KR20140033355A

KR20140033355A - 광학 필터

Info

Publication number: KR20140033355A
Application number: KR1020137027511A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 마츠오; 사토시 우메다; 츠토무 기나시
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2014-03-18
Also published as: WO2014021245A1; JP6525077B2; KR101467139B1; CN103718069B; JP2018116285A; CN103718069A; US9759847B2; US20150077841A1; JPWO2014021245A1; JP6525078B2; JP6330329B2; JP2018092188A

Abstract

생산성 및 경제성이 우수하고, 또한 화질 저하의 원인이 되는 미광을 억제할 수 있는 차광막을 일체로 구비한 광학 필터를 제공한다. 광학 필터(100)는 피사체 또는 광원으로부터의 광이 입사하는 촬상 소자가 내장된 촬상 장치에 사용되는 광학 필터이다. 광학 필터(100)는 피사체 또는 광원과 촬상 소자 사이에 배치되고, 입사광에 대하여 투과성을 갖는 광학 필터 본체(10)와, 광학 필터 본체(10)의 적어도 한쪽 면에 일체로 형성된 프레임 형상 차광막(20)을 갖는다. 프레임 형상 차광막(20)은 하기 (1) 및/또는 (2)의 조건을 만족하고 있다.
(1) 평면에서 보아 프레임 형상 차광막(20)의 내주면의 적어도 일부에 요철(22)이 형성되어 있다.
(2) 프레임 형상 차광막(20)의 내측 테두리부의 적어도 일부에 박육부(23)가 형성되어 있다.

Description

광학 필터{OPTICAL FILTER}

본 발명은 광학 필터에 관한 것이다.

CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS 이미지 센서(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor) 등의 고체 촬상 소자를 사용한 촬상 장치에 있어서는, 색조를 양호하게 재현하고, 또한 선명한 화상을 얻기 위해서, 각종 광학적 기능을 가진 필터(광학 필터)를 촬상 렌즈와 고체 촬상 소자 사이 등에 배치하고 있다. 그 대표적인 예가, 고체 촬상 소자의 분광 감도를 사람의 시감도로 보정하기 위해서 근적외 파장 영역의 광을 차폐하는 필터(근적외선 커트 필터)이며, 통상, 촬상 렌즈와 고체 촬상 소자 사이에 배치된다. 또한, 촬상 장치에는, 들어오는 광의 양을 조정하여, 촬상 소자가 수광에 의해 발생하는 전하가 포화하여 촬상할 수 없게 되는 것을 방지하거나, 촬상 장치 내의 렌즈, 센서 등의 광학 부재나 그 보유 지지 부재 등으로부터의 반사나 산란에 의한 미광을 커트하기 위해서, 소위 조리개라고 칭하는 차폐 부재가 배치되어 있다.

최근 들어, 고체 촬상 소자를 사용한 촬상 장치는 소형화가 진행하여, 휴대 전화 등의 소형의 전자 기기에 탑재되도록 되어 왔다. 그리고, 최근에는 이러한 전자 기기 자체의 소형화, 고기능화에 대한 요구가 높아지고 있고, 그것에 수반하여, 촬상 장치에 있어서도 더한층 소형화가 요구되고 있다.

촬상 장치의 소형화를 실현하는 방법으로서, 예를 들어 광학 필터에 차광 부재로서 기능하는 흑색의 피복(차광막)을 일체로 설치하는 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 방법에서는, 조리개를 배치하기 위한 스페이스가 불필요하게 되어, 장치를 소형화할 수 있다. 게다가, 부품수의 삭감, 또한, 그것에 의한 조립 공정의 간소화도 도모된다.

그러나, 상기와 같이 흑색 피복을 일체화된 광학 필터에서는, 흑색의 피복과 광이 투과하는 개구 부분의 경계 부근에서 광이 회절하는 현상이 발생하여, 불필요한 광이 촬상 소자에 입사하여 화질을 저하시키는 경우가 있었다.

일본 특허 공개 제2002-268120호 공보

본 발명은 생산성 및 경제성이 우수하고, 또한 화질 저하의 원인이 되는 미광을 억제할 수 있는 차광막을 일체로 구비한 광학 필터의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 관한 광학 필터는, 피사체 또는 광원으로부터의 광이 입사하는 촬상 소자가 내장된 촬상 장치에 사용되는 광학 필터로서, 상기 피사체 또는 광원과 상기 촬상 소자 사이에 배치되고, 상기 입사광에 대하여 투과성을 갖는 광학 필터 본체와, 상기 광학 필터 본체의 적어도 한쪽 면에 일체로 형성된 프레임 형상 차광막을 구비하고, 상기 프레임 형상 차광막은 하기 (1) 및/또는 (2)의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.

(1) 평면에서 보아 상기 프레임 형상 차광막의 내주면의 적어도 일부에 요철이 형성되어 있다

(2) 상기 프레임 형상 차광막의 내측 테두리부의 적어도 일부에 박육부가 형성되어 있다

본 발명에 따르면, 생산성 및 경제성이 우수하고, 또한 화질 저하의 원인이 되는 미광을 억제할 수 있는 차광막을 일체로 구비한 광학 필터를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 광학 필터를 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 광학 필터의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 광학 필터에 의한 회절 억제 효과를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시하는 광학 필터에 의한 회절 억제 효과를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시하는 광학 필터의 주요부를 확대하여 도시하는 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에서 측정된 차광막의 볼록부 높이를 나타내는 그래프이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에서 측정된 차광막의 형성 간격(피치)을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태의 광학 필터의 하나의 변형예를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태의 광학 필터의 하나의 변형예를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태의 광학 필터의 하나의 변형예를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태의 광학 필터의 하나의 변형예를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태의 광학 필터의 하나의 변형예를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태의 광학 필터의 하나의 변형예를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태의 광학 필터를 사용한 촬상 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 14a는 실시예에서 형성된 차광막의 광학 현미경에 의한 촬상 사진을 모사한 도면이다.
도 14b는 도 14a의 촬상 사진을 확대한 사진의 모사도이다.
도 15는 실시예에서 형성된 차광막의 투과율 분포를, 그 측정 위치와 함께 도시하는 도면이다.
도 16은 실시예에서 형성된 차광막에 대하여 측정된 투과광 광량(강도) 분포의 일례를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 설명은 도면에 기초하여 설명하는데, 그들 도면은 도시를 위하여 제공되는 것이며, 본 발명은 그들 도면에 전혀 한정되지 않는다. 또한, 각 도면에 있어서, 공통되는 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 근적외선 커트 필터를 개략적으로 도시하는 평면도, 도 2는 그 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 근적외선 커트 필터(100)는 근적외선 커트 필터 본체(이하, 간단히 「필터 본체」라고도 함)(10)와, 그 한쪽의 주면에 일체로 형성된 프레임 형상 차광막(이하, 간단히 「차광막」이라고도 함)(20)을 구비한다.

필터 본체(10)는 투명 기재(11)와, 이 투명 기재(11)의 한쪽의 주면에 형성된, 가시 파장 영역의 광은 투과하지만, 자외 파장 영역 및 적외 파장 영역의 광은 반사하는 유전체 다층막을 포함하여 이루어지는 자외·적외광 반사막(12)과, 투명 기재(11)의 다른 쪽의 주면에 형성된 반사 방지막(13)을 갖는다.

차광막(20)은 카본 블랙, 티타늄 블랙 등의 무기 또는 유기 착색제를 함유하는 차광성의 수지에 의해, 필터 본체(10)의 자외·적외광 반사막(12)측의 주면에 형성되어 있다. 수지의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니라, 자외 파장 영역 등의 광의 조사에 의해 경화하는 광경화성 수지, 열가소성 수지, 열경화성 수지 중의 어느 것이든 사용 가능하다. 여기서, 「차광성」이란, 주로 광을 흡수함으로써 광의 투과를 차단하는 성질을 말한다. 이러한 차광성을 갖는 수지를 포함하여 이루어지는 차광막(20)은 본 실시 형태의 근적외선 커트 필터(100)를 후술하는 바와 같은 촬상 소자를 내장한 촬상 장치에 사용했을 때, 촬상 소자에 입사하는 광의 양을 조절하거나, 미광을 커트하는, 소위 조리개로서 기능한다.

이 프레임 형상의 차광막(20)에는, 그 내주면에 미세한 요철(22)이 형성됨과 함께, 그 내주면을 따라서 박육부(23)가 형성되어 있다. 요철(22) 및 박육부(23)는 종래의 과제였던, 차광막(20)과 광이 투과하는 개구 부분의 경계 부근에서 광이 회절하여 미광이 되어서 화상에 악영향을 미치는 것을 억제하는 작용을 갖는다. 또한, 요철(22) 및 박육부(23)는 그의 어느 한쪽만이 설치되어 있어도 된다.

여기서, 요철(22) 및 박육부(23)에 의한 광의 회절 억제 효과에 대하여 설명한다.

도 3은 요철(22) 및 박육부(23)가 형성되어 있지 않은 종래의 차광막(20A)을 구비한 근적외선 커트 필터에 광을 입사시킨 경우의, 차광막(20A)과 그 근방에 있어서의 광의 투과와, 그 투과한 광의 양을 개념적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 4는, 도 1에 도시한 바와 같은, 요철(22) 및 박육부(23)가 형성된 차광막(20)을 구비한 근적외선 커트 필터(100)에 광을 입사시킨 경우의, 차광막(20)과 그 근방에 있어서의 광의 투과와, 그 투과한 광의 양을 개념적으로 도시한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 종래형의 근적외선 커트 필터의 경우에는, 광은 차광막(20A)의 내측 단부 테두리 또는 그 근방에서 회절하고, 이 광을 수광한 촬상 소자의 촬상면에서는, 광의 강도가 분포하게 되어, 화상 주변부의 품질이 떨어진다. 이에 비해, 본 실시 형태의 근적외선 커트 필터의 경우에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 광은 차광막(20)의 내측 단부 테두리에서 회절하지만, 회절광은 촬상 소자의 촬상면에서는 다중화되어, 광의 강도가 균일화하게 된다. 이로 인해, 미광이 실질적으로 인식되기 어려운 화상이 얻어진다. 또한, 종래형의 근적외선 커트 필터의 경우에는, 차광막(20A)의 내측 단부 테두리에 평행한 방향으로, 회절광이 서로 강화하는 영역이 나타나지만, 본 실시 형태의 근적외선 커트 필터에서는, 회절광의 방향이 확산하기 때문에, 회절광이 서로 강화하는 영역이 출현하기 어렵다.

또한, 도 3 및 도 4에 있어서, 화살표는 차광막(20A) 또는 차광막(20)의 단면 방향으로 입사하는 광의 광선 방향을 나타내고 있지만, 실제의 촬상 소자의 촬상면에는, 이러한 차광막(20)에 대하여 수직으로 입사하는 광뿐만 아니라, 비스듬히 입사하는 광이나, 촬상 장치 내에서 반사되어 소정의 광로로부터 벗어난 광이 입사하여, 보다 복잡해진다.

또한, 박육부(23)는 차광막(20)의 내측 테두리부에서 광을 흡수 또는 반사시켜서, 광의 촬상 소자에의 입사를 억제한다. 또한, 박육부(23)는 약간 광을 투과시킨다. 이 약간의 광을 투과시킴으로써, 차광막(20)의 내측 단부 테두리로부터의 회절광이 촬상 소자 상에서 서로 강화하는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같은 광의 회절 억제 효과를 얻기 위해서는, 차광막(20) 형성하는 요철(22) 및 박육부(23)는 다음과 같은 조건 중 적어도 1개를 만족하는 것이 바람직하다.

(a) 요철(22)은 불규칙하다. 여기서, 「요철이 불규칙하다」란, 차광막(20)에 대하여 평면에서 보아, 요철이, 형상, 크기, 피치, 배열 방법 등에 있어서, 규칙성이 없거나 또는 규칙성이 낮은 것을 의미한다(이하, 요철(22)에 대하여 기재할 때는, 특별히 언급하지 않는 한, 차광막(20)에 대하여 평면에서 본 요철을 말함). 이것은, 요철에 규칙성이 있으면, 상기 회절광이 촬상 소자 상에서 서로 강화하는 점이나 선이 발생하여, 상술한 바와 같은 회절 억제 효과를 충분히 얻지 못할 우려가 있기 때문이다. 규칙성은 가능한 한 낮은 것이 바람직하고, 규칙성이 전혀 없는 것이 보다 바람직하다. 특히, 볼록부의 높이(또는, 오목부의 깊이), 피치, 즉, 인접하는 볼록부(또는, 오목부)의 형성 간격에 있어서, 불규칙한 것이 바람직하다.

구체적으로는, 예를 들어 볼록부에 주목한 경우에, 도 5에 도시한 바와 같이, 적어도 인접하는 2개의 볼록부(201)의 높이가 상이한, 즉, 인접하는 2개의 볼록부(201)의 높이의 차 Δd1, Δd2가 플러스인 것이 바람직하다. Δd1, Δd2가 플러스이고, 또한 Δd1과 Δd2가 상이한, 즉 Δd1≠Δd2이면 보다 바람직하다. 또한, 인접하는 2개의 볼록부(201)의 높이가 동일한, 즉 인접하는 2개의 볼록부(201)의 높이의 차 Δd1, Δd2가 제로여도, 그 피치 P1, P2가 상이한, 즉 P1≠P2이면 된다. Δd1, Δd2가 플러스이고, P1, P2가 P1≠P2이면 더욱 바람직하고, Δd1, Δd2가 플러스, Δd1≠Δd2이고, 또한 P1≠P2이면 특히 바람직하다.

또한, 피치 P1, P2에 대해서는, 그 비 P1/P2이 1.1 이상 또는 0.9 이하인 것이 보다 바람직하다. 비 P1/P2가 1.4 이상 또는 0.7 이하이면 보다 한층 바람직하다. Δd1, Δd2에 대해서는, Δd1/d가 0.1 이상인 것이 바람직하고, 0.3 이상인 것이 보다 바람직하다. |Δd1-Δd2|/d가 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.1 이상인 것이 보다 바람직하다. 여기서, d는 볼록부(201)의 최대 높이, 즉, 도 5에 있어서, 요철(22)의 가장 깊은 골의 밑바닥부터 가장 높은 마루까지의 높이이다.

도 6a 및 도 6b는, 요철(22)의 불규칙성을 나타낸 그래프이며, 후술하는 실시예에서 제조된 요철(22)의 실측값이다. 도 6a는 볼록부의 높이, 도 6b는 그 형성 간격(피치)을 나타내고 있다.

(b) 요철(22)은 볼록부(201)의 높이(또는, 오목부의 깊이)가 근적외선 커트 필터를 투과하는 광의 파장 이상(예를 들어, 가시광용 촬상 소자의 용도에서는, 0.4 ㎛ 이상), 50 ㎛ 이하이다. 볼록부(201)의 높이(또는, 오목부의 깊이)를 근적외선 커트 필터 필터를 투과하는 파장 이상으로 함으로써 차광막(20)의 내측 단부 테두리로부터의 회절광을 보다 확산시킬 수 있다. 한편, 볼록부(201)의 높이(또는, 오목부의 깊이)가 너무 높으면, 회절광의 확산 기능이 저하하여, 요철과 상사한 형태로 촬상 소자 상에 회절광이 서로 강화하는 영역이 나타나버려, 회절 억제 효과가 저감된다. 볼록부(201)의 높이(또는, 오목부의 깊이)를 50 ㎛ 이하로 함으로써, 이러한 회절 억제 효과의 저감을 억제할 수 있다. 볼록부(201)의 높이(또는, 오목부의 깊이)는 가시광용 촬상 소자의 용도의 경우, 시감도가 최대가 되는 녹색광의 파장 약 0.5 ㎛ 이상이고, 또한 10 ㎛ 이하가 바람직하다.

(c) 박육부(23)의 광 투과율이 0.5％ 이상이다. 광 투과율을 0.5％ 이상으로 함으로써 차광막(20)의 내측 단부 테두리로부터의 회절광이 촬상 소자 상에서 서로 강화하는 것을 충분히 방지할 수 있다. 광 투과율은 1％ 이상인 것이 바람직하고, 3％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 박육부(23)의 평균 광 투과율이 80％를 초과하면, 차광 효과가 저감되어, 미광이 투과한다. 따라서, 박육부(23)의 평균 광 투과율은, 80％ 이하가 바람직하고, 40％ 이하가 보다 바람직하다. 차광막(20)의 박육부(23) 이외의 부분은, 광 투과율이 0.5％ 미만인 것이 바람직하고, 0.2％ 이하이면 보다 바람직하고, 0.1％ 이하이면 보다 한층 바람직하다.

(d) 0.5％ 이상의 광 투과율을 갖는 박육부(23)의 폭 w가 0.4 ㎛ 이상이다. 폭 w를 0.4 ㎛ 이상으로 함으로써 보다 큰 회절 억제 효과가 얻어진다. 폭 w는 1 ㎛ 이상이면 보다 바람직하고, 4 ㎛ 이상이면 보다 한층 바람직하다. 한편, 폭 w가 50 ㎛를 초과하면, 미광이 투과하기 쉬워진다. 따라서, 박육부(23)의 폭 w는 50 ㎛ 이하가 바람직하고, 20 ㎛ 이하가 보다 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 박육부(23)는 단부 테두리를 향하여 서서히 두께가 얇아지는 경사면(23a)을 갖고 있다. 이러한 경사면(23a)을 구비하면, 투과율이 단부 테두리를 향하여 서서히 높아지고, 투과율이 스텝 형상으로 변화하는 것에 의한 회절이 억제되어, 회절광이 촬상 소자 상에서 서로 강화하는 것을 충분히 억제할 수 있으므로 보다 바람직하다.

본 실시 형태에 있어서는, 미광의 커트 기능을 높이기 위해서, 차광막(20)의 표면(필터 본체(10)와 반대측 면, 즉 광 입사측 면)에 매트면 모양의 요철 구조를 형성하거나, 반사 방지막을 설치하여, 광의 반사 방지 기능을 부여하는 것이 바람직하다.

양호한 반사 방지 기능을 부여하기 위해서는, 매트면 모양의 요철 구조는, 상기 요철 구조가 형성된 차광막(20) 표면의 표면 조도가, JIS B0601(1994)에 준거하여 원자간력 현미경(AFM)에 의해 측정되는 산술 평균 조도(Ra)로 0.1 ㎛ 이상이 되는 구조인 것이 바람직하다. 산술 평균 조도(Ra)의 보다 바람직한 범위는 0.15 내지 10 ㎛이며, 0.2 내지 2 ㎛이면 보다 한층 바람직하고, 0.2 내지 0.5 ㎛이면 더욱 바람직하다. 또한, JIS B0601(1994)에 준거하여 초심도 형상 측정 현미경으로 측정되는 국부 마루의 평균 간격(S)이 1 내지 100 ㎛인 것이 바람직하고, 또한, JIS B0601(1994)에 준거하여 측정되는 최대 높이(Ry)가 2 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 국부 마루의 평균 간격(S)의 보다 바람직한 범위는 2 내지 50 ㎛이며, 5 내지 20 ㎛이면 보다 한층 바람직하다. 또한, 최대 높이(Ry)의 보다 바람직한 범위는 3 내지 9 ㎛이며, 4 내지 6 ㎛이면 보다 한층 바람직하다.

매트면 모양의 요철 구조의 바람직한 예의 하나로서, 예를 들어 후술하는 바와 같은 방법으로 형성되는 주름 형상의 요철 구조를 들 수 있다. 양호한 반사 방지 효과를 얻는 관점에서, 이 요철 구조는, 상기 요철 구조가 형성된 차광막(20) 표면의 표면 조도가, JIS B0601(1994)에 준거하여 원자간력 현미경(AFM)에 의해 측정되는 산술 평균 조도(Ra)로 0.1 ㎛ 이상이 되는 구조인 것이 바람직하고, 0.15 내지 10 ㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.23 내지 10 ㎛인 것이 보다 한층 바람직하다. 또한, 상기 방법으로 측정되는 국부 마루의 평균 간격(S)이 5 내지 100 ㎛인 것이 바람직하고, 5 내지 50 ㎛인 것이 보다 바람직하고, 5 내지 20 ㎛인 것이 보다 바람직하다.

차광막(20)은 예를 들어 다음과 같은 방법으로 형성할 수 있다.

우선, 필터 본체(10)의 자외·적외광 반사막(12)의 표면 전체에, 차광성을 갖는 광경화성 수지를 도포하고 건조시켜서 광경화성 수지 도포층을 형성한다. 광경화성 수지의 도포 방법으로서는, 스핀 코트법, 바 코트법, 딥 코트법, 캐스트법, 스프레이 코트법, 비드 코트법, 와이어바 코트법, 블레이드 코트법, 롤러 코트법, 커튼 코트법, 슬릿 다이 코트법, 그라비아 코트법, 슬릿 리버스 코팅법, 마이크로 그라비아법, 콤마 코트법 등을 사용할 수 있다. 도포는, 복수회로 나누어서 실시해도 된다. 또한, 도포에 앞서, 자외·적외광 반사막(12)에 대한 밀착성을 높이기 위해서, 자외·적외광 반사막(12)의 표면에 헥사메틸디실라잔(HMDS) 등에 의한 커플링 처리를 행해도 된다.

이어서, 광경화성 수지 도포층에, 차광막(20)에 대응하는 위치를 개구시킴과 함께, 그 개구의 내주면에 요철(22)에 대응하는 형상의 요철을 형성한 포토마스크를 통하여 광을 조사한다. 조사하는 광은, 예를 들어 광경화성 수지가 자외 파장 영역의 광에 의해 경화하는 것이면, 적어도 그러한 자외 파장 영역의 광을 포함하는 광을 조사한다. 이에 의해, 광이 조사된 부분의 광경화성 수지가 경화한다.

이어서, 미조사부의 광경화성 수지를 현상에 의해 선택적으로 제거한다. 현상은, 웨트 현상, 드라이 현상 등이 사용된다. 웨트 현상의 경우에는, 알칼리성 수용액, 수계 현상액, 유기 용제 등, 광경화성 수지의 종류에 대응한 현상액을 사용하여, 딥 방식, 스프레이 방식, 브러싱, 슬래핑 등의 공지된 방법에 의해 행할 수 있다.

이어서, 박육부(23)를 형성하기 위해서, 경화한 광경화성 수지의 소요부를 가열하여 용융시킨다. 가열 용융한 광경화성 수지는 표면 장력에 의해 두께 방향의 단면 형상이 변화하여, 박육부(23)가 형성된다. 이에 의해, 요철(22)과 박육부(23)를 구비한 차광막(20)이 형성된다. 박육부(23) 형성 후, 필요에 따라, 가열 또는 광을 조사함으로써, 차광막(20)을 더 경화시켜도 된다.

차광막(20)의 표면에 매트면 모양의 요철 구조를 형성하는 경우에는, 현상 후, 차광막(20)에 방사선을 조사하여, 차광막(20)의 표층 부분만을 더 경화시킨다. 방사선은, 차광막(20)에서 흡수가 큰 파장의 것이 사용된다. 바람직한 방사선으로서는, 파장 170 nm 내지 270 nm의 자외광, 예를 들어 파장 184 nm 내지 254 nm의 자외광을 들 수 있다. 이 후, 차광막(20)을 예를 들어 50 내지 300℃에서 가열하여, 표면에 매트면 모양의 요철 구조를 갖는 차광막이 형성된다.

요철(22)과 박육부(23)를 구비한 차광막(20)은 다음과 같은 방법에 의해서도 형성할 수 있다.

상기와 동일하게 형성한 광경화성 수지 도포층에, 차광막(20)에 대응하는 위치를 개구시킴과 함께, 그 개구의 내주면에 요철(22)에 대응하는 형상의 요철을 형성한 제1 포토마스크를 통하여 1회차 광을 조사한다. 또한, 그 개구의 내주면보다 박육부(23)의 폭 w만큼 작은 개구를 설치한 제2 포토마스크를 통하여 2회차 광을 조사한다. 1회차 광조사에 의해서는, 광경화성 수지를 완전히 경화시키지 않고, 2회차 광조사에 의해 경화를 완료시킨다. 이 후, 미조사부의 광경화성 수지를 현상에 의해 선택적으로 제거하면, 1회차 광조사만이 이루어진 부분은 광에 의한 경화가 불충분하기 때문에, 2회차 광조사를 행한 부분보다 광경화성 수지의 두께가 얇아져서 박육부(23)를 형성할 수 있다. 이 예에서는 2개의 포토마스크를 사용하고 있지만, 개구의 폭이 서서히 작아져 있는 3개 또는 그 이상의 포토마스크를 사용하여 광조사를 반복하도록 하면, 두께가 단부 테두리를 향하여 점감하는 박육부(23)를 형성할 수 있다.

포토마스크로서, 투과율이 투과와 차광의 2치의 부위로 이루어지는 것이 아니라, 박육부(23)를 형성하는 부분의 광 투과율이 단계적 또는 연속적으로 변화하는 소위 그레이 마스크를 사용하도록 하면, 1회의 광조사로, 두께가 단부 테두리를 향하여 단계적 또는 연속적으로 점감하는 박육부(23)를 형성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 차광막(20)은 요철(22) 및 박육부(23)는 그 중 어느 한쪽만이 설치되어 있어도 된다. 따라서, 박육부(23)만을 갖는 차광막(20)은 내주면에 요철이 없는 포토마스크를 사용하여 형성할 수 있다. 요철(22)만을 갖는 차광막(20)은 상기 박육부(23)의 형성 공정을 생략함으로써 형성할 수 있다.

차광막(20)은 인쇄법, 전사법, 잉크젯법 등에 의해서도 형성할 수 있다. 인쇄법으로서는, 예를 들어 스크린 인쇄, 플렉소 인쇄, 철판 인쇄법 등을 들 수 있다. 이들 방법은, 포토마스크에 의한 노광이나 현상을 행하지 않아도, 원하는 형상의 차광막을 형성할 수 있는 이점이 있다. 요철(22)의 형성에는, 스크린 인쇄의 경우, 스크린판에 원하는 요철을 형성한 것도 사용할 수 있지만, 스크린판에 메쉬가 접착되어 있는 것을 판으로서 이용함으로써, 메쉬의 개구부와 메쉬부에서 약간 인쇄하는 잉크(수지)의 양을 다르게 할 수 있기 때문에, 인쇄의 조건을 조정함으로써 원하는 요철을 제작할 수 있어, 고정밀도의 판이 불필요한 점에서 바람직하다.

또한, 박육부(23)는 인쇄의 조건, 잉크의 점도, 도포 시공면과의 습윤성, 표면 장력, 잉크 온도 등을 조정함으로써 형성할 수 있다.

이하, 스크린 인쇄에 있어서 박육부(23)를 형성하는 방법의 예를 기재한다.

차광막(20)에 대응하는 위치를 개구시킨 제1 스크린판을 통하여, 1회차 차광성 수지를 인쇄하여 경화시킨다. 이어서, 그 개구의 내주면보다 박육부(23)의 폭 w만큼 작은 개구를 설치한 제2 스크린판을 통하여 2회차 차광성 수지를 인쇄하여 경화시킨다. 이에 의해, 내측 테두리부에 박육부(23)를 구비한 차광막(20)을 형성할 수 있다.

또한, 인쇄 시에 스크린판과 필터 본체(10)의 클리어런스를 조금 크게 조정하거나, 스퀴지의 압력·각도 등을 조정하거나 함으로써도 박육부(23)를 형성할 수 있다.

또한, 내주면에 형성하는 요철(22)과는 별도로, 보다 가는 피치의 요철을 내주면에 상당하는 부분의 스크린판에 설치함으로써, 인쇄 시에 스크린판의 개구부에 대하여 가는 피치의 요철이 있는 부분으로부터의 차광성 수지가 나오기 어려워져, 차광성 수지의 두께를 작게 할 수 있어, 박육부(23)를 형성할 수 있다.

차광막(20)의 두께는 0.1 내지 400 ㎛인 것이 바람직하다. 0.1 ㎛ 미만에서는 충분한 차광 특성을 얻지 못할 우려가 있는 데다가, 박육부의 두께의 컨트롤이 곤란해진다. 한편, 400 ㎛를 초과하면, 필터 전체의 두께가 두꺼워져서, 촬상 장치의 소형화, 경량화가 곤란해진다. 또한, 수지를 경화시킬 때에, 경화 수축에 의한 변형이 발생하기 쉬워지고, 또한, 내주면에 형성하는 요철의 형상의 컨트롤도 어려워진다. 차광막(20)의 두께는 0.2 내지 100 ㎛이면 보다 바람직하고, 0.5 내지 10 ㎛이면 보다 한층 바람직하다.

차광막(20)의 두께는 내주면에 형성하는 요철의 형상을 컨트롤하는 관점에서는, 요철의 최대 높이 d 및 최소 피치 중 어느 것이든 작은 쪽의 40배 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5배 이하이고, 보다 한층 바람직하게는 2배 이하이고, 1/2 이하이면 특히 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 필터 본체(10)의 평면에서 본 형상은, 도 1에 도시한 것 같이 직사각형 형상이며, 차광막(20)은 그 외주를 따라서 직사각형의 프레임 형상에 설치되어 있지만, 필터 본체(10)는 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 원 형상이어도 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 7에서는, 차광막(20)의 내주면의 요철의 기재를 생략하고 있다. 또한, 도 1에 도시한 근적외선 커트 필터에서는, 요철(22)은 차광막(20)의 내주면 전체에 설치되어 있지만, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 그 일부에 설치되어 있어도 되고, 또한, 도시는 생략했지만, 간격을 두고 복수 개소에 설치되어 있어도 된다. 또한, 요철(22)과 박육부(23)가 개별로 다른 위치에 설치되어 있어도 되고, 또한, 요철(22)과 박육부(23)가 형성되어 있는 개소와, 요철(22) 및 박육부(23) 중 어느 한쪽이 형성되어 있는 개소가 혼재하고 있어도 된다.

광의 회절 억제 효과 면에서는, 요철(22), 박육부(23) 중 어느 것에 대해서도, 내주면의 10％ 이상의 길이(간격을 두고 설치되어 있는 경우에는, 그 합계 길이)에 걸쳐서 설치되어 있는 것이 바람직하고, 20％ 이상이 보다 바람직하고, 40％ 이상이 보다 한층 바람직하다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이 차광막(20)의 형상이 직사각형의 프레임 형상인 경우에는, 미광이 문제가 되기 쉬운 적어도 1개의 변에 설치되는 것이 바람직하고, 도 1에 도시한 바와 같이, 전체 둘레에 설치되는 것이 특히 바람직하다.

본 실시 형태의 근적외선 커트 필터(100)의 필터 본체(10)를 구성하는 투명 기재(11), 자외·적외광 반사막(12) 및 반사 방지막(13)에 대하여 상세하게 설명한다.

투명 기재(11)는 가시 파장 영역의 광을 투과하는 것이면, 그 형상은 특별히 한정되는 것은 아니라, 예를 들어 판 형상, 필름 형상, 블록 형상, 렌즈 형상 등을 들 수 있다. 또한, 투명 기재(11)는 적외선 흡수 유리나 적외선 흡수제를 함유한 수지여도 된다.

투명 기재(11)의 재료로서는, 유리, 수정, 니오븀산리튬, 사파이어 등의 결정, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌아세트산비닐 공중합체 등의 폴리올레핀 수지, 노르보르넨 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴 수지, 우레탄 수지, 염화비닐 수지, 불소 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐알코올 수지 등을 들 수 있다. 이들 재료는, 자외 파장 영역 및 적외 파장 영역 중 적어도 한쪽에 대하여 흡수 특성을 갖는 것이어도 된다.

유리는, 가시 파장 영역에서 투명한 재료로부터 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 붕규산 유리는, 가공이 용이하고, 광학면에 있어서의 흠집이나 이물 등의 발생을 억제할 수 있기 때문에 바람직하고, 알칼리 성분을 포함하지 않는 유리는, 접착성, 내후성 등이 양호하기 때문에 바람직하다.

또한, 유리로서, 플루오로인산염계 유리나 인산염계 유리에 CuO 등을 첨가한 적외 파장 영역에 흡수를 갖는 광흡수형 유리도 사용할 수 있다. 특히, CuO를 첨가한 플루오로인산염계 유리 또는 인산염계 유리는, 가시 파장 영역의 광에 대하여 높은 투과율을 가짐과 함께, CuO가 근적외 파장 영역의 광을 충분히 흡수하기 때문에, 양호한 근적외선 커트 기능을 부여할 수 있다.

CuO를 함유하는 플루오로인산염계 유리의 구체예로서는, 질량％로, P₂O₅ 46 내지 70％, MgF₂ 0 내지 25％, CaF₂ 0 내지 25％, SrF₂ 0 내지 25％, LiF 0 내지 20％, NaF 0 내지 10％, KF 0 내지 10％, 단, LiF, NaF, KF의 합량이 1 내지 30％, AlF₃ 0.2 내지 20％, ZnF₂ 2 내지 15％(단, 불화물 총합계량의 50％까지를 산화물로 치환 가능)를 포함하여 이루어지는 플루오로인산염계 유리 100 질량부에 대하여 CuO를 0.1 내지 5 질량부, 바람직하게는 0.3 내지 2 질량부 함유시킨 것을 들 수 있다. 시판품으로서는, NF-50 유리(아사히 글래스사제 상품명) 등이 예시된다.

CuO를 함유하는 인산염계 유리의 구체예로서는, 질량％로, P₂O₅ 70 내지 85％, Al₂O₃ 8 내지 17％, B₂O₃ 1 내지 10％, Li₂O 0 내지 3％, Na₂O 0 내지 5％, K₂O 0 내지 5％, Li₂O+Na₂O+K₂O 0.1 내지 5％, SiO₂ 0 내지 3％를 포함하여 이루어지는 인산염계 유리 100 질량부에 대하여 CuO를 0.1 내지 5 질량부, 바람직하게는 0.3 내지 2 질량부 함유시킨 것을 들 수 있다.

투명 기재(11)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 소형화, 경량화를 도모하는 점으로부터는, 0.1 내지 3 mm의 범위가 바람직하고, 0.1 내지 1 mm의 범위가 보다 바람직하다.

자외·적외광 반사막(12)은 전술한 바와 같이, 차광막(20)의 형성을 촉진하는 기능을 갖지만, 동시에, 근적외선 커트 필터 기능을 부여하거나, 또는 높이는 효과를 아울러 갖는다. 이 자외·적외광 반사막(12)은 저굴절률 유전체층과 고굴절률 유전체층을 스퍼터링법이나 진공 증착법 등에 의해 교대로 적층한 유전체 다층막으로 구성된다.

저굴절률 유전체층의 재료로서는, 굴절률이 1.6 이하, 바람직하게는 1.2 내지 1.6의 재료가 사용된다. 구체적으로는, 실리카(SiO₂), 알루미나, 불화란탄, 불화마그네슘, 육불화알루미늄나트륨 등이 사용된다. 고굴절률 유전체층의 재료로서는, 굴절률이 1.7 이상, 바람직하게는 1.7 내지 2.5의 재료가 사용된다. 구체적으로는, 티타니아(TiO₂), 지르코니아, 5산화탄탈, 오산화니오븀, 산화란탄, 이트리아, 산화아연, 황화아연 등이 사용된다. 굴절률은 파장 550 nm의 광에 대한 굴절률이다.

유전체 다층막은, 전술한 스퍼터링법이나 진공 증착법 외에, 이온빔법, 이온 플레이팅법, CVD법 등에 의해서도 형성할 수 있다. 스퍼터링법이나 이온 플레이팅법은, 소위 플라즈마 분위기 처리인 점에서, 투명 기재(11)에 대한 밀착성을 향상시킬 수 있다.

반사 방지막(13)은 근적외선 커트 필터(100)에 입사한 광의 반사를 방지함으로써 투과율을 향상시켜, 효율적으로 입사광을 이용하는 기능을 갖는 것으로서, 종래부터 알려지는 재료 및 방법에 의해 형성할 수 있다. 구체적으로는, 반사 방지막(3)은 스퍼터링법, 진공 증착법, 이온빔법, 이온 플레이팅법, CVD법 등에 의해 형성한 실리카, 티타니아, 5산화탄탈, 불화마그네슘, 지르코니아, 알루미나 등의 1층 이상의 막이나, 졸겔법, 도포법 등에 의해 형성한 실리카케이트계, 실리콘계, 불화메타크릴레이트계 등으로 구성된다. 반사 방지막(13)의 두께는 통상 100 내지 600 nm의 범위이다.

본 발명에 있어서는, 투명 기재(11)의 자외·적외광 반사막(12)이 형성되는 주면과는 반대측의 주면에, 반사 방지막(13) 대신에, 또는 반사 방지막(13)과 투명 기재(11) 사이에, 자외 파장 영역 및 적외 파장 영역의 광을 반사하는 유전체 다층막을 포함하여 이루어지는 제2 자외·적외광 반사막을 설치해도 된다. 또한, 자외·적외광 반사막(12) 대신에, 또는 자외·적외광 반사막(12) 상에 제2 반사 방지막이 설치되어 있어도 된다.

차광막(20)은 도 9에 도시하는 근적외선 커트 필터(110)와 같이, 필터 본체(10)의 반사 방지막(13)측의 주면에 형성해도 된다.

차광막(20)은 도 10에 도시하는 근적외선 커트 필터(120)와 같이, 그 외측 테두리가, 필터 본체(10)의 외측 테두리의 내측에 위치하고 있어도 된다. 이 경우, 필터 본체(10)의 외주부에, 도 11에 도시하는 근적외선 커트 필터(130)와 같이 모따기부(24)를 형성하는 것이 바람직하다. 모따기부(24)를 형성함으로써, 노출된 필터 본체(10) 외측 테두리부 표면에 입사한 광이 반사되어 발생하는 미광을 억제할 수 있다.

도 12에 도시하는 근적외선 커트 필터(140)와 같이, 투명 기재(11)와 반사 방지막(13) 사이에 적외광 흡수막(15)이 설치되어 있어도 된다. 적외광 흡수막(15)은 투명 기재(11)와 자외·적외광 반사막(12) 사이에 설치되어 있어도 된다.

적외광 흡수막(15)은 적외 파장 영역의 광을 흡수하는 적외선 흡수제를 포함하는 투명 수지로 구성될 수 있다.

투명 수지는, 가시 파장 영역의 광을 투과하는 것이면 되고, 예를 들어 아크릴 수지, 스티렌 수지, ABS 수지, AS 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리염화비닐 수지, 아세테이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리에스테르 수지, 알릴에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드에테르 수지, 폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 우레아 수지 등을 들 수 있다.

적외 파장 영역의 광을 흡수하는 적외선 흡수제로서는, ITO(In₂O₃-TiO₂계), ATO(ZnO-TiO₂계), 붕화란탄 등의 무기 미립자나, 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 디티올 금속 착체계 화합물, 디이모늄계 화합물, 폴리메틴계 화합물, 프탈라이드 화합물, 나프토퀴논계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 인도페놀계 화합물 등의 유기계 색소를 들 수 있다.

그 외, 무기 미립자로서, 적어도 Cu 및/또는 P을 포함하는 산화물의 결정자를 포함하여 이루어지고, 수 평균 응집 입자 직경이 5 내지 200 nm의 것이고, 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 결정자를 포함하여 이루어지고, 수 평균 응집 입자 직경이 5 내지 200 nm인 것을 사용할 수 있다.

(화학식 중, A는 알칼리 금속(Li, Na, K, Rb, Cs), 알칼리 토금속(Mg, Ca, Sr, Ba) 및 NH₄로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며, 첨자인 n은 A가 알칼리 금속 또는 NH₄인 경우에는 1이며, A가 알칼리 토금속인 경우에는 2임)

이러한 결정자를 포함하여 이루어지는 것은, 결정 구조에 기인하는 적외선 흡수 특성을 유지할 수 있고, 또한 결정자가 미립자이기 때문에, 적외광 흡수막(15) 중에 고농도로 함유할 수 있어, 단위 길이당 흡수능을 크게 할 수 있는 점에서 바람직하다.

무기 미립자는 내후성, 내산성, 내수성 등의 향상이나 표면 개질에 의한 결합제 수지와의 상용성의 향상을 목적으로, 공지된 방법으로 표면 처리가 되어 있어도 된다.

또한, 유기계 색소로서, 아세톤에 용해하여 측정되는 파장 영역 400 내지 1000 nm의 광의 흡수 스펙트럼에 있어서, 피크 파장이 695±1 nm이며 반치폭이 35±5 nm인 극대 흡수 피크를 갖는 색소를 사용할 수 있다. 이러한 색소는 근적외선 커트 필터에 요구되는 파장 630 내지 700 nm 부근 사이에서 급준하게 흡광도가 변화하기 때문에 바람직하다.

적외선 흡수제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

투명 수지에는, 적외선 흡수제 이외에, 또한, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 색조 보정 색소, 레벨링제, 대전 방지제, 열 안정제, 산화 방지제, 분산제, 난연제, 활제, 가소제 등이 함유되어 있어도 된다.

적외광 흡수막(15)은 예를 들어 투명 수지, 적외선 흡수제 및 필요에 따라 배합되는 다른 첨가제를, 분산매 또는 용매에 분산 또는 용해시켜서 도공액을 제조하고, 도포 시공한 후, 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 도포 시공, 건조는 복수회로 나누어서 실시할 수 있다. 그 때, 함유 성분이 상이한 복수의 도공액을 제조하고, 이들을 순서대로 도포 시공, 건조시켜도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 상술한 유기계 색소를 포함하는 도공액과, ITO 입자를 포함하는 도공액을 각각 개별로 제조하고, 이들을 순서대로 도포 시공하고, 건조시켜도 된다.

분산매 또는 용매로서는, 물, 알코올, 케톤, 에테르, 에스테르, 알데히드, 아민, 지방족 탄화수소, 지환족 탄화수소, 방향족 탄화수소 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 도공액에는, 필요에 따라 분산제를 배합할 수 있다.

도공액의 제조에는, 자전·공전식 믹서, 비즈 밀, 유성 밀, 초음파 균질기 등의 교반 장치를 사용할 수 있다. 높은 투명성을 확보하기 위해서는, 교반을 충분히 행하는 것이 바람직하다. 교반은, 연속적으로 행해도 되고, 단속적으로 행해도 된다.

도공액의 도포 시공에는, 스핀 코트법, 바 코트법, 딥 코트법, 캐스트법, 스프레이 코트법, 비드 코트법, 와이어바 코트법, 블레이드 코트법, 롤러 코트법, 커튼 코트법, 슬릿 다이 코트법, 그라비아 코트법, 슬릿 리버스 코팅법, 마이크로 그라비아법, 콤마 코트법 등을 사용할 수 있다.

적외광 흡수막(15)의 두께는 0.01 내지 400 ㎛의 범위가 바람직하고, 0.1 내지 50 ㎛의 범위가 보다 바람직하다. 0.01 ㎛ 미만에서는, 소정의 흡수능을 얻지 못할 우려가 있고, 400 ㎛를 초과하면, 건조 시에 건조 불균일이 발생할 우려가 있다.

적외광 흡수막(15)을 구비한 근적외선 커트 필터(130)는 양호한 근적외선 커트 기능을 구비할 수 있다.

도 13은 본 실시 형태의 근적외선 커트 필터를 사용한 촬상 장치(50)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 촬상 장치(50)는 고체 촬상 소자(51), 광학 필터(52), 렌즈(53) 및 이들을 보유 지지 고정하는 하우징(54)을 갖는다.

고체 촬상 소자(51), 광학 필터(52) 및 렌즈(53)는 광축 x를 따라 배치되고, 고체 촬상 소자(51)와 렌즈(53) 사이에 광학 필터(52)가 배치되어 있다. 고체 촬상 소자(51)는 렌즈(53) 및 광학 필터(52)를 통과하여 입사해 온 광을 전기 신호로 변환하는 전자 부품이며, 예를 들어 CCD나 CMOS 등이다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 광학 필터(52)로서, 도 1에 도시한 근적외선 커트 필터(100)가 사용되어, 차광막(20)이 렌즈(53)측에 위치하도록 배치되어 있다.

근적외선 커트 필터(100)는 차광막(20)이 고체 촬상 소자(51)측에 위치하도록 배치해도 된다. 또한, 광학 필터(52)로서, 근적외선 커트 필터(100) 대신에 도 9, 도 10, 도 11, 도 12 등에 도시된 근적외선 커트 필터를 사용할 수 있다. 이들 근적외선 커트 필터를 사용한 경우에도, 차광막(20)이 렌즈(53)측에 위치하도록 배치해도 되고, 고체 촬상 소자(51)측에 위치하도록 배치해도 된다.

촬상 장치(50)에 있어서는, 피사체측에서 입사한 광은, 렌즈(53) 및 광학 필터(52)(근적외선 커트 필터(100))를 통하여 고체 촬상 소자(51)에 입사한다. 이 입사한 광을 고체 촬상 소자(51)가 전기 신호로 변환하고, 화상 신호로서 출력한다. 입사광은, 차광막(20)을 구비한 근적외선 커트 필터(100)를 통과함으로써, 적정한 광량으로 조절되고, 또한 충분히 근적외선이 차폐된 광으로서 고체 촬상 소자(51)에서 수광된다.

이 촬상 장치(50)에 있어서는, 근적외선 커트 필터(100)에 일체로, 요철(22) 및 박육부(23)를 구비한 차광막(20)이 설치되어 있기 때문에, 종래와 같은 차광막의 내측 단부 테두리에 있어서의 광의 회절에 기인하는 미광을 억제할 수 있어, 노이즈가 없는 양호한 화상을 얻을 수 있다.

근적외선 커트 필터(100)는 차광막(20)과 촬상 소자의 수광면과의 거리가 0.02 내지 5 mm로 되도록 배치하는 것이, 회절 억제 효과나 제조 기술상의 제약 등의 관점에서 바람직하다.

이 예에서는, 촬상 장치(50)는 1개의 렌즈가 배치되어 있을 뿐이지만, 복수의 렌즈를 구비하고 있어도 되고, 또한, 고체 촬상 소자를 보호하는 커버 유리 등을 구비하고 있어도 된다. 또한, 광학 필터의 위치도, 렌즈와 고체 촬상 소자 사이에 한하지 않고, 예를 들어 렌즈보다 피사체측에 배치되어 있어도 되고, 또한, 렌즈가 복수 배치될 경우에, 렌즈와 렌즈 사이에 배치되어 있어도 된다.

이상 설명한 실시 형태는, 광학 필터가 근적외선 커트 기능을 갖는 필터의 예인데, 근적외선 커트 기능에 한하지 않고, 저역 통과 필터, ND 필터, 색조 필터, 광증폭 필터 등의 기능을 갖는 것이어도 된다.

본 발명은 이상 설명한 실시 형태의 기재 내용에 전혀 한정되는 것은 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.

[실시예]

이어서, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 전혀 한정되지 않는다.

(실시예 1)

40 mm×40 mm×0.3 mm의 각판 형상의 적외선 흡수 유리(NF-50 유리 아사히 글래스사제)의 한쪽 표면에, 진공 증착법에 의해, 실리카(SiO₂; 굴절률 1.45(파장 550 nm))층과 티타니아(TiO₂; 굴절률 2.32(파장 550 nm))층을 교대로 적층하여 유전체 다층막(34층)을 형성하였다. 또한, 적외선 흡수 유리의 다른 쪽의 표면에 반사 방지막을 형성하였다.

상기 유전체 다층막의 표면 전체에, 차광성 자외선 경화형 아크릴레이트계 수지를 스핀 코트법에 의해 두께 1.2 ㎛로 도포하고, 가열한 후, 그 표면에 개구 내주면에 불규칙한 요철을 갖는 포토마스크를 통하여 고압 수은 램프에 의해 100 mJ/㎠의 자외선을 조사하여 경화시켰다. 그 후, 현상액을 사용하여 미노광 부분을 제거하고, 계속해서 가열하여 근적외선 커트 필터를 제조하였다.

얻어진 근적외선 커트 필터의 차광막의 내주면에는 불규칙한 요철이 형성되어 있었다. 또한, 차광막의 표면을 원자간력 현미경(AMF)으로 관찰한 바, 국부 마루의 평균 간격(S) 10 ㎛의 주름 형상의 미세 요철 구조가 형성되어 있고, 차광막의 표면 조도는 산술 평균 조도(Ra)로 180 nm였다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일하게 하여, 적외선 흡수 유리(NF-50 유리 아사히 글래스사제)의 한쪽 표면에, 진공 증착법에 의해, 실리카(SiO₂; 굴절률 1.45(파장 550 nm))층과 티타니아(TiO₂; 굴절률 2.32(파장 550 nm))층을 교대로 적층하여 유전체 다층막(34층)을 형성하였다. 또한, 적외선 흡수 유리의 다른 쪽 표면에 3층 반사 방지막을 형성하였다.

상기 유전체 다층막의 표면에, 개구 내주면에 불규칙한 요철을 갖는 제1 스크린판을 사용하여, 차광성 수지 잉크(흑색 착색 안료 함유), 실리카 미분말(평균 입경(D50) 4.7 ㎛) 및 용제를 첨가하여 균일하게 혼합하여 제조한 도포액을 도포하고 가열하여 제1 도막을 형성하였다. 이어서, 제1 스크린판보다 개구가 작은 제2 스크린판을 사용하여, 제1 도막 상에 상기 도포액을 다시 도포하고 가열하여 제2 도막을 형성하여, 제1 및 제2 도막을 포함하여 이루어지는 두께 7 ㎛의 차광막을 구비한 근적외선 커트 필터를 제조하였다.

얻어진 근적외선 커트 필터의 차광막의 내주면에는, 도 14a, 도 14b에 도시한 바와 같은, 불규칙한 요철이 형성되어 있었다. 도 14a는 차광막의 광학 현미경에 의한 촬상 사진의 모사도이며, 도 14b는 그 확대 사진의 모사도이다. 도 14b중의 화살표는 차광막의 내주면에 형성된 볼록부를 지시하고 있다.

또한, 분광 광도계((주) 히타치 세이사꾸쇼제 히타치 분광 광도계 U-4100)를 사용하여, 차광막의 두께와 광 투과율의 관계를 조사하는 한편, 차광막의 내측 단부 테두리 및 그 근방의 두께와 위치의 관계를 조사하고, 이 두 가지의 관계로부터 차광막의 위치와 광 투과율을 조사한 바, 도 15에 도시하는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 도 15의 그래프로부터 명백해진 바와 같이, 차광막의 내측 단부 테두리에는 폭 15 ㎛의 투과율 0.5％ 이상으로 되는 박육부(23)가 형성되어 있었다.

또한, 차광막의 표면을 원자간력 현미경(AMF)으로 관찰한 바, 매트면 모양 미세 요철 구조가 형성되어 있고, 그 표면 조도는, 실리카 미분말을 2 질량부(차광성 수지 잉크에 대하여 2 질량％) 배합한 재료로 형성한 것에서는, 산술 평균 조도(Ra) 0.43 ㎛, 최대 높이(Ry) 3.63 ㎛, 국부 마루의 평균 간격(S) 30 ㎛이며, 실리카 미분말을 4 질량부(차광성 수지 잉크에 대하여 4 질량％) 배합한 재료로 형성한 것에서는, 산술 평균 조도(Ra) 0.4 ㎛, 최대 높이(Ry) 3.5 ㎛, 국부 마루의 평균 간격(S) 5.0 ㎛였다.

또한, 상기 근적외선 커트 필터에 대하여 파장 633 nm의 광을 조사하고, 빔 프로파일러(오피르제)를 사용하여 투과광의 광량 분포를 조사하였다. 비교를 위해서, 차광막에 요철 및 박육부를 형성하지 않도록 한 이외에는, 실시예 2와 동일하게 제조한 종래형 근적외선 커트 필터에 대해서도 측정하였다. 결과를 도 16에 나타내었다.

도 16의 그래프로부터 명백해진 바와 같이, 차광막의 내측 단부 테두리 및 그 근방에서, 실시예의 투과광 강도가 비교예에 비해 명백하게 광강도 진폭이 저감하고 있어, 차광막에 요철 및 박육부를 형성함으로써, 회절에 기인하는 화상의 열화를 방지할 수 있다.

본 발명의 광학 필터는 생산성 및 경제성이 우수하고, 또한 내측 단부 테두리에 있어서의 광의 회절 억제 효과를 갖는 차광막을 일체로 구비할 수 있는 점에서, 디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오 카메라, 휴대 전화, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, PDA 등의 정보 기기에 내장되는 소형 카메라 등의 촬상 장치에 유용하다.

10: (근적외선 커트)필터 본체
11: 투명 기재
12: 자외·적외광 반사막
13: 반사 방지막
15: 적외광 흡수막
20: 프레임 형상 차광막
22: 요철
23: 박육부
50: 촬상 장치
51: 고체 촬상 소자
52: 광학 필터
53: 렌즈
54: 하우징
100, 110, 120, 130, 140: 근적외선 커트 필터

Claims

피사체 또는 광원으로부터의 광이 입사하는 촬상 소자가 내장된 촬상 장치에 사용되는 광학 필터로서,
상기 피사체 또는 광원과 상기 촬상 소자 사이에 배치되고, 상기 입사광에 대하여 투과성을 갖는 광학 필터 본체와,
상기 광학 필터 본체의 적어도 한쪽 면에 일체로 형성된 프레임 형상 차광막
을 구비하고,
상기 프레임 형상 차광막은 하기 (1) 및/또는 (2)의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필터.
(1) 평면에서 보아 상기 프레임 형상 차광막의 내주면의 적어도 일부에 요철이 형성되어 있다.
(2) 상기 프레임 형상 차광막의 내측 테두리부의 적어도 일부에 박육부가 형성되어 있다.
제1항에 있어서, 상기 요철은 불규칙한 요철인 광학 필터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 요철은 평면에서 본 측정으로 0.4 내지 50 ㎛의 높이를 갖는 광학 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박육부의 광 투과율이 0.5％ 이상인 광학 필터.
제4항에 있어서, 상기 박육부의 폭은 0.4 내지 50 ㎛인 광학 필터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박육부는 단부 테두리를 향하여 서서히 두께가 얇아지는 경사면을 갖는 광학 필터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 근적외선 커트 기능을 갖는 광학 필터인 광학 필터.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 필터 본체는 적외 파장 영역의 광을 흡수하는 적외선 흡수 유리를 구비하는 광학 필터.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 필터 본체는 적외 파장 영역의 광을 흡수하는 적외선 흡수제를 포함하는 적외광 흡수막을 구비하는 광학 필터.