光学滤波器部件以及具备该光学滤波器部件的摄像装置制造方法
【专利摘要】本发明使光的入射角的差别对图像的质量的影响减少。光学滤波器部件包含：由透光性材料构成的基体(31)、和设于基体(31)的表面的光学膜。光学膜包含层叠各自折射率不同的多个电介质层的第1、第2以及第3电介质多层膜(32～34)。第1电介质多层膜(32)具有可见光的波长范围中的第1光透过范围(W1)。第2电介质多层膜(33)具有包含在第1光透过范围(W1)内的第2光透过范围(W2)，并具有高于第1电介质多层膜(32)的平均折射率。第3电介质多层膜(34)包含第2光透过范围(W2)，使第2光透过范围(W2)的中心波长的2倍的波长的光截止。第2电介质多层膜(33)与第1电介质多层膜(32)或者所述第3电介质多层膜(34)一起设置在基体的相同的主面侧。
【专利说明】光学滤波器部件以及具备该光学滤波器部件的摄像装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学滤波器部件以及具备其的摄像装置。
【背景技术】
[0002] 例如在具有C⑶或CMOS等的摄像元件的彩色摄像装置等中，作为截止包含在可见 光区外的波长范围的红外线的部件，使用具有在由透光性材料构成的基体的表面形成光学 膜的结构的光学滤波器部件。在彩色摄像装置等中，由于在包含在可见光区外的波长范围 的红外线入射到摄像元件时，摄像的精度降低，因此使用截止红外线的光学滤波器。光学滤 波器部件中的光学膜是以例如40?50层交替层叠折射率相互不同的2个种类的光学层而 得到的电介质多层膜。另外，摄像装置有时在光学滤波器部件具有会聚光的透镜。（例如参 考专利文献1)。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :JP特开2008-60121号公报
[0006] 发明的概要
[0007] 发明要解决的课题
[0008] 伴随着近年的摄像装置的薄型化，透镜与光学滤波器部件间的距离不断变窄，在 入射到光学滤波器部件的中央区域的光和入射到光学滤波器部件的周边区域的光，光的入 射角的差别不断变大。构成光学膜的电介质多层膜因光的入射角的差别而具有不同的光学 特性，因光的入射角的差别而在摄像图像的中心区域和周边区域的色调上易于出现差，有 时会给图像的画质带来影响。另外，关于光学滤波器部件，还有希望提升可见光中的所期望 的波长范围的光的透过率来提升图像的画质的要求。
【发明内容】
[0009] 用于解决课题的手段
[0010] 本发明的一个方式的光学滤波器部件具备由透光性材料构成的成基体、和设于基 体的表面的光学膜，光学膜包含层叠各自折射率不同的多个电介质层的第1、第2以及第3 电介质多层膜，第1电介质多层膜具有可见光的波长范围中的第1光透过范围，第2电介质 多层膜具有包含在第1光透过范围内的第2光透过范围，并且具有高于第1电介质多层膜 的平均折射率，第3电介质多层膜具有第3光透过范围，该第3光透过范围包含第2光透过 范围，具有比第1光透过范围的上限波长高的上限波长，并且使第2光透过范围的中心波长 的2倍的波长的光截止，第2电介质多层膜与基体相接，与第1电介质多层膜或第3电介质 多层膜一起设置在所述基体的相同的主面侧。
[0011] 本发明的其它方式的摄像装置包含上述构成的光学滤波器部件、和设置在光学滤 波器部件的下方的摄像元件。
[0012] 发明的效果
[0013] 本发明的一个方式光学滤波器部件能减少因光的入射角的差别所引起的光学特 性的变化，且能确保所期望的光透过范围。
[0014] 本发明的其它方式的摄像装置通过包括光学滤波器部件而能提升摄像图像的画 质。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是表示本发明的实施方式中的摄像装置的纵截面图。
[0016] 图2是表示图1所示的摄像装置中的光学滤波器部件的纵截面图。
[0017] 图3是在图2所示的光学滤波器部件中用标号A示出的部分的放大图。
[0018] 图4(a)是表示本发明的实施方式的光学滤波器部件中的第2电介质多层膜的透 过特性的图表，（b)是表示第3电介质多层膜的透过特性的图表。
[0019] 图5(a)是表示透过本发明的实施方式的光学滤波器部件中的第2以及第3电介 质多层膜的双方的情况下的透过特性的图表，（b)是表示第1电介质多层膜的透过特性的 图表，（c)是表示光学滤波器部件的透过特性的图表。
[0020] 图6是在图3所示的光学滤波器部件中用标号B表示的第2电介质多层膜的部分 的放大图。
[0021] 图7是在图3所示的光学滤波器部件中用标号B表示的第2电介质多层膜的部分 放大图的其它示例。
[0022] 图8(a)是表示本发明的实施方式的光学滤波器部件中的第1电介质多层膜的高 折射率层和低折射率层的厚度的分布的一例的图表，（b)是表不本发明的实施方式的光学 滤波器部件中的第2以及第3电介质多层膜的高折射率层和低折射率层的厚度的分布的一 例的图表。
[0023] 图9是表示图1所示的摄像装置中的光学滤波器部件的其它示例的纵截面图。
[0024] 图10(a)是表示图9所示的光学滤波器部件中的第2以及第1电介质多层膜的高 折射率层和低折射率层的厚度的分布的一例的图表，（b)是表示图9所示的光学滤波器部 件中的第2以及第3电介质多层膜的高折射率层和低折射率层的厚度的分布的一例的图 表。
[0025] 图11(a)是表示用于说明在图2所示的光学滤波器部件中的第2电介质多层膜减 少应力差的功能的示意图，（b)是用于对在图9所示的光学滤波器部件中的第2电介质多 层膜减少应力差的功能进行说明的示意图。
[0026] 图12是表示图1所示的摄像装置中的光学滤波器部件的其它示例的纵截面图。
[0027] 图13(a)是表示图12所示的光学滤波器部件中的第1电介质多层膜的高折射率 层和低折射率层的厚度的分布的一例的图表，（b)是表示图12所示的光学滤波器部件中的 第2以及第3电介质多层膜的高折射率层和低折射率层的厚度的分布的一例的图表。
[0028] 图14是用于对图12所示的光学滤波器部件的第2电介质多层膜的应力调整层的 功能进行说明的示意图。
[0029] 图15 (a)?（d)分别是表示在图2所示的光学滤波器部件的制造方法中通过各工 序得到的结构物的纵截面图。
[0030] 图16是表示图2所示的光学滤波器部件的其它示例的纵截面图。
【具体实施方式】
[0031] 以下参考附图来说明本发明的例示的实施方式。
[0032] 如图1所示那样，本发明的实施方式中的摄像装置包括：元件搭载用部件1、搭载 在元件搭载用部件1的摄像元件2、和设置在摄像元件2的上方的光学滤波器部件3。光学 滤波器部件3进行入射到摄像装置的光中的特定的波长范围的截止。在本实施方式中，光 学滤波器部件3例如使红外线的波长范围的光截止。
[0033] 首先，参考图2?图7来说明本实施方式中的光学滤波器部件3。在后面叙述摄 像装置中的其他构成。另外，在图2?图7中示出第2电介质多层膜33和第3电介质多层 膜34 -起设置在基体31的相同的主面侧、第1电介质多层膜32设置在基体31在另一主 面侧的示例。
[0034] 光学滤波器部件3包括：由无色透明的平板构成的基体31、和设置在基体31的表 面的光学膜。光学膜包括折射率分别不同的多个电介质层层叠而成的第1电介质多层膜 32、第2电介质多层膜33以及第3电介质多层膜34。
[0035] 第1电介质多层膜32与基体31的一个主面相接而设，第2电介质多层膜33与基 体31的另一个主面相接而设。第3电介质多层膜34设置在第2电介质多层膜33上。
[0036] 基体31例如由硼硅酸玻璃等的玻璃材料、铌酸锂、水晶或蓝宝石等具有双折射的 材料、或者丙稀酸树脂等的_分子材料构成。
[0037] 在基体31由玻璃材料构成的情况下，使熔融的高纯度的玻璃原料流入到由熔点 高于玻璃的熔融温度的金属构成的容器内、优选能有效果地防止杂质的熔入的容器（例如 钼（Pt))内，之后跨数日慢慢冷却，形成为块状。然后，切断为给定的板厚以及外形尺寸。之 后，使用由氧化铝等构成的研磨件进行抛光研磨，进而使用由氧化铝、氧化铈等构成的研磨 件进行光学研磨，能由此做出基体31。通过如此进行制作，能防止产生给摄像元件2带来不 良影响的a射线的杂质熔入到高纯度的玻璃原料中。
[0038] 另外，硼硅酸玻璃通过在玻璃原料中加入硼酸而成为耐热性或耐化学性卓越的材 料，进而由于透明、且具有平坦的无孔性的表面，因此适于作为光学上缺陷少的材料来使 用。
[0039] 这样的硼硅酸玻璃通过用下拉法制作熔融的高纯度的玻璃原料，能无研磨地做出 板厚的偏差少的透光性平面基板。
[0040] 另外，在基体31由铌酸锂、水晶或蓝宝石构成的情况下，关于铌酸锂、水晶或蓝宝 石，通过在成为高压高温的生长炉内使晶种人工结晶生长来得到由单晶构成的块，之后使 切出面相对于晶轴成为给定的角度地用线状锯或带锯切出为晶片。
[0041] 然后，将该晶片切断为给定的板厚以及外形尺寸，并通过对各棱线部进行机械性 切削来进行C面加工，之后，使用由氧化铝等构成的研磨件来进行抛光研磨，进而使用由氧 化铝、氧化铈等构成的研磨件来进行光学研磨，由此铌酸锂、水晶或蓝宝石能够作为透光性 平面基板，成为基体31。
[0042] 基体31优选具有例如包含在0.03mm以上且0.5mm以下的范围中的厚度。通过使 基体31的厚度为0. 03mm以上，能在将基体31作为摄像装置的盖体使用的情况下确保作为 结构件的强度，能气密地密封内部的摄像元件2。另外，还能充分地得到基体31的强度。通 过使基体31的厚度为0. 5mm以下，能谋求薄型化，能实现摄像装置的低高度化。另外，基体 31的反射率在从200nm到1200nm的范围中为几个百分点程度。第1电介质多层膜32具有 可见光的波长范围内的第1光透过范围W1。在此所说的可见光例如是指包含在从350nm到 830nm的波长范围内的光。如图5(b)所不那样，在一个不例中的第1电介质多层膜32,第 1光透过范围W1在透过率50%时为从约380nm到约700nm的范围。另外，在图5(b)中，用 标号W1表不第1光透过范围W1。
[0043] 第1电介质多层膜32如图5(b)所示那样，减少包含在小于400nm的波长范围的 紫外线的透过率，进而减少包含在大于700nm的波长范围的红外线的透过率。为了得到这 样的滤波器特性，第1电介质多层膜32包含第1低折射率电介质层32a和第1高折射率电 介质层32b。第1高折射率电介质层32b由折射率为1. 7以上的电介质材料构成，第1低折 射率电介质层32a由折射率为1. 6以下的电介质材料构成。
[0044] 然后，使用蒸镀法或溅射法等，将第1低折射率电介质层32a以及第1高折射率电 介质层32b在40?50层范围中依次交替层叠多层，由此形成第1电介质多层膜32。第1 电介质多层膜32例如在第1光透过范围W1的红外区域侧，使第1电介质多层膜32的峰值 透过率的半值处的波长（透过率为50%时的波长）在入射角为40度的情况下，与入射角为 0度时相比向短波长侧偏移40nm。即，在入射角为40度时，关于第1电介质多层膜32,第1 光透过范围W1的红外区域侧的峰值透过率的半值处的波长向短波长侧移位约40nm。另外， 在移位量较大时，入射角依赖性变大。
[0045] 第2电介质多层膜33具有包含在第1光透过范围W1内的第2光透过范围W2。如 图4 (a)所示那样，在一个示例中的第2电介质多层膜33,第2光透过范围W2在透过率50% 时为从约410nm到约660nm的范围。另外，在图4(a)中，用标号W2表示第2光透过范围 W2〇
[0046] 另外，第2电介质多层膜33具有比第1电介质多层膜32高的平均折射率。为了 使第2电介质多层膜33的平均折射率高于第1电介质多层膜32的平均折射率，例如有如 下方法：使第2电介质多层膜33包含多个电介质层的第2低折射率电介质层33a和第2高 折射率电介质层33b，第2低折射率电介质层33a使用具有比第1低折射率电介质层32a的 电介质材料的折射率高的折射率的电介质材料。
[0047] 另外，还有使构成第2电介质多层膜33的多个电介质层（第2高折射率电介质层 33a以及第2低折射率电介质层33b)的厚度比率与构成第1电介质多层膜32的多个电介 质层（第1高折射率电介质层32a以及第1低折射率电介质层32b)的厚度比率不同的方 法。例如有将多个电介质层之中的折射率高的一方的电介质层的厚度设定得比折射率低的 一方的电介质层的厚度相对更厚的方法。
[0048] 例如，在第1电介质多层膜32以及第2电介质多层膜3分别由氧化硅（Si02 :低折 射率层）以及氧化钛（Ti02 :高折射率层）这样的多个电介质层构成的情况下，通过使第2 电介质多层膜33中的氧化硅（Si02)相对于氧化钛（Ti02)的厚度比率小于第1电介质多层 膜32中的氧化硅（Si02)相对于氧化钛（Ti02)的厚度比率，能使第2电介质多层膜33的平 均折射率高于第1电介质多层膜32的平均折射率。
[0049] 第2电介质多层膜33通过具有高于第1电介质多层膜32的平均折射率，与第1 电介质多层膜32相比，第2电介质多层膜33减少了光的入射角给光的透过率带来的影响。
[0050] 第2电介质多层膜33如图4(a)所不那样，降低包含在小于400nm的波长范围中 的紫外线的透过率，还降低包含在大于650nm的波长范围中的红外线的透过率。为了得到 这样的滤波器特性，第2电介质多层膜33包含第2低折射率电介质层33a和第2高折射率 电介质层33b。第2高折射率电介质层33b由折射率为2. 0以上的电介质材料构成，第2低 折射率电介质层33a由折射率比第2高折射率电介质层33b的电介质材料的折射率小0. 1 以上的电介质材料构成。
[0051] 并且，使用蒸镀法或溅射法等，将第2低折射率电介质层33a以及第2高折射率电 介质层33b在40?50层范围中依次交替层叠多层，由此形成第2电介质多层膜33。
[0052] 第2电介质多层膜33在例如第2光透过范围W2的红外区域侧，使第2电介质多层 膜33的峰值透过率的半值处的波长（透过率50%时的波长）在入射角为40度的情况下， 与入射角0度时相比向短波长侧偏移约20nm。S卩，在入射角为40度时，关于第2电介质多 层膜33,第2光透过范围W2的红外区域侧的峰值透过率的半值处的波长向短波长侧移位约 20nm〇
[0053] 由于通过在预先预测的最大的入射角度下第2电介质多层膜33的第2光透过范 围W2的红外区域侧的峰值透过率的半值处的波长与第1电介质多层膜32的第1光透过范 围W1的红外区域侧的峰值透过率的半值处的波长相比设定在短波长侧，能够使第2电介质 多层膜33的第2光透过范围W2的红外区域侧的峰值透过率的半值处的波长成为光通过第 1电介质多层膜32以及第2电介质多层膜33的光学膜时的光透过范围的峰值透过率的半 值处的波长，因此，能够使相对于光学膜的入射角的透过率的角度依赖性较小。
[0054] 如此，在光学滤波器部件3中，光学膜的第2光透过范围W2包含在第1光透过范 围W1(第1光透过范围W1包含在可见光的波长范围内）内，第2电介质多层膜33具有高 于第1电介质多层膜32的平均折射率，从而摄像装置因光的入射角的差别而引起的中心附 近和周边的色调的差被降低，从而图像的画质得以提升。
[0055] 在将第1电介质多层膜32整体的平均折射率设为n32、将第2电介质多层膜33整 体的平均折射率设为n33、将第1以及第2高折射率电介质层32b、33b的电介质材料以及第 1以及第2低折射率电介质层32a、33a的电介质材料的各层的折射率设为nl、n2、n3、n4、 将各层的层数设为pl、p2、p3、p4、将各层的厚度设为tl、t2、t3、t4的情况下，平均折射率 n32、n33能如以下的数式1以及2那样表征。另外，n33 >n32。
[0056] [数式 1]
【权利要求】
1. 一种光学滤波器部件，其特征在于，具备： 由透光性材料构成的基体；和 设置于该基体的表面的光学膜， 该光学膜包含层叠了各自折射率不同的多个电介质层的第1、第2以及第3电介质多层 膜， 所述第1电介质多层膜具有可见光的波长范围中的第1光透过范围， 所述第2电介质多层膜具有包含在所述第1光透过范围内的第2光透过范围，并且具 有比所述第1电介质多层膜高的平均折射率， 所述第3电介质多层膜具有第3光透过范围，该第3光透过范围包含所述第2光透过 范围，具有比所述第1光透过范围的上限波长高的上限波长，并且使所述第2光透过范围的 中心波长的2倍的波长的光截止， 所述第2电介质多层膜与所述基体相接，与所述第1电介质多层膜或者所述第3电介 质多层膜一起设置在所述基体的相同的主面侧。
2. 根据权利要求1所述的光学滤波器部件，其特征在于， 所述第2电介质多层膜与所述第3电介质多层膜一起设置在所述基体的相同的主面 侧。
3. 根据权利要求1所述的光学滤波器部件，其特征在于， 所述第1以及第2电介质多层膜的所述多个电介质层的至少一部分是相同的材料， 在所述第1以及第2电介质多层膜的双方中，相同的材料的所述电介质层与所述基体 相接。
4. 根据权利要求1所述的光学薄膜部件，其特征在于， 所述第2电介质多层膜包含由氧化硅构成的多个第1电介质层和由氧化钛构成的多个 第2电介质层， 所述基体包含氧化硅作为主成分。
5. 根据权利要求1所述的光学滤波器部件，其特征在于， 所述第2电介质多层膜具有应力调整层。
6. 根据权利要求5所述的光学滤波器，其特征在于， 所述应力调整层设置在所述第2电介质多层膜的在厚度方向上与所述基体相接的第1 层，包含与所述基体的主成分相同的材料。
7. 根据权利要求6所述的光学薄膜部件，其特征在于， 所述第2电介质多层膜包含由氧化硅构成的多个第1电介质层和由氧化钛构成的多个 第2电介质层， 所述基体包含氧化硅作为主成分， 所述应力调整层包含氧化硅。
8. 根据权利要求1所述的光学滤波器部件，其特征在于， 所述光学膜通过离子束辅助蒸镀法形成。
9. 根据权利要求1所述的光学滤波器部件，其特征在于， 所述光学滤波器部件还具备在所述光学膜的表面设置的阻挡层。
10. -种摄像装置，其特征在于，具备： 权利要求1所述的光学滤波器部件；和 在该光学滤波器部件的下方设置的摄像元件。
【文档编号】G02B5/28GK104412136SQ201380033913
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2012年10月26日
【发明者】中尾贵博 申请人:京瓷株式会社