JPH06222210A - 光学フィルター - Google Patents

光学フィルター

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JPH06222210A
JPH06222210A JP5008167A JP816793A JPH06222210A JP H06222210 A JPH06222210 A JP H06222210A JP 5008167 A JP5008167 A JP 5008167A JP 816793 A JP816793 A JP 816793A JP H06222210 A JPH06222210 A JP H06222210A
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JP
Japan
Prior art keywords
optical filter
light
fine particles
absorbing substance
cdse
Prior art date
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Pending
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JP5008167A
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English (en)
Inventor
Sanpei Ezaki
賛平 江▲崎
Kunihiko Yoshino
邦彦 吉野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 透過光強度に面方向の変化を持たせた光学フ
ィルターを得ることを目的とする。 【構成】 光吸収性物質からなり、あるいは光吸収性物
質を有する光学フィルターにおいて、光吸収性物質とし
て微粒子分散系物質を用い、その微粒子の粒径に面方向
の空間的分布を与えることにより、光吸収性物質の膜厚
を変えなくとも透過光強度に面方向の変化を持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学フィルターに関す
るものである。さらに詳しくは、面方向に透過光強度の
変化をもつ光学フィルターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光学機器、電子機器、印刷用機器等に用
いられる、透過光強度に面方向の変化を持たせた光学フ
ィルターとして、透明基板上に金属または半導体などの
光吸収性物質の薄膜を、面方向の膜厚に空間的分布を与
えた図10に示すような構造の光学フィルターが知られ
ている。このタイプの光学フィルターの代表例として、
基板上に膜厚の変化を持たせながら金属を蒸着し、光吸
収率に面方向の空間的分布を持たせ透過光強度を変化さ
せる構造のものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属ま
たは半導体などの光吸収性物質の膜厚の変化により光吸
収率の空間的分布を得る光学フィルターには、以下のよ
うな問題点がある。第一には、透過光強度に任意の変化
を持たせることが製造技術的に困難なことである。
【0004】第二には、面方向の透過光強度の変化率を
大きくするには光吸収性物質の膜厚の変化率を大きくし
なければならないため、光学フィルターの透過光が入射
光に対して屈折してしまうことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、光吸収性
物質として微粒子分散系物質を用い、その微粒子の粒径
に空間的分布を与えることにより、光吸収性物質の膜厚
を変えなくとも透過光強度に面方向の変化を持たせるこ
とが可能であることを見い出し、本発明を成すに至っ
た。
【0006】従って、本発明は、光吸収性物質からな
り、あるいは光吸収性物質を有する光学フィルターにお
いて、前記光吸収性物質は微粒子分散系物質であり、光
学フィルターの面方向に前記微粒子の粒径の空間的分布
を持つことを特徴とする光学フィルターを提供する。
【0007】
【作用】本発明は、光吸収性物質として微粒子分散系物
質を用い、光学フィルターの面方向に微粒子の粒径の空
間的分布を与え、透過光強度の変化を持たせることを特
徴とする。すなわち、量子サイズ効果により、微粒子の
粒径の空間的分布に依存して吸収端波長が空間的分布を
持ち、光学フィルターの透過光強度が面方向に空間的分
布を持つ。
【0008】このような粒径に空間的分布を持つ微粒子
が分散した光吸収性物質を形成する方法として、光吸収
性物質の母材となる物質を面方向に温度分布を持たせて
アニールする方法や、光吸収性物質の母材に面方向に強
度分布を持たせた光を照射する方法がある。また、好ま
しくは透明基板上に光吸収性物質を薄膜として成膜する
のと同時に上記の操作を行ない、粒径の空間的分布を持
つ光吸収性物質を形成する。
【0009】以下、実施例によって本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【0010】
【実施例1】図1、図2、図3、図4は本実施例の説明
図である。K2O-ZnO-SiO2系ガラス原料にCdSeを添加し、
熔解、急冷後、図2に示すような方法でアニールした。
アニール温度はガラスの周辺が高く、中心に向かって次
第に低くなり、中心部が最も低く、この温度範囲で結晶
成長速度は有限な値を示す。この温度範囲を適当に選
び、アニール温度が高いほど結晶成長速度が大きくなる
ようにした。その結果、図1に示すようなCdSe結晶微粒
子が析出し、その粒径は中央で小さく、周辺で大きい。
吸収端波長は量子サイズ効果によりブルーシフトし、光
学フィルターの各位置での分光透過率は図3のようにな
る。このフィルターに波長λ0 の単色光を照射すれば、
これに対するA、B、B’、C、C’の各位置での透過
率は図3に示すように各々TA 、TB 、TB’、TC
C’となり、光学フィルターに図4に示すような面方
向の透過率分布を持たせることが出来た。
【0011】
【実施例2】図2、図3、図4、図5は本実施例の説明
図である。SiO2ターゲット上に複数のCdSeペレットを置
き、高周波スパッター法により石英ガラス基板上にSiO2
中にCdSe微粒子が分散した薄膜を 1.5μm 形成した。こ
れを図2に示す方法でアニールしたところ、図5のよう
に微粒子が析出した。このフィルターの各位置での分光
特性は図3のようになり、光学フィルターに図4のよう
な面方向の透過率分布を持たせることが出来た。
【0012】
【実施例3】図1、図5、図6は本実施例の説明図であ
る。K2O-ZnO-SiO2系ガラス原料にCdSeを添加し、熔解、
急冷した試料、またはSiO2ターゲット上に複数のCdSeペ
レットを置き、高周波スパッター法により石英ガラス基
板上にSiO2中にCdSeの微粒子が分散した薄膜を1.5 μm
形成した後、この試料の吸収端波長よりも短い波長成分
を含む光源の光をレンズ系を通して図6のように照射し
た。この試料は光エネルギーを吸収し、分散した物質の
結晶成長温度まで上昇した。温度は試料の中央部で最も
高く、周辺部で最も低い。この温度範囲を適当に選び、
温度が高いほど結晶成長速度が大きくなるようにした。
【0013】その結果、図1、図5に示すようなCdSe結
晶微粒子が析出し、その粒径は中央で小さく、周辺で大
きい。吸収端波長は量子サイズ効果によりブルーシフト
し、光学フィルターの各位置での分光透過率は図3のよ
うになる。この光学フィルターに波長λ0 の単色光を照
射すれば、この単色光に対するA、B、C各位置での透
過率は図3に示すように各々TA 、TB 、TC となり、
光学フィルターに面方向の透過率分布を持たせることが
出来た。
【0014】
【実施例4】図7は本実施例の説明図である。SiO2ター
ゲット上にCdSeペレットを置き、高周波スパッター法に
より石英ガラス基板上にSiO2中にCdSeの微粒子が分散し
た薄膜を 1.5μm 形成した後、この薄膜の吸収端波長よ
りも短い波長成分を含む光源の光をレンズ系を通して照
射した。光源とレンズ系との間には透過光のパターンを
決めるフォトマスクを置き、レンズ系によりフォトマス
クの像が試料の膜面上に結像するようにした。膜面上に
は明暗のパターンが形成され、膜の温度は全体的に上昇
するが、その温度は一様ではなく、明部の温度は高く、
暗部の温度は低い。この温度範囲を適当に選び、温度が
高いほど結晶成長速度が大きくなるようにした。その結
果、CdSe結晶微粒子が析出し、その粒径は暗部で小さ
く、明部で大きくなった。吸収端波長は量子サイズ効果
によりブルーシフトし、実施例1で述べた理由により、
光学フィルターに、フォトマスクのパターンに対応した
面方向の透過率分布を持たせることが出来た。
【0015】
【実施例5】図8は本実施例の説明図である。SiO2ター
ゲット上にCdSeペレットを置き、イオンビームスパッタ
ー法により石英ガラス基板上にSiO2中にCdSeの微粒子が
分散した薄膜を 1.5μm 形成し、薄膜形成の間に基板表
面に光をレンズ系を通して照射した。実施例5と同様に
この照射光のスペクトルは薄膜、即ち核成長しつつある
微粒子の光吸収波長領域の少なくとも一部を含むよう光
源を選び、光源とレンズ系との間には透過光のパターン
を決めるフォトマスクを置き、レンズ系によりフォトマ
スクの像が、薄膜が形成されつつある基板の表面上に形
成されるようにした。基板表面上には明暗のパターンが
形成された。膜成長しつつある薄膜の表面で核成長しつ
つあるZnTe微粒子は明部で光エネルギーを吸収し、微粒
子の核成長を促進した。核成長促進の正確な理由は不明
であるが、温度上昇が理由の一部であることは間違いな
いと思われる。結局、形成された微粒子の寸法は明部で
大きく暗部で小さくなった。吸収端波長は量子サイズ効
果によりブルーシフトし、実施例1で述べた理由によ
り、光学フィルターに、フォトマスクのパターンに対応
した、面方向の透過率分布を持たせることが出来た。
【0016】
【実施例6】図9は本実施例の説明図である。SiO2ター
ゲット上にCdSeペレットを置き、イオンビームスパッタ
ー法により石英ガラス基板上にSiO2中にCdSeの微粒子が
分散した薄膜を 1.5μm 形成し、薄膜形成の間に基板表
面にレーザ光を照射して干渉縞を形成するようにした。
レーザ光の波長は、実施例5と同様に薄膜、即ち核成長
しつつある微粒子の光吸収波長領域に含まれるように選
んだ。基板表面上には明暗の縞模様が形成され、その縞
の周期は2本のレーザビームの交差角に依って変化し
た。実施例5で述べた理由によって、形成される微粒子
の寸法は縞模様の明部で大きく、暗部で小さくなった。
吸収端波長は量子サイズ効果によりブルーシフトし、実
施例1で述べた理由により、光学フィルターに、縞模様
に対応した面方向の透過率分布を持たせることが出来
た。この場合、縞模様は一次元の短冊状なので、透過率
が変化する方向は短冊の長手方向に垂直な方向に限られ
るが、この干渉縞に垂直な方向にもう一組の干渉縞を重
ねることにより二次元方向に透過率が変化する光学フィ
ルターが得られることは言うまでもない。
【0017】以上、本発明を6つの実施例により説明し
たが、本発明は、分散させる微粒子となる物質をCdSeに
限ることなく、CdS 、CdTe、ZnS 、ZnSe、ZnTeなどのII
-IV族化合物半導体およびこれらの複合化合物、GaAs、G
aN 、GaSb、GaP 、InSb、InAsなどのIII-V 族化合物お
よびこれらの複合化合物、CuGaS2、CuGaSe2 、CuAlS2
CuAlSe2 などのI-III-VI族化合物半導体、CuCl、CuBr、
CuI などの銅のハロゲン化合物半導体、Si、Geなどの単
体半導体、Au、Ag、Cu、Pd、Ptなどの金属を含み、成膜
方法をイオンビームスパッター法に限ることなく、通常
の真空蒸着法、MBE法、CVD法、ゾルゲル法等を含
み、微粒子分散系薄膜のタイプを図5のようなモノタイ
プに限ることなく、薄い微粒子分散系薄膜と薄い誘電体
薄膜とを交互に繰り返し積層させた複合積層タイプ等を
含み、誘電体をSiO2に限らず、そして加熱方法と光の照
射方法を各実施例の方法に限らないことは言うまでもな
い。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光学フ
ィルターの透過光強度に任意の変化を持たせることが可
能であり、また、面方向に対する透過光強度の変化率を
大きくしたいときにも光学フィルターの透過光が入射光
に対して屈折してしまうことがない。
【0019】さらに、派生効果として、面方向に透過色
調を変化させた光学フィルター(カラーフィルター)を
得ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光学フィルターの断面概略図であ
る。
【図2】 本発明の光学フィルターのアニール方法を示
す概略図である。
【図3】 本発明の光学フィルターの各位置での異なっ
た分光特性を示す図である。
【図4】 本発明の光学フィルターの面方向の透過率分
布を示す図である。
【図5】 本発明の光学フィルターの断面概略図であ
る。
【図6】 本発明の光学フィルターのアニール方法を示
す概略図である。
【図7】 本発明の光学フィルターのアニール方法を示
す概略図である。
【図8】 実施例5による本発明の光学フィルターの作
製方法の概略図である。
【図9】 実施例6による本発明の光学フィルターの作
製方法の概略図である。
【図10】 従来の光学フィルターの断面概略図であ
る。
【主要部分の符号の説明】
1 ガラス 2 微粒子 3 アニールする前の光学フィルター 4 ヒータ 5 SiO2薄膜 6 微粒子 7 微粒子分散系薄膜 8 基板ガラス 9 光源 10 光束 11 集光レンズ 12 フォトマスク 13 フォトマスクの像(実際には薄膜形成面に結像す
る) 14 スパッター粒子 15 イオンビーム 16 イオン銃 17 ミラー 18 ビームスプリッター 19 ビームエクスパンダー 20 レーザビーム 21 光吸収性薄膜 22 スパッターターゲット

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光吸収性物質からなり、あるいは光吸収性
    物質を有する光学フィルターにおいて、 前記光吸収性物質は微粒子分散系物質であり、光学フィ
    ルターの面方向に前記微粒子の粒径の空間的分布を持つ
    ことを特徴とする光学フィルター。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の光学フィルターにおい
    て、 前記光吸収性物質は誘電体に粒径1〜100nm の半導体ま
    たは金属の微粒子が分散した物質であることを特徴とす
    る光学フィルター。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の光学フィ
    ルターにおいて、 前記光吸収性物質の母材を面方向に温度分布を持たせて
    アニールすることにより前記微粒子の空間的分布を得る
    ことを特徴とする光学フィルター。
  4. 【請求項4】請求項1または請求項2に記載の光学フィ
    ルターにおいて、 前記光吸収性物質の母材に面方向に強度分布を持たせた
    光を照射することにより前記微粒子の空間的分布を得る
    ことを特徴とする光学フィルター。
  5. 【請求項5】請求項1から請求項4のいずれかに記載の
    光学フィルターにおいて、 前記光吸収性物質は透明基板上に形成された薄膜である
    ことを特徴とする光学フィルター。
JP5008167A 1993-01-21 1993-01-21 光学フィルター Pending JPH06222210A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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