JP2012037873A - Nd filter with ir cut-off function - Google Patents

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敏男 福島
Susumu Yagi
進 八木
Hiroki Tanaka
浩己 田中
Keiichi Yokota
恵一 横田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ND filter with an IR cut-off function, capable of further flattening light transmittance in a visible ray region than ever, while having an IR cut-off function.SOLUTION: An ND filter 1 of the present invention comprises a substrate 10 having optical transparency, an ND film 20 which is formed on a surface of the substrate 10 and adjusts an amount of transmitted visible rays, and an IR cut-off film 22 which is formed on the surface of the substrate 10 having the ND film 20 or on a surface of the ND film 20 and adjusts an amount of transmitted IR rays.

Description

本発明は、主に可視光領域において光量を調節するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタに関し、特に赤外線をカットする機能を備えるＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カット機能付きＮＤフィルタに関する。   The present invention relates to an ND (Neutral Density) filter that mainly adjusts the amount of light in the visible light region, and more particularly to an ND filter with an IR (InfraRed) cut function having a function of cutting infrared rays.

従来、スチルカメラやビデオカメラといった撮像装置では、いわゆる絞りとＮＤフィルタを併用することによって、光量調節を行っている。絞りのみで光量調節を行う場合、例えば、快晴時等、高輝度の被写界を撮像する際には、絞りの開口を最小限にしても露出過多になってしまうことがある。また、絞りの開口を最小限にするとハンチング現象や光の回折の影響が大きくなるため、画像の品質が劣化することがある。   Conventionally, in an imaging apparatus such as a still camera or a video camera, the amount of light is adjusted by using a so-called stop and an ND filter together. When adjusting the amount of light with only the aperture, for example, when shooting a high-brightness scene such as when the weather is clear, overexposure may occur even if the aperture of the aperture is minimized. Further, when the aperture of the diaphragm is minimized, the influence of the hunting phenomenon and light diffraction becomes large, so that the image quality may be deteriorated.

このため、従来の撮像装置では、透過する光を消衰させて（吸収して）透過光量を調節するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを、絞り装置と共に組み込むことで、被写界の輝度が高い場合にも絞りの開口を大きくできるようにしている。   For this reason, in a conventional imaging device, when an ND (Neutral Density) filter that adjusts the amount of transmitted light by extinguishing (absorbing) transmitted light is incorporated together with a diaphragm device, the luminance of the field is high. In addition, the aperture of the diaphragm can be enlarged.

このようにして使用されるＮＤフィルタは、絞りに代わって光量を調節するものであるため、光の透過率が可視光領域の全域にわたってできるだけ平坦（均一）になっていることが好ましい。また、透過率を平坦化することにより、特定の範囲の波長の光のみが強調されるといったことがなくなるため、色の再現性を向上させることが可能となる。   Since the ND filter used in this way adjusts the amount of light in place of the diaphragm, it is preferable that the light transmittance be as flat (uniform) as possible over the entire visible light region. Further, by flattening the transmittance, only light having a specific wavelength range is not emphasized, so that color reproducibility can be improved.

このため、近年では、樹脂フィルム等の透明な基材の表面に光を吸収する光吸収膜（金属膜）と光を干渉させる誘電体膜とを交互に積層したＮＤフィルタが広く使用されており、例えば金属膜および誘電体膜を基材の中心部に部分的に形成したＮＤフィルタ等も提案されている（例えば、特許文献１参照）。   For this reason, in recent years, ND filters in which light absorbing films (metal films) that absorb light and dielectric films that interfere with light are alternately laminated on the surface of a transparent substrate such as a resin film have been widely used. For example, an ND filter or the like in which a metal film and a dielectric film are partially formed at the center of a base material has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を備えるデジタルカメラ等においては、これらの撮像素子の赤外線（赤外光）に対する感度が高いことから、ＮＤフィルタに加えてさらに、不要な赤外線をカットする赤外線カットフィルタを設けることが必須となっている。しかしながら、２種類のフィルタを配置することは撮像装置のコンパクト化や低コスト化の妨げとなっていた。   In addition, in a digital camera equipped with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), the sensitivity of these image sensors to infrared rays (infrared light) is high. In addition, it is essential to provide an infrared cut filter for cutting unnecessary infrared rays. However, arranging two types of filters has hindered downsizing and cost reduction of the imaging apparatus.

このような問題に対して、可視光の透過率を調節するＮＤ膜と共に、赤外線（赤外光）を消衰または反射させて赤外線の透過光量を調節するＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カット膜を形成したＩＲカット機能付きＮＤフィルタが提案されている（例えば、特許文献２または３参照）。ＮＤフィルタにＩＲカット機能を付加するようにすれば、フィルタを１つ省略することができるため、撮像装置のコンパクト化や低コスト化を実現することが可能となる。さらに、ＮＤ膜およびＩＲカット膜を形成する基材をできるだけ薄くすれば、よりコンパクトな撮像装置の構成が可能となる。   In response to such a problem, an IR (InfraRed) cut film that adjusts the amount of transmitted infrared light by extinguishing or reflecting infrared light (infrared light) together with an ND film that adjusts the transmittance of visible light is formed. An ND filter with a cutting function has been proposed (see, for example, Patent Document 2 or 3). If an IR cut function is added to the ND filter, one filter can be omitted, so that the imaging apparatus can be made compact and low in cost. Furthermore, if the base material on which the ND film and the IR cut film are formed is made as thin as possible, a more compact image pickup apparatus can be configured.

特開２００４−２５８４９４号公報JP 2004-258494 A 特開２００６−３３０１２８号公報JP 2006-330128 A 特開２００７−２２５７３５号公報JP 2007-225735 A

しかしながら、上記特許文献２および３に開示されているＩＲカット機能付きＮＤフィルタでは、ＮＤ膜の形成よりも先にＩＲカット膜の形成を行っているため、ＮＤ膜の膜厚制御が難しいという問題があった。   However, in the ND filter with IR cut function disclosed in Patent Documents 2 and 3, since the IR cut film is formed before the ND film is formed, it is difficult to control the film thickness of the ND film. was there.

具体的には、ＩＲカット膜は、一般的に１８〜４０層の非常に厚みのある積層膜から構成されるため、樹脂フィルム等の薄手の基材にＩＲカット膜を形成する場合、反り（カーリング）等の変形の発生が避けられないものとなっている。そして、このように変形した基材にスパッタリング等のドライプロセスによってＮＤ膜を形成しようとする場合、変形によって基材表面各部における成膜距離（ターゲットからの距離）に差が生じるため、膜厚を適切に制御することが非常に困難となる。   Specifically, since the IR cut film is generally composed of a laminated film having a very large thickness of 18 to 40 layers, when the IR cut film is formed on a thin substrate such as a resin film, warping ( The occurrence of deformation such as curling) is unavoidable. And when it is going to form ND film | membrane by dry processes, such as sputtering, on the base material which deform | transformed in this way, since a difference arises in the film-forming distance (distance from a target) in each part of a base-material surface by deformation, film thickness It becomes very difficult to control properly.

特に近年では、撮像素子の感度が著しく向上していることから、ＮＤ膜による可視光の透過率の凹凸が、色調の変化となって撮像した画像に敏感に表れるようになってきており、さらなる透過率の平坦化が望まれている。しかしながら、このような高性能なＮＤ膜を形成するには高精度な膜厚制御が必要となるため、従来のＩＲカット機能付きＮＤフィルタでは実現が困難であった。   Particularly in recent years, since the sensitivity of the image sensor has been remarkably improved, the unevenness of the visible light transmittance due to the ND film has become sensitive to the captured image as a change in color tone. Flattening of transmittance is desired. However, in order to form such a high-performance ND film, it is necessary to control the film thickness with high precision, so that it has been difficult to realize with a conventional ND filter with an IR cut function.

また、上記特許文献２では、基材の両面にＩＲカット膜を形成することで、反りを少なくする旨が開示されているものの、基材の変形を完全に押えることは困難であり、高精度な膜厚制御が要求される高性能なＮＤ膜を形成可能なものではなかった。   Moreover, although the patent document 2 discloses that the IR cut film is formed on both surfaces of the base material to reduce warpage, it is difficult to completely suppress the deformation of the base material, and the high accuracy. Therefore, it has not been possible to form a high-performance ND film that requires precise film thickness control.

本発明は、斯かる実情に鑑み、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における光の透過率を従来以上に平坦化することが可能なＩＲカット機能付きＮＤフィルタを提供しようとするものである。   In view of such circumstances, the present invention intends to provide an ND filter with an IR cut function capable of flattening the light transmittance in the visible light region more than the conventional one while having an infrared cut function. .

（１）本発明は、光透過性を有する基材と、前記基材の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (1) The present invention provides a substrate having light permeability, an ND film that is formed on the surface of the substrate to adjust the amount of visible light transmitted, and the base in the substrate on which the ND film is formed. An ND filter with an IR cut function, comprising: an IR cut film which is formed on a surface of a material or the surface of the ND film and adjusts the amount of transmitted infrared light.

（２）本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ＮＤ膜は、前記基材の両面に形成され、前記ＩＲカット膜は、前記基材のいずれか一方の面の前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、上記（１）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (2) Further, in the present invention, the base material has a flat plate shape, the ND film is formed on both surfaces of the base material, and the IR cut film is the ND on any one surface of the base material. The ND filter with an IR cut function according to (1) above, which is formed on a film.

（３）本発明はまた、前記基材の少なくともいずれか一方の面の前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、上記（２）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (3) The present invention also provides the IR according to (2) above, wherein the ND film on at least one surface of the base material is partially formed on the surface of the base material. This is an ND filter with a cutting function.

（４）本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、前記ＩＲカット膜は、前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、上記（１）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (4) Further, in the present invention, the base material has a flat plate shape, the ND film is formed on one surface of the base material, and the IR cut film is formed on the ND film. The ND filter with an IR cut function according to the above (1).

（５）本発明はまた、光の反射を調節するためのＡＲ膜が、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、上記（４）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (5) The present invention also provides an ND filter with an IR cut function according to (4) above, wherein an AR film for adjusting light reflection is formed on the other surface of the substrate. It is.

（６）本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、前記ＩＲカット膜は、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、上記（１）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (6) Further, in the present invention, the base material has a flat plate shape, the ND film is formed on one surface of the base material, and the IR cut film is formed on the other surface of the base material. The ND filter with an IR cut function according to (1) above.

（７）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、上記（４）乃至（６）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (7) In the ND film with IR cut function according to any one of (4) to (6), wherein the ND film is partially formed on a surface of the base material. It is a filter.

（８）本発明はまた、前記基材の厚みが、３００μｍ以下であることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (8) The present invention is also the ND filter with an IR cut function according to any one of the above (1) to (7), wherein the base material has a thickness of 300 μm or less.

（９）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、誘電体膜を有する基材側誘電体層と、金属膜からなる金属層と、前記基材側誘電体層よりも可視光領域における消衰係数が高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層と、を前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（８）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (9) In the present invention, the ND film includes a base material-side dielectric layer having a dielectric film, a metal layer made of a metal film, and an extinction coefficient in a visible light region as compared with the base material-side dielectric layer. The anti-base material side dielectric layer having a high dielectric layer and a dielectric film is laminated in order from the base material side, and is configured in any one of the above (1) to (8) This is an ND filter with an IR cut function.

（１０）本発明はまた、前記基材側誘電体層は、複数の前記誘電体膜を有し、互いに異なる材質の前記誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されることを特徴とする、上記（９）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (10) The present invention is also characterized in that the substrate-side dielectric layer includes a plurality of the dielectric films and is laminated so that the dielectric films made of different materials are adjacent to each other. The ND filter with IR cut function described in (9) above.

（１１）本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、互いに異なる材質の複数の前記誘電体膜を有することを特徴とする、上記（９）または（１０）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (11) The IR cut function according to (9) or (10), wherein the anti-base material-side dielectric layer includes a plurality of the dielectric films made of different materials. It is an attached ND filter.

（１２）本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を含むことを特徴とする、上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (12) In the present invention, it is also preferable that the anti-base material-side dielectric layer is a high extinction film made of a material having a higher extinction coefficient in the visible light region than the material contained in the base material-side dielectric layer. The ND filter with an IR cut function according to any one of the above (9) to (11).

（１３）本発明はまた、前記高消衰膜は、窒化金属または酸化金属から構成されることを特徴とする、上記（１２）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (13) The present invention is also the ND filter with an IR cut function according to the above (12), wherein the high extinction film is made of metal nitride or metal oxide.

（１４）本発明はまた、前記高消衰膜は、前記金属膜を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることを特徴とする、上記（１３）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (14) In the present invention, the high extinction film is composed of a metal nitride or an oxide constituting the metal film. The ND with an IR cut function according to the above (13) It is a filter.

（１５）本発明はまた、前記金属膜を構成する材質は、モル比で５０％以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることを特徴とする、上記（９）乃至（１４）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (15) In the present invention as described in (9) to (14) above, the material constituting the metal film is any one of titanium, chromium or nickel having a molar ratio of 50% or more. An ND filter with an IR cut function according to any one of the above.

（１６）本発明はまた、前記基材側誘電体層は、基材側第１誘電体膜、基材側第２誘電体膜、および基材側第３誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成され、前記反基材側誘電体層は、反基材側第１誘電体膜、および反基材側第２誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、上記（９）乃至（１５）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (16) In the present invention, it is also preferable that the base material side dielectric layer includes a base material side first dielectric film, a base material side second dielectric film, and a base material side third dielectric film. The anti-base material-side dielectric layer is formed by stacking the anti-base material side first dielectric film and the anti-base material side second dielectric film in order from the base material side. The ND filter with an IR cut function according to any one of (9) to (15) above.

（１７）本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、前記反基材側第１誘電体膜と前記反基材側第２誘電体膜の間に、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を有することを特徴とする、上記（１６）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (17) In the present invention, it is preferable that the anti-base material-side dielectric layer is disposed between the anti-base material side first dielectric film and the anti-base material side second dielectric film. The ND filter with an IR cut function according to the above (16), which has a high extinction film made of a material having a higher extinction coefficient in the visible light region than the material contained in.

（１８）本発明はまた、前記基材側第１誘電体膜、前記基材側第３誘電体膜、および前記反基材側第２誘電体膜は、第１の材質から構成され、前記基材側第２誘電体膜および前記反基材側第１誘電体膜は、前記第１の材質とは異なる第２の材質から構成されることを特徴とする、上記（１７）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (18) In the present invention, the base material side first dielectric film, the base material side third dielectric film, and the anti-base material side second dielectric film are made of a first material, The substrate-side second dielectric film and the anti-substrate-side first dielectric film are made of a second material different from the first material, as described in (17) above This is an ND filter with an IR cut function.

（１９）本発明はまた、光透過性を有する基材と、前記基材の表面中央部に部分的に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (19) In the present invention, a light-transmitting base material, an ND film that is partially formed at the center of the surface of the base material to adjust the amount of transmitted visible light, and the ND film are formed. An ND filter with an IR cut function, comprising: an IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film in the base material and adjusts the amount of transmitted infrared light.

（２０）本発明はまた、光透過性を有する基材と、前記基材の表面中央部の一部分を除く領域に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。   (20) The present invention also includes a base material having light permeability, an ND film that is formed in a region excluding a part of the center portion of the surface of the base material, and adjusts the amount of transmitted visible light, and the ND film is formed. An ND filter with an IR cut function, comprising: an IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film and that adjusts the amount of transmitted infrared light.

本発明に係るＩＲカット機能付きＮＤフィルタは、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における光の透過率を従来以上に平坦化することが可能という優れた効果を奏し得る。   The ND filter with an IR cut function according to the present invention can exhibit an excellent effect that the light transmittance in the visible light region can be flattened more than before while having an infrared cut function.

本発明の実施の形態に係るＩＲカット機能付きＮＤフィルタの構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of ND filter with IR cut function which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態のＩＲカット膜（ＩＲＣ膜）の透過率Ｔを示したグラフである。It is the graph which showed the transmittance | permeability T of the IR cut film (IRC film | membrane) of this embodiment. 本実施形態のＮＤ膜の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the ND film | membrane of this embodiment. （ａ）Ｔｉの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。（ｂ）ＴｉＮを薄膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。（ｃ）ＴｉＮを厚膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。(A) It is the graph which showed the extinction coefficient k and refractive index n in the visible light area | region of Ti. (B) It is the graph which showed the extinction coefficient k and refractive index n in visible region at the time of forming TiN in the thin film. (C) is a graph showing the extinction coefficient k and refractive index n in the visible light region when TiN is formed in a thick film. （ａ）ＳｉＯ２の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。（ｂ）ＳｉＮの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。(A) is a graph showing the extinction coefficient k and refractive index n in the visible light region of the SiO 2. (B) It is the graph which showed the extinction coefficient k and refractive index n in the visible light area | region of SiN. 屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。It is the graph which showed the example of the simulation result of the transmittance | permeability T and the reflectance R of ND filter at the time of changing a refractive index. 屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。It is the graph which showed the example of the simulation result of the transmittance | permeability T and the reflectance R of ND filter at the time of changing a refractive index. 屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。It is the graph which showed the example of the simulation result of the transmittance | permeability T and the reflectance R of ND filter at the time of changing a refractive index. 屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。It is the graph which showed the example of the simulation result of the transmittance | permeability T and the reflectance R of ND filter at the time of changing a refractive index. 屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。It is the graph which showed the example of the simulation result of the transmittance | permeability T and the reflectance R of ND filter at the time of changing a refractive index. （ａ）本実施形態のＮＤフィルタの構成を示した表である。（ｂ）本実施形態のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果を示したグラフである。(A) It is the table | surface which showed the structure of the ND filter of this embodiment. (B) It is the graph which showed the simulation result of the transmittance | permeability T and the reflectance R of the ND filter of this embodiment. （ａ）〜（ｃ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。(A)-(c) It is the schematic which showed the example of the other structure of ND filter. （ａ）〜（ｄ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。(A)-(d) It is the schematic which showed the example of the other structure of ND filter. （ａ）〜（ｃ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。(A)-(c) It is the schematic which showed the example of the other structure of ND filter.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係るＩＲカット機能付きＮＤフィルタ１の構成を示した概略図である。同図に示されるように、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ（以下、単にＮＤフィルタと呼ぶ）１は、透明樹脂やガラス等の光を透過する材質からなる平板状の基材１０と、基材１０の両面に形成された２つのＮＤ膜２０と、一方のＮＤ膜２０の上からＮＤ膜２０の表面に形成されたＩＲカット膜（以下、ＩＲＣ膜と呼ぶ）２２と、を備えて構成されている。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of an ND filter 1 with an IR cut function according to the present embodiment. As shown in the figure, an ND filter with an IR cut function (hereinafter simply referred to as an ND filter) 1 includes a flat substrate 10 made of a material that transmits light, such as transparent resin and glass, and a substrate 10. Two ND films 20 formed on both sides of the ND film 20 and an IR cut film (hereinafter referred to as an IRC film) 22 formed on the surface of the ND film 20 from above one ND film 20. Yes.

基材１０を構成する材質は、ＮＤフィルタ１の用途に応じた波長の光を透過する材質であれば特に限定されるものではないが、本実施形態では、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）シートを使用している。基材１０の厚みは、特に限定されるものではないが、ＮＤフィルタ１が組み込まれる各種装置のコンパクト化のためには、可能な限り薄く構成することが好ましい。具体的には、基材１０の厚みは、３００μｍ以下であることが好ましく、１７５μｍ以下であればより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。   Although the material which comprises the base material 10 will not be specifically limited if it is the material which permeate | transmits the light of the wavelength according to the use of the ND filter 1, In this embodiment, a PET (PolyEthylene Terephthalate) sheet is used. ing. Although the thickness of the base material 10 is not specifically limited, In order to make compact the various apparatuses in which the ND filter 1 is incorporated, it is preferable to configure the thickness as thin as possible. Specifically, the thickness of the base material 10 is preferably 300 μm or less, more preferably 175 μm or less, and most preferably 100 μm or less.

ＮＤ膜２０は、ＮＤフィルタ１を透過する可視光領域（波長が凡そ４００〜７００ｎｍの範囲）の光を略平坦に消衰させるための薄膜であり、複数の誘電体および金属等からなる膜を積層して構成されている。なお、本実施形態では、ＮＤ膜２０を基材１０の両面に形成することにより、ＮＤ膜２０を反射防止膜としても機能させるようにしている。   The ND film 20 is a thin film for extinction of light in the visible light region (wavelength in the range of about 400 to 700 nm) transmitted through the ND filter 1 in a substantially flat manner. A film made of a plurality of dielectrics, metals, and the like is used. It is configured by stacking. In the present embodiment, the ND film 20 is formed on both surfaces of the base material 10 so that the ND film 20 functions as an antireflection film.

なお、ＮＤ膜２０は、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって基材１０の表面に形成されるが、これらの成膜手法は既知の手法であるため、ここでは説明を省略する。また、ＮＤ膜２０の構成の詳細については後述する。   Note that the ND film 20 is formed on the surface of the substrate 10 by a dry process such as vacuum deposition, ion beam assist, ion plating, and sputtering. Then, explanation is omitted. Details of the configuration of the ND film 20 will be described later.

ＩＲＣ膜２２は、ＮＤフィルタ１を透過する赤外線（波長が凡そ７００ｎｍ以上）を消衰（吸収）または反射してカットするための薄膜である。ＩＲＣ膜２２の構成は、特に限定されるものではなく、赤外線を消衰または反射する各種材質からなる既知の構成を採用することができる。従って、ＩＲＣ膜２２は、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、またはＺｒＯ２等の金属化合物を積層して構成した薄膜であってもよいし、赤外線吸収能力を備える各種無機材料や有機材料のコーティング膜であってもよい。 The IRC film 22 is a thin film for cutting off the infrared rays (wavelength of about 700 nm or more) transmitted through the ND filter 1 by extinction (absorption) or reflection. The configuration of the IRC film 22 is not particularly limited, and a known configuration made of various materials that extinguish or reflect infrared rays can be adopted. Therefore, IRC film 22 is, for example, TiO 2, SiO 2, or to the ZrO 2 or the like of the metal compound may be a thin film formed by laminating, coating films of various inorganic materials or organic materials having an infrared-absorbing capacity It may be.

本実施形態では、光学膜厚が凡そ１／４〜２／４程度（λ＝５５０ｎｍ）のＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜を交互に積層した３９層構成の積層膜からＩＲＣ膜２２を構成している。また、ＩＲＣ膜２２は、ＮＤ膜２０と同様に、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって形成される。 In the present embodiment, the IRC film 22 is composed of a 39-layer laminated film in which an SiO 2 film and a TiO 2 film having an optical film thickness of about 1/4 to 2/4 (λ = 550 nm) are alternately laminated. Yes. Further, like the ND film 20, the IRC film 22 is formed by a dry process such as vacuum deposition, ion beam assist, ion plating, and sputtering.

図２は、本実施形態のＩＲＣ膜２２の透過率Ｔを示したグラフである。同図に示されるように、本実施形態のＩＲＣ膜２２によれば、可視光を透過させつつ、赤外線を効率的に反射してカットすることが可能となっている。   FIG. 2 is a graph showing the transmittance T of the IRC film 22 of the present embodiment. As shown in the figure, according to the IRC film 22 of this embodiment, it is possible to efficiently reflect and cut infrared rays while transmitting visible light.

なお、本実施形態のように厚膜のＩＲＣ膜２２を基材１０に形成する場合、基材１０に反り（カーリング）が生じることとなるが、反りが生じた基材１０にスパッタリング等のドライプロセスによってＮＤ膜２０を形成しようとすると、基材１０表面の各部において成膜距離に差が生じることとなり、膜厚を適切に制御することが困難となる。   Note that when the thick IRC film 22 is formed on the base material 10 as in the present embodiment, the base material 10 is warped (curling). If an ND film 20 is to be formed by a process, a difference in film formation distance occurs in each part of the surface of the substrate 10, making it difficult to control the film thickness appropriately.

このため、本実施形態では、先にＮＤフィルタ２０を基材１０に形成し、その後ＩＲＣ膜２２をＮＤ膜２０の上に形成するようにしている。換言すれば、本実施形態では、ＮＤフィルタ２０が形成された基材１０にＩＲＣ膜２２を形成するようにしている。   For this reason, in this embodiment, the ND filter 20 is first formed on the substrate 10, and then the IRC film 22 is formed on the ND film 20. In other words, in this embodiment, the IRC film 22 is formed on the base material 10 on which the ND filter 20 is formed.

ＮＤ膜２０において可視光領域における透過率Ｔを適切に設定すると共に、透過率Ｔの平坦性を高めるためには、積層膜であるＮＤ膜２０を構成する各層が適切な膜厚で形成される必要がある。特に、ＮＤ膜２０を構成する各層の膜厚はＩＲＣ膜２２に比して非常に薄く、膜厚誤差が品質に大きく影響するため、ＮＤ膜２０の形成においては高精度な膜厚制御が要求されることとなる。   In order to appropriately set the transmittance T in the visible light region in the ND film 20 and improve the flatness of the transmittance T, each layer constituting the ND film 20 which is a laminated film is formed with an appropriate film thickness. There is a need. In particular, the film thickness of each layer constituting the ND film 20 is much thinner than that of the IRC film 22, and the film thickness error greatly affects the quality. Therefore, high-precision film thickness control is required in forming the ND film 20. Will be.

従って、本実施形態では、ＮＤ膜２０を先に形成、すなわちカーリング等の変形のない基材１０にＮＤ膜２０を形成することで、ＮＤ膜２０を構成する各層の膜厚を高精度に制御することを可能としている。そしてこれにより、本実施形態のＮＤフィルタ１では、ＩＲカット機能を備えながらも、可視光領域における透過率の平坦性を従来以上に高めることを可能としている。さらに、本実施形態によれば、基材１０の厚みを従来以上に薄膜化することが可能であり、具体的には基材１０の厚みを１００μｍ以下にすることも可能となっている。   Therefore, in this embodiment, the ND film 20 is formed first, that is, the ND film 20 is formed on the base material 10 without deformation such as curling, so that the film thickness of each layer constituting the ND film 20 is controlled with high accuracy. It is possible to do. As a result, the ND filter 1 of the present embodiment can improve the flatness of the transmittance in the visible light region more than the conventional one while having an IR cut function. Furthermore, according to this embodiment, the thickness of the base material 10 can be made thinner than before, and specifically, the thickness of the base material 10 can be made 100 μm or less.

なお、ＮＤ膜２０は一般的には１０層程度（本実施形態では、７層）であり、ＩＲＣ膜２２よりも薄膜であることからカーリングの発生は少なく、ＮＤ膜２０の後に形成されるＩＲＣ膜２２の膜厚制御に与える影響は少ないものとなっている。さらに、本実施形態では、基材１０の両面にＮＤ膜２０を形成しているため、カーリングがより生じにくいものとなっている。   Note that the ND film 20 is generally about 10 layers (7 layers in this embodiment), and since it is thinner than the IRC film 22, curling is less likely to occur, and the IRC formed after the ND film 20 The influence on the film thickness control of the film 22 is small. Furthermore, in this embodiment, since the ND film | membrane 20 is formed on both surfaces of the base material 10, it becomes a thing which curling is hard to produce more.

次に、ＮＤ膜２０の詳細について説明する。   Next, details of the ND film 20 will be described.

図３は、本実施形態のＮＤ膜２０の構成を示した概略図である。ＮＤ膜２０は、基材側誘電体層３０と、金属の膜からなる金属層４０と、反基材側誘電体層５０と、を基材１０側から順に積層して構成されている。すなわち、ＮＤ膜２０は、金属層４０を基材側電体層３０および反基材側誘電体層５０で挟んだ構成となっている。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the ND film 20 of the present embodiment. The ND film 20 is configured by laminating a base material side dielectric layer 30, a metal layer 40 made of a metal film, and an anti-base material side dielectric layer 50 in this order from the base material 10 side. In other words, the ND film 20 has a configuration in which the metal layer 40 is sandwiched between the base-side electrical layer 30 and the anti-base-side dielectric layer 50.

本実施形態では、金属膜からなり光を消衰させる金属層４０を、光を干渉させる基材側誘電体層３０および反基材誘電体層５０によって挟むことにより、光の反射率Ｒを低減しつつ、光の透過率Ｔを可視光領域の略全域にわたって略平坦にすることを可能としている。   In the present embodiment, the light reflectivity R is reduced by sandwiching the metal layer 40 made of a metal film and extinguishing light between the base-side dielectric layer 30 and the anti-base dielectric layer 50 that interfere with light. However, the light transmittance T can be made substantially flat over substantially the entire visible light region.

特に、基材側誘電体層３０および反基材側誘電体層５０を、異なる材質からなる複数の誘電体膜からそれぞれ構成すると共に、反基材側誘電体層５０の光の消衰係数（光の消衰能力）を基材側誘電体層３０よりも高く設定することで、透過率Ｔを可視光領域において従来以上に平坦化させることを可能としている。   In particular, the base-side dielectric layer 30 and the anti-base-side dielectric layer 50 are each composed of a plurality of dielectric films made of different materials, and the light extinction coefficient of the anti-base-side dielectric layer 50 ( By setting the light extinction capability higher than that of the base-side dielectric layer 30, it is possible to flatten the transmittance T in the visible light region more than before.

基材側誘電体層３０は、基材１０側から順に、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２、および基材側第３誘電体膜３３を積層して構成されている。このように、３つの誘電体からなる膜を積層して金属層４０の基材１０側に配置することで、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。   The substrate-side dielectric layer 30 is formed by laminating a substrate-side first dielectric film 31, a substrate-side second dielectric film 32, and a substrate-side third dielectric film 33 in order from the substrate 10 side. It is configured. Thus, by laminating films made of three dielectrics and disposing the metal layer 40 on the substrate 10 side, the transmittance T in the visible light region can be flattened more than ever.

基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２、および基材側第３誘電体膜３３を構成する材質は、特に限定されるものではなく、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素、シリカ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、ＡＬ２Ｏ３（酸化アルミニウム、アルミナ）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、およびＴｉＯ２（二酸化チタン）等、誘電体膜として従来使用されている材質を使用することができる。 The material constituting the substrate-side first dielectric film 31, the substrate-side second dielectric film 32, and the substrate-side third dielectric film 33 is not particularly limited, and SiO 2 (silicon dioxide, Silica), SiN (silicon nitride), AL 2 O 3 (aluminum oxide, alumina), MgF 2 (magnesium fluoride), TiO 2 (titanium dioxide), and other materials conventionally used as dielectric films are used. be able to.

なお、ＮＤ膜２０における光の透過率Ｔおよび反射率Ｒを適宜に調節するためには、基材側誘電体層３０において隣り合う誘電体膜が互いに異なる材質となるように積層することが好ましい。また、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化するためには、互いの屈折率の差が所定の範囲内となる誘電体膜同士を隣り合わせることが好ましい。   In order to appropriately adjust the light transmittance T and the reflectance R in the ND film 20, it is preferable to laminate the adjacent dielectric films in the base-side dielectric layer 30 so as to be made of different materials. . Further, in order to flatten the transmittance T in the visible light region more than before, it is preferable that the dielectric films whose refractive index difference is within a predetermined range are adjacent to each other.

従って、本実施形態では、基材側第１誘電体膜３１および基材側第３誘電体膜３３をＳｉＯ２から構成し、基材側第２誘電体膜３２をＳｉＮから構成している。また、このように、共通の金属（Ｓｉ）に異なる元素（Ｏ、Ｎ）が結合した互いに異なる金属化合物から基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２および基材側第３誘電体膜３３を構成することにより、ドライプロセスによる成膜を効率的に行うことが可能となる。すなわち、例えばスパッタリングにより成膜する場合、ターゲットを変更することなく反応ガスを変更するだけで基材側誘電体層３０を構成する誘電体膜を全て形成することができる。 Accordingly, in the present embodiment, the first dielectric film 31 and the substrate-side third dielectric film 33 substrate side consist of SiO 2, it constitutes a substrate-side second dielectric layer 32 from SiN. In addition, from the different metal compounds in which different elements (O, N) are bonded to the common metal (Si), the substrate-side first dielectric film 31, the substrate-side second dielectric film 32, and the substrate By forming the side third dielectric film 33, it is possible to efficiently perform film formation by a dry process. That is, when forming a film by sputtering, for example, all the dielectric films constituting the base-side dielectric layer 30 can be formed by changing the reaction gas without changing the target.

金属層４０は、金属膜から構成されている。この金属層４０の膜厚を適宜に調節することによって、ＮＤフィルタ１における可視光の透過率Ｔを調節することができる。金属層４０を構成する材質は、特に限定されるものではなく、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、およびＮｉ（ニッケル）等、光吸収膜（光消衰膜）として従来使用されている金属を使用することができる。   The metal layer 40 is composed of a metal film. The visible light transmittance T in the ND filter 1 can be adjusted by appropriately adjusting the film thickness of the metal layer 40. The material which comprises the metal layer 40 is not specifically limited, Ti (titanium), Cr (chromium), Ni (nickel), etc. are conventionally used as a light absorption film (light extinction film) Can be used.

なお、光の消衰を安定させるためには、金属層４０を構成する材質は、モル比で５０％以上となるＴｉ、ＣｒまたはＮｉのいずれかであることが好ましい。また、本実施形態では、金属層４０をＴｉからなる１層の金属膜から構成しているが、複数種類の金属膜を積層して金属層４０を構成するようにしてもよい。   In order to stabilize the extinction of light, the material constituting the metal layer 40 is preferably any one of Ti, Cr or Ni having a molar ratio of 50% or more. In the present embodiment, the metal layer 40 is composed of a single metal film made of Ti. However, a plurality of types of metal films may be laminated to form the metal layer 40.

反基材側誘電体層５０は、基材１０側から順に、反基材第１誘電体膜５１、高消衰膜５２、および反基材側第２誘電体膜５３を積層して構成されている。このうち、反基材第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３は、誘電体からなる膜であり、高消衰膜５２は、基材側誘電体層３０に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数ｋが高い材質からなる膜である。なお、高消衰膜５２は、誘電体から構成されるものであってもよいし、金属から構成されるものであってもよい。   The anti-base material-side dielectric layer 50 is configured by laminating an anti-base material first dielectric film 51, a high extinction film 52, and an anti-base material side second dielectric film 53 in order from the base material 10 side. ing. Among these, the anti-base material first dielectric film 51 and the anti-base material side second dielectric film 53 are films made of a dielectric, and the high extinction film 52 is included in the base material side dielectric layer 30. It is a film made of a material having a higher extinction coefficient k in the visible light region than the material. In addition, the high extinction film | membrane 52 may be comprised from a dielectric material and may be comprised from a metal.

本実施形態では、このように高消衰膜５２を２つの誘電体膜５１、５３で挟んだ反基材側誘電体層５０を金属層４０の反基材１０側に配置することにより、金属層４０による可視光の消衰を適宜に補完し、ＮＤフィルタ１における可視光の透過率Ｔを平坦化することを可能としている。すなわち、互いに異なる光特性を有する金属層４０および高消衰膜５２を適宜に組み合わせて併用することにより、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を従来以上に高めることを可能としている。   In the present embodiment, by disposing the anti-base material side dielectric layer 50 sandwiching the high extinction film 52 between the two dielectric films 51 and 53 in this manner on the anti-base material 10 side of the metal layer 40, the metal The extinction of visible light by the layer 40 is appropriately complemented, and the visible light transmittance T in the ND filter 1 can be flattened. That is, the flatness of the transmittance T in the visible light region can be improved more than before by using the metal layer 40 and the high extinction film 52 having different optical characteristics in combination as appropriate.

高消衰膜５２を構成する材質は、特に限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｃｒ、およびＮｉ等の金属や、これらの金属の酸化物または窒化物等の金属化合物を使用することができる。但し、高消衰膜５２を構成する材質は、透過率Ｔを適宜に調節するためには、上述のように金属層４０を構成する材質とは異なる材質（異なる光特性を有する材質）であることが好ましい。さらに、高消衰膜５２を構成する材質を、金属層４０を構成する金属の窒化物または酸化物とすれば、成膜を効率的に行うことが可能となる。従って、本実施形態では、高消衰膜５２をＴｉＮ（窒化チタン）から構成している。   The material constituting the high extinction film 52 is not particularly limited, and metals such as Ti, Cr, and Ni, and metal compounds such as oxides or nitrides of these metals can be used. However, the material constituting the high extinction film 52 is a material (material having different optical characteristics) different from the material constituting the metal layer 40 as described above in order to appropriately adjust the transmittance T. It is preferable. Furthermore, if the material constituting the high extinction film 52 is a metal nitride or oxide constituting the metal layer 40, the film can be formed efficiently. Therefore, in the present embodiment, the high extinction film 52 is made of TiN (titanium nitride).

反基材側第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３を構成する材質は、特に限定されるものではなく、基材側誘電体層３０と同様に、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡＬ２Ｏ３、ＭｇＦ２、およびＴｉＯ２等、誘電体膜として従来使用されている材質を使用することができる。但し、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を高めるためには、反基材側第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３を互いに異なる材質から構成することが好ましい。さらに、成膜を効率的に行うためには、反基材側第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３を、基材側誘電体層３０と共通する材質から構成することが好ましい。従って、本実施形態では、反基材側第１誘電体膜５１をＳｉＮから構成し、反基材側第２誘電体膜５３をＳｉＯ２から構成している。 The material constituting the anti-base material-side first dielectric film 51 and the anti-base material-side second dielectric film 53 is not particularly limited. Like the base material-side dielectric layer 30, SiO 2 , SiN A material conventionally used as a dielectric film, such as AL 2 O 3 , MgF 2 , and TiO 2 , can be used. However, in order to improve the flatness of the transmittance T in the visible light region, it is preferable that the anti-base material side first dielectric film 51 and the anti base material side second dielectric film 53 are made of different materials. Furthermore, in order to perform film formation efficiently, the anti-base material side first dielectric film 51 and the anti-base material side second dielectric film 53 are made of a material common to the base material side dielectric layer 30. It is preferable. Therefore, in this embodiment, the non-base material side first dielectric film 51 is made of SiN, and the anti-base material side second dielectric film 53 is made of SiO 2 .

図４（ａ）は、Ｔｉの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフであり、同図（ｂ）は、ＴｉＮを薄膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフであり、同図（ｃ）は、ＴｉＮを厚膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。   FIG. 4A is a graph showing the extinction coefficient k and refractive index n of Ti in the visible light region, and FIG. 4B shows the extinction coefficient in the visible light region when TiN is formed in a thin film. FIG. 5C is a graph showing the extinction coefficient k and the refractive index n in the visible light region when TiN is formed in a thick film.

これらの図に示されるように、ＴｉおよびＴｉＮは、それぞれ異なる光特性（消衰係数ｋ、屈折率ｎ）を有している。また、ＴｉＮについては、膜厚を変化させることによって屈折率の特性が大きく変化するようになっている。本実施形態では、このような特性に基づき、２つの異なる光消衰膜（金属層４０および高消衰膜５２）を併用すると共に、両者の膜厚を適宜に調節することで、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することを可能としている。   As shown in these figures, Ti and TiN have different optical characteristics (extinction coefficient k, refractive index n), respectively. Further, with respect to TiN, the refractive index characteristics are greatly changed by changing the film thickness. In the present embodiment, based on such characteristics, two different light extinction films (the metal layer 40 and the high extinction film 52) are used in combination, and the film thickness of both is appropriately adjusted, so that the visible light region It is possible to flatten the transmittance T at a level higher than that of the prior art.

なお、金属層４０および高消衰膜５２の膜厚は、特に限定されるものではなく、要求される平均透過率や、金属層４０および高消衰膜５２を構成する材質の特性に応じて、適宜に設定することができる。また、光特性のマッチングと共に膜厚を適宜に設定すれば、他の材質の組合せによっても同様の効果を得ることが可能である。   The film thickness of the metal layer 40 and the high extinction film 52 is not particularly limited, and depends on the required average transmittance and the characteristics of the material constituting the metal layer 40 and the high extinction film 52. Can be set appropriately. Further, if the film thickness is appropriately set together with the matching of the optical characteristics, the same effect can be obtained even by a combination of other materials.

図５（ａ）は、ＳｉＯ２の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフであり、同図（ｂ）は、ＳｉＮの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。これらの図に示されるように、ＳｉＯ２およびＳｉＮは、可視光領域における光の消衰係数が略０となっている。 FIG. 5A is a graph showing the extinction coefficient k and the refractive index n in the visible light region of SiO 2 , and FIG. 5B shows the extinction coefficient k and the refractive index n in the visible light region of SiN. It is the graph which showed. As shown in these figures, SiO 2 and SiN have a light extinction coefficient of approximately 0 in the visible light region.

従って、本実施形態では、基材側誘電体層３０全体としての可視光領域消衰係数ｋは略０となっており、基材側誘電体層３０は可視光をほとんど消衰させない（吸収しない）ように構成されている。また、反基材側誘電体層５０全体としての可視光領域における消衰係数ｋは、高消衰膜５２の可視光領域における消衰係数ｋと略同一となっている。   Therefore, in this embodiment, the visible light region extinction coefficient k of the base material side dielectric layer 30 as a whole is substantially 0, and the base material side dielectric layer 30 hardly attenuates (absorbs) visible light. ) Is configured as follows. Further, the extinction coefficient k in the visible light region of the entire anti-substrate-side dielectric layer 50 is substantially the same as the extinction coefficient k in the visible light region of the high extinction film 52.

すなわち、本実施形態では、可視光領域における消衰係数ｋの低い（略０の）基材側誘電体層３０、可視光領域における消衰係数ｋの高い金属層４０、および可視光領域（の同一波長）における消衰係数ｋが基材側誘電体層３０より高く、金属層４０よりも低い反基材側誘電体層５０を基材１０側から順に積層してＮＤ膜２０を構成しており、これにより、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を高めることが可能となっている。   That is, in the present embodiment, the base-side dielectric layer 30 having a low extinction coefficient k in the visible light region (substantially 0), the metal layer 40 having a high extinction coefficient k in the visible light region, and the visible light region (of The ND film 20 is formed by laminating an anti-base material side dielectric layer 50 having an extinction coefficient k at the same wavelength) higher than that of the base material side dielectric layer 30 and lower than that of the metal layer 40 in order from the base material 10 side. Thus, the flatness of the transmittance T in the visible light region can be improved.

さらに本実施形態では、ＮＤ膜２０を大きく分けて基材側誘電体層３０、金属層４０および反基材側誘電体層５０の３層構成、詳細には基材側誘電体層３０および反基材側誘電体層５０をさらに３層構成とした７層構成とした場合において、基材側第１誘電体膜３１（１層目）、基材側第２誘電体膜３２（２層目）および基材側第３誘電体膜３３（３層目）、ならびに反基材側第１誘電体膜５１（５層目）および反基材側第２誘電体膜５３（７層目）の屈折率を適宜に設定することによって可視光領域における透過率Ｔの平坦性をさらに高めるようにしている。   Further, in the present embodiment, the ND film 20 is roughly divided into a three-layer configuration of the base-side dielectric layer 30, the metal layer 40, and the anti-base-side dielectric layer 50, specifically, the base-side dielectric layer 30 and the anti-base-side dielectric layer 30. In the case where the substrate-side dielectric layer 50 has a seven-layer configuration in which three layers are configured, the substrate-side first dielectric film 31 (first layer) and the substrate-side second dielectric film 32 (second layer) ) And the base material side third dielectric film 33 (third layer), and the anti-base material side first dielectric film 51 (fifth layer) and the anti base material side second dielectric film 53 (seventh layer). By setting the refractive index appropriately, the flatness of the transmittance T in the visible light region is further enhanced.

図６〜１０は、ＮＤ膜２０の基材側第１誘電体膜３１（１層目）、基材側第３誘電体膜３３（３層目）および反基材側第２誘電体膜５３（７層目）の屈折率、ならびに基材側第２誘電体膜３２（２層目）および反基材側第１誘電体膜５１（５層目）の屈折率をそれぞれ変化させた場合のＮＤフィルタ１の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。   6 to 10 show the substrate-side first dielectric film 31 (first layer), the substrate-side third dielectric film 33 (third layer), and the anti-substrate-side second dielectric film 53 of the ND film 20. When the refractive index of the (seventh layer) and the refractive index of the substrate-side second dielectric film 32 (second layer) and the non-substrate-side first dielectric film 51 (fifth layer) are changed, respectively. 5 is a graph showing an example of simulation results of transmittance T and reflectance R of the ND filter 1.

なお、これらの例では、１、３、７層目の屈折率ｎおよび２、５層目の屈折率ｎを波長によらずそれぞれ一定と仮定している。また、１、３、７層目および２、５層目の消衰係数ｋを全て０と仮定している。そして、金属層（４層目）をＴｉから構成し、および高消衰膜（６層目）をＴｉＮから構成している。   In these examples, the refractive index n of the first, third, and seventh layers and the refractive index n of the second and fifth layers are assumed to be constant regardless of the wavelength. Further, the extinction coefficients k of the first, third, seventh and second, fifth layers are all assumed to be zero. The metal layer (fourth layer) is made of Ti, and the high extinction film (sixth layer) is made of TiN.

これらのシミュレーション結果より、本実施形態の７層構成のＮＤ膜２０では、１、３、７層目の屈折率ｎを１．３８〜２．０の範囲内のいずれかの値に設定すると共に、２、５層目の屈折率ｎを１．３８〜２．４の範囲内のいずれかの値に設定することにより、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を３０％以内にすることが可能であることが分かる。すなわち、可視光領域における透過率Ｔの平坦性Ｔｆｌａｔ＝（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／Ｔａｖｅ≦０．３とすることが可能であることが分かる。ここで、Ｔｍａｘは可視光領域内における透過率Ｔの最大値、Ｔｍｉｎは可視光領域内における透過率Ｔの最小値、Ｔａｖｅは可視光領域内における透過率Ｔの平均値である。 From these simulation results, in the seven-layer ND film 20 of the present embodiment, the refractive index n of the first, third, and seventh layers is set to any value within the range of 1.38 to 2.0. By setting the refractive index n of the second and fifth layers to any value within the range of 1.38 to 2.4, the flatness of the transmittance T in the visible light region can be made within 30%. It turns out that it is possible. That is, it can be seen that the flatness of the transmittance T in the visible light region T flat = (T max −T min ) / T ave ≦ 0.3. Here, T max is the maximum value of the transmittance T in the visible light region, T min is the minimum value of the transmittance T in the visible light region, and T ave is the average value of the transmittance T in the visible light region.

なお、各層に実際の材質を適用する場合には、可視光領域における代表屈折率（波長５５０ｎｍにおける屈折率）ｎが上記範囲内となる材質を各層に適用すればよいと考えられる。   When an actual material is applied to each layer, it is considered that a material having a representative refractive index (refractive index at a wavelength of 550 nm) n in the visible light region within the above range may be applied to each layer.

また、これらのシミュレーション結果からは、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値を２、５層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値以下とした方が、透過率Ｔの平坦性が高い傾向にあることが分かる。さらに、この場合、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値と２、５層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値との差が凡そ０．５以下、より好ましくは０．２乃至０．５の範囲内であれば、透過率Ｔの平坦性がさらに高まる傾向にあることが分かる。   Also, from these simulation results, the value of the refractive index (representative refractive index) n of the first, third, and seventh layers is less than the value of the refractive index (representative refractive index) n of the second and fifth layers. It can be seen that the flatness of the transmittance T tends to be high. Furthermore, in this case, the difference between the refractive index (representative refractive index) n of the first, third and seventh layers and the refractive index (representative refractive index) n of the second and fifth layers is about 0.5 or less. More preferably, if it is within the range of 0.2 to 0.5, the flatness of the transmittance T tends to be further increased.

また、反射率Ｒについては、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値を１．９以下（すなわち、真空の屈折率１．０より大きく１．９以下）とすれば、可視光領域における反射率Ｒを２％以下とすることが可能であり、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値が小さいほど可視光領域における反射率Ｒが低減する傾向にあることが分かる。   For the reflectance R, the value of the refractive index (representative refractive index) n of the first, third and seventh layers is set to 1.9 or less (that is, larger than the refractive index 1.0 of vacuum and 1.9 or less). For example, the reflectance R in the visible light region can be 2% or less, and the reflectance R in the visible light region decreases as the refractive index (representative refractive index) n of the first, third, and seventh layers decreases. It can be seen that there is a tendency to decrease.

本実施形態では、このような考察に基づいて、ＮＤ膜２０の基材側第１誘電体膜３１（１層目）、基材側第３誘電体膜３３（３層目）および反基材側第２誘電体膜５３（７層目）を構成する材質をＳｉＯ２とし、基材側第２誘電体膜３２（２層目）および反基材側第１誘電体膜５１（５層目）を構成する材質をＳｉＮとしている。そして、このようにして材質を選定することにより、可視光領域における透過率Ｔの従来にない平坦性を得ることが可能となっている。 In the present embodiment, based on such consideration, the substrate-side first dielectric film 31 (first layer), the substrate-side third dielectric film 33 (third layer), and the anti-substrate of the ND film 20 are used. The material constituting the side second dielectric film 53 (seventh layer) is SiO 2 , and the base material side second dielectric film 32 (second layer) and the non-base material side first dielectric film 51 (fifth layer) ) Is SiN. By selecting the material in this way, it is possible to obtain an unprecedented flatness of the transmittance T in the visible light region.

図１１（ａ）は、本実施形態のＮＤ膜２０の構成を示した表である。本実施形態では、同図に示されるように、基材側誘電体層３０の基材側第１誘電体膜３１をＳｉＯ２、基材側第２誘電体膜３２をＳｉＮ、基材側第３誘電体膜３３をＳｉＮとし、金属層４０をＴｉとし、反基材側誘電体層５０の反基材側第１誘電体膜５１をＳｉＮ、高消衰膜５２をＴｉＮ、反基材側第２誘電体膜５３をＳｉＯ２としたＮＤ膜２０を、厚さ１００μｍのＰＥＴシートの基材１０に形成している。 FIG. 11A is a table showing the configuration of the ND film 20 of the present embodiment. In the present embodiment, as shown in the figure, the substrate-side first dielectric film 31 of the substrate-side dielectric layer 30 is SiO 2 , the substrate-side second dielectric film 32 is SiN, 3 The dielectric film 33 is made of SiN, the metal layer 40 is made of Ti, the anti-base material side first dielectric film 51 of the anti-base material side dielectric layer 50 is SiN, the high extinction film 52 is TiN, and the anti base material side. An ND film 20 in which the second dielectric film 53 is made of SiO 2 is formed on a base material 10 of a PET sheet having a thickness of 100 μm.

また、ＮＤ膜２０の厚み（膜厚）は、基材側第１誘電体膜３１を０．５６８、基材側第２誘電体膜３２を０．２１８７、基材側第３誘電体膜３３を０．２６８３、金属層４０を０．０６２、反基材側第１誘電体膜５１を０．１４５６、高消衰膜５２を０．０６０２、反基材側第２誘電体膜を０．２０４２としている（全て光学膜厚（λ＝５５０ｎｍ））。   The ND film 20 has a thickness (film thickness) of 0.568 for the base-side first dielectric film 31, 0.2187 for the base-side second dielectric film 32, and a base-side third dielectric film 33. 0.2683, the metal layer 40 is 0.062, the anti-base material side first dielectric film 51 is 0.1456, the high extinction film 52 is 0.0602, and the anti-base material side second dielectric film is 0.02. 2042 (all optical film thickness (λ = 550 nm)).

図１１（ｂ）は、本実施形態のＮＤ膜２０の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果を示したグラフである。同図に示されるように、本実施形態のＮＤ膜２０の構成によれば、透過率Ｔの平坦性を従来以上に高めると共に、反射率Ｒについても従来以上に低減することが可能となっている。   FIG. 11B is a graph showing simulation results of the transmittance T and the reflectance R of the ND film 20 of the present embodiment. As shown in the figure, according to the configuration of the ND film 20 of the present embodiment, the flatness of the transmittance T can be improved more than before, and the reflectance R can also be reduced more than before. Yes.

なお、ＮＤ膜２０の構成は、上述した構成に限定されるものではなく、その他の構成であってもよいことはいうまでもない。すなわち、要求される特性や使用条件、コスト等に応じた適宜の構成のＮＤ膜２０を採用することが可能である。   Needless to say, the configuration of the ND film 20 is not limited to the above-described configuration, and may be other configurations. That is, it is possible to employ the ND film 20 having an appropriate configuration according to required characteristics, use conditions, costs, and the like.

次に、ＮＤフィルタ１のその他の構成について説明する。   Next, other configurations of the ND filter 1 will be described.

図１２（ａ）〜（ｃ）、図１３（ａ）〜（ｄ）および図１４（ａ）〜（ｃ）は、ＮＤフィルタ１のその他の構成の例を示した概略図である。   FIGS. 12A to 12C, 13 </ b> A to 13 </ b> D, and 14 </ b> A to 14 </ b> C are schematic diagrams illustrating examples of other configurations of the ND filter 1.

図１２（ａ）は、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を形成し、他方の面にＩＲＣ膜２２を形成した例を示している。要求される可視光の透過率を１つのＮＤ膜２０で達成できるような場合には、ＮＤフィルタ１をこのように構成してもよい。なお、この場合においても、ＮＤ膜２０をＩＲＣ膜２２よりも先に形成することにより、ＮＤ膜２０の膜厚を高精度に制御することができる。また、ＮＤ膜２０を反射防止膜として機能させることができる。   FIG. 12A shows an example in which the ND film 20 is formed on one surface of the substrate 10 and the IRC film 22 is formed on the other surface. When the required visible light transmittance can be achieved with one ND film 20, the ND filter 1 may be configured in this way. Even in this case, the film thickness of the ND film 20 can be controlled with high accuracy by forming the ND film 20 before the IRC film 22. Further, the ND film 20 can function as an antireflection film.

同図（ｂ）は、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を形成し、このＮＤ膜２０の上（表面）にＩＲＣ膜２２を形成した例を示している。基材１０表面の反射を押える必要がないような場合には、ＮＤフィルタ１をこのように構成してもよい。   FIG. 2B shows an example in which the ND film 20 is formed on one surface of the base material 10 and the IRC film 22 is formed on the ND film 20 (surface). When there is no need to suppress the reflection on the surface of the substrate 10, the ND filter 1 may be configured in this way.

同図（ｃ）は、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を形成し、このＮＤ膜２０の上（表面）にＩＲＣ膜２２を形成すると共に、基材１０の他方の面に光の反射を防止（調節）するためのＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜２４を形成した例を示している。このように、ＮＤ膜２０およびＩＲＣ膜２２に加えてＡＲ膜２４を備えるようにしてもよい。   In FIG. 2C, an ND film 20 is formed on one surface of the substrate 10, an IRC film 22 is formed on the ND film 20 (surface), and light is applied to the other surface of the substrate 10. An example in which an AR (Anti Reflection) film 24 for preventing (adjusting) reflection is formed is shown. As described above, the AR film 24 may be provided in addition to the ND film 20 and the IRC film 22.

なお、ＡＲ膜２４は既知のものを使用することが可能であり、例えば、ＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜を交互に積層した積層膜を、ＡＲ膜２４として使用することができる。このＡＲ膜２４は、ＮＤ膜２０およびＩＲＣ膜２２と同様に、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって形成することができる。 A known film can be used as the AR film 24. For example, a laminated film in which SiO 2 films and TiO 2 films are alternately laminated can be used as the AR film 24. Similar to the ND film 20 and the IRC film 22, the AR film 24 can be formed by a dry process such as vacuum deposition, ion beam assist, ion plating, and sputtering.

図１３（ａ）〜（ｄ）は、ＮＤ膜２０を基材１０の表面において部分的に形成した例を示している。このように、ＮＤ膜２０を部分的に形成して可視光が消衰されない領域をＮＤフィルタ１に設けた場合、光の透過位置を変化させることによって可視光の透過率を大きく変更することが可能となる。   FIGS. 13A to 13D show examples in which the ND film 20 is partially formed on the surface of the substrate 10. Thus, when the ND film 20 is partially formed and the region where the visible light is not extinguished is provided in the ND filter 1, the visible light transmittance can be greatly changed by changing the light transmission position. It becomes possible.

すなわち、例えばＮＤフィルタ１を移動させるなどして、光にＮＤ膜２０を透過させる場合とさせない場合の２つの状態を設けることにより、可視光の透過率を大きく変更することができる。そして、ＩＲＣ膜２２を基材１０の略全面（すなわち、基材１０の表面およびＮＤ膜２０の表面の両方）に形成するようにしておけば、いずれの状態においても不要な赤外線は確実にカットすることができる。   That is, the visible light transmittance can be greatly changed by providing two states, for example, by moving the ND filter 1 and not allowing the light to pass through the ND film 20. If the IRC film 22 is formed on substantially the entire surface of the base material 10 (that is, both the surface of the base material 10 and the surface of the ND film 20), unnecessary infrared rays are reliably cut in any state. can do.

このように、ＮＤ膜２０を基材１０表面において部分的に形成する場合、同図（ａ）に示されるように、基材１０の両面に形成したＮＤ膜２０の両方を部分的に形成するようにしてもよいし、同図（ｂ）に示されるように、一方のＮＤ膜２０のみを部分的に形成するようにしてもよい。なお、図示は省略するが、同図（ａ）に示す例においては、ＩＲＣ膜２２の反対側にＡＲ膜２４を形成するようにしてもよい。   As described above, when the ND film 20 is partially formed on the surface of the substrate 10, both of the ND films 20 formed on both surfaces of the substrate 10 are partially formed as shown in FIG. Alternatively, only one ND film 20 may be partially formed as shown in FIG. Although illustration is omitted, in the example shown in FIG. 5A, the AR film 24 may be formed on the opposite side of the IRC film 22.

また、同図（ｃ）に示されるように、基材１０の一方の面のみに形成したＮＤ膜２０を部分的に形成するようにしてもよく、この場合、同図（ｄ）に示されるように、ＮＤ膜２０およびＩＲＣ膜２２の反対側の面にＡＲ膜２４を形成するようにしてもよい。さらに、図示は省略するが、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を部分的に形成し、他方の面にＩＲＣ膜２２を形成するようにしてもよく、この場合、ＮＤ膜２０側にＡＲ膜２４を形成するようにしてもよい。   Further, as shown in FIG. 4C, the ND film 20 formed only on one surface of the base material 10 may be partially formed. In this case, the ND film 20 shown in FIG. As described above, the AR film 24 may be formed on the opposite surface of the ND film 20 and the IRC film 22. Furthermore, although illustration is omitted, the ND film 20 may be partially formed on one surface of the base material 10 and the IRC film 22 may be formed on the other surface. The AR film 24 may be formed.

また、図１４（ａ）に示されるように、ＮＤ膜２０をＮＤフィルタ１の中央部に部分的に設けるようにしてもよいし、同図（ｂ）に示されるように、ＮＤフィルタ１の中央部にＮＤ膜２０が形成されない領域を部分的に設けるようにしてもよい。このようにすることで、同図（ｃ）に示されるように、周囲の領域１ａとは可視光の透過率の異なる領域１ｂを中央部に備える目玉構造のＮＤフィルタ１を構成することができる。   Further, as shown in FIG. 14A, the ND film 20 may be partially provided in the central portion of the ND filter 1, or as shown in FIG. A region where the ND film 20 is not formed may be partially provided in the center. By doing in this way, as shown in the figure (c), the ND filter 1 of the eyeball structure which comprises the area | region 1b in which the visible light transmittance differs from the surrounding area | region 1a in the center part can be comprised. .

なお、同図（ｃ）は、同図（ａ）または（ｂ）のＮＤフィルタ１のいずれか一方の面を示した概略図（平面図）である。ここで、同図（ａ）に示す例においては、中央部の領域１ｂが周囲の領域１ａよりも可視光の透過率が低い領域となり、同図（ｂ）に示す例においては、中央部の領域１ｂが周囲の領域１ａよりも可視光の透過率が高い領域となる。   FIG. 2C is a schematic diagram (plan view) showing one surface of the ND filter 1 shown in FIG. Here, in the example shown in FIG. 11A, the central region 1b has a lower visible light transmittance than the surrounding region 1a. In the example shown in FIG. The region 1b has a higher visible light transmittance than the surrounding region 1a.

このように、ＮＤフィルタ１を目玉構造に構成することにより、上記特許文献３（特開２００７−２２５７３５号公報）に記載してあるように、中央部分（領域１ｂ）とそれ以外の部分（領域１ａ）の使い分けをすることができる。なお、中央部の領域１ｂは、正確にＮＤフィルタ１の中央に設ける必要はなく、いずれかの方向にずれた位置に設けるようにしてもよいことは言うまでもない。また、中央部の領域１ｂの形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば楕円形状や多角形状等、その他の形状であってもよい。   As described above, by configuring the ND filter 1 in the centerpiece structure, as described in the above-mentioned Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-225735), the central portion (region 1b) and the other portion (region) 1a) can be used properly. Needless to say, the central region 1b is not necessarily provided in the center of the ND filter 1 and may be provided at a position shifted in any direction. Further, the shape of the central region 1b is not limited to a circular shape, and may be other shapes such as an elliptical shape and a polygonal shape.

以上説明したように、本実施形態に係るＮＤフィルタ１は、光透過性を有する基材１０と、基材１０の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜２０と、ＮＤ膜２０が形成された基材１０における基材１０の表面またはＮＤ膜２０の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜（ＩＲＣ膜）２２と、を備えている。   As described above, the ND filter 1 according to the present embodiment includes the base material 10 having optical transparency, the ND film 20 formed on the surface of the base material 10 to adjust the amount of visible light transmitted, and the ND film. IR cut film (IRC film) 22 that is formed on the surface of the base material 10 or the surface of the ND film 20 in the base material 10 on which 20 is formed and adjusts the amount of transmitted infrared light.

このような構成とすることで、ＮＤ膜２０を形成する際に基材１０の変形に影響されることがないため、高精度な膜厚制御を行うことが可能となる。これにより、ＩＲカット機能を備えながらも、可視光領域における透過率の平坦性を従来以上に高めると共に、ＮＤフィルタ１の生産時の歩留まりを向上させることができる。   With such a configuration, the ND film 20 is not affected by the deformation of the substrate 10 when the ND film 20 is formed, so that highly accurate film thickness control can be performed. Thereby, while providing the IR cut function, the flatness of the transmittance in the visible light region can be improved more than before, and the yield during production of the ND filter 1 can be improved.

また、基材１０を従来以上に薄膜化することが可能となるため、ＮＤフィルタ１が組み込まれる機器のさらなるコンパクト化を実現することができる。なお、基材１０の厚みは３００μｍ以下であることが好ましく、１７５μｍ以下であればより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。   Moreover, since it becomes possible to make the base material 10 thinner than before, further downsizing of the device in which the ND filter 1 is incorporated can be realized. The thickness of the substrate 10 is preferably 300 μm or less, more preferably 175 μm or less, and most preferably 100 μm or less.

また、基材１０は平板状であり、ＮＤ膜２０は、基材１０の両面に形成され、ＩＲＣ膜２２は、基材１０のいずれか一方の面のＮＤ膜２０の上に形成されている。このようにすることで、ＮＤフィルタ１に可視光および赤外線の透過光量の調節機能に加えて、ＩＲＣ膜２２の反対側のＮＤ膜２０による反射防止機能を備えることができる。   Moreover, the base material 10 is flat form, the ND film | membrane 20 is formed on both surfaces of the base material 10, and the IRC film | membrane 22 is formed on the ND film | membrane 20 of any one surface of the base material 10. . In this way, the ND filter 1 can be provided with an antireflection function by the ND film 20 on the opposite side of the IRC film 22 in addition to the function of adjusting the transmitted light amount of visible light and infrared light.

また、基材１０の少なくともいずれか一方の面のＮＤ膜２０は、基材１０の表面において部分的に形成されるようにしてもよい。このようにすることで、光の透過位置の変更により、可視光の透過率を大きく変化させることが可能となる。   Further, the ND film 20 on at least one surface of the base material 10 may be partially formed on the surface of the base material 10. By doing so, it becomes possible to greatly change the transmittance of visible light by changing the light transmission position.

なお、ＮＤ膜２０は、平板状の基材１０の一方の面に形成され、ＩＲＣ膜２２は、ＮＤ膜２０の上に形成されるようにしてもよい。この場合、光の反射を調節（防止）するためのＡＲ膜２４が、基材１０の他方の面に形成されるようにしてもよい。   The ND film 20 may be formed on one surface of the flat substrate 10 and the IRC film 22 may be formed on the ND film 20. In this case, the AR film 24 for adjusting (preventing) reflection of light may be formed on the other surface of the substrate 10.

また、ＮＤフィルタ１において、ＮＤ膜２０は、平板状の基材１０の一方の面に形成され、ＩＲＣ膜２２は、基材１０の他方の面に形成されるようにしてもよい。   In the ND filter 1, the ND film 20 may be formed on one surface of the flat substrate 10, and the IRC film 22 may be formed on the other surface of the substrate 10.

また、ＮＤ膜２０は、誘電体膜を有する基材側誘電体層３０と、金属膜からなる金属層４０と、基材側誘電体層３０よりも可視光領域における消衰係数ｋが高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層５０と、を基材１０側から順に積層して構成されている。このようにすることで、金属層４０における光の消衰を基材側誘電体層３０および反基材側誘電体層５０によって適宜に調節することが可能となるため、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。   The ND film 20 has a higher extinction coefficient k in the visible light region than the base material-side dielectric layer 30 having a dielectric film, the metal layer 40 made of a metal film, and the base material-side dielectric layer 30. And the anti-base material side dielectric material layer 50 which has a dielectric film is laminated | stacked in order from the base material 10 side. By doing in this way, since it becomes possible to adjust appropriately the extinction of the light in the metal layer 40 with the base material side dielectric layer 30 and the anti-base material side dielectric layer 50, it has an infrared cut function. Also, the transmittance T in the visible light region can be flattened more than before.

また、基材側誘電体層３０は、複数の誘電体膜を有し、互いに異なる材質の誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されている。また、反基材側誘電体層５０は、互いに異なる材質の複数の誘電体膜を有している。このようにすることで、透過率Ｔおよび反射率Ｒをより細かく調節することが可能となるため、反射率Ｒを低減しつつ、透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。   The substrate-side dielectric layer 30 includes a plurality of dielectric films, and is laminated so that dielectric films made of different materials are adjacent to each other. Further, the non-base material side dielectric layer 50 has a plurality of dielectric films made of different materials. By doing in this way, since it becomes possible to adjust the transmittance | permeability T and the reflectance R more finely, the transmittance | permeability T can be planarized more than before, reducing the reflectance R. FIG.

なお、基材側誘電体層３０に含まれる誘電体膜（本実施形態では、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２および基材側第３誘電体膜３３）の厚み（膜厚）は、要求される特性や誘電体の材質等に応じて適宜に設定すればよく、特に限定されるものではないが、反射率Ｒを低減させるためには、基材側誘電体層３０の厚みを略１／２波長（λ＝５５０ｎｍ）に設定することが好ましい。   A dielectric film included in the base material side dielectric layer 30 (in the present embodiment, the base material side first dielectric film 31, the base material side second dielectric film 32, and the base material side third dielectric film 33). ) (Thickness) may be set as appropriate according to required characteristics, dielectric material, and the like, and is not particularly limited. The thickness of the side dielectric layer 30 is preferably set to approximately ½ wavelength (λ = 550 nm).

同様に、反基材側誘電体層５０に含まれる誘電体膜（本実施形態では、反基材側第１誘電体膜５１、反基材側第２誘電体膜５３）の厚み（膜厚）は、特に限定されるものではないが、反射率Ｒを低減させるためには、最表面の誘電体膜（本実施形態では、反基材側第２誘電体膜５３）の厚みを略１／４波長（λ＝５５０ｎｍ）に設定することが好ましい。   Similarly, the thickness (film thickness) of the dielectric films (in this embodiment, the anti-base material side first dielectric film 51 and the anti-base material side second dielectric film 53) included in the anti-base material side dielectric layer 50. ) Is not particularly limited, but in order to reduce the reflectance R, the thickness of the outermost dielectric film (in this embodiment, the second dielectric film 53 on the side opposite to the base material) is set to about 1. It is preferable to set to / 4 wavelength (λ = 550 nm).

また、本実施形態では、基材側誘電体層３０を、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２および基材側第３誘電体膜３３の３層構成とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基材側誘電体層３０を１つの層から構成してもよいし、４つ以上の層から構成してもよい。すなわち、基材側誘電体層３０をいくつの誘電体膜の層から構成するかは、要求される特性や誘電体の材質等に応じて適宜に設定すればよい。   Further, in the present embodiment, the base material side dielectric layer 30 has a three-layer configuration of the base material side first dielectric film 31, the base material side second dielectric film 32, and the base material side third dielectric film 33. However, the present invention is not limited to this, and the substrate-side dielectric layer 30 may be composed of one layer or may be composed of four or more layers. In other words, the number of dielectric film layers constituting the substrate-side dielectric layer 30 may be appropriately set according to required characteristics, dielectric material, and the like.

同様に、反基材側誘電体層５０についても、本実施形態で示した層構成以外の層構成としてもよく、さらに高消衰膜５２のみから反基材側誘電体層５０を構成するようにしてもよい。   Similarly, the anti-base-side dielectric layer 50 may have a layer configuration other than the layer configuration shown in the present embodiment, and the anti-base-side dielectric layer 50 is configured only from the high extinction film 52. It may be.

また、反基材側誘電体層５０は、基材側誘電体層３０に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数ｋの高い材質から構成される高消衰膜５２を含んでいる。このようにすることで、金属層４０および高消衰膜５２が相乗的に機能するため、透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。   The anti-base material-side dielectric layer 50 includes a high extinction film 52 made of a material having a higher extinction coefficient k in the visible light region than the material contained in the base material side dielectric layer 30. By doing in this way, since the metal layer 40 and the high extinction film | membrane 52 function synergistically, the transmittance | permeability T can be planarized more than before.

また、高消衰膜５２は、窒化金属または酸化金属から構成されることが好ましい。このようにすることで、金属層４０とは異なる特性の高消衰膜５２を適宜に組み合わせることができる。   The high extinction film 52 is preferably composed of metal nitride or metal oxide. By doing in this way, the high extinction film | membrane 52 of the characteristic different from the metal layer 40 can be combined suitably.

また、高消衰膜５２は、金属膜（金属層）４０を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることがより好ましい。このようにすることで、例えば同一のターゲットを用いたスパッタリングにより金属層４０および高消衰膜５２を形成することが可能となり、成膜を効率的かつ低コストに行うことができる。   The high extinction film 52 is more preferably composed of a metal nitride or oxide constituting the metal film (metal layer) 40. By doing in this way, it becomes possible to form the metal layer 40 and the high extinction film | membrane 52 by sputtering using the same target, for example, and film-forming can be performed efficiently and at low cost.

また、金属膜（金属層）４０を構成する材質は、モル比で５０％以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることが好ましい。このようにすることで、安定的に可視光を消衰させることができる。   Moreover, it is preferable that the material which comprises the metal film (metal layer) 40 is either titanium, chromium, or nickel which becomes 50% or more by molar ratio. By doing so, visible light can be stably extinguished.

また、基材側誘電体層３０は、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２、および基材側第３誘電体膜３３を、基材１０側から順に積層して構成され、反基材側誘電体層５０は、反基材側第１誘電体膜５１、および反基材側第２誘電体膜５３を、基材１０側から順に積層して構成されている。このようにすることで、ＮＤ膜２０の層数（膜数）を増やすことなく、必要最低限の構成で可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。   The substrate-side dielectric layer 30 is formed by laminating a substrate-side first dielectric film 31, a substrate-side second dielectric film 32, and a substrate-side third dielectric film 33 in order from the substrate 10 side. The anti-base material side dielectric layer 50 is configured by laminating an anti-base material side first dielectric film 51 and an anti-base material side second dielectric film 53 in order from the base material 10 side. ing. By doing in this way, the transmittance | permeability T in visible region can be planarized more than before with the minimum necessary structure, without increasing the number of layers (number of films) of the ND film 20.

また、反基材側誘電体層５０は、反基材側第１誘電体膜５１と反基材側誘電体膜５３の間に、基材側誘電体層３０に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数ｋの高い材質から構成される高消衰膜５２を有している。このようにすることで、金属層４０を補完する高消衰膜５２を適切に配置することができる。   Further, the anti-base material-side dielectric layer 50 is more visible than the material included in the base material-side dielectric layer 30 between the anti-base material side first dielectric film 51 and the anti-base material side dielectric film 53. It has a high extinction film 52 made of a material having a high extinction coefficient k in the region. By doing in this way, the high extinction film | membrane 52 which complements the metal layer 40 can be arrange | positioned appropriately.

また、基材側第１誘電体膜３１、基材側第３誘電体膜３３、および反基材側第２誘電体膜５３は、第１の材質（本実施形態では、ＳｉＯ２）から構成され、基材側第２誘電体膜３２および反基材側第１誘電体膜５１は、第１の材質とは異なる第２の材質（本実施形態では、ＳｉＮ）から構成されている。このようにすることで、必要最低限の材質数で、可視光領域における透過率Ｔの平坦化を実現することができる。すなわち、従来以上の光特性を有するＮＤフィルタ１を低コストで実現することができる。 Moreover, the base material side first dielectric film 31, the base material side third dielectric film 33, and the anti-base material side second dielectric film 53 are composed of a first material (in this embodiment, SiO 2 ). The base-material-side second dielectric film 32 and the non-base-material-side first dielectric film 51 are made of a second material (SiN in this embodiment) different from the first material. By doing so, the transmittance T in the visible light region can be flattened with the minimum number of materials. That is, it is possible to realize the ND filter 1 having optical characteristics that are higher than conventional ones at low cost.

このとき、第１の材質の可視光領域における屈折率ｎは、第２の材質の可視光領域における屈折率ｎ以下となっていることが好ましい。   At this time, the refractive index n in the visible light region of the first material is preferably less than or equal to the refractive index n in the visible light region of the second material.

また、第１の材質は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３８乃至２．０のいずれかとなる材質であり、前記第２の材質は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３８乃至２．４のいずれかとなる材質であることが好ましい。   The first material has a refractive index of 1.38 to 2.0 at a wavelength of 550 nm, and the second material has a refractive index of 1.38 to 2.4 at a wavelength of 550 nm. It is preferable that the material is any one.

また、第１の材質の波長５５０ｎｍにおける屈折率と、前記第２の材質の波長５５０ｎｍにおける屈折率との差が０．５以下であることが好ましい。   The difference between the refractive index of the first material at a wavelength of 550 nm and the refractive index of the second material at a wavelength of 550 nm is preferably 0.5 or less.

このように、適宜の屈折率を有する第１の材質および第２の材質を使用することで、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することが可能となる。   Thus, by using the first material and the second material having an appropriate refractive index, the transmittance T in the visible light region can be flattened more than ever.

また、第１の材質および第２の材質は、共通の金属に異なる元素が結合した互いに異なる金属化合物であることが好ましい。このようにすることで、成膜を効率的に行うことができる。   Further, the first material and the second material are preferably different metal compounds in which different elements are bonded to a common metal. By doing in this way, film-forming can be performed efficiently.

また、高消衰膜５２を構成する材質および第２の材質は、異なる金属に共通の元素が結合した互いに異なる金属化合物であることが好ましい。このようにすることで、成膜を効率的に行うことができる。   Moreover, it is preferable that the material which comprises the high extinction film | membrane 52, and a 2nd material are mutually different metal compounds which the common element couple | bonded with the different metal. By doing in this way, film-forming can be performed efficiently.

また、第１の材質は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であり、第２の材質は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）であることが好ましい。このようにすることで、透過率Ｔを平坦化するために最適な材質の組合せを選定しながらも、成膜を効率化し、コストを低減することができる。 The first material is preferably silicon dioxide (SiO 2 ), and the second material is preferably silicon nitride (SiN). By doing so, it is possible to increase the efficiency of film formation and reduce the cost while selecting an optimal combination of materials for flattening the transmittance T.

また、金属膜（金属層）４０を構成する材質は、チタン（Ｔｉ）であり、高消衰膜５２を構成する材質は、窒化チタン（ＴｉＮ）であることが好ましい。このようにすることで、透過率Ｔを平坦化するために最適な材質の組合せを選定しながらも、成膜を効率化し、コストを低減することができる。   The material constituting the metal film (metal layer) 40 is preferably titanium (Ti), and the material constituting the high extinction film 52 is preferably titanium nitride (TiN). By doing so, it is possible to increase the efficiency of film formation and reduce the cost while selecting an optimal combination of materials for flattening the transmittance T.

なお、本発明のＩＲカット機能付きＮＤフィルタは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   Note that the ND filter with an IR cut function of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明のＮＤフィルタは、アナログカメラやデジタルカメラ、ビデオカメラ等の各種撮像装置の分野以外にも、可視光を使用する各種光学装置の分野で利用することができる。   The ND filter of the present invention can be used in the field of various optical devices that use visible light in addition to the field of various imaging devices such as analog cameras, digital cameras, and video cameras.

１ ＮＤフィルタ
１０ 基材
２０ ＮＤ膜
２２ ＩＲカット膜（ＩＲＣ膜）
２４ ＡＲ膜
３０ 基材側誘電体層
３１ 基材側第１誘電体膜
３２ 基材側第２誘電体膜
３３ 基材側第３誘電体膜
４０ 金属層
５０ 反基材側誘電体層
５１ 反基材側第１誘電体膜
５２ 高消衰膜
５３ 反基材側第２誘電体膜 1 ND filter 10 Base material 20 ND film 22 IR cut film (IRC film)
24 AR film 30 Base material side dielectric layer 31 Base material side first dielectric film 32 Base material side second dielectric film 33 Base material side third dielectric film 40 Metal layer 50 Anti-base material side dielectric layer 51 Anti Base material side first dielectric film 52 High extinction film 53 Anti-base material side second dielectric film

Claims (20)

光透過性を有する基材と、
前記基材の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、
前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、
ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 A substrate having optical transparency;
An ND film that is formed on the surface of the substrate and adjusts the amount of visible light transmitted;
An IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film in the base material on which the ND film is formed, and adjusts the amount of transmitted infrared light.
ND filter with IR cut function. 前記基材は、平板状であり、
前記ＮＤ膜は、前記基材の両面に形成され、
前記ＩＲカット膜は、前記基材のいずれか一方の面の前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The base material has a flat plate shape,
The ND film is formed on both surfaces of the base material,
The IR cut film is formed on the ND film on any one surface of the base material,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1. 前記基材の少なくともいずれか一方の面の前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、
請求項２に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The ND film on at least one surface of the base material is partially formed on the surface of the base material,
The ND filter with IR cut function according to claim 2. 前記基材は、平板状であり、
前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、
前記ＩＲカット膜は、前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The base material has a flat plate shape,
The ND film is formed on one surface of the base material,
The IR cut film is formed on the ND film,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1. 光の反射を調節するためのＡＲ膜が、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、
請求項４に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 An AR film for adjusting light reflection is formed on the other surface of the base material,
The ND filter with IR cut function according to claim 4. 前記基材は、平板状であり、
前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、
前記ＩＲカット膜は、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The base material has a flat plate shape,
The ND film is formed on one surface of the base material,
The IR cut film is formed on the other surface of the base material,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1. 前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、
請求項４乃至６のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The ND film is partially formed on the surface of the base material,
The ND filter with an IR cut function according to claim 4. 前記基材の厚みが、３００μｍ以下であることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The thickness of the base material is 300 μm or less,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1. 前記ＮＤ膜は、誘電体膜を有する基材側誘電体層と、金属膜からなる金属層と、前記基材側誘電体層よりも可視光領域における消衰係数が高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層と、を前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、
請求項１乃至８のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The ND film includes a base material-side dielectric layer having a dielectric film, a metal layer made of a metal film, a higher extinction coefficient in the visible light region than the base material-side dielectric layer, and a dielectric film. The anti-base material-side dielectric layer having, and characterized by being laminated in order from the base material side,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1. 前記基材側誘電体層は、複数の前記誘電体膜を有し、互いに異なる材質の前記誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されることを特徴とする、
請求項９に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The base material-side dielectric layer has a plurality of the dielectric films, and is configured such that the dielectric films made of different materials are adjacent to each other.
The ND filter with IR cut function according to claim 9. 前記反基材側誘電体層は、互いに異なる材質の複数の前記誘電体膜を有することを特徴とする、
請求項９または１０に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The anti-substrate-side dielectric layer has a plurality of the dielectric films made of different materials,
The ND filter with IR cut function according to claim 9 or 10. 前記反基材側誘電体層は、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を含むことを特徴とする、
請求項９乃至１１のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The anti-base material-side dielectric layer includes a high extinction film composed of a material having a higher extinction coefficient in the visible light region than the material contained in the base material-side dielectric layer.
The ND filter with an IR cut function according to claim 9. 前記高消衰膜は、窒化金属または酸化金属から構成されることを特徴とする、
請求項１２に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The high extinction film is composed of a metal nitride or a metal oxide,
The ND filter with an IR cut function according to claim 12. 前記高消衰膜は、前記金属膜を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることを特徴とする、
請求項１３に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The high extinction film is made of a metal nitride or oxide constituting the metal film,
The ND filter with IR cut function according to claim 13. 前記金属膜を構成する材質は、モル比で５０％以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることを特徴とする、
請求項９乃至１４のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The material constituting the metal film is any one of titanium, chromium or nickel having a molar ratio of 50% or more,
The ND filter with an IR cut function according to claim 9. 前記基材側誘電体層は、基材側第１誘電体膜、基材側第２誘電体膜、および基材側第３誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成され、
前記反基材側誘電体層は、反基材側第１誘電体膜、および反基材側第２誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、
請求項９乃至１５のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The base material side dielectric layer is configured by laminating a base material side first dielectric film, a base material side second dielectric film, and a base material side third dielectric film in order from the base material side,
The anti-base material-side dielectric layer is formed by laminating an anti-base material side first dielectric film and an anti-base material side second dielectric film in order from the base material side,
The ND filter with an IR cut function according to claim 9. 前記反基材側誘電体層は、前記反基材側第１誘電体膜と前記反基材側第２誘電体膜の間に、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を有することを特徴とする、
請求項１６に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The anti-base material side dielectric layer is more visible than the material contained in the base material side dielectric layer between the anti base material side first dielectric film and the anti base material side second dielectric film. It has a high extinction film composed of a material having a high extinction coefficient in the region,
The ND filter with an IR cut function according to claim 16. 前記基材側第１誘電体膜、前記基材側第３誘電体膜、および前記反基材側第２誘電体膜は、第１の材質から構成され、
前記基材側第２誘電体膜および前記反基材側第１誘電体膜は、前記第１の材質とは異なる第２の材質から構成されることを特徴とする、
請求項１７に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 The base material side first dielectric film, the base material side third dielectric film, and the anti-base material side second dielectric film are made of a first material,
The base material side second dielectric film and the anti-base material side first dielectric film are made of a second material different from the first material,
The ND filter with IR cut function according to claim 17. 光透過性を有する基材と、
前記基材の表面中央部に部分的に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、
前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、
ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 A substrate having optical transparency;
An ND film that is partially formed in the center of the surface of the substrate and adjusts the amount of visible light transmitted;
An IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film in the base material on which the ND film is formed, and adjusts the amount of transmitted infrared light.
ND filter with IR cut function. 光透過性を有する基材と、
前記基材の表面中央部の一部分を除く領域に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、
前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、
ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。 A substrate having optical transparency;
An ND film that is formed in a region excluding a part of the surface center of the base material and adjusts the amount of visible light transmitted;
An IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film in the base material on which the ND film is formed, and adjusts the amount of transmitted infrared light.
ND filter with IR cut function.
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