特許 5993025 光学フィルタ部材およびこれを備えた撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5993025

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】光学フィルタ部材およびこれを備えた撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/28 20060101AFI20160901BHJP

   H01L 27/14 20060101ALI20160901BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/28

   H01L27/14 D

【請求項の数】9

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-543346(P2014-543346)

(86)(22)【出願日】2013年10月24日

(86)【国際出願番号】JP2013078842

(87)【国際公開番号】WO2014065373

(87)【国際公開日】20140501

【審査請求日】2015年1月14日

(31)【優先権主張番号】特願2012-236963(P2012-236963)

(32)【優先日】2012年10月26日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2012-256398(P2012-256398)

(32)【優先日】2012年11月22日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2012-283045(P2012-283045)

(32)【優先日】2012年12月26日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2012-285338(P2012-285338)

(32)【優先日】2012年12月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】中尾 貴博

【審査官】 中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２０２１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８３５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５８０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１７１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０２９０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４７５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５３３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７８３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０７７３７５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／２８

Ｈ０１Ｌ ２７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透光性材料から成る基体と、
該基体の表面に設けられた光学膜とを備えており、
該光学膜が、それぞれ屈折率の異なる複数の誘電体層が積層されている第１、第２および第３の誘電体多層膜を含んでおり、
前記第１の誘電体多層膜が、可視光の波長範囲における第１の光透過範囲を有しており、前記第２の誘電体多層膜が、前記第１の光透過範囲内に含まれる第２の光透過範囲を有するとともに、前記第１の誘電体多層膜よりも高い平均屈折率を有しており、
前記第３の誘電体多層膜が、前記第２の光透過範囲を含んでおり、前記第１の光透過範囲の上限波長よりも高い上限波長を有するとともに、前記第２の光透過範囲の中心波長の２倍の波長の光を遮断する第３の光透過範囲を有しており、
前記第２の誘電体多層膜は前記基体に接しており、前記第１の誘電体多層膜または前記第３の誘電体多層膜とともに前記基体の同じ主面側に設けられていることを特徴とする光学フィルタ部材。

【請求項2】

前記第２の誘電体多層膜が、前記第３の誘電体多層膜とともに前記基体の同じ主面側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ部材。

【請求項3】

前記第１および第２の誘電体多層膜の前記複数の誘電体層の少なくとも一部が同じ材料であり、
前記第１および第２の誘電体多層膜の両方において、同じ材料である前記誘電体層が前記基体に接していることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ部材。

【請求項4】

前記第２の誘電体多層膜が、酸化珪素からなる複数の第１の誘電体層と酸化チタンからなる複数の第２の誘電体層とを含んでおり、
前記基体が主成分として酸化珪素を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム部材。

【請求項5】

前記第２の誘電体多層膜が応力調整層を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ部材。

【請求項6】

前記応力調整層が、前記第２の誘電体多層膜の厚み方向において前記基体に接している第１層目に設けられており、前記基体の主成分と同じ材料を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の光学フィルタ。

【請求項7】

前記第２の誘電体多層膜が、酸化珪素からなる複数の第１の誘電体層と酸化チタンからなる複数の第２の誘電体層とを含んでおり、
前記基体が主成分として酸化珪素を含んでおり、
前記応力調整層が、酸化珪素を含んでいることを特徴とする請求項６に記載の光学フィルム部材。

【請求項8】

前記光学膜の表面に設けられたバリア層をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ部材。

【請求項9】

請求項１に記載の光学フィルタ部材と、
該光学フィルタ部材の下方に設けられた撮像素子とを備えていることを特徴とする撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学フィルタ部材およびこれを備えた撮像装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子を有するカラー撮像装置等において、可視領域外の波長範囲に含まれる赤外線を遮断する部品として、透光性材料から成る基体の表面に光学膜が形成された構造を有する光学フィルタ部材が用いられている。カラー撮像装置等において、可視領域外の波長範囲に含まれる赤外線が撮像素子に入射されると、撮像の精度が低下するため、赤外線を遮断する光学フィルタが用いられている。光学フィルタ部材における光学膜は、互いに屈折率の異なる２種類の光学層が、例えば、40〜50層に渡って交互に積層された誘電体多層膜である。なお、撮像装置は、光学フィルタ部材に光を集めるレンズを有することがある。（例えば、特許文献１を参照。）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2008−60121号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年の撮像装置の薄型化に伴って、レンズと光学フィルタ部材との間の距離が狭まってきており、光学フィルタ部材の中央領域に入射される光と光学フィルタ部材の周辺領域に入射される光とで光の入射角の違いが大きくなってきている。光学膜を構成する誘電体多層膜は、光の入射角の違いによって異なる光学特性を有するものであり、光の入射角の違いによって撮像画像の中心領域と周辺領域の色合いに差が出やすくなり、画像の画質に影響を与える場合がある。また、光学フィルタ部材に関しては、可視光における所望の波長範囲の光の透過率を向上させて、画像の画質を向上させたいという要求もある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一つの態様による光学フィルタ部材は、透光性材料からから成る基体と、基体の表面に設けられた光学膜とを備えており、光学膜が、それぞれ屈折率の異なる複数の誘電体層が積層されている第１、第２および第３の誘電体多層膜を含んでおり、第１の誘電体多層膜が、可視光の波長範囲における第１の光透過範囲を有しており、第２の誘電体多層膜が、第１の光透過範囲内に含まれる第２の光透過範囲を有するとともに、第１の誘電体多層膜よりも高い平均屈折率を有しており、第３の誘電体多層膜が、第２の光透過範囲を含んでおり、第１の光透過範囲の上限波長よりも高い上限波長を有するとともに、第２の光透過範囲の中心波長の２倍の波長の光を遮断する第３の光透過範囲を有しており、第２の誘電体多層膜は基体に接しており、第１の誘電体多層膜または第３の誘電体多層膜とともに前記基体の同じ主面側に設けられている。

【0006】

本発明の他の態様による撮像装置は、上記構成の光学フィルタ部材と、光学フィルタ部材の下方に設けられた撮像素子とを含んでいる。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一つの態様による光学フィルタ部材は、光の入射角の違いによる光学特性の変化が低減されており、かつ所望の光透過範囲確保することができる。

【0008】

本発明の他の態様による撮像装置は、光学フィルタ部材を含むことによって、撮像画像の画質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態における撮像装置を示す縦断面図である。

【図2】図１に示す撮像装置における光学フィルタ部材を示す縦断面図である。

【図3】図２に示す光学フィルタ部材において符号Ａによって示された部分の拡大図である。

【図4】（ａ）は、本発明の実施形態の光学フィルタ部材における第２の誘電体多層膜の透過特性を示すグラフであり、（ｂ）は、第３の誘電体多層膜の透過特性を示すグラフである。

【図5】（ａ）は、本発明の実施形態の光学フィルタ部材における第２および第３の誘電体多層膜の両方を透過した場合の透過特性を示すグラフであり、（ｂ）は、第１の誘電体多層膜の透過特性を示すグラフであり、（ｃ）は、光学フィルタ部材の透過特性を示すグラフである。

【図6】図３に示す光学フィルタ部材において符号Ｂによって示された第２の誘電体多層膜の部分の拡大図である。

【図7】図３に示す光学フィルタ部材において符号Ｂによって示された第２の誘電体多層膜の部分の拡大図の他の例である。

【図8】（ａ）は、本発明の実施形態の光学フィルタ部材における第１の誘電体多層膜の高屈折率層と低屈折率層との厚みの分布の一例を示すグラフであり、（ｂ）は本発明の実施形態の光学フィルタ部材における第２および第３の誘電体多層膜の高屈折率層と低屈折率層との厚みの分布の一例を示すグラフである。

【図9】図１に示す撮像装置における光学フィルタ部材の他の例を示す縦断面図である。

【図10】（ａ）は、図９に示す光学フィルタ部材における第２および第１の誘電体多層膜の高屈折率層と低屈折率層との厚みの分布の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、図９に示す光学フィルタ部材における第２および第３の誘電体多層膜の高屈折率層と低屈折率層との厚みの分布の一例を示すグラフである。

【図11】（ａ）は、図２に示す光学フィルタ部材における第２の誘電体多層膜において応力差を低減する機能を説明するための模式図であり、（ｂ）は、図９に示す光学フィルタ部材における第２の誘電体多層膜において応力差を低減する機能について説明するための模式図である。

【図12】図１に示す撮像装置における光学フィルタ部材の他の例を示す縦断面図である。

【図13】（ａ）は、図１２に示す光学フィルタ部材における第１の誘電体多層膜の高屈折率層と低屈折率層との厚みの分布の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、図１２に示す光学フィルタ部材における第２および第３の誘電体多層膜の高屈折率層と低屈折率層との厚みの分布の一例を示すグラフである。

【図14】図１２に示す光学フィルタ部材の第２の誘電体多層膜の応力調整層の機能について説明するための模式図である。

【図15】（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは図２に示された光学フィルタ部材の製造方法において各工程によって得られる構造物を示す縦断面図である。

【図16】図２に示す光学フィルタ部材の他の例を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

【0011】

図１に示されているように、本発明の実施形態における撮像装置は、素子搭載用部材１と、素子搭載用部材１に搭載された撮像素子２と、撮像素子２の上方に設けられた光学フィルタ部材３とを含んでいる。光学フィルタ部材３は、撮像装置に入射される光における特定の波長範囲の遮断を行うものである。本実施形態において、光学フィルタ部材３は、例えば、赤外線の波長範囲の光を遮断するものである。

【0012】

まず、本実施形態における光学フィルタ部材３について図２〜図７を参照して説明する。撮像装置におけるその他の構成については後述する。なお、図２〜図７においては、第２の誘電体多層膜33が、第３の誘電体多層膜34とともに基体31の同じ主面側に設けられており、第１の誘電体多層膜32が基体31の他方主面側に設けられている例を示している。

【0013】

光学フィルタ部材３は、無色透明の平板から成る基体31と、基体31の表面に設けられた光学膜とを含んでいる。光学膜は、それぞれ屈折率の異なる複数の誘電体層が積層されている第１の誘電体多層膜32、第２の誘電体多層膜33および第３の誘電体多層膜34を含んでいる。

【0014】

第１の誘電体多層膜32は、基体31の一方の主面に接して設けられており、第２の誘電体多層膜33は、基体31の他方の主面に接して設けられている。第３の誘電体多層膜34は、第２の誘電体多層膜33上に設けられている。

【0015】

基体31は、例えば、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料、ニオブ酸リチウム、水晶またはサファイア等の複屈折を有する材料、あるいは、アクリル樹脂等の高分子材料から成る。

【0016】

基体31は、ガラス材料から成る場合に、溶融させた高純度のガラス原料をガラスの溶融温度よりも融点が高い金属から成る容器内、好ましくは、不純物の溶け込みを効果的に防止できるような容器（例えば、白金（Ｐｔ））内に流し込んだ後、数日に渡って徐冷却し、ブロック状に形成される。しかる後、所定の板厚および外形寸法に切断する。その後アルミナ等から成る研磨材を用いてラップ研磨を行ない、さらにアルミナ、酸化セリウム等から成る研磨材を用いて光学研磨することにより基体31とすることができる。このようにして作製することで、撮像素子２に悪影響を及ぼすα線を発生する不純物が高純度のガラス原料に溶け込むことを防止することができる。

【0017】

また、ホウケイ酸ガラスは、ガラス原料にホウ酸を加えることで耐熱性または耐薬品性に優れる材料となり、さらに透明で平坦な無孔性の表面を有することから光学的に欠陥の少ない材料として好適に用いられる。

【0018】

このようなホウケイ酸ガラスは、溶融した高純度のガラス原料をダウンドロー法によって作製することにより、無研磨にて板厚のバラツキの少ない透光性平面基板とすることができる。

【0019】

また、基体31がニオブ酸リチウム、水晶またはサファイアから成る場合には、ニオブ酸リチウム、水晶またはサファイアは、高圧高温にした育成炉内で種結晶に人工的に結晶成長させることにより単結晶からなるブロックを得た後、切り出し面が結晶軸に対して所定の角度となるようにワイヤーソーやバンドソー等を用いてウエハーに切り出される。

【0020】

そして、このウエハーを所定の板厚および外形寸法に切断するとともに、各稜線部を機械的に切削することによりＣ面加工を行なった後、アルミナ等から成る研磨材を用いてラップ研磨を行ない、さらに、アルミナ、酸化セリウム等から成る研磨材を用いて光学研磨することにより、ニオブ酸リチウム、水晶、またはサファイアは、透光性平面基板とすることができ、基体31となる。

【0021】

基体31は、例えば、0.03ｍｍ以上0.5ｍｍ以下の範囲に含まれる厚みを有することが好ましい。基体31の厚みが0.03ｍｍ以上であることによって、基体31を撮像装置の蓋体として使用した場合に構造材としての強度を保つことができ、内部の撮像素子２を気密に封止することができる。また、基体31の強度も十分に得ることができる。基体31の厚みが0.5ｍｍ以下であることによって、薄型化を図ることができ、撮像装置の低背化を実現できる。なお、基体31の反射率は、200ｎｍから1200ｎｍまでの範囲にわたって数パーセント程度である。 第１の誘電体多層膜32は、可視光の波長範囲における第１の光透過範囲Ｗ１を有している。ここでいう可視光とは、例えば、350ｎｍから830ｎｍまでの波長範囲に含まれる光のことをいう。図５（ｂ）に示されているように、一つの例における第１の誘電体多層膜32において、第１の光透過範囲Ｗ１は、透過率50％において、約380ｎｍから約700ｎｍまでの範囲である。なお、図５（ｂ）において、第１の光透過範囲Ｗ１が、符号Ｗ１によって示されている。

【0022】

第１の誘電体多層膜32は、図５（ｂ）に示されているように、400ｎｍよりも小さい波長範囲に含まれる紫外線の透過率が低減されているものであり、さらに、700ｎｍよりも大きい波長範囲に含まれる赤外線の透過率が低減されているものである。このようなフィルタ特性を得るために、第１の誘電体多層膜32は、第１の低屈折率誘電体層32ａと第１の高屈折率誘電体層32ｂとを含んでいる。第１の高屈折率誘電体層32ｂは屈折率が1.7以上の誘電体材料から成り、第１の低屈折率誘電体層32ａは屈折率が1.6以下の誘電体材料から成る。

【0023】

そして、第１の誘電体多層膜32は、蒸着法またはスパッタリング法等を用いて、第１の低屈折率誘電体層32ａおよび第１の高屈折率誘電体層32ｂを40〜50層に渡って順次交互に複数層積層することにより形成される。第１の誘電体多層膜32は、例えば、第１の光透過範囲Ｗ１の赤外領域側において、第１の誘電体多層膜32のピーク透過率の半値における波長（透過率が50％のときの波長）が、入射角０度の時に比べて、入射角が40度の場合におよそ40ｎｍ短波長側にずれるものである。すなわち、入射角が40度の時に、第１の誘電体多層膜32は、第１の光透過範囲Ｗ１の赤外領域側のピーク透過率の半値における波長が短波長側におよそ40ｎｍシフトすることになる。なお、シフト量が大きいと入射角依存性が大きくなる。

【0024】

第２の誘電体多層膜33は、第１の光透過範囲Ｗ１内に含まれる第２の光透過範囲Ｗ２を有している。図４（ａ）に示されているように、一つの例における第２の誘電体多層膜33において、第２の光透過範囲Ｗ２は、透過率50％において、約410ｎｍから約660ｎｍまでの範囲である。なお、図４（ａ）において、第２の光透過範囲Ｗ２が、符号Ｗ２によって示されている。

【0025】

また、第２の誘電体多層膜33は、第１の誘電体多層膜32よりも高い平均屈折率を有している。第２の誘電体多層膜33の平均屈折率を第１の誘電体多層膜32の平均屈折率よりも高くするために、例えば、第２の誘電体多層膜33が複数の誘電体層の第２の低屈折率誘電体層33ａと第２の高屈折率誘電体層33ｂとを含み、第２の低屈折率誘電体層33ａが第1の低屈折率誘電体層32ａの誘電体材料の屈折率より高い屈折率を有する誘電体材料を使用する方法がある。

【0026】

また、第２の誘電体多層膜33を構成する複数の誘電体層（第２の高屈折率誘電体層33ａおよび第２の低屈折率誘電体層33ｂ）の厚み比率と第１の誘電体多層膜32を構成する複数の誘電体層（第１の高屈折率誘電体層32ａおよび第１の低屈折率誘電体層32ｂ）の厚み比率とを異ならせる方法がある。例えば、複数の誘電体層のうち屈折率の高い方の誘電体層の厚みを屈折率の低い方の誘電体層の厚みに対して相対的に厚くなるように設定する方法がある。

【0027】

例えば、第１の誘電体多層膜32および第２の誘電体多層膜33が、それぞれ酸化珪素（ＳｉＯ_２：低屈折率層）および酸化チタン（ＴｉＯ_２：高屈折率層）という複数の誘電体層から成る場合、第２の誘電体多層膜33における酸化チタン（ＴｉＯ_２）に対する酸化珪素（ＳｉＯ_２）の厚み比率を第１の誘電体多層膜32における酸化チタン（ＴｉＯ_２）に対する酸化珪素（ＳｉＯ_２）の厚み比率よりも小さくすることによって、第２の誘電体多層膜33は、平均屈折率を第１の誘電体多層膜32の平均屈折率よりも高くすることができる。

【0028】

第２の誘電体多層膜33が第１の誘電体多層膜32よりも高い平均屈折率を有していることによって、第２の誘電体多層膜33は、第１の誘電体多層膜32に比べて、光の入射角による光の透過率に対する影響が低減される。

【0029】

第２の誘電体多層膜33は、図４（ａ）に示されているように、400ｎｍよりも小さい波長範囲に含まれる紫外線の透過率が低減されているものであり、さらに、650ｎｍよりも大きい波長範囲に含まれる赤外線の透過率が低減されているものである。このようなフィルタ特性を得るために、第２の誘電体多層膜33は、第２の低屈折率誘電体層33ａと第２の高屈折率誘電体層33ｂとを含んでいる。第２の高屈折率誘電体層33ｂは屈折率が2.0以上の誘電体材料から成り、第２の低屈折率誘電体層33ａは第２の高屈折率誘電体層33ｂの誘電体材料より屈折率が0.1以上小さい誘電体材料から成る。

【0030】

そして、第２の誘電体多層膜33は、蒸着法またはスパッタリング法等を用いて、第２の低屈折率誘電体層33ａおよび第２の高屈折率誘電体層33ｂを40〜50層に渡って順次交互に複数層積層することにより形成される。

【0031】

第２の誘電体多層膜33は、例えば、第２の光透過範囲Ｗ２の赤外領域側において、第２の誘電体多層膜33のピーク透過率の半値における波長（透過率50％のときの波長）が、入射角０度の時に比べて、入射角が40度の場合におよそ20ｎｍ短波長側にずれるものである。すなわち、入射角が40度の時に、第２の誘電体多層膜33は、第２の光透過範囲Ｗ２の赤外領域側のピーク透過率の半値における波長が短波長側におよそ20ｎｍシフトすることになる。

【0032】

予め予測される最大の入射角度においても、第２の誘電体多層膜33の第２の光透過範囲Ｗ２の赤外領域側のピーク透過率の半値における波長を第１の誘電体多層膜32の第１の光透過範囲Ｗ１の赤外領域側のピーク透過率の半値における波長より短波長側に設定しておくことで、第２の誘電体多層膜33の第２の光透過範囲Ｗ２の赤外領域側のピーク透過率の半値における波長を、光が第１の誘電体多層膜32および第２の誘電体多層膜33の光学膜を通る際の光透過範囲のピーク透過率の半値における波長とすることができるので、光学膜の入射角に対する透過率の角度依存性を小さくすることができる。

【0033】

このように、光学フィルタ部材３において、光学膜は、第２の光透過範囲Ｗ２が第１の光透過範囲Ｗ１（第１の光透過範囲Ｗ１は、可視光の波長範囲内に含まれている）内に含まれており、第２の誘電体多層膜33が第１の誘電体多層膜32よりも高い平均屈折率を有していることによって、撮像装置は、光の入射角の違いによって、中心付近と周辺での色合いの差が低減されて、画像の画質が向上する。

【0034】

第１の誘電体多層膜32全体の平均屈折率をｎ32、第２の誘電体多層膜33全体の平均屈折率をｎ33とし、第１および第２の高屈折率誘電体層32ｂ、33ｂの誘電体材料および第１および第２の低屈折率誘電体層32ａ、33ａの誘電体材料の各層の屈折率をｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４とし、各層の層数をｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４とし、各層の厚みをｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とした場合に、平均屈折率ｎ32、ｎ33は、以下の数式１および２のように表すことができる。なお、ｎ33＞ｎ32である。

【0035】

【数1】

【0036】

【数2】

【0037】

第１および第２の誘電体多層膜32、33は、複数の誘電体層の少なくとも一部が同じ誘電体材料から成り、第１および第２の誘電体多層膜32、33の両方において、同じ誘電体材料から成る誘電体層が基体31に接している場合には、第１の誘電体多層膜32および第２の誘電体多層膜33の基体31に対する接合強度を向上させることができる。

【0038】

第１および第２の誘電体多層膜32、33は、複数の誘電体層の少なくとも一部が同じ誘電体材料から成る構造としては次の３つの例がある。

【0039】

１つ目の例は、第１および第２の誘電体多層膜32、33の複数の誘電体層の低屈折率誘電体層と高屈折率誘電体層とが同じ誘電体材料から成る構造である。例えば、第１の誘電体多層膜32が酸化珪素層（ＳｉＯ_２層：低屈折率層）および酸化チタン層（ＴｉＯ_２層：高屈折率層）から成り、第２の誘電体多層膜33が酸化珪素層（ＳｉＯ_２層：低屈折率層）および酸化チタン層（ＴｉＯ_２層：高屈折率層）から成る場合である。例えば、基体31が酸化珪素（ＳｉＯ_２）を主成分として含んでいる場合、第１および第２の誘電体多層膜32、33の両方において、酸化珪素層（ＳｉＯ_２層：低屈折率層）が基体31に接していると、第１の誘電体多層膜32および第２の誘電体多層膜33の基体31に対する接合強度を向上させることができる。

【0040】

２つ目の例は、第１および第２の誘電体多層膜32、33の複数の誘電体層のうち低屈折率誘電体層および高屈折率誘電体層のうちの一方が同じ誘電体材料から成る構造である。この場合、低屈折率誘電体層および高屈折率誘電体層のうちの他方は異なる誘電体材料から成っていてもよい。例えば、第１の誘電体多層膜32が酸化珪素層（ＳｉＯ_２層：低屈折率層）および五酸化タンタル層（高屈折率層）から成り、第２の誘電体多層膜33が酸化珪素層（ＳｉＯ_２層：低屈折率層）および酸化チタン層（ＴｉＯ_２層：高屈折率層）であるから成る場合である。例えば、基体31が酸化珪素（ＳｉＯ_２）を主成分として含んでいる場合、第１および第２の誘電体多層膜32、33の両方において、酸化珪素層（ＳｉＯ_２層：低屈折率層）が基体31に接していると、第１の誘電体多層膜32および第２の誘電体多層膜33の基体31に対する接合強度を向上させることができる。

【0041】

３つ目の例は、第１および第２の誘電体多層膜32、33のうちの一方の誘電体多層膜の低屈折率誘電体層と、第１および第２の誘電体多層膜32、33のうちの他方の誘電体多層膜の高屈折率誘電体層とが、同じ誘電体材料から成る構造である。 第３の誘電体多層膜34は、第３の低屈折率誘電体層34ａと第３の高屈折率誘電体層34ａとを含んでおり、第３の光透過範囲Ｗ３を有している。第３の光透過範囲Ｗ３は、第２の光透過範囲Ｗ２を含んでおり、第２の光透過範囲Ｗ２の中心波長の２倍の波長の光は通さない範囲となっている。また、第３の光透過範囲Ｗ３は、第１の光透過範囲Ｗ１の上限波長よりも高い上限波長を有している。図４（ｂ）に示されているように、一つの例における第３の誘電体多層膜34において、第３の光透過範囲Ｗ３は、透過率50％において、約420ｎｍから約920ｎｍまでの範囲である。なお、図４（ｂ）において、第３の光透過範囲が、符号Ｗ３によって示されている。また、ある波長の光を通さないとは、その波長の光の透過率が10％未満であることを言う。

【0042】

ここで、第３の光透過範囲Ｗ３が第２の光透過範囲Ｗ２の中心波長の２倍の波長の光は通さないように設計されているのは、第３の誘電体多層膜34によって、第２の誘電体多層膜33において透過する波長範囲Ｗ４の光を遮断するためである。第２の誘電体多層膜33および第３の誘電体多層膜34を透過する光の波長は、図５（ａ）に示されているように、波長範囲Ｗ４において光が遮断されている。

【0043】

光学フィルタ部材３において、第３の誘電体多層膜34が、第２の誘電体多層膜33の第２の光透過範囲Ｗ２を含んでおり、第３の光透過範囲Ｗ３が第２の光透過範囲Ｗ２の中心波長の２倍の波長の光を遮断することによって、第２の誘電体多層膜33だけでは遮断できない波長範囲の光を第３の誘電体多層膜34によって遮断することができる。

【0044】

図３に示された例において、第２の誘電体多層膜33および第３の誘電体多層膜34は、基体31の同じ主面側に形成されており、第２の誘電体多層膜33および第３の誘電体多層膜34の両方が、基体31の下面側に形成されている。

【0045】

第２の誘電体多層膜33と第３の誘電体多層膜34とが基体31の同じ主面側に形成されていることによって、例えば、第２の誘電体多層膜33の第２の光透過範囲Ｗ２の下限波長（例えば、400ｎｍ）と第３の誘電体多層膜34の第３の光透過範囲Ｗ３の下限波長（例えば、400ｎｍ）とを基準に第３の光透過範囲Ｗ３を第２の光透過範囲Ｗ２の２倍に設計しても、第２の誘電体多層膜33と第３の誘電体多層膜34とが同様の成膜条件にて形成されることによって、第２の誘電体多層膜33の第２の光透過範囲Ｗ２の下限波長と第３の誘電体多層膜34の第３の光透過範囲Ｗ３の下限波長とのずれが低減されるので、所望の光透過範囲を確保することができる。また、第３の光透過範囲Ｗ３は、第２の光透過範囲の下限波長と同じ下限波長を有することにより、所望の光透過範囲を得ることができる。

【0046】

ここでいう所望の光透過範囲とは、第２の光透過範囲Ｗ２のことである。仮に、例えば、第２の誘電体多層膜33と第３の誘電体多層膜34との成膜条件が異なって、第３の誘電体多層膜34の第３の光透過範囲Ｗ３の下限波長が第２の誘電体多層膜33の第２の光透過範囲Ｗ２の下限波長よりも長波長側にずれると、第２の光透過範囲Ｗ２の一部が削られて、すなわち、第２の光透過範囲のうちの一部が光透過しない範囲となり、所望の第２の光透過範囲Ｗ２を確保することができなくなる。第３の光透過範囲Ｗ３は、第２の光透過範囲Ｗ２の下限波長を含むことで、第２の光透過範囲Ｗ２の一部を削られにくくすることができる。

【0047】

なお、後述するように、第１の誘電体多層膜32、第２の誘電体多層膜33および第３の誘電体多層膜34は、イオンビームアシスト蒸着法によって形成されることが好ましい。以上を組み合わせた光学フィルタ部材３は、図５（ｃ）に示されているように、400ｎｍより
も小さい波長範囲に含まれる紫外線の透過率が低減されているものであり、さらに、650
ｎｍよりも大きい波長範囲に含まれる赤外線の透過率が低減されているものとなる。各波長における光学フィルタ部材３の透過率は各波長での基体31の透過率、第１の誘電体多層膜32の透過率、第２の誘電体多層膜33の透過率および第３の誘電体多層膜34の透過率の積となる。なお、基体31は、可視光範囲から1200ｎｍまでの範囲ではほぼフラットの透過率となるのでこの範囲では考慮しなくてもよい。

【0048】

このように、光学膜における光入射角の影響を低減させることによって、光学フィルタ部材３全体における光入射角の影響を低減させることができる。

【0049】

第１の誘電体多層膜32の第１の高屈折率誘電体層32ｂおよび第３の誘電体多層膜34の第３の高屈折率誘電層34ｂに好適な屈折率が1.7以上の高屈折率誘電体材料としては、例えば五酸化タンタル（屈折率：2.16）、酸化チタン（屈折率：2.52）、五酸化ニオブ（屈折率：2.33）、酸化ランタン（屈折率：1.88）または酸化ジルコニウム（屈折率：2.40）等があり、第１の低屈折率誘電体層32ａおよび第３の低屈折率誘電体層34ａに好適な屈折率が1.6以下の低屈折率誘電体材料としては、例えば、酸化珪素（屈折率：1.46）、フッ化ランタン（屈折率：1.59）またはフッ化マグネシウム（屈折率：1.38）等がある。硬さまたは安定性等の機械的特性、および所望の光学フィルタとしての機能を付与するために必要となる屈折率等の光学的特性から、第１および第３の高屈折率誘電体層32ｂ、34ｂとしては酸化チタンを、第１および第３の低屈折率誘電体層32ａ、34ａとしては酸化珪素を用いることが望ましい。

【0050】

そして、第２の誘電体多層膜33の平均屈折率を第１の誘電体多層膜32の平均屈折率より高くする方法として、第２の低屈折率誘電体層33ａが第1の低屈折率誘電体層32ａの誘電体材料の屈折率より高い屈折率を有する誘電体材料を使用する方法がある。この場合は、図３のＢ部の誘電体層を拡大した構造は、例えば、図６に示すように第1の誘電体多層膜32と同様に、第２の低屈折率誘電体層33ａと第２の高屈折率誘電体層33ｂのそれぞれの物理膜厚をLt0、Ht0とし、それぞれの屈折率をnL0、nH0とすると、光学膜厚は、ほぼ同じ光学膜厚となるように、Lt0×nL0＝Ht0×nH0とする。

【0051】

なお、具体的な物質としては以下の様な誘電体材料が使用される。第２の誘電体多層膜33に好適な屈折率が2.0以上の第２の高屈折誘電体層33ｂの高屈折率の誘電体材料としては、例えば、五酸化タンタル（屈折率：2.16）、酸化チタン（屈折率：2.52）、五酸化ニオブ（屈折率：2.33）または酸化ジルコニウム（屈折率：2.40）等があり、屈折率が高屈折率の誘電体材料より0.1以上小さい第２の低屈折率誘電体層33ａの低屈折率誘電体材料としては、例えば、酸化チタン（屈折率：2.52）に対しては、五酸化タンタル（屈折率：2.16）、五酸化ニオブ（屈折率：2.33）、酸化ジルコニウム（屈折率：2.40）または酸化珪素（屈折率：1.46）等がある。

【0052】

それぞれ使用する誘電体材料の屈折率に応じて使用すれば良いが、第２の誘電体多層膜33の角度依存性を小さくするためには、第２の誘電体多層膜33の第２の高屈折誘電体層33ｂの高屈折率の誘電体材料と第２の低屈折率誘電体層33ａの低屈折率の誘電体材料の平均の屈折率が大きいほど好ましいが、硬さまたは安定性等の機械的特性、および所望の光学フィルタとしての機能を付与するために必要となる屈折率等の光学的特性から、第２の高屈折率誘電体層33ｂとしては酸化チタンを、第２の低屈折率誘電体層33ａとしては五酸化タンタルを用いることが望ましい。 また、第２の誘電体多層膜33を構成する複数の誘電体層の厚み比率と第１の誘電体多層膜32を構成する複数の誘電体層の厚み比率とを異ならせる方法がある。具体的には、図３のＢ部の誘電体層を拡大した構造は、例えば、図７に示すように、第２の高屈折率誘電体層33ｂの厚みを第２の低屈折率誘電体層33ａの厚みに対して相対的に厚くなるように設定する方法である。この場合には、例えば、等価膜理論により低屈折率層とみなせる誘電体層は、第２の低屈折率誘電体層33ａとその両側のみなし低屈折率誘電体層に含まれる高屈折率層部位33ｂ2とであり、その厚みは、Lt0＋２×Ht2とみなすことができる。そのため、実際の第２の高屈折率誘電体層33ｂの厚みHt0は、みなし高屈折率誘電体層部位33b1とみなし低屈折率誘電体層に含まれる高屈折層部位33b2の2倍を加えた、Ht1＋２×Ht2となるため、実際の第１の低屈折率誘電体層33ａの誘電体厚みLt0に対し、相対的に高く設定できるようになる。

【0053】

このように設定することによって、第１の誘電体多層膜32、第２の誘電体多層膜33および第３の誘電体多層膜34は、全て同じ組成の高屈折率の誘電体層と同じ組成の低屈折率の誘電体層との厚みの組み合わせで形成できるようになり、第３の組成が他の各誘電体層に微量に含有することがなくなるので、よりフィルタ特性に影響を与える要因を少なくでき安定した光学特性を形成できるようになる。

【0054】

また、光学膜は、誘電体層の組成が２種類になることで、工数も減少する。また、基体31はガラス材料または水晶が多く使用されており、光学膜は、基体31に直接形成される第２の低屈折誘電体層33ａとして、ガラス材料または水晶と密着強度の強い酸化珪素を使用することが出来るようになるので、膜の密着強度が高くなり、水分の浸透等をより防ぐことができるようになるので信頼性が向上する。

【0055】

上述のように、光学膜は、イオンビームアシスト蒸着法によって形成されることが好ましい。イオンビームアシスト蒸着法は、成膜プロセスである真空蒸着法に陽イオンの照射を併用する真空蒸着法である。イオンビームアシスト法では陽イオンが使用され、陽イオンは、例えば、アルゴンからなる不活性ガスと酸素ガスからなる活性ガスとの両方を装置のイオン源に導入してプラズマとしたものから生成されたものが用いられる。

【0056】

イオンビームアシスト蒸着法では、例えば、基体31を真空蒸着装置内に設置した蒸着用ドーム内に配置し、光学的に良質な光学膜を得るために、酸素欠乏を起こさないように十分に酸素を供給し、そして、真空蒸着装置内を１×10^-３Ｐａ程度の真空度に設定された状態で陽イオンの照射を併用しながら真空蒸着が行なわれる。真空蒸着装置内にて光学膜が形成される際の基体31の表面温度は、熱電対により基体31付近の温度を計測することにより管理され、電熱線ヒーター等を用いて温度範囲30〜350℃程度に保持される。

【0057】

第２の誘電体多層膜33が、第３の誘電体多層膜34とともに基体31の同じ主面側に設けられ、第１の誘電体多層膜32が基体31の他の主面側に設けられている場合には、例えば、基体31の一方の主面の全面あるいはマスキングをして撮像素子２に対向する所望の領域に、第1の誘電体多層膜32を形成するために第１の低屈折率誘電体層32ａと第１の高屈折率誘電体層32ｂとを順次交互に被着する。そして、他方の主面の全面あるいはマスキングをして撮像素子２に対向する所望の領域に、第２の誘電体多層膜33を形成するために第２の低屈折率誘電体層33ａと第２の高屈折率誘電体層33ｂとを順次交互に被着し、次に、第２の誘電体多層膜33上に第３の誘電体多層膜33を形成するために第３の低屈折率誘電体層34ａと第３の高屈折率誘電体層34ｂとを順次交互に被着する。このように、陽イオンの照射を併用しながら順次交互に誘電体層を被着することにより、光学膜を形成した光学フィルタ部材３となる母光学フィルタ部材３’が得られる。なお、第１、第２および第３の誘電体多層膜32、33、34は、例えば、それぞれ合計10〜50層程度の誘電体層が被着される。

【0058】

陽イオンが真空中を飛来する蒸着物質の気体分子に衝突することによって、蒸着物質の気体分子は、励起されて大きな運動エネルギーを得る。そして、この大きな運動エネルギーを得た蒸着物質の気体分子は、被着材である基体31の表面に到達すると、被着材の表面の広い領域を移動するとともに、広い領域の移動に伴って被着材表面のより低いエネルギー状態にある場所を見つけ出す確率が大幅に増大する。これによって、蒸着物質の分子同士が凝集することなく被着材の表面に均一に被着し、周辺に存在する蒸着物質の分子同士が凝集して核を形成することなく緻密に充填した光学膜を形成することができる。したがって、例えば、光学膜は、大気中の水分が浸透することが抑制されており、被着材である基体31から剥がれる可能性が低減される。

【0059】

なお、基体31の表面に直接形成される誘電体層は、ガラス材料との密着性の高い酸化珪素膜であると、基体31と光学膜との密着性が向上するため好ましい。 また、本実施形態における撮像装置は、上述の光学フィルタ部材３を含んでいることによって、光学フィルタ部材３において光の入射角の違いによる光学特性の変化が低減されており、撮像画像の質に関して向上されている。

【0060】

以上のように、第２の誘電体多層膜33が、第３の誘電体多層膜34とともに基体31の同じ主面側に設けられ、第１の誘電体多層膜32が基体31の他の主面側に設けられている例を説明した。図９および図１０で示すように、第２の誘電体多層膜33が、第１の誘電体多層膜32とともに基体31の同じ主面側に設けられ、第３の誘電体多層膜34が基体31の他の主面側に設けられている構成であってもよい。

【0061】

この場合には、第２の誘電体多層膜33は、基体31の一方の主面に接して設けられており、第３の誘電体多層膜34は、基体31の他方の主面に接して設けられている。第１の誘電体多層膜32は、第２の誘電体多層膜33上に設けられている。

【0062】

このような構成であっても、図５（ｃ）に示すように、400ｎｍよりも小さい波長範囲に含まれる紫外線の透過率が低減されているものであり、さらに、650ｎｍよりも大きい波長範囲に含まれる赤外線の透過率が低減されているものとなる。このように、光学膜における光入射角の影響を低減させることによって、光学フィルタ部材３全体における光入射角の影響を低減させることができる。

【0063】

各誘電体多層膜の作成の順序としては、最初に基体31の表面に第２の誘電体多層膜33を形成し、その後第１の誘電体多層膜32または第３の誘電体多層膜34を形成するようにすると、第２の誘電体多層膜33は光学フィルタ部材３の入射角度依存性に最も影響が大きいので、誘電体多層膜の応力によって湾曲する前の平面度の高い基体31に対して第２の誘電体多層膜33を形成することで、基体31の全面に各誘電体多層膜の蒸着膜が均一に形成されやすくなるので、光学フィルタ部材３の面内での膜厚のばらつき等が小さくなり好ましい。

【0064】

第２の誘電体多層膜33は、図２および図９に示すように、第１の誘電体多層膜32または第３の誘電体多層膜34とともに基体31の同じ主面側に設けられている。第２の誘電体多層膜33は、光学特性とは別の機能として、基体31の上面および下面において、誘電体層の構造の違いによって生じる応力の差を低減する機能を有している。例えば、基体31の上面に設けられた第１の誘電体多層膜32と基体31の下面に設けられた第３の誘電体多層膜34との誘電体層構造の違いによって、基体31の上面および下面には応力が生じる可能性があり、第２の誘電体多層膜33は、この上面および下面における応力の差を低減し得るものである。基体31の同じ主面側に第１の誘電体多層膜32と第３の誘電体多層膜34とが形成された場合には、誘電体多層膜の形成されていない側の基体31の主面に第２の誘電体多層膜33を形成したとしても、基体１の両主面に加わる応力を十分に低減し得ない。

【0065】

ここで、図１１（ａ）および図１１（ｂ）を参照して、第２の誘電体多層膜33が応力の差を低減する機能について説明する。図１１（ａ）および図１１(ｂ)では、第２の誘電体多層膜33は、基体31の上面に設けられた第１の誘電体多層膜32が基体31に与える力Ｆ32と、基体31の下面に設けられた第３の誘電体多層膜34が基体31に与える力Ｆ34との差異を低減させて、基体31の反りを低減させるものである。すなわち、第２の誘電体多層膜33は、力Ｆ32と力Ｆ34との合計の差異を低減させるためのものである。なお、図１１（ａ）と図１１（ｂ）で、力Ｆ32と力Ｆ34との値が異なっているが、これは第１の誘電体多層膜32と第３の誘電体多層膜34で使用している誘電体材料または目的とする光透過範囲等によって変わるものである。

【0066】

例えば、図８および図１０に示されている低屈折率誘電体層が酸化珪素（ＳｉＯ_２）から成るとともに高屈折率誘電体層が酸化チタン（ＴｉＯ_２）から成る場合、成膜時に内在する応力は酸化珪素（ＳｉＯ_２）の方が大きい。この酸化珪素（ＳｉＯ_２）から成る低屈折率誘電体層に着目すると、光学フィルタ部材３の角度依存性を小さくするために、第２の誘電体多層膜33の平均での屈折率を第１の誘電体多層膜32の平均屈折率より高くしているので、第２の誘電体多層膜33における第１の低屈折率誘電体層33ａの厚みは大幅に小さくなっている。

【0067】

そのため、第２の誘電体多層膜33が、第１の誘電体多層膜32または第３の誘電体多層膜34とともに基体31の同じ主面側に設けられていれば、残留応力の大きい酸化珪素（ＳｉＯ_２）層の厚みが第１の誘電体多層膜32や第２の誘電体多層膜34に比べて小さいことで、第２の誘電体多層膜33の残留応力は、第１の誘電体多層膜32や第３の誘電体多層膜34より大幅に小さくなる。その結果、基体31に与えられる力Ｆ33は、Ｆ32やＦ34に比べると小さいために、基体31の上下面が受ける力のバランスが大きくずれないので、基体31が大きく反ってしまうことが低減される。

【0068】

また、図８および図１０に示された例において、基体31の表面に直接形成される酸化珪素膜（ＳｉＯ_２層）の厚みを調整することによって、Ｆ32と力Ｆ33およびＦ34の合計との差異を低減することで基体31の反りをより小さくすることができる。なお、基体31の表面に直接形成される酸化珪素膜（ＳｉＯ_２層）は誘電体多層膜の光学特性にほとんど影響を与えないので、基体31の両主面に加わる応力差が大きくなる場合には厚みを調整することで光学特性を変えずに応力を調整することができる。

【0069】

本発明においては、光学フィルタ部材３の両主面に加わる応力差を小さくすることができるため、上記例において、基体31の厚みが0.1ｍｍであり、第１、第２および第３の誘電体多層膜32、33、34の合計の厚みが0.013ｍｍの厚みとなるように光学フィルタ部材３を基体31に形成した場合には、どちらの面から３点曲げ強度を測定しても、元の基体31単体の３点曲げ強度より強い光学フィルタ部材３が得られた。なお、0.013ｍｍは、基体31の厚みの10%を越える厚みである。

【0070】

また、図１２および図１３に示されているように、第２の誘電体多層膜33は、応力調整層33ａ_１を含んでいてもよい。ここでいう“応力調整層33ａ_１”とは、基体31の上面に設けられた第１の誘電体多層膜32と基体31の下面に設けられた第２の誘電体多層膜33および第３の誘電体多層膜34との誘電体層構造の違いによって、基体31の上面および下面に生じる応力の差を低減し得るものである。

【0071】

応力調整層33ａ_１は、第２の誘電体多層膜33の複数の第１の低屈折率誘電体層33ａの一部であり、他の第１の低屈折率誘電体層33ａとは膜厚の異なるものである。応力調整層33ａ_１は、基体31の上面および下面に生じる応力の差を低減し得るように、他の第１の低屈折率誘電体層33ａとは膜厚が異なるように設計されている。

【0072】

ここで、図１３を参照して、応力調整層33ａ_１の機能について説明する。応力調整層33ａ_１は、基体31の上面に設けられた第１の誘電体多層膜32が基体31に与える力Ｆ32と、基体31の下面に設けられた第２および第３の誘電体多層膜33および34が基体31に与える力Ｆ33およびＦ34との差異を低減させて、基体31の反りを低減させるものである。すなわち、応力調整層33ａ_１は、Ｆ32と、力Ｆ33およびＦ34の合計との差異を低減させるためのものである。

【0073】

例えば、図１２に示されている低屈折率誘電体層が酸化珪素（ＳｉＯ_２）から成るとともに高屈折率誘電体層が酸化チタン（ＴｉＯ_２）から成る場合、成膜時に内在する応力は酸化珪素（ＳｉＯ_２）の方が大きい。そこで、この酸化珪素（ＳｉＯ_２）から成る低屈折率誘電体層に着目してみると、求められる光学特性を実現するために、第２の誘電体多層膜33における低屈折率誘電体層の厚みが極端に小さくなっている。

【0074】

この状態で、応力調整層33ａ_１がない場合には、基体31に与えられる力Ｆ33が極端に小さくなり、基体31の上下面が受ける力のバランスが大きくずれて、基体31が大きく反ってしまう可能性がある。しかしながら、図１２に示された例において、光学膜は、第２の誘電体多層膜33における他の低屈折率誘電体層よりも膜厚の大きい応力調整層33ａ_１を有していることによって、Ｆ32と力Ｆ33およびＦ34の合計との差異が低減されている。

【0075】

応力調整層33ａ_１は、第２の誘電体多層層33の厚み方向において基体31に接している第１層目に設けられており、基体31と応力調整層33ａ_１とが互いに屈折率の差が比較的小さい材料によって形成されている場合には、基体31と応力調整層33ａ_１との屈折率の差による光学特性への影響を低減させることができる。

【0076】

この点においては、応力調整層33ａ_１は、基体31の主成分と同じ材料から成ることが好ましい。例えば、基体31の主成分が酸化珪素（ＳｉＯ_２）である場合、応力調整層33ａ_１も酸化珪素（ＳｉＯ_２）から成ることが好ましい。このような構造であると、基体31と応力調整層33ａ_１との屈折率の差による光学特性への影響を低減させることができる。

【0077】

本実施形態の例において、第２の誘電体多層膜33は、酸化珪素（ＳｉＯ_２）から成る複数の第２の低屈折率誘電体層33ａと酸化チタン（ＴｉＯ_２）から成る複数の第２の高屈折率誘電体層33ｂとを含んでおり、基体31の主成分が酸化珪素（ＳｉＯ_２）であって、かつ応力調整層33ａ_１は酸化珪素（ＳｉＯ_２）から成る。基体31の主成分が酸化珪素（ＳｉＯ_２）から成り応力調整層33ａ_１が基体31の主成分と同じ酸化珪素（ＳｉＯ_２）から成る場合は、基体31に対する応力調整層33ａ_１の接合強度が向上されて、例えば、応力調整層33ａ_１が基体31から剥がれにくくなり、光学フィルタ部材３における光学特性を向上させることができる。

【0078】

また、光学フィルタ部材３の光学膜は、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope）を用いることで、膜厚、組成、膜の結晶状態等を確認することができる。なお、膜組成を特定することによって、その膜組成から文献等を用いてそれぞれの屈折率を確認することができる。

【0079】

ここから、撮像装置における光学フィルタ部材３以外の構成について説明する。

【0080】

素子搭載用部材１は、基板11と、リード端子13を挟むように基板11に接合された枠体12とを含んでいる。

【0081】

基板11は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、ムライト質焼結体、ステアタイト焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成るものである。

【0082】

基板11は、以下のようにして作製することができる。例えば、基板11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤および可塑剤、分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプレードライ法を用いて顆粒にする。次いで、この顆粒を所定の形状のプレス金型により紛体プレス成型して生成型体を作製し、生成型体を約1500℃の高温で焼成することにより基板11となる。また、上記泥漿物を用いてグリーンシートを作製して、グリーンシートを打ち抜き金型等により打ち抜くなどして適当な大きさにすることで生成形体を得ることができる。生成形体は複数のグリーンシートを積層して所定の厚みにしてもよい。

【0083】

この基板11の表面は、ラップ研磨加工等により平坦にして、20μｍ以下の平坦度にしておくと、撮像素子２を搭載した際に傾きやゆがみが発生しにくくなるので好ましい。基板11は、撮像素子２の搭載部の外周部に枠体12が接合されるが、枠体12が対向する外周部の部分も平坦にしておくと、枠体12が傾きにくくなる。したがって、基体11と枠体12とが良好に接合されて、その上に接着される光学フィルタ部材３も撮像素子２に対して傾きにくくなるので好ましい。

【0084】

リード端子13は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金，銅（Ｃｕ）または銅合金等の金属材料から成るものである。気密信頼性の観点からは、リード端子13、基板11の熱膨張係数との差が小さくなる熱膨張係数を有する材料が好ましく、基板11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、例えば、Ｆｅ−42％Ｎｉ合金が好ましい。リード端子13は、腐食防止または導電性の向上のために、表面にニッケルめっき層および金めっき層を順次被着させておくとよい。

【0085】

リード端子13は、例えば、上記金属材料から成る板材を、金型を用いた打ち抜き加工によりリードフレームを形成する。リードフレームは、複数のリード端子13が枠の内周から内側に延出するように展開された形状を有しており、基板11に接続した後に枠を切り離すことにより複数のリード端子13となる。リードフレームは、エッチング加工により作製することもできる。金属板の上にリードフレーム形状のレジスト膜を形成して、例えば、リード端子13が銅から成る場合であれば、塩化第二鉄によりエッチングした後にレジスト膜を剥離することにより作製することができる。

【0086】

枠体12は、基板11と同様に酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、ムライト質焼結体、ステアタイト焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成るものであり、基板11と同様の方法で作製することができる。枠体12と基板11とを同じ材料を用いると、熱膨張係数が同じになるのでこれらの間に発生する熱応力がその間の接合材14またはリード端子13に加わりにくくなるので好ましい。

【0087】

枠体12は、表面をラップ研磨加工等により平坦にして、20μｍ以下の平坦度にしておくと、基板11に対して傾きにくくなる。また、光学フィルタ部材３は、枠体12に接合されているので、枠体12に対して傾きにくくなる。このように、撮像装置は、基体11、枠体12および光学フィルタ部材３が傾きにくい状態で互いに接合されるので、結果として、光学フィルタ部材３が撮像素子２に対して傾かないように接着されるので好ましい。

【0088】

接合材14は、リード端子13を間に挟んで基板11と枠体12とを接合しており、ガラス材料または樹脂材料を用いることができる。接合材14は、ガラス材料としては、ＰｂＯ系ガラス、ＰｂＯ−ＳｉＯ系ガラス、ＢｉＯ−ＳｉＯ系ガラス、ＰＯ−ＳｉＯ系ガラスまたはＢＯ−ＳｉＯ系ガラス等の低融点ガラスがある。接合材14は、樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂またはポリエーテルイミド樹脂等がある。いずれの場合も、接合材14は、熱膨張係数を基板11または枠体12の熱膨張係数に近いものとするために、例えば、シリカのような無機粉末等のフィラーを含有するものであってもよい。

【0089】

接合材14が低融点ガラスである場合は、例えば、酸化鉛56〜66質量％、酸化硼素４〜14質量％、酸化珪素１〜６質量％および酸化亜鉛１〜11質量％を含むガラス成分に、フィラーとして酸化ジルコニウムシリカ系化合物の粉末を４〜15質量％添加した粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合してガラスペーストを得る。このガラスペーストをスクリーン印刷法等の印刷法により枠体12の下面に所定厚みに印刷塗布し、これを約430℃の温度で焼成することによって枠体12に低融点ガラスを被着させる。

【0090】

この枠体12を、基板11の上に低融点ガラスを下にして載置し、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等の加熱装置で約470℃に加熱することで接合材14を再溶融させて基板11の上面と枠体12の外周縁部に挟まれた各リード端子13の周囲を接合材14で覆い、冷却して低融点ガラスを固化させる。これによって、枠体12およびリード端子13が基板11に強固に接合されて素子搭載用部材１となる。

【0091】

接合材14が樹脂である場合は、例えば、ビスフェノールＡ型の液状エポキシ樹脂からなる主剤に対し、硬化剤としてテトラヒドロメチル無水フタル酸を外添加で10〜30質量％添加し、フィラーとしてシリカ粉末を外添加で30〜80質量％添加し、カーボンブラック等の着色剤、２−メトキシエタノール等の有機溶剤を添加混合してエポキシ樹脂ペーストを得る。このエポキシ樹脂をスクリーン印刷法等の印刷法により枠体12の下面に所定厚みに印刷塗布し、これを約60℃〜80℃の温度で溶剤を乾燥させ枠体12に樹脂層を被着させる。

【0092】

この枠体12を、基板11の上に接合材14を下にして載置し、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等の加熱装置で加熱してピーク温度約150℃で１時間保持することにより、樹脂層を溶融させて基板11の上面と枠体12の外周縁部に挟まれた各リード端子13の周囲を樹脂で覆った後に硬化させることにより、枠体12およびリード端子13が基板11に強固に接合されて素子搭載用部材１となる。

【0093】

以上のようにして、作製された素子搭載用部材１と光学フィルタ部材３との接合は、一般的に紫外線硬化型エポキシ樹脂もしくは熱硬化型エポキシ樹脂等から成る接着剤５を介して行なわれる。素子搭載用部材１と光学フィルタ部材３との接合は、例えば、接着剤５として熱硬化型エポキシ樹脂を用いる場合、従来周知のスクリーン印刷法またはディスペンス法等で接着剤５を素子搭載用部材１または光学フィルタ部材３に塗布し、互いに重ねあわせた後、90〜150℃の温度で60〜90分間加重し加熱することによって行われる。 撮像素子２は、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等である。撮像素子２は、例えば、銀粉末を含有するエポキシ樹脂から成る導電性接着剤によって素子搭載用部材１の上面に接着して固定される。撮像素子２は、電極が素子搭載用部材１の端子に金などからなるボンディングワイヤ４で接続される。そして、素子搭載用部材１の開口部を塞ぐように光学フィルタ部材３を接着剤５で素子搭載用部材１に接着することで撮像装置となる。

【0094】

以下、光学フィルタ部材３の製造方法について図１５を参照して説明する。なお、以下では、図２に示すような光学フィルタ部材３の製造方法について説明する。

【0095】

光学フィルタ部材３の製造方法は、図１５（ａ）に示されているように、無色透明の平板から成る母基体31’の一方主面側に、第１の低屈折率誘電体層32ａと第１の高屈折率誘電体層32ｂとを交互に複数層積層して第1の誘電体多層膜32を、他方主面側に、第２の低屈折率誘電体層33ａと第２の高屈折率誘電体層33ｂとを交互に複数層積層して第２の誘電体多層膜33を、引き続き、第３の低屈折率誘電体層34ａと第３の高屈折率誘電体層34ｂとを交互に複数層積層して第３の誘電体多層膜34を被着形成する。このように、第１の誘電体多層膜32を被着し、第２の誘電体多層膜33と第３の誘電体多層膜34とを連続して被着形成し、母光学フィルタ部材３’を形成する工程と、図１５（ｂ）に示されているように、外周部が枠体72に支持された粘着シート71に母光学フィルタ部材３’の他方主面を密着させて固定する工程と、図１５（ｃ）に示されているように、母光学フィルタ部材３’に複数の光学フィルタ部材領域が縦横に配列されており、この母光学フィルタ部材３’の第1の誘電体多層膜32側に紫外線レーザを照射して走査することにより、母光学フィルタ部材３’を複数の光学フィルタ部材領域に区分するような溝３ａ’を形成する工程と、図１５（ｄ）に示されているように、溝３ａ’に沿って母光学フィルタ部材３’を割断する工程とを含んでいる。

【0096】

これにより、隣接する光学フィルタ部材領域の第１の誘電体多層膜32は溝３ａ’を介して配置されることになるので、製造工程中に第１の誘電体多層膜32同士が接触することが低減される。母光学フィルタ部材３’の主面上に光学膜を形成した平板状の母光学フィルタ部材３’を粘着シート71に密着させて光学フィルタ部材３を作成しても、異物の少ない光学フィルタ部材３を作製することができる。紫外線レーザを照射することで溝３ａ’を形成する際に、母基体31’の表面に形成された光学膜が照射する紫外線レーザの波長の85％を越える高い割合でレーザ光を反射する場合には、紫外線レーザは、反射されても加工できるエネルギーを照射する必要がある。また、加工中には反射率が変化するため紫外線レーザの調整も難しくなるが、母基体31’の表面に形成された光学膜が照射された紫外線レーザの波長を15％以上吸収もしくは透過するものであると、紫外線レーザを溝３´形成に効果的に使用することができるとともに、加工中の反射率の変化も小さくなるので、紫外線レーザの調整も容易になるので好ましい。

【0097】

粘着シート71は、一般的に、支持シートと、その片側表面上に設けた粘着剤層との２層構造からなる。粘着シート71の厚さは、特に限定されるものではないが、通常30〜300μｍであり、好ましくは50〜100μｍである。 粘着剤層用の粘着剤は、感圧接着剤成分として、汎用の感圧接着剤を構成する化合物より選択することができ、例えば、ゴム系、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系、ポリエステル系またはポリビニルエーテル系の接着剤等を挙げることができる。場合によっては、感圧接着剤成分にレーザ光線の吸収率を高めるための吸収性付与剤を付与して粘着剤としてもよい。粘着剤層の厚みは、特に限定されないが、通常１〜100μｍであり、好ましくは５〜50μｍである。

【0098】

枠体72は、通常、位置決めするための直線部または溝が外周に形成された枠状体であり、粘着シート71を介して母光学フィルタ部材３’を位置決めするための治具である。このような治具を用いることで、量産性または再現性を向上させることができる。枠体72は、0.5ｍｍ〜１ｍｍ程度の金属板をエッチング加工で作製することができる。また、枠体72は、金型を用いて熱可塑性樹脂で射出成型して作製してもよい。

【0099】

支持シート上に粘着剤層を形成して粘着シート71としたものを枠体72に粘着剤層を介して接着し、その中央に母光学フィルタ部材３’を粘着剤層に貼り付けることで、レーザ加工工程の量産性または再現性を向上させることができる。

【0100】

レーザ装置は、波長および位相が揃った光を発生させる装置であり、本実施形態では、266ｎｍの紫外線波長を持つレーザを用いて加工を行なった。１０μｍ程度の波長を持つ炭酸ガスレーザーを用いて加工することができるが、紫外線レーザを用いた場合には、炭酸ガスレーザーを使用した場合に比べてスポット径をより小さく絞ることができるので、紫外線レーザを当てた部分の周囲への影響が小さく、光学膜の良好な特性が得られる領域を広くすることができるので好ましい。

【0101】

本実施形態で用いられるレーザダイシング装置では、枠体72に粘着シート71を介して固定したガラス材料から成る母光学フィルタ部材３’の上面の第１の誘電体多層膜32に対し焦点が合うようレーザ光線を照射し、母光学フィルタ部材３’に溝３ａ’を形成する。第１の誘電体多層膜32を透過した紫外線レーザのエネルギーは、母光学フィルタ部材３’の表面部において熱に変換されて母光学フィルタ部材３’の表面部の一部を溶かす。第１の誘電体多層膜32は、母光学フィルタ部材３’の表面部において発生した熱によって部分的に蒸発される。

【0102】

266ｎｍの紫外線レーザは、スポット径を20μｍ程度に絞ることができ、また、一般的なガラス材料が紫外線レーザを吸収してガラス材料を透過しないので、粘着シート71に熱の影響を与えにくく、高精度な寸法加工を行なうことができる。また、紫外線レーザが照射されて溝３ａ´が形成された部分では、第１の誘電体多層膜32と基体31とが側面の一部分で溶着して一体のガラス質層となっていることで、側面からの水分の浸入を阻止するので光学特性の径時変化が少ない構造となる。

【0103】

次に、粘着シート71の裏面からそれぞれの溝３ａ’の真下を押し上げることで、母光学フィルタ部材３’を割断し光学フィルタ部材３とする。

【0104】

次に、粘着シート71の裏面から紫外線光を当てることで、粘着シート71を硬化させ、粘着性を低下させ、光学フィルタ部材３をピックアップすることで、光学フィルタ部材３を作製することができる。なお、母光学フィルタ部材３´の切断には、ダイシングソーを用いて切り離すこともできる。その場合には、第１の誘電体多層膜32と基体31が溶着することはない。

【0105】

また、ガラス材料から成る基体31が、例えば、アルカリ金属成分を多く含み、比較的に水分に対して弱い組成である場合には、図１６に示すように、基体31の上下面側に水分を通しにくい性質を有するバリア膜35を形成することが好ましい。

【0106】

また、図２または図９の光学膜の構造において、第１〜第３の誘電体多層膜32、33、34の厚み方向の一部分がバリア層としての機能を有することによって、比較的に水分に対して弱い組成のガラス材料を基体31として用いた場合に効果的である。その構造の例としては、複数の高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の一部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。複数の高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の一部がアモルファス化されることによって、水分が通りにくくなる。

【0107】

また、第１〜第３の誘電体多層膜32、33、34の厚み方向の全部がバリア層としての機能を有する構造の例としては、複数の高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の全部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。

【0108】

本実施形態における光学フィルタ部材３において、水分を通しにくい性質を有するバリア膜35を含んでいる場合または第１〜第３の誘電体多層膜32、33、34がバリア層としての機能を有している場合には、比較的に水分に対して弱い性質を有するガラス材料から成る基体31は、表面の劣化が低減されており、例えば、第１〜第３の誘電体多層膜32、33、34の剥がれ等が生じる可能性がより低減される。

【符号の説明】

【0109】

１・・・・・素子搭載用部材
２・・・・・撮像素子
３、３Ａ・・・・・光学フィルタ部材
31・・・・・基体
32・・・・・第１の誘電体多層膜
32ａ・・・・第１の低屈折率誘電体層
32ｂ・・・・第１の高屈折率誘電体層
33・・・・・第２の誘電体多層膜
33ａ・・・・第２の低屈折率誘電体層
33a1・・・・応力緩和層
33ｂ・・・・第２の高屈折率誘電体層
33b1・・・・みなし高屈折率誘電体層部位
33b2・・・・みなし低屈折率誘電体層に含まれる高屈折率層部位
34・・・・・第３の誘電体多層膜
34ａ・・・・第３の低屈折率誘電体層
34ｂ・・・・第３の高屈折率誘電体層
35・・・・・バリア膜
４・・・・・ボンディングワイヤ
５・・・・・接着剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】