光學濾波器和光學設備的制作方法
【專利摘要】在透光基板的表面上布置一種具有傾斜折射率的光吸收性薄膜，該薄膜的折射率以在膜厚度方向上朝向基板側(cè)接近基板的折射率的方式變化，由此提供吸收光的低反射光學濾波器。還提供一種利用光學濾波器的光學設備。
【專利說明】光學濾波器和光學設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在透光基板上設置有光吸收性折射率傾斜薄膜的光學濾波器和具有包括了光學濾波器的攝像光學系統(tǒng)的光學設備。
【背景技術】
[0002]用于各種應用中的許多光學濾波器都具有由濾波器自身的反射引起的問題。例如，在一些情況中，用于攝像光學系統(tǒng)的光學濾波器涉及透過了濾波器的光的一部分被另一構(gòu)件反射并從光學濾波器的光射出表面重新進入光學濾波器的現(xiàn)象。在這樣的情況中，如果光學濾波器在入射光的波長區(qū)域內(nèi)具有反射率，則由另一構(gòu)件反射并重新進入的光被光學濾波器再次反射。結(jié)果，出現(xiàn)了由被光學濾波器反射的光引起的問題。所以，強烈期望進一步提聞光學濾波器的防反射功能。
[0003]包括了表面反射率被制成盡可能接近零的吸收結(jié)構(gòu)體的光吸收型光學濾波器通過調(diào)節(jié)光吸收特性也能夠提供期望的透過特性。
[0004]通常，作為這樣的在期望波長區(qū)域內(nèi)具有吸收性的類型的光學濾波器，在光量光圈裝置(light diaphragm device)中使用的吸收型ND (中性密度(Neutral Density))濾波器是眾所周知的。
[0005]光量光圈設置于光學設備以控制入射到諸如鹵化銀膠片或CCD和COMS傳感器等的固態(tài)攝像元件上的光的量。一些光量光圈被構(gòu)造成隨著被攝物場景變亮而縮窄以變小。當在高亮度的場景下或在天氣好的時候拍攝被攝物時，這樣構(gòu)造的光量光圈進入所謂的小開口狀態(tài)，這易受諸如光圈獵振現(xiàn)象(diaphragm hunting phenomenon)和光衍射現(xiàn)象等的影響，這可能會引起圖像性能的劣化。
[0006]作為該狀況的對策，設想將ND濾波器沿著通過光圈的光路配置在光圈開口附近或者將ND濾波器直接貼附至光圈葉片。在這樣的ND濾波器配置中也可以控制光量，以便即使被攝物場景具有相同的亮度也能夠使光圈開口增大。
[0007]隨著近年來在攝像元件的靈敏度方面的進步，已經(jīng)取得了通過增加ND濾波器的密度來進一步減小透光率的改進。結(jié)果是，即使使用了具有高靈敏度的攝像元件，也能夠防止光圈開口變得太小。
[0008]玻璃或塑料材料制成的透明基板被用作用于制成ND濾波器的基板。關于近年來的被加工成任何形狀的可加工性、尺寸和重量減小方面的需要，各種塑料材料已逐漸被廣泛用作基板。用于基板的塑料材料的示例可以包括:PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、PO (聚烯烴)。關于這些材料，特別地，從包括耐熱性和柔性以及成本相關的角度的綜合角度考慮，已優(yōu)選地使用了由Arton (產(chǎn)品名稱，由JSR公司制造)、Zeonex (產(chǎn)品名稱，由日本Zeon公司制造)作為代表的降冰片烯基樹脂(norbornene-based resin)和聚酸亞胺基樹脂。
[0009]光吸收型ND濾波器的示例包括:通過捏合(kneading)光吸收性有機染料或顏料的混合物以使染料或顏料混入基板而得到的類型；以及通過將光吸收性有機染料或顏料涂布至基板而得到的類型。存在著以下情況:這些類型可能具有光譜透過率有大的波長依賴性的致命缺陷。所以，作為如今最常見的制造ND濾波器的方法，已經(jīng)通過用諸如沉積法和濺射法等的真空膜形成方法在由塑料或玻璃制成的透明基板上形成多層膜而制出了 ND濾波器。
[0010]甚至在諸如光學濾波器等的ND濾波器中，相對于近年來的固態(tài)攝像元件的進一步的高靈敏度、高分辨率，存在著如下逐漸增加的可能性:所捕捉的圖像具有由如上所述的濾波器自身的反射引起的諸如重影(ghost)和炫光等的問題。在強光源下使用照相機以超過以往地減小可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜反射率是一個大的挑戰(zhàn)。
[0011]已知如下用于減少反射的方法。首先，日本特開平08-075902號公報(專利文獻I)提出一種例如通過層疊多種類型的薄膜以形成多層膜型防反射膜來抑制任何波長區(qū)域的反射率的方法，其中，多種類型的薄膜各自具有不同的折射率并且由諸如Si02、MgF2, Nb2O5,TiO2, Ta2O5和ZrO2等的不同材料制成。此外，日本特開2010-277094號公報(專利文獻3)提出一種作為示例的改善透過平坦性以在光吸收膜中獲得期望的光透過特性的方法。
[0012]引用列表
[0013]專利文獻
[0014]專利文獻1:日本特開平8-075902號公報
[0015]專利文獻2:日本特開2009-122216號公報
[0016]專利文獻3:日本特開2010-277094號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的問題
[0018]然而，在專利文獻I中公開的使用多層膜的防反射膜的情況中，為了顯著地減小寬范圍波長區(qū)域的反射率，僅有限的材料能夠被用作用于制成多層膜的薄膜材料。所以，這樣的結(jié)構(gòu)需要相當數(shù)量的層或者使設計變得復雜。
[0019]當如專利文獻2中所公開的那樣ND濾波器的防反射結(jié)構(gòu)體具有以亞微米節(jié)距形成的微細周期結(jié)構(gòu)體時，與專利文獻I中所公開的多層膜結(jié)構(gòu)相比，容易擴大防反射波長區(qū)域并進一步容易減小反射率。然而，在專利文獻2中公開的在基板上設置微細周期結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)可能引起在其界面處具有光反射的問題。另外，例如，甚至在由多層薄膜制成的光吸收層中，也極難以僅通過干涉效果使ND濾波器的結(jié)構(gòu)體之間出現(xiàn)的所有光反射抵消而將整個ND濾波器的反射減小到盡可能地接近于零。
[0020]專利文獻3提出一種利用在期望波長區(qū)域內(nèi)具有小的分散特性的吸收性材料來增加透過率平坦性的方法。通過僅增加透過率平坦性相對容易得到期望的透過特性。然而，存在以下問題:在維持預定濃度的狀態(tài)下，不僅為了將反射率減小至例如大約0.5%而且為了顯著地增加平坦性，要求非常多的層數(shù)或極其薄的層，或者其設計變得非常復雜。
[0021]本發(fā)明的目的是提供減小如上所述由光吸收性光學濾波器的反射引起的問題的光學濾波器。本發(fā)明的另一目的是提供一種光學濾波器，其不僅能夠減輕由其自身的反射率引起的問題而且能夠增加透過率平坦性。另外，通過在攝像光學系統(tǒng)中使用具有減少了的反射的光學濾波器能夠減少由反射率引起的重影(ghost)。本發(fā)明的又一目的是提供一種光學設備，其通過在攝像光學系統(tǒng)中使用具有減少了的反射和增加了的透過率平坦性的光學濾波器能夠獲得諸如聞品質(zhì)圖像等的聞精度。
[0022]用于解決問題的方案
[0023]根據(jù)本發(fā)明的光學濾波器包括:透光的基板；和光吸收性的折射率傾斜薄膜，所述光吸收性的折射率傾斜薄膜的折射率以在膜厚度方向上朝向所述基板側(cè)接近所述基板的折射率的方式變化。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的光學設備包括設置有如上所述的光學濾波器的攝像光學系統(tǒng)。
[0025]發(fā)明的效果
[0026]本發(fā)明能夠提供具有減少了的反射的吸收型光學濾波器。在攝像光學系統(tǒng)中使用光學濾波器能夠顯著地減少由濾波器的反射引起的諸如重影等的問題。具有增加了的光譜透過特性的平坦性的濾波器的使用還能夠顯著地改善由光譜透過引起的例如色彩平衡。另夕卜，特別是在光量光圈裝置中利用了這樣的光學濾波器的攝像設備能夠獲得用于提供高品質(zhì)圖像的裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027][圖1]示出根據(jù)本發(fā)明的折射率傾斜薄膜的折射率分布的示例。
[0028][圖2]示出根據(jù)本發(fā)明的光學濾波器的結(jié)構(gòu)示例。
[0029][圖3]示出根據(jù)本發(fā)明的光學濾波器的結(jié)構(gòu)的變型的示例。
[0030][圖4]示出根據(jù)本發(fā)明的折射率傾斜薄膜的折射率曲線的示例。
[0031][圖5]示出多層膜和折射率傾斜薄膜的電子顯微鏡照片。
[0032][圖6]示出根據(jù)本發(fā)明的TiO和Ti2O3的光譜透過率特性的示例。
[0033][圖7]示出用于執(zhí)行本發(fā)明的濺射設備的示意性平面圖。
[0034][圖8]示出實施例1中制造的光學濾波器的光譜反射率特性。
[0035][圖9]示出作為比較例I的光學濾波器的結(jié)構(gòu)示例。
[0036][圖10]示出比較例I中制造的ND濾波器的光譜反射率特性。
[0037][圖11]示出實施例1和實施例2之間的光譜透過特性的比較圖表。
[0038][圖12]示出柱陣列形狀的微細周期結(jié)構(gòu)體的示意圖。
[0039][圖13]示出用于微細周期結(jié)構(gòu)體的陣列的示例。
[0040][圖14]示出實施例3中的折射率傾斜薄膜的折射率曲線?；逦挥谧髠?cè)，并且防反射結(jié)構(gòu)體位于右側(cè)。
[0041][圖15]示出實施例3中制造的光學濾波器的光譜反射率特性。
[0042][圖16]示出實施例4中制造的光學濾波器的結(jié)構(gòu)示例。
[0043][圖17]示出根據(jù)實施例4的光學濾波器的結(jié)構(gòu)示例。
[0044][圖18]示出根據(jù)實施例4的折射率傾斜薄膜的折射率曲線?；逦挥谧髠?cè)，并且防反射結(jié)構(gòu)體位于右側(cè)。
[0045][圖19]示出實施例4中制造的光學濾波器的光譜反射率特性。
[0046][圖20]示出實施例5中的利用了ND濾波器的光量光圈裝置的說明圖。
[0047][圖21]示出實施例5中的利用了ND濾波器的光學攝像裝置的光學系統(tǒng)的說明圖。
[0048][圖22]示出實施例6中的利用了ND濾波器的光學測量裝置的說明圖?！揪唧w實施方式】
[0049]根據(jù)本發(fā)明的光學濾波器包括透光基板、光吸收性折射率傾斜薄膜，并且優(yōu)選地包括防反射結(jié)構(gòu)體。
[0050]用于發(fā)明的基板具有作為光學濾波器的基板的強度和光學特性，并且能夠起到用于形成折射率傾斜薄膜和防反射結(jié)構(gòu)體的基體的作用。基板可以由玻璃基材料制成，或者由從PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)、PES (聚醚砜)、PC (聚碳酸酯)、P0 (聚烯烴)、PI (聚酰亞胺)、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)中選出的樹脂材料制成。
[0051]折射率傾斜薄膜具有以接近基板的折射率的方式在其膜厚度方向上連續(xù)或階梯狀變化的折射率。該結(jié)構(gòu)能夠減小基板與空氣或者與折射率傾斜薄膜相鄰的其他結(jié)構(gòu)體(例如，防反射結(jié)構(gòu)體)之間的折射率差。
[0052]當膜厚度方向上的折射率變化在膜厚度方向上被分成多個區(qū)域時，折射率傾斜薄膜具有:可見波長區(qū)域的光譜透過特性隨著接近長波長側(cè)而增加的區(qū)域；和可見波長區(qū)域的光譜透過特性隨著接近長波長側(cè)而減小的區(qū)域。折射率傾斜薄膜的折射率優(yōu)選地在膜厚度方向上連續(xù)地變化。該連續(xù)變化能夠發(fā)揮增加防反射效果和環(huán)境穩(wěn)定性的效果。另外，當與折射率傾斜薄膜相鄰的結(jié)構(gòu)體是防反射結(jié)構(gòu)體時，折射率傾斜薄膜減小了基板與防反射結(jié)構(gòu)體之間的折射率差。折射率可以設定為使得折射率傾斜薄膜的在基板側(cè)的端部的折射率與折射率傾斜薄膜的在防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)的端部的折射率之間的差比基板與防反射結(jié)構(gòu)體之間的折射率差小。特別優(yōu)選的是，以連續(xù)地連接基板的折射率與防反射結(jié)構(gòu)體的折射率的方式改變折射率?？蛇x地，可以通過在設置于基板的一側(cè)的折射率傾斜薄膜的相反側(cè)的表面上設置防反射結(jié)構(gòu)體和折射率傾斜薄膜中的至少一方來減小基板的兩個表面的反射率。
[0053]折射率傾斜薄膜是光吸收性薄膜并且沿其厚度方向被置于基板。防反射結(jié)構(gòu)體優(yōu)選地設置于折射率傾斜薄膜。折射率傾斜薄膜的光吸收性能根據(jù)目標光學濾波器的功能和特性來設定。如果相對于入射光的預定波長吸收了入射光的至少大約1%，則可以說膜相對于該波長具有光吸收性能。
[0054]折射率傾斜薄膜在其厚度方向上具有包括了連續(xù)且周期性變化的折射率變化。包括了基板、折射率傾斜薄膜和防反射結(jié)構(gòu)體的光學濾波器中的折射率傾斜薄膜的折射率變化優(yōu)選地包括以下部分:
[0055]( I)在基板側(cè)的、折射率以接近基板的折射率的方式變化直到折射率變化的基板側(cè)的終點為止的部分；和
[0056](2)在防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)的、折射率以接近防反射結(jié)構(gòu)體的折射率的方式變化直到折射率變化的防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)的終點為止的部分。
[0057]以上折射率變化的基板側(cè)的終點例如用圖1中的點“A”表示，以上防反射微細周期結(jié)構(gòu)體側(cè)的終點用點“B”表示。在圖1所示的示例中，在包括了折射率分布變化的基板側(cè)的終點(或起點)“A”在內(nèi)的終端部分中，折射率傾斜薄膜的折射率以接近基板的折射率的方式變化。同樣，在包括了折射率分布變化的防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)的終點(或起點)“B”在內(nèi)的終端部分中，折射率傾斜薄膜的折射率也以接近防反射結(jié)構(gòu)體的折射率的方式變化。點A可以被定位在基板側(cè)的界面上。點B也可以被定位在防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)的界面上。如果變化是連續(xù)的或者折射率差小，則能夠大大地減小反射率。所以，折射率能夠從較大的折射率或者從較小的折射率開始以平滑的折射率變化來接近諸如基板或微細周期結(jié)構(gòu)體等的相鄰結(jié)構(gòu)體的折射率。折射率傾斜薄膜的在膜厚度方向上的基板側(cè)的端部的折射率與基板的折射率之間的差“a”以及折射率傾斜薄膜的在膜厚度方向上的微細周期結(jié)構(gòu)體側(cè)的端部的折射率與微細周期結(jié)構(gòu)體的折射率之間的差“b”的和(a + b)可以小于與折射率傾斜薄膜的兩個表面相鄰的這兩個結(jié)構(gòu)體之間的折射率差。
[0058]換言之，折射率傾斜薄膜的折射率在膜厚度方向上變化以便減小基板的折射率與微細結(jié)構(gòu)體的構(gòu)成材料的折射率之間的差，這滿足關系|A-B|>a+b，其中，|A-B|表示基板的折射率“A”和微細周期結(jié)構(gòu)體的折射率“B”之間的折射率差。該關系適用于如后所述的圖2和圖16中的基板、另一折射率傾斜薄膜和防反射結(jié)構(gòu)體。
[0059]取決于膜形成方法，形成在基板上的薄膜的初始部分可以具有在厚度方向上有恒定折射率的部分。例如，如后面所述，當在基板上形成折射率傾斜薄膜時，使多種薄膜形成材料的混合比率變化以形成在膜厚度方向上的折射率的連續(xù)變化。此時，從以特定膜形成材料濃度開始的膜形成經(jīng)過特定時間之后，可以改變多種薄膜形成材料的混合比率。在該情況中，可以形成如上所述的在厚度方向上折射率沒有變化的部分。
[0060]基板側(cè)的折射率變化的終點處的折射率等于基板的折射率，或者可以是相對于基板的折射率在根據(jù)目標光學濾波器的特性所允許的折射率差的范圍內(nèi)的折射率。同樣，防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)的折射率變化的終點處的折射率等于防反射結(jié)構(gòu)體的折射率，或者可以是相對于防反射結(jié)構(gòu)體的折射率在根據(jù)透射的光的波長或其波長區(qū)域內(nèi)的目標光學濾波器的特性所允許的折射率差的范圍內(nèi)的折射率。這些折射率差優(yōu)選地為0.05或更小。因此，當如上所述的在厚度方向上折射率沒有變化的部分接觸基板側(cè)的界面時，沒有折射率變化的部分的折射率優(yōu)選地具有相對于基板的折射率在0.05以內(nèi)的折射率差。這也適用于在厚度方向上折射率沒有變化的部分接觸防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)的界面的情況。
[0061]折射率傾斜薄膜的在厚度方向上的折射率的變化的寬度可以取決于目標光學濾波器的特性、用于形成折射率傾斜薄膜的材料的類型以及其組合而不同地設定。例如，當利用三種元素的折射率傾斜薄膜的折射率在厚度方向上從由SiO2制成的區(qū)域到由TiO2制成的區(qū)域變化時，折射率可以在大約1.47至2.70的范圍內(nèi)變化。
[0062]折射率傾斜薄膜的膜厚度可以根據(jù)目標功能適當?shù)剡x擇。折射率傾斜薄膜的膜厚度可以是IOnm至4000nm,更優(yōu)選地是IOOnm至lOOOnm。
[0063]防反射結(jié)構(gòu)體可以具有獲得期望的光學濾波器的光學特性所需的防反射功能。
[0064]防反射結(jié)構(gòu)體可以由微細結(jié)構(gòu)體形成，或者可以是呈單層或多層形式的防反射薄膜。
[0065]微細結(jié)構(gòu)體可以是:具有以比可見光的波長短的節(jié)距配置大量微細突起的表面的微細結(jié)構(gòu)體:或者具有以比可見光的波長短的節(jié)距設置重復的凹部和突起的表面的微細結(jié)構(gòu)體。這些微細結(jié)構(gòu)體包括如下的結(jié)構(gòu)體:借助于諸如針狀體和柱形體等的隨機形成的突起、和以階梯形狀微細形成的凸凹結(jié)構(gòu)的突出部或凹部，來減小結(jié)構(gòu)體與空氣或相鄰介質(zhì)之間的折射率差。這些微細結(jié)構(gòu)體可以是根據(jù)目的從周知的微細結(jié)構(gòu)體中選擇出的微細結(jié)構(gòu)體。例如，微細結(jié)構(gòu)體可以利用光學納米壓印法(optical nanoimprint method)以良好的再現(xiàn)性來制造，只要該結(jié)構(gòu)是由以比透過了基板的可見光的波長短的重復周期配置的大量突起制成的周期結(jié)構(gòu)，或者是具有由重復周期比透過了基板的可見光的波長短的凹凸結(jié)構(gòu)制成的周期結(jié)構(gòu)的微細周期結(jié)構(gòu)體。
[0066]在單層或多層的防反射膜的情況中，折射率傾斜薄膜的折射率在膜厚度方向上變化以便減小與折射率傾斜薄膜相鄰的層的折射率與基板的折射率之間的折射率差。
[0067]通過分別依次相鄰地配置了基板、折射率在膜厚度方向上連續(xù)變化的折射率傾斜薄膜和在期望的光波長區(qū)域內(nèi)展現(xiàn)了防反射效果的防反射結(jié)構(gòu)體，能夠顯著地減小光學濾波器中的光反射率。對于具有光吸收性折射率傾斜薄膜的光學濾波器中的諸如色彩平衡等的高圖像品質(zhì)，要求調(diào)節(jié)并增加光譜透過特性。對于這樣的要求，利用具有在膜厚度方向上臺階狀或連續(xù)變化、優(yōu)選連續(xù)且周期性地變化的折射率的薄膜，如以上(I)和(2)中所述來設定基板、折射率傾斜薄膜和防反射結(jié)構(gòu)體之中的折射率的關系。該優(yōu)選的結(jié)構(gòu)體能夠提供具有顯著減少了的反射和增加了的光譜透過特性的平坦性的吸收型光學濾波器。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的光學濾波器結(jié)構(gòu)能夠應用于諸如ND濾波器和光學濾波器等的各種光學濾波器，只要光學濾波器是吸收型并且具有反射問題。
[0069]下文中，將基于使用ND濾波器的實施方式來說明根據(jù)本發(fā)明的光學濾波器。
[0070](第一實施方式)
[0071]將如下地詳細說明如圖2中所示形成的吸收型ND濾波器。
[0072]在以下說明中的實施方式和各實施例中所用的折射率被認為是來自基板、折射率傾斜薄膜和防反射結(jié)構(gòu)體的構(gòu)成材料的具有540nm的波長的光的折射率。
[0073]如圖2所示，折射率傾斜薄膜12配置于基板13的一個表面(上表面)側(cè)。當在折射率傾斜薄膜2上配置有防反射結(jié)構(gòu)體111并且在基板13的下表面上配置有防反射結(jié)構(gòu)體112時，能夠獲得進一步的防反射效果。另外，折射率傾斜薄膜12的至少內(nèi)部具有吸收性。
[0074]在如圖2所示的結(jié)構(gòu)的情況中，基板的下表面的反射將增加，因此下表面通常會需要某種防反射結(jié)構(gòu)體112。如圖3的(a)至圖3的(b)所示，這樣的防反射結(jié)構(gòu)體111和112的示例包括具有防反射效果的微細周期結(jié)構(gòu)體151和152以及由單層或多層薄膜形成的防反射膜161和162。此外，如圖3的(c)至圖3的(d)所示，其示例包括使用微細周期結(jié)構(gòu)體15和防反射膜16的組合的結(jié)構(gòu)?？梢赃m當?shù)剡x擇任何最佳結(jié)構(gòu)。例如，這種結(jié)構(gòu)無論濾波器的哪個表面被朝向攝像元件側(cè)定向都能夠抑制由于濾波器反射而引起的重影光的出現(xiàn)，因此濾波器不管濾波器的方向如何都能夠被配置在光學系統(tǒng)中。
[0075]關于圖3的(a)至圖3的(d)，從減小反射的角度來看，如圖3的(a)所示的結(jié)構(gòu)是更優(yōu)選的。因此，在后述的根據(jù)本發(fā)明的實施例3中，如圖3的(a)所示，微細周期結(jié)構(gòu)體151和152作為防反射結(jié)構(gòu)體形成在基板13的各表面上。
[0076]例如可以將提供與形成為如圖3的(b)所示的多層膜的防反射膜161和162的效果相同的效果的功能包含到折射率傾斜薄膜12中。在該情況中，折射率曲線需要通過在表面層的界面附近的預定區(qū)域內(nèi)以周期性且連續(xù)的方式多次使折射率增加或減小而防止在與外部空氣的界面處的反射。因此，該結(jié)構(gòu)可以被認為在折射率傾斜薄膜上單獨地提供了防反射結(jié)構(gòu)體。當制造防反射膜時，與用于制造折射率傾斜薄膜的材料不同的材料可以被用于在折射率傾斜薄膜上制造以周期性且連續(xù)的方式改變折射率的防反射膜。
[0077]<關于折射率傾斜薄膜>[0078]通過用meta模式濺射法調(diào)節(jié)SiO2和TiOx的膜形成速率以將這兩種材料混合并使折射率在膜厚度方向上連續(xù)地變化以獲得期望的吸收特性，從而調(diào)節(jié)并制造出折射率傾斜薄膜12。
[0079]具有這樣的連續(xù)折射率曲線的折射率傾斜薄膜的示例示出在圖1和圖4中。在圖1中，依次地層疊有具有相對高的折射率的基板、折射率傾斜薄膜和微細周期結(jié)構(gòu)體。折射率以如下方式變化:使得在膜厚度方向上從基板側(cè)連續(xù)地增加或降低折射率，并且隨著接近折射率傾斜薄膜的兩端的界面而接近各相鄰結(jié)構(gòu)體的折射率。
[0080]已經(jīng)研究出了各種方法用于設計這樣的折射率傾斜薄膜。已經(jīng)發(fā)現(xiàn):即使具有和連續(xù)變化不一樣的、階梯狀且逐步地變化的折射率的臺階型折射率分布，通過調(diào)節(jié)折射率分布也能夠獲得與具有連續(xù)變化的折射率的膜大致相同的光學特性。然而，為了減小反射，連續(xù)的折射率變化可以提供更理想的特性，這能夠進一步消除薄膜中的界面，并且前后的膜組成彼此非常接近，因此展現(xiàn)出了膜粘著強度的增加和環(huán)境穩(wěn)定性的改善。從該角度看，最好選擇折射率連續(xù)變化的折射率分布。
[0081]圖1中示出這樣的折射率傾斜薄膜的折射率曲線的示例。圖1示出如下示例:依次地層疊有具有相對高的折射率的基板、折射率傾斜薄膜和像微細周期結(jié)構(gòu)體一樣的防反射結(jié)構(gòu)體。折射率以如下方式變化:使得在膜厚度方向上從基板側(cè)連續(xù)地增加或減小折射率，并且隨著接近折射率傾斜薄膜的兩端的界面而接近各相鄰結(jié)構(gòu)體的折射率。在圖1示出的結(jié)構(gòu)中，作為結(jié)構(gòu)體部件，基板配置在圖1中的左側(cè)并且防反射結(jié)構(gòu)體配置在圖1中的右側(cè)。在未形成防反射結(jié)構(gòu)體的情況中，折射率以接近諸如空氣、水和有機介質(zhì)等的相鄰介質(zhì)的方式變化。關于以上結(jié)構(gòu)，折射率變化優(yōu)選逐漸接近相鄰介質(zhì)。逐漸的折射率變化允許膜厚度方向上的前后組成能夠彼此接近，因此進一步增加了環(huán)境穩(wěn)定性。如果環(huán)境使得能夠容易地在相鄰介質(zhì)附近供給氧氣，則環(huán)境能夠進一步減輕時間變化(temporal change)的影響。因此，在圖1中的點“A”和“B”附近，每膜厚度的折射率變化更加平緩，換言之，t匕具有最大的每膜厚度的折射率變化的部分“C”的折射率變化小，在該部分“C”中折射率變化使“A”與“B”之間的折射率連續(xù)地變化?？梢猿鲇谖仗匦缘目紤]而在“A”與“B”之間適當?shù)卦O計具有最大的每膜厚度的折射率變化的部分“C”。
[0082]能夠提高環(huán)境穩(wěn)定性，并且通過減小每膜厚度的折射率差能夠減少折射率傾斜薄膜中的內(nèi)部反射。
[0083]折射率傾斜薄膜是折射率在與膜表面垂直的方向上、即在膜厚度方向上連續(xù)地變化、優(yōu)選地連續(xù)且周期性地變化的薄膜。在膜厚度方向上具有連續(xù)且周期性的折射率變化的膜可以稱作rugate膜或者rugate濾波器。圖5示出多層膜和折射率傾斜薄膜的電子顯微鏡照片的示意圖。圖5的(a)是多層膜的膜厚度方向上的示意性截面圖，圖5的(b)是折射率傾斜薄膜的膜厚度方向上的示意性截面圖。例如，假設暗色部分是SiO2部分并且亮色(白色)部分是TiO2部分，則多層膜使得膜界面被清晰地分開，而折射率傾斜薄膜與多層膜不一樣使得膜界面未被清晰地分開。另外，在折射率傾斜薄膜的具有大的折射率變化的部分中對比強烈。
[0084]通過利用縱軸上的密度(強度)和橫軸上的深度(對應于膜厚度的參數(shù))進行的深度方向分析獲得的結(jié)果的繪制圖被稱作深度曲線。
[0085]用于研究從試驗試樣的表面到其內(nèi)側(cè)的組成分布的深度方向分析通常涉及通過利用微米級或更小的分析用加速離子刮擦表面進行分析的方法。該方法被稱作已知的作為X射線光電子分光法(XPS)或俄歇電子分光法(AES或ESCA)的離子濺射法，并且通常用于評價具有形成在基板表面上的層疊結(jié)構(gòu)的光學部件、電子部件和功能性材料。
[0086]這些X射線光電子分光法向超高真空中的試樣發(fā)射X射線以檢測釋放出的電子(光電子)。所釋放的光電子是由待檢測的原子的內(nèi)殼電子形成的，并且對于各元素確定所釋放的光電子的能量。因此，可以通過獲知能量值來進行定性分析。因此，能夠通過評價折射率傾斜薄膜的膜厚度方向上的組成變化以獲得深度曲線來確認是否獲得了期望的折射率分布。
[0087]已經(jīng)研究出了各種方法用于設計這樣的折射率傾斜薄膜。已經(jīng)發(fā)現(xiàn):即使具有和連續(xù)變化不一樣的、階梯狀且逐步地變化的折射率的臺階型折射率分布，通過調(diào)節(jié)折射率分布也能夠獲得與具有連續(xù)變化的折射率的膜大致相同的光學特性。然而，為了減小反射，連續(xù)的折射率變化可以提供更理想的特性，這能夠進一步消除薄膜中的界面，并且前后的膜組成彼此非常接近，因此展現(xiàn)出了諸如膜粘著強度增加和環(huán)境穩(wěn)定性改善等的效果。從該角度看，最好選擇折射率連續(xù)變化的折射率分布。
[0088]雖然折射率的范圍受限，但是近年來在諸如濺射法和沉積法等的膜形成技術方面的改進允許至少在其范圍內(nèi)獲得任意折射率。
[0089]例如，可以在濺射中同時對兩種材料進行放電?？梢酝ㄟ^改變各材料的放電功率(即對靶的輸入功率)并通過改變這兩種材料的混合比率制造出具有在這兩種材料的折射率之間的中間折射率的中間折射率材料?？梢曰旌蟽煞N或更多種類的材料。
[0090]在這樣的濺射法的情況中，當材料之一在低功率時，放電可能不穩(wěn)定。在meta模式濺射法的情況中，出現(xiàn)諸如反應模式等的問題。因此，為了實現(xiàn)這兩種材料之間的所有折射率，需要通過調(diào)節(jié)除了輸入功率以外的其他因素、例如通過借助于掩模法控制沉積量來并行地控制膜厚度，然而這使得設備的機構(gòu)及其控制大大地復雜化。
[0091]如上文所述，在meta模式濺射法中，在能夠穩(wěn)定地維持和控制放電的范圍內(nèi)改變折射率。不僅能夠使折射率在膜厚度方向上連續(xù)地變化，而且能夠使TiOx中的“X”在膜厚度方向上變化，還能夠進一步改變消光系數(shù)(extinction coefficient)。因此,根據(jù)本實施方式的結(jié)構(gòu)能夠通過連續(xù)地改變折射率傾斜薄膜的膜厚度方向上的三種元素T1、Si和O的組成比率來連續(xù)地改變折射率和消光系數(shù)。甚至在使用其他材料并且增加用于形成折射率傾斜薄膜的材料種類的數(shù)量的情況中，也能夠進行相同的調(diào)節(jié)。通過連續(xù)地改變薄膜密度能夠連續(xù)地改變組成。
[0092]另外，折射率傾斜薄膜12中的吸收特性不僅通過使折射率在膜厚度方向上連續(xù)地變化來調(diào)節(jié)，而且通過使TiOx中的“X”在膜厚度方向上變化以及改變消光系數(shù)來調(diào)節(jié)。在后述的實施例2至4中，將400nm至700nm的可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過特性設定為整個膜具有小的分散的平坦特性。
[0093]作為示例，在“X”等于I的TiO的情況中，如圖6中的線(a)所示，可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過特性趨向于隨著接近長波長側(cè)而逐漸地增加。在“X”等于1.5的Ti2O3的情況中，如圖6中的線(b)所示，可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過特性趨向于隨著接近長波長側(cè)而逐漸地減小。鑒于此，如上所述，通過在折射率傾斜薄膜12的膜厚度方向上設置具有相反分散形狀的配置區(qū)域的一個或更多個組合，將光譜透過特性整體調(diào)節(jié)成平坦狀。在傳統(tǒng)光學薄膜中使用金屬氧化物的情況中，當金屬和氧氣的比率改變時，觀察到了類似的趨勢。日本特許第3359114號公報公開了如下概念:因為具有不同的作為透過率相關系數(shù)的消光系數(shù)的兩種或更多種金屬氧化物的透過率的波長依賴性與變化的彼此抵消有關，所以多層膜結(jié)構(gòu)提供了平坦的透過率特性。膜設計可以以利用金屬氧化物的這樣的特性來改善平坦性的方式進行。當“X”的值可變時，折射率也可以改變。鑒于此，需要基于由此預先獲得的基本數(shù)據(jù)來確定與SiO2的膜形成比率并且控制膜形成。使“X”的值在膜厚度方向上可變的具體手段可以包括:通過調(diào)節(jié)氧化源的功率或通過取決于膜形成方法調(diào)節(jié)待導入的氣體的量來進行控制。
[0094]<濺射設備結(jié)構(gòu)>
[0095]圖7是示出沿著與用于制造折射率傾斜薄膜的濺射沉積設備的基板傳送設備的轉(zhuǎn)動軸垂直的表面截取的平面截面圖。
[0096]濺射沉積設備包括:可轉(zhuǎn)動的筒狀基板傳送設備52，其用于對待形成薄膜的基板51進行保持，基板傳送設備52設置在真空室53內(nèi)；兩個濺射區(qū)域54和55，其設置在基板傳送設備52的外周部與基板傳送設備外側(cè)的真空室53之間的環(huán)形空間內(nèi)；和反應區(qū)域57?；鍙膮^(qū)域59載入。
[0097]基板51以使得待形成膜的表面被向外定向的方式置于基板傳送設備52。派射區(qū)域54和55包括AC雙(雙重)陰極型靶54a和55a。高頻電源56配置于真空室53的外側(cè)。靶材料的形狀不限于平坦型的，還可以是圓筒型的。除了以上所述，例如，區(qū)域58可以單獨地包括由具有柵極的通過高頻激發(fā)形成的離子槍柵(ion gun grid)或釋放低能電子以中和陽離子從而防止陽離子電荷積聚在基板上的中和器。用于本發(fā)明的濺射設備可以包括例如三個或更多個濺射區(qū)域，并且可以通過除了以上設備以外的任何設備結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
[0098]利用圖7所示的濺射設備，以如下形式形成了折射率傾斜薄膜:其中，在濺射區(qū)域54內(nèi)配置Si靶；在濺射區(qū)域55內(nèi)配置Ti靶；并且將氧氣導入反應區(qū)域57內(nèi)。使固定至基板傳送設備52的基板51以高速轉(zhuǎn)動，在濺射區(qū)域54和55中在基板51上形成Si和Ti的超薄膜，并接著使Si和Ti的超薄膜在反應區(qū)域57中氧化。因此，形成了 Si和Ti的氧化膜。通過重復以上過程制造出Si氧化膜與Ti氧化膜的混合膜。此外，在膜形成期間，通過使各濺射區(qū)域中的濺射速率和氧化速率連續(xù)地變化來形成在膜厚度方向上具有連續(xù)的折射率變化的折射率傾斜薄膜。也可以通過基于獨立地用于SiO2和TiOx的膜形成條件分別控制Si和Ti的濺射速率和氧化速率來制造出等同于SiO2和TiOx的混合膜。在折射率從單獨的SiO2膜的折射率連續(xù)地變化到單獨的TiOx膜的折射率的情況中，當輸入功率降低時，放電可能不穩(wěn)定。因此，在氧化速率控制期間對輸入功率進行控制并使用掩模系統(tǒng)。
[0099]實施例
[0100](實施例1)
[0101]將如下地詳細說明如圖2所示形成的吸收型ND濾波器。在本實施例中，折射率傾斜薄膜12配置于基板13的一側(cè)，該折射率傾斜薄膜的至少一部分具有吸收性。所制成的結(jié)構(gòu)不具有防反射結(jié)構(gòu)體。
[0102]具有1.0mm的厚度和1.81的折射率的SFL-6玻璃被用于制造形成這樣的ND濾波器14用的基板13。特別地，對于本實施例的單側(cè)膜結(jié)構(gòu)，使用了玻璃材料以使基板的吸水性的影響最小化。[0103]以如下方式制造出折射率傾斜薄膜12:通過用meta模式派射調(diào)節(jié)SiO2膜和TiOx膜的膜形成速率而將兩種材料混合。以如下方式進行調(diào)節(jié):通過連續(xù)地改變膜厚度方向上的組成而使折射率在膜厚度方向上連續(xù)地變化以便獲得期望的吸收特性。以使得折射率傾斜薄膜12的膜厚度為200nm的方式進行進一步調(diào)節(jié)。
[0104]在本實施例中，折射率傾斜薄膜12的在膜厚度方向上的折射率變化以增減所需的最低限且不復雜的方式進行設計。為了獲得如圖8所示的吸收性，折射率曲線被設定為從基板13的折射率開始的使折射率上升和下降的一個波峰。如果設定了每膜厚度的折射率變化的最大值，則與具有多個波峰和波谷的復雜曲線相比，具有作為基板13 (高折射率)側(cè)的波峰的拐點的簡單曲線相對于與折射率傾斜薄膜12相鄰的介質(zhì)(也包括基板13)更易于逐漸地改變折射率。基板13由玻璃制成，并且折射率比空氣和常見塑料的折射率高。所以，如下地設定拐點:為了獲得預定的吸收性，在折射率傾斜薄膜12中，將折射率的上升和下降的波峰設置基板13附近，S卩，比折射率傾斜薄膜的膜厚度方向上的中央位置靠近基板13偵彳。做出如下結(jié)構(gòu):使得折射率從圖1中的點C示出的波峰開始、經(jīng)過折射率傾斜薄膜內(nèi)的在膜厚度方向上具有最大的每膜厚度變化率的部分、朝向空氣側(cè)逐漸地改變。從防反射和環(huán)境穩(wěn)定性的角度，折射率傾斜薄膜12的終點被形成為SiO2薄膜。因此，在折射率傾斜薄膜12的終點處的折射率為大約1.47。
[0105]圖8示出如上所述制造出的ND濾波器的光譜透過特性。使濾波器在干燥氮氣氣氛下經(jīng)受高溫試驗，并且對試驗前和試驗后經(jīng)過了 1000小時之后的540nm波長處的透過率進行了比較。透過率以大約1%的增長率從17.2%增加至17.4%。
[0106]為了使本結(jié)構(gòu)的效果清楚，在本實施例中使用了 Ti，因為Ti被理解為相對容易氧化。然而，也可以使用氧化相對困難的諸如Nb和Ni等的其他材料，以使透過率變化較小。
[0107]另外，在本實施例中，制造出了單密度的ND濾波器。如果要制造灰度ND濾波器，則使用具有如下遮蔽板的掩模:該遮蔽板能夠調(diào)節(jié)其相對于掩模面的角度。接著，能夠通過用掩模部分地遮蔽膜材料的目標表面、以基板上的灰度密度分布利用膜形成方法來形成ND濾波器。
[0108](比較例I)
[0109]為了考慮實施例1中的環(huán)境穩(wěn)定性的效果，利用具有200nm的膜厚度的多層膜結(jié)構(gòu)形成和圖8中大致相同的光譜透過特性。以下是以使得其他材料和工藝與實施例1中的其他材料和工藝盡可能相同的方式制造出的ND濾波器4的說明。
[0110]以與實施例1中相同的方式，如圖9所示，在基板3的一側(cè)形成有交替地層疊SiO2和TiOx以形成七個層的光學多層膜2。膜被如下設計:使得如圖10所示，制造出具有和實施例I中制造的ND濾波器14大致相同的光譜透過特性的ND濾波器4。具有1.81的折射率和1.0mm的厚度的SFL-6玻璃被用于制造形成這樣的ND濾波器4用的基板3。通過meta模式濺射法形成SiO2和TiOx。
[0111]使如此制造出的ND濾波器在干燥氮氣氣氛下經(jīng)受高溫試驗，并且對經(jīng)過1000小時之后的540nm波長處的透過率的上升率進行了確認，發(fā)現(xiàn)透過率在試驗前后以大約4%的變化從16.9%增加至17.6%。特別地，當與實施例1中制造出的ND濾波器進行比較時，結(jié)果示出了非常大的變化。
[0112](實施例2)[0113]以與實施例1相同的方式，由具有1.0mm的厚度的SFL-6玻璃制成基板13并且制造出包括基板13和折射率傾斜薄膜12的ND濾波器。如下地調(diào)節(jié)和制造折射率傾斜薄膜12:為了具有200nm的膜厚度，通過meta模式濺射法，在調(diào)節(jié)SiO2膜和TiOx膜的膜形成速率的狀態(tài)下，將兩種材料混合，并且使其組成連續(xù)地改變，由此使折射率在膜厚度方向上連續(xù)地變化，以獲得期望的吸收特性。除此以外，通過改變TiOx中的X，制出如下的結(jié)構(gòu):使得可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過率隨著接近長波長側(cè)而增加的區(qū)域以及可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過率隨著接近長波長側(cè)而減小的區(qū)域設置于折射率傾斜薄膜12內(nèi)。因此，關于特定波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過率，通過在同一膜內(nèi)設置具有相反分散形狀的區(qū)域，例如ND濾波器能夠獲得具有較小波長分散的更加平坦的光譜透過特性。
[0114]在本實施例中，以與實施例1相同的方式，以使折射率傾斜薄膜12的折射率曲線不復雜且增減所需的最低限的方式進行設計。折射率曲線被設定為具有從基板13的折射率開始的使折射率上升和下降的一個波峰。在具有折射率傾斜薄膜12和基板13的界面中，調(diào)節(jié)與SiO2和TiO相當?shù)幕旌夏さ慕M成比率，以具有接近基板13的折射率1.81。接著，隨著在膜厚度方向上遠離基板13，使與SiO2相對于TiO相當?shù)慕M成比率逐漸增加直到折射率到達2.1為止，接著進行從兩種材料的組成比率的連續(xù)變化到TiO的氧價的變化、直到連續(xù)到達與Ti2O3相當為止的變化。接著，當組成變成與SiO2和Ti2O3的混合膜相當時,通過逐漸地增加與SiO2相對于Ti2O3相當?shù)慕M成比率，進行從氧價的變化到兩種材料的組成比率的連續(xù)變化，從防反射和環(huán)境穩(wěn)定性的角度出發(fā)，在折射率傾斜薄膜12的終點處使結(jié)構(gòu)成為Si02。因此，折射率傾斜薄膜12的終點處的折射率為大約1.47。
[0115]這樣，在折射率傾斜薄膜中構(gòu)造出展現(xiàn)了光譜透過率受TiO強烈影響的區(qū)域和展現(xiàn)了光譜透過率受Ti2O3強烈影響的區(qū)域。結(jié)果，在可見波長區(qū)域內(nèi)混合出如圖6所示的具有不同分散特性的區(qū)域，由此使得能夠獲得期望的透過特性。在本實施例中，在可見波長區(qū)域調(diào)節(jié)光譜透過特性以使其比實施例1中平坦。
[0116]如上所述制造的ND濾波器的光譜透過特性示出在圖11中。從圖11可見，當與實施例I中制造的ND濾波器比較時，能夠確認可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過率的平坦性得到了改善。
[0117]使該濾波器在干燥氮氣氣氛下經(jīng)受高溫試驗，并且對試驗前和試驗后經(jīng)過了 1000小時之后的540nm波長處的透過率進行了比較。透過率以大約1%的上升率從15.7%增加至 15.9%ο
[0118](實施例3)
[0119]〈關于防反射結(jié)構(gòu)體〉
[0120]在基板13上形成折射率傾斜薄膜12，并且接著通過使用UV固化性樹脂的光學納米壓印法在折射率傾斜薄膜12上形成作為具有防反射效果的亞微米節(jié)距防反射結(jié)構(gòu)體的微細周期結(jié)構(gòu)體151和152。
[0121]隨著近年來在微細加工技術方面的改進，已經(jīng)制造出微細周期結(jié)構(gòu)體。
[0122]作為這樣的結(jié)構(gòu)之一的具有防反射效果的微細周期結(jié)構(gòu)體通?？杀环Q作Moth-Eye結(jié)構(gòu)體。該結(jié)構(gòu)體的形狀被構(gòu)造成使得折射率以偽方式(pseudomanner)連續(xù)地變化，由此減小由于材料之間的折射率差引起的反射。
[0123]圖12示出從上方觀察到的具有防反射效果的微細周期結(jié)構(gòu)體的示意性示例的立體圖，在微細周期結(jié)構(gòu)體上，錐體以柱陣列形狀配置在基板上。同樣，也可以形成以孔陣列形狀配置的微細周期結(jié)構(gòu)體。例如，通常在材料表面上制造出這樣的結(jié)構(gòu)體，以作為與通過借助于真空膜形成方法將薄膜層疊為單層或多層而制造出的防反射膜不同的部件。
[0124]已經(jīng)提出各種方法用于制造這樣的微細周期結(jié)構(gòu)體，但是本實施例使用了利用UV固化性樹脂的光學納米壓印法。
[0125]微細周期結(jié)構(gòu)體的形狀被設計成具有如圖12所示的周期性配置的錐形的柱陣列，考慮到ND濾波器的應用，該形狀具有350nm的高度和250nm的周期以成為使得至少可見波長區(qū)域的反射率能夠減小的結(jié)構(gòu)。此外，關于突出結(jié)構(gòu)體的矩陣形狀的陣列，可以考慮由圖13的(a)的平面圖所示的正方形陣列和由圖13的(b)的平面圖所示的三維(three-way)(六邊形)陣列。三維陣列由于基板材料的較少露出的表面而可以說具有較高的防反射效果。于是，本實施例使用了三維柱陣列。
[0126]將適量的UV固化性樹脂滴落在作為具有通過使之前的設計形狀倒置所獲得的孔陣列形狀的模具的石英基板上。接著，在將石英模具壓在基板上的狀態(tài)下通過對經(jīng)受壓印的基板發(fā)射UV光而使樹脂固化，由此制造出如圖3的(a)所示的亞微米節(jié)距柱陣列形狀的微細周期結(jié)構(gòu)體151和152。雖然可以使用各種UV固化性樹脂，但是這里使用了由東洋合成制造的PAK-Ol (商品名)，并且在聚合固化之后以使得具有1.50的折射率的方式進行了調(diào)節(jié)。
[0127]這里，為了增加折射率傾斜薄膜和微細周期結(jié)構(gòu)體之間的粘著性，進行了底漆處理(primer treatment)以在折射率傾斜薄膜與微細周期結(jié)構(gòu)體之間設置粘著層。作為底漆溶液，使用由信越化學株式會社制造的表面活性劑KBM-503 (商品名)作為基體，該基體中添加了適量的IPA (異丙醇)和硝酸，并接著進行調(diào)節(jié)以使得涂敷之后固化了的粘著層具有1.45的折射率。經(jīng)由0.2μπι的PTFE (聚四氟乙烯)過濾器將溶液滴落在折射率傾斜薄膜上，并且通過旋涂法進行涂敷以形成超薄膜。如果需要進一步增強粘著性，還可以將TEOS(正硅酸乙酯)添加到前述底漆溶液的組分內(nèi)。另外，為了更均勻地涂敷底漆溶液，在涂敷底漆溶液之前，更優(yōu)選地在基板上通過UV臭氧進行親水性處理。此外，為了涂敷基板的兩個表面，可以適當?shù)卣{(diào)節(jié)濃度并且通過浸潰涂敷來適當?shù)赝糠?，或者可以在通過旋涂法涂敷基板的一側(cè)表面之后，接著將基板的正、反面反轉(zhuǎn)，并接著可以通過旋涂法再次涂敷基板的另一側(cè)表面。在本實施例中，選擇了后者。粘著層與相鄰結(jié)構(gòu)體之間的折射率差優(yōu)選地在
0.05以內(nèi)。
[0128]在像ND濾波器一樣在整個可見波長區(qū)域具有吸收性的濾波器的情況中，紫外線區(qū)域通常也具有吸收性。所以，取決于所使用的UV光的波長，當從濾波器的基板側(cè)發(fā)射光時，ND濾波器吸收光的至少一部分，因此不會有充足的光到達樹脂。因此，在該情況中，需要從模具側(cè)發(fā)射UV光并選擇具有允許UV光的所需波長充分透過的材料的模具。
[0129]此外，考慮到光學納米壓印處理、納米壓印平板印刷術，當使基板13的一側(cè)表面經(jīng)受壓印接著使其另一側(cè)表面經(jīng)受壓印時，假定在初始形成的微細周期結(jié)構(gòu)體中導致諸如龜裂或碎裂等的損傷。鑒于此，選擇了在基板的各表面上配置壓印模具并且在基板的兩個表面上同時進行光學納米壓印的方法。在該情況中，能夠通過為基板的各表面配置兩個UV光源來增加生產(chǎn)率。
[0130]0.1mm厚的PET膜被用于形成如上所述的實施例3的ND濾波器14用的基板13以便具有大約1.60的折射率。本實施例使用了 PET膜，但是不限于此，可以使用玻璃基材料，或者也可以使用PO基或PI基、PEN基、PES基、PC基或PMMA基的樹脂材料。
[0131]在圖14的(a)的折射率曲線中，從基板側(cè)的界面點PO至點Pl，TiOx的x被固定為大約1.5，并且通過改變與SiO2的組成比率形成連續(xù)的折射率變化。
[0132]接著，從點Pl處開始、經(jīng)過點P2并接近點P3，使TiOx中的x從1.5連續(xù)地變化為1.0。同時，改變與SiO2的組成比率;隨著從點Pl向點P2接近，增加SiO2與TiOx的組成比率，進一步地，隨著從點P2向點P3接近，減小SiO2與TiOx的組成比率，由此形成連續(xù)的折射率變化。
[0133]此外，從點P3到防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)的界面點P4，TiOx的x被固定為大約1.0,并且通過改變與SiO2的組成比率形成連續(xù)的折射率變化。
[0134]點Pl附近表示光譜透過率受Ti2O3顯著影響，并且點P3附近表示光譜透過率受TiO顯著影響。因此，在這樣的結(jié)構(gòu)中，在折射率傾斜薄膜中混合了在可見波長區(qū)域內(nèi)的如圖6所示的具有不同分散特性的區(qū)域，并且通過調(diào)節(jié)受膜厚度和組成比率影響的程度能夠獲得期望的透過特性。在本實施例中，這些被調(diào)節(jié)成使得光譜透過特性在可見波長區(qū)域內(nèi)為平坦的形狀。
[0135]如上所述，本實施例被構(gòu)造成使得折射率傾斜薄膜12具有如圖14的(a)所示的折射率的曲線。雖然可以形成如圖14的(b)所示的具有多個如圖14的(a)所示的波峰和波谷的曲線，但是考慮到控制的容易性，本曲線以不復雜并且增減所需的最低限的方式進行設計。折射率差易于出現(xiàn)在基板與防反射結(jié)構(gòu)體之間的界面中。從防反射的角度出發(fā)，膜被設計成使得折射率變化在基板和防反射結(jié)構(gòu)體附近的區(qū)域內(nèi)是平緩的。從防反射的角度出發(fā)，優(yōu)選的是以如圖1中的示意圖所示出的盡可能不引起折射率差的方式進行設計。然而，為了獲得期望的吸收性，需要高的折射率區(qū)域。因此，折射率傾斜薄膜優(yōu)選地使得折射率從基板附近逐漸增加，經(jīng)過拐點，并朝向防反射結(jié)構(gòu)體逐漸接近防反射結(jié)構(gòu)體的折射率。
[0136]此外，如果不僅在基板與折射率傾斜薄膜之間的界面中而且在折射率傾斜薄膜和微細周期結(jié)構(gòu)體之間的界面中存在有不同的折射率，則根據(jù)折射率差而發(fā)生反射。鑒于此，如果在這些界面中有反射問題，則優(yōu)選地使折射率差盡可能地最小化。在本實施例中，在折射率傾斜薄膜的膜形成剛開始之后并且在膜形成正要結(jié)束之前調(diào)節(jié)SiO2和TiOx之間的速率比率，由此將兩個界面處的各折射率差調(diào)節(jié)成0.05或更小。另外，將折射率傾斜薄膜12調(diào)節(jié)成具有200nm的膜厚度。折射率傾斜薄膜的膜厚度越薄，從基板到防反射結(jié)構(gòu)體的折射率的變化率越急劇。因此，從防反射的角度看，優(yōu)選較厚的膜。如果需要更多地減小反射，可以通過將厚度增加到大約400nm來解決該需要。
[0137]〈光學濾波器特性〉
[0138]圖15示出如上所述制造出的ND濾波器的光譜反射率特性和光譜透過率特性。密度為大約0.70并且大部分可見波長區(qū)域的反射率為0.4%或更小。本結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了非常低的反射率。使用日立高新技術株式會社制造的分光光度計(U4100)進行測量。
[0139]此外，光譜透過特性在整個可見區(qū)域內(nèi)是平坦的。如果平坦性被定義為作為平坦性的一個指標的、{ (400nm至700nm處透過率的最大值)-(400nm至700nm處透過率的最小值)} + (500nm至600nm處透過率的平均值)，則通過本實施例制造出的濾波器的平坦性為大約2.5%?？梢姽鈪^(qū)域的反射率被減小至0.5%或更小的非常低的值，并且獲得了平坦性優(yōu)異的ND濾波器。
[0140]通過濺射法能夠比通過沉積法或其他方法穩(wěn)定地形成密度高的薄膜。
[0141]在本實施例中，氧化物被用于控制折射率，但是也可使用氮化物，并且可以使用各種化合物，只要折射率傾斜薄膜的折射率連續(xù)且周期性地變化即可。
[0142]可以通過在基板與折射率傾斜薄膜之間以及/或者在折射率傾斜薄膜與防反射結(jié)構(gòu)體之間設置緩沖層來改善粘著性和耐久性。在該情況中，可以做出考慮了緩沖層的設計。緩沖層的折射率被設定為與相鄰基板或防反射結(jié)構(gòu)體的折射率相同，或者將折射率差設定為最小，并且折射率差被優(yōu)選地設定為0.05或更小。在如圖16所示的具有另一折射率傾斜薄膜的結(jié)構(gòu)中也可以使用這樣的緩沖層。
[0143]當將粘著層設置為緩沖層時，粘著層形成材料的示例不僅包括硅烷偶聯(lián)劑而且包括諸如Cr、T1、TiOx、TiNx, SiOx, SiNx, AlOx和SiOxNy等的無機材料和各種有機材料?？梢愿鶕?jù)用于增加粘著性的層的材料從公知材料中適當?shù)剡x擇和使用任意粘著層形成材料。粘著層的膜厚度可以以獲得濾波器的目標光學功能和粘著性的方式設定。例如，粘著層可以形成為IOnm或更薄的薄膜。
[0144](實施例4)
[0145]以下是對如圖16所示的在基板的各表面上形成折射率傾斜薄膜的濾波器的制造的說明。
[0146]如圖16所示，在本實施例中，折射率傾斜薄膜221配置于基板23的一側(cè)表面(上表面)，并且防反射結(jié)構(gòu)體211配置于折射率傾斜薄膜221上。接著，同樣地，折射率傾斜薄膜222 (另一折射率傾斜薄膜)和防反射結(jié)構(gòu)體212 (另一防反射結(jié)構(gòu)體)配置于基板23的下側(cè)表面。兩個折射率傾斜薄膜221和222均提供了在ND濾波器24的期望波長區(qū)域內(nèi)具有期望吸收性的功能。在特定情況下，折射率傾斜薄膜221和222中的僅一個可以提供同樣的特性。這樣的防反射結(jié)構(gòu)體211和212的示例可以包括如圖17的(a)和圖17的(b)所示的具有防反射效果的微細周期結(jié)構(gòu)體251和252 ;以及由單層或多層的薄膜形成的防反射膜261和262。此外，其示例可以包括如圖17的(c)所示的將微細周期結(jié)構(gòu)體25和防反射膜26組合的結(jié)構(gòu)?？梢赃m當?shù)剡x擇任何最優(yōu)的結(jié)構(gòu)。
[0147]在圖17的(a)至圖17的(C)中，就減小反射而言更優(yōu)選如圖17的(a)所示的結(jié)構(gòu)。因此，在本實施例中，如圖17的(a)所示，微細周期結(jié)構(gòu)體251和252作為防反射結(jié)構(gòu)體形成于基板23的各表面。
[0148]具有1.0mm的厚度的SFL-6玻璃被用于形成ND濾波器24用的基板23。以與實施例I中相同的方式，在調(diào)節(jié)SiO2膜和TiOx膜的膜形成速率的狀態(tài)下，通過meta模式濺射法在基板23的一側(cè)制造出第一折射率傾斜薄膜221。在該情況中，以通過混合兩種材料并在膜厚度方向上連續(xù)地改變折射率從而獲得期望的吸收特性的方式進行了調(diào)節(jié)。此后，使基板的正、反面倒置，接著以相同方式再次制造出作為SiO2和TiOx的混合膜的折射率傾斜薄膜222。將折射率傾斜薄膜221和222的膜厚度調(diào)節(jié)為200nm。
[0149]如下地進行膜設計:折射率傾斜薄膜221和222的吸收特性不僅通過使折射率在膜厚度方向上連續(xù)地變化來調(diào)節(jié)，而且通過使TiOx中的X在膜厚度方向上變化并且改變消光系數(shù)來調(diào)節(jié)，使得在400nm至700nm的可見波長區(qū)域內(nèi)光譜透過特性設定為整個膜具有較小分散的平坦特性。具體地，折射率傾斜薄膜221和222被構(gòu)造成具有如圖18的(a)所示的折射率的曲線。雖然可以形成如圖18的(b)所示的具有圖12的(a)中的多個波峰和波谷的曲線，但是考慮到控制的容易性，本曲線以不復雜并且增減所需的最低限的方式進行設計。
[0150]在圖18的(a)的折射率曲線中，從基板側(cè)的界面點QO到點Ql，TiOx中的x被固定為大約1.0，并且通過改變與SiO2的組成比率形成連續(xù)的折射率變化。
[0151]接著，從點Ql處開始、經(jīng)過點Q2并接近點Q3，TiOx中的x從1.0連續(xù)地變化至1.5。同時，改變與SiO2的組成比率;隨著從點Ql向點Q2接近，增加SiO2與TiOx的組成比率，進一步地，隨著從點Q2向點Q3接近，減小SiO2與TiOx的組成比率，由此形成連續(xù)的折射率變化。
[0152]此外，從點Q3到防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)的界面點Q4，TiOx中的x被固定為大約1.5，并且通過改變與SiO2的組成比率形成連續(xù)的折射率變化。
[0153]點Ql附近表示光譜透過率受TiO顯著影響，并且Q3附近表示光譜透過率受Ti2O3顯著影響。因此，在這樣的結(jié)構(gòu)中，在折射率傾斜薄膜中混合了在可見波長區(qū)域內(nèi)的如圖6所示的具有不同分散特性的區(qū)域，并通過調(diào)節(jié)受膜厚度和組成比率影響的程度能夠獲得期望的透過特性。在本實施例中，這些被調(diào)節(jié)成使得光譜透過特性在可見波長區(qū)域內(nèi)是平坦的形狀。
[0154]因此，從維持吸收特性和進行防反射的角度，折射率傾斜薄膜優(yōu)選地使得折射率從基板附近逐漸地增加、經(jīng)過拐點并且朝向防反射結(jié)構(gòu)體逐漸接近防反射結(jié)構(gòu)體的折射率。另外，甚至在折射率傾斜薄膜中，折射率變化越小越好。在本實施例中，基板23與防反射結(jié)構(gòu)體(微細周期結(jié)構(gòu)體251和252)之間的折射率差大，因此，多個拐點中的具有最大折射率的拐點被設定在最接近基板的一側(cè)。
[0155]此后，利用UV固化性樹脂通過光學納米壓印法在形成于基板的兩個表面的折射率傾斜薄膜上形成具有防反射效果的亞微米節(jié)距微細周期結(jié)構(gòu)體251和252。由于和實施例I中相同的原因，在本實施例中，在基板的形成有ND膜的兩個表面配置壓印模并且對這兩個表面同時進行光學納米壓印。以與實施例3中相同的方式，在折射率傾斜薄膜與對應于折射率傾斜薄膜的微細周期結(jié)構(gòu)體之間進行底漆處理，由此設置粘著層。
[0156]在圖19中示出如上所述制造的ND濾波器的光譜反射率特性和光譜透過率特性。密度為大約0.70并且在可見波長區(qū)域內(nèi)反射率為大約0.2%或更小。本結(jié)構(gòu)獲得了非常低的反射率。使用分光光度計進行測量。
[0157]此外，光譜透過率特性在整個可見區(qū)域內(nèi)是平坦的，在上述平坦性的指標方面，通過本實施例制造的濾波器的平坦性為大約0.5%，可見光區(qū)域的反射率被減小至0.5%或更小的非常低的值，并且獲得了平坦性優(yōu)異的濾波器。
[0158]在實施例1至4中，通過meta模式派射法制造出SiO2與TiOx的混合膜，并且通過使膜厚度方向上的混合比率變化而形成具有連續(xù)的折射率的傾斜薄膜。不限于此，可以使用各種金屬或諸如NbOx、TaOx> ZrOx> AlOx> MoSiOx> MoOx和WOx等的類金屬氧化物材料。從與形成與前述折射率傾斜薄膜的界面的結(jié)構(gòu)體的折射率的關系看，考慮到工藝上的制約，可以適當?shù)剡x擇任何最優(yōu)的材料，只要該材料能夠?qū)崿F(xiàn)所需的折射率?？梢詫ㄈN或更多種金屬或類金屬元素的材料組合起來。通過將三種或更多種材料組合能夠使折射率穩(wěn)定地傾斜，這有助于諸如減小吸收性等的消光系數(shù)的調(diào)節(jié)，由此增加了設計的自由度。此時，不僅氧化物而且氮化物同樣能夠增加設計的自由度。
[0159]此外，當使用反應性沉積時，可以通過控制被導入的氣體并控制折射率和消光系數(shù)來形成傾斜薄膜?？梢詷?gòu)造成使得傾斜薄膜的在膜厚度方向上的一部分具有吸收性，或者使得在整體具有吸收性的狀態(tài)下連續(xù)地改變折射率。膜形成方法不是僅限于meta模式濺射法，而是可以使用其他濺射法和各種沉積法。
[0160]根據(jù)本實施例形成的折射率傾斜薄膜變成高密度膜并且可能引起具有膜應力的問題。在該情況中，和本實施例一樣，使用諸如具有高硬度的玻璃等的基板能夠減小由于膜應力引起的諸如翹曲等的問題?？蛇x地，在基板的各表面上使用折射率傾斜薄膜能夠消除彼此的膜應力，由此生產(chǎn)出穩(wěn)定的光學濾波器。
[0161]特別地，在本實施例中使用的基板的兩個表面上設置折射率傾斜薄膜和微細周期結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)能夠提供基板的相對于膜應力的穩(wěn)定性。另外，可以通過一系列連續(xù)或同時的處理使微細周期結(jié)構(gòu)體的兩個表面經(jīng)受光學納米壓印以形成防反射結(jié)構(gòu)體，這在生產(chǎn)率方面是優(yōu)異的。
[0162](實施例5)
[0163]圖20示出光量光圈裝置。適用于諸如攝像機或數(shù)字靜態(tài)照相機等的攝像光學系統(tǒng)的光量光圈裝置的開口被設置為控制入射到諸如CCD或COMS傳感器等的固態(tài)攝像元件上的光的量。光量光圈裝置被構(gòu)造成隨著被攝物場景變得更亮而通過控制光圈葉片31而縮窄以變得更小。此時，作為針對小開口狀態(tài)下出現(xiàn)的圖像品質(zhì)劣化的對策，在開口附近配置了 ND濾波器34，由此即使被攝物場景的亮度相同也允許光圈的開口變大。入射光穿過光量光圈裝置33，并且到達固態(tài)攝像元件(未示出)，在該固態(tài)攝像元件中光被轉(zhuǎn)換成電信號以形成圖像。
[0164]例如，實施例1至實施例4中制造出的ND濾波器配置在光圈裝置33內(nèi)的ND濾波器34的位置處。然而，配置位置不限于此，而是ND濾波器可以以固定于光圈葉片支撐板32的方式配置。
[0165]圖21示出光學攝像裝置的攝像光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。攝像光學系統(tǒng)41包括透鏡單元41A至41D、諸如CXD等的固態(tài)攝像元件42和光學低通濾波器43。固態(tài)攝像元件42接收由攝像光學系統(tǒng)41形成的光束a和b的像，并且將像轉(zhuǎn)換成電信號。攝像光學系統(tǒng)41包括ND濾波器44、光圈葉片45和46以及包括光圈葉片支撐板47的光量光圈裝置。
[0166]適用于諸如攝像機或數(shù)字靜態(tài)照相機等的攝像系統(tǒng)的光量光圈裝置的開口被設置為控制入射到諸如CXD或COMS傳感器等的固態(tài)攝像元件上的光的量。光量光圈裝置被構(gòu)造成隨著被攝物場景變得更亮而通過控制光圈葉片45和46而縮窄以變得更小。此時，作為針對小開口狀態(tài)下出現(xiàn)的圖像品質(zhì)劣化的對策，在開口附近配置了 ND濾波器44，由此即使被攝物場景的亮度相同也允許光圈的開口變大。
[0167]入射光通過光量光圈裝置，并且到達固體攝像元件，在那里光被轉(zhuǎn)換成電信號以形成圖像。實施例1至實施例4中制造出的ND濾波器例如配置在光圈裝置內(nèi)的ND濾波器44的位置處。然而，配置位置不限于此，而是ND濾波器可以以固定于光圈葉片支撐板47的方式配置。
[0168]上述實施例的結(jié)構(gòu)能夠提供安裝了如下的ND濾波器的攝像設備:該ND濾波器能減小所捕捉的圖像的時間變化的可能性。實施例1至實施例4中制造出的具有折射率傾斜薄膜的ND濾波器被用作ND濾波器44，并且將組裝后捕捉的圖像與從組裝經(jīng)過一個月之后的圖像進行比較。比較的結(jié)果是沒有辨認出色彩平衡的差別。
[0169]此外，安裝了通過圖9中的比較例I制造出的由光學多層膜構(gòu)成的ND濾波器23作為ND濾波器44，并且對通過利用ND濾波器44的光學設備捕捉的圖像進行了評價。結(jié)果，在將光學設備組裝之后立即捕捉到的圖像與從組裝過去一個月之后捕捉到的同一被攝物的圖像進行比較時，辨認出了色彩平衡的差別。
[0170]本發(fā)明的ND濾波器具有增加了的環(huán)境穩(wěn)定性，因此在被攜帶使用時經(jīng)受了大的環(huán)境變化的諸如照相機和攝像機等的光學攝像裝置中通過使用ND濾波器能夠保持所捕捉的圖像的品質(zhì)。
[0171]以上述方式制造出的光量光圈裝置33能夠明顯地減小由濾波器反射引起的諸如重影等的問題，并且由于透過率特性還能夠同時獲得例如色彩平衡的改善。
[0172]不限于此，甚至利用如通過實施例1至實施例4所制造的具有減小了的反射率的光學濾波器的其他光學設備也能夠減小由濾波器反射引起的設備的問題，并且還能夠同時減小由透射引起的問題。
[0173]特別地，實施例4中說明的在兩側(cè)具有微細周期結(jié)構(gòu)體和折射率傾斜薄膜的攝像光學系統(tǒng)能夠抑制到CCD的反射以獲得良好的捕捉圖像并且能夠在不考慮ND濾波器的安裝方向的狀態(tài)下進行組裝，從而組裝性優(yōu)異。
[0174](實施例6)
[0175]圖22示出作為光學測量裝置的干涉顯微鏡的功能和結(jié)構(gòu)。光源910輸出作為光源的預定波長。僅特定波長成分經(jīng)由濾波器911被從來自光源910的觀察光提取出來。接著，經(jīng)由選擇性地配置在光路上的ND濾波器912、根據(jù)對具有不同透過率的ND濾波器912進行保持的濾波器保持件913的轉(zhuǎn)動位置來適當?shù)卣{(diào)節(jié)觀察光的量。作為光源，可以使用單色波長激光源來作為光源。
[0176]濾波器保持件913包括具有不同透過率的多個ND濾波器912，并且通過在未圖示的CPU控制下操作的轉(zhuǎn)動驅(qū)動器914的轉(zhuǎn)動驅(qū)動而將具有不同透過率的ND濾波器912中的任一個選擇性地配置在光路上。如果光源的斑點直徑與灰度的范圍相對應，則可以通過對灰度ND濾波器進行定位來改變透過率。在該情況中，結(jié)構(gòu)也可以使得ND濾波器像實施例5中示出的光圈裝置一樣地操作。經(jīng)由也配置在光路上的偏光板915來改變通過ND濾波器912的光的偏光角度。偏光板915被偏光板轉(zhuǎn)動驅(qū)動器916可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動以將透射光的偏光角度變成期望的角度。偏光板轉(zhuǎn)動驅(qū)動器916也在CPU的控制下操作。
[0177]通過偏光板915的光被半透半反鏡917沿采樣方向反射,并接著被棱鏡918分成沿偏光方向的兩個平行的光路。分到兩個光路中的光束被一同發(fā)射至置于焦點觀察機構(gòu)921上的觀察物體920，該焦點觀察機構(gòu)921用于通過物鏡919來調(diào)節(jié)焦點。
[0178]從觀察物體反射的光通過物鏡919和棱鏡918，并且此時透過半透半反鏡917。接著，通過攝像透鏡922使光聚焦于諸如CXD等的攝像元件924。作為可轉(zhuǎn)動的偏光元件的分析器923在介于攝像鏡頭922和攝像元件924之間的光路上。
[0179]攝像元件924的輸出被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號通過CPU進行處理。可以通過分析所觀察到的干涉條紋對表面結(jié)構(gòu)、折射率分布進行分析。光學測量裝置不限于本實施例，而是本發(fā)明的ND濾波器的使用允許以下測量:在作為長時間要求測量精度的可靠性的光學設備的光學測量裝置中，減小了由ND濾波器的時間變化引起的不利效果。結(jié)果，能夠改善諸如干涉條紋等的圖像品質(zhì)穩(wěn)定性，該干涉條紋是由諸如光學測量裝置等的光學設備捕捉到的圖像，其中光學設備擔心長期使用對測量結(jié)果產(chǎn)生不利影響。
[0180](其他實施例)
[0181]還可以期望實施例1至實施例4中說明的ND濾波器以外的光學濾波器具有類似的效果，并且這些光學濾波器可以應用于濾色器，只要它們是具有吸收性并且解決了透過的光的平坦性的光學濾波器即可。應用于本發(fā)明的這些光學濾波器能夠減小反射率并且能夠獲得期望的透過特性。另外，包括了這些光學濾波器的各種光學設備能夠改善上述問題。
[0182]附圖標記說明
[0183]111、112、211、212 防反射結(jié)構(gòu)體
[0184]12、221、222折射率傾斜薄膜
[0185]3、13、23、51 基板
[0186]15、151、152、251、252 微細周期結(jié)構(gòu)體
[0187]16、161、162 防反射膜
[0188]31光圈葉片
[0189]32光圈葉片支撐板
[0190]33光量光圈裝置
[0191]4、14、24、34、44、912 ND 濾波器
[0192]41攝像光學系統(tǒng)
[0193]41A、41B、41C、41D 透鏡單元
[0194]42固態(tài)攝像元件
[0195]43光學低通濾波器
[0196]45、46光圈葉片
[0197]52基板傳送設備
[0198]53真空室
[0199]54、55濺射區(qū)域
[0200]54a、55a 革巴
[0201]56高頻電源
[0202]57反應區(qū)域
【權利要求】
1.一種光學濾波器，其特征在于，所述光學濾波器包括: 透光的基板；和 光吸收性的折射率傾斜薄膜， 其中，所述光吸收性的折射率傾斜薄膜的折射率以在膜厚度方向上朝向所述基板側(cè)接近所述基板的折射率的方式變化。
2.根據(jù)權利要求1所述的光學濾波器，其特征在于，所述折射率傾斜薄膜在其膜厚度方向上包括: 可見波長區(qū)域的光譜透過特性隨著接近長波長側(cè)而增加的區(qū)域；和 可見波長區(qū)域的光譜透過特性隨著接近長波長側(cè)而減小的區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光學濾波器，其特征在于，所述折射率傾斜薄膜的構(gòu)成材料的組成在所述膜厚度方向上連續(xù)地變化。
4.根據(jù)權利要求1至3中的任一項所述的光學濾波器，其特征在于，所述光學濾波器在所述折射率傾斜薄膜的與所述基板側(cè)相反的一側(cè)的表面上包括防反射結(jié)構(gòu)體，其中， 所述折射率傾斜薄膜的折射率以減小所述基板的折射率與所述防反射結(jié)構(gòu)體的折射率之間的折射率差的方式在所述膜厚度方向上變化。
5.根據(jù)權利要求4所述的光學濾波器，其特征在于，所述防反射結(jié)構(gòu)體是具有比可見光的波長短的節(jié)距的微細結(jié)構(gòu)體。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的光學濾波器，其特征在于，所述光學濾波器在所述基板的與所述防反射結(jié)構(gòu)體側(cè)相反的一側(cè)的表面上具有另一防反射結(jié)構(gòu)體。
7.根據(jù)權利要求6所述的光學濾波器，其特征在于，所述光學濾波器包括另一折射率傾斜薄膜，該另一折射率傾斜薄膜的折射率以減小所述另一防反射結(jié)構(gòu)體的折射率與所述基板的折射率之間的折射率差的方式在所述基板和所述另一防反射結(jié)構(gòu)體之間在所述膜厚度方向上變化。
8.根據(jù)權利要求7所述的光學濾波器，其特征在于，所述另一防反射結(jié)構(gòu)體是單層或多層的防反射膜；并且所述另一折射率傾斜薄膜的折射率以減小所述防反射膜的與所述另一折射率傾斜薄膜相鄰的層的折射率與所述基板的折射率之間的折射率差的方式在所述膜厚度方向上變化。
9.根據(jù)權利要求7所述的光學濾波器，其特征在于，所述第二防反射結(jié)構(gòu)體是具有比可見光的波長短的節(jié)距的微細結(jié)構(gòu)體。
10.根據(jù)權利要求1至6中的任一項所述的光學濾波器，其特征在于，所述折射率傾斜薄膜由三種或更多種元素組成。
11.根據(jù)權利要求1至6中的任一項所述的光學濾波器，其特征在于，所述折射率傾斜薄膜的在所述基板側(cè)的折射率變化的終點與所述基板之間的折射率差小于0.05。
12.根據(jù)權利要求1至11中的任一項所述的光學濾波器，其特征在于，所述微細結(jié)構(gòu)體具有周期結(jié)構(gòu)，該周期結(jié)構(gòu)具有比可見光的波長短的節(jié)距。
13.一種光學設備，其特征在于，所述光學設備在攝像光學系統(tǒng)中具有根據(jù)權利要求1至12中的任一項所述的光學濾波器。
【文檔編號】G02B1/11GK103688195SQ201280035495
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年5月17日 優(yōu)先權日:2011年5月17日
【發(fā)明者】內(nèi)山真志, 柳道男 申請人:佳能電子株式會社