DE102014204261A1

DE102014204261A1 - Apodisationsfilter und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102014204261A1
Application number: DE102014204261.5A
Authority: DE
Inventors: Masayuki MIKAMI; Kazuo Kimura; Hirofumi Kobayashi
Original assignee: Cosina Co Ltd
Current assignee: Cosina Co Ltd
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-10-02
Also published as: US20140293468A1; CN104101929A; JP2014211617A

Abstract

Eine lichtblockierende Maskenschicht (3) mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass eine Menge des transmittierten Lichts von einer Mitte der optischen Achse Cs in eine Radialrichtung Fr fortschreitend allmählich abnimmt, ist auf einer Oberfläche eines flachen transparenten Substrats ausgebildet, das einen Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 80% oder höher hat, wobei wenigstens ein Punktmuster Pd verwendet wird, das aus einer großen Anzahl von Punkten d ausgebildet ist, das einen Lichtdurchlässigkeit von 20% oder weniger hat

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Apodisationsfilter mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse in die Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, und ein Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters.
Hintergrundtechnik
Wenngleich im Allgemeinen eine Unschärfe auftritt, wenn eine Kameralinse in einer defokussierten Position ist, kann nicht gesagt werden, dass immer eine saubere Unschärfe gebildet wird, weil an einem Rand eines aufgenommenen Bilds ein Randeffekt auftritt. Zum Beispiel erscheint ein abgebildeter Punkt als eine sogenannte Ringunschärfe mit einer Donutform und eine abgebildete einzelne Linie erscheint als eine sogenannte Doppellinienunschärfe mit zwei Linien. Aufgrund dessen wird ein Apodisationsfilter mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse in eine Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, in einen Lichtweg einer Kameralinse eingesetzt, so dass eine glatte und natürliche Unschärfe ausgebildet wird.
Herkömmlicherweise ist ein Apodisationsfilter, das in einem in den Patentliteraturen 1 und 2 offenbarten Abbildungslinsensystem verwendet wird, als ein Beispiel für das Apodisationsfilter bekannt, das für derartige Zwecke verwendet wird. Dieses Apodisationsfilter wird als ein planares Filter ohne Kraft ausgebildet, indem eine aus ND-Glas gefertigte plankonkave Linse und eine aus einem Glas mit dem gleichen Brechungsindex wie das ND-Glas gefertigte plankonvexe Linse verbunden werden, so dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse in einer senkrechten Richtung fortschreitend allmählich abnimmt.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch hat das vorstehend beschriebene herkömmliche Apodisationsfilter die folgenden Probleme.
Ein erstes Problem ist, dass das Apodisationsfilter eine gewisse Dicke haben muss, da das Apodisationsfilter durch Verbinden einer plankonkaven Linse und einer plankonvexen Linste ausgebildet wird, und es eine Grenze für das Gewinnen eines dünnen Apodisationsfilters gibt. Als ein Ergebnis bewirkt das in eine Kameralinse eingesetzte Apodisationsfilter widersprüchliche Nachteile, dass mit einer Zunahme der Gesamtlinsenlänge in der optischen Achsenrichtung eine Zunahme in der Größe der Kameralinse eintritt, während das Verhindern der Größenzunahme es schwierig macht, eine zufriedenstellende Unschärfewirkung zu erhalten. Da das Apodisationsfilter überdies zwei Linsenkomponenten mit der gleichen Genauigkeit wie normale Linsen erfordert, ist eine Zunahme der Kosten unvermeidlich. Ferner bringt ein begrenzter Freiheitsgrad in der Linsenkonstruktion eine Verringerung der Funktionen und Leistungsfähigkeit der Linsen.
Ein zweites Problem ist, dass es aufgrund der Struktur des Apodisationsfilters nicht möglich ist, eine Lichtdurchlässigkeit von 100% in der Mitte der optischen Achse zu erhalten. Das heißt, da die plankonkave Linse lichtreduzierende Eigenschaften haben muss, ist es nicht möglich, die Dicke in der Mitte der plankonkaven Linse auf null zu verringern. Als ein Ergebnis ist es nicht möglich, eine Lichtdurchlässigkeit von 100% in der Mitte zu erhalten, und ein Verlust der Menge des transmittierten Lichts ist unvermeidlich.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Apodisationsfilter und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, welche die Probleme der Hintergrundtechnik lösen können.
Lösung des Problems
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, ist ein Apodisationsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ein Apodisationsfilter mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass eine Menge des transmittierten Lichts von einer Mitte der optischen Achse in eine Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, wobei eine lichtblockierende Maskenschicht mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass eine Menge des transmittierten Lichts von einer Mitte der optischen Achse in eine Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, auf einer Oberfläche eines flachen transparenten Substrats ausgebildet ist, das eine Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 80% oder höher hat, wobei wenigstens ein Punktmuster verwendet wird, das aus einer großen Anzahl von Punkten ausgebildet ist, das eine Lichtdurchlässigkeit von 20% oder weniger hat.
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, ist ein Verfahren zur Herstellung eines Apodisationsfilters gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Apodisationsfilters mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass eine Menge des transmittierten Lichts von einer Mitte der optischen Achse in eine Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, das umfasst: Vorbereiten eines flachen transparenten Substrats, das eine Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 80% oder höher hat; und Ausbilden einer lichtblockierenden Maskenschicht mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass eine Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse auf einer Oberfläche des transparenten Substrats, das eine Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 80% oder höher hat, in die Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, wobei wenigstens ein Punktmuster verwendet wird, das aus einer großen Anzahl von Punkten ausgebildet ist, das eine Lichtdurchlässigkeit von 20% oder weniger hat.
Vorteilhafte Ergebnisse der Erfindung
Gemäß dem Apodisationsfilter und dem Verfahren zu dessen Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung werden die folgenden bemerkenswerten vorteilhaften Ergebnisse erhalten.

(1) Da das Apodisationsfilter ausgebildet wird, indem die lichtblockierende Maskenschicht mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik ausgebildet wird, dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse auf der Oberfläche des flachen transparenten Substrats unter Verwendung des aus einer großen Anzahl von Punkten ausgebildeten Punktmusters in die Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, ist eine Gesamtfilterdicke ungefähr gleich wie die Dicke des flachen transparenten Substrats. Folglich ist es möglich, leicht ein sehr dünnes Apodisationsfilter zu erhalten und die Größe und das Gewicht der Kameralinse zu verringern. Da ferner im Wesentlichen ein transparentes Substrat als eine erforderliche Komponente ausreichend ist, ist es möglich, das Apodisationsfilter zu sehr niedrigen Kosten zu erhalten.
(2) Da das Apodisationsfilter das Punktmuster verwendet, das aus einer großen Anzahl von Punkten ausgebildet ist, ist es möglich, die Musterkonstruktion frei zu ändern, um den Freiheitsgrad in der Linsenkonstruktion zu erhöhen und ferner die Funktionen und die Leistung der Linse zu verbessern. Als ein Ergebnis ist es möglich, ungeachtet einer Gesamtfilterdicke eine optimierte zufriedenstellende Unschärfewirkung sicherzustellen, und leicht verschiedene Lichtdurchlässigkeitscharakteristiken zu erzeugen. Ferner kann bewirkt werden, dass von den Randpositionen an den Enden eines aufgenommenen Bilds in Richtung der Außenseite eine geeignete Ausdehnung auftritt, und in der Mitte und ihren Nachbarschaften kann eine Lichtdurchlässigkeit von 100% erhalten werden. Folglich ist es möglich, einen Verlust der Menge an transmittiertem Licht zu vermeiden.
(3) Das Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters umfasst: Vorbereiten des flachen transparenten Substrats, das eine Lichtdurchlässigkeit von 80% oder höher hat; und Ausbilden der lichtblockierenden Maskenschicht mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse auf der Oberfläche des transparenten Substrats unter Verwendung des aus einer großen Anzahl von Punkten ausgebildeten Punktmusters, das eine Lichtdurchlässigkeit von 20% oder weniger hat, in die Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt. Folglich ist es möglich, einen Verlust der Menge an transmittiertem Licht zu vermeiden.
(4) Wenn die Anzahl von Punkten als eine bevorzugte Ausführungsform wenigstens in einem Kreisbereich mit einem vorgegebenen Radius um die Mitte der optischen Achse herum in der lichtblockierenden Maskenschicht auf null gesetzt wird, ist es durch Auswählen (Ändern) der Fläche des Kreisbereichs möglich, den Verlust der Menge an transmittiertem Licht zu ändern und zu optimieren.
(5) Wenn als eine bevorzugte Ausführungsform eine Breite der Punkte in einem Bereich von 50 μm bis 500 μm ausgewählt wird, ist es möglich, das Apodisationsfilter mit einer aus einer praktischen Perspektive zufriedenstellenden Unschärfewirkung zu erhalten. Das heißt, eine zu kleine Breite der Punkte bringt Fertigungseinschränkungen (in Form der Kosten oder ähnliches) mit sich und eine zu große Breite Wd der Punkte d macht es schwierig, eine zufriedenstellende Unschärfewirkung zu erhalten. Jedoch können diese Nachteile durch Auswählen der Breite der Punkte in dem Bereich von 50 μm bis 500 μm vermieden werden.
(6) Wenn die Punkte als eine bevorzugte Ausführungsform derart ausgewählt werden, dass sie die gleiche Form und Größe haben, kann die Menge des transmittierten Lichts in einer digitalen Weise geändert werden, indem die Dichte der zufälligen Verteilung geändert wird.
(7) Wenn als eine bevorzugte Ausführungsform eine mattierte schwarze Farbe als die Farbe der Punkte verwendet wird, ist es möglich, nachteilige und nutzlose Reflexion zu verhindern.
(8) Als eine bevorzugte Ausführungsform kann das Verfahren zur Ausbildung der lichtblockierenden Maskenschicht ein Dünnschichtausbildungsverfahren und/oder ein Tintenstrahldruckverfahren und/oder ein Siebdruckverfahren umfassen. Das heißt, wenn das Apodisationsfilter hergestellt wird, können verschiedene Ausbildungstechniken einschließlich allgemeiner Verfahren angewendet werden. Folglich ist es möglich, eine ausreichende Flexibilität und Zweckmäßigkeit der Herstellungsverfahren bereitzustellen und die Herstellungskosten drastisch zu senken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittseitenansicht mit einer vergrößerten Ansicht eines Abschnitts eines Apodisationsfilters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine grundsätzliche Seitenansicht, die ein Beispiel für eine Kameralinse darstellt, die das Apodisationsfilter verwendet.
3 ist eine Vorderansicht mit vergrößerten Ansichten von Abschnitten des Apodisationsfilters.
4 ist ein Diagramm, das eine Lichtdurchlässigkeitsverteilung des Apodisationsfilters darstellt.
5 ist eine grundsätzliche Seitenansicht, die ein anderes Beispiel einer Kameralinse darstellt, die das Apodisationsfilter verwendet.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters darstellt.
7A ist eine seitliche Querschnittansicht, die ein Zwischenprodukt eines Apodisationsfilters in einem Herstellungsschritt des Herstellungsverfahrens darstellt.
7B ist eine seitliche Querschnittansicht, die ein Zwischenprodukt eines Apodisationsfilters in einem anderen Herstellungsschritt des Herstellungsverfahrens darstellt.
7C ist eine seitliche Querschnittansicht, die ein Zwischenprodukt eines Apodisationsfilters in einem anderen Herstellungsschritt des Herstellungsverfahrens darstellt.
7D ist eine seitliche Querschnittansicht, die ein Zwischenprodukt eines Apodisationsfilters in einem anderen Herstellungsschritt des Herstellungsverfahrens darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Hier nachstehend wird basierend auf den Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Die begleitenden Zeichnungen sind nicht dafür gedacht, die vorliegende Erfindung zu beschränken, sondern sollen die vorliegende Erfindung besser verständlich machen. Überdies werden wohlbekannte Abschnitte nicht im Detail beschrieben, um die vorliegende Erfindung klar verständlich zu machen.
Zuerst werden der Aufbau und die Verwendung eines Apodisationsfilters 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. Die Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem eine Glasplatte 2 als das transparente Substrat verwendet wird.
Das Apodisationsfilter 1 hat einen grundlegenden Aufbau, in dem eine lichtblockierende Maskenschicht 3 mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik auf einer Oberfläche 2f einer Flachglasplatte 2 ausgebildet ist, dass eine Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse Cs, wie in 3 dargestellt, in die Radialrichtung Fr fortschreitend allmählich abnimmt.
In diesem Fall ist die Glasplatte 2 eine Glasplatte mit einer Dicke von ungefähr 1 mm, deren vordere und hintere Oberflächen parallel sind, und als ein Material kann zum Beispiel ein optisches Glas oder ähnliches, das in einer Linse verwendet wird, verwendet werden. Die Glasplatte 2 kann im Wesentlichen ein transparentes Glas mit einer Lichtdurchlässigkeit von ungefähr 100% sein und kann außer einem Apodisationsfilter andere Filterfunktionen (ND-Filterfunktion oder ähnliches) haben. Jedoch wird selbst in diesem Fall eine Glasplatte mit einer Lichtdurchlässigkeit von 80% oder höher ausgewählt, um eine Apodisationswirkung sicherzustellen.
Indessen verwendet die lichtblockierende Maskenschicht 3 ein Punktmuster Pd, das aus einer großen Anzahl von Punkten d gebildet ist. Vorzugsweise haben die Punkte d zum Beispiel eine schwarze Farbe, und sind in einem mattierten Zustand, um nachteilige und nutzlose Reflexion zu verhindern. Wenngleich die Lichtdurchlässigkeit vorzugsweise 0% ist, braucht die Lichtdurchlässigkeit nicht exakt 0% sein, sondern kann 20% oder niedriger sein, da es eine Aufgabe ist, eine derartige Lichtdurchlässigkeitscharakteristik zu erhalten, dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse Cs in die Radialrichtung Fr fortschreitend allmählich abnimmt.
Die große Anzahl von Punkten d ist zufällig angeordnet, so dass die vorstehend beschriebene Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse Cs in die Radialrichtung Fr fortschreitend allmählich abnimmt, erhalten wird. Da die jeweiligen Punkte d die gleiche Form und Größe haben, kann die Menge des transmittierten Lichts in einer digitalen Weise geändert werden, indem die Dichte der zufälligen Verteilung geändert wird. Somit wird die vorstehend beschriebene Lichtdurchlässigkeitscharakteristik gemäß der Verteilungsdichte der großen Anzahl von Punkten d festgelegt. Wie in 3 dargestellt, wird in diesem Fall die Anzahl von Punkten d in wenigstens einem Kreisbereich Ac mit einem vorgegebenen Radius um die Mitte der optischen Achse Cs der lichtblockierenden Maskenschicht 3 (das Punktmuster Pd) auf null festgelegt. Auf diese Weise ist es durch Auswählen (Ändern) der Fläche des Kreisbereichs Ac möglich, einen Vorteil zu erhalten, dass ein Verlust der Menge des transmittierten Lichts geändert und optimiert werden kann.
Ferner wird eine Breite Wd der Punkte d in dem Bereich von 50 μm bis 500 μm ausgewählt. 3A, 3B und 3C stellen Beispiele für das Punktmuster dar, wenn die Breite Wd der Punkte d geändert wird. 3A stellt einen Fall (Probe A) dar, in dem Quadrate mit 100 μm mal 100 μm in der Radialrichtung parallel angeordnet sind, 3B stellt einen Fall (Probe B) dar, in dem Quadrate mit 250 μm mal 250 μm in festen horizontalen und vertikalen Richtungen angeordnet sind, und 3C stellt einen Fall (Probe C) dar, in dem Quadrate mit 500 μm mal 500 μm in der Radialrichtung parallel angeordnet sind.

Die Tabelle 1 stellt die Lichtdurchlässigkeiten T [%] in einem Abstand r [mm] von der Mitte des Apodisationsfilters 1 basierend auf diesen Beispielen A, B und C dar. Die Lichtdurchlässigkeiten T sind Werte, die gemäß T = exp(s·(r – p)^{^2}) berechnet werden (wobei r > p). In diesem Fall sind „s” und ”p” Parameter, die eine Lichtdurchlässigkeitsverteilung in einer Exponentialkurve ergeben. Es wird angenommen, dass T = 1, wenn r ≤ p. In der Tabelle 1 haben alle Testproben A bis C einen Aufbau, in dem auf der Oberfläche einer transparenten Glasplatte mit einer Dicke von 1 mm und einem Radius von 13 mm eine Chrom-(Cr-)Beschichtung ausgebildet ist, um Punkte d zu bilden. Folglich ist die Lichtdurchlässigkeit der Punkte d ungefähr 0%. [Tabelle 1]

		Lichtdurchlässigkeit T
Probe		A	B	C
s		–0,023	–0,035	–0,058
P		1,0	3,0	5,0
Abstand von der Mitte	r (mm)
	0,5	1,0000	1,0000	1,0000
	1,0	1,0000	1,0000	1,0000
	1,5	0,9943	1,0000	1,0000
	2,0	0,9773	1,0000	1,0000
	2,5	0,9496	1,0000	1,0000
	3,0	0,9121	1,0000	1,0000
	3,5	0,8661	0,9913	1,0000
	4,0	0,8130	0,9656	1,0000
	4,5	0,7545	0,9243	1,0000
	5,0	0,6921	0,8694	1,0000
	5,5	0,6277	0,8035	0,9856
	6,0	0,5627	0,7298	0,9436
	6,5	0,4987	0,6513	0,8777
	7,0	0,4369	0,5712	0,7929
	7,5	0,3784	0,4923	0,6959
	8,0	0,3240	0,4169	0,5933
	8,5	0,2742	0,3469	0,4914
	9,0	0,2295	0,2837	0,3953
	9,5	0,1898	0,2279	0,3090
	10,0	0,1552	0,1800	0,2346
	10,5	0,1255	0,1396	0,1730
	11,0	0,1003	0,1065	0,1239
	11,5	0,0792	0,0798	0,0863
	12,0	0,0619	0,0587	0,0583
	12,5	0,0478	0,0425	0,0383

Wie aus Tabelle 1 offensichtlich, wird in der Mitte und ihren Nachbarschaften eine Lichtdurchlässigkeit T von 100% erhalten, und ein Verlust der Menge an transmittiertem Licht kann vermieden werden. Überdies kann nahe dem Umfang, der sich in einem Abstand von 11 mm von der Mitte befindet, eine geplante Lichtdurchlässigkeit T von ungefähr 10% bis 12% erhalten werden. Durch Ausbilden der lichtblockierenden Maskenschicht 3 mit dem Punktmuster Pd, das auf diese Weise aus der großen Anzahl von Punkten d auf der Oberfläche 2f der Flachglasplatte 2 ausgebildet ist, ist es möglich, eine Lichtdurchlässigkeitscharakteristik zu erhalten, die eine derartige Apodisationswirkung bereitstellt, dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse Cs in die Radialrichtung Fr fortschreitend allmählich abnimmt,
Auf diese Weise ist es durch Auswählen der Breite Wd der Punkte d in dem Bereich von 50 μm bis 500 μm möglich, das Apodisationsfilter 1 mit einer aus praktischer Perspektive zufriedenstellenden Unschärfewirkung zu erhalten. Das heißt, eine zu kleine Breite Wd der Punkte d bringt Herstellungseinschränkungen (in Form von Kosten oder ähnlichem) mit sich, und eine zu große Breite Wd der Punkte d macht es schwierig, eine zufriedenstellende Unschärfewirkung zu erhalten. Jedoch können diese Nachteile durch Auswählen der Breite Wd der Punkte in dem Bereich von 50 μm bis 500 μm vermieden werden.
Das Apodisationsfilter 1 mit einem derartigen Aufbau kann ähnlich dem herkömmlichen Apodisationsfilter, wie in 2 dargestellt, in die Kameralinse 10 eingebaut werden. In dem dargestellten Beispiel ist das Apodisationsfilter 1 nahe (vor) einer Blende 11 angeordnet. In der Kameralinse 10 sind die Referenznummern 12, 13, 14 und 15 Linsen oder Linsengruppen. Wenn der Abstand zwischen dem Apodisationsfilter 1 und einem Film (aufgenommenes Bild) zehnfache von Millimetern [mm] ist, λ eine Wellenlänge ist, „a” die Größe eines punktförmigen Raums in einem Abschnitt des Punktmusters Pd ist, wo die Punkte d nicht vorhanden sind, und die Größe des punktförmigen Raums „a” 50 μm bis 100 μm ist, kann bewirkt werden, dass aus einem Beziehungsausdruck sinθ = λ/a in dem aufgenommenen Bild eine geeignete Ausdehnung auftritt. Das heißt, wenn das durch eine gestrichelte Linie angezeigte Xfe, wie in 4 dargestellt, eine Randposition eines in einem normalen Fokussierungszustand aufgenommenen Bilds Xf ist und das Apodisationsfilter 1, bei dem die Größe des punktförmigen Raums a in dem Bereich von 50 μm bis 100 μm ausgewählt wird, eingefügt wird, kann bewirkt werden, dass eine geeignete Ausdehnung Xio von den Randpositionen Xfe in Richtung der Außenseite auftritt, wie in dem aufgenommenen Bild Xi durch eine durchgezogene Linie in 4 angezeigt. Da die Größe des punktförmigen Raums a in diesem Fall umso kleiner gemacht werden kann, je kleiner die Breite Wd der Punkte d ist, ist es möglich, die Ausdehnung Xio zu erhöhen.
Da gemäß dem Apodisationsfilter 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, die lichtblockierende Maskenschicht 3 mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass das transmittierte Licht von der Mitte der optischen Achse Cs auf der Oberfläche 2f der Flachglasplatte 2 unter Verwendung des aus einer großen Anzahl von Punkten d ausgebildeten Punktmusters Pd in die Radialrichtung Fr fortschreitend allmählich abnimmt, ausgebildet wird, ist eine Gesamtfilterdicke ungefähr die gleiche wie die Dicke der Flachglasplatte 2. Folglich ist es möglich, leicht ein sehr dünnes Apodisationsfilter zu erhalten und die Größe und das Gewicht der Kameralinse zu verringern. Da ferner eine Glasplatte als eine erforderliche Komponente im Wesentlichen genug ist, ist es möglich, das Apodisationsfilter zu sehr niedrigen Kosten zu erhalten. Da überdies das aus einer großen Anzahl von Punkten d ausgebildete Punktmuster Pd verwendet wird, ist es möglich, die Musterkonstruktion frei zu ändern, um den Freiheitgrad in der Linsenkonstruktion zu erhöhen und die Funktionen und die Leistung der Linse weiter zu verbessern. Als ein Ergebnis ist es möglich, ungeachtet einer Gesamtfilterdicke eine optimierte zufriedenstellende Unschärfewirkung sicherzustellen und leicht verschiedene Lichtdurchlässigkeitscharakteristiken zu erzeugen. Ferner kann bewirkt werden, dass von den Randpositionen an den Enden eines aufgenommenen Bilds eine geeignete Ausdehnung in Richtung der Außenseite auftritt, und in der Mitte und ihren Nachbarschaften kann eine Lichtdurchlässigkeit von 100% erhalten werden. Somit ist es möglich, einen Verlust der Menge an transmittiertem Licht zu vermeiden.
Da insbesondere die Größe und das Gewicht des Apodisationsfilters 1 verringert werden können, kann das Apodisationsfilter 1, wie in 5 dargestellt, vor der Kameralinse 10 angeordnet werden. In diesem Fall wird das Apodisationsfilter 1 an einer großen Kappe 16 befestigt, und die Kappe 16 ist aufgebaut, um an der Rückseite oder befestigt zu werden oder lösbar befestigt zu werden. Wenn diese Ausführungsform auf die Kameralinse 10 eines Teleskopsystems angewendet wird, wird erwartet, dass eine konstante Apodisationswirkung erhalten wird. In dem anderen Aufbau von 5 sind die gleichen Komponenten wie die von 2 mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet, um den Aufbau zu verdeutlichen.
Als nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 6 und 7A bis 7D beschrieben.
In dem in 6 und 7A bis 7D dargestellten Herstellungsverfahren wird in dem Verfahren zur Ausbildung der lichtblockierenden Maskenschicht 3 ein Dünnschichtausbildungsverfahren verwendet. Da das Punktmuster Pd überdies derartige Lichtdurchlässigkeitscharakteristiken hat, dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse Cs in die Radialrichtung Fr fortschreitend allmählich abnimmt, kann das Punktmuster Pd mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik basierend auf bekannten Daten, wie etwa Daten, die zu der Kameralinse und der Form, Größe und ähnlichem der Punkte d gehören, automatisch konstruiert werden. Folglich wird in dem dargestellten Beispiel angenommen, dass im Voraus ein Anwendungsprogramm erzeugt wird, das eine derartige automatische Konstruktion realisiert.
Hier wird ein Fall der Herstellung des Apodisationsfilters 1, das in der in 2 dargestellten Kameralinse 10 verwendet wird, angenommen. Zuerst werden bekannte Daten, wie etwa Daten, die zu der Kameralinse 10 und der Form, Größe und ähnlichem der Punkte d gehören, in einen Konstruktionsrechner, wie etwa ein CAD, eingegeben (oder ausgewählt) (Schritt S1). Der Konstruktionsrechner konstruiert automatisch ein vorgesehenes Punktmuster Pd (Schritt S2).
Eine Flachglasplatte 2, die wenigstens eine Lichtdurchlässigkeit von 80% oder höher hat, wird vorbereitet, und die Glasplatte 2 wird an eine vorgegebene Position eines Herstellungssystems gesetzt (Schritt S3). Als ein Beispiel ist die Glasplatte 2 eine transparente Glasplatte mit einer Dicke von 1 mm und einem Radius von 13 mm, deren vordere und hintere Oberflächen parallel sind. Anschließend wird, wie in 7A dargestellt, eine dünne Metallschicht 21 unter Verwendung eines Metallmaterials (Chrom oder ähnlichem) auf die Oberfläche (obere Oberfläche 2f) der Glasplatte 2 aufgebracht (dieses Aufbringen kann verschiedene Aufbringungsmittel wie etwa die Abscheidung umfassen). Ein Material mit wenigstens einer Lichtdurchlässigkeit von 20% oder weniger wird als die dünne Metallschicht 21 ausgewählt. Ferner wird ein Fotolack (Fotosensibilisator) 22 auf die dünne Metallschicht 21 aufgebracht (Schritt S4 und S5). Auf diese Weise wird ein Glassubstrat 23, das als ein Ausgangsmaterial dient, erhalten. Anschließend wird aus einer senkrechten Richtung ein Laserstrahl auf die obere Oberfläche des Glassubstrats 23 emittiert, um das konstruierte Punktmuster Pd (Einstelldaten) zu zeichnen (Schritt S6).
Wenn das Zeichnen des Punktmusters Pd endet, wird überdies ein Entwicklungsverfahren durchgeführt, um den Fotolack 22 in Abschnitten, außer dem Punktmuster Pd, zu entfernen (Schritt S7). 7B stellt das Glassubstrat 23 dar, bei dem der Fotolack 22 entfernt ist. Anschließend wird ein Ätzverfahren durchgeführt, um die dünne Metallschicht 21, die dem Abschnitt des Glassubstrats 23 entspricht, in dem der Fotolack 22 entfernt ist, zu entfernen (Schritt S8). 7C stellt das Glassubstrat 23 nach dem Ätzverfahren dar. Wenn das Ätzverfahren endet, werden alle unnötigen Abschnitte des Fotolacks 22 auf dem Glassubstrat 23 entfernt (Schritt S9). Dieser Zustand ist in 7D dargestellt.
Danach wird das Glassubstrat 23 gespült, und die Positionen, Größen und ähnliches der dünnen Metallschicht 21, die dem auf der Oberfläche 2f der Glasplatte 2 ausgebildeten Punktmuster Pd entsprechen, werden gemessen, um zu prüfen, ob die gemessenen Werte identisch zu normalen Daten sind, und Prüfungen, wie etwa eine Sichtprüfung, werden durchgeführt, um zu prüfen, ob Kratzer oder ähnliches vorhanden sind (Schritte S10 und S11). Durch die vorstehenden Schritte ist es möglich, das geplante Apodisationsfilter 1 zu erhalten (siehe 7D). Das heißt, es ist möglich, das Apodisationsfilter 1 zu erhalten, in dem die lichtblockierende Maskenschicht 3 basierend auf der dünnen Metallschicht 21 mit der Form des Punktmusters Pd auf der Oberfläche (oberen Oberfläche) 2f der Glasplatte 2 ausgebildet ist.
Wenngleich beim Ausbilden der lichtblockierenden Maskenschicht 3 ein Beispiel unter Verwendung eines Dünnschichtausbildungsverfahrens dargestellt wurde, kann die lichtblockierende Maskenschicht 3 unter Verwendung eines Tintenstrahldruckverfahrens oder eines Siebdruckverfahrens ausgebildet werden. Insbesondere wenn die Punkte d relativ groß sind, kann die lichtblockierende Maskenschicht 3 relativ leicht unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens ausgebildet werden. Wenn Genauigkeit und Festigkeit erforderlich sind, ist das Dünnschichtausbildungsverfahren geeignet. Das Verfahren zur Ausbildung der lichtblockierenden Maskenschicht 3 kann gemäß der Güte, der erforderlichen Genauigkeit und ähnlichem des Apodisationsfilters 1 geeignet ausgewählt werden.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst das Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform: Vorbereiten der Flachglasplatte 2 mit einer Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 80% oder höher; und Ausbilden der lichtblockierenden Maskenschicht 3 mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass die Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse Cs auf der Oberfläche 2f der Glasplatte 2 unter Verwendung des aus einer großen Anzahl von Punkten d ausgebildeten Punktmusters Pd mit einer Lichtdurchlässigkeit von 20% oder weniger in die Radialrichtung Fr fortschreitend allmählich abnimmt. Folglich ist es möglich, das geplante Apodisationsfilter 1 leicht zu niedrigen Kosten herzustellen. Überdies kann gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Verfahren zur Ausbildung der lichtblockierenden Maskenschicht 3 ein Dünnschichtausbildungsverfahren und/oder ein Tintenstrahlausbildungsverfahren und/oder ein Siebdruckverfahren umfassen. Das heißt, wenn das Apodisationsfilter 1 hergestellt wird, können verschiedene Ausbildungsverfahren, einschließlich allgemeiner Verfahren, angewendet werden. Folglich ist es möglich, für zufriedenstellende Flexibilität und Zweckmäßigkeit der Herstellungsverfahren zu sorgen und die Herstellungskosten drastisch zu verringern.
Während bevorzugte Ausführungsformen im Detail beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, spezifische Aufbauten, Formen, Materialien, Anzahlen und ähnliches können wahlweise geändert, hinzugefügt und entfernt werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Wenngleich zum Beispiel die Breite Wd der Punkte d vorzugsweise in dem Bereich von 50 μm bis 500 μm ausgewählt wird, ist die Breite nicht immer auf diesen Bereich beschränkt. Wenn zum Beispiel unter Verwendung eines Ausbildungsverfahrens hochgenaue Punkte d mit einer Breite von weniger als 50 μm leicht ausgebildet werden können, können die Punkte d mit der Breite von weniger als 50 μm verwendet werden. Wenn die vorliegende Erfindung überdies auf eine große Kamera angewendet wird, die eine große Kameralinse (mit großer Blende) verwendet, können die Punkte d mit einer Breite Wd, die 500 μm übersteigt, verwendet werden. Wenngleich ferner ein Fall dargestellt wurde, in dem die Punkte d eine Quadratform haben, können vielfältige andere Formen, einschließlich polygonaler Formen und einfacher Formen, wie etwa einer Kreisform, einer elliptischen Form oder einer linearen Form, verwendet werden. Insbesondere umfassen Beispiele für eine lineare Form eine kreisförmige Bogenform mit einer gewissen Länge in einer Umfangsrichtung und eine gerade Linie mit einer gewissen Länge in einer Radialrichtung. Wenngleich ein Dünnschichtausbildungsverfahren, ein Tintenstrahldruckverfahren und ein Siebdruckverfahren als Beispiele für das Verfahren zur Ausbildung der lichtblockierenden Maskenschicht 3 erwähnt wurden, können auch andere Ausbildungsverfahren verwendet werden. Wenngleich ferner eine Glasplatte 2 als ein Beispiel für das transparente Substrat dargestellt wurde, können auch andere transparente Substrate, wie etwa eine Kunststoffplatte, verwendet werden, indem das Ausbildungsverfahren geeignet ausgewählt wird. Folglich ist die Platte aus dem transparenten Substrat ein Konzept, das eine Lage und eine dünne Schicht ebenso wie eine harte Platte, wie etwa eine Glasplatte, umfasst.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Apodisationsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um unter Verwendung desselben in einem optischen System (Linsensystem) einer Fotokamera, einer Videokamera und ähnlichem eine zufriedenstellende Unschärfewirkung zu erzeugen.
Bezugszeichenliste

1 Apodisationsfilter, 2: Glasplatte (transparentes Substrat), 2f: Oberfläche der Glasplatte (transparentes Substrat), 3: lichtblockierende Maskenschicht; Cs: Mitte der optischen Achse; Fr: Radialrichtung, d: Punkt, Pd: Punktmuster, Ac: Kreisbereich, Wd: Punktbreite

Literaturliste
Patentliteratur 1

JP-Nr. H09(1997)-236740

Patentliteratur 2

JP-Nr. H11(1999)-231209

Claims

Apodisationsfilter mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass eine Menge des transmittierten Lichts von einer Mitte der optischen Achse in eine Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, wobei eine lichtblockierende Maskenschicht mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass eine Menge des transmittierten Lichts von einer Mitte der optischen Achse in eine Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, auf einer Oberfläche eines flachen, transparenten Substrats ausgebildet ist, das eine Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 80% oder höher hat, wobei wenigstens ein Punktmuster verwendet wird, das aus einer großen Anzahl von Punkten ausgebildet ist, das eine Lichtdurchlässigkeit von 20% oder weniger hat.
Apodisationsfilter nach Anspruch 1, wobei die lichtblockierende Maskenschicht einen Aufbau hat, in dem die Anzahl von Punkten wenigstens in einem Kreisbereich mit einem vorgegebenen Radius um die Mitte der optischen Achse auf null festgelegt ist.
Apodisationsfilter nach Anspruch 1, wobei eine Breite der Punkte in einem Bereich von 50 μm bis 500 μm ausgewählt ist.
Apodisationsfilter nach Anspruch 1, wobei die Punkte derart ausgewählt sind, dass sie die gleiche Form und Größe haben.
Apodisationsfilter nach Anspruch 1, wobei die Punkte zufällig auf einer Oberfläche des transparenten Substrats angeordnet sind.
Apodisationsfilter nach Anspruch 1, wobei als die Farbe der Punkte eine mattierte schwarze Farbe ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Apodisationsfilters mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass eine Menge des transmittierten Lichts von einer Mitte der optischen Achse in eine Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, das aufweist: Vorbereiten eines flachen, transparenten Substrats, das einen Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 80% oder höher hat; und Ausbilden einer lichtblockierenden Maskenschicht mit einer derartigen Lichtdurchlässigkeitscharakteristik, dass eine Menge des transmittierten Lichts von der Mitte der optischen Achse auf einer Oberfläche des transparenten Substrats, das eine Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 80% oder höher hat, in die Radialrichtung fortschreitend allmählich abnimmt, wobei wenigstens ein Punktmuster verwendet wird, das aus einer großen Anzahl von Punkten ausgebildet ist, das eine Lichtdurchlässigkeit von 20% oder weniger hat.
Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters nach Anspruch 7, wobei eine Breite der Punkte in einem Bereich von 50 μm bis 500 μm ausgewählt wird.
Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters nach Anspruch 7, wobei die lichtblockierende Maskenschicht unter Verwendung eines Dünnschichtausbildungsverfahrens ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters nach Anspruch 9, wobei das Dünnschichtausbildungsverfahren ein Ausbildungsverfahren für eine dünne Metallschicht ist.
Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters nach Anspruch 7, wobei die lichtblockierende Maske unter Verwendung eines Tintenstrahldruckverfahrens ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung des Apodisationsfilters nach Anspruch 7, wobei die lichtblockierende Maske unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens ausgebildet wird.