JP6790831B2 - 光学フィルタ及び撮像装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態による光学フィルタの模式的断面図である。
また、遮光膜20は、入射光に対して遮光性を有する膜である。この遮光膜20は、カーボンブラック、チタンブラック等の無機または有機着色剤を含有する遮光性の樹脂が例示でき、透明基板11の一方の主面に備えられる。図示を省略したが、遮光膜20は、透明基板11の両主面に備えられてもよい。また、樹脂の種類は特に限定されず、紫外波長領域等の光の照射によって硬化する光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用可能である。なお、ここで、「遮光性」とは、主に光吸収により光の透過を遮断する性質をいう。このような遮光性樹脂を有する遮光膜20は、本実施形態の光学フィルタ100を、後述する撮像素子を内蔵した撮像装置に使用した際に、撮像素子が受光する光の量を調節したり、迷光をカットしたりする、いわゆる絞りとして機能する。
図2の光学フィルタ110は、透明基板11の一方の面に反射防止膜12を有する例である。
図3の光学フィルタ120は、透明基板11の一方の面に反射防止膜12を有し、他方の面に、可視光を透過し、紫外光及び赤外光を反射する誘電体多層膜からなる紫外・赤外光反射膜13を有する例である。本例では、遮光膜20は、反射防止膜12の表面に有するとともに、これらの遮光膜20及び反射防止膜12の界面に第1の微細凹凸構造22を有する。なお、遮光膜20は、紫外・赤外光反射膜13の表面に有してもよく、反射防止膜12及び紫外・赤外光反射膜13の両表面に有してもよい。
加えて、微細凹凸構造が表面に露出しないため微細凹凸構造の耐こすり性(耐摩耗性)も向上する。
図6は、フィルタ本体を構成する透明基板11の一方の主面の外周部に遮光膜20が備えられ、かつ透明基板11と遮光膜20の界面に第1の微細凹凸構造22が形成された光学フィルタ100の製造工程を示す模式的断面図である。
その後、ダイシング装置54を使用して、ダイシングラインLに沿って、ガラス板51を厚さ方向に切断し個片化する(図6(e))。これにより、図1に示す、透明基板11の一方の主面の外周部に遮光膜20が一体化され、かつ透明基板11と遮光膜20の界面に第1の微細凹凸構造22を有する光学フィルタ100が得られる。
図7は、図4に示す光学フィルタ130の製造工程を示す断面図である。
本例では、まず、一方の面に反射防止膜12が形成され、他方の面に紫外・赤外光反射膜13が形成された透明基板11、例えばガラス板51を準備する(図7(a))。次に、反射防止膜12の表面に、フォトリソグラフィ法により、遮光膜形成部分を開口させたレジスト層52を形成する(図7(b))。次に、レジスト層52をマスクとして反射防止膜12及びガラス板51表面にサンドブラスト処理を行い、微細凹凸構造53を形成する(図7(c))。
図8及び図9は、遮光膜の十分な遮光性が得られる厚さにおける、第1の微細凹凸構造の凹凸形状(深さ(d)及びピッチ(p))による反射抑制効果を調べたシミュレーション結果である。シミュレーションでは、透明基板11と遮光膜20の界面に、図10に示す、sin2乗カーブ状の凹凸が形成されていると仮定し、透明基板11内から入射した光(波長300〜900nm)の透明基板/遮光膜界面における分光透過率及び正反射率を算出した。図8は、隣り合う頂点間の幅に相当するピッチ(p)を1μmと固定し、深さ(d)を0μm(凹凸なし)〜10μmの間で変化させたときの分光透過率(図8(a))及び正反射率(図8(b))である。また、図9(a)は深さ(d)を1μmと固定し、ピッチ(p)を0μm(凹凸なし)〜10μmの間で変化させたときの正反射率、図9(b)は深さ(d)を0.01μmと固定し、ピッチ(p)を0μm(凹凸なし)〜10μmの間で変化させたときの正反射率である。
図13は、本発明の第2の実施形態による光学フィルタ150の模式的断面図である。なお、本実施形態以降、重複する説明を避けるため、第1の実施形態と共通する点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
すなわち、第1の実施形態で説明した製造方法において、レジスト層を除去したガラス板等の表面に、カーボンブラック、チタンブラック等の無機または有機着色剤とともにマット剤を含有させ、さらに必要に応じて溶媒または分散媒を混合した遮光性を有する光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を、スクリーン印刷やフレキソ印刷等の印刷法等により、遮光膜に対応するパターン形状に塗布し、次いで乾燥させて遮光性樹脂塗布層を形成した後、遮光性樹脂塗布層を光照射または加熱により硬化させる。これにより、第2の微細凹凸構造24を有する遮光膜20が得られる。
図14は、本発明の第3の実施形態の光学フィルタ160の模式的断面図である。
この例では、まず、一方の面に反射防止膜12が形成され、他方の面に紫外・赤外光反射膜13が形成された透明基板材料、例えばガラス板51を準備する(図15(a))。次に、反射防止膜12の表面に、フォトリソグラフィ法により、遮光膜形成部分を開口させたレジスト層52を形成する(図15(b))。次に、レジスト層52をマスクとして反射防止膜12及びガラス板51表面にサンドブラスト処理を行い、微細凹凸構造53を形成する(図15(c))。
図16は、第4の実施形態による撮像装置60の模式的断面図である。
図16に示すように、本実施形態の撮像装置60は、固体撮像素子61、光学フィルタ62、レンズ63、及びこれらを保持固定する筺体64を有する。
50mm×50mm×0.3mmの角板状の白板ガラスを準備し、該白板ガラスの一方の表面に、120秒間サンドブラスト処理を行い、微細凹凸構造を形成した。
実施例1と同サイズの白板ガラスを準備し、該白板ガラスの一方の表面に反射防止膜、他方の表面に紫外・赤外光反射膜を形成した。これらは、真空蒸着法による誘電体多層膜によって得た。
図18より、微細構造の付与で、波長500nmの測定値で、0.63%(比較例)の正反射率が0.18%(実施例1)、0.20%(実施例2)まで低下した。なお、図18は、代表的に実施例1の結果を示すが、実施例2においても実施例1と同様の結果が得られる。
Claims (17)
- 被写体または光源からの光が入射する、撮像素子が内蔵された撮像装置に用いられる光学フィルタであって、
前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置され、前記入射光に対し透過性を有する光学フィルタ本体と、
前記光学フィルタ本体の少なくとも一方の面に所定のパターン形状を有し、入射する光の一部を遮断する遮光膜と
を有し、
前記光学フィルタ本体は、透明基板を有し、
前記透明基板と前記遮光膜との間の少なくとも1界面に、光の反射を抑制する第1の微細凹凸構造を有し、
前記第1の微細凹凸構造は、高さ100nm超の凸部を有し、該凸部の立ち上がり角が20°以上であることを特徴とする光学フィルタ。 - 前記透明基板の表面に、前記第1の微細凹凸構造を有する請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記第1の微細凹凸構造の算術平均粗さRa(JIS B0601(1994))が0.03μm以上である請求項1または2に記載の光学フィルタ。
- 前記第1の微細凹凸構造の最大高さRy(JIS B0601(1994))が0.1μm以上である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記第1の微細凹凸構造の局部山頂の平均間隔S(JIS B0601(1994))が前記第1の微細凹凸構造の最大高さRy(JIS B0601(1994))の5.5倍以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記第1の微細凹凸構造が形成された界面を形成する材料の屈折率差(Δn)が0.3以下である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記遮光膜の、前記透明基板とは反対側の表面に第2の微細凹凸構造が形成されている請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記第2の微細凹凸構造の算術平均粗さRa(JIS B0601(1994))が0.1μm以上である請求項7に記載の光学フィルタ。
- 前記第2の微細凹凸構造の局部山頂の平均間隔S(JIS B0601(1994))が1μm〜100μmである請求項7または8に記載の光学フィルタ。
- 前記第2の微細凹凸構造の最大高さRy(JIS B0601(1994))が2μm以上である請求項7乃至9のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記遮光膜が、樹脂膜からなる請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記遮光膜が、酸化物誘電体膜と金属膜とを交互に積層した多層膜からなる請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記光学フィルタ本体は、前記透明基板の少なくとも一方の面に形成された少なくとも1層の光学的機能層を有する請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
- 前記遮光膜は、前記透明基板上の外周部に備えられ、
少なくとも1層の光学的機能層が、前記遮光膜の外周部内側の端面に接するようにして中心部に備えられる請求項1乃至13いずれか1項に記載の光学フィルタ。 - 前記光学的機能層は、特定の波長領域の光を吸収する光吸収膜を含む請求項14に記載の光学フィルタ。
- 前記光学的機能層は、反射防止膜を含む請求項14または15に記載の光学フィルタ。
- 被写体または光源からの光を受光する撮像素子と、
前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置されたレンズと、
前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置された、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の光学フィルタと
を備えたことを特徴とする撮像装置。
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