(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた微細構造体と、を備え、
前記微細構造体は、前記透明基板の上に配された樹脂からなる連続した層と、前記連続した層の上に配され、前記透明基板の面方向において可視光波長以下のピッチで、前記連続した層と同じ前記樹脂を用いて前記連続した層と一体的に形成された複数の凸部と、を有し、
前記凸部は、所定の間隔をあけて周期的に設けられた複数の第１凸部と、前記第１凸部の間において前記透明基板の面上から頂点までの高さが前記第１凸部よりも相対的に低く設けられた複数の第２凸部と、を有し、
前記透明基板に対する前記第１凸部の底面積は、前記透明基板に対する前記第２凸部の底面積よりも大きく、
前記透明基板の厚さ方向における前記第１凸部の断面での前記透明基板側の底辺と前記透明基板の面上から頂点までの高さとのアスペクト比が、前記透明基板の厚さ方向における前記第２凸部の断面での前記透明基板側の底辺と前記透明基板の面上から頂点までの高さとのアスペクト比よりも小さく、
前記第１凸部における凸形状は、釣鐘型であり、
前記第２凸部における凸形状は、錐形型であることを特徴とする反射防止微細構造体。
【請求項２】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた微細構造体と、を備え、
前記微細構造体は、前記透明基板の上に配された樹脂からなる連続した層と、前記連続した層の上に配され、前記透明基板の面方向において可視光波長以下のピッチで、前記連続した層と同じ前記樹脂を用いて前記連続した層と一体的に形成された複数の凸部と、を有し、
前記凸部は、所定の間隔をあけて周期的に設けられた複数の第１凸部と、前記第１凸部の間において前記透明基板の面上から頂点までの高さが前記第１凸部よりも相対的に低く設けられた複数の第２凸部と、を有し、
前記透明基板に対する前記第１凸部の底面積は、前記透明基板に対する前記第２凸部の底面積よりも大きく、
前記透明基板上における前記微細構造体が設けられた面の単位面積あたりの前記第２凸部の個数が、前記第１凸部の個数よりも多く、
前記第１凸部における凸形状は、釣鐘型であり、
前記第２凸部における凸形状は、錐形型であることを特徴とする反射防止微細構造体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の反射防止微細構造体を備えたことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項４】
請求項３に記載の光学フィルタと、前記光学フィルタを通過した光を撮像する撮像素子を備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の反射防止微細構造体の製造方法であって、
前記透明基板上に未硬化の前記樹脂の材料を塗工する工程と、
塗工された前記樹脂の前記材料に前記第１凸部及び前記第２凸部の形状を反転させたホールアレイ形状を有するモールドを押し当てた状態で、前記樹脂の前記材料を硬化させ前記樹脂を形成する工程と、
形成された前記樹脂から前記モールドを離型する工程と、
を含むことを特徴とする反射防止微細構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造により反射低減機能を発現する反射防止構造体、及びこの反射防止構造体を備えた光学フィルタ、及びこの光学フィルタを備えた光学装置、及びこの反射防止微細構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種様々な用途で使用されている光学フィルタは、フィルタ自身の反射に起因した問題を抱えていることが多い。例えば、撮像光学系などで使用される光学フィルタでは、フィルタを透過した光の一部が、他の部材によって反射され、光学フィルタの光出射面から、再び光学フィルタに入射される現象が起きる場合がある。
【０００３】
このような場合に、光学フィルタがこの入射光の波長領域に反射率を持っていると、再度光を反射してしまい、これに起因した不具合を発生させることがある。従って、光学フィルタにおける反射防止機能の更なる強化が強く望まれている。
【０００４】
反射低減策としては次のような方法が知られている。特許文献１では、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の異なる材料からなる屈折率の異なる数種類の薄膜を積層して多層膜タイプの反射防止膜とし、任意の波長領域の反射率を抑制する方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、光学フィルタの１つであるＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタに微細構造体を用いることで反射低減を図る方法が開示されている。
【０００６】
更に、特許文献３には、このような反射低減効果を発現する微細構造体における、耐摩耗性を改善する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−０７５９０２号公報
【特許文献２】特開２００９−１２２２１６号公報
【特許文献３】特開２００７−２４１１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１で示されたような多層膜での反射防止膜の場合には、例えば可視波長領域全域など、比較的広い波長領域にわたって反射率を低減するには、多層膜を構成する薄膜材料として使用できる材料が限定されているため、相当の層数を必要としたり、設計が複雑になってしまったりする問題がある。
【０００９】
また、特許文献２で示されている、サブミクロンピッチで形成された微細構造体を光学フィルタの反射防止構造体とする場合は、特許文献１で示した多層膜構成の場合よりも、反射防止の波長領域を拡げることが比較的容易であり、さらに、反射率の低減も容易である。しかしながら、引用文献２に記載されているような微細構造体で反射を十分に低減する為には、それぞれの微細構造には錘状などの凸形状が必要であり、また大きなアスペクト比が必要となる。従って、構造的に剛性が弱く、凸部を押したり擦ったりするような、外部からのコンタクトに非常に弱い欠点がある。
【００１０】
特許文献３では、微細構造体を形成している凸部と凸部の隙間を低屈折率材料で充填することにより、反射低減効果を発現する微細構造における前述の剛性における問題を低減する方法が提案されている。しかしながら、保護膜やハードコート材料により、微細構造間の隙間を埋めたり、微細構造全体を覆ってしまったりする方法では、反射を低減する為に必要な屈折率変化を得ることが難しく、反射の低減効果を損ねてしまう問題がある。
【００１１】
本発明は、反射低減効果が高く、剛性を向上させた反射防止微細構造体、光学フィルタ及び光量調整装置並びに光学装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の反射防止構造体は、透明基板と、前記透明基板上に設けられた微細構造体と、を備え、前記微細構造体は、前記透明基板の上に配された樹脂からなる連続した層と、前記連続した層の上に配され、前記透明基板の面方向において可視光波長以下のピッチで、前記連続した層と同じ前記樹脂を用いて前記連続した層と一体的に形成された複数の凸部と、を有し、前記凸部は、所定の間隔をあけて周期的に設けられた複数の第１凸部と、前記第１凸部の間において前記透明基板の面上から頂点までの高さが前記第１凸部よりも相対的に低く設けられた複数の第２凸部と、を有し、前記透明基板に対する前記第１凸部の底面積は、前記透明基板に対する前記第２凸部の底面積よりも大きく、前記透明基板の厚さ方向における前記第１凸部の断面での前記透明基板側の底辺と前記透明基板の面上から頂点までの高さとのアスペクト比が、前記透明基板の厚さ方向における前記第２凸部の断面での前記透明基板側の底辺と前記透明基板の面上から頂点までの高さとのアスペクト比よりも小さく、前記第１凸部における凸形状は、釣鐘型であり、前記第２凸部における凸形状は、錐形型であることを特徴とする。
かかる本発明の態様によれば、透明基板に対して高さ及び底面積の異なる第１凸部及び第２凸部を有する微罪構造体を設けることにより、反射低減効果が高く、且つ剛性を向上させた反射防止構造体の反射防止効果を更に高めることができる。
【００１３】
また、本発明の反射防止構造体は、透明基板と、前記透明基板上に設けられた微細構造体と、を備え、前記微細構造体は、前記透明基板の上に配された樹脂からなる連続した層と、前記連続した層の上に配され、前記透明基板の面方向において可視光波長以下のピッチで、前記連続した層と同じ前記樹脂を用いて前記連続した層と一体的に形成された複数の凸部と、を有し、前記凸部は、所定の間隔をあけて周期的に設けられた複数の第１凸部と、前記第１凸部の間において前記透明基板の面上から頂点までの高さが前記第１凸部よりも相対的に低く設けられた複数の第２凸部と、を有し、前記透明基板に対する前記第１凸部の底面積は、前記透明基板に対する前記第２凸部の底面積よりも大きく、前記透明基板上における前記微細構造体が設けられた面の単位面積あたりの前記第２凸部の個数が、前記第１凸部の個数よりも多く、前記第１凸部における凸形状は、釣鐘型であり、前記第２凸部における凸形状は、錐形型であることを特徴とする。
かかる本発明の態様によれば、第１凸部よりも第２凸部の個数を相対的に増やすことにより、反射低減効果が更に高く、且つ剛性を向上させた反射防止微細構造体を実現できる。
【００１４】
前記第１凸部は釣鐘型の形状であり、前記第２凸部は錐形型の形状であることを特徴としてもよい。
かかる本発明の態様によれば、総体的に反射低減効果を発現しつつ、剛性を維持することができる。
【００１５】
なお、本発明は、上記反射防止微細構造体を備えた光学フィルタ、又は上記反射防止微細構造体を備えたＮＤフィルタ、あるいはこれら何れかのフィルタを用いて光量を調整する絞り装置等の光量調整装置、並びにこの光量調整装置を備えたカメラ等の光学装置についても広く適用可能である。
かかる本発明の態様によれば、反射防止効果と十分な剛性を有する光学フィルタを用いて優れた光学特性を実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、反射低減効果が高く、剛性を向上させた反射防止微細構造体、光学フィルタ及び光量調整装置並びに光学装置を実現できる。例えば、光の波長以下のピッチを持つ微細構造体において、効率的に反射を低減しつつ剛性を高めることが可能となる。また、本発明によれば、効率的に反射を低減することができ、外部からのコンタクトによる剛性を高めることで、耐久性を向上させることが可能な、光学フィルタ、及びこのような光学フィルタを搭載した光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例における光学フィルタの断面図。
【図２】本実施例における光学フィルタの構成例の断面図。
【図３】本実施例における微細構造ＡとＢの外形形状例の斜視図。
【図４】本実施例１における微細構造ＡとＢの配置例の鳥瞰図。
【図５】本実施例１において作製された光学フィルタの分光反射率。
【図６】本実施例２におけるＮＤフィルタの断面図。
【図７】本実施例２におけるＮＤフィルタの多層膜構成。
【図８】本実施例２における微細構造ＡとＢの配置例の鳥瞰図。
【図９】本実施例２において作製された光学フィルタの分光反射率。
【図１０】本実施例５における光量絞り装置の説明図。
【図１１】本実施例５における撮像光学系の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。
本発明にかかる光学フィルタは、光透過性を有する基板と、反射低減効果を発現する微細構造体とを有する。この微細構造体は、透明基板の面方向において可視光波長以下のピッチで設けられた複数の凸部を有する。また、これら凸部は、所定の間隔をあけて設けられた複数の第１凸部と、第１凸部の間において透明基板の面上から頂点までの高さが第１凸部よりも相対的に低く設けられた第２凸部とで構成される。そして、透明基板に対する第１凸部の底面積は、透明基板に対する第２凸部の底面積よりも大きくしている。このように、透明基板に対して高さ及び底面積の異なる第１凸部及び第２凸部を有する微細構造体を設けることにより、詳細は後述するが、反射低減効果が高く、且つ剛性を向上させた反射防止微細構造体を実現できる。
する。
【００１９】
透明基板としては、光学フィルタの基板としての強度や光学特性を有するものであり、各種の光学膜や、反射防止構造体の形成用の基体として機能可能であるものが利用される。このような基板としては、Ｂ２７０ｉやＤ２６３Ｔｅｃｏ、ＢＫ７などガラス系の材料からなる基板、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯ（ポリオレフィン）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、及びＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等から選択した樹脂材料からなる基板を用いることができる。また、ガラス基板と樹脂層との複合材料からなる基板や、有機材と無機材を混合させた有機無機ハイブリッド基板を用いることもできる。
【００２０】
微細構造体は、所望の光学フィルタの光学特性を得るために必要とされる反射防止機能を有するものであればよく、可視光の波長よりも短いピッチで設けられた複数の凸部として、例えば、図１や図２（ａ）〜図２（ｅ）に示すような、構造体Ａ（第１凸部）１１や構造体Ｃ（第１凸部の他の例）１５と、構造体Ｂ（第２凸部）１２などのうち２種類の異なる形状を持つ突起構造が、基板上に多数配列された凹凸面を有する微細構造体を用いることができる。このような、基板上に設けられた第１凸部となる構造体Ａ１１や構造体Ｃ１５などと比較し、構造体Ｂ１２などの第２凸部は、基板面から頂点までの高さ、つまりは構造体高さが相対的に低くなるように構成されている。
【００２１】
さらには、図２（ｆ）のように、構造体Ａ１１と構造体Ｂ１２に構造体Ｄ１６（第２凸分の他の例）を加える構成など、３種類以上の構造体で構成されても良い。このような構造体の１種として、ランダムに形成された針状体及び柱状体等の突起、階段形状に微細に形成された凹凸構造の突出部または凹部によって大気や隣接する媒体との屈折率差を低減したものが含まれても良く、公知の微細構造から目的に応じて任意に選択したものを用いることができる。
【００２２】
さらに、このような微細構造体は、図４（ａ）〜（ｅ）に示した構造体配置例の鳥瞰図のように、基板などの同一面内に様々な配置構成を取ることが可能である。
【００２３】
ここで、図４では構造体Ａ１１と構造体Ｂ１２の２種類のみで構成した例を示しているが、これに限らず、３種類以上の構造体で構成されても良い。
【００２４】
このような同一面における構造体Ｂ１２の配置ピッチは、構造体Ａ１１以下となり、構造体Ｂ１２の底面積は、構造体Ａ１１の底面積よりも小さくなるように形成される。また、構造体の底辺直径と高さとのアスペクト比は、第１凸部である構造体Ａ１１などよりも、第２凸部となる構造体Ｂ１２などの方が大きい値、つまりは鋭い凸形状となるように構成されている。
【００２５】
さらに、構造体Ａ１１よりも、構造体Ｂ１２などを含む構造体Ａ１１以外の構造体の方が、同一面内の単位面積あたりにおける構造体の個数が多くなるか、少なくても同じとなる。以上のように、本発明の反射防止微細構造体では、異なる形状を有する第１凸部と第２凸部を同時に配置する構成とした事で、これらの微細構造と比較して十分に大きいサイズを有する何らかの接触物による、微細構造体へのコンタクトに対しては、第２凸部と比較して構造体高さが高く、構造体としての剛性が高い、第１凸部の剛性が支配的に作用する事となり、剛性の低い第２凸部をカバーし、高い剛性を維持する事が可能となる。また、アスペクト比が高い第２凸部の方が、反射低減効果が高い為、第１凸部だけで形成された微細構造体よりも高い反射低減効果を得る事ができ、さらには第２凸部を第１凸部より多く配置する事で、反射低減効果を一層高める事が可能となる。従って、本発明の構成であれば、高い反射低減効果を得つつ、高い剛性を維持する事ができる。
【００２６】
また、このような、基板を透過する可視光の波長よりも短い周期で配置された多数の突起からなる微細構造、あるいは基板を透過する可視光の波長よりも短い周期の凹凸構造からなる微細構造を持つ微細構造などであれば、熱ナノインプリント法や光ナノインプリント法などの方法を用いて再現性良く作製することができる。
【００２７】
以下、本発明の光学フィルタについて実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
反射低減効果を発現する微細構造体を透明基板上に設けた反射防止板について、以下に詳しく記載する。
【００２８】
図１に示す構成において、厚さ１ｍｍのＢ２７０ｉガラスを基板１４として、この基板上に２種類の形状の異なる構造体Ａ１１と構造体Ｂ１２から成る微細構造体１３を作製した。本実施例のような反射防止板に用いる基板の光学特性としては、可視光波長領域における全光線透過率８９％以上が好ましく、９１％以上がさらに好ましい。全光線透過率は、樹脂材料の基板を用いる際は、特に８９％以上が好ましい。
【００２９】
微細構造体は、近年の微細加工技術の向上とともに作製されるようになってきた。このような構造体の１つである、反射防止効果を持つ微細構造体は、構造体の形状を擬似的に屈折率の変化が連続的となる形状とすることで、物質間の屈折率差に起因した反射の低減を図ったものである。
【００３０】
ここで、本実施例における微細構造体１３は、異なる形状を持つ２種類の突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、少なくても可視波長領域の反射率は低減できる構造となるように、構造体Ａ１１は図３（ａ）で示したような釣鐘型の形状で高さ３５０ｎｍとし、構造体Ｂ１２は図３（ｂ）で示したような錐形型の形状で高さ２５０ｎｍとした。
【００３１】
これらを、図４（ａ）の鳥瞰図で示すような配置で、各構造体を２５０ｎｍのピッチ以下となるように配列する設計とした。また、構造体Ａ１１は底辺直径と高さとのアスペクト比が約１．０程度となるように設計され、構造体Ｂ１２は底辺直径と高さとのアスペクト比は約２．０程度となるように設計した。
【００３２】
ここで、構造体Ｂ１２のアスペクト比は、構造体Ａ１１のアスペクト比である１．０よりも大きく、つまり構造体Ａ１１よりも鋭い凸形状となるように設計している。また、歪形状の突起形状の場合などは、各構造体における底面の最大径と、底面と略垂直を成す面との断面における最大高さとのアスペクト比で判断することが可能である。
【００３３】
構造体Ａ１１は反射を低減しつつ、外部からのコンタクトに対して剛性を維持する必要がある為、鋭い凸形状よりも、例えば図３（ａ）に示す釣鐘型や、図３（ｃ）に示す矩形型のような形状がより好ましく、また前記したアスペクト比は１．０に近い値が望ましい。
【００３４】
また、もう１方の構造体Ｂ１２よりも高い形状とすることで、例えば人の手であったり、何らかの部材であったり、このようなサブミクロンサイズの構造体と比較して十分に大きいサイズを持つ何らかの接触物によるコンタクトに対しては、構造体Ａ１１の剛性が支配的に作用する。
【００３５】
また、構造体Ｂ１２は、構造体Ａ１１よりも反射低減効果が高い形状が好ましいため、例えば図３（ａ）に示す釣鐘型や、図３（ｂ）に示す円錐型、図３（ｃ）に示す矩形型のような形状が好ましく、前記したアスペクト比は、構造体Ａ１１よりもできるだけ高くすることが望ましい。
【００３６】
従って、このように、構造体Ａ１１のアスペクト比は０．８〜１．４程度、構造体Ｂ１２のアスペクト比は１．０以上が適当である。更には外部からの接触等に対する微細構造体の剛性の観点からは、構造体Ａ１１のアスペクト比は１．０以上が望ましい。
【００３７】
このような、異なる２種類以上の構造体を、例えば図２の断面図で示すような配置や、図４の鳥瞰図で示すような配置や、またこれらを組み合せた構成で、同一面に複数個配列する。
【００３８】
但し、少なくても所望する反射低減波長よりも小さいピッチで配置される必要があり、最もサイズの大きい構造体は他の構造体よりも剛性が高く、また他の構造体は最も大きい構造体よりも反射低減効果の高い形状を持つ。以上のような構成を持つ微細構造体であれば、作製プロセスや他の様々な要素を加味し、最適な構造体形状や配置を適宜決定することが可能である。
【００３９】
以上に記載したような微細構造体に関しては様々な作製方法が提案されているが、本実施例ではＵＶ（紫外線）硬化樹脂を用いた光ナノインプリント法を用いた。
【００４０】
まずは、基板上にＵＶ硬化樹脂を０．２μｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面にＵＶ硬化樹脂を塗工した。
【００４１】
その後、この基板に、前述のように設計された形状を反転させたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て保持した後、この状態でＵＶ光を照射することで樹脂を硬化させ、前述のような形状を持つ構造体Ａ１１と構造体Ｂ１２で構成された微細構造体１３を作製した。
【００４２】
このようなＵＶ硬化樹脂は各種様々な材料を用いることができるが、本実施例では東洋合成社製ＰＡＫ−０１−ＣＬを用いた。
【００４３】
ここで、樹脂基板を用いた場合などで、基板と微細構造体との密着性を向上させる必要がある場合は、プライマー処理を行い、基板と微細構造体との間に密着層を設けることも可能である。
【００４４】
このようなプライマー液としては、例えば信越化学社製のＫＢＭ−５０３（商品名）などのシランカップリング剤をベースに、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）や硝酸等を適量加え、塗工後の硬化した密着層の屈折率を調整したものなどを用いることができる。
【００４５】
これを、０．２μｍのＰＴＦＥフィルタを介し基板上に滴下し、スピンコートにより極薄膜となるように塗工した後、所定の条件で乾燥処理を行い、密着層を形成する。
【００４６】
また、密着力を強化する必要がある場合は、前述のプライマー液の成分に更にＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）などを加えても良い。
【００４７】
さらに、プライマー液をより均一に塗工する為に、プライマー液塗工前に、基板にはＵＶオゾンによる親水化処理を施すことがより好ましい。また、基板両面に形成する場合は、濃度を適宜調整し、ディップコートにより塗工しても良いし、スピンコートで片面塗工した後に基板の表裏を変え、もう一方の面を再度スピンコートで塗工しても良い。
【００４８】
ここで、反射低減の観点から、密着層と隣接する微細構造体、及び基板との屈折率差はそれぞれ０．１以内とすることが好ましく、更に０．０５以下とすることがより好ましい。
【００４９】
また、基板両面に微細構造体を形成する場合、光ナノインプリントのプロセスを考慮すると、基板１３の片面にインプリントを施し、その後もう一方の面にインプリントすると、最初に形成した微細構造体に欠けやクラックなどのダメージを与えてしまうことが想定される。
【００５０】
従って、基板両面にそれぞれインプリント用のモールドを配置し、両面同時に光ナノインプリントを実施する手法がより好ましい。この場合、ＵＶ光源も基板両面に２つ配置することで生産性を高めることができる。
【００５１】
以上によって作製された光学フィルタの分光反射率特性を（株）日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計Ｕ４１００を用い測定した結果が図５である。
【００５２】
図５の測定では、微細構造体を形成した面のみの分光反射率を確認する為に、図１における微細構造体３が形成されていない裏面側が研磨されていない、Ｂ２７０ｉの片面スリガラスに前述と同様の材料及びプロセスで微細構造体３を形成したサンプルを別途で作製し、これ評価した。この結果、可視波長領域における分光反射率が０．５％以下になっており、本構成により、非常に低い反射率を実現できた。
【００５３】
更には、このように形成された微細構造体は、人間の手による接触などの外部からのコンタクトに対しては、剛性が高く、構造体形状が高い構造体Ａ１１が接触する。
【００５４】
従って、外部からの接触に対しては構造体Ａ１１が支配的に作用する為、反射低減効果が高い構造体Ｂ１２の剛性の低さをカバーし、微細構造体として総体的に反射低減効果を発現しつつ、剛性を維持できることが確認された。
【００５５】
（実施例２）
多層薄膜により構成された、光量調整用の光学フィルタであるＮＤフィルタに、反射低減効果を発現する微細構造体を設けた実施例について、以下に詳しく記載する。
【００５６】
近年における固体撮像素子の高感度化、高精細化等に伴う、撮影装置の絞りのハンチング現象や光の回折現象の対策として、真空成膜法などにより多層薄膜を透明基板に形成し作製されたＮＤフィルタが用いられている。
【００５７】
このようなＮＤフィルタについて、図６に示す構成のように、ＮＤフィルタの最表層と、基板のもう一方の面の基板両面に、微細構造体を形成した。
【００５８】
図６に示す構成において、厚さ０．１ｍｍのＰＥＴフィルムを基板２４として、この基板２４上にＮＤ膜２５を形成し、この上に密着層２６を設け、更にこの上に２種類の形状の異なる構造体Ａ２１と構造体Ｂ２２から成る微細構造体２３を作製した。
【００５９】
本実施例のような光学フィルタであるＮＤフィルタに用いる基板の光学特性としては、可視光波長領域における全光線透過率８９％以上が好ましく、９１％以上がさらに好ましい。全光線透過率は、樹脂材料の基板を用いる際は、特に８９％以上が好ましい。
【００６０】
最初に、基板２４の片面側に、真空蒸着法により複数の薄膜を積層したＮＤ膜を形成した。真空蒸着法は、膜厚を比較的に容易に制御でき、かつ可視光波長領域において散乱が非常に小さく、分光透過率の波長依存性を小さい値に制御することが可能な利点を有している。
【００６１】
しかし、真空蒸着法に限定されず、スパッタリング法、ＩＡＤ法、ＩＢＳ法、イオンプレーティング法、クラスタ蒸着法等の成膜方法においても成膜が可能であり、目的や条件等を考慮し、最も適当な成膜方法を選択すればよい。ＮＤ膜２５を構成する薄膜材料として、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの誘電体層と、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの金属単体、またはこれらの合金や金属化合物により構成された光吸収層に加え、最表層の反射低減を目的として、比較的屈折率が低く環境性にも優れるＭｇＦ２などを用いることが可能であるが、本実施例では図７で示すような積層構造とした。
【００６２】
ここで、このようなＮＤ膜２５の膜設計において、本実施例では、ＮＤ膜２５の最表層となるＳｉＯ２層と密着層２６との界面での反射を無視した、それ以外の界面により形成される総体的な反射を可能な限り小さくする膜設計とした。これはＳｉＯ２層と密着層との屈折率差を０．１以下することで、ＳｉＯ２層と密着層２６との界面での反射を大幅に低減する構成としたことで、ＮＤフィルタ２７としての総体的な反射を低減させる理由からである。
【００６３】
次に、ＮＤ膜２５と微細構造体２３との密着性を向上させる為、プライマー処理を行い、基板と微細構造体との間に密着層を設けた。
【００６４】
このようなプライマー液として、シランカップリング剤である信越化学社製のＫＢＭ−５０３（商品名）をベースに、ＩＰＡ硝酸等を適量加え、さらに密着力を強化する目的で、ＴＥＯＳを加えたものを用いた。これを、０．２μｍのＰＴＦＥフィルタを介し基板上に滴下し、スピンコートにより極薄膜となるように塗工した後、所定の条件で乾燥処理を行い、密着層を形成する。
【００６５】
また、プライマー液をより均一に塗工する為に、プライマー液塗工前に、基板にはＵＶオゾンによる親水化処理を施した。さらに、スピンコートで片面塗工した後に基板の表裏を変え、もう一方の面を再度スピンコートで塗工した。
【００６６】
ここで、反射低減の観点から、塗工後の硬化した密着層の屈折率を調整し、密着層と隣接する微細構造体、及び隣接するＮＤ膜２５の界面層との屈折率差をそれぞれ０．１以下とした。波長５４０ｎｍのおける屈折率を例に取ると、微細構造体の屈折率は１．５１、密着層の屈折率は１．４２、ＮＤ膜の最表層の屈折率は１．４５とした。
【００６７】
このように作製された密着層２６の上と、基板２４のもう一方の面と、両面を同時に光ナノインプリントすることで微細構造体２３を形成した。
【００６８】
まず、ＵＶ硬化樹脂を０．２μｍのＰＴＦＥフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面にＵＶ硬化樹脂を塗工した。
【００６９】
その後、この基板に、前述のように設計された形状を反転させたホールアレイ形状を持った石英モールドに離型処理を施したものを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でＵＶ光を照射することで樹脂を硬化させ、前述のような形状を持つ構造体Ａ２１と構造体Ｂ２２で構成された微細構造体２３を作製した。このようなＵＶ硬化樹脂は各種様々な材料を用いることができるが、本実施例では東洋合成社製ＰＡＫ−０２を用いた。
【００７０】
本実施例における微細構造体２３は、異なる形状を持つ２種類の突起構造を周期的に配置したピラーホールアレイ状とし、少なくても可視波長領域の反射率は低減できる構造となるように、構造体Ａ２１は図３（ａ）で示したような釣鐘型の形状で高さ３５０ｎｍとし、構造体Ｂ２２は図３（ｂ）で示したような錐形型の形状で高さ２５０ｎｍとした。
【００７１】
これらを、図８の鳥瞰図で示すような配置で、各構造体を２５０ｎｍのピッチ以下となるように配列する設計とした。また、構造体Ａ２１は底辺直径と高さとのアスペクト比が約１．０程度となるように設計され、構造体Ｂ２２は底辺直径と高さとのアスペクト比は約２．０程度となるように設計した。ここで、構造体Ｂ２２のアスペクト比は、構造体Ａ２１のアスペクト比である１．０よりも大きく、つまり構造体Ａ２１よりも鋭い凸形状となるように設計した。
【００７２】
ここで、ＮＤフィルタのように可視波長全域に吸収を持つフィルタの場合、紫外域にも吸収を持っている場合が多い。従って、使用するＵＶ光の波長によっては、フィルタの基板側から光を照射した場合、ＮＤフィルタがその光の少なくとも一部を吸収してしまい、十分な光が樹脂まで届かない場合がある。従って、そのような場合はモールド側からＵＶ光を照射する必要があり、必要なＵＶ光の波長を十分に透過する材質のモールドを選択する必要がある。
【００７３】
以上によって作製されたＮＤフィルタの分光反射率特性を（株）日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計Ｕ４１００を用い測定した結果が図９である。可視波長領域における反射率が０．３％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。
【００７４】
更には、このように基板両面に形成された両方の微細構造体２３は、人間の手による接触などの外部からのコンタクトに対しては、剛性が高く形状が大きい構造体Ａ２１が接触する。
【００７５】
従って、外部からの接触に対しては微細構造Ａが支配的に作用する為、反射低減効果が高い微細構造Ｂ２２の剛性の低さをカバーし、微細構造体２３として総体的に反射低減効果を発現しつつ、剛性を維持できる。このように、ＮＤフィルタとしても実施例１と同様の効果を得ることが確認された。
【００７６】
また、本例では図６に示したような構成を記載したが、両面にＮＤ膜と微細構造体を設けた構成や、ＮＤ膜面のみに微細構造体を設けた構成であっても、同様の手法の範囲で作製することが可能である。
【００７７】
（実施例３）
本発明の微細構造体は、実施例１や実施例２で記載した内容に限らず、様々な構成を取ることが可能である。例えば、図４の微細構造体の鳥瞰図例に示すように、２種類以上の微細構造体を、（ａ）〜（ｅ）に示したように配置することができる。
【００７８】
この際、特に構造体Ａ１１は前述のように剛性を必要とすることから、図３（ａ）や図３（ｃ）で示したような形状が好ましく、底辺と高さとのアスペクト比も１に近い構造とすることが望ましい。
【００７９】
また、構造体Ｂ１２は反射をより低減できる構成が好ましく、図３（ａ）〜（ｃ）で示したような形状で、その構造体の底辺と高さとのアスペクト比は大きい、具体的には、１より大きい構造とすることが望ましい。
【００８０】
更には、このような構造体Ａ１１は２種類以上の形状で構成されても良いし、同様に構造体Ｂ１２も２種類以上の形状で構成されても良い。また、各構造体の間隔が必要とする光の波長以下であれば良く、必ずしも周期的である必要はない。
【００８１】
（実施例４）
本実施例１、及び本実施例２では、本発明の微細構造体を備えた反射防止板とＮＤフィルタの２つの光学フィルタについて述べたが、この他の光学フィルタにおいても、同様の効果を得ることが可能である。
【００８２】
例えば、ＩＲ（赤外線）カットフィルタ、ＵＶ（紫外線）カットフィルタ、ＵＶＩＲカットフィルタ、カラーフィルタ、蛍光フィルタ、その他のバンドパスフィルタやエッジフィルタなどの最表層として、図３で示したような少なくても２種類以上の異なる構造体を持つ、図１や図２、図４で示したような微細構造体を形成することで、反射低減効果を発現しつつ、外部からの接触等に対する剛性を高めた光学フィルタを得ることが可能である。
【００８３】
（実施例５）
図１０に光量絞り装置を示す。次に、本実施例２のＮＤフィルタを備える光量絞り装置を光学装置（ビデオカメラ）に適用した実施例について図１０を用いて説明する。
【００８４】
ビデオカメラあるいはデジタルスチルカメラ等の撮影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。
【００８５】
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）に到達することで電気的な信号に変換され画像が形成される。
【００８６】
また、図１１において、４１はレンズユニット４１Ａ〜４１Ｄを有する撮影光学系である。４２はＣＣＤ等の固体撮像素子であり、撮影光学系４１によって形成される光線ａ、ｂの像を受光し、電気信号に変換する。４３は光学ローパスフィルタである。撮影光学系４１は、図１１に示したＮＤフィルタ４４、絞り羽根４５，４６、地板４７で構成される光量絞り装置を有している。
【００８７】
以上の実施例の構成によれば、解像度低下の少ないＮＤフィルタを提供することができる。ＮＤフィルタ４４に本実施例２で作製した微細構造体を備えたＮＤフィルタを用いたものは、低反射特性と剛性に優れていた。
【００８８】
これにより作製された光量絞り装置は、フィルタの反射に起因したゴーストなどの不具合を著しく低減することができる。
【００８９】
これに限らず、他の光学装置であっても、実施例１や実施例２で作製されたような光学フィルタを用いることで、外部からの接触等に対する剛性を高めつつ、フィルタの反射に起因した装置上の不具合を著しく低減することが可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１１、２１．構造体Ａ
１２、２２．構造体Ｂ
１３、２３．微細構造体
１４、２４．基板
１５．構造体Ｃ
１６．構造体Ｄ
２５．ＮＤ膜
２６．密着層
２７．ＮＤフィルタ
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
４１．撮影光学系
４２．固体撮像素子
４３．光学ローパスフィルタ
４４．ＮＤフィルタ
４５、４６．絞り羽根
４７．地板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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