JP2009015032A - Optical low pass filter and manufacturing method thereof and imaging optical system - Google Patents

Optical low pass filter and manufacturing method thereof and imaging optical system Download PDF

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Shunsuke Chatani
俊介 茶谷
Toshiaki Hattori
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact optical low pass filter which is manufactured easily and easily positioned to an optical system. <P>SOLUTION: This optical low pass filter 1 comprises a glass substrate 10, a matrix 14, and a sheet-type refractive index modulation type phase grating 12 which has a different refractive index from the matrix and has a plurality of columnar structures 16 arranged in the matrix like a grating so as to extend in the thickness direction. The glass substrate and the refractive index modulation type phase grating are joined so that the glass substrate contacts one end side of the plurality of columnar structures of the refractive index modulation type phase grating. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学的ローパスフィルタ及びこれを備えた撮像光学系に関し、詳細には、携帯電話などに装着されるデジタルカメラ等でモアレを防止するために使用される光学的ローパスフィルタ及びこれを備えた撮像光学系に関する。
また、本発明は、光学的ローパスフィルタの製造方法に関する。
The present invention relates to an optical low-pass filter and an imaging optical system including the optical low-pass filter, and more particularly, to an optical low-pass filter used for preventing moire in a digital camera or the like mounted on a mobile phone or the like. The present invention relates to an imaging optical system.
The present invention also relates to a method for manufacturing an optical low-pass filter.

CCDやCMOS等の固体撮像素子を用いたイメージセンサ等の高画素化、小型化は著しい。このようなイメージセンサは、近年、携帯電話用または車載用のデジタルカメラ等の光学機器に広く用いられている。これらの用途では、光学機器の更なる高画素化、小型化の要求が強まっており、そのために、イメージセンサを含む撮像光学系のコンパクト化が進められている。   The increase in the size and size of an image sensor using a solid-state image sensor such as a CCD or CMOS is remarkable. In recent years, such image sensors have been widely used in optical devices such as mobile phones or in-vehicle digital cameras. In these applications, there is an increasing demand for further increase in the number of pixels and miniaturization of the optical device. For this reason, the imaging optical system including the image sensor is being made more compact.

小型化に適したセンサの作製方法として注目されているのが、Wafer Level Chip Size Package(WL−CSP)と呼ばれるパッケージング技術である。WL−CSPでは、ウエハの状態で、再配線や保護層・端子の形成を行うため、パッケージの実装面積が半導体チップと同じ大きさとなる。そのため、ウエハを個片化してから樹脂などでモールドして端子などを形成する一般的なパッケージに比べて、WL−CSPは、パッケージの大幅な小型化が可能であるという特徴がある。   A packaging technique called Wafer Level Chip Size Package (WL-CSP) is attracting attention as a method for manufacturing a sensor suitable for downsizing. In WL-CSP, rewiring and protection layers / terminals are formed in a wafer state, so that the package mounting area is the same as that of a semiconductor chip. Therefore, WL-CSP has a feature that the package can be significantly reduced in size compared with a general package in which a wafer is divided into individual pieces and then molded with a resin or the like to form terminals.

ところで、CCDやCMOS等の撮像素子を用いた撮像光学系では、撮像素子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、特定周波数以上の波長をカットする光学的ローパスフィルタが用いられている。
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ものや、位相格子の回折を利用したもの(特許文献1、2参照)が知られているが、イメージセンサを含む撮像光学系のコンパクト化に伴って、これら光学的ローパスフィルタに対しても小型化の要求が高まっている。
By the way, in an image pickup optical system using an image pickup device such as a CCD or CMOS, the image pickup devices are regularly arranged in a lattice pattern, so that a pseudo signal (moire) is generated in the generated subject image. Inconvenience in color reproduction may occur. In order to solve such a problem, an optical low-pass filter that cuts wavelengths above a specific frequency is used.
As such an optical low-pass filter, those using the birefringence of quartz and those using diffraction of a phase grating (see Patent Documents 1 and 2) are known, but an imaging optical system including an image sensor is known. As the size of the optical low-pass filter increases, there is an increasing demand for miniaturization of these optical low-pass filters.

特開2002−156608号公報JP 2002-156608 A 特開2007−34260号公報JP 2007-34260 A

水晶の複屈折を利用した光学的ローパスフィルタは、1/4波長板の両側に2枚の水晶板を配置した構造、または3枚の水晶板を組み合わせた構造を採るため、厚さが1mm以上となり、小型化の要求を満たすことは極めて困難であるという問題を有している。さらに、水晶の複屈折を利用した光学的ローパスフィルタには、材料の水晶が、高価であるという問題もある。   The optical low-pass filter using the birefringence of quartz adopts a structure in which two quartz plates are arranged on both sides of a quarter-wave plate or a combination of three quartz plates, so the thickness is 1 mm or more. Thus, there is a problem that it is extremely difficult to satisfy the demand for downsizing. Further, the optical low-pass filter using the birefringence of quartz has a problem that the quartz of the material is expensive.

また、特許文献1の光学的ローパスフィルタは、凹凸型の位相格子を基板の片面に形成させたものであるが、WL−CSPに必要な8インチ以上のウエハサイズに適合する大きさの領域に、凹凸型の位相格子を均一に形成させるのは極めて困難であるという問題があった。   In addition, the optical low-pass filter of Patent Document 1 has a concavo-convex phase grating formed on one side of a substrate, but in a region having a size suitable for a wafer size of 8 inches or more necessary for WL-CSP. There is a problem that it is extremely difficult to form a concavo-convex phase grating uniformly.

さらに、特許文献2の光学的ローパスフィルタ等の位相格子の回折を利用した光学的ローパスフィルタでは、撮像光学系に用いる場合、回折格子のピッチと固体撮像素子の画素ピッチとに基づいて、固体撮像素子と光学的ローパスフィルタとの間の最適な距離を決定しなくてはならないが、実装するときには光学的ローパスフィルタの位置決めが難しく、撮像光学系に組み込む際に手間がかかるという問題があった。   Furthermore, in an optical low-pass filter using phase grating diffraction, such as the optical low-pass filter of Patent Document 2, when used in an imaging optical system, solid-state imaging is performed based on the pitch of the diffraction grating and the pixel pitch of the solid-state imaging device. Although the optimum distance between the element and the optical low-pass filter must be determined, there is a problem in that it is difficult to position the optical low-pass filter when mounted and it takes time and effort to incorporate it into the imaging optical system.

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、小型、かつ製造が容易であり、光学系に対して容易に位置決めすることができる光学的ローパスフィルタ等を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and provides an optical low-pass filter or the like that is small in size and easy to manufacture and can be easily positioned with respect to an optical system. Objective.

本発明によれば、
ガラス基板と、
マトリックスと、前記マトリックスと異なる屈折率を有し厚さ方向に延びるように該マトリックス内で格子状に配列された複数の柱状構造体とを有するシート状の屈折率変調型位相格子と、を備え、
前記ガラス基板と前記屈折率変調型位相格子とは、前記ガラス基板が、前記屈折率変調型位相格子の複数の柱状構造体の一端面と接するように接合されている、
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,
A glass substrate;
A sheet-like refractive index modulation type phase grating having a matrix and a plurality of columnar structures arranged in a lattice shape in the matrix so as to extend in the thickness direction and have a refractive index different from that of the matrix. ,
The glass substrate and the refractive index modulation type phase grating are bonded so that the glass substrate is in contact with one end surfaces of the plurality of columnar structures of the refractive index modulation type phase grating.
An optical low-pass filter is provided.

このような構成によれば、小型、かつ製造が容易であり、光学系に対して容易に位置決めすることができる。   According to such a configuration, it is small and easy to manufacture, and can be easily positioned with respect to the optical system.

本発明の他の好ましい態様によれば、前記ガラス基板と前記屈折率変調型位相格子とは、シランカップリング剤により一体に接合されている。
このような構成によれば、ガラス基板と屈折率変調型位相格子を容易に、且つ強固に接合することができる。
According to another preferred aspect of the present invention, the glass substrate and the refractive index modulation type phase grating are integrally joined by a silane coupling agent.
According to such a configuration, the glass substrate and the refractive index modulation type phase grating can be easily and firmly bonded.

本発明の好ましい実施形態によれば、前記マトリックスと前記柱状構造体とが屈折率変調型位相格子を構成し、前記屈折率変調型位相格子の回折効率は10%以上である。   According to a preferred embodiment of the present invention, the matrix and the columnar structure constitute a refractive index modulation type phase grating, and the diffraction efficiency of the refractive index modulation type phase grating is 10% or more.

本発明の好ましい実施形態によれば、前記柱状構造体のアスペクト比は、10以上である。
このような構成によれば、回折効率を上げることができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the columnar structure has an aspect ratio of 10 or more.
According to such a configuration, the diffraction efficiency can be increased.

本発明の好ましい実施形態によれば、前記ガラス基板は、赤外線カット性能を有する。
このような構成によれば、視感度補正ができるので、CCDを用いた撮像光学系に好適に用いることができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the glass substrate has infrared cut performance.
According to such a configuration, the visibility can be corrected, so that it can be suitably used for an imaging optical system using a CCD.

本発明によれば、上記光学的ローパスフィルタと、固体撮像素子と、を備える撮像光学系において、
前記光学的ローパスフィルタは、前記ガラス基板側の表面が前記固体撮像素子に面するように配置され、
前記光学的ローパスフィルタと前記固体撮像素子との間にギャップ層が設けられている、
ことを特徴とする撮像光学系が提供される。
According to the present invention, in an imaging optical system comprising the optical low-pass filter and a solid-state imaging device,
The optical low-pass filter is arranged such that the surface on the glass substrate side faces the solid-state image sensor,
A gap layer is provided between the optical low-pass filter and the solid-state image sensor,
An imaging optical system is provided.

このような構成によれば、ガラス基板を基準に光学的ローパスフィルタを容易に位置決めができる。また、前記ガラスを撮像光学系の保護ガラスとして用いることができるため、撮像光学系を小型化でき、工程を簡略化して生産性を上げることができる。   According to such a configuration, the optical low-pass filter can be easily positioned based on the glass substrate. Further, since the glass can be used as a protective glass for the imaging optical system, the imaging optical system can be reduced in size, and the process can be simplified to increase productivity.

本発明によれば、ガラス基板と屈折率変調型位相格子とが接合された光学的ローパスフィルタの製造方法であって、
光重合性組成物を前記ガラス基板上に塗布して成形型を形成するステップと、
光源と前記成形型との間に、フォトマスクを配置するステップと、
前記光源から、波長半値全幅が100nm以下であり、且つ均一な光強度分布を有する平行光を、前記フォトマスクを通して、前記成形型に向けて照射する、第1の照射ステップと、
前記フォトマスクを取り外し、前記光源から、波長半値全幅が100nm以下であり、且つ均一な光強度分布を有する平行光を、前記成形型に向けて更に照射する、第2の照射ステップと、を含む、
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 the present invention, an optical low-pass filter manufacturing method in which a glass substrate and a refractive index modulation type phase grating are joined,
Applying a photopolymerizable composition onto the glass substrate to form a mold; and
Placing a photomask between a light source and the mold;
A first irradiation step of irradiating the mold with parallel light having a full width at half maximum of 100 nm or less and having a uniform light intensity distribution from the light source through the photomask;
A second irradiation step of removing the photomask, and further irradiating the mold with parallel light having a full width at half maximum of 100 nm or less and having a uniform light intensity distribution from the light source. ,
An optical low-pass filter manufacturing method is provided.

このような構成によれば、小型であり、光学系に対して容易に位置決めすることができる光学的ローパスフィルタを容易に製造することができる。   According to such a configuration, an optical low-pass filter that is small in size and can be easily positioned with respect to the optical system can be easily manufactured.

本発明の好ましい実施形態によれば、前記光重合性組成物は、シランカップリング剤を含む。
このような構成によれば、より少ない工程で、ガラス基板と屈折率変調型位相格子とが一体に接合された光学的ローパスフィルタを製造することができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the photopolymerizable composition includes a silane coupling agent.
According to such a configuration, an optical low-pass filter in which the glass substrate and the refractive index modulation type phase grating are integrally joined can be manufactured with fewer steps.

本発明によれば、小型、かつ製造が容易であり、光学系に対して容易に位置決めすることができる光学的ローパスフィルタ等が提供される。   According to the present invention, an optical low-pass filter and the like that are small in size and easy to manufacture and can be easily positioned with respect to the optical system are provided.

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およびこれを用いた撮像光学系について説明する。図1は、光学的ローパスフィルタ1を用いた撮像光学系2の構成を概略的に示す図面である。   Hereinafter, an optical low-pass filter 1 according to a preferred embodiment of the present invention and an imaging optical system using the same 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.

本実施態様の撮像光学系2は、デジタルスチルカメラ、携帯電話などに搭載される小型デジタルカメラの光学系等の所定ピッチで配列された画素を有する固体撮像素子により画像を撮影する光学機器の撮像光学系等として使用される。
図1に示すように、撮像光学系2は、光学的ローパスフィルタ1と、固体撮像素子4と、レンズ6とを備えている。
The imaging optical system 2 according to the present embodiment is an imaging apparatus that captures an image using a solid-state imaging device having pixels arranged at a predetermined pitch, such as an optical system of a small digital camera mounted on a digital still camera, a cellular phone, or the like. Used as an optical system or the like.
As shown in FIG. 1, the imaging optical system 2 includes an optical low-pass filter 1, a solid-state imaging device 4, and a lens 6.

本実施形態の撮像光学系2では、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。   In the imaging optical system 2 of the present embodiment, the solid-state imaging device 4 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 detected by a CCD element or a CMOS circuit. This is an area image sensor that can be transferred to the outside as a signal.

本実施態様では、固体撮像素子4の受光面に、光学的ローパスフィルタ1が、接着剤層8によって所定のギャップ層を介した状態で取付けられている。接着剤層8は、いかなる接着剤を用いてもよいが、ギャップ層の厚さを適当に維持できるように、十分な硬度を有することが好ましい。
また、固体撮像素子4に対する光学的ローパスフィルタ1の位置決めの精度を上げるために、硬化前後の厚さの変化が小さい接着剤が更に好ましい。ギャップ層の厚さ、すなわち接着剤層の厚さは、特に限定されるものではないが、0.1μmないし1000μmの範囲とすることが好ましく、より好ましくは1μmないし100μmの範囲である。
In the present embodiment, the optical low-pass filter 1 is attached to the light receiving surface of the solid-state imaging device 4 with the adhesive layer 8 through a predetermined gap layer. The adhesive layer 8 may use any adhesive, but preferably has a sufficient hardness so that the thickness of the gap layer can be appropriately maintained.
In order to increase the positioning accuracy of the optical low-pass filter 1 with respect to the solid-state imaging device 4, an adhesive with a small change in thickness before and after curing is more preferable. The thickness of the gap layer, that is, the thickness of the adhesive layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

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等からなるプラスチックレンズである。   The lens 6 is a glass lens made of inorganic glass or a plastic lens made of polycarbonate resin, acrylic resin, polystyrene resin, polyolefin resin, or the like.

光学的ローパスフィルタ1は、ガラス基板10と、ガラス基板10の表面に一体的に接合されたシート又はフィルム状の屈折率変調型位相格子12とを備えている。   The optical low-pass filter 1 includes a glass substrate 10 and a refractive index modulation type phase grating 12 in the form of a sheet or film integrally bonded to the surface of the glass substrate 10.

ガラス基板10は、一般的に用いられる無機ガラス等であれば特に限定されるものではないが、固体撮像素子4にCCD等を用いる場合など、視感度補正が必要な場合は、近赤外線領域の光をカットする機能を有することがより好ましい。ガラス基板10の厚さは、例えば50ないし1000μmであり、好ましくは100ないし500μmである。   The glass substrate 10 is not particularly limited as long as it is a generally used inorganic glass or the like. However, when a visibility correction is required, such as when a CCD or the like is used for the solid-state imaging device 4, the near-infrared region is used. More preferably, it has a function of cutting light. The thickness of the glass substrate 10 is, for example, 50 to 1000 μm, and preferably 100 to 500 μm.

図2は、屈折率変調型位相格子12の内部構造を模式的に示した斜視図である。屈折率変調型位相格子12は、光重合性組成物からなるマトリックス14と、マトリックス14内に配置された光重合性組成物からなる多数の柱状構造体16とを備えている。マトリックス14および柱状構造体16はいずれも透光性を有し、柱状構造体16とマトリックス14は屈折率が異なっている。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the internal structure of the refractive index modulation type phase grating 12. The refractive index modulation type phase grating 12 includes a matrix 14 made of a photopolymerizable composition and a number of columnar structures 16 made of a photopolymerizable composition disposed in the matrix 14. Both the matrix 14 and the columnar structure 16 have translucency, and the columnar structure 16 and the matrix 14 have different refractive indexes.

各柱状構造体16は、マトリックス14内で、シートまたはフィルム状の屈折率変調型位相格子12の厚さ方向に延び、上端および下端が、シートまたはフィルム状の屈折率変調型位相格子12の上面および下面の一部を構成するように配向され、さらに、シートまたはフィルム状の屈折率変調型位相格子12の表面に沿って格子状に配列されている。   Each columnar structure 16 extends within the matrix 14 in the thickness direction of the sheet or film-like refractive index modulation type phase grating 12, and the upper and lower ends thereof are the upper surface of the sheet or film-like refractive index modulation type phase grating 12. And oriented so as to constitute a part of the lower surface, and further arranged in a lattice pattern along the surface of the refractive index modulation type phase grating 12 in the form of a sheet or film.

柱状構造体16の直径(角柱状の場合は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。
本実施形態では、柱状構造体16の配列周期は、80nmないし1000μmに設定され、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 diameter of the columnar structure 16 (in the case of a prismatic shape, the diameter of a circumscribed circle) is 80 nm to 1000 μm, preferably 90 nm to 100 μm, more preferably 100 nm to 50 μm.
In the present embodiment, the arrangement period of the columnar structures 16 is set to 80 nm to 1000 μm, preferably 90 nm to 100 μm, more preferably 100 nm to 50 μm.

このように柱状構造体16の直径あるいは配列周期をこの範囲内とすることによって、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、光学的ローパスフィルタとして使用可能な波長範囲において回折や偏向等の高度な光制御が可能となる。   Thus, by setting the diameter or the arrangement period of the columnar structures 16 within this range, the interference effect with respect to light in the wavelength range of 350 nm to 2000 nm can be sufficiently exhibited, and the wavelength usable as an optical low-pass filter. High-level light control such as diffraction and deflection is possible in the range.

このような構成を有するシート又はフィルム状の屈折率変調型位相格子12は、柱状構造体16の一端面がカラス基板10の表面に接するようにガラス基板10の表面に取付けられ、ガラス基板10と一体に接合されている。   The sheet or film-like refractive index modulation type phase grating 12 having such a configuration is attached to the surface of the glass substrate 10 so that one end surface of the columnar structure 16 is in contact with the surface of the crow substrate 10. They are joined together.

本実施形態の屈折率変調型位相格子12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 refractive index modulation type phase grating 12 of the present embodiment is formed by irradiating light to a photopolymerizable composition and polymerizing and curing it. As the photopolymerizable composition, one containing a bifunctional or higher polyfunctional monomer or oligomer and a photopolymerization initiator is used.

2官能以上の多官能モノマーとしては、例えば、分子内に2個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーであれば、特に限定されるものではないが、(メタ)アクリロイル基を含む(メタ)アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。   The bifunctional or higher polyfunctional monomer is not particularly limited as long as it is a monomer having two or more polymerizable carbon-carbon double bonds in the molecule, but includes a (meth) acryloyl group. Those containing (meth) acrylic monomers, vinyl groups, allyl groups and the like are particularly preferred.

このような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 such a bifunctional or higher polyfunctional monomer include triethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 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, penta Erythritol tetra (meth) acrylate, tetramethylolmethane tetra (meth) acrylate, pentaerythritol hexa (meth) acrylate, polyfunctional epoxy (meth) acrylate, polyfunctional urethane (meth) acrylate Examples include divinylbenzene, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl trimellitate, diallyl chlorendate, N, N′-m-phenylene bismaleimide, diallyl phthalate, and the like alone or in combination of two or more. Can be used as a mixture.

分子内に3個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーを用いると、重合度差に起因する架橋密度の粗密がより大きくなりやすく、柱状構造体が形成されやすくなる。   When a polyfunctional monomer having three or more polymerizable carbon-carbon double bonds in the molecule is used, the density of the crosslinking density due to the difference in the degree of polymerization is likely to increase, and a columnar structure is likely to be formed.

特に好ましい3個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーとしては、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)アクリレートがある。   Particularly preferred polyfunctional monomers having three or more polymerizable carbon-carbon double bonds are trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, tetramethylolmethanetetra (meth) acrylate, penta There is erythritol hexa (meth) acrylate.

光重合性組成物として2種以上の多官能モノマーあるいはオリゴマーを使用する場合には、それぞれの単独重合体の屈折率が異なるものを使用することが好ましく、その屈折率差が大きいものを組み合わせることがより好ましい。回折、偏向、拡散などの機能を高効率で得られるようにするためには屈折率差を大きくとることが必要であり、その屈折率差が0.01以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。重合過程でモノマーが拡散すると、屈折率差が大きくなるので、拡散定数の差が大きいものを組み合わせることが好ましい。   When two or more polyfunctional monomers or oligomers are used as the photopolymerizable composition, it is preferable to use those having different refractive indexes of the respective homopolymers, and those having a large difference in refractive index are combined. Is more preferable. In order to obtain functions such as diffraction, deflection, and diffusion with high efficiency, it is necessary to increase the refractive index difference, and the refractive index difference is preferably 0.01 or more. More preferably. When the monomer diffuses during the polymerization process, the difference in refractive index increases, so it is preferable to combine those having a large difference in diffusion constant.

なお、3種以上の多官能モノマーあるいはオリゴマーを使用する場合は、それぞれの単独重合体の少なくともいずれか2つの屈折率差が上記範囲内となるようにすればよい。また、単独重合体の屈折率差が最も大きい2つのモノマーあるいはオリゴマーの重量比を変えることによって、屈折率変調型位相格子12の柱状構造体16とマトリックス14間の屈折率を調整でき、従って、回折効率、偏向、拡散等の光学特性を調整することが可能である。高効率な回折、偏向、拡散などの機能を得るためには、重量比で10:90ないし90:10の割合で用いることが好ましい。   In addition, when using 3 or more types of polyfunctional monomers or oligomers, the refractive index difference between at least any two of the respective homopolymers may be within the above range. Further, by changing the weight ratio of the two monomers or oligomers having the largest refractive index difference of the homopolymer, the refractive index between the columnar structure 16 of the refractive index modulation type phase grating 12 and the matrix 14 can be adjusted. It is possible to adjust optical characteristics such as diffraction efficiency, deflection, and diffusion. In order to obtain functions such as high-efficiency diffraction, deflection, and diffusion, the weight ratio is preferably 10:90 to 90:10.

本実施形態においては、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。   In the present 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.

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)アクリロイル基を含む(メタ)アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。それぞれの単独重合体が、多官能モノマーあるいはオリゴマーの単独重合体との屈折率差が大きなものが特に好ましく、その屈折率差が0.01以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。   As such a monofunctional monomer or oligomer, those containing a (meth) acryl monomer containing a (meth) acryloyl group, a vinyl group, an allyl group or the like are particularly preferable. Each homopolymer is particularly preferably one having a large difference in refractive index from that of a polyfunctional monomer or oligomer, and the difference in refractive index is preferably 0.01 or more, preferably 0.05 or more. Is more preferable.

単官能モノマーの具体例としては、例えば、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、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、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, for example, methyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, ethyl carbitol (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 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, Phenoxyethyl (meth) acrylate, Tribromophenoxyethyl (meth) acrylate, Ben (Meth) acrylate, p-bromobenzyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) ) (Meth) acrylate compounds such as acrylates; vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene, vinyl acetate, acrylonitrile, N-vinylpyrrolidone, vinylnaphthalene; allyl compounds such as ethylene glycol bisallyl carbonate, diallyl phthalate, diallyl isophthalate Etc.

これら単官能モノマーあるいはオリゴマーは、屈折率変調型位相格子12に柔軟性を付与するため、また、柱状構造体16とマトリックス14との間の屈折率差を調整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 refractive index modulation type phase grating 12 and for adjusting the refractive index difference between the columnar structure 16 and the matrix 14. 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 solution 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. , Low molecular weight compounds such as methyl alcohol, ethyl alcohol, ethyl acetate, acetonitrile, dimethylacetamide, dimethylformamide, and tetrahydrofuran, organic halogen compounds, organosilicon 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は、屈折率変調型位相格子12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ため、または、ポリマーや無機化合物におけるモノマー成分比率を下げて硬化性を良くするため等に用いられ、その使用量は、多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち1ないし99質量%の範囲とすることが好ましく、取り扱い性も良くしつつ規則的な配列を持った柱状構造体を形成させるためには、1ないし50質量%の範囲とすることがより好ましい。   These compounds having no polymerizable carbon-carbon double bond are used for reducing the viscosity of the photopolymerizable composition and improving the handleability when producing the refractive index modulation type phase grating 12, or for polymers or inorganic compounds. Is used to improve the curability by reducing the monomer component ratio, and the amount used is preferably in the range of 1 to 99% by mass of the total amount with the polyfunctional monomer or oligomer, and the handleability is also good. In order to form a columnar structure having a regular arrangement while improving, a range of 1 to 50% by mass is more preferable.

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, Examples include 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1の透明性を落とさないようにするためには、0.01ないし5重量部とすることがより好ましい。   The amount of the photopolymerization initiator 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, and the transparency of the optical low-pass filter 1 is not deteriorated. For this purpose, the content is more preferably 0.01 to 5 parts by weight.

次に、屈折率変調型位相格子12をガラス基板10と一体に接合する製造方法について説明する。屈折率変調型位相格子12とガラス基板10の接合のために、シランカップリング剤を用いる。接合のために用いる化合物は、ガラス等の無機成分と結合する反応部位、すなわち、加水分解によりシラノール基を生成する部位と、有機成分と反応する部位、例えば(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、ビニル基、アミノ基等の官能基、との両方を有している化合物であれば、特に限定されるものではない。   Next, a manufacturing method for joining the refractive index modulation type phase grating 12 integrally with the glass substrate 10 will be described. A silane coupling agent is used for bonding the refractive index modulation type phase grating 12 and the glass substrate 10. The compound used for bonding is a reaction site that binds to an inorganic component such as glass, that is, a site that generates a silanol group by hydrolysis, and a site that reacts with an organic component, such as a (meth) acryloyl group, an epoxy group, vinyl. The compound is not particularly limited as long as it is a compound having both a group and a functional group such as an amino group.

シランカップリング剤は、ガラス基板10上に直接塗布して用いてもよいし、光重合性組成物にシランカップリング剤を混合して、光重合性組成物とシランカップリング剤との混合物として用いてもよい。シランカップリング剤を含む光重合性組成物を用いると、ガラス基板10に直接塗布して表面処理する場合と比較して、工程を簡略化することができるので好ましい。   The silane coupling agent may be used by directly coating on the glass substrate 10, or the photopolymerizable composition may be mixed with the silane coupling agent to form a mixture of the photopolymerizable composition and the silane coupling agent. It may be used. The use of a photopolymerizable composition containing a silane coupling agent is preferable because the process can be simplified as compared with the case where the glass substrate 10 is directly applied and surface-treated.

まず、ガラス基板10上に前述の光重合性組成物18を塗布する。光重合性組成物の塗布厚さは特に限定されないが、1μmないし1000μmの範囲内であることが好ましく、5μmないし500μmの範囲内であることがより好ましい。   First, the above-mentioned photopolymerizable composition 18 is applied on the glass substrate 10. The coating thickness of the photopolymerizable composition is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 5 μm to 500 μm.

塗布した光重合性組成物18の上に、照射光源20の波長に対する光学的な吸収率が小さい材料で形成された透明カバー22を載置して成形型24を形成する(図3)。得られた成形型24を、透明カバー22側が、照射光源20側に面するように配置する。透明カバー部材を用いない場合は、成形型24のガラス基板10側が、照射光源20に面するように、成形型24を配置する。   On the applied photopolymerizable composition 18, a transparent cover 22 made of a material having a small optical absorptance with respect to the wavelength of the irradiation light source 20 is placed to form a mold 24 (FIG. 3). The obtained mold 24 is arranged so that the transparent cover 22 side faces the irradiation light source 20 side. When the transparent cover member is not used, the mold 24 is disposed so that the glass substrate 10 side of the mold 24 faces the irradiation light source 20.

マトリックス14中の柱状構造体16の配置を決定するために、タイリングを行う。タイリングとは、形成されるべき規則的な構造体の位置情報をあらかじめ与えることによって、高い規則性を実現する方法である。タイリングは、フォトマスクを用いることによって、または、可視あるいは紫外域の波長帯のレーザ光、X線、γ線等の放射線を走査照射することによって、行うことができる。   In order to determine the arrangement of the columnar structures 16 in the matrix 14, tiling is performed. Tiling is a method for realizing high regularity by giving in advance positional information of regular structures to be formed. Tiling can be performed by using a photomask, or by scanning and irradiating radiation such as laser light, X-rays, and γ rays in a visible or ultraviolet wavelength band.

本実施形態のタイリングでは、フォトマスク26を用いる。フォトマスク26を、成形型24と照射光源20との間に、成形型の上面に対して略平行に配置する。柱状構造体16の直径、及びピッチをより精密に制御するためには、成形型24とフォトマスク26との間の空隙を100μm以下とすることが好ましい。   In the tiling of this embodiment, a photomask 26 is used. A photomask 26 is disposed between the mold 24 and the irradiation light source 20 so as to be substantially parallel to the upper surface of the mold. In order to control the diameter and pitch of the columnar structure 16 more precisely, it is preferable to set the gap between the mold 24 and the photomask 26 to 100 μm or less.

フォトマスク26は、一般的にフォトリソグラフィー法で使用されているもの等を使用することができる。マスク孔のパターンや孔径のサイズ、ピッチ、形状は特に限定されるものではないが、マスク孔を円孔とした場合は、孔径は80nm〜10μmとするのが好ましく、ピッチは120nm〜15μmとするのが好ましい。   As the photomask 26, one that is generally used in a photolithography method can be used. The mask hole pattern and the size, pitch and shape of the hole diameter are not particularly limited, but when the mask hole is a circular hole, the hole diameter is preferably 80 nm to 10 μm, and the pitch is 120 nm to 15 μm. Is preferred.

本実施態様では、マスク孔28が三角格子パターンで規則的に配列されているフォトマスク26(図4)が使用されるが、光学的ローパスフィルタに必要な性能に応じて、他のマスク孔のパターンを適宜選択することができる。例えば、図5のように、マスク孔28が正方格子パターンで規則的に配列されたフォトマスク30を使用してもよい。   In this embodiment, a photomask 26 (FIG. 4) in which the mask holes 28 are regularly arranged in a triangular lattice pattern is used. Depending on the performance required for the optical low-pass filter, other mask holes may be used. A pattern can be appropriately selected. For example, as shown in FIG. 5, a photomask 30 in which the mask holes 28 are regularly arranged in a square lattice pattern may be used.

次に、照射光源20から、平行光を、フォトマスク26を通して、成形型24の光重合性組成物18に向って照射する。照射する光の平行度としては、ビーム広がり角が±0.03rad以下であるものが好ましく、より好ましくは±0.001rad以下の範囲である。また、平行光の強度分布は、平行光の進行方向に直交する垂直断面内で、略一定であることが好ましい。波長依存性を低減させるため、平行光の波長半値全幅が100nm以下であるものを用いるのがよい。ここで、レーザ光線は平行度の点では好ましい光源であるが、その光強度分布がガウス型の分布を有しているため、適当なフィルタ等を用いて光強度分布を略一定にして使用することが好ましい。   Next, parallel light is irradiated from the irradiation light source 20 through the photomask 26 toward the photopolymerizable composition 18 of the mold 24. The parallelism of the irradiated light is preferably such that the beam divergence angle is ± 0.03 rad or less, more preferably ± 0.001 rad or less. Moreover, it is preferable that the intensity distribution of parallel light is substantially constant in a vertical cross section orthogonal to the traveling direction of the parallel light. In order to reduce wavelength dependency, it is preferable to use a parallel light whose full width at half maximum of wavelength is 100 nm or less. Here, the laser beam is a preferable light source in terms of parallelism, but since the light intensity distribution has a Gaussian distribution, the light intensity distribution is used with a substantially constant light using an appropriate filter or the like. It is preferable.

具体的には、照射光源20は、例えば、点光源や棒状光源からの光をミラーやレンズ等により光強度分布が略一定(ハット型分布)の平行光としたもの、面発光半導体レーザ(VCSEL)等の面状光源等が好ましい。   Specifically, the irradiation light source 20 is, for example, a light emitted from a point light source or a rod-shaped light source, converted into parallel light having a substantially uniform light intensity distribution (hat distribution) by a mirror, a lens, or the like, a surface emitting semiconductor laser (VCSEL) A planar light source such as) is preferable.

マトリックス14内の柱状構造体16を高い規則性で配置するには、光重合性組成物18の膜厚方向に直交する平面内において、重合反応を均一に進めることが好ましいため、照射光源20から照射される平行光は、その光強度分布が照射範囲内で略均一であることが好ましい。図6に示すように照射エリア32を複数の領域(本実施形態では9領域)に分割して、各領域の点42a〜42iの光強度を測定し、式(1)で与えられる照度分布の値が、2.0%以下であるものが好ましく、1.0%以下であるものがより好ましい。
照度分布=(最大値−最小値)/(最大値+最小値)×100・・・(1)
In order to arrange the columnar structures 16 in the matrix 14 with high regularity, it is preferable to proceed the polymerization reaction uniformly in a plane orthogonal to the film thickness direction of the photopolymerizable composition 18. It is preferable that the light intensity distribution of the irradiated parallel light is substantially uniform within the irradiation range. As shown in FIG. 6, the irradiation area 32 is divided into a plurality of regions (9 regions in the present embodiment), the light intensity of the points 42a to 42i in each region is measured, and the illuminance distribution given by Expression (1) is calculated. The value is preferably 2.0% or less, and more preferably 1.0% or less.
Illuminance distribution = (maximum value−minimum value) / (maximum value + minimum value) × 100 (1)

照射は、2段階に分けて行う。第1の光照射ステップでは、光重合性組成物18の平行光照射部位が、ゲル状に硬化するまで、光を照射する。これにより、マトリックス14内で、柱状構造体16の形成位置が固定される。柱状構造体16の高い規則性及び屈折率変調型位相格子12の高い回折効率を両立させるためには、光照射部位の硬化度が10%〜60%の範囲内となるまで光を照射するのが好ましく、20%〜50%の範囲内となるまで光を照射するのがより好ましい。硬化度は、光重合性組成物18の硬化反応熱を測定することにより、光DSC法によって測定する。光重合性組成物18の重合反応が完全に終了し、それ故に、光を照射してもそれ以上発熱しない状態の硬化度が硬化度100%である。   Irradiation is performed in two stages. In the first light irradiation step, light is irradiated until the parallel light irradiation site of the photopolymerizable composition 18 is cured into a gel. Thereby, the formation position of the columnar structure 16 is fixed in the matrix 14. In order to achieve both the high regularity of the columnar structure 16 and the high diffraction efficiency of the refractive index modulation type phase grating 12, light is irradiated until the degree of cure of the light irradiation region is within a range of 10% to 60%. It is more preferable to irradiate light until it falls within the range of 20% to 50%. The degree of cure is measured by the photo DSC method by measuring the heat of curing reaction of the photopolymerizable composition 18. The polymerization reaction of the photopolymerizable composition 18 is completely completed. Therefore, the degree of cure in a state where no further heat is generated upon irradiation with light is 100%.

第1の光照射ステップの後、図7に示すように、フォトマスク26を取り除いて、第1の光照射ステップと同じ条件の平行光を更に照射する。第1の照射ステップと第2の照射ステップとで、用いる平行光の光強度は異なっていてもよい。光重合性組成物18の全体の硬化度が100%になるまで、光を照射する。光重合性組成物18全体に光が照射されて、全体が重合硬化されるので、第1の光照射ステップで形成位置が定められた柱状構造体16とマトリックス14とからなる柱状相分離構造が膜厚方向に成形され、マトリックス14と複数の柱状構造体16との間に屈折率差が生じる。   After the first light irradiation step, as shown in FIG. 7, the photomask 26 is removed, and parallel light under the same conditions as in the first light irradiation step is further irradiated. The light intensity of the parallel light to be used may be different between the first irradiation step and the second irradiation step. Light is irradiated until the total curing degree of the photopolymerizable composition 18 reaches 100%. Since the entire photopolymerizable composition 18 is irradiated with light, and the whole is polymerized and cured, a columnar phase separation structure composed of the columnar structure 16 and the matrix 14 whose formation positions are determined in the first light irradiation step. Molded in the film thickness direction, a difference in refractive index occurs between the matrix 14 and the plurality of columnar structures 16.

このように、照射を2段階に分けて行うことによって、柱状構造体16の重合自己促進効果により、柱状構造体16とマトリックス14との架橋密度差が生じ、また、柱状構造体16とマトリックス14との間の反応拡散により、組成分布が生じるので、柱状構造体16とマトリックス14との間に、有意な屈折率差を与えることができる。従って、マトリックス14と柱状構造体16との境界で明瞭な屈折率の変化を示す、屈折率変調型位相格子12が形成される。   As described above, by performing the irradiation in two stages, the cross-linking density difference between the columnar structure 16 and the matrix 14 occurs due to the polymerization self-promoting effect of the columnar structure 16, and the columnar structure 16 and the matrix 14. As a result of the reaction diffusion between the columnar structure 16 and the matrix 14, a significant refractive index difference can be provided. Therefore, the refractive index modulation type phase grating 12 which shows a clear refractive index change at the boundary between the matrix 14 and the columnar structure 16 is formed.

完全に硬化した光重合性組成物18から透明カバー22を離型することにより、屈折率変調型位相格子12とガラス基板10とが一体に接合された光学的ローパスフィルタ1が得られる。   By releasing the transparent cover 22 from the completely cured photopolymerizable composition 18, the optical low-pass filter 1 in which the refractive index modulation type phase grating 12 and the glass substrate 10 are integrally bonded can be obtained.

本発明の態様によれば、膜厚方向に略平行に伸びるアスペクト比の高い柱状構造体16を形成することができ、柱状構造体のアスペクト比が10以上、屈折率変調型位相格子12の回折効率が10%以上の光学的ローパスフィルタを作製することができる。また、タイリングを行うことによって、柱状構造体の構造や配列などを高精度に制御することができるので、所望の光学性能を有する光学的ローパスフィルタを容易に作製することができる。   According to the aspect of the present invention, it is possible to form the columnar structure 16 having a high aspect ratio that extends substantially parallel to the film thickness direction, the columnar structure has an aspect ratio of 10 or more, and diffraction of the refractive index modulation type phase grating 12. An optical low-pass filter having an efficiency of 10% or more can be produced. Further, by performing tiling, the structure and arrangement of the columnar structures can be controlled with high accuracy, so that an optical low-pass filter having desired optical performance can be easily manufactured.

本発明は、以上の実施の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発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.

KBM5103(3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)製)を2.0%の酢酸水溶液に希釈し、シランカップリング剤の希薄水溶液を調製した。直径200mmφ、厚さ500μmのガラス基板表面に前述のシランカップリング剤を塗布し、シランカップリング処理済みのガラス基板を得た。このガラス基板上に、フェノキシエチルアクリレート30質量部とトリメチロールプロパントリメタクリレート70質量部からなる混合物に1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.6質量部を溶解させて得た光重合性組成物を100μmの厚みで塗布した。光重合性組成物の上に、透明カバー部材としてポリエチレンテレフタラート製フィルムを設置して、密封して、成形型を得た。   KBM5103 (3-acryloxypropyltrimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was diluted in a 2.0% acetic acid aqueous solution to prepare a dilute aqueous solution of a silane coupling agent. The aforementioned silane coupling agent was applied to the surface of a glass substrate having a diameter of 200 mmφ and a thickness of 500 μm to obtain a glass substrate that had been subjected to a silane coupling treatment. On this glass substrate, 100 μm of a photopolymerizable composition obtained by dissolving 0.6 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone in a mixture consisting of 30 parts by mass of phenoxyethyl acrylate and 70 parts by mass of trimethylolpropane trimethacrylate. It applied by thickness. On the photopolymerizable composition, a polyethylene terephthalate film was placed as a transparent cover member and sealed to obtain a mold.

次いで、2μmφの光通過域、すなわち孔が、5μmピッチで六方格子状(三角格子状)に配列されたフォトマスクを、成形型上部に配置し、成形型の表面に対して垂直方向から、光強度分布が略均一である紫外線平行光を480mJ/cm2で照射した。照射後の光重合性組成物の硬化度は25%であった。その後、フォトマスクを取り外し、紫外線平行光を2400mJ/cm2で成形型に照射して、光重合性組成物を更に重合硬化させた。光重合性組成物が完全に硬化した後、透明カバー部材を光重合性組成物から剥離して、屈折率変調型位相格子とガラス基板とが一体に接合された光学的ローパスフィルタを得た。 Next, a photomask in which a light passage area of 2 μmφ, that is, holes are arranged in a hexagonal lattice shape (triangular lattice shape) at a pitch of 5 μm, is placed on the upper part of the mold, and light is irradiated from the direction perpendicular to the surface of the mold Ultraviolet parallel light having a substantially uniform intensity distribution was irradiated at 480 mJ / cm 2 . The degree of cure of the photopolymerizable composition after irradiation was 25%. Thereafter, the photomask was removed, and the mold was irradiated with parallel ultraviolet light at 2400 mJ / cm 2 to further polymerize and cure the photopolymerizable composition. After the photopolymerizable composition was completely cured, the transparent cover member was peeled from the photopolymerizable composition to obtain an optical low-pass filter in which the refractive index modulation type phase grating and the glass substrate were integrally bonded.

この光学的ローパスフィルタを、固体撮像素子上に接着剤層を介して設置した。あらかじめ、モアレが生じないような固体撮像素子と光学的ローパスフィルタとの最適な距離を求めておき、接着剤層の厚さをその距離と同じ厚さにすることで、容易に光学的ローパスフィルタの位置決めができた。   This optical low-pass filter was installed on the solid-state image sensor via an adhesive layer. An optical low-pass filter can be easily obtained by obtaining an optimal distance between the solid-state imaging device and the optical low-pass filter that does not cause moiré in advance and making the thickness of the adhesive layer the same as that distance. Was able to be positioned.

このようにして作製した撮像光学系を用いて、サーキュラーゾーンプレートを撮影したところ、高空間周波数成分を含む領域でモアレが抑制されていることが確認できた。   When the circular zone plate was photographed using the imaging optical system thus produced, it was confirmed that moire was suppressed in a region including a high spatial frequency component.

本発明の好ましい実施態様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概略的に示す図面である。It is drawing which shows schematically the structure of the imaging optical system using the optical low-pass filter of the preferable embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタに用いられる屈折率変調型位相格子の構造を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the structure of the refractive index modulation type | mold phase grating used for the optical low-pass filter of the preferable embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the optical low-pass filter manufacturing method of the preferable embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法で用いるフォトマスクの平面図である。It is a top view of the photomask used with the optical low-pass filter manufacturing method of the preferable embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法で用いる他のフォトマスクの平面図である。It is a top view of the other photomask used with the optical low-pass filter manufacturing method of the preferable embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法における光源の照度分布の決定方法を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the determination method of the illumination distribution of the light source in the optical low-pass filter manufacturing method of preferable embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the optical low-pass filter manufacturing method of the preferable embodiment of this invention.

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
6:レンズ
10:ガラス基板
12:屈折率変調型位相格子
14:マトリックス
16:柱状構造体
1: Optical low-pass filter 2: Imaging optical system 4: Solid-state imaging device 6: Lens 10: Glass substrate 12: Refractive index modulation type phase grating 14: Matrix 16: Columnar structure

Claims (8)

ガラス基板と、
マトリックスと、前記マトリックスと異なる屈折率を有し厚さ方向に延びるように該マトリックス内で格子状に配列された複数の柱状構造体とを有するシート状の屈折率変調型位相格子と、を備え、
前記ガラス基板と前記屈折率変調型位相格子とは、前記ガラス基板が、前記屈折率変調型位相格子の複数の柱状構造体の一端面と接するように接合されている、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
A glass substrate;
A sheet-like refractive index modulation type phase grating having a matrix and a plurality of columnar structures arranged in a lattice shape in the matrix so as to extend in the thickness direction and have a refractive index different from that of the matrix. ,
The glass substrate and the refractive index modulation type phase grating are bonded so that the glass substrate is in contact with one end surfaces of the plurality of columnar structures of the refractive index modulation type phase grating.
An optical low-pass filter characterized by that.
前記ガラス基板と前記屈折率変調型位相格子とは、シランカップリング剤により一体に接合されている、
請求項1に記載の光学的ローパスフィルタ。
The glass substrate and the refractive index modulation type phase grating are integrally bonded with a silane coupling agent,
The optical low-pass filter according to claim 1.
前記屈折率変調型位相格子の回折効率は10%以上である、
請求項1に記載の光学的ローパスフィルタ。
The diffraction efficiency of the refractive index modulation type phase grating is 10% or more.
The optical low-pass filter according to claim 1.
前記柱状構造体のアスペクト比は、10以上である、
請求項1に記載の光学的ローパスフィルタ。
The columnar structure has an aspect ratio of 10 or more.
The optical low-pass filter according to claim 1.
前記ガラス基板は、赤外線カット性能を有する、
請求項1に記載の光学的ローパスフィルタ。
The glass substrate has infrared cut performance,
The optical low-pass filter according to claim 1.
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の光学的ローパスフィルタと、固体撮像素子と、を備える撮像光学系において、
前記光学的ローパスフィルタは、前記ガラス基板側の表面が前記固体撮像素子に面するように配置され、
前記光学的ローパスフィルタと前記固体撮像素子との間にギャップ層が設けられている、
ことを特徴とする撮像光学系。
An imaging optical system comprising: the optical low-pass filter according to any one of claims 1 to 5; and a solid-state imaging device.
The optical low-pass filter is arranged such that the surface on the glass substrate side faces the solid-state image sensor,
A gap layer is provided between the optical low-pass filter and the solid-state image sensor,
An imaging optical system characterized by the above.
ガラス基板と屈折率変調型位相格子とが接合された光学的ローパスフィルタの製造方法であって、
光重合性組成物を前記ガラス基板上に塗布して成形型を形成するステップと、
光源と前記成形型との間に、フォトマスクを配置するステップと、
前記光源から、波長半値全幅が100nm以下であり、且つ均一な光強度分布を有する平行光を、前記フォトマスクを通して、前記成形型に向けて照射する、第1の照射ステップと、
前記フォトマスクを取り外し、前記光源から、波長半値全幅が100nm以下であり、且つ均一な光強度分布を有する平行光を、前記成形型に向けて更に照射する、第2の照射ステップと、を含む、
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 of manufacturing an optical low-pass filter in which a glass substrate and a refractive index modulation type phase grating are bonded,
Applying a photopolymerizable composition onto the glass substrate to form a mold; and
Placing a photomask between a light source and the mold;
A first irradiation step of irradiating the mold with parallel light having a full width at half maximum of 100 nm or less and having a uniform light intensity distribution from the light source through the photomask;
A second irradiation step of removing the photomask, and further irradiating the mold with parallel light having a full width at half maximum of 100 nm or less and having a uniform light intensity distribution from the light source. ,
An optical low-pass filter manufacturing method characterized by the above.
前記光重合性組成物は、シランカップリング剤を含む、
請求項7に記載の光学的ローパスフィルタの製造方法。
The photopolymerizable composition includes a silane coupling agent.
The manufacturing method of the optical low-pass filter of Claim 7.
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