JP2009288295A - 光学フィルタ及びこの光学フィルタの成膜方法と並びに撮像光量調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ほぼ常温に近い状態で成膜形成が可能で、減反射特性斑が少なく画質性能に優れた光学フィルタ及びこの光学フィルタの成膜方法と並びに撮像光量調整装置を提供する。
【解決手段】光を透過する基板プレートと、前記基板プレートの少なくとも表裏片面に誘電体膜と金属膜とを積層形成した減光膜層と、その減光膜層の上に最表層として減反射コーティング層とを形成してなる光学フィルタであって、その減反射コーティング層が高分子ポリマーの成膜層から成るものである。
【選択図】図１６

Description

本発明は、カメラその他の光学器機に搭載され光量調整を行う撮像光量調整装置、特にその撮像光量調整装置に用いられ特定波長の光の通過量を調整する光学フィルタ、及びその光学フィルタの成膜方法に関する。

一般に、この種の光学フィルタは例えばＮＤフィルタ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｉｌｔｅｒ）として各種撮像装置に広く用いられている。このＮＤフィルタは樹脂或いはガラス製の基板に光吸収特性に優れた薄膜を形成している。そしてこのＮＤフィルタは全体が均一な単濃度の薄膜で成膜する場合と、複数の区割して領域毎に順次濃度が段階的に変化する多段濃度の薄膜で成膜する場合と、更に濃度が連続的に変化（漸減）するグラデーション薄膜で成膜する場合が知られている。

近年、撮像装置の高解像化が進むに従い、明るい被写体条件下で光量を絞ると回折光の影響による画像ボケなど画質の劣化が顕著に現れる傾向にある。そこで、例えば特許文献１に開示されているように光量を調整する絞り羽根に同文献図３で示す様にＮＤフィルタを添着し、小絞り時に発生する回折現象を抑えることが提案されている。

また、例えば特許文献２に開示されているように単一濃度のＮＤフィルタの場合（同文献図１参照）、ＮＤフィルタの端部と開口形状で形成される小絞りにより回折が発生し画質の劣化が現れ、その劣化を防止する為に開口径側に連続的に濃度が漸減するグラデーションフィルタ（同文献図３参照）が提案されている。

また、このこのような光学フィルタを作成する成膜方法としては、同特許文献１及び２においても利用されている例えば特許文献３に開示されているように、真空中の成膜材料であるターゲットにアルゴン等の不活性ガスイオンを衝突させ、飛び出した成膜ガスイオンで基板に成膜するスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方法が用いられている。

また、特許文献４に開示されているように、真空成膜装置を用いて成膜する方法の二つ方法が広く用いられている。

そして、同特許文献１に開示される光学フィルタの成膜構造としては、同文献の図４に示すように、光学フィルタに相当する光量制御羽根（２６）の光量調整フィルタ（２９）は、基材として用いられるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から成るフィルムであるベース部（３４）の両面に、それぞれ一酸化珪素又は二酸化珪素から成る密着層（３５）、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る金属層（３６）、二酸化珪素から成る誘電体層（３７）、ニオブから成るニオブ層（３８）、二酸化珪素から成る誘電体層（３９）、ニオブから成るニオブ層（４０ ）及び二酸化珪素から成る誘電体層（４１）が順次積層されて構成され、これらの各層により多層被膜部（４２）が形成されている。
特開２００６−１２６２３４号公報 特開２００５−３３８３８５号公報 特開２００１−０６４７７２号公報 特開２００５−３４５７４６号公報

上述の特許文献４に開示されるように、この種の光学フィルタでは、真空蒸着装置を使った成膜方法が一般的である。そして、この真空蒸着装置の場合には、装置構成により成膜室内に一度に蒸着材料であるターゲットを通常６個以上セット可能で、そのターゲットを抵抗加熱方法か電子ビーム加熱方法によりイオン化し飛散させ蒸着するようになっている。

この為に、各成膜毎に対応したターゲットを加熱し、まず基板平面上に酸化物下地層（誘電体膜）を成膜し、その上に光吸収層（金属膜）を積層成膜することで減光膜層を形成している。更に、その減光膜層の上に反射防止層（減反射（ＡＲ）コーティング層）を成膜している。

そして、この反射防止層（減反射（ＡＲ）コーティング層）としてＭｇＦ２を具体的に成膜している。

この、フッ化マグネシウムＭｇＦ２の屈折率は１．３８ 〜 １．４（５５０ ｎｍ近辺）で低屈折率であり成膜特性では可也有利で有るが、反面、蒸発方法として電子ビーム加熱か抵抗加熱となり、蒸着室内温度が約８０℃前後と高温と成り、光学フィルタ基材が成膜時の膨張され、蒸着室から取り出した際の収縮現象によって特に最外層膜と成るフッ化マグネシウムＭｇＦ２に亀裂や斑が生じ易く、減反射特性斑による画質性能に影響を与える欠点がある。

そこで、本発明は上述の課題に鑑みてなしてものであり、低屈折率のポリシラン類高分子ポリマーに着目し、この高分子ポリマーを利用して最外層膜となる反射防止層（減反射（ＡＲ）コーティング層）をディッピング方法で成膜することで、ほぼ常温に近い状態で成膜形成が可能で、減反射特性斑が少なく画質性能に優れた光学フィルタ及びこの光学フィルタの成膜方法と並びに撮像光量調整装置の提供に有る。

上記課題を達成するため本発明に係わる請求項１の光学フィルタは、光を透過する基板プレートと、前記基板プレートの少なくとも片面に誘電体膜と金属膜とを積層形成した減光膜層と、その減光膜層の上に最表層として減反射コーティング層と、を形成してなる光学フィルタであって、その減反射コーティング層は高分子ポリマーの成膜層から成る。

また、請求項２及び３の光学フィルタでは、前記高分子ポリマーの屈折率が１．２から２．０のものを用い、特に有機溶剤に可溶な主鎖構造が１次元のケイ素-ケイ素結合で構成された機能性ポリマーのポリシランが最適である。

また、請求項４の光学フィルタでは、前記基材プレートがノルボルネン系樹脂、シクロオルフィン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂で屈折率ｎ１としたとき、前記高分子ポリマーの屈折率ｎ２が前記基材プレートの屈折率ｎ１の平方根の値に近い材料からなる。

また、請求項５の光学フィルタでは、前記基材プレートが屈折率ｎ1＝１．５１のノルボルネン系樹脂で、前記高分子ポリマーが屈折率ｎ２≒１．２３のポリシランからなる。

また、請求項６の光学フィルタは、前記基板プレートが一部の連結部を残しプレス加工により形抜きされた複数の光学フィルタ部が形成されて成る。

更に、本発明に係わる請求項７に記載する光学フィルタの成膜方法は、光を透過する基板プレートの少なくとも片面に誘電体膜と金属膜とを積層した減光膜層を形成し、その減光膜層の上に減反射（ＡＲ）コーティング層を形成してなる光学フィルタの成膜方法であって、光を透過する基板プレートの少なくとも片面に誘電体膜と金属膜とを積層した減光膜層を形成する第１の工程と、この第１の成膜工程により形成された減光膜層の上にポリシラン類高分ポリマーを減反射（ＡＲ）コーティング層としてディッピングする第２の工程と、この減反射（ＡＲ）コーティング層に紫外線を照射して前記基板プレートの屈折率の平方根の値に近づける第３の工程とからなる。

また、請求項８の撮像光量絞り装置は、撮像光路に配置され、撮像光量を調整する絞り羽根と、上記絞り羽根に添着された光学フィルタと、から構成され、上記請求項１乃至５に記載の光学フィルタを備えている。

本発明は、先に記した目的を達成する為に、低屈折率のポリシラン類高分子ポリマーを利用して最外層膜となる反射防止層（減反射（ＡＲ）コーティング層）を形成することで、その反射防止層をディッピングによりほぼ常温に近い状態で成膜形成が可能で、減反射特性斑が少なく画質性能に優れた光学フィルタが得られる効果を奏する。

以下図示の好適な実施の態様に基づいて本発明を詳述する。図１乃至図３は本発明に係わる光学フィルタの構成を示し、図４乃至図６はその光学フィルタの成膜方法を示し、図７乃至図１４はその成膜方法を使って光学フィルタの製造する成膜装置を示し、図１５はその成膜装置で作られた光学フィルタを用いた撮像光量絞り装置をそれぞれ説明する為の説明図である。

[光学フィルタの構成]
まず、本発明に係わる光学フィルタの膜層構造について図１乃至図３を用いて説明する。

図１は光学フィルタの成膜主要構成を説明するもので、１０が基板プレート（Ｂａｓｅ Ｆｉｌｍ）で、その基板プレート１０の片面には減光膜層を形成する光の反射特性を改善する透明層から成る誘電体膜層２１として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と、その上に光吸収特性に富んだ金属膜２２として二オブ（Ｎｂ）が積載成膜され、他面には減光膜層を形成する光の反射特性を改善する透明層から成る誘電体膜層２３として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と、その上に光吸収特性に富んだ金属膜２４としてチタン（Ｔｉ）が積載成膜された膜層構造と成っている。尚、実際の減光膜層は図３で示す様に誘電体膜層２１、２３と金属膜２２、２４が交互に必要な透過率が得られるように何層も、また各層の膜厚を必要に応じ調整され成膜されている。

特に、基板プレート１０の両面に成膜される減光膜層の金属膜２２、２４は、それぞれ光透過特性が少なくとも可視光全域で互いに相反特性を有し、前記基板プレートの表裏面を透過する光の可視光全域で略均一な光透過特性を成すように異なる金属材料のものが選定されている。

図２は、他の実施形態を示すもので、図１の膜層構造との違いは、誘電体膜層２１として他面の金属膜２４を構成する金属材料をターゲットと用いて酸化形成した酸化チタン（ＴｉＯ２）を成膜し、誘電体膜層２３として他面の金属膜２１を構成する金属材料をターゲットと用いて酸化形成した酸化二オブ（ＮｂＯ）を成膜したもので、誘電体膜層２１、２３として互いに反対の面の金属層２２、２４の金属材料を用いることで、後述する二種類のターゲットしか取り付けることが出来無い成膜装置でも減光膜層を成膜形成可能にしている。

図３は、より実施に近い成膜構成を示すもので、本発明の光学フィルタ（ＮＤフィルタ）４３は、図示すように透明の基板プレート（成膜ベース基材）１０に減光特性を有する減光膜層２０をその表裏面に形成する。この表裏面に形成される減光膜層２０Ａ、２０Ｂは光吸収層２１と中間層２２とで積層状に構成され、用途に応じて複数段（図示のものは６層構成）に形成される。光吸収層２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）は光吸収特性に富んだ金属膜で構成され、基板プレート１０上に濃度を有する半透明層しとして形成される。中間層２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）は誘電体で構成され、光吸収層２１の上に成膜され光の反射特性を改善する透明層として形成される。

図示の減光膜層２０Ａ及び２０Ｂは、均一厚さで均一な透光率を有する単濃度領域２０ａと膜厚さが漸減するグラデーション領域２０ｂとに形成されている。また、最上層の誘電体膜層（中間層）２２ｃの上には後述するコーティング層２３が形成されている。これらの金属膜層（光吸収層）２１、誘電体膜層（中間層）２２、コーティング層２３の成膜物質については後述する。

図３に示す光学フィルタ（ＮＤフィルタ）４３は、片面２０Ａとして上記誘電体膜層（中間層）２１ａ乃至２１ｄを他面の蒸着金属ターゲットの酸化物か窒化物若しくはフッ化物（図示のものは酸化チタンＴｉＯ２）で成膜し、金属膜層（光吸収層）２２ａ乃至２２ｃを蒸着金属（図示のものは二オブＮｂ）で構成し、他面２０Ｂとして上記誘電体膜層（中間層）２３ａ及び２３ｂを他面の蒸着金属ターゲットの酸化物か窒化物若しくはフッ化物（図示のものは酸化二オブＮｂＯ）で成膜し、金属膜層（光吸収層）２４ａ及び２４ｂを蒸着金属（図示のものはチタンＴｉ）で構成しする場合を示している。以下各膜層の素材について説明する。

尚、蒸着金属ターゲットとしては、二オブＮｂ、チタンＴｉの組合せ以外に光透過特性が少なくとも可視光全域で互いに相反特性を有し、前記基板プレートの表裏面を透過する光の可視光全域で略均一な光透過特性を得ることが出来る、例えば、蒸着金属ターゲットとしてはアルミニュームＡｌ、バナジウムＶ、タングステンＷ、タンタルＴａ、ケイ素Ｓｉ、クロメル（ニッケルークロム合金）等が利用されているが、これに限らず金属元素及び半金属元素から適宜光透過特性に応じ選択することが出来る。

［基板プレート材の選定］
上述の基板プレート１０は透明又は半透明の合成樹脂板で構成する。素材としては例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ノルボルネン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂などを使用する。この他基板材質は用途に応じて好適な素材を選択する。

［金属物質の選定］
上述の金属膜層（光吸収層）２２は、二オブ（Ｎｂ）が、他面の金属膜層（光吸収層）２４には、チタン（Ｔｉ）がそれぞれ蒸着金属ターゲットとして使用している。

［誘電体物質の選定］
上述の誘電体膜層（中間層）２１は、チタン（Ｔｉ）の酸化物で、他面の誘電体膜層（中間層）２３には、二オブ（Ｎｂ）の酸化物で構成する。このため上述の蒸着金属ターゲットを使用する。尚、この蒸着金属ターゲットを使ってそれぞれの誘電体膜層（中間層）を形成することは後述する成膜装置への取り付け可能なターゲット数の制限から成膜可能な設計になっている。

［減反射（ＡＲ）コーティング層の選定］
上述の減反射（ＡＲ）コーティング層２５としてはフッ化マグネシウムなどの硬質性或いは撥水性に富んだ材料がこの種の光学フィルタのコーティング材として一般使用されているが、ここでは実際に基板プレート１０の両面に減光膜層を成膜後、成膜室から取り出し、その成膜処理済みの基板プレート１０をポリシラン類高分子ポリマー溶液内に漬けるディッピングにより成膜している。

尚、この減反射（AR）コーティング層２５のコーティング材として使用可能な条件として、第一に下記の条件式により算出される屈折率ｎ２の値、若しくはその値に近い高分子ポリマーを選定することが可能。
条件式 ｎ２＝√ｎ１
但し、ｎ１は減反射（AR）コーティング層２５がコーティングされる成膜の屈折率で、この場合は誘電体膜層（中間層）２１、２３と成る。

実際に、屈折率ｎ２≒１．２３のポリシランをコーティング処理している。尚、減反射（ＡＲ）コーティング層２５の膜厚を所望の厚さに維持するためには溶液の粘性度と溶液から成膜処理済みの基板プレート１０を引き出すスピード等を調整している。

更に、ポリシラン類高分子ポリマーで形成された減反射（ＡＲ）コーティング層２５に屈折率を安定させると共に低屈折率に調整するために紫外線照射を行う工程をディッピング工程後に設けている。

［成膜装置の構成］
次に、図３に基づいて説明した基板プレート１０上に減光膜層２０を形成する成膜装置について図７乃至図９に従って説明する。尚、図７乃至図９は反応性スパッタリング装置を示し、その成膜原理を示すものである。また図７は第１の成膜装置で、回転ドラム３１の周面側一画に開閉扉を備え、この開閉扉を介し基板プレート１０の脱着作業する構造であり、構造上蒸着金属ターゲットは紙面左右の二箇所に取り付け可能となっている。図８は第１の成膜装置の中央断面図。更に、図９は第２の成膜装置で、第１の成膜装置との違いは回転ドラム３１を紙面手前側に引き出し基板プレート１０の脱着作業する構造であり、構造上蒸着金属ターゲットは紙面左右と上部の三箇所に取り付け可能となっている。

［第２の成膜装置の説明］
まず図９で示す第２の成膜装置について説明する。この装置は図示の様に、成膜室３０を形成する外筐ケース３０ａと、この成膜室３０内に回転自在に内蔵された円筒形状の回転ドラム３１と、この回転ドラム３１に距離を隔てて配置されたスパッタ電極３５と、成膜室３０内に酸素イオン（窒素イオン、フッ素イオンでも可）を注入／排気する反応性ガス発生室３９とで構成されている。

上記成膜室３０内は略々真空に形成され、このため図示しない真空ポンプが備えられている。そして成膜室３０内は複数のエリア３６ａ〜３６ｄに遮蔽板３７で区割されている。図示のものは図３で説明した金属膜層（光吸収層）２２を成膜する第１のターゲット３２aをスパッタリングする第１エリア３６ａと、基板プレート１０の裏面に金属膜層（光吸収層）２４を成膜する第２のターゲット３２ｂをスパッタリングする第２エリア３６ｂと、誘電体膜層（中間層）２１、２３を成膜する第３の誘電体ターゲット３２cをスパッタリングする第３エリア３６ｃと、活性ガスを照射する第４エリア３６ｄとに区割されている。そして第１、第２、第３エリア３６ａ〜３６ｃには一対のスパッタ電極３５ａ、３５ｂがそれぞれ内蔵されている。

この一対のスパッタ電極３５ａ、３５ｂは交流電源に連結され、一方がカソード、他方がアノードとなるように配置されている。各スパッタ電極３５ａ、３５ｂは電源コイル３５ｃに結線され、交流電圧が印加されるように構成されている。上記第１、第２、第３エリア３６ａ〜３６ｃの各スパッタ電極３５ａ、３５ｂにはターゲット３２（３２ａ〜３２ｃ）が装着されている。このターゲット３２は板状材料で構成され、面状蒸着源を構成する。また上記第１、第２、第３エリア３６ａ〜３６ｃにはコントローラ３８を介してアルゴンなどの不活性ガス（動作ガス）が導入されるようになっている。図示３８ｇはアルゴンガスの供給ボンベである。

第４エリア３６ｄには反応性ガス発生室３９が設けられ、コントローラ３９ｃを介して活性ガス（酸素ガス、窒素ガス、フッ素ガスなど）が供給ボンベ３９ｇから供給されるようになっている。そして供給ボンベ３９ｇからのガスをプラズマ化して第４エリア３６ｄ内に照射するように構成されている。

このような装置構成で回転ドラム３１を所定速度で回転し、第３エリア３６cの第３のターゲット３２cをスパッタリングして誘電体膜層（例えばＳｉ）を基板プレート１０上に付膜する。そして回転ドラム３１が第４エリア３６ｄに位置したとき活性ガス（例えばＯ_２）を基板上に照射する。すると基板プレート上の誘電体膜層２１ａは酸化され酸化物（例えばＳｉＯ_２）の被膜を生成する。この誘電体膜層２１ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

上述のように基板プレート１０上に所定厚さの誘電体膜層２１ａが被膜形成された後、次いで第１エリア３６ａを回転ドラム３１の回転で基板プレート１０が通過する度に金属ターゲット３２ａをスパッタリングして金属膜層２２ａ（例えばＮｂ）を基板プレート１０に先に成膜された金属膜層２２ａ上に付膜する。同様に金属膜層２２ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

このように誘電体膜層（中間層）２１ａ乃至２１ｄと金属膜層（光吸収層）２２ａ乃至２２ｃとを交互に複数層に積層成膜する。

同様に、後述する基板プレート１０の表裏を反転させた後に、回転ドラム３１を所定速度で回転し、第３エリア３６cの第３のターゲット３２cをスパッタリングして誘電体膜層（例えばＳｉ）を基板プレート１０上に付膜する。そして回転ドラム３１が第４エリア３６ｄに位置したとき活性ガス（例えばＯ_２）を基板上に照射する。すると基板プレート上の誘電体膜層２３ａは酸化され酸化物（例えばＳｉＯ_２）の被膜を生成する。この誘電体膜層２３ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

上述のように裏面の基板プレート１０上に所定厚さの誘電体膜層２３ａが被膜形成された後、次いで第２エリア３６ｂを回転ドラム３１の回転で基板プレート１０が通過する度に第２のターゲット３２bをスパッタリングして金属膜層２４ａ（例えばＴｉ）を基板プレート１０に先に成膜された金属膜層２３ａ上に付膜する。同様に金属膜層２４ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

このように基板プレート１０の表面に誘電体膜層（中間層）２１ａ乃至２１ｄと金属膜層（光吸収層）２２ａ乃至２２ｃとを交互に複数層に積層成膜し、裏面に誘電体膜層（中間層）２３ａ乃至２３ｃと金属膜層（光吸収層）２４ａ及び２４ｂとを交互に複数層に積層成膜している。

［第１の成膜装置の説明］
次に図７で示す第１の成膜装置について説明する。この第１の成膜装置は先に図示の様に、成膜室３０を形成する外筐ケース３０ａと、この成膜室３０内に回転自在に内蔵された円筒形状の回転ドラム３１と、この回転ドラム３１に距離を隔てて配置されたスパッタ電極３５と、成膜室３０内に酸素イオン（窒素イオン、フッ素イオンでも可）を注入／排気する反応性ガス発生室３９とで構成されている。

第２の成膜装置との構造上での大きな違いは、基板プレート１０の交換方法の違いから誘電体膜層（中間層）２１、２３を成膜する第３のターゲット３２cをスパッタリングする第３エリア３６ｃを配設出来無い点である。当然、以下に説明するこの誘電体膜層（中間層）２１、２３の成膜方法でも相違している。

そこで、その成膜方法について説明する。この装置構成による成膜では、回転ドラム３１を所定速度で回転し、第２エリア３６ｂの第２のターゲット３２ｂをスパッタリングして金属膜層（例えばＴｉ）を基板プレート１０上に付膜する。そして回転ドラム３１が第４エリア３６ｄに位置したとき活性ガス（例えばＯ_２）を基板上に照射する。すると基板プレート上の金属膜層２１ａは酸化され透明の酸化物（例えばＴｉＯ２）からなる誘電体膜層２１ａ被膜を生成する。この誘電体膜層２１ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

上述のように基板プレート１０上に所定厚さの誘電体膜層２１ａが被膜形成された後、次いで第１エリア３６ａを回転ドラム３１の回転で基板プレート１０が通過する度に第１のターゲット３２ａをスパッタリングして金属膜層２２ａ（例えばＮｂ）を基板プレート１０に先に成膜された金属膜層２２ａ上に付膜する。同様に金属膜層２２ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

このように誘電体膜層（中間層）２１ａ乃至２１ｄと金属膜層（光吸収層）２２ａ乃至２２ｃとを交互に複数層に積層成膜する。

同様に、後述する基板プレート１０の表裏を反転させた後に、回転ドラム３１を所定速度で回転し、第１エリア３６ａの第１のターゲット３２ａをスパッタリングして金属膜層（例えばＮｂ）を基板プレート１０上に付膜する。そして回転ドラム３１が第４エリア３６ｄに位置したとき活性ガス（例えばＯ_２）を基板上に照射する。すると基板プレート１０上の金属膜層２３ａは酸化され透明の酸化物（例えばＮｂ２Ｏ５）からなる誘電体膜層２３ａの被膜を生成する。この誘電体膜層２３ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

上述のように裏面の基板プレート１０上に所定厚さの誘電体膜層２３ａが被膜形成された後、次いで第２エリア３６ｂを回転ドラム３１の回転で基板プレート１０が通過する度に第２のターゲット３２ｂをスパッタリングして金属膜層２４ａ（例えばＴｉ）を基板プレート１０に先に成膜された金属膜層２３ａ上に付膜する。同様に金属膜層２４ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

このように基板プレート１０の表面に誘電体膜層（中間層）２１ａ乃至２１ｄと金属膜層（光吸収層）２２ａ乃至２２ｃとを交互に複数層に積層成膜し、裏面に誘電体膜層（中間層）２３ａ乃至２３ｃと金属膜層（光吸収層）２４ａ及び２４ｂとを交互に複数層に積層成膜している。

［グラデーション領域を持つ表面の成膜］
図３に示す光学フィルタ（ＮＤフィルタ）４３の表面には単濃度領域２０ａとグラデーション領域２０ｂを形成する場合を示している。このグラデーション領域２０ｂの成膜は図１０に示すマスク板３３によって成膜する。同図において回転ドラム３１に基板プレート１０を装着する際にマスク板３３Ａを組み合わせてセットする。このマスク板３３を介して基板プレート１０の表面に対して平行な面状蒸着源（上述の各ターゲット）から膜成分のスパッタ粒子を飛翔させて成膜する。このときマスク板３３Ａと基板プレート１０との間には図１１に示す所定間隔の成膜ギャップｄが形成されている。マスク板３３Ａのマスク開口３３ａに対応する基板プレート１０には単濃度領域２０ａと、マスク開口３３ａの上端縁と下端縁の周辺には膜厚さが直線的に漸減するグラデーション領域２０ｂが形成される。

［単濃度領域を持つ裏面の成膜］
また、図３に示す光学フィルタ（ＮＤフィルタ）４３の裏面には単濃度領域２０ａのみを形成する場合を示している。この単濃度領域２０ａのみの成膜は図１０に示すマスク板３３Ｂによって成膜する。同図において回転ドラム３１に基板プレート１０を装着する際に先のマスク板３３Ａと共にマスク板３３Ｂを組み合わせてセットする。そして、先の表面の成膜工程が完了した時点で、基板プレート１０を１８０度回転し、このマスク板３３Ｂを面状蒸着源（上述の各ターゲット）に対峙させ、この状態でこのマスク板３３Ｂを介して基板プレート１０の裏面に対して平行な面状蒸着源（上述の各ターゲット）から膜成分のスパッタ粒子を飛翔させて成膜する。このときマスク板３３Ｂと基板プレート１０との間には図１１に示す所定間隔の成膜ギャップｄは必ずしも設ける必要は無く、マスク板３３Ｂのマスク開口３３ｂに対応する基板プレート１０には単濃度領域２０ａが形成される。

［マスキング方法及びマスク板構造］
そこで上述のような基板プレート上に光学特性を有する減光膜層２０Ａ、２０Ｂを形成する場合に使用するマスク板３３Ａ、３３Ｂの概観は図４に示す通りである。そして、図５に示す様に基板プレート１０の表面にはマスク板３３Ａに開口した各マスク開口３３ａの上端縁と下端縁にそれぞれグラデーション領域２０ｂが形成された減光膜層２０Ａが成膜される。また、図６に示す様に基板プレート１０の裏面にはマスク板３３Ｂに開口したマスク開口３３ｂにより単濃度領域２０ａのみの減光膜層２０Ｂが形成される。

［マスク板のギャップ調整］
また、図４に示す様に、先に図１１で説明したマスク板３３Ａの成膜ギャップｄは、ターゲット材料によって適宜調整される。例えば、この場合の調整としては、ターゲット材料のの原子量に応じ成膜ギャップを調整するもので、実際に３ｍｍから５ｍｍ間隔の中で、原子量４１の二オブＮｂの場合の間隔を３ｍｍ±１ｍｍとし、原子量２２のチタンＴｉの場合の間隔を４ｍｍ±１ｍｍとし、原子量１４のケイ素Ｓｉの場合の間隔を５ｍｍ±１ｍｍとなるように基板プレート１０の表面にマスク板３３Ａを取り付ける際に調整している。

［基板ホルダの構成］
上述の基板ホルダ４５は、図８及び図１２乃至図１４に示すように１枚又は複数（成膜後のＮＤフィルタ部材に加工し易い大きさ、外形に適する枚数）の基板プレート１０を固定支持しするように構成されている。この基板ホルダ４５は、基板プレート１０の周縁を表裏から挟持するように桟状のフレーム枠で構成されている。図示１１はこのフレーム枠で形成された成膜開口であり、基板プレート１０の表裏面にそれぞれ形成されている。この基板ホルダ４５には基板プレート１０の表裏に先に説明した成膜ターゲットに応じた成膜ギャップｄに従って３ｍｍ乃至５ｍｍの間隔の中で適宜にマスク板３３Ａ、３３Ｂが装着されている。尚、マスク板３３Ｂは単濃度の成膜形成で成膜ギャップｄは成膜ターゲットに応じ調整の必要は無い。

［マスク板の切替え構成］
上記マスク板３３Ａ、３３Ｂは、図１２乃至図１４に示すように上下一対の回転支軸４６ａ、４６ｂで回転ドラム３１に回転自在に軸承された基板ホルダ４５に、基板プレート１０の表裏に互いに対峙して取り付けられている。そして、先に図８で示す様に駆動モータＭで回転する回転ドラム３１の回転初期の回転を歯車４８、歯車４７を介し伝達され、回転ドラム３１の正転でマスク板３３Ａが成膜ターゲット３２に対峙し、回転ドラム３１の逆転でマスク板３３Ｂが成膜ターゲット３２に対峙する様に１８０度反転するようになっている。尚、マスク板３３Ａ、３３Ｂは回転ドラム３１の回転初期の回転で反転し、引き続く回転ドラム３１の回転は図示せぬクラッチと位置規制部材とにより回転運動が切られ、回転ドラム３１の回転中で１８０度反転状態を保持する。

［成膜方法の説明］
次に上述の成膜装置（スパッタ装置）で基板プレート１０の表裏面に減光膜層２０Ａ、２０Ｂを形成する手順について説明する。

「基板セット工程」
まず図７及び図９で示す様に成膜室３０を開放し、図７の場合にはターゲット物質３２ａ、３２ｂを、図９の場合にはターゲット物質３２ａ、３２ｂ、３２ｃをセットする（ターゲットセット）。これと同時に回転ドラム３１から基板ホルダ４５を取り外す。図示しないが基板ホルダ４５の支軸４６ａ、４６ｂは回転ドラム３１のフランジ部に着脱自在に軸承されている。そこでこの基板ホルダ４５の支軸４６ａ、４６ｂを回転ドラム３１の軸承部から取り外す。そして成膜室３０の外部に取り出された基板ホルダ４５に基板プレート１０を取り付け、基板プレート１０の表面に図１２で示す様にマスク板３３Ａを装着し、基板プレート１０の裏面に図１３で示す様にマスク板３３Ｂをそれぞれ装着し、再びこの基板ホルダ４５を回転ドラム３１に装着する。

「表面成膜工程」
次に成膜室３０を所定の真空状態にする。成膜室３０内を真空状態にした後、各成膜エリアに動作ガス（アルゴンガスなど）を供給し、所定の成膜圧力に制御する。この動作ガス供給と前後して図８で示す駆動モータＭを正回転駆動する。このとき駆動ギア４８が回転すると、この駆動ギア４８に結合した反転ピニオン４７が回転し、基板ホルダ４５は支軸４６ａ、４６ｂを中心に駆動モータＭの正回転駆動で正回転する。これにより基板ホルダ４５に装着された基板プレート１０は図１３で示す様に表面側１０Ａがターゲット３２に対向配置される。
（図７の成膜装置による表面成膜の説明）

図７の成膜装置による表面成膜の場合には、回転ドラム３１が所定の回転数に達した後、まず第３の成膜エリア３６ｂのスパッタ電極３５ｂに交流電圧を印加する。するとこの電極に接続されたターゲット３２ｂに動作ガスが衝突し、ターゲット物質３６ｂが飛翔し、基板プレート１０の表面にターゲット物質３６ｃの被膜（この場合Ｔｉ）が成膜される。その状態で回転ドラム３１が第４エリア３６ｄに位置したとき活性ガス（例えばＯ２）を基板上に照射する。するとその被膜が活性ガス（この場合Ｏ２）で酸化され酸化物（例えばＴｉＯ２）の誘電体膜層２１ａの被膜を生成する。この誘電体膜層２１ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

次に、第１の成膜エリア３６ａのスパッタ電極３５ａに交流電圧を印加する。するとこの電極に接続されたターゲット３２ａ（この場合Ｎｂ）に動作ガスが衝突し、ターゲット物質が飛翔し、基板プレート１０の表面の誘電体膜層２１ａの被膜上に金属膜層２２ａ（この場合Ｎｂ）が成膜される。この金属膜層２２ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

同様に、誘電体膜層２１ｂ、金属膜層２２ｂ、誘電体膜層２１ｃ、金属膜層２２ｃ、誘電体膜層２１ｄの順で積層成膜を繰り返すことで図３で示す基板プレート１０の表面１０Ａに減光膜２０Ａが形成される。
（図９の成膜装置による表面成膜の説明）

図９の成膜装置による表面成膜の場合には、回転ドラム３１が所定の回転数に達した後、まず第２の成膜エリア３６ｃのスパッタ電極３５ｃに交流電圧を印加する。するとこの電極に接続されたターゲット３２ｃに動作ガスが衝突し、ターゲット物質３６ｃが飛翔し、基板プレート１０の表面１０Ａにターゲット物質３６ｃの被膜（この場合Ｓｉ）が成膜される。その状態で回転ドラム３１が第４エリア３６ｄに位置したとき活性ガス（例えばＯ２）を基板上に照射する。するとその被膜が活性ガス（この場合Ｏ２）で酸化され酸化物（例えばＳｉＯ２）の誘電体膜層２１ａの被膜を生成する。この誘電体膜層２１ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

次に、第１の成膜エリア３６ａのスパッタ電極３５ａに交流電圧を印加する。するとこの電極に接続されたターゲット３２ａ（この場合Ｎｂ）に動作ガスが衝突し、ターゲット物質（金属イオン）が飛翔し、基板プレート１０の表面１０Ａの誘電体膜層２１ａの被膜上に金属膜層２２ａ（この場合Ｎｂ）が成膜される。この金属膜層２２ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

同様に、誘電体膜層２１ｂ、金属膜層２２ｂ、誘電体膜層２１ｃ、金属膜層２２ｃ、誘電体膜層２１ｄの順で積層成膜を繰り返すことで図３で示す基板プレート１０の表面１０Ａに減光膜２０Ａが形成される。

「裏面成膜工程」
次に、基板プレート１０の表面１０Ａに減光膜２０Ａを形成したところで図８で示す駆動モータＭを逆回転駆動する。このとき駆動ギア４８が反転すると、この駆動ギア４８に結合した反転ピニオン４７が回転し、基板ホルダ４５は支軸４６ａ、４６ｂを中心に駆動モータＭの逆回転駆動で逆回転する。これにより基板ホルダ４５に装着された基板プレート１０は図１４で示す様に裏面側１０Ｂがターゲット３２に対向配置される。
（図７の成膜装置による裏面成膜の説明）

図７の成膜装置による裏面成膜の場合には、回転ドラム３１が所定の回転数に達した後、まず第１の成膜エリア３６ａのスパッタ電極３５ａに交流電圧を印加する。するとこの電極に接続されたターゲット３２ａに動作ガスが衝突し、ターゲット物質３６ａが飛翔し、基板プレート１０の裏面１０Ｂにターゲット物質３６ａの被膜（この場合Ｎｂ）が成膜される。その状態で回転ドラム３１が第４エリア３６ｄに位置したとき活性ガス（例えばＯ２）を基板上に照射する。するとその被膜が活性ガス（この場合Ｏ２）で酸化され酸化物（例えばＮｂ２Ｏ５）の誘電体膜層２３ａの被膜を生成する。この誘電体膜層２３ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

次に、第３の成膜エリア３６ｂのスパッタ電極３５ｂに交流電圧を印加する。するとこの電極に接続されたターゲット３２ｂ（この場合Ｔｉ）に動作ガスが衝突し、ターゲット物質が飛翔し、基板プレート１０の裏面１０Ｂの誘電体膜層２３ａの被膜上に金属膜層２４ａ（この場合Ｔｉ）が成膜される。この金属膜層２４ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

同様に、誘電体膜層２３ｂ、金属膜層２４ｂの順で積層成膜を繰り返すことで図３で示す基板プレート１０の裏面１０Ｂに減光膜２０Ａが形成される。
（図９の成膜装置による裏面成膜の説明）

図９の成膜装置による裏面成膜の場合には、回転ドラム３１が所定の回転数に達した後、まず第３の成膜エリア３６ｃのスパッタ電極３５ｃに交流電圧を印加する。するとこの電極に接続されたターゲット３２ｃに動作ガスが衝突し、ターゲット物質３６ｃが飛翔し、基板プレート１０の裏面１０Ｂにターゲット物質３６ｃの被膜（この場合Ｓｉ）が成膜される。その状態で回転ドラム３１が第４エリア３６ｄに位置したとき活性ガス（例えばＯ_２）を基板上に照射する。するとその被膜が活性ガス（この場合Ｏ_２）で酸化され酸化物（例えばＳｉＯ_２）の誘電体膜層２１ａの被膜を生成する。この誘電体膜層２１ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

次に、第２の成膜エリア３６ｂのスパッタ電極３５ｂに交流電圧を印加する。するとこの電極に接続されたターゲット３２ｂ（この場合Ｔｉ）に動作ガスが衝突し、ターゲット物質が飛翔し、基板プレート１０の裏面１０Ｂの誘電体膜層２３ａの被膜上に金属膜層２４ａ（この場合Ｔｉ）が成膜される。この金属膜層２４ａの被膜が所定厚に成るまで引き続き回転ドラム３１を回転させ被膜を生成する。

同様に、誘電体膜層２３ｂ、金属膜層２４ｂの順で積層成膜を繰り返すことで図３で示す基板プレート１０の裏面１０Ｂに減光膜２０Ａが形成される。

このように基板プレート１０の表裏面にそれぞれ減光膜層２０Ａ、２０Ｂを形成することにより、成膜室３０を開放することなく、同一の成膜雰囲気（同一バッチ）のなかで基板プレート１０の表裏面に薄膜形成することが可能となる。

［グラデーション厚膜と均等厚膜の交互成形］
尚、基板ホルダ４５のスペースが広く、前記マスク板３３Ａ、３３Ｂをそれぞれ基板プレート１０の表裏に設けることで、金属膜層２１ａ乃至２１ｃの膜厚さを直線的に漸減させて濃度を変化させグラデーション厚膜とし、誘電体膜層２２ａ乃至２２ｃを均等厚膜に成膜することもできる。

［減反射（ＡＲ層）コーティング層の成形方法］
上述の成膜工程を経て基板プレート１０の表裏面に減光膜２０Ａ、２０Ｂが形成された後に、図１８に示す様に両減光膜２０Ａ、２０Ｂ上に高分ポリマーから成る減反射層（ＡＲ層）をディッピングにより最表層として形成している。

この高分ポリマーとして基板プレート１０がノルボルネン系樹脂、シクロオルフィン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂で屈折率ｎ１としたとき、前記高分子ポリマーとして屈折率n１の平方根（ｎ２＝√ｎ１）から得られる屈折率ｎ２に近い材料を選べば良く、この場合、前記基板プレート１０が屈折率ｎ１＝１．５１のノルボルネン系樹脂であることから、ディッピング溶液とする前記高分子ポリマーとして屈折率ｎ２≒１．２３のプリシランを用いている。尚、このプリシランは主鎖構造が１次元のケイ素-ケイ素（Ｓｉ-Ｓｉ）結合で構成されている有機溶剤に可溶な機能性ポリマーであり、ケイ素原子間に酸素を含んでいるシリコーンポリマーと異なり、光導電性、発光、非線形光学特性、光分解性、高屈折率などの特異な光機能を持っている。反面、光に対して感受性が高く、不安定なため、長期安定性に欠けるといった欠点を有することから、ディッピング処理後に紫外線光源で紫外線Ｕｒ照射して欠点を取り除いている。

［ＮＤフィルタ形状カット］
図１７及び図１８は、以上説明した成膜方法によって成膜成形された基板プレート１０の実施形態を示すものである。まず図１７で示す実施形態では、図２０で示す光学フィルタ製作工程に従い、まず透過する光を減衰させる染料又は顔料からなる光減衰材料を練り込んだ樹脂材をプレート状に光減衰基板プレートを成形する基板プレート成形工程、次にその光減衰基板プレートを一部の連結部を残し所定の光学フィルタ形状にプレス加工により複数の光学フィルタ形状に形抜きするフィルタ外形型抜き工程、その次にこの形抜きされた光減衰基板プレートの表面に減反射（AR）コーティング層を成膜する成膜工程、最後にこの減反射（AR）コーティング層が成膜された形抜きされた光減衰基板プレートから各光学フィルタ部材を切り離し光学フィルタに抜き取り工程と順次行なわれる。つまり、基板プレート１０を適宜な減光特性を持ったＮＤフィルタ基板を作り、そのＮＤフィルタ基板をＮＤフィルタ形状に一部接合部分を残した状態で外形を型抜きし、その状態で成膜成形することで、一部接合部分以外は総て上述の減反射（ＡＲ層）コーティング層が側端面を含め形成され、後述する撮像光量絞り装置に組み込んだ状態でもその側端面での反射が防止できることから、画質性能の良い画像を得ることが出来る。

また、図１８で示す実施形態では、基板プレート１０を予めＮＤフィルタ形状に一部接合部分を残した状態にカットしない一般的な場合の成膜形成方法で、当然にＮＤフィルタ形状にカットすることで、カットされた側端面には減反射（ＡＲ層）コーティング層が無く、撮像光量絞り装置に組み込んだ状態での側端面の反射を防止でき無いが、撮像光量絞り装置の仕様上で充分に使えることが有り、成膜形成方法の容易性等から実施されることが多い。

更に図１９は、本発明に係わる光学フィルタの可視光領域４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける光透過特性を説明するものである。図中、３３Ａグラフは基板プレート１０の表面２０Ａに成膜された減光膜２０Ａによる光透過特性を示し、３３Ｂグラフは基板プレート１０の裏面２０Ｂに成膜された減光膜２０Ｂによる光透過特性を示し、３３Ｃグラフは基板プレート１０の表裏を透過する光透過特性を示し、ほぼ均一になっている。

［撮像光量絞り装置］
本発明に係わる光量調整装置Ｅは図１５に示すように、基板４０と、この基板４０に形成された光路開口４１に１枚若しくは複数枚の光量調整羽根４２を開閉自在に配置する。そしてこの光量調整羽根４２で光路開口４１を通過する光量を大小調節する。図示のものは一対の羽根４２ａ、４２ｂで光量調整するように構成され、ぞれぞれの羽根には小絞り状態に光量調整するように狭窄部４２ｘ、４２ｙが形成してある。そして一方の光量調整羽根４２ａには狭窄部４２ｘにフィルタ４３ｆが添着してある。このフィルタ４３ｆは前述した基板プレート１０上に成膜した単濃度領域２０ａとグラデーション領域２０ｂをカットして形成されている。そして光路中心に向かうに従って光の透過率が高くなるように光量調整羽根４２ａに添着されている。

本発明に係わる光学フィルタの第１の実施例である成膜構成を示す説明図。 本発明に係わる光学フィルタの第２の実施例である成膜構成を示す説明図。 本発明に係わる光学フィルタの成膜全体構成を示す説明図。 本発明に係わる光学フィルタの成膜方法について説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの表面成膜状態を説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの裏面成膜状態を説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの成膜装置の構成を説明する説明図。 図７の成膜装置の側面断面図を示す説明図。 本発明に係わる他の光学フィルタの成膜装置の構成を説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの成膜原理について説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの表面成膜方法について説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの表面成膜時の状態について説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの表裏反転の状態について説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの裏面成膜時の状態について説明する説明図。 光学フィルタを用いた撮像光量調整装置の構成を示す斜視説明図。 本発明に係わる光学フィルタの減反射（ＡＲ層）コーティング方法について説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの成膜状態を説明する説明図。 本発明に係わる他の光学フィルタの成膜状態を説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタの可視光領域の光透過特性を説明する説明図。 本発明に係わる光学フィルタ製作工程を説明する説明図。

符号の説明

Ｅ 光量調整装置
ｄ 成膜ギャップ
１０ 基板プレート（成膜ベース基材）
２０ 薄膜層
２０ａ 単濃度領域
２０ｂ グラデーション領域
２１ 光吸収層（金属膜層）（２２、２４）
２２ 中間層（誘電体膜層）（２１、２３）
２３ コーティング層
２５ 回転軸
３０ 成膜室
３１ 基板装着体（回転ドラム）
３２ ターゲット
３３ マスク板
３３Ａ 第１マスク開口
３３Ｂ 第２マスク開口
３５ スパッタ電極（３５ａ、３５ｂ）
４０ 基板
４１ 光路開口
４２ 光量調整羽根（４２ａ、４２ｂ）
４３ ＮＤフィルタ（光学フィルタ）
４７ 反転ピニオン
４８ 駆動ギア
４９ 回転盤

Claims (8)

1. 光を透過する基板プレートと、
   前記基板プレートの少なくとも片面に誘電体膜と金属膜とを積層形成した減光膜層と、
   その減光膜層の上に最表層として減反射コーティング層と、
   を形成してなる光学フィルタであって、
   その減反射コーティング層は高分子ポリマーの成膜層から成ることを特徴とする光学フィルタ。
2. 前記高分子ポリマーは、屈折率１．２〜２．０から成る請求項１の光学フィルタ。
3. 前記高分子ポリマーは、有機溶剤に可溶な主鎖構造が１次元のケイ素-ケイ素結合で構成された機能性ポリマーのポリシランから成る請求項１及び２の光学フィルタ。
4. 前記基材プレートがノルボルネン系樹脂、シクロオルフィン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂で屈折率ｎ１としたとき、前記高分子ポリマーの屈折率ｎ２が前記基材プレートの屈折率ｎ１の平方根の値に近い材料からなる請求項１の光学フィルタ。
5. 前記基材プレートが屈折率ｎ１＝１．５１のノルボルネン系樹脂で、前記高分子ポリマーが屈折率ｎ２≒１．２３のポリシランからなる請求項１の光学フィルタ。
6. 前記基板プレートは、一部の連結部を残しプレス加工により形抜きされた複数の光学フィルタ部が形成されて成る請求項１の光学フィルタ。
7. 光を透過する基板プレートの少なくとも片面に誘電体膜と金属膜とを積層した減光膜層を形成し、その減光膜層の上に減反射コーティング層を形成してなる光学フィルタの成膜方法であって、
   光を透過する基板プレートの少なくとも片面に誘電体膜と金属膜とを積層した減光膜層を形成する第１の工程と、
   この第１の成膜工程により形成された減光膜層の上にポリシラン類高分ポリマーを減反射コーティング層としてディッピングする第２の工程と、
   この減反射コーティング層に紫外線を照射して前記基板プレートの屈折率の平方根の値に近づける第３の工程とからなる光学フィルタの成膜方法
8. 撮像光路に配置され、撮像光量を調整する絞り羽根と、
   上記絞り羽根に添着された光学フィルタと、
   から構成され、
   上記光学フィルタは請求項１乃至６に記載の構成を備えている
   ことを特徴とする撮像光量調整装置。