光学低通滤波器的制作方法

1.本发明涉及光学低通滤波器。


背景技术：

2.在智能手机等中，为了拍摄通过透镜而成像的像，使用cmos图像传感器等拍摄元件。这样的拍摄元件的受光元件具有以格子状排列的拜耳阵列。因此，已知在拍摄的像的空间频率比受光元件排列的采样频率高的情况下，会产生莫尔条纹等伪信号。为了防止这样的伪信号，通常，在拍摄元件的跟前侧插入有光学低通滤波器。
3.作为这样的光学低通滤波器，在两个双折射板之间夹着相位板或者双折射板并且在一个双折射板与相位板之间保持有红外线吸收剂的四点分离型光学低通滤波器被提出(日本特开2006
‑
208470号公报)。根据该构造，可以形成具有红外线吸收功能的轻型的光学低通滤波器。


技术实现要素：

4.但是，在如上述的光学低通滤波器中，双折射板由水晶构成，在减小厚度方面存在限制。考虑到期待智能手机等的进一步小型化、薄型化的现状，希望有更薄型的光学低通滤波器。
5.本发明是鉴于上述状况而完成的，本发明的目的在于提供更薄型的光学低通滤波器。
6.本发明的第1方式的光学低通滤波器具有：双折射层以及红外线吸收层，所述双折射层由铌酸锂制成，并构成为，正常光线与异常光线的分离量是0.39μm以上且8.13μm以下；所述红外线吸收层与所述双折射层接触而被保持。由此，通过减小双折射层的厚度，能够实现光学低通滤波器的薄型化。
7.本发明的第2方式的光学低通滤波器优选在上述的光学低通滤波器中，所述双折射层构成为，光学轴相对于入射光的倾斜角度是45
°
，并且厚度是0.01mm以上且0.21mm以下。由此，通过减小双折射层的厚度，能够实现光学低通滤波器的薄型化。
8.本发明的第3方式的光学低通滤波器优选在上述的光学低通滤波器中，所述双折射层构成为，厚度是0.133mm，并且光学轴相对于入射光的倾斜角度是1
°
以上且45
°
以下或者45
°
以上且89
°
以下。由此，通过减小双折射层的厚度，能够实现光学低通滤波器的薄型化。
9.本发明的第4方式的光学低通滤波器优选在上述的光学低通滤波器中，通过将使吸收红外线的色素分散于溶剂中的材料涂覆于所述双折射层，然后使涂覆膜固化，来形成所述红外线吸收层。由此，能够容易地形成红外线吸收层，能够降低制造成本并缩短交货期。
10.根据本发明，能够提供更薄型的光学低通滤波器。
11.本公开的上述和其他目的、特征和优点将通过下文给出的详细描述和仅以说明的
方式给出的附图更充分地被理解，因此不应被认为是对本公开的限制。
附图说明
12.图1是示意性地示出搭载于便携装置的相机的构成的图。
13.图2是示意性地示出实施方式1所涉及的光学低通滤波器的构成的剖视图。
14.图3是示出比较例1的利用bg构成的bg光学低通滤波器和利用ln构成的ln光学低通滤波器的设计值的图。
15.图4是示出入射面与材料的光学轴所成的角亦即倾斜角度θ的图。
16.图5是示出ln以及水晶的光学轴的倾斜角度与分离量之间的关系的图。
17.图6是示出光学轴的倾斜角度θ为45
°
时的ln以及水晶的厚度与分离量之间的关系的图。
18.图7是示出实施方式1所涉及的光学低通滤波器100的mtf(modulation transfer function：调制传递函数)曲线的图。
19.图8是示出红外线吸收层以及通常的蓝玻璃(厚度0.21mm，比较例)的吸收特性的图。
具体实施方式
20.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在各附图中，对相同要素标注相同的附图标记，根据需要省略重复说明。
21.实施方式1
22.对实施方式1所涉及的光学低通滤波器进行说明。图1示意性地示出搭载于便携装置的相机的构成。在被搭载于智能手机等通常的便携装置的相机中，从拍摄对象物这侧依次排列有由一个以上的透镜构成的光学系统2、光学低通滤波器1以及coms等拍摄元件3。此外，在下文中，为了方便，将从拍摄对象物朝向拍摄元件3的方向作为x方向。如从图1可知，为了实现相机的薄型化，希望能够使光学低通滤波器1的厚度尽可能薄。因此，在本实施方式中，提供一种光学低通滤波器，该光学低通滤波器具有能够比通常的光学低通滤波器更薄型化的构成。
23.以下，对本实施方式所涉及的光学低通滤波器100进行说明。图2是示意性地示出实施方式1所涉及的光学低通滤波器100的构成的剖视图。光学低通滤波器100具有作为双折射层的ln板10，该ln板10是由铌酸锂(lithium niobate，以下记载为ln)制成的板状构件，并且在ln板10上保持有红外线吸收层20。
24.搭载于智能手机、数码相机的拍摄元件的像素间距通常为1.0μm～8.4μm。另外，考虑到光学限制，要求光学低通滤波器对应于0.8μm的像素间距。因此，本实施方式所涉及的光学低通滤波器100通过使ln板10的厚度是合适的值，能够对应于像素间距为0.8μm～8.4μm的拍摄元件。
25.ln的折射率例如为2.273，其值大于蓝玻璃(以下，记载为bg)的折射率1.564、水晶的折射率1.55等。因此，相较于bg、水晶，通过使用ln能够构成更薄型的低通滤波器。以下，具体地进行说明。
26.例如当在智能手机安装光学低通滤波器的情况下，需要在由确定的规格所规定的
空间插入光学低通滤波器。即，要求光学低通滤波器构成为，使得从构成光学系统2的透镜的端面(x 侧的面)2a至拍摄元件3的拍摄面3a为止的光路长度保持一定。以下，对利用ln来置换光学低通滤波器的构成中所使用的蓝玻璃(以下，记载为bg)的情况进行说明。
27.图3示出比较例1的使用bg的bg光学低通滤波器和使用ln的ln光学低通滤波器的设计值。在该例子中，bg的折射率为1.564，ln的折射率为2.273。另外，根据规格，从光学低通滤波器的x 侧的面1a至拍摄元件3的拍摄面3a的距离d1固定为0.3mm，从与光学低通滤波器的x
‑
侧的面1b对置的透镜的端面2a至拍摄元件3的拍摄面3a为止的距离固定为0.91mm。
28.若使比较例1所涉及的bg光学低通滤波器的厚度t为0.21mm，则其光路长度为0.328mm。此时，bg光学低通滤波器与透镜的端面2a之间的距离d2为0.4mm。在这种情况下，从透镜的端面2a至拍摄元件3的拍摄面3a为止的光路长度为1.028mm。
29.因此，当在该条件下利用ln光学低通滤波器置换bg光学低通滤波器的情况下，要求ln光学低通滤波器构成为，使得从光学低通滤波器的x
‑
侧的面1b至拍摄元件3的拍摄面3a为止的光路长度大致相等。在该例子中，若如ln板10那样使ln光学低通滤波器的厚度为0.133mm，则其光路长度为0.302mm。另一方面，ln光学低通滤波器与透镜的端面2a之间的距离为0.477mm。在这种情况下，从透镜的端面2a至拍摄元件3的拍摄面3a为止的光路长度为1.079mm，因此，能够实现与使用bg光学低通滤波器的情况几乎相同的光路长度。
30.如以上说明的那样，能够理解当在智能手机等光学装置搭载光学低通滤波器时，从光路长度的观点出发，通过利用ln构成光学低通滤波器，能够减小其厚度。
31.特别是，伴随着今后的智能手机等装置的开发的进展，预计装置的整体厚度会进一步减小。在这种情况下，要求搭载于这样的装置的光学低通滤波器进一步薄型化。相对于这样的需求，根据光路长度的观点以及以下说明的理由，利用水晶难以应对薄型化，ln有利于薄型化。
32.从光路长度的观点，虽然能够将使用ln的光学低通滤波器薄型化，但需要与作为对象的光学元件的像素间距匹配的设计。以下，着眼于因双折射产生的光的分离量，对ln与水晶中的光的分离量(即，正常光线与异常光线的光轴间距离)进行比较。
33.图4示出入射面与材料的光学轴所成的角亦即倾斜角度θ。图4中，利用黑点示出入射光l中的与纸面垂直的偏振光成分(称为垂直偏振光)，利用双箭头示出与纸面平行的偏振光成分(称为水平偏振光)。入射光l从纸面上垂直地向材料m的入射面入射。此时，材料m的光学轴ax相对于入射面形成倾斜角度θ。材料m具有双折射性，因此，例如垂直偏振光入射至材料m后保持原样直行，从材料m出射(所谓的正常光线od)。相对于此，例如水平偏振光入射至材料m后发生折射，向与正常光线不同的方向行进，从材料m的出射面向与正常光线平行的方向出射(所谓的异常光线ex)。分离量(也被称为分离宽度)是指垂直偏振光(正常光线)与水平偏振光(异常光线)的出射位置之间的距离。
34.若将材料m的厚度设为t，将相对于正常光线的材料m的折射率设为n
od
，将相对于异常光线的材料m的折射率设为n
ex
，则可知此时的分离量d通过下式来表达。
[0035][0036]
此外，可知上述所示的分离量d在光学轴的倾斜角度θ为45
°
时成为最大，即，倾斜
角度为(45
‑
α)
°
的分离量与倾斜角度为(45 α)
°
的分离量相等。
[0037]
图5示出ln以及水晶中的光学轴的倾斜角度与分离量之间的关系。此处，与上述相同，ln的厚度为0.133mm，水晶的厚度为0.21mm。ln以及水晶均在光学轴的倾斜角为45
°
时分离量最大。另外，能够理解无论光学轴的倾斜角的大小如何，ln的分离量都大于水晶的分离量。
[0038]
另外，水晶在厚度为0.21mm且光学轴的倾斜角度θ为45
°
时分离量为1.29μm，因此，能够用作像素间距为1μm至数μm的拍摄元件的光学低通滤波器。但是，无法在不增加水晶的厚度的情况下进一步增大分离量，因此，可知水晶在原理上不适于光学低通滤波器的进一步的薄型化。
[0039]
图6示出光学轴的倾斜角度θ为45
°
时的ln以及水晶的厚度与分离量之间的关系。如图6所示，在ln中，厚度为0.04mm时的分离量为1.55μm，能够用作像素间距为1μm至数μm的拍摄元件的光学低通滤波器。对此，为了使用水晶实现同等的分离量，如上述那样需要0.21μm的厚度，因此，可知ln有利于光学低通滤波器的薄型化。
[0040]
另外，在ln中，由于通过调整光学轴的倾斜角度θ，能够在0.39～8.13的范围调整分离量，因此，能够理解可充分应用于上述的像素间距为0.8μm～8.4μm的拍摄元件。
[0041]
对此，在使用水晶的情况下，无法在不增加厚度的情况下进一步增大分离量，因此，难以应用于像素间距超过1.6μm的拍摄元件。因此，与水晶相比，通过使用ln，能够大幅扩大可应对的像素间距的范围。
[0042]
接着，对通常的光学低通滤波器的光学特性与本实施方式所涉及的光学低通滤波器100的光学特性的比较进行说明。图7示出实施方式1所涉及的光学低通滤波器100的mtf(modulation transfer function：调制传递函数)曲线。图7中，横轴为空间频率，纵轴为对比度，并且示出沿着穿过光学系统2的透镜中心而到达拍摄元件3的路径的光线、以及在从透镜中心向切线方向(tan)以及弧矢(sagittal)方向(sag)离开0.3f以及0.7f(其中，f是像高)的位置通过的光线的mtf曲线。另外，图7中， 表示光学低通滤波器(olpf)分离方向，
‑
表示与olpf分离方向相反的方向。如图7所示，能够理解根据光学低通滤波器100，与通常的低通滤波器相比，能够更有效地降低高频率侧的对比度。
[0043]
另外，在通过两个板贴合而构成ln板10的情况下，也能够使整体的厚度比0.133mm小，对薄型化更有利。
[0044]
红外线吸收层20可通过例如下述方式形成：使用旋涂将流体状的原材料(例如，株式会社日本触媒制sa7)涂覆于ln板10，然后进行规定的温度以及时间的焙烤。如果使用市场上流通的通常的红外线吸收剂，虽然红外线吸收层20的厚度例如为5μm左右，但即使与ln板10合计，整体的厚度仍为0.138mm，与通常的低通滤波器相比，能够薄型化。
[0045]
对红外线吸收层20的吸收特性进行探讨。图8示出红外线吸收层20以及通常的蓝玻璃(厚度0.21mm，比较例)的吸收特性。能够理解，与通常的蓝玻璃相同，红外线吸收层20在比700μm长的波长侧的红外区域中具有良好的特性。
[0046]
因此，根据本构成，能够提供可应用于智能手机等便携装置的、能够适当地吸收红外线的、更薄型的光学低通滤波器。
[0047]
另外，在本实施方式中，使用ln板作为双折射层。通过从ln的锭块切出圆板，并且进行抛光而加工为所希望的厚度，能够形成ln板。已知与通常的作为双折射板的材料的水
晶的结晶相比，ln的锭块生长周期更短。在工业制造水晶的结晶的情况下，通常需要数月的结晶生长周期，相对于此，ln的锭块的拉制只需要几天左右。因此，在ln的情况下能够大幅缩短材料调配所需要的交货期，因此，作为结果，也能够缩短光学低通滤波器制造的整体的交货期并且降低制造成本。
[0048]
其他的实施方式
[0049]
此外，本发明不局限于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当地变更。例如，对通过涂覆而形成红外线吸收层的构成进行了说明，但涂覆方法不局限于旋涂是不言而喻的。若能够形成所希望的低通滤波器像素间距的红外线吸收层，可以应用蒸镀法、溅射等各种成膜方法是不言而喻的。
[0050]
上述的实施方式所涉及的光学低通滤波器能够与除相机等以外的各种光学装置或者光学元件组合使用是不言而喻的。
[0051]
另外，对ln板10为单层的ln板的情况进行了说明，但也可以根据用途，使两个以上的多个ln层贴合而构成ln板。
[0052]
根据如此描述的公开，显而易见的是可以以许多方式改变本公开的实施例。不应该认为这样的变化是背离本公开的主旨和范围，并且对于本领域技术人员显而易见的所有这样的修改旨在包括在所附权利要求的范围内。