(57)【要約】【課題】入射角依存性が低く、全領域にわたって高いモアレ除去能を有する位相格子を備えた光学的ローパスフィルタ等を提供すること。【解決手段】本発明の光学的ローパスフィルタ１は、光重合性組成物の硬化物からなるマトリクス層２と、マトリクス層と屈折率が異なる複数の柱状構造体４とを備えた屈折率変調型回折格子層とを備える薄板状の光学的ローパスフィルタであって、柱状構造体は、マトリクス層内でその厚さ方向に延びるように配向され、マトリクス層の厚さ方向に直交する平面内で格子状に配列され、柱状構造体の配列ピッチΛと高さＨが、以下の関係を満たし、Ｈ／Λ ＜ ７且つ回折効率ηが１０％以上７５％以下である。【選択図】図１
2011221123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光重合性組成物の硬化物からなるマトリクス層と、該マトリクス層と屈折率が異なる複数の柱状構造体とを備えた屈折率変調型回折格子層とを備える薄板状の光学的ローパスフィルタであって、
該柱状構造体は、前記マトリクス層内でその厚さ方向に延びるように配向され、該マトリクス層の厚さ方向に直交する平面内で格子状に配列され、
該柱状構造体の配列ピッチΛと高さＨが、以下の関係を満たし、
Ｈ／Λ ＜ ７
且つ回折効率ηが１０％以上７５％以下である、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
【請求項２】
前記柱状構造体の高さＨが１５０μｍ未満である、
請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的ローパスフィルタ及びこれを備えた撮像光学系に関し、詳細には、モアレを防止するためにデジタルカメラ等で使用される光学的ローパスフィルタ及びこれを備えた撮像光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高性能化が著しいホームビデオカメラやデジタルスチルカメラにおいては、撮像手段として、ＣＣＤエリアイメージセンサやＣＭＯＳエリアイメージセンサが用いられている。これらのセンサは、シリコン基板上に二次元的に配置された多数の受光素子で光電変換を行い、各受光素子で発生した電荷をＣＣＤ素子、あるいはＣＭＯＳ回路で、外部に転送する構成を備えている。これらのセンサでは、撮像素子は格子状に規則的に配置されている。さらに、受光素子（ピクセル）毎にカラー情報を得るため、各ピクセル上に、例えばＲＧＢのカラーフィルタがストライプ状に、または４種のフィルタが方形モザイク状に配置されている。
【０００３】
このように、上述したＣＣＤエリアイメージセンサ等では、撮像素子等が格子状に規則的に配置されているため、生成された被写体の画像に、擬似信号（モアレ）を発生する等の色再現上の不都合が生じることがある。このような問題を解決するため、特定周波数以上をカットする光学ローパスフィルタが用いられている。
【０００４】
このような光学的ローパスフィルタとして、膜状に維持した紫外線硬化性組成物に平行度の高い紫外線を照射することによって、配向方向に直交する面内において格子状に配列され、周期的に屈折率が変化する規則性の高い構造を形成されたプラスチック製の光学的ローパスフィルタが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３４２６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の光学的ローパスフィルタは、マトリクス中にアスペクト比の高い柱状構造体が光の入射方向に沿って延びるように配向された構造であるため、光学性能が入射光の角度によって大きく変化する問題があった。すなわち、撮像領域の中心付近では光が柱状構造体の配向方向に近い角度で入射するので、優れたモアレ除去能を発揮するが、撮像領域の周縁領域では光が柱状構造体の配向方向に対して斜めに（比較的大きな角度をなして）入射するので、この周縁領域でモアレ除去能が大きく低下するという問題があった。
【０００７】
特に、携帯電話用カメラモジュール等の超小型カメラモジュールでは、小型化と低背化が著しく進んでいるため、光学系に使用される光学的ローパスフィルタの周縁領域に入射する光の角度が従来よりも大きくなっているため、周縁領域でのモアレ除去能の低下が大きな問題となる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、入射角依存性が低く、全領域にわたって高いモアレ除去能を有する位相格子を備えた光学的ローパスフィルタ等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】
【０００９】
本発明によれば、
光重合性組成物の硬化物からなるマトリクス層と、該マトリクス層と屈折率が異なる複数の柱状構造体とを備えた屈折率変調型回折格子層とを備える薄板状の光学的ローパスフィルタであって、
該柱状構造体は、前記マトリクス層内でその厚さ方向に延びるように配向され、該マトリクス層の厚さ方向に直交する平面内で格子状に配列され、
該柱状構造体の配列ピッチΛと高さＨが、以下の関係を満たし、
Ｈ／Λ ＜ ７
且つ回折効率ηが１０％以上７５％以下である、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタが提供される。
【００１０】
このような構成によれば、入射角度依存性が低く、撮像領域全域にわたって高いモアレ除去能が発揮される。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記柱状構造体の高さＨが１５０μｍ未満である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、入射角度依存性が低く、撮像領域全域にわたって高いモアレ除去能を有する位相格子を備えた光学的ローパスフィルタ等が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】マトリクス中に位相格子を構成する柱状構造体が配置されている構造を有する光学的ローパスフィルタの構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】図１の光学的ローパスフィルタ１が組み込まれた携帯電話用カメラモジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【図３】柱状構造体の配列方向と入射光のなす角θと、回折効率ηとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態の光学的ローパスフィルタを製造する際に使用するフォトマスクの模式的な図面である。
【図５】本発明の実施形態の光学的ローパスフィルタを製造する際に使用するもう一つのフォトマスクの模式的な図面である。
【図６】本発明の実施例１の光学的ローパスフィルタの回折効率の入射角度依存性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例１の光学的ローパスフィルタを用いてサーキュラーゾーンプレートを撮影した写真である。
【図８】本発明の実施例２の光学的ローパスフィルタの回折効率の入射角度依存性を示すグラフである。
【図９】本発明の比較例１の光学的ローパスフィルタの回折効率の入射角度依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、マトリクス中に位相格子を構成する柱状構造体が配置されている構造を有する光学的ローパスフィルタ１の構成を示す模式的な斜視図である。
光学的ローパスフィルタ１は、薄板状（フィルム）のマトリクス２と、マトリクス２の内部に配置された複数の柱状構造体４とから構成される薄板（フィルム）形状の屈折率変調型回折格子層６を備えている。柱状構造体４は、マトリクス２と異なる屈折率を有し、その軸線がマトリクス２の厚さ方向に延びるように配置されている。なお、柱状構造体４の高さは、マトリクス２の厚さと等しい。また、屈折率変調型回折格子層６は、表面が平滑な板状部材であるガラス基板８上に設けられている。
【００１５】
図２は、図１の光学的ローパスフィルタ１が組み込まれた携帯電話用カメラモジュールの構成を概略的に示す断面図である。図２に示されているように、カメラモジュール１０は、レンズ群１２、カバーガラス（ガラス基板）１４、光学的ローパスフィルタ１、撮像素子１６を備えている。近年のカメラモジュールの小型化および低背化により、レンズ群１２と撮像素子１６の距離は短くなっている。
【００１６】
この結果、撮像素子１６に入射する角度は広くなる傾向にあり、撮像領域の周縁領域にはおよそ２５°の角度を持った光が撮像素子に対して入射し、光学的ローパスフィルタ１の周縁領域にもほぼ同等の角度で光が入射することになる。
【００１７】
一方、屈折率変調型回折格子層６を有する光学的ローパスフィルタ１では、柱状構造体４の配列ピッチΛと、屈折率変調型回折格子層６の厚みＨ（すなわち柱状構造体４の高さＨ）によって、入射角度に対する回折効率ηの特性が決まり、柱状構造体４の配向方向にほぼ平行に光が入射した場合に最も高い回折効率を示す。
【００１８】
そして、柱状構造体の配向方向に対して所定角度をなした光が入射した場合、柱状構造体４の配列方向と入射光のなす角θとした時の回折効率ηは図３のような特性を示す。回折効率ηが最も落ち込む時のθは、屈折率変調型回折格子層６のピッチΛと厚みＨによって式（１）から導かれるθｍと一致する。
θｍ ＝ tan-1（Ｈ／Λ）  ・・・（１）
【００１９】
光学的ローパスフィルタ１の入射角度依存性を低くするためには、θｍを十分大きくする必要がある。柱状構造体４の内部では、断面で見た時に、中心部に向かって連続的に屈折率が大きくなる。しかし、ピッチΛが前記の好ましい範囲外であると、柱状構造体４の断面を見た時に、中心部（芯）の屈折率が十分に大きくならないために、屈折率分布がドーナツ化したり、局所的に屈折率が変化して屈折率分布に不必要な偏りが生じたりする。このような現象が起こった場合、光学的ローパスフィルタ１は所望の回折パターンを生じさせることができない。
【００２０】
しかし、ピッチΛは、前記の好ましい範囲外であると柱状構造体４の中心部で十分に屈折率が大きくならず、柱状構造体４内部の屈折率分布に不必要な偏りが生じ、所望の回折パターンを得ることができない。
【００２１】
本願発明者は、前記ピッチΛと屈折率変調型回折格子層の厚さ（即ち柱状構造体の高さＨ）との関係に関して鋭意検討を行った。その結果、所定の条件下では、カメラモジュール搭載時に光学的ローパスフィルタ１に入射する光の最大角度より前記θｍが大きくない範囲から十分なモアレ除去能を発揮できることを見出した。
【００２２】
具体的には、下記の式（２）の範囲にＨ／Λを収めることで、撮像領域の全域で十分にモアレ除去能を有する範囲まで入射角度依存性が改善できることを見出し、本願発明を発明するに至ったものである。
Ｈ／Λ ＜ ７  ・・・式（２）
以下、式（２）を見出した経緯について説明する。
【００２３】
従来、屈折率変調型回折格子を用いた光学的ローパスフィルタの光学設計では、マトリクス２中の柱状構造体４の高さＨは、はアスペクト比を十分大きくとり、Ｈ／Λが１０を超えるような範囲としていた。従来Ｈ／Λを大きくしていた理由は、屈折率変調型回折格子層の光学特性をブラッグ回折が生じる領域に近付け、２次以降の多次回折光を抑制するためである。
【００２４】
しかし、Ｈ／Λを大きくしてブラッグ回折が生じる領域に近付けると入射角度依存性は大きくなる傾向にある。逆に、Ｈ／Λを小さくしていくと、屈折率変調型回折格子がラマン・ナス回折を生じる領域に近付き、２次以降の多次回折光が非常に多く生じると考えられていた。すなわち、この多次回折光の抑制と入射角度依存性はトレードオフの関係にある。
【００２５】
ところが、Ｈ／Λを７．０未満まで小さくし、ラマン・ナス回折を生じる領域に近付けても、屈折率変調型回折格子のマトリクス２と柱状構造体４の屈折率差を制御することによって回折効率ηを１０％以上７５％以下に制御すると、入射角度依存性を大幅に改善し、且つ２次以降の多次回折光を抑制した光学的ローパスフィルタの作製に成功した。
【００２６】
なお、このＨ／Λの値は７未満であり、５未満がより好ましく、４未満がさらに好ましい。
【００２７】
逆に、前記の範囲よりも回折効率が高い場合は２次以降の多次回折光が多く発生し、光学的ローパスフィルタとして用いたときに、カメラモジュールの解像度を大きく低下させてしまうことも見出された。
【００２８】
さらに、屈折率変調型回折格子層６の厚み即ち柱状構造体の高さＨが小さいほうが、カメラモジュール６の小型化と低背化のためには有利であり、且つ式（２）の範囲に収まりやすくなるため、屈折率変調型回折格子層６の厚みＨが１５０μｍ未満であることが好ましく、１００μｍ未満がより好ましいことも見出された。
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施形態の光学的ローパスフィルタ１の構成を説明する。
本発明の好ましい実施形態の光学的ローパスフィルタは、上記図１に示された光学的ローパスフィルタ１と同様の基本構成を備えている。
【００３０】
柱状構造体４の配置パターンは、光学的ローパスフィルタ１が使用される撮像手段のイメージセンサの撮像素子の配列パターンと同一とするのが好ましい。すなわち、光学的ローパスフィルタと共に使用される撮像素子が正方格子状に配置される場合は柱状構造体４も正方格子状に配置され、撮像素子が三角格子状に配置される場合は柱状構造体４も三角格子状に配置されるのが好ましい。
【００３１】
柱状構造体４の形状、断面形状、直径は特に限定されないが、柱状構造体４が円柱の場合、断面の直径は１μｍ〜２５μｍが好ましく、さらに好ましくは２μｍ〜１５μｍであり、ピッチΛは２μｍ〜５０μｍが好ましく、さらに好ましくは４μｍ〜３０μｍである。なお、ピッチΛは、隣接する２点間の距離のうち、一番小さいものを指す。
【００３２】
本実施例では、屈折率変調型回折格子層６は、表面が平滑な板状部材であるガラス基板８上に設けられている。ガラス基板８は、ソーダガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、色ガラス等で形成され、０．１ｍｍないし２．０ｍｍ程度のほぼ均一な厚さを有している。ガラス基板８は、ＩＲカット機能を有するガラスから作られても、多層膜からなる近赤外線を反射するＩＲカットフィルタや近赤外線吸収ガラスを用いたＩＲカットフィルタなどが設けられてもよい。また、屈折率変調型回折格子層６と反対側の表面に反射防止機能を付与したものでもよい。
【００３３】
次に、本発明の好ましい実施形態の光学的ローパスフィルタ１の製造方法を説明する。
光学的ローパスフィルタ１を構成する屈折率変調型回折格子層６の原料である光重合性組成物を、上述したガラス基板８の一方の面に、均一な厚さで、塗膜表面が平滑となるように、バーコーター、スリットダイコーター、スピンコーター、円コーター、グラビアコーター、CAPコーターなどの既知の方法によって塗布する。
【００３４】
以下に、光学的ローパスフィルタ１の原料である光重合性組成物に用いることができる材料と光重合性組成物の硬化方法について説明する。
【００３５】
（多官能モノマー）
光重合性組成物には、多官能モノマーが含まれることが好ましい。このような多官能モノマーとしては、（メタ）アクリロイル基を含む（メタ）アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。
多官能モノマーの具体例としては、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、水添ジシクロペンタジエニルジ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、多官能のエポキシ（メタ）アクリレート、多官能のウレタン（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリルクロレンデート、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、ジアリルフタレート等が挙げられ、これらを単独であるいは２種以上の混合物として使用することができる。
【００３６】
分子内に３個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーは、重合度差による架橋密度の粗密がより大きくなりやすく、柱状構造体が形成されやすくなるので好ましい。
【００３７】
特に好ましい３個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートがある。
【００３８】
光重合性組成物として２種以上の多官能モノマーあるいはそのオリゴマーを使用する場合には、それぞれの単独重合体としたときに互いに屈折率が異なるものを使用することが好ましく、その屈折率差が大きいものを組み合わせることがより好ましい。
【００３９】
光学的ローパスフィルタ１で高い回折効率が得られるようにする為には、マトリクスと柱状構造体との屈折率差を大きくとることが必要である。また、重合過程でモノマーが拡散することにより屈折率差が大きくなるので、拡散定数の差が大きい組み合わせが好ましい。
【００４０】
なお、３種以上の多官能モノマーあるいはオリゴマーを使用する場合は、それぞれの単独重合体の少なくともいずれか２つの屈折率差が上記範囲内となるようにすればよい。また、単独重合体の屈折率差が最も大きい２つのモノマーあるいはオリゴマーは、高い回折効率を得る為に、重量比で１０：９０〜９０：１０の割合で用いることが好ましい。
【００４１】
（単官能モノマー）
また、光重合性組成物には、上記のような多官能モノマーあるいはオリゴマーとともに、分子内に１個の重合性炭素−炭素二重結合を有する単官能モノマーあるいはオリゴマーを使用してもよい。このような単官能モノマーあるいはオリゴマーとしては、（メタ）アクリロイル基を含む（メタ）アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。
【００４２】
単官能モノマーの具体例としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、エチルカルビトール（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、フェニルカルビトール（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルオキシエチルサクシネート、（メタ）アクリロイルオキシエチルフタレート、フェニル（メタ）アクリレート、シアノエチル（メタ）アクリレート、トリブロモフェニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、トリブロモフェノキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ｐ−ブロモベンジル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート化合物；スチレン、ｐ−クロロスチレン、ビニルアセテート、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルナフタレン等のビニル化合物；エチレングリコールビスアリルカーボネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート等のアリル化合物等が挙げられる。
【００４３】
これら単官能モノマーあるいはオリゴマーは光学的ローパスフィルタ１に柔軟性を付与するために用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち１０〜９９質量％の範囲が好ましく、１０〜５０質量％の範囲がより好ましい。
【００４４】
（ポリマー、低分子化合物）
また、光重合性組成物には、前記多官能モノマーあるいはオリゴマーと重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物を含む均一溶解混合物を用いることもできる。
【００４５】
重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物としては、例えば、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ナイロン等のポリマー類、トルエン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアルコール、エチルアルコール、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフランのような低分子化合物、有機ハロゲン化合物、有機ケイ素化合物、可塑剤、安定剤のような添加剤等が挙げられる。
【００４６】
これら重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物は、光学的ローパスフィルタ１を製造する際に光重合性組成物の粘度を調節し取り扱い性を良くする為や、光重合性組成物中のモノマー成分比率を下げて、硬化性を良くする為に用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち１〜９９質量％の範囲とすることが好ましく、取り扱い性も良くしつつ規則的な配列を持った柱状構造体を形成させる為には１〜５０質量％の範囲がより好ましい。
【００４７】
（開始剤）
光重合性組成物に使用する光重合開始剤は、紫外線等の活性エネルギー線を照射して重合を行う通常の光重合で用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、２−クロロチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピルフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、ジベンゾスベロン等が挙げられる。
【００４８】
これら光重合開始剤の使用量は、その他の光重合性組成物の重量に対して０.００１〜１０質量％の範囲とする事が好ましく、光学的ローパスフィルタ１の透明性を落とさないようにする為に０.０１〜５質量％とする事がより好ましい。
【００４９】
次いで、光学的ローパスフィルタ１を以下の手順で硬化させる。
（フォトマスクによるテクスチャリング）
柱状構造体４の配列パターンはフォトマスク１２によるテクスチャリングで任意に決定することができる。ここで述べるテクスチャリングとは、あらかじめ位置情報を入力することによって、形成される構造体に高い規則性をもたせる方法である。
【００５０】
先ず、塗布した光重合性組成物と光源の間にフォトマスク１２を配置する。このとき、フォトマスク１２を、ガラス基板８上に塗布した光重合性組成物の上面に対して略平行に配置する。より精密に柱状構造体４の円径及びピッチを制御するためには、基材上に塗布した光重合性組成物の上面とフォトマスク１２との間の空隙を５０μｍ〜６００μｍにすることが好ましい。
【００５１】
フォトマスク１２を用いて柱状構造体４の形成位置を定める本実施形態の方法では、マスク開口で紫外光が回折される点に注意する必要がある。回折により、フォトマスクとは異なるパターンに形成位置が定められてしまったり、パターンが劣化しすぎて形成位置を定めることができなかったりするので、フォトマスクと光重合性組成物との距離を正確に定めねばならない。
【００５２】
フォトマスク１２は、フォトリソグラフィー法で使用されているもの等が使用できる。マスク孔のパターンや孔径のサイズ、ピッチ、形状は特に限定されるものではない。形状は、例えば、円形、三角形や四角形、六角形、八角形などの多角形でもよい。マスク孔が円形の場合、孔径は１μｍ〜２５μｍが好ましく、さらに好ましくは２μｍ〜１５μｍであり、ピッチΛは２μｍ〜５０μｍが好ましく、さらに好ましくは４μｍ〜３０μｍである。
【００５３】
柱状構造体を正方格子状に配列するためには、例えば図４に示すような円形のマスク孔２０が正方格子パターンで規則的に配列されたフォトマスク２２を用いる。
【００５４】
また、柱状構造体を三角格子状に配列するためには、例えば図５に示すようなマスク孔２４が三角格子パターンで規則的に配列されたフォトマスク２６を用いる。
【００５５】
本実施形態では、柱状構造体４を形成するためにフォトマスクによるテクスチャリングを使用しているが、これに限らず、可視あるいは紫外域の波長帯のレーザー光、Ｘ線、γ線等の放射線を走査照射して位置情報を入力してもよい。
【００５６】
（照射光源）
柱状構造体４を高い規則性で配列するには、ガラス基板８の厚さ方向に垂直な平面内において重合反応を均一に進めることが必要である。このため、照射光源は、その光強度分布を照射範囲で略均一であるものを用いる。
【００５７】
照射光源は、基材上に塗布した光硬化性重合体に対して紫外線等の平行光を照射することができるものが用いられる。照射する光の平行度は、広がり角が±０．０３ｒａｄ以下であるものが好ましく、より好ましくは±０．００１ｒａｄ以下の範囲である。
【００５８】
照射光源は、平行光を照射可能であることに加えて、照射する平行光の進行方向に対する垂直断面内で、平行光の光強度分布を略一定であるものを用いる。具体的には、点光源や棒状光源からの光を、ミラーやレンズ等により光強度分布が略一定（ハット型分布）の平行光としたもの、あるいはＶＣＳＥＨ等の面状光源等を使用することができる。
【００５９】
なお、レーザー光線は平行度の点では好ましい光源であるが、その光強度分布がガウス型の分布を有しているため、適当なフィルタ等を用いて光強度分布を略一定にして使用することが好ましい。
【００６０】
照射光源は、照射エリアを複数の領域に分割して（本実施形態では、９領域）、各領域の光強度を測定し、次式で与えられる照度分布の値が、２．０％以下であるものを用いている。より好ましくは、１．０％以下であるものを用いている。
照度分布＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×１００
【００６１】
（第１の光照射ステップ）
第１の光照射ステップにおいて、光重合性組成物を不活性ガス雰囲気下に置くことが望ましい。不活性ガス雰囲気下への配置は、フォトマスク２０（または２６）を配置する前に行っても、フォトマスク２０（または２６）を配置した後に行っても良い。ただし、酸素が一定以上残存している条件下では、光学的ローパスフィルタ１の表面に硬化不良が発生する可能性が高い。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素などが挙げられる。不活性ガスを用いる目的は酸素を追い出すことであるので、酸素を含まない組成の気体であればどのような気体をも用いることができる。
【００６２】
不活性ガス雰囲気下で、照射対象範囲で波長全値半幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定である紫外線等の平行光を照射光源から照射する。これにより、フォトマスク１２を通過した光が、光重合性組成物に所定の角度とパターンで照射される。
【００６３】
このようにして、第１の光照射ステップでは、光重合性組成物の光照射部位がゲル状に硬化するまで紫外線等の光を照射することによって、屈折率変調型回折格子層６内における柱状構造体４の形成位置を定める。
【００６４】
具体的には、柱状構造体１０の規則性及び高回折効率を両立させるために、光重合性組成物の硬化度が１０％〜８０％の範囲となるまで、より好ましくは、２０％〜６０％の範囲となるまで照射する。本実施形態では、光ＤＳＣ法で、光重合性組成物が完全に反応し光照射してもそれ以上発熱しない状態を硬化度１００％としている。
【００６５】
（第２の光照射ステップ）
第１の光照射ステップに続き、第２の光照射ステップでは、フォトマスク２０（または２６）を取り外して、さらに波長全値半幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定の平行光を、光重合性組成物に対して照射する。これにより、第１の光照射ステップで形成位置が定められた柱状構造体４と、それ以外の部分であるマトリクス２とからなる相分離構造を形成して、マトリクス２と柱状構造体４との間の屈折率差を高めつつ光重合性組成物の硬化を完全に終了させる。
【００６６】
照射光として平行光を用いているので、柱状構造体４は、明瞭な柱状構造としてマトリクス２中に形成される。これにより、光学的ローパスフィルタ１は、マトリクス２と柱状構造体４との境界で、屈折率の変化が明瞭に現れるように形成される。
【００６７】
本実施形態では、第１の光照射ステップで柱状構造体４を完全には硬化させず、形成位置を定めるのみである。そして、第２の光照射ステップにおいて、マトリクス２と柱状構造体４とがある程度の硬度差にある未完全硬化状態で、全体に平行光を照射し、全体を完全に硬化させている。このとき、柱状構造体４の重合自己促進効果によるマトリクス２との架橋密度差と、柱状構造体４とマトリクス２との間での反応拡散による組成分布により、両者間に有意な屈折率差を与えることができ、また、膜厚方向に延びるアスペクト比の高い柱状構造体４を形成することができる。
【００６８】
（回折効率の算出）
製造した光学的ローパスフィルタ１に、標準正規分布の強度分布を持つレーザー光線を入射させて０次、１次、２次の回折スポットの強度を測定し、１次の回折スポットの測定強度を、入射光全体の強度で除した値を光学的ローパスフィルタ１の回折効率として算出する。回折スポットが複数点現れる場合は、それらの合計の強度を入射光全体の強度で除した値とする。
【００６９】
また、光学的ローパスフィルタの入射角度依存性の評価時には、光学的ローパスフィルタをレーザー光線に対して徐々に回転させ、回転軸に対して垂直な方向についてのみ回折スポットを測定し、回折効率を算出した。
【００７０】
光学的ローパスフィルタ１は、デジタルカメラ等の撮影系用の光学的ローパスフィルタとして用いることができる。デジタルカメラ等の撮影系では、しばしばモアレ（偽色）が問題となる。この原因は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のセンサが規則的に配列しているため撮影対象に含まれる規則的パターンと干渉してしまうことにある。この問題を解決する手段の一つとして、光学的ローパスフィルタを用いる。光学的ローパスフィルタは、入力された光を複数点に分離することにより干渉の影響を抑え、モアレを抑制する効果を有する。
【００７１】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明に包含される。
【実施例】
【００７２】
以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
屈折率変調型回折格子層の原料である光重合性組成物を調製した。光重合性組成物は、ベンジルアクリレート（大阪有機化学工業株式会社製）２０質量％、ポリメタクリル酸メチル（三菱レイヨン株式会社製VHK000）１０質量％、デカンジオールジメタクリレート（新中村化学工業株式会社製）５０質量％、多官能ウレタンアクリレート（商品名：NK-オリゴU-2PPA、新中村化学工業社製）２０質量％を加えて撹拌した後、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（商品名：IRGACURE１８４、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）１．０質量％を加えて撹拌することで調製した。
【００７３】
得られた光重合性組成物を、１００ｍｍ角、厚さ０．５ｍｍのガラス基板上にスピンコーターを用いて塗工した。スピンコーターの塗工条件は、第１のステップとして１００ｒｐｍで５秒間回転し、続いて第２のステップとして７００ｒｐｍで２０秒間回転した。
【００７４】
次いで、光重合性組成物の上部に１０μｍ角の正方形の光通過域が２０μｍピッチで正方格子状に配列したフォトマスクを配置した。フォトマスクの上部方向から、光強度分布が略一定である紫外平行光を９００ｍＪ／ｃｍ2で照射した。
その後、フォトマスクを取り外し、更に１２００ｍＪ／ｃｍ2で紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化し光学的ローパスフィルタを得た。
【００７５】
得られた光学的ローパスフィルタは、柱状構造体の高さＨが６０μｍであった。柱状構造体の配列するピッチΛと格子の厚みＨから、Ｈ／Λは３．０であった。
また、面内に垂直な方向に５３２nmのレーザー光を入射させた場合の回折効率は約６７％であり、光学的ローパスフィルタとして用いるのに十分な性能を持つことを確認した。
【００７６】
得られた光学的ローパスフィルタを回転させながらの回折効率を測定し、入射角度依存性を測定したところ、図６に示したとおり、回転軸に垂直な方向の回折効率ηは入射角度±１８°で最も落ち込み、約５３％であった。この光学的ローパスフィルタをカメラモジュールにセットし、サーキュラーゾーンプレートを撮影したところ、図７に示すように撮像領域全体で優れたモアレ除去能を有することが確認された。
【００７７】
（実施例２）
実施例２では、６μｍ角の正方形の光通過域が１２μｍピッチで正方格子状に配列したフォトマスクを使用する他は、実施例１と同様の方法で光学的ローパスフィルタを作製した。
【００７８】
得られた光学的ローパスフィルタは、柱状構造体の高さＨが６４μｍであった。柱状構造体の配列するピッチΛと格子の厚みＨから、Ｈ／Λは５．３であった。
また、面内に垂直な方向に５３２nmのレーザー光を入射させた場合の回折効率は約６８％であり、光学的ローパスフィルタとして用いるのに十分な性能を持つことを確認した。
【００７９】
得られた光学的ローパスフィルタを回転させながらの回折効率を測定し、入射角度依存性を測定したところ、図８に示したとおり、回転軸に垂直な方向の回折効率は入射角度±１２°で最も落ち込み、約３０％であった。この光学的ローパスフィルタをカメラモジュールにセットし、サーキュラーゾーンプレートを撮影したところ、撮像領域全体で従来よりも優れたモアレ除去能を有することが確認された。
【００８０】
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同様の方法で光重合性組成物を得た。得られた光重合性組成物を、１００ｍｍ角、厚さ０．５ｍｍのガラス基板上にバーコーター（テスター産業株式会社製）を用いて塗工した。バーコーターは、ワイヤーがＮ０．５５のものを使用した。
【００８１】
次いで、光重合性組成物の上部に６μｍ角の正方形の光通過域が１２μｍピッチで正方格子状に配列したフォトマスクを配置した。フォトマスクの上部方向から、光強度分布が略一定である紫外平行光を９００ｍＪ／ｃｍ2で照射した。
その後、フォトマスクを取り外し、更に１２００ｍＪ／ｃｍ2で紫外平行光を照射して光重合性組成物を重合硬化し光学的ローパスフィルタを得た。
【００８２】
得られた光学的ローパスフィルタは、柱状構造体の高さＨが９０μｍであった。柱状構造体の配列するピッチΛと格子の厚みＨから、Ｈ／Λは７．５であった。
また、面内に垂直な方向に５３２nmのレーザー光を入射させた場合の回折効率は約５６％であり、光学的ローパスフィルタとして用いるのに十分な性能を持つことを確認した。
得られた光学的ローパスフィルタを回転させながらの回折効率を測定し、入射角度依存性を測定したところ、図９に示したとおり、回転軸に垂直な方向の回折効率は入射角度±８°で最も落ち込み、約８％であった。よって、得られた光学的ローパスフィルタの入射角度依存性は非常に大きく、撮像エリアの中心部でしか優れたモアレ除去能を発揮することができない。具体的には、サーキュラーゾーンプレートを撮影した場合に、サーキュラーゾーンプレートの中心部を撮像エリアの中心部に一致させると、円周の間隔が小さくなる撮像エリア周辺部でモアレの発生が顕著となる。一方、サーキュラーゾーンプレートの周辺部を撮像エリアの中心部と一致させると、優れたモアレ除去能を発揮していることがわかる。
【符号の説明】
【００８３】
１：光学的ローパスフィルタ
２：マトリクス
４：柱状構造体
６：屈折率変調型回折格子層
【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６】
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【図８】
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【図９】
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【図７】
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