專利名稱：光學濾光器以及攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了光學濾光器，以及具有該光學濾光器的光圈裝置的攝像裝置。
背景技術(shù)：
在以往的視頻照相機等的光學設(shè)備中，設(shè)置用于控制進入固體攝像元件的入射光量的光量光圈裝置。該光量光圈裝置被控制為在被拍攝體變亮時變成更小的光圏。此外， 在該光量光圈裝置上配置有ND (Neutral Density)濾光器，謀求即使是明亮的被拍攝體的情況下也能夠防止光圈開ロ過度變小，防止晃動現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象。關(guān)于該ND濾光器，除了具有単一密度的濾光器之外，公知的還有例如在特開平6-265971號公報或特開2004-205951號公報中公開的、具有透明的部分和透射率連續(xù)性或者階段性變化的部分的濾光器。另ー方面，視頻照相機等的光學設(shè)備的固體攝像元件的高靈敏度化和高精細化正在進步。因此，如果配置在光量光圈裝置上的ND濾光器的整個可見光波長區(qū)域中的分光反射率高，則在攝影畫面中容易發(fā)生重像或閃爍(flare)等。因而，為了降低該重像或閃爍，重要的是降低ND濾光器的分光反射率。為了降低ND濾光器的分光反射率，公知的有利用真空蒸鍍法等在ND膜上形成反射防止膜的方法。此外，公知的有在沒有形成ND膜的面上作為反射防止膜進行AR(Anti-Reflection)涂層的成膜的方法。但是，當形成由基板表面的單層膜組成的反射防止膜的情況下，雖然反射率能夠在特定的波長下降低，但在該波長以外不能夠降低。因而，如特開平8-075902號公報、特開平10-133253號公報、特開2003-344612號公報所示，公知的有例如層疊Si02、MgF2、Nb205、Ti02、Ta205、Zr02、Al203等折射率不同的多類薄膜，抑制任意波長區(qū)域的反射率。但是，在用于視頻照相機等的光學設(shè)備中的光圈裝置中使用上述那樣的ND濾光器的情況下，留下如下問題。S卩，通過了包含照相機的光圈裝置的攝像光學系統(tǒng)的光線在固體攝像元件的表面上成像時，有時其一部分的光線在固體攝像元件的表面或光圈裝置與攝像元件之間的透鏡的表面上反射，返回光圈裝置ー側(cè)。如果該反射光在ND濾光器上再反射后再次入射到固體攝像元件，則發(fā)生重像或閃爍。為了防止這些問題，一般是將ND濾光器配置在光圈裝置上，使得施加了反射防止膜的ND膜面處于固體攝像元件ー側(cè)。但是，不能防止上述反射光透過ND濾光器的ND膜，透過濾光器的基板在相反ー側(cè)的界面上反射，再次朝向固體攝像元件的情況。此外，當在基板兩側(cè)形成ND膜的情況下，也不能防止上述反射光在形成于固體攝像元件的相反ー側(cè)上的ND膜和基板的界面上反射。
進而，有時在ND濾光器上具有透明區(qū)域。此時，在透明區(qū)域的反射防止中使用了透明的反射防止多層膜的情況下，因為作為多層膜具有最佳折射率的物質(zhì)受到限定，所以有時難以實現(xiàn)最佳的組合。此外，必須和ND膜另外地將反射防止膜形成為多層，制造エ時增加
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種不僅降低在濾光器表面上的分光反射率，而且還降低透過濾光器的基板在相反ー側(cè)的界面上的分光反射率，降低了發(fā)生閃爍或重像等的對圖像的不良影響的光學濾光器。此外，提供ー種即使在濾光器上具有透明區(qū)域的情況下也容易具有反射防止效果的光學濾光器。進而，提供ー種使用具有這種光學濾光器的光圈裝置，降低了發(fā)生閃爍或重像等對圖像的不利影響的攝像裝置。為了解決上述的問題，根據(jù)本發(fā)明的第I方面，光學濾光器是在透明基板上的至少一部分上層疊了薄膜的濾光器，其特征在干在與至少形成有上述薄膜的面相反的ー側(cè)的面的至少一部分上形成排列有防止光的反射的反射防止構(gòu)造體的無反射周期層，上述反射防止構(gòu)造體以比作為反射防止的對象的光的波長還短的周期的間隔排列。此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，其特征在于，攝像裝置具備對被拍攝體像進行光電變換的攝像元件；調(diào)節(jié)入射到上述攝像元件中的光量的光圈部件；光學濾光器，是配置在上述光圈部件所形成的開ロ部上、在透明基板的至少面向上述攝像元件的ー側(cè)上層疊薄膜的濾光器，在與至少形成有上述薄膜的面相反的一側(cè)的面的至少一部分上形成排列有防止光的反射的反射防止構(gòu)造體的無反射周期層，上述反射防止構(gòu)造體以比作為反射防止的對象的光的波長還短的周期的間隔排列。在下面的關(guān)于實施方式的(參照附圖的)描述中，本發(fā)明的其它特征將變得更加明顯。


圖I是攝像光學系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖2是ND膜的膜構(gòu)成圖。圖3是室的構(gòu)成圖。圖4是微細凹凸周期構(gòu)造體的立體圖。圖5是變形例的微細凹凸周期構(gòu)造體的立體圖。圖6是微細凹凸周期構(gòu)造的示意圖。圖7是變形例的微細凹凸周期構(gòu)造的示意圖。圖8A、B是微細凹凸周期構(gòu)造體的排列例的說明圖。圖9是具有微細凹凸周期構(gòu)造體的ND濾光器的剖面圖。圖10是具有其他的微細凹凸周期構(gòu)造體的ND濾光器的剖面圖。圖11是ND濾光器的分光反射率的曲線圖。圖12是使用了 ND濾光器的光量光圈裝置的分解立體圖。
圖13是第2實施例的ND濾光器的平面圖。圖14是蒸鍍夾具的剖面圖。圖15是第3實施例的2密度ND濾光器的平面圖。圖16是第3實施例的2密度ND濾光器的側(cè)面圖。圖17是第4實施例的層次ND濾光器的平面圖。圖18是第4實施例的層次ND濾光器的側(cè)面圖。
圖19是用熱壓機形成微細凹凸周期構(gòu)造的說明圖。圖20是蒸鍍夾具的剖面圖。圖21是ND膜的膜構(gòu)成圖。圖22A、B是ND濾光器的剖面示意圖。圖23是第6實施例的ND濾光器的剖面示意圖。圖24是用熱壓機形成微細凹凸周期構(gòu)造的說明圖。圖25是第7實施例的ND濾光器的剖面示意圖。圖26是蒸鍍夾具的剖面圖。圖27是形成有ND膜的透明基板的平面圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)圖示的實施例詳細說明本發(fā)明。(第I實施例)圖I表示攝像光學系統(tǒng)(攝像裝置)的構(gòu)成圖。順序排列有透鏡I ;光量光圈裝置2 ;透鏡3 5、低通濾光器6、具有CXD等的對被拍攝體像進行光電變換的固體攝像元件7。在光量光圈裝置2中，在光圈葉片支撐板8上可以活動地安裝有ー對光圈葉片9a、9b。在光圈葉片9a上粘接有用于對通過由光圈葉片9a、9b形成的大致菱形形狀的開ロ部的光量進行減光的ND濾光器10。但是，在可見光透射密度(濃度)低的ND濾光器10的情況下，隨著密度變低反射率增高的趨勢強，由于該反射光的作用，重像或閃爍等的不良影響發(fā)生的可能性變高。經(jīng)驗上說，如果是密度大致小于等于I. O、換算為透射率時為大于等于10%的ND濾光器10，則有時會發(fā)生因反射引起的不良影響。進而，如果密度小于等于O. 5，換算為透射率約大于等于31.6%，則其可能性有顯著提高的趨勢。而且，密度(D)和透射率(T)的相關(guān)式是D=Logltl (1/T)。這是透過濾光器的基板在與相反ー側(cè)的空氣的界面上反射的反射光的影響大。根據(jù)這樣的原因，在密度小于等于I. O的密度的ND濾光器10中，除了 ND膜外大多需要將反射防止膜形成在ND膜的背面上等的某些反射抑制単元。圖2表示ND濾光器10的ND膜的膜構(gòu)成圖。交替地在透明塑料基板11上的第I、
3、5、7、9層中層疊作為電介質(zhì)層的Al2O3膜12,在第2、4、6、8、10層中層疊作為金屬氧化物的TixOy膜13。進而形成了在作為最表層的第11層上作為反射防止膜形成了 MgF2膜14的合計11層的ND膜15。該ND膜15充分考慮在可見光波長區(qū)域中的分光透射率的線性、因在基板11中使用塑料基板而擔心的膜應(yīng)力、作為成膜エ序整體發(fā)生的熱應(yīng)カ的問題等進行設(shè)置。雖然各層的膜厚度等的設(shè)計值不同，但也可以將Al2O3膜12的任意的數(shù)層或者全部的Al2O3膜12置換為SiO2膜。而后，即使構(gòu)成是相互層疊SiO2膜或者Al2O3膜12和TixOy膜13，也可以制作具有大致同樣的光學特性的ND膜15。最表層的MgF2膜14以光學膜厚度nXd(n :折射率，d :物理膜厚度)，作為λ =540nm形成λ /4的厚度。該最表層的MgF2膜14是以ND膜15面的反射率降低為目的構(gòu)成的反射防止膜，選擇折射率η在可見光的波長區(qū)域小于等于I. 5。在本實施例中，雖然在反射防止膜中使用了 MgF2膜14，但因為以反射率降低為主要目的，所以只要是折射率小的材料即可，例如即使在使用了 SiO2膜等的情況下，也能夠制造大致同樣的ND膜15。作為在本實施例中的基 板11，從加工成任意形狀的加工性等理由出發(fā)使用透明塑料材料。具體地說，使用耐熱性、柔軟性，進而在成本上作為基板材料優(yōu)異的降冰片烯(norbornene)類樹脂的Arton (JSR公司產(chǎn)),選擇未包含以后說明的無反射周期構(gòu)造體的部分的厚度為200 μ m的薄膜。而且，在本實施例中在基板11中選擇了 Arton (JSR公司產(chǎn))，但不限于此，也可以使用Zeonex Zeonor (日本ZEON公司產(chǎn),商品名)等的其他的降冰片烯類樹脂。進而,也可以使用降冰片烯類樹脂以外的PMMA、聚碳酸酷、PET、PEN、PC、PO聚酰亞胺類樹脂等各種塑料基板。圖3表示用于形成該ND濾光器10的ND部區(qū)域(ND膜)15的真空蒸鍍機中的室的構(gòu)成圖。在室131內(nèi)設(shè)置蒸鍍源132、可以旋轉(zhuǎn)的蒸鍍傘133，在該蒸鍍傘133上配置有在成膜部位上設(shè)置了開ロ部的掩模和設(shè)置了合成樹脂基板的基板夾具134。固定在蒸鍍傘133上的基板與該蒸鍍傘133 —同轉(zhuǎn)動并進行成膜。ND濾光器10的形成ND部區(qū)域15的蒸鍍面以ND濾光器10的表面與蒸鍍源132相對置的方式安裝在蒸鍍傘133上，基板夾具134以Z軸為中心和該蒸鍍傘133 —同轉(zhuǎn)動并進行成膜。另ー方面，作為反射防止構(gòu)造體之一，已知具有比光的波長還短的周期構(gòu)造的被稱為“Moth eye”的SWS (子波長格子)。隨著在半導體或MEMS (Micro Electro MechanicalSystem)的制造中使用的微細加工技術(shù)的提高，可以制作上述SWS。例如，用肉眼觀察蛾的眼睛時看起來覺得黑的現(xiàn)象啟示了反射被抑制，是因為用SWS抑制表面反射的緣故。這ー點在1967年由C. G. Bernhard通過對形成在蛾的眼睛的表面上的數(shù)百nm單位的凹凸構(gòu)造的反射率進行測定而發(fā)現(xiàn)。該SWS是入射的光的強度的幾乎全部作為O次衍射光透射到物質(zhì)內(nèi)，幾乎不會產(chǎn)生O次以外的衍射光，可以生成為任意形狀。圖4表示作為SWS之一的圓錐型的微細凹凸周期構(gòu)造體21的立體圖，應(yīng)用上述的SWS的特征以減小菲涅耳反射為目的生成在表面上。此外，代替微細凹凸周期構(gòu)造體21，也可以使用如圖5所示那樣的角錐型的微細凹凸周期構(gòu)造體22。圖6表示將具有由蛾眼睛(Moth eye)構(gòu)造形成的微細凹凸周期構(gòu)造體的無反射周期層(微細凹凸周期構(gòu)造)23形成在基板11的想要抑制反射的面上時的立體圖。在ND濾光器10中的基板11的表面上設(shè)置成以等間隔配置無數(shù)個由該透明塑料材料形成的圓錐體形狀的突起部21的微細凹凸周期構(gòu)造23。假設(shè)各突起部21間的間距為a，突起部21的底部的直徑為b，高度為C。突起部21的剖面相對于高度c,隨著從構(gòu)造的最頂部向著最底部,體積逐漸增加,與之對應(yīng)的有效折射率也從突起部21的最頂部向著最底部連續(xù)地分布。因此，從空氣層向著ND濾光器10的基板11具有平滑的有效折射率分布的圓錐體形狀的突起部21上，光從上方入射的情況下，因為沒有急劇的折射率差，所以光幾乎不反射而到達基板11。而且，如果假設(shè)在想要得到反射防止效果的波長區(qū)域中的最短波長為λ，突起部21的材料具有的折射率為ns，則作為間距a的值可以通過滿足下式來得到反射防止效果。a ^ λ /ns此外，直徑b表示突起部21的底面的大小，由此決定反射防止元件的填充率，理想的是該值為間距a的十分之5 10左右。而且，通過將高度c和間距a的縱橫比設(shè)置為約I. O左右，可以得到反射防止效果。這樣通過最佳地設(shè)置間距a、直徑b、高度C，可以提高對所希望的波長 λ的反射防止效率。而且，在實施例中，說明了由許多圓錐形狀的突起部21組成的微細凹凸周期構(gòu)造23，但也可以是角錐形狀，或者也能夠設(shè)置成由圖7所示那樣的反圓錐形狀的凹部24組成的微細凹凸周期構(gòu)造23。由此，可以將光入射前的介質(zhì)和入射后的介質(zhì)的光折射率人工設(shè)置成平滑連接的分布，也能夠降低反射。對于作為這些反射防止構(gòu)造體的微細凹凸周期構(gòu)造體21、22、24的制作，在本實施例中用出射成型法制作。出射成型法是這樣的方法，即，在由陰模和陽模構(gòu)成的型模的腔(cavity)部中用螺旋槳以高速、高壓填充熔融了的塑料材料，進行急冷并從型模中取出，得到具有所希望的形狀的成型品。作為其他的方法，有利用在表面上形成了有規(guī)則的微細凹凸圖案的壓模、實施了光聚合性樹脂的薄膜的光聚合(polymerization)法。此外，能夠利用熱壓法，該方法是在比成為基材的塑料材料的玻璃轉(zhuǎn)移點高的溫度下加熱形成有微細凹凸圖案的模并按壓在基材上。在本實施例中，采用具有圖4所示那樣的圓錐形狀的微細凹凸周期構(gòu)造體21的無反射周期層23?？紤]ND濾光器10的用途，以降低大致λ =400 700nm為止的可見光波長區(qū)域的反射率為目的，設(shè)計成高度250nm、周期220nm，高度和周期的比(縱橫比)大于等于
Io在圖4所示的微細凹凸周期構(gòu)造體21的情況下，其排列可以考慮在圖8A中所示的正方形排列或圖8B所示的六邊形排列等，但因為六邊形排列的基板11的材料的露出面少，所以可以說反射防止效果高。但是，在本實施例中，從微細凹凸周期構(gòu)造體21的制作上的情況考慮，使用圖8A所示的正方形排列。圖9表示在本實施例中的ND濾光器10的剖面圖，在基板11上形成上述那樣的無反射周期層23，在基板11的另一面上用真空蒸鍍法形成ND膜15。而后，在成膜區(qū)域的任何領(lǐng)域上形成密度為O. 6的單密度型的ND膜15，也能夠提高反射防止功能。此外，如圖10所示的ND濾光器10那樣，也能夠在基板11的兩面上形成無反射周期層23。而且，在本實施例中，當將ND濾光器10組裝到圖I所示的攝像裝置中的情況下，配置成使基板11的形成ND膜15的面與攝像元件7相對置。在本實施例中，雖然在面上形成ND膜15，但并不限于此，在生成ND濾光器10以外的光學濾光器的情況下，只要代替圖2所示的ND膜15層疊作為目的的薄膜即可。圖11表示已制作的ND濾光器10的ND膜15面的可見光波長區(qū)域的分光反射率的曲線圖，在整個可見光波長區(qū)域中分光反射率變成小于等于O. 5%。例如，在與本實施例的ND濾光器10 —祥的膜構(gòu)成中，如果比較沒有無反射周期層23的ND濾光器，則ND膜15面的可見光波長區(qū)域中的分光反射率最大為3%左右。這樣，在具備有本實施例的無反射周期層23的ND濾光器10中反射率大幅度降低。用層疊的ND膜15的MgF2膜14將在入射到ND濾光器10中的光線中，大氣和ND膜15的邊界，以及ND膜15和基板11的邊界上的分光反射率抑制得低。而后，基板11和大氣的邊界，即在光線的射出面上的反射率靠無反射周期層23的作用而降低。而且，本實施例雖然將形成ND膜15的面?zhèn)仍O(shè)置成光線的入射ー側(cè)(在攝像元件7上反射的光入射的ー側(cè))，將形成有無反射周期層23的面設(shè)置成射出ー側(cè)，但即使將形成有無反射周期層23的面作為入射一側(cè)也能夠得到同樣的效果。即使在外觀上，也不會發(fā)生褶皺或裂紋等，能夠得到良好的ND濾光器10。圖12表示使用了具有這種特性的ND濾光器10的光量光圈裝置的立體圖，ND濾光器10利用光圈驅(qū)動部31與光圈葉片9a、9b的移動一同在光圈底板開ロ部32內(nèi)自由出入。此外，在本實施例中雖然將ND濾光器21粘貼在光圈葉片9a上，但也可以和光圈葉片獨立地移動。通過將該光量光圈裝置如圖I所示適用到視頻照相機或者數(shù)字靜態(tài)照相機等的攝像裝置中，能夠降低重像或閃爍這種由ND濾光器10的反射光引起的不良影響。如本實施例所示，通過將無反射周期層23形成在ND膜15的相反一側(cè)的面上，能夠降低在整個面上的反射，能夠降低重像或閃爍這種由ND濾光器10的反射光引起的不良影響。此外，一般因為無反射周期層23的分光反射率比形成在ND濾光器10上的作為反射防止膜的MgF2膜14的分光反射率還低，所以和以往相反通過將無反射周期層23 —側(cè)向著固體攝像元件7安裝，也能夠得到進ー步良好的分光反射率特性。(第2實施例)
在以下說明的第2至第4實施例中，ND濾光器10具備透明部區(qū)域211、ND部區(qū)域212。ND部區(qū)域212具備與在第I實施例中說明的ND部區(qū)域15 —樣的膜構(gòu)成。圖13表示ND濾光器10的平面圖，ND濾光器10含有透明部區(qū)域211、形成ND膜且以規(guī)定的比例使光衰減的ND部區(qū)域212。因此，當將本實施例中的ND濾光器10安裝在圖I所示的光量光圈裝置2上的情況下，ND濾光器10的透明部區(qū)域211在開放狀態(tài)下位于光圈開ロ部區(qū)域的一部分，或者整個區(qū)域上。而后，伴隨與被拍攝體的光量相應(yīng)地將開ロ部驅(qū)動為小光圈狀態(tài)，按照該驅(qū)動，ND區(qū)域212進入到光圈開ロ部內(nèi)，能夠根據(jù)該進入量逐漸減少光量。在本實施例的ND濾光器10的透明部區(qū)域211上不蒸鍍在第I實施例中說明過的ND膜，而在其表面上如在第I實施例中說明的那樣形成比可見光波長還短的間距的微細凹凸周期構(gòu)造23。該微細凹凸周期構(gòu)造如已說明過的那樣具有反射防止構(gòu)造，所以入射到透明部區(qū)域211的表面上的光幾乎不會反射。作為形成這種有規(guī)則的微細凹凸周期構(gòu)造23的方法，能夠利用在實施例I中記述的方法，但在本實施例中利用了光聚合法。為了在ND濾光器10的透明部區(qū)域211上形成微細凹凸周期構(gòu)造23，在成為透明部區(qū)域211的部位上用凹版涂敷法，作為光聚合性樹脂，涂敷厚度約40 μ m的環(huán)氧類紫外線硬化性樹脂。在涂敷了該環(huán)氧類紫外線硬化性樹脂的部分之上放置具有微細凹凸周期圖案的反轉(zhuǎn)形狀的壓模，使基板和壓模緊密接觸，通過從基板ー側(cè)照射高壓汞燈，使環(huán)氧類紫外線硬化性樹脂進行光聚合而硬化。其后，分開基板和壓模，得到在ND濾光器10的透明部區(qū)域211上形成有所希望的微細凹凸周期構(gòu)造23的反射防止區(qū)域。進而，使用和上述一祥的方法，對在表面上形成有微細凹凸周期構(gòu)造23的透明部區(qū)域211的背面也形成微細凹凸周期構(gòu)造23。接著，對于成為在透明部區(qū)域211上形成了微細凹凸周期構(gòu)造23的基板的ND部區(qū)域212的部位的兩面，用真空蒸鍍法形成ND膜。該ND膜的成膜使用圖3所示的和第I實施例一祥的真空蒸鍍機進行。圖14表示基板夾具134的立體圖，例如配置有未圖示的磁鐵的固定夾具241在其上順序放置由實施蒸鍍的厚度100 μ m的透明的PET薄膜組成的塑料基板11以及由磁性材 料組成的掩模片243。掩模片243只在應(yīng)該實施蒸鍍膜的ND部區(qū)域212上設(shè)置開ロ部244，通過對固定夾具241和掩模片243進行吸附等來使其緊密接觸，由此防止蒸鍍膜附著在透明部區(qū)域211上，只在ND區(qū)域212上附著規(guī)定的蒸鍍膜。用上述的方法形成的ND膜15在成為ND區(qū)域212的部位上是密度均勻的單ー密度膜，具體地說對于各自的單面來說密度為約O. 35，即兩面成膜時的密度為O. 7。此外，為了比較，準備在成為ND濾光器10的透明部區(qū)域211的部位上沒有形成微細凹凸周期構(gòu)造23的基板11，同樣地對成為ND部區(qū)域212的部位的兩面形成了 ND膜15。而后，將在上述的方法中制作的具有透明部區(qū)域211和ND部區(qū)域212的ND濾光器10分別安裝在圖12所示那樣的光量光圈裝置的光圈葉片9a上，搭載在和以往一樣的圖I那樣的攝像裝置上并進行了圖像評價。如表I所示，對于在透明部區(qū)域211上形成有微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器10，確認了重像的影響降低，抑制畫質(zhì)的劣化。另ー方面，對于在透明部區(qū)域211上沒有形成微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器10，不能充分降低重像的影響，且不能充分抑制畫質(zhì)的劣化。表I微細凹凸周期構(gòu)造畫質(zhì)有〇沒有X(第3實施例)圖15是第3實施例中的ND濾光器10的平面圖，圖16表示側(cè)面圖，在ND部區(qū)域212上形成具有透射光量不同的2種密度的ND膜15a、15b。使用和第2實施例一樣的塑料基板11對ND濾光器10的透明部區(qū)域211的兩面形成由環(huán)氧類紫外線硬化性樹脂組成的微細凹凸周期構(gòu)造23。作為該ND膜15的蒸鍍方法，首先對一方的單面的ND部區(qū)域212的整個面蒸鍍圖2所示那樣的11層構(gòu)成的ND膜15a，使得密度成為O. 35，接著，在另一方的面上只在ND部區(qū)域212的區(qū)域A上，使用設(shè)置了開ロ部244的掩模片243蒸鍍11層構(gòu)成的ND膜15a，使得密度成為O. 35。進而，只在ND區(qū)域212的區(qū)域B上，使用設(shè)置有開ロ部244的掩模片243蒸鍍11層構(gòu)成的ND膜15b，使得密度成為I. 05。
控制成膜后的ND濾光器10使得在ND區(qū)域212中區(qū)域A的密度變成約O. 7，區(qū)域B的密度變成約I. 4。此外，為了比較，準備在成為ND濾光器10的透明部區(qū)域211的部位上沒有形成微細凹凸周期構(gòu)造23的基板11，同樣地對ND部區(qū)域212形成具有2種不同的密度區(qū)域的ND膜 15a、15b ο將在上述的方法中制作的具有透明部區(qū)域211以及ND部區(qū)域212的ND濾光器10與第2實施例一祥安裝在圖12所示的光量光圈裝置的光圈葉片9a上，搭載在和以往一祥的圖I那樣的攝像裝置上并進行了圖像的評價。如表2所示，對于在透明部區(qū)域211上形成有微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器10，確認了重像的影響降低，抑制畫質(zhì)的劣化。另ー方面，對于在透明部區(qū)域211上沒有形成微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器10，不能充分降低重像的影響，且不能充分抑制畫質(zhì)的劣化。表2微細凹凸周期構(gòu)造畫質(zhì)有〇沒有X(第4實施例)圖17表示第4實施例中的ND濾光器10的平面圖，圖18表示側(cè)面圖，在ND部區(qū)域212上形成具有可見光透射密度逐漸變化的層次(gradation)密度的ND膜15c。首先，使用和第2以及第3實施例一祥的方法在ND濾光器10的透明部區(qū)域211的兩面上形成由環(huán)氧類紫外線硬化性樹脂組成的微細凹凸周期構(gòu)造23。接著，對ND濾光器10的ND區(qū)域212的兩面，用真空蒸鍍法形成具有可見光透射密度順序地從小變化到大的層次密度的ND膜15c。具有該層次密度的ND膜15c使用具有可以調(diào)節(jié)與掩模面所成的角度的遮擋板的掩模。而后，通過用掩模對蒸鍍面遮擋膜材料的一部分，使用在基板11上成膜層次密度分布的方法而形成。具體地說，將密度約O. 2 O. 6，即透射率順序向約63 25%變化的ND膜15c分別形成在基板11的兩面上，兩面成膜后的密度約為O. 4 I. 2，即透射率順序向約40 6. 3%變化。但是，最表層的MgF2膜不使用掩模，在ND區(qū)域212的整個區(qū)域上以光學膜厚度nXd(η :折射率，d :物理膜厚度)為λ /4 ( λ =500 600nm)進行蒸鍍。此外，為了比較，準備在成為ND濾光器10的透明部區(qū)域211的部位上沒有形成微細凹凸周期構(gòu)造23的基板11，同樣地對ND部區(qū)域212形成具有層次密度的ND膜15c。將在上述的方法中制作的具有透明部區(qū)域211以及ND部區(qū)域212的ND濾光器10與第2以及第3實施例一祥安裝在圖12所示的光量光圈裝置的光圈葉片9a上，搭載在和以往一樣的圖I那樣的攝像裝置上并進行了圖像的評價。如表3所示，對于在透明部區(qū)域211上形成有微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器10，重像的影響降低，能夠抑制畫質(zhì)的劣化。另ー方面，對于在透明部區(qū)域211上沒有形成微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器10，不能充分降低重像的影響，且不能充分抑制畫質(zhì)的劣化。表3
微細凹凸周期構(gòu)造畫質(zhì)有〇沒有X在本實施例4中在透明部區(qū)域2 11以及ND部區(qū)域212中用上述的方法能夠降低在ND濾光器部10的表面上發(fā)生的反射光，其結(jié)果可以良好地除去重像。這樣通過將微細凹凸周期構(gòu)造23形成在形成有ND膜15的面以外的透明部區(qū)域211上，能夠抑制到達圖I的固體攝像元件7的雜散光，能夠降低重像或閃爍這種由ND濾光器10的反射光引起的不良影響。此外，因為一般使微細凹凸周期構(gòu)造23的分光反射率比形成在ND濾光器10上的反射防止膜的分光反射率還低，所以通過和以往相反地將微細凹凸周期構(gòu)造23 —側(cè)向著固體攝像元件7安裝，還能夠得到進ー步良好的分光反射率特性。(第5實施例)在以下的第5至第7實施例中，說明在ND膜15之下具有微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器10。作為形成微細凹凸周期構(gòu)造23的方法，能夠利用在上述的實施例中記載的各種方法，但在本實施例中利用了熱壓法。在本實施例中，如圖19所示使用形成有與微細凹凸周期構(gòu)造23相反形狀的微細凹凸周期溝341的上模342和具有平坦的面的下模343，通過熱壓將微細凹凸周期溝341轉(zhuǎn)印到透明基板11上。該上模342的微細凹凸周期溝341例如能夠在?；纳嫌秒娮泳€描畫形成抗蝕劑圖案，用反應(yīng)性離子蝕刻對基材進行蝕刻形成它。其后，在微細凹凸周期構(gòu)造23上形成ND膜。圖20表示蒸鍍夾具134的剖面圖，在該蒸鍍夾具134上經(jīng)由銷釘?shù)葋砉潭ㄍ该骰?1和蒸鍍圖案形成掩模352。使用圖3所示的真空蒸鍍機和該蒸鍍夾具，在透明基板11上與第I實施例一祥地蒸鍍ND膜。圖21表示用上述的方法在微細凹凸周期構(gòu)造23上成膜后的作為密度I. O (透射率10%)的無機硬質(zhì)膜的ND膜71的膜構(gòu)成圖。在透明基板11上的微細凹凸周期構(gòu)造23上，交替地在第1、3、5層中層疊用于降低反射率的作為反射防止膜的Al2O3膜72 ;在第2、4、6層中層疊用于降低透射率的作為光吸收層的TiOx膜73。進而，為了提高反射防止效果，在最表層即第7層上蒸鍍光學膜厚度nXd (η :折射率，d :物理膜厚度)為λ /4 ( λ =500 600nm)的作為低折射率材料的SiO2膜74，設(shè)置成7層構(gòu)成的ND膜71。而且，代替SiO2膜74可以使用MgF2膜。作為反射防止膜能夠使用透明電介質(zhì)，除了 Al2O3膜72外能夠使用Si02、SiO、MgF2, ZrO2, TiO2等。此外，作為光吸收層能夠使用具有吸收可見光波長區(qū)域的波長的特性的材料，除了 TiOx膜73外能夠使用Ti、Ni、Cr、NiCr、NiFe、Nb等的金屬、合金、氧化物。在該ND膜71中的蒸鍍膜上將微細凹凸周期構(gòu)造23的凹凸轉(zhuǎn)印到第2 3層左右，但在其后逐漸平滑。因而，在接近微細凹凸周期構(gòu)造23的幾層是邊界面，能夠期待和微細凹凸周期構(gòu)造23同樣的反射防止效果。此外，由此對作為ND膜71的特性不會有特別的影響。進而，如圖22A所示，在背面上作為反射防止膜75形成λ/4 ( λ =540nm)的SiO2的單層膜，如圖22B所示，在背面上還蒸鍍ND膜71。而后，在背面上成膜完成之后，從真空蒸鍍機中取出透明基板11，對形成在透明基板11上的多個ND濾光器10進行沖壓加工形成各個形狀。將這樣制作的ND濾光器10安裝在光量光圈裝置的光圈葉片上并進行了攝像圖像的評價。如表4所示，對于在透明基板11上形成了微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器10，反射率也減小，沒有發(fā)現(xiàn)重像，但對于 沒有形成微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器認出了重像。表4微細凹凸周期構(gòu)造重像最大反射率(λ =400 700nm)有沒有 2%沒有有6%(第6實施例)在第6實施例中，在設(shè)置在圖23所示的透明基板11的兩面上的微細凹凸周期構(gòu)造23上，制作形成有ND膜71的ND濾光器10。在透明基板11中和實施例5 —樣使用厚度100 μ m的PET樹脂薄膜，使用圖24所示那樣的都形成有微細凹凸周期溝341的上模342、下模343’。通過與實施例5 —祥的溫度、壓カ的條件下的熱壓，將上模342、下模343’的微細凹凸周期溝341轉(zhuǎn)印到透明基板11的兩面上。用上述的方法，通過使用在兩面上形成有微細凹凸周期構(gòu)造23的透明基板11，在微細凹凸周期構(gòu)造23上分別在兩面上形成密度O. 3的ND膜71，形成了密度O. 6 (透射率25%)的ND濾光器10。而且，本實施例6中的ND膜71的成膜方法和實施例5 —祥。將這樣制作的ND濾光器10安裝在光量光圈裝置的光圈葉片上并進行了攝像圖像的評價。如表5所示，對于在透明塑料基板11上形成了微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器10，反射率也變小，沒有發(fā)現(xiàn)重像，但對于沒有形成微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器看到輕微的重像。表5微細凹凸周期構(gòu)造重像最大反射率(λ =400 700nm)有沒有1%沒有有(輕微)4%(第7實施例)在第7實施例中，在用和實施例5 —祥的步驟在透明基板11上形成了微細凹凸周期構(gòu)造23后，在該微細凹凸周期構(gòu)造23上如圖25所示那樣形成作為具有密度I. O (透射率10%)的均勻密度部81、層次密度部82的無機硬質(zhì)膜的ND膜83。如圖26所示，在蒸鍍夾具134上與透明基板11隔開規(guī)定的間隔設(shè)置蒸鍍圖案形成用掩模352，在真空蒸鍍機中進行蒸鍍時，蒸鍍夾具134在圖3所示的室131內(nèi)，如箭頭所示ー邊以Z軸為中心旋轉(zhuǎn)ー邊成膜，如圖27所示能夠形成具有層次密度分布的ND膜83。該ND膜83具有膜厚度逐漸變薄的層次密度部82，在該層次密度部82中各層的膜厚度因位置而不同。一般，具有這種層次密度部82的ND濾光器10即使具有用均勻密度部81抑制了反射的膜構(gòu)成，因為在層次密度部82中膜厚度變化，所以發(fā)生反射變大的位置。這是因為利用各層的反射光的干渉，綜合抑制反射的緣故，在本實施例7中，因為用形成在透明基板11的表面上的微細凹凸周期構(gòu)造23使各層的界面的折射率具有傾斜性來抑制反射，所以能夠抑制由位置引起的反射率的増加。此外，在層疊了 ND膜83的透明基板11的背面上，作為反射防止膜75蒸鍍λ /4(入=540nm)的SiO2的單層膜并成膜。在形成背面的反射防止膜75后，從真空蒸鍍機中取出透明基板11，對形成在透明基板11上的多個ND濾光器10進行外形沖壓加工形成各個形狀。將這樣制作的ND濾光器10安裝在光量光圈裝置的光圈葉片上并進行了攝像圖像的評價。表6表示該評價，對于在透明基板11上形成了微細凹凸周期構(gòu)造23的N D濾光器10，反射率也變小，沒有看到重像，但對于沒有形成微細凹凸周期構(gòu)造23的ND濾光器看到了重像。表6微細凹凸周期構(gòu)造重像最大反射率(λ =400 700nm)有沒有 4%沒有有 15%以上參照示例性的實施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該明白本發(fā)明并不限于所公開的示例性的實施方式。所附的權(quán)利要求書的范圍應(yīng)被給予最寬的解釋，以包括所有這樣的修改和等同結(jié)構(gòu)與功能。
權(quán)利要求
1.ー種光學濾光器，其特征在于 在透明基板的表面上形成有微細凹凸周期構(gòu)造，該微細凹凸周期構(gòu)造具有可見光波長以下的間距和高度并具有反射防止功能，在該微細凹凸周期構(gòu)造之上形成有交替地層疊了由金屬或者金屬氧化物構(gòu)成的光吸收層和電介體層的ND膜，在該ND膜的最表層形成有反射防止膜。
2.ー種光學濾光器，其特征在干 在透明基板的兩面上形成有微細凹凸周期構(gòu)造，該微細凹凸周期構(gòu)造具有可見光波長以下的間距和高度并具有反射防止功能，至少在上述透明基板的一個面的上述微細凹凸周期構(gòu)造之上形成有交替地層疊了由金屬或者金屬氧化物構(gòu)成的光吸收層和電介體層的ND膜，在該ND膜的最表層形成有反射防止膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光學濾光器，其特征在于 上述透明基板由合成樹脂構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中的任一項所述的光學濾光器,其特征在于 上述ND膜的可見光透過密度具有密度連續(xù)變化的區(qū)域。
5.ー種光量光圈裝置，其特征在于，具備 用于形成開ロ的光圈葉片；以及 用于調(diào)節(jié)通過上述開ロ的光的光量的權(quán)利要求I 4中的任一項所述的光學濾光器。
6.ー種攝像設(shè)備，其特征在于，具備 光學系統(tǒng)； 限制通過該光學系統(tǒng)的光量的權(quán)利要求5所述的光量光圈裝置；以及 接收由上述光學系統(tǒng)形成的像的固體攝像元件。
全文摘要
本發(fā)明在整個可見光波長區(qū)域中降低分光反射率，降低發(fā)生閃爍或重像等對圖像的不良影像。在基板上用許多微細凹凸周期構(gòu)造體形成無反射周期層，通過用真空蒸鍍法在基板的其他面上形成ND膜，提高反射防止功能。在入射到ND濾光器的光線中，大氣和ND膜的邊界以及ND膜和基板的邊界上的分光反射率用經(jīng)過層疊的ND膜的MgF2膜抑制得低。在基板和大氣的邊界上的反射率用無反射周期層降低。
文檔編號G02B5/20GK102692662SQ20121019579
公開日2012年9月26日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月30日
發(fā)明者內(nèi)山真志, 吉川宗利, 若林孝幸, 鈴木一雄 申請人:佳能電子株式會社