JP2010112964A - フィルタ、光源装置及び撮像素子の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源の特性（分光特性、ＲＧＢ比、色温度等）を保ったまま光量を調整できるＮＤフィルタ等を提供する。
【解決手段】 フィルタ１は、透明な基板２と、基板２の表面に形成された、均一な膜厚の光反射膜３と、を有する。光反射膜３には、同膜の存在しない多数の微小開口４が分散して開けられている。微小開口４は、フィルタ中の異なる部位毎に合計面積の割合が変化するように形成されており、フィルタへの光入射部位に応じて透過・反射光量が変わる。光反射膜３の膜厚を均一として、同膜に形成された微小開口４の合計面積の割合を変化させているので、入射する光の分光特性やＲＧＢ比を変化させずに、光の透過率（反射率）を変えることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源装置などに備えられる、光量を連続的に調節するＮＤフィルタに関する。特には、光の分光特性、色温度及びＲＧＢ比を一定に保ったまま光量を連続的に調節できるＮＤフィルタに関する。さらには、そのようなＮＤフィルタを備えた光源装置、及び、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等）の検査装置に関する。

撮像素子検査装置などに備えられる光源装置には、光量を連続的に変化させるＮＤフィルタが備えられている。ＮＤフィルタとしては、一般的には、ガラス等からなる透明の薄い円形又は方形の基板に透過光量が異なる複数の部位が設けられたものが使用される。

図４は、ＮＤフィルタの例を説明する図である。
図４（Ａ）のＮＤフィルタ４０は、ガラス製の透明の薄い円形の基板４１の一面に、光反射性の材料（例えば、クロム等）を蒸着したものである。蒸着膜４２は、基板４１上の径方向に延びるライン４３から円周方向に向って連続的に膜厚が変化するように形成されている。例えば、ライン４３から時計方向に膜厚が連続的に厚くなるように形成されている。蒸着膜４３の膜厚が厚くなるに従い、基板４１を透過する光量が連続的に低下する。

このタイプのＮＤフィルタ４０においては、フィルタ４０を透過した光の分光特性などの特性が蒸着膜４２の膜厚によって変化する。一例として、ＲＧＢ（Ｒｅｄ−Ｇｒｅｅｎ−Ｂｌｕｅ）比が１０％程度変わる場合もある。そのようなＮＤフィルタを撮像素子検査装置の光源に使用した場合、正確な検査結果を得にくいという問題がある。特にスペクトルの広いハロゲンランプを光源に使用した場合は、このスペクトルを保ったまま光量を調整したいという要望がある。

図４（Ｂ）のＮＤフィルタ３０は、例えばガラス製の薄い円板３１に、円周方向に沿って、透過率が段階的に変化する透過率可変部３２−１〜３２−６が形成されている。この例では、可変部３２−１から３２−６に向って時計方向に順に透過率が高くなっている。透過率可変部３２としては、例えば、図４（Ａ）で示したような、光反射性の蒸着膜の膜厚の異なる部材などを使用できる。

このタイプのＮＤフィルタ３０は、光量が段階的に変化するため、透過光量の微妙な調整がしづらいという問題点がある。

一方、光路の面積を変化させることにより、色温度を変化させずに光量を調節する手段が提案されている（特許文献１参照）。この方法では、光源から出た光をレンズで集光し、その光路の途中に、複数枚の羽根で構成されたスリットを配置して光路の面積を変える。そして、ミラーボックス又はガラス柱を通して光の照度を均一にしている。

この方法では、光源の色温度や分光特性は変化しないが、羽根の移動機構など多くの部品が必要になり、装置が複雑化する。

特開２００１−３５６２０３

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、光源の特性（分光特性、ＲＧＢ比、色温度等）を保ったまま光量を調整できるＮＤフィルタ等を提供することを目的とする。

本発明のフィルタは、 透明な基板と、 該基板の表面に形成された光反射膜と、を有するフィルタであって、 前記光反射膜に、該膜の存在しない多数の微小開口が分散して開けられているとともに、該フィルタ中の異なる部位毎に前記微小開口の合計面積の割合が変化しており、該フィルタへの光入射部位に応じて透過・反射光量が変わることを特徴とする。

本発明によれば、基板表面に均一な膜厚の光反射膜を形成して、同膜に形成された微小開口の合計面積の割合を変化させているので、入射する光の分光特性やＲＧＢ比を変化させずに、光の透過率（反射率）を変えることができる。

本発明おいては、 前記微小開口の面積割合が前記フィルタ上の複数の部位の配列に沿って連続的かつ指数関数的に変化していることが好ましい。

この場合、光の透過率（反射率）を連続して変化させることができるので、光量の微妙な調整が可能となる。

本発明においては、 前記多数の微小開口は同じ面積を有しており、 前記フィルタの部位毎に、単位面積当りの該微小開口の個数を変えることにより、該フィルタの透過・反射光量を変えることとできる。
または、 前記フィルタの部位毎に、前記微小開口の大きさを変えることにより、該部位の透過・反射光量を変えることとしてもよい。

本発明においては、 前記フィルタ上において前記微小開口がランダムに配置されていることとすれば、開口を通過した光の干渉を避けることができる。

本発明の光源装置は、 ランプ、及び、該ランプから照射された光が透過するフィルタを備える光源装置であって、 前記フィルタが、上記に記載のフィルタであることを特徴とする。

本発明によれば、ランプから照射された光の分光特性、ＲＧＢ比、色温度等を変化させずに、光量を変化させることができる。

本発明の撮像素子の検査装置は、 撮像素子に検査用光を照射して同撮像素子の光電変換特性を検査する撮像素子の検査装置であって、 前記撮像素子の受光部に検査用光を照射する上記に記載の光源装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、検査光の分光特性、ＲＧＢ比、色温度等を変化させずに同光の光量を変化させることができるので、撮像素子の正確な検査を行うことができる。

以上の説明から明らかなように、本発明のＮＤフィルタは、蒸着膜の膜厚を均一にして微小開口の個数や寸法を変えることで透過率を変化するようにしたので、光源の特性（分光特性、ＲＧＢ比、色温度等）を保ったまま光量を調整できる。また、撮像素子検査装置に、このようなＮＤフィルタを備えた光源装置を使用することにより、正確な検査結果を得ることができる。

発明を実施するための形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るＮＤフィルタを説明する図であり、図１（Ａ）は全体の平面図、図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図１（Ａ）の一部を拡大した図である。
このＮＤフィルタ１は、図１（Ａ）に示すように、透明な薄い円板状の基板２を有する。基板２は、例えば、ガラス等で作製される。一例として、基板２の厚さは１〜４ｍｍ、径は１００〜１５０ｍｍである。基板２の中央には、後述するように、フィルタ１を回転可能に支持する軸が挿入される穴２ａが開けられている。

基板２の一方の面には、光を反射する材料（例えば、Ａｌなど）の膜３が蒸着により均一に形成されている。蒸着膜（光反射膜）３の膜厚は、例えば、Ａｌの場合は１５０ｎｍ〜２μｍである。この蒸着膜３には、図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、多数の微小開口４が分散して開けられている。この例では、微小開口４の径は同じであり、例えば、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。微小開口４は、基板２上の径方向に延びるライン５から、図１（Ａ）の矢印で示す円周方向に沿って、単位面積当りの個数が連続的に増加するように配置されている。例えば、ライン５から円周方向に中心角度が約９０°の部位Ｐ１では、図１（Ｂ）に示すように、単位面積（１ｃｍ^２）当り４１個、１８０°の部位Ｐ２では、図１（Ｃ）に示すように３４１個、さらに２７０°の部位Ｐ３では、図１（Ｄ）に示すように２８２０個である。各部位において、微小開口４はランダムに分散して配置されている。

このように基板２の部位毎に単位面積当りの微小開口４の個数を変化させると、部位毎に微小開口４の合計面積の割合が変化する。例えば、ライン５から中心角度が９０°の部位Ｐ１（単位面積（１ｃｍ^２）当り４１個）では合計面積の割合が０．４１％、１８０°の部位Ｐ２（３４１個）では３４．１％、２７０°の部位Ｐ３（２８２０個）では２８．２％である。これにより、フィルタ１へ入射した光の透過光量（反射光量）が各部位によって変わる。つまり、微小開口４の合計面積割合が高いほど透過率が高く（反射率は低く）なる。透過率は、例えば、単位面積当りの微小開口の合計面積の割合が０．４１％の部位Ｐ１では０．４１％、３．４１％の部位Ｐ２では３．４１％、２８．２％の部位Ｐ３では２８．２％となる。このように、微小開口４の合計面積の割合に比例して透過率が変化する。

このＮＤフィルタ１においては、蒸着膜３の膜厚が均一であるので、各部位において、光の分光特性や色温度、ＲＧＢ比が変化しない。また、各部位に微小開口４をランダムに分散して配置しているので、微小開口４を透過した光の干渉を避けることができる。

このようなＮＤフィルタ１は、一般には以下のように作製する。まず、ガラス製の円形の基板を準備し、同基板上に、Ａｌ膜を蒸着する。蒸着膜の膜厚は、十分な反射率を得られる膜厚であり、一例として１５０ｎｍである。次に、蒸着膜上にレジストを塗布し、予め設定しておいた微小開口配置パターンをレジスト膜に描画する。そして、微小開口配置パターンをエッチングにより除去して、微小開口の存在するＡｌ膜を除去する。最後にレジスト膜を除去する。

図２は、本発明の他の実施の形態に係るＮＤフィルタを説明する図であり、図２（Ａ）は全体の平面図、図２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図２（Ａ）の一部を拡大した図である。
この例のＮＤフィルタ１´では、図１のＮＤフィルタ１と同様に、基板２の一面に形成された膜厚の均一なＡｌ蒸着膜３に微小開口４が形成されたものであるが、フィルタの部位毎に微小開口４の寸法（径）を変化させている。

微小開口４の径は、例えば、基板２の径方向に延びるライン５から中心角度が９０°の部位Ｐ１では径が０．１ｍｍ、１８０°の部位Ｐ２では径が０．８３ｍｍ、２７０°の部位Ｐ３では径が６．８２ｍｍである。各部位において、微小開口４はランダムに分散して配置されている。なお、各部位において微小開口４は、図２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように同じ配置パターンに形成されていても、異なる配置パターンに形成されていてもよい。

このようにフィルタの部位毎に微小開口４の径を変えることによっても、部位毎の単位面積当りの微小開口４の合計面積の割合を変えることができる。そして、微小開口４の合計面積の割合に比例して透過率が変化する。

次に、撮像素子検査装置を説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る撮像素子の検査装置の構成を示す図である。
この検査装置２０は、撮像素子（ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサなど）の受光部に検査用光を照射する光源装置１０と、光源装置１０から発せられる光を均一化する手段２１とを備える。

光源装置１０は、ランプ１１、及び、ランプ１１から照射された光が透過するフィルタ１を備える。ランプ１１としては、例えば、ハロゲンランプを使用できる。ＮＤフィルタ１は、図１又は図２のＮＤフィルタ１又は１´を使用できる。ＮＤフィルタ１の中央の穴には、モータ１２（例えばステッピングモータ）の回転軸１２ａが挿通されて固定されている。ＮＤフィルタ１は、光軸に対して直角あるいはやや傾いて、光路中に配置されている。モータ１２を回転させることにより、ＮＤフィルタ１の所望の部位を光路に位置させることができる。

光路中のＮＤフィルタ１の先には、光を均一化させる手段（例えばホモジナイザー）２１が配置されている。この手段２１により、ＮＤフィルタ１を透過した光が均一化される。同手段２１を出た光は、レンズなどを経て撮像素子の受光面に照射される。

本発明の実施の形態に係るＮＤフィルタを説明する図であり、図１（Ａ）は全体の平面図、図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図１（Ａ）の一部を拡大した図である。 本発明の他の実施の形態に係るＮＤフィルタを説明する図であり、図２（Ａ）は全体の平面図、図２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図２（Ａ）の一部を拡大した図である。 本発明の実施の形態に係る撮像素子の検査装置の構成を示す図である。 ＮＤフィルタの例を説明する図である。

符号の説明

１ ＮＤフィルタ ２ 基板
３ 蒸着膜 ４ 微小開口
５ ライン
１０ 光源装置 １１ ランプ
１２ モータ
２０ 検査装置 ２１ 光均一化手段

Claims (7)

1. 透明な基板と、
   該基板の表面に形成された光反射膜と、
   を有するフィルタであって、
   前記光反射膜に、該膜の存在しない多数の微小開口が分散して開けられているとともに、該フィルタ中の異なる部位毎に前記微小開口の合計面積の割合が変化しており、該フィルタへの光入射部位に応じて透過・反射光量が変わることを特徴とするフィルタ。
2. 前記微小開口の面積割合が前記フィルタ上の複数の部位の配列に沿って連続的に変化していることを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
3. 前記多数の微小開口は同じ面積を有しており、
   前記フィルタの部位毎に、単位面積当りの該微小開口の個数を変えることにより、該フィルタの透過・反射光量を変えることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルタ。
4. 前記フィルタの部位毎に、前記微小開口の大きさを変えることにより、該部位の透過・反射光量を変えることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルタ。
5. 前記フィルタ上において前記微小開口がランダムに配置されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のフィルタ。
6. ランプ、及び、該ランプから照射された光が透過するフィルタを備える光源装置であって、
   前記フィルタが、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタであることを特徴とする光源装置。
7. 撮像素子に検査用光を照射して同撮像素子の光電変換特性を検査する撮像素子の検査装置であって、
   前記撮像素子の受光部に検査用光を照射する請求項６記載の光源装置を備えることを特徴とする撮像素子の検査装置。