[发明专利]相位型衍射元件、其制造方法、及摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及由例如电荷耦合(CCD)元件、互补型金属氧化膜半导体(CMOS)元件等形成的、作为低通滤波器用于周期性地形成有多个受光像素的摄像元件等中的相位型衍射元件以及其制造方法，进一步涉及使用了该衍射元件的摄像装置。

背景技术

在使用了由CCD元件或CMOS元件等形成的摄像元件的摄像光学系统中，伴随着伪信号(false signal)的发生而产生与由被摄体产生的光不同的色光成分(干涉条纹，moire)。为了抑制这个现象，一般来说，使用对被摄体光的高空间频率成分进行限制的光学低通滤波器。

以前，作为光学低通滤波器，利用了双折射物质中的寻常光线与非常光线的分离的双折射型滤波器被广泛使用。最被广泛使用的双折射型光学低通滤波器的材料为水晶或铌酸锂等无机晶体。由无机晶体形成的双折射型光学低通滤波器通过合成单晶并实施切割、研磨等后加工而形成为板状。因此，有制造时需要较多的时间和劳动这样的缺点。

为了解决这样的问题，有提案将光反应性的液晶组合物作为双折射型低通滤波器的材料来使用。例如，形成光反应性的液晶组合物的薄膜，在液晶的介晶从薄膜的法线方向倾斜的状态下使其聚合，从而得到所期望的光学特性，该内容记载于例如日本专利第3592383号公报。或者，在介晶从法线方向的倾斜角在薄膜的厚度方向连续地变化的状态下使其聚合，得到所期望的光学特性，该内容记载于例如日本特开2007-93918号公报。

但是，使介晶在从法线方向倾斜的方向、特别是倾斜20～70度的方向上均匀取向是困难的。在使介晶从法线方向的倾斜角在薄膜的厚度方向连续地变化的构成时，由于相对于厚度的光线的分离幅(Separation width)变小，因此该薄膜的膜厚必须变大。

另一方面，作为光学低通滤波器，除通过双折射来分离光线的方式以外，利用了由衍射引起光分离的衍射栅格型元件被广泛利用。作为衍射栅格型低通滤波器而最普通的滤波器为相位型衍射元件。例如，如日本特开平4-9803号公报所记载，使用树脂等透明材料形成在表面具有周期性凹凸形状的板，通过凹部和凸部使光的相位产生相位差。

利用了凹凸的相位型衍射栅格由于元件表面不平坦而容易产生栅格的影。另外，有难以提高衍射效率这样的问题，难以在以得到高品质的图像为目的的摄像装置中采用。

发明内容

本发明为了解决如上述的问题，以提供高品质的相位型衍射元件、及提供容易且稳定地制造那样的衍射元件的方法为目的。另外，本发明以提供将该衍射元件作为低通滤波器来使用的摄像装置为目的。

根据本发明的第1侧面，提供一种相位型衍射元件，其特征在于，具备：具有表面及背面的透明基板、

设置在所述透明基板的表面且由至少含有液晶化合物的连续膜形成的固体化液晶层，

所述固体化液晶层由周期性地形成的第1区域、第2区域、及它们之间的第3区域构成，

所述第1区域为光学各向异性，所述第2区域为光学各向同性，

所述第3区域不为光学各向同性，但所述液晶化合物的介晶的取向程度低于所述第1区域，

所述第2区域的面内的平均折射率n_i与所述第1区域的面内的平均折射率n_a不同，所述第3区域具有所述n_i与n_a之间的值n_m作为面内的平均折射率。

根据本发明的第2侧面，提供一种摄像装置，其至少具有周期性地形成有多个受光像素的摄像元件，将所述相位型衍射元件作为低通滤波器使用。

根据本发明的第3侧面，提供一种相位型衍射元件的制造方法，其特征在于，

其包括在透明基板的表面上直接或者隔着其他层形成固体化液晶层的步骤，所述固体化液晶层的形成具备：

在所述透明基板上形成含有光聚合性或光交联性的热致性液晶化合物、所述热致性液晶化合物的介晶形成为规定的取向构造的液晶材料层的成膜工序、

一边保留未曝光部，一边对所述液晶材料层的至少2个区域在不同的条件下照射光，在所述液晶材料层中，形成以含有率P_max含有所述热致性液晶化合物聚合或交联而成的反应产物的第1区域、不含有所述反应产物而含有未反应的所述热致性液晶化合物的第2区域、含有所述反应产物及未反应的所述热致性液晶化合物且所述反应产物的含有率为P(P＜P_max)的第3区域的曝光工序、