光学素子及び光学機器
【課題】 入射する光の角度の違いにより透過率特性が変化しにくく、また、基板との貼り合わせ構成を必要とせずに厚みの薄い光学薄膜が成膜された光学素子及び光学機器を提供すること。
【解決手段】 基板２２と該基板２２の面上に複数の層が形成された光学薄膜２１とを有する光学素子２０であって、前記光学薄膜２１が、前記基板よりも屈折率が低い材料からなる低屈折率層と、少なくとも１層が酸化物を主成分とした材料からなるとともに前記低屈折率層よりも屈折率が高い高屈折率層とを備え、前記低屈折率層と前記高屈折率層とからなる前記光学薄膜２１の少なくとも１層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンを含むことを特徴とする。
【解決手段】 基板２２と該基板２２の面上に複数の層が形成された光学薄膜２１とを有する光学素子２０であって、前記光学薄膜２１が、前記基板よりも屈折率が低い材料からなる低屈折率層と、少なくとも１層が酸化物を主成分とした材料からなるとともに前記低屈折率層よりも屈折率が高い高屈折率層とを備え、前記低屈折率層と前記高屈折率層とからなる前記光学薄膜２１の少なくとも１層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に光を吸収する光学薄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。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、顕微鏡、内視鏡などの光学機器に内蔵されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子は、光（映像）を電気信号に変換するシリコン半導体デバイスであり、このシリコン半導体デバイスは近赤外線（ＩＲ）に感度を持っているため、可視光以外に近赤外線も映像として取り込んでしまう。このため、レンズ群で取り込んだ可視光だけの光（映像）をＣＣＤにて電気信号に変換するように、ＣＣＤとレンズ群との間には近赤外光線カットフィルタを介している。このＩＲカットフィルタの分光透過率特性は、デジタルカメラ等のＣＣＤを介して得られた映像の色再現性を決める際に重要な要素をもっている。
【０００３】
ＩＲカットフィルタのタイプとしては、ガラス中の成分により光吸収を利用してＩＲをカットするガラスタイプと、光の干渉を利用した反射により、ＩＲをカットするコーティングタイプとがある。さらに、これらガラスタイプとコーティングタイプとの両者を併用したＩＲカットフィルタ（光線カットフィルタ）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
まず、ＩＲカットフィルタのガラスタイプは、銅イオン等を含んだガラスを使用しており、これらガラス中に溶け込んだ金属イオンが赤外線（不要な光）を吸収し、可視光（必要な光）を透過させている。また、ガラスタイプのＩＲカットフィルタは、光の入射角に対する分光透過率特性の影響をほとんど受けることがない。さらに、ガラスタイプのＩＲカットフィルタは、水晶複屈折板と貼り合わせして、光学ローパスフィルタとしての機能を持たせることにより、デジタルカメラ等の光学機器の構成の簡素化を図ることができる。
【０００５】
一方、ＩＲカットフィルタのコーティングは、一般に用いられている真空蒸着法やスパッタリング法などにより、水晶やニオブ酸リチウムの複屈折板を基板材とした光学ローパスフィルタ上へのＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５等の高屈折率材料と、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２等の低屈折率材料とを交互に成膜した光学薄膜を使用している。このような光学薄膜により、光の干渉を利用して赤外線（不要な光）を反射させ、可視光（必要な光）を透過させている。
【０００６】
ＩＲカットフィルタのガラスタイプとコーティングタイプとを併用した場合、可視光を透過させ、ＩＲカットフィルタの分光透過率特性が最も好ましいとされている人の目の感度特性に近い「可視光域から近赤外域にかけて緩やかに透過率が下降する特性」で、かつ、近赤外線をカットすることができる。
【特許文献１】特開２００３−１６１８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＴｉＯ２とＳｉＯ２とを交互に３２層成膜する場合、図１３に示すように３２層成膜すると、このフィルタを通過する光の入射角が０度から３０度へ大きくなるに伴い、近赤外線をカットする分光透過率特性が短波長側にシフトしてしまう。入射波長が６２０ｎｍにおいて入射角が０度では、透過率が約９７％であるのに対し、入射角３０度では透過率が約３８％と可視光域の一部をカットしてしまう。つまり、コーティングタイプのＩＲカットフィルタへ入射する光の角度の違いにより、デジタルカメラ等のＣＣＤを介して得られた映像の色再現性が変化するという不具合がある。
【０００８】
一方で、上述したＩＲカットフィルタのガラスタイプのフィルタ及び上記特許文献１に記載のようなＩＲカットフィルタのガラスタイプとコーティングタイプとを併用したタイプのフィルタでは、光学ローパスフィルタ機能を含ませるため、水晶複屈折板とＩＲカットフィルタとの貼り合わせ工程が必要となるので、コストアップしてしまう不具合がある。
また、コーティングタイプのＩＲカットフィルタと同等の分光透過率特性を得るためには、ガラスタイプのＩＲカットフィルタ自体の厚みが約１ｍｍ必要であるので、スペース的に制約があるデジタルカメラ等の光学機器が厚くなってしまうという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、入射する光の角度の違いにより透過率特性が変化しにくく、また、基板との貼り合わせ構成を必要とせずに厚みの薄い光学薄膜が成膜された光学素子及び光学機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の光学素子は、基板と該基板の面上に複数の層が形成された光学薄膜とを有する光学素子であって、前記光学薄膜が、前記基板よりも屈折率が低い材料からなる低屈折率層と、少なくとも１層が酸化物を主成分とした材料からなるとともに前記低屈折率層よりも屈折率が高い高屈折率層とを備え、前記低屈折率層と前記高屈折率層とからなる前記光学薄膜の少なくとも１層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンを含むことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、金属イオンは吸収する光の波長が決まっているため、吸収させたい波長の金属イオンを含ませた材料を成膜することにより、光の入射角度変化に対して吸収する波長が変わることがない。したがって、光学薄膜にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類を混入させると、分光透過率特性が入射角度変化に対して変化しにくくなる。具体的には、ガラスタイプのＩＲカットフィルタには、近赤外線を選択的に吸収するように燐酸塩系ガラスにＣｕＯが添加されている。このガラス中で多数の酸素イオンに配位されている銅イオンが、約５２０ｎｍより長波長側の可視光と近赤外線を選択的に吸収する。Ｃｕ以外にもＦｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ等の金属イオンは、ガラス中で多数の酸素イオンに配位されて特定の光を選択的に吸収する類似の性質を持つ。大きく３つに分けると、可視光のうち、Ａｕ，Ａｇ及びＭｎは約４６０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を、Ｃｕ，Ｃｒ及びＦｅは約５２０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を、Ｃｏ及びＮｉは約５８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を、それぞれ主に選択的に吸収する。つまり、金属イオンを含ませた材料を成膜することにより、分光透過率特性等の光学特性が依存しないコーティングタイプのみで赤外線をカットするフィルタを成す光学薄膜が成膜された光学素子を得ることができる。なお、光学薄膜中に含まれるＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉからなる金属イオンの含有率が０．５％未満ではその効果が十分ではない。したがって、１％以上望ましくは２％以上混入させる方が好ましい。また、３０％を超えると可視光域の必要な光の透過率の一部を低下させてしまうおそれもある。
【００１２】
また、本発明の光学素子は、基板と該基板の面上に形成された光学薄膜とを有する光学素子であって、前記光学薄膜がＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする材料からなる第１の層と、Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｂｉの少なくとも１種類とＣｕとＯとからなる第２の層とを備え、前記光学薄膜を構成する層のうち前記基板から最も離間した位置に形成された層が第１の層であることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、Ｃｕを含む酸化物層を用いることにより、Ｃｕが約５２０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を吸収する際、可視光域から近赤外線域にかけて分光透過率特性が緩やかに減衰することになる。ところで、低屈折率層であるＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする層にＣｕを含む酸化物を混入させると、屈折率が上昇し、低屈折率層と高屈折率層とを有する光学薄膜においては、必要な分光透過率特性を得るために必要な光学薄膜の層数が増加してしまう。そのため、Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｂｉの少なくとも１種類、または、これらの酸化物からなる高屈折率層に、Ｃｕを含む酸化物を混入させることにより、高屈折率層としてＣｕを含む酸化物層として基板上に成膜する。
この結果、基板上にＴａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｂｉの少なくとも１種類とＣｕとＯとからなる層を高屈折率層と、ＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする低屈折率層とを積層することで、所望の分光透過率特性を有する光学薄膜を形成することができる。なお、光学薄膜中に中間屈折率層を含めたり、Ｃｕを含まない高屈折率層を含めることは設計上適宜実施することができる。また、光学薄膜中に含まれるＣｕからなる金属イオンの含有率が０．５％未満ではその効果が十分ではなく、３０％を超えると可視光域での透過率をも低下させてしまうおそれがある。
なお、基板から最も離間した位置に、ＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする材料からなる第１の層を設けると、この層は化学的に安定していることから、長期間経過しても該層表面での光散乱等の発生が少ないものとなっており、また、機械的強度が優れているので、層表面に傷が付きにくいものとなる。
【００１４】
また、本発明の光学素子は、前記光学薄膜が、可視光を透過させるとともに、近赤外線の一部を吸収し、前記吸収された前記近赤外線以外の近赤外線を反射する近赤外線カットフィルタであることを特徴とする。
この発明では、基板上に上述した光学薄膜を形成することにより、Ｃｕ等の吸収を利用して、赤外線カットフィルタとなる光学薄膜を形成することができる。また、Ｃｕ等の吸収特性を利用しているので、角度を変えて光を入射させた際の分光透過率特性がほとんど変化しない。このことを利用して、入射光の入射角度が変化するレンズ面上へ直接多層膜を成膜することで、レンズ面上に近赤外線カットフィルタを形成することも可能になる。
【００１５】
また、本発明の光学素子は、前記光学薄膜が、紫外線の一部を吸収し、前記吸収された前記紫外線以外の紫外線を反射する紫外線カットフィルタの機能を有する透過率特性をもつことを特徴とする。
この発明では、Ｐｂ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｃｅ，Ｗの少なくとも１種類の金属イオンを含む酸化物層を光学薄膜に用いることにより、紫外線を選択的に吸収することができる。また、基板上に数十層の紫外線カットフィルタを成膜することにより、紫外線を選択的に反射することができる。さらに、４２０ｎｍ付近以下の紫外線について、人間の目の感度は、４２０ｎｍ付近ではほとんど感度がないのに対し、ＣＣＤは、３５０ｎｍ付近から４２０ｎｍ付近でも感度をもっている。また、ＣＣＤで受光して電気信号に変換し、人間の目の感度特性に近い透過率特性となるように画像処理していたが、ＣＣＤに入る光線を調整することにより、青色のカラーバランス調整をする画像処理を簡略化することができる。
【００１６】
また、本発明の光学素子は、前記光学薄膜が、前記基板側からの前記光学薄膜の１層目に前記基板と略等しい屈折率を有する等屈折率層を備え、少なくとも前記等屈折率層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンが含まれることを特徴とする。
この発明では、基板から１層目に成膜された等屈折率層の膜厚を、必要な吸収量に応じて設定することにより、不要光を吸収する光学薄膜を備えた光学素子ができる。特に、近赤外線を吸収するように設定することにより、デジタルカメラで使用されている近赤外線吸収ガラスとして使用することも可能となる。また、この近赤外線吸収ガラスの厚さが約１ｍｍに対し、光学薄膜では数μｍ程度で良いので、厚さを薄くすることができる。さらに、等屈折率層の上に反射防止膜を成膜した光学素子は、透過率特性を良くすることができる。また、等屈折率層の上に多層の光学薄膜を成膜した光学素子は、この光学薄膜の干渉により不要光を反射してカットしていた領域を、等屈折率層の吸収により不要光を吸収してカットするように調整ができるので、膜層数を減らすことができる。さらに、干渉により不要光をカットすると入射角に対する透過率特性が変化してしまうが、吸収により不要光をカットすると入射角に対する透過率特性がほとんど変化しないので、本光学素子は、角度特性も小さくすることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の光学素子は、前記基板が水晶であることを特徴とする。
この発明では、水晶基板上に近赤外線カットフィルタや紫外線カットフィルタの光学薄膜を形成することにより、デジタルカメラのモワレ防止をすることができ、さらに、ＣＣＤのカラーバランス調整を簡略化することも可能となる。また、光学薄膜が形成された水晶基板、もしくは複数の水晶基板同士を貼り合わせた光学素子は、デジタルカメラに使用される光学ローパスフィルタとして使用することも可能となる。
【００１８】
本発明の光学機器は、上記の光学素子を備えていることを特徴とする。
この発明では、光学機器に従来使用されていた近赤外線吸収ガラスを省くことができ、デジタルカメラ等の光学機器をより小型化することが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては以下の効果を奏する。
本発明に係る光学素子及び光学機器によれば、基板上へ光学薄膜を成膜した際、光を吸収する光学薄膜を成膜することが可能になり、入射角特性の影響をほとんど受けない分光透過率特性を有する光学素子及び光学機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の第１実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
本実施形態に係る光学素子２０は、図１に示すような、光学薄膜成膜装置１により光学薄膜が成膜されてなるものである。
この光学薄膜成膜装置１は、図１及び図２に示すように、真空槽２内に配設され製品となる基板２２上に光学薄膜２１を成膜する装置であって、基板２２に対向して真空槽２の底部側でかつ中心軸線から偏った位置に配設された二つの蒸着源３，４と、真空槽２の上方側のほぼ中央位置で一枚の基板２２を保持して蒸着源３，４上と傾斜した状態で対向する基板保持部５と、蒸着源３，４のそれぞれの直上に配され蒸着源３，４と基板保持部５との間を遮蔽可能なシャッター６，７と、基板２２に成膜された光学薄膜２１の光学特性値を計測する特性計測手段（不図示）と、膜厚制御を行う膜厚制御システム（不図示）と、蒸着源３，４の間でかつ光学薄膜２１が成膜される基板２２に向けられて、この基板２２上の光学薄膜２１に金属元素を注入するイオンガン８と、金属元素を注入時にイオンガン８上方でイオンガン８と基板２２に成膜される光学薄膜２１との間にガス導入可能なガス導入管９とを備えている。
【００２１】
また、基板２２はＯＨＡＲＡ製Ｓ−ＢＳＬ７のガラスを使用しており、この基板２２は、真空槽２の上部側に該基板２２に対し予め成膜された5層の反射防止膜２３が位置するように、基板保持部５に保持されるようになっている。また、金属元素の注入のために、Ｃｕ材料からなるプレート１０がイオンガン８とガス導入管９との間に配置されている。
【００２２】
シャッター６，７は、シャッター支持棒６ａ，７ａにそれぞれ支持されており、シャッター６，７が蒸着源３，４の直上と、そこから外れた位置との間を移動することにより蒸着源３，４からの蒸発物質による基板２２上へ各層の成膜開始、終了が行われ、各層の膜厚制御を行う。
【００２３】
蒸着源３は高屈折率材料としてＴａ２Ｏ５を使用し、蒸着源４は低屈折率材料としてＳｉＯ２を使用する。
基板保持部５は、真空槽２の上部に配置された駆動モータ１１とこの駆動モータ１１に連結された不図示の駆動力伝達手段（ギア）と真空槽２内に延在した中空の支持軸１２を介して真空槽２のほぼ中央位置で回転可能に支持されている。
基板保持部５上には、上下を貫通する孔５ａが設けられ、孔５ａに一枚の基板２２が保持されている。
【００２４】
なお、基板保持部５は一枚の基板２２のみを保持して成膜構成としたが、一枚の基板２２のみの基板保持部５に限定されるものではなく、多数の基板２２を保持する半球型形状、平面型形状、半球型で段付きの形状、多数の平板または半球型を有する自公転形状を成すものであっても構わない。また、真空槽２内には、基板保持部５及び基板２２を加熱するヒーター（図示略）も内蔵されている。
【００２５】
次に、以上の構成からなる本実施形態の光学薄膜成膜装置１を用いて、図２に示すような、Ｃｕを約２％含むＴａ２Ｏ５で構成されている高屈折率酸化物材料からなる物質（高屈折率層）２１ａとＣｕを約２％含むＳｉＯ２で構成されている低屈折率酸化物材料からなる物質（低屈折率層）２１ｂとを、図３に示すような基準設計膜厚に基づいて交互に３２層積層された多層の光学薄膜を形成する薄膜形成方法について説明する。
【００２６】
まず、図２に示すように、基板２２の一方の面に5層の反射防止膜２３を真空蒸着法により、不図示の光学薄膜成膜装置を用いて基板２２の温度を３００℃にした状態で成膜した。このときの反射防止膜２３の分光反射率特性が、図４に示すように、基板２２の一方の面に波長４００ｎｍ〜６７０ｎｍで反射率０．７％以下、かつ、波長６７１ｎｍ〜７００ｎｍで反射率１．５％以下である反射防止膜２３が基板２２に形成された。
【００２７】
次に、基板２２の反射防止膜２３が形成された面と対向する面上に、Ｔａ２Ｏ５膜とＳｉＯ２膜とが交互に３２層積層された光学薄膜２１を成膜する場合について説明する。この積層された光学薄膜２１は、光学フィルタとして用いられるものである。
まず、基板２２上に成膜された反射防止膜２３を設けた面と対向する面が、真空槽２の底部側を向くように基板２２を基板保持部５の孔５ａに取り付ける。次に、駆動モータ１１を駆動させ、支持軸１２に支持した基板２２を回転させる。そして、基板保持部５をヒータで加熱して基板２２の温度を２００℃にした状態で、基板２２上に光学薄膜２１を成膜する成膜工程を行う。
【００２８】
この成膜工程では、まず、蒸着源３，４の上方をシャッター６，７で覆い、蒸着法に基づき成膜準備を行う。そして、真空槽２内の圧力が１×１０−３Ｐａになった時点で、蒸着源３の上方を覆っていたシャッター６を蒸着源３の上方から移動させて、基板２２に蒸着源３としてセットされた蒸着物質Ｔａ２Ｏ５からなる高屈折率酸化物材料２１ａの光学薄膜の成膜を開始する。このとき、ガス導入管９よりＯ２ガスを導入して圧力を２．５×１０−２Ｐａに設定して、イオンガン８よりＡｒイオンビームを基板２２へ成膜中の高屈折率酸化物材料２１ａ上に所定時間照射する。これにより、イオンガン８の上部に配置されたプレート１０がエッチングされ、Ｃｕの金属酸化物が高屈折率酸化物材料２１ａ中に取り込まれながら成膜されていく。その後、Ｔａ２Ｏ５の膜厚が基準設計膜厚１１５ｎｍに到達した時点でシャッター６を蒸着源３の上方へ移動させて覆い、1層目の成膜が終了した。ここでＣｕが取り込まれる比率は、主に蒸着レートとイオンガンパワーとに依存するが、今回はそれぞれ３Å／ｓｅｃ．と６００Ｗとで成膜を行い、約２％のＣｕ含有率を得た。
【００２９】
次に、蒸着源４の上方を覆っていたシャッター７を蒸着源４の上方から移動させて、基板２２の１層目（Ｔａ２Ｏ５膜）の上に、蒸着源４としてセットされた蒸着物質ＳｉＯ２からなる低屈折率酸化物材料２１ｂの光学薄膜の成膜を開始する。このとき、ガス導入管９よりＯ２ガスを導入して圧力を２．０×１０−２Ｐａに設定して、イオンガン８よりＡｒイオンビームを基板２２へ成膜中の低屈折率酸化物材料２１ｂ上に所定時間照射する。
これにより、イオンガン８の上部に配置されたプレート１０がエッチングされ、Ｃｕの金属酸化物が低屈折率酸化物材料２１ｂ中に取り込まれながら成膜されていく。その後、ＳｉＯ２の膜厚が基準設計膜厚１５５ｎｍに到達した時点でシャッター７を蒸着源４の上方へ移動させて覆い、２層目の成膜が終了した。ここでＣｕが取り込まれる比率は、主に蒸着レートとイオンガンパワーとに依存するが、今回はそれぞれ７Å／ｓｅｃ．と６００Ｗとで成膜を行い、約２％のＣｕ含有率を得た。
さらに上記成膜工程を、図３に示すような各層の基準設計膜厚に到達するように繰り返し成膜を実施することで、３２層に積層された多層の光学薄膜２１が得られた。
【００３０】
ここで、本第１実施形態の比較として、基板２２上へＣｕを約２％含む場合と含まない場合とのＴａ２Ｏ５単層屈折率層をλ／４（λ＝５００ｎｍ）成膜したときの波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計（Ｕ−４０００日立製作所）で測定し、その結果を図５に示す。この図から分かるように、５５０ｎｍ付近より長波長側ではＣｕ吸収により、Ｃｕを含まないλ／４成膜した場合と比べ、透過率特性が６００ｎｍで１％、７００ｎｍで２％、減衰するようなＣｕの金属イオンを含むＴａ２Ｏ５単層屈折率層の光学特性を得ることができた。
【００３１】
さらに、本第１実施形態の比較として、基板２２上へＣｕを約２％含む場合と含まない場合とのＳｉＯ２単層屈折率層をλ／４（λ＝５００ｎｍ）成膜したときの波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図６に示す。この図から分かるように、５５０ｎｍ付近より長波長側ではＣｕ吸収により、Ｃｕを含まないλ／４成膜した場合と比べ、透過率特性が６００ｎｍで１．５％、７００ｎｍで３％、減衰するようなＣｕの金属イオンを含むＳｉＯ２単層屈折率層の光学特性を得ることができた。
【００３２】
また、本実施形態により形成された光学素子２０の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図７に示す。Ｃｕを含まないＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２とにより形成された光学素子と、図３に示すような膜厚に到達するように３２層を成膜した光学素子２０とを比べると、５５０ｎｍ付近から長波長側でＣｕの金属イオンの吸収により、５５０ｎｍ〜７００ｎｍで緩やかに減衰する透過率特性、具体的には６００ｎｍで５８％、７００ｎｍで０．５％の透過率特性を持つ光学素子２０を得ることができた。
【００３３】
さらに、光学素子２０の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける入射角０度のときと、入射角３０度のときとの透過率の波長特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図８に示す。この図から分かるように、入射角０度と入射角３０度とのときでは５５０ｎｍ〜７００ｎｍで緩やかに減衰する透過率特性はほとんど変化せず、４５０ｎｍ付近で多少の透過率特性のリップルが発生している程度であり、入射角に対してほとんど変化はしない分光透過率特性を得ることができた。
【００３４】
本実施形態に係る光学素子２０によれば、基板２２上へ成膜された光学薄膜２１中に含まれる金属元素Ｃｕの光を吸収する性質を利用することで、可視光等の必要な光を透過させ、赤外線等の不要な光を吸収することができる。また、この発明によれば、入射角が変化しても分光透過率特性が受ける影響を抑えることが可能になり、光の入射角に分光透過率特性等の光学特性が依存しないコーティングタイプのみの赤外線カットフィルタを成す光学素子を得ることができる。さらに、透過率特性が最も好ましいとされている人の目の感度特性に近い可視域から近赤外域にかけて緩やかに透過率が下降する特性で、かつ、近赤外線を吸収してカットする赤外線カットフィルタを成す光学素子を得ることができる。
また、高屈折率酸化物材料２１ａと低屈折率酸化物質材料２１ｂとを積層させることで、金属による光の吸収のみだけではなく、光学薄膜の光の干渉を利用した反射により不要な光をカットして、不透過帯域を広げることにも可能になる。
【００３５】
次に、本発明に係る第２実施形態について、図２及び図９から図１１を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る光学薄膜成膜装置１及び光学素子２０と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る光学素子３０を形成する光学薄膜成膜装置において、第１実施形態と異なる点は、第２実施形態では、イオンガン８とガス導入可能なガス導入管９の間に備えられたプレート１０が金属元素Ｃｕ材料ではなく金属元素Ｆｅ材料を使用している点と、Ｃｕの金属イオンを含む高屈折率酸化物質材料２１ａ及び低屈折率酸化物質材料２１ｂではなく、図２に示すように、Ｆｅの金属イオンを約２％含む高屈折率酸化物材料（高屈折率層）３１ａ及び低屈折率酸化物質材料（低屈折率層）３１ｂからなる物質を使用している点とである。
【００３６】
次に、以上の構成からなる本実施形態の光学薄膜成膜装置１を用いて、Ｆｅを約２％含むＴａ２Ｏ５で構成されている高屈折率酸化物材料からなる物質３１ａとＦｅを約２％含むＳｉＯ２で構成されている低屈折率酸化物材料からなる物質３１ｂとを、図３に示すような基準設計膜厚に基づいて交互に３２層積層された多層の光学薄膜を形成する薄膜形成方法について説明する。
【００３７】
まず、第1実施形態と同様にして、基板２２の一方の面に予め反射防止膜２３を成膜した基板２２を用いて、一方の面と対向する面上に成膜される高屈折率酸化物材料３１ａ上に向けて所定時間イオンビームを照射する。これにより、イオンガン８の上部に配置されたプレート１０がエッチングされ、Ｆｅの金属酸化物が高屈折率酸化物材料３１ａ中に取り込まれながら成膜されていく。その後、Ｔａ２Ｏ５の膜厚が基準設計膜厚１１５ｎｍに到達した時点でシャッター６を蒸着源３の上方へ移動させて覆い、1層目の成膜が終了した。ここでＦｅが取り込まれる比率は、主に蒸着レートとイオンガンパワーとに依存するが、今回はそれぞれ３Å／ｓｅｃ．と６００Ｗとで成膜を行い、約２％のＦｅ含有率を得た。
【００３８】
さらに、第１実施形態と同様に、低屈折率酸化物材料３１ｂ上に向けて所定時間イオンビームを照射する。これにより、イオンガン８の上部に配置されたプレート１０がエッチングされ、Ｆｅの金属酸化物が低屈折率酸化物材料３１ｂ中に取り込まれながら成膜されていく。その後、ＳｉＯ２の膜厚が基準設計膜厚１５５ｎｍに到達した時点でシャッター７を蒸着源４の上方へ移動させて覆い、２層目の成膜が終了した。ここでＦｅが取り込まれる比率は、主に蒸着レートとイオンガンパワーとに依存するが、今回はそれぞれ７Å／ｓｅｃ．と６００Ｗとで成膜を行い、約２％のＦｅ含有率を得た。
さらに上記成膜工程を、図３に示すような各層の基準設計膜厚に到達するように繰り返し成膜を実施することで、３２層に積層された多層の光学薄膜３１が得られた。
【００３９】
ここで、本第２実施形態の比較として、基板２２上へＦｅを約２％含む場合と含まない場合とのＴａ２Ｏ５単層屈折率層をλ／４（λ＝５００ｎｍ）成膜したときの波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計（Ｕ−４０００日立製作所）で測定し、その結果を図９に示す。この図から分かるように、５８０ｎｍ付近より長波長側ではＦｅ吸収により、Ｆｅを含まないλ／４成膜した場合と比べ、透過率特性が６３０ｎｍで１％、７３０ｎｍで２％、減衰するようなＦｅの金属イオンを含むＴａ２Ｏ５単層屈折率層の光学特性を得ることができた。
【００４０】
さらに、本第２実施形態の比較として、基板２２上へＦｅを約２％含む場合と含まない場合とのＳｉＯ２単層屈折率層をλ／４（λ＝５００ｎｍ）成膜したときの波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１０に示す。この図から分かるように、５８０ｎｍ付近より長波長側ではＦｅ吸収により、Ｆｅを含まないλ／４成膜した場合と比べ、透過率特性が６３０ｎｍで１．５％、７３０ｎｍで３％、減衰するようなＦｅの金属イオンを含むＳｉＯ２単層屈折率層の光学特性を得ることができた。
【００４１】
また、本実施形態により形成された光学素子の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１１に示す。Ｆｅを含まないＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２とにより形成された光学薄膜と、図３に示すような膜厚に到達するように３２層を成膜した場合とを比べると、５８０ｎｍ付近から長波長側でＦｅの金属イオンの吸収により、５８０ｎｍ〜７３０ｎｍで緩やかに減衰する透過率特性、具体的には６３０ｎｍで５８％、７３０ｎｍで０．５％の透過率特性を持つ光学素子３０を得ることができた。
【００４２】
本実施形態に係る光学素子３０によれば、基板２２上へ成膜された光学薄膜３１中に含まれる金属元素Ｆｅの光を吸収する性質を利用することで、可視光等の必要な光を透過させ、赤外線等の不要な光を吸収することができる。
【００４３】
次に、本発明に係る第３実施形態について、図１２を参照して説明する。
本実施形態では、光学素子２０をデジタルカメラ（光学機器）４０に使用した場合について説明する。
デジタルカメラ４０は、撮像モジュール４１と、処理回路４２と、撮像モジュール４１による画像データを記憶するメモリカード４３と、これらを電気的に接続する電機基板４４とを備えている。
撮像モジュール４１は、撮像レンズ４５と、光学素子２０と、マイクロレンズアレイ４６と、固体撮像素子４７とを備えている。撮像レンズ４５で集光された光学像は、必要な光を透過し、不要な光を吸収するための光学薄膜２１が成膜された光学素子２０を介してマイクロレンズアレイ４６により固体撮像素子４７の各画素にそれぞれ集光されるようになっている。
【００４４】
次に、以上の構成からなる本実施形態のデジタルカメラ４０の使用方法について説明する。
撮像レンズ４５に入射した光学像は、撮像レンズ４１により集光され、光学素子２０に入射する。ここで、撮像レンズ４５に入射した光のうち、光学素子２０の光学薄膜２１の不透過帯域における光は吸収され、透過帯域における光だけが透過し、マイクロレンズアレイ４６に入射する。このとき、吸収による光をカットする方法として、従来では吸収ガラスを使用していたが、上記第1実施形態及び第2実施形態で示すような光学薄膜２１，３１を使用することで、この吸収ガラスは不要になる。
【００４５】
そして、マイクロレンズアレイ４６により入射した光は固体撮像素子４７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４２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４３に記憶されたりする。
【００４６】
本実施形態に係るデジタルカメラ４０によれば、光を吸収する金属元素を含む光学薄膜へ光を入射させた際の分光透過率特性は、ほとんど変化しないので、デジタルカメラや小型モジュール等を光学設計する際の入射角に対する自由度が広がり、幅広い光学機器への適用が可能になる。
【００４７】
次に、本発明に係る第４実施形態について、図１４から図１９を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、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けて、その説明を省略することにする。
第４の実施形態の光学素子５０ｃと第２の実施形態の光学素子３０との構成で異なる点は、第４の実施形態に係る光学素子５０ｃは、水晶からなる水晶基板５１を備えており、水晶基板５１の一方の面上に近赤外線カットフィルタである光学薄膜５２が設けられ、この光学薄膜５２は水晶基板５１から１層目の等屈折率層６１の屈折率と水晶基板５１の屈折率とが略等しくなっている点である。さらに、水晶基板５１の他方の面上に紫外線カットフィルタである光学薄膜５３が設けられている点である。
【００４８】
次に、以上の構成からなる本実施形態の光学素子５０ｃを用いて、水晶基板５１上の一方の面に光学薄膜５２を形成する薄膜形成方法と、水晶基板５１上の他方の面に光学薄膜５３を形成する薄膜形成方法、およびこれらの薄膜評価結果について説明する。
まず、図１４（ａ）に示す光学素子５０ａのように、水晶基板５１の一方の面上に、スパッタリング法により、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９：９１の比で混合すると、水晶基板５１の屈折率と略等しい酸化物層が得られる。この酸化物層が、上述の等屈折率層６１となる。ここで、ＮｂまたはＳｉのそれぞれの酸化物ターゲットは、予め、ＦｅとＮｂまたはＳｉとをそれぞれ重量比で２：９８に混合したターゲットである。この水晶基板５１と屈折率が略等しい等屈折率層６１を厚さ５μｍ形成した。この光学素子５０ａの波長５００ｎｍ時の屈折率は１．５５である。４００ｎｍから９００ｎｍにおいて、この光学素子５０ａの分光透過率特性を分光光度計Ｕ―４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１７に実線で示す。ここで、本第４の実施形態の比較として、ＮｂとＳｉの両方の酸化物ターゲット中にＦｅの金属イオンを含まない場合について成膜した光学素子の分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１７に点線で示した。
この図１４（ａ）の光学素子５０ａによれば、デジタルカメラに使用されているガラスタイプの赤外線カットフィルタの代わりに使用することができる。また、光学素子５０ａの入射角３０°に対する分光透過率特性は図１７の実線と略重なり、入射角特性変化がほとんどみられなかった。
【００４９】
また、図１４（ｂ）に示す光学素子５０ｂのように、等屈折率層６１の上に、スパッタリング法により、図１５に示すような各層の基準設計膜厚に到達するように、ターゲット中にＦｅの金属イオンを含まないＮｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とを交互に繰り返し１６層積層することによって、光学薄膜５２が形成される。ここでは、等屈折率層６１の上に、高屈折率酸化物層５２ａであるＮｂ２Ｏ５を形成した後、低屈折率酸化物層５２ｂであるＳｉＯ２の順で形成している。この時の光学素子５０ｂの分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１８に示す。
この図１４（ｂ）に示すような光学素子５０ｂによれば、７００ｎｍから９００ｎｍにおいて、近赤外線を充分にカットされた透過率特性を得ることできた。さらに、この５０％位置での透過率特性は入射角に対する波長シフトがほとんどみられなかった。また、膜層数を大幅に削減することができた。
【００５０】
さらに、図１４（ｃ）に示す光学素子５０ｃのように、水晶基板５１の他方の面上に、スパッタリング法により、図１６に示すような各層の基準設計膜厚に到達するように、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とを繰り返し１１層積層することによって、光学薄膜５３が形成される。ここでは、水晶基板５１の他方の面上に、低屈折率酸化物層５３ｂであるＳｉＯ２を形成した後、高屈折率酸化物層５３ａであるＮｂ２Ｏ５の順で形成し、最表上層は低屈折率酸化物層５３ｂであるＳｉＯ２としている。また、ここで使用したＮｂまたはＳｉのそれぞれの酸化物ターゲットは、予め、ＣｅとＮｂまたはＳｉとをそれぞれ重量比で５：９５に混合したターゲットである。この時の光学素子５０ｃの分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１９に実線で示す。
【００５１】
この図１４（ｃ）に示すような光学素子５０ｃによれば、人間の目の感度特性に近い分光透過率特性を得ることができるので、デジタルカメラのＣＣＤカラーバランス調整を簡略化することが可能となる。さらに、水晶基板５１は複屈折性をもつので、赤外線カットフィルタである光学薄膜５２がついた水晶基板と別の水晶基板を貼り合わせしたり、水晶基板へ反射防止層を形成したりして、デジタルカメラのキーパーツである光学ローパスフィルタとして使用することも可能である。
【００５２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施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、第1実施形態及び第2実施形態では、イオンガン８とガス導入管９との間にプレート１０として金属元素Ｃｕ材料及び金属元素Ｆｅ材料を使用したが、これに限らず、吸収する波長が異なるＡｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の元素を含む金属材料のプレートを使用しても良い。さらに、高屈折酸化物材料２１ａ，３１ａと低屈折酸化物材料２１ｂ，３１ｂとを成膜すると同時に、不図示の抵抗過熱や蒸着源でＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの金属酸化物を成膜して金属イオンを光学薄膜２１，３１中に含ませて作製しても良い。
【００５３】
また、Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの金属イオンを高屈折率酸化物材料２１ａ，３１ａや低屈折酸化物材料２１ｂ，３１ｂの中にあらかじめ含ませた材料を使用しても良い。また、光学薄膜２１，３１を作製する際に、イオンアシスト蒸着法による成膜を行ったが、これに限定されるものではなく、スパッタリング法、イオンプレーティング法、通常蒸着法であっても構わない。また、イオンビームはＡｒの他にＮ２やＯ２またはこれらの混合ガスでも良い。さらに、光学薄膜２１，３１へ金属元素を約２％含ませたが、イオンガン８の成膜条件や蒸着レートを制御することにより金属元素の量を多くなるように調整して、膜層数を減らすことが可能である。
【００５４】
また、光学薄膜２１，３１の成膜中は、Ｏ２ガスを導入しながらイオンガン８を用いてＡｒイオンビームを基板２２上の光学薄膜２１，３１へ照射して行ったが、プラズマガンを用いて行っても良い。さらに、光学薄膜２１，３１は、Ｔａ２Ｏ５及びＳｉＯ２を用いたが、これに限らず、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＳｉＯ、ＨｆＯ２、ＣｅＯ２を使用しても良い。または、これら２種類以上の物質を混合させても良い。さらに、高屈折率酸化物材料２１ａ，３１ａはすべて酸化物を含む構成としたが、高屈折率酸化物材料２１ａ，３１ａのうち、少なくとも１層が酸化物を主成分とした材料からなるとともに低屈折率層よりも屈折率が高ければ良い。
【００５５】
また、第3実施形態においては、光学素子２０上へ光学薄膜２１を成膜したが、この光学薄膜２１の分光透過率特性は入射角変化に対してほとんど影響を受けないので、入射角が変化する撮像レンズ４５上へ光学薄膜２１を成膜することができるため、光学素子２０を不要にすることも可能になる。また、デジタルカメラ４０に光学素子２０を用いて説明したが、Ｆｅの金属イオンを含む光学素子３０であっても同様の効果が得られる。
【００５６】
また、基板２２としてレンズを使用し、１層目にCｕＯ層を設け、その上にＴｉＯ２とＳｉＯ２とを交互に２６層積層した光学薄膜としても良い。この場合、製造装置としては、膜原料となるターゲットとして３式設置したスパッタリング装置を使用した。スパッタリングターゲットとして、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｓｉの３種類を設置した。第1層目を形成するにあたっては、Ｃｕターゲットを用いて、ＡｒガスとＯ２ガスを導入し、反応性スパッタリング法によりＣｕＯ膜を形成した。続いて、Ｔｉターゲットを用いて同様に反応性スパッタリングを行い、ＴｉＯ２膜を形成した。さらに、その上にＳｉターゲットを用いて同様に反応性スパッタリングを行い、ＳｉＯ２膜を形成した。ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜とを交互に形成することにより、本発明の光学薄膜を得ることができる。この光学薄膜が形成されたレンズの分光透過率特性は、図７に示す値とほぼ同等であった。また、このレンズを光学素子として光学機器に組み込んで使用した場合に、レンズ面に対して入射角度が０度〜２５度程度の光線が含まれるが、実使用上なんら問題は発生せずに、赤外線カットフィルタとして十分機能することが確認できた。
【００５７】
また、基板２２として平板ガラスを使用し、奇数層目にＣｕＯとＷＯ３との混合層（第２の層）を設け、ＭｇＦ２層（第１の層）と交互に３２層積層した光学薄膜としても良い。この場合、膜原料となるターゲットとして２式設置したスパッタリング装置を使用した。スパッタリングターゲットとして、ＣｕとＷとを重量比で５：９５に混合したターゲットとＭｇＦ２との2種類を設置した。第1層目を形成するにあたっては、ＣｕとＷとの混合酸化物ターゲットを用いて、ＡｒガスとＯ２ガスを導入し、ＷとＣｕとＯとからなる層を形成した。続いて、ＭｇＦ２ターゲットを用いてＭｇＦ２膜を形成した。そして、これらの層を交互に形成することにより、本発明の光学薄膜を得ることができる。この光学薄膜を形成したレンズの分光透過率特性は、図７に示す値とほぼ同等であった。また、入射角３０度程度まではほとんど分光透過率特性は変化しなかった。なお、第２の層として、Ｗに代えて、Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａの少なくとも１種類とＣｕとＯとからなっていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学薄膜成膜装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光学素子を示す平面図である。
【図３】図２の光学素子の光学薄膜の基準設計膜厚値である。
【図４】図２の光学素子の反射防止膜の分光透過率特性である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合とのＴａ２Ｏ５膜の分光透過率特性である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合とのＳｉＯ２膜の分光透過率特性である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合との分光透過率特性である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る光学素子の入射角度変化による分光透過率特性である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合とのＴａ２Ｏ５膜の分光透過率特性である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合とのＳｉＯ２膜の分光透過率特性である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合との分光透過率特性である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る光学機器を示す平面図である。
【図１３】従来例の光学素子の入射角度変化による分光透過率特性である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る光学素子を示す図であって、（ａ）は水晶基板の一方の面上に１層目の層を設けた様子を示す平面図、（ｂ）はその一層目の層に近赤外線カットフィルタである光学薄膜を設けた様子を示す平面図、（ｃ）は一層目の層に近赤外線カットフィルタである光学薄膜を設け、水晶基板の他方の面上に紫外線カットフィルタである光学薄膜を設けた様子を示す平面図である。
【図１５】図１４の基板の一方の面に設けられた光学薄膜の基準設計膜厚値である。
【図１６】図１４の基板の他方の面に設けられた光学薄膜の基準設計膜厚値である。
【図１７】図１４（ａ）の光学素子のＦｅを含む場合と含まない場合との分光透過率特性である。
【図１８】図１４（ｂ）の光学素子の分光透過率特性である。
【図１９】図１４（ｃ）の光学素子の分光透過率特性である。
【符号の説明】
【００５９】
２０，３０ 光学素子 ２１，３１ 光学薄膜 ２１ａ，３１ａ 高屈折率酸化物材料からなる物質（高屈折率層） ２１ｂ，３１ｂ 低屈折率酸化物材料からなる物質（低屈折率層） ２２ 基板 ４０ デジタルカメラ（光学機器） ６１ 等屈折率層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に光を吸収する光学薄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。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、顕微鏡、内視鏡などの光学機器に内蔵されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子は、光（映像）を電気信号に変換するシリコン半導体デバイスであり、このシリコン半導体デバイスは近赤外線（ＩＲ）に感度を持っているため、可視光以外に近赤外線も映像として取り込んでしまう。このため、レンズ群で取り込んだ可視光だけの光（映像）をＣＣＤにて電気信号に変換するように、ＣＣＤとレンズ群との間には近赤外光線カットフィルタを介している。このＩＲカットフィルタの分光透過率特性は、デジタルカメラ等のＣＣＤを介して得られた映像の色再現性を決める際に重要な要素をもっている。
【０００３】
ＩＲカットフィルタのタイプとしては、ガラス中の成分により光吸収を利用してＩＲをカットするガラスタイプと、光の干渉を利用した反射により、ＩＲをカットするコーティングタイプとがある。さらに、これらガラスタイプとコーティングタイプとの両者を併用したＩＲカットフィルタ（光線カットフィルタ）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
まず、ＩＲカットフィルタのガラスタイプは、銅イオン等を含んだガラスを使用しており、これらガラス中に溶け込んだ金属イオンが赤外線（不要な光）を吸収し、可視光（必要な光）を透過させている。また、ガラスタイプのＩＲカットフィルタは、光の入射角に対する分光透過率特性の影響をほとんど受けることがない。さらに、ガラスタイプのＩＲカットフィルタは、水晶複屈折板と貼り合わせして、光学ローパスフィルタとしての機能を持たせることにより、デジタルカメラ等の光学機器の構成の簡素化を図ることができる。
【０００５】
一方、ＩＲカットフィルタのコーティングは、一般に用いられている真空蒸着法やスパッタリング法などにより、水晶やニオブ酸リチウムの複屈折板を基板材とした光学ローパスフィルタ上へのＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５等の高屈折率材料と、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２等の低屈折率材料とを交互に成膜した光学薄膜を使用している。このような光学薄膜により、光の干渉を利用して赤外線（不要な光）を反射させ、可視光（必要な光）を透過させている。
【０００６】
ＩＲカットフィルタのガラスタイプとコーティングタイプとを併用した場合、可視光を透過させ、ＩＲカットフィルタの分光透過率特性が最も好ましいとされている人の目の感度特性に近い「可視光域から近赤外域にかけて緩やかに透過率が下降する特性」で、かつ、近赤外線をカットすることができる。
【特許文献１】特開２００３−１６１８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＴｉＯ２とＳｉＯ２とを交互に３２層成膜する場合、図１３に示すように３２層成膜すると、このフィルタを通過する光の入射角が０度から３０度へ大きくなるに伴い、近赤外線をカットする分光透過率特性が短波長側にシフトしてしまう。入射波長が６２０ｎｍにおいて入射角が０度では、透過率が約９７％であるのに対し、入射角３０度では透過率が約３８％と可視光域の一部をカットしてしまう。つまり、コーティングタイプのＩＲカットフィルタへ入射する光の角度の違いにより、デジタルカメラ等のＣＣＤを介して得られた映像の色再現性が変化するという不具合がある。
【０００８】
一方で、上述したＩＲカットフィルタのガラスタイプのフィルタ及び上記特許文献１に記載のようなＩＲカットフィルタのガラスタイプとコーティングタイプとを併用したタイプのフィルタでは、光学ローパスフィルタ機能を含ませるため、水晶複屈折板とＩＲカットフィルタとの貼り合わせ工程が必要となるので、コストアップしてしまう不具合がある。
また、コーティングタイプのＩＲカットフィルタと同等の分光透過率特性を得るためには、ガラスタイプのＩＲカットフィルタ自体の厚みが約１ｍｍ必要であるので、スペース的に制約があるデジタルカメラ等の光学機器が厚くなってしまうという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、入射する光の角度の違いにより透過率特性が変化しにくく、また、基板との貼り合わせ構成を必要とせずに厚みの薄い光学薄膜が成膜された光学素子及び光学機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の光学素子は、基板と該基板の面上に複数の層が形成された光学薄膜とを有する光学素子であって、前記光学薄膜が、前記基板よりも屈折率が低い材料からなる低屈折率層と、少なくとも１層が酸化物を主成分とした材料からなるとともに前記低屈折率層よりも屈折率が高い高屈折率層とを備え、前記低屈折率層と前記高屈折率層とからなる前記光学薄膜の少なくとも１層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンを含むことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、金属イオンは吸収する光の波長が決まっているため、吸収させたい波長の金属イオンを含ませた材料を成膜することにより、光の入射角度変化に対して吸収する波長が変わることがない。したがって、光学薄膜にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類を混入させると、分光透過率特性が入射角度変化に対して変化しにくくなる。具体的には、ガラスタイプのＩＲカットフィルタには、近赤外線を選択的に吸収するように燐酸塩系ガラスにＣｕＯが添加されている。このガラス中で多数の酸素イオンに配位されている銅イオンが、約５２０ｎｍより長波長側の可視光と近赤外線を選択的に吸収する。Ｃｕ以外にもＦｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ等の金属イオンは、ガラス中で多数の酸素イオンに配位されて特定の光を選択的に吸収する類似の性質を持つ。大きく３つに分けると、可視光のうち、Ａｕ，Ａｇ及びＭｎは約４６０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を、Ｃｕ，Ｃｒ及びＦｅは約５２０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を、Ｃｏ及びＮｉは約５８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を、それぞれ主に選択的に吸収する。つまり、金属イオンを含ませた材料を成膜することにより、分光透過率特性等の光学特性が依存しないコーティングタイプのみで赤外線をカットするフィルタを成す光学薄膜が成膜された光学素子を得ることができる。なお、光学薄膜中に含まれるＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉからなる金属イオンの含有率が０．５％未満ではその効果が十分ではない。したがって、１％以上望ましくは２％以上混入させる方が好ましい。また、３０％を超えると可視光域の必要な光の透過率の一部を低下させてしまうおそれもある。
【００１２】
また、本発明の光学素子は、基板と該基板の面上に形成された光学薄膜とを有する光学素子であって、前記光学薄膜がＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする材料からなる第１の層と、Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｂｉの少なくとも１種類とＣｕとＯとからなる第２の層とを備え、前記光学薄膜を構成する層のうち前記基板から最も離間した位置に形成された層が第１の層であることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、Ｃｕを含む酸化物層を用いることにより、Ｃｕが約５２０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を吸収する際、可視光域から近赤外線域にかけて分光透過率特性が緩やかに減衰することになる。ところで、低屈折率層であるＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする層にＣｕを含む酸化物を混入させると、屈折率が上昇し、低屈折率層と高屈折率層とを有する光学薄膜においては、必要な分光透過率特性を得るために必要な光学薄膜の層数が増加してしまう。そのため、Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｂｉの少なくとも１種類、または、これらの酸化物からなる高屈折率層に、Ｃｕを含む酸化物を混入させることにより、高屈折率層としてＣｕを含む酸化物層として基板上に成膜する。
この結果、基板上にＴａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｂｉの少なくとも１種類とＣｕとＯとからなる層を高屈折率層と、ＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする低屈折率層とを積層することで、所望の分光透過率特性を有する光学薄膜を形成することができる。なお、光学薄膜中に中間屈折率層を含めたり、Ｃｕを含まない高屈折率層を含めることは設計上適宜実施することができる。また、光学薄膜中に含まれるＣｕからなる金属イオンの含有率が０．５％未満ではその効果が十分ではなく、３０％を超えると可視光域での透過率をも低下させてしまうおそれがある。
なお、基板から最も離間した位置に、ＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする材料からなる第１の層を設けると、この層は化学的に安定していることから、長期間経過しても該層表面での光散乱等の発生が少ないものとなっており、また、機械的強度が優れているので、層表面に傷が付きにくいものとなる。
【００１４】
また、本発明の光学素子は、前記光学薄膜が、可視光を透過させるとともに、近赤外線の一部を吸収し、前記吸収された前記近赤外線以外の近赤外線を反射する近赤外線カットフィルタであることを特徴とする。
この発明では、基板上に上述した光学薄膜を形成することにより、Ｃｕ等の吸収を利用して、赤外線カットフィルタとなる光学薄膜を形成することができる。また、Ｃｕ等の吸収特性を利用しているので、角度を変えて光を入射させた際の分光透過率特性がほとんど変化しない。このことを利用して、入射光の入射角度が変化するレンズ面上へ直接多層膜を成膜することで、レンズ面上に近赤外線カットフィルタを形成することも可能になる。
【００１５】
また、本発明の光学素子は、前記光学薄膜が、紫外線の一部を吸収し、前記吸収された前記紫外線以外の紫外線を反射する紫外線カットフィルタの機能を有する透過率特性をもつことを特徴とする。
この発明では、Ｐｂ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｃｅ，Ｗの少なくとも１種類の金属イオンを含む酸化物層を光学薄膜に用いることにより、紫外線を選択的に吸収することができる。また、基板上に数十層の紫外線カットフィルタを成膜することにより、紫外線を選択的に反射することができる。さらに、４２０ｎｍ付近以下の紫外線について、人間の目の感度は、４２０ｎｍ付近ではほとんど感度がないのに対し、ＣＣＤは、３５０ｎｍ付近から４２０ｎｍ付近でも感度をもっている。また、ＣＣＤで受光して電気信号に変換し、人間の目の感度特性に近い透過率特性となるように画像処理していたが、ＣＣＤに入る光線を調整することにより、青色のカラーバランス調整をする画像処理を簡略化することができる。
【００１６】
また、本発明の光学素子は、前記光学薄膜が、前記基板側からの前記光学薄膜の１層目に前記基板と略等しい屈折率を有する等屈折率層を備え、少なくとも前記等屈折率層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンが含まれることを特徴とする。
この発明では、基板から１層目に成膜された等屈折率層の膜厚を、必要な吸収量に応じて設定することにより、不要光を吸収する光学薄膜を備えた光学素子ができる。特に、近赤外線を吸収するように設定することにより、デジタルカメラで使用されている近赤外線吸収ガラスとして使用することも可能となる。また、この近赤外線吸収ガラスの厚さが約１ｍｍに対し、光学薄膜では数μｍ程度で良いので、厚さを薄くすることができる。さらに、等屈折率層の上に反射防止膜を成膜した光学素子は、透過率特性を良くすることができる。また、等屈折率層の上に多層の光学薄膜を成膜した光学素子は、この光学薄膜の干渉により不要光を反射してカットしていた領域を、等屈折率層の吸収により不要光を吸収してカットするように調整ができるので、膜層数を減らすことができる。さらに、干渉により不要光をカットすると入射角に対する透過率特性が変化してしまうが、吸収により不要光をカットすると入射角に対する透過率特性がほとんど変化しないので、本光学素子は、角度特性も小さくすることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の光学素子は、前記基板が水晶であることを特徴とする。
この発明では、水晶基板上に近赤外線カットフィルタや紫外線カットフィルタの光学薄膜を形成することにより、デジタルカメラのモワレ防止をすることができ、さらに、ＣＣＤのカラーバランス調整を簡略化することも可能となる。また、光学薄膜が形成された水晶基板、もしくは複数の水晶基板同士を貼り合わせた光学素子は、デジタルカメラに使用される光学ローパスフィルタとして使用することも可能となる。
【００１８】
本発明の光学機器は、上記の光学素子を備えていることを特徴とする。
この発明では、光学機器に従来使用されていた近赤外線吸収ガラスを省くことができ、デジタルカメラ等の光学機器をより小型化することが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては以下の効果を奏する。
本発明に係る光学素子及び光学機器によれば、基板上へ光学薄膜を成膜した際、光を吸収する光学薄膜を成膜することが可能になり、入射角特性の影響をほとんど受けない分光透過率特性を有する光学素子及び光学機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の第１実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
本実施形態に係る光学素子２０は、図１に示すような、光学薄膜成膜装置１により光学薄膜が成膜されてなるものである。
この光学薄膜成膜装置１は、図１及び図２に示すように、真空槽２内に配設され製品となる基板２２上に光学薄膜２１を成膜する装置であって、基板２２に対向して真空槽２の底部側でかつ中心軸線から偏った位置に配設された二つの蒸着源３，４と、真空槽２の上方側のほぼ中央位置で一枚の基板２２を保持して蒸着源３，４上と傾斜した状態で対向する基板保持部５と、蒸着源３，４のそれぞれの直上に配され蒸着源３，４と基板保持部５との間を遮蔽可能なシャッター６，７と、基板２２に成膜された光学薄膜２１の光学特性値を計測する特性計測手段（不図示）と、膜厚制御を行う膜厚制御システム（不図示）と、蒸着源３，４の間でかつ光学薄膜２１が成膜される基板２２に向けられて、この基板２２上の光学薄膜２１に金属元素を注入するイオンガン８と、金属元素を注入時にイオンガン８上方でイオンガン８と基板２２に成膜される光学薄膜２１との間にガス導入可能なガス導入管９とを備えている。
【００２１】
また、基板２２はＯＨＡＲＡ製Ｓ−ＢＳＬ７のガラスを使用しており、この基板２２は、真空槽２の上部側に該基板２２に対し予め成膜された5層の反射防止膜２３が位置するように、基板保持部５に保持されるようになっている。また、金属元素の注入のために、Ｃｕ材料からなるプレート１０がイオンガン８とガス導入管９との間に配置されている。
【００２２】
シャッター６，７は、シャッター支持棒６ａ，７ａにそれぞれ支持されており、シャッター６，７が蒸着源３，４の直上と、そこから外れた位置との間を移動することにより蒸着源３，４からの蒸発物質による基板２２上へ各層の成膜開始、終了が行われ、各層の膜厚制御を行う。
【００２３】
蒸着源３は高屈折率材料としてＴａ２Ｏ５を使用し、蒸着源４は低屈折率材料としてＳｉＯ２を使用する。
基板保持部５は、真空槽２の上部に配置された駆動モータ１１とこの駆動モータ１１に連結された不図示の駆動力伝達手段（ギア）と真空槽２内に延在した中空の支持軸１２を介して真空槽２のほぼ中央位置で回転可能に支持されている。
基板保持部５上には、上下を貫通する孔５ａが設けられ、孔５ａに一枚の基板２２が保持されている。
【００２４】
なお、基板保持部５は一枚の基板２２のみを保持して成膜構成としたが、一枚の基板２２のみの基板保持部５に限定されるものではなく、多数の基板２２を保持する半球型形状、平面型形状、半球型で段付きの形状、多数の平板または半球型を有する自公転形状を成すものであっても構わない。また、真空槽２内には、基板保持部５及び基板２２を加熱するヒーター（図示略）も内蔵されている。
【００２５】
次に、以上の構成からなる本実施形態の光学薄膜成膜装置１を用いて、図２に示すような、Ｃｕを約２％含むＴａ２Ｏ５で構成されている高屈折率酸化物材料からなる物質（高屈折率層）２１ａとＣｕを約２％含むＳｉＯ２で構成されている低屈折率酸化物材料からなる物質（低屈折率層）２１ｂとを、図３に示すような基準設計膜厚に基づいて交互に３２層積層された多層の光学薄膜を形成する薄膜形成方法について説明する。
【００２６】
まず、図２に示すように、基板２２の一方の面に5層の反射防止膜２３を真空蒸着法により、不図示の光学薄膜成膜装置を用いて基板２２の温度を３００℃にした状態で成膜した。このときの反射防止膜２３の分光反射率特性が、図４に示すように、基板２２の一方の面に波長４００ｎｍ〜６７０ｎｍで反射率０．７％以下、かつ、波長６７１ｎｍ〜７００ｎｍで反射率１．５％以下である反射防止膜２３が基板２２に形成された。
【００２７】
次に、基板２２の反射防止膜２３が形成された面と対向する面上に、Ｔａ２Ｏ５膜とＳｉＯ２膜とが交互に３２層積層された光学薄膜２１を成膜する場合について説明する。この積層された光学薄膜２１は、光学フィルタとして用いられるものである。
まず、基板２２上に成膜された反射防止膜２３を設けた面と対向する面が、真空槽２の底部側を向くように基板２２を基板保持部５の孔５ａに取り付ける。次に、駆動モータ１１を駆動させ、支持軸１２に支持した基板２２を回転させる。そして、基板保持部５をヒータで加熱して基板２２の温度を２００℃にした状態で、基板２２上に光学薄膜２１を成膜する成膜工程を行う。
【００２８】
この成膜工程では、まず、蒸着源３，４の上方をシャッター６，７で覆い、蒸着法に基づき成膜準備を行う。そして、真空槽２内の圧力が１×１０−３Ｐａになった時点で、蒸着源３の上方を覆っていたシャッター６を蒸着源３の上方から移動させて、基板２２に蒸着源３としてセットされた蒸着物質Ｔａ２Ｏ５からなる高屈折率酸化物材料２１ａの光学薄膜の成膜を開始する。このとき、ガス導入管９よりＯ２ガスを導入して圧力を２．５×１０−２Ｐａに設定して、イオンガン８よりＡｒイオンビームを基板２２へ成膜中の高屈折率酸化物材料２１ａ上に所定時間照射する。これにより、イオンガン８の上部に配置されたプレート１０がエッチングされ、Ｃｕの金属酸化物が高屈折率酸化物材料２１ａ中に取り込まれながら成膜されていく。その後、Ｔａ２Ｏ５の膜厚が基準設計膜厚１１５ｎｍに到達した時点でシャッター６を蒸着源３の上方へ移動させて覆い、1層目の成膜が終了した。ここでＣｕが取り込まれる比率は、主に蒸着レートとイオンガンパワーとに依存するが、今回はそれぞれ３Å／ｓｅｃ．と６００Ｗとで成膜を行い、約２％のＣｕ含有率を得た。
【００２９】
次に、蒸着源４の上方を覆っていたシャッター７を蒸着源４の上方から移動させて、基板２２の１層目（Ｔａ２Ｏ５膜）の上に、蒸着源４としてセットされた蒸着物質ＳｉＯ２からなる低屈折率酸化物材料２１ｂの光学薄膜の成膜を開始する。このとき、ガス導入管９よりＯ２ガスを導入して圧力を２．０×１０−２Ｐａに設定して、イオンガン８よりＡｒイオンビームを基板２２へ成膜中の低屈折率酸化物材料２１ｂ上に所定時間照射する。
これにより、イオンガン８の上部に配置されたプレート１０がエッチングされ、Ｃｕの金属酸化物が低屈折率酸化物材料２１ｂ中に取り込まれながら成膜されていく。その後、ＳｉＯ２の膜厚が基準設計膜厚１５５ｎｍに到達した時点でシャッター７を蒸着源４の上方へ移動させて覆い、２層目の成膜が終了した。ここでＣｕが取り込まれる比率は、主に蒸着レートとイオンガンパワーとに依存するが、今回はそれぞれ７Å／ｓｅｃ．と６００Ｗとで成膜を行い、約２％のＣｕ含有率を得た。
さらに上記成膜工程を、図３に示すような各層の基準設計膜厚に到達するように繰り返し成膜を実施することで、３２層に積層された多層の光学薄膜２１が得られた。
【００３０】
ここで、本第１実施形態の比較として、基板２２上へＣｕを約２％含む場合と含まない場合とのＴａ２Ｏ５単層屈折率層をλ／４（λ＝５００ｎｍ）成膜したときの波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計（Ｕ−４０００日立製作所）で測定し、その結果を図５に示す。この図から分かるように、５５０ｎｍ付近より長波長側ではＣｕ吸収により、Ｃｕを含まないλ／４成膜した場合と比べ、透過率特性が６００ｎｍで１％、７００ｎｍで２％、減衰するようなＣｕの金属イオンを含むＴａ２Ｏ５単層屈折率層の光学特性を得ることができた。
【００３１】
さらに、本第１実施形態の比較として、基板２２上へＣｕを約２％含む場合と含まない場合とのＳｉＯ２単層屈折率層をλ／４（λ＝５００ｎｍ）成膜したときの波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図６に示す。この図から分かるように、５５０ｎｍ付近より長波長側ではＣｕ吸収により、Ｃｕを含まないλ／４成膜した場合と比べ、透過率特性が６００ｎｍで１．５％、７００ｎｍで３％、減衰するようなＣｕの金属イオンを含むＳｉＯ２単層屈折率層の光学特性を得ることができた。
【００３２】
また、本実施形態により形成された光学素子２０の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図７に示す。Ｃｕを含まないＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２とにより形成された光学素子と、図３に示すような膜厚に到達するように３２層を成膜した光学素子２０とを比べると、５５０ｎｍ付近から長波長側でＣｕの金属イオンの吸収により、５５０ｎｍ〜７００ｎｍで緩やかに減衰する透過率特性、具体的には６００ｎｍで５８％、７００ｎｍで０．５％の透過率特性を持つ光学素子２０を得ることができた。
【００３３】
さらに、光学素子２０の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける入射角０度のときと、入射角３０度のときとの透過率の波長特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図８に示す。この図から分かるように、入射角０度と入射角３０度とのときでは５５０ｎｍ〜７００ｎｍで緩やかに減衰する透過率特性はほとんど変化せず、４５０ｎｍ付近で多少の透過率特性のリップルが発生している程度であり、入射角に対してほとんど変化はしない分光透過率特性を得ることができた。
【００３４】
本実施形態に係る光学素子２０によれば、基板２２上へ成膜された光学薄膜２１中に含まれる金属元素Ｃｕの光を吸収する性質を利用することで、可視光等の必要な光を透過させ、赤外線等の不要な光を吸収することができる。また、この発明によれば、入射角が変化しても分光透過率特性が受ける影響を抑えることが可能になり、光の入射角に分光透過率特性等の光学特性が依存しないコーティングタイプのみの赤外線カットフィルタを成す光学素子を得ることができる。さらに、透過率特性が最も好ましいとされている人の目の感度特性に近い可視域から近赤外域にかけて緩やかに透過率が下降する特性で、かつ、近赤外線を吸収してカットする赤外線カットフィルタを成す光学素子を得ることができる。
また、高屈折率酸化物材料２１ａと低屈折率酸化物質材料２１ｂとを積層させることで、金属による光の吸収のみだけではなく、光学薄膜の光の干渉を利用した反射により不要な光をカットして、不透過帯域を広げることにも可能になる。
【００３５】
次に、本発明に係る第２実施形態について、図２及び図９から図１１を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る光学薄膜成膜装置１及び光学素子２０と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る光学素子３０を形成する光学薄膜成膜装置において、第１実施形態と異なる点は、第２実施形態では、イオンガン８とガス導入可能なガス導入管９の間に備えられたプレート１０が金属元素Ｃｕ材料ではなく金属元素Ｆｅ材料を使用している点と、Ｃｕの金属イオンを含む高屈折率酸化物質材料２１ａ及び低屈折率酸化物質材料２１ｂではなく、図２に示すように、Ｆｅの金属イオンを約２％含む高屈折率酸化物材料（高屈折率層）３１ａ及び低屈折率酸化物質材料（低屈折率層）３１ｂからなる物質を使用している点とである。
【００３６】
次に、以上の構成からなる本実施形態の光学薄膜成膜装置１を用いて、Ｆｅを約２％含むＴａ２Ｏ５で構成されている高屈折率酸化物材料からなる物質３１ａとＦｅを約２％含むＳｉＯ２で構成されている低屈折率酸化物材料からなる物質３１ｂとを、図３に示すような基準設計膜厚に基づいて交互に３２層積層された多層の光学薄膜を形成する薄膜形成方法について説明する。
【００３７】
まず、第1実施形態と同様にして、基板２２の一方の面に予め反射防止膜２３を成膜した基板２２を用いて、一方の面と対向する面上に成膜される高屈折率酸化物材料３１ａ上に向けて所定時間イオンビームを照射する。これにより、イオンガン８の上部に配置されたプレート１０がエッチングされ、Ｆｅの金属酸化物が高屈折率酸化物材料３１ａ中に取り込まれながら成膜されていく。その後、Ｔａ２Ｏ５の膜厚が基準設計膜厚１１５ｎｍに到達した時点でシャッター６を蒸着源３の上方へ移動させて覆い、1層目の成膜が終了した。ここでＦｅが取り込まれる比率は、主に蒸着レートとイオンガンパワーとに依存するが、今回はそれぞれ３Å／ｓｅｃ．と６００Ｗとで成膜を行い、約２％のＦｅ含有率を得た。
【００３８】
さらに、第１実施形態と同様に、低屈折率酸化物材料３１ｂ上に向けて所定時間イオンビームを照射する。これにより、イオンガン８の上部に配置されたプレート１０がエッチングされ、Ｆｅの金属酸化物が低屈折率酸化物材料３１ｂ中に取り込まれながら成膜されていく。その後、ＳｉＯ２の膜厚が基準設計膜厚１５５ｎｍに到達した時点でシャッター７を蒸着源４の上方へ移動させて覆い、２層目の成膜が終了した。ここでＦｅが取り込まれる比率は、主に蒸着レートとイオンガンパワーとに依存するが、今回はそれぞれ７Å／ｓｅｃ．と６００Ｗとで成膜を行い、約２％のＦｅ含有率を得た。
さらに上記成膜工程を、図３に示すような各層の基準設計膜厚に到達するように繰り返し成膜を実施することで、３２層に積層された多層の光学薄膜３１が得られた。
【００３９】
ここで、本第２実施形態の比較として、基板２２上へＦｅを約２％含む場合と含まない場合とのＴａ２Ｏ５単層屈折率層をλ／４（λ＝５００ｎｍ）成膜したときの波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計（Ｕ−４０００日立製作所）で測定し、その結果を図９に示す。この図から分かるように、５８０ｎｍ付近より長波長側ではＦｅ吸収により、Ｆｅを含まないλ／４成膜した場合と比べ、透過率特性が６３０ｎｍで１％、７３０ｎｍで２％、減衰するようなＦｅの金属イオンを含むＴａ２Ｏ５単層屈折率層の光学特性を得ることができた。
【００４０】
さらに、本第２実施形態の比較として、基板２２上へＦｅを約２％含む場合と含まない場合とのＳｉＯ２単層屈折率層をλ／４（λ＝５００ｎｍ）成膜したときの波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１０に示す。この図から分かるように、５８０ｎｍ付近より長波長側ではＦｅ吸収により、Ｆｅを含まないλ／４成膜した場合と比べ、透過率特性が６３０ｎｍで１．５％、７３０ｎｍで３％、減衰するようなＦｅの金属イオンを含むＳｉＯ２単層屈折率層の光学特性を得ることができた。
【００４１】
また、本実施形態により形成された光学素子の波長４００ｎｍ〜９００ｎｍにおける分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１１に示す。Ｆｅを含まないＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２とにより形成された光学薄膜と、図３に示すような膜厚に到達するように３２層を成膜した場合とを比べると、５８０ｎｍ付近から長波長側でＦｅの金属イオンの吸収により、５８０ｎｍ〜７３０ｎｍで緩やかに減衰する透過率特性、具体的には６３０ｎｍで５８％、７３０ｎｍで０．５％の透過率特性を持つ光学素子３０を得ることができた。
【００４２】
本実施形態に係る光学素子３０によれば、基板２２上へ成膜された光学薄膜３１中に含まれる金属元素Ｆｅの光を吸収する性質を利用することで、可視光等の必要な光を透過させ、赤外線等の不要な光を吸収することができる。
【００４３】
次に、本発明に係る第３実施形態について、図１２を参照して説明する。
本実施形態では、光学素子２０をデジタルカメラ（光学機器）４０に使用した場合について説明する。
デジタルカメラ４０は、撮像モジュール４１と、処理回路４２と、撮像モジュール４１による画像データを記憶するメモリカード４３と、これらを電気的に接続する電機基板４４とを備えている。
撮像モジュール４１は、撮像レンズ４５と、光学素子２０と、マイクロレンズアレイ４６と、固体撮像素子４７とを備えている。撮像レンズ４５で集光された光学像は、必要な光を透過し、不要な光を吸収するための光学薄膜２１が成膜された光学素子２０を介してマイクロレンズアレイ４６により固体撮像素子４７の各画素にそれぞれ集光されるようになっている。
【００４４】
次に、以上の構成からなる本実施形態のデジタルカメラ４０の使用方法について説明する。
撮像レンズ４５に入射した光学像は、撮像レンズ４１により集光され、光学素子２０に入射する。ここで、撮像レンズ４５に入射した光のうち、光学素子２０の光学薄膜２１の不透過帯域における光は吸収され、透過帯域における光だけが透過し、マイクロレンズアレイ４６に入射する。このとき、吸収による光をカットする方法として、従来では吸収ガラスを使用していたが、上記第1実施形態及び第2実施形態で示すような光学薄膜２１，３１を使用することで、この吸収ガラスは不要になる。
【００４５】
そして、マイクロレンズアレイ４６により入射した光は固体撮像素子４７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４２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４３に記憶されたりする。
【００４６】
本実施形態に係るデジタルカメラ４０によれば、光を吸収する金属元素を含む光学薄膜へ光を入射させた際の分光透過率特性は、ほとんど変化しないので、デジタルカメラや小型モジュール等を光学設計する際の入射角に対する自由度が広がり、幅広い光学機器への適用が可能になる。
【００４７】
次に、本発明に係る第４実施形態について、図１４から図１９を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、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けて、その説明を省略することにする。
第４の実施形態の光学素子５０ｃと第２の実施形態の光学素子３０との構成で異なる点は、第４の実施形態に係る光学素子５０ｃは、水晶からなる水晶基板５１を備えており、水晶基板５１の一方の面上に近赤外線カットフィルタである光学薄膜５２が設けられ、この光学薄膜５２は水晶基板５１から１層目の等屈折率層６１の屈折率と水晶基板５１の屈折率とが略等しくなっている点である。さらに、水晶基板５１の他方の面上に紫外線カットフィルタである光学薄膜５３が設けられている点である。
【００４８】
次に、以上の構成からなる本実施形態の光学素子５０ｃを用いて、水晶基板５１上の一方の面に光学薄膜５２を形成する薄膜形成方法と、水晶基板５１上の他方の面に光学薄膜５３を形成する薄膜形成方法、およびこれらの薄膜評価結果について説明する。
まず、図１４（ａ）に示す光学素子５０ａのように、水晶基板５１の一方の面上に、スパッタリング法により、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９：９１の比で混合すると、水晶基板５１の屈折率と略等しい酸化物層が得られる。この酸化物層が、上述の等屈折率層６１となる。ここで、ＮｂまたはＳｉのそれぞれの酸化物ターゲットは、予め、ＦｅとＮｂまたはＳｉとをそれぞれ重量比で２：９８に混合したターゲットである。この水晶基板５１と屈折率が略等しい等屈折率層６１を厚さ５μｍ形成した。この光学素子５０ａの波長５００ｎｍ時の屈折率は１．５５である。４００ｎｍから９００ｎｍにおいて、この光学素子５０ａの分光透過率特性を分光光度計Ｕ―４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１７に実線で示す。ここで、本第４の実施形態の比較として、ＮｂとＳｉの両方の酸化物ターゲット中にＦｅの金属イオンを含まない場合について成膜した光学素子の分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１７に点線で示した。
この図１４（ａ）の光学素子５０ａによれば、デジタルカメラに使用されているガラスタイプの赤外線カットフィルタの代わりに使用することができる。また、光学素子５０ａの入射角３０°に対する分光透過率特性は図１７の実線と略重なり、入射角特性変化がほとんどみられなかった。
【００４９】
また、図１４（ｂ）に示す光学素子５０ｂのように、等屈折率層６１の上に、スパッタリング法により、図１５に示すような各層の基準設計膜厚に到達するように、ターゲット中にＦｅの金属イオンを含まないＮｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とを交互に繰り返し１６層積層することによって、光学薄膜５２が形成される。ここでは、等屈折率層６１の上に、高屈折率酸化物層５２ａであるＮｂ２Ｏ５を形成した後、低屈折率酸化物層５２ｂであるＳｉＯ２の順で形成している。この時の光学素子５０ｂの分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１８に示す。
この図１４（ｂ）に示すような光学素子５０ｂによれば、７００ｎｍから９００ｎｍにおいて、近赤外線を充分にカットされた透過率特性を得ることできた。さらに、この５０％位置での透過率特性は入射角に対する波長シフトがほとんどみられなかった。また、膜層数を大幅に削減することができた。
【００５０】
さらに、図１４（ｃ）に示す光学素子５０ｃのように、水晶基板５１の他方の面上に、スパッタリング法により、図１６に示すような各層の基準設計膜厚に到達するように、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５とを繰り返し１１層積層することによって、光学薄膜５３が形成される。ここでは、水晶基板５１の他方の面上に、低屈折率酸化物層５３ｂであるＳｉＯ２を形成した後、高屈折率酸化物層５３ａであるＮｂ２Ｏ５の順で形成し、最表上層は低屈折率酸化物層５３ｂであるＳｉＯ２としている。また、ここで使用したＮｂまたはＳｉのそれぞれの酸化物ターゲットは、予め、ＣｅとＮｂまたはＳｉとをそれぞれ重量比で５：９５に混合したターゲットである。この時の光学素子５０ｃの分光透過率特性を分光光度計Ｕ−４０００（日立製作所）で測定し、その結果を図１９に実線で示す。
【００５１】
この図１４（ｃ）に示すような光学素子５０ｃによれば、人間の目の感度特性に近い分光透過率特性を得ることができるので、デジタルカメラのＣＣＤカラーバランス調整を簡略化することが可能となる。さらに、水晶基板５１は複屈折性をもつので、赤外線カットフィルタである光学薄膜５２がついた水晶基板と別の水晶基板を貼り合わせしたり、水晶基板へ反射防止層を形成したりして、デジタルカメラのキーパーツである光学ローパスフィルタとして使用することも可能である。
【００５２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施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、第1実施形態及び第2実施形態では、イオンガン８とガス導入管９との間にプレート１０として金属元素Ｃｕ材料及び金属元素Ｆｅ材料を使用したが、これに限らず、吸収する波長が異なるＡｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の元素を含む金属材料のプレートを使用しても良い。さらに、高屈折酸化物材料２１ａ，３１ａと低屈折酸化物材料２１ｂ，３１ｂとを成膜すると同時に、不図示の抵抗過熱や蒸着源でＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの金属酸化物を成膜して金属イオンを光学薄膜２１，３１中に含ませて作製しても良い。
【００５３】
また、Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの金属イオンを高屈折率酸化物材料２１ａ，３１ａや低屈折酸化物材料２１ｂ，３１ｂの中にあらかじめ含ませた材料を使用しても良い。また、光学薄膜２１，３１を作製する際に、イオンアシスト蒸着法による成膜を行ったが、これに限定されるものではなく、スパッタリング法、イオンプレーティング法、通常蒸着法であっても構わない。また、イオンビームはＡｒの他にＮ２やＯ２またはこれらの混合ガスでも良い。さらに、光学薄膜２１，３１へ金属元素を約２％含ませたが、イオンガン８の成膜条件や蒸着レートを制御することにより金属元素の量を多くなるように調整して、膜層数を減らすことが可能である。
【００５４】
また、光学薄膜２１，３１の成膜中は、Ｏ２ガスを導入しながらイオンガン８を用いてＡｒイオンビームを基板２２上の光学薄膜２１，３１へ照射して行ったが、プラズマガンを用いて行っても良い。さらに、光学薄膜２１，３１は、Ｔａ２Ｏ５及びＳｉＯ２を用いたが、これに限らず、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＳｉＯ、ＨｆＯ２、ＣｅＯ２を使用しても良い。または、これら２種類以上の物質を混合させても良い。さらに、高屈折率酸化物材料２１ａ，３１ａはすべて酸化物を含む構成としたが、高屈折率酸化物材料２１ａ，３１ａのうち、少なくとも１層が酸化物を主成分とした材料からなるとともに低屈折率層よりも屈折率が高ければ良い。
【００５５】
また、第3実施形態においては、光学素子２０上へ光学薄膜２１を成膜したが、この光学薄膜２１の分光透過率特性は入射角変化に対してほとんど影響を受けないので、入射角が変化する撮像レンズ４５上へ光学薄膜２１を成膜することができるため、光学素子２０を不要にすることも可能になる。また、デジタルカメラ４０に光学素子２０を用いて説明したが、Ｆｅの金属イオンを含む光学素子３０であっても同様の効果が得られる。
【００５６】
また、基板２２としてレンズを使用し、１層目にCｕＯ層を設け、その上にＴｉＯ２とＳｉＯ２とを交互に２６層積層した光学薄膜としても良い。この場合、製造装置としては、膜原料となるターゲットとして３式設置したスパッタリング装置を使用した。スパッタリングターゲットとして、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｓｉの３種類を設置した。第1層目を形成するにあたっては、Ｃｕターゲットを用いて、ＡｒガスとＯ２ガスを導入し、反応性スパッタリング法によりＣｕＯ膜を形成した。続いて、Ｔｉターゲットを用いて同様に反応性スパッタリングを行い、ＴｉＯ２膜を形成した。さらに、その上にＳｉターゲットを用いて同様に反応性スパッタリングを行い、ＳｉＯ２膜を形成した。ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜とを交互に形成することにより、本発明の光学薄膜を得ることができる。この光学薄膜が形成されたレンズの分光透過率特性は、図７に示す値とほぼ同等であった。また、このレンズを光学素子として光学機器に組み込んで使用した場合に、レンズ面に対して入射角度が０度〜２５度程度の光線が含まれるが、実使用上なんら問題は発生せずに、赤外線カットフィルタとして十分機能することが確認できた。
【００５７】
また、基板２２として平板ガラスを使用し、奇数層目にＣｕＯとＷＯ３との混合層（第２の層）を設け、ＭｇＦ２層（第１の層）と交互に３２層積層した光学薄膜としても良い。この場合、膜原料となるターゲットとして２式設置したスパッタリング装置を使用した。スパッタリングターゲットとして、ＣｕとＷとを重量比で５：９５に混合したターゲットとＭｇＦ２との2種類を設置した。第1層目を形成するにあたっては、ＣｕとＷとの混合酸化物ターゲットを用いて、ＡｒガスとＯ２ガスを導入し、ＷとＣｕとＯとからなる層を形成した。続いて、ＭｇＦ２ターゲットを用いてＭｇＦ２膜を形成した。そして、これらの層を交互に形成することにより、本発明の光学薄膜を得ることができる。この光学薄膜を形成したレンズの分光透過率特性は、図７に示す値とほぼ同等であった。また、入射角３０度程度まではほとんど分光透過率特性は変化しなかった。なお、第２の層として、Ｗに代えて、Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａの少なくとも１種類とＣｕとＯとからなっていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学薄膜成膜装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光学素子を示す平面図である。
【図３】図２の光学素子の光学薄膜の基準設計膜厚値である。
【図４】図２の光学素子の反射防止膜の分光透過率特性である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合とのＴａ２Ｏ５膜の分光透過率特性である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合とのＳｉＯ２膜の分光透過率特性である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合との分光透過率特性である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る光学素子の入射角度変化による分光透過率特性である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合とのＴａ２Ｏ５膜の分光透過率特性である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合とのＳｉＯ２膜の分光透過率特性である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る光学素子のＣｕを含む場合と含まない場合との分光透過率特性である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る光学機器を示す平面図である。
【図１３】従来例の光学素子の入射角度変化による分光透過率特性である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る光学素子を示す図であって、（ａ）は水晶基板の一方の面上に１層目の層を設けた様子を示す平面図、（ｂ）はその一層目の層に近赤外線カットフィルタである光学薄膜を設けた様子を示す平面図、（ｃ）は一層目の層に近赤外線カットフィルタである光学薄膜を設け、水晶基板の他方の面上に紫外線カットフィルタである光学薄膜を設けた様子を示す平面図である。
【図１５】図１４の基板の一方の面に設けられた光学薄膜の基準設計膜厚値である。
【図１６】図１４の基板の他方の面に設けられた光学薄膜の基準設計膜厚値である。
【図１７】図１４（ａ）の光学素子のＦｅを含む場合と含まない場合との分光透過率特性である。
【図１８】図１４（ｂ）の光学素子の分光透過率特性である。
【図１９】図１４（ｃ）の光学素子の分光透過率特性である。
【符号の説明】
【００５９】
２０，３０ 光学素子 ２１，３１ 光学薄膜 ２１ａ，３１ａ 高屈折率酸化物材料からなる物質（高屈折率層） ２１ｂ，３１ｂ 低屈折率酸化物材料からなる物質（低屈折率層） ２２ 基板 ４０ デジタルカメラ（光学機器） ６１ 等屈折率層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と該基板の面上に複数の層が形成された光学薄膜とを有する光学素子であって、
前記光学薄膜が、前記基板よりも屈折率が低い材料からなる低屈折率層と、
少なくとも１層が酸化物を主成分とした材料からなるとともに前記低屈折率層よりも屈折率が高い高屈折率層とを備え、
前記低屈折率層と前記高屈折率層とからなる前記光学薄膜の少なくとも１層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンを含むことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
基板と該基板の面上に形成された光学薄膜とを有する光学素子であって、
前記光学薄膜がＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする材料からなる第１の層と、
Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｂｉの少なくとも１種類とＣｕとＯとからなる第２の層とを備え、
前記光学薄膜を構成する層のうち前記基板から最も離間した位置に形成された層が第１の層であることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記光学薄膜が、可視光を透過させるとともに、近赤外線の一部を吸収し、前記吸収された前記近赤外線以外の近赤外線を反射する近赤外線カットフィルタであ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。
【請求項４】
前記光学薄膜が、紫外線の一部を吸収し、前記吸収された前記紫外線以外の紫外線を反射する紫外線カットフィルタの機能を有する透過率特性をもつことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記光学薄膜が、前記基板側からの前記光学薄膜の１層目に前記基板と略等しい屈折率を有する等屈折率層を備え、
少なくとも前記等屈折率層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンが含まれることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記基板が水晶であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一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。
【請求項１】
基板と該基板の面上に複数の層が形成された光学薄膜とを有する光学素子であって、
前記光学薄膜が、前記基板よりも屈折率が低い材料からなる低屈折率層と、
少なくとも１層が酸化物を主成分とした材料からなるとともに前記低屈折率層よりも屈折率が高い高屈折率層とを備え、
前記低屈折率層と前記高屈折率層とからなる前記光学薄膜の少なくとも１層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンを含むことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
基板と該基板の面上に形成された光学薄膜とを有する光学素子であって、
前記光学薄膜がＳｉＯ２またはＭｇＦ２を主成分とする材料からなる第１の層と、
Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｂｉの少なくとも１種類とＣｕとＯとからなる第２の層とを備え、
前記光学薄膜を構成する層のうち前記基板から最も離間した位置に形成された層が第１の層であることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記光学薄膜が、可視光を透過させるとともに、近赤外線の一部を吸収し、前記吸収された前記近赤外線以外の近赤外線を反射する近赤外線カットフィルタであ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。
【請求項４】
前記光学薄膜が、紫外線の一部を吸収し、前記吸収された前記紫外線以外の紫外線を反射する紫外線カットフィルタの機能を有する透過率特性をもつことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記光学薄膜が、前記基板側からの前記光学薄膜の１層目に前記基板と略等しい屈折率を有する等屈折率層を備え、
少なくとも前記等屈折率層にＣｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種類の金属イオンが含まれることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記基板が水晶であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−１１４０８（Ｐ２００６−１１４０８Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４６６８６（Ｐ２００５−１４６６８６）
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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