JP4277721B2 - 光学ローパスフィルタの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光学ローパスフィルタの製造方法に関し、特に、高分子フィルムを複屈折板に挟んだ構造の光学ローパスフィルタの製造歩留まりを向上させる技術に関する。
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置にはＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が用いられている。この撮像素子は所定ピッチでマトリクス状に配列された画素によって光学像を電気信号に変換し、映像を撮影する。このような撮像装置では、光学像の空間周波数が画素の配列ピッチにより決まるサンプリング周波数の１／２を超えるとモアレなどの擬似信号を発生して画質を低下させる。
そのため、通常の撮像装置では、撮像素子の前面に、光学像の空間周波数の高域成分を抑制する光学ローパスフィルタが配置されている。この光学ローパスフィルタの構造として、一般的には複屈折板３枚タイプと複屈折板２枚の間に位相板を挟むタイプがあり、２枚の複屈折板の間に１／４波長板を挟んだ構造の垂直付加タイプの高性能なものが知られている。
近年、１／４波長板として一軸延伸法によって形成した高分子フィルムを用いることが提案されている。高分子フィルムを用いることによって、薄型化と製造コストの低減を図ることができる。複屈折板としては水晶板が用いられる。
２枚の水晶板の間に高分子フィルムを挟んだ構造の光学ローパスフィルタの製造に際しては、高分子フィルムの両面に粘着剤又は接着剤を用いて２枚の水晶板を貼り合わせる工程が必要である。
高分子フィルムを水晶板に貼り合わせる際に、高分子フィルムと水晶板との間に気泡が入る場合がある。気泡が存在すると光学素子として使用できないため、不良となり、製造歩留まりを低下させている原因となっている。
水晶板同士を接着させる際に真空雰囲気下で貼り合わせをすることにより気泡が入ることを防止する技術が次の特許文献１で示されている。
しかしながら、真空雰囲気で圧着すると気泡が残存せず、製造歩留まりは向上するが、大気圧から真空にするまでに時間がかかり、生産効率が悪いという問題がある。そのため、真空雰囲気下の工程を最小限に止めて生産効率を低下させない必要がある。
また、光学ローパスフィルタの製造に際しては、２枚の複屈折板と高分子フィルムの各々の光学軸を正確に配置する必要があり、真空雰囲気中で正確な位置に貼り合わせをすることが求められる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高分子フィルムと複屈折板との間に気泡が存在しないように製造歩留まり良く複屈折板に高分子フィルムを貼り合わせすることができる生産効率の良い光学ローパスフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、真空雰囲気中で正確な位置に貼り合わせをすることができる光学ローパスフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、高分子フィルムの両面に硬質の第１複屈折板と第２複屈折板を貼り合わせる場合、まず、高分子フィルムを第１複屈折板に貼り合わせる第１貼り合わせ工程を行い、次に、高分子フィルムを第２複屈折板に貼り合わせる第２貼り合わせ工程の２回の貼り合わせ工程が必要であること、高分子フィルムを硬質板へ貼り合わせる第１貼り合わせ工程では、高分子フィルムを例えばローラなどで気泡を押し出しながら貼り合わせることにより、大気中でも気泡が入らないように貼り合わせることが可能であること、硬質板相互を貼り合わせる第２貼り合わせ工程では真空雰囲気下で行うことが必要であること、真空雰囲気は５００Ｐａから１Ｐａの範囲が好ましいこと、第２貼り合わせ工程を真空雰囲気下で行うことにより、製造歩留まりを向上させながら、生産効率の低下を最小限とすることができること、第２貼り合わせ工程において、下側圧着板と前記複屈折板との間、または/及び、上側圧着板と前記複屈折板との間に緩衝材を挟んで圧着することを見出した。
真空雰囲気下で行う第２貼り合わせ工程では、第１複屈折板に貼った高分子フィルムと第２複屈折板とを離間させて対向配置させ、真空雰囲気下にした後、高分子フィルムと第２複屈折板とを接近させ、これらを圧着することにより、硬質板相互を真空雰囲気下で気泡を存在させずに貼り合わせることができる。
また、第２貼り合わせ工程で、第１複屈折板に貼った高分子フィルムと第２複屈折板とを真空雰囲気中で正確な位置に貼り合わせをする方法として、上下に昇降し、常時は上方に付勢されている案内装置上に、前記高分子フィルムを貼り合わせた第１複屈折板又は前記第２複屈折板の一方を保持させ、その下方に存在している下側圧着板上に配置されている第１複屈折板又は第２複屈折板の他方から離間させて高分子フィルムと第２複屈折板とを対向配置させ、上側圧着板を降下させて案内装置に保持された第１複屈折板又は第２複屈折板の一方を案内装置の付勢力に抗して降下させて、上側圧着板で高分子フィルムと第２複屈折板とを接近させ、上側圧着板と下側圧着板との間に挟んで圧着する方法を採用することができる。
また、粘着剤を用いて貼り合わせをする場合、圧着することに加えて加温することにより、より強固に貼り合わせをすることができる。
この場合、加温する温度は３０℃から８０℃の範囲が好ましい。
この場合、加温する温度は３０℃から８０℃の範囲が好ましい。
そのため、加熱した上下の圧着板の間に挟んで圧着することによって、より強固に貼り合わせをすることができる。
この場合、圧着する加圧力は１９６９６００Ｐａから４５９６０００Ｐａの範囲であることが好ましい。
この場合、圧着する加圧力は１９６９６００Ｐａから４５９６０００Ｐａの範囲であることが好ましい。
また、加熱しながら圧力を加えることによって、より強固に貼り合わせをすることができる。
また、圧着板と複屈折板との間に緩衝材を挟んで加熱しながら圧力を加えることによって、緩衝材が複屈折板や高分子フィルムの小さな凹凸を吸収することができ、均一な加圧することができる。このことにより、複屈折板と高分子フィルムを強固に貼り合わせをすることができる。
従って、第１の発明は、硬質の第１複屈折板と硬質の第２複屈折板との間に高分子フィルムを挟んだ光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第１複屈折板に前記高分子フィルムを貼り合わせる第１貼り合わせ工程と、第１貼り合わせ工程後、前記高分子フィルムに前記第２複屈折板を真空雰囲気下で圧着する第２貼り合わせ工程とを有することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。
第２の発明は、第１の発明の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第２貼り合わせ工程が、真空雰囲気下で、前記高分子フィルムを貼り合わせた前記第１複屈折板と前記第２複屈折板とを離間させて前記高分子フィルムと前記第２複屈折板とを対向配置させた後、前記高分子フィルムと前記第２複屈折板とを接近させ、これらを圧着することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。
第３の発明は、第１の発明の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第２貼り合わせ工程が、真空雰囲気下で、上下に昇降し、常時は上方に付勢されている案内装置上に、前記高分子フィルムを貼り合わせた前記第１複屈折板又は前記第２複屈折板の一方を保持させ、その下方に存在している下側圧着板上に配置されている前記第１複屈折板又は前記第２複屈折板の他方から離間させて前記高分子フィルムと前記第２複屈折板とを対向配置させた後、上側圧着板を降下させて前記案内装置に保持された前記第１複屈折板又は前記第２複屈折板の一方を前記案内装置の付勢力に抗して降下させて、前記上側圧着板で前記高分子フィルムと前記第２複屈折板とを接近させ、前記第１複屈折板、前記高分子フィルム及び前記第２複屈折板を前記上側圧着板と前記下側圧着板との間に挟んで圧着することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。
第４の発明は、第１〜３の発明のいずれかに記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第２貼り合わせ工程が、加熱した上下の圧着板の間に挟んで圧着することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。
第５の発明は、第１の発明の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第１貼り合わせ工程が、前記高分子フィルムに前記第１複屈折板を真空雰囲気下で圧着することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。
第６の発明は、第１〜５の発明のいずれかに記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第２貼り合わせ工程で製造した光学ローパスフィルタに加熱しながら圧力を加える加圧処理工程を有することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。
第７の発明は、第１〜６の発明のいずれかに記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記真空雰囲気は５００Ｐａから１Ｐａの範囲内であることを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。
第８の発明は、第１〜６の発明のいずれかに記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、圧着する加圧力を１９６９６００Ｐａから４５９６０００Ｐａの範囲内としたことを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。
第９の発明は、第４の発明の光学ローパスフィルタの製造方法において、第２貼り合わせ工程で加熱する温度を３０℃から８０℃の範囲内としたことを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。
以下、本発明の光学ローパスフィルタの製造方法の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
本発明の光学ローパスフィルタの製造方法の対象となる光学ローパスフィルタとしては、２枚の複屈折板の間に高分子フィルムからなる１／４波長板を挟んだ構造の垂直付加タイプの３層構造を挙げることができる。複屈折板は、通常は所定の結晶面を有する水晶板が用いられる。１／４波長板を構成する高分子フィルムとしては、一軸延伸したプラスチックフィルムが挙げられる。１／４波長板は入射光の偏光状態を直線偏光から円偏光に変換する機能を有する。一軸延伸した所定の厚さの高分子フィルムは入射光の波長が大きくなるほど複屈折率が大きくなる特性を有する。一軸延伸した高分子フィルムは、例えば、厚さが約８０μｍのプラスチックフィルムである。これらの複屈折板と高分子フィルムとは光学軸がそれぞれ所定の方向になるように相互に精密に配置される必要がある。
高分子フィルムの両面に複屈折板を貼り合わせるために、粘着剤又は接着剤が用いられる。接着剤としては、通常は生産効率がよい紫外線硬化型が選択される。粘着剤としては、光透過性が良好なタイプが選択され、高分子フィルムの両面に厚さが２０μｍ程度の粘着剤層が形成され、両面粘着テープのような形態で供給される場合がある。また、高分子フィルムの一方の面にだけ粘着剤層が形成される場合もある。この高分子フィルムは、粘着剤層が設けられていない面は接着剤によって接着する。
図１は、光学ローパスフィルタの主要な製造工程の一例を示すフローチャートである。この光学ローパスフィルタの製造工程は、赤外カット膜と反射防止膜を形成した第１複屈折板と第２複屈折板を用いて貼り合わせる場合と貼り合わせた後で赤外カット膜と反射防止膜を形成する場合とがある。赤外カット膜と反射防止膜を形成した第１複屈折板と第２複屈折板を用いて貼り合わせる場合は、第１複屈折板と第２複屈折板のそれぞれの外面側となる片面それぞれに赤外カット膜成膜工程と反射防止膜成膜工程を行う。赤外カット膜を成膜すると、複屈折板にそりが生じる場合があるため、貼り合わせ後、赤外カット膜と反射防止膜を成膜することが好ましい。
通常の工程は、第１複屈折板に高分子フィルムを貼り合わせる第１貼り合わせ工程後、第１複屈折板に貼り合わせた高分子フィルムを第２複屈折板に貼り合わせる第２貼り合わせ工程を行い３層構造の光学ローパスフィルタを製造する。その後、必要により、光学ローパスフィルタに対して加温しながら加圧して貼り合わせを更に強固にする加圧処理工程を行う。次に、必要により、光学ローパスフィルタの一方の面に赤外カットフィルタを形成する赤外カット膜成膜工程と、光学ローパスフィルタの他方の面に反射防止膜を形成する反射防止膜成膜工程を行い、光学ローパスフィルタに赤外カットの機能を付加すると共に、反射を減らし光線透過率を向上させる機能を付加する。最後に、光学ローパスフィルタとして必要な大きさに切断する切断工程を行い、その後は検査工程、梱包工程を経て最終的に光学ローパスフィルタの製品として出荷される。
第１貼り合わせ工程の第１複屈折板に高分子フィルムを貼り合わせる方法としては、複屈折板は硬質の水晶板であり、高分子フィルムは軟質であることから、水晶板に対して高分子フィルムをローラで気泡を押し出すように貼り合わせることにより、大気中で貼り合わせが可能である。また、生産効率は低下するが、第１貼り合わせ工程を真空雰囲気中で行うようにしても良い。
第１複屈折板に貼り合わせた高分子フィルムを第２複屈折板に貼り合わせる第２貼り合わせ工程では、硬質板相互を貼り合わせるため、真空雰囲気下で貼り合わせすることが必要である。
図２（ａ）は、第１貼り合わせ工程と第２貼り合わせ工程の両方に使用することができる真空貼り合わせ装置の概要の構成を示す側面透視図である。
図２（ｂ）は、案内装置の拡大図、図２（ｃ）は貼り合わせる際に第１複屈折板と高分子フィルムとの重ね合わせの位置関係を示す平面図、図２（ｄ）は、真空貼り合わせ装置で圧着動作を行っている状態を示す側面図である。
この真空貼り合わせ装置１００は、図２（ａ）に示すように、真空チャンバ１１０を備え、図示しない真空装置に真空配管１１１で接続され、真空引きが可能になっている。真空チャンバ１１０内の底面に上面が平滑に仕上げられた平らな定盤である下側圧着板１２１が配置されている。下側圧着板１２１は第１複屈折板１よりも大きく、第１複屈折板１を載置したときに、第１複屈折板１全体を保持して周囲に余裕がある程度の大きさである。下側圧着板１２１の両端部側には下側圧着板１２１を貫通して案内装置１３０が上下に昇降可能に配設されている。
この案内装置１３０は、図２（ｂ）の拡大図に示すように、下側圧着板１２１に垂直方向に昇降可能に保持されている昇降ピン１３１の上端に針金が外方に向かってＬ字状に屈曲された形状の案内保持部１３２が設けられている。この案内保持部１３２は、矩形状の第１複屈折板１の短辺１１の両端縁を保持できると共に、短辺１１の両側面の位置を両側から規制する。昇降ピン１３１は弾性部材１３３によって上方に付勢され、常時は案内保持部１３２が下側圧着板１２１の上面から上方に離間している。この案内保持部１３２に第１複屈折板１を保持させることにより、第１複屈折板１を空中に保持させることができる。昇降ピン１３１は垂直下向きに押されることにより、弾性部材１３３の付勢力に抗して降下し、案内保持部１３２で保持された第１複屈折板１を下側圧着板１２１の上面に接触させる位置まで降下するようになっている。弾性部材１３３としては、図示のコイルバネ以外に板バネ、流体バネ等のバネやゴムなどの弾性体を例示することができる。
高分子フィルム２の幅は、図２（ｃ）に示すように、第１複屈折板１の長さよりもわずかに狭く、両側の昇降ピン１３１の間の離間距離よりもわずかに狭く形成されている。そのため、図２（ｂ）に示すように、高分子フィルム２を昇降ピン１３１間の下側圧着板１２１の上に載置できる。
真空チャンバ１１０の上壁を貫いて図示しない駆動装置によって垂直方向に昇降するように駆動される昇降軸１４１が配設され、昇降軸１４１の下端には上側圧着板１４２が固定されている。この上側圧着板１４２の下面は、下側圧着板１２１の上面と平行になっていて、平滑に仕上げられている。上側圧着板１４２は、下側圧着板１２１とほぼ同じ形状で、第１複屈折板１の全体を覆うことができる形状、大きさになっている。昇降軸１４２の駆動は、上側圧着板１４２を下降させたときに、下側圧着板１２１の上面に接して加圧できる位置まで下降できるようになっている。
このような真空貼り合わせ装置１００を用いて、図２を参照しながら第１貼り合わせ工程を真空雰囲気下で行う方法について説明する。この場合の高分子フィルム２は、両面に粘着剤層が設けられたタイプのものを使用することとして説明する。
第１複屈折板１と第２複屈折板３は予め洗浄工程で洗浄され、表面の付着物が除去されたものを使用する。まず、真空チャンバ１１０の図示しない扉を開いて一方の粘着剤層を露出させた高分子フィルム２を露出させた粘着剤層を上にして下側圧着板１２１の上の所定の位置に載置する。次に、案内装置１３０の案内保持部１３２の上に第１複屈折板１を載置する。これにより、第１複屈折板１と高分子フィルム２の配置は、図２（ｃ）に示すような重なりの配置となる。即ち、上から見ると、第１複屈折板１の短辺１１側の両端縁が高分子フィルム２の両端縁から外方にはみ出している。第１複屈折板１の短辺１１側の両端縁が案内装置１３０の案内保持部１３２で保持され、第１複屈折板１は高分子フィルム２の上方の空間に保持され、高分子フィルム２から離間して対向配置されている。
次に、真空チャンバ１１０の図示しない扉を閉じて図示しない真空装置を作動させ、真空チャンバ１１０内を真空配管１１１を介して真空引きする。真空チャンバ１１０内が所定の真空度に達した後、昇降軸１４１を図示しない駆動装置で駆動して下降させる。昇降軸１４１が下降し、上側圧着板１４２が下降していくと案内保持部１３２の上端に接し、上側圧着板１４２が昇降ピン１３１を上方に付勢している弾性部材１３３の付勢力に抗して案内保持部１３２を押し下げながら下降し、案内保持部１３２に保持されている第１複屈折板１を下側圧着板１２１に載置されている高分子フィルム２に当接させた後、上側圧着板１４２で第１複屈折板１を所定の圧力で押圧する。これにより、図２（ｄ）に示すように、上側圧着板１４２と下側圧着板１２１との間に第１複屈折板１と高分子フィルム２とを挟んで所定の圧力で圧着する。このときの第１複屈折板１と高分子フィルム２の重なりは図２（ｃ）に示した配置が保たれている。所定時間圧着した後、図示しない駆動装置を駆動させて昇降軸１４１を上昇させ、上側圧着板１４２を上昇させる。上側圧着板１４２の上昇に伴って案内保持部１３２が弾性部材１３３の付勢力で高分子フィルム２が貼り合わされた第１複屈折板１を保持したまま上昇し、元の位置に復帰する。
次に、真空チャンバ１１０の真空配管１１１を遮断し、真空チャンバ１１０内に大気を導入し、大気圧に戻して第１貼り合わせ工程が終了する。
次に、図３を参照しながら真空貼り合わせ装置１００を使用して第２貼り合わせ工程を行う方法の説明を行う。図３（ａ）は第１複屈折板１、高分子フィルム２及び第２複屈折板３の重なりを説明する平面図であり、図３（ｂ）は真空貼り合わせ装置にセットした状態を示す断面図であり、図３（ｃ）は圧着している状態を示す断面図である。
まず、真空チャンバ１１０の図示しない扉を開いて高分子フィルム２が貼り合わされた第１複屈折板１を取り出し、図３（ｂ）に示すように、下側圧着板１２１の上面に第２複屈折板３を所定の位置に載置する。高分子フィルム２のもう一方の粘着剤層を露出させ、露出した粘着剤層を下にして案内装置１３０の案内保持部１３２に第１複屈折板１を再度保持させる。このときの第１複屈折板１、高分子フィルム２及び第２複屈折板３の垂直方向の重なりは、図３（ａ）に示すように、矩形状の第１複屈折板１と同じ矩形状の第２複屈折板３とは直交するように配置され、第２複屈折板３の紙面左右方向の幅は高分子フィルム２の同じ方向の幅よりも狭くなっている。下側圧着板１２１の上に載置されている第２複屈折板３と案内保持部１３２に保持されている第１複屈折板１に貼り合わされている高分子フィルム２とは離間して対向されて配置されている。
図３（ｂ）に示すような配置状態で、真空チャンバ１１０内を真空配管１１１を介して真空引きし、所定の真空度に達した後、昇降軸１４１を図示しない駆動装置を駆動させて下降させ、上側圧着板１４２が下降していくと案内保持部１３２の上端に接し、上側圧着板１４２が昇降ピン１３１を上方に付勢している弾性部材１３３の付勢力に抗して案内保持部１３２を押し下げながら下降し、案内保持部１３２に保持されている第１複屈折板１に貼り合わされている高分子フィルム２を下側圧着板１２１に載置されている第２複屈折板３と当接させた後、上側圧着板１４２で第１複屈折板１を所定の圧力で押圧する。
これにより、図３（ｃ）に示すように、上側圧着板１４２と下側圧着板１２１との間に第１複屈折板１、高分子フィルム２及び第２複屈折板３を挟んで図示しない駆動装置の駆動力を伝達する昇降軸１４１を介して所定の圧力で押圧する。
所定時間圧着した後、図示しない駆動装置を駆動させて昇降軸１４１を上昇させ、上側圧着板１４２を上昇させる。上側圧着板１４２の上昇に伴って案内保持部１３２が弾性部材１３３の付勢力で高分子フィルム２に第２複屈折板３が貼り合わされた第１複屈折板１を保持したまま上昇し、元の位置に復帰する。次に、真空チャンバ１１０の真空配管１１１を閉じ、真空チャンバ１１０内に大気を導入し、大気圧に戻し、真空チャンバ１１０の図示しない扉を開けて高分子フィルム２の両面に第１複屈折板１と第２複屈折板３とが貼り合わされた光学ローパスフィルタを取り出す。
このような真空貼り合わせ装置１００を用いて高分子フィルム２の両面に第１複屈折板１と第２複屈折板３を貼り合わせる方法は、真空雰囲気中で貼り合わせるため、高分子フィルム２と複屈折板１，３との間に気泡が存在することを確実に防止することができる。
また、案内装置１３０の案内保持部１３２に第１複屈折板１を載置することにより、第１複屈折板１を位置決めすることができ、案内保持部１３２に保持された状態で上側圧着板１４２によって案内保持部１３２が垂直に押し下げられ、第１複屈折板１が降下して下方の下側圧着板１２１の上の所定の位置に配置されている高分子フィルム２又は第２複屈折板３と所定の配置で正確に重ね合わされ、圧着される。そのため、第１複屈折板１、高分子フィルム２及び第２複屈折板３の光学軸を真空雰囲気中でそれぞれ正確に配置して精度良く貼り合わせることができる。
上記第２貼り合わせ工程の説明では、第１複屈折板１を案内保持部１３２に保持させていたが、第２複屈折板３を案内保持部１３２に保持させ、高分子フィルム２を貼り合わせた第１複屈折板１を下側圧着板１２１に載置するようにしても良い。
また、上記説明では、第１貼り合わせ工程と第２貼り合わせ工程の両方を真空貼り合わせ装置１００を用いて行っているが、本発明においては、第１貼り合わせ工程は真空雰囲気下でなくても済むため、第２貼り合わせ工程だけを真空雰囲気中で行うことが生産効率の面で好ましい。
また、両面に粘着剤層を設けた高分子フィルムを用いた例を示したが、接着剤を用いてもよい。この場合、紫外線硬化をさせるために、上側圧着板１４２と下側圧着板１２１とは、紫外線透過性のガラス等で構成することが好ましく、紫外線照射ランプを真空チャンバ１１０内に配置することが好ましい。また、接着剤を塗布する前工程を設けることも必要である。
また、図４に示すように、粘着剤で貼り合わせる場合、上側圧着板１４２と下側圧着板１２１にそれぞれ電気ヒータ等の加熱手段１５０を内蔵させることが好ましい。圧着するときに粘着剤を加熱手段で加熱することにより、粘着剤を軟化させて表面の凹凸を無くし、粘着剤による貼り合わせを強固にすることができる。
さらに、発明者は複屈折板と高分子フィルムを貼り合わせる条件である、真空雰囲気（真空度）、加熱温度（貼り合わせ温度）、圧着する加圧力について実験を行い、複屈折板と高分子フィルムの貼り合わせ面に気泡残りを減少させ、製造歩留まりを向上させる良好なる条件を見出した。以下にその説明を行う。
表１は、複屈折板と高分子フィルムを貼り合わせたときの、真空度の変化に対する貼り合わせ面に残る気泡の面積を計測した結果である。気泡面積は複雑な形状をしており、便宜上、気泡における長手方向の寸法と、この長手方向の長さにほぼ垂直方向の寸法の積とした。
また、試料としては大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの複屈折板と、両面にアクリル系の粘着剤層（厚さ約２０μｍ）を形成したポリカーボネートを素材とする高分子フィルム（厚さ約８０μｍ）を用いた。
他の貼り合わせ条件をしては、貼り合わせ温度４０℃、圧着する加圧力を１９６０００Ｐａ、圧着時間を３分とした。なお、貼り合わせ温度とは、貼り合わせを行う複屈折板と高分子フィルムの温度である。
また、試料としては大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの複屈折板と、両面にアクリル系の粘着剤層（厚さ約２０μｍ）を形成したポリカーボネートを素材とする高分子フィルム（厚さ約８０μｍ）を用いた。
他の貼り合わせ条件をしては、貼り合わせ温度４０℃、圧着する加圧力を１９６０００Ｐａ、圧着時間を３分とした。なお、貼り合わせ温度とは、貼り合わせを行う複屈折板と高分子フィルムの温度である。
この結果によれば、真空度が５００Ｐａから１Ｐａの範囲において、貼り合わせ面に気泡が存在しない、良好な貼り付け条件が得られている。
次に、前述の実験と同様の手法を用い、また、同じ試料を用い、貼り合わせ温度を変化させたときの貼り合わせ面に残る気泡の面積を計測した結果を表２に示す。
他の貼り合わせ条件としては、真空度を１００Ｐａ、圧着する加圧力を１９６０００Ｐａ、圧着時間を３分とした。
他の貼り合わせ条件としては、真空度を１００Ｐａ、圧着する加圧力を１９６０００Ｐａ、圧着時間を３分とした。
この結果によれば、貼り合わせ温度が３０℃から８０℃の範囲において、貼り合わせ面に気泡が存在しない、良好な貼り合わせ条件が得られている。
さらに、前述の実験と同じ試料を用い、圧着する加圧力を変化させたときの貼り合わせ面に残る気泡の面積を計測した結果を表３に示す。
他の貼り合わせ条件としては、真空度を１００Ｐａ、貼り合わせ温度を４０℃、圧着時間を３分とした。
他の貼り合わせ条件としては、真空度を１００Ｐａ、貼り合わせ温度を４０℃、圧着時間を３分とした。
この結果によれば、圧着の加圧力が１９６９６００Ｐａから４５９６０００Ｐａの範囲において、貼り合わせ面に気泡が存在しない、良好な貼り合わせ条件が得られている。
次に、真空貼り合わせ装置を用いて第２貼り合わせ工程を行う場合の、他の実施形態について図５を参照しながら説明する。図５（ａ）は第１複屈折板１、高分子フィルム２及び第２複屈折板３の重なりを説明する平面図であり、図５（ｂ）は真空貼り合わせ装置にセットした状態を示す断面図であり、図５（ｃ）は圧着している状態を示す断面図である。
まず、図５（ｂ）に示すように、下側圧着板１２１の上面には緩衝材５が配置され、緩衝材５の上に第２複屈折板３を所定の位置に載置する。なお、緩衝材５の材質としては、シリコンゴムなどのゴムシートや、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタート、ウレタンなどの発泡品や樹脂シート、または、上質紙、コピー用紙、ダンボール、防塵紙などの紙類、木綿、ナイロンなどの繊維類、牛皮などの皮類、などの金属よりやわらかい材質のものから選択できる。
次に、高分子フィルム２が貼り合わされた第１複屈折板１の高分子フィルム２のもう一方の粘着剤層を露出させ、露出した粘着剤層を下にして案内装置１３０の案内保持部１３２に第１複屈折板１を再度保持させる。このときの第１複屈折板１、高分子フィルム２及び第２複屈折板３の垂直方向の重なりは、図５（ａ）に示すように、矩形状の第１複屈折板１と同じ矩形状の第２複屈折板３とは直交するように配置され、第２複屈折板３の紙面左右方向の幅は高分子フィルム２の同じ方向の幅よりも狭くなっている。下側圧着板１２１の上に載置されている第２複屈折板３と、案内保持部１３２に保持されている第１複屈折板１に貼り合わされている高分子フィルム２とは離間して対向されて配置されている。
図５（ｂ）に示すような配置状態で、真空チャンバ１１０内が真空配管１１１を介して真空引きされ、所定の真空度に達した後、昇降軸１４１を図示しない駆動装置を駆動させて下降させる。この際、上側圧着板１４２が下降していくと案内保持部１３２の上端に接し、上側圧着板１４２が昇降ピン１３１を上方に付勢している弾性部材１３３の付勢力に抗して案内保持部１３２を押し下げながら下降し、案内保持部１３２に保持されている第１複屈折板１に貼り合わされている高分子フィルム２を、下側圧着板１２１に載置されている第２複屈折板３と当接させた後、上側圧着板１４２で第１複屈折板１を所定の圧力で押圧する。
これにより、図５（ｃ）に示すように、上側圧着板１４２と下側圧着板１２１との間に第１複屈折板１、高分子フィルム２及び第２複屈折板３を挟んで図示しない駆動装置の駆動力を伝達する昇降軸１４１を介して所定の圧力で押圧する。
所定時間圧着した後、図示しない駆動装置を駆動させて昇降軸１４１を上昇させ、上側圧着板１４２を上昇させる。上側圧着板１４２の上昇に伴って案内保持部１３２が弾性部材１３３の付勢力で高分子フィルム２に第２複屈折板３が貼り合わされた第１複屈折板１を保持したまま上昇し、元の位置に復帰する。次に、真空チャンバ１１０の真空配管１１１を閉じ、真空チャンバ１１０内に大気を導入し、大気圧に戻し、真空チャンバ１１０の図示しない扉を開けて高分子フィルム２の両面に第１複屈折板１と第２複屈折板３とが貼り合わされた光学ローパスフィルタを取り出す。
ここで、緩衝材５を第２複屈折板３と下側圧着板１２１の間に挟んで貼り合わせを行うことの効果について説明をする。
発明者は実験により緩衝材５を第２複屈折板３と下側圧着板１２１の間に配置した場合と配置しない場合での貼り合わせ面に残る気泡を比較した。
表４は、上記の構成における複屈折板と高分子フィルムを貼り合わせ、圧着時間を変化させたときの貼り合わせ面に残る気泡の面積を計測した結果である。気泡面積は複雑な形状をしており、便宜上、気泡における長手方向の長さと、この長手方向にほぼ垂直方向の長さの積とした。
また、試料としては大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの複屈折板と、両面にアクリル系の粘着剤層（厚さ約２０μｍ）を形成したポリカーボネートを素材とする高分子フィルム（厚さ約８０μｍ）を用いた。緩衝材としては、防塵紙を用いた。
他の貼り合わせ条件をしては、貼り合わせ温度４０℃、真空度を１００Ｐａ、圧着する加圧力を１９６０００Ｐａとした。
発明者は実験により緩衝材５を第２複屈折板３と下側圧着板１２１の間に配置した場合と配置しない場合での貼り合わせ面に残る気泡を比較した。
表４は、上記の構成における複屈折板と高分子フィルムを貼り合わせ、圧着時間を変化させたときの貼り合わせ面に残る気泡の面積を計測した結果である。気泡面積は複雑な形状をしており、便宜上、気泡における長手方向の長さと、この長手方向にほぼ垂直方向の長さの積とした。
また、試料としては大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの複屈折板と、両面にアクリル系の粘着剤層（厚さ約２０μｍ）を形成したポリカーボネートを素材とする高分子フィルム（厚さ約８０μｍ）を用いた。緩衝材としては、防塵紙を用いた。
他の貼り合わせ条件をしては、貼り合わせ温度４０℃、真空度を１００Ｐａ、圧着する加圧力を１９６０００Ｐａとした。
この結果によれば、緩衝材を配置した場合には圧着時間が０．５分以上で気泡の存在が確認されず、緩衝材を配置しない場合には圧着時間が３分以上で気泡の存在が確認されなくなる。このことは、緩衝材を配置したことにより、貼り合わせ面に均一な加圧力を加えることが可能となり、例えば同じ圧着時間で比較すれば、均一な加圧力で圧着できるため、気泡の存在を減少させることができ、さらに粘着剤による貼り合わせをより強固にすることができる。
このような真空貼り合わせ装置１００を用いて高分子フィルム２の両面に第１複屈折板１と第２複屈折板３を貼り合わせる方法は、真空雰囲気中で貼り合わせ、しかも緩衝材５を第２複屈折板３と下側圧着板１２１の間に配置することにより、高分子フィルム２と複屈折板１，３との間に気泡が存在することを確実に防止することができる。
なお、本実施形態においては、下側圧着板と複屈折板との間に緩衝材を配置した例を記載したが、この限りではなく、上側圧着板と複屈折板との間、或いは上下双方の圧着板と複屈折板との間に緩衝材を配置してもよい。
なお、本実施形態においては、下側圧着板と複屈折板との間に緩衝材を配置した例を記載したが、この限りではなく、上側圧着板と複屈折板との間、或いは上下双方の圧着板と複屈折板との間に緩衝材を配置してもよい。
第２貼り合わせ工程後の加圧工程は、粘着剤で貼り合わせる場合に貼り合わせを強固にするために行われる。加圧工程は、第２貼り合わせ工程で十分な貼り合わせ強度が得られる場合には不要である。加圧方法は、例えばオートクレーブ中に高分子フィルム２の両面に複屈折板１，３を貼り合わせた光学ローパスフィルタを収納し、圧縮空気等の高圧ガスをオートクレーブ中に導入し、蓋を閉じ、オートクレーブに内蔵されているヒータで加熱することにより、高圧ガスの高圧と加温の雰囲気下で光学ローパスフィルタに加熱しながら圧力を加えることにより行われる。高圧ガスの圧力は例えば０．３ＭＰａ〜オートクレーブの耐圧の上限である３０ＭＰａ程度の範囲であり、温度は７０〜１２０℃程度である。また、通常の加熱された圧着板を用いて加熱しながら圧力を加えるようにしても良い。
赤外カット膜成膜工程で赤外カットフィルタを成膜するのは、次の理由による。即ち、ＣＣＤは比較的広い波長の光に感度があり、可視光領域のみならず近赤外領域（７５０〜２５００ｎｍ）の光にも感度が良好である。しかし、通常のカメラの用途では、人間の眼に見えない赤外領域は不要であり、近赤外線が撮像素子に入射すると解像度の低下や画像のムラなどの不都合を引き起こす。そのため、ビデオカメラ等の光学系には色ガラスなどの赤外カットフィルタが挿入され、入射する光の中の近赤外線をカットするようになっている。本実施形態の光学ローパスフィルタでは、赤外カットフィルタを設けることにより、光学ローパスフィルタに赤外カットの機能を付加し、部品としての赤外カットフィルタを不要とし、部品点数の削減を図っている。
赤外カットフィルタは、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5等の高屈折率の誘電体からなる高屈折率層とＳｉＯ2、ＭｇＦ2等の低屈折率の誘電体層からなる低屈折率層が交互に数層から数十層積層されている構造を有する。
高屈折率層と低屈折率層とを交互に基板上に成膜するには、物理的成膜法が一般的であり、通常の真空蒸着法でも可能であるが、膜の屈折率の安定した制御が可能で、保管・仕様環境変化による分光特性の経時変化が少ない膜を作成できるイオンアシスト蒸着やイオンプレーティング法、スパッタリング法が望ましい。
真空蒸着法は、高真空中で薄膜材料を加熱蒸発させ、この蒸発粒子を基板上に堆積させて薄膜を形成する方法である。イオンアシスト蒸着は、真空蒸着装置の中にイオンビーム発生装置とニュートライザーを備え、薄膜材料を気化させ、イオンビーム発生装置で不活性ガス又は酸素ガスをイオン化及び加速してイオンビームを基板に向けて出射すると共にニュートライザーでイオンビームを無帯電気体化しながら気化した薄膜材料を加速したり、基板上に付着した薄膜材料を撹拌（ミキシング）することにより活性化して蒸着させる方法である。イオンプレーティング法は、蒸着粒子をイオン化し、電界により加速して基板に付着させたり、ガスイオンで基板上を活性化させながら成膜する方法であり、ＡＰＳ（Advanced Plasma Source）、ＥＢＥＰ（Electron Beam Excited Plasma）法、ＲＦ（Radio Frequency）直接基板印加法（成膜室内に高周波ガスプラズマを発生させた状態で反応性の真空蒸着を行う方法）などの方式がある。スパッタリング法は、電界により加速したイオンを薄膜材料に衝突させて薄膜材料を叩き出すスパッタリングにより薄膜材料を蒸発させ、蒸発粒子を基板上に堆積させる薄膜形成方法である。
高分子フィルムの両面に水晶板を貼り合わせたローパスフィルタは、高分子フィルムや粘着剤が熱に弱いため、１００℃以下の温度の低温成膜を行うことが好ましい。
反射防止膜は、無機被膜、有機被膜の単層または多層で構成される。無機被膜と有機被膜との多層構造であってもよい。無機被膜の材質としては、ＳｉＯ2、ＳｉＯ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＴｉＯ、Ｔｉ2Ｏ3、Ｔｉ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、ＣｅＯ2、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＭｇＦ2、ＷＯ3等の無機物が挙げられ、これらを単独でまたは２種以上を併用して用いることができる。また、多層膜構成とした場合は、最外層はＳｉＯ2とすることが好ましい。
無機被膜の多層膜としては、基材側からＺｒＯ2層とＳｉＯ2層の合計光学膜厚がλ／４，ＺｒＯ2層の光学的膜厚がλ／４、最上層のＳｉＯ2層の光学的膜厚がλ／４の４層構造を例示することができる。ここで、λは設計波長であり、通常５２０ｎｍが用いられる。
無機被膜の成膜方法は、例えば真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、飽和溶液中での化学反応により析出させる方法等を採用することができる。
有機被膜の材質は、例えばＦＦＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）等を挙げることができ、基材の屈折率を考慮して選定される。成膜方法は、真空蒸着法の他、スピンコート法、ディップコート法などの量産性に優れた塗装方法で成膜することができる。
本発明の光学ローパスフィルタの製造方法では、これらの赤外カット膜成膜工程と反射防止膜成膜工程とは、省略することが可能である。
（発明の効果）
本発明の光学ローパスフィルタの製造方法によれば、高分子フィルムと複屈折板との間に気泡が存在することを確実に防止することができると共に、生産性が良好である。
本発明の光学ローパスフィルタの製造方法によれば、高分子フィルムと複屈折板との間に気泡が存在することを確実に防止することができると共に、生産性が良好である。
また、本発明の光学ローパスフィルタの製造方法によれば、真空雰囲気中で正確な位置に貼り合わせをすることができる。
１…第１複屈折板、２…高分子フィルム、３…第２複屈折板、５…緩衝材、１００…真空貼り合わせ装置、１１０…真空チャンバ、１２１…下側圧着板、１３０…案内装置、１３１…昇降ピン、１３２…案内保持部、１４２…上側圧着板。
Claims (9)
- 硬質の第１複屈折板と硬質の第２複屈折板との間に高分子フィルムを挟んだ光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第１複屈折板に前記高分子フィルムを貼り合わせる第１貼り合わせ工程と、第１貼り合わせ工程後、前記高分子フィルムに前記第２複屈折板を真空雰囲気下で圧着する第２貼り合わせ工程と、を有し、
前記第２貼り合わせ工程において、下側圧着板と前記複屈折板との間、または/及び、上側圧着板と前記複屈折板との間に緩衝材を挟んで圧着することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。 - 請求項１記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第２貼り合わせ工程が、真空雰囲気下で、前記高分子フィルムを貼り合わせた前記第１複屈折板と前記第２複屈折板とを離間させて前記高分子フィルムと前記第２複屈折板とを対向配置させた後、前記高分子フィルムと前記第２複屈折板とを接近させ、これらを圧着することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
- 請求項１記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第２貼り合わせ工程が、真空雰囲気下で、上下に昇降し、常時は上方に付勢されている案内装置上に、前記高分子フィルムを貼り合わせた前記第１複屈折板又は前記第２複屈折板の一方を保持させ、その下方に存在している下側圧着板上に配置されている前記第１複屈折板又は前記第２複屈折板の他方から離間させて前記高分子フィルムと前記第２複屈折板とを対向配置させた後、上側圧着板を降下させて前記案内装置に保持された前記第１複屈折板又は前記第２複屈折板の一方を前記案内装置の付勢力に抗して降下させて、前記上側圧着板で前記高分子フィルムと前記第２複屈折板とを接近させ、前記第１複屈折板、前記高分子フィルム及び前記第２複屈折板を前記上側圧着板と前記下側圧着板との間に挟んで圧着することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
- 請求項１〜３いずれか一項に記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第２貼り合わせ工程が、加熱した上下の圧着板の間に挟んで圧着することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
- 請求項１記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第１貼り合わせ工程が、前記高分子フィルムに前記第１複屈折板を真空雰囲気下で圧着することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
- 請求項１〜５いずれか一項に記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第２貼り合わせ工程で製造した光学ローパスフィルタに加熱しながら圧力を加える加圧処理工程を有することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
- 請求項１〜５いずれか一項に記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記真空雰囲気は５００Ｐａから１Ｐａの範囲内であることを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
- 請求項１〜５いずれか一項に記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、圧着する加圧力を１９６９６００Ｐａから４５９６０００Ｐａの範囲内としたことを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
- 請求項４に記載の光学ローパスフィルタの製造方法において、前記第２貼り合わせ工程で加熱する温度を３０℃から８０℃の範囲内としたことを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
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