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CN107113372A - 光学滤波器和摄像装置 - Google Patents

光学滤波器和摄像装置 Download PDF

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CN107113372A
CN107113372A CN201580070293.3A CN201580070293A CN107113372A CN 107113372 A CN107113372 A CN 107113372A CN 201580070293 A CN201580070293 A CN 201580070293A CN 107113372 A CN107113372 A CN 107113372A
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CN
China
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optical filter
light
photomask
convex structure
minute concave
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CN201580070293.3A
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松尾淳
梅田悟史
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

本发明提供在安装于摄像装置时能够增大微细凹凸结构的位置的自由度、另外能够增大微细凹凸结构的设计的自由度、并且能够进一步减少杂散光的具备遮光膜的光学滤波器和具备这样的光学滤波器的摄像装置。光学滤波器(100)是来自被拍摄物或光源的光入射的、用于内置有摄像元件的摄像装置的光学滤波器。光学滤波器(100)具有：光学滤波器主体(10)，配置在被拍摄物或光源与摄像元件之间，对于入射光，对规定波长的光具有透射性；以及遮光膜(20)，在光学滤波器主体10的至少一侧的面具有规定的图案形状，屏蔽入射的光的一部分；光学滤波器主体(10)具有透明基板11。在透明基板11与遮光膜20之间的至少1个界面具有抑制光的反射的第1微细凹凸结构22。

Description

光学滤波器和摄像装置
技术领域
本发明涉及光学滤波器和摄像装置。
背景技术
在使用了CCD(电荷耦合器件，Charge Coupled Device)、CMOS图像传感器(互补金属氧化物半导体图像传感器，Complementary Metal Oxide Semiconductor ImageSensor)等固体摄像元件的摄像装置中，为了良好地再现色调且得到鲜明的图像，将具有各种光学功能的光学滤波器配置在例如摄像透镜与固体摄像元件之间等。另外，对于摄像装置，为了调整进入的光的量防止摄像元件因受光而产生的电荷饱和而无法摄像或者截止来自摄像装置内的透镜和传感器等光学构件、其保持构件等的反射、散射所致的杂散光，配置有所谓被称为光圈的遮蔽构件。
为了实现该摄像装置的小型化，提出了在光学滤波器一体地设置作为光圈发挥功能的黑色被覆而成的装置(例如，参照专利文献1)。对于该摄像装置，不需要用于配置光圈的空间，能够将装置小型化，此外，也能够实现部件数的削减、组装工序的简化。
但是，在摄像装置内所配置的光学滤波器、透镜等光学构件的光学功能面具备抑制因入射光的反射所致的杂散光等的防反射膜。该防反射膜一般通过蒸镀、溅射等由将低折射率层和高折射率层交替层叠的多层膜等构成，对于上述黑色被覆(遮光膜)也期望这样的反射抑制功能。
但是，上述防反射膜的形成工序繁杂，在生产率、成本方面存在课题。另外，在反射抑制效果的方面，上述防反射膜一般也存在波长依赖性和入射角度依赖性，因此，存在其效果容易产生波动这样的问题。
针对该问题，例如在专利文献2记载了通过在一体地形成于光学滤波器主体的遮光膜的表面设置抑制光的反射的微细凹凸结构，可在不经过复杂的工序的情况下得到没有波动的反射抑制效果、特别是正反射的抑制效果。
然而，在专利文献2中，由于微细凹凸结构仅设置于遮光膜的与光学滤波器主体相反的一侧，因此，杂散光的反射位置受到限制。具体而言，微细凹凸结构是与被拍摄物侧最接近的面或与固体摄像元件侧最接近的面。其结果，根据安装位置，有可能因多重反射等而无法充分地减少杂散光。
另外，专利文献2的微细凹凸结构在表面露出，与微细凹凸结构相接的介质为空气(折射率≈1)。因此，遮光膜材料与空气的折射率差(Δn)的自由度受到限制，基于该折射率差的反射抑制所需要的微细凹凸结构的规格也受到限制。因此，也存在难以进一步减少杂散光这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002－268120号公报
专利文献2：国际公开第2013/061990号
发明内容
本发明的目的在于提供在安装于摄像装置时能够增大微细凹凸结构的位置的自由度、另外能够增大该微细凹凸结构的设计的自由度、由此能够进一步减少杂散光的一体地具备遮光膜的光学滤波器以及具备该光学滤波器的高品质、高性能的摄像装置。
本发明的一个方案的光学滤波器是来自被拍摄物或光源的光入射的、用于内置有摄像元件的摄像装置的光学滤波器，其特征在于，所述光学滤波器具有：光学滤波器主体，配置在所述被拍摄物或光源与所述摄像元件之间，对所述入射光具有透射性；以及遮光膜，在所述光学滤波器主体的至少一侧的面具有规定的图案形状，屏蔽入射的光的一部分；所述光学滤波器主体具有透明基板，在所述透明基板与所述遮光膜之间的至少1个界面具有抑制光的反射的第1微细凹凸结构。
本发明的其它方案的摄像装置的特征在于，具备：接收来自被拍摄物或光源的光的摄像元件；配置在所述被拍摄物或光源与所述摄像元件之间的透镜；以及配置在所述被拍摄物或光源与所述摄像元件之间的上述光学滤波器。
本发明提供一体地具备遮光膜的光学滤波器，所述光学滤波器在安装于摄像装置时，能够增大微细凹凸结构的位置的自由度，另外能够增大该微细凹凸结构的设计的自由度，由此能够进一步减少杂散光。另外，本发明提供具备该光学滤波器的高品质、高性能的摄像装置。
附图说明
图1是示意性地表示第1实施方式的光学滤波器的截面图。
图2是示意性地表示第1实施方式的光学滤波器的变形例的截面图。
图3是示意性地表示第1实施方式的光学滤波器的变形例的截面图。
图4是示意性地表示第1实施方式的光学滤波器的变形例的截面图。
图5是示意性地表示第1实施方式的光学滤波器的变形例的截面图。
图6是表示图1所示的光学滤波器的制造方法的一个例子的截面图。
图7是表示图4所示的光学滤波器的制造方法的一个例子的截面图。
图8是表示为了调查第1微细凹凸结构的反射抑制效果而进行的模拟的结果的图表。
图9是表示为了调查第1微细凹凸结构的反射抑制效果而进行的模拟的结果的图表。
图10是用于说明图8和图9所示的模拟结果的图。
图11是图1所示的光学滤波器的俯视图。
图12是表示第1实施方式的变形例的俯视图。
图13是示意性地表示第2实施方式的光学滤波器的截面图。
图14是示意性地表示第3实施方式的光学滤波器的截面图。
图15是表示图14所示的光学滤波器的制造方法的一个例子的截面图。
图16是示意性地表示第4实施方式的摄像装置的截面图。
图17是表示第4实施方式的摄像装置的变形例的截面图。
图18是表示对实施例的光学滤波器进行测定而得到的反射率曲线的图表。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1是基于本发明第1实施方式的光学滤波器的示意性截面图。
如图1所示，本实施方式的光学滤波器100具备光学滤波器主体(以下，也简称为“滤波器主体”)10和遮光膜20。在滤波器主体10的一侧的主面的外周部一体地具备遮光膜20。
滤波器主体10包含透明基板11。透明基板11由后述的对入射光具有透射性的材料构成。应予说明，对于透明基板11，透明基板11本身也可以兼具透射特定波长的光且屏蔽其以外的波长的光的滤波器功能。
另外，遮光膜20是对入射光具有遮光性的膜。对于该遮光膜20，可例示含有炭黑、钛黑等无机或有机着色剂的遮光性的树脂，在透明基板11的一侧的主面具备。虽然省略了图示，但遮光膜20也可以在透明基板11的两主面具备。另外，树脂的种类没有特别限定，通过紫外波长区域等的光的照射而固化的光固化性树脂、热塑性树脂、热固化性树脂均可使用。应予说明，在此，“遮光性”主要是指通过光吸收而屏蔽光的透射的性质。在将本实施方式的光学滤波器100用于后述的内置有摄像元件的摄像装置时，具有这样的遮光性树脂的遮光膜20作为调节摄像元件接收的光的量或截止杂散光的所谓光圈来发挥作用。
另外，在该光学滤波器100中，在透明基板11与遮光膜20的界面具有表现出光的反射抑制功能的第1微细凹凸结构22。
对于第1微细凹凸结构22，为了得到良好的反射抑制效果，优选如下结构：其表面粗糙度以依据JIS B0601(1994)并利用原子间力显微镜(AFM)测定的算术平均粗糙度(Ra)计为0.03μm以上。算术平均粗糙度(Ra)的更优选的范围为0.05～10μm，更进一步优选为0.1～2μm，进一步优选为0.2～0.5μm。
另外，对于第1微细凹凸结构22，为了得到良好的反射抑制效果，依据JIS B0601(1994)测定的最大高度(Ry)优选0.1μm以上。最大高度(Ry)的更优选的范围为3～9μm，更进一步优选为4～6μm。进而，依据JIS B0601(1994)并利用超深度形状测定显微镜测定的局部山顶的平均间隔(S)优选最大高度(Ry)的5.5倍以下。局部山顶的平均间隔(S)的更优选的范围为最大高度(Ry)的3.8倍以下，优选为最大高度(Ry)的2.4倍以下，更进一步优选为最大高度(Ry)的1.2倍以下。
另外，第1微细凹凸结构22具有高度大于100nm的凸部，该凸部的上升角优选20°以上，更优选40°以上，更进一步优选60°以上。若高度大于100nm的凸部的上升角小于20°，则扩散反射性能下降，接近正反射的成分增加。在此，“凸部的上升角”是指在最小二乘拟合平面(最小二乗平面)，从底点朝向相邻的顶点的角度的平均值。即，虽然由多个底点和多个顶点得到多个角度，但是指将这些角度平均而得到的值。
应予说明，第1微细凹凸结构22如后所述，例如可以对透明基板11等的表面通过喷砂处理而形成，适当选择此时使用的研磨材料、处理条件，可得到具有上述形状的凹凸结构。
进而，形成界面的材料的折射率差(Δn)(在图1的例中为遮光膜20与透明基板11的折射率差(Δn))优选0.60以下，所述界面形成有第1微细凹凸结构22。若折射率差(Δn)大于0.60，则根据第1微细凹凸结构22的凹凸的大小、形状等，有可能正反射或扩散反射增加而得不到充分的反射抑制效果。折射率差(Δn)更优选0.30以下，更进一步优选0.10以下。
本实施方式的光学滤波器100具有包含透明基板11的滤波器主体10、滤波器主体10所具备的具有光圈功能的遮光膜20以及在其界面的抑制光的反射的第1微细凹凸结构22。因此，与以往的仅在遮光膜露出的表面、即遮光膜的与滤波器主体10侧相反侧的主面具有微细凹凸结构的光学滤波器相比，在安装于摄像装置时，能够增大微细凹凸结构的位置的自由度。另外，以往的光学滤波器由于与微细凹凸结构相接的介质为空气(折射率≈1)，因此，遮光膜材料与空气的折射率差(Δn)的自由度受到限制，基于折射率差的反射抑制所需要的微细凹凸结构的规格也受到限制。但是，本实施方式的光学滤波器由于在透明基板与遮光膜的界面具有微细凹凸结构，因此，折射率差(Δn)的自由度增大，也能够增大微细凹凸结构的规格的自由度。由此，能够更大幅且可靠地减少杂散光。
应予说明，在本实施方式中，滤波器主体10可以在透明基板11的至少一侧的主面具有至少一层的光学功能层。作为光学功能层，可以举出透射可见波长区域的光(以下称为“可见光”)且反射紫外波长区域和/或红外波长区域的光(以下，分别称为“紫外光”、“红外光”)的由电介质多层膜构成的紫外/红外光反射膜，含有吸收特定波长区域的光的吸收剂的由透明树脂构成的光吸收膜(例如，含有吸收紫外光和/或红外光的紫外/红外线吸收剂的由透明树脂构成的紫外/红外光吸收膜等)，防反射膜等。另外，如上所述，透明基板11本身也可以兼具透射特定波长的光且屏蔽其以外的波长的光的滤波器功能。此时，例如可以使用如上所述的含有吸收剂的树脂制透明基板、近红外线吸收玻璃等。
图2～4是表示上述方案的例子的示意性截面图。
图2的光学滤波器110是在透明基板11的一侧的面具有防反射膜12的例子。
图3的光学滤波器120是在透明基板11的一侧的面具有防反射膜12，在另一侧的面具有透射可见光且反射紫外光和红外光的由电介质多层膜构成的紫外·红外光反射膜13的例子。在本例子中，遮光膜20在防反射膜12的表面具有，并且在这些遮光膜20和防反射膜12的界面具有第1微细凹凸结构22。应予说明，遮光膜20可以在紫外·红外光反射膜13的表面具有，也可以在防反射膜12和紫外·红外光反射膜13的两表面具有。
图4的光学滤波器130与图3的例子同样地是在透明基板11的一侧的面的一部分、即不包括外周部的部分(中心部)以与外周部内侧的端面相接的方式具有防反射膜12，在另一侧的面具有紫外·红外光反射膜13的例子。另外，在防反射膜12侧的透明基板11的表面具有遮光膜20，在遮光膜20与透明基板11的界面具有第1微细凹凸结构22。应予说明，对于该例子，也是遮光膜20可以在紫外·红外光反射膜13侧的透明基板11的表面具有，也可以在紫外·红外光反射膜13侧的透明基板11的表面和防反射膜12侧的透明基板11的表面这两表面具有。
图5的光学滤波器140是在透明基板11的一侧的面的不包括外周部的中心部以与外周部内侧的端面相接的方式具有含有吸收特定波长的吸收剂的由透明树脂构成的光吸收膜14以及防反射膜12，在另一侧的面具有紫外·红外光反射膜13的例子。而且，在光吸收膜14和防反射膜12侧的透明基板11的表面具有遮光膜20，在遮光膜20和透明基板11的界面具有第1微细凹凸结构22。应予说明，光吸收膜14例如可以由含有吸收紫外光和/或红外光的紫外/红外线吸收剂的透明树脂构成，但也可以由含有吸收其以外的波长的吸收剂的透明树脂构成。对于该例子，也是遮光膜20可以在紫外·红外光反射膜13侧的透明基板11的表面具有，也可以在紫外·红外光反射膜13侧的透明基板11的表面以及光吸收膜14和防反射膜12侧的透明基板11的表面这两表面具有。
另外，虽然省略了图示，但滤波器主体10在透明基板11的至少一侧的主面具有至少一层的光学功能层时，第1微细凹凸结构22只要在透明基板11与遮光膜20之间的至少1个界面具有即可。因此，例如，如图3的光学滤波器120那样在透明基板11的一侧的面具有防反射膜12、在另一侧的面具有紫外·红外光反射膜13时，第1微细凹凸结构22只要在遮光膜20与防反射膜12的界面、防反射膜12与透明基板11的界面、遮光膜20与紫外·红外光反射膜13的界面的至少1个界面具有即可。
在这些例子的任一例子中，与以往的在遮光膜露出的表面具有微细凹凸结构的光学滤波器相比，均能够增大取决于安装于摄像装置的位置的微细凹凸结构的位置的自由度，并且也能够增大防反射所需的微细凹凸结构的规格的自由度，与以往的光学滤波器相比，能够实现杂散光的进一步减少。
此外，由于微细凹凸结构未在表面露出，因此，微细凹凸结构的耐摩擦性(耐磨损性)提高。
接着，对本实施方式的光学滤波器的制造方法(例子)进行说明。
图6是表示在构成滤波器主体的透明基板11的一侧的主面的外周部具备遮光膜20且在透明基板11与遮光膜20的界面形成有第1微细凹凸结构22的光学滤波器100的制造工序的示意性截面图。
首先，准备成为透明基板11的例如玻璃板51(图6(a))，在其一侧的表面通过光刻法形成使遮光膜形成部分开口的抗蚀剂层52(图6(b))。抗蚀剂层52只要在接下来的喷砂处理时作为掩模发挥功能即可，例如可以使用正型或负型的液态抗蚀剂、膜状的抗蚀剂(所谓的干式膜)等。接着，以抗蚀剂层52作为掩模对玻璃板51表面进行喷砂处理，形成微细凹凸结构53(图6(c))。
除去抗蚀剂层52后，介由使对应于遮光膜20的位置开口的丝网掩模(未图示)通过丝网印刷来涂布具有遮光性的树脂，使其固化而形成遮光膜20(图6(d))。
然后，使用切割装置54沿着切割线L将玻璃板51在厚度方向切断而单片化(图6(e))。由此，可得到图1所示的在透明基板11的一侧的主面的外周部一体化形成遮光膜20且在透明基板11与遮光膜20的界面具有第1微细凹凸结构22的光学滤波器100。
应予说明，对于图2、图3中例示的光学滤波器110、120而言，可以在图6中通过使用在透明基板11的一侧的面形成有防反射膜12的构成(图2的例子)或在透明基板11的一侧的面形成有防反射膜12、在另一侧的面形成有紫外·红外光反射膜13的构成(图3的例子)代替玻璃板51，由此经由与上述同样的工序而制作。
另外，图4中例示的光学滤波器130可以经由图7所示的工序制作。
图7是表示图4所示的光学滤波器130的制造工序的截面图。
在本例中，首先，准备在一侧的面形成防反射膜12、在另一侧的面形成紫外·红外光反射膜13的透明基板11、例如玻璃板51(图7(a))。接着，通过光刻法在防反射膜12的表面形成使遮光膜形成部分开口的抗蚀剂层52(图7(b))。接着，以抗蚀剂层52作为掩模对防反射膜12和玻璃板51表面进行喷砂处理，形成微细凹凸结构53(图7(c))。
除去抗蚀剂层52后，介由使对应于遮光膜20的位置开口的丝网掩模(未图示)通过丝网印刷涂布具有遮光性的树脂，使其固化而形成遮光膜20(图7(d))。
然后，使用切割装置54沿着切割线L将防反射膜12、玻璃板51和紫外·红外光反射膜13在厚度方向切断而单片化(图7(e))。由此，可以制作图4所示的光学滤波器130。
应予说明，图5中例示的光学滤波器140可以在图7中通过使用在透明基板11的一侧的面形成有光吸收膜14的构成代替玻璃板51，由此经由与上述同样的工序而制作。
遮光膜20的形成方法不限定于上述的丝网印刷法，也可以使用柔性版印刷法等丝网印刷法以外的印刷法。另外，也可以将预先成型为规定的图案形状的遮光性的半固化树脂膜或固化树脂膜利用粘接剂粘接在除去了抗蚀剂层52的透明基板11等的表面而形成。进而，使用光固化性树脂作为树脂时，也可以使用如下所述的方法。
即，在除去了抗蚀剂层52的透明基板11等的表面整体涂布具有遮光性的光固化性树脂并使其干燥而形成光固化性树脂涂布层。作为光固化性树脂的涂布方法，可以使用旋涂法、棒涂法、浸涂法、浇铸法、喷雾涂布法、珠涂法、线棒涂布法、刮刀涂布法、辊涂法、帘式涂布法、狭缝模头涂布法、凹版涂布法、狭缝反向涂布法、微凹版法、逗点涂布法等。涂布可以分多次实施。另外，为了提高对透明基板11等的密合性，也可以在涂布之前对涂布面进行利用六甲基二硅氮烷(HMDS)等的偶联处理。
接着，介由使对应于遮光膜的位置开口的光掩模对该光固化性树脂涂布层照射光。对于照射的光，例如若光固化性树脂为通过紫外光而固化的树脂，则照射至少包含这样的紫外光的光。由此，照射了光的部分的光固化性树脂发生固化。
接着，通过显影选择性地除去未照射部的光固化性树脂，形成遮光膜。显影使用湿式显影、干式显影等。在湿式显影的情况下，可以使用碱性水溶液、水系显影液、有机溶剂等与光固化性树脂的种类对应的显影液并应用浸渍方式、喷雾方式、刷涂、拍打(スラッピング)等。
应予说明，从摄像装置的小型化和遮光性的观点考虑，通过这样的方法形成的遮光膜的厚度优选1～30μm的范围，更优选1～20μm的范围，进一步优选1～10μm的范围，更进一步优选3～10μm的范围。若遮光膜的厚度小于1μm，则有可能得不到充分的遮光性，另一方面，若遮光膜的厚度大于30μm，则有可能无法进行摄像装置的小型化。
接着，对第1微细凹凸结构的具体的截面形状进行说明。
图8和图9是调查遮光膜得到充分的遮光性的厚度下的由第1微细凹凸结构的凹凸形状(深度(d)和间距(p))所带来的反射抑制效果的模拟结果。在模拟中，假定在透明基板11与遮光膜20的界面形成有图10所示的sin平方曲线状的凹凸，算出从透明基板11内入射的光(波长300～900nm)在透明基板/遮光膜界面的光谱透射率和正反射率。图8是将相当于相邻的顶点间的宽度的间距(p)固定为1μm、使深度(d)在0μm(无凹凸)～10μm之间变化时的光谱透射率(图8(a))和正反射率(图8(b))。另外，图9(a)是将深度(d)固定为1μm、使间距(p)在0μm(无凹凸)～10μm之间变化时的正反射率，图9(b)是将深度(d)固定为0.01μm、使间距(p)在0μm(无凹凸)～10μm之间变化时的正反射率。
根据图8(a)，不论有无凹凸，波长300～870nm的光的透射率均大致为0％。另外，根据图8(b)，在间距(p)1μm时，若深度(d)为0.05μm以上，则确认到凹凸所致的反射抑制效果，若深度(d)为0.1μm以上，则波长400～800nm的光的正反射率为0.30％以下，进而，若深度(d)为0.25μm以上，则波长300～900nm的大致整个波长区域的光的反射率为0.10％以下。
根据图9(a)的图表，若深度(d)为1μm，则在具有间距(p)时(即，不包括间距(p)＝0的情况)，波长350～900nm的整个波长区域的光的反射率大致为0％。另外，根据图9(b)，若深度(d)为0.01μm，则不论间距(p)如何，均未确认到凹凸所致的反射抑制效果。
根据以上的模拟结果，显示出反射抑制效果受深度(d)的影响大，为了得到良好的防反射效果，深度(d)优选0.1μm(相当于算术平均粗糙度(Ra)31.85nm)以上，更优选0.25μm(相当于算术平均粗糙度(Ra)79.6nm)以上。
图11是从遮光膜20侧观察本实施方式的光学滤波器100的俯视图。如图11所示，在本实施方式中，滤波器主体10的平面形状为圆形状，遮光树脂膜20沿着其外周环状地设置。应予说明，滤波器主体10的平面形状例如如图12所示，也可以为矩形形状，没有特别限定。
以下，对构成本实施方式和其变形例的光学滤波器的透明基板、紫外·红外光反射膜、防反射膜以及紫外/红外光吸收膜进行详述。
透明基板只要是透射可见光的透明基板，则其形状没有特别限定，例如可以举出板状、膜状、块状、透镜状等。另外，如上所述，透明基板可以为红外线吸收玻璃、含有红外线吸收剂的树脂。
对于透明基板，可以举出玻璃、水晶、铌酸锂、蓝宝石等晶体、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯树脂、聚乙烯、聚丙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烃树脂、降冰片烯树脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、氯乙烯树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇树脂等。这些材料可以对紫外波长区域和红外波长区域中的至少一者具有吸收特性。
玻璃可以从对可见光透明的材料中适当选择。例如，硼硅酸玻璃由于容易加工、能够抑制光学面的损伤、异物等的产生，故优选，不含碱成分的玻璃由于粘接性、耐候性等良好，故优选。
另外，也可以使用在氟磷酸盐系玻璃、磷酸盐系玻璃中添加有CuO等的在红外波长区域具有吸收的光吸收型玻璃。特别是添加有CuO的氟磷酸盐系玻璃或磷酸盐系玻璃对可见光具有高透射率，并且能够充分地吸收近红外光，进而，能够抑制因光的入射角所致的透射率的变动，因此，能够赋予良好的近红外线截止功能。
作为含有CuO的氟磷酸盐系玻璃的例子，可以举出如下玻璃：相对于以质量％计由P2O5 46～70％、MgF2 0～25％、CaF2 0～25％、SrF2 0～25％、LiF 0～20％、NaF 0～10％、KF0～10％、其中LiF、NaF、KF的合计量为1～30％、AlF3 0.2～20％、ZnF2 2～15％(其中可以将到氟化物总合计量的50％为止取代为氧化物)构成的氟磷酸盐系玻璃100质量份，含有CuO0.1～5质量份、优选含有CuO 0.3～2质量份的玻璃。市售品可例示NF－50(旭硝子公司制商品名)等。
作为含有CuO的磷酸盐系玻璃的例子，可以举出如下玻璃：相对于以质量％计由P2O5 70～85％、Al2O3 8～17％、B2O3 1～10％、Li2O 0～3％、Na2O 0～5％、K2O 0～5％、Li2O+Na2O+K2O 0.1～5％、SiO2 0～3％构成的磷酸盐系玻璃100质量份，含有CuO 0.1～5质量份、优选含有CuO 0.3～2质量份的玻璃。
透明基板的厚度没有限定，但从实现小型化、轻量化的方面考虑，优选0.1～3mm，更优选0.1～1mm。
紫外·红外光反射膜13具有赋予或提高紫外线和近红外线截止滤波器功能的效果。紫外·红外光反射膜13由将低折射率电介质层和高折射率电介质层通过溅射法、真空蒸镀法等交替地层叠而成的电介质多层膜构成。
电介质多层膜也可以通过离子束法、离子镀法、CVD法等形成。溅射法、离子镀法由于为所谓的等离子体环境处理，因此，能够提高对透明基板的密合性。
防反射膜12是抑制入射到光学滤波器的光的反射而提高透射率、高效地利用入射光的东西，可以通过公知的材料和方法而形成。具体而言，防反射膜12由通过溅射法、真空蒸镀法、离子束法、离子镀法、CVD法等形成的二氧化硅、二氧化钛、五氧化钽、氟化镁、氧化锆、氧化铝等的1层以上的膜或通过溶胶凝胶法、涂布法等形成的硅酸盐系、有机硅系、氟代甲基丙烯酸酯系等的膜构成。防反射膜12的厚度通常为100～600nm。
紫外/红外光吸收膜由含有吸收紫外光和/或红外光的紫外/红外线吸收剂的透明树脂构成。例如在光学滤波器110、120、130和后述的光学滤波器160中，可以在透明基板11与防反射膜12之间具备紫外/红外光吸收膜。上述的光学滤波器140是在光学滤波器130中，在透明基板11与防反射膜12之间具备光吸收膜14的例子。另外，除此以外，在光学滤波器120、130和后述的光学滤波器160中，可以在透明基板11与紫外·红外光反射膜13之间具备。应予说明，紫外/红外光吸收膜可以作为1个光吸收结构体而具有吸收紫外光和红外光这两者的功能。进而，紫外/红外光吸收膜也可以是作为2个光吸收结构体而分别具备吸收紫外光的功能和吸收红外光的功能的结构。紫外/红外光吸收膜以2个光吸收结构体的形式构成时，各个吸收结构体的配置可以任意地设定。
透明树脂只要透射可见光即可，例如可以举出丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、ABS树脂、AS树脂、聚碳酸酯树脂、聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、乙酸酯系树脂、纤维素系树脂、聚酯树脂、烯丙基酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺醚树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、脲树脂等。
另外，作为吸收紫外光和/或红外光的紫外/红外线吸收剂，例如可以举出有机或无机颜料、有机色素等。紫外/红外线吸收剂可以单独使用1种，也可以混合使用2种以上。
透明树脂除紫外/红外线吸收剂以外，可以进一步在不阻碍本发明的效果的范围内含有色调校正色素、流平剂、防静电剂、热稳定剂、抗氧化剂、分散剂、阻燃剂、润滑剂、增塑剂等。
紫外/红外光吸收膜例如可以如下得到，即，使透明树脂、紫外/红外线吸收剂和根据需要而配合的其它添加剂分散或溶解于分散介质或溶剂而制备涂覆液，进行涂覆并使其干燥而得到。涂覆、干燥可分成多次实施，此时，可以制备含有成分不同的多个涂覆液，将它们按照顺序涂覆并使其干燥。
作为分散介质或溶剂，可以举出水、醇、酮、醚、酯、醛、胺、脂肪族烃、脂环族烃、芳香族烃等。它们可以单独使用1种，也可以混合使用2种以上。在涂覆液中可以根据需要配合分散剂。
涂覆液的制备可以使用自转·公转式混合器、珠磨机、行星磨、超声波均化器等搅拌装置。为了确保高透明性，优选充分地进行搅拌。搅拌可以连续地进行，也可以间歇地进行。
另外，涂覆液的涂覆可以使用旋涂法、棒涂法、浸涂法、浇铸法、喷雾涂布法、珠涂法、线棒涂布法、刮刀涂布法、辊涂法、帘式涂布法、狭缝模头涂布法、凹版涂布法、狭缝反向涂布法、微凹版法、逗点涂布法等。
紫外/红外光吸收膜的厚度优选0.01～200μm的范围，更优选0.1～50μm的范围。紫外/红外光吸收膜的厚度小于0.01μm时，有可能得不到规定的吸收能力，另外，若大于200μm，则有可能在干燥时产生干燥不均，得不到期望的光学特性。
(第2实施方式)
图13是基于本发明的第2实施方式的光学滤波器150的示意性截面图。应予说明，本实施方式以后，为了避免重复的说明，对与第1实施方式共同的点省略说明，以不同点为中心进行说明。
如图13所示，本实施方式的光学滤波器150具有以下结构：在第1实施方式中在遮光膜20露出的面、即遮光膜20的与透明基板11侧相反侧的表面形成有具有光的反射抑制功能的第2微细凹凸结构24。
第2微细凹凸结构24优选如下结构：其表面粗糙度以依据JIS B0601(1994)并利用原子间力显微镜(AFM)测定的算术平均粗糙度(Ra)计为0.1μm以上。算术平均粗糙度(Ra)优选0.15～10μm，更进一步优选0.2～2μm，进一步优选0.2～0.5μm。
另外，对于第2微细凹凸结构24，依据JIS B0601(1994)并利用超深度形状测定显微镜测定的局部山顶的平均间隔(S)优选1～100μm，进而，依据JIS B0601(1994)测定的最大高度(Ry)优选2μm以上。局部山顶的平均间隔(S)更优选为2～50μm，更进一步优选为5～20μm。另外，最大高度(Ry)更优选3～9μm，更进一步优选4～6μm。
具备第2微细凹凸结构24的光学滤波器150可通过如下操作得到：通过第1实施方式中说明的方法形成遮光膜后，对该遮光膜照射放射线，仅使其表层部分进一步固化，接着，进行加热，缓和通过放射线的照射而产生的应力。加热温度只要是固化的遮光膜的表层部分以外发生软化的温度即可，通常为50～300℃左右，优选为150～220℃左右。
另外，第2微细凹凸结构24也可以通过对遮光膜表面实施干式蚀刻处理而形成。干式蚀刻处理的方法没有限定，但从反射抑制效果、处理的容易性、控制的容易性、蚀刻气体获得的容易性等方面考虑，优选使用氧气(O2)、四氟化碳气体(CF4)、三氟甲烷(CHF3)、它们的混合气体作为蚀刻气体的反应性离子蚀刻方法。
进而，作为遮光膜的形成材料，也可以使用含有二氧化硅微粒等消光剂的遮光性树脂而形成。
即，在第1实施方式所说明的制造方法中，在除去了抗蚀剂层的玻璃板等的表面，将与炭黑、钛黑等无机或有机着色剂一起含有消光剂并进一步根据需要混合有溶剂或分散介质的具有遮光性的光固化性树脂、热塑性树脂或热固化性树脂通过丝网印刷、柔性版印刷等印刷法等涂布成对应于遮光膜的图案形状，接着，使其干燥而形成遮光性树脂涂布层后，通过光照射或加热使遮光性树脂涂布层固化。由此，得到具有第2微细凹凸结构24的遮光膜20。
应予说明，作为消光剂的例子，可以举出二氧化硅、氧化铝、氧化钛、碳酸钙等无机微粒。另外，也可以使用由二乙烯基苯交联聚合物等树脂构成的微粒。消光剂在遮光性树脂中的含量也取决于消光剂的种类、其粒径等，但通常以固体成分基准计为2～10质量％，优选为2.5～8质量％的范围。在遮光性树脂中，除消光剂、着色剂以外，也可以配合用于提高密合性的添加剂，例如硅烷偶联剂等。
本实施方式除与第1实施方式同样的效果以外，还可得到对于向遮光膜的表面、背面两者入射的光能够抑制遮光膜界面的正反射、减少杂散光的效果。
(第3的实施方式)
图14是本发明的第3实施方式的光学滤波器160的示意性截面图。
本实施方式的光学滤波器160具有在第1实施方式中使遮光膜20为氧化物电介质膜和金属膜交替层叠而成的多层膜结构。应予说明，图14示出将作为第1实施方式的变形例的光学滤波器130(图4)的遮光膜20制成氧化物电介质膜和金属膜交替层叠而成的多层膜的构成的例子。
作为构成多层膜的氧化物电介质膜，可以举出由SiO2、Al2O3等构成的膜。另外，作为金属膜，可以举出由Ni、Ti、Nb、Ta、Cr等金属构成的单质膜、以这些金属为主成分的合金等。具体而言，可以举出金属膜使用Cr、氧化物电介质膜使用SiO2而构成的多层膜等。
图15是表示图14所示的光学滤波器160的制造工序的截面图。
在该例子中，首先准备在一侧的面形成有防反射膜12、在另一侧的面形成有紫外·红外光反射膜13的透明基板材料、例如玻璃板51(图15(a))。接着，通过光刻法在防反射膜12的表面形成使遮光膜形成部分开口的抗蚀剂层52(图15(b))。接着，以抗蚀剂层52作为掩模对防反射膜12和玻璃板51表面进行喷砂处理，形成微细凹凸结构53(图15(c))。
接着，通过溅射法、真空蒸镀法等在它们的表面交替层叠氧化物电介质膜和金属膜而形成多层膜20A(图15(d))。多层膜20A除溅射法、真空蒸镀法以外，也可以使用离子束法、离子镀法、CVD法等。然后，将抗蚀剂层与形成在抗蚀剂层上的多层膜20A一起除去后，使用切割装置54，沿着切割线L将防反射膜12、玻璃板51和紫外·红外光反射膜13在厚度方向切断而单片化(图15(e))。由此，可得到图14所示的在透明基板11的一侧的面形成有防反射膜12、在另一侧的面形成有紫外·红外光反射膜13、进而由多层膜构成的遮光膜20形成于防反射膜12侧的透明基板11的表面并且在遮光膜20与透明基板11的界面形成有第1微细凹凸结构22的光学滤波器160。
在本实施方式中，也可得到与上述的第1实施方式同样的效果，此外，遮光膜20由将氧化物电介质膜和金属膜交替层叠而成的多层膜构成，因此，与遮光膜由树脂构成的第1和第2实施方式相比，能够提高耐热性。
(第4实施方式)
图16是基于第4实施方式的摄像装置60的示意性截面图。
如图16所示，本实施方式的摄像装置60具有固体摄像元件61、光学滤波器62、透镜63和将它们保持固定的箱体64。
固体摄像元件61、光学滤波器62和透镜63沿着光轴x配置，在固体摄像元件61与透镜63之间配置有光学滤波器62。固体摄像元件61是将通过透镜63和光学滤波器62而入射进来的光转换为电信号的CCD、CMOS等电子部件。而且，在本实施方式中，作为光学滤波器62，使用图1所示的光学滤波器100，以其遮光膜20位于透镜63侧的方式进行配置。应予说明，光学滤波器100也可以以遮光膜20位于固体摄像元件61侧的方式进行配置。另外，在本实施方式中，作为光学滤波器62，使用图1的光学滤波器100，但也可以使用图2～图5、图13、图14等所示的各光学滤波器。
在摄像装置60中，从被拍摄物侧入射的光通过透镜63和光学滤波器62(100)被固体摄像元件61接收。该接收的光通过固体摄像元件61而转换为电信号，作为图像信号输出。入射光通过具备遮光膜20的光学滤波器100，由此作为调节成适当的光量的光而被固体摄像元件61接收。
在该摄像装置60中，在光学滤波器100的透明基板11与遮光膜20之间的界面形成有抑制光的反射的第1微细凹凸结构22。因此，与以往的仅在遮光膜的露出的表面形成有微细凹凸结构且与微细凹凸结构相接的介质限于空气的光学滤波器相比，反射抑制所需要的微细凹凸结构的规格的自由度增大。因此，与以往相比，能够更大幅且可靠地减少杂散光。即，与遮光膜的界面为空气时，为了减小空气与遮光膜的折射率差，需要降低(接近1)遮光膜材料的折射率。但是，在能够作为遮光膜材料使用的树脂等中，折射率最低也为1.3左右，有时难以具有充分的反射抑制功能。与此相对，在基板与遮光膜的界面，在可以用于基板、遮光膜的一般的材料中，也可抑制折射率差使其较低，因此，可抑制该界面的正反射使其较低。
应予说明，在基于第4实施方式的摄像装置60中，仅配置有1个透镜，但也可以具备多个透镜，另外，也可以配置保护固体摄像元件61的罩玻璃等。进而，光学滤波器100的位置也不限于透镜与固体摄像元件之间，例如，可以如图17所示配置在比透镜63更靠被拍摄物侧，另外，配置有多个透镜时，也可以配置在透镜与透镜之间。
实施例
(实施例1)
准备50mm×50mm×0.3mm的方板状的白板玻璃，对该白板玻璃的一侧的表面进行120秒喷砂处理，形成微细凹凸结构。
通过旋涂法将遮光性树脂油墨涂布在微细凹凸结构上，在80℃下加热10分钟，接着在120℃下加热60分钟，形成厚度20μm的遮光膜。应予说明，确认了白板玻璃与遮光膜的折射率差Δn在400～700nm的可见波长区域中小于0.1。
将利用KLA－Tencor公司制的触针式阶差计Alpha－Step IQ对得到的光学滤波器的在透明基板与遮光膜的界面所形成的微细凹凸结构的算术平均粗糙度(Ra)、最大高度(Ry)、局部山顶的平均间隔(S)以及平均山顶倾斜度进行测定而得到的结果示于表1。“平均山顶倾斜度”是相当于上述的“凸部的上升角”的指标。应予说明，计算是基于JIS B0601(1994)和JIS B0031(1994)进行。表1中，作为比较例示出的是未进行喷砂处理、除此以外与实施例同样地制作的光学滤波器的例子。
[表1]
(实施例2)
准备与实施例1相同尺寸的白板玻璃，在该白板玻璃的一侧的表面形成防反射膜，在另一侧的表面形成紫外·红外光反射膜。它们由基于真空蒸镀法的电介质多层膜得到。
接着，在防反射膜上以4μm厚度涂覆正型的光致抗蚀剂后，形成仅在不包括形成遮光膜的周边部的部分(中心部)残留该光致抗蚀剂的图案。然后，对具有光致抗蚀剂图案的面进行120秒喷砂处理，由此除去在周边部露出的防反射膜，并且在白板玻璃(周边部的)表面形成微细凹凸结构。然后，利用抗蚀剂剥离液除去残留(在中心部)的光致抗蚀剂。
接着，在形成有微细凹凸结构的部分介由丝网掩模选择性地涂布遮光性树脂油墨，在90℃下加热10分钟，接着，在150℃下加热60分钟，形成厚度5μm的遮光膜。应予说明，确认了白板玻璃与遮光膜的折射率差Δn在400～700nm的可见波长区域小于0.1。
为了对上述实施例1和比较例中得到的各光学滤波器进行评价，使用分光光度计(Hitachi Hightech Fielding公司制的UH4150)测定正反射率。将结果示于图18。
根据图18，通过赋予微细结构，以波长500nm的测定值计，0.63％(比较例)的正反射率降低至0.18％(实施例1)、0.20％(实施例2)。应予说明，图18示出代表性的实施例1的结果，但在实施例2中也可得到与实施例1同样的结果。
产业上的可利用性
本发明的光学滤波器的杂散光减少效果非常优异，因此，在数码相机、数码摄像机等信息设备所搭载的小型相机等摄像装置中是有用的。
符号说明
10…滤波器主体、11…透明基板、12…防反射膜、13…紫外·红外光反射膜、14…光吸收膜、20…遮光膜、22…第1微细凹凸结构、24…第2微细凹凸结构、60…摄像装置、61…固体摄像元件、62…光学滤波器、63…透镜、64…箱体、100，110，120，130，140，150，160…光学滤波器。

Claims (18)

1.一种光学滤波器，其特征在于，是来自被拍摄物或光源的光入射的、用于内置有摄像元件的摄像装置的光学滤波器，
所述光学滤波器具有：
光学滤波器主体，配置在所述被拍摄物或光源与所述摄像元件之间，对所述入射光具有透射性；和
遮光膜，在所述光学滤波器主体的至少一侧的面具有规定的图案形状，屏蔽入射的光的一部分，
所述光学滤波器主体具有透明基板，
在所述透明基板与所述遮光膜之间的至少1个界面具有抑制光的反射的第1微细凹凸结构。
2.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，在所述透明基板的表面具有所述第1微细凹凸结构。
3.根据权利要求1或2所述的光学滤波器，其中，所述第1微细凹凸结构的算术平均粗糙度Ra为0.03μm以上，所述算术平均粗糙度Ra是以1994年JIS B0601为基准而测定的。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学滤波器，其中，所述第1微细凹凸结构的最大高度Ry为0.1μm以上，所述最大高度Ry是以1994年JIS B0601为基准而测定的。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光学滤波器，其中，所述第1微细凹凸结构的局部山顶的平均间隔S为所述第1微细凹凸结构的最大高度Ry的5.5倍以下，所述平均间隔S是以1994年JIS B0601为基准而测定的，所述最大高度Ry是以1994年JIS B0601为基准而测定的。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光学滤波器，其中，所述第1微细凹凸结构具有高度大于100nm的凸部，该凸部的上升角为20°以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光学滤波器，其中，形成界面的材料的折射率差Δn为0.3以下，所述界面形成有所述第1微细凹凸结构。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光学滤波器，其中，在所述遮光膜的与所述透明基板相反侧的表面形成有第2微细凹凸结构。
9.根据权利要求8所述的光学滤波器，其中，所述第2微细凹凸结构的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上，所述算术平均粗糙度Ra是以1994年JIS B0601为基准而测定的。
10.根据权利要求8或9所述的光学滤波器，其中，所述第2微细凹凸结构的局部山顶的平均间隔S为1μm～100μm，所述平均间隔S是以1994年JIS B0601为基准而测定的。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的光学滤波器，其中，所述第2微细凹凸结构的最大高度Ry为2μm以上，所述最大高度Ry是以1994年JIS B0601为基准而测定的。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的光学滤波器，其中，所述遮光膜由树脂膜构成。
13.根据权利要求1～11中任一项所述的光学滤波器，其中，所述遮光膜由将氧化物电介质膜和金属膜交替层叠的多层膜构成。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的光学滤波器，其中，所述光学滤波器主体具有形成于所述透明基板的至少一侧的面的至少1层的光学功能层。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的光学滤波器，其中，在所述透明基板上的外周部具备所述遮光膜，
与所述遮光膜的外周部内侧的端面相接地在中心部具备至少1层的光学功能层。
16.根据权利要求15所述的光学滤波器，其中，所述光学功能层包含吸收特定波长区域的光的光吸收膜。
17.根据权利要求15或16所述的光学滤波器，其中，所述光学功能层包含防反射膜。
18.一种摄像装置，其特征在于，具备：接收来自被拍摄物或光源的光的摄像元件；
配置在所述被拍摄物或光源与所述摄像元件之间的透镜；以及
配置在所述被拍摄物或光源与所述摄像元件之间的权利要求1～17中任一项所述的光学滤波器。
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