(57)【要約】      （修正有）【課題】中心部分より周辺部分に向かって透過率が連続的に徐々に増加している構造の光学素子であって、中心部分の開口部より周辺部分に向かって徐々に透過率が減少する領域において、正反射率が低い光学素子を提供する。【解決手段】透明基板上に光吸収材料層が形成されており、中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が減少する光学素子において、光吸収材料層は中心部分２１ａが最も薄く形成されており、中心部分２１ａの周囲には中心部分から離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域２１ｂを有しており、膜厚傾斜領域２１ｂにおける表面粗さは、１５ｎｍ以上である光学素子。【選択図】図３
2014119608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に光吸収材料層が形成されており、中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が減少する光学素子において、
前記光吸収材料層は前記中心部分が最も薄く形成されており、前記中心部分の周囲には前記中心部分から離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域を有しており、
前記膜厚傾斜領域における表面粗さは、１５ｎｍ以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
透明基板上に光吸収材料層が形成されており、中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が減少する光学素子において、
前記光吸収材料層は前記中心部分が最も薄く形成されており、前記中心部分の周囲には前記中心部分から離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域を有しており、
前記膜厚傾斜領域における正反射光における反射率は４％以下であることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
透明基板上に光吸収材料層が形成されており、中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が減少する光学素子において、
前記光吸収材料層は前記中心部分が最も薄く形成されており、前記中心部分の周囲には前記中心部分から離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域を有しており、前記膜厚傾斜領域における表面粗さは、１５０ｎｍ以上であり、かつ、前記膜厚傾斜領域における光の正反射率は４％以下で散乱光を含めた全反射率も４％以下であることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
前記黒色吸収材料層は、樹脂材料に光吸収材料が添加されたものである請求項１から３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
前記光吸収材料は、カーボンブラックまたはチタンブラックである請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
透明基板の表面に光吸収材料膜を形成する工程と、
前記光吸収材料膜の形成されている面にスペーサを介して、ピンホールが形成された遮蔽板を設置する工程と、
前記遮蔽板が設置されている面の側にプラズマを発生させて、前記光吸収材料膜の一部を除去することにより、中心部分が最も薄く形成されており、前記中心部分から離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域を有する光吸収材料層を形成する工程と、
を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記プラズマは、酸素を含むもののプラズマである請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記黒色吸収材料層は、樹脂材料に光吸収材料が添加されたものである請求項６または７に記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記光吸収材料は、カーボンブラックまたはチタンブラックである請求項８に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記光吸収材料膜は前記透明基板表面に塗布することにより形成されたものである請求項６から９のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及び光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の光学機器においては、レンズ等に入射する入射光の光量を調節するため、光学絞りや減光（ＮＤ：Neutral  Density）フィルタ等が用いられており、近年、携帯電話や携帯端末などにもカメラの搭載が進み、このようなカメラにも光学絞りが使用されている。
【０００３】
通常の光学絞りは、遮光材料により板状に形成されたものの中心部分に開口部を形成したものであり、周辺部分の光は遮光され、開口部の形成されている中心部分において光が透過するものである。このような絞りでは、開口部の周囲において光の回折が発生するため、とりわけ携帯電話や携帯端末に搭載される小型のカメラにおいては光学絞りも小型となり、解像度を高めることが困難であり、解像度を劣化させないよう開口部が中心部分から周辺部分に向けて徐々に光の透過率が減少している小型構造のフィルタが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０１２２１号公報
【特許文献２】特許第３７０１９３１号公報
【特許文献３】特開２００６−２１５３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述のような課題を鑑みてなされたものであり、図１に示すように中心部分より周辺部分に向かって光の透過率が単調かつ連続的に減少する光学素子を単純な素子構成で、短い製造プロセスで提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、透明基板上に光吸収材料層が形成されており、中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が減少する光学素子において、前記光吸収材料層は前記中心部分が最も薄く形成されており、前記中心部分の周囲には前記中心部分から離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域を有しており、前記膜厚傾斜領域における表面粗さは、１５ｎｍ以上であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、透明基板上に光吸収材料層が形成されており、中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が減少する光学素子において、前記光吸収材料層は前記中心部分が最も薄く形成されており、前記中心部分の周囲には前記中心部分から離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域を有しており、前記膜厚傾斜領域における正反射光における反射率は４％以下であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、透明基板上に光吸収材料層が形成されており、中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が減少する光学素子において、前記光吸収材料層は前記中心部分が最も薄く形成されており、前記中心部分の周囲には前記中心部分から離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域を有しており、前記膜厚傾斜領域における表面粗さは、１５０ｎｍ以上であり、かつ、前記膜厚傾斜領域における光の正反射率は４％以下で散乱光を含めた全反射率も４％以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、透明基板の表面に光吸収材料膜を形成する工程と、前記光吸収材料膜の形成されている面にスペーサを介して、ピンホールが形成された遮蔽板を設置する工程と、前記遮蔽板が設置されている面の側にプラズマを発生させて、前記光吸収材料膜の一部を除去することにより、中心部分が最も薄く形成されており、前記中心部分から離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域を有する光吸収材料層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、開口部が中心部分より周辺部分に向かって光の透過率が単調かつ連続的に減少する光学素子を提供することができる。また本発明における光学素子は、基板上の光吸収層において中心部分が最も薄く、かつ中心部分から周囲に離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなる膜厚傾斜領域を形成する製造工程において、同時に光吸収層の表面粗さを制御し正反射を防止抑制することができる。したがって、他の同等光学素子のように光の透過率を減光する機能表面に２種以上の材料を多層積層して反射防止機能を付加する光学素子に比べて単純な素子構成であり、大面積のものが作製可能であり、かつ、製造工程を短くすることができるため、安価な光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態における光学素子の構造図
【図２】本実施の形態における光学素子の製造方法の構造図
【図３】本実施の形態における光学素子の写真（１）
【図４】本実施の形態における光学素子の中心からの距離と膜厚との相関図
【図５】本実施の形態における光学素子の写真（２）
【図６】本実施の形態における光学素子５Ａの透過率特性図
【図７】本実施の形態における光学素子５Ａの正反射光による反射率特性図
【図８】本実施の形態における光学素子５Ｂの透過率特性図
【図９】本実施の形態における光学素子５Ｂの正反射光による反射率特性図
【図１０】本実施の形態における光学素子５Ａの中心からの距離とヘイズ値との相関図
【図１１】本実施の形態における光学素子の表面粗さと正反射光の反射率との相関のシミュレーションにより得られた相関図
【図１２】本実施の形態における光学素子の表面粗さと正反射光及び全反射光の反射率との相関図
【図１３】実際に作製した本実施の形態における光学素子の一部の写真
【図１４】本実施の形態における光学素子の模式図
【図１５】実際に作製した本実施の形態における光学素子のＡＦＭ像（１）
【図１６】実際に作製した本実施の形態における光学素子のＡＦＭ像（２）
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１３】
（光学素子）
本実施の形態における光学素子について、図１に基づき説明する。本実施の形態における光学素子は、ガラス等の可視光を透過する透明基板１０の表面に、可視光の透過を遮る黒色の光吸収材料層２０が形成されており、光吸収材料層２０には開口領域２１が形成されている。なお、本実施の形態においては、可視光とは、波長が３８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における光を意味するものとする。光吸収材料層２０に形成された開口領域２１は、中心部分２１ａにおいて光吸収材料層２０の厚さＤ１が最も薄く形成されており、この中心部分２１ａから周辺部分に向かって光吸収材料層２０の厚さが徐々に厚くなるように形成されている。尚、本実施の形態においては、このように中心部分２１ａの周囲において、周辺部分に向かって光吸収材料層２０の厚さが徐々に厚く形成されている領域を膜厚傾斜領域２１ｂと記載する。
【００１４】
このように、中心部分２１ａにおいては光吸収材料層２０の膜厚を最も薄く形成し、中心部分２１ａから周辺部分に向かって徐々に光吸収材料層２０の厚さＤ１が厚くなるような膜厚傾斜領域２１ｂを形成することにより、中心部分より周辺部分に向かって徐々に透過率が減少するアポダイズドフィルタとなる。尚、本実施の形態における光学素子は、中心部分２１ａにおいて光が透過するものであるため、厚さの薄い光吸収材料層２０を形成してもよく、また、中心部分２１ａにおいては光吸収材料層２０が形成されていないものであってもよく、中心部分２１aにおける光吸収材料層２０の厚さＤ１ｍは、中心部２１ａの透過率や透明基板１０との密着性などを勘案して定めればよく、光吸収材料層２０の総厚み(Ｄ１＋Ｄ２)に対する中心部分２１aにおける光吸収材料層２０の厚さＤ１ｍの比、即ち、Ｄ１ｍ/（Ｄ１＋Ｄ２）が、０．００３以下となるように形成される。これは、光の一部が光吸収材料層２０に吸収されるため、Ｄ１ｍ／（Ｄ１＋Ｄ２）が０．００３以上となると、中心部を通る光の透過率が高く保てなくなるためである。一方で、光吸収層の厚みは基板への密着保持能からゼロ以上あればよい。なお、０．００３の値は、Ｄ１ｍ＝０における２％以上低下した場合の値であり、この場合、光学素子として所望の特性が得られなくなるものと考えられる。
【００１５】
したがって、０≦Ｄ１ｍ／（Ｄ１＋Ｄ２）≦０．００３の関係にあることが好ましい。なお、ここで厚さＤ１ｍは、光吸収材料層２０において最も厚さＤ１が薄い部分の厚さである。
【００１６】
また、中心からの距離をＸとした場合に、Ｘが増加すると、光吸収材料層２０の厚さＤ１は中心から端部にかけて増加する一方で、透過率は減少する。透過率はガウシアン関数で与えられることが好ましく、以下に例示する。
【００１７】
【数１】
2014119608.tif 000003
【００１８】
数１に示される式において、σは実数である。透過率の半値幅に応じてσを決定すればよく、例えば、半径１mmで透過率が５０%とする場合には、σを０．８５とすればよい。
【００１９】
また、本実施の形態における光学フィルタは、減光以外に光学的な作用が働かないようにされている。そのため光吸収層の厚みが最も厚い、すなわち、Ｘが最も大きい値となる厚さが（Ｄ１＋Ｄ２）となる領域においても、上記のとおり薄いほど好ましい。一方で上記における数１に示される式のような透過率の関数をうるためには、ある程度の厚みが必要であり、（Ｄ１＋Ｄ２）≦５μｍであることが好ましい。膜厚制御にドライエッチングを用いた場合、この範囲であれば制御しやすいためである。さらに（Ｄ１＋Ｄ２）≦２μｍであることがより好ましい。これは、薄いほど膜応力が低くなるため素子の反りを低減することができるためである。
【００２０】
本実施の形態における光学素子においては、光の透過率が徐々に変化する膜厚傾斜領域２１ｂの表面には微細な凹凸が形成され反射防止機能が備わり、これにより、本実施の形態における光学素子に照射された光は表面で反射が抑制され、主に光吸収層の厚みに応じて吸収されるか透過する。なお、このような反射防止機能を有する表面凹凸形状は、たとえば、光吸収材料の表層を硝酸水溶液等のウェットエッチングによる表面処理により得ることができる。
【００２１】
したがって、膜厚傾斜領域２１ｂにおいては、反射光が少なくなり、膜厚傾斜領域２１ｂにおける反射率を低くすることができ、迷光やゴースト等の発生を防ぐことができる。また、前述のように反射防止膜の一対応例として、光吸収材料層２０の下にあらかじめ数層の反射防止膜をスパッタまたは蒸着等で成膜しておいてもよい。尚、本実施の形態における光学素子は、カメラ等の光学機器において可視光領域において用いられるものであり、前述のとおり、波長が３８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の光に用いられるものである。しかしながら、本実施の形態における光学素子は、紫外光や赤外光において対応しているものであって、紫外光や赤外光において用いられるものであってもよい。
【００２２】
また、本実施の形態における光学素子では、可視光を透過する樹脂フィルムの上に成膜されてもよい。例えば、図１に示される透明基板１０が、樹脂フィルムであってもよく、後述するように、光吸収材料層２０には好ましくは無機材料が使用されるので、一般に透明基板１０より熱膨張係数が小さい場合が多い。熱膨張係数の違う２つの材料部で構成される場合、反りが発生しやすいという課題がある。このため、反り量を抑制するには耐熱性に優れた樹脂フィルムを用いることが好ましい。
【００２３】
また、透明基板１０と光吸収材料層２０の熱膨張係数の差異による反りを抑制するには、透明基板１０あるいは光吸収材料層２０のいずれか一方の膜厚はできるだけ薄膜で使用することが好ましい。また耐熱性に優れた樹脂フィルムを用いることも好ましい。透明基板上に光吸収材料層を成膜する手法は蒸着あるいはスパッタリング等の真空成膜法、電解あるいは無電解などメッキ法や後述のウェット塗布などあるが、ドライ成膜する際は、成膜時温度条件、また成膜後のアニール温度条件の観点からも、フィルムが耐熱性に優れる支持基板の役割を果たすので、光学フィルタの形状が変形するのを抑制できる。ガラス転移点が高いフィルムが好ましく用いることができる。
【００２４】
ここで、本実施の形態における光学素子は、撮像体像を形成する結像光学系内、もしくは結像光学系と固体撮像素子を使った撮像光学系との間に配置して使用され、必要に応じて所定光学系の光束内に、本実施の形態における光学素子を出し入れして使用することもできる。具体的には、前玉レンズの前方（被写体側）に配置されてもよいし、結像光学系内の第２レンズ群であるズームレンズと、第３レンズ群であるフォーカスレンズ群の間に配置された光学絞り近傍に位置するよう結像レンズ内に配置されてもよいし、光学絞りから離れて結像光学系の後方である固体撮像素子の前部に配置してもよく、目的に応じて最適な配置を選択すればよい。
【００２５】
また、本実施の形態における光学素子は、光吸収層表面に凹凸面を形成して反射を抑制しているが、透過性基板の反対側も、多層膜等の反射防止機能を付与したり、透過性基板の両面に光吸収層の凹凸面を対称あるいは非対称に成膜することができるため、非対称に成膜した光学素子として使用する際には、その素子面を被写体側、撮像素子側の要求仕様にあわせて選択することができる。また、この光学素子をカメラモジュール中、任意の部材に積層して用いてもよい。例えば、カバーガラス、レンズ、ＩＲカットフィルターや光学絞りに積層あるいは付加したりして用いることができる。このように用いることでカメラモジュール中の部品点数を減らすことができる。
【００２６】
（光学素子の製造方法）
次に、本実施の形態における光学素子の製造方法について図２に基づき説明する。
【００２７】
最初に、図２（ａ）に示されるように、ガラス等の透明基板１０の表面に光吸収材料膜２０ａを形成する。この光吸収材料膜２０ａは光吸収材料層２０を形成するためのものであり、後述するように、光吸収材料膜２０ａを加工することにより、光吸収材料層２０を形成することができる。
【００２８】
具体的には、光吸収材料膜２０ａは樹脂材料等にカーボンやチタンブラック等の光吸収材料を混入した材料をスピンコータ等により塗布した後、ポストベイク等の熱処理を行い固めることにより形成することができる。塗布方法としてはスピンコート法以外に、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１０に対する密着性を高めるために、透明基板１０の表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。
【００２９】
尚、本実施の形態においては、光吸収材料膜２０ａは、樹脂材料等にカーボンやチタンブラック等の光吸収材料を混入した材料、例えば、レジスト等の樹脂材料にカーボンブラックを混入した材料により形成により形成されている。また、本実施の形態においては、透明基板１０には、厚さが約０．５２５ｍｍのガラス基板を用いており、光吸収材料膜２０ａは厚さが１．３〜１．４μｍとなるように形成されている。
【００３０】
次に、図２（ｂ）に示されるように、光吸収材料膜２０ａの形成されている側の周囲に、スペーサ３１となるスライドガラスを介し金属板３２を設置する。これにより金属板３２は、透明基板１０における光吸収材料膜２０ａの形成されている面の上において、スペーサ３１の厚さ分だけ離れた位置に設置される。金属板３２はステンレス等により形成されており、中央部分には、直径Ｄがφ０．５〜５．９ｍｍの大きさのピンホール３２ａが設けられている。尚、本実施の形態においては、スペーサ３１は厚さが１〜３ｍｍのものを用いているため、スペーサ３１を介することによる光吸収材料膜２０ａと金属板３２とのギャップＧは１〜３ｍｍとなる。
【００３１】
次に、図２（ｃ）に示されるように、金属板３２が設置されている側に酸素等によるプラズマを発生させ、光吸収材料膜２０ａの一部をエッチングにより除去することにより、光吸収材料層２０を形成する。具体的には、ＲＩＥ（Reactive  Ion  Etching）等のドライエッチング装置において、酸素等のプラズマを発生させることにより、金属板３２に設けられたピンホール３２ａより酸素等のプラズマが進入する。このように進入した酸素等のプラズマにより、金属板３２のピンホール３２ａの近傍における光吸収材料膜２０ａはエッチングにより一部除去されて、開口領域２１が形成される。このように形成される開口領域２１は、金属板３２のピンホール３２ａに最も近い中心部分２１ａにおいて、光吸収材料膜２０ａが最も多く除去されるため最も薄くなり、中心部分２１ａより離れるに伴い、徐々にエッチングにより除去される量が少なくなるため厚くなる。即ち、金属板３２のピンホール３２ａに最も近い中心部分２１ａより離れることにより徐々に膜厚が厚くなるような開口領域２１を有する光吸収材料層２０を形成することができる。尚、プラズマの発生に用いられるガスは、酸素を用いてもよく、酸素にＣＦ４またはＣＣｌ４等のハロゲン成分を有するガスを混入したものを用いてもよい。
【００３２】
図３に示されるものは、このような製造方法により作製された光学素子の写真である。左側に示される光学素子はピンホール３２ａの直径Ｄが３．３ｍｍの金属板３２を用いて作製したものであり、右側に示される光学素子はピンホール３２ａの直径Ｄが４．２ｍｍの金属板３２を用いて作製したものである。膜厚傾斜領域２１ｂは輪帯状に黒く形成されている。このように膜厚傾斜領域２１ｂが黒くなっているのは、この領域においては表面が荒れており、散乱光・または光の吸収が多く正反射光が少ないためである。また、輪帯状に黒く形成されている膜厚傾斜領域２１ｂの中央部分には、光吸収材料層２０の膜厚が薄く最も光が透過する中央部分２１ａが形成される。尚、輪帯状に黒く形成されている膜厚傾斜領域２１ｂの外側が白っぽく写っているのは、この領域における正反射光が高いためである。
【００３３】
図４は、図３に示される右側の光学素子において、中心部分２１ａから半径方向の距離と光吸収材料層２０の膜厚の関係を示すものである。尚、この光学素子を作製する際のギャップＧは３ｍｍである。図４に示されるように、光吸収材料層２０は、中心部分２１ａにおける膜厚が２００ｎｍ弱で最も薄く、中心部分２１ａから離れるに伴い徐々に膜厚が厚くなるように形成されている。このように光吸収材料層２０の膜厚が中心部分２１ａから離れるに伴い徐々に厚くなるように形成されているため、光の透過率も中心部分２１ａから離れるに伴い徐々に減少する。
【００３４】
ところで、本実施の形態における光学素子は、酸素等のプラズマによるエッチング時間、金属板３２に形成されるピンホール３２ａの直径Ｄ、スペーサ３１の厚さ（ギャップＧ）等を調節することにより、中心部分２１ａにおいて光が透過する領域の大きさや、膜厚傾斜領域２１ｂの幅等を調節することが可能である。図５は、本実施の形態における光学素子において、酸素等のプラズマによるエッチング時間及びスペーサ３１の厚さ（ギャップＧ）を変えることにより形成される光学素子を示す。
【００３５】
図５に示される光学素子５ＡはギャップＧが２ｍｍであってエッチング時間が５分となる条件により作製したものであり、光学素子５ＢはギャップＧが２ｍｍであってエッチング時間が１０分となる条件により作製したものであり、光学素子５ＣはギャップＧが３ｍｍであってエッチング時間が５分となる条件により作製したものであり、光学素子５ＤはギャップＧが３ｍｍであってエッチング時間が１０分となる条件により作製したものである。このように酸素等のプラズマによるエッチング時間及びスペーサ３１の厚さ（ギャップＧ）等の条件を調整することにより、所望の透過率特性を有する光学素子を作製することができる。
【００３６】
（構成材料）
本実施の形態における光学素子は、光吸収材料層２０と透明基板１０のほか、必要に応じて反射防止膜が形成されている。
【００３７】
具体的には、光吸収材料層２０は、たとえばチタンあるいはチタン酸化物(ＴｉＯｘ)あるいはチタン酸窒化物（ＴｉＯｘＮｙ）をスパッタリングあるいは真空蒸着等により、透明基板１０の表面に真空成膜形成してもよいし、あるいは樹脂材料等にたとえばカーボンブラックやチタンブラック等の光吸収材料を混入した材料をスピンコータ等により透明基板１０上に塗布した後、ポストベイク等の熱処理を行い固めることによりウェット成膜形成してもよい。
【００３８】
スパッタリングあるいは真空蒸着等の真空成膜の場合、ＴｉＯｘは０＜Ｘ＜２満たす低級チタン酸化物が好ましい。またＴｉＯｘＮｙは０＜Ｘ、０＜Ｙ、０＜Ｘ＋Ｙ≦２を満たすことが好ましい。また、この場合の光吸収材料層２０は、Ｔｉ、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、一酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化二チタン（Ｔｉ２Ｎ）および窒化チタン（ＴｉＮ）の混合物で形成されるようになっていてもよい。この場合でも、ＴｉＮｘＯｙ組成は上述したように設定されることが好ましく、Ｔｉ単独であってもよい。
【００３９】
その他に使用できる光吸収材料層２０として、ＴｉＯｘと同様な酸素組成となるＴａＯｘ、ＮｂＯｘ、あるいはＡｌＯｘの低級酸化物、ＴｉＯｘＮｙと同様な酸素および窒素組成となるＴａＯｘＮｙ、ＮｂＯｘＮｙ、ＡｌＯｘＮｙ等の金属酸窒化物からなる膜が挙げられる。また、ＴｉＮｙ、ＺｒＮｙ、ＴａＮｙ、ＮｂＮｙ、ＡｌＮｙ等の低級窒化物でも使用することができる。この低級窒化物では０＜ｙ＜１となる。この場合、上述した光吸収膜物質はＴｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｏ等の金属であってもよい。
【００４０】
また、スピンコータ等により塗布するウェット成膜の場合、樹脂材料等に分散混入される光吸収材料としては、金、銀、銅、スズ、ニッケル、パラジウムやそれらの合金を用いた金属ナノ粒子、さらに、硫酸バリウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、ベンガラ、群青、紺青、酸化クロム、鉄黒、鉛丹、硫化亜鉛、カドミウムエロー、カドミウムレッド、亜鉛、マンガン紫、コバルト、マグネタイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、チタンブラックなどの無機顔料を用いることができる。ここで、光吸収材料として粒子を用いる場合には、分散剤を用いてもよい。分散剤は樹脂中に均一分散に分散させるために用いる。分散剤としては、高分子分散剤（アルキルアンモニウムとその塩、酸基を有する共重合物のアルキロールアンモニウム塩、水酸基含有カルボン酸エステル、カルボン酸含有共重合物、アミド基含有共重合物、顔料誘導体やシランカップリング剤等を挙げることができる。また、分散剤の分子中に樹脂と相互作用する官能基や重合性官能基が存在してもよい。また、これらを単独で使用してもよく、２種類以上組み合わせて使用してもよい。
【００４１】
透明基板１０としては、可視波長領域の光を、光学フィルタとした際にその機能を果たせる程度に十分に、透過するものであれば、その形状は特に限定されるものではなく、ブロック状であっても、板状であっても、フィルム状であってもよい。
【００４２】
透明樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィン（ＣＯＰ）などの熱可塑性樹脂や、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などの熱硬化性樹脂、アクリルやエポキシなどのエネルギー線硬化性樹脂を用いることができる。
【００４３】
これらの材料は、紫外領域および／または近赤外領域の波長に対して吸収特性を有するものであってもよい。
【００４４】
透明基板１０としてのガラスは、可視域で透過性な材料から、使用する装置、配置する場所等を考慮して、アルカリ成分の含有有無や線膨張係数の大きさ等の特性を、適宜選択して使用できる。特に、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が抑えられるため好ましく、アルカリ成分を含まないガラスは、接着性、耐候性等が向上するため好ましい。
【００４５】
また、ガラスとして、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、可視波長領域の光に対し高い透過率を有するとともに、ＣｕＯが近赤外波長領域の光を十分に吸収するため、良好な近赤外線カット機能を付与できる。
【００４６】
ＣｕＯを含有するフツリン酸塩系ガラスの具体例としては、質量％で、Ｐ２Ｏ５が４６〜７０％、ＭｇＦ２が０〜２５％、ＣａＦ２が０〜２５％、ＳｒＦ２が０〜２５％、ＬｉＦが０〜２０％、ＮａＦが０〜１０％、ＫＦが０〜１０％、ただし、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦの合量が１〜３０％、ＡｌＦ３が０．２〜２０％、ＺｎＦ２が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質量部に対して、ＣｕＯを０．１〜５質量部、好ましくは０．３〜２質量部含有させたものが挙げられる。市販品としては、ＮＦ−５０ガラス（旭硝子社製  商品名）等が例示される。
【００４７】
また、水晶、ニオブ酸リチウム、サファイヤ等の結晶は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載用カメラ、ウェブカメラ等の撮像装置において、モアレや偽色を低減するためのローパスフィルタや波長板の材料として使用されており、透明基板１０の材料として、これらの結晶を用いた場合には、本実施形態に係る光学フィルタに、ローパスフィルタや波長板の機能も付与でき、撮像装置のさらなる小型化、薄型化ができる点から好ましい。
【００４８】
（光学的特性）
次に、本実施の形態における光学素子の光学的特性について説明する。
【００４９】
図６は光学素子５Ａにおける透過率特性を示し、図７は光学素子５Ａにおける正反射光による反射率特性を示す。尚、図６及び図７は、中心部分２１ａからの距離が０ｍｍ、１．５ｍｍ、３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ、７．５ｍｍ、１０ｍｍにおける部分の各々の特性を示すものである。また、図８は光学素子５Ｂにおける透過率特性を示し、図９は光学素子５Ｂにおける正反射光による反射率特性を示す。尚、図８及び図９は、中心部分２１ａからの距離が０ｍｍ、１．５ｍｍ、３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ、７．５ｍｍ、１０ｍｍにおける部分の各々の特性を示すものである。
【００５０】
光学素子５Ａにおいては、図６に示されるように、中心部分２１ａからの距離が離れるに伴い透過率が減少しており、アポダイズドフィルタとして機能するものとなっている。また、図７に示されるように、膜厚傾斜領域２１ｂにおいては、中心部分２１ａに近くなるに伴い、正反射光による反射率は徐々に低下しており、中心部分２１ａからの距離が４．５ｍｍ以下においては、正反射光による反射率は４％以下となり、中心部分２１ａからの距離が３ｍｍ以下においては、正反射光による反射率は１％以下となっている。
【００５１】
同様に、光学素子５Ｂにおいては、図８に示されるように、中心部分２１ａからの距離が離れるに従い透過率が減少しており、アポダイズドフィルタとして機能するものとなっている。また、図９に示されるように、膜厚傾斜領域２１ｂにおいては、中心部分２１ａに近くなるに伴い、正反射光による反射率は徐々に低下しており、中心部分２１ａからの距離が６ｍｍ以下においては、正反射光による反射率は４％以下となり、中心部分２１ａからの距離が１．５ｍｍにおいては、正反射光による反射率は２％以下となっている。尚、光学素子５Ｂにおいては、中心部分２１ａにおいては光吸収材料層２０がエッチングにより除去されガラス等の透明基板１０が露出しているため、正反射光の反射率は高くなっているものと考えられる。
【００５２】
図１０は、光学素子５Ａにおいて、中心部分２１ａからの距離とヘイズ値との関係を測定した結果である。なお、この測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１３６  （２０００）に準拠した測定である。また、ヘイズ値とは、全反射光に対する拡散光の割合を示すものである。図１０に示されるように、光学素子５Ａにおいては、中心部分２１ａからの距離が０ｍｍにおけるヘイズ値は０．３８％であり、１ｍｍにおけるヘイズ値は０．３８％であり、２ｍｍにおけるヘイズ値は０．７７％であり、３ｍｍにおけるヘイズ値は３．３３％であった。また、図１０には示していないが、中心部分２１ａからの距離が４〜６ｍｍにおけるヘイズ値は１００％であった。
【００５３】
（表面粗さ）
次に、図１１に基づき表面粗さと反射率との関係について説明する。図１１は、表面における凹凸のピッチを変えた場合における表面粗さ（Ｒａ）と正反射光の反射率（Ｒ）の関係をシミュレーションにより計算した結果である。図１１に示されるように、表面粗さ（Ｒａ）が大きくなるに従い正反射光の反射率（Ｒ）が低下する傾向にある。また、表面粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍ以上であれば、正反射光の反射率を４％以下にすることができる。この時、正反射光は散乱光として反射しているため４％以下に低減できている。
【００５４】
図１２は、表面粗さ（Ｒａ）が１８０ｎｍ、１５ｎｍおよびエッチングされていない領域（Ｒａ＝７ｎｍ）の正反射光の反射率及び全反射光の反射率の実測値を示している。尚、図１２（ａ）は正反射率について、図１２（ｂ）は全反射率について示す。また、この表面粗さ測定の規格は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  （１９９４）に準拠した測定である。表面粗さ（Ｒａ）が１５０ｎｍ以上の場合では、構造反射防止膜の効果が発現し、散乱光を抑えた状態で正反射光の反射率を４％以下にできる。すなわち、図１２（ａ）に示されるように、Ｒａ＝１５ｎｍの場合では正反射光は４％以下に低減できているが、散乱光を含めた全反射率はエッチングされていない領域と同等となる。一方で、Ｒａが１５０ｎｍ以上となった場合では、散乱光を含めた全反射率も４％以下に低減することができる。尚、表面粗さは、ガス組成・高周波電源のパワー等のエッチング条件を調整することにより調整可能である。
【００５５】
（表面粗さ等の測定）
次に、本実施の形態における光学素子を実際に作製し表面粗さ等を測定した結果について説明する。図１３に示される本実施の形態における光学素子を作製し、中央部分（中央部分から０ｍｍ）（Ｐ１）、中央部分から１．５ｍｍ（Ｐ２）、３．０ｍｍ（Ｐ３）、４．５ｍｍ（Ｐ４）、６．０ｍｍ（Ｐ５）、７．５ｍｍ（Ｐ６）、エッチングされていない領域（Ｐ７）における表面粗さ（Ｒａ）と最大高低差（Ｐ−Ｖ）を測定した結果を表１に示す。また、図１４には、本実施の形態における光学素子の断面構造の模式図を示し、図１５には、中央部分（Ｐ１）、中央部分から１．５ｍｍ（Ｐ２）、３．０ｍｍ（Ｐ３）、４．５ｍｍ（Ｐ４）、６．０ｍｍ（Ｐ５）、７．５ｍｍ（Ｐ６）、エッチングされていない領域（Ｐ７）におけるＡＦＭ（Atomic  Force  Microscope）像を示す。尚、図１５（ａ）は、作製した本実施の形態における光学素子の中央部分（Ｐ１）におけるＡＦＭ像であり、図１５（ｂ）は中央部分から１．５ｍｍ（Ｐ２）におけるＡＦＭ像であり、図１５（ｃ）は中央部分から３．０ｍｍ（Ｐ３）におけるＡＦＭ像であり、図１５（ｄ）は中央部分から４．５ｍｍ（Ｐ４）におけるＡＦＭ像であり、図１５（ｅ）は中央部分から６．０ｍｍ（Ｐ５）におけるＡＦＭ像であり、図１５（ｆ）は中央部分から７．５ｍｍ（Ｐ６）におけるＡＦＭ像であり、図１５（ｇ）はエッチングされていない領域（Ｐ７）におけるＡＦＭ像である。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
表１に示されるように、中央部分（Ｐ１）における表面粗さ（Ｒａ）は４２．３ｎｍであり、最大高低差（Ｐ−Ｖ）は３３８ｎｍであった。また、中央部分から１．５ｍｍ（Ｐ２）における表面粗さ（Ｒａ）は４３．８ｎｍであり、最大高低差（Ｐ−Ｖ）は３１４ｎｍであった。また、中央部分から３．０ｍｍ（Ｐ３）における表面粗さ（Ｒａ）は３０．２ｎｍであり、最大高低差（Ｐ−Ｖ）は２５０ｎｍであった。また、中央部分から４．５ｍｍ（Ｐ４）における表面粗さ（Ｒａ）は２４．６ｎｍであり、最大高低差（Ｐ−Ｖ）は２１１ｎｍであった。また、中央部分から６．０ｍｍ（Ｐ５）における表面粗さ（Ｒａ）は１５．０ｎｍであり、最大高低差（Ｐ−Ｖ）は１２０ｎｍであった。また、中央部分から７．５ｍｍ（Ｐ６）における表面粗さ（Ｒａ）は１３．１ｎｍであり、最大高低差（Ｐ−Ｖ）は７９ｎｍであった。また、エッチングされていない領域（Ｐ７）における表面粗さ（Ｒａ）は４．３ｎｍであり、最大高低差（Ｐ−Ｖ）は４０ｎｍであった。
【００５８】
以上のように、中央部分より７．５ｍｍ（Ｐ６）までのエッチングされている領域における表面粗さ（Ｒａ）及び最大高低差（Ｐ−Ｖ）は、エッチングされていない領域（Ｐ７）における表面粗さ（Ｒａ）及び最大高低差（Ｐ−Ｖ）よりも大きな値となり、中央部分より１．５ｍｍ〜７．５ｍｍ（Ｐ２〜Ｐ６）の範囲においては、中央部分（Ｐ１）に近づくにつれて、表面粗さ（Ｒａ）及び最大高低差（Ｐ−Ｖ）の値は次第に大きくなっている。
【００５９】
尚、図１２に示される構造反射防止膜の効果が発現した表面粗さ１８０ｎｍのエッチング領域のＡＦＭ結果を図１６に示す。図１６は図１２におけるＲａ＝１８０ｎｍのときのＡＦＭ像であり最大高低差は１０００ｎｍであった。この表面粗さ測定の規格は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  （１９９４）に準拠した測定である。
【００６０】
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０        透明基板
２０        光吸収材料層
２０ａ      光吸収材料膜
２１        開口領域
２１ａ      中心部分
２１ｂ      膜厚傾斜領域
３１        スペーサ
３２        金属板
３２ａ      ピンホール
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図３】
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【図５】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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