JP5308141B2 - Optical low-pass filter and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、光学的ローパスフィルタ及びその製造方法等に関し、詳細には、モアレを防止するために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等に関する。   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 to prevent moire and a manufacturing method thereof.

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。これらのセンサでは、多数の受光素子がシリコン基板上に格子状に規則的に配置され、光電変換が行われている。さらに、カラー情報を得るため、受光素子毎に、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ている。   In home video cameras and digital still cameras, CCD area image sensors and CMOS area image sensors are used as imaging means. In these sensors, a large number of light receiving elements are regularly arranged in a lattice pattern on a silicon substrate, and photoelectric conversion is performed. Furthermore, in order to obtain color information, for example, RGB color filters are arranged in stripes or four types of filters in a square mosaic pattern for each light receiving element.

このようなCCDエリアイメージセンサ等では、受光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)を発生する等の問題が生じることがある。   In such a CCD area image sensor or the like, since the light receiving elements are regularly arranged in a lattice pattern, there may be a problem that a pseudo signal (moire) is generated in the generated image of the subject.

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、シート状のマトリックス内にマトリックスと屈折率が異なる多数の柱状構造体が二次元配列され、80nmないし1000μmのオーダーで屈折率が周期的に変化する光学的ローパスフィルタが提案されている(特許文献1参照)。   In order to solve such a problem, an optical low-pass filter that cuts over a specific frequency is used. As such an optical low-pass filter, an optical low-pass filter in which a large number of columnar structures having a refractive index different from that of a matrix are two-dimensionally arranged in a sheet-like matrix and the refractive index periodically changes in the order of 80 nm to 1000 μm. Has been proposed (see Patent Document 1).

特開2005−242340号公報JP 2005-242340 A

このような光学的ローパスフィルタは、光の回折により光を分離し、分離した光を隣り合う受光素子上に入射させることによって、特定周波数以上の周期構造を有する被写体の解像度を低下させ、モアレの発生を抑制するものである。   Such an optical low-pass filter separates light by diffraction of light, and makes the separated light incident on an adjacent light receiving element, thereby reducing the resolution of a subject having a periodic structure of a specific frequency or more and reducing moire. Generation is suppressed.

しかしながら、このような光学的ローパスフィルタは、厚みを大きくすることによってブラッグ回折を示すようにした場合、特定の次数の回折光のみが観測されるようになり、特定周波数未満の周期構造を有する被写体の解像度が低下することを抑制できる。しかしながら、入射角が大きくなると回折効率が低下し、モアレの発生を抑制する機能が低下してしまうという問題を有していた。
即ち、入射光の角度が大きくなる、光学的ローパスフィルタの周辺部では、モアレ発生を抑制する機能が低下するという問題があった。
However, when such an optical low-pass filter exhibits Bragg diffraction by increasing the thickness, only a specific order of diffracted light is observed, and the subject has a periodic structure with a frequency less than a specific frequency. It is possible to suppress a decrease in resolution. However, when the incident angle is increased, the diffraction efficiency is lowered, and the function of suppressing the generation of moire is lowered.
That is, there is a problem in that the function of suppressing the occurrence of moire deteriorates in the peripheral portion of the optical low-pass filter where the angle of incident light is large.

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、周辺部で、モアレ発生を抑制する機能が低下することがない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 a problem, and an object of the present invention is to provide an optical low-pass filter in which the function of suppressing the occurrence of moire in the peripheral portion does not deteriorate and a method for manufacturing the same. To do.

本発明によれば、
光学的ローパスフィルタの製造方法であって、
基板上に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光重合性組成物を配置するステップと、
前記光重合性組成物の上方に、中心から外周部にかけて光線透過率が指数関数的に増加するNDフィルタを設置するステップと、
前記光重合性組成物に、前記NDフィルタを介して、平行光を照射して該光重合性組成物を重合硬化させて、シート状のマトリックスと該マトリックス内で一方向に配向され前記マトリックスの厚さに直交する面内で二次元配列され外周部ほどマトリックスとの屈折率差が大きい多数の柱状構造体とを備えた光学的ローパスフィルタを得るステップ、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 the present invention,
A method for manufacturing an optical low-pass filter, comprising:
Disposing a photopolymerizable composition containing a bifunctional or higher polyfunctional monomer or oligomer and a photopolymerization initiator on a substrate;
Above the photopolymerizable composition, installing an ND filter whose light transmittance increases exponentially from the center to the outer periphery ;
The photopolymerizable composition is irradiated with parallel light through the ND filter to polymerize and cure the photopolymerizable composition, and is aligned in one direction within the matrix and the sheet-like matrix. comprises the steps of obtaining an optical low-pass filter having multiple refractive index difference between the matrix as the outer peripheral portion is two-dimensionally arranged in a plane orthogonal to the thickness is greater and the columnar structure, a
An optical low-pass filter manufacturing method is provided.

このような構成で製造される光学的ローパスフィルタは、外周部ほどマトリックスと柱状構造体の屈折率差が大きくなるので外周部でのモアレ発生を抑制する機能が低下することがない。   In the optical low-pass filter manufactured with such a configuration, the refractive index difference between the matrix and the columnar structure increases toward the outer peripheral portion, so that the function of suppressing the occurrence of moire at the outer peripheral portion does not deteriorate.

本発明の他の態様によれば、
光重合性組成物を光重合して得られた光学的ローパスフィルタであって、
シート状のマトリックスと、
該マトリックス内で一方向に配向され前記マトリックスの厚さに直交する面内で二次元配置され前記マトリックスと異なる屈折率を有する多数の柱状構造体とを備え、
前記柱状構造体の配列周期が80nmないし1000μmで、さらに、外周部ほどマトリックスと柱状構造体の屈折率差が大きくなっている、
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 another aspect of the invention,
An optical low-pass filter obtained by photopolymerizing a photopolymerizable composition,
A sheet-like matrix;
A plurality of columnar structures oriented in one direction within the matrix and arranged two-dimensionally in a plane perpendicular to the thickness of the matrix and having a refractive index different from that of the matrix;
The arrangement period of the columnar structures is 80 nm to 1000 μm, and the refractive index difference between the matrix and the columnar structures is larger toward the outer periphery.
An optical low-pass filter is provided.

このような構成の光学的ローパスフィルタは、外周部ほどマトリックスと柱状構造体の屈折率差が大きくなるので外周部でのモアレ発生を抑制する機能が低下することがない。   In the optical low-pass filter having such a configuration, the difference in the refractive index between the matrix and the columnar structure increases toward the outer peripheral portion, so that the function of suppressing the occurrence of moire in the outer peripheral portion does not deteriorate.

本発明によれば、周辺部で、モアレ発生を抑制する機能が低下することがない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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical low-pass filter with which the function which suppresses a moire generation | occurrence | production in a peripheral part does not fall and its manufacturing method 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について説明する。図1は、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の内部構造を透視して模式的に示す斜視図である。   Hereinafter, an optical low-pass filter according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing the internal structure of an optical low-pass filter 1 according to a preferred embodiment of the present invention.

光学的ローパスフィルタ1は、透明材料で構成された、シートまたはフィルム状のマトリックス2と、マトリックス2内に配置されたほぼ同一形状の多数の円柱状の柱状構造体3とを備えている。各柱状構造体3は、屈折率がマトリックス2と異っている。   The optical low-pass filter 1 includes a sheet or film-like matrix 2 made of a transparent material, and a large number of columnar structures 3 having substantially the same shape and disposed in the matrix 2. Each columnar structure 3 has a refractive index different from that of the matrix 2.

各柱状構造体3は、シートまたはフィルム状のマトリックス2を厚さ方向に貫通して延びるように互いに平行に配向され、且つマトリクス2の厚さに直交する平面内で六方格子状に規則的に配列されている。六方格子には、三角格子とハニカム格子が含まれる。   Each columnar structure 3 is oriented in parallel to each other so as to extend through the sheet or film-like matrix 2 in the thickness direction, and regularly in a hexagonal lattice shape in a plane perpendicular to the thickness of the matrix 2. It is arranged. The hexagonal lattice includes a triangular lattice and a honeycomb lattice.

各柱状構造体3は、円柱以外の柱形状、例えば楕円柱、角柱等であってもよい。また、各柱状構造体3の配列は、六方格子状以外の二次元的な配列、例えば、正方格子状等であってもよい。   Each columnar structure 3 may have a column shape other than a cylinder, for example, an elliptical column or a prism. Further, the arrangement of the columnar structures 3 may be a two-dimensional arrangement other than a hexagonal lattice, for example, a square lattice.

本実施形態では、各柱状構造体の配列周期(ピッチ)、直径は、光学的ローパスフィルタ1の屈折率が、80nmないし1000μmのオーダーで周期的に変化するように設定されている。具体的には、柱状構造体3の直径(角柱の場合は外接円の直径)は80nmないし1000μmの範囲で、柱状構造体3の配列周期は80nmないし1000μmで、光学的ローパスフィルタ1の屈折率が、80nmないし1000μmのオーダーで周期的に変化するように設定されている。   In this embodiment, the arrangement period (pitch) and diameter of each columnar structure are set such that the refractive index of the optical low-pass filter 1 periodically changes in the order of 80 nm to 1000 μm. Specifically, the diameter of the columnar structure 3 (diameter of the circumscribed circle in the case of a prism) is in the range of 80 nm to 1000 μm, the arrangement period of the columnar structures 3 is 80 nm to 1000 μm, and the refractive index of the optical low-pass filter 1. Is set to periodically change in the order of 80 nm to 1000 μm.

柱状構造体3の配列周期は、90nmないし100μmが好ましくは、100nmないし50μmがより好ましい。また、柱状構造体3の直径は、90nmないし100μmが好ましく、100nmないし50μmがより好ましい。   The arrangement period of the columnar structures 3 is preferably 90 nm to 100 μm, and more preferably 100 nm to 50 μm. The diameter of the columnar structure 3 is preferably 90 nm to 100 μm, and more preferably 100 nm to 50 μm.

マトリックス2と柱状構造体3との屈折率差は外周部ほど大きくなっている。
具体的には、例えば、マトリックスと柱状構造体との屈折率差は、柱状構造体の配列周期が20μm、柱状構造体の長さ(マトリックスの厚さ)が50μm、光学的ローパスフィルタへの光の入射角度0°〜7°の場合、マトリックスと柱状構造体との屈折率差をΔn、光学的ローパスフィルタへの光の入射角度をθとすると、Δn[単位:無次元]とθ[単位:°]との間に近似的に、
Δn=0.00004θ2−0.0001θ+0.0032・・・式1
の関係が成り立つように設定される。
The difference in refractive index between the matrix 2 and the columnar structure 3 increases toward the outer periphery.
Specifically, for example, the refractive index difference between the matrix and the columnar structure is such that the arrangement period of the columnar structures is 20 μm, the length of the columnar structures (matrix thickness) is 50 μm, and the light to the optical low-pass filter. In the case where the incident angle is 0 ° to 7 °, if the refractive index difference between the matrix and the columnar structure is Δn, and the incident angle of light to the optical low-pass filter is θ, Δn [unit: dimensionless] and θ [unit] :]] Approximately
Δn = 0.00004θ 2 −0.0001θ + 0.0032 Equation 1
It is set so that

また、光学系の焦点距離を20mmとした場合、光学的ローパスフィルタ中心からの距離D[単位:mm]とΔn[単位:無次元]との間には近似的に次の式が成り立つ。
Δn=0.0003D2−0.0003D+0.0032・・・式2
Further, when the focal length of the optical system is 20 mm, the following equation is approximately established between the distance D [unit: mm] from the optical low-pass filter center and Δn [unit: dimensionless].
Δn = 0.0003D 2 −0.0003D + 0.0032 Equation 2

このような光学的ローパスフィルタでは、光学的ローパスフィルタへの光の入射角度0°〜7°の範囲において、入射角度によらず回折効率はほぼ一定となる。   In such an optical low-pass filter, the diffraction efficiency is substantially constant regardless of the incident angle in the range of the incident angle of light to the optical low-pass filter from 0 ° to 7 °.

光学的ローパスフィルタ1では、このような構造によって、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。
また、本実施形態の光学的ローパスフィルタ1では、このような柱状構造体3の配列の規則性によって、六点分離(三方向)を一枚のフィルタによって行うことができる。
With such a structure, the optical low-pass filter 1 can sufficiently exhibit an interference effect with respect to light in the wavelength range of 350 nm to 2000 nm, and has a high degree of diffraction and deflection in a wavelength range that can be used as an optical low-pass filter. Light control is possible.
Further, in the optical low-pass filter 1 of the present embodiment, six-point separation (three directions) can be performed by a single filter due to the regularity of the arrangement of the columnar structures 3.

次に、図2に沿って、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。
まず、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光重合性組成物5を、基板4の表面に塗布する。基板4は円形、矩形どちらの形状の物も使用でき、その表面が平滑なものであることが好ましい。
光重合性組成物5の塗布厚は、製造する光学的ローパスフィルタ1の厚さに応じて適宜選択され、1μmないし1000μmの範囲が好ましく、5μmないし500μmの範囲がより好ましい。
Next, a method for manufacturing the optical low-pass filter 1 will be described with reference to FIG.
First, a photopolymerizable composition 5 containing a bifunctional or higher polyfunctional monomer or oligomer and a photopolymerization initiator is applied to the surface of the substrate 4. The substrate 4 can be either circular or rectangular, and preferably has a smooth surface.
The coating thickness of the photopolymerizable composition 5 is appropriately selected according to the thickness of the optical low-pass filter 1 to be manufactured, preferably in the range of 1 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 5 μm to 500 μm.

次いで、光重合性組成物5を塗布した基板4の上部に、外周部ほど光線透過率が大きくなるNDフィルタ6を配置する。NDフィルタ6は基板4と同じ形状の物を使用する。   Next, the ND filter 6 whose light transmittance increases toward the outer peripheral portion is disposed on the top of the substrate 4 to which the photopolymerizable composition 5 is applied. The ND filter 6 uses the same shape as the substrate 4.

NDフィルタにおける中心からの距離と光線透過率との関係は、使用する樹脂組成物の重合反応性等を考慮して選定される。例えば、中心部から外周部にかけて、光線透過率が指数関数的に増加するNDフィルタが使用される。   The relationship between the distance from the center and the light transmittance in the ND filter is selected in consideration of the polymerization reactivity of the resin composition to be used. For example, an ND filter whose light transmittance increases exponentially from the center to the outer periphery is used.

光重合性組成物5を塗布した基板4とNDフィルタ6の間にフォトマスク7を配置して、光照射時に位置情報が入力され、形成される柱状構造体の配列に高い規則性をもたせる。フォトマスク7は、マスク孔が三角格子パターンで規則的に配列されたものである。また、マスク孔は、上記に限らず、他のパターンで配列されていてもよい。例えば、マスク孔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を使用してもよい。   A photomask 7 is arranged between the substrate 4 coated with the photopolymerizable composition 5 and the ND filter 6, and positional information is inputted at the time of light irradiation, so that the arrangement of the formed columnar structures has high regularity. The photomask 7 has mask holes regularly arranged in a triangular lattice pattern. Further, the mask holes are not limited to the above, and may be arranged in other patterns. For example, a photomask in which mask holes are regularly arranged in a square lattice pattern may be used.

次いで、波長半値全幅が100nm以下である紫外線等の平行光Lを、光源Sから光重合性組成物5に所定時間、照射し、光重合性組成物5を光重合によってある程度まで硬化させる第1の光照射工程を実行し(図2(a))、その後、NDフィルタ6とフォトマスク7を取り外した状態で光重合性組成物5に所定時間、光源Sから紫外線等を照射する第2の光照射工程(図2(b))を実行する。   Next, parallel light L such as ultraviolet rays having a full width at half maximum of 100 nm or less is irradiated from the light source S to the photopolymerizable composition 5 for a predetermined time, and the photopolymerizable composition 5 is cured to some extent by photopolymerization. The light irradiation step is performed (FIG. 2 (a)), and then the photopolymerizable composition 5 is irradiated with ultraviolet rays or the like from the light source S for a predetermined time with the ND filter 6 and the photomask 7 removed. A light irradiation process (FIG. 2B) is performed.

多数の柱状構造体3が、レーザー光線の照射時に形成された周期的屈折率変化を反映した回折パターンに対応した規則性が高い六方格子状配列で光重合性組成物内に形成され、柱状構造体3以外の部分は、マトリックス2となる。このようにして製造された光学的ローパスフィルタ1は、80nm〜1000μmのオーダーで周期的に変化する屈折率を有する。   A large number of columnar structures 3 are formed in the photopolymerizable composition in a hexagonal lattice array with high regularity corresponding to a diffraction pattern reflecting a periodic refractive index change formed at the time of laser beam irradiation. The portion other than 3 becomes the matrix 2. The optical low-pass filter 1 manufactured in this way has a refractive index that periodically changes in the order of 80 nm to 1000 μm.

照射する平行光Lは、柱状構造体3を規則的に配列させるため、進行方向に直交する断面内での光強度分布が略一定であることが好ましい。
光源Sとしては、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ー(VCSEL)等の面状光源等が好ましい。
In order to arrange the columnar structures 3 regularly, the parallel light L to be irradiated preferably has a substantially constant light intensity distribution in a cross section perpendicular to the traveling direction.
As the light source S, for example, light from a point light source or a rod-shaped light source is converted into parallel light having a substantially constant light intensity distribution (hat distribution) by a mirror, a lens, or the like, or a surface shape such as a surface emitting semiconductor laser (VCSEL). A light source or the like is preferable.

照射する光の平行度としては、柱状構造体の規則的な配列を形成させる点から、ビーム広がり角が±0.03rad以下であるものが好ましく、±0.001rad以下の範囲のものがより好ましい。ここで、レーザー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。   The parallelism of the light to be irradiated is preferably such that the beam divergence angle is ± 0.03 rad or less, more preferably ± 0.001 rad or less, from the viewpoint of forming a regular array of columnar structures. . Here, a 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 should be made substantially constant using an appropriate filter or the like. Is preferred.

光学的ローパスフィルタ1内における柱状構造体3の配列の規則性を高くするには、光学的ローパスフィルタ1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事が好ましく、下記式3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−最低値)/(最大値+最低値)×100・・・式3
In order to increase the regularity of the arrangement of the columnar structures 3 in the optical low-pass filter 1, it is preferable to proceed the polymerization reaction uniformly in a plane orthogonal to the film thickness direction of the optical low-pass filter 1, The value of the illuminance distribution given by is preferably 2.0% or less, more preferably 1.0% or less.
Illuminance distribution = (maximum value−minimum value) / (maximum value + minimum value) × 100 Equation 3

また、柱状構造体の規則的な配列を得る為には照射光の波長幅が狭いこと好ましい。具体的には、半値全幅で、100nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましい。   Further, in order to obtain a regular arrangement of the columnar structures, it is preferable that the wavelength width of the irradiation light is narrow. Specifically, the full width at half maximum is preferably 100 nm or less, and more preferably 20 nm or less.

本実施形態の光学的ローパスフィルタ1では、光重合性組成物として、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。   In the optical low-pass filter 1 of the present embodiment, a photopolymerizable composition containing a bifunctional or higher polyfunctional monomer or oligomer and a photopolymerization initiator is used.

2官能以上のモノマーを組成物に含ませることで、重合硬化の際、光重合性組成物の厚さ方向に垂直な面内で重合度(架橋密度)の粗密が生じやすくなる。重合度(架橋密度)が密な部分は疎な部分よりも屈折率が高くなる。このような屈折率の高低が出来ると、屈折率の高い部分が導波モードとなり、より多くの光がこの屈折率の高い部分を通ることになる。   By including a bifunctional or higher monomer in the composition, the degree of polymerization (crosslink density) is likely to occur in a plane perpendicular to the thickness direction of the photopolymerizable composition during polymerization and curing. A portion having a high degree of polymerization (crosslinking density) has a higher refractive index than a portion having a low degree of polymerization. When the refractive index can be increased or decreased, a portion with a high refractive index becomes a waveguide mode, and more light passes through the portion with a high refractive index.

このため、重合度(架橋密度)が密で屈折率が高くなった領域の下方では、光硬化性組成物の光反応は重合度(架橋密度)の粗密がより強調されて進行すると考えられる。このような現象によって、マトリックス2内に、マトリックス2と屈折率が異なる多数の柱状構造体3が形成されると考えられる。   For this reason, under the region where the degree of polymerization (crosslinking density) is dense and the refractive index is high, it is considered that the photoreaction of the photocurable composition proceeds with more emphasis on the degree of polymerization (crosslinking density). It is considered that a large number of columnar structures 3 having a refractive index different from that of the matrix 2 are formed in the matrix 2 by such a phenomenon.

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、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, for example, (meth) acryloyl group, vinyl Those containing a group, an allyl group or the like are particularly preferable.

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-phenylenebismaleimide, 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(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。
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、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)アクリレートがある。
When a polyfunctional monomer having three or more polymerizable carbon-carbon double bonds in the molecule is used, the degree of polymerization (crosslink density) tends to be larger and columnar structures are more likely to be formed.
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 are erythritol hexa (meth) acrylate, polyfunctional epoxy (meth) acrylate, and polyfunctional urethane (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為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0.0001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。
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 0.0001 or more. More preferably.

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は、高効率な回折、偏向、拡散などの機能を得る為に、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. Also, the two monomers or oligomers having the largest refractive index difference of the homopolymer should be used in a weight ratio of 10:90 to 90:10 in order to obtain highly efficient functions such as diffraction, deflection, and diffusion. Is preferred.

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.

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 acrylate; vinyl compounds such as styrene, p-chlorostyrene, vinyl acetate, acrylonitrile, N-vinyl pyrrolidone, vinyl naphthalene; 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、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. , 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為により好ましくは1ないし50質量%の範囲である。   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. Alternatively, it is preferably in the range of 1 to 99% by mass of the total amount with the oligomer, and more preferably 1 to 50% by mass in order to form a columnar structure having a regular arrangement while improving the handleability. It is a range.

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.

次に、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3は、この撮像光学系8の構成を概略的を示す模式図である。この撮像光学系8は、所定ピッチの画素を有する固体撮像素子を有し、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として使用される。   Next, an optical system using the optical low-pass filter 1 according to a preferred embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging optical system 8. The imaging optical system 8 includes a solid-state imaging device having pixels with a predetermined pitch, and is used as a digital still camera optical system, a digital camera optical system mounted on a mobile phone, and the like.

図3に示されているように、撮像光学系8は、レンズ9と、赤外線カットフィルタ10と、固体撮像素子11とを備えている。光学的ローパスフィルタ1は、固体撮像素子11との間に所定厚のギャップ層12が形成された状態で配置されている。   As shown in FIG. 3, the imaging optical system 8 includes a lens 9, an infrared cut filter 10, and a solid-state imaging element 11. The optical low-pass filter 1 is disposed in a state where a gap layer 12 having a predetermined thickness is formed between the optical low-pass filter 1 and the solid-state imaging device 11.

レンズ9としては、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が使用される。   As the lens 9, a glass lens made of inorganic glass or a plastic lens made of polycarbonate resin, acrylic resin, polystyrene resin, polyolefin resin, or the like is used.

赤外線カットフィルタ10としては、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が使用される。   As the infrared cut filter 10, 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 is used.

本実施形態では、固体撮像素子11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 present embodiment, the solid-state imaging device 11 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 transferred as signals to the outside by a CCD element or a CMOS circuit. This is an area image sensor that can be used.

本実施形態では、ギャップ層12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、他の透明な材料、例えば空気で構成されていても良い。   In the present embodiment, the gap layer 12 is made of a polycarbonate resin, an acrylic resin, a polystyrene resin, or a polyimide resin, but may be made of another transparent material such as air.

ギャップ層12の厚さは、回折により生じる画像ボカシ量が、撮像素子の画素ピッチ以下の有限な量になるように設定される。
回折光の回折角θは、回折の次数として1次の時だけを考えると、規則構造の周期をΛ、光の波長をλ、ギャップ層の媒体の屈折率をnとすると、次の式4のように表される。
n・Λ・sinθ=λ・・・式4
The thickness of the gap layer 12 is set so that the amount of image blur caused by diffraction becomes a finite amount equal to or smaller than the pixel pitch of the image sensor.
When the diffraction angle θ of the diffracted light is considered only when the diffraction order is the first order, assuming that the period of the regular structure is Λ, the wavelength of the light is λ, and the refractive index of the medium of the gap layer is n, the following formula 4 It is expressed as
n ・ Λ ・ sinθ = λ ・ ・ ・ Formula 4

式4と、画像ボカシ量として撮像素子の画素ピッチPに対してP/2を設定すると、ギャップ層12の厚さLは、次式5のように決まる。
L=P/2/tan(sin-1(λ/n・Λ))・・・式5
式5より設定されるギャップ層12の厚さLは、0.01μmないし10mmの範囲に設定され、0.1μmないし1000μmの範囲が好ましく、1μmないし500μmの範囲がより好ましい。
When P / 2 is set as the image blur amount and the pixel pitch P of the image sensor, the thickness L of the gap layer 12 is determined as the following equation 5.
L = P / 2 / tan (sin −1 (λ / n · Λ)) Equation 5
The thickness L of the gap layer 12 set according to Equation 5 is set in the range of 0.01 μm to 10 mm, preferably in the range of 0.1 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 1 μm to 500 μm.

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.

次に、本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

(実施例1)
新中村化学工業社製NKエステル14G:50質量部、新中村化学工業社製NKオリゴU−2PPA:25質量部、トリメチロールプロパントリアクリレート:10質量部、フェノキシエチルアクリレート:15質量部からなる混合物に、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:0.6質量部を溶解させ光重合性組成物を得た。
Example 1
NK Ester 14G manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .: 50 parts by mass, NK oligo U-2PPA manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .: 25 parts by mass, trimethylolpropane triacrylate: 10 parts by mass, phenoxyethyl acrylate: 15 parts by mass 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone: 0.6 parts by mass as a photopolymerization initiator was dissolved to obtain a photopolymerizable composition.

光重合性組成物をガラス基板に滴下し、スピンコータを用いて72μmの厚さに被覆した。次いで、光重合性組成物上方に、10μmφの光透過域が20μmピッチで正方格子状に配列したフォトマスクを配置し、フォトマスクの上方に、外周部ほど光線透過率が大きくなるNDフィルタを配置した後、窒素雰囲気下でガラス基板表面に対して垂直方向から、1200mJ/cm2で波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の紫外平行光を照射した。その後、フォトマスクを取り外し、更に2400mJ/cm2で波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化することによって、光学的ローパスフィルタを得た。このとき、光学的ローパスフィルタの中心部における、マトリックスと柱状構造体との屈折率差は0.0022であり、周辺部における、マトリックスと柱状構造体との屈折率差は0.0034であった。 The photopolymerizable composition was dropped on a glass substrate and coated to a thickness of 72 μm using a spin coater. Next, a photomask in which light transmission areas of 10 μmφ are arranged in a square lattice pattern with a pitch of 20 μm is arranged above the photopolymerizable composition, and an ND filter that increases the light transmittance toward the outer periphery is arranged above the photomask. After that, ultraviolet parallel light having a light intensity distribution of approximately 100 nm and a full width at half maximum of wavelength of 1200 mJ / cm 2 and a light intensity distribution was irradiated from a direction perpendicular to the glass substrate surface in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the photomask is removed, and the photopolymerizable composition is polymerized and cured by irradiating with ultraviolet parallel light having a light intensity distribution of approximately 2400 mJ / cm 2 and a full width at half maximum of 100 nm or less. A filter was obtained. At this time, the refractive index difference between the matrix and the columnar structure in the central portion of the optical low-pass filter was 0.0022, and the refractive index difference between the matrix and the columnar structure in the peripheral portion was 0.0034. .

NDフィルタの光線透過率は、中心部から外周部にかけて指数関数的に増加しており、NDフィルタ中心の光線透過率は7.5%であるが、中心から0.7mmの距離における光線透過率は9.0%、中心から1.4mmの距離における光線透過率は27%、中心から1.75mmの距離における光線透過率は90%となっている。   The light transmittance of the ND filter increases exponentially from the center to the outer periphery, and the light transmittance at the center of the ND filter is 7.5%, but the light transmittance at a distance of 0.7 mm from the center. Is 9.0%, the light transmittance at a distance of 1.4 mm from the center is 27%, and the light transmittance at a distance of 1.75 mm from the center is 90%.

得られた光学的ローパスフィルタに、波長520nmのレーザー光を入射角0°で照射し、回折効率を評価したところ、中心部の回折効率は67%であったのに対し、周辺部の回折効率は99%であった。この回折効率99%の部分に、波長520nmのレーザー光を入射角5°で照射し、回折効率を評価したところ、回折効率は66%であった。   When the obtained optical low-pass filter was irradiated with a laser beam having a wavelength of 520 nm at an incident angle of 0 ° and the diffraction efficiency was evaluated, the diffraction efficiency in the central portion was 67%, whereas the diffraction efficiency in the peripheral portion was Was 99%. When this diffraction efficiency of 99% was irradiated with laser light having a wavelength of 520 nm at an incident angle of 5 ° and the diffraction efficiency was evaluated, the diffraction efficiency was 66%.

(実施例2)
新中村化学工業社製NKエステル14G:50質量部、新中村化学工業社製NKオリゴU−2PPA:25質量部、トリメチロールプロパントリアクリレート:10質量部、フェノキシエチルアクリレート:15質量部からなる混合物に、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:0.6質量部を溶解させ光重合性組成物を得た。
(Example 2)
NK Ester 14G manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .: 50 parts by mass, NK oligo U-2PPA manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .: 25 parts by mass, trimethylolpropane triacrylate: 10 parts by mass, phenoxyethyl acrylate: 15 parts by mass 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone: 0.6 parts by mass as a photopolymerization initiator was dissolved to obtain a photopolymerizable composition.

光重合性組成物をガラス基板に滴下し、スピンコータを用いて次いで、72μmの厚さに被覆した。次いで、光重合性組成物上部に、実施例1で使用した物と同じ透過特性を示す、外周部ほど光線透過率が大きくなるNDフィルタを配置した後、窒素雰囲気下でガラス基板表面に対して垂直方向から、1200mJ/cm2で波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化することによって、光学的ローパスフィルタを得た。このとき、光学的ローパスフィルタの中心部における、マトリックスと柱状構造体との屈折率差は0.0016であり、周辺部における、マトリックスと柱状構造体との屈折率差は0.0020であった。 The photopolymerizable composition was dropped on a glass substrate, and then coated to a thickness of 72 μm using a spin coater. Next, an ND filter showing the same transmission characteristics as those used in Example 1 and having a higher light transmittance toward the outer periphery is disposed on the photopolymerizable composition, and then the surface of the glass substrate in a nitrogen atmosphere. An optical low-pass filter was obtained by polymerizing and curing the photopolymerizable composition by irradiating with ultraviolet parallel light having a light intensity distribution of approximately 100 nm or less and a full width at half maximum of 100 nm or less at a vertical direction of 1200 mJ / cm 2 . . At this time, the refractive index difference between the matrix and the columnar structure in the central portion of the optical low-pass filter was 0.0016, and the refractive index difference between the matrix and the columnar structure in the peripheral portion was 0.0020. .

得られた光学的ローパスフィルタに、波長520nmのレーザー光を入射角0°で照射し、回折効率を評価したところ、中心部の回折効率は41%であったのに対し、周辺部の回折効率は58%であった。この回折効率58%の部分に、波長520nmのレーザー光を入射角5°で照射し、回折効率を評価したところ、回折効率は41%であった。   When the obtained optical low-pass filter was irradiated with a laser beam having a wavelength of 520 nm at an incident angle of 0 ° and the diffraction efficiency was evaluated, the diffraction efficiency in the central part was 41%, whereas the diffraction efficiency in the peripheral part was Was 58%. When this diffraction efficiency of 58% was irradiated with a laser beam having a wavelength of 520 nm at an incident angle of 5 ° and the diffraction efficiency was evaluated, the diffraction efficiency was 41%.

(比較例1)
新中村化学工業社製NKエステル14G:50質量部、新中村化学工業社製NKオリゴU−2PPA:25質量部、トリメチロールプロパントリアクリレート:10質量部、フェノキシエチルアクリレート:15質量部からなる混合物に、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:0.6質量部を溶解させ光重合性組成物を得た。
(Comparative Example 1)
NK Ester 14G manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .: 50 parts by mass, NK oligo U-2PPA manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .: 25 parts by mass, trimethylolpropane triacrylate: 10 parts by mass, phenoxyethyl acrylate: 15 parts by mass 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone: 0.6 parts by mass as a photopolymerization initiator was dissolved to obtain a photopolymerizable composition.

光重合性組成物をガラス基板に滴下し、スピンコータを用いて72μmの厚さに被覆した。次いで、前記光重合性組成物上部に、10μmφの光透過域が20μmピッチで正方格子状に配列したフォトマスクを配置し、フォトマスク上部に、光線透過率が面上で均一なNDフィルタを配置した後、窒素雰囲気下でガラス基板表面に対して垂直方向から、1200mJ/cm2で波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の紫外平行光を照射した。その後、フォトマスクを取り外し、更に2400mJ/cm2で波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化することによって、光学的ローパスフィルタを得た。
このとき、光学的ローパスフィルタにおける、マトリックスと柱状構造体との屈折率差は、中心部及び周辺部ともに0.0022であった。
得られた光学的ローパスフィルタに、波長520nmのレーザー光を入射角0°で照射し、回折効率を評価したところ、中心部及び周辺部の回折効率はともに67%であった。この周辺部に、波長520nmのレーザー光を入射角5°で照射し、回折効率を評価したところ、回折効率は47%であった。
The photopolymerizable composition was dropped on a glass substrate and coated to a thickness of 72 μm using a spin coater. Next, a photomask in which a 10 μmφ light transmission region is arranged in a square lattice pattern with a pitch of 20 μm is disposed on the photopolymerizable composition, and an ND filter having a uniform light transmittance on the surface is disposed on the photomask. After that, ultraviolet parallel light having a light intensity distribution of approximately 100 nm and a full width at half maximum of wavelength of 1200 mJ / cm 2 and a light intensity distribution was irradiated from a direction perpendicular to the glass substrate surface in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the photomask is removed, and the photopolymerizable composition is polymerized and cured by irradiating with ultraviolet parallel light having a light intensity distribution of approximately 2400 mJ / cm 2 and a full width at half maximum of 100 nm or less. A filter was obtained.
At this time, the refractive index difference between the matrix and the columnar structure in the optical low-pass filter was 0.0022 in both the central portion and the peripheral portion.
When the obtained optical low-pass filter was irradiated with laser light having a wavelength of 520 nm at an incident angle of 0 ° and the diffraction efficiency was evaluated, the diffraction efficiency in the central portion and the peripheral portion was 67%. When this peripheral portion was irradiated with laser light having a wavelength of 520 nm at an incident angle of 5 ° and the diffraction efficiency was evaluated, the diffraction efficiency was 47%.

(比較例2)
新中村化学工業社製NKエステル14G:50質量部、新中村化学工業社製NKオリゴU−2PPA:25質量部、トリメチロールプロパントリアクリレート:10質量部、フェノキシエチルアクリレート:15質量部からなる混合物に、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:0.6質量部を溶解させ光重合性組成物を得た。
光重合性組成物をガラス基板に滴下し、スピンコータを用いて次いで、72μmの厚さに被覆した。次いで、光重合性組成物上部に、光線透過率が面上で均一なNDフィルタを配置した後、窒素雰囲気下でガラス基板表面に対して垂直方向から、1200mJ/cm2で波長半値全幅が100nm以下であり光強度分布が略一定の紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化することによって、光学的ローパスフィルタを得た。このとき、光学的ローパスフィルタにおける、マトリックスと柱状構造体との屈折率差は、中心部及び周辺部ともに0.0016であった。
得られた光学的ローパスフィルタに、波長520nmのレーザー光を入射角0°で照射し、回折効率を評価したところ、中心部及び周辺部の回折効率はともに41%であった。この周辺部に、波長520nmのレーザー光を入射角5°で照射し、回折効率を評価したところ、回折効率は29%であった。
(Comparative Example 2)
NK Ester 14G manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .: 50 parts by mass, NK oligo U-2PPA manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd .: 25 parts by mass, trimethylolpropane triacrylate: 10 parts by mass, phenoxyethyl acrylate: 15 parts by mass 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone: 0.6 parts by mass as a photopolymerization initiator was dissolved to obtain a photopolymerizable composition.
The photopolymerizable composition was dropped on a glass substrate, and then coated to a thickness of 72 μm using a spin coater. Next, an ND filter having a uniform light transmittance on the surface is disposed on the photopolymerizable composition, and then the full width at half maximum is 100 nm at 1200 mJ / cm 2 from the direction perpendicular to the glass substrate surface in a nitrogen atmosphere. An optical low-pass filter was obtained by irradiating with ultraviolet parallel light having a substantially constant light intensity distribution and curing the photopolymerizable composition. At this time, the refractive index difference between the matrix and the columnar structure in the optical low-pass filter was 0.0016 in both the central portion and the peripheral portion.
When the obtained optical low-pass filter was irradiated with laser light having a wavelength of 520 nm at an incident angle of 0 ° and the diffraction efficiency was evaluated, the diffraction efficiency in the central portion and the peripheral portion was 41%. When this peripheral portion was irradiated with laser light having a wavelength of 520 nm at an incident angle of 5 ° and the diffraction efficiency was evaluated, the diffraction efficiency was 29%.

本発明の好ましい実施形態の光学的ローパスフィルタの構造を模式的に示す透視図である。It is a perspective view which shows typically the structure of the optical low-pass filter of preferable embodiment of this invention. 図1の光学的ローパスフィルタの製造工程を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically the manufacturing process of the optical low-pass filter of FIG. 図1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 FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:光学的ローパスフィルタ
2:マトリックス
3:柱状構造体
4:基板
5:光重合性組成物
6:NDフィルタ
7:フォトマスク
8:撮像光学系
9:レンズ
10:IRカットフィルタ
11:固体撮像素子
12:ギャップ層
1: Optical low-pass filter 2: Matrix 3: Columnar structure 4: Substrate 5: Photopolymerizable composition 6: ND filter 7: Photomask 8: Imaging optical system 9: Lens 10: IR cut filter 11: Solid-state imaging device 12: Gap layer

Claims (2)

光学的ローパスフィルタの製造方法であって、
基板上に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光重合性組成物を配置するステップと、
前記光重合性組成物の上方に、中心から外周部にかけて光線透過率が指数関数的に増加するNDフィルタを設置するステップと、
前記光重合性組成物に、前記NDフィルタを介して、平行光を照射して該光重合性組成物を重合硬化させて、シート状のマトリックスと該マトリックス内で一方向に配向され前記マトリックスの厚さに直交する面内で二次元配列され外周部ほどマトリックスとの屈折率差が大きい多数の柱状構造体とを備えた光学的ローパスフィルタを得るステップ、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 photopolymerizable composition containing a bifunctional or higher polyfunctional monomer or oligomer and a photopolymerization initiator on a substrate;
Above the photopolymerizable composition, installing an ND filter whose light transmittance increases exponentially from the center to the outer periphery ;
The photopolymerizable composition is irradiated with parallel light through the ND filter to polymerize and cure the photopolymerizable composition, and is aligned in one direction within the matrix and the sheet-like matrix. comprises the steps of obtaining an optical low-pass filter having multiple refractive index difference between the matrix as the outer peripheral portion is two-dimensionally arranged in a plane orthogonal to the thickness is greater and the columnar structure, a
An optical low-pass filter manufacturing method characterized by the above.
光重合性組成物を光重合して得られた光学的ローパスフィルタであって、
シート状のマトリックスと、
該マトリックス内で一方向に配向され前記マトリックスの厚さに直交する面内で二次元配置され前記マトリックスと異なる屈折率を有する多数の柱状構造体とを備え、
前記柱状構造体の配列周期が80nmないし1000μmで、さらに、外周部ほどマトリックスと柱状構造体の屈折率差が大きくなっている、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
An optical low-pass filter obtained by photopolymerizing a photopolymerizable composition,
A sheet-like matrix;
A plurality of columnar structures oriented in one direction within the matrix and arranged two-dimensionally in a plane perpendicular to the thickness of the matrix and having a refractive index different from that of the matrix;
The arrangement period of the columnar structures is 80 nm to 1000 μm, and the refractive index difference between the matrix and the columnar structures is larger toward the outer periphery.
An optical low-pass filter characterized by that.
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