JP2005189817A - 光学素子及び光学機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 基板の表裏両面に光学薄膜を成膜した光学素子であっても、基板の歪みを緩和でき、透過率特性の低下が抑制できる光学素子及びこれを備えた光学機器を提供すること。
【解決手段】 基板２１と、基板２１の一方の面上に設けられた光学多層膜２２と、基板２１の他方の面上に設けられて光学多層膜２２の内部応力を緩和する光学単層膜２３とを備えた光学素子１１において、基板２１の屈折率と光学単層膜２３の屈折率とがほぼ同一であることを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】 基板２１と、基板２１の一方の面上に設けられた光学多層膜２２と、基板２１の他方の面上に設けられて光学多層膜２２の内部応力を緩和する光学単層膜２３とを備えた光学素子１１において、基板２１の屈折率と光学単層膜２３の屈折率とがほぼ同一であることを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
本発明は、基板上にダイクロイックフィルターなどの光学多層膜を成膜した光学素子及びこれを備えた光学機器に関する。
デジタルカメラ、顕微鏡などの光学機器には、ダイクロイックフィルターなどの光学多層膜が用いられている。一般的に、これら光学多層膜は、真空蒸着法やスパッタリング法などにより基板上に成膜した光学素子に用いているが、薄膜である光学多層膜の内部応力により基板が大きく反る場合がある。
また、光学機器の小型化に伴って光学素子も小型化することにより、光学多層膜が成膜される基板もますます薄くなる傾向にあるが、基板が薄くなるにつれて光学多層膜の影響により基板の歪み量も増え、基板が変形してしまう。
また、光学機器の小型化に伴って光学素子も小型化することにより、光学多層膜が成膜される基板もますます薄くなる傾向にあるが、基板が薄くなるにつれて光学多層膜の影響により基板の歪み量も増え、基板が変形してしまう。
このような反り易い基板上へ光学多層膜を成膜する方法の１つとして、基板の表裏両面に同量程度の内部応力を持つ光学薄膜を形成することにより、基板の歪みを抑制する方法がある。例えば、基板の表面に光学多層膜を成膜させ、この基板の裏面に、光学多層膜による内部応力と釣り合う内部応力を有する光学単層膜を形成することにより、基板の歪みを補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特公昭６２−１８８８１号公報 （第１図）
しかしながら、上記従来の光学素子は、基板の屈折率と光学単層膜の屈折率との差が大きいので、基板と光学単層膜との界面において散乱が生じ易くなり、透過率が低下してしまうという不都合があった。
また、上記従来の光学素子に光学単層膜を介して他の光学部材と貼り合わせた場合、貼り合わせた光学部材の歪みはないが、光学単層膜と光学部材との界面において散乱が生じ易くなり、さらに透過率が低下してしまう不都合が発生した。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基板の表裏両面に光学薄膜を成膜した光学素子であっても、基板の歪みを緩和でき、透過率特性の低下が抑制できる光学素子及びこれを備えた光学機器を提供することを目的とする。
また、上記従来の光学素子に光学単層膜を介して他の光学部材と貼り合わせた場合、貼り合わせた光学部材の歪みはないが、光学単層膜と光学部材との界面において散乱が生じ易くなり、さらに透過率が低下してしまう不都合が発生した。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基板の表裏両面に光学薄膜を成膜した光学素子であっても、基板の歪みを緩和でき、透過率特性の低下が抑制できる光学素子及びこれを備えた光学機器を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため以下の手段を採用する。
本発明に係る光学素子は、基板と、該基板の一方の面上に形成された光学多層膜と、前記基板の他方の面上に形成されて前記光学多層膜による内部応力を緩和する光学単層膜とを備えた光学素子において、前記基板の屈折率と前記光学単層膜の屈折率とがほぼ同一であることを特徴とする。
本発明に係る光学素子は、基板と、該基板の一方の面上に形成された光学多層膜と、前記基板の他方の面上に形成されて前記光学多層膜による内部応力を緩和する光学単層膜とを備えた光学素子において、前記基板の屈折率と前記光学単層膜の屈折率とがほぼ同一であることを特徴とする。
この発明によれば、基板の一方の面上に光学多層膜を形成することによって生じた内部応力による基板の歪み変形を、基板の他方の面上に光学単層膜を形成することによってこの内部応力を緩和させる。ここで、基板の屈折率と光学単層膜の屈折率とをほぼ同一することで、基板と光学単層膜との界面における散乱の発生を抑制し、基板及び光学単層膜における透過率特性の低下を抑制できる。したがって、基板を薄くしても透過率特性の低下が抑制された光学素子を得ることができる。
また、本発明に係る光学素子は、第１基板と、該第１基板の一方の面上に形成された光学多層膜と、前記第１基板の他方の面上に形成されて前記光学多層膜による内部応力を緩和する光学単層膜と、該光学単層膜を介して貼り合わされた第２基板とを備えた光学素子において、前記光学単層膜の屈折率と前記第２基板の屈折率とがほぼ同一であることを特徴とする。
この発明によれば、第１基板の一方の面上に光学多層膜を設けることによって生じた内部応力による第１基板の歪み変形を、第１基板の他方の面上に光学単層膜を設けることによってこの内部応力を緩和させる。ここで、第２基板の屈折率と光学単層膜の屈折率とをほぼ同一することで、第２基板と光学単層膜との界面における散乱の発生を抑制し、第２基板及び光学単層膜における透過率特性の低下を抑制できる。
また、本発明に係る光学素子は、前記基板が、水晶によって構成されていることが好ましい。
この発明によれば、水晶基板上に光学単層膜を介して反射防止層を形成することや他の水晶基板を貼り合わせることで、例えばデジタルカメラに設けられる光学ローパスフィルターとすることができる。
この発明によれば、水晶基板上に光学単層膜を介して反射防止層を形成することや他の水晶基板を貼り合わせることで、例えばデジタルカメラに設けられる光学ローパスフィルターとすることができる。
また、本発明に係る光学素子は、前記光学単層膜が、複数の物質を混合した膜であることが好ましい。
この発明によれば、複数の物質の混合比を変えることで、容易に基板の屈折率とほぼ同一となる光学単層膜とすることができる。
この発明によれば、複数の物質の混合比を変えることで、容易に基板の屈折率とほぼ同一となる光学単層膜とすることができる。
また、本発明に係る光学素子は、前記光学単層膜が、ＳｉＯ２からなる低屈折率物質と、酸化物を主成分とした材料からなり前記低屈折率物質よりも屈折率の高い少なくとも１種の高屈折率物質と、を混合して構成されていることが好ましい。
この発明によれば、低屈折率材料であるＳｉＯ２と高屈折率材料の物質との混合比を変えることで、容易にこれらの間の屈折率を任意に製作することが可能となる。また、これら低屈折率物質や高屈折率物質は、安価で容易に入手することができる。
さらに、ＳｉＯ２や高屈折率物質は、成膜して得られた膜の光学特性が安定しているので、基板の屈折率とほぼ同一となる光学単層膜を均一に厚くすることができる。
この発明によれば、低屈折率材料であるＳｉＯ２と高屈折率材料の物質との混合比を変えることで、容易にこれらの間の屈折率を任意に製作することが可能となる。また、これら低屈折率物質や高屈折率物質は、安価で容易に入手することができる。
さらに、ＳｉＯ２や高屈折率物質は、成膜して得られた膜の光学特性が安定しているので、基板の屈折率とほぼ同一となる光学単層膜を均一に厚くすることができる。
また、本発明に係る光学素子は、前記光学単層膜の面上に、反射防止膜が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、光学単層膜上に設けられた反射防止膜によって透過率特性を向上させることが可能となる。
この発明によれば、光学単層膜上に設けられた反射防止膜によって透過率特性を向上させることが可能となる。
また、本発明に係る光学素子は、前記光学多層膜が、赤外線カットフィルターであることが好ましい。
この発明によれば、基板上に赤外線カットフィルターを成膜することで、可視光領域における基板と光学単層膜との間での透過率低下を抑制すると共に、内部応力が緩和された光学素子を得ることが可能となる。
この発明によれば、基板上に赤外線カットフィルターを成膜することで、可視光領域における基板と光学単層膜との間での透過率低下を抑制すると共に、内部応力が緩和された光学素子を得ることが可能となる。
また、本発明に係る光学機器は、上述した光学素子を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、透過率特性の低下が抑制され、スペース上の制限がある光学系をより小型化することが可能となる。
この発明によれば、透過率特性の低下が抑制され、スペース上の制限がある光学系をより小型化することが可能となる。
本発明の光学素子及びこれを備えた光学機器によれば、基板へ光学多層膜を成膜した際の基板の歪みを緩和すると共に、透過率特性の低下を抑えられた光学素子とすることができる。
次に、本発明の第１の実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態にかかる図１に示すデジタルカメラ（光学機器）１は、固体撮像モジュール２と、処理回路３と、固体撮像モジュール２による画像データを記録するメモリーカード４と、これらを電気的に接続する電気基板５とを備える。
本実施形態にかかる図１に示すデジタルカメラ（光学機器）１は、固体撮像モジュール２と、処理回路３と、固体撮像モジュール２による画像データを記録するメモリーカード４と、これらを電気的に接続する電気基板５とを備える。
固体撮像モジュール２は、撮像レンズ１０と、光学素子１１と、マイクロレンズアレイ１２と、固体撮像素子１３とで構成されている。
撮像レンズ１０で集光された光学像は、光学素子１１を介して、マイクロレンズアレイ１２により、固体撮像素子１３の各画素にそれぞれ集光されるように構成されている。
撮像レンズ１０で集光された光学像は、光学素子１１を介して、マイクロレンズアレイ１２により、固体撮像素子１３の各画素にそれぞれ集光されるように構成されている。
光学素子１１は、図２に示すように、ＴｉＯ２とＳｉＯ２とが基板２１の一方の面から交互に積層して形成されたいわゆるダイクロイックフィルターである光学多層膜２２と、基板２１の他方の面上に形成されたＡｌ２Ｏ３からなる光学単層膜２３とを有している。
基板２１は、ＯＨＡＲＡ製Ｓ−ＴＩＭ１で構成され、厚さ０．３ｍｍで波長５００ｎｍ時の屈折率が約１．６３となっている。ここで、基板２１の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける屈折率の波長特性及び透過率の波長特性を図３及び図４に示す。
光学多層膜２２は、厚さ３μｍで真空蒸着法によってＴｉＯ２とＳｉＯ２とを交互に２８層積層することによって構成されている。
光学単層膜２３は、Ａｌ２Ｏ３で構成され、厚さ３μｍで波長５００ｎｍ時の屈折率が基板２１とほぼ同一の約１．６３となっている。ここで、光学単層膜２２の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける屈折率の波長特性及び透過率の波長特性を図３及び図４に示す。
光学多層膜２２は、厚さ３μｍで真空蒸着法によってＴｉＯ２とＳｉＯ２とを交互に２８層積層することによって構成されている。
光学単層膜２３は、Ａｌ２Ｏ３で構成され、厚さ３μｍで波長５００ｎｍ時の屈折率が基板２１とほぼ同一の約１．６３となっている。ここで、光学単層膜２２の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける屈折率の波長特性及び透過率の波長特性を図３及び図４に示す。
次に、本実施形態にかかる光学素子１１の製造方法について図５を参照しながら説明する。
先ず、図５（ａ）に示すような基板２１の一方の面に光学多層膜２２を真空蒸着法によって成膜する。このとき、光学多層膜２２の圧縮内部応力により図５（ｂ）に示すように上側に凸となる様に歪曲する。
次に、基板２１の他方の面に光学単層膜２３を上述と同様に真空蒸着法によって成膜する。このとき光学単層膜２３により光学多層膜２２の圧縮内部応力が緩和されて図５（ｃ）に示すように歪曲が解消される。
先ず、図５（ａ）に示すような基板２１の一方の面に光学多層膜２２を真空蒸着法によって成膜する。このとき、光学多層膜２２の圧縮内部応力により図５（ｂ）に示すように上側に凸となる様に歪曲する。
次に、基板２１の他方の面に光学単層膜２３を上述と同様に真空蒸着法によって成膜する。このとき光学単層膜２３により光学多層膜２２の圧縮内部応力が緩和されて図５（ｃ）に示すように歪曲が解消される。
次に、本実施形態にかかるデジタルカメラ１について説明する。
撮像レンズ１０に入射した光学像は、撮像レンズ１０で集光し、光学素子１１に入射する。そして、光学素子１１に入射した光のうち、光学素子１１の光学多層膜２２の透過帯域における光が透過し、マイクロレンズアレイ１２に入射する。マイクロレンズアレイ１２により固体撮像素子１３の各画素にそれぞれ集光され、光学像が電気信号に変換された画像データとなる。
この画像データは、処理回路３によりディスプレイなどの表示装置（図示略）に表示されたり、メモリーカード４に記録される。
撮像レンズ１０に入射した光学像は、撮像レンズ１０で集光し、光学素子１１に入射する。そして、光学素子１１に入射した光のうち、光学素子１１の光学多層膜２２の透過帯域における光が透過し、マイクロレンズアレイ１２に入射する。マイクロレンズアレイ１２により固体撮像素子１３の各画素にそれぞれ集光され、光学像が電気信号に変換された画像データとなる。
この画像データは、処理回路３によりディスプレイなどの表示装置（図示略）に表示されたり、メモリーカード４に記録される。
この光学素子１１によれば、光学単層膜２３が光学多層膜２２によって発生した圧縮内部応力を緩和すると共に、屈折率の波長特性が基板２１とほぼ同一であるため、波長４２０ｎｍ〜９００ｎｍにおいて透過率の波長特性が基板２１とほぼ同一となり、基板２１と光学単層膜２３との界面における散乱の発生を抑制することができ、基板２１と光学単層膜２３との境界における透過率低下を抑制することが可能となる。
また、この光学素子１１を用いることによってスペース上の制限がある光学系をより小型化した光学機器とすることが可能となる。
また、この光学素子１１を用いることによってスペース上の制限がある光学系をより小型化した光学機器とすることが可能となる。
なお、本実施形態において、基板２１と光学単層膜２３との屈折率を同一とすることで、透過率低下を抑制することが可能であるが、基板２１の屈折率と光学単層膜２３の屈折率との差は、±０．０５以内となるようにすれば、同様に透過率低下を低減させることが可能となる。
次に、本発明の第２の実施形態について図６を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態にかかる光学素子３０は、いわゆる貼り合わせ光学素子であって、図６に示すように、上述した第１の実施形態における光学素子１１の光学単層膜２３を介して第２基板３１が設けられている。
本実施形態にかかる光学素子３０は、いわゆる貼り合わせ光学素子であって、図６に示すように、上述した第１の実施形態における光学素子１１の光学単層膜２３を介して第２基板３１が設けられている。
すなわち、光学素子３０は、基板（第１基板）２１と、基板２１の一方の面に形成された光学多層膜２２と、基板２１の他方の面に形成された光学単層膜２３と、光学単層膜２３の面上に塗布された接着剤３２を介して貼り合わされた第２基板３１とで構成されている。
接着剤３２は、ＮＴＴアドバンステクノロジ製の光路結合用接着剤であり、波長５００ｎｍ時の屈折率が約１．６２となるように調整されている。
また、第２基板３１は、例えば、ＯＨＡＲＡ製Ｓ−ＴＩＭ８で構成され、厚さ１．００ｍｍで波長５００ｎｍ時の屈折率が約１．６０となっている。
接着剤３２は、ＮＴＴアドバンステクノロジ製の光路結合用接着剤であり、波長５００ｎｍ時の屈折率が約１．６２となるように調整されている。
また、第２基板３１は、例えば、ＯＨＡＲＡ製Ｓ−ＴＩＭ８で構成され、厚さ１．００ｍｍで波長５００ｎｍ時の屈折率が約１．６０となっている。
この光学素子３０によれば、第２基板３１の屈折率が光学単層膜２３の屈折率とほぼ同一であるため、第２基板３１と光学単層膜２３との境界における透過率低下を抑制することが可能となる。また、光学単層膜２３によって基板２１の歪みが緩和されるので、第２基板３１を光学単層膜２３に貼り合わせることが容易になる。
なお、本実施形態において、基板２１と第２基板３１との屈折率差は−０．０３であったが、この範囲は±０．０５以内（好ましくは±０．０３以内）であればよい。また、接着剤３２の屈折率は基板２１の屈折率及び光学単層膜２３の屈折率と同じであることが好ましいが、これらの屈折率が±０．０５以内であれば透過率の低下に対する影響を小さくすることができる。
次に、本発明の第３の実施形態について、図７から図９を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第１の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、第１の実施形態における光学素子１１の光学単層膜２３がＡｌ２Ｏ３のように１つの材料によって構成されたが、本実施形態における光学素子４０の光学単層膜４１は、図７に示すように、Ｎｂ２Ｏ５及びＳｉＯ２のように複数の材料の混合によって構成されている点である。
第１の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、第１の実施形態における光学素子１１の光学単層膜２３がＡｌ２Ｏ３のように１つの材料によって構成されたが、本実施形態における光学素子４０の光学単層膜４１は、図７に示すように、Ｎｂ２Ｏ５及びＳｉＯ２のように複数の材料の混合によって構成されている点である。
すなわち、光学単層膜４１が波長５００ｎｍ時の屈折率が２．３３であるＮｂ２Ｏ５と波長５００ｎｍ時の屈折率が１．４６であるＳｉＯ２を６：９４の比で混合させることによって厚さ３μｍで形成されている。光学単層膜４１の波長５００ｎｍ時の屈折率は、１．５２である。ここで、光学単層膜４１の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける屈折率の波長特性及び透過率の波長特性を図８及び図９に示す。
基板２１は、ＯＨＡＲＡ製Ｓ−ＢＳＬ７で構成され、厚さ０．３ｍｍで波長５００ｎｍにおける屈折率が１．５２となっている。ここで、基板２１の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける屈折率の波長特性及び透過率の波長特性を図８及び図９に示す。
光学多層膜２２は、厚さ３μｍで真空蒸着法によってＴｉＯ２とＳｉＯ２とを交互に２８層積層することによって構成されている。
基板２１は、ＯＨＡＲＡ製Ｓ−ＢＳＬ７で構成され、厚さ０．３ｍｍで波長５００ｎｍにおける屈折率が１．５２となっている。ここで、基板２１の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける屈折率の波長特性及び透過率の波長特性を図８及び図９に示す。
光学多層膜２２は、厚さ３μｍで真空蒸着法によってＴｉＯ２とＳｉＯ２とを交互に２８層積層することによって構成されている。
この光学素子４０によれば、上述した第１の実施形態における光学素子１１と同様の効果を有するが、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２との２種類を混合することによって所望の屈折率を有する光学単層膜４１とすることが容易となる。
このようにすることで、光学多層膜２２の内部応力により生じた歪みを緩和して平均化され、波長４２０〜９００ｎｍの範囲で基板２１と光学単層膜４１との屈折率特性がほぼ等しくなり、両者間での透過率低下を抑制することが可能となる。
このようにすることで、光学多層膜２２の内部応力により生じた歪みを緩和して平均化され、波長４２０〜９００ｎｍの範囲で基板２１と光学単層膜４１との屈折率特性がほぼ等しくなり、両者間での透過率低下を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態において、波長５００ｎｍ時において屈折率が１．８７であって４００ｎｍ〜９００ｎｍにおいて図１０に示すような透過率の特性を有するＯＨＡＲＡ製Ｓ−ＴＩＨ５３を基板２１に用いた場合は、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とを４６：５４の比で混合させることで、波長５００ｎｍ時において屈折率が１．８７であり、４００ｎｍ〜９００ｎｍにおいて図１０に示すような透過率の特性を有する光学単層膜４１が得られる。
このように光学単層膜４１の混合比を適宜調整することで波長４２０〜９００ｎｍの範囲で基板２１と光学単層膜４１との透過率特性がほぼ等しくなり、両者間での透過率低下を抑制することが可能となる。
このように光学単層膜４１の混合比を適宜調整することで波長４２０〜９００ｎｍの範囲で基板２１と光学単層膜４１との透過率特性がほぼ等しくなり、両者間での透過率低下を抑制することが可能となる。
また、波長５００ｎｍ時において屈折率が１．４９であって４００ｎｍ〜９００ｎｍにおいて図１１に示すような透過率の特性を有するＯＨＡＲＡ製Ｓ−ＦＳＬ５を基板２１に用いた場合は、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とを３：９７の比で混合させることで、波長５００ｎｍ時において屈折率が１．４９であり、４００ｎｍ〜９００ｎｍにおいて図１１に示すような透過率の特性を有する光学単層膜４１が得られる。
このように光学単層膜４１の混合比を適宜調整することで波長４２０〜９００ｎｍの範囲で基板２１と光学単層膜４１との透過率特性がほぼ等しくなり、両者間での透過率低下を抑制することが可能となる。
このように光学単層膜４１の混合比を適宜調整することで波長４２０〜９００ｎｍの範囲で基板２１と光学単層膜４１との透過率特性がほぼ等しくなり、両者間での透過率低下を抑制することが可能となる。
次に、本発明の第４の実施形態について図１２を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、第４の実施形態にかかる光学素子５０は、光学単層膜４１の面上に５層積層された反射防止層５１が設けられている点である。
すなわち、基板（Ｓ−ＢＳＬ７）２１の一方の面上に厚さ３μｍの光学多層膜２２が形成され、基板２１の他方の面上に厚さ３μｍの光学単層膜４１が形成され、さらに光学単層膜４１の面上に厚さ０．３μｍの反射防止層５１が設けられている。
第４の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、第４の実施形態にかかる光学素子５０は、光学単層膜４１の面上に５層積層された反射防止層５１が設けられている点である。
すなわち、基板（Ｓ−ＢＳＬ７）２１の一方の面上に厚さ３μｍの光学多層膜２２が形成され、基板２１の他方の面上に厚さ３μｍの光学単層膜４１が形成され、さらに光学単層膜４１の面上に厚さ０．３μｍの反射防止層５１が設けられている。
この光学素子５０によれば、反射防止層５１を設けることによって、４００ｎｍ〜９００ｎｍにおいて図１３に示すような透過率の波長特性を得ることができ、透過率特性を改善することができる。
なお、本実施形態において、光学単層膜４１の厚さと反射防止層５１の厚さとを合わせてほぼ３．３μｍとしたが、歪みが緩和された光学素子５０の光学単層膜４１上に成膜される反射防止層５１の厚さが０．５μｍ以下であれば、基板２１に対して歪みは緩和されたままである。さらに、反射防止層５１の膜厚が０．５μｍを超えるような場合など、光学単層膜４１上に反射防止層５１を成膜することで基板２１の内部応力を緩和するようにして光学素子５０を得るように成膜してもよい。
次に、本発明の第５の実施形態について、図１４から図１６を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第５の実施形態と第４の実施形態との異なる点は、第５の実施形態にかかる光学素子６０は、基板である水晶基板６１上に光学多層膜である赤外線カットフィルター６２が設けられている点である。
第５の実施形態と第４の実施形態との異なる点は、第５の実施形態にかかる光学素子６０は、基板である水晶基板６１上に光学多層膜である赤外線カットフィルター６２が設けられている点である。
すなわち、図１４に示すように、水晶基板６１は、厚さ０．３ｍｍで波長５００ｎｍにおける屈折率が１．５５となっている。ここで、水晶基板６１の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける透過率の波長特性を図１５に示す。
赤外線カットフィルター６２は、厚さが５μｍであって、水晶基板６１の一方の面上に、スパッタリング法により、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とを交互に４０層積層することによって構成されている。
また、光学単層膜４１が、波長５００ｎｍ時の屈折率が２．３３であるＮｂ２Ｏ５と、波長５００ｎｍ時の屈折率が１．４６であるＳｉＯ２とを９：９１の比で混合させることによって厚さ５μｍで形成されている。この光学単層膜４１の波長５００ｎｍ時の屈折率は、１．５５である。ここで、光学単層膜４１の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける透過率の波長特性を図１５に示す。
さらに、光学単層膜４１の面上に厚さ０．３μｍの反射防止層５１が設けられている。
赤外線カットフィルター６２は、厚さが５μｍであって、水晶基板６１の一方の面上に、スパッタリング法により、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とを交互に４０層積層することによって構成されている。
また、光学単層膜４１が、波長５００ｎｍ時の屈折率が２．３３であるＮｂ２Ｏ５と、波長５００ｎｍ時の屈折率が１．４６であるＳｉＯ２とを９：９１の比で混合させることによって厚さ５μｍで形成されている。この光学単層膜４１の波長５００ｎｍ時の屈折率は、１．５５である。ここで、光学単層膜４１の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける透過率の波長特性を図１５に示す。
さらに、光学単層膜４１の面上に厚さ０．３μｍの反射防止層５１が設けられている。
この光学素子６０によれば、波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおいて、図１６に示すように、可視光領域での水晶基板６１の屈折率と光学単層膜４１の屈折率とがほぼ等しいので、水晶基板６１と光学単層膜４１との間における透過率低下を抑制することができ、赤外線領域での透過率を十分にカットした透過率の波長特性を得ることができる。
また、水晶基板６１上に赤外線カットフィルター６２と光学単層膜４１とを同一の厚さで形成しているので、水晶基板６１の内部応力が緩和され、水晶基板６１の歪曲が解消された光学素子６０とすることができる。
ところで、水晶は複屈折率を有しているので、この水晶基板の一面に赤外線カットフィルターを形成し、他方に反射防止層を形成することや他の水晶基板を貼り合わせることで、例えばデジタルカメラなどに設けられる光学ローパスフィルターとして多く用いられる。この光学素子６０によれば、水晶基板６１を薄くしても、この水晶基板６１の歪曲を解消することができる。
ところで、水晶は複屈折率を有しているので、この水晶基板の一面に赤外線カットフィルターを形成し、他方に反射防止層を形成することや他の水晶基板を貼り合わせることで、例えばデジタルカメラなどに設けられる光学ローパスフィルターとして多く用いられる。この光学素子６０によれば、水晶基板６１を薄くしても、この水晶基板６１の歪曲を解消することができる。
また、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、光学多層膜や光学単層膜を基板上に成膜する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法などがあるが、光学多層膜を成膜することで生じた基板の歪みを緩和させる方向に働く光学単層膜であればどの成膜方法であってもよい。
例えば、光学多層膜や光学単層膜を基板上に成膜する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法などがあるが、光学多層膜を成膜することで生じた基板の歪みを緩和させる方向に働く光学単層膜であればどの成膜方法であってもよい。
また、本実施形態において光学多層膜と光学単層膜とを同じ膜厚としたが、膜厚が異なっていてもよい。さらに、成膜順序は、光学単層膜を基板の一方の面上に形成した後、この基板２１の他方の面上に光学多層膜を形成してもよい。
また、上述した第３及び第４実施形態において、光学単層膜は、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とを混合させたが、これに限らず、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＳ及びＭｇＦ２を混合させてもよい。また、３種類以上の物質を混合してもよい。
また、本実施形態で示したデジタルカメラで例示される光学素子を備えた光学機器においては、マイクロレンズアレイ１２を除いた構成としてもよい。
また、本実施形態で示したデジタルカメラで例示される光学素子を備えた光学機器においては、マイクロレンズアレイ１２を除いた構成としてもよい。
１ デジタルカメラ
１１、３０、４０、５０、６０ 光学素子
２１ 基板（第１基板）
２２ 光学多層膜
２３、４１ 光学単層膜
３１ 第２基板
３２ 接着剤
５１ 反射防止層（反射防止膜）
６１ 水晶基板
６２ 赤外線カットフィルター
１１、３０、４０、５０、６０ 光学素子
２１ 基板（第１基板）
２２ 光学多層膜
２３、４１ 光学単層膜
３１ 第２基板
３２ 接着剤
５１ 反射防止層（反射防止膜）
６１ 水晶基板
６２ 赤外線カットフィルター
Claims (8)
- 基板と、該基板の一方の面上に形成された光学多層膜と、前記基板の他方の面上に形成されて前記光学多層膜による内部応力を緩和する光学単層膜とを備えた光学素子において、
前記基板の屈折率と前記光学単層膜の屈折率とがほぼ同一であることを特徴とする光学素子。 - 第１基板と、該第１基板の一方の面上に形成された光学多層膜と、前記第１基板の他方の面上に形成されて前記光学多層膜による内部応力を緩和する光学単層膜と、該光学単層膜を介して貼り合わされた第２基板とを備えた光学素子において、
前記光学単層膜の屈折率と前記第２基板の屈折率とがほぼ同一であることを特徴とする光学素子。 - 前記基板が、水晶によって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子。
- 前記光学単層膜が、複数の物質を混合して構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学素子。
- 前記光学単層膜が、ＳｉＯ２からなる低屈折率物質と、酸化物を主成分とした材料からなり前記低屈折率物質よりも屈折率の高い少なくとも１種の高屈折率物質と、を混合して構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学素子。
- 前記光学単層膜の面上に、反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項１、請求項３、請求項４、請求項５のいずれか１項に記載の光学素子。
- 前記光学多層膜が、赤外線カットフィルターであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学素子。
- 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学素子を備えていることを特徴とする光学機器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2004305445A JP2005189817A (ja) | 2003-12-02 | 2004-10-20 | 光学素子及び光学機器 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003403044 | 2003-12-02 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005189817A true JP2005189817A (ja) | 2005-07-14 |
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ID=34797502
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006178261A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Seiko Epson Corp | 誘電体多層膜フィルタ及び光学部材 |
| JP2008192280A (ja) * | 2007-01-10 | 2008-08-21 | Epson Toyocom Corp | 開口フィルタ及び波長板機能付開口フィルタ |
| JP2009134064A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Epson Toyocom Corp | 光学部材および撮像系光学物品、撮像モジュール |
-
2004
- 2004-10-20 JP JP2004305445A patent/JP2005189817A/ja not_active Withdrawn
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| JP2010153025A (ja) * | 2007-01-10 | 2010-07-08 | Epson Toyocom Corp | 開口フィルタ及び波長板機能付開口フィルタ |
| JP2009134064A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Epson Toyocom Corp | 光学部材および撮像系光学物品、撮像モジュール |
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