JP2003185810A - 輪帯状ｎｄフィルター及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明基板の中心部に、微視的に階段状をなす
積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積層形成し、この
積層円形ＮＤフィルター膜の外囲に位置させた透明接着
剤を介して別の透明基板を接着してなる輪帯状ＮＤフィ
ルターにおいて、一対の円形透明基板の平行度を容易に
保証できる輪帯状ＮＤフィルター及びその製造方法を得
る。 【構成】 一対の透明基板の間の周縁部に位置させて、
中心部の積層円形ＮＤフィルター膜の積層厚と同等以上
の積層厚を有する周縁スペーサ膜を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、中心部程光透過率を小さくした
輪帯状ＮＤフィルター及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】例えば、ＣＣＴＶ用レン
ズでは、機械的な小絞（大Ｆ値）の限界以上に光量を減
少させ、見かけ上大きなＦ値を得るため、輪帯状のＮＤ
フィルター１０が用いられている。図１０、図１１はそ
の概念図であり、透明基板１１の中心部上に、段階的に
径の小さくなる円形ＮＤフィルター膜（光吸収膜）１
２、１３、１４を、蒸着により同心状に積層形成してな
っている。透明基板１１の厚さは、通常０．５ｍｍ前
後、各円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の厚さは、１０
分の数μｍオーダである。この輪帯状ＮＤフィルター１
０によると、機械絞が小絞になる程、透過光量が減少す
るため、見かけ上の大Ｆ値を得ることができる。

【０００３】ところが、この輪帯状ＮＤフィルター１０
を有するレンズにおいて、機械絞の開放時と最小絞時と
で像性能を比較すると、僅かながらピント移動が生じ、
像性能が悪化することが明らかとなった。

【０００４】この問題点を解決するため、本出願人は既
に、微視的に階段状をなす同心状の積層円形ＮＤフィル
ターの外囲の空間を、ＮＤフィルター膜と似た屈折率の
透明接着剤で埋めると、ピント移動が改善されることを
見出し、特許出願した（特開平１１‐２３８１０号公
報）。同心状に積層形成される円形ＮＤフィルターは上
述のようにμｍオーダーのきわめて薄いものであるが、
輪帯状ＮＤフィルター全体として見たときには、中心部
のみに積層厚が段階的に変化する屈折率が１．３〜２．
６程度のＮＤフィルター膜が存在するから、これがレン
ズ作用をしてピント移動の原因となる。ＮＤフィルター
膜の外囲を透明接着剤で埋めると、このレンズ作用をな
くし、ピント移動を防止できるのである。

【０００５】積層ＮＤフィルターの外囲を透明接着剤で
埋めるには、積層ＮＤフィルターを二枚の透明基板で挟
むのが実際的である。ところが、この構造において新た
な問題が指摘されるに至った。すなわち、図１２に示す
ように、積層ＮＤフィルター１０は、一方の透明基板１
１の中心部にＮＤフィルター膜１２、１３、１４を順次
蒸着形成し、その後、これらのＮＤフィルター膜の外囲
に接着剤１６を位置させて、他方の透明基板１５を接着
する。このとき、従来は単に透明基板１１を水平面上に
置いて自重により透明基板１５を重ねていた。しかし、
ＮＤフィルター膜１２〜１４は透明基板１１の中心部の
みに存在しているため、図に誇張して示すように、透明
基板１５が透明基板１１に対して傾斜してしまい、平行
度が損なわれる場合があることが判明した。両円形基板
１１と１５の平行度が損なわれると、明らかに光学性能
が悪化する。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、従って、透明基板の中心部
に、微視的に階段状をなす積層円形ＮＤフィルター膜を
同心状に積層形成し、この積層円形ＮＤフィルター膜の
外囲に位置させた透明接着剤を介して別の透明基板を接
着してなる輪帯状ＮＤフィルターにおいて、一対の円形
透明基板の平行度を容易に保証できる輪帯状ＮＤフィル
ター及びその製造方法を得ることを目的とする。

【０００７】

【発明の概要】本発明は、透明基板の中心部に、微視的
に階段状をなす積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積
層形成し、この積層円形ＮＤフィルター膜の外囲に位置
させた透明接着剤を介して別の透明基板を接着してなる
輪帯状ＮＤフィルターにおいて、一対の透明基板の間の
周縁部に位置させて、中心部の積層円形ＮＤフィルター
膜の積層厚と同等以上の積層厚を有する周縁スペーサ膜
を形成したことを特徴としている。このように周縁部に
スペーサ膜を形成すれば、一対の透明基板の平行性を確
保することができ、光学性能の悪化を防ぐことができ
る。

【０００８】本発明は、製造方法の態様では、透明基板
の中心部に、微視的に階段状をなす積層円形ＮＤフィル
ター膜を同心状に積層形成するステップ；透明基板の周
縁部に、積層円形ＮＤフィルター膜と同等以上の厚さを
有する周縁スペーサ膜を形成するステップ；及び積層円
形ＮＤフィルター膜と周縁スペーサ膜との間に接着剤を
位置させて、透明基板上に別の円形透明基板を接着する
ステップ；を有することを特徴とする。

【０００９】積層円形ＮＤフィルター膜を形成するステ
ップと、周縁スペーサ膜を形成するステップとは、別々
の蒸着ステップとすることも可能であるが、同一の蒸着
ステップで同一の材料を用いて実行するのが実際的であ
る。

【００１０】周縁スペーサ膜は、積層円形ＮＤフィルタ
ー膜と同心状の全環状に形成し、あるいは周方向に不連
続な３箇所以上の不連続スペーサ膜として形成すること
ができる。不連続スペーサ膜として構成する場合には、
積層円形ＮＤフィルター膜を順次積層形成するとき、各
層が少なくとも一部がオーバラップする態様で形成すれ
ばよい。また、周縁スペーサ膜は、積層円形ＮＤフィル
ター膜と同時に同一の材料により形成するのが実際的で
ある。

【００１１】積層円形ＮＤフィルター膜及び周縁スペー
サ膜と透明接着剤は屈折率がほぼ等しい材料を選択する
ことが好ましい。ＮＤフィルター膜の屈折率が通常１．
３〜２．６であることを考慮すると、透明接着剤も、
１．３〜２．６の屈折率のものを用いることが好まし
い。

【００１２】透明接着剤は、例えば、同心状の積層円形
ＮＤフィルターの外囲にスピンコート法によって形成す
ることができる。

【００１３】本発明の輪帯状ＮＤフィルターは、機械的
開口径を開放状態から最小絞状態の間で変化させる機械
絞機構と併用して効果がある。

【００１４】

【発明の実施形態】図１、図２は、本発明による輪帯状
ＮＤフィルター１００の第一の実施形態を示す。図１
０、図１１の従来例と同一の構成要素には同一の符号を
付すと、円形をなす透明基板１１上には、その中心部に
ＮＤフィルター膜（光吸収膜）１２、１３、１４が蒸着
形成され、周縁部に、円形ＮＤフィルター膜１２〜１４
と同心の全環状をなす環状スペーサ膜２２、２３、２４
が蒸着形成されている。これら全環状周縁スペーサ膜２
２〜２４は、ＮＤフィルター膜１２〜１４の蒸着形成工
程と同一の工程において形成され、従って、その各膜厚
及び合計膜厚は等しい。この円形ＮＤフィルター膜１２
〜１４と、全環状周縁スペーサ膜２２〜２４との間の空
間には、透明接着剤１６が充填され、別の円形透明基板
１５が接着されている。

【００１５】以上の輪帯状ＮＤフィルター１００は、例
えば次の工程によって製造される。透明基板１１上に、
円形ＮＤフィルター膜１２〜１４と全環状周縁スペーサ
膜２２〜２４とを同時に蒸着によって形成する工程；円
形ＮＤフィルター膜１２〜１４と、環状周縁スペーサ膜
２２〜２４との間の空間に、例えばスピンコート法によ
り正しく秤量した透明接着剤１６を充填する工程；及び
透明接着剤１６上に透明基板１５を接着する工程；であ
る。

【００１６】このように、透明基板１１の周縁に環状周
縁スペーサ膜２２〜２４が存在すると、透明基板１５が
透明基板１１に対して傾く（平行度が損なわれる）こと
がなく、光学性能が悪化することがない。環状周縁スペ
ーサ膜２２〜２４は、ＮＤフィルターとして用いると
き、機械絞機構が最大開口（開放状態）に設定されると
きにおいても光束が通過しない部分（非使用部分）に形
成される。別言すると、機械絞機構の最大開口（開放状
態）では、全環状周縁スペーサ膜２２〜２４のすぐ内側
までが輪帯状ＮＤフィルターとして使用される。

【００１７】図３、図４は、本発明の別の実施形態を示
す。この実施形態は、全環状環状スペーサ膜２２〜２４
に代えて、不連続スペーサ膜２２Ａ、２３Ａ、２４Ａを
形成した実施形態である。透明基板１５の平面は、３点
で決定されるから、不連続スペーサ膜２２Ａ〜２４Ａ
は、３箇所以上に、好ましくは等角度間隔で形成するの
がよい。このように不連続スペーサ膜２２Ａ〜２４Ａと
すると、透明接着剤１６が余分であったとき、余分な透
明接着剤１６を隣り合う不連続スペーサ膜２２Ａ〜２４
Ａの間から外部に排出することができる。

【００１８】図５、図６は、本発明のさらに別の実施形
態を示す。この実施形態では、不連続スペーサ膜２２
Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂを積層形成する際、蒸着マスクの位
置ずれ（回転位相ずれ）を考慮して、周方向長さを十分
確保し、各層の少なくとも一部を確実にオーバラップさ
せている。図５にダブルハッチングを付した部分が、不
連続スペーサ膜２２Ｂ〜２４Ｂのオーバラップ部分であ
る。なお、不連続スペーサ膜を形成する際の蒸着マスク
の位置ずれ（回転位相ずれ）を防止するために、透明基
板１１に、図９に示すような位相合わせマーク（凹部）
１１Ａを形成し、この位相合わせマーク１１Ａを利用し
て蒸着マスクとの位相合わせを行うことができる。

【００１９】以上の各実施形態ではいずれも、周縁スペ
ーサ膜２２〜２４（２２Ａ〜２４Ａ）を円形ＮＤフィル
ター膜１２〜１４の蒸着と同時に形成しており、従って
周縁スペーサ膜と円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の膜
厚とは等しい。これに対し、図７、図８に示す実施形態
は、全環状周縁スペーサ膜２５を、円形ＮＤフィルター
膜１２〜１４とは独立した単層として、かつその膜厚を
円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の合計膜厚より大きく
した実施形態である。この実施形態によっても透明基板
１１と透明基板１５の平行度を保持することができる。
この実施形態では、円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の
上に微小厚の透明接着剤１６が存在することになり、僅
かにしろ、光路長を変化させるから、円形ＮＤフィルタ
ー膜１２〜１４の厚さはできるだけ小さいこと（つま
り、円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の合計膜厚と単層
周縁スペーサ膜２５の膜厚差ができるだけ小さいこと）
が望ましい。全環状周縁スペーサ膜２５を不連続スペー
サ膜としてもよいことは勿論である。

【００２０】透明接着剤１６の屈折率は、理想的にはＮ
Ｄフィルター膜（光吸収膜）円形ＮＤフィルター膜１２
〜１４の屈折率と同一であることが好ましいが、階段状
の空間が似た屈折率の物質（透明接着剤１６）で満たさ
れることにより、機械絞の開放状態と最小絞状態での光
路長の差は大きなものではなくなる。以上のいずれの実
施形態によっても、問題のレンズ作用は小さくなり、ピ
ント移動は無視できるレベルになる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、透明基板の中心部に、
微視的に階段状をなす積層円形ＮＤフィルター膜を同心
状に積層形成し、この積層円形ＮＤフィルター膜の外囲
に位置させた透明接着剤を介して別の透明基板を接着し
てなる輪帯状ＮＤフィルターにおいて、一対の円形透明
基板の平行度を容易に保証し、機械絞の開放状態と最小
絞状態でのピント移動を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に輪帯状ＮＤフィルターの一実施形態を
示す平面図である。

【図２】図１のII−II線に沿う模式断面図である。

【図３】本発明に輪帯状ＮＤフィルターの一実施形態を
示す平面図である。

【図４】図３のIV−IV線に沿う模式断面図である。

【図５】本発明に輪帯状ＮＤフィルターの一実施形態を
示す平面図である。

【図６】図５のVI−VI線に沿う模式断面図である。

【図７】本発明に輪帯状ＮＤフィルターの一実施形態を
示す平面図である。

【図８】図７のVIII−VIII線に沿う模式断面図である。

【図９】同正面図である。

【図１０】従来の輪帯状ＮＤフィルターの一例を示す平
面図である。

【図１１】図１０のXI−XI線に沿う模式断面図である。

【図１２】別の従来例を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１００ 輪帯状ＮＤフィルター １１ １５ 透明基板 １２ １３ １４ 円形ＮＤフィルター膜 １６ 透明接着剤 ２２ ２３ ２４ 全環状周縁スペーサ膜 ２２Ａ ２３Ａ ２４Ａ 不連続周縁スペーサ膜 ２２Ｂ ２３Ｂ ２４Ｂ 不連続周縁スペーサ膜 ２５ 単層周縁スペーサ膜

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板の中心部に、微視的に階段状を
   なす積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積層形成し、
   この積層円形ＮＤフィルター膜の外囲に位置させた透明
   接着剤を介して別の透明基板を接着してなる輪帯状ＮＤ
   フィルターにおいて、 上記一対の透明基板の間の周縁部に位置させて、中心部
   の積層円形ＮＤフィルター膜の積層厚と同等以上の積層
   厚を有する周縁スペーサ膜を形成したことを特徴とする
   輪帯状ＮＤフィルター。
2. 【請求項２】 請求項１記載の輪帯状ＮＤフィルターに
   おいて、上記周縁スペーサ膜は、積層円形ＮＤフィルタ
   ー膜と同心状の全環状をなしている輪帯状ＮＤフィルタ
   ー。
3. 【請求項３】 請求項１記載の輪帯状ＮＤフィルターに
   おいて、上記周縁スペーサ膜は、周方向に不連続な３箇
   所以上の不連続スペーサ膜である輪帯状ＮＤフィルタ
   ー。
4. 【請求項４】 請求項３記載の輪帯状ＮＤフィルターに
   おいて、上記周縁スペーサ膜は、積層円形ＮＤフィルタ
   ー膜を順次積層形成するとき、各層が少なくとも一部が
   オーバラップする態様で形成されている輪帯状ＮＤフィ
   ルター。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項記載の
   輪帯状ＮＤフィルターにおいて、上記周縁スペーサ膜
   は、積層円形ＮＤフィルター膜と同時に同一の材料によ
   り形成されている輪帯状ＮＤフィルター。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項記載の
   輪帯状ＮＤフィルターにおいて、積層円形ＮＤフィルタ
   ー膜及び周縁スペーサ膜と透明接着剤は屈折率がほぼ等
   しい材料が選択されている輪帯状ＮＤフィルター。
7. 【請求項７】 透明基板の中心部に、微視的に階段状を
   なす積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積層形成する
   ステップ；上記透明基板の周縁部に、上記積層円形ＮＤ
   フィルター膜と同等以上の厚さを有する周縁スペーサ膜
   を形成するステップ；及び上記積層円形ＮＤフィルター
   膜と周縁スペーサ膜との間に接着剤を位置させて、上記
   透明基板上に別の円形透明基板を接着するステップ；を
   有することを特徴とする輪帯状ＮＤフィルターの製造方
   法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の輪帯状ＮＤフィルターの
   製造方法において、上記積層円形ＮＤフィルター膜を形
   成するステップと、周縁スペーサ膜を形成するステップ
   とは、同一の蒸着工程で同一の材料を用いて実行される
   輪帯状ＮＤフィルターの製造方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の輪帯状ＮＤフィルターの
   製造方法において、上記周縁スペーサ膜は、積層円形Ｎ
   Ｄフィルター膜と同心状の全環状をなしている輪帯状Ｎ
   Ｄフィルターの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項８記載の輪帯状ＮＤフィルター
    の製造方法において、上記周縁スペーサ膜は、周方向に
    不連続な３箇所以上の不連続スペーサ膜からなっている
    輪帯状ＮＤフィルターの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の輪帯状ＮＤフィルタ
    ーの製造方法において、上記周縁スペーサ膜は、積層円
    形ＮＤフィルター膜を順次積層形成するとき、各層の少
    なくとも一部がオーバラップする態様で形成されている
    輪帯状ＮＤフィルターの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項７ないし１１のいずれか１項記
    載のＮＤフィルターの製造方法において、透明接着剤
    は、同心状の積層円形ＮＤフィルターの外囲にスピンコ
    ート法によって形成されている輪帯状ＮＤフィルターの
    製造方法。