JP6006718B2 - 光学フィルタ、光学機器、電子機器及び反射防止複合体 - Google Patents
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Description
光透過性を有し、且つ、成膜対象となるフィルタ基板を構成する透明基板と、
前記透明基板上に設けられ、膜厚方向に屈折率変化する屈折率傾斜薄膜と、
前記屈折率傾斜薄膜上に設けられ、可視光の波長よりも短いピッチの微細構造体と
を備え、
前記微細構造体は、前記透明基板の屈折率と異なる屈折率の材料から形成され、
前記屈折率傾斜薄膜は、
2種以上の材料から形成され各材料の組成の比率が膜厚方向に変化する膜であって、且つ、膜全体として界面を持たない膜から形成され、前記屈折率傾斜薄膜のうち前記透明基板側の屈折率が前記透明基板の屈折率に近づき、且つ、前記屈折率傾斜薄膜のうち前記微細構造体側の屈折率が前記微細構造体の屈折率に近づく屈折率変化が前記屈折率傾斜薄膜の膜厚方向に連続的である
ことを特徴とする。
光透過性を有し、且つ、成膜対象となるフィルタ基板を構成する透明基板上に設けられた膜厚方向に屈折率変化する屈折率傾斜薄膜と、
前記屈折率傾斜薄膜上に、密着層を介して設けられ、可視光の波長よりも短いピッチの微細構造体と
を備え、
前記透明基板の屈折率と前記微細構造体を構成する材料の屈折率は異なり、
前記微細構造体は、前記透明基板の屈折率と異なる屈折率の材料から形成され、
前記屈折率傾斜薄膜は、
2種以上の材料から形成され各材料の組成の比率が膜厚方向に変化する膜であって、且つ、膜全体として界面を持たない膜から形成され、前記屈折率傾斜薄膜のうち前記透明基板側の屈折率が前記透明基板の屈折率に近づき、且つ、前記屈折率傾斜薄膜のうち前記微細構造体側の屈折率が前記微細構造体の屈折率に近づく屈折率変化が前記屈折率傾斜薄膜の膜厚方向に連続的に変化する
ことを特徴とする。
(1)前記基板側において、前記屈折率変化の前記基板側の終点まで、前記屈折率が前記基板の屈折率に近づくように変化する部分と、
(2)前記反射防止構造体側において、前記屈折率変化の前記反射防止構造体側の終点まで、前記屈折率が前記反射防止構造体の屈折率に近づくように変化する部分と、
を有することが好ましい。
(1)光学フィルタの反射防止処理を行う面に、この面を基板として利用し、上記の構成となるように屈折率傾斜薄膜及び微細構造体を設けて本発明にかかる反射防止構造とし、反射防止構造付き光学フィルタとする。
(2)光学フィルタの反射防止処理を行う面に、基板、屈折率傾斜薄膜及び微細構造体を有する本発明にかかる反射防止構造を設けて、反射防止構造付き光学フィルタとする。
(3)本発明にかかる反射防止構造の基板、屈折率傾斜薄膜及び微細構造体のすくなくとも一つに光学フィルタとしての機能を付与して、反射防止構造付き光学フィルタとする。
図2のように構成した、吸収タイプのNDフィルタについて、以下に詳しく記載する。
屈折率傾斜薄膜12は、メタモードスパッタ法により、SiO2とNbOx膜の成膜レートを調整しながら、この2種類を混合させ、屈折率を膜厚方向で連続的に変化させる事で、所望の吸収特性を得るように調整し作製した。
図4は、本実施例で示す屈折率傾斜薄膜を作製したスパッタ成膜装置の基板搬送装置の回転軸に直交する面での平面断面図である。
屈折率傾斜薄膜12の形成後、UV硬化性樹脂を用いた光ナノインプリント法により、屈折率傾斜薄膜12上に、反射防止効果を持つサブミクロンピッチの微細構造体としての微細周期構造体151と152を形成した。
以上によって作製されたNDフィルタの、分光反射率特性、及び分光透過率特性が図8である。濃度は約0.35〜0.50程度であり、可視波長領域において反射率が0.4%以下になっている。本構成により、非常に低い反射率を実現できた。測定には、分光光度計(U4100(株)日立ハイテクノロジーズ社製)を用いた。
図9のように基板両面に屈折率傾斜薄膜を形成したフィルタの作製について以下に記載する。
図12に光量絞り装置を示す。ビデオカメラあるいはデジタルスチルカメラ等の撮影光学系に使用するに適した光量絞り装置の絞りは、CCDやCMOSセンサと言った固体撮像素子への入射光量を制御するために設けられているものである。被写界が明るくなるにつれ、絞り羽根31を制御し、より小さく絞り込まれていく構造になっている。このとき、小絞り状態時に発生する像性能の劣化に対する対策として、絞りの近傍にNDフィルタ34を配置し、被写界の明るさが同一であっても、絞りの開口をより大きくできる構造にしている。入射光がこの光量絞り装置33を通過し、固体撮像素子(不図示)に到達する事で電気的な信号に変換され画像が形成される。
実施例1、2で記載したNDフィルタ以外の光学フィルタにおいても、同様の効果を期待でき、例えば撮像素子やポスターなど対象物を保護するようなフィルタには、所望とする波長領域の反射を低減する為の反射防止の保護フィルムや保護板として応用可能である。タッチパネル等に設けられる保護板に用いることで、表示部の視認性を向上させた電子機器とすることができる。また吸収を持つタイプの光学フィルタであれば例えばカラーフィルタやIRカットフィルタ、蛍光フィルタなど、様々なバンドパスフィルタ、エッジフィルタなどに応用する事が可能である。これらの光学フィルタに本発明を適用する事で、反射率を低減する事が可能となる。また、これらの光学フィルタを搭載する事で、前述の不具合を改善した各種の光学装置を得る事が可能となる。
12、221、222.屈折率傾斜薄膜
13、23.基板
15、151、152、251、252.微細周期構造体
16、161、162.反射防止膜
31.絞り羽根
32.絞り羽根支持板
33.光量絞り装置
34.NDフィルタ
Claims (15)
- 光透過性を有し、且つ、成膜対象となるフィルタ基板を構成する透明基板と、
前記透明基板上に設けられ、膜厚方向に屈折率変化する屈折率傾斜薄膜と、
前記屈折率傾斜薄膜上に設けられ、可視光の波長よりも短いピッチの微細構造体と
を備え、
前記微細構造体は、前記透明基板の屈折率と異なる屈折率の材料から形成され、
前記屈折率傾斜薄膜は、
2種以上の材料から形成され各材料の組成の比率が膜厚方向に変化する膜であって、且つ、膜全体として界面を持たない膜から形成され、前記屈折率傾斜薄膜のうち前記透明基板側の屈折率が前記透明基板の屈折率に近づき、且つ、前記屈折率傾斜薄膜のうち前記微細構造体側の屈折率が前記微細構造体の屈折率に近づく屈折率変化が前記屈折率傾斜薄膜の膜厚方向に連続的である
ことを特徴とする光学フィルタ。 - 前記屈折率傾斜薄膜は、
前記透明基板の屈折率と前記微細構造体を構成する材料の屈折率との屈折率差を低減するように膜厚方向に屈折率変化することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。 - 前記屈折率傾斜薄膜は、
前記透明基板の屈折率をA、前記微細構造体を構成する材料の屈折率をB、前記屈折率傾斜薄膜の透明基板側端部の屈折率と前記透明基板の屈折率との差をa、前記屈折率傾斜薄膜の前記微細構造体側の端部の屈折率と前記微細構造体の屈折率との差をbとすると、
|A−B|>a+b
の関係が成り立つように膜厚方向に屈折率変化することを特徴とする請求項2に記載の光学フィルタ。 - 前記透明基板の前記微細構造体側とは反対側の面上に、反射防止構造体を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
- 前記透明基板の前記微細構造体側とは反対側の面上に、反射防止構造体を備え、
前記透明基板の前記微細構造体側とは反対側の面上に、前記反射防止構造体の屈折率と前記透明基板の屈折率との屈折率差を低減するように膜厚方向に屈折率変化する他の屈折率傾斜薄膜を設け、前記反射防止構造体は、前記他の屈折率傾斜薄膜の上に設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルタ。 - 前記反射防止構造体は、可視光の波長よりも短いピッチの微細構造体を備えることを特徴とする請求項4または5に記載の光学フィルタ。
- 前記屈折率傾斜薄膜が3種類以上の元素から構成されている事を特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
- 前記屈折率傾斜薄膜の透明基板側の屈折率変化の終点と前記透明基板との屈折率差は、0.05より小さいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
- 前記微細構造体は、可視光の波長よりも短いピッチの周期構造を有すること特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学フィルタを撮影光学系に用いたことを特徴とする光学機器。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学フィルタを表示部に用いたことを特徴とする電子機器。
- 光透過性を有し、且つ、成膜対象となるフィルタ基板を構成する透明基板上に設けられた膜厚方向に屈折率変化する屈折率傾斜薄膜と、
前記屈折率傾斜薄膜上に、密着層を介して設けられ、可視光の波長よりも短いピッチの微細構造体と
を備え、
前記透明基板の屈折率と前記微細構造体を構成する材料の屈折率は異なり、
前記微細構造体は、前記透明基板の屈折率と異なる屈折率の材料から形成され、
前記屈折率傾斜薄膜は、
2種以上の材料から形成され各材料の組成の比率が膜厚方向に変化する膜であって、且つ、膜全体として界面を持たない膜から形成され、前記屈折率傾斜薄膜のうち前記透明基板側の屈折率が前記透明基板の屈折率に近づき、且つ、前記屈折率傾斜薄膜のうち前記微細構造体側の屈折率が前記微細構造体の屈折率に近づく屈折率変化が前記屈折率傾斜薄膜の膜厚方向に連続的に変化する
ことを特徴とする反射防止複合体。 - 前記密着層と前記微細構造体を構成する材料との屈折率差、及び、前記密着層と前記屈折率傾斜薄膜の前記密着層と隣接する部分の屈折率差が0.05以内であることを特徴とする請求項12に記載の反射防止複合体。
- 光透過性を有し、且つ、成膜対象となるフィルタ基板を構成する透明基板を備え、
前記屈折率傾斜薄膜は、
前記透明基板の屈折率と前記微細構造体を構成する材料の屈折率との屈折率差を低減するように膜厚方向に屈折率変化することを特徴とする請求項12または13に記載の反射防止複合体。 - 前記屈折率傾斜薄膜は、
前記透明基板の屈折率をA、前記微細構造体を構成する材料の屈折率をB、前記屈折率傾斜薄膜の透明基板側端部の屈折率と前記透明基板の屈折率との差をa、前記屈折率傾斜薄膜の前記微細構造体側の端部の屈折率と前記微細構造体の屈折率との差をbとすると、
|A−B|>a+b
の関係が成り立つように膜厚方向に屈折率変化することを特徴とする請求項12〜14のいずれか一項に記載の反射防止複合体。
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