專利名稱：多層介質(zhì)膜濾光鏡及其制造方法以及固體攝像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在數(shù)字照相機等中作為紅外線去除用濾光鏡等而使用的多層介質(zhì)膜濾光鏡及其制造方法以及使用該濾光鏡的固體攝像設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為攝像機和數(shù)字照相機等固體攝像元件，普遍使用CCD(ChargeCoupled Device電荷耦合元件)。CCD在較寬波長范圍內(nèi)對光具有靈敏度，不僅在可視光區(qū)域，在紅外光區(qū)域(750nm～2500nm)對光的靈敏度也很好。但是，在通常的照相機用途中，不需要人眼看不到的紅外區(qū)域，近紅外線如果入射到固體攝像元件中，則會產(chǎn)生分辨率下降及圖像不均等問題。因此，在攝像機等光學(xué)系統(tǒng)中插入有色玻璃等紅外線去除濾光鏡，以去除入射光中的近紅外線。
因近年來對攝像機和數(shù)字照相機的小型化的需求，例如在專利文獻1中提出了在構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的鏡頭上附加作為紅外線去除濾光鏡的功能的技術(shù)。另外，在專利文獻2中，提出了通過將紅外濾光鏡作成透鏡形狀，使射向固體攝像元件的入射光線的入射角變小的技術(shù)。
紅外線去除濾光鏡中具有將吸收紅外線的物質(zhì)滲入到基材中的吸收型濾光鏡和利用多層介質(zhì)膜干涉而使紅外線反射的干涉型濾光鏡。干涉型濾光鏡是通過形成多層介質(zhì)膜而形成，所以，可以形成在各種基材表面上，有利于光學(xué)系統(tǒng)的小型化。另外，具有可以提高必要波長的透過率，且成本低、分光特性的自由度高的特點。
因此，在專利文獻3中，提出了以下的技術(shù)使反射紅外線的多層介質(zhì)膜所構(gòu)成的紅外線去除濾光鏡和鏡頭或低通濾光鏡一體化，以省略作為部件的紅外線去除濾光鏡，實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。
另一方面，固體攝像元件在多數(shù)情況下，為了防止灰塵附著被封裝在殼體內(nèi)，作為固體攝像設(shè)備來使用。固體攝像設(shè)備的殼體上裝配有用于使光通向固體攝像元件且能夠密封殼體的防塵蓋。
因此，考慮到如圖6示意性地表示的固體攝像設(shè)備600那樣，通過在將固體攝像元件130封入到殼體110內(nèi)的防塵蓋620上設(shè)置去除紅外線的多層介質(zhì)膜621，可以省略作為部件的紅外線去除濾光鏡，以實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型化。
特開2002-40234[專利文獻2]特開2002-341241[專利文獻3]特開平5-207350號公報然而，多層介質(zhì)膜621具有因角度不同而改變特性的角度依賴性。如圖6所示，透過光學(xué)系統(tǒng)610的光通過設(shè)置了多層介質(zhì)膜621的防塵玻璃620聚光到固體攝像元件130上。通過光學(xué)系統(tǒng)610的光軸的光L0入射到固體攝像元件的130的中心，射向多層介質(zhì)膜621的入射角是0，但是，向固體攝像元件130的端部側(cè)入射的光線L1以相對于多層介質(zhì)膜621為θ1的入射角入射。
圖7表示用于去除紅外線的多層介質(zhì)膜的分光特性。隨著入射角變大，主要是650nm附近的下降沿的波長向短波側(cè)大幅度移動。圖8是表示以入射角為0時的下降沿的透光率為50％的波長為基準，下降沿的透光率為50％的波長相對于入射角的變動曲線圖。隨著入射角變大，下降沿的波長向短波側(cè)偏移，紅色被去除。隨著向固體攝像元件130的端部側(cè)移動，入射角變大，因此，在利用固體攝像元件130將光學(xué)像轉(zhuǎn)換成電信號的圖像中，隨著從中心部向周邊部移動，顯示出顏色變強的傾向，使畫面顏色出現(xiàn)不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于以上的情況而提出的，其目的在于提供一種可以使相對于反射紅外線等規(guī)定波長用的多層介質(zhì)膜的光線的入射角盡量小，且使多層介質(zhì)膜的角度依賴性盡量減少的多層介質(zhì)膜濾光鏡。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種能夠以低成本制造該多層介質(zhì)膜濾光鏡的多層介質(zhì)膜濾光鏡的制造方法。
進而，本發(fā)明的目的還在于提供一種將該多層介質(zhì)膜濾光鏡作為防塵蓋來使用的固體攝像元件設(shè)備。
為了達到上述目的，本發(fā)明之一提供一種多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，具有透光性基板，至少一面?zhèn)染哂衅教姑?；多層介質(zhì)膜，形成在上述透光性基板的上述平坦面上，用于反射特定波長的光；樹脂制聚光透鏡，貼合在上述透光性基板的至少一面?zhèn)取?br> 由于很難在曲面上形成多層介質(zhì)膜，所以，透光性基板的成膜面必須是平坦的。粘貼在透光性基板的表面上的樹脂制聚光透鏡，根據(jù)射向多層介質(zhì)膜的傾斜角使入射光線折射，使其向光軸側(cè)聚光，因此，可以使相對于多層介質(zhì)膜的光線的入射角盡量小，且使多層介質(zhì)膜的角度依賴性盡量減少。
本發(fā)明之二的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，在上述第1多層介質(zhì)膜濾光鏡中，上述透光性基板至少具有一片雙折射片。
由于使用一片雙折射片或多片雙折射片構(gòu)成光學(xué)低通濾光鏡，所以可以將透光性基板作為低通濾光鏡，可以提供一種被兼用為光學(xué)低通濾光鏡的多層介質(zhì)膜濾光鏡。
本發(fā)明之三的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，在上述第1多層介質(zhì)膜濾光鏡中，上述透光性基板是光學(xué)低通濾光鏡，其具有第1雙折射片、第2雙折射片、夾在該第1雙折射片和第2雙折射片之間的作為1/4波長片的高分子薄膜。
該光學(xué)低通濾光鏡是4點分離型、且高性能，而且，雙折射片比由3片構(gòu)成的以往的光學(xué)低通濾光鏡薄，所以，可以使濾光鏡變薄。
本發(fā)明之四的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，在上述第1多層介質(zhì)膜濾光鏡中，上述透光性基板是用于吸收特定光的吸收型濾光鏡。
通過組合用于吸收特定波長的光的吸收型濾光鏡和用于反射特定波長的光的多層介質(zhì)膜，由多層介質(zhì)膜反射的反射光被其他部件反射，再入射的雜散光被吸收型濾光鏡吸收，可以完全防止向固體攝像元件反射。
本發(fā)明之五的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，在上述第1～4任意一種多層介質(zhì)膜濾光鏡中，上述樹脂制聚光透鏡的外面是非球面。
通過使聚光透鏡的光學(xué)面為非球面，可以獲得能良好校正各種像差的聚光透鏡，可以獲得良好的圖像。
本發(fā)明之六的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，在上述第1～5任意一種多層介質(zhì)膜濾光鏡中，設(shè)半值是表示上述多層介質(zhì)膜最大透光率的一半的透光率的波長，該半值為650±30nm。
通過將半值設(shè)定為650±30nm，可以除去固體攝像元件中的有害的近紅外線，可以起到作為紅外線去除濾光鏡的功能。
本發(fā)明之七提供一種多層介質(zhì)膜濾光鏡的制造方法，其特征在于，具有成形工序，準備好在一面?zhèn)然騼擅嫔显O(shè)有用于反射特定波長的光的多層介質(zhì)膜的板狀透光性基板、和具有形成了用于復(fù)制聚光透鏡的形狀的多個凹型模穴部的成形面的凸面成形模具，制作將上述板狀透光性基板與上述凸面成形模具的上述成型面組合的復(fù)合透鏡成形模具，在該復(fù)合透鏡成形模具的凹型模穴部中填充固化性組合物，并使其固化；切斷工序，在分開上述凸面成形模具之后，按照通過使形成在上述透光性基板表面上的上述固化性組成物固化而形成的每個樹脂制聚光透鏡，切斷上述透光性基板。
在這種成形工序中，通過一次成形可以在透光性基板的表面上形成多個樹脂制聚光透鏡。另外，通過在切斷工序中切出這些每個聚光透鏡，可以簡單地制造出多個多層介質(zhì)膜濾光鏡。因此，可以用低成本來制造多層介質(zhì)膜濾光鏡。
本發(fā)明之八提供一種固體攝像設(shè)備，包括具有開口部的殼體；被固定在上述殼體內(nèi)并面向上述開口部的固體攝像元件；和封閉上述開口部的透光性防塵蓋，其特征在于，上述防塵蓋是多層介質(zhì)膜濾光鏡，其具有板狀透光性基板；形成在上述透光性基板的至少一面?zhèn)鹊挠糜诜瓷涮囟úㄩL的光的多層介質(zhì)膜；和貼合在上述透光性基板的入射側(cè)的面上的樹脂制聚光透鏡。
通過將固體攝像設(shè)備的防塵蓋作為本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡，可以在防塵蓋上附加作為盡量減少角度依賴性的紅外線去除濾光鏡的功能。


圖1(a)～(c)是表示本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡的各種實施方式的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的固體攝像元件設(shè)備的一個實施方式的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3是說明本發(fā)明的可以減小多層介質(zhì)膜濾光鏡的入射角的功能的光路圖。
圖4(a)～(d)是說明本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡的制造方法的工序的流程圖。
圖5是比較例(a)和實施例(b)的鏡頭剖面圖。
圖6是對以往的防塵蓋中的入射角進行說明的光路圖。
圖7是表示多層介質(zhì)膜的分光透光率的一例的曲線圖。
圖8是表示多層介質(zhì)膜的角度依賴性的曲線圖。
圖中1、1b、1c、1d多層介質(zhì)膜濾光鏡；2、2a透光性基板；3多層介質(zhì)膜；4樹脂制聚光透鏡；21第1雙折射片；22第2雙折射片；23高分子薄膜(1/4波長片)；100固體攝像設(shè)備；110殼體；120開口部；130固體攝像元件140外部連接配線。
具體實施例方式
以下，對本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡及其制造方法以及固體攝像設(shè)備的實施方式進行說明，但是，本發(fā)明本不限于以下的實施方式。
圖1表示本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡的一個實施方式的剖面構(gòu)造。圖1(a)所示的多層介質(zhì)膜濾光鏡1是具有如下結(jié)構(gòu)的復(fù)合透鏡，即，在兩面是平坦面的板狀透光性基板2的一面?zhèn)刃纬啥鄬咏橘|(zhì)膜3，在多層介質(zhì)膜3上，貼合作為樹脂制聚光透鏡4的樹脂制平凸透鏡的平坦面。
圖1(b)所示的多層介質(zhì)膜濾光鏡1b是具有如下結(jié)構(gòu)的復(fù)合透鏡，即，在兩面為平坦面的板狀透光性基板2的一面?zhèn)刃纬啥鄬咏橘|(zhì)膜3，在與形成多層介質(zhì)膜3的面相反側(cè)的面上，貼合作為樹脂制聚光透鏡4的樹脂制平凸透鏡的平坦面。
這些多層介質(zhì)膜濾光鏡1、1b只在板狀透光性基板2的一面?zhèn)仍O(shè)有多層介質(zhì)膜3，只在透光性基板2的一面?zhèn)染哂袠渲凭酃馔哥R4，但是，也可以在透光性基板2的兩面設(shè)置多層介質(zhì)膜3和樹脂制聚光透鏡4。
圖2表示使用圖1(a)所示的多層介質(zhì)膜濾光鏡1作為防塵蓋的固體攝像設(shè)備的一例的剖面構(gòu)造。
該固體攝像設(shè)備100適用于數(shù)字照相機和數(shù)字攝像機等，是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的固體影像傳感器。固體攝像設(shè)備100具有由陶瓷或樹脂等的絕緣性材料構(gòu)成的凹型的殼體110，該殼體110具備用于入射由未圖示的光學(xué)系統(tǒng)所聚集的光的開口部120。殼體110的底面中央用貼合劑固定有與開口部120相對置的CCD或CMOS等固體攝像元件130。固體攝像元件130將多個像素排列成二維形狀。將連接殼體110的內(nèi)部和外部的外部連接布線140貫穿殼體100的側(cè)壁設(shè)置，固體攝像元件130和外部連接布線通過連接線141構(gòu)成電連接。殼體110的開口部120的內(nèi)周壁形成有階梯部111，相對于該階梯部111，本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡1的樹脂制聚光透鏡4被配置安裝在外側(cè)的入射側(cè)。通過夾在多層介質(zhì)膜濾光鏡1和階梯部111之間的封裝劑150封閉開口部120，以使多層介質(zhì)膜濾光鏡2作為防塵蓋，密封殼體110，防止灰塵進入。
圖3是對本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡可以減小射向多層介質(zhì)膜的入射角進行說明的光路圖。通過了用凸透鏡示意性地表示的光學(xué)系統(tǒng)610的外部光線向簡略圖示的固體攝像設(shè)備100的固體攝像元件130入射。通過光學(xué)系統(tǒng)610光軸的光線L0通過樹脂制聚光透鏡4垂直入射到多層介質(zhì)膜3上，進而入射到固體攝像元件130的中心。相對于多層介質(zhì)膜3的入射角是0°。另一方面，入射到固體攝像元件130的端部的光線L2通過存在于多層介質(zhì)膜3的入射側(cè)的樹脂制聚光透鏡4折射，使其向光軸側(cè)聚光，以比沒有樹脂制聚光透鏡4時的圖6所示的入射角θ1小的入射角θ2向多層介質(zhì)膜3入射，通過了多層介質(zhì)膜3的光入射到固體攝像元件130上。這樣，樹脂制聚光透鏡4起到了降低入射角透鏡的作用。因此，樹脂制聚光透鏡4必須像凸透鏡那樣具有正的光焦度，并且，必須配置在多層介質(zhì)膜3的入射側(cè)。樹脂制聚光透鏡4不僅可以減小相對于多層介質(zhì)膜3的入射角，而且也可以減小相對于固體攝像元件130的入射角。以上的說明是對具有多層介質(zhì)膜3介于樹脂制聚光透鏡4和透光性基板2之間的構(gòu)造的多層介質(zhì)膜濾光鏡1進行的說明，但是，將樹脂制平凸透鏡的平坦面貼合在與形成多層介質(zhì)膜3的面相反側(cè)的面上來作為樹脂制聚光透鏡4的多層介質(zhì)膜濾光鏡1b也是相同的。
本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡1、1b由于可以減小隨著向固體攝像元件130的端部側(cè)移動而增大的相對多層介質(zhì)膜3的入射角，因此，可以降低多層介質(zhì)膜3的角度依賴性，可以降低固體攝像元件130所轉(zhuǎn)換的圖像中心和周邊的色調(diào)差，使圖像的色調(diào)均一化。另外，如果要通過光學(xué)系統(tǒng)來減小入射角，則在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計中會產(chǎn)生難以解決的問題，但是，使用該方法，可以減輕光學(xué)系統(tǒng)的負擔，提高光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的自由度。進而，由于樹脂制聚光透鏡4通過鑄件重合而形成，所以容易使凸面的球面非球面化，通過非球面化，可以得到對各種像差經(jīng)過了良好校正的聚光透鏡，可以獲得良好的圖像。而且，本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡1可以用后述的低成本的制造方法來制造，所以，在成本上是有利的。
作為構(gòu)成多層介質(zhì)膜1、1b的透光性基板2，為了在反射規(guī)定波長的數(shù)十層多層介質(zhì)膜3的成膜過程中形成優(yōu)良的薄膜，有時候?qū)⒒寮訜岬?00度左右的溫度，因此優(yōu)選具有耐受該成膜過程的耐熱性物質(zhì)。另外，很難在曲面上對反射規(guī)定波長的數(shù)十層多層介質(zhì)膜3進行均勻地成膜。因此，形成透光性基板2的多層介質(zhì)膜的面必須是平坦的，其他的面可以是像透鏡狀那樣的曲面。一般情況下，作為透光性基板2，優(yōu)選至少外表面由耐熱性的無機材料構(gòu)成的兩面平坦的板狀基板。
作為透光性基板2的具體例子，可以舉出白板、硼硅酸鹽玻璃、光學(xué)玻璃等透明的非晶體無機玻璃板，在這些無機玻璃板中滲入用于吸收特定波長光線的物質(zhì)的吸收型濾光鏡板，水晶，鈮酸鋰等由一片雙折射片構(gòu)成的光學(xué)低通濾光鏡，使用多片雙折射片的光學(xué)低通濾光鏡，在兩片雙折射片間夾入作為1/4波長片的高分子薄膜構(gòu)造的光學(xué)低通濾光鏡。光學(xué)低通濾光鏡配置在固體攝像元件的入射側(cè)，通過將入射到固體攝像元件上的光線分成兩點或四點來除去高空間頻率成分，從而具備了除去虛信號，抑制水平線的鋸齒狀，在黑白格條紋上帶顏色的現(xiàn)象的功能。
圖1(c)所示的多層介質(zhì)膜濾光鏡1c示出了使用如下的光學(xué)低通濾光鏡的例子，作為透光性基板2，具有第1雙折射片21、第2雙折射片22、夾在這兩個第1雙折射片21和第2雙折射片22之間的作為1/4波長的高分子薄膜23。
第1雙折射片21和第2雙折射片22是水晶、鈮酸鋰等具有雙折射性的結(jié)晶板，二者可以都使用水晶板，也可以使用水晶和鈮酸鋰的組合，或者還可以組合其他的雙折射片等不同材料來使用。所謂雙折射，是指將入射的光分離成具有相互垂直的振動方向的兩束光的現(xiàn)象。高分子薄膜23由通過一軸延伸法形成的塑料薄膜構(gòu)成，通過考慮雙折射性來適當選擇薄膜厚度，可以起到1/4波長片的作用。1/4波長片是具有將通過的光的常光線成分和異常光線成分間的相位偏移四分之一周期的厚度的薄片，具有將平面偏光變成圓偏光的功能。由于該光學(xué)低通濾光鏡是4點分離且高性能，并且雙折射片比3片構(gòu)成的以往的光學(xué)低通濾光鏡薄，所以，可以使濾光鏡變薄。另外，在不像這樣要求性能的情況下，可以只使用一片雙折射片構(gòu)成2點分離型的光學(xué)低通濾光鏡。
通過利用光學(xué)低通濾光鏡構(gòu)成光學(xué)透過性基板2，可以在多層介質(zhì)膜濾光鏡1上附加作為光學(xué)低通濾光鏡的功能。其結(jié)果，可以減少部件數(shù)，以實現(xiàn)小型化。
另外，作為透光性基板2，使用吸收型濾光鏡，通過組合用于吸收特定波長的光的吸收型濾光鏡和用于反射特定波長的光的多層介質(zhì)膜3而形成多層介質(zhì)膜濾光鏡，由此，由多層介質(zhì)膜3反射的反射光被其他部件反射后再入射的雜散光被吸收型濾光鏡吸收，可以完全防止向固體攝像元件反射。
構(gòu)成本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡1的多層介質(zhì)膜3具有在透光性基板2上交替疊層高折射率層和低折射率層的構(gòu)造。
作為構(gòu)成多層介質(zhì)膜3的高折射率層的材料，使用TiO2(n＝2.4)、Ta2O5(n＝2.1)、Nb2O5(n＝2.2)、ZrO2(n＝2.05)、Ta2O5(n＝2.1)等，作為低折射率層的材料，使用SiO2(n＝1.46)、Al2O3(n＝1.63)、MgF2(n＝1.38)等。折射率根據(jù)波長而不同，上述折射率是波長為500nm時的值。
膜厚的基本設(shè)計，一般是，作為使用分別相同的光學(xué)膜厚來交替地重復(fù)疊層高折射率層和低折射率層的重復(fù)交替層，表示成(0.5H、1L、0.5H)S。此處，將要去除的波長的中心附近的波長作為設(shè)計波長，將光學(xué)厚度nd＝1/4設(shè)為1個單位，將高折射率層(H)的膜厚表示成1H，同樣將低折射率層(L)表示成1L。S是被稱為疊層數(shù)的反復(fù)的次數(shù)，表示周期性地反復(fù)括號內(nèi)的結(jié)構(gòu)。實際疊層的層數(shù)為2S+1，當S值變大時，由反射向透射變化的上升沿特性(陡峭性)變得陡峭。作為S值，從3～20左右的范圍內(nèi)選定。利用該重復(fù)交替層，決定了被去除的特定波長。
為了提高在透光頻帶中的透光率，使被稱為波紋(ripple)的光透光率的凹凸變成平坦的特性，反復(fù)改變交替層的基板附近和介質(zhì)附近的各層的膜厚，進行最佳設(shè)計。因此，表示成0.5LH…HL(HL)SHL…H、0.5L。另外，在高折射率層使用TiO2等時，比起將最外層以高折射率層終結(jié)，更多情況下是將環(huán)境耐受特性更好的SiO2追加在最外層來進行設(shè)計。由于與基板相接的層有時也與基板發(fā)生反應(yīng)而使特性劣化，所以，有時也將化學(xué)穩(wěn)定的SiO2追加在第1層上。使用市場銷售的軟件就能夠?qū)@種多層膜去除濾光鏡進行理論設(shè)計(參考文獻OPTRONICS雜志1999 No.5 p.175-190)。
為了在透光性基板上交替形成高折射率層和低折射率層，一般使用物理成膜法，也可以使用通常的真空蒸鍍法，但是優(yōu)選采用可以控制膜的折射率穩(wěn)定性，制成在保管·使用環(huán)境變化的條件下分光特性的經(jīng)時變化小的膜的離子輔助蒸鍍法和離子電鍍法、濺射法。真空蒸鍍法是在真空中加熱薄膜材料使其蒸發(fā)，使蒸發(fā)粒子堆積在基板上而形成薄膜的方法。離子電鍍法是使蒸發(fā)粒子離子化，利用電場加速，使其附著在基板上的方法，具有APS(Advanced Plasma Source)、EBEP(Electron BeamExcited Plasma)法、RF(Radio Frquency)直接基板印加法(在成膜室內(nèi)產(chǎn)生高頻氣體等離子體的狀態(tài)下，進行反應(yīng)性的真空蒸鍍的方法)等方式。濺射法是通過使電場加速的離子沖擊薄膜材料來撞擊出薄膜材料的濺射，使薄膜材料蒸發(fā)，將蒸發(fā)粒子堆積在基板上的薄膜形成方法。成膜層的折射率等的光學(xué)常數(shù)因成膜方法、成膜條件等而不同，所以，必須在制造前準確測定成膜層的光學(xué)常數(shù)。
為了將多層介質(zhì)膜3例如作為紅外線去除濾光鏡，優(yōu)選表示最大透光率一半的透光率的波長的半值范圍為650±30nm。通過設(shè)定該半值，可以有效地阻斷向固體攝像元件入射的近紅外線。
具有圖7所示的分光透光率的多層介質(zhì)膜具體地按以下的順序進行成膜。透光性基板使用BK7(折射率nd＝1.52的白板玻璃)。所使用的成膜材料是，高折射率層(H)為Ta2O5、低折射率層(L)為SiO2，成膜方法使用RF離子電鍍裝置(昭和真空株式會社制)。
膜厚λ＝755nm，其結(jié)構(gòu)為從基板側(cè)開始依次為，1.141H、1.088L、1.03H、1.01L、(0.994H、0.994L)6、1.024H、1.077L、1.309H、0.175L、1.368H、1.241L、1.273H、1.277L、(1.275H、1.276L)6、1.257H、1.278L、1.254H、0.626L共40層。
另外，優(yōu)選在透光性基板2的未設(shè)置多層介質(zhì)膜3的面上、進而在樹脂制聚光透鏡4的外表面上形成反射防止膜。反射防止膜由單層或多層的無機覆膜、有機覆膜構(gòu)成。也可以是無機覆膜和有機覆膜的多層構(gòu)造。作為無機覆膜的材質(zhì)，可以列舉出SiO2、SiO、ZrO2、TiO2、TiO、Ti2O3、Ti2O5、Al2O3、Ta2O5、CeO2、MgO、Y2O3、SnO2、MgF2、WO3等無機物，這些可以單獨使用，也可以并用2種或2種以上。另外，在采用多層膜結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選最外層為SiO2。
作為無機覆膜的多層膜結(jié)構(gòu)，可以是從透光性基板側(cè)開始ZrO2層和SiO2層的總的光學(xué)膜厚為λ/4、ZrO2層的光學(xué)膜厚為λ/4、最上層的SiO2層的光學(xué)膜厚為λ/4的4層構(gòu)造。此處，λ是設(shè)計波長，通常使用520nm。
無機覆膜的成膜方法可以采用例如真空蒸鍍法、離子電鍍法、濺射法、CVD法、在飽和溶液中通過化學(xué)反應(yīng)而析出的方法等。
無機覆膜的材質(zhì)例如可以列舉出FFP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)等。成膜方法除了真空蒸鍍法之外，還可以使用旋轉(zhuǎn)涂布法、浸涂法等量產(chǎn)性良好的涂布方法來成膜。
另外，隔著多層介質(zhì)膜3或者直接形成在透光性基板2上的樹脂制聚光透鏡4的形狀被設(shè)計成使射向多層介質(zhì)膜3的入射角減小。樹脂制聚光透鏡4可以通過一般的復(fù)合透鏡制造方法形成在透光性基板2上。例如，將透光性基板2作為一個成形模具，通過組合具有凸面成形模具的凹型模穴部的平坦的成形面和形成有透光性基板2的樹脂制聚光透鏡4的平坦面來制作成復(fù)合透鏡成形模具，其中，凸面成形模具具有用于復(fù)制樹脂制聚光透鏡4的凸面的凹型模穴部。復(fù)合透鏡成形模具的凹型模穴部中填充有熱固化性或紫外線固化性樹脂組成物，樹脂組成物因熱或紫外線而固化，通過使凸面成形模具從透光性基板中脫離，可以在透光性基板2上制造出與樹脂制聚光透鏡4接合的復(fù)合透鏡。樹脂制聚光透鏡4的光學(xué)面的形狀通過復(fù)制凹型模穴部的面形狀而形成。樹脂制聚光透鏡4可以形成在透光性基板2的一面?zhèn)然騼擅嫔稀．斝纬稍趦擅嫔蠒r，具有如下的功能一個樹脂制聚光透鏡對從多層介質(zhì)膜3出射的光進行折射，因此，例如可以減小射向固體攝像元件130的入射角。
接下來，參照圖4，對能夠以低成本制造本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡的多層介質(zhì)膜濾光鏡的制造方法進行說明。該多層介質(zhì)膜濾光鏡的制造方法主要有成形工序和切斷工序。
首先，如圖4(a)所示，準備構(gòu)成復(fù)合透鏡成形模具的大面積的透光性基板2a和凸面成形模具5。在透光性基板2a的一面?zhèn)然騼擅骖A(yù)先形成用于反射特定波長的光的多層介質(zhì)膜3。這是由于貼合上樹脂制聚光透鏡4之后，由于構(gòu)成樹脂制聚光透鏡4的樹脂的耐熱性低，所以，很難成膜出多層介質(zhì)膜3。另外，也可以事先在透光性基板2a的一面?zhèn)刃纬煞瓷浞乐鼓ぁ＠硐氲氖?，事先使用硅烷偶?lián)劑對形成有透光性基板2a的樹脂制聚光透鏡4的面進行處理，使透光性基板2a與樹脂制聚光透鏡4之間保持良好的粘合性。
凸面成形模具5的用于復(fù)制樹脂制聚光透鏡4的凸面的凹型模穴部51具有如圖4(c)所示的被配置成多個矩陣狀的平坦的成形面52。凹型模穴部51的鏡面被研磨成可以復(fù)制樹脂制聚光透鏡4的凸面的規(guī)定光學(xué)面的形狀。凸面成形模具5可以用金屬或無機玻璃類制作。凸面成形模具5的凹型模穴部51也可以分別改變其凹面的形狀和直徑，形成多種樹脂制聚光透鏡4。凸面成形模具5和透光性基板2a的形狀、大小相同，相互組合時可以重疊在一起。
接著，如圖4(b)所示，將凸面成形模具5的平坦的成形面52與形成透光性基板2的樹脂制聚光透鏡4的平坦面重合，事先在凸面成形模具5的凹型模穴部51中填充光固化性樹脂組成物6，然后再將凸面成形模具5與透光性基板2a重合，或者，將凸面成形模具5與透光性基板2a重合之后，在凹型模穴部51中填充光固化性樹脂組成物6。并且，如果透光性基板2a側(cè)或凸面成形模具5是玻璃制的，則從凸面成形模具5側(cè)或其兩側(cè)照射紫外線，使凹型模穴部51內(nèi)的光固化性樹脂組成物6固化。
接下來，如圖4(c)所示，從透光性基板2a分離凸面成形模具5，在透光性基板2a的一面?zhèn)韧ㄟ^使光固化性樹脂組成物固化而形成的多個島狀的樹脂制聚光透鏡4被配置成矩陣狀，可以獲得分別與透光性基板2a接合的多個獲取成形板7。
接下來，也可以在與形成該多個獲取成形板7的樹脂制聚光透鏡4的面相反側(cè)的面上形成反射防止膜。通過在多個獲取成形板7上形成反射防止膜，可以同時在多個多層介質(zhì)膜濾光鏡上成膜，使成膜成本降低。
接下來，在切斷工序中，沿著圖4(c)的虛線所示的切斷線8，通過切割，按各個樹脂制聚光透鏡4來切開透光性基板2a，由此，切出并制作成多個多層介質(zhì)膜濾光鏡1d。這樣制造出的多層介質(zhì)膜1d具有如下的構(gòu)造四邊形的光透性基板2的一面?zhèn)扰c圓形樹脂制聚光透鏡4接合。
根據(jù)這種多層介質(zhì)膜濾光鏡的制造方法，利用一次成膜工序，在大面積的透光性基板2a上成膜出多層介質(zhì)膜3，由此，可以利用一次成膜工序，在多個多層介質(zhì)膜濾光鏡上成膜，可以降低多層介質(zhì)膜的成膜成本。另外，在成形工序中，可以通過一次成形，在透光性基板2a的表面上形成多個樹脂制聚光透鏡4。進而，反射防止膜的形成也通過一次成膜工序，在大面積的透光性基板2a上成膜，由此，可以利用一次成膜工序，在多個多層介質(zhì)膜濾光鏡上成膜，可以降低反射防止膜的成膜成本。另外，在切斷工序中，按照這些樹脂制聚光透鏡4來進行切出，由此，可以簡單地制造多個多層介質(zhì)膜濾光鏡1。因此，可以用低成本來制造多層介質(zhì)膜濾光鏡1。
關(guān)于向距離大小為1/3.6inch(對角5mm)的固體攝像元件的中心2.5mm的點上入射的光線，具有大致相同視角的多層介質(zhì)膜濾光鏡的比較例的設(shè)計數(shù)據(jù)如表1所示，實施例的設(shè)計數(shù)據(jù)如表2所示。另外，圖5(a)表示比較例的透鏡剖面圖，圖5(b)表示實施例的透鏡剖面圖。在透鏡剖面圖中，Ri(i表示從1開始的整數(shù))依次表示從入射側(cè)向固體攝像元件側(cè)的透鏡面號碼，di(i表示從1開始的整數(shù))依次表示從入射側(cè)向固體攝像元件側(cè)的主光軸上的透鏡的中心厚度和透鏡間的空氣間隔(mm)。表1和表2中，表示圖5所示的透鏡剖面圖中的各透鏡面Ri的曲率半徑R(mm)、各透鏡的中心厚度和各透鏡間的空氣間隔di(mm)、從入射側(cè)向固體攝像元件側(cè)依次相對于第i個光學(xué)材料的d線的折射率Nd和阿貝數(shù)Vd。另外，表1和表2的下部分表示下述非球面式中的非球面系數(shù)k、A4、A6、A8、A10。
z=cr21+1-(1+k)c2r2+A4r4+A6r6+A8r8+A10r10]]>其中，z是曲面的坐標值，r是與光軸正交方向上的距離光軸的距離，c是透鏡頂點的曲率，k、A4、A6、A8、A10分別是非球面系數(shù)。


非球面數(shù)據(jù)


非球面數(shù)據(jù)

在該比較例的設(shè)計中，向距離固體攝像元件中心2.5mm的點上入射的光線，在防塵蓋表面的入射角為19.9°，但是，在實施例的設(shè)計中，為16.9°，入射角可以小3°。其結(jié)果，可以改善圖像的顏色不均。
本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡可以用于阻擋紅外線光入射到數(shù)字照相機等固體攝像元件的去除紅外線的用途。
本發(fā)明的多層介質(zhì)膜濾光鏡的制造方法可以用于以低成本來制造該多層介質(zhì)膜濾光鏡的用途。
本發(fā)明的固體攝像元件設(shè)備可以用于將數(shù)字照相機等光學(xué)設(shè)備的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的用途。
權(quán)利要求
1.一種多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，具有透光性基板，至少在一面?zhèn)染哂衅教姑?；多層介質(zhì)膜，形成在上述透光性基板的上述平坦面上，用于反射特定波長的光；和樹脂制聚光透鏡，貼合在上述透光性基板的至少一面?zhèn)取?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，上述透光性基板至少具有一片雙折射片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，上述透光性基板是光學(xué)低通濾光鏡，其具有第1雙折射片、第2雙折射片和夾在該第1雙折射片和第2雙折射片之間的作為1/4波長片的高分子薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，上述透光性基板是用于吸收具有特定波長的光的吸收型濾光鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項所述的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，上述樹脂制聚光透鏡的外表面形成為非球面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項所述的多層介質(zhì)膜濾光鏡，其特征在于，設(shè)半值是表示上述多層介質(zhì)膜最大透光率的一半的透光率的波長，該半值為650±30nm。
7.一種多層介質(zhì)膜濾光鏡的制造方法，其特征在于，包括成形工序，準備好在一面?zhèn)然騼擅嫔显O(shè)有用于反射特定波長的光的多層介質(zhì)膜的板狀透光性基板、和具有形成了用于復(fù)制聚光透鏡的形狀的多個凹型模穴部的成形面的凸面成形模具，制作將上述板狀透光性基板與上述凸面成形模具的上述成型面組合的復(fù)合透鏡成形模具，在該復(fù)合透鏡成形模具的凹型模穴部中填充固化性組合物，并使其固化；切斷工序，在分開上述凸面成形模具之后，按照通過使形成在上述透光性基板表面上的上述固化性組成物固化而形成的每個樹脂制聚光透鏡，切斷上述透光性基板。
8.一種固體攝像設(shè)備，包括具有開口部的殼體；被固定在上述殼體內(nèi)并面向上述開口部的固體攝像元件；和封閉上述開口部的透光性防塵蓋，其特征在于，上述防塵蓋是多層介質(zhì)膜濾光鏡，其具有板狀透光性基板；形成在上述透光性基板的至少一面?zhèn)鹊挠糜诜瓷涮囟úㄩL的光的多層介質(zhì)膜；和貼合在上述透光性基板的入射側(cè)的面上的樹脂制聚光透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多層介質(zhì)膜濾光鏡。多層介質(zhì)膜濾光鏡(1)具有透光性基板(2)，在至少一面?zhèn)染哂衅教姑?；多層介質(zhì)膜(3)，形成在透光性基板(2)的平坦面上，用于反射特定波長的光；樹脂制聚光透鏡(4)，貼合在上述透光性基板(2)的至少一面?zhèn)?。由此，可以使向反射紅外線等規(guī)定的波長的多層介質(zhì)膜入射的光線的入射角保持盡量小，盡量減少多層介質(zhì)膜的角度依賴性。另外，還可以將該多層介質(zhì)膜濾光鏡作為固體攝像元件設(shè)備(100)的防塵蓋來使用。
文檔編號H04N5/335GK1657980SQ200510008410
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月17日
發(fā)明者向山浩行, 小松朗, 平山正己 申請人:精工愛普生株式會社