(57)【要約】  中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が単調に減少する光学素子において、光の一部を吸収する材料により形成されており、中心部分から周辺部分に向かって厚さが単調に増加する吸収材料部と、光を透過する材料により形成されており、前記吸収材料部に積層されている透明材料部と、を有し、前記吸収材料部における屈折率と前記透明材料部における屈折率とは異なる値であることを特徴とする光学素子を提供する。
2014038435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が単調に減少する光学素子において、
光の一部を吸収する材料により形成されており、中心部分から周辺部分に向かって厚さが単調に増加する吸収材料部と、
光を透過する材料により形成されており、前記吸収材料部に積層されている透明材料部と、
を有し、
前記吸収材料部における屈折率と前記透明材料部における屈折率とは異なる値であることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記吸収材料部において最も厚い部分の厚さをＤとし、前記吸収材料部における屈折率をＮ１とし、前記透明材料部における屈折率をＮ２とし、λを４０５ｎｍとした場合に、
１５μｍ＜Ｄ＜５０μｍであって、
０．０１８−λ／２Ｄ＜｜Ｎ１−Ｎ２｜＜０．０６＋λ／２Ｄ・・・・・（２）
上記の（２）に示す式を満たすものである請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記吸収材料部及び前記透明材料部は、光重合性有機材料または熱重合性有機材料により形成されている請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の光学素子と、
撮像素子と、
レンズと、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記撮像装置は、携帯可能な通信機能を有する電子機器に搭載されるものである請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
中心部分に凸部を有する金型に光吸収性樹脂を滴下した後、硬化させることにより凹状の吸収材料部を形成する工程と、
前記吸収材料部における凹状の部分に透明樹脂を滴下した後、硬化させることにより前記吸収材料部の凹状の部分に透明材料部を形成する工程と、
を有し、
前記吸収材料部及び前記透明材料部は、光重合性有機材料または熱重合性有機材料により形成されているものであって、
前記透明材料部の屈折率は、前記吸収材料部の屈折率よりも高いことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記吸収材料部を形成する工程は、
前記光吸収性樹脂を滴下した後、前記光吸収性樹脂の上に透明基板を載置し、
前記透明基板を載置した後、光吸収性樹脂を硬化させる請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
中心部分に凹部を有する金型に透明樹脂を滴下した後、硬化させることにより透明材料部を形成する工程と、
前記透明材料部の上に光吸収性樹脂を滴下した後、硬化させることにより吸収材料部を形成する工程と、
を有し、
前記吸収材料部及び前記透明材料部は、光重合性有機材料または熱重合性有機材料により形成されているものであって、
前記透明材料部の屈折率は、前記吸収材料部の屈折率よりも低いことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記透明材料部を形成する工程は、
前記透明樹脂を滴下した後、前記透明樹脂の上に透明基板を載置し、
前記透明基板を載置した後、透明樹脂を硬化させる請求項８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、撮像装置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いる。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。通常の光学絞りを図１に示す。絞り９１０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９１１を形成したものであり、周辺部分の光は遮光され、開口部９１１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。図１（ａ）は、絞り９１０の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の一点鎖線１Ａ−１Ｂにおける光の透過率を示す。最近は携帯電話や携帯端末の小型化や薄型化によりカメラも小型化している。そのため、使われる光学絞りも小型化しているが、小型の光学絞り９１０では、開口部９１１の周囲において光の回折の発生が無視できなくなっており、解像度を高めることが困難となっている。すなわち、カメラの高画素化が進む一方で、解像度を劣化させない小型の光学絞りが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０１２２１号公報
【特許文献２】特許第３７６８８５８号公報
【特許文献３】特許第４１６４３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率が徐々に減少する光学素子であって、光学的な特性が良好な光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施の形態の一観点によれば、中心部分から周辺部分に向かって、光の透過率が単調に減少する光学素子において、光の一部を吸収する材料により形成されており、中心部分から周辺部分に向かって厚さが単調に増加する吸収材料部と、光を透過する材料により形成されており、前記吸収材料部に積層されている透明材料部と、を有し、前記吸収材料部における屈折率と前記透明材料部における屈折率とは異なる値であることを特徴とする。【０００６】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、中心部分に凸部を有する金型に光吸収性樹脂を滴下した後、硬化させることにより凹状の吸収材料部を形成する工程と、前記吸収材料部における凹状の部分に透明樹脂を滴下した後、硬化させることにより前記吸収材料部の凹状の部分に透明材料部を形成する工程と、を有し、前記吸収材料部及び前記透明材料部は、光重合性有機材料または熱重合性有機材料により形成されているものであって、前記透明材料部の屈折率は、前記吸収材料部の屈折率よりも高いことを特徴とする。【０００７】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、中心部分に凹部を有する金型に透明樹脂を滴下した後、硬化させることにより透明材料部を形成する工程と、前記透明材料部の上に光吸収性樹脂を滴下した後、硬化させることにより吸収材料部を形成する工程と、を有し、前記吸収材料部及び前記透明材料部は、光重合性有機材料または熱重合性有機材料により形成されているものであって、前記透明材料部の屈折率は、前記吸収材料部の屈折率よりも低いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率が徐々に減少する光学素子であって、光学的な特性が良好な光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の絞りの説明図
【図２】光学素子（アポダイズドフィルタ）の構造図
【図３】図２に示される光学素子の製造方法の工程図（１）
【図４】図２に示される光学素子の製造方法の工程図（２）
【図５】図２に示される光学素子の製造方法の工程図（３）
【図６】図２に示される光学素子において生じる干渉縞の説明図
【図７】第１の実施の形態における光学素子の構造図
【図８】第１の実施の形態における光学素子の説明図（１）
【図９】第１の実施の形態における光学素子の説明図（２）
【図１０】第１の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（１）
【図１１】第１の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（２）
【図１２】第１の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（３）
【図１３】第１の実施の形態における光学素子において生じる干渉縞の説明図
【図１４】第１の実施の形態における撮像装置の構造図
【図１５】第２の実施の形態における光学素子の構造図
【図１６】第２の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（１）
【図１７】第２の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（２）
【図１８】第２の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（３）
【図１９】第３の実施の形態における光学素子の構造図
【図２０】第３の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（１）
【図２１】第３の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（２）
【図２２】第３の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（３）
【図２３】第３の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（４）
【図２４】第３の実施の形態における光学素子において生じる干渉縞の説明図
【図２５】第４の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（１）
【図２６】第４の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（２）
【図２７】第４の実施の形態における光学素子の製造方法の工程図（３）
【図２８】第５の実施の形態における撮像装置が搭載されるスマートフォンの説明図
【図２９】第５の実施の形態における撮像装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。なお、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。
【００１１】
〔第１の実施の形態〕
最初に、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率が徐々に減少する光学素子であるいわゆるアポダイズドフィルタと呼ばれる光学フィルタについて説明する。この光学素子は、図２に示されるように、透明基板１０の上に、可視光を吸収する材料により形成された吸収材料部２０と、可視光を透過する材料により形成された透明材料部３０とを有している。なお、ここで説明する光学素子は、吸収材料部２０における屈折率と透明材料部３０における屈折率が略等しく、例えば、屈折率の差が０．００１以下になるように形成されているものとする。
【００１２】
吸収材料部２０は、凹状に形成されており、吸収材料部２０の厚さが中心部分から周辺部分に向かって徐々に増加するように形成されている。このように、中心部分から周辺部分に向けて吸収材料部２０の厚さが徐々に厚くなるように形成することにより、中心部分から周辺部分に向けて吸収材料部２０を透過する光の光量を徐々に減少させることができる。即ち、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率を徐々に減少させることができる。
【００１３】
透明材料部３０は、吸収材料部２０において凹状に形成されている部分を埋めるように形成されている。また、透明基板１０は、ＰＥＴ（Polyethylene  terephthalate）等の可視光を透過する透明な樹脂材料により形成されている。このような光学素子は、携帯電話等におけるカメラ部分に用いられる場合には、薄く形成されていることが求められるため、全体の厚さが２００μｍ以下、例えば、透明基板１０の厚さＴが約５０μｍ、吸収材料部２０における最も厚い部分の厚さＤが約２５μｍ、全体の厚さが約７５μｍとなるように形成されている。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。
【００１４】
次に、このような光学素子の製造方法の一例を図３〜図５に基づき説明する。なお、以下の説明における屈折率の値は、波長４０５ｎｍにおける値である。
【００１５】
最初に、図３（ａ）に示すように、吸収材料部２０を形成するための金型４０を準備する。この金型４０には、中央部分において高さが、例えば、２７μｍの凸部４１が形成されており、この凸部４１は、形成される吸収材料部２０の凹状の形状に対応した形状のものである。また、この金型４０は、全体がステンレス等の材料により形成されており、表面には、ＮｉＰメッキが施されている。
【００１６】
次に、図３（ｂ）に示すように、吸収材料部２０を形成するための光吸収性樹脂２０ａを滴下させる。この光吸収性樹脂２０ａは、紫外線を照射することにより硬化するものであって、光を吸収する材料であるチタンブラック及びカーボンブラック等の黒色材料が含まれている。
【００１７】
次に、図３（ｃ）に示すように、滴下させた光吸収性樹脂２０ａの上に、透明基板１０を載置する。透明基板１０としては、例えば、厚さが約５０μｍのルミラーＵ３２（東レ（株）製）等が用いられる。
【００１８】
次に、図３（ｄ）に示すように、透明基板１０が載置されている側より、紫外線（ＵＶ）を照射し、光吸収性樹脂２０ａを硬化させ、吸収材料部２０を形成する。この際照射される紫外線は、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、２００秒間照射する。
【００１９】
次に、図４（ａ）に示すように、金型４０より透明基板１０及び吸収材料部２０を離型する。これにより、透明基板１０の上に凹状の吸収材料部２０が形成されたものが形成される。なお、形成される吸収材料部２０には、チタンブラック及びカーボンブラック等の光を吸収する材料が含まれており、形成された吸収材料部２０の屈折率は、例えば、１．６０である。
【００２０】
次に、図４（ｂ）に示すように、吸収材料部２０において凹状に形成されている部分に、透明樹脂３０ａを滴下させる。この透明樹脂３０ａは光を透過する樹脂材料であり、紫外線を照射することにより硬化するものである。以下の説明における透明樹脂３０ａの収縮率は約６％である。
【００２１】
次に、図４（ｃ）に示すように、滴下させた透明樹脂３０ａの上に、離型基板５０を載置する。離型基板５０は、例えば、石英により形成されており、後に剥離等がしやすいように、表面にはフッ素処理がなされている。
【００２２】
次に、図４（ｄ）に示すように、石英窓６０を有するプレス機により、離型基板５０より圧力を加えた状態で紫外線を照射する。この際の条件の一例としては、光学素子に加えられる圧力は、約０．５ＭＰａであり、照射される紫外線は、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、３０秒間照射する。
【００２３】
このように、圧力を加えた状態で紫外線を照射することにより、透明樹脂３０ａは硬化し透明材料部３０が形成されるが、この際、透明樹脂３０ａは収縮するため、図５（ａ）に示されるように、形成される透明材料部３０は、吸収材料部２０における凹状の形状に対応して中心部分が凹み、凹状部３１が形成される。なお、形成された透明材料部３０における屈折率は、例えば、１．６０である。
【００２４】
この後、図５（ｂ）に示すように、離型基板５０を離型することにより光学素子が作製される。このように形成された光学素子の全体の厚さは約７５μｍであり、透明材料部３０の表面の中心部分においては、深さが数μｍの凹状部３１が形成される。この光学素子において、波長４０５ｎｍにおける透過波面精度は、例えば、１．８２λであり、図６に示されるように、多くの干渉縞が発生してしまう。
【００２５】
（光学素子）
次に、第１の実施の形態における光学素子について説明する。本実施の形態における光学素子は、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率が徐々に減少する光学素子であるいわゆるアポダイズドフィルタと呼ばれる光学フィルタである。図７に示されるように、本実施の形態における光学素子１００は、透明基板１１０の上に、可視光を吸収する材料により形成された吸収材料部１２０と、可視光を透過する材料により形成された透明材料部１３０とを有している。具体的には、吸収材料部１２０と透明材料部１３０とが積層されている。本実施の形態における光学素子は、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率が単調に減少する光学素子であってもよい。
【００２６】
吸収材料部１２０は、凹状に形成されており、吸収材料部１２０の厚さが中心部分から周辺部分に向かって徐々に増加するように形成されている。このように、中心部分から周辺部分に向けて吸収材料部１２０の厚さが徐々に厚くなるように形成することにより、中心部分から周辺部分に向けて吸収材料部１２０を透過する光の光量を徐々に減少させることができる。即ち、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率を徐々に減少させることができる。
【００２７】
透明材料部１３０は、吸収材料部１２０において凹状に形成されている部分を埋めるように形成されている。なお、透明基板１１０は、ＰＥＴ等の可視光を透過する透明な樹脂材料により形成されている。このような光学素子を携帯電話等におけるカメラ部分に用いる場合には、光学素子の全体の厚さが薄いことが求められるため、光学素子の全体の厚さが２００μｍ以下、例えば、透明基板１１０の厚さＴが約５０μｍ、吸収材料部１２０における最も厚い部分の厚さＤが約２５μｍ、全体の厚さが約７５μｍとなるように形成されている。
【００２８】
透明材料部１３０における最も薄い部分の厚さは約０．５μｍ以下となっており、吸収材料部１２０における最も厚い部分の厚さＤと比較して十分に小さい。透明材料部１３０の厚さは、硬化時に光学素子に加えられる圧力及び透明樹脂３０ａの硬化前の粘性係数によって決まるため、１Ｐａ・ｓ以下などの粘性係数の低い樹脂とすることが重要である。
【００２９】
本実施の形態における光学素子１００においては、吸収材料部１２０における屈折率Ｎ１と、透明材料部１３０における屈折率Ｎ２とは異なる値となるように形成されている。また、透明材料部１３０を形成する際に用いられる透明樹脂の収縮率をαとした場合、吸収材料部１２０において最も厚い部分の厚さはＤであることから、透明材料部１３０の厚さが最も厚く形成される光学素子の中心部分では、透明材料部１３０の厚さは、（１−α）Ｄとなる。従って、透明材料部１３０の表面に形成される凹部１３１の深さ、即ち、透明材料部１３０の表面において、最も深い部分の深さは、αＤとなる。
【００３０】
図８は、透明材料部１３０を形成する際に用いられる透明樹脂の収縮率αと吸収材料部１２０における厚さに対して、波長４０５ｎｍにおいて発生する収差を示したものである。なお、凹状に形成された吸収材料部１２０において最も薄い部分の厚さは、略０μｍ、例えば、約０．２μｍ以下であるものとする。
【００３１】
ところで、このような光学素子では、光学素子の全体において、所定の波長λにおける位相差は小さい値であることが好ましく、例えば、位相差がλ／２以下であることが好ましい。なお、本実施の形態においては、光学素子は可視光全域にわたって用いられるものであるため、所定の波長λは、可視領域における波長の最短波長に近い４０５ｎｍであるものとする。透明材料部１３０を形成するための紫外線硬化樹脂である樹脂材料の収縮率αは、一般的に、３〜１０％である。また、インプリント法により形成される吸収材料部１２０における厚さの下限は、現状においては約１５μｍであるものと考えられる。光学特性を維持しながら吸収材料部１２０を薄くする為には、吸収材料１２０ａの吸収係数を大きくすることが重要であるが、吸収材料の膜厚ばらつきに対するマージンが小さくなる為、製造上難しい。
【００３２】
位相差がλ／２以下であることが好ましいことから、下記の（１）に示される式が導かれる。
｜αＤ＋Ｎ２（１−α）Ｄ−Ｎ１Ｄ｜＜λ／２・・・・・・・・・（１）
【００３３】
また、３％＜α＜１０％であり、１５μｍ＜Ｄ＜５０μｍであり、Ｎ２を約１．６であるとすると、｜Ｎ１−Ｎ２｜の値の範囲は、下記の（２）に示される式となる。
０．０１８−λ／２Ｄ＜｜Ｎ１−Ｎ２｜＜０．０６＋λ／２Ｄ・・・・・（２）
【００３４】
図９には、上記の（２）に示される式の吸収材料部１２０における厚さＤと｜Ｎ１−Ｎ２｜の値との関係を示す。
【００３５】
以上より、本実施の形態における光学素子は、光学素子全体における位相差がλ／２以下となるように形成されている。具体的には、１５μｍ＜Ｄ＜５０μｍであって、かつ、上記の（２）に示す式を満たすように形成されている。
【００３６】
（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を図１０〜図１２に基づき説明する。以下に説明する光学素子は、透明材料部１３０における屈折率Ｎ２が、吸収材料部１２０における屈折率Ｎ１よりも高いものである。なお、以下の説明における屈折率の値は、波長４０５ｎｍにおける値である。
【００３７】
最初に、図１０（ａ）に示すように、吸収材料部１２０を形成するための金型１４０を準備する。この金型１４０には、中央部分において高さが、例えば、２７μｍの凸部１４１が形成されており、この凸部１４１は形成される吸収材料部１２０の凹状の形状に対応した形状のものである。また、この金型１４０は、全体がステンレス等の材料により形成されており、表面には、ＮｉＰメッキが施されている。
【００３８】
次に、図１０（ｂ）に示すように、吸収材料部１２０を形成するための光吸収性樹脂１２０ａを滴下させる。この光吸収性樹脂１２０ａは、紫外線を照射することにより硬化するものであって、光を吸収する材料であるチタンブラック及びカーボンブラック等の黒色材料が含まれている。
【００３９】
次に、図１０（ｃ）に示すように、滴下させた光吸収性樹脂１２０ａの上に、透明基板１１０を載置する。透明基板１１０としては、例えば、厚さが約５０μｍのルミラーＵ３２（東レ（株）製）等が用いられる。
【００４０】
次に、図１０（ｄ）に示すように、透明基板１１０が載置されている側より、紫外線（ＵＶ）を照射し、光吸収性樹脂１２０ａを硬化させ、吸収材料部１２０を形成する。この際照射される紫外線は、例えば、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、２００秒間照射する。
【００４１】
次に、図１１（ａ）に示すように、金型１４０より透明基板１１０及び吸収材料部１２０を離型する。これにより、透明基板１１０の上に凹状の吸収材料部１２０が形成されたものが形成される。なお、形成される吸収材料部１２０には、チタンブラック及びカーボンブラック等の光を吸収する材料が含まれており、形成された吸収材料部１２０の屈折率は、例えば、１．６０である。
【００４２】
次に、図１１（ｂ）に示すように、吸収材料部１２０において凹状に形成されている部分に、透明樹脂１３０ａを滴下させる。この透明樹脂１３０ａは光を透過する樹脂材料であり、紫外線を照射することにより硬化するものである。
【００４３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、滴下させた透明樹脂１３０ａの上に、離型基板１５０を載置する。離型基板１５０は、例えば、石英により形成されており、後に剥離等がしやすいように、表面にはフッ素処理がなされている。
【００４４】
次に、図１１（ｄ）に示すように、石英窓１６０を有するプレス機により、離型基板１５０より圧力を加えた状態で紫外線を照射する。この際の条件の一例としては、加えられる圧力は、約０．５ＭＰａであり、照射される紫外線は、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、３０秒間照射する。
【００４５】
このように、圧力を加えた状態で紫外線を照射することにより、透明樹脂１３０ａは硬化し透明材料部１３０が形成されるが、この際、透明樹脂１３０ａは収縮するため、図１２（ａ）に示されるように、形成される透明材料部１３０は、吸収材料部１２０における凹状の形状に対応して中心部分が凹み、凹部１３１が形成される。なお、形成された透明材料部１３０における屈折率は、例えば、１．６５である。
【００４６】
この後、図１２（ｂ）に示すように、離型基板１５０を離型することにより、本実施の形態における光学素子が作製される。このように形成された光学素子の全体の厚さは、例えば、約７５μｍであり、透明材料部１３０の表面の中心部分においては、深さが数μｍの凹部１３１が形成される。本実施の形態における光学素子においては、波長４０５ｎｍにおける透過波面精度は０．４８λであり、図１３に示されるように円周状の干渉縞は殆ど発生していない。例えば、０．４８λのほとんどは、作製プロセスで発生する透明基板１０の反りなどを原因とする非点収差もしくは高次収差であり、上記（１）式の左辺の計算によるものではない。
【００４７】
なお、上記においては、吸収材料部１２０及び透明材料部１３０は、光重合性有機材料である紫外線硬化樹脂により形成する場合について説明したが、熱硬化樹脂等の熱重合性有機材料により形成するものであってもよい。また、透明材料部１３０における屈折率は、１．４５以上、１．７０以下であることが好ましい。
【００４８】
（撮像装置）
次に、本実施の形態における撮像装置ついて説明する。本実施の形態における撮像装置は、図１４に示すように、本実施の形態におけるアポダイズドフィルタである光学素子１００と、４枚のレンズ１７１、１７２、１７３、１７４、撮像素子視感度補正フィルタ１７５、ＣＭＯＳセンサからなる撮像素子１７６等を有している。本実施の形態における撮像装置において撮像する際には、撮像装置に入射した光は、レンズ１７１を介し、光学素子１００を透過した後、レンズ１７２、１７３、１７４、撮像素子視感度補正フィルタ１７５を介し、撮像素子１７６に入射する。携帯電話等におけるカメラ部では、レンズ１７１から撮像素子１７６までの長さＬを短くすることが求められている。本実施の形態における光学素子１００は、厚さを薄く形成することができるため、レンズ１７１から撮像素子１７６までの長さＬを短くすることができる。なお、本実施の形態においては、本実施の形態におけるアポダイズドフィルタである光学素子１００、４枚のレンズ１７１、１７２、１７３、１７４、撮像素子視感度補正フィルタ１７５を含むものを光学系１７０と記載する場合がある。
【００４９】
〔第２の実施の形態〕
（光学素子）
次に、第２の実施の形態における光学素子について説明する。本実施の形態における光学素子は、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率が徐々に減少する光学素子であるいわゆるアポダイズドフィルタと呼ばれる光学フィルタである。図１５に示されるように、本実施の形態における光学素子は、透明基板１１０の上に、可視光を透過する材料により形成された透明材料部２３０と、可視光を吸収する材料により形成された吸収材料部２２０とを有している。
【００５０】
透明材料部２３０は中心部分が凸状となるように形成されており、透明材料部２３０の厚さが中心部分から周辺部分に向かって徐々に減少するように形成されている。吸収材料部２２０は、透明材料部２３０の上に形成されており、透明材料部２３０の形状に対応して、吸収材料部２２０の厚さが中心部分から周辺部分に向かって徐々に増加するように形成されている。このように、中心部分から周辺部分に向けて吸収材料部２２０の厚さが徐々に厚くなるように形成することにより、中心部分から周辺部分に向けて吸収材料部２２０を透過する光の光量を徐々に減少させることができる。即ち、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率を徐々に減少させることができる。
【００５１】
（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を図１６〜図１８に基づき説明する。以下に説明する光学素子は、透明材料部２３０における屈折率Ｎ２が、吸収材料部２２０における屈折率Ｎ１よりも低いものである。なお、以下の説明における屈折率の値は、波長４０５ｎｍにおける値である。
【００５２】
最初に、図１６（ａ）に示すように、透明材料部２３０を形成するための金型２４０を準備する。この金型２４０には、中央部分において深さが、例えば、２７μｍの凹部２４１が形成されており、この凹部２４１は、形成される透明材料部２３０の凸状の形状に対応した形状のものである。また、この金型２４０は、全体がステンレス等の材料により形成されており、表面には、ＮｉＰメッキが施されている。
【００５３】
次に、図１６（ｂ）に示すように、金型２４０の凹部２４１に透明樹脂２３０ａを滴下させる。この透明樹脂２３０ａは光を透過する樹脂材料であり、紫外線を照射することにより硬化するものである。
【００５４】
次に、図１６（ｃ）に示すように、滴下させた透明樹脂２３０ａの上に、透明基板１１０を載置する。透明基板１１０としては、例えば、厚さが約５０μｍのルミラーＵ３２（東レ（株）製）等が用いられる。
【００５５】
次に、図１６（ｄ）に示すように、石英窓１６０を有するプレス機により、透明基板１１０が載置されている側より圧力を加えた状態で紫外線を照射する。この際加えられる圧力は、約０．５ＭＰａであり、照射される紫外線は、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、３０秒間照射する。
【００５６】
次に、図１７（ａ）に示すように、金型２４０より透明基板１１０及び透明材料部２３０を離型する。これにより、透明基板１１０の上に凸状の透明材料部２３０が形成されたものが形成される。なお、形成された透明材料部２３０における屈折率は、例えば、１．５５である。
【００５７】
次に、図１７（ｂ）に示すように、透明材料部２３０の上に、吸収材料部２２０を形成するための光吸収性樹脂２２０ａを滴下させる。この光吸収性樹脂２２０ａは、紫外線を照射することにより硬化するものであって、光を吸収する材料であるチタンブラック及びカーボンブラック等の黒色材料が含まれている。以下の説明における光吸収性樹脂２２０ａの収縮率は約６％である。
【００５８】
次に、図１７（ｃ）に示すように、滴下させた光吸収性樹脂２２０ａの上に、離型基板１５０を載置する。離型基板１５０は、例えば、石英により形成されており、後に剥離等がしやすいように、表面にはフッ素処理がなされている。
【００５９】
次に、図１７（ｄ）に示すように、離型基板１５０が載置されている側より、紫外線（ＵＶ）を照射し、光吸収性樹脂２２０ａを硬化させ、吸収材料部２２０を形成する。この際照射される紫外線は、例えば、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、２００秒間照射する。なお、形成される吸収材料部２２０には、チタンブラック及びカーボンブラック等の光を吸収する材料が含まれており、形成された吸収材料部２２０の屈折率は、例えば、１．６０である。
【００６０】
このような状態で紫外線を照射することにより、光吸収性樹脂２２０ａは硬化し吸収材料部２２０が形成されるが、この際、光吸収性樹脂２２０ａは収縮するため、図１８（ａ）に示されるように、形成される吸収材料部２２０は、透明材料部２３０における凸状の形状に対応して、光学素子全体において周辺部分が薄く形成される。
【００６１】
この後、図１８（ｂ）に示すように、離型基板１５０を離型することにより、本実施の形態における光学素子が作製される。本実施の形態において作製される光学素子も第１の実施の形態における光学素子と同様に、光学的特性が良好なものである。
【００６２】
上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態における光学素子は、第１の実施の形態における撮像装置に適用可能である。
【００６３】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態における光学素子について説明する。本実施の形態における光学素子は、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率が徐々に減少する光学素子であるいわゆるアポダイズドフィルタと呼ばれる光学フィルタである。図１９に示されるように、本実施の形態における光学素子は、透明基板１１０の上に、可視光を吸収する材料により形成された吸収材料部３２０と、可視光を透過する材料により形成された透明材料部３３０とを有している。なお、本実施の形態における光学素子においては、吸収材料部３２０における屈折率と透明材料部３３０における屈折率とは略等しく、例えば、屈折率の差が０．００１以下になるように形成されている。なお、屈折率の値は、波長５８９ｎｍにおける値である。
【００６４】
吸収材料部３２０は、凹状に形成されており、吸収材料部３２０の厚さが中心部分から周辺部分に向かって徐々に増加するように形成されている。このように、中心部分から周辺部分に向けて吸収材料部３２０の厚さが徐々に厚くなるように形成することにより、中心部分から周辺部分に向けて吸収材料部３２０を透過する光の光量を徐々に減少させることができる。即ち、中心部分より周辺部分に向かって光の透過率を徐々に減少させることができる。
【００６５】
透明材料部３３０は、吸収材料部３２０において凹状に形成されている部分を埋めるように形成されており、透明材料部の表面は略平坦、例えば、平面度が０．３μｍ以下である。また、透明基板１１０は、ＰＥＴ等の可視光を透過する透明な樹脂材料により形成されている。
【００６６】
（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を図２０〜図２３に基づき説明する。  最初に、図２０（ａ）に示すように、吸収材料部３２０を形成するための金型３４０を準備する。この金型３４０には、中央部分において高さが、例えば、２７μｍの凸部３４１が形成されており、この凸部３４１は、形成される吸収材料部３２０の凹状の形状に対応した形状のものである。また、この金型３４０は、全体がステンレス等の材料により形成されており、表面には、ＮｉＰメッキが施されている。
【００６７】
次に、図２０（ｂ）に示すように、吸収材料部３２０を形成するための光吸収性樹脂３２０ａを滴下させる。この光吸収性樹脂３２０ａは、紫外線を照射することにより硬化するものであって、光を吸収する材料であるチタンブラック及びカーボンブラック等の黒色材料が含まれている。
【００６８】
次に、図２０（ｃ）に示すように、滴下させた光吸収性樹脂３２０ａの上に、透明基板１１０を載置する。透明基板１１０としては、例えば、厚さが約５０μｍのルミラーＵ３２（東レ（株）製）等が用いられる。
【００６９】
次に、図２０（ｄ）に示すように、透明基板１１０が載置されている側より、紫外線（ＵＶ）を照射し、光吸収性樹脂３２０ａを硬化させ、吸収材料部３２０を形成する。この際照射される紫外線は、例えば、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、２００秒間照射する。
【００７０】
次に、図２１（ａ）に示すように、金型３４０より透明基板１１０及び吸収材料部３２０を離型する。これにより、透明基板１１０の上に凹状の吸収材料部３２０が形成されたものが形成される。なお、形成される吸収材料部３２０には、チタンブラック及びカーボンブラック等の光を吸収する材料が含まれており、形成された吸収材料部３２０の屈折率は、例えば、１．６０である。
【００７１】
次に、図２１（ｂ）に示すように、吸収材料部３２０において凹状に形成されている部分に、透明樹脂３３０ａを滴下させる。この透明樹脂３３０ａは光を透過する樹脂材料であり、紫外線を照射することにより硬化するものである。
【００７２】
次に、図２１（ｃ）に示すように、滴下させた透明樹脂３３０ａの上に、離型基板１５０を載置する。離型基板１５０は、例えば、石英により形成されており、後に剥離等がしやすいように、表面にはフッ素処理がなされている。
【００７３】
次に、図２１（ｄ）に示すように、石英窓１６０を有するプレス機により、離型基板１５０より圧力を加えた状態で紫外線を照射する。この際の条件の一例としては、加えられる圧力は、約０．５ＭＰａであり、照射される紫外線は、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、３０秒間照射する。
【００７４】
このように、圧力を加えた状態で紫外線を照射することにより、透明樹脂３３０ａは硬化し透明材料部３３０ｐが形成されるが、この際、透明樹脂３３０ａは収縮するため、図２２（ａ）に示されるように、形成される透明材料部３３０ｐは、吸収材料部３２０における凹状の形状に対応して中心部分が凹み、表面に凹状部３３１が形成される。
【００７５】
次に、図２２（ｂ）に示すように、離型基板１５０を離型する。
【００７６】
次に、図２２（ｃ）に示すように、透明材料部３３０ｐの表面における凹状部３３１に、透明樹脂３３０ｂを滴下させる。この透明樹脂３３０ｂは、透明樹脂３３０ａと同一の材料であり光を透過する樹脂であり、紫外線を照射することにより硬化するものである。
【００７７】
次に、図２２（ｄ）に示すように、滴下させた透明樹脂３３０ｂの上に、離型基板３５０を載置する。離型基板３５０は、例えば、石英により形成されており、後に剥離等がしやすいように、表面にはフッ素処理がなされている。
【００７８】
次に、図２３（ａ）に示すように、石英窓１６０を有するプレス機により、離型基板３５０が載置されている側より圧力を加えた状態で紫外線を照射する。この際加えられる圧力は、約０．５ＭＰａであり、照射される紫外線は、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、３０秒間照射する。
【００７９】
このように、圧力を加えた状態で紫外線を照射することにより、図２３（ｂ）に示されるように、透明樹脂３３０ｂは硬化し、透明材料部３３０ｐとともに、透明材料部３３０が形成される。この際、透明樹脂３３０ｂは収縮するものの極めて薄いため、硬化することにより形成される透明樹脂３３０の表面における平面度は、０．０９μｍとなる。なお、形成された透明材料部３３０における屈折率は、例えば、１．６０である。
【００８０】
この後、図２３（ｃ）に示すように、離型基板３５０を離型することにより、本実施の形態における光学素子が作製される。このように形成された光学素子の厚さは約８０μｍであり、透明材料部３３０の表面は略平坦に形成される。本実施の形態における光学素子は、波長４０５ｎｍにおける透過波面精度は、例えば、０．２５λであり、図２４に示されるように干渉縞は殆ど発生していない。
【００８１】
このように、本実施の形態においては、複数の工程により透明材料部３３０を形成することにより、製造工程数は増加するものの、良好な平面度を得ることができる。
【００８２】
なお、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態における光学素子は、第１の実施の形態における撮像装置に適用可能である。
【００８３】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は第３の実施の形態と同様の構造のものであって、光学素子の厚さが厚くなるように形成されているものである。
【００８４】
次に、本実施の形態における光学素子の製造方法を図２５〜図２７に基づき説明する。  最初に、図２５（ａ）に示すように、吸収材料部３２０を形成するための金型３４０を準備する。この金型３４０には、中央部分において高さが、例えば、２７μｍの凸部３４１が形成されており、この凸部３４１は、形成される吸収材料部３２０の凹状の形状に対応した形状のものである。また、この金型３４０は、全体がステンレス等の材料により形成されており、表面には、ＮｉＰメッキが施されている。
【００８５】
次に、図２５（ｂ）に示すように、吸収材料部３２０を形成するための光吸収性樹脂３２０ａを滴下させる。この光吸収性樹脂３２０ａは、紫外線を照射することにより硬化するものであって、光を吸収する材料であるチタンブラック及びカーボンブラック等の黒色材料が含まれている。
【００８６】
次に、図２５（ｃ）に示すように、滴下させた光吸収性樹脂３２０ａの上に、透明基板１１０を載置する。透明基板１１０としては、例えば、厚さが約５０μｍのルミラーＵ３２（東レ（株）製）等が用いられる。
【００８７】
次に、図２５（ｄ）に示すように、透明基板１１０が載置されている側より、紫外線（ＵＶ）を照射し、光吸収性樹脂３２０ａを硬化させ、吸収材料部３２０を形成する。この際照射される紫外線は、例えば、波長が３６５ｎｍ、照度が３００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、２００秒間照射する。
【００８８】
次に、図２６（ａ）に示すように、金型３４０より透明基板１１０及び吸収材料部３２０を離型する。これにより、透明基板１１０の上に凹状の吸収材料部３２０が形成されたものが形成される。なお、形成される吸収材料部３２０には、チタンブラック及びカーボンブラック等の光を吸収する材料が含まれており、形成された吸収材料部３２０の屈折率は、例えば、１．６０である。
【００８９】
次に、図２６（ｂ）に示すように、吸収材料部３２０において凹状に形成されている部分に、透明樹脂３３０ｃを滴下させる。この透明樹脂３３０ｃは光を透過する樹脂材料であり、紫外線を照射することにより硬化するものである。
【００９０】
次に、図２６（ｃ）に示すように、滴下させた透明樹脂３３０ｃの上に、離型基板１５０を載置する。離型基板１５０は、例えば、石英により形成されており、後に剥離等がしやすいように、表面にはフッ素処理がなされている。
【００９１】
次に、図２６（ｄ）に示すように、離型基板１５０が載置されている側より、紫外線を照射し、透明樹脂３３０ｃを硬化させ、透明材料部３３０を形成する。この際照射される紫外線は、例えば、波長が３６５ｎｍ、照度が５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線であり、３０分間照射する。
【００９２】
このように、低照度の紫外線を長時間照射することにより、透明樹脂３３０ｃはゆっくり硬化し、この際透明樹脂３３０ｃが流動可能であるため、透明樹脂３３０ｃが硬化することにより収縮が生じた場合においても、収縮した部分に流れ込むため、図２７（ａ）に示されるように、硬化により形成される透明材料部３３０の表面を略平坦に形成することができる。
【００９３】
この後、図２７（ｂ）に示すように、離型基板１５０を離型することにより、本実施の形態における光学素子が作製される。このように形成された光学素子の全体の厚さは、２００μｍ以上であるが、形成される透明材料部３３０の表面は略平坦に形成することができる。
【００９４】
なお、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態における光学素子は、第１の実施の形態における撮像装置に適用可能である。
【００９５】
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施に形態について説明する。本実施の形態は、第１から第４の実施の形態における光学素子を用いた撮像装置であって、スマートフォンや携帯電話等の携帯可能な通信機能を有する電子機器に搭載される撮像装置である。本実施の形態における説明では、図１４に示される第１の実施の形態における撮像装置が、スマートフォンに搭載される場合について説明する。
【００９６】
具体的には、図２８に示されるように、本実施の形態における撮像装置は、スマートフォン４１０において、メインカメラ４１１やサブカメラ４１２として搭載されるものである。本実施の形態においては、スマートフォン４１０における表示画面４１３が設けられている面とは反対側の面にメインカメラ４１１が搭載され、表示画面４１３が設けられている面にサブカメラ４１２が搭載されている。なお、図２８（ａ）は、スマートフォン４１０の背面側の斜視図であり、図２８（ｂ）は、スマートフォン４１０の正面側となる表示画面４１３側の斜視図である。
【００９７】
本実施の形態における撮像装置であるメインカメラ４１１やサブカメラ４１２は、図２９に示されるように、光学系１７０、オートフォーカスユニット４３１、イメージセンサ等の撮像素子１７６、基板４３３、フレキシブル基板４３４等を有している。光学系１７０はオートフォーカスユニット４３１に搭載されており、オートフォーカスユニット４３１により光学系１７０の動きが制御され、オートフォーカス動作がなされる。イメージセンサ等の撮像素子１７６は、ＣＭＯＳセンサ等により形成されており、イメージセンサ等の撮像素子１７６において、光学系１７０を介して入射した光による画像が検出される。
【００９８】
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。
【００９９】
本国際出願は、２０１２年９月５日に出願された日本国特許出願２０１２−１９５４９５号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１２−１９５４９５号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０１００】
１１０      透明基板
１２０      吸収材料部
１２０ａ    光吸収性樹脂
１３０      透明材料部
１３０ａ    透明樹脂
１３１      凹部
１４０      金型
１４１      凸部
１５０      離型基板
１６０      石英窓（プレス機）
２２０      吸収材料部
２３０      透明材料部
２３１      凸部
【図１】
2014038435.tif 000003
【図２】
2014038435.tif 000004
【図３】
2014038435.tif 000005
【図４】
2014038435.tif 000006
【図５】
2014038435.tif 000007
【図７】
2014038435.tif 000008
【図８】
2014038435.tif 000009
【図９】
2014038435.tif 000010
【図１０】
2014038435.tif 000011
【図１１】
2014038435.tif 000012
【図１２】
2014038435.tif 000013
【図１４】
2014038435.tif 000014
【図１５】
2014038435.tif 000015
【図１６】
2014038435.tif 000016
【図１７】
2014038435.tif 000017
【図１８】
2014038435.tif 000018
【図１９】
2014038435.tif 000019
【図２０】
2014038435.tif 000020
【図２１】
2014038435.tif 000021
【図２２】
2014038435.tif 000022
【図２３】
2014038435.tif 000023
【図２５】
2014038435.tif 000024
【図２６】
2014038435.tif 000025
【図２７】
2014038435.tif 000026
【図２８】
2014038435.tif 000027
【図２９】
2014038435.tif 000028
【図６】
2014038435.tif 000029
【図１３】
2014038435.tif 000030
【図２４】
2014038435.tif 000031
【国際調査報告】
2014038435.tif 000032
2014038435.tif 000033
2014038435.tif 000034
2014038435.tif 000035