专利名称：光学功能器件和摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学功能器件和摄像装置。特别是，本发明涉及其中抑制多重反射的光学功能器件和包括该光学功能器件的摄像装置。
背景技术：
已经知晓单镜反光相机，其中单镜用作摄影透镜和取景透镜二者，使得来自摄影透镜的入射光由反射镜反射以允许在取景器中看见。单镜反光相机允许摄影者变化透镜，从而根据摄影场景及摄影者的需要进行摄影。入射到取景器的光学系统上的光通过用反射镜反射从透镜入射的光而获得，并且在摄影时，反射镜缩回并且从透镜入射的光实际到达了膜。因此，在采用单镜反光相机时，其优点在于拍摄从取景器中看到的物体的照片和所显示的图像完全相像，而没有任何视差。为了提供具有自动对焦传感器的单镜反光相机，已经知晓一种单镜反光相机，其中反射镜由半透过反射镜制造，并且透过光用另一个子反射镜传至自动对焦传感器(例如，见专利文件I和2)。在这样的单镜反光相机中，执行自动对焦(在下文，必要时将自动对焦称为AF)直至触发快门。如上所述，单镜反光相机改变可移动反射镜的位置，由此切换入射光至取景器光学系统和膜。这意味着，在拍摄(曝光)物体的瞬间，不可能通过取景器看到物体。当该构造中提供半透过反射镜和子反射镜时，必须缩回半透过反射镜和子反射镜二者到缩回位置，这使其难于在执行连续拍照时使AF正常发挥作用。因此，已经提出了取消子反射镜且使半透过反射镜作为固定式的构造(例如，见专利文件3)。在如专利文件3所公开的构造中，来自半透过反射镜的反射光传至AF传感器单元，并且从其中透过的光传至摄像装置。根据专利文件3所公开的构造，即使在曝光期间也始终能看见物体，并且AF可始终在执行。然而，当半透过反射镜制作为固定式时，在半透过反射镜内发生多重反射，并且可能出现实际不存在的图像(在下文必要时称为幻像)。当红外(IR)截止滤光片和紫外(UV)截止滤光片提供在半透过反射镜的一个表面上时，这种现象也会发生。特别是在数字相机中，容易放大已摄取的数字图像，因此幻像可能会引起问题。在先技术文件专利文件专利文件1:特许第2801217号专利的说明书专利文件2 :特开平8-254751号公报专利文件3 :特开2006-197406号公报
发明内容
本发明要解决的问题目的是提供其中抑制多重反射的光学功能器件和包括该光学功能器件的摄像装置。解决问题的方案光学功能器件的优选实施例如下。一种光学功能器件，包括基材层；半透过层，形成在基材层的一个主面上，半透过层反射入射光中预定比率的光且透过其余的光；以及防反射层，相对于基材层形成在该基材层的与该一个主面相反的主面上，防反射层防止通过基材层的光反射。摄像装置的优选实施例如下。一种摄像装置，包括光学功能器件，该光学功能器件包括基材层、半透过层和防反射层，半透过层形成在基材层的一个主面上，半透过层反射入射光中预定比率的光且透过其余的光，防反射层相对于基材层形成在基材层的与该一个主面相反的主面上，防反射层防止通过基材层的光反射，该光学功能器件还包括第一光接收器件和第二光接收器件，第一光接收器件用于接收来自光学功能器件的透过光，第二光接收器件用于接收来自光学功能器件的反射光。光学功能器件具有形成在基材层的主面上的半透过层和形成在于形成有半透过层的表面相反的主面上的防反射层。防反射层防止通过基材层的内部传播至防反射层的光反射到基材层的内部。因此，抑制了光学功能器件内的多重反射。本发明的有益效果根据至少一个示例，可抑制光学功能器件内的多重反射，并且因此，可提供抑制幻像出现的摄像装置。
图1是示出根据第一实施例的光学功能器件的示意性截面图。图2A是示出半透过层的构造示例的示意性截面图。图2B是示出从图2A所示的层结构得到的期待的光学特性模拟结果的示意图。图3A是示出通过堆叠无机材料形成的防反射层的构造示例的示意性截面图。图3B是从图3A所示的层构造得到的期待的光学特性模拟结果的示意图。图4是示出当蛾眼形成在基材上作为防反射层时，有效反射系数Re[%]相对于入射光的波长入[nm]的示意图。图5是示出反射光的分光术的概况的示意性线图。图6A和6B是示出半透过反射镜固定式摄像装置的示意性线图，并且说明AF如何受到半透过反射镜卷曲的影响。图7A是示出根据第二实施例的摄像装置的概况的示意性截面图。图7B是放大且示出靠近光学功能器件的部分的示意性线图。图8是不出样品SI至样品S5的有效反射系数Re [%]相对于入射光的波长X [nm]的示意图。图9A至9E是用于说明样品SI至样品S5的通过光源装置捕获的图像的示意图。图1OA是示出半透过反射镜固定式摄像装置的示意性构造的示意性截面图。图1OB是放大且示出靠近半透过反射镜的部分的示意性线图。
具体实施例方式在下文，将说明光学功能器件和摄像装置的实施例。应注意，说明将以下面的顺序进行。〈O.半透过反射镜固定式摄像装置〉(示意性构造)(半透过反射镜内的多重反射)〈1.第一实施例>[光学功能器件](基材层)(半透过层)(防反射层)(卷曲的减少)<2.第二实施例>[摄像装置](摄像装置的构造)(光学功能器件的设置)[示例]<3.变形 >应注意，下面描述的实施例是光学功能器件和摄像装置的优选特定示例。在下面的说明中，增加了根据技术优选的各种限制，但是，除非特别表示为本发明特别限定，光学功能器件和摄像装置的示例不限于下面描述的实施例。〈O.半透过反射镜固定式摄像装置〉为了有利于对实施例的理解，首先，将说明半透过反射镜固定式摄像装置的示意性构造。(示意性构造)图1OA是示出半透过反射镜固定式摄像装置的示意性构造的示意性截面图。图1OB是放大且示出靠近半透过反射镜的部分的示意性线图。如图1OA所示，可更换的摄影光学系统123接附到壳体121以构成摄像装置111的主体。摄影透镜125和光圈等设置在透镜筒127中，这些构成摄影光学系统123。摄影光学系统123的摄影透镜125由对焦驱动系统(未示出)所驱动，该对焦驱动系统能使AF运行。在壳体121中，半透过反射镜101固定为可相对于物体光的光轴倾斜。在半透过反射镜101之上，提供AF模块133。AF的方法通常为相差检测方式。膜135相对于半透过反射镜101提供在与摄影透镜125相反的一侧。在图1OA中，快门机构没有示出。半透过反射镜101反射且透过经由摄影透镜125入射到壳体121中的物体光。如图1OB所示，半透过反射镜101采用具有光学透明度的树脂膜103作为基材，并且光学薄膜105形成在其一个主面上。光学薄膜105形成在靠近摄影透镜125的主面上，并且提供为以预定的反射率反射入射到半透过反射镜101上的光。由半透过反射镜101反射的光传至AF模块133，并且其余的光(透过光)传至膜或摄像装置。更具体而言，具有图10构造的摄像装置采用一部分物体光用于AF，并且用其余的光执行膜或摄像装置的曝光。如图10所示的摄像装置是透过光到达膜135的示例。在如图10所示的构造中，半透过反射镜101制作为固定式，而不执行缩回操作，并且因此，物体光的一部分始终入射到AF模块上。因此，AF始终在执行。在图10所示的构造中，不提供光学取景器，并且由半透过反射镜101向上反射的光传至AF模块133用于AF。然而，该光学系统可设计为在上部提供光学取景器和AF模块133 二者。(半透过反射镜内的多重反射)如图1OB所示，透过半透过反射镜101的光包括在半透过反射镜101内反射多次并且之后输出到膜或摄像装置的光。在图1OB的半透过反射镜101中，靠近摄影透镜的表面表示为Si，并且其相反的表面表示为Sp。与入射在表面Si上的物体光B相反，透过半透过反射镜101且从表面Sp出去的光表示为Tn(n=0，1，2，...)。入射在半透过反射镜101上的物体光B的一部分以预定比率由表面Si反射，并且变为到AF模块的反射光R。。其余的光在半透过反射镜101内传播，但是其余光中的一部分由表面Sp反射，并且返回到半透过反射镜101内。没有被表面Sp反射的光发射到外面作为I；。反射到半透过反射镜101内的光由表面Si反射，并且其一部分再一次由表面Sp反射而返回到半透过反射镜101内，而其余的光发射到外面作为Ti。其后，重复反射且发射到外面的光表示为T2, T3,...,按反射次数递增的顺序,并且n等于或大于I的Tn表示为高次多余光。当膜或摄像装置由高次多余光曝光时，高次多余光记录为幻像。例如，将诸如荧光的物体发光捕获为图像，作为幻像的薄雾状模糊图像出现在荧光图像的周围。幻像形成在相对于荧光图像的一定方向上。当将照明LED (发光二极管)等捕获为图像时，在LED发光部分的附近出现了成行排列的多个亮点。随着多个亮点渐渐远离LED发光部分，多个亮点变得不显眼。这认为是当n增加时多余光的强度减小的缘故。上述幻像的出现在由膜显影的照片中不导致严重问题，但是在半透过反射镜固定式摄像装置为采用CXD (电荷耦合装置)和CMOS (互补金属氧化物半导体)等作为图像传感器的数字相机的情况下导致问题。这是因为数字图像易于采用个人计算机等放大。在半透过反射镜固定式摄像装置中，物体光的一部分被反射且用于AF，并且其余的光用于曝光。为此，优选尽可能减少这样的高次多余光，并且优选用于使摄影的光量足够。如图1OB所示，光被表面Sp反射且返回到半透过反射镜101内的部分变为光Rni(m=l, 2,...)，其虽不被表面Si反射却发射到外面。在用于相差AF的AF模块设置在半透过反射镜101之上的构造中，光Rm看作噪声光，其导致距离测量值上的错误。因此，它不可能获得聚焦的图像。幻像和距离测量值的偏移甚至可能在IR截止滤光片和UV截止滤光片提供在半透过反射镜101的表面上时发生，并且因此，用于半透过反射镜固定式摄像装置的半透过反射镜优选构造为抑制多重反射在其中发生。〈1.第一实施例>随后，将说明第一实施例。第一实施例涉及优选用作半透过反射镜固定式摄像装置的半透过反射镜的光学功能器件。
[光学功能器件]光学功能器件包括基材层、形成在基材层的主面上的半透过层以及形成在与形成有半透过层的表面相反的主面上的防反射层。半透过层反射入射光中预定比率的光，并且透过其余的光。防反射层防止行进在基材层中的光被基材层和防反射层之间的界面反射，并且防止其返回到基材层内。因此，这可抑制在光学功能器件中的多重反射，并且可减少从光学功能器件发射的高次多余光。而且，因为半透过层和防反射层不形成在基材层的相同侧的表面上，所以这可减少光学功能器件由于膜应力引起的卷曲。更具体而言，与诸如半透过层和防反射层的光学功能层堆叠在一个表面上的光学功能器件相比，提高了平面性。结果，特别是，提高了反射光的反射角的精度，并且提升了 AF性能。图1是示出根据第一实施例的光学功能器件的示意性截面图。光学功能器件I构造为包括堆叠的基材层3、半透过层5和防反射层7。如图1所示，半透过层5形成在基材层3的主面上。防反射层7相对于基材层3形成在与形成有半透过层5的表面相反的主面上。在下文，将顺序描述基材层3、半透过层5和防反射层7。(基材层)基材层3用作支撑基板以形成半透过层5和防反射层7。基材层3的形状和尺寸没有特别限定，但是，当光学功能器件I结合到半透过反射镜固定式摄像装置中时，基材层3的厚度优选更薄。更具体而言，基材层3的厚度优选等于或大于10 且等于或小于IOOum0这是因为可减少入射光在基材层3内传输的距离，并且可抑制图像聚焦性能的劣化。另外，这是因为可减小摄像装置的重量。基材层3是透明的。基材层3优选在可见光区域中为高透的。这是因为，当光学功能器件I结合到半透过反射镜固定式摄像装置中时，灵敏度特性根据可见光区域通过设计决定。在此情况下，可见光区域(这可称为包括彩色滤光片的摄像装置的敏感区域)是指400nm至700nm的波长带。基材层3自身的光学透明度优选为，例如,使雾度(haze)为
0.9或更小，但是，如果形成有半透过层5和防反射层7的光学功能器件I能实现预定的透射率和反射率，则也是可接受的。雾度的测量条件基于JIS K7361 (IS013468)、JIS K7136(IS014782)、JIS K7105或ASTM D1003。在下文，将说明雾度测量装置。测量装置雾度仪(NDH5000,由Nippon Denshoku Industries Co. , Ltd.制造)基材层3优选在面内方向为光学各向同性。这是因为，与基材层3是在面内方向为光学各向异性的情况相比，可减少光入射时由于吸收引起的光损耗量。当光学功能器件结合在摄像装置的光程中时，可减小每个波长的透射率变化，并且因此可减少白平衡的中断。另外，这可抑制图像焦点位置在光振荡方向上的位移，并且抑制图像质量(分辨率)的劣化。在此情况下，“光学各向同性”是指，当表面内彼此垂直的两个方向上的折射系数表示为Nx、Ny时,值AN=Nx-Ny (其中保持Nx>Ny)小于0. 01。AN可通过发射单一波长的光线至样品上、测量透射光的相差、且采用下面的关系获得(相差)=(样品厚度)X AN。在本说明书中，“光学各向同性”不仅包括光学意义上严格的各向同性，而且包括因制造错误和测量错误(评估错误)而导致的一定程度的各向异性。在下文，将说明相差测量装置。测量装置相差测量装置(K0BRA,由Oji Scientific Instruments制造)A N等于或大于0. 01的材料可用作构成基材层3的材料。在此情况下，相差的测量值优选等于或小于300nm。当相差等于或小于300nm时，即使在光学功能器件结合在摄像装置的光程中时，也不会影响到图像质量(分辨率)的劣化。基材层3的材料的示例包括聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(C0P)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、三乙酰纤维素(TAC)、聚酰亚胺、芳纶(芳香族聚酰胺)。基材层3的材料不限于树脂。可替代地，可采用玻璃等。由于是光学各向同性，优选选择PC (非晶塑料)、聚酰亚胺或C0P。可替代地，优选选择玻璃。例如，丙烯酸树脂附膜可用作基材层3。要选择的材料是在可见光区域内为透明的且具有所希望光学透明度的材料。(半透过层)半透过层5形成在基材层3的主面上。半透过层5提供为使光学功能器件I具有预定的反射率和透射率。例如，半透过层设计为使光学功能器件I具有这样的反射特性(光透过特性)具有在可见光区域中30±10%的反射比(70±10%的透射比)。例如，半透过层5是包括高折射系数材料和低折射系数材料的堆叠体。由高折射系数材料制作的层(在下文称作高折射系数层)和由低折射系数材料制作的层(在下文称作低折射系数层)交替堆叠而形成半透过层3。构成高折射系数层的高折射系数材料是折射系数等于或大于2. 0 (例如，2. 0至2. 5)的材料。构成低折射系数层的低折射系数材料是折射系数小于1. 6的材料。金属氧化物可用作高折射系数层。例如，高折射系数材料优选为In203、Sn02、Zn0、ITO或其合金的任何一个，或者为具有掺杂有Al或Ga的ZnO的透明导电材料。可替代地，高折射系数层优选由Ti02、Nb2O5, ZrO2, Ta2O5的任何一个制造。例如，低折射系数材料优选为 MgF2、AlF3、Si02。图2A是示出半透过层的构造示例的示意性截面图。在图2A所示的构造示例中，高折射系数层低折射系数层\堆叠在基材层3的主面上。在下文，将说明半透过层5和基材层3的层构造示例。层构造(低折射系数层/高折射系数层)基材层低折射系数层Si02 (THl :约20nm)高折射系数层=TiO2或 Nb2O5 (THh :约 60nm)基材层聚酰亚胺、COP或 PC (THs :10 ii m 至 90 ii m)图2B是示出图2A所示层构造的希望光学特性的模拟结果的示意图。图2B示出了相对于入射光的波长、[nm]的反射率R[%]和透射率T。如图2B所示，根据上面的构造，获得在可见光区域中反射率为30±10%的反射特性。在下文，将说明反射率和透射率的模拟条件。模拟条件认为由垂直于样品的线和入射光的光轴形成的夹角是37度，并且计算每个波长上的反射率和透射率。反射率由在样品的反光方向上输出的反射光的比率获得。可采用SWPF(短波通过滤光片)设计法，使半透过层5具有预定的反射率和透射率。SffPF是透过短波侧的光而阻挡(反射)长波侧的光的滤光片。SWPF的基本设计可由下面的式子表示，其中采用的层厚度H满足这样的关系(高折射系数材料的折射系数)X H= A/4(入设计中心波长)；并且采用的层厚度L满足这样的关系(低折射系数材料的折射系数)XL=入/4。
L/2 H L L H L/2=L/2 (HL) nHL/2 ( 的一部分表示重复，并且
n是整数，表示重复次数)。例如，PC膜(折射系数1. 59)用作基材层3，上面式子的第一层(L/2)可看作PC膜。因此，上面的式子简化为下面的式子(I )。(HL)nHL/2 (n是整数，表示重复次数)式子(I)设定设计中心波长，并且主要设计层厚度H和层厚度L。此外，通过优化，获得目标反射特性(光透过特性)。半透过层5的层构造不限于图2所示。该层可构造为以首先堆叠低折射系数层的顺序堆叠在基材层上，并且根据需要，还可堆叠多个高折射系数层和低折射系数层。诸如蒸发法、溅射法、化学气相沉积(CVD)的干法工艺可用作在基材层3的主面上形成半透过层5的方法。(防反射层)防反 射层7相对于基材层3形成在与形成有半透过层5的表面相反的主面上。防反射层7提供为防止从形成有半透过层5的表面进入光学功能器件I中且行进通过光学功能器件I内的光在光学功能器件I的输出表面侧被反射且返回到光学功能器件I内。当防反射层7形成在基材层3上时，对于从基材层3的侧入射的光在基材层3和防反射层7之间的界面上的有效反射系数优选设定为尽可能低。特别是，在具有高相对亮度的波长555nm的附近的有效反射系数优选设定在低值。更具体而言，在400nm至650nm的波长带上，平均有效反射系数优选等于或小于1. 2%，并且更优选等于或小于0. 5%。这是因为，当光学功能器件结合在摄像装置中，并且在400nm至650nm的波长带上的平均有效反射系数等于或小于1. 2%时,抑制了幻像的产生。再者，当在400nm至650nm的波长带上的平均有效反射系数等于或小于0. 5%时，即使在记录图像被放大时，幻像也抑制到几乎不明显的水平。在此情况下，有效反射系数可从下面的关系获得，其中仅通过测量不形成有诸如半透过层和防反射层的光学功能层的基材层获得的反射率表示为Ro。(有效反射率)=(样品反射率的测量值)-Ro/2Ro除以2的原因是为了在光的入射侧和输出侧之间形成的界面的贡献当中获得一个表面的贡献量。例如，防反射层7是包括不同折射系数材料的堆叠体，并且可为通过蒸发法或溅射法堆叠无机材料获得的层，或者通过湿涂法而涂布有机材料获得的层。可替代地，在表面上形成有微细且致密的凹凸的称为蛾眼的层可用作防反射层7。图3A是示出通过堆叠无机材料形成的防反射层的构造示例的示意性截面图。在图3A所示的构造示例中，半透过层5形成在基材层3的主面上。此外，防反射层7形成在与形成有半透过层5的表面相反的主面上。防反射层7构造为包括依次堆叠的高折射系数层7H1、低折射系数层7U、高折射系数层7H2和低折射系数层可替代地，可以以首先堆叠的低折射系数层来依次堆叠各层，但是要求7H1和7H2之间、7u和之间不能由相同类型的材料制造。构成高折射系数层的材料和构成低折射系数层的材料可选自与应用于半透过层5的相同的材料。通过堆叠折射系数不同的层而构成的防反射层构造为使来自各个界面的反射光彼此干扰，并且反射光因光的干扰效应而衰减。因此，防反射层7的设计基本上与半透过层3的设计相同，并且可应用上面的SWPF设计方法。在下 文，将说明基材层3和防反射层7的层构造示例。下面说明的层构造由上面说明的SWPF方法获得。层构造基材层/ (高折射系数层I/低折射系数层I/高折射系数层2/低折射系数层2)基材层聚酰亚胺、COP或 PC (THs至 90iim)高折射系数层１=TiO2 或 Nb2O5 (THh1:约 15nm)低折射系数层１ =SiO2 (THl1:约 30nm)高折射系数层2 =TiO2 或 Nb2O5 (THh2 :约 120nm)低折射系数层2 =SiO2 (THl2 :约 95nm)图3B是示出图3A所示层构造所希望的光学特性的模拟结果的示意图。图3B以实线AR示出了具有防反射层7的光学装置的有效反射系数Re的计算结果。在没有防反射层7的光学装置的有效反射系数的贡献当中，即在光的入射侧和输出侧之间的界面的反射率当中，虚线CL示出了仅一个表面的贡献的计算结果。在下文，将说明有效反射系数的模拟条件。模拟条件认为由垂直于样品的线和入射光的光轴形成的夹角为37度，并且计算每个波长上的反射率。有效反射系数由样品的反光方向上输出的反射光比率获得。另外，基材层3和半透过层5的层构造与图2A所示的相同。通过取如上所述层构造在400nm至650nm波长带上的平均值，获得几近于0. 4%的有效反射系数。根据需要，还可堆叠多个高折射系数层和低折射系数层。可采用涂有有机材料的层作为防反射层7。例如，包括烷氧基硅烷和硅烷连接材料(SiO2氟聚合物，折射系数1. 3至1. 4)的硅树脂和诸如聚四氟乙烯(PTFE))(折射系数1.3至1. 4)的氟基树脂可用作有机材料。与形成半透过层5类似，在基材层3的主面上形成防反射层7的方法可根据需要选自诸如蒸发法、溅射法和CVD的干法工艺或者诸如旋涂、浸涂、滚涂、凹版涂和模涂的湿法工艺。如上所述，通过堆叠折射系数不同的层来防止反射的效应是基于反射光的干扰效应。更具体而言，通过形成堆叠体来防止反射的效应具有波长依赖性和层厚度依赖性。蛾眼形成有很多致密的、间距小于要透过光的波长的凹凸，并且蛾眼的防反射效应不很依赖于波长。这是因为蛾眼类似这么一种层相对于入射光来说，该层的有效折射系数沿着蛾眼结构的深度方向是连续变化的。这还因为蛾眼的防反射效应不取决于干扰效应。因此，通过采用蛾眼，可获得在可见光的波长带上平均反射率为0. 3%或更小的反射特性。图4是示出当蛾眼形成在基材层3上作为防反射层7时，相对于入射光波长入[nm]的有效反射系数Re[%]的示意图。在图4所示的示例中，在400nm至650nm的波长带上可获得平均反射率约为0. 7%的反射特性。在下文，将说明用于计算有效反射系数的反射率测量装置和测量方法。图5示出了反射光的分光术的概图。测量装置紫外-可见分光光度计(UBest V560,由JASCO Corporation制造)
测量方法由垂直于样品的线和入射光光轴形成的夹角设定为37度，并且用检测仪测量反射光，从而测量每个波长上的反射率。如图5所示，来自样品41的反射光检测为使检测仪D检测由反射镜M反射的光。为了制造蛾眼，例如，已经知晓用于转移不规则形状的原版(原形)的方法和利用纳米烙印复制不规则形状的原版(原形)的方法。在制作原版时，可采用蚀刻和电子束曝光等。可应用于复制不规则形状的原版的转移法的示例包括将能量射线可固化的树脂注入到铸模中且发射能量射线以固化树脂的方法、通过对树脂施加热或压力转移形状的方法或从辊子中提供树脂膜且通过施加热来转移铸模的形状的方法(层压转移法)。(卷曲的减少)在此情况下，在优选实施例中，首先，半透过层5和防反射层7之一形成在基材层3上，然后，半透过层5和防反射层7的另一个形成在基材层3上。换言之，半透过层5和防反射层7不以重叠的方式形成在基材层3的相同侧的主面上。例如，如果防反射层以重叠的方式形成在半透过层上，则基本上所有的入射光进入光学功能器件，并且在不形成防反射层和半透过层的表面上，发生向光学功能器件内部的反射。更具体而言，防反射层或半透过层都没有实现应有的功能。半透过层5和防反射层7形成在彼此相反的主面上，并且其第二优点在于减少了光学功能器件I的卷曲。应当注意的是，在此情况下的“卷曲”不仅包括一维上的弯曲，而且包括二维上的扭曲。当半透过层和防反射层形成在相对于基材层而彼此相反的表面上时，在下面的过程中发现存在改善光学功能器件卷曲的效果。制备样品SS-1和样品SS-2,其中仅半透过层形成在基材层的一个表面上。制备样品BS-1和样品BS-2，其中半透过层形成在基材层的一个表面上，并且防反射层形成在相反的表面上。每个样品的半透过层和防反射层通过堆叠折射系数不同的无机材料而形成。基材层采用厚度约为90 ii m的PC。当每个样品的卷曲尺寸采用由FUJIFILM Corporation制造的紧凑激光干涉仪(F601 (平坦表面测量))测量时，获得下面的结果。样品SS-1 :0. 708iim，样品 SS-2 0. 691 Um样品BS-1 :0. 606iim，样品 BS-2 :0. 669 u m在此情况下，每个样品的卷曲尺寸是测量区域(36_ □)中最高点和最低点之差。与仅半透过层形成在基材层的一个表面上的情况相比，当半透过层和防反射层形成在相对于基材层而彼此相反的表面上时，卷曲尺寸可减小。这认为是因为抵消了半透过层的膜应力和防反射层的膜应力，因此减小了卷曲尺寸。当光学功能器件结合到摄像装置等中时，优选抑制光学功能器件的卷曲。特别是，当光学功能器件用作半透过反射镜固定式摄像装置的半透过反射镜时，优选抑制卷曲。当半透过反射镜卷曲很大时，意味着进入AF模块中的反射光传播在与设计不同的方向上，因此对AF产生不利影响。图6A和6B是示意性线图，示出为说明在半透过反射镜固定式摄像装置中半透过反射镜的卷曲如何影响AF。图6A和6B示意性地示出了半透过反射镜固定式摄像装置中包括摄影系光轴的截面。
当半透过反射镜101为图6A所示的平板状时，假设物体光B以相对于半透过反射镜101上的法线NA成a角地进入。在此情况下，反射光Roa传播的方向相对于法线NA形成_ a角。当半透过反射镜101卷曲很大且截面为如图6B所示的弧状时，假设物体光B进入其上的接平面的法线NB相对于法线NA形成角P。在此情况下，反射光Rcib在相对于Rqa而移动了 20角的方向上传播。图6B示出了半透过反射镜101相对于光入射侧突出的情况，但是相对于光输出侧突出的情况是相同的。如上所述，在反射光Rtl用于AF的构造中，AF的形成受到半透过反射镜的卷曲的很大影响。因此，光学功能器件的卷曲的减小有利于半透过反射镜固定式摄像装置的AF性能的改善。〈2.第二实施例>随后，将说明第二实施例。第二实施例涉及半透过反射镜固定式摄像装置，其中抑制内部多重反射的光学功能器件提供为半透过反射镜。[摄像装置]摄像装置包括光学功能器件、用于接收来自光学功能器件的透过光的第一光接收器件和用于接收来自光学功能器件的反射光的第二光接收器件，其中光学功能器件相对于第一光接收器件固定光入射侧。光学功能器件包括基材层、形成在基材层的主面上的半透过层以及形成在与形成有半透过层的表面相反的主面上的防反射层。半透过层反射预定比率的光，并且透过其余的光。防反射层防止在基材层中行进的光被基材层和防反射层之间的界面反射，且防止返回到基材层内。在该光学功能器件中，抑制了内部多重反射。因此，这抑制了从光学功能器件发射高次多余光，并且这抑制了幻像的出现。这还抑制了噪声光混合在来自光学功能器件的反射光中，并且可以可靠地执行AF。(摄像装置的构造)图7A是示出根据第二实施例的摄像装置概况的示意性截面图。图7B是放大且示出靠近光学功能器件的部分的示意性线图。图7A所示的摄像装置的示意性构造与图1OA所示类似，但是根据第二实施例的摄像装置11用第一光接收器件31取代了膜。例如，第一光接收器件31是诸如CCD和CMOS的摄像装置，并且用作图像传感器。如图7A所示，可更换的摄影光学系统23接附到壳体21构成摄像装置11的主体。摄影透镜25和光圈等设置在透镜筒27中，这些构成了摄影光学系统23。摄影光学系统23的摄影透镜25由对焦驱动系统(未示出)驱动，该系统能使AF运行。应当注意的是，摄影光学系统可与壳体一体形成。在壳体21内，固定光学功能器件I以作为半透过反射镜。在光学功能器件I之上，提供第二光接收器件33。第二光接收器件例如为摄像装置。摄像装置例如具有AF传感器的功能。当AF传感器设置为第二光接收器件时，优选为相差检测方式的AF传感器，但是可具有AF传感器的对比AF方式的功能。相差检测方式和对比AF方式可结合为AF方式。为了即使在黑暗的地方或对于低对比度的物体也能执行高性能AF，可产生AF辅助光，并且AF评估值可由返回光形成。在摄影透镜25相对于光学功能器件I的相反侧，提供第一光接收器件31。在图7A中，快门机构没有示出，但是可应用机械快门或电子快门。摄像装置11提供有具有电子取景器的功能的显示器37。显示器37是平板显示器，例如，液晶显示器(IXD)和有机EL (电致发光电致发光效应)。显示器37接收视频信号，并且显示当前的物体图像(运动图像)，其中所述视频信号通过由信号处理单元(未示出)处理从用作摄像装置的第二光接收器件33或一光接收器件31取回的摄像信号而得到。在图7A所示的示例中，显示器37提供在壳体21的背面，但是不限于此。可替代地，它可提供在壳体的上表面上，并且可为活动型的或可拆卸型的。(光学功能器件的设置)在此情况下，将参考图7B说明固定光学功能器件I的角度。在优选实施例中，光学功能器件I固定为使光学功能器件I的主面的法线N和物体光B的光轴形成的角I如下I〈45度。这是因为，通过这样做，可减小物体光通过光学功能器件I的距离(可称为光程)，并且可降低图像质量的劣化。另外，这是因为它能减少光束的移位d，这在物体光在光学功能器件I的界面上折射时产生。此外，这是因为，I角越小，防反射层的反射率越小，并且增加防反射层的防反射效果(低反射)。在图7B中，光学功能器件I固定为使防反射层7位于靠近第一光接收器件31的一侧。相反，防反射层7可位于靠近摄影透镜25的一侧，但是光学功能器件I优选固定为使防反射层7位于靠近第一光接收器件31的一侧。这是因为，当作为第二光接收器件的具有AF传感器的AF模块设置在光学功能器件I之上时，没穿过光学功能器件I内部的光可用于AF。根据第二实施例，光学功能器件I提供为半透过反射镜，并且因此，抑制了高次多余光到摄像装置31的发射。因此，抑制了由摄像装置11获得的数字图像中幻像的出现。在设置作为第二光接收器件的具有AF传感器的AF模块时，减少了混入AF模块的噪声光，并且因此，可以可靠地执行AF。此外，与通过在一个表面上沉积光学薄膜制造的半透过反射镜相比，减小了光学功能器件I的卷曲。因此，来自光学功能器件I的反射光可以可靠地引导到第二光接收器件33。[示例]将五种类型的样品SI至样品S5制备为光学功能器件，并且对每个样品测量入射光相对于波长、[nm]的反射率，并且由测量结果获得每个有效反射系数Re [%]。随后，将样品SI至样品S5分别结合在摄像装置中，并且采用光源装置作为物体在黑室中摄像。(样品SI至样品S3)将厚度约为90 y m的PC用作基材层，并且从靠近基底层材料的侧设置Nb205/Si02/Nb205/Si02的四层，这四层通过溅射法堆叠为防反射层。每个样品中各层的厚度彼此不同。在与形成有防反射层的表面相反的表面上形成半透过层，该半透过层由从靠近基材层的一侧设置的Nb205/Si02构成。(样品S4)样品S4以与样品SI相同的方式制备，除了从靠近基材层的一侧设置包括Nb2O5/SiO2的两层堆叠为防反射层外。(样品S5)仅有基材层而没有在其上形成防反射层或半透过层的样品制备为样品S5。
图8是示出关于样品SI至样品S5的有效反射系数Re[%]相对于入射光的波长A [nm]的示意图。在下文，将说明用于计算有效反射系数的反射率测量装置和测量方法。测量装置紫外-可见分光光度计(UBest V560,由JASCO Corporation制造)测量方法由 垂直于样品的线和入射光的光轴形成的夹角设定为37度，并且用检测器检测反射光，测量每个波长的反射率。如图5所示，来自样品41的反射光检测为使检测器D检测由反射镜M反射的光。图9A至9E是用于说明关于样品SI至样品S5的通过光源装置捕获的图像的示意图。图9A、9B、9C、9D和9E是分别对应于样品S1、S2、S3、S4和S5的示意图。在图9中，阴影部分是对应于幻像的区域。在样品SI中，甚至在捕获的图像被放大时也确定没有幻像。在样品S2中，不十分确定有幻像。在样品S3中，清楚确定幻像，并且幻像略带微红色。在样品S4和样品S5中，幻像清楚确定。对于每个示例，在400nm至650nm波长带上的平均有效反射系数说明如下。样品S1. 0. 49[%]样品S2.1. 13[%]样品S3.1. 24[%]样品S4. 3. 08[%]样品S5. 4. 39[%]在下文，说明物体和摄影条件的细节。物体评估/调整光源装置(DNP标准光源灯箱HDF-51F，由Dai Nippon PrintingCo. , Ltd.制造)摄影条件IS0200，F5.6，曝光时间1/60秒，DRO自动设定，摄影透镜的焦长为18mm，距物体的距离约为Im由图8和图9可理解，通过减少因光学功能器件的光输出侧的界面上的反射而引起的反射率，能够抑制幻像的出现。出现的幻像的颜色与反射率测量结果的期望结果相同，并且这一事实也表明了通过抑制光学功能器件内多重反射的发生能抑制幻像的发生。如上所述，根据优选实施例，可抑制光学功能器件内的多重反射，并且因此，摄像装置可构造为抑制幻像的出现。〈3.变形〉至此，已经说明了优选实施例，但是优选示例不限于上面的说明，而是可进行各种变形。例如，光学功能器件I不仅可应用于摄像装置，而且可应用于曝光装置和显微镜二者的反射反射镜等。根据需要，硬涂层、防污涂层、自清洁层、IR截止滤光片和UV截止滤光片等还可堆叠在该构造中。在上面的说明中，例如，将数字相机用作摄像装置11的示例，但是上面的构造可应用于能捕获运动图像的数字相机。例如，本发明可构造如下。(１)一种光学功能器件，包括基材层；
半透过层，形成在基材层的一个主面上，该半透过层反射入射光中预定比率的光且透过其余的光；以及防反射层，相对于基材层形成在基材层的与前述一个主面相反的主面上，该防反射层防止通过基材层的光的反射。(2)根据(I)的光学功能器件，其中基材层由光学各向同性材料制造。(3)根据(I)或(2)的光学功能器件，其中基材层的厚度等于或小于IOOy m。(4)根据(I)至(3)任一的光学功能器件，其中防反射层在400nm至650nm波长带上的有效反射系数的平均值等于或小于1. 2%。(5)根据(I)至(4)任一的光学功能器件，其中半透过层和防反射层由相同的材料制造。(6)根据(I)至(5)任一的光学功能器件，其中半透过层和防反射层通过溅射法形成。(7)根据(I)至(5)任一的光学功能器件，其中半透过层和防反射层通过蒸发法形成。(8)根据(I)至(4)任一的光学功能器件，其中防反射层是蛾眼层。(9)一种摄像装置，包括光学功能器件，该光学功能器件包括基材层；半透过层，形成在基材层的一个主面上，该半透过层反射入射光的预定比率的光且透过其余的光；以及防反射层，相对于基材层形成在基材层的与前述一个主面相反的主面上，该防反射层防止通过基材层的光的反射，摄像装置还包括用于接收来自光学功能器件的透过光的第一光接收器件和用于接收来自光学功能器件的反射光的第二光接收器件。(10)根据(9)的摄像装置，其中第一光接收器件是第一摄像装置，并且第二光接收器件是第二摄像装置。(11)根据(10)的摄像装置，其中第二光接收器件是自动对焦传感器。(12)根据(11)的摄像装置，其中自动对焦传感器是相差检测方式的自动对焦传感器。(13)根据(9)至(12)任一的摄像装置，其中光学功能器件的主面的法线与物体光的光轴形成的夹角小于45度。(14)
根据(9)至(13)任一的摄像装置，其中形成有防反射层的主面是靠近第一光接收器件一侧的主面。附图标记列表I 光学功能器件3 基材层5 半透过层5h 高折射系数层5l 低折射系数层7 防反射层7H1、7H2 高折射系数层lu, 7L2 低折射系数层11 摄像装置21 壳体23 摄影光学系统25 摄影透镜27 透镜筒31 第一光接收器件33 第二光接收器件37 显示器
权利要求
1.一种光学功能器件，包括 基材层； 半透过层，形成在该基材层的一个主面上，该半透过层反射入射光中预定比率的光，并且透过其余的光；以及 防反射层，相对于该基材层形成在该基材层的与该一个主面相反的主面上，该防反射层防止通过该基材层的光的反射。
2.根据权利要求1所述的光学功能器件，其中该基材层由光学各向同性材料制造。
3.根据权利要求1所述的光学功能器件，其中该基材层的厚度等于或小于100ym。
4.根据权利要求1所述的光学功能器件，其中该防反射层在400nm至650nm的波长带中的有效反射系数的平均值等于或小于1. 2%。
5.根据权利要求1所述的光学功能器件，其中该半透过层和该防反射层由相同的材料制造。
6.根据权利要求1所述的光学功能器件，其中该半透过层和该防反射层通过溅射法形成。
7.根据权利要求1所述的光学功能器件，其中该半透过层和该防反射层通过蒸发法形成。
8.根据权利要求1所述的光学功能器件，其中该防反射层是蛾眼层。
9.一种摄像装置，包括 光学功能器件，该光学功能器件包括基材层、半透过层和防反射层，该半透过层形成在该基材层的一个主面上，该半透过层反射入射光中预定比率的光，并且透过其余的光，该防反射层相对于该基材层形成在该基材层的与该一个主面相反的主面上，该防反射层防止通过该基材层的光的反射； 第一光接收器件，用于接收来自该光学功能器件的透过光；以及 第二光接收器件，用于接收来自该光学功能器件的反射光。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其中该第一光接收器件是第一摄像器件，并且该第二光接收器件是第二摄像器件。
11.根据权利要求9所述的摄像装置，其中该第二光接收器件是自动对焦传感器。
12.根据权利要求11所述的摄像装置，其中该自动对焦传感器是相差检测方式的自动对焦传感器。
13.根据权利要求9所述的摄像装置，其中该光学功能器件的主面的法线与物体光的光轴形成的夹角小于45度。
14.根据权利要求9所述的摄像装置，其中形成有该防反射层的该主面是靠近该第一光接收器件一侧的主面。
全文摘要
公开了一种光学功能元件，包括基材层；半透过层，形成在基材层的一个主面上，半透过层反射预定比率的入射至其上的光，同时透过其余的光；以及防反射层，形成在该基材层的另一个主面上并且防止通过基材层的光的反射，所述另一个主面在一个主面的相反侧上。还公开了一种摄像装置包括光学功能元件；用于接收来自光学功能元件的透过光的第一光接收元件；以及用于接收来自光学功能元件的反射光的第二光接收元件。
文档编号G02B7/34GK103069309SQ20118003901
公开日2013年4月24日 申请日期2011年7月12日 优先权日2010年8月18日
发明者胜田恭敏, 儿玉信之, 长谷川真一, 前田恭男, 小岛和彦, 胜野博 申请人:索尼公司