设为φ2时，满足0.3<φ1/φ2<0.7，该制造方法包括如下的工序：使用成型模具形成所述光吸收部的工序，所述成型模具从中心向周边同心圆状地形成有中心区域、中间区域、周边区域，所述中心区域的凹凸的高度最高、且为平坦，所述中间区域具有凹凸的高度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐降低的凹凸面；在所述光吸收部上以使表面平坦的方式层叠光透明材料的工序。
另外，根据本实施方式的其他一技术方案，提供一种光学元件，其特征在于，其具有在基材上由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和在所述光吸收部上由透射光的光透明材料形成的透光部，从中心向周边同心圆状地形成有中心区域、中间区域、周边区域，所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，所述中间区域中，所述光吸收部的厚度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐变厚，将中心区域与中间区域的边界的直径设为φ1、将中间区域与周边区域的边界的直径设为φ2时，满足0.3<φ1/φ2<0.7。
另外，根据本实施方式的其他一技术方案，提供一种光学元件，其特征在于，其具有在基材上由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和在所述光吸收部上由透射光的光透明材料形成的透光部，从中心向周边同心圆状地形成有中心区域、中间区域、周边区域，所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，所述中间区域中，所述光吸收部的厚度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐变厚，将中心区域与中间区域的边界的直径设为φ1、将中间区域与周边区域的边界的直径设为φ2时，满足0.3<φ1/φ2<0.9。
另外，根据本实施方式的其他一技术方案，提供一种光学元件，其特征在于，其具有由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和在所述光吸收部上由透射光的材料形成的透光部，从中心向周边形成有中心区域、中间区域、周边区域，所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，所述中间区域中，所述光吸收部的厚度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐变厚，所述光吸收部是通过在所涂布的光吸收性树脂材料上抵接具有与所述光吸收部的形状相对应的凹凸形状的成型模具并照射紫外线而形成的，所述成型模具的与成为凸部的上表面的中心区域相对应的部分平坦地形成。
另外，根据本实施方式的其他一技术方案，提供一种光学元件，其特征在于，其具有由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和在所述光吸收部上由透射光的材料形成的透光部，从中心向周边形成有中心区域、中间区域、周边区域，所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，所述中间区域中，所述光吸收部的厚度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐变厚，所述中心区域中的透射率最低的点相对于透射率最高的点的透射率之比为0.95以上、或所述中心区域中的透射率最低的点的光吸收部的厚度为0.2μm以下。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种在光的透射率从中心区域向周边区域单调地减少的光学元件中提高了中心区域的透射率、并且均匀的光学元件及其制造方法。
附图说明
图1是光阑的说明图。
图2是变迹滤光器的说明图。
图3是第1实施方式中的光学元件的结构图。
图4是第1实施方式中的光学元件的说明图。
图5是光学元件中的φ1/φ2与MTF及透射率之间的关系图。
图6是第2实施方式中的光学元件的制造方法的工序图(1)。
图7是第2实施方式中的光学元件的制造方法的工序图(2)。
图8是第2实施方式中的光学元件的制造方法所使用的成型模具的说明图。
图9是第3实施方式中的光学元件的制造方法的工序图(1)。
图10是第3实施方式中的光学元件的制造方法的工序图(2)。
图11是安装有第4实施方式中的摄像装置的智能手机的说明图。
图12是第4实施方式中的摄像装置的说明图。
图13是第4实施方式中的摄像装置的光学系统的说明图。
具体实施方式
〔第1实施方式〕
以下说明用于实施的方式。另外，对相同的构件等标注相同的附图标记并省略说明。
(光学元件)
针对第1实施方式中的光学元件进行说明。本实施方式中的光学元件被称作所谓的变迹滤光器，如图3和图4所示，包括由透明的树脂材料或玻璃等形成的透明基材10、形成在透明基材10上的由吸收可见光的材料形成的光吸收部20、以及由透射可见光的材料(光透明材料)形成的透光部30。另外，图4的(a)是本实施方式中的光学元件的俯视图，图4的(b)表示图4的(a)的单点划线4A-4B处的光的透射率分布。
本实施方式中的光学元件具有光学元件的中心部分的中心区域21、形成在中心区域21的周围的中间区域22以及形成在中间区域22的周围的周边区域23。
光吸收部20在中心区域21中几乎未形成，在周边区域23中形成得较厚，在中心区域21与周边区域23之间的中间区域22中，光吸收部20以厚度从中心区域21侧向周边区域23侧逐渐变厚的方式形成。
在此，将构成光吸收部的光吸收材料的光学浓度记为OD、将光吸收部的厚度记为t时，透射率T(％)用下述(1)所示的式子表示。
T＝100×10(-OD×t)％·············(1)
在此，光学浓度OD根据每单位厚度的透射率T0(％)而用下述(2)所示的式子表示。
OD＝-log(T0/100)·············(2)
因而，在本实施方式中的光学元件中，中心区域21中的透射率由于光吸收材料的厚度基本上为零，因此是接近于100％的值，透射大致全部的入射光。另外，周边区域23中的透射率用(1)所示的式子进行限定，例如使其为0.1％时，需要以满足OD×t＝3的方式确定光学浓度OD与周边区域的厚度t。在增大OD、即吸收能力较高的吸收材料的情况下，能够减薄厚度，但是当在中心区域产生了残膜时，由残膜产生的透射率降低变得明显，制造变得困难。另一方面，若减小OD，则周边区域的厚度变厚，因此不利于要求薄型化的摄像系统。因而，周边区域的厚度、即光吸收部20的中心区域与周边区域的高低差为5μm～100μm左右较好，而且，10μm～30μm左右能够减薄光学元件，而且能够稳定地进行制造，故而优选。中间区域22中的透射率以透射率从中心区域21侧向周边区域23侧逐渐减少的方式形成，因此，从中心区域21侧向周边区域23侧，透射的光的光量逐渐减少。
在本实施方式中的光学元件中，透射率根据光吸收材料的厚度而改变，因此如果能够使用例如成型模具等精密地控制光吸收材料的厚度，则在易于获得再现性较好且高精度的透射率分布方面是优异的。作为比较例，也能够利用如专利文献3的图4所示的喷墨记录装置来制作相同的透射率分布。该方式中，由于墨接收层的厚度恒定，因此通过利用喷墨记录装置根据位置的不同而精密地控制微小液滴的喷出量，从而分布与期望的透射率分布相应的光学浓度OD，在墨接收层的厚度较薄的情况下，虽然有能够减薄光学元件的厚度的优点，但是对微小液滴的大小、喷出量的偏差较敏感，因此有难以获得再现性较好且高精度的透射率分布的问题。
另外，在本实施方式中，中心区域21、中间区域22及周边区域23形成为同心圆状，将中心区域21与中间区域22的边界的直径设为φ1、将中间区域22与周边区域23的边界的直径设为φ2时，以满足下述(3)所示的式子的方式形成。
0.3＜φ1/φ2＜0.7·················(3)
例如，在图3所示的光学元件中，形成为φ1为1.8mm，φ2为3.0mm，φ1/φ2＝0.6，因此满足了上述(3)所示的式子。
在这样的、本实施方式中的光学元件中，能够提高规定的空间频率下的MTF(Modulation Transfer Function：调制传递函数)的值，因此在用于照相机等摄像装置的情况下，能够拍摄更好画质的图像。但是，MTF最佳的理想的变迹滤光器的透射率分布为正态分布，遮挡光的部分变多，因此有时透射光量大大减少成为缺点。图5是表示与前述φ1和φ2的比率相应的MTF和透射率的变化的图。φ1/φ2＝1相当于图1所示的以往的开口光阑并将该透射率设为100。φ1/φ2＝0时是透射率分布为正态分布的理想的变迹滤光器，MTF最好，但是透射率减少到40％左右。在本实施方式中的光学元件中，φ1/φ2以(3)所示的式子的方式形成，因此能够提供与理想的变迹滤光器相比MTF的劣化小、能够获取更多光量的明亮的光学元件。
另外，与以(3)所示的式子的方式形成的光学元件相比较，为了提供能够进一步获取光量的明亮的光学元件，优选的是，以满足下述(4)所示的式子的方式形成。
0.3＜φ1/φ2＜0.9·················(4)
根据图5，φ1/φ2为0.74时，透射率为80％以上，φ1/φ2为0.9时，透射率为90％以上，适合于需要更多光量的用途。另外，即使φ1/φ2＝0.7～0.9时，MTF也比作为以往的二元光阑(binary diaphram)的φ1/φ2＝1.0好，因此能够拍摄更好画质的图像。
另外，透光部30以填埋入未形成光吸收部20的部分内的方式形成，透光部30的表面大致平坦。因此，透光部30的厚度在中心区域21中最厚，在周边区域23中最薄，以从中心区域21向周边区域23逐渐变薄的方式形成。另外，在本实施方式中，可见光是指420nm以上且780nm以下的波长的光。
另外，透明基材10只要是玻璃、树脂等透明材料即可，特别是在便携式电话用照相机等要求薄型化的用途中，优选减薄透明基材10的厚度，进一步优选其厚度为0.1mm以下。另外，在图3所示的本实施方式中，透明基材10采用了平板，但是也可以是透镜，特别是在以低背化为特征的智能手机用照相机模块中，由于空间有限，因此形成于构成照相机模块的透镜的一部分并制为光学元件。
(光吸收部20)
本实施方式中的光学元件中，光吸收部20由在透射光的透明树脂材料中添加吸收光的吸收材料而得到的材料形成。需要说明的是，用于形成光吸收部20的后述的液体状的光吸收性树脂材料20a中含有在透明树脂材料中添加有吸收材料而得的材料。
(吸收材料)
作为吸收材料，可以使用蒽醌系、酞菁系、苯并咪唑酮系、喹吖啶酮系、偶氮螯合物系、偶氮系、异吲哚啉酮系、皮蒽酮系、阴丹酮系、蒽素嘧啶系、二溴蒽缔蒽酮(dibromoanthanthrone)系、黄蒽酮系、苝系、芘酮系、喹酞酮系、硫靛系、二噁嗪系、苯胺黑(aniline black)、酸性黑(nigrosin black)等有机色素、有机颜料；使用了金、银、铜、锡、镍、钯、它们的合金的金属纳米颗粒；以及，硫酸钡、氧化锌、硫酸铅、铬黄、氧化铁红、群青、普鲁士蓝、氧化铬、铁黑、铅丹、硫化锌、镉黄、镉红、锌、锰紫、钴、磁铁矿颜料(magnetite)、炭黑、碳纳米管、石墨烯、钛黑等无机颜料。从分散性优异、吸收系数高的方面出发，特别优选钛黑。向后述的透明树脂材料中添加而成型时，可以降低钛黑的添加浓度，因此可以将粘度保持为较低。
所谓钛黑，是TiNxOy(0≤x＜1.5及0.16＜y＜2)或(1.0≤x+y＜2.0及2x＜y)表示的低价氧化钛的化合物，可容易地得到其颗粒。作为光学元件使用时，优选雾度小，因此，本实施方式中使用的钛黑颗粒的平均粒径优选为100nm以下，更优选为30nm以下。此处，被分散体的粒径意味着，在用透射型电子显微镜(TEM)拍摄有机溶剂中含有的钛黑颗粒的10万倍放大图像而得到的TEM照片中的100个颗粒的数均粒径。
本实施方式中，使用颗粒时，可以使用分散剂，对于钛黑也同样。分散剂是为了在树脂中均匀分散而使用的。作为分散剂，可以举出高分子分散剂(烷基铵及其盐、具有酸基的共聚物的醇铵盐、含羟基的羧酸酯、含羧酸的共聚物、含酰胺基的共聚物、颜料衍生物、硅烷偶联剂等。另外，分散剂的分子中可以存在与树脂相互作用的官能团、聚合性官能团。另外，它们可以单独使用，也可以组合2种以上使用。
添加到透明树脂材料中的钛黑的比率优选为0.3质量％以上且15质量％以下，更优选为0.5质量％～13质量％。需要说明的是，这相当于10μm处的光学浓度为0.2以上且4.0以下。若所添加的钛黑的比率小于0.3质量％，则为了显现期望的透射率需要100μm以上的膜厚，有时成型变得非常困难。另一方面，若所添加的钛黑的比率大于15质量％，则每单位膜厚的透射率的减少增加，因此，要求在中心部分残膜几乎为零，所以光学元件的制造变得困难。
另外，除了钛黑以外，也可以添加其他材料使用。特别是炭黑从800nm朝向380nm的透射率单调地减少，与钛黑显示相反的特性，因此通过将这两者组合，可以减少透射率的波长依赖性。
(透明树脂材料)
作为透明树脂材料，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃(COP)等热塑性树脂；聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)等热固性树脂；丙烯酸类树脂、环氧树脂等能量射线固化性树脂。使用热固性树脂、能量射线固化性树脂时，在低聚物、单体等聚合前体化合物(以下也称作聚合性化合物)的阶段添加吸收材料，之后进行固化即可。其中，优选使用能量射线固化性树脂。作为这样的聚合性化合物，只要为通过聚合反应固化而形成固化物那样的成分即可，可以没有特别限制地使用。例如，可以没有特别限制地使用自由基聚合型的固化性树脂、阳离子聚合型的固化性树脂、自由基聚合型的固性化合物(单体)。其中，从聚合速度、后述的成型性的观点出发，优选自由基聚合型的固化性化合物(单体)。作为自由基聚合型的固化性树脂，可以举出具有以下基团的树脂等：(甲基)丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰基氨基、(甲基)丙烯酰基、烯丙基氧基、烯丙基、乙烯基、乙烯基氧基等具有碳-碳不饱和双键的基团。
本实施方式中，对聚合性化合物没有特别限定，可以举出乙氧基化邻苯基苯酚丙烯酸酯、甲基丙烯酸2-(全氟己基)乙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、三环癸烷(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷甲醇(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷乙醇(甲基)丙烯酸酯、1-金刚烷基丙烯酸酯、1-金刚烷基甲醇丙烯酸酯、1-金刚烷基乙醇丙烯酸酯、2-甲基-2-金刚烷基丙烯酸酯、2-乙基-2-金刚烷基丙烯酸酯、2-丙基-2-金刚烷基丙烯酸酯等单官能化合物；9,9-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸异冰片酯、三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二乙醇二(甲基)丙烯酸酯、金刚烷二丙烯酸酯、金刚烷二甲醇二丙烯酸酯等二官能化合物；三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等三官能化合物、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等四官能化合物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等六官能化合物等。另外，聚合性化合物可以含有1种或2种以上。仅使用单官能化合物时，存在成型后的脱模时发生内聚破坏的情况，因此，优选包含二官能以上的多官能化合物。聚合性化合物组中的多官能化合物优选为1质量％以上且90质量％以下，进一步优选为10质量％以上且80质量％以下。多官能化合物的量不足1质量％时，能够改善内聚破坏的效果不充分，超过90质量％时，有时聚合后的收缩成为大问题。
另外，除了上述具有碳-碳不饱和双键的官能团以外，也可以使用发生环氧基那样的开环反应的聚合性化合物。虽然没有特别例示，但由于这种情况下，仅是单官能化合物时，存在成型后的脱模时发生内聚破坏的情况，所以优选包含二官能以上的多官能化合物。聚合性化合物组中的多官能化合物优选为1质量％以上且90质量％以下，进一步优选为10质量％以上且80质量％以下。出于减小与基材的折射率差从而减轻界面反射、或调节粘度的目的，这些光固化性吸收材料可以单独使用，也可以组合多种使用。
(透光部30)
本实施方式中的光学元件中，透光部30由上述的透明树脂材料形成。需要说明的是，用于形成透光部30的后述的液体状的透光性树脂材料30a中包含上述的透明树脂材料。
本实施方式中的光学元件在透明基材10与透光部30之间几乎不存在形成了光吸收部20的吸收材料，因此，可以提高该区域中的透射率，并且使其均匀。
〔第2实施方式〕
接着，针对第2实施方式进行说明。本实施方式为第1实施方式的光学元件的制造方法。关于本实施方式的制造方法，基于图6及图7进行说明。本实施方式是同时制作多个第1实施方式中的光学元件的方法。
最初，如图6的(a)所示，在透明基材10上适量滴加用于形成光吸收部20的光吸收性树脂材料20a。光吸收性树脂材料20a是在透明树脂材料中添加有吸收材料的液体，本实施方式中使用的是通过照射紫外线而固化的材料。
接着，如图6的(b)所示，将表面具有与形成的光吸收部20的形状相对应的凹凸的成型模具130以使形成有凹凸的面成为滴加光吸收性树脂材料20a的一侧的方式进行按压，照射紫外线。由此，光吸收性树脂材料20a固化，形成光吸收部20。将此时使用的成型模具130的表面形状示于图8。该成型模具130在表面形成有凸部131和凹部132，通过凹部132形成本实施方式中的光学元件的光吸收部20。该成型模具130具有成为凸部131的上表面的中心区域141、成为凹部132的底面的周边区域143、凸部131的上表面与凹部132的底面之间即中心区域141与周边区域143之间的中间区域142。
成型模具130在成为凸部131的上表面的中心区域141及成为凹部132的底面的周边区域143平坦地形成表面，在中间区域142以高度从中心区域141向周边区域143逐渐降低的方式形成。
用同样的方法制造图2所示的现有的变迹滤光器时，按压光吸收性树脂材料的成型模具的中心区域呈大致点状。为了提高中心的透射率，需要从中心区域排除光吸收性树脂材料，因此，需要在滴加光吸收性树脂材料20a的一侧强力按压成型模具。然而，如前所述，成型模具的前端为大致点状，因此产生由于加压而成型模具陷入透明基板、或者损伤透明基板的问题，因而需要以高精度控制加压力。假设在成型模具的前端和透明基板之间产生间隙而残留光吸收性树脂材料、或者成型模具的前端陷入透明基板时，会在图2所示的透射率分布中产生误差，因此这样的光学元件的制造偏差会成为组装有该光学元件的摄像系统的摄入光量偏差的原因，因此不优选。
另一方面，本实施方式中，成型模具130的凸部131的上表面的中心区域141平坦地形成表面，因此，即使在滴加有光吸收性树脂材料20a的一侧强力按压成型模具130，也能够以直径φ1的面积进行加压，因而实质上不会陷入基材，可以将成型模具130的凸部131的上表面和透明基材10之间的光吸收性树脂材料20a挤出。
因此，可以使成型模具130的凸部131的上表面与透明基材10之间为大致不存在光吸收性树脂材料20a的状态，在该状态下照射紫外线。由此，可以稳定地制作在与成型模具130的凸部131相对应的部分未形成或者几乎未形成含有吸收材料的光吸收部20的光学元件，可以使该区域中的透射率一直较高且均匀。
例如，将中心区域21与中间区域22的边界的直径设为φ1，将中间区域22与周边区域23的边界的直径设为φ2，基于相同的φ2比较φ1/φ2＝0.1和φ1/φ2＝0.3时，φ1/φ2＝0.3与φ1/φ2＝0.1相比，中心区域的面积比为9倍，因此，用于将成型模具130的凸部131的上表面与透明基材10之间的光吸收性树脂材料20a挤出所需的压力也需要为9倍。但是，若考虑到对来自期望的压力的误差的影响灵敏度，则压力误差在每单位面积变为9分之1，因此可以防止由于压力误差导致成型模具130陷入薄膜等树脂基材。
另外，为了提高透射率，优选在成型模具130的凸部131的上表面与透明基材10之间完全不存在残留的光吸收性树脂材料20a。但是，在即使强力按压成型模具130也不能完全排除光吸收性树脂材料20a的情况下、在成型模具130的凸部131的上表面存在微小且局部的凹凸或者以同心圆状地具有微小的高度分布的情况下等，在中心区域的面积的一部分残留光吸收性树脂材料20a。在这样的情况下，如果局部透射率的偏差、亦即中心区域中的透射率最低的点相对于透射率最高的点的透射率之比为0.95以上，则光学影响小，因此优选。由式(1)及式(2)，使周边区域中的光吸收部的厚度为30μm且透射率为0.1％、即OD值为3时，若控制中心区域中残留的光吸收性树脂材料的膜厚偏差为0.2μm以下，则能够使中心区域中的透射率偏差为5％以下，因此优选。
接下来，如图6的(c)所示，从透明基材10剥离成型模具130。由此，在透明基材10的表面形成光吸收部20。
接下来，如图7的(a)所示，在形成有光吸收部20的面上滴加用于形成透光部30的透光性树脂材料30a，在所滴加的透光性树脂材料30a上载置透明平板151，照射紫外线。透光性树脂材料30a由通过照射紫外线而固化的材料形成，因此通过紫外线，透光性树脂材料30a固化，形成透光部30。
接下来，如图7的(b)所示，将透明平板151剥离。
接下来，如图7的(c)所示，切断每个光学元件。具体而言，以使透光部30的厚的区域为中心的方式、透明基材10为玻璃时利用切割锯等切断成各个光学元件，透明基材10为薄膜时用利用冲切等切断成各个光学元件。
利用以上的制造方法，可以制作本实施方式中的光学元件。如此制作的光学元件中，形成有透光部30的中心区域21中未形成或者几乎未形成含有吸收光的吸收材料的光吸收部20，因此可以提高该区域中的透射率并使其均匀。
另外，本实施方式中，针对向透明基材10侧滴加光吸收性树脂材料20a的情况进行了说明，但即使向成型模具130侧滴加光吸收性树脂材料20a，也能制作同样的光学元件。
该情况下，可以对图8所示的成型模具130的凸部131的上表面即中心区域141的表面进行疏液处理，例如可以对成型模具130的凸部131的上表面即中心区域141的表面涂布疏液材料等。由此，在中心区域141，所供给的光吸收性树脂材料20a因涂布等而被排斥，可以制作在与成型模具130的凸部131的上表面即中心区域141相对应的中心区域21未形成光吸收部20的光学元件。
进而，本实施方式中，从成型模具侧照射紫外线，因此为玻璃、石英、树脂等对紫外线透明的材料即可。另外，从透明基材10侧照射紫外线时，也可以使用镍、铜、不锈钢、在不锈钢的表面镀覆了含有镍的金属而得到的材料等不透射紫外线的材料，另外，也可以将从石英等玻璃模具、由上述金属形成的成型模具暂时转印到树脂上而得的产物作为成型模具。
〔第3实施方式〕
接着，针对第3实施方式进行说明。本实施方式是第1实施方式中的光学元件的制造方法。关于本实施方式中的制造方法，基于图9及图10进行说明。本实施方式是同时制作多个第1实施方式中的光学元件的方法。
首先，如图9的(a)所示，在透明基材10上滴加适量用于形成光吸收部20的光吸收性树脂材料20a。光吸收性树脂材料20a是在透明树脂材料中添加了吸收材料的液体，通过照射紫外线而固化。
接着，如图9的(b)所示，对光吸收性树脂材料20a照射紫外线。由此，光吸收性树脂材料20a固化，形成固化了的光吸收材料部20b。
接着，如图9的(c)所示，在固化了的光吸收材料部20b上形成掩模160，进行蚀刻。该掩模160具有与要形成透光部30的区域相对应的开口部161。该掩模160可以为光掩模，也可以为金属掩模。例如，为光掩模的情况下，通过在固化了的光吸收材料部20b上涂布光致抗蚀剂，进行利用曝光装置的曝光、显影，从而可以形成由具有开口部161的光掩模形成的掩模160。另外，作为此时进行的蚀刻方法，可以举出RIE(Reactive Ion Etching，反应离子蚀刻)等干蚀刻。
接着，如图9的(d)所示，利用干蚀刻将掩模160的开口部161处的固化了的光吸收材料部20b大致完全去除，然后去除掩模160。由此，可以在透明基材10上形成光吸收部20。
用同样的方法制造图2所示的现有的变迹滤光器时，图3所示的与光学元件中的中心区域21相对应的应该完全去除光吸收材料部20b的区域变成点状，与此相应地，吸收材料部的膜厚发生变化的中间区域22的范围增加。难以通过干蚀刻法形成那样的形状，由于蚀刻量的偏差而导致中心的吸收材料的膜厚、形状变化，因此这样的光学元件的制造偏差成为组装有该光学元件的摄像系统的摄入光量偏差的原因，故不优选。
另一方面，本实施方式中，图3所示的光学元件中的中心区域21示出的应完全去除光吸收材料部20b的区域为φ1的面积，因此基于蚀刻偏差的容许度增加，在掩模160的开口部161中，固化了的光吸收材料部20b被大致完全去除，因此可以提高该区域中的光的透射率，并使其均匀。
接着，如图10的(a)所示，在形成有光吸收部20的面滴加用于形成透光部30的透光性树脂材料30a，在所滴加的透光性树脂材料30a上载置透明平板151并照射紫外线。由此，透光性树脂材料30a固化，形成透光部30。
接着，如图10的(b)所示，将透明平板151剥离。
接着，如图10的(c)所示，切断每个光学元件。具体而言，以使透光部30的厚的区域为中心的方式，透明基材10为玻璃时利用切割锯等切断成各光学元件，透明基材10为薄膜时利用冲切等切断成各光学元件。
通过以上的制造方法，能够制作本实施方式中的光学元件。在如此制作的光学元件中，在形成有透光部30的中心区域21未形成或者几乎未形成含有吸收光的吸收材料的光吸收部20，因此可以提高该区域中的透射率，并使其均匀。
〔第4实施方式〕
接着，针对第4实施方式进行说明。本实施方式是使用了第1～第3实施方式中的光学元件的摄像装置。具体而言，本实施方式中的摄像装置是安装于智能手机、便携式电话等可携带的具有通信功能的电子设备的摄像装置。
具体而言，如图11所示，本实施方式中的摄像装置作为主照相机211、副照相机212安装于智能手机210。在本实施方式中，在智能手机210的与设有显示屏幕213的面相反侧的面上安装有主照相机211，在设有显示屏幕213的面上安装有副照相机212。另外，图11的(a)是智能手机210的背面侧的立体图，图11的(b)是智能手机210的显示屏幕213侧的立体图。
如图12所示，作为本实施方式中的摄像装置的主照相机211、副照相机212包括光学系统220、自动调焦单元231、作为摄像元件的图像传感器232、基板233以及挠性基板234等。光学系统220安装于自动调焦单元231，利用自动调焦单元231控制光学系统220的动作，并进行自动调焦动作。作为摄像元件的图像传感器232由CMOS传感器等形成，在图像传感器232中，检测由经由光学系统220入射的光形成的图像。
如图13所示，光学系统220包括第1实施方式中的光学元件200、第1透镜221、第2透镜222、第3透镜223、第4透镜224以及红外线截止滤光器225。
在该光学系统220中，由光学元件200入射的光经由第1透镜221、第2透镜222、第3透镜223、第4透镜224以及红外线截止滤光器225入射到图像传感器232。
以上，对实施方式进行了详细说明，但是并不限定于特定的实施方式，在权利要求书所记载的范围内，能够进行各种变形和变更。
本国际申请要求基于2012年12月21日提出申请的日本特许出愿2012-279101号的优先权，并将日本特许出愿2012-279101号的全部内容引用于本国际申请中。
附图标记说明
10 透明基材
20 光吸收部
20a 光吸收性树脂材料
20b 光吸收材料部(固化后的光吸收性树脂材料)
21 中心区域
22 中间区域
23 周边区域
30 透光部
30a 透光性树脂材料
130 成型模具
131 凸部
132 凹部
141 中心区域
142 中间区域
143 周边区域
151 透明平板
160 掩模
161 开口部
200 光学元件
210 智能手机
211 主照相机
212 副照相机
213 显示屏幕
220 光学系统
221 第1透镜
222 第2透镜
223 第3透镜
224 第4透镜
225 红外线截止滤光器
231 自动调焦单元
232 图像传感器
233 基板
234 挠性基板
Claims (13)
1.一种光学元件的制造方法，其特征在于，所述光学元件具有：由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和
在所述光吸收部上由透射光的材料形成的透光部，
从中心向周边形成有中心区域、中间区域、周边区域，
所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，
所述中间区域中，从所述中心区域侧向周边区域侧，所述光吸收部的厚度逐渐变厚，
该制造方法包括如下的工序：
在透明基板上涂布用于形成光吸收部的光吸收性树脂材料的工序；
将具有与所述光吸收部的形状相对应的凹凸形状的成型模具按压在所涂布的所述光吸收性树脂材料上的工序；
在所述成型模具被按压在所述光吸收性树脂材料上的状态下照射紫外线，由此使所述光吸收性树脂材料固化而形成光吸收部的工序；和
照射所述紫外线之后将所述成型模具剥离的工序，
所述成型模具的与成为凸部的上表面的中心区域相对应的部分平坦地形成。
2.一种光学元件的制造方法，其特征在于，所述光学元件具有：由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和
在所述光吸收部上由透射光的材料形成的透光部，
从中心向周边形成有中心区域、中间区域、周边区域，
所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，
所述中间区域中，从所述中心区域侧向周边区域侧，所述光吸收部的厚度逐渐变厚，
该制造方法包括如下的工序：
在具有与所述光吸收部的形状相对应的凹凸形状的成型模具上涂布光吸收性树脂材料的工序；
将透明基板按压在所涂布的所述光吸收性树脂材料上的工序；
在所述透明基板被按压在所述光吸收性树脂材料上的状态下照射紫外线，由此使所述光吸收性树脂材料固化而形成光吸收部的工序；和
照射所述紫外线之后将所述成型模具剥离的工序，
所述成型模具的与成为凸部的上表面的中心区域相对应的部分平坦地形成。
3.一种光学元件的制造方法，其特征在于，所述光学元件具有：在基材上由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和
在所述光吸收部上由透射光的光透明材料形成的透光部，
从中心向周边同心圆状地形成有中心区域、中间区域、周边区域，
所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，
所述中间区域中，从所述中心区域侧向周边区域侧，所述光吸收部的厚度逐渐变厚，
将中心区域与中间区域的边界的直径设为φ1、将中间区域与周边区域的边界的直径设为φ2时，满足
0.3<φ1/φ2<0.7，
该制造方法包括如下的工序：
使用成型模具形成所述光吸收部的工序，所述成型模具从中心向周边同心圆状地形成有中心区域、中间区域、周边区域，
所述中心区域的凹凸的高度最高、且为平坦，
所述中间区域具有凹凸的高度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐降低的凹凸面；
在所述光吸收部上以使表面平坦的方式层叠光透明材料的工序。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，所述成型模具由金属或玻璃或树脂制成，
与所述光吸收部接触的表面实施了疏液处理。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，包括如下工序：
在未形成所述光吸收部的区域涂布透光性树脂材料的工序；和
对所涂布的所述透光性树脂材料照射紫外线使其固化，形成透光部的工序。
6.一种光学元件，其特征在于，其具有
在基材上由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和
在所述光吸收部上由透射光的光透明材料形成的透光部，
从中心向周边同心圆状地形成有中心区域、中间区域、周边区域，
所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，
所述中间区域中，所述光吸收部的厚度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐变厚，
将中心区域与中间区域的边界的直径设为φ1、将中间区域与周边区域的边界的直径设为φ2时，满足
0.3<φ1/φ2<0.7。
7.一种光学元件，其特征在于，其具有
在基材上由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和
在所述光吸收部上由透射光的光透明材料形成的透光部，
从中心向周边同心圆状地形成有中心区域、中间区域、周边区域，
所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，
所述中间区域中，所述光吸收部的厚度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐变厚，
将中心区域与中间区域的边界的直径设为φ1、将中间区域与周边区域的边界的直径设为φ2时，满足
0.3<φ1/φ2<0.9。
8.根据权利要求6或7所述的光学元件，其特征在于，所述基材为由玻璃或树脂制成的透明基板、或透镜。
9.一种光学元件，其特征在于，其具有
由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和
在所述光吸收部上由透射光的材料形成的透光部，
从中心向周边形成有中心区域、中间区域、周边区域，
所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，
所述中间区域中，所述光吸收部的厚度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐变厚，
所述光吸收部是通过在所涂布的光吸收性树脂材料上抵接具有与所述光吸收部的形状相对应的凹凸形状的成型模具并照射紫外线而形成的，
所述成型模具的与成为凸部的上表面的中心区域相对应的部分平坦地形成。
10.一种光学元件，其特征在于，其具有
由吸收一部分或全部光的材料形成的光吸收部、和
在所述光吸收部上由透射光的材料形成的透光部，
从中心向周边形成有中心区域、中间区域、周边区域，
所述中心区域中几乎未形成所述光吸收部，
所述中间区域中，所述光吸收部的厚度从所述中心区域侧向周边区域侧逐渐变厚，
所述中心区域中的透射率最低的点相对于透射率最高的点的透射率之比为0.95以上、或所述中心区域中的透射率最低的点的光吸收部的厚度为0.2μm以下。
11.一种光学系统，其特征在于，具有权利要求7～10中任一项所述的光学元件、和
透镜。
12.一种摄像装置，其特征在于，具有权利要求7～10中任一项所述的光学元件、
透镜、和
摄像元件。
13.根据权利要求12所述的摄像装置，其特征在于，其安装于可携带的具有通信功能的电子设备。
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