(57)【要約】【課題】光学部品の耐久性や耐光性が向上し、光学部品の取り扱いおよび小型化が容易な光学ローパスフィルタを備えた撮像装置および光学ローパスフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】１／４波長板１２が水晶からなるので耐久性、耐光性などを有する。また、１／４波長板１２が薄片であるため光学ローパスフィルタ１を搭載する撮像装置１００の小型化を図れる。赤外線吸収ガラス１３に薄片の１／４波長板１２を接合するため、１／４波長板１２の取り扱いが容易になる。第１複屈折板１１が鏡筒１６０の開口部１６０Ａを閉塞するので、鏡筒１６０の内部に異物やごみなどが混入することを防止できる。第１複屈折板１１が赤外線吸収ガラス１３に接合されないので、第１複屈折板１１を容易に振動させて表面に付いたごみを除去できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成された収納ケースと、
この収納ケースに収納された撮像素子と、
前記収納ケースの開口部に取り付けられた第１複屈折板、この第１複屈折板と離隔して前記収納ケース内で撮像素子側に配置された第２複屈折板およびこれら第１複屈折板と第２複屈折板とに接合されない状態で配置された位相板を有する光学ローパスフィルタとを備え、
前記位相板は、水晶からなる薄片であるとともに、無機材料からなる透光性の基板に取り付けられている
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載された撮像装置において、
前記基板が赤外線吸収ガラスである
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載された撮像装置において、
前記基板が光学ガラスである
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された撮像装置において、
前記位相板が１／４波長板であって、前記１／４波長板の厚さは１１〜１６μｍであり、前記１／４波長板の光学軸は、その主面においては前記第１複屈折板の光学軸に対して±４５°、法線方向において９０°である
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された撮像装置において、
前記位相板が１／２波長板であって、前記１／２波長板の厚さは２０〜４０μｍであり、前記１／２波長板の光学軸は、その主面においては前記第１複屈折板の光学軸に対して２２．５°＜θ≦２５°である
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載された撮像装置に用いられる光学ローパスフィルタを製造する方法であって、
前記位相板を成形するための水晶製板材を前記基板に接合する接合工程と、前記水晶製板材の厚みを薄くして前記位相板を形成する薄肉化工程とを備えたことを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載された光学ローパスフィルタの製造方法において、
前記接合工程は、互いに接合しようとする接合面にシランカップリング剤を塗布し、この塗布されたシランカップリング剤を加熱し、加熱されたシランカップリング剤に活性エネルギーを付与して反応性官能基を導入し、前記反応性官能基が導入された接合面同士を貼り合わせ、互いに貼り合わせて一体化した接合面を加熱することを特徴とする光学ローパスフィルタの製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載された光学ローパスフィルタの製造方法において、
前記接合工程は、放電プラズマ接合で行うことを特徴とする光学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、一つの複屈折板と他の複屈折板との間に、位相板が配置され、疑似信号を抑制する光学ローパスフィルタが設けられた撮像装置及び光学ローパスフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を含んで構成され、所定ピッチで配列される有限個の画素によって光学像を電気信号に変換し、映像を撮影する。このような撮像装置では、光学像の空間周波数が画素の配列ピッチにより決まるサンプリング周波数の１／２以下であれば、モアレなどの擬似信号を発生することがないが、光学像の空間周波数がサンプリング周波数の１／２を越えると、擬似信号を発生して画質を低下させる。
前述したモアレ等の擬似信号の発生を抑制するために、従来の撮像装置では、撮像素子の前面に、光学像の空間周波数の高域成分を抑制する光学ローパスフィルタが配置されている。
【０００３】
従来の撮像装置に設けられた光学ローパスフィルタとしては、それぞれ複屈折性を有する２枚の複屈折フィルムの間に位相フィルムが設けられたものがある（特許文献１）。
この特許文献１で示される従来例では、位相フィルムは複屈折フィルムと赤外カットフィルタとを通った直線偏光を円偏光に変換するものである。赤外カットフィルタの両面には、複屈折フィルムと位相フィルムとが接合されている。複屈折フィルムおよび位相フィルムは、それぞれ有機材料から形成されたフィルムである。
【０００４】
さらに、従来の光学ローパスフィルタとしては、それぞれ水晶からなる２枚の複屈折板の間に複屈折性を有する高分子フィルムを設けたものがある（特許文献２）。
この特許文献２で示される従来例では、ポリカーボネートを主原料とするフィルムを延伸することで複屈折性をもたせたものである。
【特許文献１】特開２００５−１２４８３号公報
【特許文献２】特開２００４−７０３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載される従来例では、位相フィルムや高分子フィルムが有機フィルムであるので、耐久性や耐光性が十分ではない。つまり、有機材料からなる位相フィルムや高分子フィルムを含んで構成された光学ローパスフィルタは温度環境に弱く、紫外線による黄変で透過率の減少、湿度環境での吸湿による膨潤といった問題がある。
また、特許文献２に記載される従来例では、高分子フィルムの厚さが比較的に大きい。
ここで、特許文献１、２で示される光学ローパスフィルタにおいて、位相板として機能する位相フィルムや高分子フィルムの光学部品を単に薄くした水晶に置き換えることが考えられるが、光学部品が薄くなると、光学部品の取り扱いが困難であるといった問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、光学部品の耐久性や耐光性が向上し、光学部品の取り扱いおよび小型化が容易な光学ローパスフィルタを備えた撮像装置および光学ローパスフィルタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例にかかる撮像装置は、開口部が形成された収納ケースと、この収納ケースに収納された撮像素子と、前記収納ケースの開口部に取り付けられた第１複屈折板、この第１複屈折板と離隔して前記収納ケース内で撮像素子側に配置された第２複屈折板およびこれら第１複屈折板と第２複屈折板とに接合されない状態で配置された位相板を有する光学ローパスフィルタとを備え、前記位相板は、水晶からなる薄片であるとともに、無機材料からなる透光性の基板に取り付けられていることを特徴とする。
この構成の本適用例では、第１複屈折板により入射光が分離して複数の出射光が形成され、これらの出射光の偏光状態を位相板によって直線偏光から所望の偏光に変換し、さらに、位相板から出射する複数の出射光を第２複屈折板によってそれぞれ分離して複数の出射光を形成する。
本適用例では、位相板が薄片であるため、光学ローパスフィルタが小さくなり、光学ローパスフィルタを搭載する撮像装置の省スペース化や小型化を図ることができる。
さらに、薄片の位相板が基板に取り付けられているため、例えば、光学ローパスフィルタを製造する際、薄片の位相板を単独で取り扱う場合と比較して、位相板の取り扱いが容易になる。
また、本適用例では、光学ローパスフィルタを構成する基板及び位相板がそれぞれ水晶などの無機材料から形成されているため、これらの光学部品間の接合を容易に行うことができ、しかも接着強度が向上する。また、これらの光学部品が高分子フィルムである場合と比較して、十分な耐久性、耐光性、耐溶剤性を有する。
さらに、本適用例では、位相板は水晶から形成されているので、高分子フィルムなどの有機材料から形成されている場合と比較して、損傷しにくく、また、所定の厚みに容易に薄片化することができる。
また、本適用例では、第１複屈折板が収納ケースの開口部を閉塞するので、収納ケースの内部に異物やごみなどが混入して、第１複屈折板、基板、位相板、第２複屈折板および撮像素子などが損傷するという不都合を防止できる。
そして、本適用例では、位相板が第１複屈折板と第２複屈折板とに接合されていないので、第１複屈折板を単独で振動させることができ、この振動により、第１複屈折板の表面に付いたごみが除去される。したがって、第１複屈折板の光の透過度が低減することを防止でき、撮像素子による撮像不良を抑制できる。
【０００８】
［適用例２］
本適用例にかかる撮像装置は、前記基板が赤外線吸収ガラスであることを特徴とする。
この構成の適用例では、基板が赤外線吸収ガラスであるため、撮像装置に赤外線を吸収する部材を新たに取付ける必要がなく、すなわち、部品点数を増加させることなく、光に含まれる赤外線を取り除くことができる。
赤外線吸収ガラスとしては、例えば、ＨＯＹＡ株式会社製のＣＤ５０００（商品名）や旭テクノグラス製のＮＦ５０（商品名）を挙げることができる。
【０００９】
［適用例３］
本適用例にかかる撮像装置は、前記基板が光学ガラスであることを特徴とする。
この構成の適用例では、基板が安価な光学ガラスであるため、撮像装置を製造する際のコストの増加を抑制することができる。しかも、光学ガラスは、光の透過性に影響を及ぼす粒子や泡がないので、光学ローパスフィルタの性能を低下させることがない。
【００１０】
［適用例４］
本適用例にかかる撮像装置は、前記位相板が１／４波長板であって、前記１／４波長板の厚さは１１〜１６μｍであり、前記１／４波長板の光学軸は、その主面においては前記第１複屈折板の光学軸に対して±４５°、法線方向において９０°であることを特徴とする。
この構成の適用例では、水晶から形成されている位相板は１／４波長板であり、１／４波長板を、光学軸がその主面においては第１複屈折板の光学軸に対して±４５°とし、かつ、法線方向において９０°として設計したので、１／４波長板の厚さが１１〜１６μｍと薄くなっても、中心波長に対して位相差がなだらかに変化することになり色ムラが目立たない。
【００１１】
［適用例５］
本適用例にかかる撮像装置は、前記位相板が１／２波長板であって、前記１／２波長板の厚さは２０〜４０μｍであり、前記１／２波長板の光学軸は、その主面においては前記第１複屈折板の光学軸に対して２２．５°＜θ≦２５°であることを特徴とする。
この構成の適用例では、水晶から形成されている位相板は１／２波長板であり、水晶から形成されている１／２波長板を、光学軸がその主面においては第１複屈折板の光学軸に対して２２．５°＜θ≦２５°として設計したので、１／２波長板の厚さが薄い２０〜４０μｍであっても、広い波長領域において色ムラが目立たない。
【００１２】
［適用例６］
本適用例にかかる、撮像装置に用いられる光学ローパスフィルタの製造方法は、前記位相板を成形するための水晶製板材を前記基板に接合する接合工程と、前記水晶製板材の厚みを薄くして前記位相板を形成する薄肉化工程とを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、水晶製板材を第１複屈折板に接合した状態で薄肉化するので、この薄肉化された水晶製板材が割れることがなくなり、薄肉化のための作業を容易に行うことができる。
【００１３】
［適用例７］
本適用例にかかる光学ローパスフィルタの製造方法は、前記接合工程は、互いに接合しようとする接合面にシランカップリング剤を塗布し、この塗布されたシランカップリング剤を加熱し、加熱されたシランカップリング剤に活性エネルギーを付与して反応性官能基を導入し、前記反応性官能基が導入された接合面同士を貼り合わせ、互いに貼り合わせて一体化した接合面を加熱することを特徴とする。
この構成の本適用例では、塗布に際して接合面に塗布されたシランカップリング剤は、加熱時においてシラノールがＯＨ基と脱水縮合してシロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）を形成して接合面同士を結合する。そして、表面を活性化する工程においてシランカップリング剤中の反応官能基が励起され、親水性が高められた互いの接合面が貼り合わされた後に接合面同士が加熱処理されることで、接合面のシランカップリング剤よりなる薄膜中の反応性官能基が化学結合して、白濁することなく薄膜同士が強固に密着する。
この適用例では、加熱処理時での白濁の発生を低減し、接合強度を大きなものにすることができるとともに、接着剤を用いた場合に比べて接着厚さを薄くすることができる。
【００１４】
［適用例８］
本適用例にかかる光学ローパスフィルタの製造方法は、前記接合工程は、放電プラズマ接合で行う構成が好ましい。
この構成の本適用例では、予め鏡面研磨加工した接合面をプラズマ処理により活性化しておき、これらを加圧して直接接合するものでもよい。プラズマ処理にあたり、ＣＦ4、
Ａｒ、又はＮ2ガスを用いてもよい。
この適用例では、接着剤を用いた場合に比べて接着厚さを薄くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には第１実施形態にかかる撮像装置１００の概略構成が示されている。
図１において、撮像装置１００は、撮像モジュール１１０と、この撮像モジュール１１０より光入射側に配置されるレンズ１２０と、撮像モジュール１１０の出射側に配置された本体部１３０とを含んで構成される。
本体部１３０には、撮像信号の補正等を行う信号処理部、撮像信号を磁気テープ等の記録媒体に記録する記録部及びこの撮像信号を再生する再生部、再生された映像を表示する表示部など各種の構成要素が含まれる。
撮像モジュール１１０は、収納ケースとしての鏡筒１６０を備え、この鏡筒１６０には、光学ローパスフィルタ１と、開口部１７０Ａが設けられたケーシング１７０と、ケーシング１７０に収納されＣＣＤ等のセンサからなり光学像を電気信号に変換する撮像素子１４０と、この撮像素子１４０を駆動する駆動部１５０とが設けられている。
【００１６】
光学ローパスフィルタ１は、鏡筒１６０に形成された開口部１６０Ａを閉塞する第１板状光学部品１１と、第１板状光学部品１１の撮像素子１４０側に第１板状光学部品１１と所定の間隙を有する状態で離隔して配置された第２板状光学部品１４と、これら第１板状光学部品１１と第２板状光学部品１４との間に配置され互いに接合された第３板状光学部品１３および第４板状光学部品１２とを備えている。
本実施形態では、第１板状光学部品１１が第１複屈折板であり、第２板状光学部品１４が第２複屈折板であり、第３板状光学部品１３が赤外線吸収ガラスであり、第４板状光学部品１２が１／４波長板である。
【００１７】
赤外線吸収ガラス１３および１／４波長板１２は、第１複屈折板１１と第２複屈折板１４との間で、第１複屈折板１１と第２複屈折板１４とにそれぞれ接合されない状態で配置されている。１／４波長板１２は、赤外線吸収ガラス１３の撮像素子１４０側に接合されており、例えば、接着剤、接着材、粘着剤、粘着材、シランカップリング材、プラズマ重合などにより接合されている。
【００１８】
第１複屈折板１１は、水晶からなるカバーガラスであり、鏡筒１６０の内部に異物やごみが混入して、例えば、赤外線吸収ガラス１３、１／４波長板１２、第２複屈折板１４、および駆動部１５０に異物やごみが付着することを防止する。また、第１複屈折板１１は振動可能であり、振動により表面に付着したごみを除去可能である。
第２複屈折板１４も同様に、ケーシング１７０を閉塞する水晶からなるカバーガラスであり、ケーシング１７０の内部に異物やごみが混入して、例えば、撮像素子１４０が損傷することを防止する。
第１複屈折板１１、赤外線吸収ガラス１３、１／４波長板１２および第２複屈折板１４には、それぞれ反射防止コートや赤外線（ＩＲ）反射コートや赤外線および紫外線（ＵＶ）を反射する反射コートなどが加工されていてもよい。
また、赤外線吸収ガラス１３としては、例えば、ＨＯＹＡ株式会社製のＣＤ５０００（商品名）や旭テクノグラス製のＮＦ５０（商品名）などを挙げることができる。
【００１９】
図２及び図３は、光学ローパスフィルタ１の構造について、主に光学軸と光線の進行方向に着目して詳細に説明するために用いられるものであり、図２は光学ローパスフィルタ１の分解斜視図であり、図３は光学ローパスフィルタ１を構成する各層を通過することによる入射光の分離状態を説明する説明図である。
図２及び図３において、光入射側に配置される第１複屈折板１１は、光入射面と直交し、かつ紙面と平行な面（ｘ−ｚ平面）において、ｚ軸と約４５度の方位角をなす方向（矢印Ａ１により示す方向）に光学軸（光学的主軸）を有している。この第１複屈折板１１に光線Ｌ１が入射し（図３（Ａ）参照）、第１複屈折板１１に入射した光線Ｌ１は第１複屈折板１１の有する複屈折性によって、２つの光線Ｌ１１、Ｌ１２に分離されて出射する（図３（Ｂ）参照）。これらの光線Ｌ１１、Ｌ１２は、それぞれ偏光状態が直線偏光に変化して出射する。そして、光線Ｌ１１、Ｌ１２は、赤外線吸収ガラス１３に入射して赤外線が吸収、すなわち、赤外線がカットされる。赤外線が吸収された光線Ｌ１１、Ｌ１２は、１／４波長板１２側に出射する。
【００２０】
１／４波長板１２は、光入射面（ｘ−ｙ平面）において、ｘ軸と約４５度の方位角をなす方向（矢印Ａ２により示す方向）に光学軸を有している。これにより、１／４波長板１２に入射した光線Ｌ１１、Ｌ１２は、それぞれ直線偏光から円偏光に偏光状態が変えられ、２つの光線Ｌ１３、Ｌ１４となって出射する。
光出射側に配置される第２複屈折板１４は、光入射面と直交し、かつ紙面と直交する面（ｙ−ｚ平面）において、ｙ軸と約４５度の方位角をなす方向（矢印Ａ３により示す方向）に光学軸を有している。この第２複屈折板１４に入射した光線Ｌ１３は、第２複屈折板１４の有する複屈折性によって、２つの光線Ｌ１５、Ｌ１６に分離されて出射する（図３（Ｃ）参照）。同様に、第２複屈折板１４に入射した光線Ｌ１４は、２つの光線Ｌ１７、Ｌ１８に分離されて出射する（図３（Ｃ）参照）。これらの光線Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７、Ｌ１８は、それぞれ偏光状態が直線偏光に変化して出射する。
つまり、本実施形態の光学ローパスフィルタ１では１つの入射光線Ｌ１が４点の光線Ｌｌ５、Ｌ１６、Ｌ１７、Ｌｌ８に分離されるものであり、分離された光線Ｌｌ５、Ｌ１６、Ｌ１７、Ｌｌ８のうち２つが常光であり、残り２つが異常光である。
【００２１】
次に、本実施形態の１／４波長板１２を用いた光学ローパスフィルタ１の光学的な特性について、図４から図９に基づいて説明する。
本実施形態では、１／４波長板１２の光学軸が主面において第１複屈折板１１の光学軸に対して±４５°であり、法線方向において９０°である。
光学ローパスフィルタ１の位相差は波長４１０ｎｍで９７〜１２６°（１０５〜１１０ｎｍ）であり、波長４４０〜５５０ｎｍで９０°であり、波長６８０ｎｍで５５〜７２°（１３６〜１４２ｎｍ）である。
表１には厚さがそれぞれ１１．７μｍ、１３．８μｍ、１５．０μｍである１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１の常光線光強度比率が示されている。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
図４には、厚さがそれぞれ１１．７μｍ、１３．８μｍ、１５．０μｍである１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１の波長と光強度比率との関係が示されている。
図４において、符号Ｐ１が厚さ１１．７μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１での常光線のデータであり、符号Ｑ１が厚さ１１．７μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１での異常光線のデータである。符号Ｐ２が厚さ１３．８μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１での常光線のデータであり、符号Ｑ２が厚さ１３．８μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１での異常光線のデータである。符号Ｐ３が厚さ１５．０μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１での常光線のデータであり、符号Ｑ３が厚さ１５．０μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１での異常光線のデータである。
【００２４】
表１及び図４のデータを得るに際して、例えば、有限会社マクシス・ワン製の測定装置を用いる。この測定装置は、光源と、微小エリアの光を取り出すピンホールと、特定波長の光のみ透過する干渉フィルタと、測定対象となる光学ローパスフィルタと、拡大用のレンズと、ＣＣＤカメラとが直線上に配置されるものであり、干渉フィルタで透過した所定波長の光を光学ローパスフィルタで４点に分離した後、その光強度比率をＣＣＤカメラを用いて測定する構造である。この測定装置の干渉フィルタは、図５に示される通り、符号Ｒ１で示される４７９ｎｍの波長、Ｒ２で示される５４６ｎｍの波長、Ｒ３で示される５８６ｎｍの波長及びＲ４で示される６４３ｎｍの波長のみを透過させるものである。
【００２５】
表１及び図４において、厚さが１１．７μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１、厚さが１３．８μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１、厚さが１５．０μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１では、それぞれ使用する波長の範囲４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて、光強度比率が２０％〜８０％の範囲内にある。２０％〜８０％の光強度比率は色ムラが生じにくく光学ローパスフィルタ１を実質的に使用できる許容範囲である。
【００２６】
ここで、光学ローパスフィルタ１では、主面の光学軸が４５°であるが、本実施形態では、１／４波長板１２を用いているため、光学軸の角度が多少変化しても問題はない。
図６には厚さ１３．８μｍの１／４波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１において、主面の光学軸を４５°とした場合の光強度比率のデータＰ２、Ｑ２と、光学軸を４６°とした場合の光強度比率のデータＰ２１、Ｑ２１と、光学軸を５０°とした場合の光強度比率のデータＰ２２、Ｑ２２とが示されている。なお、図６では光学軸が４５°の場合と４６°の場合とでは極めて近似した値をとる。
図６に示される通り、光学軸を４５°から５°の範囲で変えても、使用する波長の範囲４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて、数％程度の相違にしか過ぎない。つまり、１／４波長板は角度依存性が低いので、光強度比率に大きな相違が生じない。
【００２７】
１／４波長板は、前述の厚さでなくても角度依存性が低い。
図７には厚さが０．３ｍｍの水晶波長板において、光学軸を４５°〜６０°の範囲とした場合の光強度比率が示されている。
図７において、符号Ｐ３１は常光における光学軸４５°の光強度比率のデータであり、符号Ｑ３１は異常光における光学軸４５°の光強度比率のデータであり、符号Ｐ３２は常光における光学軸４６°の光強度比率のデータであり、符号Ｑ３２は異常光における光学軸４６°の光強度比率のデータであり、符号Ｐ３３は常光における光学軸５０°の光強度比率のデータであり、符号Ｑ３３は異常光における光学軸５０°の光強度比率のデータであり、符号Ｐ３４は常光における光学軸６０°の光強度比率のデータであり、符号Ｑ３４は異常光における光学軸６０°の光強度比率のデータである。光学軸６０°の場合の光強度比率のデータが図８で取り出して示されている。なお、図７において、光学軸が４５°の場合と４６°の場合とでは、データの差が極めて小さい。
図９には、光学軸７０°の場合の光強度比率のデータＰ３５，Ｑ３５が示されている。
【００２８】
図７〜図９に示される通り、１／４波長板の光学軸の角度を４５°からずらした場合には、周期波形の振幅が小さくなり、常光線は強度比率１００％が基準となり、異常光線は０％が基準となる。常光線と異常光線の強度比を合わせて見ると、周期波形は、１周期おきに小さい振幅が現れる。振幅は、角度ずれが大きくなるに従って小さくなっていく。すなわち、波長全体でみると、常光線と異常光線のトータルの強度比が５０：５０でなくなっていく。
【００２９】
次に、光学ローパスフィルタ１の赤外線吸収ガラス１３および１／４波長板１２を製造する方法について図１０に基づいて説明する。
［接合工程］
図１０（Ａ）に示される通り、赤外線吸収ガラス１３を用意しておき、その後、図１０（Ｂ）に示される通り、赤外線吸収ガラス１３の上に水晶製板材１２Ａを接合する。なお、赤外線吸収ガラス１３と水晶製板材１２Ａとは平面上の同じ大きさのものを用意しておく。
ここで、この接合に際しては、接着剤を用いた場合や、シランカップリング剤を用いた場合や、放電プラズマを用いた場合等を例示できる。
【００３０】
（１）接着剤を用いた接合工程
赤外線吸収ガラス１３の接合面と水晶製板材１２Ａとの接合面を予め洗浄しておき、これらの接合面に接着剤を塗布して互いに接合する。
使用する接着剤は、接着が容易で比較的高温度に耐えうる一液性エポキシ又は一液性アクリル系の紫外線硬化型接着剤を用いることが好ましい。望ましい紫外線硬化型接着剤の一例としては、サンライズＭＳＩ株式会社製のＰＨＯＴＯボンド（登録商標）が挙げられる。紫外線硬化型接着剤は塗布した後、ケミカルランプや高圧水銀灯を用いて積算光量６００ｍｊ／Ｃｍ２（照度２ｍＷ／Ｃｍ２）程度、照射して硬化される。硬化された接着剤の厚さは３０ｎｍ〜３００ｎｍが好ましい。
【００３１】
（２）シランカップリング剤を用いた接合工程
赤外線吸収ガラス１３の接合面と水晶製板材１２Ａとの接合面にシランカップリング剤を塗布する。塗布方法として、スピン、ディップ、フロー、バーコード、スリッタ等の塗布方法が例示できる。
ここで使用されるシランカップリング剤は、下記の一般式（１）及び一般式（２）に示されるシラン化合物を用いることが好ましい。
【００３２】
Ｓｉ（ＯＲ１）４  …（１）
Ｒ１は炭素数１から４のアルキル基を示す。
一般式（１）で表されるシラン化合物の例としては。テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシランが例示できる。
【００３３】
Ｒ２ｎＳｉ（ＯＲ１）４−ｎ  …（２）
Ｒ１はアルキル基を示し、Ｒ２は炭素数１から８のアルキル又は（Ｘ−Ｒ３）を表す。ここで、Ｒ３は炭素数が０〜１０の直鎖状、分岐状、環状アルキレン基又はアルキルフェニル基を表し、間にＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐが入ってもよい。Ｘは、エポキシ基、ビニル基、アリル基、（メタ）アクリル基、イソシアネート基、アミノ基、メルカプト基等の官能基を表す。ｎは０〜３の整数であり、ｎが２又は３の場合には、（Ｘ−Ｒ３）は同種でも異種でもよい。
一般式（２）で表されるシラン化合物の具体例としては、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン等を例示することができる。
これらのシラン化合物は、そのまま用いることができるが、溶媒を用いて希釈してもよい。この溶媒としては、親水性有機溶媒剤が好ましい。親水性有機溶媒剤としては、メタノール等のアルコール類、エチレングリコール等のグリコール類、グリセリン等のグリコールエーテル類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を例示できる。
【００３４】
その後、赤外線吸収ガラス１３の接合面と水晶製板材１２Ａとの接合面に塗布されたシランカップリング剤を加熱する。この加熱により、シランカップリング剤が脱水縮合されてシラノールが赤外線吸収ガラス１３の接合面と水晶製板材１２Ａの接合面とに化学結合する。つまり、接合面に化学結合したシランカップリング剤よりなる薄膜が形成される。
加熱方法としては、例えば、シランカップリング剤が塗布された赤外線吸収ガラス１３と水晶製板材１２Ａとを、６０℃〜３００℃程度の内部温度に設定された乾燥炉に投入して行う。加熱温度が３００℃を超える場合には、シランカップリング剤中の有機物が分解されて化学結合反応が低下する。６０℃未満の場合にはシラノールの十分な脱水縮合反応が得られない。加熱時間は、加熱温度により異なるが、１時間〜６時間である。
【００３５】
赤外線吸収ガラス１３と水晶製板材１２Ａとを乾燥炉から取り出した後に、これらの間に形成された薄膜に活性化エネルギーを付与する。
活性化エネルギーの付与方法としては、プラズマ処理、オゾン処理又は活性化エネルギー線照射等が例示できる。これにより、シランカップリング剤の薄膜表面に、反応性官能基の励起及びＯＨ基などの活性種の導入が行われ、親水性が高まる。
そして、反応性官能基が導入された接合面同士を貼り合わせる。そのため、赤外線吸収ガラス１３と水晶製板材１２Ａとを位置だしして接合面同士を押し付ける。接合面の加圧力は２００ＭＰＡ程度の範囲であるが、部材の損傷防止の観点から０．５ＭＰＡ〜１ＭＰＡ程度が好ましい。
さらに、赤外線吸収ガラス１３と水晶製板材１２Ａとの接合面が加熱される。この加熱処理は前述の薄膜形成の加熱と略同じである。
【００３６】
（３）放電プラズマを用いた接合工程
赤外線吸収ガラス１３と水晶製板材１２Ａとの接合面を鏡面研磨加工する。
この加工された接合面をプラズマ処理により活性化しておき、これらを加圧して直接接合する。
プラズマ処理にあたり、ＣＦ4、Ａｒ、又はＮ2ガスを用いる。これらのガスを接合面に向けて照射し、所定の押圧力によって赤外線吸収ガラス１３と水晶製板材１２Ａとの接合面同士を加圧する。
【００３７】
［薄肉化工程］
赤外線吸収ガラス１３の上に水晶製板材１２Ａを接合したら、図１０（Ｃ）に示される通り、水晶製板材１２Ａを薄肉化して厚さ１１〜１６μｍの水晶製板材１２Ａを成形する。
この薄肉化のために種々の手段、例えば、研磨加工を採用することができる。
この研磨加工に際しては、図１０（Ｃ）に示される通り、一面に赤外線吸収ガラス１３が接合された水晶製板材１２Ａの他面に研磨部材３０を当接させ、この研磨部材３０を回転させながら水晶製板材１２Ａを移動させる。なお、研磨加工に代えて後述するエッチングを採用してもよい。
【００３８】
［後工程］
次に、第２複屈折板１４の大きさを予め水晶製板材１２Ａの大きさにカットする。この際、両者を接合するものでもよく、あるいは、第２複屈折板１４を大きめに形成し、水晶製板材１２Ａに接合した後、水晶製板材１２Ａと同じ大きさにカットするものでもよい。
また、水晶製板材１２Ａと第２複屈折板１４との接合は、赤外線吸収ガラス１３と水晶製板材１２Ａとの接合と同じ手法、つまり、接着剤を用いた接合や、シランカップリング剤を用いた接合や、放電プラズマを用いた接合を採用することができる。
【００３９】
したがって、第１実施形態では次の作用効果を奏することができる。
(1)１／４波長板１２が薄片であるため、光学ローパスフィルタ１が小さくなり、光学ローパスフィルタ１を搭載する撮像装置１００の省スペース化や小型化を図ることができる。
(2)さらに、薄片の１／４波長板１２が赤外線吸収ガラス１３に取り付けられているため、光学ローパスフィルタ１を製造する際１／４波長板１２の取り扱いが容易になる。
(3)また、赤外線吸収ガラス１３および１／４波長板１２がそれぞれ水晶などの無機材料から形成されているため、これらの光学部品間の接合を容易に行うことができ、しかも接着強度が向上する。また、耐久性、耐光性、耐溶剤性を有する。
【００４０】
(4)さらに、１／４波長板１２は水晶から形成されているので損傷しにくく、また、所定の厚みに容易に薄片化することができる。
(5)そして、第１複屈折板１１が鏡筒１６０の開口部１６０Ａを閉塞するので、鏡筒１６０の内部に異物やごみなどが混入して、第１複屈折板１１、赤外線吸収ガラス１３、１／４波長板１２、第２複屈折板１４、撮像素子１４０、駆動部１５０、および本体部１３０が損傷するという不都合を防止できる。
(6)さらに、第１複屈折板１１が赤外線吸収ガラス１３に接合されていないので、第１複屈折板１１を容易に振動させることができ、この振動により、第１複屈折板１１の表面に付いたごみが除去される。したがって、第１複屈折板１１の光の透過度が低減することを防止でき、撮像素子１４０による撮像不良を抑制できる。
【００４１】
(7)また、基板が赤外線吸収ガラス１３であるため、撮像装置１００に赤外線を吸収する部材を新たに取付ける必要がなく、すなわち、部品点数を増加させることなく、光に含まれる赤外線を取り除くことができる。
(8)さらに、１／４波長板１２を、光学軸がその主面においては第１複屈折板１１の光学軸に対して±４５°とし、かつ、法線方向において９０°として設計したので、１／４波長板の厚さが１１〜１６μｍと薄くなっても、中心波長に対して位相差がなだらかに変化することになり色ムラが目立たない。
【００４２】
(9)光学ローパスフィルタ１を製造するにあたり、水晶製板材１２Ａを赤外線吸収ガラス１３に接合し、その後、水晶製板材１２Ａの厚みを薄くして１／４波長板１２を形成した。そのため、水晶製板材１２Ａを赤外線吸収ガラス１３に接合した状態で薄肉化するので、この薄肉化された水晶製板材１２Ａが割れることがなくなり、薄肉化のための作業を容易に行うことができる。
【００４３】
(10)水晶製板材１２Ａを赤外線吸収ガラス１３に接合するに際して、互いに接合しようとする接合面に接着剤を塗布し、この接着剤を硬化させる方法を採用すれば、水晶製板材１２Ａと赤外線吸収ガラス１３との接合を容易に行うことができる。
【００４４】
(11)水晶製板材１２Ａを赤外線吸収ガラス１３に接合するに際して、互いに接合しようとする接合面にシランカップリング剤を塗布し、この塗布されたシランカップリング剤を加熱し、加熱されたシランカップリング剤に活性エネルギーを付与して反応性官能基を導入し、反応性官能基が導入された接合面同士を貼り合わせ、互いに貼り合わせて一体化した接合面を加熱する方法を採用すれば、加熱処理時での白濁の発生を低減し、接合強度を大きなものにすることができるとともに、接着剤を用いた場合に比べて接着厚さを薄くすることができる。
【００４５】
(12)水晶製板材１２Ａを赤外線吸収ガラス１３に接合するに際して、互いに接合しようとする接合面に放電プラズマで接合する方法を採用すれば、接着剤を用いた場合に比べて接着厚さを薄くすることができる。
【００４６】
次に、第２実施形態にかかる光学ローパスフィルタ１が取り付けられた撮像装置１００の概略構成について説明する。
第２実施形態にかかる光学ローパスフィルタ１は、１／４波長板が１／２波長板である以外は第１実施形態と同様の構成であるので、１／２波長板を用いた光学ローパスフィルタ１のみを説明する。
【００４７】
本実施形態の１／２波長板１２を用いた光学ローパスフィルタ１の光学的な特性について、図１１に基づいて説明する。
本実施形態では、１／２波長板１２の光学軸が主面において第１複屈折板１１の光学軸に対してθであり、法線方向において９０°である。１／２波長板１２の光学軸θは、２２．５°＜θ≦２５°の範囲である。１／２波長板１２の厚さは従来の１／２波長板より薄くされており、例えば、２０μｍ〜４０μｍである。
図１１には、光学軸θが２５°、２４°、２２．５°、２０°である１／２波長板１２を有する光学ローパスフィルタ１の波長と光強度比率との関係が示されている。なお、図１１に示される実施例では、１／２波長板１２の厚さは全て２９μｍである。
【００４８】
図１１において、符号Ｐ１は光学軸θを２５°とした１／２波長板１２の場合の常光線データであり、符号Ｑ１が光学軸θを２５°とした場合の異常光線のデータであり、符号Ｐ２は光学軸θを２４°とした場合の常光線のデータであり、符号Ｑ２が光学軸θを２４°とした場合の異常光線のデータであり、符号Ｐ３は光学軸θを２２．５°とした場合の常光線のデータであり、符号Ｑ３が光学軸θを２２．５°とした場合の異常光線のデータであり、符号Ｐ４は光学軸θを２０°とした場合の常光線のデータであり、符号Ｑ４が光学軸θを２０°とした場合の異常光線のデータである。
【００４９】
図１１のデータを得るに際しては、図４のデータを得る場合と同様に、同様の測定装置を用いる。この測定装置の干渉フィルタは、図５に示される通り、符号Ｒ１で示される４７９ｎｍの波長、Ｒ２で示される５４６ｎｍの波長、Ｒ３で示される５８６ｎｍの波長及びＲ４で示される６４３ｎｍの波長のみを透過させるものである。
【００５０】
図１１において、１／２波長板１２の光学軸θが２５°の場合、波長の中心領域（５００ｎｍ〜５５０ｎｍ）では、符号Ｐ１で示される常光線のデータは４０％程度であり、符号Ｑ１で示される異常光線のデータは６０％程度である。これらの光強度比率差は略２０％である。短波領域（４００ｎｍ近傍）では、符号Ｐ１で示される常光線のデータは５７％程度であり、符号Ｑ１で示される異常光線のデータは４４％程度である。これらの光強度比率差は略１３％である。長波領域（７００ｎｍ近傍）では、符号Ｐ１で示される常光線のデータは５２％程度であり、符号Ｑ１で示される異常光線のデータは４８％程度である。これらの光強度比率差は略４％である。つまり、１／２波長板１２の光学軸θが２５°の場合では、最も光強度比率差が大きな領域は中心領域の２０％である。
【００５１】
１／２波長板１２の光学軸θが２４°の場合、波長の中心領域（５００ｎｍ〜５５０ｎｍ）では、符号Ｐ２で示される常光線のデータは４５％程度であり、符号Ｑ２で示される異常光線のデータは５５％程度である。これらの光強度比率差は略１０％である。短波領域（４００ｎｍ近傍）では、符号Ｐ２で示される常光のデータは５８％程度であり、符号Ｑ２で示される異常光線のデータは４０％程度である。これらの光強度比率差は略１８％である。長波領域（７００ｎｍ近傍）では、符号Ｐ２で示される常光線のデータは５５％程度であり、符号Ｑ２で示される異常光線のデータは４５％程度である。これらの光強度比率差は略１０％である。つまり、１／２波長板１２の光学軸θが２４°の場合では、最も光強度比率差が大きな領域は短波領域の１８％である。
【００５２】
１／２波長板１２の光学軸θが２２．５°の場合、波長の中心領域（５００ｎｍ〜５５０ｎｍ）では、符号Ｐ３で示される常光線のデータは５０％程度であり、符号Ｑ３で示される異常光線のデータは５０％程度である。これらの光強度比率差は略０％である。短波領域（４００ｎｍ近傍）では、符号Ｐ３で示される常光のデータは６３％程度であり、符号Ｑ３で示される異常光線のデータは３７％程度である。これらの光強度比率差は略２６％である。長波領域（７００ｎｍ近傍）では、符号Ｐ３で示される常光線のデータは５８％程度であり、符号Ｑ３で示される異常光線のデータは４２％程度である。これらの光強度比率差は略１６％である。つまり、１／２波長板１２の光学軸θが２２．５°の場合では、最も光強度比率差が大きな領域は短波領域の２８％である。
【００５３】
１／２波長板１２の光学軸θが２０°の場合、波長の中心領域（５００ｎｍ〜５５０ｎｍ）では、符号Ｐ４で示される常光線のデータは５８％程度であり、符号Ｑ４で示される異常光線のデータは４２％程度である。これらの光強度比率差は略１６％である。短波領域（４００ｎｍ近傍）では、符号Ｐ４で示される常光のデータは７０％程度であり、符号Ｑ４で示される異常光線のデータは３０％程度である。これらの光強度比率差は略４０％である。長波領域（７００ｎｍ近傍）では、符号Ｐ４で示される常光線のデータは６７％程度であり、符号Ｑ４で示される異常光線のデータは３３％程度である。これらの光強度比率差は略３４％である。つまり、１／２波長板１２の光学軸θが２０°の場合では、最も光強度比率差が大きな領域は短波領域の４０％である。
【００５４】
図１１のグラフにおいて、光強度比率は常光線と異常光線とでは反転する関係にあり、常光線と異常光線とでの光強度比率の差が大きいと色ムラが多くなり、光強度比率差が小さいと色ムラが少なくなる関係にある。つまり、常光線と異常光線の一方の光強度比率が大きいと他方の光強度比率が小さくなり、光学ローパスフィルタ１で分離された４点の出射光のうち２点が明るく、残り２点が暗くなるので色ムラが生じる。
符号Ｐ３，Ｑ３で示される光学軸θが２２．５°は従来の光学軸の角度であり、本実施例では、１／２波長板１２の厚さを従来の１／２波長板より薄くした構成であるため、色ムラが従来の波長板より大きくなる（最も光強度比率差が大きな領域は短波領域の２８％）。
【００５５】
符号Ｐ４，Ｑ４で示される光学軸θが２０°の場合では、最も光強度比率差が大きな領域は短波領域の４０％であり、２２．５°の場合より大きい。
これに対して、符号Ｐ１，Ｑ１で示される光学軸θが２５°の場合では、最も光強度比率差が大きな領域は中心領域の２０％であり、従来の光学軸２２．５°の場合の２８％より小さく、色ムラが少ない。
さらに、符号Ｐ２，Ｑ２で示される光学軸θが２４°の場合では、最も光強度比率差が大きな領域は短波領域の１８％であり、光学軸２５°の場合の２０％より小さく、色ムラがより少ない。従って、光学軸θが２４°の場合が色ムラの最も小さくなる。
【００５６】
したがって、第２実施形態では次の作用効果を奏することができる。
(13)水晶から形成されている位相板は１／２波長板であり、水晶から形成されている１／２波長板を、光学軸がその主面においては第１複屈折板の光学軸に対して２２．５°＜θ≦２５°として設計したので、１／２波長板の厚さが薄い２０〜４０μｍであっても、広い波長領域において色ムラが目立たない。
【００５７】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第１実施形態では、図１に示すように１１が第１複屈折板、１３が赤外線吸収ガラス、１２が１／４波長板であるとしたが、本発明では、表２の変形例１〜４に示される通り、第１実施形態と異なる基板であってもよい。
【００５８】
【表２】
2009192776.tif 000004
【００５９】
変形例１では、第１板状光学部品１１が第１複屈折板であり、第３板状光学部品１３が位相板であり、第４板状光学部品１２が赤外線吸収ガラスである。
変形例２では、第１板状光学部品１１が赤外線吸収ガラスと接合された第１複屈折板であり、第３板状光学部品１３が光学ガラスであり、第４板状光学部品１２が位相板である。
変形例３では、第１板状光学部品１１が第１複屈折板であり、第３板状光学部品１３が光学ガラスであり、第４板状光学部品１２が位相板である。赤外線吸収ガラスと第１複屈折板とは、例えば、接着剤、接着材、粘着剤、粘着材、シランカップリング材、プラズマ重合などにより接合されていてもよい。
変形例４では、第１板状光学部品１１が第１複屈折板であり、第３板状光学部品１３が位相板であり、第４板状光学部品１２が光学ガラスである。ここで、位相板は、１／４波長板でも１／２波長板でもよい。
【００６０】
変形例２〜４では、位相板を接合する基板として光学ガラスを用いている。光学ガラスは、安価な基板として利用できるので、撮像装置を製造する際のコストの増加を抑制することができる。しかも、光学ガラスは、光の透過性に影響を及ぼす粒子や泡がないので、光学ローパスフィルタの性能を低下させることがない。
【００６１】
また、第１および第２実施形態において、第２複屈折板はケーシング１７０の開口部１７０Ａを閉塞するとしたが、第２複屈折板は振動可能に設けられ、この振動により表面に付着したゴミなどを除去できる構成でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、１／４波長板や１／２波長板などの位相板を有する光学ローパスフィルタを備える撮像装置、その他の装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光学ローパスフィルタが取り付けられた撮像装置の概略構成図。
【図２】光学ローパスフィルタの構造について、主に光学軸と光線の進行方向に着目して詳細に説明する分解斜視図。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は光学ローパスフィルタを構成する各層を通過することによる入射光の分離状態を説明する説明図。
【図４】光学ローパスフィルタの波長と光強度比率との関係を示すグラフ。
【図５】光強度比率を測定する装置で使用される干渉フィルタで所定波長を透過することを説明するためのグラフ。
【図６】光学ローパスフィルタの光学軸の角度を変更した場合における波長と光強度比率との関係を示すグラフ。
【図７】厚さが０．３ｍｍの水晶波長板において、光学軸を４５°〜６０°の範囲とした場合の波長と光強度比率との関係を示すグラフ。
【図８】図８のグラフにおいて光学軸６０°の場合の波長と光強度比率との関係を示すグラフ。
【図９】光学軸７０°の場合の波長と光強度比率との関係を示すグラフ。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第１実施形態にかかる光学ローパスフィルタの製造方法を示す模式図。
【図１１】光学ローパスフィルタの波長と光強度比率との関係を示すグラフ。
【００６４】
１…光学ローパスフィルタ、１１…第１板状光学部品、１２…第４板状光学部品、１３…第３板状光学部品、１４…第２板状光学部品、１００…撮像装置、１１０…撮像モジュール、１６０…収納ケースとしての鏡筒
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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