JPWO2015133431A1 - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

遮光層の表面反射を抑えてゴーストの発生を防止できる光学素子、これを備えるレンズユニット、レンズユニットを備える撮像モジュール、及び光学素子の製造方法を提供する。光学レンズ１５Ａは、光線を透過するレンズ母材１８と、レンズ母材１８の表面の一部に形成される遮光層１６と、を備える。遮光層１６の表面は、四角錐状の複数の凸部１６Ｂが二次元状に配列されて凹凸形状を成しており、凸部１６Ｂの平均高さＨは１μｍ以上５μｍ以下であり、平均高さＨを凸部１６Ｂの平均配列ピッチＴで割った値が０．１以上５０以下である。

Description

本発明は、デジタルカメラや携帯電話機等の電子機器と、この電子機器に組み込まれて使用される撮像モジュールと、撮像モジュールに搭載される光学素子及びレンズユニットと、この光学素子の製造方法に関する。

デジタルカメラや携帯電話機等の電子機器に組み込まれて使用される撮像モジュールにおいては、不要な入射光を除去してフレアやゴースト等の発生を防ぎ、撮像画質を向上させる改良が進められている。その画質向上施策として、例えば撮像モジュールに使用される光学レンズ表面に遮光層を直接形成する構成（例えば特許文献１参照）が提案されている。

特許文献１では、光学レンズ表面に設ける遮光層の表面に凹凸を形成することで、遮光層表面における入射光の反射を防いでいる。

また、特許文献２には、撮像用の光学レンズに関するものではないが、ノングレア性を持たせた被膜を有する透明成形品が記載されている。この被膜は、凝集体が被膜中に均一に分散されて構成されており、この凝集体の平均粒径や凝集体の間隔を調整することで、良好なノングレア性を得ることが記載されている。

また、画質向上施策として、特許文献３，４には、撮像素子と光学レンズとの間に設けられた赤外線カットフィルタの光学レンズ側の表面に絞り機能を有する遮光層が形成された撮像装置が開示されている。この撮像装置によれば、赤外線カットフィルタ表面の遮光層によって、斜め入射光が迷光となるのを防いで、撮像画質向上を図ることができる。

特許文献４には、赤外線カットフィルタ表面の遮光層を遮光性が良好でかつ低光反射率の特性とするために、遮光層の消衰係数や屈折率を規定することが記載されている。

日本国特開２０１１−１８６４３７号公報 日本国特開平１−４４７４２号公報 日本国特開２０１３−６８６８８号公報 日本国特開２０１３−１４８８４４号公報

近年の撮像モジュールは、明るさを上げるための光学レンズの大口径化と小型化のための低背化を両立させることが要求されており、この要求は今後更に厳しくなるものと予想される。このため、撮像モジュールに搭載される光学レンズの遮光層部分に入射する光の入射角は今後更に大きくなり、遮光層表面における光の反射が撮像画質に与える影響を無視できなくなってくる。

特許文献２に記載の被膜は、表示装置を見やすくすることが目的のものであり、遮光が目的のものではない。また、特許文献１は、遮光層の内面反射を減らすことは課題として認識されているものの、遮光層に対して空気層側から入射してくる光に対する反射を抑制するという課題については認識されていない。これまで、光学レンズ表面に設けた遮光層において、遮光層表面での光の反射を低減させるという課題については認識されていない。

なお、赤外線カットフィルタに設ける遮光層においても、同様に、光の入射角は今後更に大きくなり、この遮光層表面における光の反射が撮像画質に与える影響を無視できなくなってくる。斜め光が赤外線カットフィルタ表面の遮光層に入射すると、この光が遮光層で正反射又は散乱されて入射光の方向に戻る。この戻り光は、撮像レンズ表面で反射して撮像素子に戻る可能性が高く、これがゴースト等の画質劣化の要因となる。

特許文献４には、赤外線カットフィルタ表面の遮光層における反射率を低くすることがよいことが記載されている。しかし、この反射率は、撮像素子に対して垂直に入射してくる光に対する反射率を主に想定しており、斜め光に対しての考慮がされていない。

特許文献３には、このような斜め光に起因した画質劣化を抑制することの課題について記載されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、遮光層の表面反射を抑えてゴーストの発生を防止できる光学素子、光学素子を用いたレンズユニット、このレンズユニットを用いた撮像モジュール、この撮像モジュールを用いた電子機器、及びこの光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の光学素子は、光線を透過する光学母材と、上記光学母材の表面の一部に形成される遮光層と、を備え、上記遮光層の表面は、複数の凸部が二次元状に配列された凹凸形状となっており、上記複数の凸部の平均高さをＨとし、上記複数の凸部の平均配列ピッチをＴとしたとき、上記Ｈが１μｍ以上５μｍ以下であり、Ｈ／Ｔ が０．１以上５０以下であるものを含む。

本発明のレンズユニットは、上記光学素子が光学レンズであり、上記光学レンズが光軸方向に１枚以上並べられたものである。

本発明の撮像モジュールは、上記レンズユニットと、上記レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子と、を備えるものである。

本発明の電子機器は、上記撮像モジュールを搭載するものである。

本発明の光学素子の製造方法は、上記光学母材の表面の一部に、遮光性物質の粒子を含有するインクを用いたインクジェット方式又はスクリーン印刷方式によって上記遮光層を形成するものである。

本発明によれば、遮光層の表面反射を抑えてゴーストの発生を防止できる光学レンズ、光学レンズを用いたレンズユニット、このレンズユニットを用いた撮像モジュール、この撮像モジュールを用いた電子機器、及びこの光学レンズの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を説明するための撮像モジュールの概略断面図である。 光学レンズ１５Ａの光軸Ａｘを含む断面を示す一部拡大断面図である。 図２に示す光学レンズ１５Ａの領域Ｂの拡大模式図である。 シミュレーションした遮光層について求めた反射率Ｒ１と、その遮光層のアスペクト比（Ｈ／Ｔ）との関係を示した図である。 シミュレーションした遮光層について求めた反射率Ｒ２と、その遮光層のアスペクト比（Ｈ／Ｔ）との関係を示した図である。 図２に示す光学レンズ１５Ａの製造方法を説明するための図である。 図２に示す光学レンズ１５Ａの製造方法を説明するための図である。 図２に示す光学レンズ１５Ａの製造方法の変形例を説明するための図である。 図２に示す光学レンズ１５Ａの製造方法の変形例を説明するための図である。 遮光層１６の平面形状の変形例を示す図である。 電子機器としてのスマートフォンの構成を示す図である。 図１１のスマートフォンの内部構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像モジュールの概略断面図である。

撮像モジュール１００は、レンズユニット１１０と、レンズユニット１１０を通して被写体を撮像する撮像素子を含む撮像部１１とを有し、図示しない基板等の支持部材に支持されてスマートフォン、デジタルカメラ等の電子機器の筐体内に配置される。

レンズユニット１１０は、レンズホルダ１３の内部で光軸Ａｘの方向に重ね合わせて配置された少なくとも一枚（図１の例では５枚）の光学レンズ１５を有する。レンズホルダ１３に固定された５枚の光学レンズ１５は、図中下側の被写体側から図中上側の撮像部１１に集光し、被写体の光学像を撮像部１１の撮像素子受光面上に結像させる。

図１では、光学レンズ１５として５枚の光学レンズ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅを例示しているが、レンズ枚数はこれに限らない。また、各光学レンズ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅは、それぞれ個別に用意された複数のレンズホルダに支持された構成であってもよい。また、特定の光学レンズが光軸方向に移動可能に支持されたズームレンズ機構、オートフォーカス機構、手振れ防止機構を構成したものであってもよい。

図２は、光学レンズ１５Ａの光軸Ａｘを含む断面を示す一部拡大断面図である。光学レンズ１５Ａは、光線を透過する光学母材としてのレンズ母材１８と、レンズ母材１８の表面１８ｃの一部に形成された遮光層１６とを有する。

レンズ母材１８は、レンズ母材本体１８Ａと、レンズ母材本体１８Ａの光出射側表面に被覆されたＡＲコート（Ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏａｔ）１８Ｂとから構成される。ＡＲコート１８Ｂは省略してもよい。

レンズ母材本体１８Ａの材料としては、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の高い光透過率、形状安定性、優れた加工性を有する透明樹脂材料が好適に用いられる。

遮光層１６は、レンズ母材１８表面のうちの光出射側の面１８ｃ上に形成されている。遮光層１６は、被写体側から見て光学レンズ１５Ａの光軸Ａｘを含む領域に開口Ｋが形成されており、被写体側からレンズ母材１８に入射する光の撮像部１１側への入射を制限する。

遮光層１６は、レンズ母材１８表面のうちのレンズホルダ１３によって支持される面１８ｂに形成されていてもよい。また、遮光層１６は、レンズ母材１８表面のうちの光入射側の面１８ａの一部にも形成されていてもよい。遮光層１６は、図２に示すように、少なくとも面１８ａ及び面１８ｃの一部に形成されていればよい。

遮光層１６は、黒色顔料や黒色染料等の遮光性物質を含有するインクの印刷、塗布、スタンプ等、各種方式により形成できる。中でも、高い寸法精度が得られるインクジェット方式又はスクリーン印刷方式を用いることが好適である。

遮光層１６に含まれる遮光性物質は、各種公知の黒色顔料や黒色染料を用いることができる。黒色色材としては、少量で高い光学濃度を実現できるカーボンブラック、チタンブラック、酸化鉄、酸化マンガン、グラファイトが好ましい。また、赤色色材、緑色色材、青色色材の混合による黒色色材を用いてもよい。

近年の撮像モジュールは、明るさを上げるための光学レンズの大口径化と小型化のための低背化を両立させることが要求されており、この要求は今後更に厳しくなるものと予想される。低背化により焦点距離が短くなると視野角が大きくなるため、光学レンズに入射してくる光線の入射角は広角化する。ここで、入射角は、光学レンズの光軸と光線とのなす角度のことを言う。

このように入射光線の広角化が進むとゴーストが増加する。ゴーストを低減するために黒色インク等による遮光層１６を導入しても、遮光層１６の反射率が高いと、遮光層１６表面での反射によってゴーストが発生してしまう。

また、低背化が進むと、レンズ群を構成する各光学レンズで急激に光線経路を変化させる必要があるため、光学レンズを透過した光線が光軸に対して大きな角度でセンサ側に進むケースが増える。この結果、レンズ母材上の遮光層に対して大きな角度で入射される光線が増加する。黒色インク等の遮光層では、光線の入射角度が大きくなるほど反射率が大きくなる。このため、低背化によって高強度のゴーストが発生することになる。

このような事情から、遮光層１６表面では、大きな角度で入射してくる光（斜め光）に対する反射率を低くすることが求められる。

遮光層１６は、その表面が凹凸形状となっており、この凹凸形状によって斜め光に対する低反射特性を実現している。

図３は、図２に示す光学レンズ１５Ａの領域Ｂの拡大模式図である。

図３に示すように、遮光層１６は、全体として均一な厚みとなっている部分である平面部１６Ａと、平面部１６Ａ上に二次元状に配列された複数の四角錐状の凸部１６Ｂとから構成されている。遮光層１６は、この複数の凸部１６Ｂにより表面が凹凸形状となっている。凸部１６Ｂは四角錐状に限らず、円錐状、三角錐状、角柱状等、凸状の構成であれば何でもよい。

遮光層１６表面にある全ての凸部１６Ｂの高さｈの平均（平均高さＨとする）は、１μｍ以上５μｍ以下となっている。図３の例では、凸部１６Ｂの高さは均一であるため、高さｈと平均高さＨは同じ値である。

また、遮光層１６表面にある全ての凸部１６Ｂの平均配列ピッチ（Ｔとする）と、平均高さＨとの関係は、（Ｈ／Ｔ）が０．１以上５０以下になっている。（Ｈ／Ｔ）は１より大きいことが好ましい。図３の例では、凸部１６Ｂが均一の配列ピッチｔで正方格子状に配列されているため、配列ピッチｔと平均配列ピッチＴは同じ値である。

凸部１６Ｂの配列ピッチｔは、隣接する２つの凸部１６Ｂで挟まれる空間（凹部）における、この２つの凸部１６Ｂの並ぶ方向における幅の最大値のことをいう。隣接する２つの凸部１６Ｂとは、これら２つの凸部１６Ｂの間に他の凸部１６Ｂが存在しないものをいう。

遮光層１６表面の凹凸形状がこのような条件を満たすことで、斜め光に対する反射率を低減してゴーストを抑制することができる。

なお、遮光層１６の表面のうち、開口Ｋの内側面１６ａ（開口Ｋとの境界面）については、凹凸のない平らな形状であってもよい。内側面１６ａは、面積が小さいため、この部分での斜め光による反射の影響は少ないためである。内側面１６ａを上述した凹凸形状にしておくことで、反射をより低減させることができる。

図１において、５つの光学レンズ１５のうち最も被写体側にある光学レンズ１５Ａの最も被写体側の部分から、撮像部１１に含まれる撮像素子の受光面までの距離をＴＴＬとし、５つの光学レンズ１５の合成焦点距離をｆとしたとき、ＴＴＬをｆで割った値が１．３以下となっている撮像モジュール１００では、低背化によって斜め光による遮光層１６表面での反射が顕著となる。このため、このような条件を満たす構成の撮像モジュール１００に対して、上述した遮光層１６の表面構成が特に有効となる。

以下では、遮光層１６表面の凹凸形状について検討した結果を説明する。

図３に示した構成の遮光層１６表面の凹凸形状を変えたときの反射率について検討した。この検討では、遮光層１６の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率ｎ及び消衰係数ｋを、それぞれ、ｎ＝１．５８２２、ｋ＝０．２２７９８とした。

図３に示す構成において、高さｈを０．１μｍ，０．２μｍ，０．３μｍ，０．４μｍ，０．５μｍ，０．６μｍ，１μｍ，２μｍ，５μｍのそれぞれに設定し、設定した各高さｈに対して、配列ピッチｔを０．１μｍ，０．２μｍ，０．５μｍ，１μｍ，２μｍ，５μｍ，１０μｍ，２０μｍ，５０μｍのそれぞれに設定した。なお、図３の構成では、ここで設定した高さｈが平均高さＨと同じになり、ここで設定した配列ピッチｔが平均配列ピッチＴと同じになる。

このように設定した遮光層１６の表面に対し、平面部１６Ａの垂線とのなす角度（図３のθ１）が６０°の方向から波長５５０ｎｍの直線偏光を入射した場合の、平面部１６Ａの垂線とのなす角度（図３のθ２）が６０°となる方向に反射する光の量（正反射光量）をシミュレーションし、（正反射光量／入射光量）×１００の演算で求まる反射率Ｒ１を求めた。

また、上記設定した遮光層１６の表面に対し、θ１が６０°の方向から波長５５０ｎｍの直線偏光を入射した場合の、平面部１６Ａの垂線とのなす角度が−９０°〜９０°（垂線の方向を０°とし、垂線より右側をプラス、左をマイナスとする）の方向に反射する光の総量（全方向反射光量）をシミュレーションし、（全方向反射光量／入射光量）×１００の演算で求まる反射率Ｒ２を求めた。

図４は、シミュレーションした遮光層について求めた反射率Ｒ１と、その遮光層のアスペクト比（Ｈ／Ｔ）との関係を示した図である。図５は、シミュレーションした遮光層について求めた反射率Ｒ２と、その遮光層のアスペクト比（Ｈ／Ｔ）との関係を示した図である。図４，５は、いずれも、縦軸及び横軸を対数で示している。

ゴーストを低減するには、入射角６０°の光に対する反射率が０．５％以下であることが望ましい。レンズ母材本体１８Ａには図２に示すようにＡＲコート１８Ｂが形成されるのが一般的であり、このＡＲコート１８Ｂの入射角６０°の入射光に対する反射率は一般的には５％程度である。

このため、遮光層１６表面での反射率が０．５％であれば、ＡＲコートの反射率よりも十分に低い反射率となるため、低背化により斜め光が増えた場合であっても、ゴーストを十分に抑制することができる。

図４に示すように、反射率Ｒ１が０．５％以下となるのは、凸部１６Ｂの平均高さＨが１μｍ以上、かつ、（Ｈ／Ｔ）の値が０．０１を超えるときである。この反射率Ｒ１が０．５％以下になれば、ゴースト抑制を十分に行うことができる。この結果から、（Ｈ／Ｔ）の値は０．１以上とするのがよい。より好ましくは（Ｈ／Ｔ）の値が０．２以上であり、更に好ましいのは（Ｈ／Ｔ）の値が０．３以上のときである。

反射率Ｒ１は、入射光に対して全反射した光についての値であるが、全反射成分は反射光の中で最も強度が大きい。このため、（Ｈ／Ｔ）の値を０．１以上として、反射率Ｒ１を０．５％以下にすることができれば、ゴースト抑制には十分な効果を得ることができる。

また、図４の結果から、平均高さＨが大きくなるほど、反射率Ｒ１は低下する傾向にあることが分かる。このため、平均高さＨは５μｍよりも大きくてもよい。しかし、平均高さＨが５μｍよりも大きいと、遮光層の形成が難しくなったり、遮光層の厚みが増して低背化を阻害したりする。このため、平均高さＨは１μｍ以上５μｍ以下とするのがよい。

反射率Ｒ２は、入射光と反射面で反射したすべての光の合算値の全方向反射光量の割合についての値である。図５に示すように、反射率Ｒ２が０．５％以下となるのは、凸部１６Ｂの平均高さＨが１ｕｍ以上、かつ、（Ｈ／Ｔ）の値が１より大きく１０以下のときである。この反射率Ｒ２が０．５％以下になれば、ゴースト抑制を十分に行うことができる。したがって、図５の結果から、（Ｈ／Ｔ）は１より大きく１０以下とし、かつ、平均高さＨを１ｕｍ以上５ｕｍ以下とするのがよいことが分かる。より好ましくは（Ｈ／Ｔ）の値が２より大きく９以下であり、更に好ましいのは（Ｈ／Ｔ）の値が３より大きく８以下のときである。配列ピッチｔは、凸部１６Ｂを後述するようにシリカ粒子によって形成する場合、シリカ粒子の粒径は小さくて０．０５μｍ程度であることを考えると、０．１μｍが最小値となる。このため、（Ｈ／Ｔ）の上限値は、Ｈ＝５μｍ、Ｔ＝０．１μｍから算出される値である５０とするのが好ましい。

次に、図２に示す光学レンズ１５Ａの製造方法の一例を説明する。ここではインクジェット方式又はスクリーン印刷方式によって遮光層１６を形成する例を説明する。

インクジェット装置のノズルから放出させるインク、又は、スクリーン印刷のメッシュを通すインクとしては以下のものを用いる。

感光性モノマー、重合開始剤、カーボンブラック、及び溶媒（ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、シクロヘキサン等）を適当な組成比で混合したインク６０に、インクジェット装置のノズル径及びスクリーン印刷のメッシュの径よりも小さい径のシリカ粒子６１を分散させて遮光層材料を形成する。

この遮光層材料を用いてインクジェット方式又はスクリーン印刷方式により、レンズ母材１８上に遮光層材料を塗布する。このとき、凸部１６Ｂを形成すべきエリアに対し、シリカ粒子が所定数含まれるように遮光層材料を塗布する。

このようにすることで、このエリアにおいては、図６に示すように、シリカ粒子６１がインク６０内で凝集することになり、凝集したシリカ粒子６１とこれを覆うインク６０によって凸部１６Ｂを形成することができる。遮光層材料の塗布するエリアを順次ずらしていくことで、図７に示すように、所定ピッチで並ぶ複数の凸部１６Ｂを形成可能である。

なお、一般的なノズル及びメッシュの構成を考慮すると、シリカ粒子の粒径は１μｍ以下のものを用いるのがよい。また、シリカ粒子の粒径が小さすぎると、１つの凸部１６Ｂを形成するために膨大な数の粒子が必要になり、凸部１６Ｂの形状コントロールが難しくなる。このため、シリカ粒子の粒径は０．０５μｍ以上のものを用いるのがよい。

このようにして製造された光学レンズの遮光層１６に含まれるシリカ粒子の粒径は、顕微鏡写真から画像処理によって測定することができる。

この方法では、図８に示すように、シリカ粒子６１とレンズ母材１８とが接触しないように遮光層材料の塗布を行うのがよい。シリカ粒子６１とレンズ母材１８が接触していると、シリカ粒子６１とレンズ母材１８の屈折率が異なる場合には、シリカ粒子６１とレンズ母材１８の界面で光が反射し、この反射光が画質を劣化させる可能性があるためである。

図９に示すように、レンズ母材１８上に、シリカ粒子６１を含まないインク６０を塗布した後に、このインク６０上に、図６で説明した方法で遮光層材料を塗布して凸部１６Ｂを形成することでも、シリカ粒子６１とレンズ母材１８とを接触させない構成を実現可能である。

以上、光学レンズ１５Ａに対する遮光層について説明してきたが、レンズユニット１１０が有する光学レンズ１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅに対しても同様に遮光層を形成する。これにより、レンズユニット１１０全体としてのフレアやゴーストの発生をより確実に防止できる。

なお、本発明の適用可能なレンズの種類は、上述した円盤状の凸レンズ、凹レンズに限らず、メニスカスレンズ、円筒面状のレンズ面を有するシリンドリカルレンズ、ボールレンズ、ロッドレンズ等であってもよい。これら各種のレンズに対しても前述同様の遮光層を設けることで、フレアやゴーストの発生を防止できる。

また、遮光層１６の平面形状は、図１０（Ａ）に示す円環状である他にも、図１０（Ｂ）に示すように矩形の開口Ｋを有するものとしてもよい。また、図１０（Ｃ）に示すように、円の上下端をカットした形の開口Ｋを有するものとしてもよい。

ここまでは、遮光層を設ける光学素子として光学レンズを例にしたが、撮像素子と光学レンズとの間に設ける赤外線カットフィルタとして遮光層を有するものにおいても、本発明を適用することで、ゴーストやフレアを抑制することができる。この場合は、赤外線カットフィルタが光線（赤外線を除く光）を透過する光学母材となる。

以上説明した撮像モジュール１００は、その組み込み対象の一例としてデジタルカメラを例示したが、これに限定されない。その他の撮像モジュール１００の組み込み対象としては、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）内蔵型又は外付け型のＰＣ用カメラ、カメラ付きインターフォン、車載用カメラ、或いは、撮影機能を有する携帯端末装置、電子内視鏡等の電子機器を挙げることができる。携帯端末装置としては、例えば、携帯電話機やスマートフォン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、携帯型ゲーム機等が挙げられる。

以下では、撮像装置としてカメラ付のスマートフォンの実施形態について説明する。

図１１は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。図１１に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。

図１２は、図１１に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置ＢＳと図示省略の移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。

無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。

表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像及び動画像）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。

表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）などを表示デバイスとして用いたものである。

操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。

図１１に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。

係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。

なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。

通話部２１１は、スピーカ２０５やマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。また、図１１に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。

操作部２０７は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図１１に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。

記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの格納媒体を用いて実現される。

外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。

スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）やＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン２００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。

ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０や外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。

モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向や加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。

電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。

主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。

アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Ｗｅｂページを閲覧するＷｅｂブラウジング機能などがある。

また、主制御部２２０は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。

更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。

また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。

更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。

また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。

カメラ部２０８は、図１に示した撮像モジュール１００を含む。カメラ部２０８によって生成された撮像画像データは、記憶部２１２に記録したり、入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。図１１に示すスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。

また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することや、操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。

その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等などを付加して記録部２１２に記録したり、入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された光学素子は、光線を透過する光学母材と、上記光学母材の表面の一部に形成される遮光層と、を備え、上記遮光層の表面は、複数の凸部が二次元状に配列された凹凸形状となっており、上記複数の凸部の平均高さをＨとし、上記複数の凸部の平均配列ピッチをＴとしたとき、上記Ｈが１μｍ以上５μｍ以下であり、Ｈ／Ｔ が０．１以上５０以下であるものを含む。

開示された光学素子は、Ｈ／Ｔ が１より大きいものを含む。

開示された光学素子は、上記凸部が、粒子が凝集して形成されており、上記粒子の平均粒径が０．０５μｍ以上１μｍ以下であるものを含む。

開示された光学素子は、上記光学母材と上記遮光層の上記粒子とが非接触であるものを含む。

開示された光学素子は、上記遮光層が、上記光学母材上に形成された上記粒子を含まない第一の層と、上記第一の層上に形成された上記粒子を含む第二の層との積層構造であるものを含む。

開示された光学素子は、上記遮光層が、被写体側から見て上記光学母材の光軸を含む領域に開口が形成されており、上記遮光層の表面は、上記開口の内側面を含むものである。

開示されたレンズユニットは、上記光学素子が光学レンズであり、上記光学レンズが光軸方向に１枚以上並べられたものである。

開示された撮像モジュールは、上記レンズユニットと、上記レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子と、を備えるものである。

開示された撮像モジュールは、上記１枚以上の光学レンズの最も被写体側の部分から上記撮像素子までの距離をＴＴＬとし、上記１枚以上の光学レンズの合成焦点距離をｆとしたとき、ＴＴＬ／ｆ≦１．３となっているものである。

開示された電子機器は、上記撮像モジュールを搭載するものである。

開示された光学素子の製造方法は、上記光学素子の製造方法であって、上記光学母材の表面の一部に、遮光性物質の粒子を含有するインクを用いたインクジェット方式又はスクリーン印刷方式によって上記遮光層を形成するものである。

本発明は、特にデジタルカメラや携帯電話機等の携帯型電子機器に適用して利便性が高く、有効である。

以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１４年３月３日出願の日本特許出願（特願２０１４−０４０５６１）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。

１００ 撮像モジュール
１１ 撮像部
１１０ レンズユニット
１５ 光学レンズ
１６ 遮光層
１８ レンズ母材
１８Ａ レンズ母材本体
１８Ｂ ＡＲコート

【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、光学素子の製造方法に関する。
背景技術
［０００２］
デジタルカメラや携帯電話機等の電子機器に組み込まれて使用される撮像モジュールにおいては、不要な入射光を除去してフレアやゴースト等の発生を防ぎ、撮像画質を向上させる改良が進められている。その画質向上施策として、例えば撮像モジュールに使用される光学レンズ表面に遮光層を直接形成する構成（例えば特許文献１参照）が提案されている。
［０００３］
特許文献１では、光学レンズ表面に設ける遮光層の表面に凹凸を形成することで、遮光層表面における入射光の反射を防いでいる。
［０００４］
また、特許文献２には、撮像用の光学レンズに関するものではないが、ノングレア性を持たせた被膜を有する透明成形品が記載されている。この被膜は、凝集体が被膜中に均一に分散されて構成されており、この凝集体の平均粒径や凝集体の間隔を調整することで、良好なノングレア性を得ることが記載されている。
［０００５］
また、画質向上施策として、特許文献３，４には、撮像素子と光学レンズとの間に設けられた赤外線カットフィルタの光学レンズ側の表面に絞り機能を有する遮光層が形成された撮像装置が開示されている。この撮像装置によれば、赤外線カットフィルタ表面の遮光層によって、斜め入射光が迷光となるのを防いで、撮像画質向上を図ることができる。
［０００６］
特許文献４には、赤外線カットフィルタ表面の遮光層を遮光性が良好でか

Claims (8)

1. 光線を透過する光学母材と、
   前記光学母材の表面の一部に形成される遮光層と、を備え、
   前記遮光層の表面は、複数の凸部が二次元状に配列された凹凸形状となっており、
   前記複数の凸部の平均高さをＨとし、前記複数の凸部の平均配列ピッチをＴとしたとき、
   前記Ｈが１μｍ以上５μｍ以下であり、
   Ｈ／Ｔ が０．１以上５０以下である光学素子。
2. 請求項１記載の光学素子であって、
   Ｈ／Ｔ が１より大きい光学素子。
3. 請求項１又は２記載の光学素子であって、
   前記遮光層は、被写体側から見て前記光学母材の光軸を含む領域に開口が形成されており、
   前記遮光層の表面は、前記開口の内側面を含む光学素子。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の光学素子が光学レンズであり、前記光学レンズが光軸方向に１枚以上並べられたレンズユニット。
5. 請求項４記載のレンズユニットと、
   前記レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子と、を備える撮像モジュール。
6. 請求項５記載の撮像モジュールであって、
   前記１枚以上の光学レンズの最も被写体側の部分から前記撮像素子までの距離をＴＴＬとし、前記１枚以上の光学レンズの合成焦点距離をｆとしたとき、ＴＴＬ／ｆ≦１．３となっている撮像モジュール。
7. 請求項５又は６記載の撮像モジュールを搭載する電子機器。
8. 請求項１〜３のいずれか１項記載の光学素子の製造方法であって、
   前記光学母材の表面の一部に、遮光性物質の粒子を含有するインクを用いたインクジェット方式又はスクリーン印刷方式によって前記遮光層を形成する光学素子の製造方法。

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