(57)【要約】【課題】小型、かつ製造が容易であり、光学系に対して容易に位置決めすることができる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、ガラス基板１０と、マトリックス１４と、マトリックスと異なる屈折率を有し厚さ方向に延びるようにマトリックス内で格子状に配列された複数の柱状構造体１６とを有するシート状の屈折率変調型位相格子１２と、を備え、ガラス基板と屈折率変調型位相格子とは、ガラス基板が、屈折率変調型位相格子の複数の柱状構造体の一端面と接するように接合されていることを特徴とする。【選択図】図１
2009015032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板と、
マトリックスと、前記マトリックスと異なる屈折率を有し厚さ方向に延びるように該マトリックス内で格子状に配列された複数の柱状構造体とを有するシート状の屈折率変調型位相格子と、を備え、
前記ガラス基板と前記屈折率変調型位相格子とは、前記ガラス基板が、前記屈折率変調型位相格子の複数の柱状構造体の一端面と接するように接合されている、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
【請求項２】
前記ガラス基板と前記屈折率変調型位相格子とは、シランカップリング剤により一体に接合されている、
請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項３】
前記屈折率変調型位相格子の回折効率は１０％以上である、
請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項４】
前記柱状構造体のアスペクト比は、１０以上である、
請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項５】
前記ガラス基板は、赤外線カット性能を有する、
請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学的ローパスフィルタと、固体撮像素子と、を備える撮像光学系において、
前記光学的ローパスフィルタは、前記ガラス基板側の表面が前記固体撮像素子に面するように配置され、
前記光学的ローパスフィルタと前記固体撮像素子との間にギャップ層が設けられている、
ことを特徴とする撮像光学系。
【請求項７】
ガラス基板と屈折率変調型位相格子とが接合された光学的ローパスフィルタの製造方法であって、
光重合性組成物を前記ガラス基板上に塗布して成形型を形成するステップと、
光源と前記成形型との間に、フォトマスクを配置するステップと、
前記光源から、波長半値全幅が１００ｎｍ以下であり、且つ均一な光強度分布を有する平行光を、前記フォトマスクを通して、前記成形型に向けて照射する、第１の照射ステップと、
前記フォトマスクを取り外し、前記光源から、波長半値全幅が１００ｎｍ以下であり、且つ均一な光強度分布を有する平行光を、前記成形型に向けて更に照射する、第２の照射ステップと、を含む、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタの製造方法。
【請求項８】
前記光重合性組成物は、シランカップリング剤を含む、
請求項７に記載の光学的ローパスフィルタの製造方法。
【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、携帯電話などに装着されるデジタルカメラ等でモアレを防止するために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。
また、本発明は、光学的ローパスフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いたイメージセンサ等の高画素化、小型化は著しい。このようなイメージセンサは、近年、携帯電話用または車載用のデジタルカメラ等の光学機器に広く用いられている。これらの用途では、光学機器の更なる高画素化、小型化の要求が強まっており、そのために、イメージセンサを含む撮像光学系のコンパクト化が進められている。
【０００３】
小型化に適したセンサの作製方法として注目されているのが、Wafer Level Chip Size Package（ＷＬ−ＣＳＰ）と呼ばれるパッケージング技術である。ＷＬ−ＣＳＰでは、ウエハの状態で、再配線や保護層・端子の形成を行うため、パッケージの実装面積が半導体チップと同じ大きさとなる。そのため、ウエハを個片化してから樹脂などでモールドして端子などを形成する一般的なパッケージに比べて、ＷＬ−ＣＳＰは、パッケージの大幅な小型化が可能であるという特徴がある。
【０００４】
ところで、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた撮像光学系では、撮像素子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、特定周波数以上の波長をカットする光学的ローパスフィルタが用いられている。
このような光学的ローパスフィルタとしては、水晶の複屈折を利用したものや、位相格子の回折を利用したもの（特許文献１、２参照）が知られているが、イメージセンサを含む撮像光学系のコンパクト化に伴って、これら光学的ローパスフィルタに対しても小型化の要求が高まっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５６６０８号公報
【特許文献２】特開２００７−３４２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
水晶の複屈折を利用した光学的ローパスフィルタは、１／４波長板の両側に２枚の水晶板を配置した構造、または３枚の水晶板を組み合わせた構造を採るため、厚さが１ｍｍ以上となり、小型化の要求を満たすことは極めて困難であるという問題を有している。さらに、水晶の複屈折を利用した光学的ローパスフィルタには、材料の水晶が、高価であるという問題もある。
【０００７】
また、特許文献１の光学的ローパスフィルタは、凹凸型の位相格子を基板の片面に形成させたものであるが、ＷＬ−ＣＳＰに必要な８インチ以上のウエハサイズに適合する大きさの領域に、凹凸型の位相格子を均一に形成させるのは極めて困難であるという問題があった。
【０００８】
さらに、特許文献２の光学的ローパスフィルタ等の位相格子の回折を利用した光学的ローパスフィルタでは、撮像光学系に用いる場合、回折格子のピッチと固体撮像素子の画素ピッチとに基づいて、固体撮像素子と光学的ローパスフィルタとの間の最適な距離を決定しなくてはならないが、実装するときには光学的ローパスフィルタの位置決めが難しく、撮像光学系に組み込む際に手間がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、小型、かつ製造が容易であり、光学系に対して容易に位置決めすることができる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】
【００１０】
本発明によれば、
ガラス基板と、
マトリックスと、前記マトリックスと異なる屈折率を有し厚さ方向に延びるように該マトリックス内で格子状に配列された複数の柱状構造体とを有するシート状の屈折率変調型位相格子と、を備え、
前記ガラス基板と前記屈折率変調型位相格子とは、前記ガラス基板が、前記屈折率変調型位相格子の複数の柱状構造体の一端面と接するように接合されている、
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。
【００１１】
このような構成によれば、小型、かつ製造が容易であり、光学系に対して容易に位置決めすることができる。
【００１２】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記ガラス基板と前記屈折率変調型位相格子とは、シランカップリング剤により一体に接合されている。
このような構成によれば、ガラス基板と屈折率変調型位相格子を容易に、且つ強固に接合することができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記マトリックスと前記柱状構造体とが屈折率変調型位相格子を構成し、前記屈折率変調型位相格子の回折効率は１０％以上である。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記柱状構造体のアスペクト比は、１０以上である。
このような構成によれば、回折効率を上げることができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ガラス基板は、赤外線カット性能を有する。
このような構成によれば、視感度補正ができるので、ＣＣＤを用いた撮像光学系に好適に用いることができる。
【００１６】
本発明によれば、上記光学的ローパスフィルタと、固体撮像素子と、を備える撮像光学系において、
前記光学的ローパスフィルタは、前記ガラス基板側の表面が前記固体撮像素子に面するように配置され、
前記光学的ローパスフィルタと前記固体撮像素子との間にギャップ層が設けられている、
ことを特徴とする撮像光学系が提供される。
【００１７】
このような構成によれば、ガラス基板を基準に光学的ローパスフィルタを容易に位置決めができる。また、前記ガラスを撮像光学系の保護ガラスとして用いることができるため、撮像光学系を小型化でき、工程を簡略化して生産性を上げることができる。
【００１８】
本発明によれば、ガラス基板と屈折率変調型位相格子とが接合された光学的ローパスフィルタの製造方法であって、
光重合性組成物を前記ガラス基板上に塗布して成形型を形成するステップと、
光源と前記成形型との間に、フォトマスクを配置するステップと、
前記光源から、波長半値全幅が１００ｎｍ以下であり、且つ均一な光強度分布を有する平行光を、前記フォトマスクを通して、前記成形型に向けて照射する、第１の照射ステップと、
前記フォトマスクを取り外し、前記光源から、波長半値全幅が１００ｎｍ以下であり、且つ均一な光強度分布を有する平行光を、前記成形型に向けて更に照射する、第２の照射ステップと、を含む、
ことを特徴とする光学的ローパスフィルタの製造方法が提供される。
【００１９】
このような構成によれば、小型であり、光学系に対して容易に位置決めすることができる光学的ローパスフィルタを容易に製造することができる。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記光重合性組成物は、シランカップリング剤を含む。
このような構成によれば、より少ない工程で、ガラス基板と屈折率変調型位相格子とが一体に接合された光学的ローパスフィルタを製造することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、小型、かつ製造が容易であり、光学系に対して容易に位置決めすることができる光学的ローパスフィルタ等が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して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およびこれを用いた撮像光学系について説明する。図１は、光学的ローパスフィルタ１を用いた撮像光学系２の構成を概略的に示す図面である。
【００２３】
本実施態様の撮像光学系２は、デジタルスチルカメラ、携帯電話などに搭載される小型デジタルカメラの光学系等の所定ピッチで配列された画素を有する固体撮像素子により画像を撮影する光学機器の撮像光学系等として使用される。
図１に示すように、撮像光学系２は、光学的ローパスフィルタ１と、固体撮像素子４と、レンズ６とを備えている。
【００２４】
本実施形態の撮像光学系２では、固体撮像素子４は、シリコン基板上に多数の受光素子が二次元的に配置されたもので、各受光素子で発生した電荷をＣＣＤ素子、またはＣＭＯＳ回路で外部に信号として転送することができるエリアイメージセンサである。
【００２５】
本実施態様では、固体撮像素子４の受光面に、光学的ローパスフィルタ１が、接着剤層８によって所定のギャップ層を介した状態で取付けられている。接着剤層８は、いかなる接着剤を用いてもよいが、ギャップ層の厚さを適当に維持できるように、十分な硬度を有することが好ましい。
また、固体撮像素子４に対する光学的ローパスフィルタ１の位置決めの精度を上げるために、硬化前後の厚さの変化が小さい接着剤が更に好ましい。ギャップ層の厚さ、すなわち接着剤層の厚さは、特に限定されるものではないが、０．１μｍないし１０００μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは１μｍないし１００μｍの範囲である。
【００２６】
レンズ６は、無機ガラスからなるガラスレンズ、またはポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂等からなるプラスチックレンズである。  
【００２７】
光学的ローパスフィルタ１は、ガラス基板１０と、ガラス基板１０の表面に一体的に接合されたシート又はフィルム状の屈折率変調型位相格子１２とを備えている。
【００２８】
ガラス基板１０は、一般的に用いられる無機ガラス等であれば特に限定されるものではないが、固体撮像素子４にＣＣＤ等を用いる場合など、視感度補正が必要な場合は、近赤外線領域の光をカットする機能を有することがより好ましい。ガラス基板１０の厚さは、例えば５０ないし１０００μｍであり、好ましくは１００ないし５００μｍである。
【００２９】
図２は、屈折率変調型位相格子１２の内部構造を模式的に示した斜視図である。屈折率変調型位相格子１２は、光重合性組成物からなるマトリックス１４と、マトリックス１４内に配置された光重合性組成物からなる多数の柱状構造体１６とを備えている。マトリックス１４および柱状構造体１６はいずれも透光性を有し、柱状構造体１６とマトリックス１４は屈折率が異なっている。
【００３０】
各柱状構造体１６は、マトリックス１４内で、シートまたはフィルム状の屈折率変調型位相格子１２の厚さ方向に延び、上端および下端が、シートまたはフィルム状の屈折率変調型位相格子１２の上面および下面の一部を構成するように配向され、さらに、シートまたはフィルム状の屈折率変調型位相格子１２の表面に沿って格子状に配列されている。
【００３１】
柱状構造体１６の直径（角柱状の場合は外接円の直径をいう。）は、８０ｎｍないし１０００μｍであり、好ましくは９０ｎｍないし１００μｍ、より好ましくは１００ｎｍないし５０μｍである。
本実施形態では、柱状構造体１６の配列周期は、８０ｎｍないし１０００μｍに設定され、好ましくは９０ｎｍないし１００μｍ、より好ましくは１００ｎｍないし５０μｍである。
【００３２】
このように柱状構造体１６の直径あるいは配列周期をこの範囲内とすることによって、３５０ｎｍないし２０００ｎｍの波長範囲の光に対する干渉効果を十分に発現させることができ、光学的ローパスフィルタとして使用可能な波長範囲において回折や偏向等の高度な光制御が可能となる。
【００３３】
このような構成を有するシート又はフィルム状の屈折率変調型位相格子１２は、柱状構造体１６の一端面がカラス基板１０の表面に接するようにガラス基板１０の表面に取付けられ、ガラス基板１０と一体に接合されている。
【００３４】
本実施形態の屈折率変調型位相格子１２は、光重合性組成物に光を照射して重合硬化させることによって形成される。光重合性組成物としては、２官能以上の多官能モノマーあるいはオリゴマーと光重合開始剤とを含有するものが使用される。
【００３５】
２官能以上の多官能モノマーとしては、例えば、分子内に２個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーであれば、特に限定されるものではないが、（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。
【００３６】
このような２官能以上の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。
【００３７】
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を用いると、重合度差に起因す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。
【００３８】
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。
【００３９】
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オリゴマーを使用する場合には、それぞれの単独重合体の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。回折、偏向、拡散などの機能を高効率で得られるようにするためには屈折率差を大きくとることが必要であり、その屈折率差が０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることがより好ましい。重合過程でモノマーが拡散すると、屈折率差が大きくなるので、拡散定数の差が大きいものを組み合わせることが好ましい。
【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の重量比を変えることによって、屈折率変調型位相格子１２の柱状構造体１６とマトリックス１４間の屈折率を調整でき、従って、回折効率、偏向、拡散等の光学特性を調整することが可能である。高効率な回折、偏向、拡散などの機能を得るためには、重量比で１０：９０ないし９０：１０の割合で用いることが好ましい。
【００４１】
本実施形態においては、光重合性組成物として、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。
【００４２】
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。それぞれの単独重合体が、多官能モノマーあるいはオリゴマーの単独重合体との屈折率差が大きなものが特に好ましく、その屈折率差が０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることがより好ましい。
【００４３】
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。
【００４４】
これら単官能モノマーあるいはオリゴマーは、屈折率変調型位相格子１２に柔軟性を付与するため、また、柱状構造体１６とマトリックス１４との間の屈折率差を調整するために用いられる。単官能モノマーあるいはオリゴマーの量は、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ないし９９質量％の範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０ないし５０質量％の範囲である。
【００４５】
また、光重合性組成物として、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。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、屈折率変調型位相格子１２を製造する際に光重合性組成物の粘度を低下させ取り扱い性を良くするため、または、ポリマーや無機化合物におけるモノマー成分比率を下げて硬化性を良くするため等に用いられ、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ないし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ためには、１ないし５０質量％の範囲とすることがより好ましい。
【００４７】
本実施形態において、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い。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１００重量部に対して０.００１ないし１０重量部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ためには、０.０１ないし５重量部とすることがより好ましい。
【００４９】
次に、屈折率変調型位相格子１２をガラス基板１０と一体に接合する製造方法について説明する。屈折率変調型位相格子１２とガラス基板１０の接合のために、シランカップリング剤を用いる。接合のために用いる化合物は、ガラス等の無機成分と結合する反応部位、すなわち、加水分解によりシラノール基を生成する部位と、有機成分と反応する部位、例えば（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、ビニル基、アミノ基等の官能基、との両方を有している化合物であれば、特に限定されるものではない。
【００５０】
シランカップリング剤は、ガラス基板１０上に直接塗布して用いてもよいし、光重合性組成物にシランカップリング剤を混合して、光重合性組成物とシランカップリング剤との混合物として用いてもよい。シランカップリング剤を含む光重合性組成物を用いると、ガラス基板１０に直接塗布して表面処理する場合と比較して、工程を簡略化することができるので好ましい。
【００５１】
まず、ガラス基板１０上に前述の光重合性組成物１８を塗布する。光重合性組成物の塗布厚さは特に限定されないが、１μｍないし１０００μｍの範囲内であることが好ましく、５μｍないし５００μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００５２】
塗布した光重合性組成物１８の上に、照射光源２０の波長に対する光学的な吸収率が小さい材料で形成された透明カバー２２を載置して成形型２４を形成する（図３）。得られた成形型２４を、透明カバー２２側が、照射光源２０側に面するように配置する。透明カバー部材を用いない場合は、成形型２４のガラス基板１０側が、照射光源２０に面するように、成形型２４を配置する。
【００５３】
マトリックス１４中の柱状構造体１６の配置を決定するために、タイリングを行う。タイリングとは、形成されるべき規則的な構造体の位置情報をあらかじめ与えることによって、高い規則性を実現する方法である。タイリングは、フォトマスクを用いることによって、または、可視あるいは紫外域の波長帯のレーザ光、Ｘ線、γ線等の放射線を走査照射することによって、行うことができる。
【００５４】
本実施形態のタイリングでは、フォトマスク２６を用いる。フォトマスク２６を、成形型２４と照射光源２０との間に、成形型の上面に対して略平行に配置する。柱状構造体１６の直径、及びピッチをより精密に制御するためには、成形型２４とフォトマスク２６との間の空隙を１００μｍ以下とすることが好ましい。
【００５５】
フォトマスク２６は、一般的にフォトリソグラフィー法で使用されているもの等を使用することができる。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が、マスク孔を円孔とした場合は、孔径は８０ｎｍ〜１０μｍとするのが好ましく、ピッチは１２０ｎｍ〜１５μｍとするのが好ましい。
【００５６】
本実施態様では、マスク孔２８が三角格子パターンで規則的に配列されているフォトマスク２６（図４）が使用されるが、光学的ローパスフィルタに必要な性能に応じて、他のマスク孔のパターンを適宜選択することができる。例えば、図５のように、マスク孔２８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３０を使用してもよい。
【００５７】
次に、照射光源２０から、平行光を、フォトマスク２６を通して、成形型２４の光重合性組成物１８に向って照射する。照射する光の平行度としては、ビーム広がり角が±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。また、平行光の強度分布は、平行光の進行方向に直交する垂直断面内で、略一定であることが好ましい。波長依存性を低減させるため、平行光の波長半値全幅が１００ｎｍ以下であるものを用いるのがよい。ここで、レーザ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。
【００５８】
具体的には、照射光源２０は、例えば、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、面発光半導体レーザ(ＶＣＳＥＬ)等の面状光源等が好ましい。
【００５９】
マトリックス１４内の柱状構造体１６を高い規則性で配置するには、光重合性組成物１８の膜厚方向に直交する平面内において、重合反応を均一に進めることが好ましいため、照射光源２０から照射される平行光は、その光強度分布が照射範囲内で略均一であることが好ましい。図６に示すように照射エリア３２を複数の領域（本実施形態では９領域）に分割して、各領域の点４２ａ〜４２ｉの光強度を測定し、式（１）で与えられる照度分布の値が、２．０％以下であるものが好ましく、１．０％以下であるものがより好ましい。
照度分布＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×１００・・・（１）
【００６０】
照射は、２段階に分けて行う。第１の光照射ステップでは、光重合性組成物１８の平行光照射部位が、ゲル状に硬化するまで、光を照射する。これにより、マトリックス１４内で、柱状構造体１６の形成位置が固定される。柱状構造体１６の高い規則性及び屈折率変調型位相格子１２の高い回折効率を両立させるためには、光照射部位の硬化度が１０％〜６０％の範囲内となるまで光を照射するのが好ましく、２０％〜５０％の範囲内となるまで光を照射するのがより好ましい。硬化度は、光重合性組成物１８の硬化反応熱を測定することにより、光ＤＳＣ法によって測定する。光重合性組成物１８の重合反応が完全に終了し、それ故に、光を照射してもそれ以上発熱しない状態の硬化度が硬化度１００％である。
【００６１】
第１の光照射ステップの後、図７に示すように、フォトマスク２６を取り除いて、第１の光照射ステップと同じ条件の平行光を更に照射する。第１の照射ステップと第２の照射ステップとで、用いる平行光の光強度は異なっていてもよい。光重合性組成物１８の全体の硬化度が１００％になるまで、光を照射する。光重合性組成物１８全体に光が照射されて、全体が重合硬化されるので、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１６とマトリックス１４とからなる柱状相分離構造が膜厚方向に成形され、マトリックス１４と複数の柱状構造体１６との間に屈折率差が生じる。
【００６２】
このように、照射を２段階に分けて行うことによって、柱状構造体１６の重合自己促進効果により、柱状構造体１６とマトリックス１４との架橋密度差が生じ、また、柱状構造体１６とマトリックス１４との間の反応拡散により、組成分布が生じるので、柱状構造体１６とマトリックス１４との間に、有意な屈折率差を与えることができる。従って、マトリックス１４と柱状構造体１６との境界で明瞭な屈折率の変化を示す、屈折率変調型位相格子１２が形成される。
【００６３】
完全に硬化した光重合性組成物１８から透明カバー２２を離型することにより、屈折率変調型位相格子１２とガラス基板１０とが一体に接合された光学的ローパスフィルタ１が得られる。
【００６４】
本発明の態様によれば、膜厚方向に略平行に伸びるアスペクト比の高い柱状構造体１６を形成することができ、柱状構造体のアスペクト比が１０以上、屈折率変調型位相格子１２の回折効率が１０％以上の光学的ローパスフィルタを作製することができる。また、タイリングを行うことによって、柱状構造体の構造や配列などを高精度に制御することができるので、所望の光学性能を有する光学的ローパスフィルタを容易に作製することができる。
【００６５】
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、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【実施例】
【００６６】
ＫＢＭ５１０３（３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業（株）製）を２．０％の酢酸水溶液に希釈し、シランカップリング剤の希薄水溶液を調製した。直径２００ｍｍφ、厚さ５００μｍのガラス基板表面に前述のシランカップリング剤を塗布し、シランカップリング処理済みのガラス基板を得た。このガラス基板上に、フェノキシエチルアクリレート３０質量部とトリメチロールプロパントリメタクリレート７０質量部からなる混合物に１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．６質量部を溶解させて得た光重合性組成物を１００μｍの厚みで塗布した。光重合性組成物の上に、透明カバー部材としてポリエチレンテレフタラート製フィルムを設置して、密封して、成形型を得た。
【００６７】
次いで、２μｍφの光通過域、すなわち孔が、５μｍピッチで六方格子状（三角格子状）に配列されたフォトマスクを、成形型上部に配置し、成形型の表面に対して垂直方向から、光強度分布が略均一である紫外線平行光を４８０ｍＪ／ｃｍ2で照射した。照射後の光重合性組成物の硬化度は２５％であった。その後、フォトマスクを取り外し、紫外線平行光を２４００ｍＪ／ｃｍ2で成形型に照射して、光重合性組成物を更に重合硬化させた。光重合性組成物が完全に硬化した後、透明カバー部材を光重合性組成物から剥離して、屈折率変調型位相格子とガラス基板とが一体に接合された光学的ローパスフィルタを得た。
【００６８】
この光学的ローパスフィルタを、固体撮像素子上に接着剤層を介して設置した。あらかじめ、モアレが生じないような固体撮像素子と光学的ローパスフィルタとの最適な距離を求めておき、接着剤層の厚さをその距離と同じ厚さにすることで、容易に光学的ローパスフィルタの位置決めができた。
【００６９】
このようにして作製した撮像光学系を用いて、サーキュラーゾーンプレートを撮影したところ、高空間周波数成分を含む領域でモアレが抑制されていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタを用いた撮像光学系の構成を概略的に示す図面である。
【図２】本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタに用いられる屈折率変調型位相格子の構造を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法を説明するための図面である。
【図４】本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法で用いるフォトマスクの平面図である。
【図５】本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法で用いる他のフォトマスクの平面図である。
【図６】本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法における光源の照度分布の決定方法を説明するための図面である。
【図７】本発明の好ましい実施態様の光学的ローパスフィルタ製造方法を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００７１】
１：光学的ローパスフィルタ
２：撮像光学系
４：固体撮像素子
６：レンズ
１０：ガラス基板
１２：屈折率変調型位相格子
１４：マトリックス
１６：柱状構造体
【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７】
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