JP2009145710A - 光学多層膜フィルタの除電機能。 - Google Patents
光学多層膜フィルタの除電機能。 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】水晶基板20に透明薄膜である高い屈折率の二酸化チタン32を1層目に蒸着し、2層目に低い屈折率の二酸化ケイ素33を蒸着し、交互に積層して複層にし、最終層のn層に低い屈折率のフッ化マグネシウム31を積層し、(n−1)層には低い屈折率の二酸化ケイ素33を積層する。n層と(n−1)層は光学多層膜フィルタ30のなかで唯一、低い屈折率の物質同士を重ね、2種類の物質で所定の薄厚を形成する。
【選択図】図2
Description
Low Pass Filter)の表面に形成する光学多層膜フィルタの帯電を除去する方法として、光学多層膜フィルタの表面に金属膜を形成する技術に関する。
Device)センサまたはCMOS(Complementary Metal-Oxide
Semiconductor)センサの前面にはガラス基板又は水晶基板などで構成された光学ローパスフィルタを設置している。光学的ローパスフィルタは、低い周波数成分を通し、高周波成分をカットすることで、主として輝度差が大きい細かな模様をボカしている。例えば、固体撮像素子は規則正しく並んだ細かい模様を撮影すると干渉縞(モアレ)が発生し、また逆光に輝く髪の毛など、輝度差が激しい輪郭部分は偽色(色モアレ)と呼ばれる色づきが発生してしまう。このため、光学ローパスフィルタはこうした干渉縞や偽色を低減するために、画像をわずかにボカすことでエッジを鈍らせ、干渉縞と偽色とを除去している。
この構成により、ITOを使用することなく導電性の高い光学多層膜フィルタを提供することができ、この光学多層膜フィルタは静電気が溜まることがなくゴミ、ホコリなどが付着することがない。
特にカメラなどの画像撮像装置などに使用される赤外線カットフィルタに対して帯電防止が達成できると、ゴミ、ホコリの影響が少なくなり効果が大きい。
非酸化物である最終層の蒸着材料の一部が、酸化物である高屈折率薄膜及び低屈折率薄膜と結びついて金属膜となり導電性の高いフィルタとしての役目を成す。
この構成により、フィルタに対して帯電防止が達成できる。
これらの材料が高屈折率薄膜又は低屈折率薄膜として適用できる。
MgF2又はLiFは原子量の小さく、高屈折率薄膜又は低屈折率薄膜に入り込む。
ガラス基板又は水晶基板が光学フィルタとして適している。
抑制工程を設けることで、小さな原子量で組成された蒸着材料が高屈折率材料及び低屈折率材料に入り込みにくくなり、光学多層膜フィルタを製造することができる。
高屈折率材料及び低屈折率材料に水分が吸収されることにより、蒸着材料が高屈折率材料及び低屈折率材料に入り込みにくくなる。
大気開放することで、大気中に含まれる水分(水蒸気)が高屈折率材料及び低屈折率材料に吸収される。このため大気開放という簡単な作業で導電性のよい光学多層膜フィルタを製造することができる。
本発明の光学多層膜フィルタ30は光学ローパスフィルタである水晶基板20の表面に高い屈折率の酸化物と、低い屈折率の酸化物とを積層し、最終層に低い屈折率の非酸化物を積層することで、除電機能のもつ光学多層膜フィルタ30を提供する。例えば、光学多層膜フィルタ30は屈折率の高い材料として二酸化チタン(TiO2)32を用い、屈折率の低い材料として二酸化ケイ素(SiO2)33を用いている。光学多層膜フィルタ30は高屈折材料と低屈折材料とを20層から60層重ねることで、赤外線を除去し、最終層にフッ化マグネシウム(MgF2)31を積層することで、帯電を除去する。
光学多層膜フィルタ30は温度や湿度の変化に対する光学特性の変化が少ない、安定な薄膜形成が求められる。このため、光学多層膜フィルタ30はイオンアシスト蒸着(IAD:Ion Assisted Deposition)などの手法を用いて薄膜を形成している。イオンアシスト蒸着装置10は図1に示すような構成により、均一で安定な光学多層膜フィルタ30を形成している。
光学多層膜フィルタ30の光透過率は透明薄膜の屈折率と薄厚の積で決まるため、所望する赤外線を反射するように屈折率と薄厚と積層数とを設計する。一般的に薄厚は波長の反射率もしくは透過率が最大になるように波長の1/4前後に設計される。
実施例2は実施例1での光学多層膜フィルタ30をデジタルスチルカメラの撮像モジュール100に適用した場合を示す。図5はデジタルスチルカメラの撮像モジュール100の構成図である。撮像モジュール100は光学ローパスフィルタである水晶基板20と、光学ローパスフィルタの前面に蒸着した光学多層膜フィルタ30と、CCDセンサまたはCMOSセンサなどの固体撮像素子40と、固体撮像素子40の駆動部50と、で構成されている。
11 … 第1蒸発源
12 … 第2蒸発源
13 … イオン源
14 … 中和器
15 … 基板ドーム
16 … シャッタ
17 … 電子銃
19 … 真空チャンバ
20 … 水晶基板
21 … 蒸発物質
22 … イオン(+)
23 … 電子(−)
30 … 光学多層膜フィルタ
31 … フッ化マグネシウム
32 … 二酸化チタン
33 … 二酸化ケイ素
40 … 固体撮像素子
50 … 駆動部
100 … 撮像モジュール
Claims (10)
- 高屈折率材料から成る高屈折率薄膜と、低屈折率材料から成る低屈折率薄膜とが交互に複数積層された多層膜を、透明基板上に成膜した光学多層膜フィルタであって、
前記高屈折率材料及び前記低屈折率材料よりも小さな原子量で組成された蒸着材料を最終層に形成することを特徴とする光学多層膜フィルタ。 - 前記光学多層膜フィルタは、可視光を透過し赤外光を反射させる赤外線カットフィルタを含むことを特徴とする光学多層膜フィルタ。
- 前記高屈折率薄膜及び前記低屈折率薄膜は酸化物であり、最終層の蒸着材料が非酸化物であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学多層膜フィルタ。
- 前記最終層の蒸着材料は、前記高屈折率薄膜及び前記低屈折率薄膜の酸素と反応して、最終層の蒸着材料の一部が酸化金属膜となることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の光学多層膜フィルタ。
- 前記高屈折率薄膜は、TiO2、Nb2O5、Ta2O5のいずれか、又はTiO2、Nb2O5、Ta2O5のいずれかを主成分とした複合酸化物から成り、前記低屈折率薄膜は、SiO2、Bi2O3のいずれか、又はLa2O3とAl2O3との複合酸化物から成る酸化物であることを特徴とする請求項3に記載の光学多層膜フィルタ。
- 前記最終層の蒸着材料は、MgF2又はLiFであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の光学多層膜フィルタ。
- 前記透明基板が、ガラス基板又は水晶基板であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の光学多層膜フィルタ。
- 透明基板上に高屈折率材料から成る高屈折率薄膜と低屈折率材料から成る低屈折率薄膜とを交互に複数積層する第1蒸着工程と、
前記高屈折率材料及び前記低屈折率材料よりも小さな原子量で組成された蒸着材料を最終層に蒸着する第2蒸着工程と、
前記第1蒸着工程と前記第2蒸着工程との間に、小さな原子量で組成された蒸着材料が前記高屈折率材料及び前記低屈折率材料に入り込みにくくする抑制工程と、
を備えたことを特徴とする光学多層膜フィルタの製造方法。 - 前記抑制工程は、前記高屈折率材料及び前記低屈折率材料に水分を吸収させる工程であることを特徴とする請求項8に記載の光学多層膜フィルタの製造方法。
- 前記第1蒸着工程では、真空蒸着により高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを交互に形成し、
前記抑制工程では、前記真空蒸着を大気開放し、
前記第2蒸着工程では、再び真空蒸着により前記蒸着材料を蒸着することを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の光学多層膜フィルタの製造方法。
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