JP2004246018A - Light quantity adjusting device and optical equipment - Google Patents

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JP2004246018A
JP2004246018A JP2003034939A JP2003034939A JP2004246018A JP 2004246018 A JP2004246018 A JP 2004246018A JP 2003034939 A JP2003034939 A JP 2003034939A JP 2003034939 A JP2003034939 A JP 2003034939A JP 2004246018 A JP2004246018 A JP 2004246018A
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light
filter unit
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plastic substrate
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JP2003034939A
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Yoshio Kawakami
良男 川上
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Canon Electronics Inc
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Canon Electronics Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light quantity adjusting device which satisfies optical performance and improves film contact strength. <P>SOLUTION: The light quantity adjusting device which adjusts the quantity of light reaching an image plane has: a plurality of aperture blades; and an ND filter unit which is arranged in at least part of an opposite area in the stop aperture formed of those aperture blades. The ND filter unit has: a plastic substrate; a first filter part which is provided on the plastic substrate and formed of a multi-layered film attenuating the quantity of light; and a second filter part which is provided overlapping with the first filter part and formed of a multi-layered film reducing the quantity of light. The first filter part and the second filter part are provided on the surface opposite to an image-plane side of the plastic substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラや交換レンズ等の光学機器に用いられる光量調節装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来使用されているNDフィルタを、図9に示す。同図(b)において、8−1,8−2及び8−3は、PET(polyethylene terephthalate)で構成された蒸着基板8−4に貼り付けられるフィルタ部である。このNDフィルタを図9(a)に示す領域IからIIIに分割した場合、これら各領域の濃度は以下のようになる。
【0003】
領域Iの濃度は、フィルタ部8−1の濃度となる。領域IIの濃度は、フィルタ部8−1の濃度とフィルタ部8−3の濃度とを足した濃度となる。領域IIIの濃度は、フィルタ部8−1の濃度、フィルタ部8−2の濃度及びフィルタ部8−3の濃度を足した濃度となる。
【0004】
すなわち、領域Iと領域IIとの境界ライン8−5、領域IIと領域IIIとの境界ライン8−6及び領域IIIと蒸着基板8−4の接着用のPETむき出しとの境界ライン8−7の3ラインを境にして濃度が変化している。
【0005】
ここで、NDフィルタを単一の濃度で構成した場合、NDフィルタが絞り装置に設けられた固定開口部内に進入する際に、NDフィルタを透過する光とNDフィルタを透過しない光との間で光量差が大きくなり解像度が低下してしまう。
【0006】
そこで、上述したようにNDフィルタを複数の濃度(領域I〜III)をもつように構成し、固定開口部に近い領域から順に濃度を濃くすることで、上記光量差を小さくし解像度の低下を軽減している。
【0007】
上述したNDフィルタは、光通過口の開口面積を変化させる絞り羽根に取り付けられ、図9(b)に示すように、A側に撮像素子であるCCD21が位置するように配置されている。なお、B側は、物体側となる。
【0008】
【特許文献1】
特開平10−096971号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したNDフィルタの構成において、境界ライン8−6近傍では、CCD21において反射された光が増反射を起こすため、ゴースト像の発生を招くおそれがある。
【0010】
境界ライン8−6近傍を顕微鏡で観察すると、図10(b)に示すようにフィルタ部8−2の端部において膜厚が徐々に薄くなる傾斜部が存在する。この傾斜部は、マスクの浮きやマスクの伸び等が原因となって発生するものであり、A側(CCD21側)から境界ライン8−6近傍に入射した光が、傾斜部とフィルタ部8−1とで干渉を起こし増反射になっているものと思われる。
【0011】
特に、傾斜部の膜厚は薄く、フィルタ部8−1のND膜に入射する光は減衰しないため、より外に出る反射が高いものと思われる。
【0012】
一方、B側からの光が入射する場合も、上記と同様に傾斜部とフィルタ部8−1とで干渉が起こるが、フィルタ部8−3の膜厚が厚いため、入射した光が2つのフィルタ部(8−1、8−3)の膜内で減衰し、膜から外への反射光は少ないものと思われる。
【0013】
また、他の境界の場合、NDの傾斜部と基板8−4との干渉のため干渉が起きにくいものと思われる。即ち、干渉で反射防止になっているのである。これは、基板8−4の厚みがNDの膜厚に比較して厚くなっているので、増反射ではなく反射防止になるためだと思われる。
【0014】
更に、従来例には、以下のような問題がある。多層構造のフィルタ部を重ねる場合、蒸着基材がPETやPEN(polyethylene naphthalate)といったプラスチックで構成されているため、低温(約110℃)での蒸着が必要となる。
【0015】
ここで、フィルタ部8−3の最外層がMgF2層で構成され、このMgF2層の上に他の層を蒸着する場合、蒸着面から剥離するおそれがある。
【0016】
これは、低温蒸着されたMgF2層は、水分に弱い膜となり潮解性が発生するため、密着性が極端に下がるためである。その結果、プラスチックフィルムから図8(a)のような台形形状の多濃度フィルタをプレス抜きする時に膜剥離を引き起こすおそれがある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、像面に到達する光量を調節する光量調節装置であって、複数の絞り羽根と、これらの絞り羽根により形成された絞り開口内の対向する領域の少なくとも一部に配置されるNDフィルタユニットとを有し、NDフィルタユニットは、プラスチック基板と、このプラスチック基板上に設けられ、光量を減衰させる多層膜からなる第1のフィルタ部と、この第1のフィルタ部の一部に重なるように設けられ、光量を減衰させる多層膜からなる第2のフィルタ部とを有しており、第1のフィルタ部及び第2のフィルタ部が、プラスチック基板における像面側とは反対側となる面に設けられることを特徴とする。
【0018】
第1のフィルタ部の最外層をAl2O3又はSiO2で構成するとともに、この最外層以外の部分をTiOyとAl2O3とを交互に配置して構成してもよい。
【0019】
また、プラスチック基板上における、第1のフィルタ部が設けられた面とは反対側の面に、光量を減衰させる多層膜からなる第3のフィルタ部を設けるようにしてもよい。
【0020】
本発明の光量調節装置は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、交換レンズなどの光学機器内に備え付けることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態であるビデオカメラは、図2に示すような撮影光学系2を有している。この撮影光学系2は、物体側から順に、1群レンズ2A、絞り装置1、2群レンズ2B、3群レンズ2C、4群レンズ2D、ローパスフィルタ3及び撮像素子としてのCCDやCMOSなどの撮像素子4が配置されて構成されている。
【0022】
絞り装置1は、絞り地板1Dと2枚の絞り羽根1B、1Cとを有している。絞り羽根1B,1Cは、不図示のアクチュエータから駆動力を受けることにより、絞り地板1Dに形成された光通過口となる開口部1D’に進退可能となっている。
【0023】
このように、絞り羽根1B、1Cが、開口部1D’内に進退することにより、光通過口の開口面積(絞り口径)を変化させて、撮影光の光量を制御している。
【0024】
絞り羽根1Bには、図1に示すように、小絞り口径に対応する部分にNDフィルタ1Aが貼り付けられている。
【0025】
ここで、撮影画像が明るすぎると絞り羽根1B、1Cは、光量を制限するために開口面積を小さくさせる方向に移動するが、ある大きさよりも開口面積を小さくする(つまり小絞りにする)と光線の回折現象が起き、画像の解像度が低下する。
【0026】
そこで、絞り口径を所定の大きさに維持しつつ光量を制限するために、NDフィルタ1Aを用いて撮像素子4に届く光量を減らして解像度の低下を防止している。
【0027】
撮像素子4で受光された光は、光電変換され所定の信号処理が施された後、ビデオカメラに設けられた不図示の表示部に撮影画像として表示されたり、記録媒体に記録されたりする。
【0028】
次に、本実施形態のNDフィルタ1Aを、図3などを用いて説明する。NDフィルタ1Aを構成するフィルタ部には、フィルム状の材料(セルロースアセテート、PET、塩化ビニル等)中に光を吸収する有機色素又は顔料を混ぜ、練り込んだタイプのものを用いている。
【0029】
NDフィルタ1Aの基板3−4には、プラスチックを使用している。プラスチックを使用する理由は、プラスチックはガラスより割れにくいため、絞り装置1を薄くすることが可能となり、その結果、1群レンズ2A及び2群レンズ2Bの間隔を短くすることができ、より高倍率の画像を得ることができるからである。
【0030】
プラスチックを使用することにより、基板3−4の厚みを100μm以下の薄さにすることができ、場合によっては50μmの薄さにすることもできる。
【0031】
図4には、プラスチック基板3−4における撮像素子4とは反対側となる面に蒸着されたフィルタ部の断面が示されている。
【0032】
図4においてIの部分(フィルタ部3−1のみが配置された部分)は低濃度部であり、IIの部分(フィルタ部3−1とフィルタ部3−2が重なっている部分)は高濃度部である。
【0033】
フィルタ部3−1は、Al2O3層とTiOy(yは任意の値、例えば1)層とが交互に配置された多層膜構造を有し、基板3−4に接する第1層及び最外層はAl2O3層で構成されている。
【0034】
最外層であるAl2O3層の厚み(光学膜厚)は、約1/4λ(λ=550nm)である。TiOy層は、この膜厚を変更することにより、透過率を変えることができる。
【0035】
ここで、フィルタ部3−1の最外層をSiO2で構成することもできる。Al2O3、SiO2の屈折率は、それぞれ1.65、1.46で、空気の屈折率に近いため反射防止膜として有効である。また、いずれの材料も低温成膜が可能で潮解性もない。
【0036】
したがって、フィルタ部3−1の最外層となるAl2O3(又はSiO2)層の表面に、後述するフィルタ部3−2を重ね合わせても、MgF2層を最外層とした場合に生じる膜剥離を防止することができる。
【0037】
フィルタ部(第2のフィルタ部)3−2は、フィルタ部3−1の最外層に接する第1層からTiOy層、Al2O3層の順で交互に配置され、最外層はMgF2層となっている。ただし、フィルタ部3−2の第1層及び最外層をAl2O3層にしてもよい。
【0038】
ところで、プラスチック基板3−4の上に2つのフィルタ(フィルタ部3−1、3−2)を重ねた場合、同じ濃度のフィルタを1枚で作った時より、膜厚が厚くなってしまう。
【0039】
これは、2つのフィルタ部を重ねた場合、下側(基板3−4側)に配置されるフィルタ部3−1の反射率が低い事が要求されるため、下側のフィルタ部3−1と上側のフィルタ部3−2の双方において反射防止膜が必要となるためである。
【0040】
そして、膜厚が厚くなると、重ね合わせて構成されたNDフィルタが反り返ってしまうおそれがある。この問題を解決するためには、蒸着温度を下げたり、総膜厚を下げる必要がある。
【0041】
ここで、最外層としてMgF2を使用するよりもAl2O3を使用したほうが膜厚を薄くすることができる。したがって、フィルタ部3−2の最外層としてAl2O3層を使用するのが好適である。
【0042】
一方、基板3−4のうち、フィルタ部3−1、3−2が形成されている面と反対側の面には、フィルタ部(第3のフィルタ部)3−3が形成されている。
【0043】
本実施形態のNDフィルタは、図3に示す3濃度の構造を有している。このNDフィルタの製造方法は、以下のとおりである。
【0044】
まず、透明性が高く、厚みを75μmとしたプラスチック基板3−4を準備する。その後、このプラスチック基板3−4をマスクしてフィルタ部3−1を真空蒸着する。
【0045】
フィルタ部3−1の断面構造は、図4に示すとおりであり、具体的には以下のような順番で各層を重ね合わせた構造となっている。
第1層 Al2O3 20nm
第2層 TiO 5nm
第3層 Al2O3 38nm
第4層 TiO 8nm
第5層 Al2O3 32nm
第6層 TiO 12nm
第7層(最外層) Al2O3 55nm
なお、成膜温度を110℃とした低温成膜によりフィルタ部3−1は構成されている。また、上記第1層から第7層までの厚みは、機械膜厚を単位として記載している。
【0046】
次に、フィルタ部3−1が形成された基板3−4を真空装置より取り出し、蒸着用の治具とマスクを所定のものに変更してフィルタ部3−3の成膜を行う。
【0047】
ここで、フィルタ部3−3を成膜する前にフィルタ部3−2を成膜する方法も考えられるが、連続して同じ側の面に成膜すると膜応力が大きくなり、プラスチック基板3−4が反り返るおそれがある。
【0048】
そこで、プラスチック基板3−4における、フィルタ部3−1が蒸着される面と反対側の面にフィルタ部3−3を成膜した後、フィルタ部3−2を成膜してプラスチック基板全体の応力バランスを取る必要がある。
【0049】
フィルタ部3−3の断面構造は、図5に示すとおりであり、具体的には以下のような順番で各層を重ね合わせた構造となっている。
第1層 Al2O3 20nm
第2層 TiO 13nm
第3層 Al2O3 43nm
第4層 TiO 4nm
第5層 Al2O3 35nm
第6層 TiO 5nm
第7層(最外層) MgF2 87nm
【0050】
フィルタ部3−2の断面構造は図4に示すとおりであり、具体的には以下のような順番で各層を重ね合わせた構造となっている。
第1層 TiO 13nm
第2層 Al2O3 43nm
第3層 TiO 4nm
第4層 Al2O3 35nm
第5層 TiO 5nm
第6層(最外層) MgF2 87nm
【0051】
この場合、第1層をAl2O3で構成しても、光学的変化はほとんど生じない。本実施形態では3つのフィルタ(3−1、3−2、3−3)のいずれも濃度を略0.5としている。
【0052】
図6には、図3の領域I、領域II及び領域IIIの透過率を示す。図6からわかるように、領域Iは濃度0.5で透過率約31%、領域IIは濃度1.0で透過率10%、領域IIIは濃度1.5で透過率約3.2%となっており、可視光の波長400nm〜700nmで透過率がフラットになっている。
【0053】
また、その時の反射率を図7に示す。同図に示すとおり、反射率は、波長400nm〜700nmで3%以下に抑えられており、これによりゴーストの発生する確率を低く抑えることができる。
【0054】
更に、3回の蒸着処理を繰り返した場合に生じるそりを0.15mm以内に抑えることができた。
【0055】
図3(a)において領域I〜IIIの幅はそれぞれ2mmであり、トータルで6mmの濃度部を持っている。
【0056】
そして、領域Iから領域IIIに移行するにつれて濃度が濃くなっている。本実施形態の3濃度NDフィルタを備えた絞り装置を用いたビデオカメラの解像度は、1濃度NDフィルタを備えた絞り装置に比べて、約15%改善することがわかった。
【0057】
本実施形態のNDフィルタを1mm角にカッターで傷つけて、テープ剥離テストを行ったところ蒸着膜が中間層で剥離するという現象は発生しなかった。
【0058】
また、ND膜の上にND膜を重ねたことによって生じる境界部分を、プラスチック基板3−4における、撮像素子4側とは反対側(物体側)の面に設けているため、ゴースト像は発生しなかった。
【0059】
(変形例)
本変形例のNDフィルタは、第1実施形態のフィルタ部3−1の最外層をAl2O3からSiO2に変更したものであり、その他のフィルタ部3−2、フィルタ部3−3の構成は第1実施形態と同様である。
【0060】
すなわち、本変形例では、第1実施形態におけるフィルタ部3−1の膜構成を以下のように変形している。
第1層 Al2O3 20nm
第2層 TiO 5nm
第3層 Al2O3 38nm
第4層 TiO 8nm
第5層 Al2O3 32nm
第6層 TiO 12nm
第7層 SiO2 75nm
【0061】
本変形例のNDフィルタの透過率及び反射率は、第1実施形態のNDフィルタと遜色がないことがわかった。SiO2の場合、Al2O3に比較して脆いため割れ等は注意する必要がある。第1実施形態と同様の方法でテープの剥離テストを行ったところ、実用上問題ないレベルに剥離を抑えることができた。
【0062】
(第2実施形態)
図8に、ディジタルカメラ等に用いられる投げ込み方式のNDフィルタを示す。
【0063】
このNDフィルタは、基板7−3の表面にフィルタ部7−2が形成され、フィルタ部7−2の表面にフィルタ部7−1が形成されており、フィルタ部7−1、7−2は、同心円上に重ねて配置されている。
【0064】
この構成により、本実施形態のNDフィルタは、第1の領域Iと第2の領域IIとで濃度が異なる2濃度のNDフィルタとなっている。
【0065】
このNDフィルタは、絞り装置に設けられた光通過口となる開口部内に進退可能となっており、進入時に開口部全面を覆うようになっている。光量を制限する際には、円形の第1の領域Iの中心を光軸にあわせることにより、第2の領域IIよりも高濃度の第1の領域Iが光軸周辺領域を覆うようになる。
【0066】
本実施形態のNDフィルタの断面構造は、第1実施形態のNDフィルタと同様の構造となっており、具体的には、フィルタ部7−2が図4のフィルタ部3−1と同じ層構造となっており、フィルタ部7−1が図4のフィルタ部3−2と同じ層構造となっている。
【0067】
本実施形態のNDフィルタも、図2に示す撮影光学系2内に配置され、フィルタ部7−1、7−2が基板7−3において撮像素子4側とは反対側の面に設けられている。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プラスチック基板上の像面側とは反対側となる面に、第1のフィルタ部と第1のフィルタ部の一部に重ねて貼り付けられる第2のフィルタ部が配置されているため、増反射が防止され、ゴースト像の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態における絞り羽根の斜視図。
【図2】絞り装置を備えた撮影光学系を示す図。
【図3】第1実施形態におけるNDフィルタの正面図(a)と、このNDフィルタ及び撮像素子の位置関係を示す図(b)。
【図4】第1実施形態におけるNDフィルタの部分断面図。
【図5】第1実施形態におけるNDフィルタの部分断面図。
【図6】第1実施形態のNDフィルタの透過率の分光特性図。
【図7】第1実施形態のNDフィルタの反射率の分光特性図。
【図8】第2実施形態におけるNDフィルタの正面図(a)及び側面図(b)。
【図9】従来技術におけるNDフィルタの正面図(a)と、このNDフィルタ及び撮像素子の位置関係を示す図(b)。
【図10】従来技術においてNDの膜厚が徐々に薄くなっている状態を示した図。
【符号の説明】
1:絞り装置
2:撮影光学系
3:ローパスフィルタ
4:撮像素子
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light amount adjusting device used for an optical device such as a video camera, a digital still camera, and an interchangeable lens.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows a conventional ND filter. In FIG. 1B, reference numerals 8-1, 8-2, and 8-3 denote filter units that are attached to a deposition substrate 8-4 made of PET (polyethylene terephthalate). When the ND filter is divided into regions I to III shown in FIG. 9A, the densities of these regions are as follows.
[0003]
The density of the region I is the density of the filter unit 8-1. The density of the region II is a density obtained by adding the density of the filter unit 8-1 and the density of the filter unit 8-3. The density of the region III is a density obtained by adding the density of the filter unit 8-1, the density of the filter unit 8-2, and the density of the filter unit 8-3.
[0004]
That is, the boundary line 8-5 between the region I and the region II, the boundary line 8-6 between the region II and the region III, and the boundary line 8-7 between the region III and the exposed PET for bonding the deposition substrate 8-4. The density changes at three lines.
[0005]
Here, when the ND filter is configured with a single density, when the ND filter enters the fixed opening provided in the diaphragm device, the light passing through the ND filter and the light not passing through the ND filter are interposed. The light amount difference is increased, and the resolution is reduced.
[0006]
Therefore, as described above, the ND filter is configured to have a plurality of densities (regions I to III), and the densities are increased in order from the region close to the fixed opening, thereby reducing the light amount difference and reducing the resolution. It has been reduced.
[0007]
The above-described ND filter is attached to an aperture blade that changes the opening area of the light passage port, and is arranged such that the CCD 21 as an image sensor is located on the A side as shown in FIG. 9B. The B side is the object side.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-10-096971
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described configuration of the ND filter, light reflected by the CCD 21 causes increased reflection in the vicinity of the boundary line 8-6, so that a ghost image may be generated.
[0010]
When observing the vicinity of the boundary line 8-6 with a microscope, as shown in FIG. 10B, there is an inclined portion at the end of the filter portion 8-2 where the film thickness gradually decreases. The inclined portion is generated due to the floating of the mask, the elongation of the mask, and the like. Light incident on the vicinity of the boundary line 8-6 from the side A (the side of the CCD 21) is reflected by the inclined portion and the filter portion 8-. It is considered that interference occurred with 1 and increased reflection occurred.
[0011]
In particular, since the film thickness of the inclined portion is small and the light incident on the ND film of the filter portion 8-1 is not attenuated, it is considered that the reflection that goes out is higher.
[0012]
On the other hand, when light from the B side is incident, interference occurs between the inclined portion and the filter portion 8-1 in the same manner as described above. However, since the thickness of the filter portion 8-3 is large, two incident lights are generated. It is considered that the light is attenuated in the film of the filter units (8-1, 8-3) and the reflected light from the film is small.
[0013]
In the case of another boundary, it is considered that interference hardly occurs due to interference between the inclined portion of the ND and the substrate 8-4. That is, reflection is prevented by interference. This is presumably because the thickness of the substrate 8-4 is larger than the thickness of the ND, so that it is not reflection enhancement but antireflection.
[0014]
Further, the conventional example has the following problem. In the case of stacking the filter portion having a multilayer structure, since the deposition base material is made of plastic such as PET or PEN (polyethylene naphthalate), deposition at a low temperature (about 110 ° C.) is required.
[0015]
Here, the outermost layer of the filter section 8-3 is formed of a MgF2 layer, and when another layer is deposited on this MgF2 layer, there is a possibility that the filter section may be separated from the deposition surface.
[0016]
This is because the MgF2 layer deposited at a low temperature becomes a film that is weak to moisture, causing deliquescence, and the adhesion is extremely reduced. As a result, when a trapezoidal multi-concentration filter as shown in FIG. 8A is pressed from a plastic film, the film may be peeled off.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is a light amount adjusting device for adjusting the amount of light reaching an image plane, comprising a plurality of aperture blades and a plurality of aperture blades, each of which has an opposing region in an aperture opening formed by the aperture blades. An ND filter unit disposed at least in part; the ND filter unit includes: a plastic substrate; a first filter unit provided on the plastic substrate and configured by a multilayer film that attenuates a light amount; And a second filter portion made of a multilayer film that attenuates the amount of light, the first filter portion and the second filter portion being provided so as to overlap a part of the filter portion. It is provided on a surface opposite to the surface side.
[0018]
The outermost layer of the first filter portion may be made of Al2O3 or SiO2, and the portion other than the outermost layer may be made of TiOy and Al2O3 arranged alternately.
[0019]
Further, a third filter portion made of a multilayer film for attenuating the light amount may be provided on the surface of the plastic substrate opposite to the surface on which the first filter portion is provided.
[0020]
The light amount adjusting device of the present invention can be provided in an optical device such as a video camera, a digital still camera, and an interchangeable lens.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
The video camera according to the first embodiment of the present invention has a photographing optical system 2 as shown in FIG. The photographing optical system 2 includes, in order from the object side, a first-group lens 2A, an aperture device 1, a second-group lens 2B, a third-group lens 2C, a fourth-group lens 2D, a low-pass filter 3, and an imaging device such as a CCD or CMOS as an imaging device. The element 4 is arranged and configured.
[0022]
The aperture device 1 has an aperture base plate 1D and two aperture blades 1B and 1C. The aperture blades 1B and 1C can advance and retreat to an opening 1D ′ serving as a light passage opening formed in the aperture base plate 1D by receiving a driving force from an actuator (not shown).
[0023]
As described above, the aperture blades 1B and 1C advance and retreat into the opening 1D ', thereby changing the opening area (aperture diameter) of the light passage opening and controlling the light amount of the photographing light.
[0024]
As shown in FIG. 1, an ND filter 1A is attached to a portion corresponding to a small aperture diameter on the aperture blade 1B.
[0025]
Here, if the captured image is too bright, the aperture blades 1B and 1C move in a direction to reduce the aperture area in order to limit the light amount, but if the aperture area is made smaller than a certain size (that is, the aperture is made smaller). Light diffraction occurs and the resolution of the image is reduced.
[0026]
Therefore, in order to limit the amount of light while maintaining the aperture diameter at a predetermined value, the ND filter 1A is used to reduce the amount of light reaching the image sensor 4, thereby preventing a reduction in resolution.
[0027]
The light received by the imaging element 4 is photoelectrically converted and subjected to predetermined signal processing, and then displayed as a photographed image on a display unit (not shown) provided in a video camera or recorded on a recording medium.
[0028]
Next, the ND filter 1A of the present embodiment will be described with reference to FIG. The filter part of the ND filter 1A is of a type obtained by mixing and kneading an organic dye or pigment that absorbs light into a film-like material (cellulose acetate, PET, vinyl chloride, etc.).
[0029]
Plastic is used for the substrate 3-4 of the ND filter 1A. The reason for using plastic is that plastic is harder to break than glass, so that the diaphragm device 1 can be made thinner. As a result, the distance between the first group lens 2A and the second group lens 2B can be reduced, and higher magnification can be achieved. Is obtained.
[0030]
By using plastic, the thickness of the substrate 3-4 can be reduced to 100 μm or less, and in some cases can be reduced to 50 μm.
[0031]
FIG. 4 shows a cross section of a filter portion deposited on a surface of the plastic substrate 3-4 opposite to the image sensor 4.
[0032]
In FIG. 4, the portion I (the portion where only the filter portion 3-1 is arranged) is a low density portion, and the portion II (the portion where the filter portion 3-1 and the filter portion 3-2 overlap) is a high density portion. Department.
[0033]
The filter unit 3-1 has a multilayer structure in which Al2O3 layers and TiOy (y is an arbitrary value, for example, 1) layers are alternately arranged, and the first layer and the outermost layer in contact with the substrate 3-4 are Al2O3. It is composed of layers.
[0034]
The thickness (optical thickness) of the Al2O3 layer, which is the outermost layer, is about 4λ (λ = 550 nm). The transmittance of the TiOy layer can be changed by changing the film thickness.
[0035]
Here, the outermost layer of the filter unit 3-1 may be made of SiO2. The refractive indexes of Al2O3 and SiO2 are 1.65 and 1.46, respectively, which are close to the refractive index of air, so that they are effective as antireflection films. In addition, any material can be formed at a low temperature and has no deliquescence.
[0036]
Therefore, even when a filter section 3-2 described later is superimposed on the surface of the Al2O3 (or SiO2) layer that is the outermost layer of the filter section 3-1, film peeling that occurs when the MgF2 layer is the outermost layer is prevented. be able to.
[0037]
The filter section (second filter section) 3-2 is alternately arranged in order from the first layer in contact with the outermost layer of the filter section 3-1 to the TiOy layer and the Al2O3 layer, and the outermost layer is an MgF2 layer. . However, the first layer and the outermost layer of the filter section 3-2 may be Al2O3 layers.
[0038]
By the way, when two filters (filter parts 3-1 and 3-2) are stacked on the plastic substrate 3-4, the film thickness becomes thicker than when one filter having the same density is formed.
[0039]
This is because, when two filter units are stacked, it is required that the reflectance of the filter unit 3-1 disposed on the lower side (the side of the substrate 3-4) is low, so that the lower filter unit 3-1 is required. This is because an anti-reflection film is required in both the upper and lower filter sections 3-2.
[0040]
When the film thickness is increased, the ND filters formed by overlapping may warp. In order to solve this problem, it is necessary to lower the deposition temperature and the total film thickness.
[0041]
Here, using Al2O3 as the outermost layer can make the film thickness thinner than using MgF2. Therefore, it is preferable to use an Al2O3 layer as the outermost layer of the filter section 3-2.
[0042]
On the other hand, on the surface of the substrate 3-4 opposite to the surface on which the filter portions 3-1 and 3-2 are formed, a filter portion (third filter portion) 3-3 is formed.
[0043]
The ND filter of the present embodiment has a three-density structure shown in FIG. The method for manufacturing the ND filter is as follows.
[0044]
First, a plastic substrate 3-4 having high transparency and a thickness of 75 μm is prepared. Thereafter, the filter section 3-1 is vacuum-deposited by using the plastic substrate 3-4 as a mask.
[0045]
The cross-sectional structure of the filter section 3-1 is as shown in FIG. 4, and specifically has a structure in which the layers are superimposed in the following order.
First layer Al2O3 20 nm
Second layer TiO 5 nm
Third layer Al2O3 38 nm
4th layer TiO 8 nm
Fifth layer Al2O3 32 nm
Sixth layer TiO 12 nm
7th layer (outermost layer) Al2O3 55 nm
The filter unit 3-1 is formed by low-temperature film formation at a film formation temperature of 110 ° C. The thicknesses of the first to seventh layers are described in terms of a mechanical film thickness.
[0046]
Next, the substrate 3-4 on which the filter unit 3-1 is formed is taken out of the vacuum apparatus, and the deposition jig and the mask are changed to predetermined ones to form the filter unit 3-3.
[0047]
Here, a method of forming the filter section 3-2 before forming the filter section 3-3 is also conceivable. However, if the film is continuously formed on the same side, the film stress increases, and the plastic substrate 3-3 is formed. 4 may warp.
[0048]
Therefore, after forming the filter unit 3-3 on the surface of the plastic substrate 3-4 opposite to the surface on which the filter unit 3-1 is deposited, the filter unit 3-2 is formed and the entire plastic substrate is formed. It is necessary to balance the stress.
[0049]
The cross-sectional structure of the filter section 3-3 is as shown in FIG. 5, and specifically, has a structure in which the respective layers are overlapped in the following order.
First layer Al2O3 20 nm
Second layer TiO 13 nm
Third layer Al2O3 43 nm
4th layer TiO 4 nm
Fifth layer Al2O3 35 nm
6th layer TiO 5 nm
7th layer (outermost layer) MgF2 87 nm
[0050]
The cross-sectional structure of the filter section 3-2 is as shown in FIG. 4, and specifically, has a structure in which the respective layers are overlapped in the following order.
First layer TiO 13 nm
Second layer Al2O3 43 nm
Third layer TiO 4 nm
Fourth layer Al2O3 35 nm
Fifth layer TiO 5 nm
6th layer (outermost layer) MgF2 87 nm
[0051]
In this case, even if the first layer is made of Al2O3, almost no optical change occurs. In this embodiment, the density of each of the three filters (3-1, 3-2, 3-3) is approximately 0.5.
[0052]
FIG. 6 shows the transmittance of the region I, the region II, and the region III in FIG. As can be seen from FIG. 6, the area I has a transmittance of about 31% at a density of 0.5, the area II has a transmittance of 10% at a density of 1.0, and the area III has a transmittance of about 3.2% at a density of 1.5. The transmittance is flat at a wavelength of visible light of 400 nm to 700 nm.
[0053]
FIG. 7 shows the reflectance at that time. As shown in the figure, the reflectance is suppressed to 3% or less at a wavelength of 400 nm to 700 nm, whereby the probability of occurrence of a ghost can be reduced.
[0054]
Further, the warpage generated when the deposition process was repeated three times could be suppressed to within 0.15 mm.
[0055]
In FIG. 3A, the width of each of the regions I to III is 2 mm, and has a density portion of 6 mm in total.
[0056]
The density increases as the area shifts from the area I to the area III. It has been found that the resolution of the video camera using the aperture device having the three-density ND filter according to the present embodiment is improved by about 15% as compared with the aperture device having the one-density ND filter.
[0057]
When the ND filter of this embodiment was scratched to a 1 mm square with a cutter and a tape peeling test was performed, the phenomenon that the deposited film was peeled at the intermediate layer did not occur.
[0058]
In addition, since a boundary portion formed by overlapping the ND film on the ND film is provided on the surface (object side) of the plastic substrate 3-4 opposite to the image sensor 4 side, a ghost image is generated. Did not.
[0059]
(Modification)
The ND filter of this modification is obtained by changing the outermost layer of the filter section 3-1 of the first embodiment from Al2O3 to SiO2, and the other filter sections 3-2 and 3-3 have the first configuration. This is the same as the embodiment.
[0060]
That is, in the present modification, the film configuration of the filter unit 3-1 in the first embodiment is modified as follows.
First layer Al2O3 20 nm
Second layer TiO 5 nm
Third layer Al2O3 38 nm
4th layer TiO 8 nm
Fifth layer Al2O3 32 nm
Sixth layer TiO 12 nm
7th layer SiO2 75 nm
[0061]
It has been found that the transmittance and the reflectance of the ND filter of the present modified example are not inferior to those of the ND filter of the first embodiment. Since SiO2 is brittle compared to Al2O3, it is necessary to pay attention to cracks and the like. When a tape peeling test was performed in the same manner as in the first embodiment, peeling could be suppressed to a practically acceptable level.
[0062]
(2nd Embodiment)
FIG. 8 shows a throw-in type ND filter used for a digital camera or the like.
[0063]
This ND filter has a filter section 7-2 formed on the surface of a substrate 7-3, a filter section 7-1 formed on the surface of the filter section 7-2, and the filter sections 7-1 and 7-2. , Arranged on concentric circles.
[0064]
With this configuration, the ND filter of the present embodiment is a two-density ND filter having different densities in the first region I and the second region II.
[0065]
The ND filter is capable of moving back and forth into an opening serving as a light passage provided in the diaphragm device, and covers the entire opening when entering. When limiting the amount of light, the center of the first circular region I is aligned with the optical axis, so that the first region I having a higher concentration than the second region II covers the region around the optical axis. .
[0066]
The cross-sectional structure of the ND filter of the present embodiment has the same structure as the ND filter of the first embodiment. Specifically, the filter unit 7-2 has the same layer structure as the filter unit 3-1 of FIG. The filter unit 7-1 has the same layer structure as the filter unit 3-2 in FIG.
[0067]
The ND filter of the present embodiment is also arranged in the imaging optical system 2 shown in FIG. 2, and the filter units 7-1 and 7-2 are provided on the surface of the substrate 7-3 opposite to the image sensor 4 side. I have.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first filter portion and the second filter portion that are attached to part of the first filter portion on the surface of the plastic substrate opposite to the image surface side. Is disposed, the reflection increase is prevented, and the occurrence of a ghost image can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an aperture blade according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a photographing optical system including an aperture device.
FIG. 3A is a front view of an ND filter according to the first embodiment, and FIG. 3B is a diagram showing a positional relationship between the ND filter and an image sensor.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the ND filter according to the first embodiment.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the ND filter according to the first embodiment.
FIG. 6 is a spectral characteristic diagram of transmittance of the ND filter of the first embodiment.
FIG. 7 is a spectral characteristic diagram of the reflectance of the ND filter according to the first embodiment.
FIG. 8 is a front view (a) and a side view (b) of an ND filter according to the second embodiment.
FIG. 9A is a front view of an ND filter according to the related art, and FIG. 9B is a diagram illustrating a positional relationship between the ND filter and an image sensor.
FIG. 10 is a diagram showing a state in which the film thickness of the ND is gradually reduced in the prior art.
[Explanation of symbols]
1: aperture device 2: photographing optical system 3: low-pass filter 4: image sensor

Claims (4)

像面に到達する光量を調節する光量調節装置であって、
複数の絞り羽根と、
これらの絞り羽根により形成された絞り開口内の対向する領域の少なくとも一部に配置されるNDフィルタユニットとを有し、
前記NDフィルタユニットは、プラスチック基板と、このプラスチック基板上に設けられ、光量を減衰させる多層膜からなる第1のフィルタ部と、この第1のフィルタ部の一部に重なるように設けられ、光量を減衰させる多層膜からなる第2のフィルタ部とを有しており、
前記第1のフィルタ部及び前記第2のフィルタ部が、前記プラスチック基板における像面側とは反対側となる面に設けられていることを特徴とする光量調節装置。
A light amount adjusting device for adjusting the amount of light reaching the image plane,
A plurality of aperture blades,
An ND filter unit disposed in at least a part of an opposing region in an aperture opening formed by these aperture blades,
The ND filter unit is provided on a plastic substrate, a first filter unit provided on the plastic substrate, the multilayer filter attenuating the light amount, and provided so as to overlap a part of the first filter unit. And a second filter section made of a multilayer film for attenuating the
The light amount adjusting device according to claim 1, wherein the first filter unit and the second filter unit are provided on a surface of the plastic substrate opposite to an image surface side.
前記第1のフィルタ部は、最外層がAl2O3又はSiO2で構成され、この最外層以外の部分がTiOyとAl2O3とを交互に配置して構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光量調節装置。The said 1st filter part is an outermost layer comprised by Al2O3 or SiO2, The part other than this outermost layer is comprised by alternately arrange | positioning TiOy and Al2O3, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Light control device. 前記プラスチック基板上における、前記第1のフィルタ部が設けられた面とは反対側の面に、光量を減衰させる多層膜からなる第3のフィルタ部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の光量調節装置。3. A third filter unit comprising a multilayer film for attenuating the amount of light is provided on a surface of the plastic substrate opposite to a surface on which the first filter unit is provided. The light amount adjusting device according to the above. 請求項1から3のいずれかに記載の光量調節装置を有することを特徴とする光学機器。An optical apparatus comprising the light amount adjusting device according to claim 1.
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