(57)【要約】【課題】高い防塵効果を有する光学ローパスフィルターおよびそれを用いた撮像装置を提供する。【解決手段】光の入射側の表面に、凹凸を有する無機レジスト膜が形成されている光学ローパスフィルターを撮像装置に用いる。この凹凸により、塵埃との接触面積を減らすことができ、光学ローパスフィルターへの塵埃の付着力を弱めることができ、防塵効果を発揮する。無機レジスト膜は、例えば酸化タングステンで形成する。【選択図】図１
2008312003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射側の表面に、凹凸を有する無機レジスト膜が形成されていることを特徴とする光学ローパスフィルター。
【請求項２】
前記無機レジスト膜は、相変化膜であることを特徴とする請求項１に記載の光学ローパスフィルター。
【請求項３】
前記無機レジスト膜は、可視光域での吸収率が１０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ローパスフィルター。
【請求項４】
前記無機レジスト膜は、酸化タングステンを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学ローパスフィルター。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光学ローパスフィルターを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像デバイスに用いる光学ローパスフィルター、さらに詳しくは防塵機能を有する表面処理を施した光学ローパスフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一眼レフレックス方式のファインダ装置を有し、カメラ本体に対して撮影光学系であるレンズを脱着可能となるように構成したデジタルカメラが実用化されている。このような構成にすることにより、ユーザーが希望するレンズに着脱・交換することができるので、単一のカメラ本体に対して複数種類のレンズを選択的に使用することができる。
【０００３】
一方、カメラ本体の内部には、シャッター機構や絞り機構等の機械的に動作する各種の機構が内蔵されている。上記のようなレンズを着脱・交換可能なデジタルカメラにおいては、シャッター動作時のシャッター羽根の摩擦などによるシャッター羽根の塗装剥がれや、レンズ交換時に外部からカメラ本体へ混入する異物などのゴミ（塵埃）等が発生する場合がある。このゴミが光学ローパスフィルターや撮像素子からなる撮像デバイス中に付着すると、カメラから出力される画像にはゴミによる所謂「影」が映り込むことになり、画質劣化を招くことになる。
【０００４】
以上のような課題に対して、特許文献１においては、シャッター幕と光学ローパスフィルターもしくは撮像素子との間で接地して同電位にする防塵機構により、これらの塵埃を大幅に低減した撮像装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１１４９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電子撮像装置において、特許文献１に記載されたような防塵機構を採用する場合、シャッター羽根の塗装剥がれなどのカメラ内部で発生した塵埃に対しては、優れた効果を発揮する。すなわち、シャッター動作時のシャッター羽根の摩擦などにより帯電した塵埃に対し、大幅な防塵効果を示す。しかしながら、カメラ内部で発生した電気的に中性な塵埃やレンズ交換時のカメラ外部から混入した帯電していない塵埃等は十分には除去できず、光学ローパスフィルターおよび撮像素子の防塵対策として、未だ十分なものとは言えなかった。
【０００６】
本発明は、高い防塵効果を有する光学ローパスフィルターおよびそれを用いた撮像装置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】
【０００７】
前記の課題を解決するために、本発明は、光の入射側の表面に、凹凸を有する無機レジスト膜が形成されていることを特徴とする光学ローパスフィルター、およびそれを有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い防塵効果を有する光学ローパスフィルターおよびそれを用いた撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る光学ローパスフィルターの基本構成を図１に示す。本発明の光学ローパスフィルター１０１は、光の入射側の表面に、凹凸を有する無機レジスト膜１０３が形成されている。
【００１０】
無機レジスト膜１０３は、可視光域での吸収率が１０％以下であることが好ましい。このような光学特性を有することで、画像形成に必要な可視光域で撮像素子が十分な光量を受光することができ、画質を向上させることができる。ここで言う「可視光域」とは、撮像装置において画像情報が必要な波長範囲のことであり、一般的にはおおよそ３６０〜８３０ｎｍの波長範囲である。
【００１１】
また、無機レジスト膜１０３は、相変化材料で形成された相変化膜であってもよい。ここで言う「相変化膜」とは、酸化タングステン（ＷＯ）や酸化モリブデン（ＭｏＯ）などのことである。
【００１２】
さらに、無機レジスト膜１０３は、後述する露光光源の波長における吸収率が１０％以上であることが好ましい。このような光学特性を有することで、露光および現像により所望のパターンの凹凸を良好に形成することができる。微細な凹凸を形成するためには、波長の短い露光光源で露光することが望ましいことから、無機レジスト膜１０３は短波長域（３６０ｎｍ以下）における吸収率が１０％以上であることが好ましい。
【００１３】
なお、無機レジスト膜１０３の光学特性の制御は、無機レジスト膜１０３を構成する無機レジスト材料の組成制御および無機レジスト膜１０３の膜厚制御により行うことができる。無機レジスト材料の組成は、無機レジスト膜の成膜条件を適宜調整することで制御できる。また、無機レジスト膜１０３の膜厚は、成膜条件から求まる成膜レート（単位時間あたりの膜厚）から所望の膜厚となる成膜時間を割り出すことで制御できる。
【００１４】
無機レジスト膜１０３を形成する無機レジスト材料としては、例えば酸化タングステン（ＷＯ）を用いることができる。その他にも、酸化モリブデン（ＭｏＯ）、ＷＯにＭｏを添加した相変化材料などを用いることもできる。
【００１５】
無機レジスト膜１０３の膜厚は、５０〜４００ｎｍに設定することができる。
【００１６】
表面に形成される凹凸としては、例えば、凸形状または凹形状を有するピットを所定間隔で配置した形状とすることができる。例えば、ピットの大きさは直径５０〜３３０ｎｍ、ピット間の距離は７０〜３５０ｎｍ、ピット深さは５０〜２００ｎｍとすることができる。ピット深さは、無機レジスト膜の膜厚と同じであってもよく、無機レジスト膜の膜厚より浅くてもよい。
【００１７】
その他の構成は、光学ローパスフィルター１０１が所望の機能を発揮するように適宜選択することができる。例えば、複屈折性を示す基体１０２上に無機レジスト膜１０３が形成されている構成とすることができる。
【００１８】
基体１０２としては、一般的な光学ローパスフィルターを用いることができる。例えば、二枚の複屈折板の間に水晶位相板が挟まれて接着された部材でもよく、単に二つの複屈折板が接着された部材でもよい。複屈折板としては、例えば水晶を用いることができ、その他にも、ニオブ酸リチウム、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）、リン酸二水素アンモニウム（ＡＤＰ）、方解石（ＣａＣＯ3）などの結晶体からなる複屈折板を用いることもできる。このような基体１０２により、レンズによって結像された映像における固体撮像素子のサンプリング周波数の１／２以上の高周波数成分によるモアレ状の擬似信号の発生を大幅に改善する機能を発揮することができる。
【００１９】
基体１０２における光の入射側および出射側の両主面には、反射防止膜が形成されていてもよい。反射防止膜は、例えば、シリカ（ＳｉＯ2）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などを複数層積層した構成とすることができる。反射防止膜は、例えば真空蒸着により成膜することができる。
【００２０】
以上のような光学ローパスフィルターを製造する実施形態については、実施例において詳細に説明する。
【００２１】
本発明の光学ローパスフィルターは、レンズを通過する光の入射側の表面上に形成されている凹凸により、塵埃との接触面積を減らすことができ、光学ローパスフィルターへの塵埃の付着力を弱めることができ、防塵効果を有する。また、凹凸を形成している構造体は無機物であるために硬く、外力に対して堅牢性を有する。さらに、表面をふき取る工程などを行っても凹凸が破損することなく、防塵効果を維持することができる。
【００２２】
本発明の光学ローパスフィルターは、一眼レフレックス方式カメラ、ムービーカメラ等の撮像装置の光学ローパスフィルターとしても用いることができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
図１に示す構成の光学ローパスフィルターを、図２に示す工程により作製した。
【００２４】
基体１０２としては、二枚の水晶複屈折板の間に水晶位相板が挟まれて接着された部材を用いた。なお、基体１０２における光の入射側および出射側の両主面には、反射防止膜が真空蒸着により成膜されている（不図示）。反射防止膜は、レンズなどに通常用いられるものと同様のものであり、シリカ（ＳｉＯ2）やフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などを複数層積層した構成となっている。
【００２５】
まず、成膜工程として、基体１０２における光の入射側に形成されている反射防止膜上に、無機レジスト膜１０３として、相変化材料である酸化タングステン（ＷＯ）を反応性スパッタにより成膜した。この反応性スパッタにおいては、タングステン（Ｗ）金属ターゲットを用いて、Ａｒガス流量１５ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量１８ｓｃｃｍ、投入電力４００Ｗに設定した。また、成膜条件から求まる成膜レート（単位時間あたりの膜厚）から、膜厚が２５０ｎｍになるように成膜時間を調整した。得られた無機レジスト膜１０３は、可視光域での吸収率が２％以下であり、後に行う露光光源の波長２５７ｎｍにおける吸収率が７０％であった。
【００２６】
次に、露光工程として、無機レジスト層１０３を露光し、凹凸に対応する二次元的な微細パターンの描画を行った。露光光源としては、波長２５７ｎｍのＤｅｅｐ−ＵＶ発振アルゴンレーザーを用い、波長とともに露光スポット径を決定する対物レンズとしては、ＮＡ＝０．９のレンズを用いた。ただし、露光光源の波長および対物レンズのＮＡは、これに限るものではない。露光光源は、無機レジスト膜１０３に対し吸光性を示す波長であればよく、各種ガスレーザーおよび各種半導体レーザーを用いることができる。対物レンズのＮＡは、どの程度微細化するかにより決定される。ただし、一般に無機レジスト膜は波長が短いほど吸収率が高くなる傾向があり、一方で対物レンズのＮＡが大きいほど露光スポット径は小さくなる。したがって、無機レジスト膜の微細構造化には、短波長光源および高ＮＡ対物レンズの光学系による露光装置が適している。
【００２７】
ここで、露光装置の一例の基本構成を示すブロック図を図３に示す。この露光装置では、無機レジスト膜１０３が形成された光学ローパスフィルター１０１に対して、全体の動作を統括的に制御するＣＰＵ３０１により、レーザー露光による微細パターンの描画が行われる。
【００２８】
ＣＰＵ３０１には、レーザー制御回路３０２が接続されている。レーザー制御回路３０２では、入力されたモノトーンまたはランダム・データに基づいて、各種の記録パルスを生成する。ここで入力されるデータとレーザー出射パワーにより、無機レジストに描画する微細パターンが決定される。入力データとレーザー発光の関係は、例えば本実施例で用いたモノトーン・データの場合、１レベルでレーザーを点灯し１レベルの間だけ発光し続け、０レベルでレーザーを消灯し０レベルの間だけ消灯し続けるという関係となっている（図４）。
【００２９】
レーザー制御回路３０２には、光ヘッド３００が接続されている。光ヘッド３００は、レーザードライバー３０３およびこれに接続されたレーザー（露光光源）３０４で構成されている。このレーザードライバー３０３にはレーザー制御回路３０２で生成された各記録パルスが供給され、レーザードライバー３０３は供給された各記録パルスに基づきレーザー３０４を発光駆動する。そして、発光されたレーザー光を対物レンズ３０５により無機レジスト膜上に集光して露光することで、レーザー制御回路３０２で生成された各記録パルスに基づく微細パターンの描画を行う。
【００３０】
一方、無機レジスト膜１０３が形成された光学ローパスフィルター１０１は、対物レンズ３０５による無機レジスト膜１０３上の光スポットに対し、相対的に等速に移動している。すなわち、光学ローパスフィルター１０１上を直線的に、光スポットを等速で走査している。そして、光学ローパスフィルター１０１の片側の端に光スポットが辿り着いた際に、走査方向とは垂直に所定の距離（走査ライン間隔）をあけて、逆方向に光スポットを走査して、露光を行う。
【００３１】
なお、直線的に光スポットを走査しているが、スパイラル状に等速で光スポットを走査させることもできる。言い換えれば、光学ローパスフィルター１０１を回転させて光スポットをスパイラル状に走査し、光スポットが一定速度で徐々に径方向に外周側または内周側に移動させることで、隣接するスパイラル状の走査ラインの間隔が所定の距離になるよう露光できる。
【００３２】
以上のような露光装置により、光学ローパスフィルター１０１上の無機レジスト膜１０３の広範囲にわたる露光を可能にし、所望の微細パターンの描画を行うことができる。また、多面取りできるように大面積の露光を行い、露光後に必要な大きさに切り出すことで、露光前準備のセッティング等の時間を短縮でき効率的に生産できる。
【００３３】
本実施例では、上記露光装置を用いて、速度１．０ｍ／ｓで光スポットを直線的に走査した。レーザーの発光駆動のためのレーザー制御回路に入力するデータとしては、図４に示す１レベルのパルス幅１５０ｎｓ、パルス周期３．３３ＭＨｚのモノトーンのデータとした。レーザー出力は４ｍＷとした。また、レーザー光による隣接する二つの走査ライン間隔を３００ｎｍとした。
【００３４】
そして、露光により微細パターンが描画された無機レジスト膜１０３に対し、現像工程として、アルカリ現像液であるテトラメチルアンモニウム水酸化溶液で現像処理を行った。このとき、未露光部２０５が除去され、露光部２０４は除去されずに残る。すなわち、本実施例の無機レジスト膜はネガ型レジストとなっている。なお、アルカリ現像液としては、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3などの無機アルカリ水溶液など使用することもできる。
【００３５】
以上の工程により、直径１５０ｎｍの凸形状をなすピットが、ピット間の距離３００ｎｍ、深さ９０〜１２０ｎｍで形成された凹凸を表面に有する光学ローパスフィルターを作製することができた。
【００３６】
この光学ローパスフィルター上に、一眼レフレックス方式カメラにおけるレンズ交換時等で想定される仮想的な塵埃を付着させた。仮想的な塵埃としては、エポキシ系、ＰＣ系、ＡＢＳ系、ポリスチレン系などの樹脂類、およびフッ素ゴム、アルミニウムで構成し、すべて同じ比率で配合したものを用いた。塵埃の一粒の大きさは、５０μｍ程度に均一に揃えた。この仮想的な塵埃を光学ローパスフィルターの無機レジスト凹凸面に満遍なくふりかけ、一旦凹凸面を下にしてから顕微鏡により観察したところ、塵埃が全く付着していなかった。また、シルボン紙で凹凸面を数回ふき取る工程を行ったところ、凹凸は破壊されることなく堅牢性に問題はなかった。
【００３７】
したがって、上記の光学ローパスフィルターを一眼レフレックス方式デジタルカメラに適用することにより、光学ローパスフィルターの防塵性は高められ、画質劣化のない画像を撮影することができる。
【００３８】
（実施例２）
本実施例では、図５に示す工程により光学ローパスフィルターを作製した。
【００３９】
まず、実施例１と同様の基体１０２を準備し、反応性スパッタの条件を、Ａｒガス流量５０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量２０ｓｃｃｍ、投入電力４００Ｗに変更した以外は、実施例１と同様にして成膜工程を実施した。なお、得られた無機レジスト膜１０３は、可視光域での吸収率が２％以下であり、波長２５７ｎｍにおける吸収率が７５％であった。次いで、レーザー出力を４．５ｍＷに変更した以外は、実施例１と同様にして露光工程を実施した。
【００４０】
そして、露光により微細パターンが描画された無機レジスト膜１０３に対し、現像工程として、アルカリ現像液であるテトラメチルアンモニウム水酸化溶液で現像処理を行った。このとき、露光部５０４が除去され、未露光部５０５は除去されずに残る（図５）。なわち、本実施例の無機レジスト膜はポジ型レジストとなっている。
【００４１】
以上の工程により、直径１６０ｎｍの凹形状をなすピットが、ピット間の距離３００ｎｍ、深さ１００〜１１０ｎｍで形成された凹凸を表面に有する光学ローパスフィルターを作製することができた。
【００４２】
この光学ローパスフィルター上に、実施例１と同様に仮想的な塵埃を付着させて、顕微鏡により塵埃の様子を観察したところ、塵埃が全く付着していなかった。また、シルボン紙で凹凸面を数回ふき取る工程を行ったところ、凹凸は破壊されることなく堅牢性に問題はなかった。
【００４３】
したがって、上記の光学ローパスフィルターを一眼レフレックス方式デジタルカメラに適用することにより、光学ローパスフィルターの防塵性は高められ、画質劣化のない画像を撮影することができる。
【００４４】
また、同じ酸化タングステンであっても、成膜条件の調整により、実施例１のようにネガ型レジストとすることもでき、実施例２のようにポジ型レジストとすることもできる。そして、実施例２のポジ型レジストを用いることにより、深さばらつきも実施例１に比べ減少しており、高精度な深さ制御を可能になっている。
【００４５】
（実施例３）
本実施例では、図６に示す工程により光学ローパスフィルターを作製した。
【００４６】
まず、実施例１と同様の基体１０２を準備した。ただし、光の入射側の最表面には、ＳｉＯ2などの現像液に耐性を示すストップ膜６０６が形成されている。ストップ膜６０６は、反射防止膜の最表面層として形成されていてもよく、反射防止膜上にさらに形成してもよい。このようなストップ膜６０６を設けることにより、現像工程において未露光部６０５が消滅するまで現像しても、露出したＳｉＯ2が現像液に溶かされることはない。すなわち、凹凸の深さは無機レジスト膜の厚さに相当する深さで一定になり、凹凸の深さの制御を、成膜工程で成膜する無機レジスト膜の膜厚制御により行うことができる。この方法によれば、凹凸の深さばらつきが比較的大きいネガ型レジストを用いたとしても、高精度な深さ制御が可能になる。
【００４７】
次いで、無機レジスト膜の膜厚を１００ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして成膜工程を実施した。なお、得られた無機レジスト膜１０３は、可視光域での吸収率が２％以下であり、波長２５７ｎｍにおける吸収率が５０％であった。次いで、レーザー出力を７ｍＷに変更した以外は、実施例１と同様にして露光工程を実施した。
【００４８】
そして、露光により微細パターンが描画された無機レジスト膜１０３に対し、現像工程として、アルカリ現像液であるテトラメチルアンモニウム水酸化溶液で現像処理を行った。このとき、未露光部６０５が除去され、露光部６０４は除去されずに残る（図６）。なわち、本実施例の無機レジスト膜はネガ型レジストとなっている。
【００４９】
以上の工程により、直径１５０ｎｍの凸形状をなすピットが、ピット間の距離３００ｎｍ、深さ９０〜１００ｎｍで形成された凹凸を表面に有する光学ローパスフィルターを作製することができた。
【００５０】
この光学ローパスフィルター上に、実施例１と同様に仮想的な塵埃を付着させて、顕微鏡により塵埃の様子を観察したところ、塵埃が全く付着していなかった。また、シルボン紙で凹凸面を数回ふき取る工程を行ったところ、凹凸は破壊されることなく堅牢性に問題はなかった。
【００５１】
したがって、上記の光学ローパスフィルターを一眼レフレックス方式デジタルカメラに適用することにより、光学ローパスフィルターの防塵性は高められ、画質劣化のない画像を撮影することができる。
【００５２】
また、光学ローパスフィルターの透過率に関しては、実施例１に比べ実施例３の方が高い透過率を示し、光学ローパスフィルターとして好ましいものであった。これは、無機レジスト膜１０３の厚さが実施例１では２５０ｎｍであるのに対し、実施例３では１００ｎｍと薄いためと考えられる。すなわち、実施例１および３における無機レジスト膜１０３においても可視光をわずかながら吸収するため、実施例３において無機レジスト膜１０３の膜厚が薄い分可視光の吸収が小さくなり、光学ローパスフィルターの透過率は大きくなった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る光学ローパスフィルターの基本構成を示す模式図である。
【図２】実施例１における光学ローパスフィルターの作製工程を示す模式図である。
【図３】実施例１〜３で用いた露光装置の基本構成を示すブロック図である。
【図４】実施例１〜３で用いたレーザー制御回路用のデータ波形を示す図である。
【図５】実施例２における光学ローパスフィルターの作製工程を示す模式図である。
【図６】実施例３における光学ローパスフィルターの作製工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１    光学ローパスフィルター
１０２    基体
１０３    無機レジスト膜
２０４    露光部
２０５    未露光部
３００    光ヘッド
３０１    ＣＰＵ
３０２    レーザー制御回路
３０３    レーザードライバー
３０４    レーザー
３０５    対物レンズ
５０４    露光部
５０５    未露光部
６０４    露光部
６０５    未露光部
６０６    ストップ膜
【図１】
2008312003.tif 000003
【図２】
2008312003.tif 000004
【図３】
2008312003.tif 000005
【図４】
2008312003.tif 000006
【図５】
2008312003.tif 000007
【図６】
2008312003.tif 000008