JPWO2018180269A1 - Optical element and method for manufacturing optical element - Google Patents
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Abstract
光を折り曲げる偏向素子と光学フィルタを一体化するとともに光損失が少なく製造が容易な光学素子の提供、および、偏向素子と光学フィルタが接着層により一体化された光学素子を簡便に製造する方法の提供。入射する光を偏向して出射する偏向素子と、前記偏向素子の入射側または出射側に位置する、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタと、前記偏向素子と前記光学フィルタの間に両者を一体化する接着層とを備え、前記偏向素子の屈折率をnP、前記接着層の屈折率をnG、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をnFとしたとき、式(1)および式(2)の関係を満足する光学素子。ΔnGF=|nG−nF|≦0.5 …(1)ΔnPG=|nP−nG|≦0.5 …(2)An optical element that integrates a deflection element for bending light and an optical filter and has low light loss and is easy to manufacture, and a method for easily manufacturing an optical element in which the deflection element and the optical filter are integrated by an adhesive layer. Offer. A deflecting element that deflects and emits incident light, and an optical filter that is located on the incident side or the outgoing side of the deflecting element and selectively blocks light in at least a part of the region from ultraviolet to near infrared. An adhesive layer between the deflection element and the optical filter, the refractive index of the deflection element being nP, the refractive index of the adhesive layer being nG, and a layer among members included in the optical filter. An optical element that satisfies the relationship of Expressions (1) and (2), where nF is the refractive index of the member having the largest thickness. ΔnGF = | nG−nF | ≦ 0.5 (1) ΔnPG = | nP−nG | ≦ 0.5 (2)
Description
本発明は光学素子および光学素子の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical element and a method for manufacturing an optical element.
デジタルスチルカメラ等で、CCDやCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子を搭載した撮像装置において、より小型化と高機能化が進んでいる。例えば、ズームレンズなどの結合レンズ系および固体撮像素子を含む撮像装置において、光を折り曲げるプリズム等の偏向素子を用いて小型化が図られるようになった。 2. Description of the Related Art In a digital still camera or the like, an imaging device equipped with a solid-state imaging device such as a CCD or a CMOS image sensor is becoming smaller and more sophisticated. For example, in an imaging apparatus including a coupling lens system such as a zoom lens and a solid-state imaging device, miniaturization has been achieved by using a deflection element such as a prism that bends light.
特許文献1には、結像レンズ群を透過した光を折り曲げるプリズムと、プリズムで折り曲げられた光を透過させるカバーガラスとを有し、光を射出するプリズムの射出面とカバーガラスの入射面とが光学的に透明な接着剤で接着された光学部品を用いた撮影装置が記載されている。
本発明は、光を折り曲げる偏向素子と光学フィルタを一体化するとともに光損失が少なく製造が容易な光学素子の提供、および、偏向素子と光学フィルタが接着層により一体化された光学素子を簡便に製造する方法の提供を目的とする。 The present invention provides an optical element that integrates a deflecting element that bends light and an optical filter and that has low light loss and is easy to manufacture, and that an optical element in which the deflecting element and the optical filter are integrated by an adhesive layer can be easily manufactured. The purpose is to provide a method for manufacturing.
本発明の光学素子は、入射する光を偏向して出射する偏向素子と、前記偏向素子の入射側または出射側に位置する、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタと、前記偏向素子と前記光学フィルタの間に両者を一体化する接着層とを備え、前記偏向素子の屈折率をnP、前記接着層の屈折率をnG、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をnFとしたとき、下式(1)および下式(2)の関係を満足する。
ΔnGF=|nG−nF|≦0.5 …(1)
ΔnPG=|nP−nG|≦0.5 …(2)The optical element of the present invention selectively deflects light in at least a part of the region from the ultraviolet region to the near-infrared region, which is located on the incident side or the outgoing side of the deflecting element. And an adhesive layer that integrates the two between the deflecting element and the optical filter. The refractive index of the deflecting element is n P , the refractive index of the adhesive layer is n G , and when out layer thickness of members included in the optical filter has a refractive index of the largest member with n F, satisfy the relation of the following formula (1) and the following formula (2).
Δn GF = | n G −n F | ≦ 0.5 (1)
Δn PG = | n P −n G | ≦ 0.5 (2)
本発明の光学素子の製造方法は、入射する光を偏向して出射する偏向素子と、前記偏向素子の入射側または出射側に位置する、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタと、前記偏向素子と前記光学フィルタの間に両者を一体化する接着層とを備え、前記偏向素子の屈折率をnP、前記接着層の屈折率をnG、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をnFとしたとき、ΔnGF=|nG−nF|≦0.5およびΔnPG=|nP−nG|≦0.5の関係を満足する、光学素子を製造する方法であって、前記偏向素子と前記光学フィルタの間に、紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物層を有する光学素子前駆体を作製する工程、および前記光学素子前駆体に前記光学素子とした場合に入射側となる側または前記光学素子とした場合に出射側となる側から紫外域の光を照射して前記接着層形成用組成物層を硬化させ前記接着層とする工程を含む。The method for manufacturing an optical element according to the present invention includes a deflecting element that deflects incident light and emits the light, and light in at least a part of the region from the ultraviolet region to the near-infrared region located on the incident side or the emission side of the deflecting element. And an adhesive layer that integrates the two between the deflecting element and the optical filter, wherein the refractive index of the deflecting element is n P and the refractive index of the adhesive layer is n G , and when the out layer thickness of members included in the optical filter has a refractive index of the largest member with n F, Δn GF = | n G -n F | ≦ 0.5 and Δn PG = | n P -n A method for producing an optical element satisfying a relationship of G | ≦ 0.5, comprising an adhesive layer forming composition layer containing an ultraviolet curable material between the deflection element and the optical filter. Producing a precursor, and the optics Curing the adhesive layer forming composition layer by irradiating ultraviolet light from the side that becomes the incident side when the optical element is used as the optical element or the side that becomes the output side when the optical element is used as the optical element. Including a step of forming an adhesive layer.
本発明によれば、光を折り曲げる偏向素子と光学フィルタを一体化するとともに光損失が少なく製造が容易な光学素子が提供できる。また、本発明によれば、偏向素子と光学フィルタが接着層により一体化された光学素子を簡便に製造する方法が提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical element in which a deflection element for bending light and an optical filter are integrated and light loss is small and easy to manufacture. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for easily manufacturing an optical element in which a deflection element and an optical filter are integrated by an adhesive layer.
撮像装置において、本発明の光学素子を固体撮像素子の受光面の直前に配置して用いれば、撮像装置の小型化に有利である。 In an imaging device, if the optical element of the present invention is disposed immediately before the light receiving surface of the solid-state imaging device and used, it is advantageous for downsizing the imaging device.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書において、必要に応じて、紫外線または紫外域の光を「UV」、近赤外線または近赤外域の光を「NIR」と略記する。本明細書において、「屈折率」は、波長589nmの光に対する屈折率を意味する。「硬化性材料」とは、加熱や光照射により硬化して硬化材料となる、硬化前の未硬化の材料をいい、「硬化材料」とは硬化性材料が加熱や光照射により硬化して得られる硬化物をいう。本明細書において、数値範囲を表す「〜」では、上下限を含む。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the present specification, ultraviolet light or ultraviolet light is abbreviated as “UV”, and near infrared light or near infrared light is abbreviated as “NIR” as necessary. In the present specification, the “refractive index” means a refractive index for light having a wavelength of 589 nm. "Curable material" refers to an uncured material before curing, which is cured by heating or light irradiation to form a cured material. "Curable material" is obtained by curing a curable material by heating or light irradiation. Cured product. In this specification, “to” indicating a numerical range includes upper and lower limits.
本明細書において、光学素子の「入射側」とは、使用に際して撮像装置等の光軸に沿って光の進入方向から光が光学素子に入射する側をいう。光学素子の「出射側」とは、光学素子の入射側から入射した光が、所定の方向、例えば、出射光を受光する素子の方向に、偏向して出射する側をいう。 In this specification, the “incident side” of an optical element refers to a side where light enters the optical element from the direction of light entry along the optical axis of an imaging device or the like during use. The “outgoing side” of the optical element refers to a side where light incident from the incident side of the optical element is deflected in a predetermined direction, for example, in the direction of an element that receives the outgoing light, and is emitted.
[光学素子]
本発明の実施形態の光学素子について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の光学素子の一例を示す断面図である。図2は、図1に示す本実施形態の光学素子を備える撮像装置の一例を概略的に示す断面図である。[Optical element]
An optical element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of the optical element according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of an imaging apparatus including the optical element of the present embodiment illustrated in FIG.
図1に示す光学素子10は、入射する光を偏向して出射する偏向素子1と、偏向素子1の出射側に位置する紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタ2と、偏向素子1と光学フィルタ2の間に位置し偏向素子1と光学フィルタ2を一体化する接着層3とを備える。図1に示す光学素子10において、光学フィルタ2は偏向素子1の出射側に位置するが、本発明の光学素子において、光学フィルタ2は偏向素子1の入射側に位置してもよい。その場合、光の入射側から光学フィルタ2、接着層3、偏向素子1の順に配置された光学素子10となる。
The
図1においては、説明の便宜上、偏向素子1において光が出射する方向をZ軸方向と定義し、Z軸方向に直交しかつ互いに直交する二方向をX軸方向(紙面と直交する方向)、Y軸方向(紙面と平行な方向)と定義する。本明細書において、Z軸方向を「Z方向」という。X軸方向、Y軸方向についても同様である。本明細書において、特に断りのない限り、X方向、Y方向、Z方向は、図1に示すのと同様の方向である。図1および図2はYZ断面図である。
In FIG. 1, for convenience of description, the direction in which light is emitted from the deflecting
光学素子10において、偏向素子1の屈折率をnP、接着層3の屈折率をnG、および光学フィルタ2に含まれる部材のうち層厚が最大の部材(以下、「最厚部材」ともいう)の屈折率をnFとしたとき、下式(1)および下式(2)の関係を満足する。
ΔnGF=|nG−nF|≦0.5 …(1)
ΔnPG=|nP−nG|≦0.5 …(2)In the
Δn GF = | n G −n F | ≦ 0.5 (1)
Δn PG = | n P −n G | ≦ 0.5 (2)
以下、偏向素子の屈折率を「屈折率nP」、接着層の屈折率を「屈折率nG」、光学フィルタに含まれる最厚部材の屈折率を「屈折率nF」ともいう。Hereinafter, the refractive index of the deflecting element is also referred to as “refractive index n P ”, the refractive index of the adhesive layer as “refractive index n G ”, and the refractive index of the thickest member included in the optical filter as “refractive index n F ”.
偏向素子1は、直角プリズムであり、光が入射する入射面1aと、入射した光を反射する反射面1bと、反射した光を出射する出射面1cを有する。接着層3および光学フィルタ2は、それぞれ偏向素子1の出射面1cに平行な2つの主面を有する。接着層3の2つの主面の一方は、偏向素子1の出射面1cと接する主面であって、偏向素子1から出射した光が入射する入射面3aであり、他方はその光を出射する出射面3bである。光学フィルタ2の2つの主面の一方は、接着層3の出射面3bと接する主面であって、接着層3から出射した光が入射する入射面2aであり、他方はその光を出射する出射面2bである。
The deflecting
光学素子10において、光は偏向素子1の入射面1aにY方向から入射し、偏向素子1の反射面1bで反射により偏向された後、偏向素子1の出射面1cからZ方向に出射され、接着層3および光学フィルタ2を透過して光学フィルタ2の出射面2bからZ方向に出射される。
In the
本実施形態の光学素子は、このように接着層を用いて偏向素子と光学フィルタを一体化することで偏向素子と光学フィルタの機能を兼ね備える。すなわち、本実施形態の光学素子においては、入射面から入射した光は、偏向されるとともに、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光が選択的に遮断されて出射される。このように、本実施形態の光学素子によれば撮像装置の小型化を図ることができる。さらに、偏向素子と接着層と光学フィルタにおける屈折率の関係が式(1)、式(2)を満たすことで、本実施形態の光学素子における光損失は少ない。 The optical element of the present embodiment has the functions of the deflection element and the optical filter by integrating the deflection element and the optical filter using the adhesive layer. That is, in the optical element of the present embodiment, the light incident from the incident surface is deflected, and the light in at least a part of the region from the ultraviolet region to the near infrared region is selectively cut off and emitted. Thus, according to the optical element of the present embodiment, the size of the imaging device can be reduced. Further, when the relationship between the refractive index of the deflection element, the adhesive layer, and the optical filter satisfies Expressions (1) and (2), light loss in the optical element of the present embodiment is small.
以下、撮像装置の小型化について図2を用いて説明する。図2は、対物レンズ5、物体側プリズム6、結像レンズ群8(レンズ81、82、83からなる)、レンズ移動機構7、光学素子10および固体撮像素子4を有する撮像装置100の構成例である。
Hereinafter, miniaturization of the imaging device will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration example of an
対物レンズ5に取り込まれるZ方向からの入射光は、物体側プリズム6の反射面でY方向に偏向され、結像レンズ群8を透過して光学素子10に入射する。光学素子10から出射した光は、固体撮像素子4の受光面41に入射し、電気信号に変換される。
The incident light from the Z direction taken into the
ここで、物体側プリズム6および偏向素子1を含む光学素子10を用いることにより、撮像装置100のZ方向の厚みが薄型化される。特に、結像レンズ群8の一部を、ステッピングモータ等のレンズ移動機構7を用いてY方向に移動することによりズームレンズ機能やフォーカス調整機能を付与する撮像装置においても薄型化できる。このように、光学素子10を固体撮像素子4の直前に配置して用いる場合、図2に示すように、光学素子10は入射側から偏向素子1、接着層3、光学フィルタ2の順に配置されるのが好ましい。
Here, by using the
なお、図2では、光学素子10は、偏向素子1によりY方向からの入射光をZ方向に偏向して出射する配置とされている。撮像装置100において、光学素子10は、Y方向を回転軸として90°回転した配置とされてもよく、それにより、Y方向からの入射光をX方向に偏向して出射する構成とすることができる。
In FIG. 2, the
撮像装置100の、対物レンズ5、物体側プリズム6および結像レンズ群8からなる撮像レンズ系は、開口絞り径に応じてFナンバーが変化する。そして、そのFナンバーが取込角θおよび開口数NA=sinθを用いてF=1/(2×NA)で関係つけられ、Fナンバーに応じて被写体からの放射光を固体撮像素子4に取り込む明るさが変化する。撮像レンズ系の代表的なF=1、1.4、2、2.4に対する最大取込角θmは、それぞれ、30°、21.1°、14.5°、10.4°である。すなわち、光学素子10の入射面1aにおける光軸に対し、−θm〜+θmの入射角範囲の光が光学素子10に入射する。The F number of the imaging lens system of the
次に、本発明の光学素子における構成要素である偏向素子と光学フィルタと接着層について、以下に説明する。 Next, the deflecting element, the optical filter, and the adhesive layer, which are components of the optical element of the present invention, will be described below.
<偏向素子>
図1には、偏向素子1として直角プリズムを例示したが、本発明の光学素子における偏向素子としては、入射する光を偏向して出射し、接着層との屈折率の関係において式(2)を満足する屈折率nPを有する素子であれば、特に制限なく使用できる。<Deflection element>
FIG. 1 exemplifies a right-angle prism as the deflecting
偏向素子として、具体的には、回折素子、プリズム等が挙げられる。回折素子としては、断面形状が周期的な鋸形状をなすブレーズ型反射回折格子、体積ホログラム回折素子が挙げられる。プリズムとしては、三角柱プリズム、反射面を非平面とした自由曲面プリズム等が挙げられる。また、ブレーズ型反射回折格子は、格子材料とブレーズ形状を調整することで、例えば、所定の回折角度で、+1次回折効率が高い偏向素子としての機能を発揮する。 Specific examples of the deflecting element include a diffraction element and a prism. Examples of the diffraction element include a blazed reflection diffraction grating and a volume hologram diffraction element having a periodic saw-shaped cross section. Examples of the prism include a triangular prism, a free-form surface prism having a non-planar reflection surface, and the like. The blazed reflection diffraction grating exhibits a function as a deflection element having a high + 1st-order diffraction efficiency at a predetermined diffraction angle, for example, by adjusting the grating material and the blazed shape.
偏向素子としては、高精度の光学反射面を安定して加工できる観点からプリズムが好ましく、三角柱プリズムがより好ましい。また、三角柱プリズムのうちでも、YZ面の断面において、入射面と出射面のなす角度が90°であって、入射面と反射面のなす角度(例えば、図3においてαで示される。)、および反射面と出射面のなす角度(例えば、図3においてβで示される。)が、それぞれ40〜50°の範囲内の三角柱プリズムがさらに好ましく、YZ面の断面が直角二等辺三角形であるα=β=45°の直角プリズムが特に好ましい。 As the deflecting element, a prism is preferable, and a triangular prism is more preferable, from the viewpoint of stably processing a highly accurate optical reflecting surface. Also, among the triangular prisms, in the cross section of the YZ plane, the angle between the incident surface and the output surface is 90 °, and the angle between the incident surface and the reflective surface (for example, indicated by α in FIG. 3). Further, a triangular prism having an angle between the reflecting surface and the exit surface (for example, represented by β in FIG. 3) in the range of 40 to 50 ° is more preferable, and the cross section of the YZ plane is a right-angled isosceles triangle. = Β = 45 ° right angle prisms are particularly preferred.
光学素子における光の入射角および出射角について、偏向素子の屈折率nPとの関係に基づいて説明する。図3は、図1に示す光学素子10における光の入射角θ0と出射角θの関係を示す模式図である。図3において、偏向素子1は、YZ面の断面が直角二等辺三角形でX方向に延びた三角柱プリズム、すなわち直角プリズム(以下、偏向素子1を直角プリズム1ともいう。)である。For the incident angle and the outgoing angle of light in the optical element will be described based on the relationship between the refractive index n P of the deflection element. Figure 3 is a schematic diagram showing the relationship between the emission angle theta and the incident angle theta 0 of the light in the
直角プリズム1の入射面1aと反射面1bのなす角、および出射面1cと反射面1bのなす角は、ともに45°である。なお、図3においては、三角柱プリズムに一般化して説明するために、入射面1aと反射面1bのなす角の角度をα、出射面1cと反射面1bのなす角の角度をβで示した。以下の直角プリズム1の説明において、これらの角度をα、βとして説明している場合は、その説明をそのまま三角柱プリズムに一般化できる。
The angle between the
YZ面内において、屈折率nPの直角プリズム1の光の入射面1aに入射角θ0で入射した光は、入射面1aで屈折して屈折角θ’でプリズム内部を伝搬し、反射面1bに到達する。In the YZ plane, the light incident at an incident angle theta 0 to the
直角プリズム1において入射面1aと反射面1bとのなす角度はαであり、反射面1bへの入射角は(α−θ’)となる。なお、スネル屈折則により、sinθ0=nP×sinθ’の関係を満たす。ここで、反射面1bの入射光が全反射により出射面1cに偏向するためには、nP×sin(α−θ’)≧1を満たすことが必要である。すなわち、直角プリズム1の屈折率nPは、以下の関係を満たすことが必要である。In the right-
なお、収束または発散光の入射光で全反射光の入射角条件が厳しい設定は、図3の方向の入射角θ0の条件(θ0>0)で、用いられる撮像レンズのFナンバーから、sinθ0=1/(2F)で入射光の入射角範囲が規定される。The setting of the incident angle of the convergence or divergence light and the strict condition of the incident angle of the total reflection light is based on the condition of the incident angle θ 0 (θ 0 > 0) in the direction of FIG. The incident angle range of the incident light is defined by sin θ 0 = 1 / (2F).
α=45°の直角プリズム1において、最大取込角である入射角θmの光を全反射するための屈折率nPの最低値のグラフを図4に示す。図4においては、入射角θmと屈折率nPの関係を示す直線より上の領域であれば全反射が可能であることを示す。図4に示すとおり、θm=10°(NA=0.17、F=2.9)では、nP≧1.60、θm=15°(NA=0.26、F=1.9)では、nP≧1.69、θm=20°(NA=0.34、F=1.5)では、nP≧1.79、θm=25°(NA=0.42、F=1.2)では、nP≧1.89である。In right-
直角プリズム1の反射面1bで全反射された光は、出射面1cに到達する。出射面1cと反射面1bとのなす角度はβであり、出射面1cへの入射角は(β−α+θ’)となる。さらに、接着層3および光学フィルタ2を透過して光学フィルタ2の出射面2bから大気側へ出射する光の出射角θは、スネル屈折則によりsinθ=nP×sin(β−α+θ’)となる。The light totally reflected by the
なお、α=β=45°の直角プリズム1においては、sinθ=sinθ0となり、出射角θは入射角θ0と等しい。In the right-
ここで、直角プリズム1が入射角θm=5〜30°を最大入射角とした全反射プリズム(nP=1.50〜1.98)を考える。反射面1bで全反射した光は、以下に説明する接着層3の屈折率nGが1.35〜1.80および光学フィルタ2の屈折率nFが1.35〜2.50の範囲とすると、直角プリズム1と接着層3の界面および接着層3と光学フィルタ2の界面で全反射することはなく、それぞれの界面および光学フィルタ2と空気の界面で屈折した後、光学フィルタ2より固体撮像素子側の空気面に出射する。Here, we consider a total reflection prism
なお、三角柱プリズムを用いた光学素子において、入射光の入射角θ0の範囲がプリズムの反射面で全反射する屈折率nPの関係を満たさない場合、例えば、nP=1.50で入射角θ0が5°より大きな場合や、nP=1.70で入射角θ0が16°より大きな場合や、nP=1.90で入射角θ0が27°より大きな場合であっても、反射面に反射層を形成することで光損失を抑制できる。反射層としては、例えば、AgやAlなどの金属膜や、高屈折率の誘電体膜(以下、「高屈折率膜」という。)と低屈折率の誘電体膜(以下、「低屈折率膜」という。)を積層した誘電体多層膜などを用いればよい。反射面に反射層を形成したプリズムにおいては、反射面で全反射が可能なプリズムを用いる場合に比べて、安価なプリズム材料を使用できるという利点がある。一方で、反射層を成膜する工程が負荷となるとともに、反射率は100%に満たないことから、生産性および性能の点で不利である。なお、偏向素子1は、プリズムと反射層を備える構成も含めるものとする。In an optical element using a triangular prism, when the range of the incident angle θ 0 of the incident light does not satisfy the relationship of the refractive index n P that is totally reflected on the reflecting surface of the prism, for example, the incident light is incident at n P = 1.50. When the angle θ 0 is larger than 5 °, when the incident angle θ 0 is larger than 16 ° when n P = 1.70, or when the incident angle θ 0 is larger than 27 ° when n P = 1.90. Also, the light loss can be suppressed by forming the reflection layer on the reflection surface. As the reflection layer, for example, a metal film such as Ag or Al, a high refractive index dielectric film (hereinafter, referred to as “high refractive index film”) and a low refractive index dielectric film (hereinafter, “low refractive index”) Film) may be used. A prism having a reflection layer formed on a reflection surface has an advantage that an inexpensive prism material can be used as compared with a case where a prism capable of total reflection on the reflection surface is used. On the other hand, the process of forming the reflective layer becomes a burden, and the reflectance is less than 100%, which is disadvantageous in terms of productivity and performance. The deflecting
偏向素子は、接着層との屈折率の関係において式(2)を満足する屈折率nPを有する材料からなる。偏向素子に用いる材料の屈折率nPは、偏向素子の種類にもよるが、1.4〜2.5が好ましい。偏向素子がプリズムの場合、屈折率nPは、最大取込角が大きなほど小さなFナンバーの明るい撮像レンズとなるとの観点から1.70以上が好ましく、1.75以上が好ましく、1.80以上がより好ましい。The deflection element is made of a material having a refractive index n P that satisfies the expression (2) in relation to the refractive index with the adhesive layer. Refractive index n P of the material used for the deflection element, depending on the type of the deflection element, preferably 1.4 to 2.5. When the deflecting element is a prism, the refractive index n P is preferably 1.70 or more, more preferably 1.75 or more, and 1.80 or more, from the viewpoint that the larger the maximum take-in angle, the brighter the imaging lens with a smaller F-number. Is more preferred.
偏向素子として直角プリズムを用いる場合には、上記のとおり、nPが1.55以下で最大入射角θmが8°以上では反射面に反射層を備えるとよい。なお、反射層を備える場合であっても、屈折率nPは、プリズム材料の屈折率とする。直角プリズムで最大入射角θmで全反射を可能とするために、θm=8°でnPは1.55超が好ましく、θm=10°でnPは1.60以上が好ましく、θm=15°でnPは1.69以上が好ましく、θm=20°でnPは1.79以上が好ましく、θm=25°でnPは1.89以上が好ましい。nPの上限は、接着層の屈折率nGとの差を0.5以下とできる観点および経済性の観点から、2.1が好ましく、2.0がより好ましい。When using a right-angle prism as a deflecting element, as described above, n P is to be provided with a reflective layer on the reflective surface at the maximum incident angle theta m is 8 ° or more 1.55 or less. Note that, even when a reflective layer is provided, the refractive index n P is the refractive index of the prism material. In order to enable the total reflection at the maximum incident angle theta m in rectangular prism, n P is preferably 1.55 than at θ m = 8 °, n P is preferably 1.60 or more θ m = 10 °, When θ m = 15 °, n P is preferably 1.69 or more, when θ m = 20 °, n P is preferably 1.79 or more, and when P m = 25 °, n P is preferably 1.89 or more. The upper limit of n P is composition, from the viewpoint of the difference between the refractive index n G of the adhesive layer can be 0.5 or less, 2.1 is preferred, 2.0 is more preferable.
偏向素子用の材料としては、上記nPを有するガラス、樹脂等が挙げられ、ガラスが好ましい。1.70≦nP<1.80のガラスとしては、光ガラス社製、J−LASF014(nP=1.7879)、J−LASF016(nP=1.7724)、J−LAK09(nP=1.7339)、J−LAK18(nP=1.7290)、J−LAK10(nP=1.7199)、オハラ社製、S−LAH66(nP=1.772)、S−YGH51(nP=1.755)、S−LAL19(nP=1.729)等が挙げられる。As the material for the deflection element, glass having the n P, resin and the like, glass being preferred. As the glass satisfying 1.70 ≦ n P <1.80, J-LASF014 (n P = 1.7879), J-LASF016 (n P = 1.7724), J-LAK09 (n P = 1.7339), J-LAK18 ( n P = 1.7290), J-LAK10 (n P = 1.7199), manufactured by OHARA INC, S-LAH66 (n P = 1.772), S-YGH51 ( n P = 1.755), include S-LAL19 (n P = 1.729 ) and the like.
1.80≦nP<1.90のガラスとしては、光ガラス社製、J−LASFH22(nP=1.8483)、J−LASF05(nP=1.8346)、J−LASF09(nP=1.8158)、J−LASF015(nP=1.8038)、オハラ社製、S−LAH92(nP=1.892)、S−LAH58(nP=1.883)、S−LAH89(nP=1.851)、S−LAH55VS(nP=1.835)、S−LAH53V(nP=1.806)、S−LAH65VS(nP=1.804)、HOYA社製、TAFD30(nP=1.883)、TAFD5F(nP=1.835)、TAFD5G(nP=1.835)、TAF3(nP=1.804)等が挙げられる。As the glass satisfying 1.80 ≦ n P <1.90, J-LASFH22 (n P = 1.8483), J-LASF05 (n P = 1.8346), J-LASF09 (n P = 1.8158), J-LASF015 ( n P = 1.8038), manufactured by OHARA INC, S-LAH92 (n P = 1.892), S-LAH58 (n P = 1.883), S-LAH89 ( n P = 1.851), S- LAH55VS (n P = 1.835), S-LAH53V (n P = 1.806), S-LAH65VS (n P = 1.804), HOYA Corporation, TAFD30 ( n P = 1.883), TAFD5F ( n P = 1.835), TAFD5G (n P = 1.835), and the like TAF3 (n P = 1.804) and the like.
1.90≦nPのガラスとしては、光ガラス社製、J−LASFH21(nP=1.9535)、J−LASFH9(nP=1.9024)、オハラ社製、S−LAH88(nP=1.916)、HOYA社製、TAFD45(nP=1.954)、TAFD35(nP=1.911)、TAFD25(nP=1.904)、TAFD37(nP=1.900)、TAFD55(nP=2.001)、FDS18−W(nP=1.946)、E−FDS1−W(nP=1.923)等が挙げられる。1.90 The glass of ≦ n P, optical glass manufactured, J-LASFH21 (n P = 1.9535), J-LASFH9 (n P = 1.9024), manufactured by OHARA INC, S-LAH88 (n P = 1.916), HOYA Corporation, TAFD45 (n P = 1.954) , TAFD35 (n P = 1.911), TAFD25 (n P = 1.904), TAFD37 (n P = 1.900), TAFD55 (n P = 2.001), FDS18-W (n P = 1.946), E-FDS1-W (n P = 1.923) , and the like.
また、偏向素子には、上記屈折率nPの他に、接着層および光フィルタの種類に応じて、UV透過性が求められる場合がある。例えば、以下に説明する接着層が、紫外線硬化性材料を用いて得られる紫外線硬化材料を含む場合であって、光学フィルタがUVを遮断する機能を有する場合には、偏向素子はUV透過性を有するとよい。なお、本明細書において、偏向素子の光透過性をいう場合は、入射する光と、入射後偏向して出射する光との関係における光透過性をいう。Moreover, the deflection element, in addition to the refractive index n P, depending on the type of adhesive layer and the optical filter, there are cases where UV permeability is required. For example, when the adhesive layer described below contains an ultraviolet curable material obtained by using an ultraviolet curable material, and the optical filter has a function of blocking UV, the deflection element has a UV transmittance. Good to have. Note that in this specification, the light transmittance of the deflecting element refers to the light transmittance in the relationship between incident light and light that is deflected and emitted after incidence.
偏向素子に透過性が求められるUVの波長は、接着層に用いられる紫外線硬化性材料によるが、概ね250〜400nmの範囲である。紫外線硬化性材料の硬化には、特には、HgXe放電ランプの発光強度が高いi線(365nm)近傍の波長が好ましく用いられる。これを勘案すると上記の場合、波長340〜390nmの最大透過率は、10%以上が好ましく、50%以上がより好ましい。偏向素子は、特には、365nmの光に対する透過率は、5%以上が好ましく、20%以上がより好ましく、50%以上がさらに好ましい。UV照射時間の短縮には高透過率ほど有利であり、70%以上が好ましく、80%以上がさらに好ましい。 The UV wavelength at which the deflecting element is required to be transparent is generally in the range of 250 to 400 nm, depending on the UV-curable material used for the adhesive layer. In particular, a wavelength near the i-line (365 nm) where the emission intensity of the HgXe discharge lamp is high is preferably used for curing the ultraviolet curable material. Considering this, in the above case, the maximum transmittance at a wavelength of 340 to 390 nm is preferably 10% or more, and more preferably 50% or more. In particular, the transmittance of the deflecting element with respect to 365 nm light is preferably 5% or more, more preferably 20% or more, and even more preferably 50% or more. Higher transmittance is more advantageous for shortening the UV irradiation time, preferably 70% or more, more preferably 80% or more.
さらに、偏向素子は可視光を透過するとよい。前述の1.70≦nPのガラスは何れも、UV波長365nmの内部透過率が10%以上であるとともに、420nm〜700nmの可視域の内部透過率が92%以上で、偏向素子用のガラス材料として使用できる。Further, the deflection element may transmit visible light. Any glass aforementioned 1.70 ≦ n P, as well as internal transmittance of the UV wavelength 365nm is 10% or more, in internal transmittance in the visible region of 420nm~700nm 92% or more, glass for deflecting element Can be used as material.
本実施形態の光学素子において、偏向素子として三角柱プリズムを用いる場合、例えば、図1、図3に示す三角柱プリズム1では、YZ断面における3箇所の角部は、直角または鋭角となっているためチッピングやクラックの原因となりやすい。したがって、これらの角部を面取りすることが好ましい。
In the optical element of the present embodiment, when a triangular prism is used as the deflecting element, for example, in the
図5に例示する、本実施形態の光学素子に用いられる三角柱プリズム11は、図1に示される直角プリズム1のYZ断面における3箇所の角部に面取り加工を施して得られる。
The
三角柱プリズム11は、入射面1aと反射面1bの交差する角部が幅w1のW1面を、反射面1bと出射面1cの交差する角部が幅w2のW2面を、および、入射面1aと出射面1cの交差する角部(頂角=90°)が幅cのC面を有する。W1面、W2面、およびC面は、面取部である。このように、角部を面取り加工して得られる面取部を有することでチッピングやクラックの発生を軽減できる。
The
面取り加工は、三角柱プリズム11の入射面1aの信号光有効幅Φinおよび出射面1cの信号光有効幅Φoutを確保できる範囲で行う。
The chamfering is performed within a range where the effective width Φin of the signal light on the
面取部の有無に関わらず本実施形態の光学素子において、傾斜角偏差が同じである透過屈折面における屈折光路偏角に比べて反射面における反射光路偏角は大きいため、反射面に要求される面精度は、透過屈折面の2〜4倍程度厳しい。そのため、三角柱プリズム11の反射面1bの平坦性は、撮像装置の解像度に影響する波面収差に関わり、使用するプリズム材料の剛性や光の入射面1a、および出射面1cにおける成膜応力や接合される接着層に依存する。
Regardless of the presence or absence of the chamfered portion, in the optical element of the present embodiment, since the reflected light path deflection angle on the reflection surface is larger than the refraction light path deflection angle on the transmission refraction surface having the same inclination angle deviation, it is required for the reflection surface. Surface precision is about 2 to 4 times as severe as that of the transmission refraction surface. Therefore, the flatness of the reflecting
すなわち、三角柱プリズム11の、入射面1aや出射面1cには、後述するように反射防止層や反射層を成膜する場合があり、その際に膜応力が発生する。また、入射面1aや出射面1cには接着層3を介して光学フィルタ2を一体化する際に、熱膨張率の相違(接着層の形成に熱硬化性材料を使用した場合)や重合収縮(接着層の形成に熱硬化性材料や光硬化性材料を使用した場合)にともなう残量応力が発生する。これらの応力の影響で、面取幅w1、w2が狭いと三角柱プリズム11の反射面1bの端部の平坦性が確保されない場合がある。このような、三角柱プリズム11を用いた光学素子を、例えば、図2に示すような撮像装置に用いた場合には、撮像レンズ系の収差劣化につながり、撮像装置の解像度低下をもたらすおそれがある。
That is, an anti-reflection layer or a reflection layer may be formed on the
上記観点から、面取部における面取幅w1、w2は、それぞれ独立に0.1mm以上が好ましく、0.2mm以上がより好ましい。面取幅w1、w2を大きくとると三角柱プリズム11およびこれを用いた光学素子全体が大型化するため、面取幅w1、w2はそれぞれ独立に0.4mm以下が好ましい。また、面取幅cは、0.05〜0.2mm程度が好ましい。
In view of the above, the chamfer widths w1 and w2 of the chamfered portion are each independently preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more. If the chamfer widths w1 and w2 are increased, the size of the
図5に示す面取部であるW1面、W2面およびC面は、後述の偏向素子の側面と同様に、この面に入射した光が迷光化しないような、拡散面が好ましい。また、これらの面には、光吸収遮光膜を備えるとさらに好ましい。 The chamfered portions W1, W2, and C shown in FIG. 5 are preferably diffusing surfaces so that light incident on this surface does not become stray light, similarly to the side surface of the deflection element described later. Further, it is more preferable that these surfaces are provided with a light-absorbing light-shielding film.
<接着層>
光学素子10において、接着層3は偏向素子1と光学フィルタ2の間に設けられ、両者を接着して一体化する機能を有する。接着層3は光学素子10が透過すべき所定の波長の光、例えば、固体撮像素子が信号光として受光する波長域の光に対して透明であり、光学フィルタ2との屈折率の関係において式(1)を満足し、かつ偏向素子1との屈折率の関係において式(2)を満足する屈折率nGを有する接着層であれば、特に制限なく使用できる。<Adhesive layer>
In the
接着層の構成材料は、好ましくは、熱硬化材料または光硬化材料を含む。光硬化材料としては紫外線硬化材料が好ましい。熱硬化材料または光硬化材料を含む接着層の形成には、加熱または紫外線等の光照射により重合固化する、言い換えれば、硬化することで接着層を固定させる熱硬化性材料または光硬化性材料が使用できる。熱硬化性材料に比べて光硬化性材料は重合固化が短時間で完了し、生産性が高い。さらに、光硬化性材料は、硬化の際に光学素子を構成する他の部材が熱による影響を受けにくいため、耐熱性の低い部材を含む場合に有利である。 The constituent material of the adhesive layer preferably includes a thermosetting material or a photocurable material. As the photocurable material, an ultraviolet curable material is preferable. For the formation of the adhesive layer containing a thermosetting material or a photocurable material, a thermosetting material or a photocurable material that is polymerized and solidified by heating or irradiation with light such as ultraviolet rays, in other words, is cured to fix the adhesive layer. Can be used. Compared with the thermosetting material, the photocuring material completes polymerization and solidification in a short time, and has high productivity. Further, the photocurable material is advantageous when a member having low heat resistance is included because other members constituting the optical element are hardly affected by heat during curing.
光硬化性材料としては紫外線硬化性材料が好ましく、紫外線硬化性材料を用いる場合は、光重合開始剤を添加することが好ましい。紫外線硬化性材料に対する、光照射波長や重合感度は、紫外線硬化性材料の種類、または、光重合開始剤の種類に依存する。紫外線硬化性材料を用いる場合、照射光としては、250〜400nmの波長域の光が用いられ、HgXe放電ランプの発光強度が高いi線(365nm)近傍の光が多く用いられる。 As the photocurable material, an ultraviolet curable material is preferable. When an ultraviolet curable material is used, it is preferable to add a photopolymerization initiator. The light irradiation wavelength and the polymerization sensitivity for the ultraviolet curable material depend on the type of the ultraviolet curable material or the type of the photopolymerization initiator. When an ultraviolet curable material is used, light in the wavelength range of 250 to 400 nm is used as irradiation light, and light near the i-line (365 nm) where the emission intensity of the HgXe discharge lamp is high is often used.
熱硬化性材料としては、例えば、EPO−TEK社のエポキシ系樹脂、#301、#301−2、#310M−1等が使用可能である。光硬化性材料としては、例えば、紫外線硬化性材料として、Norland−Products社のメルカプトエステル系樹脂、NOA60シリーズやNTT−AT社のエポキシ系樹脂、AT3925M、3727E、アクリレート系樹脂、#18165、#6205等が使用可能である。 As the thermosetting material, for example, an epoxy resin # 301, # 301-2, # 310M-1 or the like from EPO-TEK can be used. As the photocurable material, for example, as an ultraviolet curable material, mercaptoester resin from Norland-Products, NOA60 series or epoxy resin from NTT-AT, AT3925M, 3727E, acrylate resin, # 18165, # 6205 Etc. can be used.
接着層3は、光および/または熱で硬化する硬化性材料が硬化した硬化材料を含む層である。接着層3は必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、硬化材料以外に非硬化材料からなる各種添加剤、例えば、UV吸収剤、NIR吸収剤等の吸収剤、重合開始剤や重合禁止剤を含んでもよい。
The
接着層3の屈折率nGは、光学フィルタ2との屈折率の関係において式(1)を満足し、かつ偏向素子1との屈折率の関係において式(2)を満足する屈折率nGである。接着層3の屈折率nGは、組み合せる偏向素子1および光学フィルタ2によるが、具体的には、1.35〜1.80が好ましく、1.45〜1.65がより好ましい。nGが1.35以上であれば、光学フィルタ2に含まれる最厚部材において安価で種類の豊富な屈折率nFの材料を使用できる点で好ましく、1.80以下であれば屈折率nPおよび屈折率nFとの屈折率差を抑制できるため各界面のフレネル反射が小さい点で好ましい。The refractive index n G of the
接着層3は光学素子10が透過すべき所定の波長の光に対して透明である。光学素子が用いられる光学装置によるが、一般的には少なくとも可視光に対して高透過性を示すとよい。また、接着層3の厚さは、透明性、接着強度、生産性等の観点から1〜20μmが好ましく、2〜10μmがより好ましい。
The
なお、偏向素子1と光学フィルタ2を接合する接着層3として、紫外線硬化性材料を用いる場合、以下の製造上の理由から偏向素子1または光学フィルタ2がUVを透過する材料である必要がある。例えば、図1の光学素子10を製造する場合、まず、光学素子10における接着層3が、接着層3を得るための紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物からなる層である光学素子前駆体を作製する。次いで、該光学素子前駆体の偏向素子1側または光学フィルタ2側からUVを照射することで接着層形成用組成物からなる層中の紫外線硬化性材料を硬化させて接着層3とする。
When an ultraviolet curable material is used as the
なお、本発明の光学素子にUV遮断性が求められる場合、偏向素子1にUV反射層を形成する、光学フィルタ2にUV吸収剤の含有層やUV反射層を形成する等が行われる。このような光学素子において、紫外線硬化性材料を用いて接着層を形成する場合、接着層が光学素子の偏向素子側から入射するUVを受光可能であるか、または光学素子の光学フィルタ側から入射するUVを受光可能であるように光学素子を構成する。
When the optical element of the present invention is required to have UV blocking properties, a UV reflecting layer is formed on the deflecting
接着層に紫外線硬化性材料を硬化させるのに十分な量のUVが到達できれば、接着層の偏向素子側および光学フィルタ側の両方にUV遮断性を有する部材が存在してもよいが、いずれか一方の側にUV遮断性を有する部材が存在しないことが好ましく、偏向素子側から接着層に十分な量のUVが到達できる構成が好ましい。偏向素子または光学フィルタのUV透過率は、上記偏向素子について説明した値を適用できる。 If a sufficient amount of UV can be reached to cure the ultraviolet curable material to the adhesive layer, a member having UV blocking properties may be present on both the deflection element side and the optical filter side of the adhesive layer. It is preferable that there is no UV blocking member on one side, and a configuration in which a sufficient amount of UV can reach the adhesive layer from the deflection element side is preferable. As the UV transmittance of the deflection element or the optical filter, the value described for the deflection element can be applied.
<光学フィルタ>
本発明の光学素子における光学フィルタとしては、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタであって、光学フィルタに含まれる最厚部材の屈折率nFが接着層の屈折率nGとの関係において式(1)を満足すれば、特に制限なく使用できる。<Optical filter>
The optical filter in the optical element of the present invention is an optical filter that selectively blocks light in at least a part of the region from the ultraviolet region to the near infrared region, and has a refractive index n F of the thickest member included in the optical filter. There is satisfied formula (1) in relation to the refractive index n G of the adhesive layer, it can be used without particular limitations.
光学フィルタとしては、例えば、(i)UV、および(ii)可視域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光、の両方を選択的に遮断する光学フィルタが挙げられる。該光学フィルタと紫外線硬化材料を含む接着層を組み合わせる場合、上記のとおり、偏向素子は、UV透過性を有することが好ましく、具体的には、波長340〜390nmの最大透過率が10%以上であるのが好ましい。 Examples of the optical filter include an optical filter that selectively blocks both (i) UV and (ii) light in at least a part of the region from the visible region to the near infrared region. When the optical filter is combined with an adhesive layer containing an ultraviolet curable material, as described above, the deflecting element preferably has UV transmittance. Specifically, when the maximum transmittance at a wavelength of 340 to 390 nm is 10% or more, Preferably it is.
このような光学フィルタとして、具体的には(i)UVおよび(ii−1)NIRを遮断し、可視光を透過するNIRカットフィルタや、(i)UVおよび(ii−2)可視光を遮断し、NIRを透過するNIR透過フィルタが挙げられる。また、(i)UVおよび(ii−3)近赤外域における第1の領域の光を遮断し、可視光と、近赤外域における第1の領域より長波長側にある第2の領域の光を透過する帯域透過フィルタも挙げられる。 As such an optical filter, specifically, (i) NIR cut filter which blocks UV and (ii-1) NIR and transmits visible light, and (i) blocks UV and (ii-2) visible light However, an NIR transmission filter that transmits NIR may be used. Further, (i) UV and (ii-3) light in the first region in the near infrared region is blocked, and visible light and light in the second region on the longer wavelength side than the first region in the near infrared region are also blocked. Band-pass filter that transmits light.
これらの光学フィルタが有する(i)UVの遮断性としては、例えば、波長300〜400nmのUVの平均透過率を10%以下とする遮断性が好ましく、2%以下がより好ましい。 As the (i) UV blocking property of these optical filters, for example, a blocking property of setting the average transmittance of UV at a wavelength of 300 to 400 nm to 10% or less is preferable, and 2% or less is more preferable.
上記NIRカットフィルタが有する(ii−1)NIRの遮断性としては、例えば、波長700〜1100nmのNIRの平均透過率が、5%以下となる遮断性が好ましく、2%以下がより好ましい。NIRカットフィルタにおける可視光透過性としては、例えば、波長440〜620nmの可視光の平均透過率が、80%以上であるのが好ましく、90%以上がより好ましい。 As the (ii-1) NIR cutoff property of the NIR cut filter, for example, a cutoff property in which the average transmittance of NIR at a wavelength of 700 to 1100 nm is 5% or less is preferable, and 2% or less is more preferable. As the visible light transmittance of the NIR cut filter, for example, the average transmittance of visible light having a wavelength of 440 to 620 nm is preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.
上記NIR透過フィルタが有する(ii−2)可視光の遮断性としては、例えば、波長400〜730nmの可視光の平均透過率が、5%以下となる遮断性が好ましく、2%以下がより好ましい。NIR透過フィルタにおけるNIR透過性としては、例えば、NIR波長800〜1000nmの間に透過率が80%以上となる連続する40nm以上の波長域を有するとよく、80nm以上の波長域を有すると好ましい。 As the (ii-2) visible light blocking property of the NIR transmission filter, for example, a blocking property in which the average transmittance of visible light having a wavelength of 400 to 730 nm is 5% or less is preferable, and 2% or less is more preferable. . As the NIR transmittance of the NIR transmission filter, for example, it is preferable to have a continuous wavelength range of 40 nm or more where the transmittance becomes 80% or more between NIR wavelengths of 800 to 1000 nm, and it is preferable to have a wavelength range of 80 nm or more.
上記帯域透過フィルタが有する(ii−3)近赤外域における第1の領域の光を遮断する遮断性としては、例えば、NIR波長700〜1100nmにおいて、第1の領域より長波長側にある第2の領域の連続する透過波長帯域を除く第1の領域のNIRの平均透過率は5%以下が好ましく、2%以下がより好ましい。帯域透過フィルタにおける第1の領域より長波長側にある第2の領域のNIRの透過性としては、例えば、NIR波長800〜1000nmの間に透過率が80%以上となる連続する40nm以上かつ80nm以下の波長域を有するとよく、40nm以上かつ60nm以下の波長域を有すると好ましい。帯域透過フィルタにおける可視光透過性としては、(ii−1)と同様の可視光透過性が好ましい。 The (ii-3) blocking property of the band-pass filter that blocks light in the first region in the near-infrared region includes, for example, a second region that is on the longer wavelength side than the first region at an NIR wavelength of 700 to 1100 nm. The average NIR transmittance of the first region excluding the continuous transmission wavelength band of the region is preferably 5% or less, more preferably 2% or less. The NIR transmittance of the second region on the longer wavelength side than the first region in the band-pass filter is, for example, continuous 40 nm or more and 80 nm at which the transmittance becomes 80% or more between NIR wavelengths of 800 to 1000 nm. It preferably has the following wavelength range, and preferably has a wavelength range of 40 nm or more and 60 nm or less. The visible light transmittance of the band-pass filter is preferably the same as that of (ii-1).
上記光の選択遮断性を有する光学フィルタの具体的な構成である図6A〜図6Cは、本実施形態の光学素子に用いる光学フィルタ2A、2Bおよび2Cをそれぞれ示すYZ断面図である。光学フィルタ2A、2Bおよび2Cは、例えば、図1に示す光学素子10の光学フィルタ2に替えて使用できる。光学フィルタ2A、2Bおよび2Cにおいて、左辺が接着層3と接する入射面2aを示し、右辺が大気と接する出射面2bを示す。
FIGS. 6A to 6C, which are specific configurations of the optical filter having the selective light blocking property, are YZ cross-sectional views showing the
図6Aに示す光学フィルタ2Aは、吸収型基板21のみからなる。吸収型基板21の形状は、互いに対向する一対の主面を有する平行平板形状であり、光の遮断は吸収により行う。光学フィルタ2Aにおいては、光学フィルタに含まれる最厚部材は、吸収型基板21であり、光学フィルタ2Aの屈折率nFは吸収型基板21の屈折率である。The
吸収型基板21としては、吸収型のガラス基板または樹脂と吸収色素を含有する樹脂基板(以下、「吸収型樹脂基板」という。)等が挙げられる。吸収型基板21の厚さは、構成によるが、20μm以上が好ましい。吸収型のガラス基板の場合、厚さは50〜500μmが好ましく、吸収型樹脂基板の場合、厚さは20〜200μmが好ましい。
Examples of the
吸収型のガラス基板は吸収型のガラスを平行平板形状に成形して得られる。吸収型のガラスとしては、CuOを含有するフツリン酸塩系ガラス、CuOを含有するリン酸塩系ガラス等が挙げられる。以下、CuOを含有するフツリン酸塩系ガラスおよびCuOを含有するリン酸塩系ガラスを、総称して「CuO含有ガラス」という。 The absorption-type glass substrate is obtained by molding the absorption-type glass into a parallel plate shape. Examples of the absorption type glass include a fluorophosphate glass containing CuO, a phosphate glass containing CuO, and the like. Hereinafter, the fluorophosphate-based glass containing CuO and the phosphate-based glass containing CuO are collectively referred to as “CuO-containing glass”.
CuO含有ガラスは、典型的には、波長700〜1100nmのNIRを吸収する能力を有する。CuO含有ガラスにおいては、CuO含有量および厚さを調節することで、近赤外域における吸収能を調整できる。 CuO-containing glasses typically have the ability to absorb NIR at wavelengths of 700-1100 nm. In the CuO-containing glass, the absorption capacity in the near infrared region can be adjusted by adjusting the CuO content and the thickness.
また、例えば、Fe2O3、MoO3、WO3、CeO2、Sb2O3、V2O5等の1種または2種以上を含有するCuO含有ガラスは、紫外域の短波長側、例えば、波長300nm以下に吸収特性を有する。吸収型のガラス基板の屈折率としては、CuO含有ガラスの屈折率として、1.40〜1.75が好ましく、1.45〜1.60が好ましい。Further, for example, a CuO-containing glass containing one or more of Fe 2 O 3 , MoO 3 , WO 3 , CeO 2 , Sb 2 O 3 , V 2 O 5, and the like, has a short wavelength side in the ultraviolet region, For example, it has absorption characteristics at a wavelength of 300 nm or less. The refractive index of the absorption-type glass substrate is preferably 1.40 to 1.75, and more preferably 1.45 to 1.60, as the refractive index of the CuO-containing glass.
吸収型樹脂基板は、樹脂中に吸収色素が均一に溶解または分散した基板である。樹脂は平行平板形状を形成するためのマトリックス成分であり、透明樹脂が好ましい。吸収色素としては、光学フィルタ2に求められる遮断波長の光を選択的に吸収する色素が用いられる。具体的には、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に吸収する色素が挙げられ、上記(i)に対応する波長域の光を選択的に吸収するUV吸収色素と、上記(ii−1)、(ii−2)、(ii−3)にそれぞれ対応する波長域の光を選択的に吸収する吸収色素のいずれかを組み合せて使用できる。
The absorption type resin substrate is a substrate in which an absorption dye is uniformly dissolved or dispersed in a resin. The resin is a matrix component for forming a parallel plate shape, and is preferably a transparent resin. As the absorbing dye, a dye that selectively absorbs light having a cutoff wavelength required for the
吸収型樹脂基板では、吸収色素の選定および濃度や板厚の調整により、吸収波長帯および吸光特性を調整できる。吸収型樹脂基板の屈折率は、マトリックス成分である樹脂の屈折率による。吸収型樹脂基板の屈折率としては、1.35〜1.75が好ましく、1.45〜1.60が好ましい。 In the absorption type resin substrate, the absorption wavelength band and the absorption characteristics can be adjusted by selecting the absorption dye and adjusting the concentration and the plate thickness. The refractive index of the absorption type resin substrate depends on the refractive index of the matrix component resin. The refractive index of the absorption type resin substrate is preferably from 1.35 to 1.75, and more preferably from 1.45 to 1.60.
図6Bに示す光学フィルタ2Bは、互いに対向する一対の主面を有する平行平板形状の基板21Bと、基板21Bの一方の主面上に形成された吸収層22からなる。光学フィルタ2Bにおいて、基板21Bの吸収層22と接していない主面が接着層3と接する入射面2aであり、吸収層22の基板21Bと接していない主面が大気と接する出射面2bとなる。
The
すなわち、光学フィルタ2Bにおいて、吸収層22は基板21Bの接着層3側と反対側の主面上に形成されている。光学素子10に用いる光学フィルタ2としては、基板21Bの接着層3側に吸収層22を有する構成であってもよい。ただし、固体撮像素子の受光面に近い層ほどその反射光が画質劣化に影響する迷光となりやすいとの観点から吸収層22が基板21Bの接着層3側と反対側の主面上に形成された光学フィルタ2Bが好ましい。
That is, in the
基板21Bは、光学フィルタ2Aにおける吸収型基板21と同じ吸収型の基板であってもよく、紫外域から近赤外域に吸収を有しない透明基板であってもよい。透明基板としては、透明なガラスや、水晶、ニオブ酸リチウム、サファイア等の結晶、ソーダライムガラス等に化学強化を施した化学強化ガラス、結晶化ガラス、または透明樹脂からなる基板等が挙げられ、これらの厚さはそれぞれ上記吸収型のガラス基板、吸収型樹脂基板と同様にできる。なお、吸収層22の厚みは、以下のとおり1〜50μm程度であり、基板21Bより薄いことから、光学フィルタ2Bにおいて、光学フィルタに含まれる最厚部材は、基板21Bである。光学フィルタ2Bの屈折率nFは基板21Bの屈折率である。The
基板21Bの屈折率は、基板21Bがガラスの場合、吸収型基板21が吸収型のガラス基板の場合と同様に1.40〜1.75が好ましく、1.45〜1.60が好ましい。基板21Bが透明樹脂基板または吸収型樹脂基板の場合、吸収型基板21が吸収型樹脂基板の場合と同様に1.35〜1.75が好ましく、1.45〜1.60が好ましい。
When the
吸収層22は、樹脂中に吸収色素が均一に溶解または分散した層である。樹脂および吸収色素は、吸収型樹脂基板と同様とできる。吸収層22は、基板21B上に、例えば、湿式コーティング等の方法で形成できるため、薄膜化できるのに対して、吸収型樹脂基板はそれ自体で形状を維持するため、相応の厚みを有する点が異なる。吸収層22の厚みは、基板21Bより薄く、1〜50μmが好ましく、2〜20μmがより好ましい。
The absorbing
吸収層22に用いる樹脂は透明樹脂が好ましい。吸収色素としては、これを含有する吸収層22と基板21Bを合わせて光学フィルタ2Bとした際に、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に吸収できる色素が挙げられる。
The resin used for the
具体的には、上記(i)に対応する波長域の光を選択的に吸収するUV吸収色素、上記(ii−1)、(ii−2)、(ii−3)にそれぞれ対応する波長域の光を選択的に吸収する吸収色素等が挙げられる。吸収色素としては、吸収層22と基板21Bを合わせて光学フィルタ2Bとした際に、上記NIRカットフィルタ、NIR透過フィルタまたは帯域透過フィルタが有する吸収透過特性を示すようにできる吸収色素が、単独で、または2種以上の組み合わせで用いられる。なお、2種類以上の吸収色素を用いる場合には、異なる吸収色素を含む複数の吸収層を基板21B上に順次形成して積層型の吸収層22としてもよい。
Specifically, a UV-absorbing dye that selectively absorbs light in the wavelength range corresponding to the above (i), the wavelength ranges respectively corresponding to the above (ii-1), (ii-2), and (ii-3) Absorbing dyes that selectively absorb the light of the above. As the absorbing dye, when the absorbing
図6Cに示す光学フィルタ2Cは、互いに対向する一対の主面を有する平行平板形状の基板21Cと、基板21Cの一方の主面上に形成された吸収層22と他方の主面上に形成された反射層23からなる。光学フィルタ2Cにおいて、反射層23の基板21Cと接していない主面が接着層3と接する入射面2aであり、吸収層22の基板21Cと接していない主面が大気と接する出射面2bとなる。
The
すなわち、光学フィルタ2Cにおいて、反射層23は基板21Cの接着層3側の主面上に、吸収層22はその反対側の主面上に形成されている。光学素子10に用いる光学フィルタ2としては、基板21Cの接着層3側に吸収層22を有し、その反対側に反射層23を有する構成でもよい。さらに、光学フィルタ2は、基板21Cの接着層3側の主面上、またはその反対側の主面上に、吸収層22と反射層23をその順に積層した構成でもよい。ただし、固体撮像素子の受光面に近い層ほどその反射光が画質劣化に影響する迷光となりやすいとの観点から基板21Cの接着層3側に反射層23を有し、その反対側に吸収層22を有する光学フィルタ2Cが好ましい。
That is, in the
基板21Cは光学フィルタ2Bにおける基板21Bと同様にできる。吸収層22は光学フィルタ2Cとした際に、基板21Cの吸収特性および反射層23の反射特性と合わせて光学フィルタ2に求められる遮断特性が得られるように、用いる吸収色素を適宜選択する以外は、光学フィルタ2Bにおける吸収層22と同様にできる。なお、反射層23の厚みは、以下のとおり1〜10μm程度であることから、光学フィルタ2Cにおいて、光学フィルタに含まれる最厚部材は、基板21Cである。光学フィルタ2Cの屈折率nFは基板21Cの屈折率である。The
反射層23は、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に反射する反射波長帯を有する層である。反射層23は、基板21Cおよび吸収層22と相補的に機能することにより、上記NIRカットフィルタ、NIR透過フィルタまたは帯域透過フィルタが有する吸収透過特性を示す反射特性を有することが好ましい。
The
反射層23は、特には紫外域の光の一部を遮断する反射特性を有することが好ましい。その場合、波長350〜400nmの平均透過率を10%以下とするUV遮断性を有するとよく、2%以下が好ましい。
It is preferable that the
反射層23は、低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層した誘電体多層膜から構成されることが好ましい。誘電体多層膜は、必要に応じて金属膜も含む構成であってもよい。
The
誘電体多層膜は、求められる光学特性に応じて、その具体的な層数や膜厚、および使用する高屈折率材料および低屈折率材料の屈折率を、従来公知の手法を用いて設計し、製造できる。反射層23は、誘電体多層膜である場合、総膜厚は、1〜10μmが好ましく、2〜6μmがより好ましい。
According to the required optical characteristics, the dielectric multilayer film is designed with a specific number of layers and film thickness, and a refractive index of a high refractive index material and a low refractive index material to be used by using a conventionally known method. , Can be manufactured. When the
なお、光学フィルタ2A、2Bおよび2Cの構成に含まれる、吸収型のガラス基板、吸収型樹脂基板、透明基板、吸収層、反射層等の各種部材およびその構成材料については、例えば、WO2016/114362Aに例示されている。
Various members such as an absorption-type glass substrate, an absorption-type resin substrate, a transparent substrate, an absorption layer, a reflection layer, and the like, which are included in the configuration of the
以上、図6A〜図6Cを用いて光学フィルタ2の例を説明したが、光学フィルタ2は光学フィルタ2A、2Bおよび2Cの構成に限定されず、本発明の趣旨に応じて、これらの構成を適宜変更可能である。例えば、光学フィルタ2は、基板21Bと、その主面のいずれか一方または両方に形成された反射層23と、からなるものでもよい。また、基板21Bと吸収層22からなる光学フィルタ2において、基板21Bの両方の主面に吸収層22が形成されたものでもよい。
Although the example of the
<屈折率nP、屈折率nGおよび屈折率nFの関係>
本発明の光学素子における偏向素子、接着層、光学フィルタの屈折率の関係、すなわち、屈折率nP、屈折率nGおよび屈折率nFの関係について説明する。異なる屈折率n1とn2の光学界面において発生する反射光の反射率R[%]は、フレネル反射則より、入射角が30°以下の場合に、次式で近似できる。<Refractive index n P, the relationship of the refractive index n G and the refractive index n F>
The relationship between the refractive index of the deflection element, the adhesive layer, and the optical filter in the optical element of the present invention, that is, the relationship between the refractive index n P , the refractive index n G, and the refractive index n F will be described. The reflectance R [%] of the reflected light generated at the optical interface having different refractive indices n1 and n2 can be approximated by the following equation when the incident angle is 30 ° or less according to the Fresnel reflection law.
R=|n1−n2|2/(n1+n2)2
すなわち、Δn=|n1−n2|とすると、R=Δn2/(n1+n2)2となり、Δn>0.3ではR>0.09/(n1+n2)2、Δn>0.2では、R>0.04/(n1+n2)2、Δn>0.1ではR>0.01/(n1+n2)2となる。R = | n1-n2 | 2 / (n1 + n2) 2
That, Δn = | n1-n2 | and when, R = Δn 2 / (n1 + n2) 2 becomes, [Delta] n> 0.3 in R> 0.09 / (n1 + n2 ) 2, Δn> in 0.2, R> 0 .04 / (n1 + n2) 2 , and when Δn> 0.1, R> 0.01 / (n1 + n2) 2 .
本発明の光学素子において規定される式(1)は、屈折率nGと屈折率nFの関係を示し、式(2)は屈折率nPと屈折率nGの関係を示す。屈折率nGと屈折率nFをn1とn2に置き換えることができ、屈折率nPと屈折率nGをn1とn2に置き換えることができる。Expression is defined in the optical element of the present invention (1) is a graph showing the relation between the refractive index n F the refractive index n G, Equation (2) shows the relationship between refractive index n G and the refractive index n P. The refractive index n F the refractive index n G can be replaced by n1 and n2, the refractive index n P and the refractive index n G can be replaced by n1 and n2.
本発明の光学素子においてnG+nFおよびnP+nGは、波長350〜1100nmの範囲内に透過波長域を有する実在の光学材料の観点から2.6以上が求められる。これをn1+n2に適合して反射率R[%]を計算した結果を図7に示す。図7は、異なる屈折率(n1,n2)の光学界面における屈折率和(n1+n2)と反射率R[%]の関係を示すグラフである。 N G + n F and n P + n G in the optical element of the present invention is 2.6 or more determined in view of real optical material having a transmission wavelength band in the range of the wavelength 350~1100Nm. FIG. 7 shows the result of calculating the reflectance R [%] by adapting this to n1 + n2. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the refractive index sum (n1 + n2) and the reflectance R [%] at the optical interfaces having different refractive indexes (n1, n2).
図7から、(n1+n2)≧2.6の場合、Δn=0.5ではR≦3.70%、Δn=0.4ではR≦2.37%、Δn=0.3ではR≦1.33%、Δn=0.2ではR≦0.59%、Δn=0.1ではR≦0.15%となることがわかる。 From FIG. 7, when (n1 + n2) ≧ 2.6, when Δn = 0.5, R ≦ 3.70%, when Δn = 0.4, R ≦ 2.37%, and when Δn = 0.3, R ≦ 1. 33%, R ≦ 0.59% when Δn = 0.2, and R ≦ 0.15% when Δn = 0.1.
式(1)、すなわち、ΔnGF=|nG−nF|≦0.5を満たすことで、接着層と光学フィルタの界面において発生するフレネル反射光の反射率を3.70%以下にできる。同様に式(2)、すなわちΔnPG=|nP−nG|≦0.5を満たすことで、偏向素子と接着層の界面において発生するフレネル反射光の反射率を3.70%以下にできる。By satisfying the expression (1), that is, Δn GF = | n G −n F | ≦ 0.5, the reflectance of Fresnel reflected light generated at the interface between the adhesive layer and the optical filter can be reduced to 3.70% or less. . Similarly, by satisfying Expression (2), that is, Δn PG = | n P −n G | ≦ 0.5, the reflectance of Fresnel reflected light generated at the interface between the deflecting element and the adhesive layer is reduced to 3.70% or less. it can.
すなわち、屈折率n1=1.5以上の光学材料と屈折率n2=1.0の空気との界面において発生する反射光の反射率は4%以上だが、偏向素子と光学フィルタの屈折率nPおよびnFに対し、式(1)および式(2)の関係を満たす屈折率nGの接着層を用いることにより、各界面の反射率を3.7%以下にできる。That is, the reflectance of the reflected light generated at the interface between the optical material having the refractive index n1 = 1.5 or more and the air having the refractive index n2 = 1.0 is 4% or more, but the refractive index n P of the deflecting element and the optical filter. and to n F, by using an adhesive layer having a refractive index n G satisfying the relation of formula (1) and (2), the reflectance of each surface can be below 3.7%.
フレネル反射光の反射率を低く抑える観点から、ΔnGFおよびΔnPGは0.3以下が好ましく、0.2以下がより好ましく、0.1以下が特に好ましい。なお、ΔnGFが0.2〜0.5で界面の反射率が1%以上の場合にはフレネル反射を低減するために接着層と光学フィルタの界面に反射防止層を形成してもよい。ΔnPGが0.2〜0.5の場合には同様に偏向素子と接着層の界面に反射防止層を形成してもよい。なお、反射防止層は接着層上に形成することは困難であるので、光学フィルタの接着層と接する面や偏向素子の接着層と接する面に形成するとよい。From the viewpoint of reducing the reflectance of Fresnel reflected light, Δn GF and Δn PG are preferably equal to or less than 0.3, more preferably equal to or less than 0.2, and particularly preferably equal to or less than 0.1. When Δn GF is 0.2 to 0.5 and the reflectance at the interface is 1% or more, an antireflection layer may be formed at the interface between the adhesive layer and the optical filter in order to reduce Fresnel reflection. When Δn PG is 0.2 to 0.5, an antireflection layer may be similarly formed on the interface between the deflection element and the adhesive layer. Since it is difficult to form the antireflection layer on the adhesive layer, it is preferable to form the antireflection layer on the surface of the optical filter that contacts the adhesive layer or the surface of the deflection element that contacts the adhesive layer.
上記反射率Rの関係式は垂直入射の場合であるが、入射角が30°以下であれば垂直入射の反射率との相違はわずかである。 The above relational expression of the reflectance R is for the case of normal incidence, but if the incident angle is 30 ° or less, the difference from the reflectance for normal incidence is slight.
<反射防止層>
上記のとおり、本発明の光学素子は、式(1)および式(2)の屈折率関係の下で、偏向素子と接着層の界面、接着層と光学フィルタの界面に反射防止層を有してもよい。さらに、光学素子は、大気と接する面に反射防止層を有してもよい。反射防止層は、これらのうち、1箇所に設けてもよく、2箇所に設けてもよく全ての箇所に設けてもよい。とくに、これらの界面において発生する反射光の反射率が1%以上となる場合は反射防止層を形成して反射率を0.5%以下に低減することが好ましい。<Anti-reflective layer>
As described above, the optical element of the present invention has the antireflection layer at the interface between the deflecting element and the adhesive layer and at the interface between the adhesive layer and the optical filter under the refractive index relationships of Expressions (1) and (2). You may. Further, the optical element may have an anti-reflection layer on a surface in contact with the atmosphere. The anti-reflection layer may be provided at one place, two places, or all places. In particular, when the reflectance of reflected light generated at these interfaces is 1% or more, it is preferable to form an antireflection layer to reduce the reflectance to 0.5% or less.
図8は、本実施形態の光学素子において、反射防止層をさらに有する光学素子の一例である。図8に示す光学素子10Aは、図1に示す光学素子10において、偏向素子1、接着層3、光学フィルタ2に加えて、偏向素子1の空気との界面である入射面1aに反射防止層12a、偏向素子1の接着層3と接する界面である出射面1cに反射防止層12b、光学フィルタ2の接着層3と接する界面である入射面2aに反射防止層13a、および光学フィルタ2の空気との界面である出射面2bに反射防止層13bを有する構成である。
FIG. 8 shows an example of the optical element of the present embodiment, which further has an antireflection layer. The
反射防止層12aとしては、光の入射角の範囲を考慮し、偏向素子1の屈折率nPに応じて設計される、低屈折率膜と高屈折率膜を交互に積層した誘電体多層膜からなる反射防止層を使用できる。The
反射防止層12bは、ΔnPGの値に応じて設けられる。例えば、ΔnPGが0.1以下の場合、図7に示すように、反射率R≦0.15%のため反射防止層12bは設けなくてもよい。同様に、ΔnPG=0.2〜0.5の範囲では、屈折率値によってR≧0.59%となるため、反射防止層12bを設けるとよい。反射防止層12bとしては、屈折率ncで膜厚dcの単層誘電体膜からなる反射防止層、具体的には、以下の2つの式を満足する反射防止層を用いることで、偏向素子1と接着層3との界面での反射率Rが低減できる。The
すなわち、反射防止層12bの屈折率ncを1.6〜1.9の範囲に調整し、波長λcに応じて膜厚dc=λc/(4×nc)とすれば、波長λcでR=0%となる。また、入射角θ0≦30°では、反射防止層12bの反射率Rの入射角依存性はわずかである。広い波長範囲の入射光に対して反射率を低減するためには、反射防止層12bを、反射防止層12aと同様に誘電体多層膜とすればよい。That is, the refractive index n c of the
反射防止層13aは、反射防止層12bがΔnPGの値に応じて設けられるのと同様に、ΔnGFの値に応じて設けられる。例えばΔnGFが0.1以下の場合、反射防止層13aは設けなくてもよく、ΔnPG=0.2〜0.5の範囲では、屈折率値によってR≧1.0%となるため、反射防止層13aを設けるとよい。その場合、反射防止層13aとしては、反射防止層12bと同様に、屈折率ncで膜厚dcの単層誘電体膜からなる反射防止層または反射率Rが低減するように設計された誘電体多層膜からなる反射防止層が用いられる。
反射防止層13bは、光学フィルタ2と空気との界面の反射を低減するために形成される。反射防止層13bとしては、反射防止層12aと同様に、低屈折率膜と高屈折率膜を交互に積層した誘電体多層膜を用いればよい。図8に示す光学素子10Aにおいて、光学フィルタ2は、例えば、図6A〜図6Cに示す光学フィルタ2A、2Bまたは2Cであってよい。光学フィルタ2Aの場合、反射防止層13bとして、吸収型基板21の屈折率nFに応じて設計される誘電体多層膜からなる反射防止層が使用できる。また、光学フィルタ2B、2Cの場合には、反射防止層13bとして、吸収層22の屈折率に応じて設計される誘電体多層膜からなる反射防止層が使用できる。The
<反射層>
本発明の光学素子において、光学フィルタは、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する機能を有する。上記のとおり、光学フィルタは、例えば、(i)UVおよび、(ii−1)NIR、(ii−2)可視光または(ii−3)近赤外域における第1の領域の光、を選択的に遮断する機能を有する。本発明の光学素子においては、これらの遮断性能の一部を、光学フィルタ以外が分担する構成であってもよい。<Reflective layer>
In the optical element of the present invention, the optical filter has a function of selectively blocking light in at least a part of the region from the ultraviolet region to the near infrared region. As described above, the optical filter selectively selects, for example, (i) UV and (ii-1) NIR, (ii-2) visible light, or (ii-3) light in the first region in the near infrared region. It has the function of shutting off. The optical element of the present invention may have a configuration in which a part of these blocking performances is shared by components other than the optical filter.
具体的には、上記(i)、(ii−1)、(ii−2)、(ii−3)から選ばれる波長域の光を反射する反射層を、例えば、図8に示す光学素子10Aにおける偏向素子1の入射面1a上または出射面1c上に、反射防止層12aまたは反射防止層12bの代わりに設けてもよい。その場合、光学フィルタ2は、偏向素子1上に設けられた反射層が有する光の遮断性を有しない構成となってもよい。このようにして、光学素子全体として、所定の領域の光の透過、遮断性能を有する設計とする。
Specifically, a reflective layer that reflects light in a wavelength range selected from the above (i), (ii-1), (ii-2), and (ii-3) is formed by, for example, an
<遮光膜>
本発明の光学素子は、例えば、撮像装置に用いられた際に、撮像装置が有する各種光学部材やその保持部材等からの散乱や反射による迷光を低減する必要性が生じる。そして該迷光を低減する等の目的で、光学素子に入射側から入射する光を部分的に遮断する第1の遮光膜および/または光学素子に側面から入射する光を遮断する第2の遮光膜をさらに備えるとよい。<Light shielding film>
For example, when the optical element of the present invention is used in an imaging device, it becomes necessary to reduce stray light due to scattering or reflection from various optical members included in the imaging device and its holding member. For the purpose of reducing the stray light or the like, a first light-shielding film that partially blocks light that enters the optical element from the incident side and / or a second light-shielding film that blocks light that enters the optical element from the side. It is better to further comprise.
なお、「遮光膜」とは、入射光のうち少なくとも可視光を遮断する膜をいう。遮光膜は、好ましくは、紫外域から近赤外域に亘る全波長の光を遮断する。遮光膜は、具体的には、波長350〜1000nmの光の透過率が10%以下であればよく、2%以下であれば好ましい。 The “light-shielding film” refers to a film that blocks at least visible light among incident light. The light-shielding film preferably blocks light of all wavelengths ranging from the ultraviolet region to the near infrared region. Specifically, the light-shielding film may have a transmittance of light having a wavelength of 350 to 1000 nm of 10% or less, and preferably 2% or less.
例えば、図2に示す撮像装置100において、撮像レンズ系(対物レンズ5、物体側プリズム6および結像レンズ群8)のFナンバーに応じて規定される−θ0〜+θ0の入射角範囲の光が、光学素子10に入射し偏向されるとともに、固体撮像素子4に対して不要な光が遮断されて出射し、固体撮像素子4の受光面41に信号光として到達する。ここで、撮像レンズ系の各光学部材表面で発生した反射光やレンズホルダー等の筐体(図示せず)壁面で散乱された光が迷光となって光学素子10に入射すると、画質劣化の原因となる。For example, in the
このような、固体撮像素子4で用いる信号光以外の迷光を、固体撮像素子4の受光面41に入射する前に遮断するために、撮像装置100は、受光面41に対応する開口部以外の領域に遮光膜を有するとよい。該遮光膜は、撮像装置100において、固体撮像素子4の受光面41に近い側の光学素子10に形成されると、迷光除去において有効である。
In order to block such stray light other than the signal light used in the solid-state imaging device 4 before entering the light-receiving surface 41 of the solid-state imaging device 4, the
光学素子10は、光学素子10の入射側からの光を部分的に遮断する第1の遮光膜を有するとよい。また、光学素子10は、光学素子10に側面から入射する光を遮断する第2の遮光膜を有することが好ましい。光学素子10は、第1の遮光膜と第2の遮光膜の両方を有してもよい。
The
図9A、9B、図10、図11、図12に、本発明の光学素子において遮光膜を有する光学素子10B、10C、10D、10Eの、断面図、平面図、または斜視図をそれぞれ示す。図9A、9B、図10、図11に示す光学素子10B、10C、10Dは、光学素子の入射側から入射する光を部分的に遮断する第1の遮光膜としての遮光膜15を有する光学素子の例である。図12に示す光学素子10Eは、光学素子の側面から入射する光を遮断する第2の遮光膜としての遮光膜15Bを有する光学素子の例である。
9A, 9B, 10, 11, and 12 show cross-sectional views, plan views, or perspective views of
図9Aは、図1に示す光学素子10において光学フィルタ2の空気との界面に遮光膜15が形成された光学素子10Bを示し、図9Bは、遮光膜15側から見た光学素子10Bを示す。光学素子10Bにおいて、偏向素子1、接着層3、および光学フィルタ2は光学素子10と同様とできる。
9A shows an
光学素子10Bにおいて遮光膜15の形状は、主面の形状において外周が光学フィルタ2の出射面2bの外周に一致する額縁状の形状を有する。遮光膜15をこのような額縁形状にすることで、例えば、光学素子10Bが図2に示す撮像装置100に光学素子10に代わって配置された際に、固体撮像素子4の受光面41に入射する信号光を遮断しないように中心部は矩形形状の信号光出射領域を確保し、周縁部の入射光のみを遮断できる。
In the
遮光膜15としては、例えば、Cr等の金属膜と金属膜の表面反射を防止するCrOx等の反射防止層を積層した構成や、遮光性を発現する光吸収剤および樹脂を含有する樹脂遮光膜などが例示できる。光吸収剤として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が挙げられる。樹脂は遮光膜を形成するためのマトリックス成分である。樹脂遮光膜は、例えば、光吸収剤と光硬化性材料(樹脂)を用いて、印刷法やフォトリソグラフィ法により光学フィルタ2の出射面2b上に上記形状となるように形成される。
As the light-shielding
なお、樹脂遮光膜における、光吸収剤、光硬化材料(樹脂)、さらにはこれらを含有する遮光膜の形成方法は、例えば、WO2014/021245Aに例示されている。 Note that a method for forming a light absorbing agent, a photocurable material (resin), and a light-shielding film containing these in a resin light-shielding film is exemplified in WO2014 / 021245A, for example.
遮光膜15の厚さは、反射防止層を積層した構成の場合、概ね50〜500nmが好ましく、樹脂遮光膜の場合、概ね0.1〜400μmが好ましい。0.2〜100μmであるとより好ましく、0.5〜10μmであるとより一層好ましい。
The thickness of the light-shielding
図10に示す光学素子10Cは、図9A、9Bに示す光学素子10Bにおいて、遮光膜15を光学フィルタ2の出射面2b上ではなく、光学フィルタ2の入射面2a上に設けた例である。また、図11に示す光学素子10Dは、図9A、9Bに示す光学素子10Bにおいて、遮光膜15を光学フィルタ2の出射面2b上ではなく、偏向素子1の入射面1a上に設けた例である。
The
光学素子10Cおよび光学素子10Dが有する遮光膜15は、光学素子10Bが有する遮光膜15と、配設位置が異なる以外は、同様にできる。光学素子10B、10C、10Dは、それぞれ、光学フィルタ2の出射面2b上、光学フィルタ2の入射面2a上、偏向素子1の入射面1a上の各1面に遮光膜15を有する例であるが、迷光の遮光性をさらに向上するために、これらの2面(1a+2a、1a+2b、2a+2b)または3面(1a+2a+2b)に形成してもよい。
The light-shielding
図12に示す光学素子10Eは、図1に示す光学素子10において、光学素子の側面のうち偏向素子1の両側面の全域に亘って遮光膜15Bを有する例である。
The
図1に示す光学素子10における偏向素子1は、三角柱プリズムであって、光の入出射面1a、1cに直交する側面1dおよび1eの面積が大きい。そのため、プリズム内に入射した迷光が側面に到達すると反射して光の出射面1cを透過して光学素子10から出射するおそれがある。その場合、例えば、図2に示す撮像装置100において、光学素子10から出射した迷光が固体撮像素子4の受光面41に到達する比率が高い。特に、高屈折率の三角柱プリズムの場合、側面1dまたは1eに入射した光は全反射して、受光面41に到達する迷光が増加する。
The deflecting
そこで、光学素子10Eのように、偏向素子1の両側面1d、1eの全域に亘って遮光膜15Bを形成することで、側面1dおよび1eからの反射光自体を充分に、例えば、正反射率を5%以下に低減して、光学素子10から出射する迷光を低いレベルに抑制できる。遮光膜15Bは、形状以外の構成、例えば、層構成、構成材料、形成方法は、光学素子10Bが有する遮光膜15と同様にできる。なお、遮光膜15Bの形成に際して、側面1dおよび1eを表面が平坦でない拡散面とした後に遮光膜15Bを形成すれば、さらに実質的な迷光は低減するので好ましい。
Therefore, by forming the light-shielding
側面1dおよび1eを拡散面とする方法としては、偏向素子1を三角柱プリズム形状に加工するとき、側面1dおよび1eが粗面となるような切削刃を用いて切削する、あるいは、切削後に側面1dおよび1eをラップ面研磨し、#1000以下の番定に相当する拡散面とする方法が挙げられる。
As a method of making the side surfaces 1d and 1e diffusion surfaces, when the deflecting
なお、光学素子10においては、偏向素子1の側面1dおよび1eを拡散面とすることのみでも、光学素子の出射面から出射する迷光をある程度低減できる。すなわち、偏向素子1の側面1dおよび1eを拡散面とすることで、光学平坦面で生じる全反射光の発生を抑制する(空気側への透過光を増やす)とともに、入射光を広角に拡散することで、例えば、固体撮像素子4の受光面41に輝点として入射する迷光の光量を低減できる。本発明の光学素子においては、上記のとおり、偏向素子1の側面1dおよび1eについては、好ましくは、拡散面とした後に遮光膜15Bを形成する。
In the
<光学素子の変形例>
上に説明した本実施形態の光学素子においては、いずれも、偏向素子1の出射面1cと光学フィルタ2の入出射面2a、2bの大きさ(外縁)が略同一である。本発明の光学素子においては、例えば、偏向素子はプリズムであって、(I)プリズムと光学フィルタが対向する各面において、プリズムの外縁が、光学フィルタの外縁よりも内側にある構成でもよく、(II)プリズムと光学フィルタが対向する各面において、プリズムの外縁が、光学フィルタの外縁よりも外側にある構成でもよい。<Modification of optical element>
In each of the above-described optical elements of the present embodiment, the size (outer edge) of the
図13Aは、図9A、9Bに示す光学素子10Bにおいて、上記(I)の構成である以外は、光学素子10Bと同様の、光学素子10Fを示す。図13Bは、光学素子10Fを遮光膜15側から見た図である。
FIG. 13A shows an
光学素子10Fは、偏向素子1の出射面1cの外縁が、光学フィルタ2の入出射面2a、2bの外縁よりも内側にある。図13A、13Bでは、偏向素子1の出射面1cのY方向の長さをLp、X方向の長さをWp、光学フィルタ2の入出射面2a、2bのY方向の長さをLF、X方向の長さをWFで示しており、LF>LPかつ、WF>WPであることが示されている。In the
光学素子10Fにおいては、上記(I)の構成により、偏向素子1の外周まで確実に含むように遮光膜15を形成でき、迷光を確実に低減できる点で有利である。
In the
図14Aは、図9A、9Bに示す光学素子10Bにおいて、上記(II)の構成である以外は、光学素子10Bと同様の、光学素子10Gを示す。図14Bは、光学素子10Gを遮光膜15側から見た図である。
FIG. 14A shows an
光学素子10Gは、偏向素子1の出射面1cの外縁が、光学フィルタ2の入出射面2a、2bの外縁よりも外側にある。図14A、14Bでは、偏向素子1の出射面1cのY方向の長さをLp、X方向の長さをWp、光学フィルタ2の入出射面2a、2bのY方向の長さをLF、X方向の長さをWFで示しており、LF<LPかつ、WF<WPであることが示されている。In the
光学素子10Gにおいては、上記(II)の構成により、光学素子の出射側の外縁が、偏向素子1の外縁と一致し、光学フィルタ2の外縁と一致する場合と比べて、光学素子の寸法精度を上げられる点で有利である。
In the
以上、光学素子10、10A〜10Gを用いて、本発明の光学素子の実施形態について説明したが本発明の光学素子は上記実施形態に限定されない。これらの実施形態を、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、変更または変形できる。
As described above, the embodiment of the optical element of the present invention has been described using the
[製造方法]
本発明の製造方法は、具体的には、以下の(A)工程および(B)工程を有する。
(A)偏向素子と光学フィルタの間に、紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物層を有する光学素子前駆体を作製する工程(ここで、光学素子前駆体は、製造しようとする光学素子の接着層の配設位置に、接着層に替わって、紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物層を有する構成である。)
(B)光学素子前駆体に、光学素子とした場合に入射側となる側または光学素子とした場合に出射側となる側から紫外域の光を照射して接着層形成用組成物層を硬化させ接着層とする工程[Production method]
The production method of the present invention specifically includes the following steps (A) and (B).
(A) A step of producing an optical element precursor having an adhesive layer forming composition layer containing an ultraviolet curable material between a deflection element and an optical filter (here, the optical element precursor is an optical element to be produced) (This is a configuration in which a bonding layer forming composition layer containing an ultraviolet curable material is provided instead of the bonding layer at the position where the bonding layer of the element is provided.)
(B) curing the adhesive layer forming composition layer by irradiating the precursor of the optical element with light in the ultraviolet region from the side that is the incident side when the optical element is formed or the side that is the emission side when the optical element is formed; Process to form an adhesive layer
以下、本発明の製造方法の各工程について、図1に示す光学素子10を製造する方法を例に説明する。
Hereinafter, each step of the manufacturing method of the present invention will be described by taking a method of manufacturing the
(A)工程
(A)工程は、偏向素子1と偏向素子1の出射側に位置する光学フィルタ2と、偏向素子1と光学フィルタ2の間に位置し、以下の(B)工程により硬化されて偏向素子1と光学フィルタ2を一体化する接着層3となる、接着層形成用組成物層を有する光学素子10の前駆体を作製する工程である。Step (A) In the step (A), the deflecting
接着層形成用組成物層を構成する接着層形成用組成物は、紫外線硬化性材料を含有する。紫外線硬化性材料は上記のとおりである。接着層形成用組成物は、好ましくは上記の光重合開始剤を含有し、必要に応じて、各種添加剤を含有する。また、貯蔵中に光・熱・空気などによって硬化性材料が重合固化してしまうのを防ぐために、重合禁止剤を混入して用いてもよい。接着層形成用組成物は、さらに、良好な塗工性を確保するために溶剤を含有してもよい。溶剤は、光学素子の製造過程で接着層形成用組成物層から乾燥等により除去される成分である。 The composition for forming an adhesive layer constituting the composition layer for forming an adhesive layer contains an ultraviolet curable material. The UV curable material is as described above. The composition for forming an adhesive layer preferably contains the above-mentioned photopolymerization initiator and, if necessary, contains various additives. In order to prevent the curable material from being polymerized and solidified by light, heat, air or the like during storage, a polymerization inhibitor may be mixed and used. The composition for forming an adhesive layer may further contain a solvent in order to ensure good coatability. The solvent is a component that is removed from the composition layer for forming an adhesive layer by drying or the like during the production process of the optical element.
光学素子10の前駆体作製においては、上記各成分を含有する接着層形成用組成物を準備し、偏向素子1の出射面1c上に、硬化した後の膜厚が所望の厚さとなるように、該接着層形成用組成物を均一に塗布し、接着層形成用組成物層付き偏向素子1を得る。次いで該接着層形成用組成物層上に、光学フィルタ2の入射面2aが接するようにして光学フィルタ2を積層する。なお、用いる接着層形成用組成物が溶剤を含有する場合には、光学フィルタ2を積層する前に溶剤を乾燥除去する。
In the preparation of the precursor of the
上記において、接着層形成用組成物を塗布する面は光学フィルタ2の入射面2aであってもよい。その場合、光学フィルタ2の入射面2a上に形成された接着層形成用組成物層上に偏向素子1の出射面1cが接するように、偏向素子1を積層する。上記同様に、用いる接着層形成用組成物が溶剤を含有する場合には、偏向素子1を積層する前に溶剤を乾燥除去する。このようにして、光学素子10において接着層3の替わりに接着層形成用組成物層を有する光学素子10の前駆体を作製する。
In the above, the surface on which the composition for forming an adhesive layer is applied may be the
(B)工程
(A)工程で得られた光学素子10の前駆体について、接着層形成用組成物が含有する紫外線硬化性材料の硬化条件に応じて、接着層形成用組成物層にUVを照射する。これにより、紫外線硬化性材料が硬化して、紫外線硬化材料を含む接着層3を有する光学素子10が得られる。(B) Step Regarding the precursor of the
接着層形成用組成物層にUVを照射する方法としては、光学素子10の前駆体に対して、偏向素子1の入射面1a側からUVを照射するか、光学フィルタ2の出射面2b側からUVを照射する方法が挙げられる。偏向素子1の反射面1bが全反射面で、偏向素子1の内部へのUV入射を遮断する反射材料が形成されていない場合は、反射面1b側からUVを照射してもよい。
As a method of irradiating the adhesive layer forming composition layer with UV, the precursor of the
なお、偏向素子1にUV反射層が形成されている場合や、光学フィルタ2がUVを遮断する機能を備える吸収層や反射層を有する場合には、光重合硬化に用いるUVの透過率の高い側からUV照射すると生産性が向上し好ましい。光学フィルタ2がUVを遮断する機能を備える場合、偏向素子1はUV透過性を有する構成とされ、偏向素子1の入射面1a側または反射面1b側からUVを照射して接着層形成用組成物層を接着層とする。また、偏向素子1にUV反射層が形成されている場合は、光学フィルタ2はUV遮断性を有しないように設計され、光学フィルタ2の出射面2b側からUVを照射して接着層形成用組成物層を接着層とする。本発明の製造方法においては、前者が好ましい。
In the case where the deflecting
以上説明した本発明の製造方法によれば、UV照射を利用することで、偏向素子と光学フィルタが接着層により一体化された光学素子を簡便に製造できる。 According to the manufacturing method of the present invention described above, an optical element in which a deflection element and an optical filter are integrated by an adhesive layer can be easily manufactured by using UV irradiation.
以下に、本発明の光学素子の作製例を説明する。
<作製例>
偏向素子の入射面から入射した光の進行方向が偏向素子により偏向され、次いで偏向素子の出射面に接着層を用いて一体化された光学フィルタにより入射光の特定波長域が遮断された光が、該光学フィルタの出射面から出射する本発明の光学素子の作製例を、図15を用いて、以下に説明する。Hereinafter, a production example of the optical element of the present invention will be described.
<Production example>
The traveling direction of the light incident from the incident surface of the deflecting element is deflected by the deflecting element, and then the light whose specific wavelength range of the incident light is blocked by an optical filter integrated on the exit surface of the deflecting element using an adhesive layer. An example of manufacturing an optical element of the present invention that emits light from the emission surface of the optical filter will be described below with reference to FIG.
図15に断面図を示す、光学素子10Hは、図5に示すのと同様の偏向素子11、偏向素子11の出射側に図6Cに示す光学フィルタ2C、および、偏向素子11と光学フィルタ2Cの間に接着層3を有する。光学素子10Hは、偏向素子11の入射面1a上に反射防止層12a、偏向素子11の出射面1c上に反射防止層12b、および光学フィルタ2Cの出射面2b上に反射防止膜13bを有する。光学素子10Hは、さらに、反射防止膜13b上に、主面の形状において外周が反射防止膜13bの外周に一致する額縁状の形状を有する遮光膜15を有し、図示されないが、偏向素子11の2つの側面1d、1e上の全域に図12に示すのと同様の遮光膜15Bを有する。
An optical element 10H whose sectional view is shown in FIG. 15 includes a deflecting
(偏向素子11の作製)
偏向素子11として、波長589nmにおける屈折率nPが1.75以上で、波長域400〜1100nmで透明かつ紫外波長365nmで内部透過率が10%以上の光学ガラスを三角柱プリズム形状に切削加工する。(Production of deflection element 11)
As the
ここで、三角柱プリズム断面は頂角が90°の2等辺直角三角形とする。Y方向から入射する光入射面、Z方向に出射する光出射面、さらにY方向からZ方向に偏向する全反射面を何れも、光学鏡面に研磨加工する。さらに、C面加工およびW1面、W2面の面取り加工を施し、各面取部を得る。三角柱プリズムの光入出射面である2等辺面の幅は、光入射面の信号光有効幅Φinおよび光出射面の信号光有効幅Φoutをカバーする寸法に加工する。偏向素子11である三角柱プリズムに、nP=1.954で10mm厚の波長365nmの内部透過率が26%である光ガラス社、J−LASFH21を用いる。Here, the cross section of the triangular prism is an isosceles right triangle having a vertex angle of 90 °. The light incident surface that enters from the Y direction, the light exit surface that exits in the Z direction, and the total reflection surface that deflects from the Y direction to the Z direction are all polished to optical mirror surfaces. Further, the C surface processing and the W1 surface and the W2 surface are performed to obtain each chamfered portion. The width of the isosceles surface, which is the light entrance / exit surface of the triangular prism, is processed so as to cover the signal light effective width Φin of the light incident surface and the signal light effective width Φout of the light exit surface. For the triangular prism, which is the
次に、三角柱プリズムの光入射面1aである空気界面と、光出射面1cである接着層界面の有効幅ΦinおよびΦoutをカバーするように、反射防止層12a、12bを成膜し、各界面の信号光波長域に対する残留反射を0.5%以下とする。
Next, antireflection layers 12a and 12b are formed so as to cover the effective width Φin and Φout of the air interface as the
次に、三角柱プリズムをX方向の寸法が固体撮像素子の受光面をカバーするように、ZY面に平行にダイシング装置を用いて図12に示す素子形状に切断し、切断面1dおよび1eを光拡散面とする。切断面1dおよび1eから入射する光が迷光化しないために、さらに、その上に光吸収剤および紫外線硬化性樹脂を含む遮光膜形成用組成物を塗布し、UV照射により遮光膜15Bを形成して遮光膜付き偏向素子11とする。
Next, the triangular prism is cut into an element shape shown in FIG. 12 using a dicing device in parallel with the ZY plane so that the dimension in the X direction covers the light receiving surface of the solid-state imaging device. Diffuse surface. To prevent the light incident from the cut surfaces 1d and 1e from becoming stray light, a composition for forming a light-shielding film containing a light absorbing agent and an ultraviolet curable resin is further applied thereon, and the light-shielding
(光学フィルタ2Cの作製)
光学フィルタ2Cは、可視光を透過しUVおよびNIRを遮断するNIRカットフィルタであり、例えば、300〜400nmのUVと700〜1100nmのNIRを遮断し、420〜660nmの可視光を透過するフィルタ機能を有する。(Production of
The
光学フィルタ2Cの基板21Cとして、フツリン酸塩系ガラスにCuO等を添加したNIR吸収型のガラス基板21Cを用いる。光学フィルタ2C中の最厚部材はガラス基板21Cであり、nF≒1.52である。光学研磨されたNIR吸収型のガラス基板21Cの接着層3側の界面に、350〜400nmおよび700〜1100nmに反射波長帯域を有する誘電体多層膜からなる反射層23を成膜する。また、NIR吸収型のガラス基板21Cの光出射面(固体撮像素子)側の空気界面に、650〜750nmに吸収極大波長を有するNIR吸収色素を含有する吸収層22を形成する。吸収層22は、任意にUV吸収色素を含有する。As the
NIR吸収型のガラス基板21Cは、吸収極大波長を900nm近傍に有するが、NIRの吸収を高めようとすると可視光に吸収を生じ、可視光の透過率低下を招く。そのため、可視光の透過率低下を抑制するようにガラス基板厚を調整する。同様に可視光の透過率低下を抑制するように吸収層22のNIR吸収色素の含有量を調整する。可視光の透過率低下を抑制するようにNIR吸収型のガラス基板21Cおよび吸収層22を調整すると、350〜400nmおよび700〜1100nmに透過光が発生する波長域が生じるため、該波長域を反射波長帯域とする反射層23を設計する。
The NIR absorption
なお、少ない層数および総膜厚の反射層23で波長420〜660nmの可視域で高透過率を示し、反射波長帯域で低透過率を実現できるように、ガラス基板21Cの屈折率nFとの相違が0.1以下の屈折率nGの接着層3を用いる前提で、誘電体多層膜を設計する。Incidentally, shows a small number of layers and the total thickness of the high transmittance in the visible range of wavelengths 420~660nm at the
ここで、反射層23は入射光の入射角増加に伴い反射波長帯が短波長域にシフトし、光学フィルタ2C全体の分光透過率が変化するため撮像画質劣化につながる。吸収層22は、NIR吸収型のガラス基板21CのNIR吸収性を補完するとともに、このような分光特性の入射角依存性を低減する役割も有する。
Here, in the
次いで、光学フィルタ2Cの吸収層22の空気界面に反射防止層13bを成膜し、界面の信号光波長域に対する残留反射を0.5%以下とする。さらに、反射防止層13bの空気界面の信号光透過有効領域以外の周辺領域に額縁形状の遮光膜15を形成して、遮光膜付き光学フィルタ2Cとする。
Next, the
(接着層3の形成による光学素子の作製)
このようにして作製した遮光膜付き光学フィルタ2Cを、上記で作製した遮光膜付き偏向素子(三角柱プリズム)11に接着固定するため、偏向素子(三角柱プリズム)11または光学フィルタ2Cの接着面に硬化前の紫外線硬化性材料を含む液状の接着層形成用組成物を塗布し、接着層形成用組成物層を形成し、その上に遮光膜付き偏向素子11または遮光膜付き光学フィルタ2Cを積層して光学素子の前駆体を得る。接着層形成用組成物層の厚さは、最終的に得られる接着層3の厚さが2〜20μmで均一となるように調整する。(Production of Optical Element by Forming Adhesive Layer 3)
The
次に、偏向素子(三角柱プリズム)11の入射面または/および全反射面より、UVを照射し、接着層形成用組成物層中の紫外線硬化性材料を重合固化させ、接着層3を得る。
Next, UV is irradiated from the incident surface and / or the total reflection surface of the deflecting element (triangular prism) 11 to polymerize and solidify the ultraviolet curable material in the adhesive layer forming composition layer to obtain the
接着層3として、紫外線硬化性材料を用いる場合、例えば、硬化後の屈折率nGが1.56のNorlandProducts社NOA61の場合、ΔnGF=|nG−nF|=0.04のため、接着層3と光学フィルタ2Cの界面には反射防止層を有しない。一方、ΔnPG=|nP−nG|=0.394のため、偏向素子(三角柱プリズム)11と接着層3の界面には反射防止層12bを有する。As the
なお、光学素子10Hにおいて、屈折率nPと屈折率nGの差異が小さい場合には、偏向素子11の出射側に光学フィルタ2Cの替わりに図6Bに示す光学フィルタ2Bを設け、偏向素子11と光学フィルタ2Bの間に接着層3を有し、偏向素子11の出射面1c上に反射層23を有するとともに、反射防止層12bを有しない構成としてもよい。その場合、反射防止層12a、反射防止層13bおよび遮光膜15、15Bは光学素子10Hと同様に構成できる。Incidentally, in the optical element 10H, when the difference in refractive index n P and the refractive index n G is small, provided the
本発明の光学素子は、光の偏向機能と選択遮断機能を兼ね備えた光学素子であり、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等の撮像装置において、固体撮像素子の受光面の直前に配置して用いれば、撮像装置の小型化に有利である。 The optical element of the present invention is an optical element having both a light deflecting function and a selective blocking function.In an imaging device such as a digital still camera using a solid-state imaging device, the optical device is disposed immediately before the light receiving surface of the solid-state imaging device. If used, it is advantageous for miniaturization of the imaging device.
10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H…光学素子、
1,11…偏向素子、2,2A,2B,2C…光学フィルタ、3…接着層、
21…吸収基板、21B,21C…基板、22…吸収層、23…反射層、
12a,12b,13a,13b…反射防止層、15,15B…遮光膜、
4…固体撮像素子、5…対物レンズ、6…物体側プリズム、7…レンズ移動機構、8…結像レンズ群、100…撮像装置。10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H ... optical elements,
1, 11: deflection element, 2, 2A, 2B, 2C: optical filter, 3: adhesive layer,
21: Absorbing substrate, 21B, 21C: Substrate, 22: Absorbing layer, 23: Reflecting layer,
12a, 12b, 13a, 13b: anti-reflection layer, 15, 15B: light shielding film,
4 solid-state imaging device, 5 objective lens, 6 object-side prism, 7 lens moving mechanism, 8 imaging lens group, 100 imaging device.
Claims (20)
前記偏向素子の入射側または出射側に位置する、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタと、
前記偏向素子と前記光学フィルタの間に両者を一体化する接着層とを備え、
前記偏向素子の屈折率をnP、前記接着層の屈折率をnG、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をnFとしたとき、式(1)および式(2)の関係を満足する、光学素子。
ΔnGF=|nG−nF|≦0.5 …(1)
ΔnPG=|nP−nG|≦0.5 …(2)A deflecting element that deflects incident light and emits it;
An optical filter that selectively blocks light in at least a part of the region from the ultraviolet region to the near infrared region, which is located on the incident side or the outgoing side of the deflection element,
An adhesive layer that integrates both between the deflection element and the optical filter,
When the refractive index n P of the deflecting element, the refractive index n G of the adhesive layer, and among layer thickness of members included in the optical filter is the refractive index of the largest member to the n F, the formula (1) And an optical element that satisfies the relationship of Expression (2).
Δn GF = | n G −n F | ≦ 0.5 (1)
Δn PG = | n P −n G | ≦ 0.5 (2)
前記偏向素子は、波長340〜390nmの光の最大透過率が10%以上である、請求項5または6に記載の光学素子。The optical filter, while blocking light in the ultraviolet region, selectively blocks light in at least a part of the region from the visible region to the near infrared region,
The optical element according to claim 5, wherein the deflection element has a maximum transmittance of light having a wavelength of 340 to 390 nm of 10% or more.
前記偏向素子の屈折率をnP、前記接着層の屈折率をnG、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をnFとしたとき、ΔnGF=|nG−nF|≦0.5およびΔnPG=|nP−nG|≦0.5の関係を満足する、光学素子を製造する方法であって、
前記偏向素子と前記光学フィルタの間に、紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物層を有する光学素子前駆体を作製する工程、および
前記光学素子前駆体に前記光学素子とした場合に入射側となる側または前記光学素子とした場合に出射側となる側から紫外域の光を照射して前記接着層形成用組成物層を硬化させ前記接着層とする工程
を含む光学素子の製造方法。A deflecting element that deflects and emits incident light, and an optical filter that is located on the incident side or the outgoing side of the deflecting element and selectively blocks light in at least a part of the region from ultraviolet to near infrared. An adhesive layer that integrates the two between the deflection element and the optical filter,
The refractive index n P of the deflecting element, and the refractive index n G of the adhesive layer, and the out layer thickness of members included in the optical filter of the refractive index of the largest member to the n F, Δn GF = | A method for producing an optical element, which satisfies a relationship of n G −n F | ≦ 0.5 and Δn PG = | n P −n G | ≦ 0.5,
Producing an optical element precursor having an adhesive layer forming composition layer containing an ultraviolet curable material between the deflecting element and the optical filter; and entering the optical element precursor when the optical element is used as the optical element. A step of irradiating ultraviolet light from the side to be the side or the side to be the emission side when the optical element is used to cure the adhesive layer forming composition layer to form the adhesive layer. .
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