CN204389721U - 光学元件、透镜单元、摄像模块及电子设备 - Google Patents

光学元件、透镜单元、摄像模块及电子设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供能够抑制遮光层的表面反射而防止产生重影的光学元件、使用了该光学元件的透镜单元、使用了该透镜单元的摄像模块以及使用了该摄像模块的电子设备。光学透镜(15A)具备透过光线的透镜基材(18)和遮光部，该遮光部由形成于透镜基材(18)的表面的一部分上的遮光层(16)和形成于遮光层(16)的未与透镜基材(18)相贴的非紧贴面上的反射防止层(17)构成。反射防止层(17)的折射率比遮光层(16)的折射率小且比空气的折射率大。

Description

光学元件、透镜单元、摄像模块及电子设备
技术领域
本实用新型涉及数码相机、移动电话等电子设备、装入该电子设备而使用的摄像模块、搭载于摄像模块的光学透镜以及透镜单元。
背景技术
在装入数码相机、移动电话等电子设备而使用的摄像模块中，除去不需要的入射光来防止产生光斑(flare)、重影(ghost)等而提高摄像图像的画质的改良正在发展。作为其画质对策，例如提出了在用于摄像模块的透镜表面上直接形成遮光层的结构(参照专利文献1、2)等。
在专利文献1中，通过在设于透镜表面的遮光层的表面上形成凹凸，防止遮光层表面上的入射光的反射。
另外，虽然不是关于摄像用的透镜，但是在专利文献3中公开了以下内容：通过在两个部件之间设置具有从一方的部件侧到另一方的部件侧减小的折射率分布的膜，防止这两个部件的界面上的光的反射。
专利文献1：日本特开2012-208391号公报
专利文献2：日本特开2011-186437号公报
专利文献3：日本特开2010-243641号公报
实用新型内容
近年来的摄像模块被要求兼顾用于提高亮度的透镜的大孔径化和用于小型化的低高度化，可想而知该要求今后会更加苛刻。因此，向搭载于摄像模块的透镜的遮光层部分入射的光的入射角今后会进一步变大，要求能够进一步抑制遮光层表面上的光的反射那样的结构。
另外，作为画质提高对策，也在设于摄像元件与光学透镜之间的红外截止滤光片的靠光学透镜侧的表面上设置具有光圈功能的遮光层，在该遮光层上，同样地，光的入射角今后会进一步变大。并且，不能忽视该遮光层表面上的光的反射给摄像画质带来的影响。
本实用新型是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供能够抑制遮光层的表面反射而防止产生杂散光的光学元件、使用了光学元件的透镜单元、使用了该透镜单元的摄像模块、使用了该摄像模块的电子设备。
本实用新型的光学元件具备：透过光线的光学基材；及形成于上述光学基材的表面的一部分上的遮光部，上述遮光部由遮光层和形成于上述遮光层的未与上述光学基材相贴的非紧贴面上的反射防止层构成，上述反射防止层的折射率比上述遮光层的折射率小。
本实用新型的透镜单元是上述光学元件为光学透镜且上述光学透镜在光轴方向上排列一片以上而成的。
本实用新型的摄像模块具备：上述透镜单元；及通过上述透镜单元来拍摄被摄体的摄像元件。
本实用新型的电子设备搭载上述摄像模块。
根据本实用新型，可提供能够抑制遮光层的表面反射而防止产生杂散光的光学元件、使用了光学元件的透镜单元、使用了该透镜单元的摄像模块、使用了该摄像模块的电子设备。
附图说明
图1是用于说明本实用新型的一实施方式的摄像模块的概略剖视图。
图2是表示光学透镜15A的包含透镜光轴Ax的剖面的局部放大剖视图。
图3是表示图2所示的范围B的放大部分的变形例的图。
图4是表示图2所示的范围B的放大部分的变形例的图。
图5是表示遮光层的形状的变形例的图。
图6是表示摄像模块的变形例的剖面示意图。
图7是遮光部6的俯视图。
图8是图6所示的红外截止滤光片7的遮光部6的剖面示意图。
图9是表示用于遮光部6的制造的喷墨印刷装置的喷头的结构的平面示意图。
图10是用于说明遮光部6的制造方法的图。
图11是用于说明遮光部6的制造方法的图。
图12是表示实施例的测量系统的图。
图13是表示实施例的测量系统的图。
图14是表示实施例的结果的图。
附图标记说明
100 摄像模块
11 摄像部
110 透镜单元
3 摄像元件
5 滤光片主体
6 遮光部
7 红外截止滤光片
61 凸部(反射防止层)
62 平坦部(遮光层)
K 开口
9 喷嘴
10 喷头
15 光学透镜
16 遮光层
17 反射防止层
18 透镜基材
18A 透镜基材主体
18B AR涂层
具体实施方式
以下，参照附图说明本实用新型的实施方式。
图1是用于说明本实用新型的一实施方式的摄像模块的概略剖视图。
摄像模块100具有透镜单元110和包含摄像元件的摄像部11，支撑于未图示的基板等支撑部件而配置在智能手机、数码相机等电子设备的壳体内。
透镜单元110具有在透镜保持架13的内部沿透镜光轴Ax的方向重叠配置的至少一片光学透镜15。固定于透镜保持架13的多个光学透镜15从图中下侧的被摄体侧向图中上侧的摄像部11聚光，使被摄体的光学图像成像于摄像部11的摄像元件受光面上。
在图1中，作为光学透镜15，例示了5片光学透镜15A、15B、15C、15D、15E，但是透镜片数不限于此。另外，各光学透镜15A、15B、15C、15D、15E可以是分别支撑于单独准备的多个透镜保持架的结构，也可以构成特定的光学透镜以能够沿光轴方向移动的方式被支撑的变焦镜头机构、自动对焦机构、手抖防止机构。
图2是表示光学透镜15A的包含透镜光轴Ax的剖面的局部放大剖视图。光学透镜15A具有：透过光线的作为光学基材的透镜基材18、形成于透镜基材18的表面18c的一部分上的遮光层16、形成于遮光层16的未与透镜基材18相贴的非紧贴面上的反射防止层17。由遮光层16和反射防止层17构成遮光部。
透镜基材18由透镜基材主体18A和覆盖在透镜基材主体18A的光射出侧表面上的AR涂层(Anti-reflection coat：抗反射涂层)18B构成。AR涂层18B也可以省略。在以下的说明中，透镜基材18的折射率是指透镜基材主体18A的折射率。
作为透镜基材主体18A的材料，优选使用环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)等具有较高的透光率、形状稳定性、优良的可加工性的透明树脂材料。
遮光层16形成于透镜基材18表面中的光射出侧的面18c上，限制来自遮光层16上的光向透镜基材18的光的入射。遮光层16也可以形成于透镜基材18表面中的由透镜保持架13支撑的面18b上。另外，遮光层16也可以形成于透镜基材18表面中的光入射侧的面18a的一部分上。如图2所示，遮光层16只要至少形成于面18c的一部分上即可。也将透镜基材18的表面中的未与遮光层16相贴的非紧贴面称作透镜部。
遮光层16能够通过含有黑色颜料、黑色染料等遮光性物质的墨的印刷、涂敷、压印(stamp)等各种方式形成。其中优选使用能够获得高尺寸精度的喷墨方式。
遮光层16所含的遮光性物质能够使用各种公知的黑色颜料、黑色染料。作为黑色色剂，能够以少量来实现高光学浓度的炭黑、钛黑、氧化铁、氧化锰、石墨为优选。另外，也可以使用由红色色剂、绿色色剂、蓝色色剂混合而成的黑色色剂。
反射防止层17用于防止遮光层16表面的光的反射。反射防止层17只要至少形成于遮光层16的未与透镜基材18相贴的非紧贴面上即可。
在光学透镜15A中，为了防止遮光层16表面的光的反射，形成为遮光层16的折射率比反射防止层17的折射率大的结构。
如此，通过设计设于空气层与透镜基材18之间的遮光部的折射率，不需要利用光的干涉效果等，就能够防止向遮光层16表面入射的倾斜光在该表面上的反射。反射防止层17只要满足上述折射率的条件，所使用的材料不作特别限定。
近年来的摄像模块被要求兼顾用于提高亮度的光学透镜的大孔径化和用于小型化的低高度化，可想而知该要求今后会更加苛刻。当由于低高度化导致焦距变短时，视角变大，所以使向光学透镜入射进来的光线的入射角广角化。另外，当作为近年来的趋势的低F值化发展时，开口光圈直径变大，所以使光线的入射角广角化。在此，入射角是指光学透镜的光轴和光线所构成的角度。
当如此入射光线的广角化发展时，重影增加。即使为了减少重影而引入由黑色墨等构成的遮光层16，当遮光层16的反射率较高时，因遮光层16表面上的反射也会产生重影。
另外，当低高度化发展时，需要在构成透镜组的各光学透镜中使光线路径急剧变化，所以透过了光学透镜的光线以相对于光轴较大的角度向传感器侧行进的情况增加。该结果是，以较大的角度向透镜基材上的遮光层入射的光线增加。在黑色墨等的遮光层上，光线的入射角度越大，则反射率越大，所以由于低高度化将产生高强度的重影。
根据这样的情况，在遮光层16的表面上要求对于以所有角度入射进来的光的反射防止效果。在作为反射防止层17使用以往存在的利用了光的干涉的多层结构的反射防止层的情况下，由于透镜基材18弯曲等原因，由于层的位置而不能适当地得到反射防止效果。相对于此，根据本实施方式的光学透镜15A，在遮光层16表面的哪一位置上都能够防止光的反射，能够抑制重影的产生。
另外，在图1中，在将从5个光学透镜15中的位于最靠被摄体侧的光学透镜15A的最靠被摄体侧的部分到摄像部11所包含的固体摄像元件的受光面的距离设为TTL、将5个光学透镜15的合成焦距设为f时用f除TTL所得的值为1.3以下的摄像模块100中，由于低高度化而使倾斜光在遮光层16表面上的反射变得显著。因此，对于满足这样的条件的结构的摄像模块100来说，以光学透镜15A所说明的结构将特别有效。
以上，对于光学透镜15A的遮光部进行了说明，但是对于透镜单元110所具有的全部的光学透镜15B、15C、15D、15E也同样地形成遮光部。由此，能够进一步切实地防止作为透镜单元110整体产生光斑、重影。
另外，在图1所示的光学透镜15A中，通过将遮光部的折射率设为从与空气层接触的表面朝向与透镜基材18紧贴的紧贴面逐渐增加的结构，能够得到进一步的反射防止效果。
以下说明使遮光部的折射率从空气层侧向透镜基材18侧逐渐增加的方法。
(第一方法)
作为反射防止层17，采用微细凹凸的重复间距和高度小于可视光的波长的所谓蛾眼(Motheye、蛾的眼睛)结构。对于利用了蛾眼结构的反射防止结构，能够采用例如日本特开2004-50792号公报记载的结构。在利用了该蛾眼结构的反射防止层中，设为折射率从空气层侧朝向遮光层16侧逐渐增加的结构，设为遮光层16侧的端部的折射率比遮光层16的折射率小的结构。
作为这样的蛾眼结构的膜，例如能够通过以下方式来形成：将氢氧化钠水溶液设为溶剂，将包含硝酸锌和乙二胺的水溶液涂敷在基板上，使其干燥而析出氧化锌(ZnO)。氧化锌具有网状的多孔结构，实质上是蛾眼结构。
或者，能够使用Al2O3(氧化铝)或AlN(氮化铝)氧化物来形成(参照日本特开2007-156017号公报、WO2011/111669号公报)。
另外，在使用ZnO来形成蛾眼结构的反射防止层17的情况下，反射防止层17的靠遮光层16侧的折射率成为1.65左右。因此，遮光层16的折射率需要比1.65大。透镜基材18与遮光层16彼此的折射率差越小(优选0.16以下)则越能防止它们的界面上的光的反射。
作为透镜基材18，已知有波长550nm下的折射率为1.4～1.8左右的材料。因此，在使用ZnO来形成蛾眼结构的反射防止层17的情况下，将遮光层16的波长550nm下的折射率设为比1.65大且1.8以下，将透镜基材18的波长550nm下的折射率设为1.7～1.8在有效地抑制重影方面优选。
另外，在使用Al2O3来形成蛾眼结构的反射防止层17的情况下，反射防止层17的靠遮光层16侧的折射率成为1.4左右。因此，在使用Al2O3来形成蛾眼结构的反射防止层17的情况下，将遮光层16的折射率设为比1.4大且1.6以下，将透镜基材18的折射率设为1.5～1.6在有效地抑制重影方面优选。
(第二方法)
如图3所示，在遮光层16的表面设置构成蛾眼结构的凸部17d。在该方法中，凸部17d的集合体作为反射防止层17而发挥功能，比凸部17d靠下的部分作为遮光层16而发挥功能。
图3所示的结构中，通过喷墨等而将遮光层16的材料涂敷在透镜基材18上后，在使该涂敷膜固化之前，将形成有蛾眼结构的凹凸图案的石英制模型17x压接于涂敷膜，以该状态进行涂敷膜的固化。之后，通过剥离模型17x，能够形成凸部17d。
(第三方法)
如图4所示，将反射防止层17设为多个(在图4的例子中为三个)膜17a、17b、17c的层叠结构。图4所示的反射防止层17中，折射率按照膜17a的折射率、膜17b的折射率、膜17c的折射率的顺序变大，只要膜17c的折射率比遮光层16的折射率小即可。
在图1所示的光学透镜15A中，反射防止层17还形成于未形成有遮光层16的透镜基材18的表面上。在这样的结构中，为了抑制重影，优选反射防止层17的靠透镜基材18侧的折射率与透镜基材18的折射率之差较小。若该差为0.11以下，则能够有效地抑制重影。
当反射防止层17的靠透镜基材18侧的折射率与透镜基材18的折射率之差比0.11大时，需要在未设有遮光层16的透镜基材18表面，与遮光层16上不同地设置与透镜基材18的折射率差为0.11以下那样的材料的反射防止层。如本实施方式所示，通过将反射防止层17的靠透镜基材18侧的折射率与透镜基材18的折射率之差设为0.11以下，无需以遮光层16上的反射防止层和透镜基材18上的反射防止层来分别形成。因此，能够简化光学透镜的制造工序，能够削减制造成本。
另外，本实用新型能够适用的透镜种类不限于上述的圆盘状的凸透镜、凹透镜，也可以是弯月形透镜、具有圆筒面状的透镜面的柱面透镜、球面透镜、棒形透镜等。通过对这些各种透镜也设置与上述同样的遮光部，能够防止光斑、重影的产生。
另外，遮光层16的平面形状除了可以是图5(A)所示的圆环状外，如图5(B)所示，也可以设为内缘形成为长方形的具有矩形开口31的形状的遮光层16B。另外，如图5(C)所示，也可以设为仅限制上下端的视角的一对“D”字型的遮光层16c使直线部33相向而配置在光学透镜上而成的形状。
目前为止，作为设置遮光层的光学元件，将光学透镜作为了例子，但是在作为设于摄像元件与光学透镜之间的红外截止滤光片具有遮光部的滤光片中，也能够通过适用本实用新型而抑制重影、光斑。在这种情况下，红外截止滤光片成为透过光线(除红外线外的光)的光学基材。
在摄像模块中向红外截止滤光片表面的遮光部入射的光含有大量倾斜光。当倾斜光向红外截止滤光片表面的遮光部入射时，产生由遮光部正反射的光(称作正反射光)和由遮光部表面散射而沿入射光的方向返回的光(称作后方反射光或后方散射光)。这两种光在光学透镜表面反射而返回到摄像元件的可能性较高，这成为产生重影的主要原因。
为了抑制重影，在作为红外截止滤光片具有遮光部的滤光片中，如图3所例示的那样，将该遮光部的表面形状设为后述的凹凸形状。本发明人发现：在这种情况下，通过减少该遮光部表面的正反射光，并将沿入射光的方向返回的光设为指向性较高的光(减少散射)，能够抑制重影。以下，对搭载具有遮光部的红外截止滤光片的摄像模块的优选方式进行说明。
图6是表示摄像模块的变形例的剖面示意图。
图6所示的摄像模块200具备：壳体1、包含配置在壳体1的底部的基板2以及形成于基板2上的摄像元件3在内的摄像部4、形成于摄像元件3上方的红外截止滤光片7、形成于红外截止滤光片7上方的光学透镜8。光学透镜8与图1的光学透镜15同样地由至少一个光学透镜构成。
红外截止滤光片7具备透过光线的作为光学基材的滤光片主体5和形成于滤光片主体5上的遮光部6。滤光片主体5是使红外线(通常是波长700nm以上的光)衰减的主体部分，使用公知的结构。遮光部6能够使用与上述的遮光层16相同的材料、以相同的方法(例如图3所示的方法)来形成。
图7是遮光部6的俯视图。如图7所示，在遮光部6，在包含光学透镜8的光轴在内的区域形成有开口K。能够通过该开口K来减少向摄像元件3入射的倾斜光。
图8是图6所示的红外截止滤光片7的遮光部6的剖面示意图。
遮光部6由作为整体形成为均匀厚度的部分即平坦部62和呈二维状地排列于平坦部62上的多个四棱锥状的凸部61构成。遮光部6由于该多个凸部61而表面形成为凹凸形状。凸部61不限于四棱锥状，只要是圆锥状、三棱锥状、棱柱状等凸状的结构则任一形状都可以。平坦部62的厚度只要是能够遮蔽光的程度的厚度即可。遮光部6的平坦部62作为遮光层而发挥功能。另外，多个凸部61的集合体作为防止平坦部62表面上的反射的反射防止层而发挥功能。由多个凸部61构成的反射防止层的折射率由于其凹凸形状而比平坦部62的折射率小。
处于遮光部6表面的全部的凸部61的高度h的平均(设为平均高度H)为400nm以上，更优选为500nm以上且1000nm以下。在图8的例子中，凸部61的高度均一，所以高度h和平均高度H为相同值。
另外，处于遮光部6表面的全部的凸部61的平均排列间距(设为T)为150nm以上且700nm以下，更优选为150nm以上且500nm以下。在图8的例子中，凸部61以均一的排列间距t呈正方栅格状排列，所以排列间距t和平均排列间距T为相同值。
凸部61的排列间距t是指由相邻的两个凸部61所夹的空间(凹部)中的该两个凸部61的排列方向上的宽度的最大值。相邻的两个凸部61是指在这两个凸部61之间不存在其他凸部61。
通过使遮光部6表面的凹凸形状满足这样的条件，能够减少以入射角θ向红外截止滤光片7入射的光中的以反射角θ反射的正反射光(图6中的实线箭头)。另外，能够缩小以入射角θ向红外截止滤光片7入射的光中的沿入射方向散射的后方散射(图6中的虚线箭头)的散射角度。如此通过减少正反射并使后方散射具有指向性，能够抑制重影。
图8所示的结构的遮光部6优选如以下所示地进行制造。
图9是表示用于遮光部6的制造的喷墨印刷装置的喷头的结构的平面示意图。
在图9所示的喷头10上呈二维状地配置有多个(在图9的例子中为16个)用于喷出能量固化材料的喷嘴9。通过使该喷头10呈二维状地进行扫描而形成遮光部6，但是以下着眼于喷头10所含的一个喷嘴9来说明遮光部6的制造方法。
图10是用于说明遮光部6的制造方法的图。
如图10(a)所示，使喷嘴9接近滤光片主体5，从喷嘴9对滤光片主体5喷出能量固化材料60。能量固化材料60只要是通过热、光等能量而固化的材料则任何材料都可以。在此，作为能量固化材料60使用包含炭黑(平均粒径：0.3μm)的紫外线固化树脂(表面张力30N/m、粘度100cps)。
接着，在所喷出的紫外线固化材料60和喷嘴9接触的状态下，使喷嘴9向从滤光片主体5表面离开的方向移动。这时的紫外线固化材料60的高度设为20μm。并且，向所喷出的紫外线固化材料60供给固化所需要的能量的一部分，使所喷出的紫外线固化材料60半固化(图10(b))。在此，以功率为2W/cm2、波长为385nm、照射时间为30秒的条件且在氧气为100ppm以下的环境下向紫外线固化材料60照射紫外光。
在供给了上述能量的一部分后，使喷嘴9向从滤光片主体5表面离开的方向进一步移动，使半固化的紫外线固化材料60和喷嘴9分离(图10(c))。在此，使喷嘴9的移动速度以1.5μm/秒移动1.5μm。由于紫外线固化材料60为半固化状态，所以能够使紫外线固化材料60追随于喷嘴9的移动而伸长。详细的试验结果可知，在喷嘴9的移动速度为1.5μm/秒的情况下，喷嘴9的移动量f和凸部的高度h满足3f＝h的关系。
接着，向分离后的紫外线固化材料60供给固化所需要的能量，使分离后的紫外线固化材料60完全固化。在此，以功率为4W/cm2、波长为385nm、照射时间为30秒的条件且在氧气为100ppm以下的环境下照射紫外光。
使用搭载于喷头10的全部的喷嘴9来同时进行以上的工序，并且使喷头10的位置呈二维状地移动并反复进行相同的工序，从而能够如图11所示地形成遮光部6，该遮光部6具有厚度ha的平坦部和以排列间距t排列在平坦部上的高度h的凸部。
另外，在此示出了在喷头10上搭载多个喷嘴9的例子，但是也可以在喷头10上搭载一个喷嘴9，使该喷头10进行扫描，从而形成遮光部6。
根据以上的制造方法，不需要高价格的装置，不需要光刻法等高昂的初期投资，所以能够削减制造成本。另外，由于涂敷能量固化材料后进行固化这样的简单的程序，所以能够实现高生产率。
以上说明的摄像模块100中，作为其装入对象的一例，例示了数码相机，但是不限于此。作为其他的摄像模块100的装入对象，例如能够列举PC(Personal Computer：个人计算机)内置型或外置型的PC用相机、带相机的对讲机、车载用相机或者具有摄像功能的移动终端装置、电子内窥镜等电子设备。作为移动终端装置，例如可列举移动电话、智能手机、PDA(Personal Digital Assistants：个人数字助理)、便携式游戏机等。
如此，本实用新型不限于上述的实施方式，使实施方式的各结构彼此组合、本领域技术人员基于说明书的记载以及公知技术来进行变更、应用这也是本实用新型预定的范围，包含在所要求保护的范围内。
以下，对本实用新型的实施例进行说明。
以下表示对图2所示的光学透镜15A进行研究后的结果。
在以下说明的比较例1和实施例1～9中，在遮光层16中使用了下表1所示的A、B的任一个。另外，在透镜基材主体18A中使用了下表2所示的a、b的任一个。折射率的测量使用J,A.Woollam Japan会社产的椭偏仪VASE来进行。
【表1】
【表2】
(比较例1)
对由材料a形成的透镜基材主体实施AR涂层而形成透镜基材后，通过喷墨在透镜基材的表面的一部分上涂敷材料A，之后使其干燥、固化而形成了遮光层。
(实施例1)
对由材料a形成的透镜基材主体实施AR涂层而形成透镜基材后，通过喷墨在透镜基材的表面的一部分上涂敷材料A。之后将具有蛾眼的凹凸结构的模型压接于材料A的涂敷膜，在该状态下使涂敷膜固化，而形成了反射防止层和遮光层。测量在固化后的涂敷膜中将形成有凹凸的部分沿与透镜基材的表面垂直的方向分割成十份时的各分割层的折射率时，为表3所示的结果。在表1中，层的序号越小，则表示越接近空气层。
【表3】
(实施例2)
对由材料b形成的透镜基材主体实施AR涂层而形成透镜基材后，通过喷墨在透镜基材的表面的一部分上涂敷材料B，之后使其干燥、固化而形成了遮光层。之后，以氢氧化钠水溶液为溶剂，将包含硝酸锌和乙二胺的水溶液涂敷于遮光层，使其干燥而析出氧化锌，而形成了蛾眼结构的反射防止层。该反射防止层的靠空气层侧的折射率比1稍大，靠遮光层侧的折射率为1.65。
(实施例3)
在比较例1中制造的光学透镜的遮光层上形成了由Al2O3构成的蛾眼结构的反射防止层。该反射防止层的靠空气层侧的折射率比1稍大，靠遮光层侧的折射率为1.4。
(实施例4)
除了将遮光层材料变更为B之外，以与实施例3相同的方法制作了光学透镜。
(实施例5)
在实施例4的光学透镜的制造过程中，在遮光层上通过蒸镀使材料B成膜，而形成了折射率匹配(IM)层。之后，在IM层上形成了由Al2O3构成的反射防止层。
(实施例6)
利用激光冲击使比较例1中制造的光学透镜的遮光层的表面粗糙后，在遮光层上通过EB蒸镀法使MgF2成膜，而形成了IM层。由于MgF2掩埋激光冲击时产生的遮光层的切屑，所以IM层的折射率成为遮光层的材料A与MgF2之间的值。该IM层的折射率在波长546nm下为1.5。接着，在该IM层上通过EM蒸镀法使MgF2成膜而形成了反射防止层。反射防止层的折射率在波长546nm下为1.4。
(实施例7)
通过喷墨在由材料a形成的透镜基材主体的表面的一部分上涂敷材料B，之后使其干燥、固化，而形成了遮光层。接着，在遮光层和透镜基材主体的表面上，以与实施例2相同的方法形成了由ZnO构成的蛾眼结构的反射防止层。
(实施例8)
通过喷墨在由材料b形成的透镜基材主体的表面的一部分上涂敷材料B，之后使其干燥、固化而形成了遮光层。接着，在遮光层和透镜基材主体的表面上形成了由Al2O3构成的蛾眼结构的反射防止层。
(实施例9)
通过喷墨在由材料b形成的透镜基材主体的表面的一部分上涂敷材料B，之后使其干燥、固化而形成了遮光层。接着，在遮光层和透镜基材主体的表面上，以与实施例2同样的方法形成了由ZnO构成的蛾眼结构的反射防止层。
组合五个在比较例1制作的光学透镜而制作图1所示的摄像模块，使用图12所示的测量系统来评价了拍摄质量。对实施例1～9也分别同样地组合五个光学透镜而制作图1所示的摄像模块，使用图12所示的测量系统来评价了拍摄质量。另外，作为在此制作的摄像模块，制作了如下的摄像模块：在设五个光学透镜的从离摄像元件最远的位置到摄像元件的受光面的距离为TTL、设五个光学透镜的合成焦距为f时，以f除TTL所得的值为1.3以下。
图12所示的测量系统由卤素光源40、准直透镜41、摄像模块44构成。通过准直透镜41将从卤素光源40射出的光转换为平行光并使其向摄像模块44的透镜组42入射。透镜组42包含五个在比较例、实施例制作的光学透镜。通过了透镜组42的光向摄像元件43入射。在该测量系统中，以与透镜组42的光轴46垂直且与摄像元件43的受光面平行的旋转轴45为中心使摄像模块每次旋转预定角度并在各旋转位置上观察、测量成像于摄像元件43的主光线和除此以外的光线(重影光线)的强度，求出重影光线相对于主光线的强度比。根据该强度比，以未产生重影的情况为评价A、以透镜组42内反射后的光成像于摄像元件43但在实际应用方面不成问题的情况为评价B、以产生了重影并且在实际应用方面存在问题的情况为评价C而进行了评价。各光学透镜的结构和评价结果示于以下的表4。
【表4】
在比较例1中，由于遮光层的靠空气侧的折射率和靠透镜基材侧的折射率相同，所以产生重影，拍摄质量降低。相对于此，在实施例1～9中为得到没有产生重影或者在实际应用方面不成问题的拍摄质量的结果。
根据实施例1～9的结果可知，若透镜基材与遮光层的折射率差为0.16以下，则透镜基材与遮光层的界面上的光的反射被抑制，得到在实际应用方面不成问题的拍摄质量。
在实施例7中，反射防止层的靠透镜基材侧的折射率与透镜基材的折射率之差为0.11。另外，在实施例9中，反射防止层的靠透镜基材侧的折射率与透镜基材的折射率之差为0.09。另外，在实施例8中，反射防止层的靠透镜基材侧的折射率与透镜基材的折射率之差为0.34。并且，实施例8成为与实施例7、9相比评价降低的结果。因此，可知若反射防止层的靠透镜基材侧的折射率与透镜基材的折射率之差为0.11以下，则能够防止反射防止层与透镜基材的界面上的反射，提高拍摄质量。
接着，对于图8所示的结构的遮光部6，研究了反射特性。
以图10中说明的方法，在硅基板上形成了图8所示结构的遮光部6。作为遮光部6，制作了将凸部61的平均高度H分别设为55nm、165nm、275nm、360nm、400nm、500nm、620nm、880nm、1000nm、1150nm、1400nm、相对于各平均高度H将凸部61的平均排列间距T分别设为55nm、110nm、150nm、200nm、300nm、500nm、550nm、650nm、700nm、850nm的遮光部。另外，在在此制作的遮光部中，凸部61的平均高度H和平均排列间距T例如使用激光共焦显微镜(例如奥林巴斯株式会社产OLS3000)进行测量。
对于如此制作的遮光部6，使用图13所示的测量系统测量了四项反射特性。
图13是表示实施例的测量系统的图。在图13所示的测量系统中，将与硅基板垂直的方向定义为相对于硅基板为90°的方向，随着从该方向向右倾斜而角度减小，与硅基板水平且朝向纸面右方的方向设为0°。另外，随着从90°的方向向左倾斜而角度增加，与硅基板水平且朝向纸面左方的方向设为180°。
并且，如以下的表5所示，设定入射光的角度，并且设定光量检测器70和相机71的配置角度，通过光量检测器70测量了正反射光量和后方反射光量。另外，通过相机71测量了正反射光分布和后方反射光分布。另外，入射光使用了利用单模He-Ne激光(波长633nm)并经由格兰汤普森偏振镜和相位差板而设为圆偏光的光。
【表5】
测量项目 入射光角度 光量检测器角度 相机角度
测量1 正反射光量 150° 30° －
测量2 正反射光分布 150° － 30°
测量3 后方反射光量 120° 150° －
测量4 后方反射光分布 120° － 150°
在测量1中，将代替遮光部使用反光镜而测量到的正反射光量设为100％，算出对遮光部测量到的正反射光量相对于该100％的光量的比即反射率(正反射率)。
在测量3中，由透镜将以150°的方向为中心向正负20°的范围扩散的散射光量聚集而引入光量检测器，测量了后方反射光量。将入射光量的功率设为1W，将该功率的1/1000的功率(1mW)设定为阈值，若测量到的后方反射光量的功率为阈值以上，则判定为存在后方散射，若测量到的后方反射光量的功率小于阈值，则判定为没有后方散射。
另外，测量3设为与测量1不同的入射光角度。这是因为，当将入射光角度设为150°时，不能在150°的方向上放置光量检测器，不能测量在以150°的方向为中心的范围内扩散的散射光量。
图14表示对上述制作的全部的遮光部求出的对正反射率和是否发生后方散射进行总结后的结果。
在图14中，以“――”表示的结果表示存在后方散射，正反射率为1％以下。另外，以“－”表示的结果表示没有后方散射，正反射率为5％以上。另外，以“+”表示的结果表示没有后方散射，正反射率为1％以上且5％以下。另外，以“++”表示的结果表示没有后方散射，正反射率为1％以下。
另外，以图6的结构为模型，模拟了在搭载具有上述制作的各遮光部的红外截止滤光片的摄像模块中产生的重影的强度(入射角150°时的强度)。该结果是，可知在图14中关于标注了“――”的遮光部和标注了“－”的遮光部，产生了在实际应用方面成为问题的强度的重影。另一方面，关于标注了“+”的遮光部，为虽然产生了重影但是其强度在实际应用方面不成问题的程度。另外，关于标注了“++”的遮光部，为未产生重影的结果。
根据以上可知，通过将处于遮光部6表面的凸部61的平均高度H设为400nm以上、并且将凸部61的平均排列间距T设为150nm以上且700nm以下，能够将重影抑制到在实际应用方面不成问题的水平。
另外可知，通过将处于遮光部6表面的凸部61的平均高度H设为500nm以上且1000nm以下、并且将凸部61的平均排列间距T设为150nm以上且500nm以下，能够切实地抑制产生重影。
如以上所说明的那样，本说明书中公开了以下的事项。
所公开的光学元件具备：透过光线的光学基材；及形成于上述光学基材的表面的一部分上的遮光部，上述遮光部由遮光层和形成于上述遮光层的未与上述光学基材相贴的非紧贴面上的反射防止层构成，上述反射防止层的折射率比上述遮光层的折射率小。
所公开的光学元件中，上述反射防止层还形成于上述光学基材的表面的未与上述遮光层相贴的非紧贴面的至少一部分上。
所公开的光学元件中，上述反射防止层还形成于整个上述非紧贴面上，上述光学基材的折射率与上述反射防止层的折射率之差为0.11以下。
所公开的光学元件中，上述反射防止层从与空气接触的表面朝向上述遮光层折射率逐渐增加。
所公开的光学元件中，上述反射防止层由折射率不同的多个膜的层叠体构成。
所公开的光学元件中，上述光学基材与上述遮光层的折射率差为0.16以下。
所公开的光学元件中，上述光学基材具有使红外线衰减的功能，上述反射防止层是在上述遮光层上呈二维状地排列多个凸部而成的结构，上述凸部的平均高度为400nm以上，上述凸部的平均排列间距为150nm以上且700nm以下。
所公开的光学元件中，上述凸部的平均高度为500nm以上且1000nm以下，上述凸部的平均排列间距为150nm以上且500nm以下。
所公开的透镜单元是上述光学元件为光学透镜且上述光学透镜在光轴方向上排列一片以上而成的。
所公开的摄像模块具备：上述透镜单元；及通过上述透镜单元来拍摄被摄体的摄像元件。
所公开的摄像模块中，在设从一片以上的上述光学透镜的最靠被摄体侧的部分到上述摄像元件的距离为TTL、设一片以上的上述光学透镜的合成焦距为f时，TTL/f≤1.3。
所公开的电子设备搭载上述摄像模块。
工业实用性
本实用新型特别适用于数码相机、移动电话等便携式电子设备，且便利性高，是有效的。

Claims (13)

1.一种光学元件，其特征在于，具备：
透过光线的光学基材；及
形成于所述光学基材的表面的一部分上的遮光部，
所述遮光部由遮光层和形成于所述遮光层的未与所述光学基材相贴的非紧贴面上的反射防止层构成，
所述反射防止层的折射率比所述遮光层的折射率小。
2.如权利要求1所述的光学元件，其中，
所述反射防止层还形成于所述光学基材的表面的未与所述遮光层相贴的非紧贴面的至少一部分上。
3.如权利要求2所述的光学元件，其中，
所述反射防止层形成于整个所述非紧贴面上，
所述光学基材的折射率与所述反射防止层的折射率之差为0.11以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光学元件，其中，
所述反射防止层从与空气接触的表面朝向所述遮光层折射率逐渐增加。
5.如权利要求4所述的光学元件，其中，
所述反射防止层由折射率不同的多个膜的层叠体构成。
6.如权利要求1～3、5中任一项所述的光学元件，其中，
所述光学基材与所述遮光层的折射率差为0.16以下。
7.如权利要求4所述的光学元件，其中，
所述光学基材与所述遮光层的折射率差为0.16以下。
8.如权利要求1所述的光学元件，其中，
所述光学基材具有使红外线衰减的功能，
所述反射防止层是在所述遮光层上呈二维状地排列多个凸部而成的结构，
所述凸部的平均高度为400nm以上，
所述凸部的平均排列间距为150nm以上且700nm以下。
9.如权利要求8所述的光学元件，其中，
所述凸部的平均高度为500nm以上且1000nm以下，
所述凸部的平均排列间距为150nm以上且500nm以下。
10.一种透镜单元，其特征在于，权利要求1～7中任一项所述的光学元件为光学透镜，所述光学透镜在光轴方向上排列有一片以上。
11.一种摄像模块，其特征在于，具备：
权利要求10所述的透镜单元；及
通过所述透镜单元来拍摄被摄体的摄像元件。
12.如权利要求11所述的摄像模块，其中，
在设从一片以上的所述光学透镜的最靠被摄体侧的部分到所述摄像元件的距离为TTL、设一片以上的所述光学透镜的合成焦距为f时，TTL/f≤1.3。
13.一种电子设备，搭载权利要求11或12所述的摄像模块。
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