JP2008116935A - Optical low-pass filter and manufacturing method thereof - Google Patents

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Koichiro Saneto
康一郎 實藤
Shunsuke Chatani
俊介 茶谷
Toshiaki Hattori
俊明 服部
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical low-pass filter which is inexpensive, has a suppressed thickness, hardly changes diffraction efficiency even when dirt and dust are attached and the height of a recessed and projection structure slightly deviates from a design value and, even in such a shape that the pitch of the recessed and projection structure is broad and the Raman Nath diffraction is caused, can suppress multiple light intensity low, and to provide a manufacturing method of the optical low-pass filter. <P>SOLUTION: The optical low-pass filter 1 includes: a sheet-like recessed and projection structural body 12 having a large number of recessed and projection parts 10 which are formed with a first transparent resin and have a height of 1 μm to 100 μm on the surface; and a cover layer 14 which is formed with a second transparent resin and covers the sheet-like recessed and projection structural body, wherein the sheet-like recessed and projection structural body is extended in the thickness direction of the first transparent resin layer, the recessed and projection parts are periodically arranged in the order of 80 nm to 1,000 nm in a matrix in a face vertical to the thickness direction of the first transparent resin layer and the difference of refractive index between the first and second transparent resins is 0.001 to 0.4. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学的ローパスフィルタ及びその製造方法に関し、詳細には、モアレを防止するために携帯電話に装着されるデジタルカメラ等で使用される光学的ローパスフィルタ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical low-pass filter and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an optical low-pass filter used in a digital camera or the like attached to a mobile phone in order to prevent moire and a manufacturing method thereof.

近年、高性能化が著しいホームビデオカメラやデジタルスチルカメラにおいては、撮像手段として、CCDエリアイメージセンサやCMOSエリアイメージセンサが用いられている。   2. Description of the Related Art In recent years, home video cameras and digital still cameras whose performance has been remarkably improved have used CCD area image sensors and CMOS area image sensors as imaging means.

これらのセンサは、シリコン基板上に二次元的に配置された多数の受光素子で光電変換を行い、各受光素子で発生した電荷をCCD素子、CMOS回路等の撮像素子で、外部に転送する構成を備えている。これらのセンサでは、受光素子(ピクセル)毎にカラー情報を得るため、各ピクセル上に、例えばRGBのカラーフィルタがストライプ状に、または4種のフィルタが方形モザイク状に配置され、また、撮像素子が格子状に規則的に配置されている。   These sensors are configured to perform photoelectric conversion with a large number of light receiving elements arranged two-dimensionally on a silicon substrate, and transfer charges generated by each light receiving element to the outside with an image pickup element such as a CCD element or a CMOS circuit. It has. In these sensors, in order to obtain color information for each light receiving element (pixel), for example, RGB color filters are arranged in a stripe pattern or four types of filters in a square mosaic pattern on each pixel. Are regularly arranged in a grid pattern.

このように、上述したCCDエリアイメージセンサ等では、撮像素子等が格子状に規則的に配置されているため、生成された被写体の画像に、擬似信号(モアレ)を発生する等の色再現上の不都合が生じることがある。このような問題を解決するため、特定周波数以上をカットする光学的ローパスフィルタ(OLPF)が用いられている。このような光学的ローパスフィルタとしては、水晶の複屈折を利用した水晶OLPFが最もよく使用されている。   As described above, in the CCD area image sensor and the like described above, since the image pickup elements and the like are regularly arranged in a grid pattern, color reproduction such as generation of a pseudo signal (moire) in the generated image of the subject is performed. Inconvenience may occur. In order to solve such a problem, an optical low-pass filter (OLPF) that cuts over a specific frequency is used. As such an optical low-pass filter, a quartz OLPF utilizing the birefringence of quartz is most often used.

しかしながら、水晶OLPFは、1/4波長板の両側に2枚の水晶板を配置する構造、または3枚の水晶板を組み合わせる構造を採るため、厚さが1mm以上と厚くなり、携帯電話のデジタルカメラ用光学系等の光学長を短くすることが求められる光学系には適さないという問題、さらに、高価であるという問題を有している。   However, the quartz OLPF has a structure in which two quartz plates are arranged on both sides of a quarter-wave plate or a structure in which three quartz plates are combined. There is a problem that it is not suitable for an optical system in which it is required to shorten the optical length, such as a camera optical system, and it is also expensive.

このため、透明樹脂等の表面に凹凸構造を備えた凹凸型位相格子を光学的ローパスフィルタとする方式も提案されている。(特許文献1及び特許文献2参照)。   For this reason, a method has also been proposed in which an uneven phase grating having an uneven structure on the surface of a transparent resin or the like is used as an optical low-pass filter. (See Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開平8−211336号公報JP-A-8-212336 特開平7−5394号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-5394

しかしながら、透明樹脂の表面に凹凸構造を備えた凹凸型位相格子は、凹凸面に塵や埃が付着することによって、回折能力が大きく低下するという問題がある。
さらに、凹凸型位相格子は、透明樹脂と空気との屈折率差Δnが大きいため、凹凸の高さが設計値からわずかに外れるだけで回折効率に大きな差が生じ所望の性能が発揮できなくなるため、大量生産時に歩留まりが悪いという問題も有している。
また、凹凸型位相格子は、透明樹脂と空気との屈折率差Δnが大きいため、凹凸構造のピッチが広くラマン・ナス回折を起こす形状である場合、多次光強度が強くなり、カメラに組み込んだ際に解像度が低くなるという問題も有している。
However, the concavo-convex phase grating having the concavo-convex structure on the surface of the transparent resin has a problem that the diffraction ability is greatly reduced by dust and dirt adhering to the concavo-convex surface.
Furthermore, since the concavo-convex phase grating has a large refractive index difference Δn between the transparent resin and air, a large difference in diffraction efficiency occurs when the concavo-convex height slightly deviates from the design value, making it impossible to exhibit the desired performance. Also, there is a problem that the yield is poor at the time of mass production.
In addition, since the concavo-convex phase grating has a large refractive index difference Δn between the transparent resin and air, if the concavo-convex structure has a wide pitch and a shape that causes Raman / Nas diffraction, the multi-order light intensity increases and is incorporated into the camera. In this case, the resolution is lowered.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、安価であり且つ厚さが抑制され、塵や埃が付着したり、凹凸の高さが設計値からわずかに外れたりしても、回折効率の変化が小さく、且つ、凹凸構造のピッチが広くラマン・ナス回折を起こす形状である場合においても、多次光強度を低く抑えられる光学的ローパスフィルタおよびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, is inexpensive and has a reduced thickness, and dust or dirt adheres to it, and the height of the unevenness slightly deviates from the design value. However, the present invention provides an optical low-pass filter that can suppress the multi-order light intensity and a method of manufacturing the same even when the change in diffraction efficiency is small and the pitch of the concavo-convex structure is wide to cause Raman / Nass diffraction. For the purpose.

本発明によれば、
光学的ローパスフィルタであって、
第1の透明樹脂で形成され、高さ1μmないし100μmの多数の凹凸部を表面に備えたシート状凹凸構造体と、
前記シート状凹凸構造体を覆う第2の透明樹脂で形成されたカバー層と、を備え、
前記シート状凹凸構造体が第1の透明樹脂層の厚さ方向に延び、且つ前記凹凸部が第1の透明樹脂層の厚さ方向に直交する面内において80nmないし1000μmのオーダーで周期的に格子状に配列され、
該第1の透明樹脂と前記第2の透明樹脂の屈折率差が0.001ないし0.4である、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタが提供される。
According to the present invention,
An optical low-pass filter,
A sheet-like concavo-convex structure formed of a first transparent resin and provided with a large number of concavo-convex portions having a height of 1 μm to 100 μm on the surface;
A cover layer formed of a second transparent resin covering the sheet-like uneven structure,
The sheet-like concavo-convex structure extends in the thickness direction of the first transparent resin layer, and the concavo-convex portion is periodically on the order of 80 nm to 1000 μm in a plane perpendicular to the thickness direction of the first transparent resin layer. Arranged in a grid,
The difference in refractive index between the first transparent resin and the second transparent resin is 0.001 to 0.4.
An optical low-pass filter is provided.

凹凸部は、基本的には円柱状の凸部からなるが、角柱でもよく、また、円錐、楕円錐、三角錐、円錐台、楕円錐台、角錐台などでもよい。   The concavo-convex portion basically includes a cylindrical convex portion, but may be a prism, or may be a cone, an elliptical cone, a triangular pyramid, a truncated cone, an elliptical truncated cone, a truncated pyramid, or the like.

また、凹凸部の断面形状における平坦部の割合が高いほど、回折せずに直進する光の強度が大きくなり、高い回折効率を得ることが困難となってくるので、この点からは、円錐、楕円錐、三角錘形状が好ましい。
本発明の光学的ローパスフィルタは、例えば、固体撮像素子の受光面に配置される。
In addition, the higher the ratio of the flat portion in the cross-sectional shape of the concavo-convex portion, the greater the intensity of light that goes straight without diffraction, making it difficult to obtain high diffraction efficiency. An elliptical cone and a triangular pyramid shape are preferable.
The optical low-pass filter of the present invention is disposed, for example, on the light receiving surface of a solid-state image sensor.

このような構成を有する光学的ローパスフィルタでは、表面を覆うカバー層を形成する 第2の透明樹脂との屈折率差が0.001ないし0.4である第1の樹脂に形成された凹凸部が80nmないし1000μmのオーダーで周期的に格子状に配列され、80nmないし1000μmのオーダーで周期的に屈折率が変化する規則性の高い構造を備えている。したがって、薄い構造でありながらモアレの発生を効果的に防止することができる。さらに、水晶製の光学的ローパスフィルタに比べて安価である。   In the optical low-pass filter having such a configuration, the uneven portion formed in the first resin having a refractive index difference of 0.001 to 0.4 with the second transparent resin forming the cover layer covering the surface Are regularly arranged in a lattice pattern on the order of 80 nm to 1000 μm, and has a highly regular structure in which the refractive index changes periodically on the order of 80 nm to 1000 μm. Therefore, it is possible to effectively prevent the occurrence of moire while having a thin structure. Furthermore, it is less expensive than an optical low-pass filter made of quartz.

また、表面に微細な凹凸部を有する光学的ローパスフィルタでは、凹凸面に塵や埃が付着することによって、回折能力が大きく低下するおそれがあるが、上記構成を有する本発明の光学的ローパスフィルタでは、第1の透明樹脂に形成された微細な凹凸部が、第1の透明樹脂とは屈折率の異なる第2の透明樹脂によって覆われているため、塵や埃の付着により回折能力が低下する度合いが低減される。   In addition, in the optical low-pass filter having a fine uneven portion on the surface, there is a risk that the diffraction ability is greatly reduced by dust or dirt adhering to the uneven surface, but the optical low-pass filter of the present invention having the above-described configuration. Then, since the fine uneven part formed in the first transparent resin is covered with the second transparent resin having a refractive index different from that of the first transparent resin, the diffraction ability is reduced due to the adhesion of dust and dirt. The degree to which is reduced.

さらに、回折格子の厚さを表す指標であるQ値は式(1)により求められ、Q値が1よりも十分に大きい場合、回折格子の回折効率はブラッグの式(式(2))により求められ、回折効率は回折格子の厚さLに依存することが知られている。
透明樹脂の表面に微細な凹凸構造を有する従来の光学的ローパスフィルタでは、透明樹脂と空気との屈折率差Δnが大きいため、凹凸部の高さが設計値からわずかに外れるだけで回折効率に大きな差が生じてしまう(表1参照)。
Q = 2π・λ・L/n・Λ2 (1)
η = sin2(π・Δn・L /λ) (2)
Further, the Q value, which is an index representing the thickness of the diffraction grating, is obtained by the equation (1). When the Q value is sufficiently larger than 1, the diffraction efficiency of the diffraction grating is determined by the Bragg equation (equation (2)). It is known that the diffraction efficiency depends on the thickness L of the diffraction grating.
The conventional optical low-pass filter with a fine uneven structure on the surface of the transparent resin has a large refractive index difference Δn between the transparent resin and air. A big difference will occur (see Table 1).
Q = 2π · λ · L / n · Λ2 (1)
η = sin2 (π · Δn · L / λ) (2)

また、Q値が1よりも十分に小さい場合、回折格子の回折効率はラマン・ナスの式により求められ、回折効率は回折格子の厚さLに依存することが知られている。
透明樹脂の表面に微細な凹凸部を有する従来の光学的ローパスフィルタでは、透明樹脂と空気との屈折率差Δnが大きいため、多次光強度が強くなり、カメラに組み込んだ際に解像度が低くなるという問題も有している。
Further, when the Q value is sufficiently smaller than 1, it is known that the diffraction efficiency of the diffraction grating is obtained by the Raman-Nas formula, and the diffraction efficiency depends on the thickness L of the diffraction grating.
A conventional optical low-pass filter with fine irregularities on the surface of a transparent resin has a large refractive index difference Δn between the transparent resin and air, which increases the intensity of multi-order light and lowers the resolution when incorporated in a camera. It also has the problem of becoming.

一方、上述したような構成を有する本発明の光学的ローパスフィルタでは、第1の透明樹脂で形成される微細な凹凸部が、第1の透明樹脂とは屈折率の異なる第2の透明樹脂によって覆われているためΔnを小さく設定することが可能である。Δnが小さい場合、凹凸部の高さのずれが回折効率に与える影響は小さく、大量生産時に歩留まり向上が期待でき、凹凸部のピッチが広くラマン・ナス回折を起こす形状である場合においても、多次光強度を低く抑えられることが期待できる。   On the other hand, in the optical low-pass filter of the present invention having the above-described configuration, the fine irregularities formed by the first transparent resin are formed by the second transparent resin having a refractive index different from that of the first transparent resin. Since it is covered, Δn can be set small. When Δn is small, the effect on the diffraction efficiency due to the difference in height of the concavo-convex portion is small, yield improvement can be expected in mass production, and even when the pitch of the concavo-convex portion is wide and causes a Raman-Nas diffraction, It can be expected that the next light intensity can be kept low.

本発明の他の態様によれば、
光学的ローパスフィルタの製造法であって、
平滑基板上に第1の透明樹脂層を配置するステップと、
前記第1の透明樹脂層の表面に周期的に配列された微細な凹凸部をフォトリソグラフィーにより形成するステップと、
前記第1の透明樹脂層の表面を覆って前記第1の透明樹脂層とは屈折率の異なる第2の透明樹脂層を備えた光学的ローパスフィルタを平滑基板上に形成するステップと、を備えている、ことを特徴とする光学的ローパスフィルタの製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A method for manufacturing an optical low-pass filter, comprising:
Disposing a first transparent resin layer on a smooth substrate;
Forming fine irregularities periodically arranged on the surface of the first transparent resin layer by photolithography;
Forming on the smooth substrate an optical low-pass filter that covers the surface of the first transparent resin layer and includes a second transparent resin layer having a refractive index different from that of the first transparent resin layer. A method for manufacturing an optical low-pass filter is provided.

前記凹凸部は、基本的には円柱状の凸部からなるが、角柱でもよい、また、円錐、楕円錐、三角錐、円錐台、楕円錐台、角錐台などでもよい。   The concavo-convex portion basically includes a cylindrical convex portion, but may be a prism, or may be a cone, an elliptical cone, a triangular pyramid, a truncated cone, an elliptical truncated cone, a truncated pyramid, or the like.

また、凹凸部の断面形状における平坦部の割合が高いほど、回折せずに直進する光の強度が大きくなり、高い回折効率を得ることが困難となってくるので、この点からは、円錐、楕円錐、三角錘形状が好ましい。   In addition, the higher the ratio of the flat portion in the cross-sectional shape of the concavo-convex portion, the greater the intensity of light that goes straight without diffraction, making it difficult to obtain high diffraction efficiency. An elliptical cone and a triangular pyramid shape are preferable.

凹凸部を形成する手法としては、フォトリソグラフィーが好ましいが、X線リソグラフィーを用いることにより、アスペクト比が20程度の凹凸部を有するシート状凹凸構造体を作製することも可能である。   Photolithography is preferable as a method for forming the concavo-convex portion, but a sheet-like concavo-convex structure having an concavo-convex portion with an aspect ratio of about 20 can be produced by using X-ray lithography.

本発明の他の好ましい態様によれば、平滑基板が撮像素子の受光面である。
このような構成によれば、薄い構造でありながらモアレの発生を効果的に防止することができるので光学的ローパスフィルタを、固体撮像素子上に直接、作り込むことができるので、作業工程が簡略化され、固体撮像素子を備えたカメラ等の製造のコストおよび手間が軽減される。
According to another preferred aspect of the present invention, the smooth substrate is the light receiving surface of the image sensor.
According to such a configuration, the generation of moire can be effectively prevented even with a thin structure, so that an optical low-pass filter can be directly built on the solid-state imaging device, thus simplifying the work process. The cost and labor of manufacturing a camera or the like equipped with a solid-state image sensor can be reduced.

本発明の他の態様によれば、
光学的ローパスフィルタの製造法であって、
微細な凹凸部が形成された金型上に第1の透明樹脂を塗布するステップと、
前記第1の透明樹脂上に透光性フィルムを配し、透光性フィルムの上から活性エネルギー線を照射して第1の透明樹脂層を重合硬化させ前記凹凸と相捕的な凹凸部が表面に形成されたシート状凹凸構造体を形成するステップと、
金型を前記シート状凹凸構造体から分離し、前記シート状凹凸構造体の表面に第2の透明樹脂を塗布するステップと、
前記第2の透明樹脂上に透光性フィルムを配し、透光性フィルムの上から活性エネルギー線を照射して第2の透明樹脂層を重合硬化するステップと、を備えている、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタの製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A method for manufacturing an optical low-pass filter, comprising:
Applying a first transparent resin on a mold on which fine irregularities are formed;
Disposing a translucent film on the first transparent resin, irradiating an active energy ray from above the translucent film, polymerizing and curing the first transparent resin layer, and an uneven portion that is complementary to the uneven portion. Forming a sheet-like uneven structure formed on the surface;
Separating the mold from the sheet-like uneven structure, and applying a second transparent resin to the surface of the sheet-like uneven structure;
Arranging a translucent film on the second transparent resin, and irradiating an active energy ray from above the translucent film to polymerize and cure the second transparent resin layer,
An optical low-pass filter manufacturing method is provided.

前記金型は、基本的には円柱状の凸部からなるが、角柱でもよい、また、円錐、楕円錐、三角錐、円錐台、楕円錐台、角錐台などでもよい。   The mold basically includes a cylindrical convex portion, but may be a prism, or may be a cone, an elliptical cone, a triangular pyramid, a truncated cone, an elliptical truncated cone, a truncated pyramid, or the like.

本発明によれば、安価であり且つ厚さが抑制され、塵や埃が付着したり、シート状凹凸構造体の高さが設計値からわずかに外れたりしても、回折効率の変化が小さく、且つ、凹凸構造のピッチが広くラマン・ナス回折を起こす形状である場合においても、多次光強度を低く抑えられる光学的ローパスフィルタおよびその製造方法が提供される。   According to the present invention, the change in the diffraction efficiency is small even if the thickness is low, the thickness is suppressed, dust or dirt adheres, or the height of the sheet-like uneven structure slightly deviates from the design value. In addition, an optical low-pass filter that can suppress the multi-order light intensity low and a method for manufacturing the same are provided even in the case where the pitch of the concavo-convex structure is wide and causes a Raman-Nas diffraction.

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態の光学的ローパスフィルタ1を用いた光学系について説明する。図1は、本発明の一実施形態の光学的ローパスフィルタ1を用いた撮像光学系2の構成を模式的に示す図面である。   Hereinafter, an optical system using an optical low-pass filter 1 according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an imaging optical system 2 using an optical low-pass filter 1 according to an embodiment of the present invention.

この撮像光学系2は、デジタルスチルカメラ用光学系、携帯電話などに装着されるデジタルカメラ用光学系等、所定ピッチの画素を有する固体撮像素子により画像を撮影する撮像光学系等として使用される。   The imaging optical system 2 is used as an imaging optical system that takes an image with a solid-state imaging device having pixels of a predetermined pitch, such as an optical system for a digital still camera, an optical system for a digital camera mounted on a mobile phone, or the like. .

図1に示されているように、撮像光学系2では、光学的ローパスフィルタ1が、固体撮像素子4の受光面の前側に配置されている。本実施形態の撮像光学系2は、さらに、受光面に像を結ばせるレンズ6と、赤外カットフィルタ8を備えている。   As shown in FIG. 1, in the imaging optical system 2, the optical low-pass filter 1 is disposed on the front side of the light receiving surface of the solid-state imaging device 4. The imaging optical system 2 of the present embodiment further includes a lens 6 that forms an image on the light receiving surface and an infrared cut filter 8.

本実施形態の固体撮像素子4は、シリコン基板上に多数の受光素子が二次元的に配置されたもので、各受光素子で発生した電荷を撮像素子(CCD素子、またはCMOS回路)で外部に信号として転送することができるエリアイメージセンサである。   The solid-state imaging device 4 of the present embodiment is a two-dimensional arrangement of a large number of light receiving elements on a silicon substrate, and charges generated by each light receiving element are externally output by the imaging element (CCD element or CMOS circuit). It is an area image sensor that can be transferred as a signal.

レンズ6は、無機ガラスからなるガラスレンズ、またはポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂などからなるプラスチックレンズで構成されている。   The lens 6 is composed of a glass lens made of inorganic glass or a plastic lens made of polycarbonate resin, acrylic resin, polystyrene resin, polyolefin resin, or the like.

赤外カットフィルタ8は、無機ガラスからなるガラスフィルタ、または有機色素を添加したポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂からなるプラスチックフィルタで構成されている。   The infrared cut filter 8 is composed of a glass filter made of inorganic glass or a plastic filter made of polycarbonate resin, acrylic resin, polystyrene resin, or polyolefin resin to which an organic dye is added.

図2は、光学的ローパスフィルタ1の内部構造を模式的に示した図面である。光学的ローパスフィルタ1は、第1の透明樹脂で形成された高さ1μmないし100μmの多数の凹凸部10を表面に備えたシート状凹凸構造体12と、シート状凹凸構造体12を覆い第2の透明樹脂で形成されたカバー層14カバー層14と、を備えている。   FIG. 2 is a drawing schematically showing the internal structure of the optical low-pass filter 1. The optical low-pass filter 1 includes a sheet-like concavo-convex structure body 12 having a plurality of concavo-convex portions 10 having a height of 1 μm to 100 μm formed of a first transparent resin on the surface, and covers the sheet-like concavo-convex structure body 12. A cover layer 14 made of a transparent resin, and a cover layer 14.

本実施形態の光学的ローパスフィルタ1では、第1の透明樹脂層(シート状構造体12)の厚さ方向に延びるように、第1の透明樹脂層の表面に設けられた多数の円柱状の凸部10からなり、これらの凸部10は第1の透明樹脂層(シート状構造体12)の厚さ方向に垂直な面内において二次元的な規則性を有して配置されている。   In the optical low-pass filter 1 of the present embodiment, a large number of cylindrical shapes provided on the surface of the first transparent resin layer so as to extend in the thickness direction of the first transparent resin layer (sheet-like structure 12). Consists of convex portions 10, and these convex portions 10 are arranged with two-dimensional regularity in a plane perpendicular to the thickness direction of the first transparent resin layer (sheet-like structure 12).

本実施形態の光学的ローパスフィルタ1では、凸部10は、図3に示されているように六方格子を構成するように規則的に配置され、この規則性によって、六点分離(三方向)を一枚のフィルタによって行うことできる。なお、六方格子とは、三角格子とハニカム格子を含む。また、シート状凹凸構造体は、六方格子以外にも正方格子または斜方格子を構成するように配置させてもよい。   In the optical low-pass filter 1 of the present embodiment, the convex portions 10 are regularly arranged so as to form a hexagonal lattice as shown in FIG. 3, and by this regularity, six-point separation (three directions) is performed. Can be performed by a single filter. The hexagonal lattice includes a triangular lattice and a honeycomb lattice. In addition to the hexagonal lattice, the sheet-like concavo-convex structure may be arranged to form a square lattice or an oblique lattice.

シート状凹凸構造体の配列周期すなわち凸部10の間隔は、80nmないし1000μm、好ましくは90nmないし100μm、より好ましくは100nmないし50μmである。   The arrangement period of the sheet-like concavo-convex structure, that is, the interval between the convex portions 10 is 80 nm to 1000 μm, preferably 90 nm to 100 μm, more preferably 100 nm to 50 μm.

凹凸部は、基本的には円柱状の凸部からなるが、図4に示されているように、角柱(a)、円錐台、楕円錐台あるいは角錐台(b)、半球状(c)、水滴状(d)、または円錐、楕円錐あるいは角錐(e)とすることができる。
また、凹凸部は、断面形状における平坦部の割合が高いほど、回折せずに直進する光の強度が大きくなり、高い回折効率を得ることが困難となってくるので、この点では、角錐または円錐形状または楕円錐形状が好ましい。
The concavo-convex portion basically consists of a columnar convex portion, but as shown in FIG. 4, a prism (a), a truncated cone, an elliptical truncated cone or a truncated pyramid (b), a hemispherical (c) , Water drops (d), or conical, elliptical or pyramid (e).
In addition, since the uneven portion has a higher proportion of the flat portion in the cross-sectional shape, the intensity of light that goes straight without being diffracted increases, and it becomes difficult to obtain high diffraction efficiency. A conical shape or an elliptical cone shape is preferred.

本実施形態の光学的ローパスフィルタ1では、凸部の高さ(凹凸の高低差)は1μmないし100μmである。
また、凸部の直径(角柱の場合は横断面の外接円の直径をいう。)は、80nmないし1000μmであり、好ましくは90nmないし100μm、より好ましくは100nmないし50μmである。
In the optical low-pass filter 1 of the present embodiment, the height of the convex portion (the height difference of the concave and convex portions) is 1 μm to 100 μm.
Further, the diameter of the convex portion (in the case of a prism, the diameter of the circumscribed circle of the cross section) is 80 nm to 1000 μm, preferably 90 nm to 100 μm, more preferably 100 nm to 50 μm.

シート状凹凸構造体12を形成する第1の透明樹脂とカバー層14を形成する第2の透明樹脂との屈折率差は0.001ないし0.4である。   The difference in refractive index between the first transparent resin forming the sheet-like uneven structure 12 and the second transparent resin forming the cover layer 14 is 0.001 to 0.4.

本発明の好ましい態様としては、凸部10の高さ(高低差)が1μmないし10μm、凸部10の配列周期すなわち間隔が5μmないし50μmであり、且つ、
凸部10の配列周期すなわち間隔と、シート状凹凸構造体を形成する第1の透明樹脂とカバー層を形成する第2の透明樹脂との屈折率差を掛け合わせた値が0.12μmないし0.15μmであり、より好ましくは0.13μmないし0.14μmである。
As a preferable aspect of the present invention, the height (the height difference) of the convex portion 10 is 1 μm to 10 μm, the arrangement period of the convex portions 10, that is, the interval is 5 μm to 50 μm, and
A value obtained by multiplying the arrangement period, that is, the interval of the convex portions 10 by the refractive index difference between the first transparent resin forming the sheet-like uneven structure and the second transparent resin forming the cover layer is 0.12 μm to 0 .15 μm, more preferably 0.13 μm to 0.14 μm.

このような態様とすることで、凸部10のアスペクト比が低いため、金型等でシート状凹凸構造体12を形成する場合において、金型等に樹脂が残る恐れが低くなり、生産性を高めることが可能となる。   By adopting such an aspect, since the aspect ratio of the convex portion 10 is low, in the case where the sheet-like concavo-convex structure 12 is formed with a mold or the like, the possibility that the resin remains in the mold or the like is reduced, and productivity is reduced. It becomes possible to raise.

また、このような様態とした光学的ローパスフィルタ1はラマン・ナス回折を起こす周期構造となる場合でも、多次回折光の強度を抑えられるため、撮像光学系の解像度の低下を抑えられる。   Further, even when the optical low-pass filter 1 having such a configuration has a periodic structure that causes Raman-Nath diffraction, the intensity of multi-order diffracted light can be suppressed, so that a reduction in resolution of the imaging optical system can be suppressed.

凸部10の高さ、直径、および配列周期、シート状凹凸構造体12とカバー層14との屈折率差を上記の範囲内に設定することによって、光学的ローパスフィルタ1は、80nmないし1000μmのオーダーで周期的に屈折率が変化する規則性の高い構造を有し、光学製品として350nmないし2000nmの波長範囲の光に対する干渉効果を十分に発現させることができることになる。この結果、光学的ローパスフィルタ1は、回折や偏向等の高度な光制御が可能となる。   By setting the height, diameter, and arrangement period of the convex portions 10 and the refractive index difference between the sheet-like concavo-convex structure 12 and the cover layer 14 within the above range, the optical low-pass filter 1 has a thickness of 80 nm to 1000 μm. It has a highly regular structure in which the refractive index changes periodically on the order, and as an optical product, an interference effect on light in the wavelength range of 350 nm to 2000 nm can be sufficiently exhibited. As a result, the optical low-pass filter 1 can perform advanced light control such as diffraction and deflection.

本実施形態の光学的ローパスフィルタ1を構成するシート状凹凸構造体12とカバー層14は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、またはポリイミド樹脂で構成されているが、透明な材料であればよく、特にこれらに限定されるものではない。上述の透明な材料は、光重合性組成物に光を照射して重合硬化させることによって形成される。光重合性組成物として、単官能モノマーあるいは2官能以上の多官能モノマーあるいはオリゴマーと光重合開始剤とを含有するものが使用される。   The sheet-like concavo-convex structure 12 and the cover layer 14 constituting the optical low-pass filter 1 of the present embodiment are made of polycarbonate resin, acrylic resin, polystyrene resin, or polyimide resin, but may be any transparent material. However, it is not particularly limited to these. The above-mentioned transparent material is formed by irradiating the photopolymerizable composition with light and curing it. As the photopolymerizable composition, one containing a monofunctional monomer or a polyfunctional monomer or oligomer having two or more functions and a photopolymerization initiator is used.

単官能モノマーの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、フェニルカルビトール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、(メタ)アクリロイルオキシエチルフタレート、フェニル(メタ)アクリレート、シアノエチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、ペンタブロモフェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、p−ブロモベンジル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、ペンタデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート化合物;スチレン、p−クロロスチレン、ビニルアセテート、アクリロニトリル、N-ビニルピロリドン、ビニルナフタレン等のビニル化合物;エチレングリコールビスアリルカーボネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート等のアリル化合物等が挙げられる。   Specific examples of the monofunctional monomer include methyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, ethyl carbitol (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, and phenyl carbitol. (Meth) acrylate, nonylphenoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, (meth) acryloyloxyethyl succinate, (meth) acryloyloxyethyl phthalate, phenyl (meth) acrylate, cyanoethyl (Meth) acrylate, tribromophenyl (meth) acrylate, pentabromophenyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, tribromophenoxy Ethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, p-bromobenzyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, pentadecafluorooctyl (meth) (Meth) acrylate compounds such as acrylate and 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate; vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene, vinyl acetate, acrylonitrile, N-vinylpyrrolidone and vinylnaphthalene; ethylene Examples include allyl compounds such as glycol bisallyl carbonate, diallyl phthalate, and diallyl isophthalate.

2官能以上の多官能モノマーの具体例としては、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、水添ジシクロペンタジエニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、多官能のエポキシ(メタ)アクリレート、多官能のウレタン(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリルクロレンデート、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、ジアリルフタレート等が挙げられ、これらを単独であるいは2種以上の混合物として使用することができる。   Specific examples of the bifunctional or higher polyfunctional monomer include triethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, and 1,4-butanediol di (meth) acrylate. 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, hydrogenated dicyclopentadienyl di (meth) acrylate, ethylene oxide modified bisphenol A di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra ( (Meth) acrylate, tetramethylolmethane tetra (meth) acrylate, pentaerythritol hexa (meth) acrylate, polyfunctional epoxy (meth) acrylate, polyfunctional urethane (meth) acrylate, divinyl Zenene, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl trimellitate, diallyl chlorendate, N, N′-m-phenylene bismaleimide, diallyl phthalate, etc. It can be used as a mixture.

例えば、ペンタデカフルオロオクチルアクリレートを重合硬化させてシート状凹凸構造体を形成し、ペンタブロモフェニルメタアクリレートを重合硬化させてカバー層を形成して光学的ローパスフィルタを作製した場合、シート状凹凸構造体とカバー層間の屈折率差は0.371となる。   For example, when a sheet-like uneven structure is formed by polymerizing and curing pentadecafluorooctyl acrylate, and a cover layer is formed by polymerizing and curing pentabromophenyl methacrylate, a sheet-like uneven structure is produced. The refractive index difference between the body and the cover layer is 0.371.

本実施形態において、光重合性組成物に使用する光重合開始剤は、紫外線等の活性エネルギー線を照射して重合を行う通常の光重合で用いられるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、2−クロロチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、p-t−ブチルトリクロロアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピルフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)-ブタノン−1、ジベンゾスベロン等が挙げられる。   In this embodiment, the photopolymerization initiator used in the photopolymerizable composition is not particularly limited as long as it is used in normal photopolymerization in which polymerization is performed by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays. Absent. For example, benzophenone, benzyl, Michler's ketone, 2-chlorothioxanthone, benzoin ethyl ether, diethoxyacetophenone, pt-butyltrichloroacetophenone, benzyldimethyl ketal, 2-hydroxy-2-methylpropylphenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, dibenzosuberone and the like.

これら光重合開始剤の使用量は、その他の光重合性組成物の100重量部に対して0.001ないし10重量部の範囲とする事が好ましく、光学的ローパスフィルタの透明性を落とさないようにする為に0.01ないし5重量部とする事がより好ましい。   The amount of these photopolymerization initiators used is preferably in the range of 0.001 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the other photopolymerizable composition so as not to deteriorate the transparency of the optical low-pass filter. Therefore, it is more preferable to use 0.01 to 5 parts by weight.

本実施態様においては、光重合性組成物として、上記のような多官能モノマーあるいはオリゴマーとともに、分子内に1個の重合性炭素−炭素二重結合を有する単官能モノマーあるいはオリゴマーを使用してもよい。
このような単官能モノマーあるいはオリゴマーとしては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。
In this embodiment, a monofunctional monomer or oligomer having one polymerizable carbon-carbon double bond in the molecule may be used as the photopolymerizable composition together with the polyfunctional monomer or oligomer as described above. Good.
As such a monofunctional monomer or oligomer, those containing (meth) acryloyl group, vinyl group, allyl group and the like are particularly preferable.

これら単官能モノマーあるいはオリゴマーは、光学的ローパスフィルタに柔軟性を付与するために用いられる。単官能モノマーあるいはオリゴマーの量は、多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち10ないし99質量%の範囲とすることが好ましく、より好ましくは10ないし50質量%の範囲である。   These monofunctional monomers or oligomers are used for imparting flexibility to the optical low-pass filter. The amount of the monofunctional monomer or oligomer is preferably in the range of 10 to 99% by mass, more preferably in the range of 10 to 50% by mass, of the total amount with the polyfunctional monomer or oligomer.

また、光重合性組成物として、前記多官能モノマーあるいはオリゴマーと重合性炭素―炭素二重結合を持たない化合物を含む均一溶解混合物を用いることもできる。
重合性炭素―炭素二重結合を持たない化合物としては、例えば、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ナイロン等のポリマー類、トルエン、n-ヘキサン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアルコール、エチルアルコール、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフランのような低分子化合物、有機ハロゲン化合物、有機ケイ素化合物、可塑剤、安定剤のような添加剤等が挙げられる。
Further, as the photopolymerizable composition, a homogeneous dissolution mixture containing the polyfunctional monomer or oligomer and a compound having no polymerizable carbon-carbon double bond can be used.
Examples of the compound having no polymerizable carbon-carbon double bond include polymers such as polystyrene, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, and nylon, toluene, n-hexane, cyclohexane, acetone, and methyl ethyl ketone. , Methyl alcohol, ethyl alcohol, ethyl acetate, acetonitrile, dimethylacetamide, dimethylformamide, low molecular compounds such as tetrahydrofuran, organic halogen compounds, organic silicon compounds, plasticizers, additives such as stabilizers, and the like.

これら重合性炭素―炭素二重結合を持たない化合物の使用量は、光学的ローパスフィルタを製造する際に光重合性組成物の粘度を低下させ取り扱い性を良くする為に用いられ、多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち1ないし99質量%の範囲とすることが好ましい。   The amount of the compound having no polymerizable carbon-carbon double bond is used to reduce the viscosity of the photopolymerizable composition and improve the handleability when producing an optical low-pass filter. Or it is preferable to set it as the range of 1 to 99 mass% among the total amount with an oligomer.

次に、フォトリソグラフィーによる光学的ローパスフィルタ1の製造方法について説明する。本実施形態の光学的ローパスフィルタ1は、固体撮像素子4の受光面上で製造される。
まず、固体撮像素子4の受光面に光重合性樹脂(第1の透明樹脂)等で作られた透明樹脂基板を配置する。このような透明樹脂基板は、固体撮像素子上に接着剤等で固定されてもよく、光重合性樹脂組成物を固体撮像素子上にスピンコート法等で塗膜を形成し、拡散光等の紫外線で硬化したものでもよい。また、熱可塑性樹脂等を溶剤に溶解させた溶液をスピンコート法等で塗膜を形成し、溶剤を蒸発させ固化させたフィルム状物でもよい。
Next, a method for manufacturing the optical low-pass filter 1 by photolithography will be described. The optical low-pass filter 1 of the present embodiment is manufactured on the light receiving surface of the solid-state image sensor 4.
First, a transparent resin substrate made of a photopolymerizable resin (first transparent resin) or the like is disposed on the light receiving surface of the solid-state imaging device 4. Such a transparent resin substrate may be fixed on the solid-state image sensor with an adhesive or the like, and a photopolymerizable resin composition is formed on the solid-state image sensor by a spin coat method or the like, and diffused light or the like is formed. It may be cured with ultraviolet rays. Alternatively, a film-like product may be used in which a solution obtained by dissolving a thermoplastic resin or the like in a solvent is used to form a coating film by a spin coating method or the like, and the solvent is evaporated to solidify.

次いで、この透明樹脂基板の表面にフォトリソグラフィーの手法でシート状凹凸構造体12を形成するステップと、シート状凹凸構造体12上に透明樹脂基板との屈折率差が0.001ないし0.4の透明樹脂(第2の透明樹脂)でカバー層14を形成するステップにより、光学的ローパスフィルタ1を製造する。   Next, the step of forming the sheet-like concavo-convex structure 12 on the surface of the transparent resin substrate by a photolithography technique, and the difference in refractive index between the transparent resin substrate on the sheet-like concavo-convex structure 12 is 0.001 to 0.4. The optical low-pass filter 1 is manufactured by forming the cover layer 14 with the transparent resin (second transparent resin).

フォトリソグラフィーによるシート状凹凸構造体の形成法としては、はじめに透明樹脂基板上にフォトレジスト層をスピンコート法により形成した後、フォトレジスト層の上にフォトマスクを配置して、マスクアライナーにより紫外線等の活性エネルギー線を照射して、フォトレジスト層の活性エネルギー線照射部または未照射部のみを光硬化させる。
使用するフォトマスクとしては、直径(矩形波状の場合は外接円の直径をいう。)80nm〜1000μmのオーダーの円形または多角形の形状が六方格子構造に規則的に配列したフォトマスクを使用する。
As a method of forming a sheet-like concavo-convex structure by photolithography, first, a photoresist layer is formed on a transparent resin substrate by a spin coating method, then a photomask is arranged on the photoresist layer, and ultraviolet rays or the like is applied by a mask aligner. The active energy rays of the photoresist layer are irradiated to cure only the active energy ray irradiated or unirradiated portions of the photoresist layer.
As a photomask to be used, a photomask in which circular or polygonal shapes on the order of 80 nm to 1000 μm in diameter (referred to as circumscribed circle diameter in the case of a rectangular wave shape) are regularly arranged in a hexagonal lattice structure is used.

さらに、未硬化部を現像処理により取り除いた後、ドライエッチング装置によりフォトレジストに被覆されていない部分のエッチング処理を行い、透明樹脂基板の表面に、表面に凸部が配列されたシート状凹凸構造体を形成する。エッチング処理の深さとしては、1μmないし100μmの範囲とすることが好ましい。   Further, after removing the uncured portion by development processing, the portion not covered with the photoresist is etched by a dry etching apparatus, and a sheet-like concavo-convex structure in which convex portions are arranged on the surface of the transparent resin substrate Form the body. The depth of the etching process is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

エッチング処理を行った透明樹脂基板からフォトレジスト層を取り除き、スピンコート法等によって、シート状凹凸構造体上に透明樹脂基板との屈折率差が0.001ないし0.4の透明樹脂(第2の透明樹脂)を塗布し、さらに、紫外線等の活性エネルギー線で第2の透明樹脂を光硬化させ、第1の透明樹脂で形成されたシート状凹凸構造体が、第2の透明樹脂で形成されたカバー層で覆われた光学的ローパスフィルタを得る。
光学的ローパスフィルタの厚さとしては、特に限定されるものではないが、1μmないし1000μmの範囲とすることが好ましく、より好ましくは5μmないし500μmの範囲である。
The photoresist layer is removed from the transparent resin substrate subjected to the etching treatment, and a transparent resin (second resin) having a refractive index difference of 0.001 to 0.4 with respect to the transparent resin substrate is formed on the sheet-like uneven structure by spin coating or the like. In addition, the second transparent resin is photocured with an active energy ray such as ultraviolet rays, and a sheet-like uneven structure formed of the first transparent resin is formed of the second transparent resin. An optical low-pass filter covered with the covered cover layer is obtained.
The thickness of the optical low-pass filter is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 5 μm to 500 μm.

次に、金型賦形による光学的ローパスフィルタ1の製造方法について説明する。本実施形態の光学的ローパスフィルタ1は、PETフィルム等の透光性フィルム上で製造される。
まず、形成する微細凹凸部と相捕的な形状の微細凹凸構造を備えた金型上に光重合性樹脂(第1の透明樹脂)を塗布する。
Next, a method for manufacturing the optical low-pass filter 1 by mold shaping will be described. The optical low-pass filter 1 of this embodiment is manufactured on a translucent film such as a PET film.
First, a photopolymerizable resin (first transparent resin) is applied onto a mold having a fine concavo-convex structure that is complementary to the fine concavo-convex portion to be formed.

次いで、この光重合性樹脂の上に透光性フィルムを配するステップと、透光性フィルム越しに光重合性樹脂に紫外線等の活性エネルギー線を照射することで光重合性樹脂を重合硬化するステップにより、金型上に微細な凹凸構造を賦形したプラスチックフィルムを形成する。   Next, a step of arranging a translucent film on the photopolymerizable resin, and polymerizing and curing the photopolymerizable resin by irradiating the photopolymerizable resin with active energy rays such as ultraviolet rays through the translucent film. By the step, a plastic film formed with a fine uneven structure is formed on the mold.

このプラスチックフィルムを金型から剥離し、プラスチックフィルムの片面に形成された凹凸構造上に、光重合性樹脂(第2の透明樹脂)を塗布する。   The plastic film is peeled from the mold, and a photopolymerizable resin (second transparent resin) is applied onto the concavo-convex structure formed on one side of the plastic film.

次いで、この光重合性樹脂の上に透光性フィルムを配するステップと、透光性フィルム越しに光重合性樹脂に紫外線等の活性エネルギー線を照射することで光重合性樹脂を重合硬化するステップにより、異なる屈折率を有する凹凸構造体を互いに密着させた光学的ローパスフィルタ1を製造する。   Next, a step of arranging a translucent film on the photopolymerizable resin, and polymerizing and curing the photopolymerizable resin by irradiating the photopolymerizable resin with active energy rays such as ultraviolet rays through the translucent film. By the step, the optical low-pass filter 1 in which the concavo-convex structures having different refractive indexes are adhered to each other is manufactured.

本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。   Without being limited to the above-described embodiment of the present invention, various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.

本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
単独の重合体の屈折率が1.535であるトリメチロールプロパントリアクリレートに、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン1質量部を溶解させて得られた光重合性組成物を、100mm×100mm、厚さ1mmのガラス板上にスピンコート法により塗布し、PETフィルムを被せて超高圧水銀灯を使用した紫外線照射装置により紫外線を照射することで、ガラス板上に厚さ100μmのプラスチックフィルムを得た。
Examples of the present invention will be described.
(Example 1)
A photopolymerizable composition obtained by dissolving 1 part by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone as a photopolymerization initiator in trimethylolpropane triacrylate having a refractive index of a single polymer of 1.535, 100 mm × A plastic film with a thickness of 100 μm is applied on a glass plate by applying it onto a glass plate with a thickness of 100 mm and a thickness of 1 mm by a spin coating method, covering the PET film and irradiating with an ultraviolet ray using an ultra-high pressure mercury lamp. Obtained.

得られたプラスチックフィルム上にネガ型フォトレジストをスピンコート法により塗布し、100℃で120秒間加熱してソフトベークを行った。得られたプラスチックフィルムにフォトマスクを被せ、i線ステッパーを使用して積算光量160mJ/cm2の平行光を照射してフォトレジスト層を部分的に光硬化させた。フォトマスクには、直径2μmの穴が5μmの周期で六方格子状に配列されているものである。   On the resulting plastic film, a negative photoresist was applied by spin coating, and heated at 100 ° C. for 120 seconds for soft baking. The obtained plastic film was covered with a photomask, and an i-line stepper was used to irradiate parallel light with an integrated light amount of 160 mJ / cm 2 to partially photocure the photoresist layer. In the photomask, holes having a diameter of 2 μm are arranged in a hexagonal lattice pattern with a period of 5 μm.

さらに、90℃で120秒間加熱してフォトレジスト層のポストベークを行った。さらに、プラスチックフィルムをイソプロピルアルコール中に浸してフォトレジスト層の未硬化部をプラスチックフィルム上から取り除き、180℃で1時間加熱してフォトレジスト層のハードベークを行った。   Further, the photoresist layer was post-baked by heating at 90 ° C. for 120 seconds. Furthermore, the plastic film was immersed in isopropyl alcohol to remove the uncured portion of the photoresist layer from the plastic film, and heated at 180 ° C. for 1 hour to hard-bake the photoresist layer.

さらに、プラスチックフィルムのフォトレジスト層が形成されていない部分を、ドライエッチング装置により選択的にエッチングし、直径2μm、深さ5μmの穴を5μmの周期で六方格子状に配列させ、表面に微細な凸部が配置されたシート状凹凸構造体を形成した。凸部は矩形波状の断面形状を有する円柱形状を有している。さらに、プラスチックフィルムを剥離剤中に浸してフォトレジスト層を完全に取り除いた。   Further, a portion of the plastic film where the photoresist layer is not formed is selectively etched by a dry etching apparatus, and holes having a diameter of 2 μm and a depth of 5 μm are arranged in a hexagonal lattice pattern with a period of 5 μm, and a fine surface is formed. A sheet-like concavo-convex structure in which convex portions were arranged was formed. The convex portion has a cylindrical shape having a rectangular wave-like cross-sectional shape. Further, the plastic film was immersed in a release agent to completely remove the photoresist layer.

さらに、単独の重合体の屈折率が1.572であるEO変性ビスフェノール Aジメタクリレートに、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン1質量部を溶解させて得られた光重合性組成物を、前記の微細な凸部が表面に形成されたプラスチックフィルム上にスピンコート法により塗布し、PETフィルムを被せて超高圧水銀灯を使用した紫外線照射装置により紫外線を照射することで厚さ200μmのプラスチックフィルムを得た。   Further, a photopolymerizable composition obtained by dissolving 1 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone as a photopolymerization initiator in EO-modified bisphenol A dimethacrylate having a refractive index of a single polymer of 1.572. A 200 μm thick plastic is applied by applying a spin coat method on a plastic film having the fine projections formed on the surface, covering the PET film, and irradiating with an ultraviolet ray using an ultra-high pressure mercury lamp. A film was obtained.

得られたプラスチックフィルムは、内部の膜厚方向に垂直な面内でカバー層と異なる屈折率を有する直径2μmの円柱状の凸部が周期5μmで六方格子状に配列されている。   In the obtained plastic film, cylindrical convex portions having a diameter of 2 μm and having a refractive index different from that of the cover layer are arranged in a hexagonal lattice pattern with a period of 5 μm in a plane perpendicular to the film thickness direction.

このプラスチックフィルムに、中心波長532nmのレーザー光を照射し、その回折光強度を測定したところ、全回折光に対する±2次回折光の占める割合は1%未満であった。   When this plastic film was irradiated with laser light having a center wavelength of 532 nm and the intensity of the diffracted light was measured, the proportion of ± 2nd order diffracted light to the total diffracted light was less than 1%.

このプラスチックフィルムを、カメラモジュール内のCMOS固体撮像素子上に配置してサーキュラーゾーンプレートを撮影することで、光学的ローパスフィルタとしての機能を評価した。   This plastic film was placed on a CMOS solid-state imaging device in a camera module and a circular zone plate was photographed to evaluate its function as an optical low-pass filter.

光学的ローパスフィルタ機能評価の為に用いられるサーキュラーゾーンプレートを、光学的ローパスフィルタを配置していないカメラで撮影した画像を図5に示し、光学的ローパスフィルタを配置したカメラで撮影した画像を図6に示す。図6では、図5で観察されたモアレ像の多くが消失し、光学的ローパスフィルタによる機能が発現していることが確認できる。   FIG. 5 shows an image of a circular zone plate used for evaluation of the optical low-pass filter function, taken by a camera without an optical low-pass filter. FIG. 5 shows an image taken by a camera with an optical low-pass filter. It is shown in FIG. In FIG. 6, it can be confirmed that most of the moire image observed in FIG. 5 has disappeared and the function of the optical low-pass filter is exhibited.

また、光学的ローパスフィルタに塵や埃が付着したり、凸部の高さ(高低差)が設計値からわずかに外れたりしても、光学的ローパスフィルタによる機能が発現していることが確認できた。
(実施例2)
単体の重合体の屈折率が1.482であるポリオキシテトラメチレングリコールジメタクリレートに、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン1.2質量部を溶解させて得られた光重合性組成物を、金型上に塗布し、PETフィルムを被せて超高圧水銀灯を使用した紫外線照射装置により紫外線を照射することで、金型上に厚さ25μmのプラスチックフィルムを得た。
In addition, even if dust or dirt adheres to the optical low-pass filter or the height (difference in height) of the convex part slightly deviates from the design value, it is confirmed that the function of the optical low-pass filter is manifested. did it.
(Example 2)
Photopolymerizable composition obtained by dissolving 1.2 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone as a photopolymerization initiator in polyoxytetramethylene glycol dimethacrylate having a refractive index of a single polymer of 1.482 Was coated on a mold, covered with a PET film, and irradiated with ultraviolet rays by an ultraviolet irradiation apparatus using an ultra-high pressure mercury lamp, to obtain a plastic film having a thickness of 25 μm on the mold.

金型表面の微細凹凸は、底辺32.7μm、高さ9.2μmのピラミッド型構造物が32.7μmの周期で正方格子状に配列されたものである。   The fine unevenness on the mold surface is a pyramid structure having a base of 32.7 μm and a height of 9.2 μm arranged in a square lattice pattern with a period of 32.7 μm.

得られたプラスチックフィルムを金型から剥離し、単体の重合体の屈折率が1.537である2,2ビス〔4−(メタクリロキシポリエトキシ)フェニル〕プロパンに、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン1.2質量部を溶解させて得られた光重合性組成物を、剥離したプラスチックフィルムの凹凸構造体形成面に塗布し、PETフィルムを被せて超高圧水銀灯を使用した紫外線照射装置により紫外線を照射することで、プラスチックフィルム上に厚さ25μmのプラスチック層が形成された、厚さ50μmのプラスチックフィルムを得た。   The obtained plastic film was peeled from the mold, and 1,2-bis [4- (methacryloxypolyethoxy) phenyl] propane having a refractive index of 1.537 as a single polymer was used as a photopolymerization initiator. Ultraviolet irradiation using a super high pressure mercury lamp using a photopolymerizable composition obtained by dissolving 1.2 parts by weight of hydroxycyclohexyl phenyl ketone on the surface of the peeled plastic film on which the concavo-convex structure is formed, and covering the PET film By irradiating the apparatus with ultraviolet rays, a plastic film having a thickness of 50 μm in which a plastic layer having a thickness of 25 μm was formed on the plastic film was obtained.

得られたプラスチックフィルムは、内部の膜厚方向に垂直な面内でカバー層と異なる屈折率を有する底辺32.7μmのピラミッド状凸部が周期32.7μmで正方格子状に配列されている。   In the obtained plastic film, pyramid-shaped convex portions with a base of 32.7 μm having a refractive index different from that of the cover layer are arranged in a square lattice pattern with a period of 32.7 μm in a plane perpendicular to the film thickness direction inside.

このプラスチックフィルムに、中心波長532nmのレーザー光を照射し、その回折光強度を測定したところ、全回折光に対する±2次回折光の占める割合は1%未満であった。   When this plastic film was irradiated with laser light having a center wavelength of 532 nm and the intensity of the diffracted light was measured, the proportion of ± 2nd order diffracted light to the total diffracted light was less than 1%.

このプラスチックフィルムを、カメラモジュール内のCMOS固体撮像素子上に配置してサーキュラーゾーンプレートを撮影することで、光学的ローパスフィルタとしての機能を評価した。   This plastic film was placed on a CMOS solid-state imaging device in a camera module and a circular zone plate was photographed to evaluate its function as an optical low-pass filter.

光学的ローパスフィルタ機能評価の為に用いられるサーキュラーゾーンプレートを、光学的ローパスフィルタを配置していないカメラで撮影した画像を図5に示し、光学的ローパスフィルタを配置したカメラで撮影した画像を図7に示す。図7では、図5で観察されたモアレ像の多くが消失し、光学的ローパスフィルタによる機能が発現していることが確認できる。   FIG. 5 shows an image of a circular zone plate used for evaluation of the optical low-pass filter function, taken by a camera without an optical low-pass filter. FIG. 5 shows an image taken by a camera with an optical low-pass filter. 7 shows. In FIG. 7, it can be confirmed that most of the moire image observed in FIG. 5 has disappeared, and the function of the optical low-pass filter is expressed.

また、光学的ローパスフィルタに塵や埃が付着したり、凸部の高さ(高低差)が設計値からわずかに外れたりしても、光学的ローパスフィルタによる機能が発現していることが確認できた。   In addition, even if dust or dirt adheres to the optical low-pass filter or the height (difference in height) of the convex part slightly deviates from the design value, it is confirmed that the function of the optical low-pass filter is manifested. did it.

本発明の一実施形態の光学的ローパスフィルタを用いた撮像光学系の構成を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the structure of the imaging optical system using the optical low-pass filter of one Embodiment of this invention. 図1の光学的ローパスフィルタの構造を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the structure of the optical low-pass filter of FIG. 図1の光学的ローパスフィルタの凸部の配置を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically arrangement | positioning of the convex part of the optical low-pass filter of FIG. 凸部の他の態様を示す図面である。It is drawing which shows the other aspect of a convex part. 光学的ローパスフィルタを配置していないカメラでサーキュラーゾーンプレートを撮影した像である。It is the image which image | photographed the circular zone plate with the camera which has not arrange | positioned the optical low-pass filter. 実施例1の光学的ローパスフィルタを配置したカメラでサーキュラーゾーンプレートを撮影した像である。2 is an image obtained by photographing a circular zone plate with a camera in which the optical low-pass filter of Example 1 is arranged. 実施例2の光学的ローパスフィルタを配置したカメラでサーキュラーゾーンプレートを撮影した像である。6 is an image obtained by photographing a circular zone plate with a camera in which the optical low-pass filter of Example 2 is arranged.

符号の説明Explanation of symbols

1:光学的ローパスフィルタ
2:撮像光学系
4:固体撮像素子
5:レンズ
8:赤外カットフィルタ
10:凸部
12:シート状凹凸構造体
14:カバー層
1: Optical low-pass filter 2: Imaging optical system 4: Solid-state imaging device 5: Lens 8: Infrared cut filter 10: Convex portion 12: Sheet-like concavo-convex structure 14: Cover layer

Claims (3)

光学的ローパスフィルタであって、
第1の透明樹脂で形成され、高さ1μmないし100μmの多数の凹凸部を表面に備えたシート状凹凸構造体と、
前記シート状凹凸構造体を覆う第2の透明樹脂で形成されたカバー層と、を備え、
前記シート状凹凸構造体が第1の透明樹脂層の厚さ方向に延び、且つ前記凹凸部が第1の透明樹脂層の厚さ方向に直交する面内において80nmないし1000μmのオーダーで周期的に格子状に配列され、
該第1の透明樹脂と前記第2の透明樹脂の屈折率差が0.001ないし0.4である、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
An optical low-pass filter,
A sheet-like concavo-convex structure formed of a first transparent resin and provided with a large number of concavo-convex portions having a height of 1 μm to 100 μm on the surface;
A cover layer formed of a second transparent resin covering the sheet-like uneven structure,
The sheet-like concavo-convex structure extends in the thickness direction of the first transparent resin layer, and the concavo-convex portion is periodically on the order of 80 nm to 1000 μm in a plane perpendicular to the thickness direction of the first transparent resin layer. Arranged in a grid,
The difference in refractive index between the first transparent resin and the second transparent resin is 0.001 to 0.4.
An optical low-pass filter characterized by that.
光学的ローパスフィルタの製造法であって、
平滑基板上に第1の透明樹脂層を配置するステップと、
前記第1の透明樹脂層の表面に周期的に配列された微細な凹凸部をフォトリソグラフィーにより形成するステップと、
前記第1の透明樹脂層の表面を覆って前記第1の透明樹脂層とは屈折率の異なる第2の透明樹脂で形成されたカバー層を備えた光学的ローパスフィルタを平滑基板上に形成するステップと、を備えている、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタの製造方法。
A method for manufacturing an optical low-pass filter, comprising:
Disposing a first transparent resin layer on a smooth substrate;
Forming fine irregularities periodically arranged on the surface of the first transparent resin layer by photolithography;
An optical low-pass filter having a cover layer made of a second transparent resin having a refractive index different from that of the first transparent resin layer is formed on a smooth substrate so as to cover the surface of the first transparent resin layer. A step, and
An optical low-pass filter manufacturing method characterized by the above.
光学的ローパスフィルタの製造法であって、
微細な凹凸が形成された金型上に第1の透明樹脂を塗布するステップと、
前記第1の透明樹脂上に透光性フィルムを配し、透光性フィルムの上から活性エネルギー線を照射して第1の透明樹脂を重合硬化させ前記凹凸と相捕的な凹凸部が表面に形成されたシート状凹凸構造体を形成するステップと、
金型を前記シート状凹凸構造体からを分離し、前記シート状凹凸構造体の表面に第2の透明樹脂を塗布するステップと、
前記第2の透明樹脂上に透光性フィルムを配し、透光性フィルムの上から活性エネルギー線を照射して第2の透明樹脂を重合硬化するステップと、を備えている、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタの製造方法。
A method for manufacturing an optical low-pass filter, comprising:
Applying a first transparent resin on a mold having fine irregularities formed thereon;
A translucent film is arranged on the first transparent resin, the active energy rays are irradiated from above the translucent film, the first transparent resin is polymerized and cured, and the concave and convex portions complementary to the concave and convex portions are surfaces. Forming a sheet-like concavo-convex structure formed on,
Separating the mold from the sheet-like uneven structure, and applying a second transparent resin to the surface of the sheet-like uneven structure;
Disposing a translucent film on the second transparent resin, and irradiating an active energy ray from above the translucent film to polymerize and cure the second transparent resin.
An optical low-pass filter manufacturing method characterized by the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009133899A1 (en) 2008-04-28 2009-11-05 旭硝子株式会社 Secondary cell nonaqueous electrolyte and secondary cell
WO2016056148A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 オリンパス株式会社 Image-forming optical system, illumination device, and observation device

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