(57)【要約】  光を折り曲げる偏向素子と光学フィルタを一体化するとともに光損失が少なく製造が容易な光学素子の提供、および、偏向素子と光学フィルタが接着層により一体化された光学素子を簡便に製造する方法の提供。入射する光を偏向して出射する偏向素子と、前記偏向素子の入射側または出射側に位置する、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタと、前記偏向素子と前記光学フィルタの間に両者を一体化する接着層とを備え、前記偏向素子の屈折率をｎＰ、前記接着層の屈折率をｎＧ、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をｎＦとしたとき、式（１）および式（２）の関係を満足する光学素子。  ΔｎＧＦ＝｜ｎＧ−ｎＦ｜≦０．５    …（１）  ΔｎＰＧ＝｜ｎＰ−ｎＧ｜≦０．５    …（２）
2018180269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光を偏向して出射する偏向素子と、
前記偏向素子の入射側または出射側に位置する、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタと、
前記偏向素子と前記光学フィルタの間に両者を一体化する接着層とを備え、
前記偏向素子の屈折率をｎＰ、前記接着層の屈折率をｎＧ、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をｎＦとしたとき、式（１）および式（２）の関係を満足する、光学素子。
ΔｎＧＦ＝｜ｎＧ−ｎＦ｜≦０．５    …（１）
ΔｎＰＧ＝｜ｎＰ−ｎＧ｜≦０．５    …（２）
【請求項２】
前記偏向素子は、プリズムである請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記プリズムは、直角プリズムである請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記プリズムの屈折率ｎＰは、１．７０以上である請求項２または請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記接着層は、紫外線硬化材料を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記接着層は、前記光学素子の前記偏向素子側から入射する紫外域の光を受光可能であるか、または前記光学素子の前記光学フィルタ側から入射する紫外域の光を受光可能であるとともに、前記光学素子において前記偏向素子の入射側から入射した紫外域の光は前記光学フィルタの出射側に透過しない請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記光学フィルタは、紫外域の光を遮断するとともに、可視域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断し、
前記偏向素子は、波長３４０〜３９０ｎｍの光の最大透過率が１０％以上である、請求項５または６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記光学フィルタは、可視域の光を透過し近赤外域の光を遮断する近赤外線カットフィルタである請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記光学フィルタにおける層厚が最大の部材は、ガラス基板である請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記ガラス基板は、ＣｕＯを含有するフツリン酸塩系ガラスまたはＣｕＯを含有するリン酸塩系ガラスからなる請求項９に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記光学フィルタは、前記ガラス基板の少なくとも一方の面に樹脂と吸収色素を含有する吸収層を有する請求項９または請求項１０に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記光学フィルタにおける層厚が最大の部材は、樹脂基板である請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記樹脂基板は吸収色素を含有する請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記光学フィルタは、前記樹脂基板の少なくとも一方の面に樹脂と吸収色素を含有する吸収層を有する請求項１２または請求項１３に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記光学フィルタは、紫外域の一部の領域の光を遮断する誘電体多層膜からなる反射層を備える請求項９〜１４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１６】
前記光学素子に入射側から入射する光を部分的に遮断する第１の遮光膜をさらに有する請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１７】
前記光学素子に側面から入射する光を遮断する第２の遮光膜をさらに有する請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１８】
前記プリズムと前記光学フィルタが対向する各面において、前記プリズムの外縁が、前記光学フィルタの外縁よりも内側にある請求項２〜１７のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１９】
前記プリズムと前記光学フィルタが対向する各面において、前記プリズムの外縁が、前記光学フィルタの外縁よりも外側にある請求項２〜１７のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項２０】
入射する光を偏向して出射する偏向素子と、前記偏向素子の入射側または出射側に位置する、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタと、前記偏向素子と前記光学フィルタの間に両者を一体化する接着層とを備え、
前記偏向素子の屈折率をｎＰ、前記接着層の屈折率をｎＧ、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をｎＦとしたとき、ΔｎＧＦ＝｜ｎＧ−ｎＦ｜≦０．５およびΔｎＰＧ＝｜ｎＰ−ｎＧ｜≦０．５の関係を満足する、光学素子を製造する方法であって、
前記偏向素子と前記光学フィルタの間に、紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物層を有する光学素子前駆体を作製する工程、および
前記光学素子前駆体に前記光学素子とした場合に入射側となる側または前記光学素子とした場合に出射側となる側から紫外域の光を照射して前記接着層形成用組成物層を硬化させ前記接着層とする工程
を含む光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子および光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ等で、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子を搭載した撮像装置において、より小型化と高機能化が進んでいる。例えば、ズームレンズなどの結合レンズ系および固体撮像素子を含む撮像装置において、光を折り曲げるプリズム等の偏向素子を用いて小型化が図られるようになった。【０００３】
特許文献１には、結像レンズ群を透過した光を折り曲げるプリズムと、プリズムで折り曲げられた光を透過させるカバーガラスとを有し、光を射出するプリズムの射出面とカバーガラスの入射面とが光学的に透明な接着剤で接着された光学部品を用いた撮影装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６８５０９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、光を折り曲げる偏向素子と光学フィルタを一体化するとともに光損失が少なく製造が容易な光学素子の提供、および、偏向素子と光学フィルタが接着層により一体化された光学素子を簡便に製造する方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光学素子は、入射する光を偏向して出射する偏向素子と、前記偏向素子の入射側または出射側に位置する、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタと、前記偏向素子と前記光学フィルタの間に両者を一体化する接着層とを備え、前記偏向素子の屈折率をｎＰ、前記接着層の屈折率をｎＧ、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をｎＦとしたとき、下式（１）および下式（２）の関係を満足する。
ΔｎＧＦ＝｜ｎＧ−ｎＦ｜≦０．５    …（１）
ΔｎＰＧ＝｜ｎＰ−ｎＧ｜≦０．５    …（２）【０００７】
本発明の光学素子の製造方法は、入射する光を偏向して出射する偏向素子と、前記偏向素子の入射側または出射側に位置する、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタと、前記偏向素子と前記光学フィルタの間に両者を一体化する接着層とを備え、前記偏向素子の屈折率をｎＰ、前記接着層の屈折率をｎＧ、および前記光学フィルタに含まれる部材のうち層厚が最大の部材の屈折率をｎＦとしたとき、ΔｎＧＦ＝｜ｎＧ−ｎＦ｜≦０．５およびΔｎＰＧ＝｜ｎＰ−ｎＧ｜≦０．５の関係を満足する、光学素子を製造する方法であって、前記偏向素子と前記光学フィルタの間に、紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物層を有する光学素子前駆体を作製する工程、および前記光学素子前駆体に前記光学素子とした場合に入射側となる側または前記光学素子とした場合に出射側となる側から紫外域の光を照射して前記接着層形成用組成物層を硬化させ前記接着層とする工程を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光を折り曲げる偏向素子と光学フィルタを一体化するとともに光損失が少なく製造が容易な光学素子が提供できる。また、本発明によれば、偏向素子と光学フィルタが接着層により一体化された光学素子を簡便に製造する方法が提供できる。【０００９】
撮像装置において、本発明の光学素子を固体撮像素子の受光面の直前に配置して用いれば、撮像装置の小型化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の光学素子の一例を示す断面図である。
【図２】実施形態の光学素子を備える撮像装置の一例を概略的に示す断面図である。
【図３】実施形態の光学素子における光の入射角と出射角の関係を模式的に示す断面図である。
【図４】直角プリズムにおいて入射角θｍを全反射する屈折率ｎＰを示すグラフである。
【図５】実施形態の光学素子に用いる偏向素子の一例を示す断面図である。
【図６Ａ】実施形態の光学素子に用いる光学フィルタの一例を示す断面図である。
【図６Ｂ】実施形態の光学素子に用いる光学フィルタの別の一例を示す断面図である。
【図６Ｃ】実施形態の光学素子に用いる光学フィルタのさらに別の一例を示す断面図である。
【図７】異なる屈折率（ｎ１，ｎ２）の光学界面における屈折率和と反射率の関係を示すグラフである。
【図８】実施形態の光学素子の別の一例を示す断面図である。
【図９Ａ】遮光膜を有する実施形態の光学素子の一例を示す断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示す光学素子の平面図である。
【図１０】遮光膜を有する実施形態の光学素子の変形例を示す断面図である。
【図１１】遮光膜を有する実施形態の光学素子の変形例を示す断面図である。
【図１２】遮光膜を有する実施形態の光学素子の変形例を示す斜視図である。
【図１３Ａ】遮光膜を有する実施形態の光学素子の変形例を示す断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示す光学素子の平面図である。
【図１４Ａ】遮光膜を有する実施形態の光学素子の変形例を示す断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示す光学素子の平面図である。
【図１５】作製例の光学素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書において、必要に応じて、紫外線または紫外域の光を「ＵＶ」、近赤外線または近赤外域の光を「ＮＩＲ」と略記する。本明細書において、「屈折率」は、波長５８９ｎｍの光に対する屈折率を意味する。「硬化性材料」とは、加熱や光照射により硬化して硬化材料となる、硬化前の未硬化の材料をいい、「硬化材料」とは硬化性材料が加熱や光照射により硬化して得られる硬化物をいう。本明細書において、数値範囲を表す「〜」では、上下限を含む。
【００１２】
本明細書において、光学素子の「入射側」とは、使用に際して撮像装置等の光軸に沿って光の進入方向から光が光学素子に入射する側をいう。光学素子の「出射側」とは、光学素子の入射側から入射した光が、所定の方向、例えば、出射光を受光する素子の方向に、偏向して出射する側をいう。
【００１３】
［光学素子］
本発明の実施形態の光学素子について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の光学素子の一例を示す断面図である。図２は、図１に示す本実施形態の光学素子を備える撮像装置の一例を概略的に示す断面図である。
【００１４】
図１に示す光学素子１０は、入射する光を偏向して出射する偏向素子１と、偏向素子１の出射側に位置する紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタ２と、偏向素子１と光学フィルタ２の間に位置し偏向素子１と光学フィルタ２を一体化する接着層３とを備える。図１に示す光学素子１０において、光学フィルタ２は偏向素子１の出射側に位置するが、本発明の光学素子において、光学フィルタ２は偏向素子１の入射側に位置してもよい。その場合、光の入射側から光学フィルタ２、接着層３、偏向素子１の順に配置された光学素子１０となる。
【００１５】
図１においては、説明の便宜上、偏向素子１において光が出射する方向をＺ軸方向と定義し、Ｚ軸方向に直交しかつ互いに直交する二方向をＸ軸方向（紙面と直交する方向）、Ｙ軸方向（紙面と平行な方向）と定義する。本明細書において、Ｚ軸方向を「Ｚ方向」という。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向についても同様である。本明細書において、特に断りのない限り、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、図１に示すのと同様の方向である。図１および図２はＹＺ断面図である。
【００１６】
光学素子１０において、偏向素子１の屈折率をｎＰ、接着層３の屈折率をｎＧ、および光学フィルタ２に含まれる部材のうち層厚が最大の部材（以下、「最厚部材」ともいう）の屈折率をｎＦとしたとき、下式（１）および下式（２）の関係を満足する。
ΔｎＧＦ＝｜ｎＧ−ｎＦ｜≦０．５    …（１）
ΔｎＰＧ＝｜ｎＰ−ｎＧ｜≦０．５    …（２）
【００１７】
以下、偏向素子の屈折率を「屈折率ｎＰ」、接着層の屈折率を「屈折率ｎＧ」、光学フィルタに含まれる最厚部材の屈折率を「屈折率ｎＦ」ともいう。
【００１８】
偏向素子１は、直角プリズムであり、光が入射する入射面１ａと、入射した光を反射する反射面１ｂと、反射した光を出射する出射面１ｃを有する。接着層３および光学フィルタ２は、それぞれ偏向素子１の出射面１ｃに平行な２つの主面を有する。接着層３の２つの主面の一方は、偏向素子１の出射面１ｃと接する主面であって、偏向素子１から出射した光が入射する入射面３ａであり、他方はその光を出射する出射面３ｂである。光学フィルタ２の２つの主面の一方は、接着層３の出射面３ｂと接する主面であって、接着層３から出射した光が入射する入射面２ａであり、他方はその光を出射する出射面２ｂである。
【００１９】
光学素子１０において、光は偏向素子１の入射面１ａにＹ方向から入射し、偏向素子１の反射面１ｂで反射により偏向された後、偏向素子１の出射面１ｃからＺ方向に出射され、接着層３および光学フィルタ２を透過して光学フィルタ２の出射面２ｂからＺ方向に出射される。
【００２０】
本実施形態の光学素子は、このように接着層を用いて偏向素子と光学フィルタを一体化することで偏向素子と光学フィルタの機能を兼ね備える。すなわち、本実施形態の光学素子においては、入射面から入射した光は、偏向されるとともに、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光が選択的に遮断されて出射される。このように、本実施形態の光学素子によれば撮像装置の小型化を図ることができる。さらに、偏向素子と接着層と光学フィルタにおける屈折率の関係が式（１）、式（２）を満たすことで、本実施形態の光学素子における光損失は少ない。
【００２１】
以下、撮像装置の小型化について図２を用いて説明する。図２は、対物レンズ５、物体側プリズム６、結像レンズ群８（レンズ８１、８２、８３からなる）、レンズ移動機構７、光学素子１０および固体撮像素子４を有する撮像装置１００の構成例である。
【００２２】
対物レンズ５に取り込まれるＺ方向からの入射光は、物体側プリズム６の反射面でＹ方向に偏向され、結像レンズ群８を透過して光学素子１０に入射する。光学素子１０から出射した光は、固体撮像素子４の受光面４１に入射し、電気信号に変換される。
【００２３】
ここで、物体側プリズム６および偏向素子１を含む光学素子１０を用いることにより、撮像装置１００のＺ方向の厚みが薄型化される。特に、結像レンズ群８の一部を、ステッピングモータ等のレンズ移動機構７を用いてＹ方向に移動することによりズームレンズ機能やフォーカス調整機能を付与する撮像装置においても薄型化できる。このように、光学素子１０を固体撮像素子４の直前に配置して用いる場合、図２に示すように、光学素子１０は入射側から偏向素子１、接着層３、光学フィルタ２の順に配置されるのが好ましい。
【００２４】
なお、図２では、光学素子１０は、偏向素子１によりＹ方向からの入射光をＺ方向に偏向して出射する配置とされている。撮像装置１００において、光学素子１０は、Ｙ方向を回転軸として９０°回転した配置とされてもよく、それにより、Ｙ方向からの入射光をＸ方向に偏向して出射する構成とすることができる。
【００２５】
撮像装置１００の、対物レンズ５、物体側プリズム６および結像レンズ群８からなる撮像レンズ系は、開口絞り径に応じてＦナンバーが変化する。そして、そのＦナンバーが取込角θおよび開口数ＮＡ＝ｓｉｎθを用いてＦ＝１／（２×ＮＡ）で関係つけられ、Ｆナンバーに応じて被写体からの放射光を固体撮像素子４に取り込む明るさが変化する。撮像レンズ系の代表的なＦ＝１、１．４、２、２．４に対する最大取込角θｍは、それぞれ、３０°、２１．１°、１４．５°、１０．４°である。すなわち、光学素子１０の入射面１ａにおける光軸に対し、−θｍ〜＋θｍの入射角範囲の光が光学素子１０に入射する。
【００２６】
次に、本発明の光学素子における構成要素である偏向素子と光学フィルタと接着層について、以下に説明する。
【００２７】
＜偏向素子＞
図１には、偏向素子１として直角プリズムを例示したが、本発明の光学素子における偏向素子としては、入射する光を偏向して出射し、接着層との屈折率の関係において式（２）を満足する屈折率ｎＰを有する素子であれば、特に制限なく使用できる。
【００２８】
偏向素子として、具体的には、回折素子、プリズム等が挙げられる。回折素子としては、断面形状が周期的な鋸形状をなすブレーズ型反射回折格子、体積ホログラム回折素子が挙げられる。プリズムとしては、三角柱プリズム、反射面を非平面とした自由曲面プリズム等が挙げられる。また、ブレーズ型反射回折格子は、格子材料とブレーズ形状を調整することで、例えば、所定の回折角度で、＋１次回折効率が高い偏向素子としての機能を発揮する。
【００２９】
偏向素子としては、高精度の光学反射面を安定して加工できる観点からプリズムが好ましく、三角柱プリズムがより好ましい。また、三角柱プリズムのうちでも、ＹＺ面の断面において、入射面と出射面のなす角度が９０°であって、入射面と反射面のなす角度（例えば、図３においてαで示される。）、および反射面と出射面のなす角度（例えば、図３においてβで示される。）が、それぞれ４０〜５０°の範囲内の三角柱プリズムがさらに好ましく、ＹＺ面の断面が直角二等辺三角形であるα＝β＝４５°の直角プリズムが特に好ましい。
【００３０】
光学素子における光の入射角および出射角について、偏向素子の屈折率ｎＰとの関係に基づいて説明する。図３は、図１に示す光学素子１０における光の入射角θ０と出射角θの関係を示す模式図である。図３において、偏向素子１は、ＹＺ面の断面が直角二等辺三角形でＸ方向に延びた三角柱プリズム、すなわち直角プリズム（以下、偏向素子１を直角プリズム１ともいう。）である。
【００３１】
直角プリズム１の入射面１ａと反射面１ｂのなす角、および出射面１ｃと反射面１ｂのなす角は、ともに４５°である。なお、図３においては、三角柱プリズムに一般化して説明するために、入射面１ａと反射面１ｂのなす角の角度をα、出射面１ｃと反射面１ｂのなす角の角度をβで示した。以下の直角プリズム１の説明において、これらの角度をα、βとして説明している場合は、その説明をそのまま三角柱プリズムに一般化できる。
【００３２】
ＹＺ面内において、屈折率ｎＰの直角プリズム１の光の入射面１ａに入射角θ０で入射した光は、入射面１ａで屈折して屈折角θ’でプリズム内部を伝搬し、反射面１ｂに到達する。
【００３３】
直角プリズム１において入射面１ａと反射面１ｂとのなす角度はαであり、反射面１ｂへの入射角は（α−θ’）となる。なお、スネル屈折則により、ｓｉｎθ０＝ｎＰ×ｓｉｎθ’の関係を満たす。ここで、反射面１ｂの入射光が全反射により出射面１ｃに偏向するためには、ｎＰ×ｓｉｎ（α−θ’）≧１を満たすことが必要である。すなわち、直角プリズム１の屈折率ｎＰは、以下の関係を満たすことが必要である。
【００３４】
【数１】
2018180269.tif 000003
【００３５】
なお、収束または発散光の入射光で全反射光の入射角条件が厳しい設定は、図３の方向の入射角θ０の条件（θ０＞０）で、用いられる撮像レンズのＦナンバーから、ｓｉｎθ０＝１／（２Ｆ）で入射光の入射角範囲が規定される。
【００３６】
α＝４５°の直角プリズム１において、最大取込角である入射角θｍの光を全反射するための屈折率ｎＰの最低値のグラフを図４に示す。図４においては、入射角θｍと屈折率ｎＰの関係を示す直線より上の領域であれば全反射が可能であることを示す。図４に示すとおり、θｍ＝１０°（ＮＡ＝０．１７、Ｆ＝２．９）では、ｎＰ≧１．６０、θｍ＝１５°（ＮＡ＝０.２６、Ｆ＝１．９）では、ｎＰ≧１．６９、θｍ＝２０°（ＮＡ＝０.３４、Ｆ＝１．５）では、ｎＰ≧１．７９、θｍ＝２５°（ＮＡ＝０.４２、Ｆ＝１．２）では、ｎＰ≧１．８９である。
【００３７】
直角プリズム１の反射面１ｂで全反射された光は、出射面１ｃに到達する。出射面１ｃと反射面１ｂとのなす角度はβであり、出射面１ｃへの入射角は（β−α＋θ’）となる。さらに、接着層３および光学フィルタ２を透過して光学フィルタ２の出射面２ｂから大気側へ出射する光の出射角θは、スネル屈折則によりｓｉｎθ＝ｎＰ×ｓｉｎ（β−α＋θ’）となる。
【００３８】
なお、α＝β＝４５°の直角プリズム１においては、ｓｉｎθ＝ｓｉｎθ０となり、出射角θは入射角θ０と等しい。
【００３９】
ここで、直角プリズム１が入射角θｍ＝５〜３０°を最大入射角とした全反射プリズム（ｎＰ＝１．５０〜１．９８）を考える。反射面１ｂで全反射した光は、以下に説明する接着層３の屈折率ｎＧが１．３５〜１．８０および光学フィルタ２の屈折率ｎＦが１．３５〜２．５０の範囲とすると、直角プリズム１と接着層３の界面および接着層３と光学フィルタ２の界面で全反射することはなく、それぞれの界面および光学フィルタ２と空気の界面で屈折した後、光学フィルタ２より固体撮像素子側の空気面に出射する。
【００４０】
なお、三角柱プリズムを用いた光学素子において、入射光の入射角θ０の範囲がプリズムの反射面で全反射する屈折率ｎＰの関係を満たさない場合、例えば、ｎＰ＝１．５０で入射角θ０が５°より大きな場合や、ｎＰ＝１．７０で入射角θ０が１６°より大きな場合や、ｎＰ＝１．９０で入射角θ０が２７°より大きな場合であっても、反射面に反射層を形成することで光損失を抑制できる。反射層としては、例えば、ＡｇやＡｌなどの金属膜や、高屈折率の誘電体膜（以下、「高屈折率膜」という。）と低屈折率の誘電体膜（以下、「低屈折率膜」という。）を積層した誘電体多層膜などを用いればよい。反射面に反射層を形成したプリズムにおいては、反射面で全反射が可能なプリズムを用いる場合に比べて、安価なプリズム材料を使用できるという利点がある。一方で、反射層を成膜する工程が負荷となるとともに、反射率は１００％に満たないことから、生産性および性能の点で不利である。なお、偏向素子１は、プリズムと反射層を備える構成も含めるものとする。
【００４１】
偏向素子は、接着層との屈折率の関係において式（２）を満足する屈折率ｎＰを有する材料からなる。偏向素子に用いる材料の屈折率ｎＰは、偏向素子の種類にもよるが、１．４〜２．５が好ましい。偏向素子がプリズムの場合、屈折率ｎＰは、最大取込角が大きなほど小さなＦナンバーの明るい撮像レンズとなるとの観点から１．７０以上が好ましく、１．７５以上が好ましく、１．８０以上がより好ましい。
【００４２】
偏向素子として直角プリズムを用いる場合には、上記のとおり、ｎＰが１．５５以下で最大入射角θｍが８°以上では反射面に反射層を備えるとよい。なお、反射層を備える場合であっても、屈折率ｎＰは、プリズム材料の屈折率とする。直角プリズムで最大入射角θｍで全反射を可能とするために、θｍ＝８°でｎＰは１．５５超が好ましく、θｍ＝１０°でｎＰは１．６０以上が好ましく、θｍ＝１５°でｎＰは１．６９以上が好ましく、θｍ＝２０°でｎＰは１．７９以上が好ましく、θｍ＝２５°でｎＰは１．８９以上が好ましい。ｎＰの上限は、接着層の屈折率ｎＧとの差を０．５以下とできる観点および経済性の観点から、２．１が好ましく、２．０がより好ましい。
【００４３】
偏向素子用の材料としては、上記ｎＰを有するガラス、樹脂等が挙げられ、ガラスが好ましい。１．７０≦ｎＰ＜１．８０のガラスとしては、光ガラス社製、Ｊ−ＬＡＳＦ０１４（ｎＰ＝１．７８７９）、Ｊ−ＬＡＳＦ０１６（ｎＰ＝１．７７２４）、Ｊ−ＬＡＫ０９（ｎＰ＝１．７３３９）、Ｊ−ＬＡＫ１８（ｎＰ＝１．７２９０）、Ｊ−ＬＡＫ１０（ｎＰ＝１．７１９９）、オハラ社製、Ｓ−ＬＡＨ６６（ｎＰ＝１．７７２）、Ｓ−ＹＧＨ５１（ｎＰ＝１．７５５）、Ｓ−ＬＡＬ１９（ｎＰ＝１．７２９）等が挙げられる。
【００４４】
１．８０≦ｎＰ＜１．９０のガラスとしては、光ガラス社製、Ｊ−ＬＡＳＦＨ２２（ｎＰ＝１．８４８３）、Ｊ−ＬＡＳＦ０５（ｎＰ＝１．８３４６）、Ｊ−ＬＡＳＦ０９（ｎＰ＝１．８１５８）、Ｊ−ＬＡＳＦ０１５（ｎＰ＝１．８０３８）、オハラ社製、Ｓ−ＬＡＨ９２（ｎＰ＝１．８９２）、Ｓ−ＬＡＨ５８（ｎＰ＝１．８８３）、Ｓ−ＬＡＨ８９（ｎＰ＝１．８５１）、Ｓ−ＬＡＨ５５ＶＳ（ｎＰ＝１．８３５）、Ｓ−ＬＡＨ５３Ｖ（ｎＰ＝１．８０６）、Ｓ−ＬＡＨ６５ＶＳ（ｎＰ＝１．８０４）、ＨＯＹＡ社製、ＴＡＦＤ３０（ｎＰ＝１．８８３）、ＴＡＦＤ５Ｆ（ｎＰ＝１．８３５）、ＴＡＦＤ５Ｇ（ｎＰ＝１．８３５）、ＴＡＦ３（ｎＰ＝１．８０４）等が挙げられる。
【００４５】
１．９０≦ｎＰのガラスとしては、光ガラス社製、Ｊ−ＬＡＳＦＨ２１（ｎＰ＝１．９５３５）、Ｊ−ＬＡＳＦＨ９（ｎＰ＝１．９０２４）、オハラ社製、Ｓ−ＬＡＨ８８（ｎＰ＝１．９１６）、ＨＯＹＡ社製、ＴＡＦＤ４５（ｎＰ＝１．９５４）、ＴＡＦＤ３５（ｎＰ＝１．９１１）、ＴＡＦＤ２５（ｎＰ＝１．９０４）、ＴＡＦＤ３７（ｎＰ＝１．９００）、ＴＡＦＤ５５（ｎＰ＝２．００１）、ＦＤＳ１８−Ｗ（ｎＰ＝１．９４６）、Ｅ−ＦＤＳ１−Ｗ（ｎＰ＝１．９２３）等が挙げられる。
【００４６】
また、偏向素子には、上記屈折率ｎＰの他に、接着層および光フィルタの種類に応じて、ＵＶ透過性が求められる場合がある。例えば、以下に説明する接着層が、紫外線硬化性材料を用いて得られる紫外線硬化材料を含む場合であって、光学フィルタがＵＶを遮断する機能を有する場合には、偏向素子はＵＶ透過性を有するとよい。なお、本明細書において、偏向素子の光透過性をいう場合は、入射する光と、入射後偏向して出射する光との関係における光透過性をいう。
【００４７】
偏向素子に透過性が求められるＵＶの波長は、接着層に用いられる紫外線硬化性材料によるが、概ね２５０〜４００ｎｍの範囲である。紫外線硬化性材料の硬化には、特には、ＨｇＸｅ放電ランプの発光強度が高いｉ線（３６５ｎｍ）近傍の波長が好ましく用いられる。これを勘案すると上記の場合、波長３４０〜３９０ｎｍの最大透過率は、１０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましい。偏向素子は、特には、３６５ｎｍの光に対する透過率は、５％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましい。ＵＶ照射時間の短縮には高透過率ほど有利であり、７０％以上が好ましく、８０％以上がさらに好ましい。
【００４８】
さらに、偏向素子は可視光を透過するとよい。前述の１．７０≦ｎＰのガラスは何れも、ＵＶ波長３６５ｎｍの内部透過率が１０％以上であるとともに、４２０ｎｍ〜７００ｎｍの可視域の内部透過率が９２％以上で、偏向素子用のガラス材料として使用できる。
【００４９】
本実施形態の光学素子において、偏向素子として三角柱プリズムを用いる場合、例えば、図１、図３に示す三角柱プリズム１では、ＹＺ断面における３箇所の角部は、直角または鋭角となっているためチッピングやクラックの原因となりやすい。したがって、これらの角部を面取りすることが好ましい。
【００５０】
図５に例示する、本実施形態の光学素子に用いられる三角柱プリズム１１は、図１に示される直角プリズム１のＹＺ断面における３箇所の角部に面取り加工を施して得られる。
【００５１】
三角柱プリズム１１は、入射面１ａと反射面１ｂの交差する角部が幅ｗ１のＷ１面を、反射面１ｂと出射面１ｃの交差する角部が幅ｗ２のＷ２面を、および、入射面１ａと出射面１ｃの交差する角部（頂角＝９０°）が幅ｃのＣ面を有する。Ｗ１面、Ｗ２面、およびＣ面は、面取部である。このように、角部を面取り加工して得られる面取部を有することでチッピングやクラックの発生を軽減できる。
【００５２】
面取り加工は、三角柱プリズム１１の入射面１ａの信号光有効幅Φｉｎおよび出射面１ｃの信号光有効幅Φｏｕｔを確保できる範囲で行う。
【００５３】
面取部の有無に関わらず本実施形態の光学素子において、傾斜角偏差が同じである透過屈折面における屈折光路偏角に比べて反射面における反射光路偏角は大きいため、反射面に要求される面精度は、透過屈折面の２〜４倍程度厳しい。そのため、三角柱プリズム１１の反射面１ｂの平坦性は、撮像装置の解像度に影響する波面収差に関わり、使用するプリズム材料の剛性や光の入射面１ａ、および出射面１ｃにおける成膜応力や接合される接着層に依存する。
【００５４】
すなわち、三角柱プリズム１１の、入射面１ａや出射面１ｃには、後述するように反射防止層や反射層を成膜する場合があり、その際に膜応力が発生する。また、入射面１ａや出射面１ｃには接着層３を介して光学フィルタ２を一体化する際に、熱膨張率の相違（接着層の形成に熱硬化性材料を使用した場合）や重合収縮（接着層の形成に熱硬化性材料や光硬化性材料を使用した場合）にともなう残量応力が発生する。これらの応力の影響で、面取幅ｗ１、ｗ２が狭いと三角柱プリズム１１の反射面１ｂの端部の平坦性が確保されない場合がある。このような、三角柱プリズム１１を用いた光学素子を、例えば、図２に示すような撮像装置に用いた場合には、撮像レンズ系の収差劣化につながり、撮像装置の解像度低下をもたらすおそれがある。
【００５５】
上記観点から、面取部における面取幅ｗ１、ｗ２は、それぞれ独立に０．１ｍｍ以上が好ましく、０．２ｍｍ以上がより好ましい。面取幅ｗ１、ｗ２を大きくとると三角柱プリズム１１およびこれを用いた光学素子全体が大型化するため、面取幅ｗ１、ｗ２はそれぞれ独立に０．４ｍｍ以下が好ましい。また、面取幅ｃは、０．０５〜０．２ｍｍ程度が好ましい。
【００５６】
図５に示す面取部であるＷ１面、Ｗ２面およびＣ面は、後述の偏向素子の側面と同様に、この面に入射した光が迷光化しないような、拡散面が好ましい。また、これらの面には、光吸収遮光膜を備えるとさらに好ましい。
【００５７】
＜接着層＞
光学素子１０において、接着層３は偏向素子１と光学フィルタ２の間に設けられ、両者を接着して一体化する機能を有する。接着層３は光学素子１０が透過すべき所定の波長の光、例えば、固体撮像素子が信号光として受光する波長域の光に対して透明であり、光学フィルタ２との屈折率の関係において式（１）を満足し、かつ偏向素子１との屈折率の関係において式（２）を満足する屈折率ｎＧを有する接着層であれば、特に制限なく使用できる。
【００５８】
接着層の構成材料は、好ましくは、熱硬化材料または光硬化材料を含む。光硬化材料としては紫外線硬化材料が好ましい。熱硬化材料または光硬化材料を含む接着層の形成には、加熱または紫外線等の光照射により重合固化する、言い換えれば、硬化することで接着層を固定させる熱硬化性材料または光硬化性材料が使用できる。熱硬化性材料に比べて光硬化性材料は重合固化が短時間で完了し、生産性が高い。さらに、光硬化性材料は、硬化の際に光学素子を構成する他の部材が熱による影響を受けにくいため、耐熱性の低い部材を含む場合に有利である。
【００５９】
光硬化性材料としては紫外線硬化性材料が好ましく、紫外線硬化性材料を用いる場合は、光重合開始剤を添加することが好ましい。紫外線硬化性材料に対する、光照射波長や重合感度は、紫外線硬化性材料の種類、または、光重合開始剤の種類に依存する。紫外線硬化性材料を用いる場合、照射光としては、２５０〜４００ｎｍの波長域の光が用いられ、ＨｇＸｅ放電ランプの発光強度が高いｉ線（３６５ｎｍ）近傍の光が多く用いられる。
【００６０】
熱硬化性材料としては、例えば、ＥＰＯ−ＴＥＫ社のエポキシ系樹脂、＃３０１、＃３０１−２、＃３１０Ｍ−１等が使用可能である。光硬化性材料としては、例えば、紫外線硬化性材料として、Ｎｏｒｌａｎｄ−Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社のメルカプトエステル系樹脂、ＮＯＡ６０シリーズやＮＴＴ−ＡＴ社のエポキシ系樹脂、ＡＴ３９２５Ｍ、３７２７Ｅ、アクリレート系樹脂、＃１８１６５、＃６２０５等が使用可能である。
【００６１】
接着層３は、光および／または熱で硬化する硬化性材料が硬化した硬化材料を含む層である。接着層３は必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、硬化材料以外に非硬化材料からなる各種添加剤、例えば、ＵＶ吸収剤、ＮＩＲ吸収剤等の吸収剤、重合開始剤や重合禁止剤を含んでもよい。
【００６２】
接着層３の屈折率ｎＧは、光学フィルタ２との屈折率の関係において式（１）を満足し、かつ偏向素子１との屈折率の関係において式（２）を満足する屈折率ｎＧである。接着層３の屈折率ｎＧは、組み合せる偏向素子１および光学フィルタ２によるが、具体的には、１．３５〜１．８０が好ましく、１．４５〜１．６５がより好ましい。ｎＧが１．３５以上であれば、光学フィルタ２に含まれる最厚部材において安価で種類の豊富な屈折率ｎＦの材料を使用できる点で好ましく、１．８０以下であれば屈折率ｎＰおよび屈折率ｎＦとの屈折率差を抑制できるため各界面のフレネル反射が小さい点で好ましい。
【００６３】
接着層３は光学素子１０が透過すべき所定の波長の光に対して透明である。光学素子が用いられる光学装置によるが、一般的には少なくとも可視光に対して高透過性を示すとよい。また、接着層３の厚さは、透明性、接着強度、生産性等の観点から１〜２０μｍが好ましく、２〜１０μｍがより好ましい。
【００６４】
なお、偏向素子１と光学フィルタ２を接合する接着層３として、紫外線硬化性材料を用いる場合、以下の製造上の理由から偏向素子１または光学フィルタ２がＵＶを透過する材料である必要がある。例えば、図１の光学素子１０を製造する場合、まず、光学素子１０における接着層３が、接着層３を得るための紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物からなる層である光学素子前駆体を作製する。次いで、該光学素子前駆体の偏向素子１側または光学フィルタ２側からＵＶを照射することで接着層形成用組成物からなる層中の紫外線硬化性材料を硬化させて接着層３とする。
【００６５】
なお、本発明の光学素子にＵＶ遮断性が求められる場合、偏向素子１にＵＶ反射層を形成する、光学フィルタ２にＵＶ吸収剤の含有層やＵＶ反射層を形成する等が行われる。このような光学素子において、紫外線硬化性材料を用いて接着層を形成する場合、接着層が光学素子の偏向素子側から入射するＵＶを受光可能であるか、または光学素子の光学フィルタ側から入射するＵＶを受光可能であるように光学素子を構成する。
【００６６】
接着層に紫外線硬化性材料を硬化させるのに十分な量のＵＶが到達できれば、接着層の偏向素子側および光学フィルタ側の両方にＵＶ遮断性を有する部材が存在してもよいが、いずれか一方の側にＵＶ遮断性を有する部材が存在しないことが好ましく、偏向素子側から接着層に十分な量のＵＶが到達できる構成が好ましい。偏向素子または光学フィルタのＵＶ透過率は、上記偏向素子について説明した値を適用できる。
【００６７】
＜光学フィルタ＞
本発明の光学素子における光学フィルタとしては、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する光学フィルタであって、光学フィルタに含まれる最厚部材の屈折率ｎＦが接着層の屈折率ｎＧとの関係において式（１）を満足すれば、特に制限なく使用できる。
【００６８】
光学フィルタとしては、例えば、（ｉ）ＵＶ、および（ｉｉ）可視域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光、の両方を選択的に遮断する光学フィルタが挙げられる。該光学フィルタと紫外線硬化材料を含む接着層を組み合わせる場合、上記のとおり、偏向素子は、ＵＶ透過性を有することが好ましく、具体的には、波長３４０〜３９０ｎｍの最大透過率が１０％以上であるのが好ましい。
【００６９】
このような光学フィルタとして、具体的には（ｉ）ＵＶおよび（ｉｉ−１）ＮＩＲを遮断し、可視光を透過するＮＩＲカットフィルタや、（ｉ）ＵＶおよび（ｉｉ−２）可視光を遮断し、ＮＩＲを透過するＮＩＲ透過フィルタが挙げられる。また、（ｉ）ＵＶおよび（ｉｉ−３）近赤外域における第１の領域の光を遮断し、可視光と、近赤外域における第１の領域より長波長側にある第２の領域の光を透過する帯域透過フィルタも挙げられる。
【００７０】
これらの光学フィルタが有する（ｉ）ＵＶの遮断性としては、例えば、波長３００〜４００ｎｍのＵＶの平均透過率を１０％以下とする遮断性が好ましく、２％以下がより好ましい。
【００７１】
上記ＮＩＲカットフィルタが有する（ｉｉ−１）ＮＩＲの遮断性としては、例えば、波長７００〜１１００ｎｍのＮＩＲの平均透過率が、５％以下となる遮断性が好ましく、２％以下がより好ましい。ＮＩＲカットフィルタにおける可視光透過性としては、例えば、波長４４０〜６２０ｎｍの可視光の平均透過率が、８０％以上であるのが好ましく、９０％以上がより好ましい。
【００７２】
上記ＮＩＲ透過フィルタが有する（ｉｉ−２）可視光の遮断性としては、例えば、波長４００〜７３０ｎｍの可視光の平均透過率が、５％以下となる遮断性が好ましく、２％以下がより好ましい。ＮＩＲ透過フィルタにおけるＮＩＲ透過性としては、例えば、ＮＩＲ波長８００〜１０００ｎｍの間に透過率が８０％以上となる連続する４０ｎｍ以上の波長域を有するとよく、８０ｎｍ以上の波長域を有すると好ましい。
【００７３】
上記帯域透過フィルタが有する（ｉｉ−３）近赤外域における第１の領域の光を遮断する遮断性としては、例えば、ＮＩＲ波長７００〜１１００ｎｍにおいて、第１の領域より長波長側にある第２の領域の連続する透過波長帯域を除く第１の領域のＮＩＲの平均透過率は５％以下が好ましく、２％以下がより好ましい。帯域透過フィルタにおける第１の領域より長波長側にある第２の領域のＮＩＲの透過性としては、例えば、ＮＩＲ波長８００〜１０００ｎｍの間に透過率が８０％以上となる連続する４０ｎｍ以上かつ８０ｎｍ以下の波長域を有するとよく、４０ｎｍ以上かつ６０ｎｍ以下の波長域を有すると好ましい。帯域透過フィルタにおける可視光透過性としては、（ｉｉ−１）と同様の可視光透過性が好ましい。
【００７４】
上記光の選択遮断性を有する光学フィルタの具体的な構成である図６Ａ〜図６Ｃは、本実施形態の光学素子に用いる光学フィルタ２Ａ、２Ｂおよび２Ｃをそれぞれ示すＹＺ断面図である。光学フィルタ２Ａ、２Ｂおよび２Ｃは、例えば、図１に示す光学素子１０の光学フィルタ２に替えて使用できる。光学フィルタ２Ａ、２Ｂおよび２Ｃにおいて、左辺が接着層３と接する入射面２ａを示し、右辺が大気と接する出射面２ｂを示す。
【００７５】
図６Ａに示す光学フィルタ２Ａは、吸収型基板２１のみからなる。吸収型基板２１の形状は、互いに対向する一対の主面を有する平行平板形状であり、光の遮断は吸収により行う。光学フィルタ２Ａにおいては、光学フィルタに含まれる最厚部材は、吸収型基板２１であり、光学フィルタ２Ａの屈折率ｎＦは吸収型基板２１の屈折率である。
【００７６】
吸収型基板２１としては、吸収型のガラス基板または樹脂と吸収色素を含有する樹脂基板（以下、「吸収型樹脂基板」という。）等が挙げられる。吸収型基板２１の厚さは、構成によるが、２０μｍ以上が好ましい。吸収型のガラス基板の場合、厚さは５０〜５００μｍが好ましく、吸収型樹脂基板の場合、厚さは２０〜２００μｍが好ましい。
【００７７】
吸収型のガラス基板は吸収型のガラスを平行平板形状に成形して得られる。吸収型のガラスとしては、ＣｕＯを含有するフツリン酸塩系ガラス、ＣｕＯを含有するリン酸塩系ガラス等が挙げられる。以下、ＣｕＯを含有するフツリン酸塩系ガラスおよびＣｕＯを含有するリン酸塩系ガラスを、総称して「ＣｕＯ含有ガラス」という。
【００７８】
ＣｕＯ含有ガラスは、典型的には、波長７００〜１１００ｎｍのＮＩＲを吸収する能力を有する。ＣｕＯ含有ガラスにおいては、ＣｕＯ含有量および厚さを調節することで、近赤外域における吸収能を調整できる。
【００７９】
また、例えば、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５等の１種または２種以上を含有するＣｕＯ含有ガラスは、紫外域の短波長側、例えば、波長３００ｎｍ以下に吸収特性を有する。吸収型のガラス基板の屈折率としては、ＣｕＯ含有ガラスの屈折率として、１．４０〜１．７５が好ましく、１．４５〜１．６０が好ましい。
【００８０】
吸収型樹脂基板は、樹脂中に吸収色素が均一に溶解または分散した基板である。樹脂は平行平板形状を形成するためのマトリックス成分であり、透明樹脂が好ましい。吸収色素としては、光学フィルタ２に求められる遮断波長の光を選択的に吸収する色素が用いられる。具体的には、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に吸収する色素が挙げられ、上記（ｉ）に対応する波長域の光を選択的に吸収するＵＶ吸収色素と、上記（ｉｉ−１）、（ｉｉ−２）、（ｉｉ−３）にそれぞれ対応する波長域の光を選択的に吸収する吸収色素のいずれかを組み合せて使用できる。
【００８１】
吸収型樹脂基板では、吸収色素の選定および濃度や板厚の調整により、吸収波長帯および吸光特性を調整できる。吸収型樹脂基板の屈折率は、マトリックス成分である樹脂の屈折率による。吸収型樹脂基板の屈折率としては、１．３５〜１．７５が好ましく、１．４５〜１．６０が好ましい。
【００８２】
図６Ｂに示す光学フィルタ２Ｂは、互いに対向する一対の主面を有する平行平板形状の基板２１Ｂと、基板２１Ｂの一方の主面上に形成された吸収層２２からなる。光学フィルタ２Ｂにおいて、基板２１Ｂの吸収層２２と接していない主面が接着層３と接する入射面２ａであり、吸収層２２の基板２１Ｂと接していない主面が大気と接する出射面２ｂとなる。
【００８３】
すなわち、光学フィルタ２Ｂにおいて、吸収層２２は基板２１Ｂの接着層３側と反対側の主面上に形成されている。光学素子１０に用いる光学フィルタ２としては、基板２１Ｂの接着層３側に吸収層２２を有する構成であってもよい。ただし、固体撮像素子の受光面に近い層ほどその反射光が画質劣化に影響する迷光となりやすいとの観点から吸収層２２が基板２１Ｂの接着層３側と反対側の主面上に形成された光学フィルタ２Ｂが好ましい。
【００８４】
基板２１Ｂは、光学フィルタ２Ａにおける吸収型基板２１と同じ吸収型の基板であってもよく、紫外域から近赤外域に吸収を有しない透明基板であってもよい。透明基板としては、透明なガラスや、水晶、ニオブ酸リチウム、サファイア等の結晶、ソーダライムガラス等に化学強化を施した化学強化ガラス、結晶化ガラス、または透明樹脂からなる基板等が挙げられ、これらの厚さはそれぞれ上記吸収型のガラス基板、吸収型樹脂基板と同様にできる。なお、吸収層２２の厚みは、以下のとおり１〜５０μｍ程度であり、基板２１Ｂより薄いことから、光学フィルタ２Ｂにおいて、光学フィルタに含まれる最厚部材は、基板２１Ｂである。光学フィルタ２Ｂの屈折率ｎＦは基板２１Ｂの屈折率である。
【００８５】
基板２１Ｂの屈折率は、基板２１Ｂがガラスの場合、吸収型基板２１が吸収型のガラス基板の場合と同様に１．４０〜１．７５が好ましく、１．４５〜１．６０が好ましい。基板２１Ｂが透明樹脂基板または吸収型樹脂基板の場合、吸収型基板２１が吸収型樹脂基板の場合と同様に１．３５〜１．７５が好ましく、１．４５〜１．６０が好ましい。
【００８６】
吸収層２２は、樹脂中に吸収色素が均一に溶解または分散した層である。樹脂および吸収色素は、吸収型樹脂基板と同様とできる。吸収層２２は、基板２１Ｂ上に、例えば、湿式コーティング等の方法で形成できるため、薄膜化できるのに対して、吸収型樹脂基板はそれ自体で形状を維持するため、相応の厚みを有する点が異なる。吸収層２２の厚みは、基板２１Ｂより薄く、１〜５０μｍが好ましく、２〜２０μｍがより好ましい。
【００８７】
吸収層２２に用いる樹脂は透明樹脂が好ましい。吸収色素としては、これを含有する吸収層２２と基板２１Ｂを合わせて光学フィルタ２Ｂとした際に、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に吸収できる色素が挙げられる。
【００８８】
具体的には、上記（ｉ）に対応する波長域の光を選択的に吸収するＵＶ吸収色素、上記（ｉｉ−１）、（ｉｉ−２）、（ｉｉ−３）にそれぞれ対応する波長域の光を選択的に吸収する吸収色素等が挙げられる。吸収色素としては、吸収層２２と基板２１Ｂを合わせて光学フィルタ２Ｂとした際に、上記ＮＩＲカットフィルタ、ＮＩＲ透過フィルタまたは帯域透過フィルタが有する吸収透過特性を示すようにできる吸収色素が、単独で、または２種以上の組み合わせで用いられる。なお、２種類以上の吸収色素を用いる場合には、異なる吸収色素を含む複数の吸収層を基板２１Ｂ上に順次形成して積層型の吸収層２２としてもよい。
【００８９】
図６Ｃに示す光学フィルタ２Ｃは、互いに対向する一対の主面を有する平行平板形状の基板２１Ｃと、基板２１Ｃの一方の主面上に形成された吸収層２２と他方の主面上に形成された反射層２３からなる。光学フィルタ２Ｃにおいて、反射層２３の基板２１Ｃと接していない主面が接着層３と接する入射面２ａであり、吸収層２２の基板２１Ｃと接していない主面が大気と接する出射面２ｂとなる。
【００９０】
すなわち、光学フィルタ２Ｃにおいて、反射層２３は基板２１Ｃの接着層３側の主面上に、吸収層２２はその反対側の主面上に形成されている。光学素子１０に用いる光学フィルタ２としては、基板２１Ｃの接着層３側に吸収層２２を有し、その反対側に反射層２３を有する構成でもよい。さらに、光学フィルタ２は、基板２１Ｃの接着層３側の主面上、またはその反対側の主面上に、吸収層２２と反射層２３をその順に積層した構成でもよい。ただし、固体撮像素子の受光面に近い層ほどその反射光が画質劣化に影響する迷光となりやすいとの観点から基板２１Ｃの接着層３側に反射層２３を有し、その反対側に吸収層２２を有する光学フィルタ２Ｃが好ましい。
【００９１】
基板２１Ｃは光学フィルタ２Ｂにおける基板２１Ｂと同様にできる。吸収層２２は光学フィルタ２Ｃとした際に、基板２１Ｃの吸収特性および反射層２３の反射特性と合わせて光学フィルタ２に求められる遮断特性が得られるように、用いる吸収色素を適宜選択する以外は、光学フィルタ２Ｂにおける吸収層２２と同様にできる。なお、反射層２３の厚みは、以下のとおり１〜１０μｍ程度であることから、光学フィルタ２Ｃにおいて、光学フィルタに含まれる最厚部材は、基板２１Ｃである。光学フィルタ２Ｃの屈折率ｎＦは基板２１Ｃの屈折率である。
【００９２】
反射層２３は、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に反射する反射波長帯を有する層である。反射層２３は、基板２１Ｃおよび吸収層２２と相補的に機能することにより、上記ＮＩＲカットフィルタ、ＮＩＲ透過フィルタまたは帯域透過フィルタが有する吸収透過特性を示す反射特性を有することが好ましい。
【００９３】
反射層２３は、特には紫外域の光の一部を遮断する反射特性を有することが好ましい。その場合、波長３５０〜４００ｎｍの平均透過率を１０％以下とするＵＶ遮断性を有するとよく、２％以下が好ましい。
【００９４】
反射層２３は、低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層した誘電体多層膜から構成されることが好ましい。誘電体多層膜は、必要に応じて金属膜も含む構成であってもよい。
【００９５】
誘電体多層膜は、求められる光学特性に応じて、その具体的な層数や膜厚、および使用する高屈折率材料および低屈折率材料の屈折率を、従来公知の手法を用いて設計し、製造できる。反射層２３は、誘電体多層膜である場合、総膜厚は、１〜１０μｍが好ましく、２〜６μｍがより好ましい。
【００９６】
なお、光学フィルタ２Ａ、２Ｂおよび２Ｃの構成に含まれる、吸収型のガラス基板、吸収型樹脂基板、透明基板、吸収層、反射層等の各種部材およびその構成材料については、例えば、ＷＯ２０１６／１１４３６２Ａに例示されている。
【００９７】
以上、図６Ａ〜図６Ｃを用いて光学フィルタ２の例を説明したが、光学フィルタ２は光学フィルタ２Ａ、２Ｂおよび２Ｃの構成に限定されず、本発明の趣旨に応じて、これらの構成を適宜変更可能である。例えば、光学フィルタ２は、基板２１Ｂと、その主面のいずれか一方または両方に形成された反射層２３と、からなるものでもよい。また、基板２１Ｂと吸収層２２からなる光学フィルタ２において、基板２１Ｂの両方の主面に吸収層２２が形成されたものでもよい。
【００９８】
＜屈折率ｎＰ、屈折率ｎＧおよび屈折率ｎＦの関係＞
本発明の光学素子における偏向素子、接着層、光学フィルタの屈折率の関係、すなわち、屈折率ｎＰ、屈折率ｎＧおよび屈折率ｎＦの関係について説明する。異なる屈折率ｎ１とｎ２の光学界面において発生する反射光の反射率Ｒ［％］は、フレネル反射則より、入射角が３０°以下の場合に、次式で近似できる。
【００９９】
Ｒ＝｜ｎ１−ｎ２｜２／（ｎ１＋ｎ２）２
すなわち、Δｎ＝｜ｎ１−ｎ２｜とすると、Ｒ＝Δｎ２／（ｎ１＋ｎ２）２となり、Δｎ＞０．３ではＲ＞０．０９／（ｎ１＋ｎ２）２、Δｎ＞０．２では、Ｒ＞０．０４／（ｎ１＋ｎ２）２、Δｎ＞０．１ではＲ＞０．０１／（ｎ１＋ｎ２）２となる。
【０１００】
本発明の光学素子において規定される式（１）は、屈折率ｎＧと屈折率ｎＦの関係を示し、式（２）は屈折率ｎＰと屈折率ｎＧの関係を示す。屈折率ｎＧと屈折率ｎＦをｎ１とｎ２に置き換えることができ、屈折率ｎＰと屈折率ｎＧをｎ１とｎ２に置き換えることができる。
【０１０１】
本発明の光学素子においてｎＧ＋ｎＦおよびｎＰ＋ｎＧは、波長３５０〜１１００ｎｍの範囲内に透過波長域を有する実在の光学材料の観点から２．６以上が求められる。これをｎ１＋ｎ２に適合して反射率Ｒ［％］を計算した結果を図７に示す。図７は、異なる屈折率（ｎ１，ｎ２）の光学界面における屈折率和（ｎ１＋ｎ２）と反射率Ｒ［％］の関係を示すグラフである。
【０１０２】
図７から、（ｎ１＋ｎ２）≧２．６の場合、Δｎ＝０．５ではＲ≦３．７０％、Δｎ＝０．４ではＲ≦２．３７％、Δｎ＝０．３ではＲ≦１．３３％、Δｎ＝０．２ではＲ≦０．５９％、Δｎ＝０．１ではＲ≦０．１５％となることがわかる。
【０１０３】
式（１）、すなわち、ΔｎＧＦ＝｜ｎＧ−ｎＦ｜≦０．５を満たすことで、接着層と光学フィルタの界面において発生するフレネル反射光の反射率を３．７０％以下にできる。同様に式（２）、すなわちΔｎＰＧ＝｜ｎＰ−ｎＧ｜≦０．５を満たすことで、偏向素子と接着層の界面において発生するフレネル反射光の反射率を３．７０％以下にできる。
【０１０４】
すなわち、屈折率ｎ１＝１．５以上の光学材料と屈折率ｎ２＝１.０の空気との界面において発生する反射光の反射率は４％以上だが、偏向素子と光学フィルタの屈折率ｎＰおよびｎＦに対し、式（１）および式（２）の関係を満たす屈折率ｎＧの接着層を用いることにより、各界面の反射率を３．７％以下にできる。
【０１０５】
フレネル反射光の反射率を低く抑える観点から、ΔｎＧＦおよびΔｎＰＧは０．３以下が好ましく、０．２以下がより好ましく、０．１以下が特に好ましい。なお、ΔｎＧＦが０．２〜０．５で界面の反射率が１％以上の場合にはフレネル反射を低減するために接着層と光学フィルタの界面に反射防止層を形成してもよい。ΔｎＰＧが０．２〜０．５の場合には同様に偏向素子と接着層の界面に反射防止層を形成してもよい。なお、反射防止層は接着層上に形成することは困難であるので、光学フィルタの接着層と接する面や偏向素子の接着層と接する面に形成するとよい。
【０１０６】
上記反射率Ｒの関係式は垂直入射の場合であるが、入射角が３０°以下であれば垂直入射の反射率との相違はわずかである。
【０１０７】
＜反射防止層＞
上記のとおり、本発明の光学素子は、式（１）および式（２）の屈折率関係の下で、偏向素子と接着層の界面、接着層と光学フィルタの界面に反射防止層を有してもよい。さらに、光学素子は、大気と接する面に反射防止層を有してもよい。反射防止層は、これらのうち、１箇所に設けてもよく、２箇所に設けてもよく全ての箇所に設けてもよい。とくに、これらの界面において発生する反射光の反射率が１％以上となる場合は反射防止層を形成して反射率を０．５％以下に低減することが好ましい。
【０１０８】
図８は、本実施形態の光学素子において、反射防止層をさらに有する光学素子の一例である。図８に示す光学素子１０Ａは、図１に示す光学素子１０において、偏向素子１、接着層３、光学フィルタ２に加えて、偏向素子１の空気との界面である入射面１ａに反射防止層１２ａ、偏向素子１の接着層３と接する界面である出射面１ｃに反射防止層１２ｂ、光学フィルタ２の接着層３と接する界面である入射面２ａに反射防止層１３ａ、および光学フィルタ２の空気との界面である出射面２ｂに反射防止層１３ｂを有する構成である。
【０１０９】
反射防止層１２ａとしては、光の入射角の範囲を考慮し、偏向素子１の屈折率ｎＰに応じて設計される、低屈折率膜と高屈折率膜を交互に積層した誘電体多層膜からなる反射防止層を使用できる。
【０１１０】
反射防止層１２ｂは、ΔｎＰＧの値に応じて設けられる。例えば、ΔｎＰＧが０．１以下の場合、図７に示すように、反射率Ｒ≦０．１５％のため反射防止層１２ｂは設けなくてもよい。同様に、ΔｎＰＧ＝０．２〜０．５の範囲では、屈折率値によってＲ≧０．５９％となるため、反射防止層１２ｂを設けるとよい。反射防止層１２ｂとしては、屈折率ｎｃで膜厚ｄｃの単層誘電体膜からなる反射防止層、具体的には、以下の２つの式を満足する反射防止層を用いることで、偏向素子１と接着層３との界面での反射率Ｒが低減できる。
【０１１１】
【数２】
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ここで、λｃは、光学素子１０Ａからの出射光に求められる光の中心波長、例えば、図２に示す撮像装置１００において固体撮像素子４で検出する入射信号光の中心波長に相当し、最短波長λＳと最長波長λＬを用いて、λｃ＝２×λＳ×λＬ／（λＳ＋λＬ）と規定される。
【０１１２】
すなわち、反射防止層１２ｂの屈折率ｎｃを１．６〜１．９の範囲に調整し、波長λｃに応じて膜厚ｄｃ＝λｃ／（４×ｎｃ）とすれば、波長λｃでＲ＝０％となる。また、入射角θ0≦３０°では、反射防止層１２ｂの反射率Ｒの入射角依存性はわずかである。広い波長範囲の入射光に対して反射率を低減するためには、反射防止層１２ｂを、反射防止層１２ａと同様に誘電体多層膜とすればよい。
【０１１３】
反射防止層１３ａは、反射防止層１２ｂがΔｎＰＧの値に応じて設けられるのと同様に、ΔｎＧＦの値に応じて設けられる。例えばΔｎＧＦが０．１以下の場合、反射防止層１３ａは設けなくてもよく、ΔｎＰＧ＝０．２〜０．５の範囲では、屈折率値によってＲ≧１．０％となるため、反射防止層１３ａを設けるとよい。その場合、反射防止層１３ａとしては、反射防止層１２ｂと同様に、屈折率ｎｃで膜厚ｄｃの単層誘電体膜からなる反射防止層または反射率Ｒが低減するように設計された誘電体多層膜からなる反射防止層が用いられる。
【０１１４】
反射防止層１３ｂは、光学フィルタ２と空気との界面の反射を低減するために形成される。反射防止層１３ｂとしては、反射防止層１２ａと同様に、低屈折率膜と高屈折率膜を交互に積層した誘電体多層膜を用いればよい。図８に示す光学素子１０Ａにおいて、光学フィルタ２は、例えば、図６Ａ〜図６Ｃに示す光学フィルタ２Ａ、２Ｂまたは２Ｃであってよい。光学フィルタ２Ａの場合、反射防止層１３ｂとして、吸収型基板２１の屈折率ｎＦに応じて設計される誘電体多層膜からなる反射防止層が使用できる。また、光学フィルタ２Ｂ、２Ｃの場合には、反射防止層１３ｂとして、吸収層２２の屈折率に応じて設計される誘電体多層膜からなる反射防止層が使用できる。
【０１１５】
＜反射層＞
本発明の光学素子において、光学フィルタは、紫外域から近赤外域にわたる少なくとも一部の領域の光を選択的に遮断する機能を有する。上記のとおり、光学フィルタは、例えば、（ｉ）ＵＶおよび、（ｉｉ−１）ＮＩＲ、（ｉｉ−２）可視光または（ｉｉ−３）近赤外域における第１の領域の光、を選択的に遮断する機能を有する。本発明の光学素子においては、これらの遮断性能の一部を、光学フィルタ以外が分担する構成であってもよい。
【０１１６】
具体的には、上記（ｉ）、（ｉｉ−１）、（ｉｉ−２）、（ｉｉ−３）から選ばれる波長域の光を反射する反射層を、例えば、図８に示す光学素子１０Ａにおける偏向素子１の入射面１ａ上または出射面１ｃ上に、反射防止層１２ａまたは反射防止層１２ｂの代わりに設けてもよい。その場合、光学フィルタ２は、偏向素子１上に設けられた反射層が有する光の遮断性を有しない構成となってもよい。このようにして、光学素子全体として、所定の領域の光の透過、遮断性能を有する設計とする。
【０１１７】
＜遮光膜＞
本発明の光学素子は、例えば、撮像装置に用いられた際に、撮像装置が有する各種光学部材やその保持部材等からの散乱や反射による迷光を低減する必要性が生じる。そして該迷光を低減する等の目的で、光学素子に入射側から入射する光を部分的に遮断する第１の遮光膜および／または光学素子に側面から入射する光を遮断する第２の遮光膜をさらに備えるとよい。
【０１１８】
なお、「遮光膜」とは、入射光のうち少なくとも可視光を遮断する膜をいう。遮光膜は、好ましくは、紫外域から近赤外域に亘る全波長の光を遮断する。遮光膜は、具体的には、波長３５０〜１０００ｎｍの光の透過率が１０％以下であればよく、２％以下であれば好ましい。
【０１１９】
例えば、図２に示す撮像装置１００において、撮像レンズ系（対物レンズ５、物体側プリズム６および結像レンズ群８）のＦナンバーに応じて規定される−θ０〜＋θ０の入射角範囲の光が、光学素子１０に入射し偏向されるとともに、固体撮像素子４に対して不要な光が遮断されて出射し、固体撮像素子４の受光面４１に信号光として到達する。ここで、撮像レンズ系の各光学部材表面で発生した反射光やレンズホルダー等の筐体（図示せず）壁面で散乱された光が迷光となって光学素子１０に入射すると、画質劣化の原因となる。
【０１２０】
このような、固体撮像素子４で用いる信号光以外の迷光を、固体撮像素子４の受光面４１に入射する前に遮断するために、撮像装置１００は、受光面４１に対応する開口部以外の領域に遮光膜を有するとよい。該遮光膜は、撮像装置１００において、固体撮像素子４の受光面４１に近い側の光学素子１０に形成されると、迷光除去において有効である。
【０１２１】
光学素子１０は、光学素子１０の入射側からの光を部分的に遮断する第１の遮光膜を有するとよい。また、光学素子１０は、光学素子１０に側面から入射する光を遮断する第２の遮光膜を有することが好ましい。光学素子１０は、第１の遮光膜と第２の遮光膜の両方を有してもよい。
【０１２２】
図９Ａ、９Ｂ、図１０、図１１、図１２に、本発明の光学素子において遮光膜を有する光学素子１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅの、断面図、平面図、または斜視図をそれぞれ示す。図９Ａ、９Ｂ、図１０、図１１に示す光学素子１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、光学素子の入射側から入射する光を部分的に遮断する第１の遮光膜としての遮光膜１５を有する光学素子の例である。図１２に示す光学素子１０Ｅは、光学素子の側面から入射する光を遮断する第２の遮光膜としての遮光膜１５Ｂを有する光学素子の例である。
【０１２３】
図９Ａは、図１に示す光学素子１０において光学フィルタ２の空気との界面に遮光膜１５が形成された光学素子１０Ｂを示し、図９Ｂは、遮光膜１５側から見た光学素子１０Ｂを示す。光学素子１０Ｂにおいて、偏向素子１、接着層３、および光学フィルタ２は光学素子１０と同様とできる。
【０１２４】
光学素子１０Ｂにおいて遮光膜１５の形状は、主面の形状において外周が光学フィルタ２の出射面２ｂの外周に一致する額縁状の形状を有する。遮光膜１５をこのような額縁形状にすることで、例えば、光学素子１０Ｂが図２に示す撮像装置１００に光学素子１０に代わって配置された際に、固体撮像素子４の受光面４１に入射する信号光を遮断しないように中心部は矩形形状の信号光出射領域を確保し、周縁部の入射光のみを遮断できる。
【０１２５】
遮光膜１５としては、例えば、Ｃｒ等の金属膜と金属膜の表面反射を防止するＣｒＯｘ等の反射防止層を積層した構成や、遮光性を発現する光吸収剤および樹脂を含有する樹脂遮光膜などが例示できる。光吸収剤として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が挙げられる。樹脂は遮光膜を形成するためのマトリックス成分である。樹脂遮光膜は、例えば、光吸収剤と光硬化性材料（樹脂）を用いて、印刷法やフォトリソグラフィ法により光学フィルタ２の出射面２ｂ上に上記形状となるように形成される。
【０１２６】
なお、樹脂遮光膜における、光吸収剤、光硬化材料（樹脂）、さらにはこれらを含有する遮光膜の形成方法は、例えば、ＷＯ２０１４／０２１２４５Ａに例示されている。
【０１２７】
遮光膜１５の厚さは、反射防止層を積層した構成の場合、概ね５０〜５００ｎｍが好ましく、樹脂遮光膜の場合、概ね０．１〜４００μｍが好ましい。０．２〜１００μｍであるとより好ましく、０．５〜１０μｍであるとより一層好ましい。
【０１２８】
図１０に示す光学素子１０Ｃは、図９Ａ、９Ｂに示す光学素子１０Ｂにおいて、遮光膜１５を光学フィルタ２の出射面２ｂ上ではなく、光学フィルタ２の入射面２ａ上に設けた例である。また、図１１に示す光学素子１０Ｄは、図９Ａ、９Ｂに示す光学素子１０Ｂにおいて、遮光膜１５を光学フィルタ２の出射面２ｂ上ではなく、偏向素子１の入射面１ａ上に設けた例である。
【０１２９】
光学素子１０Ｃおよび光学素子１０Ｄが有する遮光膜１５は、光学素子１０Ｂが有する遮光膜１５と、配設位置が異なる以外は、同様にできる。光学素子１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、それぞれ、光学フィルタ２の出射面２ｂ上、光学フィルタ２の入射面２a上、偏向素子１の入射面１ａ上の各１面に遮光膜１５を有する例であるが、迷光の遮光性をさらに向上するために、これらの２面（１ａ＋２ａ、１ａ＋２ｂ、２ａ＋２ｂ）または３面（１ａ＋２ａ＋２ｂ）に形成してもよい。
【０１３０】
図１２に示す光学素子１０Ｅは、図１に示す光学素子１０において、光学素子の側面のうち偏向素子１の両側面の全域に亘って遮光膜１５Ｂを有する例である。
【０１３１】
図１に示す光学素子１０における偏向素子１は、三角柱プリズムであって、光の入出射面１ａ、１ｃに直交する側面１ｄおよび１ｅの面積が大きい。そのため、プリズム内に入射した迷光が側面に到達すると反射して光の出射面１ｃを透過して光学素子１０から出射するおそれがある。その場合、例えば、図２に示す撮像装置１００において、光学素子１０から出射した迷光が固体撮像素子４の受光面４１に到達する比率が高い。特に、高屈折率の三角柱プリズムの場合、側面１ｄまたは１ｅに入射した光は全反射して、受光面４１に到達する迷光が増加する。
【０１３２】
そこで、光学素子１０Ｅのように、偏向素子１の両側面１ｄ、１ｅの全域に亘って遮光膜１５Ｂを形成することで、側面１ｄおよび１ｅからの反射光自体を充分に、例えば、正反射率を５％以下に低減して、光学素子１０から出射する迷光を低いレベルに抑制できる。遮光膜１５Ｂは、形状以外の構成、例えば、層構成、構成材料、形成方法は、光学素子１０Ｂが有する遮光膜１５と同様にできる。なお、遮光膜１５Ｂの形成に際して、側面１ｄおよび１ｅを表面が平坦でない拡散面とした後に遮光膜１５Ｂを形成すれば、さらに実質的な迷光は低減するので好ましい。
【０１３３】
側面１ｄおよび１ｅを拡散面とする方法としては、偏向素子１を三角柱プリズム形状に加工するとき、側面１ｄおよび１ｅが粗面となるような切削刃を用いて切削する、あるいは、切削後に側面１ｄおよび１ｅをラップ面研磨し、＃１０００以下の番定に相当する拡散面とする方法が挙げられる。
【０１３４】
なお、光学素子１０においては、偏向素子１の側面１ｄおよび１ｅを拡散面とすることのみでも、光学素子の出射面から出射する迷光をある程度低減できる。すなわち、偏向素子１の側面１ｄおよび１ｅを拡散面とすることで、光学平坦面で生じる全反射光の発生を抑制する（空気側への透過光を増やす）とともに、入射光を広角に拡散することで、例えば、固体撮像素子４の受光面４１に輝点として入射する迷光の光量を低減できる。本発明の光学素子においては、上記のとおり、偏向素子１の側面１ｄおよび１ｅについては、好ましくは、拡散面とした後に遮光膜１５Ｂを形成する。
【０１３５】
＜光学素子の変形例＞
上に説明した本実施形態の光学素子においては、いずれも、偏向素子１の出射面１ｃと光学フィルタ２の入出射面２ａ、２ｂの大きさ（外縁）が略同一である。本発明の光学素子においては、例えば、偏向素子はプリズムであって、（Ｉ）プリズムと光学フィルタが対向する各面において、プリズムの外縁が、光学フィルタの外縁よりも内側にある構成でもよく、（ＩＩ）プリズムと光学フィルタが対向する各面において、プリズムの外縁が、光学フィルタの外縁よりも外側にある構成でもよい。
【０１３６】
図１３Ａは、図９Ａ、９Ｂに示す光学素子１０Ｂにおいて、上記（Ｉ）の構成である以外は、光学素子１０Ｂと同様の、光学素子１０Ｆを示す。図１３Ｂは、光学素子１０Ｆを遮光膜１５側から見た図である。
【０１３７】
光学素子１０Ｆは、偏向素子１の出射面１ｃの外縁が、光学フィルタ２の入出射面２ａ、２ｂの外縁よりも内側にある。図１３Ａ、１３Ｂでは、偏向素子１の出射面１ｃのＹ方向の長さをＬｐ、Ｘ方向の長さをＷｐ、光学フィルタ２の入出射面２ａ、２ｂのＹ方向の長さをＬＦ、Ｘ方向の長さをＷＦで示しており、ＬＦ＞ＬＰかつ、ＷＦ＞ＷＰであることが示されている。
【０１３８】
光学素子１０Ｆにおいては、上記（Ｉ）の構成により、偏向素子１の外周まで確実に含むように遮光膜１５を形成でき、迷光を確実に低減できる点で有利である。
【０１３９】
図１４Ａは、図９Ａ、９Ｂに示す光学素子１０Ｂにおいて、上記（ＩＩ）の構成である以外は、光学素子１０Ｂと同様の、光学素子１０Ｇを示す。図１４Ｂは、光学素子１０Ｇを遮光膜１５側から見た図である。
【０１４０】
光学素子１０Ｇは、偏向素子１の出射面１ｃの外縁が、光学フィルタ２の入出射面２ａ、２ｂの外縁よりも外側にある。図１４Ａ、１４Ｂでは、偏向素子１の出射面１ｃのＹ方向の長さをＬｐ、Ｘ方向の長さをＷｐ、光学フィルタ２の入出射面２ａ、２ｂのＹ方向の長さをＬＦ、Ｘ方向の長さをＷＦで示しており、ＬＦ＜ＬＰかつ、ＷＦ＜ＷＰであることが示されている。
【０１４１】
光学素子１０Ｇにおいては、上記（ＩＩ）の構成により、光学素子の出射側の外縁が、偏向素子１の外縁と一致し、光学フィルタ２の外縁と一致する場合と比べて、光学素子の寸法精度を上げられる点で有利である。
【０１４２】
以上、光学素子１０、１０Ａ〜１０Ｇを用いて、本発明の光学素子の実施形態について説明したが本発明の光学素子は上記実施形態に限定されない。これらの実施形態を、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、変更または変形できる。
【０１４３】
［製造方法］
本発明の製造方法は、具体的には、以下の（Ａ）工程および（Ｂ）工程を有する。
（Ａ）偏向素子と光学フィルタの間に、紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物層を有する光学素子前駆体を作製する工程（ここで、光学素子前駆体は、製造しようとする光学素子の接着層の配設位置に、接着層に替わって、紫外線硬化性材料を含む接着層形成用組成物層を有する構成である。）
（Ｂ）光学素子前駆体に、光学素子とした場合に入射側となる側または光学素子とした場合に出射側となる側から紫外域の光を照射して接着層形成用組成物層を硬化させ接着層とする工程
【０１４４】
以下、本発明の製造方法の各工程について、図１に示す光学素子１０を製造する方法を例に説明する。
【０１４５】
（Ａ）工程
（Ａ）工程は、偏向素子１と偏向素子１の出射側に位置する光学フィルタ２と、偏向素子１と光学フィルタ２の間に位置し、以下の（Ｂ）工程により硬化されて偏向素子１と光学フィルタ２を一体化する接着層３となる、接着層形成用組成物層を有する光学素子１０の前駆体を作製する工程である。
【０１４６】
接着層形成用組成物層を構成する接着層形成用組成物は、紫外線硬化性材料を含有する。紫外線硬化性材料は上記のとおりである。接着層形成用組成物は、好ましくは上記の光重合開始剤を含有し、必要に応じて、各種添加剤を含有する。また、貯蔵中に光・熱・空気などによって硬化性材料が重合固化してしまうのを防ぐために、重合禁止剤を混入して用いてもよい。接着層形成用組成物は、さらに、良好な塗工性を確保するために溶剤を含有してもよい。溶剤は、光学素子の製造過程で接着層形成用組成物層から乾燥等により除去される成分である。
【０１４７】
光学素子１０の前駆体作製においては、上記各成分を含有する接着層形成用組成物を準備し、偏向素子１の出射面１ｃ上に、硬化した後の膜厚が所望の厚さとなるように、該接着層形成用組成物を均一に塗布し、接着層形成用組成物層付き偏向素子１を得る。次いで該接着層形成用組成物層上に、光学フィルタ２の入射面２ａが接するようにして光学フィルタ２を積層する。なお、用いる接着層形成用組成物が溶剤を含有する場合には、光学フィルタ２を積層する前に溶剤を乾燥除去する。
【０１４８】
上記において、接着層形成用組成物を塗布する面は光学フィルタ２の入射面２ａであってもよい。その場合、光学フィルタ２の入射面２ａ上に形成された接着層形成用組成物層上に偏向素子１の出射面１ｃが接するように、偏向素子１を積層する。上記同様に、用いる接着層形成用組成物が溶剤を含有する場合には、偏向素子１を積層する前に溶剤を乾燥除去する。このようにして、光学素子１０において接着層３の替わりに接着層形成用組成物層を有する光学素子１０の前駆体を作製する。
【０１４９】
（Ｂ）工程
（Ａ）工程で得られた光学素子１０の前駆体について、接着層形成用組成物が含有する紫外線硬化性材料の硬化条件に応じて、接着層形成用組成物層にＵＶを照射する。これにより、紫外線硬化性材料が硬化して、紫外線硬化材料を含む接着層３を有する光学素子１０が得られる。
【０１５０】
接着層形成用組成物層にＵＶを照射する方法としては、光学素子１０の前駆体に対して、偏向素子１の入射面１ａ側からＵＶを照射するか、光学フィルタ２の出射面２ｂ側からＵＶを照射する方法が挙げられる。偏向素子１の反射面１ｂが全反射面で、偏向素子１の内部へのＵＶ入射を遮断する反射材料が形成されていない場合は、反射面１ｂ側からＵＶを照射してもよい。
【０１５１】
なお、偏向素子１にＵＶ反射層が形成されている場合や、光学フィルタ２がＵＶを遮断する機能を備える吸収層や反射層を有する場合には、光重合硬化に用いるＵＶの透過率の高い側からＵＶ照射すると生産性が向上し好ましい。光学フィルタ２がＵＶを遮断する機能を備える場合、偏向素子１はＵＶ透過性を有する構成とされ、偏向素子１の入射面１ａ側または反射面１ｂ側からＵＶを照射して接着層形成用組成物層を接着層とする。また、偏向素子１にＵＶ反射層が形成されている場合は、光学フィルタ２はＵＶ遮断性を有しないように設計され、光学フィルタ２の出射面２ｂ側からＵＶを照射して接着層形成用組成物層を接着層とする。本発明の製造方法においては、前者が好ましい。
【０１５２】
以上説明した本発明の製造方法によれば、ＵＶ照射を利用することで、偏向素子と光学フィルタが接着層により一体化された光学素子を簡便に製造できる。
【実施例】
【０１５３】
以下に、本発明の光学素子の作製例を説明する。
＜作製例＞
偏向素子の入射面から入射した光の進行方向が偏向素子により偏向され、次いで偏向素子の出射面に接着層を用いて一体化された光学フィルタにより入射光の特定波長域が遮断された光が、該光学フィルタの出射面から出射する本発明の光学素子の作製例を、図１５を用いて、以下に説明する。【０１５４】
図１５に断面図を示す、光学素子１０Ｈは、図５に示すのと同様の偏向素子１１、偏向素子１１の出射側に図６Ｃに示す光学フィルタ２Ｃ、および、偏向素子１１と光学フィルタ２Ｃの間に接着層３を有する。光学素子１０Ｈは、偏向素子１１の入射面１ａ上に反射防止層１２ａ、偏向素子１１の出射面１ｃ上に反射防止層１２ｂ、および光学フィルタ２Ｃの出射面２ｂ上に反射防止膜１３ｂを有する。光学素子１０Ｈは、さらに、反射防止膜１３ｂ上に、主面の形状において外周が反射防止膜１３ｂの外周に一致する額縁状の形状を有する遮光膜１５を有し、図示されないが、偏向素子１１の２つの側面１ｄ、１ｅ上の全域に図１２に示すのと同様の遮光膜１５Ｂを有する。【０１５５】
（偏向素子１１の作製）
偏向素子１１として、波長５８９ｎｍにおける屈折率ｎＰが１．７５以上で、波長域４００〜１１００ｎｍで透明かつ紫外波長３６５ｎｍで内部透過率が１０％以上の光学ガラスを三角柱プリズム形状に切削加工する。【０１５６】
ここで、三角柱プリズム断面は頂角が９０°の２等辺直角三角形とする。Ｙ方向から入射する光入射面、Ｚ方向に出射する光出射面、さらにＹ方向からＺ方向に偏向する全反射面を何れも、光学鏡面に研磨加工する。さらに、Ｃ面加工およびＷ１面、Ｗ２面の面取り加工を施し、各面取部を得る。三角柱プリズムの光入出射面である２等辺面の幅は、光入射面の信号光有効幅Φｉｎおよび光出射面の信号光有効幅Φｏｕｔをカバーする寸法に加工する。偏向素子１１である三角柱プリズムに、ｎＰ＝１．９５４で１０ｍｍ厚の波長３６５ｎｍの内部透過率が２６％である光ガラス社、Ｊ−ＬＡＳＦＨ２１を用いる。【０１５７】
次に、三角柱プリズムの光入射面１ａである空気界面と、光出射面１ｃである接着層界面の有効幅ΦｉｎおよびΦｏｕｔをカバーするように、反射防止層１２ａ、１２ｂを成膜し、各界面の信号光波長域に対する残留反射を０．５％以下とする。【０１５８】
次に、三角柱プリズムをＸ方向の寸法が固体撮像素子の受光面をカバーするように、ＺＹ面に平行にダイシング装置を用いて図１２に示す素子形状に切断し、切断面１ｄおよび１ｅを光拡散面とする。切断面１ｄおよび１ｅから入射する光が迷光化しないために、さらに、その上に光吸収剤および紫外線硬化性樹脂を含む遮光膜形成用組成物を塗布し、ＵＶ照射により遮光膜１５Ｂを形成して遮光膜付き偏向素子１１とする。【０１５９】
（光学フィルタ２Ｃの作製）
光学フィルタ２Ｃは、可視光を透過しＵＶおよびＮＩＲを遮断するＮＩＲカットフィルタであり、例えば、３００〜４００ｎｍのＵＶと７００〜１１００ｎｍのＮＩＲを遮断し、４２０〜６６０ｎｍの可視光を透過するフィルタ機能を有する。【０１６０】
光学フィルタ２Ｃの基板２１Ｃとして、フツリン酸塩系ガラスにＣｕＯ等を添加したＮＩＲ吸収型のガラス基板２１Ｃを用いる。光学フィルタ２Ｃ中の最厚部材はガラス基板２１Ｃであり、ｎＦ≒１．５２である。光学研磨されたＮＩＲ吸収型のガラス基板２１Ｃの接着層３側の界面に、３５０〜４００ｎｍおよび７００〜１１００ｎｍに反射波長帯域を有する誘電体多層膜からなる反射層２３を成膜する。また、ＮＩＲ吸収型のガラス基板２１Ｃの光出射面（固体撮像素子）側の空気界面に、６５０〜７５０ｎｍに吸収極大波長を有するＮＩＲ吸収色素を含有する吸収層２２を形成する。吸収層２２は、任意にＵＶ吸収色素を含有する。【０１６１】
ＮＩＲ吸収型のガラス基板２１Ｃは、吸収極大波長を９００ｎｍ近傍に有するが、ＮＩＲの吸収を高めようとすると可視光に吸収を生じ、可視光の透過率低下を招く。そのため、可視光の透過率低下を抑制するようにガラス基板厚を調整する。同様に可視光の透過率低下を抑制するように吸収層２２のＮＩＲ吸収色素の含有量を調整する。可視光の透過率低下を抑制するようにＮＩＲ吸収型のガラス基板２１Ｃおよび吸収層２２を調整すると、３５０〜４００ｎｍおよび７００〜１１００ｎｍに透過光が発生する波長域が生じるため、該波長域を反射波長帯域とする反射層２３を設計する。【０１６２】
なお、少ない層数および総膜厚の反射層２３で波長４２０〜６６０ｎｍの可視域で高透過率を示し、反射波長帯域で低透過率を実現できるように、ガラス基板２１Ｃの屈折率ｎＦとの相違が０．１以下の屈折率ｎＧの接着層３を用いる前提で、誘電体多層膜を設計する。【０１６３】
ここで、反射層２３は入射光の入射角増加に伴い反射波長帯が短波長域にシフトし、光学フィルタ２Ｃ全体の分光透過率が変化するため撮像画質劣化につながる。吸収層２２は、ＮＩＲ吸収型のガラス基板２１ＣのＮＩＲ吸収性を補完するとともに、このような分光特性の入射角依存性を低減する役割も有する。【０１６４】
次いで、光学フィルタ２Ｃの吸収層２２の空気界面に反射防止層１３ｂを成膜し、界面の信号光波長域に対する残留反射を０．５％以下とする。さらに、反射防止層１３ｂの空気界面の信号光透過有効領域以外の周辺領域に額縁形状の遮光膜１５を形成して、遮光膜付き光学フィルタ２Ｃとする。【０１６５】
（接着層３の形成による光学素子の作製）
このようにして作製した遮光膜付き光学フィルタ２Ｃを、上記で作製した遮光膜付き偏向素子（三角柱プリズム）１１に接着固定するため、偏向素子（三角柱プリズム）１１または光学フィルタ２Ｃの接着面に硬化前の紫外線硬化性材料を含む液状の接着層形成用組成物を塗布し、接着層形成用組成物層を形成し、その上に遮光膜付き偏向素子１１または遮光膜付き光学フィルタ２Ｃを積層して光学素子の前駆体を得る。接着層形成用組成物層の厚さは、最終的に得られる接着層３の厚さが２〜２０μｍで均一となるように調整する。【０１６６】
次に、偏向素子（三角柱プリズム）１１の入射面または／および全反射面より、ＵＶを照射し、接着層形成用組成物層中の紫外線硬化性材料を重合固化させ、接着層３を得る。【０１６７】
接着層３として、紫外線硬化性材料を用いる場合、例えば、硬化後の屈折率ｎＧが１．５６のＮｏｒｌａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ社ＮＯＡ６１の場合、ΔｎＧＦ＝｜ｎＧ−ｎＦ｜＝０．０４のため、接着層３と光学フィルタ２Ｃの界面には反射防止層を有しない。一方、ΔｎＰＧ＝｜ｎＰ−ｎＧ｜＝０．３９４のため、偏向素子（三角柱プリズム）１１と接着層３の界面には反射防止層１２ｂを有する。【０１６８】
なお、光学素子１０Ｈにおいて、屈折率ｎＰと屈折率ｎＧの差異が小さい場合には、偏向素子１１の出射側に光学フィルタ２Ｃの替わりに図６Ｂに示す光学フィルタ２Ｂを設け、偏向素子１１と光学フィルタ２Ｂの間に接着層３を有し、偏向素子１１の出射面１ｃ上に反射層２３を有するとともに、反射防止層１２ｂを有しない構成としてもよい。その場合、反射防止層１２ａ、反射防止層１３ｂおよび遮光膜１５、１５Ｂは光学素子１０Ｈと同様に構成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６９】
本発明の光学素子は、光の偏向機能と選択遮断機能を兼ね備えた光学素子であり、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等の撮像装置において、固体撮像素子の受光面の直前に配置して用いれば、撮像装置の小型化に有利である。
【符号の説明】
【０１７０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ…光学素子、
１，１１…偏向素子、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…光学フィルタ、３…接着層、
２１…吸収基板、２１Ｂ，２１Ｃ…基板、２２…吸収層、２３…反射層、
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ…反射防止層、１５，１５Ｂ…遮光膜、
４…固体撮像素子、５…対物レンズ、６…物体側プリズム、７…レンズ移動機構、８…結像レンズ群、１００…撮像装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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