JP2007225735A - Nd filter, light quantity control device using the same and imaging apparatus - Google Patents

Nd filter, light quantity control device using the same and imaging apparatus Download PDF

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康典 斎藤
Michio Yanagi
道男 柳
Takayuki Wakabayashi
孝幸 若林
Shinji Uchiyama
真志 内山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ND filter capable of suppressing surface reflection, at the same time, suppressing transmission light quantity from visible light up to infrared light and making a device small in size and light in weight, to provide a light quantity control device using the ND filter and to provide an imaging apparatus comprising the light quantity control device. <P>SOLUTION: The ND filter of controlling transmission light quantity is constituted so that ND filter films 12, 14 that absorbs visible light are formed on both surface sides of a transparent substrate 11 and an infrared ray attenuating film 13 is formed on the lower surface of the ND filter 12 on either one surface side of the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、NDフィルタ、該NDフィルタによる光量絞り装置及び撮像装置に関する。特に、ビデオカメラあるいはスチルビデオカメラ等の撮影系に使用するに適したNDフィルタに関するものである。   The present invention relates to an ND filter, a light quantity stop device using the ND filter, and an imaging device. In particular, the present invention relates to an ND filter suitable for use in a photographing system such as a video camera or a still video camera.

光量絞りは銀塩フィルムあるいはCCDやCMOSセンサ等の撮像素子へ入射する光量を制御するために設けられており、被写界が明るくなるにつれより小さく絞り込まれていく構造になっている。
従って、快晴時や高輝度の被写界を撮影すると絞りは小絞りとなり、絞りのハンチング現象や光の回折の影響も受け易く、像性能の劣化を生じる。
従来においては、その対策として、例えば図8に示すような工夫がなされている。
すなわち、絞り羽根102にフィルム状のND(Neutral Density)フィルタ101を取りつけて、被写界の明るさが同一でも絞りの開口が大きくなる様な工夫がなされている(例えば、特許文献1参照)。
特に、CCDやCMOSセンサ等の撮像素子は、赤外光に対し感度が良いことからカメラに取り込まれる画像は赤みを帯びてしまうこととなる。
そのため、例えば特許文献2では、レンズや撮像素子の保護ガラスに赤外線を減衰するコーティングを設けるようにした提案がなされている。
The light amount diaphragm is provided to control the amount of light incident on an image pickup device such as a silver salt film or a CCD or CMOS sensor, and has a structure in which the light field is further reduced as the object field becomes brighter.
Therefore, when shooting a clear or high-brightness field, the aperture becomes a small aperture, which is easily affected by the hunting phenomenon of the aperture and light diffraction, resulting in degradation of image performance.
Conventionally, as a countermeasure, for example, a device as shown in FIG. 8 has been devised.
In other words, a ND (Neutral Density) filter 101 is attached to the diaphragm blade 102 so as to increase the aperture of the diaphragm even if the brightness of the object field is the same (for example, see Patent Document 1). .
In particular, an image pickup device such as a CCD or CMOS sensor has high sensitivity to infrared light, so that an image captured by the camera becomes reddish.
Therefore, for example, in Patent Document 2, a proposal has been made in which a coating for attenuating infrared rays is provided on a protective glass of a lens or an image sensor.

一方、撮像装置の小型化が進行する中で、上述したようなフィルタ類も、より薄く小さいものが要求されるようになってきている。
例えば、ガルバノメータ式の絞り装置を備えたビデオカメラ等では、透過光量の制御範囲を広げるため、絞り羽根にNDフィルタを貼り付けた構造の絞り装置が知られているが、小型化が進むにつれ重量のあるものでは対応が困難となってきている。
すなわち、このような絞り装置においても、撮像装置の小型化が進むにつれ駆動トルクが比較的小さいものが使われるようになり、ガラスのように重くて割れ易いものではなく軽量である樹脂ベースのNDフィルタが実用化されている(例えば、特許文献3参照)。
また、ビデオカメラやデジタルカメラ等では、撮像素子の前面で赤外線カットフィルタが駆動するように配置されたものが用いられている(例えば、特許文献4、特許文献5参照)。
また、固体撮像素子は700nmより長い波長の光を感じない人間の目の感度と異なり、撮像素子の感度が赤外線領域である波長1100nm付近まである。
そのため、不要光により視覚と異なって画像化されてしまうのを防止するため赤外線カットフィルタが使用されている。
このような撮像装置の光学系に用いられる従来の赤外線カットフィルタには、つぎのようなタイプのものが知られている。
すなわち、厚さと吸収剤の量により透過率特性が変化する赤外線吸収ガラスタイプのものと、屈折率の異なる2種類以上の薄膜を交互に積層することにより透過率特性が変化する多層膜コーティングタイプのものがある。
特許登録第2592949号 特開平5−110938号公報 特開平10−133253号公報 特開平11−95092号公報 特開2002−16838号公報
On the other hand, with the progress of miniaturization of the imaging device, the above-described filters are also required to be thinner and smaller.
For example, in a video camera or the like equipped with a galvanometer type diaphragm device, a diaphragm device having a structure in which an ND filter is attached to a diaphragm blade is known in order to widen the control range of the amount of transmitted light. It is becoming difficult to deal with some of them.
That is, even in such a diaphragm device, as the image pickup device is further downsized, a device having a relatively small driving torque is used, and it is a resin-based ND that is light and not heavy and not easily broken like glass. A filter has been put into practical use (for example, see Patent Document 3).
In addition, video cameras, digital cameras, and the like are used such that an infrared cut filter is driven in front of an image sensor (see, for example, Patent Document 4 and Patent Document 5).
Further, unlike the sensitivity of the human eye that does not sense light having a wavelength longer than 700 nm, the solid-state imaging device has a sensitivity of the imaging device up to a wavelength of about 1100 nm in the infrared region.
For this reason, an infrared cut filter is used in order to prevent the image from being imaged differently from unnecessary light due to unnecessary light.
The following types of known infrared cut filters used in the optical system of such an imaging apparatus are known.
That is, the infrared absorption glass type in which the transmittance characteristic changes depending on the thickness and the amount of the absorbent and the multilayer coating type in which the transmittance characteristic changes by alternately laminating two or more kinds of thin films having different refractive indexes. There is something.
Patent registration No. 2592949 Japanese Patent Laid-Open No. 5-110938 JP-A-10-133253 Japanese Patent Laid-Open No. 11-95092 JP 2002-16838 A

ところで、上記したように撮像装置の小型化が進行する中で、光学系を小型化するためにはレンズと撮像素子、フィルタ等をできる限り近づけることが必要となる。
したがって、赤外線をカットするため、赤外線吸収ガラスを用いるもの、あるいはガラス基板に赤外線を減衰するコーティングを施すものでは、ガラス自体厚みがあり小型化が困難となる。
By the way, as described above, the downsizing of the image pickup apparatus proceeds, and in order to reduce the size of the optical system, it is necessary to bring the lens, the image pickup element, the filter, and the like as close as possible.
Therefore, in order to cut infrared rays, those using infrared absorbing glass, or those in which a glass substrate is provided with a coating that attenuates infrared rays have a thickness of glass itself and are difficult to downsize.

一方、可視光において分光透過率特性がフラットなフィルタを、蒸着法によって作製することは可能である。
しかしながら、昼や明るい場所の撮影時に使用されるNDフィルタは光学濃度の濃いものが必要であるが、このようなNDフィルタを所望の透過率を得るように成膜することは困難である。
すなわち、このようなNDフィルタを得るため、光学式膜厚制御装置を使用して作製しても、光透過率が低いNDフィルタを正確に制御成膜するのはきわめて困難である。
また、このようなものにおいても、NDフィルタと赤外光カットフィルタとをそれぞれ独立して構成することが必要であり、ガラスタイプの赤外線カットフィルタを別駆動にし、光路内で出し入れするスペースを確保すると、光学系の小型化が困難となる。
また、複数枚のNDフィルタを重ねると濃度を濃くする事ができるが、上記のような別駆動による駆動スペースが増えるだけでなく、貼り合わせにより重くなり小型化、軽量化等と相反してしまうこととなる。
On the other hand, a filter having a flat spectral transmittance characteristic in visible light can be manufactured by a vapor deposition method.
However, an ND filter used at the time of photographing in the daytime or a bright place needs to have a high optical density. However, it is difficult to form such an ND filter so as to obtain a desired transmittance.
That is, in order to obtain such an ND filter, it is extremely difficult to accurately control and form an ND filter having a low light transmittance even if it is manufactured using an optical film thickness control device.
In such a case, it is necessary to configure the ND filter and the infrared light cut filter independently of each other, and the glass type infrared cut filter is driven separately to secure a space for taking in and out in the optical path. Then, it becomes difficult to reduce the size of the optical system.
In addition, when a plurality of ND filters are stacked, the density can be increased. However, not only the drive space by the separate drive as described above is increased, but also it becomes heavier due to the bonding, which conflicts with downsizing and weight reduction. It will be.

本発明は、上記課題に鑑み、表面反射を抑制すると共に、可視光から赤外光までの透過光量を抑制することができ、小型化、軽量化を図ることが可能となるNDフィルタ、該NDフィルタによる光量絞り装置及び撮像装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, the present invention can suppress surface reflection and the amount of transmitted light from visible light to infrared light, and can be reduced in size and weight, and the ND filter. An object of the present invention is to provide a light quantity diaphragm device and an imaging device using a filter.

本発明は、上記課題を達成するために、以下のように構成したNDフィルタによる光量絞り装置及び撮像装置を提供するものである。
本発明のNDフィルタは、透過光量を調節するNDフィルタであって、
透明基板に、可視光を吸収するNDフィルタ膜と、赤外光を吸収または反射し減衰させる赤外線減衰膜と、が形成されていることを特徴としている。
また、本発明のNDフィルタは、前記透明基板が、プラスチック基板であることを特徴としている。
また、本発明のNDフィルタは、前記基板の両面側に前記NDフィルタ膜が形成され、前記基板のいずれか一方の面側における前記NDフィルタ膜の下面に、赤外線減衰膜が形成されていることを特徴としている。
また、本発明のNDフィルタは、前記NDフィルタ膜が形成された前記基板の少なくとも一方の面側のNDフィルタ膜に、可視光を吸収する膜が存在しない領域部分を有することを特徴としている。
また、本発明のNDフィルタは、前記NDフィルタ膜は、誘電体膜と金属酸化膜とが積層された多層膜で構成されていることを特徴としている。
また、本発明のNDフィルタは、前記多層膜によるNDフィルタ膜は、可視光域の波長400〜700nmの透過率が50%以下であり、赤外光の透過率は可視光より低いことを特徴としている。
また、本発明のNDフィルタは、前記NDフィルタ膜が、単濃度、連続濃度変化、多段階濃度変化のいずれかによる濃度分布を有していることを特徴としている。
また、本発明のNDフィルタは、撮像素子に面する表面の反射率が可視光域で3%以下であることを特徴としている。
また、本発明の光量絞り装置は、相対的に駆動されて絞り開口の大きさを可変する複数の絞り羽根と、該絞り羽根により形成される開口内の少なくとも一部に配置されたNDフィルタを有する光量絞り装置において、
前記NDフィルタが、上記したいずれかに記載のNDフィルタによって構成されていることを特徴としている。
また、本発明の撮像装置は、撮像素子と、上記光量絞り装置とを有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a light quantity stop device and an imaging device using an ND filter configured as follows.
The ND filter of the present invention is an ND filter that adjusts the amount of transmitted light,
An ND filter film that absorbs visible light and an infrared attenuation film that absorbs or reflects infrared light and attenuates are formed on the transparent substrate.
In the ND filter of the present invention, the transparent substrate is a plastic substrate.
In the ND filter of the present invention, the ND filter film is formed on both sides of the substrate, and an infrared attenuation film is formed on the lower surface of the ND filter film on one side of the substrate. It is characterized by.
In addition, the ND filter of the present invention is characterized in that the ND filter film on at least one surface side of the substrate on which the ND filter film is formed has a region portion where no film that absorbs visible light exists.
The ND filter according to the present invention is characterized in that the ND filter film is composed of a multilayer film in which a dielectric film and a metal oxide film are laminated.
In the ND filter according to the present invention, the multilayer ND filter film has a visible light wavelength of 400 to 700 nm having a transmittance of 50% or less and an infrared light transmittance lower than that of visible light. It is said.
The ND filter according to the present invention is characterized in that the ND filter film has a density distribution by any one of a single density, a continuous density change, and a multistage density change.
The ND filter of the present invention is characterized in that the reflectance of the surface facing the image sensor is 3% or less in the visible light region.
In addition, the light quantity diaphragm device of the present invention includes a plurality of diaphragm blades that are relatively driven to change the size of the diaphragm aperture, and an ND filter disposed at least in a part of the aperture formed by the diaphragm blades. In a light quantity diaphragm device having
The ND filter is configured by any of the ND filters described above.
The image pickup apparatus of the present invention includes an image pickup element and the light amount diaphragm device.

本発明によれば、表面反射を抑制すると共に、可視光から赤外光までの透過光量を抑制することができ、小型化、軽量化を図ることが可能となる。
特に、本発明によれば、可視光及び赤外光に起因するゴースト、フレアーなどの発生を減少させることが可能となる。
According to the present invention, it is possible to suppress surface reflection and to suppress the amount of transmitted light from visible light to infrared light, and to reduce the size and weight.
In particular, according to the present invention, it is possible to reduce the occurrence of ghost, flare and the like due to visible light and infrared light.

つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態においては、上記構成のNDフィルタを作製するに際し、具体的には、プラスチック基板の両面に光量を減衰する膜をコーティングし、可視光から赤外光の波長領域までの波長域で、透過光量の調整幅を広げたNDフィルタを得ることができる。
本実施の形態においては、プラスチック基材として、セルロースアセテート、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN、PC、等を用いることができる。
このようなプラスチック基板の両面側に、誘電体膜と金属酸化膜を積層し、可視光を減衰させ、透過光量を制限させる機能を持つNDフィルタ膜をコーティングすると共に、赤外線を減衰する膜をコーティングして構成されたNDフィルタを得ることができる。
ここで、赤外線減衰膜は吸収型でも反射型でも良いが、撮像素子側に設ける場合は多重反射を抑えるために、吸収型とすることが好ましい。
また、可視光において分光透過率特性がフラットなNDフィルタ膜は蒸着法により作製することが可能である。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
In the embodiment of the present invention, when producing the ND filter having the above-described configuration, specifically, a film that attenuates the amount of light is coated on both surfaces of the plastic substrate, and the wavelength from the visible light to the infrared wavelength region is coated. Thus, an ND filter having a wide adjustment range of the amount of transmitted light can be obtained.
In the present embodiment, cellulose acetate, PET (polyethylene terephthalate), PEN, PC, or the like can be used as the plastic substrate.
On both sides of such a plastic substrate, a dielectric film and a metal oxide film are laminated, and an ND filter film having the function of attenuating visible light and limiting the amount of transmitted light is coated, as well as a film that attenuates infrared rays. Thus, an ND filter configured as described above can be obtained.
Here, the infrared attenuating film may be either an absorption type or a reflection type, but when it is provided on the image sensor side, it is preferably an absorption type in order to suppress multiple reflection.
In addition, an ND filter film having a flat spectral transmittance characteristic in visible light can be manufactured by an evaporation method.

従来において、昼間や明るい場所の撮影時に使用されるNDフィルタは、光学濃度の濃いものが必要であり、NDフィルタを作製するに際し、光線透過率が低いNDフィルタを光学式膜厚制御装置を使用して制御成膜することが困難であった。
また、従来において、撮像装置の光学系に用いられる赤外線カットフィルタには、厚さと吸収剤の量により透過率特性が変化する赤外線吸収ガラスタイプのものが知られているが、このようなものではガラス自体厚みがあり小型化が困難である。
しかしながら、上記した本実施の形態によれば、容易に作製することができ、小型化を図ることが可能となる。
すなわち、上記した本実施の形態によれば、プラスチック基板の両面に光量を減衰する膜をコーティングすることで、透過光量の高濃度側へ調整幅を広げることができる。
これにより、プラスチック基板であれば外形形状の加工性や自由度にも優れているためガラスでは困難なV字形状や円弧形状のものも容易に作製することが可能となり、また小型化を図ることができる。
また、本実施の形態によれば、濃度の濃いフィルタの作製が可能になることから、快晴時や高輝度の被写界での小絞りによるハンチング現象や光の回折の影響がなくなり、画像の劣化を解消することができる。
また、基板の両面に可視光を減衰させる膜を配置することにより、フィルタの反射率を低く抑えることができるため、フレアやゴーストの発生を減少させることが可能となる。
また、NDフィルタと赤外線カットフィルタを同一フィルタ上に設けた本実施の形態のNDフィルタの構成によれば、昼間や明るい場所の撮影では小絞り状態による画像の劣化が避けられるだけでなく、夜間や暗所の撮影にも支障がない。
すなわち、夜間や暗所の撮影時には減光フィルタは不要なので光路から除去されるが、また同時に赤外カットフィルタも除去されるため夜間や暗所の撮影においても支障がない。
また、本実施の形態のNDフィルタは、これを撮像装置に適用するに際し、絞り羽根にNDフィルタと赤外線カットフィルタを形成することができるので、部品数削減と省スペース化によって、撮像装置の小型化と低価格化を図ることが可能となる。
Conventionally, an ND filter used for photographing in the daytime or in a bright place needs to have a high optical density. When producing an ND filter, an ND filter having a low light transmittance is used with an optical film thickness control device. Thus, it was difficult to perform control film formation.
Further, conventionally, an infrared cut filter used for an optical system of an image pickup apparatus is known as an infrared absorption glass type whose transmittance characteristics change depending on the thickness and the amount of an absorbent. The glass itself is thick and difficult to downsize.
However, according to the present embodiment described above, it can be easily manufactured and downsizing can be achieved.
That is, according to the present embodiment described above, the adjustment range can be widened toward the high density side of the transmitted light amount by coating the both surfaces of the plastic substrate with the film that attenuates the light amount.
This makes it possible to easily manufacture V-shaped and arc-shaped shapes that are difficult with glass because the plastic substrate has excellent workability and flexibility of the outer shape, and can be miniaturized. Can do.
In addition, according to the present embodiment, since it is possible to produce a filter with a high density, there is no influence of hunting phenomenon or light diffraction caused by a small stop in a clear day or in a high-luminance field, and Degradation can be eliminated.
In addition, by arranging films that attenuate visible light on both sides of the substrate, the reflectance of the filter can be kept low, so that the occurrence of flare and ghost can be reduced.
Further, according to the configuration of the ND filter of the present embodiment in which the ND filter and the infrared cut filter are provided on the same filter, image degradation due to a small aperture state can be avoided not only in the daytime or in a bright place, but also at night. There is no problem in shooting in the dark.
That is, the dark filter is not necessary when photographing at night or in a dark place and is removed from the optical path. At the same time, the infrared cut filter is also removed, so there is no problem in photographing at night or in a dark place.
In addition, when the ND filter of the present embodiment is applied to the imaging apparatus, an ND filter and an infrared cut filter can be formed on the diaphragm blades, so that the size of the imaging apparatus can be reduced by reducing the number of parts and saving space. And cost reduction.

以下に、本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
実施例1においては、単濃度のNDフィルタ膜を用いた場合の構成例について説明する。
まず、図1を用いて本実施例におけるNDフィルタを有する撮像装置の光学系の構成例について説明する。
図1において、6A,6B,6C,6Dは撮影光学系6を構成するレンズ、7は固体撮像素子で5はローパスフィルタである。
また、1はNDフィルタ、2と3は対向的に移動する絞り羽根、4は絞り羽根支持板であり、本実施例の絞り装置はこれらによって構成されている。
本実施例のNDフィルタ1は絞り羽根2に接着されており、上記2枚の絞り羽根2、3によって略菱形の開口が形成される。
上記NDフィルタ1には、赤外線をカットする赤外カットフィルタ機能を有するフィルタ膜と、可視光の透過率を減少させるNDフィルタ機能を有するフィルタ膜と、がコーティング手段によって一体的に形成されている。
被写界の明るさに応じて、上記NDフィルタの接着された絞り羽根2,3によって、絞り開口を開閉することにより、撮像素子に入射する光量が制限される。
このようなNDフィルタの成膜を実施する方法としては、蒸着法、スパッタリング法、インクジェットプリンティング法、スプレー法等がある。
これらの中で、真空蒸着法は、膜厚を比較的容易に制御でき、かつ可視域の波長域で散乱が非常に小さいことから、ここでは真空蒸着法を選択した。
Examples of the present invention will be described below.
[Example 1]
In the first embodiment, a configuration example in the case where a single concentration ND filter film is used will be described.
First, a configuration example of an optical system of an imaging apparatus having an ND filter in this embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 6A, 6B, 6C and 6D are lenses constituting the photographing optical system 6, 7 is a solid-state image sensor, and 5 is a low-pass filter.
Further, 1 is an ND filter, 2 and 3 are diaphragm blades that move oppositely, 4 is a diaphragm blade support plate, and the diaphragm device of this embodiment is constituted by these.
The ND filter 1 of this embodiment is bonded to the diaphragm blade 2, and a substantially diamond-shaped opening is formed by the two diaphragm blades 2 and 3.
In the ND filter 1, a filter film having an infrared cut filter function for cutting infrared light and a filter film having an ND filter function for reducing visible light transmittance are integrally formed by coating means. .
Depending on the brightness of the object field, the diaphragm blades 2 and 3 to which the ND filter is bonded open and close the aperture to limit the amount of light incident on the image sensor.
Examples of a method for forming such an ND filter include a vapor deposition method, a sputtering method, an ink jet printing method, and a spray method.
Among these, the vacuum deposition method is selected here because the film thickness can be controlled relatively easily and the scattering is very small in the visible wavelength region.

つぎに、本実施例における上記NDフィルタの具体的構成について説明する。図2に本実施例のNDフィルタの概略断面図を示す。
図2において、10はNDフィルタであり、NDフィルタ10は基板11と、この基板両面に設けたNDフィルタ膜12、14と、この一方のNDフィルタ膜12の下面に設けた赤外カットフィルタ膜13とを備えている。
プラスチック基材は、その材質を特に限定しないが、可視域の波長域で透明性が高く(ヘイズ値は低い)、また吸水率が低い特性を持つものが望ましい。ここでは、厚さ75μmのPET基材を用いた。
Next, a specific configuration of the ND filter in this embodiment will be described. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the ND filter of this embodiment.
In FIG. 2, reference numeral 10 denotes an ND filter. The ND filter 10 includes a substrate 11, ND filter films 12 and 14 provided on both surfaces of the substrate, and an infrared cut filter film provided on the lower surface of the one ND filter film 12. 13.
The material of the plastic base material is not particularly limited, but it is desirable that the plastic base material has high transparency in the visible wavelength range (low haze value) and low water absorption. Here, a PET substrate having a thickness of 75 μm was used.

NDフィルタは、所望の透過率を得るためのものであり、透過率が可視光域で一定であることが望ましい。
金属を蒸着した薄膜NDフィルタでは9層から13層を積層するため、Ti、CrまたはNiからなる金属膜では、いずれも10nm以下の極薄膜になるために膜厚制御が困難であり、再現性良く平坦な分光特性が得られない。
また、干渉型のフィルタでは、光路内に迷光が生じ像を劣化させるため、光吸収型のフィルタが望ましい。
ここでは、TiO、Ti23等のチタン酸化物を用いた多層膜蒸着フィルタを成膜して、上記NDフィルタを構成した。
NDフィルタの濃度は、チタン酸化物の膜厚で変えることができるが、光線透過率が低くなってくると光学式膜厚制御装置を用い所定の光学濃度にコントロールするのが難しくなる。
そこで、本実施例では基板の両面にNDフィルタ膜を設け、どちらか一方の面に赤外光をカットする赤外カットフィルタをコーティングした構成とした。
すなわち、これにより、片面にNDフィルタ膜を設けた場合よりも、光線透過率が低いNDフィルタの作製を可能とした。
The ND filter is for obtaining a desired transmittance, and it is desirable that the transmittance is constant in the visible light region.
Since thin film ND filters with deposited metal have 9 to 13 layers, all metal films made of Ti, Cr, or Ni are extremely thin films with a thickness of 10 nm or less, making it difficult to control film thickness and reproducibility. Good flat spectral characteristics cannot be obtained.
In addition, the interference type filter is preferably a light absorption type filter because stray light is generated in the optical path and the image is deteriorated.
Here, a multilayer film deposition filter using a titanium oxide such as TiO or Ti 2 O 3 was formed to constitute the ND filter.
The concentration of the ND filter can be changed by the film thickness of the titanium oxide. However, when the light transmittance is lowered, it becomes difficult to control to a predetermined optical density using an optical film thickness controller.
Therefore, in this embodiment, an ND filter film is provided on both sides of the substrate, and either side is coated with an infrared cut filter that cuts infrared light.
That is, this made it possible to produce an ND filter having a lower light transmittance than when an ND filter film was provided on one side.

つぎに、本実施例のNDフィルタの分光特性について説明する。
図3に、本実施例のNDフィルタの分光特性を示す。
本実施例のNDフィルタ膜は、可視光域、つまり400nm前後から700nm前後までの波長領域の光に対して、透過率の変動を抑え、表面反射を抑えた場合、図3おいて一点鎖線で示すように、透過率50%以下の分光特性を有している。
ここで仮に、フィルタの両面の最表面を透過率50%のNDフィルタ膜にすることで、図3の点線で示すように、透過率25%のフィルタとなる。
更に、赤外カットフィルタを設けることで、図3の実線で示すように、赤外光の透過率を下げることができる。
そして、本実施例のNDフィルタでは、吸収型蒸着NDフィルタ膜でNDフィルタ表面を構成することにより、400nmから1000nm前後の波長域の光に対して、表面反射率が3%以下となるようなフィルタの作製が可能である。
ここで、赤外カットフィルタは、700nm以上の赤外光をカットするためのものであり、TiO2、ZrO2、ITO、SiO2などの透明酸化物を用いて積層成膜されているが、本発明は特にこれに限定されるものではない。
例えば、赤外線吸収能がある無機及び有機材料をコーティングしても良い。
また、プラスチック基板に蒸着を行なうと、蒸着した材料の種類に応じ基板と蒸着多層膜の間に引張りもしくは圧縮の応力が発生し、基板が表裏のどちらかに湾曲してしまうカーリングが発生する。
しかし、NDフィルタ膜の光減衰量を表裏に分割し、基板の表裏での応力のバランスを調節することでカーリングを抑えることもできる。
したがって、本実施例によると、フィルタ表面の反射が少なく、反射光や赤外光によるゴーストやフレアなどの発生を有効に防止可能とした平面性の良いフィルタを得ることができる。
Next, the spectral characteristics of the ND filter of this embodiment will be described.
FIG. 3 shows the spectral characteristics of the ND filter of this example.
The ND filter film of this example is shown by a one-dot chain line in FIG. 3 in the case where light transmittance is suppressed and surface reflection is suppressed with respect to light in a visible light region, that is, a wavelength region from approximately 400 nm to approximately 700 nm. As shown, it has a spectral characteristic of a transmittance of 50% or less.
Here, assuming that the outermost surfaces of both surfaces of the filter are ND filter films with a transmittance of 50%, a filter with a transmittance of 25% is obtained as shown by the dotted line in FIG.
Furthermore, by providing an infrared cut filter, the transmittance of infrared light can be lowered as shown by the solid line in FIG.
In the ND filter of the present embodiment, the surface reflectance is 3% or less with respect to light in the wavelength region of about 400 nm to about 1000 nm by configuring the ND filter surface with the absorption-type vapor deposition ND filter film. A filter can be manufactured.
Here, the infrared cut filter is for cutting infrared light of 700 nm or more, and is formed by laminating using a transparent oxide such as TiO 2 , ZrO 2 , ITO, SiO 2 , The present invention is not particularly limited to this.
For example, inorganic and organic materials having infrared absorbing ability may be coated.
Further, when vapor deposition is performed on a plastic substrate, a tensile or compressive stress is generated between the substrate and the vapor deposition multilayer film according to the type of the vapor deposited material, and curling occurs in which the substrate is bent either on the front or back.
However, curling can also be suppressed by dividing the light attenuation amount of the ND filter film into the front and back sides and adjusting the balance of stresses between the front and back sides of the substrate.
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain a filter with good flatness that has less reflection on the filter surface and can effectively prevent the occurrence of ghosts and flares due to reflected light and infrared light.

[実施例2]
実施例2においては、連続濃度変化または多段階濃度変化による濃度分布を有するNDフィルタ膜を用いた場合の構成例について説明する。
図4に本実施例におけるNDフィルタの構成を示す。
図4において、20はNDフィルタであり、NDフィルタ20は基板21と、この基板両面に設けたNDフィルタ膜22、24と、この一方のNDフィルタ膜22の下面に設けた赤外カットフィルタ膜23とを備えている。
図5に、このように構成されたNDフィルタ31を絞り羽根32に取り付けた構成を示す。
[Example 2]
In the second embodiment, a configuration example in the case of using an ND filter film having a concentration distribution due to a continuous concentration change or a multistage concentration change will be described.
FIG. 4 shows the configuration of the ND filter in this embodiment.
In FIG. 4, reference numeral 20 denotes an ND filter. The ND filter 20 includes a substrate 21, ND filter films 22 and 24 provided on both surfaces of the substrate, and an infrared cut filter film provided on the lower surface of the one ND filter film 22. 23.
FIG. 5 shows a configuration in which the ND filter 31 thus configured is attached to the diaphragm blade 32.

このNDフィルタは、図6(a)のように濃度分布を連続的に変化させるようにしたものを用いてもよく、また図6(b)のように多段階的に変化させるようにしたものを用いてもよい。
被写界の明るさが明るくて絞りの開口を小さくしなければならない場合、光量が同一でも絞りの開口径を大きくできるように濃度の濃いNDフィルタを挿入すると絞りの開口が大きくなり画像の劣化を招かずに小絞り状態を回避することができる。
このような特性を有するNDフィルタ31を、図5に示すように絞り羽根32に設け、赤外光領域に感度を有する撮像装置に搭載した場合、フィルタの使用する位置によって光量を変化させても有害な赤外光を減衰させることができる。これにより、ゴーストやフレアなどの発生を有効に防止することが可能となる。
As this ND filter, a filter in which the concentration distribution is continuously changed as shown in FIG. 6 (a) may be used, or a filter which is changed in multiple steps as shown in FIG. 6 (b). May be used.
When the brightness of the object field is bright and the aperture of the aperture must be reduced, inserting a dark ND filter to increase the aperture diameter of the aperture even if the amount of light is the same will increase the aperture of the aperture and degrade the image. It is possible to avoid a small aperture state without inviting.
When the ND filter 31 having such characteristics is provided on the diaphragm blade 32 as shown in FIG. 5 and mounted on an imaging device having sensitivity in the infrared light region, even if the amount of light is changed depending on the position where the filter is used. Harmful infrared light can be attenuated. As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of ghosts and flares.

[実施例3]
実施例3においては、上記各実施例とは別の形態のNDフィルタの構成例について説明する。
図7に本実施例NDフィルタの構成を示す。
図7において、40はNDフィルタであり、NDフィルタ40は基板41と、この基板両面に設けたNDフィルタ膜42、44と、この一方のNDフィルタ膜42の下面に設けた赤外カットフィルタ膜43とを備えている。
その際、本実施例では、NDフィルタ40にはNDフィルタ膜42、44のない赤外線カットフィルタ領域が設けられている。
このようにNDフィルタ膜42、44のない赤外線カットフィルタ領域を設けることで、撮像装置の開放絞り値を開放で使用する場合も有害な赤外光を減衰したい場合、絞り口径をカバーできる大きさに合わせることができる。
そして、光量を減少しない時でも赤外線をカットし、入射光量に合わせてNDフィルタで入射光量を変えるとより細かい光量調整をすることが可能となる。
この場合、NDフィルタ膜42、44は、連続濃度変化を持つ分光透過率特性のNDフィルタ膜を用いると、開放絞りから徐々に絞り込んでいく場合でも濃度変化が急ではなく望ましい。
なお、本実施例において、赤外領域とは波長約700nm以上、望ましくは約700nm〜1000nmであるが、赤外領域の波長帯はこれ以上でも以下でもよく、限定されない。
[Example 3]
In the third embodiment, a configuration example of an ND filter having a different form from the above embodiments will be described.
FIG. 7 shows the configuration of the ND filter of this embodiment.
In FIG. 7, reference numeral 40 denotes an ND filter. The ND filter 40 includes a substrate 41, ND filter films 42 and 44 provided on both surfaces of the substrate, and an infrared cut filter film provided on the lower surface of the one ND filter film 42. 43.
At this time, in this embodiment, the ND filter 40 is provided with an infrared cut filter region without the ND filter films 42 and 44.
By providing the infrared cut filter region without the ND filter films 42 and 44 in this way, even when the open aperture value of the image pickup apparatus is used in the open state, when it is desired to attenuate harmful infrared light, it is large enough to cover the aperture diameter. Can be adapted to
Even when the amount of light is not reduced, the infrared light is cut and the amount of incident light is changed by the ND filter in accordance with the amount of incident light.
In this case, if the ND filter films 42 and 44 are spectral transmittance characteristics ND filter films having a continuous density change, it is desirable that the density change is not steep even when the aperture is gradually narrowed from the open stop.
In this embodiment, the infrared region has a wavelength of about 700 nm or more, preferably about 700 nm to 1000 nm. However, the wavelength region of the infrared region may be more or less, and is not limited.

以上のように、上記各実施例のNDフィルタによれば、基板の両面にNDフィルタ膜を配置することで、フィルタの表面の反射率を約3%以下に抑えることができ、これによりゴースト、フレアーなどの発生を減少させることが可能となる。
さらに、赤外カットフィルタ膜を設けた構成により、赤外光に起因するゴースト、フレアーなどの発生を減少させることが可能となる。
これにより、撮像装置の小型化と低価格化を実現することができる。
As described above, according to the ND filter of each of the above embodiments, the reflectance of the surface of the filter can be suppressed to about 3% or less by disposing the ND filter film on both surfaces of the substrate. The occurrence of flare and the like can be reduced.
Furthermore, the structure provided with the infrared cut filter film can reduce the occurrence of ghosts, flares and the like due to infrared light.
Thereby, size reduction and price reduction of an imaging device are realizable.

本発明の実施例1におけるNDフィルタを有する撮像装置の光学系の構成例を示す図。1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical system of an imaging apparatus having an ND filter in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1におけるNDフィルタの構成を示す概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an ND filter in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1におけるNDフィルタの分光特性を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating spectral characteristics of an ND filter according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2における連続濃度変化または多段階濃度変化による濃度分布を有するNDフィルタ膜による構成を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the structure by the ND filter film | membrane which has density distribution by the continuous density change in Example 2 of this invention or multistage density | concentration change. 本発明の実施例2におけるNDフィルタが絞り羽根に接着された構成を示す図。The figure which shows the structure by which the ND filter in Example 2 of this invention was adhere | attached on the aperture blade. 本発明の実施例2におけるNDフィルタの距離−濃度特性を示す図であり、(a)は濃度分布を連続的に変化させるようにした場合、(b)は多段階的に変化させるようにした場合を説明する図。It is a figure which shows the distance-concentration characteristic of ND filter in Example 2 of this invention, (a) was made to change in multiple steps, (a) when changing density distribution continuously. The figure explaining a case. 本発明の実施例3におけるNDフィルタを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the ND filter in Example 3 of this invention. 従来例におけるNDフィルタを使用した撮影光学系を説明する図。The figure explaining the imaging optical system which uses the ND filter in a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1:NDフィルタ
2、3:絞り羽根
4:絞り羽根支持板
5:ローパスフィルタ
6A,6B,6C,6D:撮影光学系6を構成するレンズ
7:固体撮像素子
10:NDフィルタ
11:基板
12:NDフィルタ膜
13:赤外カットフィルタ膜(赤外線減衰膜)
14:NDフィルタ膜
20:NDフィルタ
21:基板
22:NDフィルタ膜
23:赤外カットフィルタ膜(赤外線減衰膜)
24:NDフィルタ膜
31:NDフィルタ
32:絞り羽根
40:NDフィルタ
41:基板
42:NDフィルタ膜
43:赤外カットフィルタ膜(赤外線減衰膜)
44:NDフィルタ膜
45:絞り羽根
1: ND filter 2, 3: diaphragm blade 4: diaphragm blade support plate 5: low-pass filters 6A, 6B, 6C, 6D: lens 7 constituting imaging optical system 6: solid-state imaging device 10: ND filter 11: substrate 12: ND filter film 13: Infrared cut filter film (infrared attenuating film)
14: ND filter film 20: ND filter 21: Substrate 22: ND filter film 23: Infrared cut filter film (infrared attenuating film)
24: ND filter film 31: ND filter 32: Diaphragm blade 40: ND filter 41: Substrate 42: ND filter film 43: Infrared cut filter film (infrared attenuating film)
44: ND filter film 45: Aperture blade

Claims (10)

透過光量を調節するNDフィルタであって、
透明基板に、可視光を吸収するNDフィルタ膜と、赤外光を吸収または反射し減衰させる赤外線減衰膜と、が形成されていることを特徴とするNDフィルタ。
An ND filter that adjusts the amount of transmitted light,
An ND filter, wherein an ND filter film that absorbs visible light and an infrared attenuation film that absorbs or reflects infrared light and attenuates are formed on a transparent substrate.
前記透明基板が、プラスチック基板であることを特徴とする請求項1に記載のNDフィルタ。   The ND filter according to claim 1, wherein the transparent substrate is a plastic substrate. 前記基板の両面側に前記NDフィルタ膜が形成され、前記基板のいずれか一方の面側における前記NDフィルタ膜の下面に、赤外線減衰膜が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のNDフィルタ。   The ND filter film is formed on both surfaces of the substrate, and an infrared attenuation film is formed on the lower surface of the ND filter film on one surface side of the substrate. Item 3. The ND filter according to Item 2. 前記NDフィルタ膜が形成された前記基板の少なくとも一方の面側のNDフィルタ膜に、可視光を吸収する膜が存在しない領域部分を有することを特徴とする請求項3に記載のNDフィルタ。   4. The ND filter according to claim 3, wherein the ND filter film on at least one surface side of the substrate on which the ND filter film is formed has a region portion in which a film that absorbs visible light does not exist. 前記NDフィルタ膜は、誘電体膜と金属酸化膜とが積層された多層膜で構成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のNDフィルタ。   5. The ND filter according to claim 1, wherein the ND filter film is formed of a multilayer film in which a dielectric film and a metal oxide film are laminated. 前記多層膜によるNDフィルタ膜は、可視光域の波長400〜700nmの透過率が50%以下であり、赤外光の透過率は可視光より低いことを特徴とする請求項5に記載のNDフィルタ。   6. The ND filter according to claim 5, wherein the ND filter film using the multilayer film has a visible light wavelength of 400 to 700 nm having a transmittance of 50% or less and an infrared light transmittance lower than that of visible light. filter. 前記NDフィルタ膜が、単濃度、連続濃度変化、多段階濃度変化のいずれかによる濃度分布を有していることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のNDフィルタ。   The ND filter according to claim 5 or 6, wherein the ND filter film has a concentration distribution according to any one of a single concentration, a continuous concentration change, and a multistage concentration change. 前記NDフィルタは、撮像素子に面する表面の反射率が可視光域で3%以下であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のNDフィルタ。   8. The ND filter according to claim 1, wherein a reflectance of a surface facing the image sensor is 3% or less in a visible light region. 相対的に駆動されて絞り開口の大きさを可変する複数の絞り羽根と、該絞り羽根により形成される開口内の少なくとも一部に配置されたNDフィルタを有する光量絞り装置において、
前記NDフィルタが、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のNDフィルタによって構成されていることを特徴とする光量絞り装置。
In a light quantity diaphragm apparatus having a plurality of diaphragm blades that are relatively driven to change the size of the diaphragm aperture, and an ND filter disposed in at least a part of the aperture formed by the diaphragm blades,
9. The light quantity stop device, wherein the ND filter is configured by the ND filter according to claim 1.
撮像素子と、請求項9に記載の光量絞り装置とを有することを特徴とする撮像装置。   An image pickup apparatus comprising: an image pickup element; and the light quantity diaphragm device according to claim 9.
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