JP2016018143A - 光学フィルタならびに該光学フィルタを備える撮像装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】高アスペクトのワイヤグリッド形状の形成、及び、光学特性の劣化が少ないワイヤグリッド保護層の形成を同時に達成し、高性能かつ高信頼性の光学フィルタを提供すること。【解決手段】使用帯域の光に透明な透明基板２０と、該透明基板２０上に設けられ、透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターン１０を有する偏光フィルタ層１６と、を備える光学フィルタ２０５であって、前記偏光子パターン１０は金属材料を含み、当該偏光子パターン１０の上面は順に前記金属材料の酸化層１２／ＳｉＯ2層１３で被覆されてなり、側面は前記金属材料の酸化層１２で被覆されてなることを特徴とする光学フィルタ。【選択図】図６

Description

本発明は、偏光を用いた光学フィルタに関する。

広い波長帯域で利用できる偏光素子として、金属の細線をグレーティング状に配列された構造を持つワイヤグリッド素子が利用されている。ワイヤグリッド素子は、金属細線の高さ分の厚みがあれば機能を発現できるため薄型化が容易、無機材料を利用しているため温度変化に強い、等の特徴がある。

ワイヤグリッド素子は、ワイヤの配列周期によって利用できる波長範囲が決定されるため、従来は赤外線用の偏光素子として利用されていた。ところが、近年のナノ加工技術の発展により可視光領域で利用可能なワイヤグリッド素子が開発されるようになり、高温にさらされるプロジェクタ用途等への応用が検討されている。（例えば、特許文献１および２参照。）

特許文献１（特開２００６−５０７５１７号公報）には、腐食防止のために、アルミニウムワイヤグリッドの側面に、アミノホスホネートなどの単分子膜を形成し、腐食防止効果をもたらすという報告がある。しかしながら、単分子膜形成は容易な技術ではなく、必ずしも面内に均一に形成されず、歩留まり低下が懸念される。また、単分子膜として、新たにアミノホスホネート等を利用することによる材料のコストが増加する。
また、特許文献２（特開２００７−８６７２０号公報）には、輝度画像と偏光画像が撮像可能な撮像装置が開示されてなる。その構成は、輝度画像と被写体の部分偏光の画像を同時に取得するため複数の異なる偏光主軸を有するパターン化偏光子を撮像素子に空間的に配置されている。パターン化偏光子としては、フォトニック結晶や構造複屈折波長板アレイが利用されている。

可視光用のワイヤグリッド素子は、例えば配列周期１５０ｎｍ程度で、線幅７０ｎｍ程度、高さ２００ｎｍ程度の矩形の断面構造が必要とされ、金属材料としては高い偏光特性が得られる純アルミニウム（Ａｌ）が用いられ、加工手段としては、主にフォトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ等のナノレジストパターン形成技術と、異方性ドライエッチング技術が用いられている。

ところが、高性能及び高信頼性のワイヤグリッド素子を得るためには、高アスペクトのアルミニウムワイヤグリッド形状と、高信頼性を得るためのアルミニウム保護層と、の双方が必要とされ、これらの両立が問題となっていた。

高アスペクトのアルミニウムワイヤグリッド形状については、プロセスが簡単なレジストをマスクとしてドライエッチングでワイヤグリッドを形成する方法がある。しかしながら、レジストマスクではエッチング選択比が低く（１程度）、レジスト自体も高アスペクトに形成しなければならず、パターンニングが難しい。また、高アスペクトのレジストパターンの下のアルミニウムをエッチングしないといけないので、エッチングも難しくなる。
一方、高信頼性を得るためのＡｌ保護層については、高アスペクトのワイヤグリッドを形成するために、ＳｉＯ₂等のハードマスク（選択比３程度）を用いドライエッチングする方法があるが、ワイヤグリッド形成後にアルミニウム保護層を形成する際に光学特性が劣化する等の問題があった。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、高アスペクトのワイヤグリッド形状の形成、及び、光学特性の劣化が少ないワイヤグリッド保護層の形成を同時に達成し、高性能かつ高信頼性の光学フィルタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る光学フィルタは、使用帯域の光に透明な透明基板と、該透明基板上に設けられ、透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターンを有する偏光フィルタ層と、を備える光学フィルタであって、前記偏光子パターンは金属材料を含み、当該偏光子パターンの上面は順に前記金属材料の酸化層／ＳｉＯ₂層で被覆されてなり、側面は前記金属材料の酸化層で被覆されてなることを特徴とする。

本発明によれば、高アスペクトのワイヤグリッド形状の形成、及び、光学特性の劣化が少ないワイヤグリッド保護層の形成を同時に達成し、高性能かつ高信頼性の光学フィルタを提供することができる。

本発明に係る撮像装置の一実施の形態における構成を示す概略図である。 本発明に係る撮像素子の一実施の形態における光学フィルタと撮像素子の配置関係を表す拡大断面図である。 図２における光学フィルタと撮像素子（画素センサ）の配置関係を表す概略平面図である。 偏光フィルタ層を構成するワイヤグリッド構造の電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）である。 領域分割型ワイヤグリッドの構成例を模式的に示した斜視図である。（従来例） 本発明に係る光学フィルタの一実施の形態におけるワイヤグリッドの構成を示す断面模式図である。 レジストマスクを用いた従来のワイヤグリッド作製フロー図である。 ＳｉＯ₂マスクを用いた従来のワイヤグリッド作製フロー図である。 後付の保護層を用いた従来のワイヤグリッド作製フロー図である。 ＳｉＯ₂マスクを用いた他の従来のワイヤグリッド作製フロー図である。 本発明に係る光フィルタにおけるワイヤグリッドの一実施形態の作製フロー図である。 作製したワイヤグリッドの光学特性を示すグラフである。 作製したワイヤグリッドの高温高湿試験（８５℃−８５％ＲＨ）の結果を示すグラフである。 本発明に係るプロジェクタの一実施の形態における構成を示す概略図である。 本発明に係るプロジェクタの他の実施の形態における構成を示す概略図である。

本発明に係る光学フィルタは、使用帯域の光に透明な透明基板２０と、該透明基板２０上に設けられ、透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターン１０を有する偏光フィルタ層１６と、を備える光学フィルタ２０５であって、前記偏光子パターン１０は金属材料を含み、当該偏光子パターン１０の上面は順に前記金属材料の酸化層１２／ＳｉＯ₂層１３で被覆されてなり（ＳｉＯ₂層１３が表層あるいは表層側で、金属材料の酸化層１２は金属材料側である）、側面は前記金属材料の酸化層１２で被覆されてなることを特徴とする。
次に、本発明に係る光学フィルタ並びに該光学フィルタを備えた撮像装置およびプロジェクタについてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

＜撮像装置＞
図１は本発明に係る撮像装置の一実施の形態における構成を示す概略図である。
撮像装置２０１は撮像レンズ２０４、光学フィルタ２０５、撮像素子２０６およびＰＷＢ基板２０７（ＰＷＢ：printed wiring board）を含むセンサ基板６０１、信号処理部６０２を備える。
被検物からの光は撮像レンズ２０４を透過し、光学フィルタ２０５を透過して撮像素子２０６で電気信号に変換される。信号処理部６０２では、撮像素子２０６から出力される電気信号が入力され、後述する輝度情報や分光情報や偏光情報などの画像信号を生成する。そして、撮像装置２０１は、画像データとして、撮影した画像の画素毎の明るさ（輝度）を示すデジタル信号を、画像の水平・垂直同期信号とともに後続の出力機器（不図示）へ出力する。

図２は本発明に係る撮像素子の一実施の形態における光学フィルタ２０５と撮像素子２０６の配置関係を表す拡大断面図であり、光学フィルタ２０５と撮像素子２０６とを、光透過方向に対して直交する方向から見たときの部分拡大図（破線で囲んだ領域の拡大図）である。

撮像素子２０６は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などを用いたイメージセンサであり、その受光素子にはフォトダイオード２１７を用いている。フォトダイオード２１７は、画素ごとに２次元的にアレイ配置されており、フォトダイオード２１７の集光効率を上げるために、各フォトダイオード２１７の入射側にはマイクロレンズ２１６が設けられている。この撮像素子２０６がワイヤボンディングなどの手法によりＰＷＢ基板２０７に接合されてセンサ基板６０１が形成されている。
撮像素子２０６のマイクロレンズ２１６側の面には光学フィルタ２０５が近接配置される。光学フィルタ２０５と撮像素子２０６はＵＶ接着剤で接合してもよいし、撮影に用いる有効画素範囲外をスペーサなどで支持した状態で有効画素外の四辺領域でＵＶ接着や熱圧着してもよい。

図３は、光学フィルタ２０５と撮像素子２０６の画素の配置関係の例を示した模式図である。
光学フィルタ２０５は、撮像素子２０６上における１つのフォトダイオード２１７に対応するように領域に分割されている。例えば、図３における２０６ａで示す領域に２０５ａで示す領域が対応している。すなわち、光学フィルタ２０５は１画素ごとに対応した市松模様状のパターンが配置されている。

光学フィルタ２０５と撮像素子２０６との間に空隙がある構成としてもよいが、光学フィルタ２０５を撮像素子２０６に密着させる構成とした方が、光学フィルタ２０５上の領域の境界と、撮像素子２０６上の領域の境界を一致させやすくなる。
領域分割された各パターンは後述する各種アプリケーションに応じて、輝度情報・偏光情報・分光情報の所謂、光の３成分を適宜調整して出力するように偏光フィルタや分光フィルタや光量調整フィルタが画素単位で形成されている。

なお、本実施形態では、撮像素子２０６としてモノクロ画像用撮像素子の例を説明するが、カラー画像用撮像素子を用いてもよい。カラー画像用撮像素子を用いる場合は、撮像素子２０６の各画素に付属するカラーフィルタの特性に応じて光学フィルタの各パターンの透過特性を調整すればよい。
これらの画素単位の異なる情報から、後述する各種画像が形成される。このような画像形成はカメラ内部の信号処理部６０２で行われる。

＜光学フィルタ＞
次に、光学フィルタ２０５の構成についてさらに詳細に述べる。光学フィルタ２０５は透明基板２０を備え、この透明基板２０の上にワイヤグリッド１０が形成されている。また、必要に応じて透明基板２０の下層には基板の反射防止（ＡＲＣ；anti-reflective coating）層３０が設けられていてもよい。

・透明基板２０
透明基板２０は、使用帯域の光（本実施形態では可視光域）に対して透明な材料、例えば、ガラス、サファイア、水晶などで構成されている。本実施形態では、ガラス、特に、安価で、また耐久性もある石英（屈折率１．４６）やテンパックスガラス（屈折率１．５１）が用いられている。

・ワイヤグリッド１０
ワイヤグリッド１０は、アルミニウムの導電体線１１（以下、「ワイヤ」ともいう）が特定のピッチで格子状に配列してなるものである。この導電体線１１のピッチが入射光（例えば、可視光の波長４００ｎｍから８００ｎｍ）に比べてかなり小さいピッチ（例えば、２分の１以下）であれば、導電体線１１に対して平行に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど反射し、導電体線１１に対して垂直な電場ベクトル成分の光をほとんど透過させるため、単一偏光を作り出す偏光子パターンとして使用できる。
なお、導電体線１１に用いられる金属材料としては、それぞれの金属を不動態化処理して所望の効果を奏するものであればよく、例えばＣｒ、Ａｌ／Ｃｒ、Ａｌ、Ａｌを含んだ積層金属等が挙げられる。これらの金属の中でも、一般的な金属材料の中で光学特性に優れているアルミニウムを用いることが好ましい。

なお、ワイヤグリッド１０からなる偏光子パターン（以下、単に偏光子とも称することもある。）は、ワイヤ１１の断面積が増加すると消光比が増加し、更に周期幅に対する所定の幅以上のワイヤ１１では透過率が減少する。また、ワイヤ１１の長手方向に直交する断面形状がテーパ形状であると、広い帯域において透過率、偏光度の波長分散性が少なく、高消光比特性を示す。

図４は偏光フィルタ層を構成するワイヤグリッド１０の断面構造の電子顕微鏡写真である。偏光フィルタ層１６は、ワイヤグリッド構造により、溝（凹凸構造の凹部）方向の偏光方向の光が入射したときは遮光し、溝と直交する方向の偏光方向の光が入射したときは透過する。

本発明に係る光学フィルタは、上述した光学フィルタ２０５に関するものであり、ワイヤグリッド１０の高アスペクト形成やワイヤグリッド１０の保護層に関する。アルミニウム上面にあらかじめＡｌ₂Ｏ₃を形成し、ついでＡｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂構成を有し、そしてアルミニウム側面はＡｌ₂Ｏ₃で被覆されてなる。
これらの本発明に係る光学フィルタの特徴について、図面を参照しながらさらに説明する。

図５に標準的なワイヤグリッドの製造プロセスで作製した領域分割型ワイヤグリッドの模式図（斜視図）を示している。標準的なワイヤグリッド１０は、例えば、透明基板２０（厚さ０．６ｍｍ）上にワイヤグリッド１０となるアルミニウム（以降、Ａｌ）膜２００ｎｍをスパッタリング等で成膜した後、レジストにてナノパターン（周期は１５０ｎｍ）を形成する。次に、形成されたレジストパターンをマスクとして、塩素系のガスを用いて、Ａｌ膜の異方性ドライエッチングを行い、ワイヤグリッド１０が形成される。
なお、以降の断面図の説明においては、図５におけるＡ−Ａ’線部について示している。

図６は、本発明に係る光学フィルタの一実施の形態におけるワイヤグリッドの構成を示す断面模式図である。図示の如く、本実施形態においてはワイヤグリッド１０の上部を舌から順にアルミニウム酸化物（以降、Ａｌ₂Ｏ₃）と珪素酸化物（以降、ＳｉＯ₂）、側面をＡｌ₂Ｏ₃で被覆した構成のワイヤグリッドとなっている。

図５に示す標準的なワイヤグリッドの製造プロセスと異なり、Ａｌ膜をドライエッチングするマスクとして、レジストではなくＳｉＯ₂を用いている。ＳｉＯ₂を用いることにより、高アスペクトのワイヤグリッドを形成することができる。また、ＳｉＯ₂を形成する前にあらかじめＡｌ₂Ｏ₃を形成しておくことを特徴としている。Ａｌ側面のＡｌ₂Ｏ₃に関しては、Ａｌのドライエッチング工程と連続して、エッチング箇所を大気にさらす前に酸素プラズマなどの簡易なプロセスにより緻密な膜が形成できる。
以上により、透明基板２０上のＡｌ（ワイヤ１１）は外周を防湿性の高いＡｌ₂Ｏ₃（保護層１２）で保護された構成（さらにＳｉＯ₂膜１３を有する）のワイヤグリッド１０を有する偏光フィルタ層１６となっている。

（従来の作製フロー）
ついで、本発明に係る光学フィルタの作製フローを説明するに先立ち、従来の光学フィルタの作製フローについて説明する。
図７は、レジストマスクを用いた従来のワイヤグリッドの作製フロー図である。
透明基板２０上に蒸着やスパッタリングによりＡｌ膜（ワイヤ１１のもととなるものであり、図中においては説明の便宜のため符号１１で示す）を成膜した後、フォトリソグラフィやインプリント法によりレジストパターンを形成する。図７に示す例では樹脂を用いたレジストパターン１１ａを形成した。
その後、塩素系のガスを用いて、Ａｌ膜の異方性ドライエッチングを行い、ワイヤグリッド１０を形成する。最後に、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法等によりＡｌ₂Ｏ₃等の保護層１２を形成している。

しかしながら、この従来の方法では高アスペクトのワイヤグリッドを形成することが難しい。レジストマスクではエッチング選択比が低く（１程度）、レジスト自体も高アスペクトに形成しなければならず、パターンニングが難しい。また、高アスペクトのレジストパターンの下のＡｌをエッチングしないといけないので、マイクロローディング効果によりエッチングも難しくなるためである。また、後付の保護層１２の形成では、ワイヤグリッド１０のワイヤ１１間における透明基板２０上にも保護層１２が形成されてしまうために透過率が低下するという光学特性の劣化が起きる。なお、後付の保護層１２をＡｌの熱酸化やプラズマ酸化で行えば保護層１２由来の光学特性の劣化については防ぐことができるが、前述の高アスペクト形成が困難という問題は残ったままである。

さらに、図８に図７とは別の従来のワイヤグリッド作製フロー図（ＳｉＯ₂マスク）を示す。図８はＳｉＯ₂マスク（ＳｉＯ₂層１３のもととなるものであり、図中においては説明の便宜のため符号１３で示す）を用いた従来のワイヤグリッド作製フロー図である。

図８に示すＳｉＯ₂マスクを用いたワイヤグリッド作製フローの場合、透明基板２０上に蒸着やスパッタリングによりＡｌ膜（１１）、ＳｉＯ₂膜（１３）を成膜した後、フォトリソグラフィやインプリント法により樹脂を用いたレジストパターン１１ａを形成する。
その後、フッ素系のガスを用いて、ＳｉＯ₂膜（１３）の異方性ドライエッチングを行い、パターンを転写した後、塩素系のガスを用いて、Ａｌ膜（１１）の異方性ドライエッチングを行い、ワイヤグリッド１１を形成する。
最後に、熱酸化やプラズマ酸化等によりＡｌ₂Ｏ₃等の保護層１２を形成している。ＳｉＯ₂等のハードマスク（選択比３程度）を用いドライエッチングすれば、Ａｌ厚２００ｎｍ、アスペクト比３以上の高アスペクトも形成可能である。

しかしながら、Ａｌ膜（１１）上面にはＳｉＯ₂膜（１３）しか存在しないので、上面の防湿性が良くないためにＡｌが腐食する可能性がある。また、高温に曝された場合、ＳｉＯ₂膜（１３）の熱膨張係数が小さいために、Ａｌが膨張して破裂、破損する可能性がある。Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂の熱膨張係数はそれぞれ、２３、７．２、０．５２（×１０^-6／℃）であり、ＳｉＯ₂の熱膨張係数が小さい。

一方、図９は図７及び図８とは別の従来のワイヤグリッド作製フロー図（後付の保護層１２によるマスク）である。図９は後付の保護層１２を用いた従来のワイヤグリッド作製フロー図である。
なお、図８に示す（０）基板受入れ、ＡＲＣから（３）ＳｉＯ₂エッチングまで、即ち、（０）基板受入れ、ＡＲＣ、（１）成膜、（２）パターニング及び（３）ＳｉＯ₂エッチングの工程は、図９に示すワイヤグリッド作製フローにおいても同一であるため、図９においては図示を省略した。
図９に示す例では、（４）Ａｌエッチングした後に、最後にＡＬＤ法等によりＡｌ₂Ｏ₃等の保護層１２を形成している。このように保護層１２を形成した場合は、防湿性は向上するが、前述のワイヤ１１間に存在する保護層１２の影響による光学特性（透過率）の劣化や、耐熱性の問題は残る。

図１０は図７〜図９とは別の従来のワイヤグリッド作製フロー図（マスクＳｉＯ₂除去）である。図１０はＳｉＯ₂マスク（ＳｉＯ₂層１３のもととなるものであり、図中においては説明の便宜のため符号１３で示す）を用いた他の従来のワイヤグリッド作製フロー図である。
なお、図１０においても図９と同様に、（０）基板受入れ、ＡＲＣから（３）ＳｉＯ₂エッチングまでの工程は図８と同一であるため、図１０においては図示を省略した。

図１０に示す従来の例では、（４）Ａｌエッチングした後に残存したＳｉＯ₂マスクを除去したあと、最後に、ＡＬＤ法等によりＡｌ₂Ｏ₃等の保護層１２を全面にわたり形成している。このように保護層１２を形成した場合は、防湿性、耐熱性は向上するが、前述の光学特性（透過率）の劣化の問題は残る。特に、（５）ＳｉＯ₂除去で基板にくぼみ（図中破線円）が発生し、光の屈折、散乱により、さらに透過率が低下してしまう問題が発生する。

（本発明に係る光フィルタの作製フロー）
以上、従来のワイヤグリッド作製フローについて説明したが、ついで本発明に係る光フィルタにおけるワイヤグリッドの作製フローの一例について説明する。
図１１に本発明に係る光フィルタにおけるワイヤグリッドの一実施形態の作製フロー図を示している。図８に示した従来例と似ている部分もあるが、本実施形態における大きな違いは図１１中の（１）における成膜工程で、意図的にＡｌ（１１）、ＳｉＯ₂（１３）間にＡｌ₂Ｏ₃（１２）を介在させている点である。

通常のマルチチャンバー方式のスパッタリング装置等により（すなわち従来の方式により）、Ａｌ、ＳｉＯ₂を連続成膜すると大気中に曝されることがないので、Ａｌ、ＳｉＯ₂間には自然酸化膜（Ａｌ₂Ｏ₃）すら介在しない。
そこで、本実施形態では成膜時にはＡｌ成膜後に一度大気に曝し、自然酸化膜（Ａｌ₂Ｏ₃）を確実に形成することが望ましい。しかしながら、自然酸化膜は２〜３ｎｍ程度が形成されるのみなので、大気に曝すことに代えて或いはこれに加えて熱酸化やプラズマ酸化等により５ｎｍ以上のＡｌ₂Ｏ₃層を形成することがより望ましい。防湿性の高いＡｌ₂Ｏ₃を全面に安定的に備え、より信頼性が向上する。
また、Ａｌ側面もＡｌ₂Ｏ₃層を５ｎｍ以上形成することがより望ましい。Ａｌ側面も熱酸化やプラズマ酸化等により形成することができる。

ワイヤグリッド１０のワイヤ１１上面におけるＡｌ₂Ｏ₃層の厚さは前述の如く２ｎｍ以上が好ましく、５ｎｍ以上がより好ましく、１５ｎｍ以下が望ましい。厚すぎる場合は後工程でのＡｌエッチングで、エッチングの阻害要因になる場合がある。
また、ワイヤグリッド１０のワイヤ１１側面におけるＡｌ₂Ｏ₃層の厚さはワイヤ１１上面と同様に２ｎｍ以上が好ましく、５ｎｍ以上がより好ましく、１５ｎｍ以下が望ましい。厚すぎる場合は、Ａｌの体積が減り、偏光特性が劣化してきてしまう場合がある。

以上のような方法で作製したワイヤグリッドは、高アスペクト形状と高信頼性を両立できる構造となっている。

図１２には上記の実施形態で作製したワイヤグリッドの光学特性を示す。本実施形態で作製することにより、波長５５０ｎｍ時には、ＴＭ透過率８８．０％、消光比（ＴＭ／ＴＥ）２４８１と、高透過率かつ高コントラスト（消光比）の特性をもつワイヤグリッドを得ることができる。

図１３には上記の実施形態で作製したワイヤグリッドの高温高湿試験（８５℃−８５％ＲＨ）の結果を示す。高温高湿試験前と１０００時間後ではＴＭ透過率の変動は１％程度（波長５５０ｎｍ時）とほとんど劣化は見られなかった。車載規格である高温高湿試験（８５℃−８５％ＲＨ、１０００ｈ）もクリアできるので、市場の大きい車載用途へも使用できる高性能で高信頼性の撮像装置を得ることができる。
また、耐熱性に関しては、高温時（２００℃以上）の破裂、破損を抑えることができ、２５０℃まで何ら問題を生じない高い耐熱性を有する。

また、上記した光学フィルタはプロジェクタにも用いることができ、プロジェクタ等の光源近傍に備えても問題ない耐熱性を有する。光学フィルタを除くプロジェクタの構成については周知慣用のものを用いることができ、これに上述した本発明の光学フィルタを適用すればよい。

以下にプロジェクタについて具体例を挙げて説明するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
図１４のように、本発明の光学フィルタを備えるプロジェクタ（投射装置）には、画像形成素子１１０７への照明光源１１０１が用いられる。
照明光源１１０１としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、ＬＥＤなどが用いられる。高効率な照明効率を得られるように通常は照明光学系を搭載する。

照明光学系の具体例としては、光源１１０１近傍に配置されたリフレクター１１０２（光源１１０１と一体となっている）や、このリフレクター１１０２により反射されて指向性を持った光束をインテグレータ光学系といわれる照度均一化手段１１０５（偏光変換素子１１０４を備える）で画像形成素子１１０７面上へと均一に照明分布を得られるようにした光学系を搭載してもよいし、カラーホイール１１０６を用いて照明光をカラー化してそれと同期して画像形成素子１１０７の画像をコントロールすることによりカラー画像を投射できるようにしてもよい。
なお、本発明に係るプロジェクタでは、偏光変換素子１１０４に上記した本発明に係る光学フィルタを用いるものである。

反射型タイプの液晶画像形成素子を用いる場合は、ＰＢＳと組み合わせた照明光路と投射光路の偏光分離手段１１０８を用いるなどでより効率よい照明が可能となる。また、ＤＭＤパネルを搭載する場合は、全反射プリズムを使った光路分離などが採用される。
このように、ライトバルブの種類に応じて適切な光学系を採用すればよい。

なお、図１５のように画像形成素子１２０７を、赤、緑、青等の複数枚用いて、照明光を色分離手段１２０６により分離された各色の照明光を当てて、色合成手段１２０９により合成された光を投射光学系１２１０に入射させることによりスクリーン１２１１上にカラー画像を投射することができることは言うまでもない。

以上説明した本発明によれば下記（１）〜（５）の効果を奏する。
（１）高性能（透過率の低下を抑えつつ、高コントラスト）の光学特性をもち、信頼性（高温、高温高湿）の高い偏光子が得られる。すなわち、上面にＡｌのエッチングマスクとしてＳｉＯ₂を備え、高アスペクトの偏光子を形成でき、高性能（透過率の低下を抑えつつ、高コントラスト）の光学特性を得られる。これは、あらかじめＡｌの上面とＳｉＯ₂の間にＡｌ₂Ｏ₃を備えているので、最終的にエッチングマスクであるＳｉＯ₂を除去する必要もないので、光学特性の劣化を抑えられる。また、上面と側面にＡｌ₂Ｏ₃を備えことにより、信頼性（高温、高温高湿に対して）の高い偏光子となる。

（２）Ａｌ上部のＡｌ₂Ｏ₃を自然酸化膜厚（２〜３ｎｍ）よりも厚く形成することにより、より信頼性が向上する。すなわち、Ａｌの上面のＡｌ₂Ｏ₃を自然酸化膜厚（２〜３ｎｍ）よりも意図的に厚く形成することにより、防湿性の高いＡｌ₂Ｏ₃を全面に安定的に備え、より信頼性が向上する。

（３）Ａｌ側面のＡｌ₂Ｏ₃は、側面にのみ選択的に形成できるので、光学特性の劣化が少ない。また、緻密なＡｌ₂Ｏ₃膜が形成できるので、より信頼性が向上する。すなわち、Ａｌの側面のＡｌ₂Ｏ₃は、プラズマ酸化により形成することにより側面にのみ選択的に形成できるので、光学特性の劣化が少ない。また、プラズマ酸化は偏光子のＡｌを材料として形成しているので、緻密なＡｌ₂Ｏ₃膜が形成できるので、より信頼性が向上する。

（４）高性能で高信頼性の撮像装置を得ることができる。すなわち、車載規格である高温高湿試験（８５℃−８５％ＲＨ、１０００ｈ）もクリアできるので、市場の大きい車載用途へも使用できる高性能で高信頼性の撮像装置を得ることができる。

（５）プロジェクタ等の光源近傍に備えても問題ない耐熱性を有する。すなわち、Ａｌ上面にＳｉＯ₂のみでなく、Ａｌ₂Ｏ₃を介在しているので、Ａｌとの熱膨張係数が近くなり、高温時の破裂、破損を抑えることができ、高い耐熱性を有する。

１０ ワイヤグリッド
１１ 導電体線（ワイヤ）
１１ａ レジストパターン
１２ 保護層（Ａｌ₂Ｏ₃層）
１３ ＳｉＯ₂層
２０ 透明基板
３０ 反射防止（ＡＲＣ）層
２０４ 撮像レンズ
２０５ 光学フィルタ
２０６ 撮像素子
６０１ センサ基板
６０２ 信号処理部
１１０１ 光源
１１０２ リフレクター
１１０３ リレーレンズ
１１０４ 偏光変換素子
１１０５ 照明均一化手段
１１０６ カラーホイール
１１０７ 画像形成素子
１１０８ 偏光分離手段
１１０９ 投射光学系
１１１０ スクリーン
１２０１ 光源
１２０２ リフレクター
１２０３ リレーレンズ
１２０４ 偏光変換素子
１２０５ 照明均一化手段
１２０６ 色分離手段
１２０７ 画像形成素子
１２０８ 偏光分離手段
１２０９ 色合成手段
１２１０ 投射光学系
１２１１ スクリーン

特開２００６−５０７５１７号公報 特開２００７−８６７２０号公報

Claims (6)

1. 使用帯域の光に透明な透明基板と、該透明基板上に設けられ、透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターンを有する偏光フィルタ層と、を備える光学フィルタであって、
   前記偏光子パターンは金属材料を含み、当該偏光子パターンの上面は順に前記金属材料の酸化層／ＳｉＯ₂層で被覆されてなり、側面は前記金属材料の酸化層で被覆されてなることを特徴とする光学フィルタ。
2. 前記金属材料は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
3. 前記上面の金属材料の酸化層の厚さは５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学フィルタ。
4. 前記側面の金属材料の酸化層は、プラズマ酸化により形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学フィルタ。
5. 撮像レンズと、撮像素子と、前記撮像レンズ及び前記撮像素子の間に設けられた光学フィルタと、を具備する撮像装置において、
   前記光学フィルタは、請求項１乃至４のいずれかに記載の光学フィルタであることを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の光学フィルタを備えることを特徴とするプロジェクタ。