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WO2016104590A1 - 光学フィルタ及び撮像装置 - Google Patents

光学フィルタ及び撮像装置 Download PDF

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WO2016104590A1
WO2016104590A1 PCT/JP2015/085994 JP2015085994W WO2016104590A1 WO 2016104590 A1 WO2016104590 A1 WO 2016104590A1 JP 2015085994 W JP2015085994 W JP 2015085994W WO 2016104590 A1 WO2016104590 A1 WO 2016104590A1
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WO
WIPO (PCT)
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optical filter
light
film
filter according
transparent substrate
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2015/085994
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English (en)
French (fr)
Inventor
松尾　淳
悟史 梅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of WO2016104590A1 publication Critical patent/WO2016104590A1/ja
Priority to US15/597,775 priority patent/US20170248739A1/en
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    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/283—Interference filters designed for the ultraviolet

Definitions

  • the present invention relates to an optical filter and an imaging device.
  • imaging devices using solid-state imaging devices such as CCD (Charge-Coupled Device) and CMOS image sensors (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Image-Sensor)
  • CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS image sensors Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Image-Sensor
  • An optical filter having a specific function is disposed, for example, between the imaging lens and the solid-state imaging device.
  • the image pickup apparatus adjusts the amount of incoming light to prevent the image pickup device from saturating the charge generated by light reception and preventing the image pickup from being performed, an optical member such as a lens or a sensor in the image pickup apparatus, In order to cut off stray light caused by reflection or scattering from the holding member or the like, a shielding member called a so-called stop is arranged.
  • an optical filter that is integrally provided with a black coating that functions as a diaphragm has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the imaging apparatus does not require a space for disposing a diaphragm, and the apparatus can be miniaturized, and the number of parts can be reduced and the assembly process can be simplified.
  • an optical function surface of an optical member such as an optical filter or a lens disposed in the imaging device is provided with an antireflection film that suppresses stray light caused by reflection of incident light.
  • the antireflection film is generally composed of a multilayer film or the like in which low refractive index layers and high refractive index layers are alternately laminated by vapor deposition, sputtering, or the like, and such a black coating (light shielding film) has such a reflection suppressing function. desired.
  • the antireflection film has a complicated formation process, and has problems in productivity and cost.
  • the antireflection film generally has wavelength dependency and incident angle dependency, so that there is a problem that the effect is likely to vary.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260 discloses a technique for providing a fine concavo-convex structure for suppressing light reflection on the surface of a light-shielding film formed integrally with an optical filter main body. It is described that an antireflection effect without any reflection, in particular, an effect of suppressing regular reflection can be obtained.
  • the fine concavo-convex structure is provided only on the side opposite to the optical filter body of the light shielding film, the reflection position of stray light is limited.
  • the fine concavo-convex structure may be a surface closest to the subject side or a surface closest to the solid-state image sensor side. As a result, depending on the mounting position, stray light may not be sufficiently reduced due to multiple reflection or the like.
  • Patent Document 2 the fine uneven structure is exposed on the surface, and the medium in contact with the fine uneven structure is air (refractive index ⁇ 1). Therefore, the degree of freedom of the refractive index difference ( ⁇ n) between the light shielding film material and air is limited, and the specification of the fine concavo-convex structure required for reflection suppression based on the refractive index difference is also limited. For this reason, there was also a problem that it was difficult to further reduce stray light.
  • JP 2002-268120 A International Publication No. 2013/061990
  • the present invention can increase the degree of freedom of the position of the fine concavo-convex structure when mounted on an imaging device, and can increase the degree of freedom of design of the fine concavo-convex structure, thereby further reducing stray light It is an object of the present invention to provide an optical filter that includes the optical filter, and a high-quality and high-performance imaging device that includes the optical filter.
  • An optical filter according to an aspect of the present invention is an optical filter used in an imaging apparatus in which an image sensor is incorporated, in which light from a subject or a light source is incident, and is between the subject or the light source and the image sensor.
  • An optical filter body that is disposed and is transmissive to the incident light; and a light-shielding film that has a predetermined pattern shape on at least one surface of the optical filter body and blocks a part of the incident light.
  • the optical filter body has a transparent substrate, and has at least one interface between the transparent substrate and the light shielding film, and has a first fine uneven structure that suppresses reflection of light.
  • An imaging apparatus includes an imaging device that receives light from a subject or a light source, a lens disposed between the subject or the light source and the imaging device, the subject or the light source, and the imaging. It is characterized by comprising the above optical filter disposed between the elements.
  • the present invention can increase the degree of freedom of the position of the fine concavo-convex structure when mounted on an imaging device, and can increase the degree of freedom of design of the fine concavo-convex structure, thereby further reducing stray light
  • An optical filter provided integrally therewith is provided.
  • the present invention also provides a high-quality and high-performance imaging device provided with the optical filter.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical filter according to a first embodiment of the present invention.
  • the optical filter 100 of the present embodiment includes an optical filter body (hereinafter also simply referred to as “filter body”) 10 and a light shielding film 20.
  • the light shielding film 20 is integrally provided on the outer peripheral portion of one main surface of the filter body 10.
  • the filter body 10 includes a transparent substrate 11.
  • the transparent substrate 11 is made of a material that is transparent to incident light described later.
  • the transparent substrate 11 may also have a filter function that allows the transparent substrate 11 itself to transmit light of a specific wavelength and block light of other wavelengths.
  • the light shielding film 20 is a film having a light shielding property with respect to incident light.
  • the light shielding film 20 can be exemplified by a light shielding resin containing an inorganic or organic colorant such as carbon black or titanium black, and is provided on one main surface of the transparent substrate 11. Although not shown, the light shielding films 20 may be provided on both main surfaces of the transparent substrate 11.
  • the type of the resin is not particularly limited, and any of a photocurable resin, a thermoplastic resin, and a thermosetting resin that is cured by irradiation with light in the ultraviolet wavelength region or the like can be used.
  • “light shielding” refers to the property of blocking light transmission mainly by light absorption.
  • the light-shielding film 20 having such a light-shielding resin adjusts the amount of light received by the image sensor when the optical filter 100 of the present embodiment is used in an image pickup apparatus incorporating an image sensor described later. It functions as a so-called stop that cuts stray light.
  • this optical filter 100 has the 1st fine uneven structure 22 which expresses the reflection suppression function of light in the interface of the transparent substrate 11 and the light shielding film 20.
  • FIG. 1st fine uneven structure 22 which expresses the reflection suppression function of light in the interface of the transparent substrate 11 and the light shielding film 20.
  • the first fine concavo-convex structure 22 has an arithmetic average roughness (surface roughness measured by an atomic force microscope (AFM) in accordance with JIS B0601 (1994)).
  • a structure in which Ra) is 0.03 ⁇ m or more is preferable.
  • a more preferable range of the arithmetic average roughness (Ra) is 0.05 to 10 ⁇ m, more preferably 0.1 to 2 ⁇ m, and further preferably 0.2 to 0.5 ⁇ m.
  • the first fine concavo-convex structure 22 preferably has a maximum height (Ry) measured in accordance with JIS B0601 (1994) of 0.1 ⁇ m or more.
  • a more preferable range of the maximum height (Ry) is 3 to 9 ⁇ m, and a more preferable range is 4 to 6 ⁇ m.
  • the average interval (S) of the local peaks measured with an ultra-deep shape measuring microscope in accordance with JIS B0601 (1994) is preferably not more than 5.5 times the maximum height (Ry).
  • a more preferable range of the average distance (S) between the local peaks is 3.8 times or less of the maximum height (Ry), preferably 2.4 times or less of the maximum height (Ry), and the maximum height (Ry) 1.2 times or less is still more preferable.
  • the first fine concavo-convex structure 22 has a convex portion with a height of more than 100 nm, and the rising angle of the convex portion is preferably 20 ° or more, more preferably 40 ° or more, and even more preferably 60 ° or more. . If the rising angle of the convex part having a height of more than 100 nm is less than 20 °, the diffuse reflection performance is lowered, and the component close to regular reflection increases.
  • the “rising angle of the convex portion” means an average value of angles from the bottom point to the adjacent vertex in the least square plane. That is, a plurality of angles are obtained by a plurality of base points and a plurality of vertices, and the average value of these angles is used.
  • the first fine concavo-convex structure 22 can be formed by, for example, sandblasting on the surface of the transparent substrate 11 or the like, as will be described later. An uneven structure having a shape is obtained.
  • the refractive index difference ( ⁇ n) of the material forming the interface on which the first fine concavo-convex structure 22 is formed is 0. .60 or less is preferable.
  • the difference in refractive index ( ⁇ n) is more preferably 0.30 or less, and even more preferably 0.10 or less.
  • the optical filter 100 includes a filter main body 10 including a transparent substrate 11, a light shielding film 20 having a diaphragm function provided in the filter main body 10, and first fine unevenness that suppresses reflection of light at an interface thereof. It has a structure 22. Therefore, compared with an optical filter having a fine concavo-convex structure only on the exposed surface of the conventional light-shielding film, that is, on the main surface opposite to the filter main body 10 side of the light-shielding film, The degree of freedom of position can be increased.
  • the medium in contact with the fine concavo-convex structure is air (refractive index ⁇ 1), so the degree of freedom of the refractive index difference ( ⁇ n) between the light shielding film material and air is limited, and is based on the refractive index difference.
  • the specifications of the fine concavo-convex structure required for reflection suppression are also limited.
  • the optical filter of the present embodiment has a fine concavo-convex structure at the interface between the transparent substrate and the light-shielding film, the degree of freedom of the refractive index difference ( ⁇ n) increases, and the degree of freedom in the specification of the fine concavo-convex structure can also be increased. Thereby, stray light can be increased more reliably and reliably.
  • the filter main body 10 may have at least one optical functional layer on at least one main surface of the transparent substrate 11.
  • the optical functional layer transmits light in the visible wavelength region (hereinafter referred to as “visible light”) and transmits light in the ultraviolet wavelength region and / or infrared wavelength region (hereinafter referred to as “ultraviolet light” and “infrared light”, respectively).
  • a light absorbing film made of a transparent resin containing an absorbent that absorbs light in a specific wavelength region (for example, ultraviolet light and / or infrared light).
  • ultraviolet / infrared light absorbing film made of a transparent resin containing an ultraviolet / infrared absorber that absorbs light), an antireflection film, and the like.
  • the transparent substrate 11 itself may have a filter function of transmitting light of a specific wavelength and blocking light of other wavelengths.
  • a transparent substrate made of a resin containing an absorbent as described above, near-infrared absorbing glass, or the like can be used.
  • the optical filter 110 in FIG. 2 is an example having the antireflection film 12 on one surface of the transparent substrate 11.
  • the optical filter 120 in FIG. 3 includes an antireflection film 12 on one surface of the transparent substrate 11, and is formed of a dielectric multilayer film that transmits visible light and reflects ultraviolet light and infrared light on the other surface. This is an example having an ultraviolet / infrared light reflection film 13.
  • the light shielding film 20 is provided on the surface of the antireflection film 12, and the first fine uneven structure 22 is provided at the interface between the light shielding film 20 and the antireflection film 12.
  • the light shielding film 20 may be provided on the surface of the ultraviolet / infrared light reflecting film 13, or may be provided on both surfaces of the antireflection film 12 and the ultraviolet / infrared light reflecting film 13.
  • the optical filter 130 of FIG. 4 prevents reflection so that a part of one surface of the transparent substrate 11, that is, a portion (center portion) excluding the outer peripheral portion is in contact with the end surface inside the outer peripheral portion, as in the example of FIG. 3.
  • This is an example having a film 12 and an ultraviolet / infrared light reflecting film 13 on the other surface.
  • the light shielding film 20 is provided on the surface of the transparent substrate 11 on the antireflection film 12 side, and has a first fine uneven structure 22 at the interface between the light shielding film 20 and the transparent substrate 11.
  • the light shielding film 20 may be provided on the surface of the transparent substrate 11 on the ultraviolet / infrared light reflecting film 13 side, and the surface of the transparent substrate 11 on the ultraviolet / infrared light reflecting film 13 side is reflected. You may have on both surfaces of the surface of the transparent substrate 11 by the side of the prevention film 12. FIG.
  • the optical filter 140 of FIG. 5 has a light absorption made of a transparent resin containing an absorbent that absorbs a specific wavelength so as to be in contact with the end surface on the inner side of the outer peripheral part at the center part excluding the outer peripheral part of one surface of the transparent substrate 11.
  • the film 14 and the antireflection film 12 are provided, and the ultraviolet / infrared light reflection film 13 is provided on the other surface.
  • the light shielding film 20 is provided on the surface of the transparent substrate 11 on the light absorption film 14 and antireflection film 12 side, and the first fine concavo-convex structure 22 is provided at the interface between the light shielding film 20 and the transparent substrate 11.
  • the light absorption film 14 may be made of, for example, a transparent resin including an ultraviolet / infrared absorber that absorbs ultraviolet light and / or infrared light, but is transparent including an absorber that absorbs other wavelengths. You may be comprised with resin. Also in this example, the light shielding film 20 may be provided on the surface of the transparent substrate 11 on the ultraviolet / infrared light reflecting film 13 side, and the surface of the transparent substrate 11 on the ultraviolet / infrared light reflecting film 13 side and the light absorption. You may have on both surfaces of the surface of the transparent substrate 11 by the side of the film
  • the first fine uneven structure 22 includes the transparent substrate 11 and the light shielding film. What is necessary is just to have in at least 1 interface between 20. Therefore, for example, when the optical filter 120 of FIG. 3 has the antireflection film 12 on one surface of the transparent substrate 11 and the ultraviolet / infrared light reflection film 13 on the other surface, The fine concavo-convex structure 22 has at least one interface of the interface between the light shielding film 20 and the antireflection film 12, the interface between the antireflection film 12 and the transparent substrate 11, and the interface between the light shielding film 20 and the ultraviolet / infrared light reflection film 13. Just do it.
  • the degree of freedom of the position of the fine uneven structure depending on the position mounted on the imaging device can be increased, and antireflection can be achieved.
  • the degree of freedom in specifications of the required fine concavo-convex structure can be increased, and stray light can be further reduced as compared with conventional optical filters.
  • the rubbing resistance (abrasion resistance) of the fine uneven structure is also improved.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the optical filter 100.
  • a glass plate 51 serving as the transparent substrate 11 is prepared (FIG. 6A), and a resist layer 52 having a light-shielding film forming portion opened is formed on one surface by photolithography (see FIG. 6A).
  • the resist layer 52 only needs to function as a mask in the next sandblasting process.
  • a positive or negative liquid resist, a film-like resist (so-called dry film), or the like can be used.
  • sandblasting is performed on the surface of the glass plate 51 using the resist layer 52 as a mask to form a fine concavo-convex structure 53 (FIG. 6C).
  • the optical filter shown in FIG. 1 has the light shielding film 20 integrated with the outer peripheral portion of one main surface of the transparent substrate 11 and has the first fine concavo-convex structure 22 at the interface between the transparent substrate 11 and the light shielding film 20. 100 is obtained.
  • the optical filters 110 and 120 illustrated in FIGS. 2 and 3 have a configuration in which the antireflection film 12 is formed on one surface of the transparent substrate 11 instead of the glass plate 51 in FIG. 6 (example of FIG. 2). ) Or a configuration in which the antireflection film 12 is formed on one surface of the transparent substrate 11 and the ultraviolet / infrared light reflecting film 13 is formed on the other surface (example of FIG. 3), It can be manufactured through similar steps.
  • the optical filter 130 illustrated in FIG. 4 can be manufactured through the steps shown in FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the optical filter 130 shown in FIG.
  • a transparent substrate 11 for example, a glass plate 51, having an antireflection film 12 formed on one surface and an ultraviolet / infrared light reflection film 13 formed on the other surface is prepared (FIG. 7A).
  • a resist layer 52 having a light shielding film forming portion opened is formed on the surface of the antireflection film 12 by photolithography (FIG. 7B).
  • the resist layer 52 as a mask, the surface of the antireflection film 12 and the glass plate 51 is subjected to sandblasting to form a fine concavo-convex structure 53 (FIG. 7C).
  • a light-shielding resin is applied and cured by screen printing through a screen mask (not shown) having an opening corresponding to the light-shielding film 20 to form the light-shielding film 20 ( FIG. 7 (d)).
  • the optical filter 130 shown in FIG. 4 can be produced.
  • the optical filter 140 illustrated in FIG. 5 is similar to the above by using the configuration in which the light absorption film 14 is formed on one surface of the transparent substrate 11 instead of the glass plate 51 in FIG. It can be manufactured through a process.
  • the method for forming the light shielding film 20 is not limited to the above-described screen printing method, and printing methods other than the screen printing method such as flexographic printing method can also be used.
  • a light-shielding semi-cured resin film or a cured resin film previously formed into a predetermined pattern shape may be adhered to the surface of the transparent substrate 11 or the like from which the resist layer 52 has been removed with an adhesive.
  • a photocurable resin is used as the resin, the following method can also be used.
  • a photocurable resin having a light shielding property is applied to the entire surface of the transparent substrate 11 and the like from which the resist layer 52 has been removed, and dried to form a photocurable resin coating layer.
  • a photocurable resin coating method spin coating method, bar coating method, dip coating method, casting method, spray coating method, bead coating method, wire bar coating method, blade coating method, roller coating method, curtain coating method, A slit die coating method, a gravure coating method, a slit reverse coating method, a micro gravure method, a comma coating method and the like can be used.
  • the application may be performed in a plurality of times. Prior to application, in order to improve adhesion to the transparent substrate 11 or the like, the application surface may be subjected to a coupling treatment with hexamethyldisilazane (HMDS) or the like.
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • light is applied to the photocurable resin coating layer through a photomask having an opening corresponding to the light shielding film.
  • the light curable resin is cured by ultraviolet light
  • the light to be irradiated is irradiated with light including at least such ultraviolet light.
  • the photocurable resin of the part irradiated with light hardens
  • the non-irradiated portion of the photocurable resin is selectively removed by development to form a light shielding film.
  • development wet development, dry development, or the like is used.
  • dipping, spraying, brushing, slapping, and the like can be applied using a developer corresponding to the type of photocurable resin, such as an alkaline aqueous solution, an aqueous developer, an organic solvent, or the like.
  • the thickness of the light shielding film formed by such a method is preferably in the range of 1 to 30 ⁇ m, more preferably in the range of 1 to 20 ⁇ m, from the viewpoint of miniaturization of the imaging device and light shielding properties.
  • the range is more preferable, and the range of 3 to 10 ⁇ m is even more preferable. If the thickness of the light shielding film is less than 1 ⁇ m, sufficient light shielding properties may not be obtained. On the other hand, if the thickness of the light shielding film exceeds 30 ⁇ m, the imaging device may not be miniaturized.
  • FIG. 8 and FIG. 9 are simulations in which the antireflection effect by the uneven shape (depth (d) and pitch (p)) of the first fine uneven structure is examined at a thickness at which sufficient light shielding properties of the light shielding film can be obtained. It is a result.
  • sin-square curve-shaped irregularities shown in FIG. 10 are formed at the interface between the transparent substrate 11 and the light-shielding film 20, and the light incident from the transparent substrate 11 (wavelength 300 to 900 nm) is transparent.
  • Spectral transmittance and regular reflectance at the substrate / light-shielding film interface were calculated.
  • FIG. 8 shows the spectral transmittance when the pitch (p) corresponding to the width between adjacent vertices is fixed to 1 ⁇ m and the depth (d) is changed between 0 ⁇ m (no irregularities) to 10 ⁇ m (FIG. 8).
  • FIG. 9A shows the regular reflectance when the depth (d) is fixed at 1 ⁇ m and the pitch (p) is changed between 0 ⁇ m (no unevenness) to 10 ⁇ m
  • FIG. 9B shows the depth. This is the regular reflectance when the thickness (d) is fixed at 0.01 ⁇ m and the pitch (p) is changed between 0 ⁇ m (no unevenness) and 10 ⁇ m.
  • FIG. 8 (a) shows that the transmittance of light having a wavelength of 300 to 870 nm was approximately 0% regardless of the presence or absence of unevenness. Further, from FIG. 8B, at the pitch (p) of 1 ⁇ m, when the depth (d) is 0.05 ⁇ m or more, the reflection suppressing effect due to the unevenness is recognized, and the depth (d) is 0.1 ⁇ m or more. If the specular reflectance of light having a wavelength of 400 to 800 nm is 0.30% or less, and if the depth (d) is 0.25 ⁇ m or more, the light having a wavelength of approximately 300 to 900 nm is substantially the same. The reflectance was 0.10% or less.
  • the reflection suppression effect is greatly affected by the depth (d).
  • the depth (d) is 0.1 ⁇ m (arithmetic average roughness (Ra) 31. 85 nm (corresponding to arithmetic mean roughness (Ra) 79.6 nm) or more is more preferable.
  • FIG. 11 is a plan view of the optical filter 100 of the present embodiment as viewed from the light shielding film 20 side.
  • the planar shape of the filter body 10 is circular, and the light shielding resin film 20 is provided in an annular shape along the outer periphery thereof.
  • the planar shape of the filter body 10 may be rectangular as shown in FIG. 12, for example, and is not particularly limited.
  • the transparent substrate, the ultraviolet / infrared light reflection film, the antireflection film, and the ultraviolet / infrared light absorption film constituting the optical filter of the present embodiment and its modification will be described in detail.
  • the shape of the transparent substrate is not particularly limited as long as it transmits visible light, and examples thereof include a plate shape, a film shape, a block shape, and a lens shape. Further, as described above, the transparent substrate may be a resin containing infrared absorbing glass or an infrared absorbing agent.
  • Transparent substrates include glass, crystal, crystal such as lithium niobate, sapphire, polyester resin such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate copolymer, norbornene resin, polyacrylate, poly Examples thereof include acrylic resins such as methyl methacrylate, urethane resins, vinyl chloride resins, fluororesins, polycarbonate resins, polyvinyl butyral resins, and polyvinyl alcohol resins. These materials may have absorption characteristics for at least one of the ultraviolet wavelength region and the infrared wavelength region.
  • Glass can be appropriately selected from materials that are transparent to visible light.
  • borosilicate glass is preferable because it is easy to process and can suppress the occurrence of scratches and foreign matters on the optical surface, and glass that does not contain an alkali component is preferable because it has good adhesion and weather resistance.
  • a light absorption type glass having absorption in the infrared wavelength region in which CuO or the like is added to fluorophosphate glass or phosphate glass can be used.
  • fluorophosphate glass or phosphate glass to which CuO is added has a high transmittance for visible light, sufficiently absorbs near infrared light, and further changes in transmittance due to the incident angle of light. Therefore, a good near-infrared cut function can be imparted.
  • Examples of the fluorophosphate-based glass containing CuO are P 2 O 5 46 to 70%, MgF 2 0 to 25%, CaF 2 0 to 25%, SrF 2 0 to 25%, LiF 0 in mass%. To 20%, NaF 0 to 10%, KF 0 to 10%, provided that the total amount of LiF, NaF and KF is 1 to 30%, AlF 3 0.2 to 20%, ZnF 2 2 to 15% (however, 0.1 to 5 parts by mass, preferably 0.3 to 2 parts by mass of CuO is contained with respect to 100 parts by mass of a fluorophosphate glass comprising up to 50% of the total fluoride fluoride) Things. Examples of commercially available products include NF-50 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
  • Examples of phosphate-based glasses containing CuO include, by mass%, P 2 O 5 70 to 85%, Al 2 O 3 8 to 17%, B 2 O 3 1 to 10%, Li 2 O 0 to 100 parts by mass of phosphate glass comprising 3%, Na 2 O 0-5%, K 2 O 0-5%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0.1-5%, SiO 2 0-3%
  • those containing 0.1 to 5 parts by mass, preferably 0.3 to 2 parts by mass of CuO can be mentioned.
  • the thickness of the transparent substrate is not limited, but is preferably from 0.1 to 3 mm, more preferably from 0.1 to 1 mm, from the viewpoint of reducing the size and weight.
  • the ultraviolet / infrared light reflection film 13 has an effect of imparting or enhancing the function of cutting off ultraviolet rays and near infrared rays.
  • the ultraviolet / infrared light reflecting film 13 is composed of a dielectric multilayer film in which a low refractive index dielectric layer and a high refractive index dielectric layer are alternately laminated by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like.
  • the dielectric multilayer film can also be formed by an ion beam method, an ion plating method, a CVD method, or the like. Since the sputtering method and the ion plating method are so-called plasma atmosphere treatments, adhesion to a transparent substrate can be improved.
  • the antireflection film 12 suppresses reflection of light incident on the optical filter to improve the transmittance and efficiently uses the incident light, and can be formed by a known material and method.
  • the antireflection film 12 is made of silica, titania, tantalum pentoxide, magnesium fluoride, zirconia, alumina, etc. formed by sputtering, vacuum deposition, ion beam, ion plating, CVD, or the like. It is composed of a film of one or more layers, and a film of silica cate type, silicone type or fluorinated methacrylate type formed by a sol-gel method, a coating method or the like.
  • the thickness of the antireflection film 12 is usually 100 to 600 nm.
  • the ultraviolet / infrared light absorbing film is composed of a transparent resin containing an ultraviolet / infrared absorber that absorbs ultraviolet light and / or infrared light.
  • the ultraviolet / infrared light absorbing film may be provided between the transparent substrate 11 and the antireflection film 12 in the optical filters 110, 120, and 130 and the optical filter 160 described later.
  • the optical filter 140 described above is an example in which the light absorption film 14 is provided between the transparent substrate 11 and the antireflection film 12 in the optical filter 130.
  • the optical filters 120 and 130 and the optical filter 160 described later may be provided between the transparent substrate 11 and the ultraviolet / infrared light reflection film 13.
  • the ultraviolet / infrared light absorbing film may have a function of absorbing both ultraviolet light and infrared light as one light absorbing structure. Further, the ultraviolet / infrared light absorbing film may have a structure that separately has a function of absorbing ultraviolet light and a function of absorbing infrared light as two light absorbing structures. When the ultraviolet / infrared light absorbing film is configured as two light absorbing structures, the arrangement of the respective absorbing structures can be arbitrarily set.
  • the transparent resin only needs to transmit visible light.
  • examples of the ultraviolet / infrared absorber that absorbs ultraviolet light and / or infrared light include organic or inorganic pigments, organic dyes, and the like.
  • An ultraviolet / infrared absorber may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.
  • the transparent resin is a color correction dye, a leveling agent, an antistatic agent, a heat stabilizer, an antioxidant, a dispersant, a flame retardant, as long as the effects of the present invention are not impaired. You may contain a lubricant, a plasticizer, etc.
  • the ultraviolet / infrared light absorbing film is prepared by, for example, preparing a coating liquid by dispersing or dissolving a transparent resin, an ultraviolet / infrared absorber, and other additives blended as necessary in a dispersion medium or solvent. Obtained by coating and drying. Coating and drying can be carried out in a plurality of times. At that time, a plurality of coating liquids having different components may be prepared, and these may be coated and dried in order.
  • dispersion medium or solvent examples include water, alcohol, ketone, ether, ester, aldehyde, amine, aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, aromatic hydrocarbon and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a dispersing agent can be mix
  • a stirring device such as a rotation / revolution mixer, a bead mill, a planetary mill, or an ultrasonic homogenizer can be used.
  • a stirring device such as a rotation / revolution mixer, a bead mill, a planetary mill, or an ultrasonic homogenizer.
  • spin coating method for coating of coating liquid, spin coating method, bar coating method, dip coating method, casting method, spray coating method, bead coating method, wire bar coating method, blade coating method, roller coating method, curtain coating method
  • a slit die coating method, a gravure coating method, a slit reverse coating method, a micro gravure method, a comma coating method and the like can be used.
  • the thickness of the ultraviolet / infrared light absorbing film is preferably in the range of 0.01 to 200 ⁇ m, more preferably in the range of 0.1 to 50 ⁇ m. If the thickness of the ultraviolet / infrared light absorbing film is less than 0.01 ⁇ m, there is a possibility that a predetermined absorption capacity may not be obtained. If it exceeds 200 ⁇ m, drying unevenness occurs during drying, and desired optical characteristics are obtained. There is a risk of disappearing.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of an optical filter 150 according to the second embodiment of the present invention.
  • description of points that are common to the first embodiment will be omitted, and differences will be mainly described.
  • the optical filter 150 of the present embodiment is configured to transmit light on the exposed surface of the light shielding film 20 in the first embodiment, that is, on the surface opposite to the transparent substrate 11 side of the light shielding film 20.
  • the second fine concavo-convex structure 24 having a reflection suppressing function is formed.
  • the second fine concavo-convex structure 24 has a surface roughness of 0.1 ⁇ m or more in arithmetic average roughness (Ra) measured by an atomic force microscope (AFM) in accordance with JIS B0601 (1994). Is preferred.
  • the arithmetic average roughness (Ra) is preferably 0.15 to 10 ⁇ m, more preferably 0.2 to 2 ⁇ m, and further preferably 0.2 to 0.5 ⁇ m.
  • the second fine concavo-convex structure 24 preferably has an average interval (S) of local peaks measured with an ultra-deep shape measuring microscope in accordance with JIS B0601 (1994), and more preferably JIS B0601 ( 1994), the maximum height (Ry) measured in accordance with 1994) is preferably 2 ⁇ m or more.
  • the average distance (S) between the local peaks is more preferably 2 to 50 ⁇ m, and even more preferably 5 to 20 ⁇ m.
  • the maximum height (Ry) is more preferably 3 to 9 ⁇ m, still more preferably 4 to 6 ⁇ m.
  • the heating temperature may be a temperature at which the portion other than the surface layer portion of the cured light-shielding film is softened, and is usually about 50 to 300 ° C., preferably about 150 to 220 ° C.
  • the second fine concavo-convex structure 24 can also be formed by performing a dry etching process on the surface of the light shielding film.
  • the method of the dry etching treatment is not limited, but oxygen gas (O 2 ), carbon tetrafluoride gas (CF 4 ) is used from the viewpoints of reflection suppression effect, ease of treatment, ease of control, ease of obtaining etching gas, and the like. ), Trifluoromethane (CHF 3 ), and a reactive ion etching method using a mixed gas thereof as an etching gas.
  • the light shielding film can be formed by using a light shielding resin containing a matting agent such as silica fine particles. That is, in the manufacturing method described in the first embodiment, the surface of a glass plate or the like from which the resist layer has been removed contains a matting agent together with an inorganic or organic colorant such as carbon black or titanium black, and further if necessary.
  • a matting agent such as silica fine particles.
  • a photocurable resin having a light shielding property mixed with a solvent or a dispersion medium, a thermoplastic resin or a thermosetting resin is applied to a pattern shape corresponding to the light shielding film by a printing method such as screen printing or flexographic printing, and then After drying to form a light-shielding resin coating layer, the light-shielding resin coating layer is cured by light irradiation or heating. Thereby, the light shielding film 20 having the second fine concavo-convex structure 24 is obtained.
  • the matting agent examples include inorganic fine particles such as silica, alumina, titanium oxide, and calcium carbonate. Moreover, fine particles made of a resin such as divinylbenzene crosslinked polymer can also be used.
  • the content of the matting agent in the light-shielding resin is usually in the range of 2 to 10% by mass, preferably 2.5 to 8% by mass, although it depends on the solid content and the type of the matting agent and its particle size. is there.
  • an additive for enhancing adhesion such as a silane coupling agent, may be added to the light-shielding resin.
  • the present embodiment can suppress regular reflection at the light shielding film interface with respect to incident light on both the front and back surfaces of the light shielding film, thereby obtaining the effect of reducing stray light.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of an optical filter 160 according to the third embodiment of the present invention.
  • the optical filter 160 of the present embodiment has a multilayer structure in which the light shielding film 20 is formed by alternately stacking oxide dielectric films and metal films.
  • FIG. 14 shows a configuration in which the light shielding film 20 of the optical filter 130 (FIG. 4) as a modification of the first embodiment is a multilayer film in which oxide dielectric films and metal films are alternately stacked. An example is shown.
  • oxide dielectric film constituting the multilayer film examples include films made of SiO 2 , Al 2 O 3, and the like.
  • the metal film examples include a single film made of a metal such as Ni, Ti, Nb, Ta, and Cr, and an alloy containing these metals as a main component. Specific examples include a multilayer film composed of Cr as the metal film and SiO 2 as the oxide dielectric film.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the optical filter 160 shown in FIG.
  • a transparent substrate material for example, a glass plate 51, having an antireflection film 12 formed on one surface and an ultraviolet / infrared light reflection film 13 formed on the other surface is prepared (FIG. 15A).
  • a resist layer 52 having a light shielding film forming portion opened is formed on the surface of the antireflection film 12 by photolithography (FIG. 15B).
  • the resist layer 52 as a mask, the surface of the antireflection film 12 and the glass plate 51 is subjected to sand blasting to form a fine concavo-convex structure 53 (FIG. 15C).
  • a multilayer film 20A is formed by alternately laminating oxide dielectric films and metal films on the surfaces by sputtering, vacuum deposition, or the like (FIG. 15D).
  • an ion beam method, an ion plating method, a CVD method, or the like can be used in addition to the sputtering method and the vacuum deposition method.
  • the resist layer is removed together with the multilayer film 20A formed on the resist layer, and then the antireflection film 12, the glass plate 51, and the ultraviolet / infrared light along the dicing line L using the dicing apparatus 54.
  • the reflective film 13 is cut into pieces in the thickness direction (FIG. 15E).
  • the antireflection film 12 is formed on one surface of the transparent substrate 11 shown in FIG. 14, the ultraviolet / infrared light reflection film 13 is formed on the other surface, and the light shielding film 20 made of a multilayer film is formed.
  • an optical filter 160 formed on the surface of the transparent substrate 11 on the antireflection film 12 side and having the first fine concavo-convex structure 22 formed at the interface between the light shielding film 20 and the transparent substrate 11 is obtained.
  • the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and the light shielding film 20 is composed of a multilayer film in which an oxide dielectric film and a metal film are alternately stacked. Compared to the first and second embodiments in which the film is made of resin, the heat resistance can be improved.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of an imaging apparatus 60 according to the fourth embodiment.
  • the imaging device 60 of the present embodiment includes a solid-state imaging device 61, an optical filter 62, a lens 63, and a housing 64 that holds and fixes them.
  • the solid-state image sensor 61, the optical filter 62, and the lens 63 are disposed along the optical axis x, and the optical filter 62 is disposed between the solid-state image sensor 61 and the lens 63.
  • the solid-state imaging device 61 is an electronic component such as a CCD or a CMOS that converts light incident through the lens 63 and the optical filter 62 into an electrical signal.
  • the optical filter 100 shown in FIG. 1 is used as the optical filter 62, and the light shielding film 20 is disposed on the lens 63 side.
  • the optical filter 100 may be arranged so that the light shielding film 20 is positioned on the solid-state imaging device 61 side.
  • the optical filter 100 shown in FIG. 1 is used as the optical filter 62, but the optical filters shown in FIGS. 2 to 5, FIG. 13, FIG. 14, and the like can also be used.
  • the imaging device 60 In the imaging device 60, light incident from the subject side is received by the solid-state imaging device 61 through the lens 63 and the optical filter 62 (100). The received light is converted into an electrical signal by the solid-state imaging device 61 and output as an image signal. Incident light passes through the optical filter 100 including the light shielding film 20 and is received by the solid-state imaging device 61 as light adjusted to an appropriate light amount.
  • a first fine uneven structure 22 that suppresses reflection of light is formed at the interface between the transparent substrate 11 and the light shielding film 20 of the optical filter 100. Therefore, compared with the conventional optical filter in which a fine concavo-convex structure is formed only on the exposed surface of the light shielding film and the medium in contact with the fine concavo-convex structure is limited to air, the specification of the fine concavo-convex structure required for reflection suppression The degree of freedom increases. For this reason, the stray light can be larger and more reliably reduced than before.
  • the refractive index of the light shielding film material needs to be lowered (close to 1) in order to reduce the refractive index difference between the air and the light shielding film.
  • a resin or the like that can be used as a light-shielding film material has a refractive index of at least about 1.3, and it may be difficult to provide a sufficient antireflection function.
  • even a general material that can be used for the substrate and the light-shielding film can keep the difference in refractive index low, so that regular reflection at the interface can be kept low.
  • the position of the optical filter 100 is not limited to between the lens and the solid-state imaging device.
  • the optical filter 100 may be disposed on the subject side with respect to the lens 63. In addition, it may be disposed between the lenses.
  • Example 1 A white plate glass having a square plate shape of 50 mm ⁇ 50 mm ⁇ 0.3 mm was prepared, and one surface of the white plate glass was subjected to sandblasting for 120 seconds to form a fine uneven structure.
  • the light-shielding resin ink was applied onto the fine concavo-convex structure by a spin coating method, and heated at 80 ° C. for 10 minutes and then at 120 ° C. for 60 minutes to form a light-shielding film having a thickness of 20 ⁇ m.
  • the refractive index difference ⁇ n between the white plate glass and the light shielding film was confirmed to be less than 0.1 in the visible wavelength region at 400 to 700 nm.
  • Table 1 shows the results of measurement using a stylus type step gauge Alpha-Step IQ manufactured by KLA-Tencor. “Average peak slope” is an index corresponding to the above-mentioned “rise angle of convex portion”. The calculation was performed based on JIS B0601 (1994) and JIS B0031 (1994). In Table 1, an example of an optical filter produced in the same manner as in the example except that the sandblast treatment was not performed is shown as a comparative example.
  • Example 2 A white plate glass having the same size as that of Example 1 was prepared, and an antireflection film was formed on one surface of the white plate glass, and an ultraviolet / infrared light reflection film was formed on the other surface. These were obtained by dielectric multilayer films by vacuum deposition.
  • a positive type photoresist was applied on the antireflection film to a thickness of 4 ⁇ m, and then a pattern in which the photoresist remained was formed only in the portion (center portion) except the peripheral portion where the light shielding film was to be formed. Then, the surface having the photoresist pattern was subjected to sandblasting for 120 seconds, thereby removing the antireflection film exposed to the peripheral portion and forming a fine concavo-convex structure on the surface of the white plate glass (peripheral portion). Thereafter, the remaining photoresist (in the central portion) was removed with a resist stripping solution.
  • a light-shielding resin ink is selectively applied to the portion where the fine concavo-convex structure is formed through a screen mask and heated at 90 ° C. for 10 minutes and then at 150 ° C. for 60 minutes to form a light-shielding film having a thickness of 5 ⁇ m. Formed.
  • the refractive index difference ⁇ n between the white plate glass and the light shielding film was confirmed to be less than 0.1 in the visible wavelength region at 400 to 700 nm.
  • Example 1 In order to evaluate each of the optical filters obtained in Example 1 and the comparative example, the regular reflectance was measured using a spectrophotometer (UH4150 manufactured by Hitachi High-Tech Fielding Co., Ltd.). The results are shown in FIG. As shown in FIG. 18, the specular reflectance of 0.63% (comparative example) is 0.18% (Example 1) and 0.20% (Example 2) when the fine structure is added and the measurement value is 500 nm. Declined. FIG. 18 representatively shows the result of Example 1, but Example 2 also provides the same result as Example 1.
  • the optical filter of the present invention is remarkably excellent in the stray light reduction effect and is useful for an imaging device such as a small camera mounted on an information device such as a digital still camera or a digital video camera.
  • SYMBOLS 10 ... Filter main body, 11 ... Transparent substrate, 12 ... Antireflection film, 13 ... Ultraviolet / infrared light reflection film, 14 ... Light absorption film, 20 ... Light-shielding film, 22 ... 1st fine uneven structure, 24 ... 2nd 60 ... an imaging device, 61 ... a solid-state imaging device, 62 ... an optical filter, 63 ... a lens, 64 ... a housing, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160 ... an optical filter.

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Abstract

　撮像装置に実装した際の、微細凹凸構造の位置の自由度を増大でき、また微細凹凸構造の設計の自由度を増大でき、迷光のさらなる低減が可能な遮光膜を備えた光学フィルタ、及びそのような光学フィルタを備えた撮像装置を提供する。光学フィルタ１００は、被写体または光源からの光が入射する、撮像素子が内蔵された撮像装置に用いられる光学フィルタである。光学フィルタ１００は、被写体または光源と撮像素子との間に配置され、入射光に対し所定の波長の光に対し透過性を有する光学フィルタ本体１０と、光学フィルタ本体１０の少なくとも一方の面に所定のパターン形状を有し、入射する光の一部を遮断する遮光膜２０とを有し、光学フィルタ本体１０は、透明基板１１を有する。透明基板１１と遮光膜２０との間の少なくとも１界面には、光の反射を抑制する第１の微細凹凸構造２２を有する。

Description

光学フィルタ及び撮像装置
　本発明は、光学フィルタ及び撮像装置に関する。
　ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)等の固体撮像素子を用いた撮像装置においては、色調を良好に再現し、かつ鮮明な画像を得るために、各種の光学的機能を持った光学フィルタを、例えば撮像レンズと固体撮像素子の間等に配置している。また、撮像装置には、入ってくる光の量を調整し、撮像素子が受光により発生する電荷が飽和して撮像できなくなることを防止したり、撮像装置内のレンズ、センサ等の光学部材やその保持部材等からの反射や散乱による迷光をカットするため、いわゆる絞りと称する遮蔽部材が配置されている。
　かかる撮像装置の小型化を図るため、光学フィルタに絞りとして機能する黒色の被覆を一体に設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。該撮像装置では、絞りを配置するためのスペースが不要で、装置を小型化できるうえ、部品数の削減、組み立て工程の簡素化も図ることができる。
　ところで、撮像装置内に配置される光学フィルタやレンズ等の光学部材の光学機能面には、入射光の反射による迷光等を抑制する反射防止膜が備えられる。該反射防止膜は、一般に、蒸着やスパッタリング等により、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層した多層膜等からなり、上記黒色被覆(遮光膜)でもそのような反射抑制機能が望まれる。
　しかし、上記反射防止膜は形成工程が複雑であり、生産性やコスト面で課題がある。また、反射抑制効果の面でも、上記反射防止膜は一般に波長依存性及び入射角度依存性があることから、その効果にバラツキが生じやすいという問題がある。
　かかる問題に対し、例えば、特許文献２には、光学フィルタ本体に一体に形成された遮光膜の表面に光の反射を抑制する微細凹凸構造を設けることで、複雑な工程を経ずに、バラツキのない反射抑制効果、特に正反射の抑制効果が得られることが記載されている。
　しかしながら、特許文献２では、微細凹凸構造は遮光膜の光学フィルタ本体とは反対側にのみ設けられているため、迷光の反射位置が限られてしまう。具体的には、微細凹凸構造は、被写体側に最も近い面であったり、固体撮像素子側に最も近い面であったりする。その結果、実装位置によっては、多重反射等によって十分に迷光を低減できないおそれがあった。
　また、特許文献２は、微細凹凸構造が表面に露出し、微細凹凸構造と接する媒質は空気（屈折率≒１）である。そのため、遮光膜材料と空気との屈折率差（Δｎ）の自由度は限られ、該屈折率差に基づく、反射抑制に必要とされる微細凹凸構造の仕様も制限される。このため、迷光のさらなる低減が困難という問題もあった。
特開２００２－２６８１２０号公報 国際公開第２０１３／０６１９９０号
　本発明は、撮像装置に実装した際の、微細凹凸構造の位置の自由度を増大でき、また、該微細凹凸構造の設計の自由度を増大でき、これにより迷光のさらなる低減が可能な遮光膜を一体に備えた光学フィルタ、及び該光学フィルタを備えた高品質、高性能な撮像装置の提供を目的とする。
　本発明の一態様に係る光学フィルタは、被写体または光源からの光が入射する、撮像素子が内蔵された撮像装置に用いられる光学フィルタであって、前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置され、前記入射光に対し透過性を有する光学フィルタ本体と、前記光学フィルタ本体の少なくとも一方の面に所定のパターン形状を有し、入射する光の一部を遮断する遮光膜とを有し、前記光学フィルタ本体は、透明基板を有し、前記透明基板と前記遮光膜との間の少なくとも１界面に、光の反射を抑制する第１の微細凹凸構造を有することを特徴としている。
　本発明の他の態様に係る撮像装置は、被写体または光源からの光を受光する撮像素子と、前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置されたレンズと、前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置された上記光学フィルタとを備えたことを特徴としている。
　本発明は、撮像装置に実装した際の、微細凹凸構造の位置の自由度を増大でき、また、該微細凹凸構造の設計の自由度を増大でき、これにより迷光のさらなる低減が可能な遮光膜を一体に備えた光学フィルタを提供する。また、本発明は、該光学フィルタを備えた高品質、高性能な撮像装置を提供する。
第１の実施形態の光学フィルタを模式的に示す断面図である。 第１の実施形態の光学フィルタの変形例を模式的に示す断面図である。 第１の実施形態の光学フィルタの変形例を模式的に示す断面図である。 第１の実施形態の光学フィルタの変形例を模式的に示す断面図である。 第１の実施形態の光学フィルタの変形例を模式的に示す断面図である。 図１に示す光学フィルタの製造方法の一例を示す断面図である。 図４に示す光学フィルタの製造方法の一例を示す断面図である。 第１の微細凹凸構造の反射抑制効果を調べるために行ったシミュレーションの結果を示すグラフである。 第１の微細凹凸構造の反射抑制効果を調べるために行ったシミュレーションの結果を示すグラフである。 図８及び図９に示すシミュレーション結果を説明するための図である。 図１に示す光学フィルタの平面図である。 第１の実施形態の変形例を示す平面図である。 第２の実施形態の光学フィルタを模式的に示す断面図である。 第３の実施形態の光学フィルタを模式的に示す断面図である。 図１４に示す光学フィルタの製造方法の一例を示す断面図である。 第４の実施形態の撮像装置を模式的に示す断面図である。 第４の実施形態の撮像装置の変形例を示す断面図である。 実施例の光学フィルタについて測定された反射率曲線を示すグラフである。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態による光学フィルタの模式的断面図である。
　図１に示すように、本実施形態の光学フィルタ１００は、光学フィルタ本体（以下、単に「フィルタ本体」ともいう）１０と、遮光膜２０と、を備える。遮光膜２０は、フィルタ本体１０の一方の主面の外周部に一体に備えられる。
　フィルタ本体１０は、透明基板１１を含む。透明基板１１は、後述する入射光に対して透過性を有する材料からなる。なお、透明基板１１は、透明基板１１そのものが、特定の波長の光を透過し、それ以外の波長の光を遮断するフィルタ機能も併せ持ってもよい。
　また、遮光膜２０は、入射光に対して遮光性を有する膜である。この遮光膜２０は、カーボンブラック、チタンブラック等の無機または有機着色剤を含有する遮光性の樹脂が例示でき、透明基板１１の一方の主面に備えられる。図示を省略したが、遮光膜２０は、透明基板１１の両主面に備えられてもよい。また、樹脂の種類は特に限定されず、紫外波長領域等の光の照射によって硬化する光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用可能である。なお、ここで、「遮光性」とは、主に光吸収により光の透過を遮断する性質をいう。このような遮光性樹脂を有する遮光膜２０は、本実施形態の光学フィルタ１００を、後述する撮像素子を内蔵した撮像装置に使用した際に、撮像素子が受光する光の量を調節したり、迷光をカットしたりする、いわゆる絞りとして機能する。
　そして、この光学フィルタ１００においては、透明基板１１と遮光膜２０の界面に、光の反射抑制機能を発現する第１の微細凹凸構造２２を有する。
　第１の微細凹凸構造２２は、良好な反射抑制効果を得るために、その表面粗さが、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定される算術平均粗さ（Ｒａ）で０．０３μｍ以上となる構造が好ましい。算術平均粗さ（Ｒａ）のより好ましい範囲は０．０５～１０μｍであり、０．１～２μｍがより一層好ましく、０．２～０．５μｍがさらに好ましい。
　また、第１の微細凹凸構造２２は、良好な反射抑制効果を得るために、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して測定される最大高さ（Ｒｙ）は、０．１μｍ以上が好ましい。最大高さ（Ｒｙ）のより好ましい範囲は３～９μｍであり、４～６μｍであるとより一層好ましい。さらに、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して超深度形状測定顕微鏡で測定される局部山頂の平均間隔（Ｓ）は、最大高さ（Ｒｙ）の５．５倍以下が好ましい。局部山頂の平均間隔（Ｓ）のより好ましい範囲は最大高さ（Ｒｙ）の３．８倍以下であり、最大高さ（Ｒｙ）の２．４倍以下が好ましく、最大高さ（Ｒｙ）の１．２倍以下がより一層好ましい。
　また、第１の微細凹凸構造２２は、高さ１００ｎｍ超の凸部を有し、その凸部の立ち上がり角は、２０°以上が好ましく、４０°以上がより好ましく、６０°以上がより一層好ましい。高さ１００ｎｍ超の凸部の立ち上がり角が２０°未満であると、拡散反射性能が落ちてしまい、正反射に近い成分が増加する。ここで、「凸部の立ち上がり角」とは、最小二乗平面において、底点から隣り合う頂点に向かうまでの角度の平均値をいう。すなわち、複数の底点と複数の頂点により複数の角度が得られるが、それらの角度を平均した値をいう。
　なお、第１の微細凹凸構造２２は、後述するように、例えば、透明基板１１等の表面にサンドブラスト処理により形成できるが、その際に使用する研磨材や処理条件を適宜選択して、上記の形状を有する凹凸構造が得られる。
　さらに、第１の微細凹凸構造２２が形成された界面を形成する材料の屈折率差（Δｎ）（図1の例では、遮光膜２０と透明基板１１の屈折率差（Δｎ））は、０．６０以下が好ましい。屈折率差（Δｎ）が０．６０を超えると、第１の微細凹凸構造２２の凹凸の大きさや形状等によっては、正反射または拡散反射が増加して、十分な反射抑制効果が得られないおそれがある。屈折率差（Δｎ）は０．３０以下がより好ましく、０．１０以下がより一層好ましい。
　本実施形態の光学フィルタ１００は、透明基板１１を含むフィルタ本体１０と、フィルタ本体１０に備えられた絞り機能を有する遮光膜２０と、その界面に、光の反射を抑制する第１の微細凹凸構造２２を有する。したがって、従来の遮光膜の露出する表面、すなわち遮光膜のフィルタ本体１０側とは反対側の主面にのみ微細凹凸構造を有する光学フィルタに比べ、撮像装置に実装した際の、微細凹凸構造の位置の自由度を増大できる。また、従来の光学フィルタでは微細凹凸構造と接する媒質が空気（屈折率≒１）であるため、遮光膜材料と空気との屈折率差（Δｎ）の自由度は限られ、屈折率差に基づく、反射抑制に必要とされる微細凹凸構造の仕様も制限される。しかし、本実施形態の光学フィルタは、微細凹凸構造を透明基板と遮光膜の界面に有するため、屈折率差（Δｎ）の自由度が増大し、微細凹凸構造の仕様の自由度も増大できる。これにより、迷光をより大きく、かつ確実に低減できる。
　なお、本実施形態において、フィルタ本体１０は、透明基板１１の少なくとも一方の主面に、少なくとも一層の光学的機能層を有していてもよい。光学的機能層としては、可視波長領域の光（以下「可視光」という）を透過し、紫外波長領域及び／または赤外波長領域の光（以下、それぞれ「紫外光」、「赤外光」という）を反射する誘電体多層膜からなる紫外／赤外光反射膜や、特定の波長領域の光を吸収する吸収剤を含む透明樹脂からなる光吸収膜（例えば、紫外光及び／または赤外光を吸収する紫外／赤外線吸収剤を含む透明樹脂からなる紫外／赤外光吸収膜等）、反射防止膜等が挙げられる。また、前述のとおり、透明基板１１そのものが、特定の波長の光を透過し、それ以外の波長の光を遮断するフィルタ機能も併せ持ってもよい。その場合、例えば、上記に示すような吸収剤を含有させた樹脂製の透明基板や、近赤外線吸収ガラス等を使用できる。
　図２～４は上記の態様の例を示した模式的断面図である。
　図２の光学フィルタ１１０は、透明基板１１の一方の面に反射防止膜１２を有する例である。
　図３の光学フィルタ１２０は、透明基板１１の一方の面に反射防止膜１２を有し、他方の面に、可視光を透過し、紫外光及び赤外光を反射する誘電体多層膜からなる紫外・赤外光反射膜１３を有する例である。本例では、遮光膜２０は、反射防止膜１２の表面に有するとともに、これらの遮光膜２０及び反射防止膜１２の界面に第１の微細凹凸構造２２を有する。なお、遮光膜２０は、紫外・赤外光反射膜１３の表面に有してもよく、反射防止膜１２及び紫外・赤外光反射膜１３の両表面に有してもよい。
　図４の光学フィルタ１３０は、図３の例と同様、透明基板１１の一方の面の一部、すなわち、外周部を除く部分（中心部）に、外周部内側の端面と接するように反射防止膜１２を有し、他方の面に、紫外・赤外光反射膜１３を有する例である。また、遮光膜２０は、反射防止膜１２側の透明基板１１の表面に有し、遮光膜２０と透明基板１１の界面に第１の微細凹凸構造２２を有する。なお、この例でも、遮光膜２０は、紫外・赤外光反射膜１３側の透明基板１１の表面に有してもよく、紫外・赤外光反射膜１３側の透明基板１１の表面と反射防止膜１２側の透明基板１１の表面の両表面に有してもよい。
　図５の光学フィルタ１４０は、透明基板１１の一方の面の外周部を除く中心部に、外周部内側の端面と接するように、特定の波長を吸収する吸収剤を含む透明樹脂からなる光吸収膜１４と、反射防止膜１２とを有し、他方の面に、紫外・赤外光反射膜１３を有する例である。そして、遮光膜２０は、光吸収膜１４及び反射防止膜１２側の透明基板１１の表面に有し、遮光膜２０と透明基板１１の界面に第１の微細凹凸構造２２を有する。なお、光吸収膜１４は、例えば、紫外光及び／または赤外光を吸収する紫外／赤外線吸収剤を含む透明樹脂で構成されてもよいが、それ以外の波長を吸収する吸収剤を含む透明樹脂で構成されてもよい。この例でも、遮光膜２０は、紫外・赤外光反射膜１３側の透明基板１１の表面に有してもよく、紫外・赤外光反射膜１３側の透明基板１１の表面と、光吸収膜１４及び反射防止膜１２側の透明基板１１の表面の両表面に有してもよい。
　また、図示は省略したが、フィルタ本体１０が、透明基板１１の少なくとも一方の主面に、少なくとも一層の光学的機能層を有する場合、第１の微細凹凸構造２２は、透明基板１１と遮光膜２０の間の少なくとも１界面に有していればよい。したがって、例えば、図３の光学フィルタ１２０のように、透明基板１１の一方の面に反射防止膜１２を有し、他方の面に、紫外・赤外光反射膜１３を有する場合、第１の微細凹凸構造２２は、遮光膜２０と反射防止膜１２の界面、反射防止膜１２と透明基板１１の界面、遮光膜２０と紫外・赤外光反射膜１３の界面の少なくとも１界面に有していればよい。
　これらのいずれの例においても、従来の遮光膜の露出する表面に微細凹凸構造を有する光学フィルタに比べ、撮像装置に実装する位置による微細凹凸構造の位置の自由度を増大できるとともに、反射防止に必要とされる微細凹凸構造の仕様の自由度も増大でき、従来の光学フィルタに比べ、迷光のさらなる低減を図ることができる。
　加えて、微細凹凸構造が表面に露出しないため微細凹凸構造の耐こすり性(耐摩耗性)も向上する。
　次に、本実施形態の光学フィルタの製造方法（例）を説明する。
　図６は、フィルタ本体を構成する透明基板１１の一方の主面の外周部に遮光膜２０が備えられ、かつ透明基板１１と遮光膜２０の界面に第１の微細凹凸構造２２が形成された光学フィルタ１００の製造工程を示す模式的断面図である。
　まず、透明基板１１となる、例えばガラス板５１を準備し（図６（ａ））、その一方の表面に、フォトリソグラフィ法により、遮光膜形成部分を開口させた、レジスト層５２を形成する（図６（ｂ））。レジスト層５２は、次のサンドブラスト処理の際にマスクとして機能すればよく、例えば、ポジ型またはネガ型の液状レジスト、フィルム状のレジスト（いわゆるドライフィルム）等が使用できる。次に、レジスト層５２をマスクとしてガラス板５１表面にサンドブラスト処理を行い、微細凹凸構造５３を形成する（図６（ｃ））。
　レジスト層５２を除去した後、遮光膜２０に対応する位置を開口させたスクリーンマスク（図示なし）を介してスクリーン印刷により、遮光性を有する樹脂を塗布し硬化させて遮光膜２０を形成する（図６（ｄ））。
　その後、ダイシング装置５４を使用して、ダイシングラインＬに沿って、ガラス板５１を厚さ方向に切断し個片化する（図６（ｅ））。これにより、図１に示す、透明基板１１の一方の主面の外周部に遮光膜２０が一体化され、かつ透明基板１１と遮光膜２０の界面に第１の微細凹凸構造２２を有する光学フィルタ１００が得られる。
　なお、図２、図３に例示した光学フィルタ１１０、１２０は、図６において、ガラス板５１に代えて、透明基板１１の一方の面に反射防止膜１２が形成された構成（図２の例）、または透明基板１１の一方の面に反射防止膜１２が形成され、他方の面に紫外・赤外光反射膜１３が形成された構成（図３の例）、を用いることにより、上記と同様の工程を経て作製できる。
　また、図４に例示した光学フィルタ１３０は、図７に示す工程を経て作製できる。
　図７は、図４に示す光学フィルタ１３０の製造工程を示す断面図である。
　本例では、まず、一方の面に反射防止膜１２が形成され、他方の面に紫外・赤外光反射膜１３が形成された透明基板１１、例えばガラス板５１を準備する（図７（ａ））。次に、反射防止膜１２の表面に、フォトリソグラフィ法により、遮光膜形成部分を開口させたレジスト層５２を形成する（図７（ｂ））。次に、レジスト層５２をマスクとして反射防止膜１２及びガラス板５１表面にサンドブラスト処理を行い、微細凹凸構造５３を形成する（図７（ｃ））。
　レジスト層５２を除去した後、遮光膜２０に対応する位置を開口させたスクリーンマスク（図示なし）を介してスクリーン印刷により、遮光性を有する樹脂を塗布し硬化させて遮光膜２０を形成する（図７（ｄ））。
　その後、ダイシング装置５４を使用して、ダイシングラインＬに沿って、反射防止膜１２、ガラス板５１及び紫外・赤外光反射膜１３を厚さ方向に切断し個片化する（図７（ｅ））。これにより、図４に示す光学フィルタ１３０が作製できる。
　なお、図５に例示した光学フィルタ１４０は、図７において、ガラス板５１に代えて、透明基板１１の一方の面に光吸収膜１４が形成された構成、を用いることにより、上記と同様の工程を経て作製できる。
　遮光膜２０の形成方法は、上述したスクリーン印刷法に限定されず、フレキソ印刷法等、スクリーン印刷法以外の印刷法も使用できる。また、予め所定のパターン形状に成形した遮光性の半硬化樹脂フィルムまたは硬化樹脂フィルムを接着剤で、レジスト層５２を除去した透明基板１１等の表面に接着して形成してもよい。さらに、樹脂として光硬化性樹脂を使用した場合には、次のような方法も使用できる。
　すなわち、レジスト層５２を除去した透明基板１１等の表面全体に、遮光性を有する光硬化性樹脂を塗布し乾燥させて光硬化性樹脂塗布層を形成する。光硬化性樹脂の塗布方法としては、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、キャスト法、スプレーコート法、ビードコート法、ワイヤーバーコート法、ブレードコート法、ローラーコート法、カーテンコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、スリットリバースコート法、マイクログラビア法、コンマコート法等を使用できる。塗布は、複数回に分けて実施してもよい。また、塗布に先立って、透明基板１１等に対する密着性を高めるために、塗布面にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等によるカップリング処理を行ってもよい。
　次いで、この光硬化性樹脂塗布層に、遮光膜に対応する位置を開口させたフォトマスクを介して光を照射する。照射する光は、例えば、光硬化性樹脂が紫外光によって硬化するものであれば、少なくともそのような紫外光を含む光を照射する。これにより、光が照射された部分の光硬化性樹脂が硬化する。
　次に、未照射部の光硬化性樹脂を現像により選択的に除去し、遮光膜を形成する。現像は、ウエット現像、ドライ現像等が用いられる。ウエット現像の場合、アルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤等、光硬化性樹脂の種類に対応した現像液を用いて、ディップ方式、スプレー方式、ブラッシング、スラッピング等を適用できる。
　なお、このような方法で形成される遮光膜の厚さは、撮像装置の小型化と遮光性の観点から、１～３０μｍの範囲が好ましく、１～２０μｍの範囲がより好ましく、１～１０μｍの範囲がさらに好ましく、３～１０μｍの範囲がより一層好ましい。遮光膜の厚さが１μｍ未満であると、十分な遮光性が得られないおそれがあり、一方、遮光膜の厚さが３０μｍ超であると、撮像装置の小型化ができなくなるおそれがある。
　次に、第１の微細凹凸構造の具体的な断面形状について説明する。
　図８及び図９は、遮光膜の十分な遮光性が得られる厚さにおける、第１の微細凹凸構造の凹凸形状（深さ（ｄ）及びピッチ（ｐ））による反射抑制効果を調べたシミュレーション結果である。シミュレーションでは、透明基板１１と遮光膜２０の界面に、図１０に示す、ｓｉｎ２乗カーブ状の凹凸が形成されていると仮定し、透明基板１１内から入射した光（波長３００～９００ｎｍ）の透明基板／遮光膜界面における分光透過率及び正反射率を算出した。図８は、隣り合う頂点間の幅に相当するピッチ（ｐ）を１μｍと固定し、深さ（ｄ）を０μｍ（凹凸なし）～１０μｍの間で変化させたときの分光透過率（図８（ａ））及び正反射率（図８（ｂ））である。また、図９（ａ）は深さ（ｄ）を１μｍと固定し、ピッチ（ｐ）を０μｍ（凹凸なし）～１０μｍの間で変化させたときの正反射率、図９（ｂ）は深さ（ｄ）を０．０１μｍと固定し、ピッチ（ｐ）を０μｍ（凹凸なし）～１０μｍの間で変化させたときの正反射率である。
　図８（ａ）より、凹凸の有無にかかわらず、波長３００～８７０ｎｍの光の透過率は略０％であった。また、図８（ｂ）より、ピッチ（ｐ）１μｍでは、深さ（ｄ）が０．０５μｍ以上であれば、凹凸による反射抑制効果が認められ、深さ（ｄ）が０．１μｍ以上であれば、波長４００～８００ｎｍの光の正反射率が０．３０％以下であり、さらに、深さ（ｄ）が０．２５μｍ以上であれば、波長３００～９００ｎｍの略全波長領域の光の反射率が０．１０％以下であった。
　図９（ａ）のグラフより、深さ（ｄ）が１μｍであれば、ピッチ（ｐ）を有する場合（すなわち、ピッチ（ｐ）＝０を除く場合）、波長３５０～９００ｎｍの全波長領域の光の反射率が略０％であった。また、図９（ｂ）より、深さ（ｄ）が０．０１μｍでは、ピッチ（ｐ）に関わらず、凹凸による反射抑制効果が認められなかった。
　以上のシミュレーション結果より、反射抑制効果は深さ（ｄ）による影響が大きく、良好な反射防止効果を得るためには、深さ（ｄ）は０．１μｍ（算術平均粗さ（Ｒａ）３１．８５ｎｍに相当）以上が好ましく、０．２５μｍ（算術平均粗さ（Ｒａ）７９．６ｎｍに相当）以上がより好ましいことを示している。
　図１１は、本実施形態の光学フィルタ１００を遮光膜２０側より視た平面図である。図１１に示すように、本実施形態では、フィルタ本体１０の平面形状は円形状であり、遮光樹脂膜２０はその外周に沿って環状に設けられている。なお、フィルタ本体１０の平面形状は、例えば、図１２に示すように、矩形状であってもよく、特に限定されない。
　以下、本実施形態及びその変形例の光学フィルタを構成する透明基板、紫外・赤外光反射膜、反射防止膜、及び紫外／赤外光吸収膜について詳述する。
　透明基板は、可視光を透過するものであれば、その形状は特に限定されず、例えば、板状、フィルム状、ブロック状、レンズ状等が挙げられる。また、上述のように、透明基板は、赤外線吸収ガラスや赤外線吸収剤を含有した樹脂でもよい。
　透明基板は、ガラス、水晶、ニオブ酸リチウム、サファイア等の結晶、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。これらの材料は、紫外波長領域及び赤外波長領域の少なくとも一方に対して吸収特性を有してもよい。
　ガラスは、可視光に対し透明な材料から適宜選択できる。例えば、ホウケイ酸ガラスは、加工が容易で、光学面における傷や異物等の発生を抑制できるために好ましく、アルカリ成分を含まないガラスは、接着性、耐候性等が良好なために好ましい。
　また、フツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスにＣｕＯ等を添加した赤外波長領域に吸収を有する光吸収型のガラスも使用できる。特に、ＣｕＯを添加したフツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスは、可視光に対し高い透過率を有するとともに、近赤外光を十分に吸収し、さらに光の入射角による透過率の変動が抑制できるため、良好な近赤外線カット機能を付与できる。
　ＣｕＯを含有するフツリン酸塩系ガラスの例としては、質量％で、Ｐ２Ｏ５ ４６～７０％、ＭｇＦ２ ０～２５％、ＣａＦ２ ０～２５％、ＳｒＦ２ ０～２５％、ＬｉＦ ０～２０％、ＮａＦ ０～１０％、ＫＦ ０～１０％、ただし、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦの合量が１～３０％、ＡｌＦ３ ０．２～２０％、ＺｎＦ２ ２～１５％（ただし、フッ化物総合計量の５０％までを酸化物に置換可能）からなるフツリン酸塩系ガラス１００質量部に対し、ＣｕＯを０．１～５質量部、好適には０．３～２質量部含有するものが挙げられる。市販品は、ＮＦ－５０（旭硝子社製　商品名）等が例示できる。
　ＣｕＯを含有するリン酸塩系ガラスの例としては、質量％で、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％からなるリン酸塩系ガラス１００質量部に対して、ＣｕＯを０．１～５質量部、好適には０．３～２質量部含有するものが挙げられる。
　透明基板の厚さは、限定されないが、小型化、軽量化を図る点から、０．１～３ｍｍが好ましく、０．１～１ｍｍがより好ましい。
　紫外・赤外光反射膜１３は、紫外線及び近赤外線カットフィルタ機能を付与、もしくは高める効果を有する。紫外・赤外光反射膜１３は、低屈折率誘電体層と高屈折率誘電体層とをスパッタリング法や真空蒸着法等により交互に積層した誘電体多層膜から構成される。
　誘電体多層膜は、イオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等でも形成できる。スパッタリング法やイオンプレーティング法は、いわゆるプラズマ雰囲気処理であることから、透明基板に対する密着性を向上できる。
　反射防止膜１２は、光学フィルタに入射した光の反射を抑制して透過率を向上させ、効率良く入射光を利用するもので、公知の材料及び方法により形成できる。具体的には、反射防止膜１２は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等により形成したシリカ、チタニア、五酸化タンタル、フッ化マグネシウム、ジルコニア、アルミナ等の１層以上の膜や、ゾルゲル法、塗布法等により形成したシリカケート系、シリコーン系、フッ化メタクリレート系等の膜、から構成される。反射防止膜１２の厚さは、通常、１００～６００ｎｍである。
　紫外／赤外光吸収膜は、紫外光及び／または赤外光を吸収する紫外／赤外線吸収剤を含む透明樹脂から構成される。紫外／赤外光吸収膜は、例えば、光学フィルタ１１０、１２０、１３０及び後述する光学フィルタ１６０において、透明基板１１と反射防止膜１２との間に備えられてもよい。前述した光学フィルタ１４０は、光学フィルタ１３０において、光吸収膜１４を透明基板１１と反射防止膜１２との間に備えた例である。また、この他に、光学フィルタ１２０、１３０及び後述する光学フィルタ１６０において、透明基板１１と紫外・赤外光反射膜１３との間に備えられてもよい。なお、紫外／赤外光吸収膜は、１つの光吸収構造体として紫外光及び赤外光の両方を吸収する機能を有してもよい。さらに、紫外／赤外光吸収膜は、２つの光吸収構造体として、紫外光を吸収する機能と赤外光を吸収する機能を別々に備える構造でもよい。紫外／赤外光吸収膜が、２つの光吸収構造体として構成される場合は、それぞれの吸収構造体の配置は任意に設定できる。
　透明樹脂は、可視光を透過するものであればよく、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アセテート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル樹脂、アリルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドエーテル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂等が挙げられる。
　また、紫外光及び／または赤外光を吸収する紫外／赤外線吸収剤としては、例えば、有機または無機顔料、有機色素等が挙げられる。紫外／赤外線吸収剤は１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
　透明樹脂は、紫外／赤外線吸収剤の他に、さらに、本発明の効果を阻害しない範囲で、色調補正色素、レベリング剤、帯電防止剤、熱安定剤、酸化防止剤、分散剤、難燃剤、滑剤、可塑剤等を含有してもよい。
　紫外／赤外光吸収膜は、例えば、透明樹脂、紫外／赤外線吸収剤、及び必要に応じて配合される他の添加剤を、分散媒または溶媒に分散または溶解させて塗工液を調製し、塗工し、乾燥させて得られる。塗工、乾燥は、複数回に分けて実施でき、その際、含有成分の異なる複数の塗工液を調製し、これらを順に塗工、乾燥させてもよい。
　分散媒または溶媒としては、水、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、アルデヒド、アミン、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、芳香族炭化水素等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。塗工液には、必要に応じて分散剤を配合できる。
　塗工液の調製には、自転・公転式ミキサー、ビーズミル、遊星ミル、超音波ホモジナイザ等の撹拌装置を使用できる。高い透明性を確保するためには、撹拌を十分に行うことが好ましい。撹拌は、連続的に行ってもよく、断続的に行ってもよい。
　また、塗工液の塗工には、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、キャスト法、スプレーコート法、ビードコート法、ワイヤーバーコート法、ブレードコート法、ローラーコート法、カーテンコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、スリットリバースコート法、マイクログラビア法、コンマコート法等を使用できる。
　紫外／赤外光吸収膜の厚さは、０．０１～２００μｍの範囲が好ましく、０．１～５０μｍの範囲がより好ましい。紫外／赤外光吸収膜の厚さが０．０１μｍ未満では、所定の吸収能が得られないおそれがあり、また、２００μｍを超えると、乾燥時に乾燥ムラが生じ、所望の光学特性が得られなくなるおそれがある。
（第２の実施形態）
　図１３は、本発明の第２の実施形態による光学フィルタ１５０の模式的断面図である。なお、本実施形態以降、重複する説明を避けるため、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
　本実施形態の光学フィルタ１５０は、図１３に示すように、第１の実施形態において遮光膜２０の露出する面、すなわち、遮光膜２０の透明基板１１側とは反対側の表面に、光の反射抑制機能を有する第２の微細凹凸構造２４を形成した構造を有する。
　第２の微細凹凸構造２４は、その表面粗さが、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定される算術平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ以上となる構造が好ましい。算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．１５～１０μｍが好ましく、０．２～２μｍがより一層好ましく、０．２～０．５μｍがさらに好ましい。
　また、第２の微細凹凸構造２４は、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して超深度形状測定顕微鏡で測定される局部山頂の平均間隔（Ｓ）が、１～１００μｍが好ましく、さらに、ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して測定される最大高さ（Ｒｙ）は、２μｍ以上が好ましい。局部山頂の平均間隔（Ｓ）は、２～５０μｍがより好ましく、５～２０μｍであるとより一層好ましい。また、最大高さ（Ｒｙ）は、３～９μｍがより好ましく、４～６μｍがより一層好ましい。
　第２の微細凹凸構造２４を備えた光学フィルタ１５０は、第１の実施形態で説明した方法で遮光膜を形成した後、この遮光膜に放射線を照射してその表層部分のみをさらに硬化させ、次いで加熱して、放射線の照射によって生じた応力を緩和することで得られる。加熱温度は、硬化した遮光膜の表層部分以外が軟化する温度であればよく、通常、５０～３００℃程度であり、好ましくは１５０～２２０℃程度である。
　また、第２の微細凹凸構造２４は、遮光膜表面にドライエッチング処理を施すことでも形成できる。ドライエッチング処理の方法は限定されないが、反射抑制効果、処理の容易さ、制御の容易さ、エッチングガス入手の容易さ等の点から、酸素ガス（Ｏ２）、四フッ化炭素ガス（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、これらの混合ガスをエッチングガスとして用いる反応性イオンエッチング方法が好ましい。
　さらに、遮光膜の形成材料として、シリカ微粒子等のマット剤を含有する遮光性樹脂を用いても形成できる。
　すなわち、第１の実施形態で説明した製造方法において、レジスト層を除去したガラス板等の表面に、カーボンブラック、チタンブラック等の無機または有機着色剤とともにマット剤を含有させ、さらに必要に応じて溶媒または分散媒を混合した遮光性を有する光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を、スクリーン印刷やフレキソ印刷等の印刷法等により、遮光膜に対応するパターン形状に塗布し、次いで乾燥させて遮光性樹脂塗布層を形成した後、遮光性樹脂塗布層を光照射または加熱により硬化させる。これにより、第２の微細凹凸構造２４を有する遮光膜２０が得られる。
　なお、マット剤の例としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム等の無機微粒子が挙げられる。また、ジビニルベンゼン架橋重合体等の樹脂からなる微粒子も使用できる。マット剤の遮光性樹脂中の含有量は、固形分基準で、マット剤の種類やその粒径等にもよるが、通常２～１０質量％、好ましくは２．５～８質量％の範囲である。遮光性樹脂には、マット剤、着色剤の他、密着性を高めるための添加剤、例えばシランカップリング剤等が配合されていてもよい。
　本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果に加え、遮光膜の表面、裏面両方への入射光に対し、遮光膜界面での正反射を抑制でき、迷光を低減する効果が得られる。
（第３の実施形態）
　図１４は、本発明の第３の実施形態の光学フィルタ１６０の模式的断面図である。
　本実施形態の光学フィルタ１６０は、第１の実施形態において、遮光膜２０を、酸化物誘電体膜と金属膜とが交互に積層された多層膜構造を有する。なお、図１４は、第１の実施形態の変形例とした光学フィルタ１３０（図４）の遮光膜２０を、酸化物誘電体膜と金属膜とが交互に積層された多層膜とする構成の例を示している。
　多層膜を構成する酸化物誘電体膜としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等からなる膜が挙げられる。また、金属膜としては、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属からなる単体膜や、それらの金属を主成分とする合金等が挙げられる。具体的に、金属膜にＣｒを用い、酸化物誘電体膜にＳｉＯ２を用いて構成した多層膜等が挙げられる。
　図１５は、図１４に示す光学フィルタ１６０の製造工程を示す断面図である。
　この例では、まず、一方の面に反射防止膜１２が形成され、他方の面に紫外・赤外光反射膜１３が形成された透明基板材料、例えばガラス板５１を準備する（図１５（ａ））。次に、反射防止膜１２の表面に、フォトリソグラフィ法により、遮光膜形成部分を開口させたレジスト層５２を形成する（図１５（ｂ））。次に、レジスト層５２をマスクとして反射防止膜１２及びガラス板５１表面にサンドブラスト処理を行い、微細凹凸構造５３を形成する（図１５（ｃ））。
　次に、それらの表面にスパッタリング法、真空蒸着法等により、酸化物誘電体膜及び金属膜を交互に積層して多層膜２０Ａを形成する（図１５（ｄ））。多層膜２０Ａは、スパッタリング法や真空蒸着法の他、イオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等も使用できる。その後、レジスト層を、レジスト層上に形成された多層膜２０Ａとともに除去した後、ダイシング装置５４を使用して、ダイシングラインＬに沿って、反射防止膜１２、ガラス板５１及び紫外・赤外光反射膜１３を厚さ方向に切断し個片化する（図１５（ｅ））。これにより、図１４に示す、透明基板１１の一方の面に反射防止膜１２が形成され、他方の面に紫外・赤外光反射膜１３が形成され、そして、多層膜からなる遮光膜２０が、反射防止膜１２側の透明基板１１の表面に形成されるとともに、遮光膜２０と透明基板１１の界面に第１の微細凹凸構造２２が形成された光学フィルタ１６０が得られる。
　本実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の効果が得られるうえ、遮光膜２０が酸化物誘電体膜と金属膜とが交互に積層された多層膜で構成されるため、遮光膜が樹脂で構成される第1及び第２の実施形態に比べ、耐熱性を向上できる。
（第４の実施形態）
　図１６は、第４の実施形態による撮像装置６０の模式的断面図である。
　図１６に示すように、本実施形態の撮像装置６０は、固体撮像素子６１、光学フィルタ６２、レンズ６３、及びこれらを保持固定する筺体６４を有する。
　固体撮像素子６１、光学フィルタ６２、及びレンズ６３は、光軸ｘに沿って配置され、固体撮像素子６１とレンズ６３の間に光学フィルタ６２が配置される。固体撮像素子６１は、レンズ６３及び光学フィルタ６２を通過して入射してきた光を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等の電子部品である。そして、本実施形態では、光学フィルタ６２として、図１に示した光学フィルタ１００が使用され、その遮光膜２０がレンズ６３側に位置するように配置される。なお、光学フィルタ１００は、遮光膜２０が固体撮像素子６１側に位置するように配置してもよい。また、本実施形態では、光学フィルタ６２として、図１の光学フィルタ１００を使用するが、図２～図５、図１３、図１４等に示した各光学フィルタも使用できる。
　撮像装置６０において、被写体側より入射した光は、レンズ６３、及び光学フィルタ６２（１００）を通って固体撮像素子６１に受光される。この受光された光は固体撮像素子６１により電気信号に変換され、画像信号として出力される。入射光は、遮光膜２０を備えた光学フィルタ１００を通過することで、適正な光量に調節された光として固体撮像素子６１で受光される。
　この撮像装置６０において、光学フィルタ１００の透明基板１１と遮光膜２０の間の界面に光の反射を抑制する第１の微細凹凸構造２２が形成されている。そのため、従来の、遮光膜の露出する表面のみに微細凹凸構造が形成され、微細凹凸構造と接する媒質が空気に限られていた光学フィルタに比べ、反射抑制に必要とされる微細凹凸構造の仕様の自由度が増大する。このため、迷光を従来に比べより大きく、かつ確実に低減できる。すなわち、遮光膜との界面が空気であった場合、空気と遮光膜の屈折率差を小さくするため、遮光膜材料の屈折率を低く（１に近く）する必要がある。しかし、遮光膜材料として使用できる樹脂等では、屈折率が最低でも１．３程度であり、十分な反射抑制機能を持たせることが困難な場合がある。これに対し、基板と遮光膜の界面では、基板、遮光膜に使用できる一般的な材料においても、屈折率差を低く抑えられるため、該界面での正反射を低く抑えられる。
　なお、第４の実施形態による撮像装置６０には、１つのレンズが配置されているが、複数のレンズを備えてもよく、また、固体撮像素子６１を保護するカバーガラス等が配置されてもよい。さらに、光学フィルタ１００の位置も、レンズと固体撮像素子との間に限らず、例えば、図１７のように、レンズ６３より被写体側に配置されてもよく、また、レンズが複数配置される場合に、レンズとレンズの間に配置されてもよい。
（実施例１）
　５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．３ｍｍの角板状の白板ガラスを準備し、該白板ガラスの一方の表面に、１２０秒間サンドブラスト処理を行い、微細凹凸構造を形成した。
　遮光性樹脂インクを、スピンコート法により微細凹凸構造上に塗布し、８０℃で１０分間、次いで１２０℃で６０分間加熱して、厚さ２０μｍの遮光膜を形成した。なお、白板ガラスと遮光膜との屈折率差Δｎは、４００～７００ｎｍにおける可視波長領域において、０．１未満であることを確認した。
　得られた光学フィルタの透明基板と遮光膜の界面に形成された微細凹凸構造の算術平均粗さ（Ｒａ）、最大高さ（Ｒｙ）、局部山頂の平均間隔（Ｓ）及び平均山頂傾きを、ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製触針式段差計Ａｌｐｈａ－Ｓｔｅｐ　ＩＱにて測定した結果を表１に示す。「平均山頂傾き」は、前述の「凸部の立ち上がり角」に相当する指標である。なお、算出はＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４）及びＪＩＳ　Ｂ００３１（１９９４）に基づいて行った。表１中、比較例として示したのは、サンドブラスト処理を行わなかった以外は実施例と同様に作製した光学フィルタの例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（実施例２）
　実施例１と同サイズの白板ガラスを準備し、該白板ガラスの一方の表面に反射防止膜、他方の表面に紫外・赤外光反射膜を形成した。これらは、真空蒸着法による誘電体多層膜によって得た。
　次に、反射防止膜上にポジ型のフォトレジストを４μｍ厚で塗工後、遮光膜を形成する周辺部を除く部分（中心部）のみに該フォトレジストが残るパターンを形成した。そして、フォトレジストパターンを有する面に、１２０秒間サンドブラスト処理を行うことで、周辺部に露出した反射防止膜の除去とともに白板ガラス（周辺部の）表面に微細凹凸構造を形成した。その後、レジスト剥離液により（中心部に）残ったフォトレジストを除去した。
　次いで、微細凹凸構造を形成した部分に、スクリーンマスクを介して選択的に遮光性樹脂インクを塗布し、９０℃で１０分間、次いで１５０℃で６０分間加熱して、厚さ５μｍの遮光膜を形成した。なお、白板ガラスと遮光膜との屈折率差Δｎは、４００～７００ｎｍにおける可視波長領域において、０．１未満であることを確認した。
　上記実施例１及び比較例で得られた各光学フィルタを評価するため、分光光度計（日立ハイテクフィールディング社製ＵＨ４１５０）を用いて正反射率を測定した。結果を図１８に示す。
　図１８より、微細構造の付与で、波長５００ｎｍの測定値で、０．６３％（比較例）の正反射率が０．１８％（実施例１）、０．２０％（実施例２）まで低下した。なお、図１８は、代表的に実施例１の結果を示すが、実施例２においても実施例１と同様の結果が得られる。
　本発明の光学フィルタは、迷光低減効果に著しく優れ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の情報機器に搭載される小型カメラ等の撮像装置に有用である。
　１０…フィルタ本体、１１…透明基板、１２…反射防止膜、１３…紫外・赤外光反射膜、１４…光吸収膜、２０…遮光膜、２２…第１の微細凹凸構造、２４…第２の微細凹凸構造、６０…撮像装置、６１…固体撮像素子、６２…光学フィルタ、６３…レンズ、６４…筺体、１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０…光学フィルタ。

Claims (18)

  1. 　被写体または光源からの光が入射する、撮像素子が内蔵された撮像装置に用いられる光学フィルタであって、
    　前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置され、前記入射光に対し透過性を有する光学フィルタ本体と、
    　前記光学フィルタ本体の少なくとも一方の面に所定のパターン形状を有し、入射する光の一部を遮断する遮光膜と
    　を有し、
    　前記光学フィルタ本体は、透明基板を有し、
    　前記透明基板と前記遮光膜との間の少なくとも１界面に、光の反射を抑制する第１の微細凹凸構造を有することを特徴とする光学フィルタ。
  2. 　前記透明基板の表面に、前記第１の微細凹凸構造を有する請求項１に記載の光学フィルタ。
  3. 　前記第１の微細凹凸構造の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４））が０．０３μｍ以上である請求項１または２に記載の光学フィルタ。
  4. 　前記第１の微細凹凸構造の最大高さＲｙ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４））が０．１μｍ以上である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  5. 　前記第１の微細凹凸構造の局部山頂の平均間隔Ｓ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４））が前記第１の微細凹凸構造の最大高さＲｙ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４））の５．５倍以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  6. 　前記第１の微細凹凸構造は、高さ１００ｎｍ超の凸部を有し、該凸部の立ち上がり角が２０°以上である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  7. 　前記第１の微細凹凸構造が形成された界面を形成する材料の屈折率差（Δｎ）が０．３以下である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  8. 　前記遮光膜の、前記透明基板とは反対側の表面に第２の微細凹凸構造が形成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  9. 　前記第２の微細凹凸構造の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４））が０．１μｍ以上である請求項８に記載の光学フィルタ。
  10. 　前記第２の微細凹凸構造の局部山頂の平均間隔Ｓ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４））が１μｍ～１００μｍである請求項８または９に記載の光学フィルタ。
  11. 　前記第２の微細凹凸構造の最大高さＲｙ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１（１９９４））が２μｍ以上である請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  12. 　前記遮光膜が、樹脂膜からなる請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  13. 　前記遮光膜が、酸化物誘電体膜と金属膜とを交互に積層した多層膜からなる請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  14. 　前記光学フィルタ本体は、前記透明基板の少なくとも一方の面に形成された少なくとも１層の光学的機能層を有する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
  15. 　前記遮光膜は、前記透明基板上の外周部に備えられ、
    　少なくとも１層の光学的機能層が、前記遮光膜の外周部内側の端面に接するようにして中心部に備えられる請求項１乃至１４いずれか１項に記載の光学フィルタ。
  16. 　前記光学的機能層は、特定の波長領域の光を吸収する光吸収膜を含む請求項１５に記載の光学フィルタ。
  17. 　前記光学的機能層は、反射防止膜を含む請求項１５または１６に記載の光学フィルタ。
  18. 　被写体または光源からの光を受光する撮像素子と、
    　前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置されたレンズと、
    　前記被写体または光源と前記撮像素子との間に配置された、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光学フィルタと
    　を備えたことを特徴とする撮像装置。
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