CN102692662B - 光学滤光器以及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明在整个可见光波长区域中降低分光反射率，降低发生闪烁或重像等对图像的不良影像。在基板上用许多微细凹凸周期构造体形成无反射周期层，通过用真空蒸镀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滤光器的光线中，大气和ND膜的边界以及ND膜和基板的边界上的分光反射率用经过层叠的ND膜的MgF₂膜抑制得低。在基板和大气的边界上的反射率用无反射周期层降低。

Description

光学滤光器以及摄像装置

本申请是申请号为200710147123.8，申请日为2007年8月30日，发明名称为“光学滤光器以及摄像装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用了光学滤光器，以及具有该光学滤光器的光圈装置的摄像装置。

背景技术

在以往的视频照相机等的光学设备中，设置用于控制进入固体摄像元件的入射光量的光量光圈装置。该光量光圈装置被控制为在被拍摄体变亮时变成更小的光圈。此外，在该光量光圈装置上配置有ND（Neutral Density）滤光器，谋求即使是明亮的被拍摄体的情况下也能够防止光圈开口过度变小，防止晃动现象和光的衍射现象。

关于该ND滤光器，除了具有单一密度的滤光器之外，公知的还有例如在特开平6-265971号公报或特开2004-205951号公报中公开的、具有透明的部分和透射率连续性或者阶段性变化的部分的滤光器。

另一方面，视频照相机等的光学设备的固体摄像元件的高灵敏度化和高精细化正在进步。因此，如果配置在光量光圈装置上的ND滤光器的整个可见光波长区域中的分光反射率高，则在摄影画面中容易发生重像或闪烁（flare）等。因而，为了降低该重像或闪烁，重要的是降低ND滤光器的分光反射率。

为了降低ND滤光器的分光反射率，公知的有利用真空蒸镀法等在ND膜上形成反射防止膜的方法。此外，公知的有在没有形成ND膜的面上作为反射防止膜进行AR（Anti-Reflection）涂层的成膜的方法。但是，当形成由基板表面的单层膜组成的反射防止膜的情况下，虽然反射率能够在特定的波长下降低，但在该波长以外不能够降低。因而，如特开平8-075902号公报、特开平10-133253号公报、特开2003-344612号公报所示，公知的有例如层叠SiO₂、MgF₂、Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅、ZrO₂、Al₂O₃等折射率不同的多类薄膜，抑制任意波长区域的反射率。

但是，在用于视频照相机等的光学设备中的光圈装置中使用上述那样的ND滤光器的情况下，留下如下问题。

即，通过了包含照相机的光圈装置的摄像光学系统的光线在固体摄像元件的表面上成像时，有时其一部分的光线在固体摄像元件的表面或光圈装置与摄像元件之间的透镜的表面上反射，返回光圈装置一侧。如果该反射光在ND滤光器上再反射后再次入射到固体摄像元件，则发生重像或闪烁。

为了防止这些问题，一般是将ND滤光器配置在光圈装置上，使得施加了反射防止膜的ND膜面处于固体摄像元件一侧。但是，不能防止上述反射光透过ND滤光器的ND膜，透过滤光器的基板在相反一侧的界面上反射，再次朝向固体摄像元件的情况。此外，当在基板两侧形成ND膜的情况下，也不能防止上述反射光在形成于固体摄像元件的相反一侧上的ND膜和基板的界面上反射。

进而，有时在ND滤光器上具有透明区域。此时，在透明区域的反射防止中使用了透明的反射防止多层膜的情况下，因为作为多层膜具有最佳折射率的物质受到限定，所以有时难以实现最佳的组合。此外，必须和ND膜另外地将反射防止膜形成为多层，制造工时增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅降低在滤光器表面上的分光反射率，而且还降低透过滤光器的基板在相反一侧的界面上的分光反射率，降低了发生闪烁或重像等的对图像的不良影响的光学滤光器。

此外，提供一种即使在滤光器上具有透明区域的情况下也容易具有反射防止效果的光学滤光器。

进而，提供一种使用具有这种光学滤光器的光圈装置，降低了发生闪烁或重像等对图像的不利影响的摄像装置。

为了解决上述的问题，根据本发明的第1方面，光学滤光器是在透明基板上的至少一部分上层叠了薄膜的滤光器，其特征在于：在与至少形成有上述薄膜的面相反的一侧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构造体的无反射周期层，上述反射防止构造体以比作为反射防止的对象的光的波长还短的周期的间隔排列。

此外，根据本发明的第二方面，其特征在于，摄像装置具备：对被拍摄体像进行光电变换的摄像元件；调节入射到上述摄像元件中的光量的光圈部件；光学滤光器，是配置在上述光圈部件所形成的开口部上、在透明基板的至少面向上述摄像元件的一侧上层叠薄膜的滤光器，在与至少形成有上述薄膜的面相反的一侧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构造体的无反射周期层，上述反射防止构造体以比作为反射防止的对象的光的波长还短的周期的间隔排列。

在下面的关于实施方式的（参照附图的）描述中，本发明的其它特征将变得更加明显。

附图说明

图1是摄像光学系统的构成图。

图2是ND膜的膜构成图。

图3是室的构成图。

图4是微细凹凸周期构造体的立体图。

图5是变形例的微细凹凸周期构造体的立体图。

图6是微细凹凸周期构造的示意图。

图7是变形例的微细凹凸周期构造的示意图。

图8A、B是微细凹凸周期构造体的排列例的说明图。

图9是具有微细凹凸周期构造体的ND滤光器的剖面图。

图10是具有其他的微细凹凸周期构造体的ND滤光器的剖面图。

图11是ND滤光器的分光反射率的曲线图。

图12是使用了ND滤光器的光量光圈装置的分解立体图。

图13是第2实施例的ND滤光器的平面图。

图14是蒸镀夹具的剖面图。

图15是第3实施例的2密度ND滤光器的平面图。

图16是第3实施例的2密度ND滤光器的侧面图。

图17是第4实施例的层次ND滤光器的平面图。

图18是第4实施例的层次ND滤光器的侧面图。

图19是用热压机形成微细凹凸周期构造的说明图。

图20是蒸镀夹具的剖面图。

图21是ND膜的膜构成图。

图22A、B是ND滤光器的剖面示意图。

图23是第6实施例的ND滤光器的剖面示意图。

图24是用热压机形成微细凹凸周期构造的说明图。

图25是第7实施例的ND滤光器的剖面示意图。

图26是蒸镀夹具的剖面图。

图27是形成有ND膜的透明基板的平面图。

具体实施方式

以下，根据图示的实施例详细说明本发明。

（第1实施例）

图1表示摄像光学系统（摄像装置）的构成图。顺序排列有透镜1；光量光圈装置2；透镜3～5、低通滤光器6、具有CCD等的对被拍摄体像进行光电变换的固体摄像元件7。在光量光圈装置2中，在光圈叶片支撑板8上可以活动地安装有一对光圈叶片9a、9b。在光圈叶片9a上粘接有用于对通过由光圈叶片9a、9b形成的大致菱形形状的开口部的光量进行减光的ND滤光器10。

但是，在可见光透射密度（浓度）低的ND滤光器10的情况下，随着密度变低反射率增高的趋势强，由于该反射光的作用，重像或闪烁等的不良影响发生的可能性变高。

经验上说，如果是密度大致小于等于1.0、换算为透射率时为大于等于10%的ND滤光器10，则有时会发生因反射引起的不良影响。进而，如果密度小于等于0.5，换算为透射率约大于等于31.6%，则其可能性有显著提高的趋势。而且，密度（D）和透射率（T）的相关式是D=Log₁₀（1/T）。这是透过滤光器的基板在与相反一侧的空气的界面上反射的反射光的影响大。

根据这样的原因，在密度小于等于1.0的密度的ND滤光器10中，除了ND膜外大多需要将反射防止膜形成在ND膜的背面上等的某些反射抑制单元。

图2表示ND滤光器10的ND膜的膜构成图。交替地在透明塑料基板11上的第1、3、5、7、9层中层叠作为电介质层的Al₂O₃膜12，在第2、4、6、8、10层中层叠作为金属氧化物的TixOy膜13。进而形成了在作为最表层的第11层上作为反射防止膜形成了MgF₂膜14的合计11层的ND膜15。

该ND膜15充分考虑在可见光波长区域中的分光透射率的线性、因在基板11中使用塑料基板而担心的膜应力、作为成膜工序整体发生的热应力的问题等进行设置。虽然各层的膜厚度等的设计值不同，但也可以将Al₂O₃膜12的任意的数层或者全部的Al₂O₃膜12置换为SiO₂膜。而后，即使构成是相互层叠SiO₂膜或者Al₂O₃膜12和TixOy膜13，也可以制作具有大致同样的光学特性的ND膜15。

最表层的MgF₂膜14以光学膜厚度n×d（n：折射率，d：物理膜厚度），作为λ=540nm形成λ/4的厚度。该最表层的MgF₂膜14是以ND膜15面的反射率降低为目的构成的反射防止膜，选择折射率n在可见光的波长区域小于等于1.5。在本实施例中，虽然在反射防止膜中使用了MgF₂膜14，但因为以反射率降低为主要目的，所以只要是折射率小的材料即可，例如即使在使用了SiO₂膜等的情况下，也能够制造大致同样的ND膜15。

作为在本实施例中的基板11，从加工成任意形状的加工性等理由出发使用透明塑料材料。具体地说，使用耐热性、柔软性，进而在成本上作为基板材料优异的降冰片烯（norbornene）类树脂的Arton（JSR公司产），选择未包含以后说明的无反射周期构造体的部分的厚度为200μm的薄膜。

而且，在本实施例中在基板11中选择了Arton（JSR公司产），但不限于此，也可以使用Zeonex Zeonor（日本ZEON公司产，商品名）等的其他的降冰片烯类树脂。进而，也可以使用降冰片烯类树脂以外的PMMA、聚碳酸酯、PET、PEN、PC、PO聚酰亚胺类树脂等各种塑料基板。

图3表示用于形成该ND滤光器10的ND部区域（ND膜）15的真空蒸镀机中的室的构成图。在室131内设置蒸镀源132、可以旋转的蒸镀伞133，在该蒸镀伞133上配置有在成膜部位上设置了开口部的掩模和设置了合成树脂基板的基板夹具134。固定在蒸镀伞133上的基板与该蒸镀伞133一同转动并进行成膜。ND滤光器10的形成ND部区域15的蒸镀面以ND滤光器10的表面与蒸镀源132相对置的方式安装在蒸镀伞133上，基板夹具134以Z轴为中心和该蒸镀伞133一同转动并进行成膜。

另一方面，作为反射防止构造体之一，已知具有比光的波长还短的周期构造的被称为“Moth eye”的SWS（子波长格子）。随着在半导体或MEMS（Micro Electro Mechanical System）的制造中使用的微细加工技术的提高，可以制作上述SWS。例如，用肉眼观察蛾的眼睛时看起来觉得黑的现象启示了反射被抑制，是因为用SWS抑制表面反射的缘故。这一点在1967年由C.G.Bernhard通过对形成在蛾的眼睛的表面上的数百nm单位的凹凸构造的反射率进行测定而发现。该SWS是入射的光的强度的几乎全部作为0次衍射光透射到物质内，几乎不会产生0次以外的衍射光，可以生成为任意形状。

图4表示作为SWS之一的圆锥型的微细凹凸周期构造体21的立体图，应用上述的SWS的特征以减小菲涅耳反射为目的生成在表面上。此外，代替微细凹凸周期构造体21，也可以使用如图5所示那样的角锥型的微细凹凸周期构造体22。

图6表示将具有由蛾眼睛（Moth eye）构造形成的微细凹凸周期构造体的无反射周期层（微细凹凸周期构造）23形成在基板11的想要抑制反射的面上时的立体图。在ND滤光器10中的基板11的表面上设置成以等间隔配置无数个由该透明塑料材料形成的圆锥体形状的突起部21的微细凹凸周期构造23。

假设各突起部21间的间距为a，突起部21的底部的直径为b，高度为c。突起部21的剖面相对于高度c，随着从构造的最顶部向着最底部，体积逐渐增加，与之对应的有效折射率也从突起部21的最顶部向着最底部连续地分布。因此，从空气层向着ND滤光器10的基板11具有平滑的有效折射率分布的圆锥体形状的突起部21上，光从上方入射的情况下，因为没有急剧的折射率差，所以光几乎不反射而到达基板11。

而且，如果假设在想要得到反射防止效果的波长区域中的最短波长为λ，突起部21的材料具有的折射率为ns，则作为间距a的值可以通过满足下式来得到反射防止效果。

a≤λ/ns

此外，直径b表示突起部21的底面的大小，由此决定反射防止元件的填充率，理想的是该值为间距a的十分之5～10左右。

而且，通过将高度c和间距a的纵横比设置为约1.0左右，可以得到反射防止效果。这样通过最佳地设置间距a、直径b、高度c，可以提高对所希望的波长λ的反射防止效率。

而且，在实施例中，说明了由许多圆锥形状的突起部21组成的微细凹凸周期构造23，但也可以是角锥形状，或者也能够设置成由图7所示那样的反圆锥形状的凹部24组成的微细凹凸周期构造23。由此，可以将光入射前的介质和入射后的介质的光折射率人工设置成平滑连接的分布，也能够降低反射。

对于作为这些反射防止构造体的微细凹凸周期构造体21、22、24的制作，在本实施例中用出射成型法制作。出射成型法是这样的方法，即，在由阴模和阳模构成的型模的腔（cavity）部中用螺旋桨以高速、高压填充熔融了的塑料材料，进行急冷并从型模中取出，得到具有所希望的形状的成型品。作为其他的方法，有利用在表面上形成了有规则的微细凹凸图案的压模、实施了光聚合性树脂的薄膜的光聚合（polymerization）法。此外，能够利用热压法，该方法是在比成为基材的塑料材料的玻璃转移点高的温度下加热形成有微细凹凸图案的模并按压在基材上。

在本实施例中，采用具有图4所示那样的圆锥形状的微细凹凸周期构造体21的无反射周期层23。考虑ND滤光器10的用途，以降低大致λ=400～700nm为止的可见光波长区域的反射率为目的，设计成高度250nm、周期220nm，高度和周期的比（纵横比）大于等于1。

在图4所示的微细凹凸周期构造体21的情况下，其排列可以考虑在图8A中所示的正方形排列或图8B所示的六边形排列等，但因为六边形排列的基板11的材料的露出面少，所以可以说反射防止效果高。但是，在本实施例中，从微细凹凸周期构造体21的制作上的情况考虑，使用图8A所示的正方形排列。

图9表示在本实施例中的ND滤光器10的剖面图，在基板11上形成上述那样的无反射周期层23，在基板11的另一面上用真空蒸镀法形成ND膜15。而后，在成膜区域的任何领域上形成密度为0.6的单密度型的ND膜15，也能够提高反射防止功能。此外，如图10所示的ND滤光器10那样，也能够在基板11的两面上形成无反射周期层23。而且，在本实施例中，当将ND滤光器10组装到图1所示的摄像装置中的情况下，配置成使基板11的形成ND膜15的面与摄像元件7相对置。

在本实施例中，虽然在面上形成ND膜15，但并不限于此，在生成ND滤光器10以外的光学滤光器的情况下，只要代替图2所示的ND膜15层叠作为目的的薄膜即可。

图11表示已制作的ND滤光器10的ND膜15面的可见光波长区域的分光反射率的曲线图，在整个可见光波长区域中分光反射率变成小于等于0.5%。例如，在与本实施例的ND滤光器10一样的膜构成中，如果比较没有无反射周期层23的ND滤光器，则ND膜15面的可见光波长区域中的分光反射率最大为3%左右。这样，在具备有本实施例的无反射周期层23的ND滤光器10中反射率大幅度降低。

用层叠的ND膜15的MgF₂膜14将在入射到ND滤光器10中的光线中，大气和ND膜15的边界，以及ND膜15和基板11的边界上的分光反射率抑制得低。而后，基板11和大气的边界，即在光线的射出面上的反射率靠无反射周期层23的作用而降低。

而且，本实施例虽然将形成ND膜15的面侧设置成光线的入射一侧（在摄像元件7上反射的光入射的一侧），将形成有无反射周期层23的面设置成射出一侧，但即使将形成有无反射周期层23的面作为入射一侧也能够得到同样的效果。即使在外观上，也不会发生褶皱或裂纹等，能够得到良好的ND滤光器10。

图12表示使用了具有这种特性的ND滤光器10的光量光圈装置的立体图，ND滤光器10利用光圈驱动部31与光圈叶片9a、9b的移动一同在光圈底板开口部32内自由出入。

此外，在本实施例中虽然将ND滤光器21粘贴在光圈叶片9a上，但也可以和光圈叶片独立地移动。

通过将该光量光圈装置如图1所示适用到视频照相机或者数字静态照相机等的摄像装置中，能够降低重像或闪烁这种由ND滤光器10的反射光引起的不良影响。

如本实施例所示，通过将无反射周期层23形成在ND膜15的相反一侧的面上，能够降低在整个面上的反射，能够降低重像或闪烁这种由ND滤光器10的反射光引起的不良影响。

此外，一般因为无反射周期层23的分光反射率比形成在ND滤光器10上的作为反射防止膜的MgF₂膜14的分光反射率还低，所以和以往相反通过将无反射周期层23一侧向着固体摄像元件7安装，也能够得到进一步良好的分光反射率特性。

（第2实施例）

在以下说明的第2至第4实施例中，ND滤光器10具备透明部区域211、ND部区域212。ND部区域212具备与在第1实施例中说明的ND部区域15一样的膜构成。

图13表示ND滤光器10的平面图，ND滤光器10含有透明部区域211、形成ND膜且以规定的比例使光衰减的ND部区域212。因此，当将本实施例中的ND滤光器10安装在图1所示的光量光圈装置2上的情况下，ND滤光器10的透明部区域211在开放状态下位于光圈开口部区域的一部分，或者整个区域上。

而后，伴随与被拍摄体的光量相应地将开口部驱动为小光圈状态，按照该驱动，ND区域212进入到光圈开口部内，能够根据该进入量逐渐减少光量。

在本实施例的ND滤光器10的透明部区域211上不蒸镀在第1实施例中说明过的ND膜，而在其表面上如在第1实施例中说明的那样形成比可见光波长还短的间距的微细凹凸周期构造23。该微细凹凸周期构造如已说明过的那样具有反射防止构造，所以入射到透明部区域211的表面上的光几乎不会反射。

作为形成这种有规则的微细凹凸周期构造23的方法，能够利用在实施例1中记述的方法，但在本实施例中利用了光聚合法。为了在ND滤光器10的透明部区域211上形成微细凹凸周期构造23，在成为透明部区域211的部位上用凹版涂敷法，作为光聚合性树脂，涂敷厚度约40μm的环氧类紫外线硬化性树脂。在涂敷了该环氧类紫外线硬化性树脂的部分之上放置具有微细凹凸周期图案的反转形状的压模，使基板和压模紧密接触，通过从基板一侧照射高压汞灯，使环氧类紫外线硬化性树脂进行光聚合而硬化。其后，分开基板和压模，得到在ND滤光器10的透明部区域211上形成有所希望的微细凹凸周期构造23的反射防止区域。

进而，使用和上述一样的方法，对在表面上形成有微细凹凸周期构造23的透明部区域211的背面也形成微细凹凸周期构造23。接着，对于成为在透明部区域211上形成了微细凹凸周期构造23的基板的ND部区域212的部位的两面，用真空蒸镀法形成ND膜。该ND膜的成膜使用图3所示的和第1实施例一样的真空蒸镀机进行。

图14表示基板夹具134的立体图，例如配置有未图示的磁铁的固定夹具241在其上顺序放置由实施蒸镀的厚度100μm的透明的PET薄膜组成的塑料基板11以及由磁性材料组成的掩模片243。掩模片243只在应该实施蒸镀膜的ND部区域212上设置开口部244，通过对固定夹具241和掩模片243进行吸附等来使其紧密接触，由此防止蒸镀膜附着在透明部区域211上，只在ND区域212上附着规定的蒸镀膜。

用上述的方法形成的ND膜15在成为ND区域212的部位上是密度均匀的单一密度膜，具体地说对于各自的单面来说密度为约0.35，即两面成膜时的密度为0.7。

此外，为了比较，准备在成为ND滤光器10的透明部区域211的部位上没有形成微细凹凸周期构造23的基板11，同样地对成为ND部区域212的部位的两面形成了ND膜15。

而后，将在上述的方法中制作的具有透明部区域211和ND部区域212的ND滤光器10分别安装在图12所示那样的光量光圈装置的光圈叶片9a上，搭载在和以往一样的图1那样的摄像装置上并进行了图像评价。

如表1所示，对于在透明部区域211上形成有微细凹凸周期构造23的ND滤光器10，确认了重像的影响降低，抑制画质的劣化。另一方面，对于在透明部区域211上没有形成微细凹凸周期构造23的ND滤光器10，不能充分降低重像的影响，且不能充分抑制画质的劣化。

表1

微细凹凸周期构造        画质

有                      ○

没有                    ×

（第3实施例）

图15是第3实施例中的ND滤光器10的平面图，图16表示侧面图，在ND部区域212上形成具有透射光量不同的2种密度的ND膜15a、15b。使用和第2实施例一样的塑料基板11对ND滤光器10的透明部区域211的两面形成由环氧类紫外线硬化性树脂组成的微细凹凸周期构造23。

作为该ND膜15的蒸镀方法，首先对一方的单面的ND部区域212的整个面蒸镀图2所示那样的11层构成的ND膜15a，使得密度成为0.35，接着，在另一方的面上只在ND部区域212的区域A上，使用设置了开口部244的掩模片243蒸镀11层构成的ND膜15a，使得密度成为0.35。进而，只在ND区域212的区域B上，使用设置有开口部244的掩模片243蒸镀11层构成的ND膜15b，使得密度成为1.05。

控制成膜后的ND滤光器10使得在ND区域212中区域A的密度变成约0.7，区域B的密度变成约1.4。

此外，为了比较，准备在成为ND滤光器10的透明部区域211的部位上没有形成微细凹凸周期构造23的基板11，同样地对ND部区域212形成具有2种不同的密度区域的ND膜15a、15b。

将在上述的方法中制作的具有透明部区域211以及ND部区域212的ND滤光器10与第2实施例一样安装在图12所示的光量光圈装置的光圈叶片9a上，搭载在和以往一样的图1那样的摄像装置上并进行了图像的评价。

如表2所示，对于在透明部区域211上形成有微细凹凸周期构造23的ND滤光器10，确认了重像的影响降低，抑制画质的劣化。另一方面，对于在透明部区域211上没有形成微细凹凸周期构造23的ND滤光器10，不能充分降低重像的影响，且不能充分抑制画质的劣化。

表2

微细凹凸周期构造    画质

有                  ○

没有                ×

（第4实施例）

图17表示第4实施例中的ND滤光器10的平面图，图18表示侧面图，在ND部区域212上形成具有可见光透射密度逐渐变化的层次（gradation）密度的ND膜15c。首先，使用和第2以及第3实施例一样的方法在ND滤光器10的透明部区域211的两面上形成由环氧类紫外线硬化性树脂组成的微细凹凸周期构造23。

接着，对ND滤光器10的ND区域212的两面，用真空蒸镀法形成具有可见光透射密度顺序地从小变化到大的层次密度的ND膜15c。具有该层次密度的ND膜15c使用具有可以调节与掩模面所成的角度的遮挡板的掩模。而后，通过用掩模对蒸镀面遮挡膜材料的一部分，使用在基板11上成膜层次密度分布的方法而形成。

具体地说，将密度约0.2～0.6，即透射率顺序向约63～25%变化的ND膜15c分别形成在基板11的两面上，两面成膜后的密度约为0.4～1.2，即透射率顺序向约40～6.3%变化。但是，最表层的MgF₂膜不使用掩模，在ND区域212的整个区域上以光学膜厚度n×d（n：折射率，d：物理膜厚度）为λ/4（λ=500～600nm）进行蒸镀。

此外，为了比较，准备在成为ND滤光器10的透明部区域211的部位上没有形成微细凹凸周期构造23的基板11，同样地对ND部区域212形成具有层次密度的ND膜15c。

将在上述的方法中制作的具有透明部区域211以及ND部区域212的ND滤光器10与第2以及第3实施例一样安装在图12所示的光量光圈装置的光圈叶片9a上，搭载在和以往一样的图1那样的摄像装置上并进行了图像的评价。

如表3所示，对于在透明部区域211上形成有微细凹凸周期构造23的ND滤光器10，重像的影响降低，能够抑制画质的劣化。另一方面，对于在透明部区域211上没有形成微细凹凸周期构造23的ND滤光器10，不能充分降低重像的影响，且不能充分抑制画质的劣化。

表3

微细凹凸周期构造    画质

有                  ○

没有                ×

在本实施例4中在透明部区域211以及ND部区域212中用上述的方法能够降低在ND滤光器部10的表面上发生的反射光，其结果可以良好地除去重像。

这样通过将微细凹凸周期构造23形成在形成有ND膜15的面以外的透明部区域211上，能够抑制到达图1的固体摄像元件7的杂散光，能够降低重像或闪烁这种由ND滤光器10的反射光引起的不良影响。

此外，因为一般使微细凹凸周期构造23的分光反射率比形成在ND滤光器10上的反射防止膜的分光反射率还低，所以通过和以往相反地将微细凹凸周期构造23一侧向着固体摄像元件7安装，还能够得到进一步良好的分光反射率特性。

（第5实施例）

在以下的第5至第7实施例中，说明在ND膜15之下具有微细凹凸周期构造23的ND滤光器10。

作为形成微细凹凸周期构造23的方法，能够利用在上述的实施例中记载的各种方法，但在本实施例中利用了热压法。在本实施例中，如图19所示使用形成有与微细凹凸周期构造23相反形状的微细凹凸周期沟341的上模342和具有平坦的面的下模343，通过热压将微细凹凸周期沟341转印到透明基板11上。该上模342的微细凹凸周期沟341例如能够在模基材上用电子线描画形成抗蚀剂图案，用反应性离子蚀刻对基材进行蚀刻形成它。

其后，在微细凹凸周期构造23上形成ND膜。图20表示蒸镀夹具134的剖面图，在该蒸镀夹具134上经由销钉等来固定透明基板11和蒸镀图案形成掩模352。

使用图3所示的真空蒸镀机和该蒸镀夹具，在透明基板11上与第1实施例一样地蒸镀ND膜。

图21表示用上述的方法在微细凹凸周期构造23上成膜后的作为密度1.0（透射率10%）的无机硬质膜的ND膜71的膜构成图。在透明基板11上的微细凹凸周期构造23上，交替地在第1、3、5层中层叠用于降低反射率的作为反射防止膜的Al₂O₃膜72；在第2、4、6层中层叠用于降低透射率的作为光吸收层的TiOx膜73。进而，为了提高反射防止效果，在最表层即第7层上蒸镀光学膜厚度n×d（n：折射率，d：物理膜厚度）为λ/4（λ=500～600nm）的作为低折射率材料的SiO₂膜74，设置成7层构成的ND膜71。而且，代替SiO₂膜74可以使用MgF₂膜。

作为反射防止膜能够使用透明电介质，除了Al₂O₃膜72外能够使用SiO₂、SiO、MgF₂、ZrO₂、TiO₂等。此外，作为光吸收层能够使用具有吸收可见光波长区域的波长的特性的材料，除了TiOx膜73外能够使用Ti、Ni、Cr、NiCr、NiFe、Nb等的金属、合金、氧化物。

在该ND膜71中的蒸镀膜上将微细凹凸周期构造23的凹凸转印到第2～3层左右，但在其后逐渐平滑。因而，在接近微细凹凸周期构造23的几层是边界面，能够期待和微细凹凸周期构造23同样的反射防止效果。此外，由此对作为ND膜71的特性不会有特别的影响。

进而，如图22A所示，在背面上作为反射防止膜75形成λ/4（λ=540nm）的SiO₂的单层膜，如图22B所示，在背面上还蒸镀ND膜71。而后，在背面上成膜完成之后，从真空蒸镀机中取出透明基板11，对形成在透明基板11上的多个ND滤光器10进行冲压加工形成各个形状。

将这样制作的ND滤光器10安装在光量光圈装置的光圈叶片上并进行了摄像图像的评价。如表4所示，对于在透明基板11上形成了微细凹凸周期构造23的ND滤光器10，反射率也减小，没有发现重像，但对于没有形成微细凹凸周期构造23的ND滤光器认出了重像。

表4

微细凹凸周期构造    重像    最大反射率（λ=400～700nm）

有                  没有    2%

没有                有      6%

（第6实施例）

在第6实施例中，在设置在图23所示的透明基板11的两面上的微细凹凸周期构造23上，制作形成有ND膜71的ND滤光器10。在透明基板11中和实施例5一样使用厚度100μm的PET树脂薄膜，使用图24所示那样的都形成有微细凹凸周期沟341的上模342、下模343’。通过与实施例5一样的温度、压力的条件下的热压，将上模342、下模343’的微细凹凸周期沟341转印到透明基板11的两面上。

用上述的方法，通过使用在两面上形成有微细凹凸周期构造23的透明基板11，在微细凹凸周期构造23上分别在两面上形成密度0.3的ND膜71，形成了密度0.6（透射率25%）的ND滤光器10。而且，本实施例6中的ND膜71的成膜方法和实施例5一样。

将这样制作的ND滤光器10安装在光量光圈装置的光圈叶片上并进行了摄像图像的评价。如表5所示，对于在透明塑料基板11上形成了微细凹凸周期构造23的ND滤光器10，反射率也变小，没有发现重像，但对于没有形成微细凹凸周期构造23的ND滤光器看到轻微的重像。

表5

微细凹凸周期构造    重像       最大反射率（λ=400～700nm）

有                  没有       1%

没有                有（轻微） 4%

（第7实施例）

在第7实施例中，在用和实施例5一样的步骤在透明基板11上形成了微细凹凸周期构造23后，在该微细凹凸周期构造23上如图25所示那样形成作为具有密度1.0（透射率10%）的均匀密度部81、层次密度部82的无机硬质膜的ND膜83。

如图26所示，在蒸镀夹具134上与透明基板11隔开规定的间隔设置蒸镀图案形成用掩模352，在真空蒸镀机中进行蒸镀时，蒸镀夹具134在图3所示的室131内，如箭头所示一边以Z轴为中心旋转一边成膜，如图27所示能够形成具有层次密度分布的ND膜83。

该ND膜83具有膜厚度逐渐变薄的层次密度部82，在该层次密度部82中各层的膜厚度因位置而不同。一般，具有这种层次密度部82的ND滤光器10即使具有用均匀密度部81抑制了反射的膜构成，因为在层次密度部82中膜厚度变化，所以发生反射变大的位置。这是因为利用各层的反射光的干涉，综合抑制反射的缘故，在本实施例7中，因为用形成在透明基板11的表面上的微细凹凸周期构造23使各层的界面的折射率具有倾斜性来抑制反射，所以能够抑制由位置引起的反射率的增加。

此外，在层叠了ND膜83的透明基板11的背面上，作为反射防止膜75蒸镀λ/4（λ=540nm）的SiO₂的单层膜并成膜。在形成背面的反射防止膜75后，从真空蒸镀机中取出透明基板11，对形成在透明基板11上的多个ND滤光器10进行外形冲压加工形成各个形状。

将这样制作的ND滤光器10安装在光量光圈装置的光圈叶片上并进行了摄像图像的评价。表6表示该评价，对于在透明基板11上形成了微细凹凸周期构造23的ND滤光器10，反射率也变小，没有看到重像，但对于没有形成微细凹凸周期构造23的ND滤光器看到了重像。

表6

微细凹凸周期构造    重像    最大反射率（λ=400～700nm）

有                  没有    4%

没有                有      15%

以上参照示例性的实施方式描述了本发明，但是应该明白本发明并不限于所公开的示例性的实施方式。所附的权利要求书的范围应被给予最宽的解释，以包括所有这样的修改和等同结构与功能。

Claims (6)

1.一种光学滤光器，其特征在于：

在透明基板的表面上形成有微细凹凸周期构造，该微细凹凸周期构造具有可见光波长以下的间距和高度并具有反射防止功能，在该微细凹凸周期构造之上形成有为了降低反射率而交替地层叠了用于降低透射率的由金属或者金属氧化物构成的光吸收层和由电介体构成的电介体层的ND膜，在该ND膜的最表层形成有反射防止膜。

2.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于：

上述透明基板由合成树脂构成。

3.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于：

上述ND膜的可见光透过密度具有密度连续变化的区域。

4.一种光学滤光器，其特征在于：

在透明基板的表面上形成有微细凹凸周期构造，该微细凹凸周期构造具有可见光波长以下的间距和高度并具有反射防止功能，在该微细凹凸周期构造之上或者之下形成有为了降低反射率而交替地层叠了用于降低透射率的由金属或者金属氧化物构成的光吸收层和由电介体构成的电介体层的ND膜，在该ND膜的最表层形成有反射防止膜。

5.一种光量光圈装置，其特征在于，具备：

用于形成开口的光圈叶片；以及

用于调节通过上述开口的光的光量的权利要求1～4中的任一项所述的光学滤光器。

6.一种摄像设备，其特征在于，具备：

光学系统；

限制通过该光学系统的光量的权利要求5所述的光量光圈装置；以及

接收由上述光学系统形成的像的固体摄像元件。