光學濾波器、光學設備、電子設備和防反射復合體的制作方法
【專利摘要】提供一種光學濾波器或防反射復合體，其在基板（13）上具有折射率在膜厚度方向上連續(xù)且周期地變化的折射率傾斜薄膜（12）和用于減小反射的微細周期結(jié)構(gòu)體（111）。該光學濾波器或防反射復合體能夠比現(xiàn)有技術(shù)更大程度地減小反射，其中，折射率傾斜薄膜（12）的折射率在膜厚度方向上以在基板（13）側(cè)接近基板（13）的折射率的方式改變，并且在膜厚度方向上以在微細周期結(jié)構(gòu)體（111）側(cè)接近微細周期結(jié)構(gòu)體（111）的折射率的方式改變。該光學濾波器能夠用在光學設備和電子設備顯示器中。
【專利說明】光學濾波器、光學設備、電子設備和防反射復合體
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及在透光基板上依次具有折射率傾斜薄膜(gradient refractiveindex thin film)和微細結(jié)構(gòu)體的防反射復合體、利用該防反射復合體的光學濾波器以及利用該光學濾波器的光學設備和電子設備。
【背景技術(shù)】
[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(guān)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(guān)于這些材料，特別地，從包括耐熱性和柔性以及成本相關(guān)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]甚至在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。
[0010]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。另外，日本特開2009-122216號公報(專利文獻2)公開一種使用微細周期結(jié)構(gòu)體作為防反射結(jié)構(gòu)體的ND濾波器。
[0011]引用列表
[0012]專利文獻
[0013]專利文獻1:日本特開平08-075902號公報
[0014]專利文獻2:日本特開2009-122216號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明要解決的問題
[0016]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。
[0017]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濾波器的反射減小到盡可能地接近于零。
[0018]本發(fā)明的目的是提供減小如上所述由光吸收光學濾波器的反射引起的問題的防反射復合體和具有防反射復合體的光學濾波器。本發(fā)明的另一目的是提供使用了能夠減小這樣的反射的光學濾波器的光學設備和電子設備。
[0019]用于解決問題的方案
[0020]一種根據(jù)本發(fā)明的光學濾波器，其特征在于，包括:
[0021]透光的基板；
[0022]折射率傾斜薄膜，其以在膜厚度方向上具有折射率變化的方式形成在所述基板上，
[0023]其中，具有以比可見光的波長短的節(jié)距配置的許多微細部分的微細結(jié)構(gòu)體形成在所述折射率傾斜薄膜上。
[0024]一種根據(jù)本發(fā)明的光學設備，其特征在于，在攝像光學系統(tǒng)中使用具有上述特征的光學濾波器。
[0025]一種根據(jù)本發(fā)明的電子設備，其特征在于，在顯示部中使用具有上述特征的光學濾波器。
[0026]一種根據(jù)本發(fā)明的防反射復合體，其特征在于，包括:
[0027]在膜厚度方向上具有折射率變化的折射率傾斜薄膜；和[0028]將微細結(jié)構(gòu)體粘結(jié)在所述折射率傾斜薄膜上的粘著層，
[0029]其中，包括以比可見光的波長短的節(jié)距配置的微細結(jié)構(gòu)部分的微細結(jié)構(gòu)體經(jīng)由所述粘著層形成在所述折射率傾斜薄膜上。
[0030]發(fā)明的效果
[0031]本發(fā)明能夠提供具有明顯減小了的反射的光學濾波器。本發(fā)明還能夠提供具有明顯減小了的反射的防反射復合體。當在攝像光學系統(tǒng)中使用該光學濾波器時，能夠顯著地減少由濾波器中的反射引起的諸如重影等的缺陷。此外，當在攝像裝置中、特別是在攝像裝置的光量光圈裝置中使用該光學濾波器時，能夠獲得可以解決由反射引起的諸如圖像劣化等的缺陷的裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032][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。
[0033][圖2]是光學濾波器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0034][圖3]示出光學濾波器的結(jié)構(gòu)示例。
[0035][圖4]是生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的防反射復合體的濺射設備的示意性截面圖。
[0036][圖5]示出多層膜和折射率傾斜薄膜的電子顯微鏡照片。
[0037][圖6]示出柱陣列狀的微細周期結(jié)構(gòu)體的示意圖。
[0038][圖7]示出微細周期結(jié)構(gòu)體的配置的示例。
[0039][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。
[0040][圖9]是光學濾波器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0041][圖10]示出光學濾波器的結(jié)構(gòu)示例。
[0042][圖11]示出實施例2中制造的ND濾波器的光譜反射率特性。
[0043][圖12]示出實施例3中的光量光圈裝置的說明圖。
【具體實施方式】
[0044]根據(jù)本發(fā)明的光學濾波器被組裝為包括透光基板、折射率傾斜薄膜和微細結(jié)構(gòu)體的復合結(jié)構(gòu)體。根據(jù)本發(fā)明的防反射復合體被組裝為包括折射率傾斜薄膜和微細結(jié)構(gòu)體的復合結(jié)構(gòu)體。
[0045]用于發(fā)明的基板具有作為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?；蹇梢杂刹ＡЩ牧现瞥?，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)、PO (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。
[0046]在根據(jù)本發(fā)明的防反射復合體形成于光學濾波器的情況中，光學濾波器自身被用作提供了防反射功能的對象的基板，并且還可以通過將折射率傾斜薄膜和防反射結(jié)構(gòu)體設定在光學濾波器的待被防反射處理的表面上來獲得具有根據(jù)本發(fā)明的防反射結(jié)構(gòu)的光學濾波器。如果必要的話，可以在光學濾波器的待被防反射處理的表面上設定用于防反射復合體的另一基板，并且可以經(jīng)由另一基板形成折射率傾斜薄膜和防反射結(jié)構(gòu)體。
[0047]可選地，可以通過將光學濾波器的功能添加至具有以上防反射復合體的基板自身而在作為光學濾波器的基板上形成根據(jù)本發(fā)明的防反射結(jié)構(gòu)。[0048]另一方面，如后面所述，可以將作為光學濾波器的功能添加至防反射復合體自身。在這樣的情況中，可以選擇具有用于光學濾波器的基板的強度和光學性能的基板。
[0049]折射率傾斜薄膜被設在基板與微細結(jié)構(gòu)體之間。折射率傾斜薄膜可以具有作為光學濾波器的光吸收特性。在這樣的情況中，光吸收性能可以取決于作為光學濾波器的期望的功能和性能來設定。折射率傾斜薄膜的光吸收性能可以根據(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。
[0050]在膜厚度方向上具有折射率變化的折射率傾斜薄膜形成于基板上。防反射結(jié)構(gòu)體形成于在膜厚度方向上具有折射率變化的折射率傾斜薄膜上。作為防反射結(jié)構(gòu)體，可以使用具有以比可見光的波長短的節(jié)距配置有大量微細突起的表面的防反射結(jié)構(gòu)體，或者可以使用具有以比可見光的波長短的節(jié)距設置有重復的凹部和突起的表面的防反射結(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)體與空氣或與相鄰介質(zhì)之間的折射率差。根據(jù)目的，這些微細結(jié)構(gòu)體可以是從公知的微細結(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。
[0051]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。該折射率變化優(yōu)選地包括以下部分:
[0052]( 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
[0053](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。
[0054]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。
[0055]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(guān)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(guān)系適用于如后所述的圖9中的基板、另一折射率傾斜薄膜和防反射結(jié)構(gòu)體。
[0056]取決于膜形成方法，形成在基板上的折射率傾斜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。
[0057]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。
[0058]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。
[0059]可以在與形成有折射率傾斜薄膜和微細結(jié)構(gòu)體的表面相反的基板表面上形成另一防反射結(jié)構(gòu)體。該另一防反射結(jié)構(gòu)體可以具有獲得光學濾波器的期望的光學性能所需的防反射功能。作為這樣的另一防反射結(jié)構(gòu)體，可以使用具有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)的微細周期結(jié)構(gòu)體，或者可以使用呈單層或多層形式的防反射薄膜。另外，可以將第二折射率傾斜薄膜設在基板與基板的背面上的防反射結(jié)構(gòu)體之間。
[0060]通過分別依次在基板的背面上相鄰地配置基板、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。根據(jù)本發(fā)明，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)體的折射率的關(guān)系。
[0061]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。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的防反射結(jié)構(gòu)對需要防反射功能的包括ND濾波器在內(nèi)的各種光學濾波器的防反射明顯有用。
[0063]在將根據(jù)本發(fā)明的防反射結(jié)構(gòu)應用于光學濾波器時可以使用以下實施方式:
[0064](I)可以通過在光學濾波器的待被防反射處理的表面上以獲得以上結(jié)構(gòu)的方式設定折射率傾斜薄膜和微細結(jié)構(gòu)體來獲得防反射結(jié)構(gòu)，從而制備出具有防反射結(jié)構(gòu)的光學濾波器，其中，光學濾波器的待處理表面被用作基板。
[0065](2)可以通過在光學濾波器的待被防反射處理的表面上以獲得以上結(jié)構(gòu)的方式設定基板、折射率傾斜薄膜和微細結(jié)構(gòu)體來獲得防反射結(jié)構(gòu)，從而制備出具有防反射結(jié)構(gòu)的光學濾波器。[0066](3)可以通過將光學濾波器的功能添加至根據(jù)本發(fā)明的基板、折射率傾斜薄膜和微細結(jié)構(gòu)體中的至少一個來制備具有防反射結(jié)構(gòu)的光學濾波器。
[0067]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。
[0068]實施例
[0069](實施例1)
[0070]將如下地詳細說明如圖2中所示形成的吸收型ND濾波器。
[0071 ] 在以下說明中的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。
[0072]ND濾波器結(jié)構(gòu)包括圖2中示出的結(jié)構(gòu)。如圖2中所示的ND濾波器具有如下結(jié)構(gòu):折射率傾斜薄膜12配置于基板13的一個表面(上表面)側(cè)，防反射結(jié)構(gòu)體111配置在折射率傾斜薄膜12上，并且接著還將防反射結(jié)構(gòu)體112設置于基板13的背面。另外，折射率傾斜薄膜12的至少內(nèi)部具有吸收性。
[0073]在如圖2所示的結(jié)構(gòu)的情況中，基板的相反表面(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)和圖3的(b)所示，這樣的防反射結(jié)構(gòu)體111和112的示例包括諸如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等的結(jié)構(gòu)。此外，如圖3的(c)和圖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)。根據(jù)本發(fā)明，如圖3的
(a)和圖3的(c)所示，折射率傾斜薄膜上的防反射結(jié)構(gòu)體111由微細結(jié)構(gòu)體形成，并且基板13的背面上還配置有防反射結(jié)構(gòu)體112。所以，作為參考例示出了圖3的(b)和圖3的
(d)中的結(jié)構(gòu)。例如，圖3的(a)中的這種結(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)。所以，光學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。
[0074]關(guān)于圖3的(a)和圖3的(C)，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，在本實施例中，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。
[0075]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。這樣形成防反射膜的實施方式也可以被應用于如下所述的圖9和圖10中的同樣的結(jié)構(gòu)部分。
[0076]0.1mm厚的PET膜被用于形成如上所述用于形成ND濾波器14的基板13以便具有大約1.60的折射率。在本實施例中，使用了 PET膜，但是材料不限于此?？梢允褂貌ＡЩ牧?，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。
[0077]<關(guān)于折射率傾斜薄膜>
[0078]通過用meta模式濺射法調(diào)節(jié)SiO2和NbOx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]<濺射設備結(jié)構(gòu)>
[0080]圖4是沿著與用于制造本實施例中說明的折射率傾斜薄膜的濺射沉積設備的基板傳送設備的轉(zhuǎn)軸垂直的表面獲得的截面平面圖。
[0081]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。
[0082]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)。
[0083]利用本實施例中的圖4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Nb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Nb的超薄膜，并接著使Si和Nb的超薄膜在反應區(qū)域57中氧化。因此，形成了Si和Nb的氧化膜。通過重復以上過程制造出Si氧化膜與Nb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NbOx的膜形成條件分別控制Si和Nb的濺射速率和氧化速率來制造出等同于SiO2和NbOx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NbOx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)。
[0084]在圖1中示出這樣的具有連續(xù)折射率曲線的折射率傾斜薄膜的示例。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。
[0085]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Nb2O5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。
[0086]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。
[0087]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。
[0088]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。
[0089]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。
[0090]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(shù)方面的改進允許至少在其范圍內(nèi)獲得任意折射率。例如，可以在濺射中同時對兩種材料進行放電。可以通過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。
[0091]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，可能出現(xiàn)反應模式。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。
[0092]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。
[0093]雖然能夠形成具有多個波峰和波谷的曲線，但是考慮到控制的容易性，本曲線以增減所需的最低限且不復雜的方式進行設計。
[0094]在基板和防反射結(jié)構(gòu)體之間的界面中容易出現(xiàn)折射率差。從防反射的角度看，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)域中是漸進的。從防反射的角度看，優(yōu)選被設計成使得如圖1中的示意圖所示出的盡可能地不引起折射率差。然而，為了獲得期望的吸收，要求高的折射率區(qū)域。因此，折射率傾斜薄膜優(yōu)選地使得折射率從基板的附近逐漸地增加、通過至少一個折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。
[0095]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NbOx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。
[0096]<關(guān)于防反射結(jié)構(gòu)體>
[0097]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。
[0098]隨著近年來在微細加工技術(shù)方面的改進，已經(jīng)制造出微細周期結(jié)構(gòu)體。
[0099]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)體通常可被稱作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(pseudo manner)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。
[0100]圖6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。
[0101]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。
[0102]本實施例中的微細周期結(jié)構(gòu)體的形狀被設計成具有如圖6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(guān)于突出結(jié)構(gòu)體的矩陣形狀的陣列，可以考慮由圖7的(a)的平面圖所示的正方形陣列和由圖7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。
[0103]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，但是這里使用了在聚合固化之后將折射率調(diào)節(jié)成1.50的PAK-Ol (商品名，由東洋合成制造)。
[0104]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0.2 iim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。此后，通過在120°C下干燥處理10分鐘而形成粘著層。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)。[0105]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。
[0106]此外，考慮到光學納米壓印處理，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。
[0107]〈光學濾波器特性〉
[0108]圖8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0.35至大約0.50并且在可見波長區(qū)域內(nèi)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(shù)株式會社制造的分光光度計(U4100)進行測量。
[0109]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。
[0110]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。
[0111]可以通過在基板與微細周期結(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。
[0112]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。
[0113](實施例2)
[0114]以下是對如圖9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。
[0115]ND濾波器的另一結(jié)構(gòu)包括如圖9所示的結(jié)構(gòu)。在圖9所示的ND濾波器中，折射率傾斜薄膜221配置于基板23的一側(cè)表面(正面)上。接著，在防反射結(jié)構(gòu)體211配置于折射率傾斜薄膜221上之后，將折射率傾斜薄膜222 (作為另一折射率傾斜薄膜)和防反射結(jié)構(gòu)體212配置于基板23的背面。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10的(a)和圖10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 ;和/或由單層或多層的薄膜形成的防反射膜261和262。另外，其示例可以包括如圖10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)。
[0116]在本發(fā)明中，采用了圖10的(a)和圖10的(C)中示出的結(jié)構(gòu)。所以，圖10的(b)中示出的結(jié)構(gòu)是參考例。關(guān)于圖10的(a)和圖10的(C)中示出的結(jié)構(gòu)，就減小反射而言更期望如圖10的(a)所示的結(jié)構(gòu)。所以，在基板23的兩側(cè)形成作為防反射結(jié)構(gòu)體的微細周期結(jié)構(gòu)體251和252。
[0117]具有1.81的折射率和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。
[0118]以與實施例1相同的方式，在調(diào)節(jié)SiO2膜和TiOx膜的膜形成速率用于將SiO2和TiOx混合以使折射率在膜厚度方向上連續(xù)變化的狀態(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。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。
[0119]另外，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改變消光系數(shù)(extinction coefficient)來調(diào)節(jié)。折射率傾斜薄膜221被形成為大量包括Ti2O3并且使得可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過特性朝向長波長側(cè)增大，而折射率傾斜薄膜222被形成為大量包括TiO并且使得可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過特性朝向長波長側(cè)降低。因此，400nm至700nm的可見波長區(qū)域內(nèi)的光譜透過特性被設定為如下的平坦特性:基板的兩側(cè)的折射率傾斜薄膜總體上具有小的分散。
[0120]利用圖4所示的濺射設備，以如下形式形成折射率傾斜薄膜:其中，將Si靶配置在濺射區(qū)域54內(nèi)；將Ti靶配置在濺射區(qū)域55內(nèi)；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內(nèi)在基板51上形成Si和Ti的超薄膜；接著在反應區(qū)域57內(nèi)使Si和Ti的超薄膜氧化。由此,形成了 Si和Ti的氧化膜。通過重復以上過程制造出Si氧化膜和Ti氧化膜的混合膜。此外，通過在膜形成期間使各濺射區(qū)域中的濺射速率和氧化速率連續(xù)地變化而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中的每一方的膜形成條件來分別控制Si和Ti的濺射速率和氧化速率從而制造出等同于SiO2和TiOx的混合膜。在折射率從單獨的SiO2膜的折射率連續(xù)地變化為單獨的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且使用掩模系統(tǒng)。
[0121]此后，利用紫外線(UV)固化性樹脂，通過光學納米壓印處理、納米壓印平板印刷術(shù)來形成作為亞微米節(jié)距防反射結(jié)構(gòu)體的微細周期結(jié)構(gòu)體251、252。由于與實施例1中相同的原因，在形成有ND膜的各基板表面上設置模具并在兩個表面上同時執(zhí)行光學納米壓印處理。和實施例1 一樣，為了改善折射率傾斜薄膜與微細周期結(jié)構(gòu)體之間的粘著性，執(zhí)行底漆處理以在兩者間形成粘著層。
[0122]圖11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0.30至0.35并且在可見波長區(qū)域內(nèi)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。使用由日立高新技術(shù)株式會社制造的分光光度計(U4100)進行測量。
[0123]如上所述，生產(chǎn)防反射結(jié)構(gòu)的方法可以用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的防反射結(jié)構(gòu)，該方法的特征在于包括:
[0124]在基板上形成折射率傾斜薄膜，
[0125]在折射率傾斜薄膜上形成防反射結(jié)構(gòu)體，
[0126]其中，通過利用用于形成折射率傾斜薄膜的兩種或更多種材料、采用膜形成工藝、根據(jù)改變材料的混合比率使折射率在膜厚度方向上連續(xù)地變化而形成所述折射率傾斜薄膜。
[0127]各種濺射法和各種沉積法可以用于膜形成工藝。特別地，可以優(yōu)選地使用meta模式派射法。在實施例1至2中，通過meta模式派射法制造出SiO2與NbOx或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Ta0x、Zr0x、A10x、MoSi0x、Mo0x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(guān)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。可以將包括三種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。
[0128]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。
[0129]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。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。
[0130]可以在從基板和折射率傾斜薄膜之間、折射率傾斜薄膜和微細周期結(jié)構(gòu)體之間以及折射率傾斜薄膜和防反射結(jié)構(gòu)體之間的位置中選擇出的至少一個位置處形成緩沖層以改善粘著性和耐久性。在該情況中，可以進行考慮到緩沖層的設計。緩沖層的折射率被設定為與相鄰的基板或微細周期結(jié)構(gòu)體的折射率相同，或者其折射率差被設定為最小，并且折射率差優(yōu)選地被設定為0.05或更小。
[0131]在粘著層被設置為緩沖層時，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或更小的薄膜。
[0132](實施例3)
[0133]圖12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。
[0134]例如，實施例1和實施例2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。
[0135]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。
[0136]不限于以上情況，甚至在其他光學設備中，也能夠通過利用如通過實施例1和實施例2制造的具有減小了的反射率的光學濾波器來解決由濾波器反射引起的設備上的問題。
[0137](其他實施例)
[0138]還能夠期望除了實施例1和實施例2中說明的ND濾波器以外的光學濾波器具有同樣的效果。例如，這些光學濾波器可以應用于防反射保護膜或防反射保護器以便減少期望的波長范圍內(nèi)的反射，如保護諸如攝像器件或待保護的貼標等的對象的濾波器。當光學濾波器被用于觸摸板的保護板時，可以設置能夠改善顯示器的可見性的電子設備。當光學濾波器具有光吸收性時，光學濾波器可以應用于彩色濾波器、IR截止濾波器、熒光濾波器、各種波段濾波器、邊緣濾波器。通過應用根據(jù)本發(fā)明的光學濾波器能夠減小反射。通過裝載這些光學濾波器，能夠提供能改善上述問題的各種光學設備。
[0139]附圖標記列表
[0140]111、112、211、212:防反射結(jié)構(gòu)體
[0141]12、221、222:折射率傾斜薄膜
[0142]13、23:基板
[0143]15、151、152、251、252:微細周期結(jié)構(gòu)體
[0144]16、161、162:防反射膜
[0145]31:光圈葉片
[0146]32:光圈葉片支撐板
[0147]33:光量光圈裝置
[0148]34:ND 濾波器
【權(quán)利要求】
1.一種光學濾波器，其特征在于，包括: 透光的基板；和 折射率傾斜薄膜，其以在膜厚度方向上具有折射率變化的方式形成在所述基板上， 其中，具有比可見光的波長短的節(jié)距的微細結(jié)構(gòu)體形成在所述折射率傾斜薄膜上。
2.根據(jù)權(quán)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膜厚度方向上具有折射率變化以便減小所述基板的折射率與所述微細結(jié)構(gòu)體的折射率之間的折射率差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學濾波器，其特征在于，在所述基板的與形成有所述微細結(jié)構(gòu)體的表面相反側(cè)的表面上形成另一防反射結(jié)構(gòu)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學濾波器，其特征在于，在所述基板的與形成有所述微細結(jié)構(gòu)體的表面相反側(cè)的表面上形成在膜厚度方向上具有折射率變化的另一折射率傾斜薄膜，以便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，并且所述防反射結(jié)構(gòu)體形成于所述另一折射率傾斜薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光學濾波器，其特征在于，所述防反射結(jié)構(gòu)體具有以比可見光的波長短的節(jié)距配置的微細結(jié)構(gòu)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的光學濾波器，其特征在于，所述折射率傾斜薄膜由三種或更多種元素組成。
7.根據(jù)權(quán)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。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7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。
9.一種光學設備，其特征在于，在攝像光學系統(tǒng)中使用根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的光學濾波器。
10.一種電子設備，其特征在于，在顯示部中使用根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的光學濾波器。
11.一種防反射復合體，其特征在于，包括: 在膜厚度方向上具有折射率變化的折射率傾斜薄膜；和 將微細結(jié)構(gòu)體粘結(jié)在所述折射率傾斜薄膜上的粘著層， 其中，包括以比可見光的波長短的節(jié)距配置的微細結(jié)構(gòu)部分的微細結(jié)構(gòu)體經(jīng)由所述粘著層形成在所述折射率傾斜薄膜上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的防反射復合體，其特征在于，所述折射率傾斜薄膜在所述微細結(jié)構(gòu)體側(cè)具有以如下方式變化的折射率變化部分在所述膜厚度方向上朝向所述微細結(jié)構(gòu)體側(cè)接近所述微細結(jié)構(gòu)體的構(gòu)成材料的折射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的防反射復合體，其特征在于，所述粘著層的折射率與所述微細結(jié)構(gòu)體的構(gòu)成材料的折射率之間的折射率差以及所述粘著層的折射率與所述折射率傾斜薄膜的在與所述粘著層相鄰的一側(cè)的部分的折射率之間的折射率差在0.05以內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中的任一項所述的防反射復合體，其特征在于，安裝有透光的基板，并且所述折射率傾斜薄膜在膜厚度方向上具有折射率變化以便減小所述基板的折射率與所述微細結(jié)構(gòu)體的折 射率之間的折射率差。
【文檔編號】G02B5/00GK103688193SQ201280035598
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)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