JP3816048B2 - Manufacturing method of ND filter, ND filter, light amount diaphragm device and camera having these ND filters - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、NDフィルタの製造方法及びNDフィルタ、並びにこれらのNDフィルタを有する光量絞り装置及びカメラに関し、特にビデオカメラあるいはスチルビデオカメラ等の撮影系に使用するに適したNDフィルタの製造方法及びNDフィルタ、並びにこれらのNDフィルタを有する光量絞り装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光量絞り装置は、銀塩フィルムあるいはCCD等への固体撮像素子へ入射する光量を制御するため、撮影光学系の光路中に設けられており、被写界が明るい場合に光量をより小さく絞り込むように構成されている。
従って、快晴時や高輝度の被写界を撮影すると絞りは小絞りとなり、絞りのハンチング現象や光の回折の影響も受け易く、像性能の劣化を生じる。
これに対する対策として絞り羽根にフィルム状のND(Neutral Density)フィルタを取りつけて被写界の明るさが同一でも絞りの開口が大きくなる様な工夫をしている。
【0003】
近年、撮像素子の感度が向上するに従い、前記NDフィルタの濃度を濃くして、光の透過率をさらに低下させ、被写界の明るさが同一でも絞りの開口を大きくする様になっている。
しかしながら、この様にNDフィルタの濃度が濃くなると図8に示す様な状態でNDフィルタを通過した光aとNDフィルタを通過しない光bの光量差が大きく異なり、画面内で明るさが異なる“シェーディング”現象が起きたり、解像度が低下してしまうという欠点がある。この欠点を解決するためにNDフィルタの濃度を光軸中心に向かって順次透過率が大となる様な構造を取る必要が出てきている。
【0004】
因みに図8において、806A,806B,806C,806Dは撮影光学系806を構成するレンズ、807は固体撮像素子で808はローパスフィルタである。
また811から814は絞り装置を構成する部材で、811がNDフィルタ、812と813が対向的に移動する絞り羽根で、2枚の絞り羽根は略菱形の開口を形成する。NDフィルタは普通、絞り羽根に接着されている。814は絞り羽根支持板である。
【0005】
一般的にNDフィルタの作製方法としては、フィルム状をなす材料(セルロースアセテート、PET(ポリエチレンテレフタレート)、塩化ビニル等)中に光を吸収する有機色素または顔料を混ぜ、練り込むタイプのものと、前記材料に光を吸収する有機色素または顔料を塗布するタイプのものがある。
また、従来例として、クラックを生じることのない高品質の反射防止の光吸収膜が提案されている(特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平05−93811号
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した一般的なNDフィルタの作製方法では、濃度が均一なフィルタは作製可能であるが、同一フィルタ内で濃度が変化するタイプのステップNDフィルタは作製が著しく困難である。
また、特許文献1で開示されているものは、単濃度においてのクラック対策であり、1枚のフィルムに多濃度のNDを成膜した場合においては、膜厚が厚くなり、そのためにクラックが発生してしまうという問題に対する解決策に関して、何も開示されていない。
さらに、近年CCDの高感度化、小型化等の高画質化に対応するため、分光透過率をフラットにして、低反射に抑える必要がある。このような問題に対しても、上記特許文献1には、可視光域550nm付近で透過率が低下してしまう分光特性のものが開示されているにすぎない。
【0008】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、クラックの発生が抑制され、光量の均一性が向上し、高画質化に対応することが可能となり、各濃度において分光特性がフラットで低反射率のNDフィルタの製造方法及びNDフィルタ、並びにこれらのNDフィルタを有する光量絞り装置及びカメラを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、つぎのように構成したグラデーション濃度分布を有するNDフィルタの製造方法及びNDフィルタ、並びにこれらのNDフィルタを有する光量絞り装置及びカメラを提供するものである。
本発明のNDフィルタの製造方法は、基板上に積層された少なくとも2種類以上の層からなる膜を用い、該膜を積層することによって段階的な複数の濃度分布を形成して透過光量を変えるようにしたNDフィルタの製造方法であって、前記膜は積層面積の大きい方から小さい方の順に積層されると共に、前記膜は、前記基板に面する第1層目の膜が誘電体膜で形成され、その機械膜厚が5nm〜90nmであることを特徴としている。
また、本発明のNDフィルタは、基板上に積層された少なくとも2種類以上の層からなる膜を、同一の透明な部材上に積層して段階的な複数の濃度分布を形成し、透過光量を変えるようにしたNDフィルタであって、前記部材の片面側に、大きい積層面積の前記膜による単濃度の層が形成され、該部材の反対面側に、小さい積層面積の2濃度の層が形成されていることを特徴としている。
また、上記本発明のNDフィルタの製造方法によって製造されたNDフィルタ、あるいは上記本発明のNDフィルタを用いて、光量の均一性が向上した光量絞り装置あるいはカメラを構成することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用し、多濃度膜を作成する際、積層面積が大きい方から順に積層することで、成膜後やプレス等で切断した際にもクラックの発生が起こることなく、高品質に対応したステップNDフィルタを作製することができるが、それは本発明者らが鋭意検討した結果による、つぎのような知見に基づくものである。
【0011】
3濃度の構成のステップNDフィルタを作製する場合、単に2重、3重と層を重ねていくだけでは、成膜後若しくは切り込み後に、その重なった部分にクラックが発生するという問題が生じる。
そこで、本発明者らは次のような成膜手法で、図3に示すような3濃度ステップフィルタを作成した。
先ず、図3に示すプラスチック基板の1面側に、積層面積が最も大きい単濃度の膜を積層し、その次に前記プラスチック基板の2面側に積層面積の小さい2濃度を重ねて成膜し、3濃度ステップフィルタを作成した。
このような積層順を採用したのは、基板温度や蒸着膜の温度により、プラスチック材が熱収縮しない150℃未満を設定してはいるものの、やはり多少は収縮してしまう傾向があり、積層面積が大きい程その熱収縮の影響を受けやすくなる。そのため、積層面積の小さい膜から徐々に大きい膜を成膜すると、先に成膜した積層面積の小さい膜は、後に成膜した大きい膜の熱収縮による応力の影響を受けやすくなり、それがクラック発生の大きな要因になるものと考えられ、上記した積層順を採用し本発明を完成するに至ったのである。
【0012】
以下に、本実施の形態について、図を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの具体的な形態によって何ら限定されるものではない。特に、以下においては、NDフィルターに成膜を実施する方法として真空蒸着法を用いた場合を説明しているが、スパッタリング法・インクジェットプリンティング法・スプレー法等においても同様な効果を得ることができ、このことは一般的に知られている事と推測される為、記述を省略する。
【0013】
図5は真空蒸着機におけるチャンバー内の簡易図であり、501は蒸着傘、502は成膜を施す基板、503は蒸着源、504は実際に成膜を実施する基材、505は基材504を固定する為の基板治具である。
また、本実施の形態として説明する基板502とは、図5(b)に示すように基板治具505に基材504がセットされた状態を示しているものとする。
【0014】
一般的に真空蒸着法においては、図5の様にチャンバー内の基板は蒸着傘501に備え付けられ、この蒸着傘501と共に基板502が回転し成膜が行われ、例えば図4に示すような7層の積層膜が基材上に形成される。
本実施の形態においては、これを単濃度に構成して、2重、3重に重ねていき、1枚のシートに3濃度分布を持ったステップNDフィルタを作成する。例えば図3に示すようにプラスチック基板の1面側に、積層面積が最も大きいものをまず積層し、ついで前記プラスチック基板の2面側に積層面積の小さいものを重ねて2濃度のものを形成することで、3濃度分布を持ったステップNDフィルタを作成する。このように構成することによって、成膜後やプレス等で切断した際にもクラックの発生が起こることなく、高品質に対応したステップNDフィルタを作製することが可能となる。
【0015】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例について説明する。
まず、材質厚75μmのポリエチレンテレフタレート(以下PETと記す)基材上に、真空蒸着法により膜を成膜する。
基材の材質は耐熱性(ガラス転移点Tg)が高く、可視域の波長域で透明性が高く、また吸水率が低い、PETを選択した。
成膜法として、膜厚を比較的容易に制御でき、かつ可視域の波長域で散乱が非常に小さいことから真空蒸着法を選択した。
【0016】
膜構成は図4に示すように、AlとTiを交互に積層していき、最表層にMgFで成膜して7層を重ね、これを単濃度D=0.5とした。本実施例ではこのD=0.5の膜を2重、3重に重ねていき、1枚のシートにD=0.5・1.0・1.5の3濃度分布を持ったステップNDフィルタを作製した。その際、図3に示すようにプラスチック基板の1面側に、積層面積が最も大きいものをまず積層し、ついで前記プラスチック基板の2面側に積層面積の小さいものを重ねて2濃度のものを形成した。この2面側の2濃度が重なっている部分に、実際にはクラックが発生しやすい傾向がある。
【0017】
なお、本実施例のクラック対策として、上記の積層順番を工夫している以外に、次の(1)〜(3)のような条件の変更を行なっている。
(1)第1層Alの成膜膜厚を5nm〜90nmにする。実際好ましいのは、膜厚10nm〜60nmであり、その範囲未満であると膜厚制御が困難であり、以上であると膜厚が厚くなりクラックが生じてしまう。よって極力膜厚を薄くした方がクラックの発生率は低くなる。そこで透過率、反射率の分光特性に影響を受けることの無い第1層Alを薄くした。
図15は第1層の膜厚を振った時のクラック率の関係を表わしたものである。この結果からも分かる様に、第1層膜を薄くするだけでもクラック率を低下させることができる。この相乗効果として、クロスカット試験(蒸着した膜に縦横1〜2mm間隔の切り込みを入れニチバンテープにより剥離)により膜の密着性も向上するという結果が得られた。
(2)最も面積の大きい膜の成膜時には、図2(b)に示すような分断マスク201を用いて成膜し図1(a)に示すような3濃度ステップNDフィルタを形成する。
これによると、全面マスクで全面に成膜した図1(b)に示す3濃度ステップNDフィルタの場合と比べ、全体のプラスチック基板のソリも抑えることができ、応力が分散し低応力のものが得られる。
(3)面積の小さい2面側の2濃度を重ねる部分は、最表層がMgFであると密着性が下がるため、密着面にはAlを用いる。なお、片側面に3層重ねる方法も考えられるが、極力重なる部分は少なくした方が良いと考えられる。
【0018】
以上のような条件で完成した3濃度分布を持ったステップNDフィルタを、様々な形状に切り抜いて、例えば図2の(a)に示すような形状に切り抜いて、利用することができる。その切断結果を図7に示す。
図7において、左側の(a)に示すものはクラック対策を施さない時のクラック率、中央の(b)に示すものは分断マスク201を用いた時のクラック率、右側の(c)に示すものは面積の大きい順に成膜した時のクラック率を表わしている。
【0019】
図7に示された結果から、本実施例の上記積層順及び分断マスク201を用いる条件で成膜し切り抜いた場合、このような対策を全く施さない膜から比べると格段の効果があることが分かる。
また、図7に示された結果から、図6(a)のように面積の小さい2面側から切り抜く場合に比して、図6(b)のように面積の大きい1面側から切り抜くとクラック率が遥かに低くなることが分かる。
【0020】
このように、最適なのは面積の大きい1面側から切り抜く場合であるが、その理由として考えられるのは、蒸着の傾向として初め1面側に成膜すると、1面側にフィルムは凸になることが分かっている。逆に2面側を先に成膜すると2面側に凸になる。
例として最初に1面側を成膜し1面側から切り抜く場合、切断前後の形状は凸⇒凸と変わらないが、2面側から切り抜く場合、切断前後で凹⇒凸に形状が逆転する為、クラック率が高くなると考えられる。
【0021】
3濃度ステップNDフィルタの各濃度における透過率と反射率を図9・図10・図11・図12・図13・図14に示す。
D=0.5膜(図9・図10)においては、透過率も可視光線域でフラットになっており、反射率も3%未満であり低反射に抑えられている。
D=1.0膜(図11・図12)においては、もう1層D=0.5を積層する為、最表層が反射率を抑えるMgFではなく、Alとなっているが、同様に透過率はフラット、反射率も低く抑えられた。
D=1.5膜(図13・図14)においても、透過率・反射率共に上記と同様な結果を得た。
なお、NDフィルタの透過率をフラットにすることは、近年のCCDの高感度化や小型化等の高画質化への対応として必要不可欠なことである。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、クラックの発生が抑制され、光量の均一性が向上し、高画質化に対応することが可能となり、各濃度において分光特性がフラットで低反射率のNDフィルタの製造方法及びNDフィルタ、並びにこれらのNDフィルタを有する光量絞り装置及びカメラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施例における分断マスクで作製された3濃度ステップNDフィルタの図であり、(b)は全面マスクで作製された3濃度ステップNDフィルタの図である。
【図2】(a)は実施例における蒸着後抜き加工したステップNDフィルタを示す図、(b)は分断マスクを示す図である。
【図3】本発明の実施の形態及び実施例におけるステップNDフィルタの3濃度の成膜構造を示す側面図である。
【図4】本発明の実施の形態及び実施例におけるステップNDフィルタの単濃度D=0.5とした薄膜の積層構造を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態を説明するための真空蒸着機におけるチャンバー内の簡易図である。
【図6】(a)は2面側から切断した3濃度ステップNDフィルタ切り抜き図であり、(b)は1面側から切断した本実施例による3濃度ステップNDフィルタ切り抜き図である。
【図7】切り抜き試験によるクラック発生率を示す図である。
【図8】ビデオカメラに使用される撮影光学系を表した図である。
【図9】本発明の実施例におけるD=0.5の分光透過率を表わしたグラフである。
【図10】本発明の実施例におけるD=0.5の分光反射率を表わしたグラフである。
【図11】本発明の実施例におけるD=1.0の分光透過率を表わしたグラフである。
【図12】本発明の実施例におけるD=1.0の分光反射率を表わしたグラフである。
【図13】本発明の実施例におけるD=1.5の分光透過率を表わしたグラフである。
【図14】本発明の実施例におけるD=1.5の分光反射率を表わしたグラフである。
【図15】第1層Al膜厚とクラック率の関係を記したグラフである。
【符号の説明】
201:分断マスク
501:蒸着傘
502:基板
503:蒸着源
504:基材
505:基板治具
806A,806B,806C,
806D:撮影光学系6を構成するレンズ
807:固体撮像素子
808:ローパスフィルタ
8011:NDフィルタ
812,813:絞り羽根
814:絞り羽根支持板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ND filter manufacturing method and an ND filter, and a light amount diaphragm apparatus and a camera having these ND filters, and more particularly to an ND filter manufacturing method suitable for use in an imaging system such as a video camera or a still video camera. The present invention relates to an ND filter, and a light quantity diaphragm device having these ND filters.
[0002]
[Prior art]
The light amount diaphragm device is provided in the optical path of the photographing optical system to control the amount of light incident on the solid-state image sensor on a silver salt film or CCD, so that the light amount can be reduced to be smaller when the object field is bright. It is configured.
Therefore, when shooting a clear or high-brightness field, the aperture becomes a small aperture, which is easily affected by the hunting phenomenon of the aperture and light diffraction, resulting in degradation of image performance.
As a countermeasure against this, a film-like ND (Neutral Density) filter is attached to the aperture blade so that the aperture of the aperture is enlarged even if the brightness of the object field is the same.
[0003]
In recent years, as the sensitivity of the image sensor has improved, the density of the ND filter is increased to further reduce the light transmittance, and the aperture of the diaphragm is increased even if the brightness of the object field is the same. .
However, when the density of the ND filter is increased in this way, the light amount difference between the light a that has passed through the ND filter and the light b that has not passed through the ND filter in the state shown in FIG. There are drawbacks such as "shading" phenomenon and resolution reduction. In order to solve this drawback, it has become necessary to adopt a structure in which the transmittance of the ND filter increases gradually toward the center of the optical axis.
[0004]
In FIG. 8, reference numerals 806A, 806B, 806C, and 806D denote lenses constituting the photographing optical system 806, reference numeral 807 denotes a solid-state image sensor, and reference numeral 808 denotes a low-pass filter.
811 to 814 are members constituting the diaphragm device, 811 is an ND filter, 812 and 813 are opposed diaphragm blades, and the two diaphragm blades form a substantially rhombic opening. The ND filter is usually bonded to the diaphragm blade. Reference numeral 814 denotes a diaphragm blade support plate.
[0005]
Generally, as a method for producing an ND filter, an organic dye or pigment that absorbs light in a film-like material (cellulose acetate, PET (polyethylene terephthalate), vinyl chloride, etc.), and a kneading type, There is a type in which an organic dye or pigment that absorbs light is applied to the material.
As a conventional example, a high-quality antireflection light absorbing film that does not cause cracks has been proposed (see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 05-93811
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described general ND filter manufacturing method, a filter having a uniform density can be manufactured, but a step ND filter of a type in which the density changes in the same filter is extremely difficult to manufacture.
In addition, what is disclosed in Patent Document 1 is a countermeasure against cracks at a single concentration. When a multi-concentration ND is formed on a single film, the film thickness is increased, which causes cracks. Nothing is disclosed about the solution to this problem.
Furthermore, in order to cope with high image quality such as high sensitivity and miniaturization of CCD in recent years, it is necessary to flatten the spectral transmittance and suppress it to low reflection. Also for such a problem, the above-mentioned Patent Document 1 only discloses a spectral characteristic whose transmittance decreases in the vicinity of the visible light region of 550 nm.
[0008]
Therefore, the present invention solves the above problems, suppresses the generation of cracks, improves the uniformity of the amount of light, and can cope with high image quality, and has a flat spectral characteristic and low reflectance at each concentration. An object of the present invention is to provide an ND filter manufacturing method, an ND filter, and a light quantity diaphragm device and a camera having these ND filters.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a method for manufacturing an ND filter having a gradation density distribution, an ND filter, and a light quantity diaphragm device and a camera having these ND filters, which are configured as follows.
The manufacturing method of the ND filter of the present invention uses a film composed of at least two types of layers stacked on a substrate, and forms a plurality of stepwise density distributions by stacking the films to change the amount of transmitted light. In the manufacturing method of an ND filter as described above, the films are laminated in order from the largest lamination area to the smallest one, and the first layer film facing the substrate is a dielectric film. It is formed and has a mechanical film thickness of 5 nm to 90 nm .
In addition, the ND filter of the present invention forms a plurality of stepwise density distributions by laminating a film composed of at least two kinds of layers laminated on a substrate on the same transparent member, and reduces the amount of transmitted light. In the ND filter, a single-concentration layer is formed by the film having a large lamination area on one side of the member, and a two-concentration layer having a small lamination area is formed on the opposite side of the member. It is characterized by being.
In addition, a light quantity diaphragm device or a camera with improved light quantity uniformity can be configured by using the ND filter produced by the ND filter production method of the invention or the ND filter of the invention.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
When creating the multi-concentration film by applying the above configuration, stacking is performed in order from the larger stacking area, so that no cracks occur even after film formation or when cutting with a press, etc. The step ND filter can be manufactured, which is based on the following findings based on the results of intensive studies by the present inventors.
[0011]
When a step ND filter having a three-concentration configuration is produced, simply overlapping two or three layers causes a problem that cracks occur in the overlapped portion after film formation or after cutting.
Therefore, the present inventors created a three-concentration step filter as shown in FIG. 3 by the following film formation method.
First, a single-concentration film having the largest lamination area is laminated on one side of the plastic substrate shown in FIG. 3, and then two concentrations having a smaller lamination area are laminated on the two sides of the plastic substrate. A three-concentration step filter was created.
The reason why such a stacking order is adopted is that although the plastic material is set at a temperature lower than 150 ° C. at which the plastic material is not thermally contracted depending on the substrate temperature and the temperature of the deposited film, it tends to contract somewhat, and the stacking area The larger is, the more easily affected by the heat shrinkage. For this reason, when a film having a small lamination area is gradually formed from a film having a small lamination area, the film having a small lamination area formed earlier is easily affected by the stress caused by thermal contraction of the large film formed later, and this causes cracks. This is considered to be a major factor in generation, and the present invention has been completed by adopting the above-described stacking order.
[0012]
Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these specific embodiments. In particular, the following describes the case where the vacuum deposition method is used as a method for forming a film on the ND filter, but the same effect can be obtained also in the sputtering method, the inkjet printing method, the spray method, and the like. Since this is presumed to be generally known, the description is omitted.
[0013]
FIG. 5 is a simplified view of the inside of a chamber in a vacuum vapor deposition machine, in which 501 is a vapor deposition umbrella, 502 is a substrate on which a film is formed, 503 is a vapor deposition source, 504 is a base material on which actual film formation is performed, and 505 is a base material 504. It is a substrate jig for fixing.
Further, the substrate 502 described as the present embodiment is a state in which the base material 504 is set on the substrate jig 505 as shown in FIG.
[0014]
In general, in the vacuum vapor deposition method, the substrate in the chamber is provided on the vapor deposition umbrella 501 as shown in FIG. 5, and the substrate 502 is rotated together with the vapor deposition umbrella 501 to form a film. For example, as shown in FIG. A laminated film of layers is formed on the substrate.
In the present embodiment, this is configured as a single density, and is doubled and tripled to create a step ND filter having a three density distribution on one sheet. For example, as shown in FIG. 3, the plastic substrate having the largest laminated area is first laminated on one surface side of the plastic substrate, and then the two substrates having the smaller laminated area are laminated on the two surface sides of the plastic substrate to form a double-concentration substrate. Thus, a step ND filter having a three density distribution is created. With such a configuration, it is possible to produce a step ND filter corresponding to high quality without generation of cracks after film formation or when cut by a press or the like.
[0015]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described.
First, a film is formed on a polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) base material having a thickness of 75 μm by a vacuum deposition method.
The material of the substrate was selected from PET having high heat resistance (glass transition point Tg), high transparency in the visible wavelength range, and low water absorption.
As the film forming method, the vacuum deposition method was selected because the film thickness can be controlled relatively easily and the scattering is very small in the visible wavelength range.
[0016]
As shown in FIG. 4, Al 2 O 3 and Ti X O Y are alternately stacked as shown in FIG. 4, and the outermost layer is formed with MgF 2 and seven layers are stacked, with a single concentration D = 0. It was set to 5. In this embodiment, the film of D = 0.5 is doubled and tripled, and a step ND having a three-density distribution of D = 0.5, 1.0, and 1.5 on one sheet. A filter was produced. At that time, as shown in FIG. 3, the one having the largest laminated area is first laminated on one surface side of the plastic substrate, and then the two substrates having two concentrations are laminated on the two surface sides of the plastic substrate. Formed. In fact, there is a tendency that cracks tend to occur in the portion where the two concentrations on the two sides overlap.
[0017]
In addition, as countermeasures against cracks in this embodiment, the following conditions (1) to (3) are changed in addition to devising the above-described stacking order.
(1) The film thickness of the first layer Al 2 O 3 is set to 5 nm to 90 nm. Actually, it is preferable that the film thickness is 10 nm to 60 nm, and if it is less than the range, it is difficult to control the film thickness, and if it is above, the film thickness becomes thick and cracks occur. Therefore, the incidence of cracks is lower when the film thickness is made as thin as possible. Therefore, the first layer Al 2 O 3 which is not affected by the spectral characteristics of transmittance and reflectance was thinned.
FIG. 15 shows the relationship of the crack rate when the film thickness of the first layer is varied. As can be seen from this result, the crack rate can be lowered only by thinning the first layer film. As a synergistic effect, the cross-cut test (in which the deposited film was cut at intervals of 1 to 2 mm in length and width and peeled off by Nichiban tape), the adhesion of the film was improved.
(2) At the time of forming a film having the largest area, a three-concentration step ND filter as shown in FIG. 1A is formed by using a dividing mask 201 as shown in FIG.
According to this, as compared with the case of the 3-concentration step ND filter shown in FIG. 1B formed on the entire surface with the entire surface mask, the warping of the entire plastic substrate can be suppressed, and the stress is dispersed and the low stress is obtained. can get.
(3) Since the adhesiveness is lowered when the outermost layer is MgF 2 at the portion where two concentrations on the two surfaces side having a small area are overlapped, Al 2 O 3 is used for the adhesion surface. Although a method of stacking three layers on one side is also conceivable, it is considered better to reduce the overlapping part as much as possible.
[0018]
The step ND filter having a three-concentration distribution completed under the above conditions can be used by cutting it into various shapes, for example, cutting it into a shape as shown in FIG. The cutting result is shown in FIG.
In FIG. 7, the left side (a) shows the crack rate when no countermeasure against cracks is applied, the middle side (b) shows the crack rate when using the dividing mask 201, and the right side shows (c). The thing shows the crack rate when forming into a film in order of the area.
[0019]
From the results shown in FIG. 7, when the film is formed and cut out under the conditions of using the stacking order and the dividing mask 201 of this embodiment, there is a remarkable effect as compared with a film that does not take such measures at all. I understand.
Further, from the result shown in FIG. 7, when cutting from the one surface side having a large area as shown in FIG. 6 (b), when cutting from the two surface side having a small area as shown in FIG. 6 (a), It can be seen that the crack rate is much lower.
[0020]
In this way, the best case is when cutting from one side with a large area. The reason may be that the film tends to be convex on one side when the film is first deposited on one side as a tendency of vapor deposition. I know. On the other hand, if the film is formed on the two surfaces first, the film becomes convex on the two surfaces.
As an example, when the first side is first deposited and cut out from the first side, the shape before and after cutting is the same as convex ⇒ convex, but when cut out from the second side, the shape reverses from concave to convex before and after cutting. It is considered that the crack rate is increased.
[0021]
FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12, FIG. 13, and FIG. 14 show the transmittance and reflectance at each density of the three density step ND filter.
In the D = 0.5 film (FIGS. 9 and 10), the transmittance is flat in the visible light region, and the reflectance is less than 3%, which is suppressed to low reflection.
In the D = 1.0 film (FIGS. 11 and 12), since the other layer D = 0.5 is laminated, the outermost layer is not MgF 2 that suppresses the reflectance but Al 2 O 3. Similarly, the transmittance was flat and the reflectance was kept low.
In the D = 1.5 film (FIGS. 13 and 14), the same results as described above were obtained for both transmittance and reflectance.
It should be noted that flattening the transmittance of the ND filter is indispensable as a measure for high image quality such as high sensitivity and miniaturization of the CCD in recent years.
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, the generation of cracks is suppressed, the uniformity of the light quantity is improved, and it is possible to cope with high image quality, and the manufacturing method of the ND filter having flat spectral characteristics and low reflectance at each concentration, and It is possible to realize an ND filter, and a light amount diaphragm device and a camera having these ND filters.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a diagram of a three-density step ND filter fabricated with a split mask in an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram of a three-density step ND filter fabricated with a full-face mask.
FIG. 2A is a view showing a step ND filter obtained by punching after vapor deposition in an embodiment, and FIG. 2B is a view showing a dividing mask.
FIG. 3 is a side view showing a three-concentration film-forming structure of a step ND filter in the embodiments and examples of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a laminated structure of thin films with a single concentration D = 0.5 of a step ND filter in the embodiments and examples of the present invention.
FIG. 5 is a simplified view inside a chamber in a vacuum vapor deposition machine for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 6A is a cutout view of a 3 density step ND filter cut from the second surface side, and FIG. 6B is a cutout view of a 3 concentration step ND filter according to the present embodiment cut from the first surface side.
FIG. 7 is a diagram showing a crack occurrence rate by a cut-out test.
FIG. 8 is a diagram illustrating a photographing optical system used in a video camera.
FIG. 9 is a graph showing the spectral transmittance at D = 0.5 in the example of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the spectral reflectance at D = 0.5 in the example of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing the spectral transmittance at D = 1.0 in the example of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing the spectral reflectance at D = 1.0 in the example of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing the spectral transmittance at D = 1.5 in an example of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the spectral reflectance at D = 1.5 in the example of the present invention.
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first layer Al 2 O 3 and the crack rate.
[Explanation of symbols]
201: Dividing mask 501: Deposition umbrella 502: Substrate 503: Deposition source 504: Base material 505: Substrate jigs 806A, 806B, 806C,
806D: Lens constituting the photographing optical system 6 807: Solid-state imaging device 808: Low-pass filter 8011: ND filter 812, 813: Diaphragm blade 814: Diaphragm blade support plate

Claims (8)

基板上に積層された少なくとも2種類以上の層からなる膜を用い、該膜を積層することによって段階的な複数の濃度分布を形成して透過光量を変えるようにしたNDフィルタの製造方法であって、前記膜は積層面積の大きい方から小さい方の順に積層されると共に、前記膜は、前記基板に面する第1層目の膜が誘電体膜で形成され、その機械膜厚が5nm〜90nmであることを特徴とするNDフィルタの製造方法。An ND filter manufacturing method using a film composed of at least two types of layers stacked on a substrate, and forming a plurality of stepwise density distributions by stacking the films to change the amount of transmitted light. The films are laminated in order from the largest lamination area to the smallest, and the film is formed of a dielectric film as the first film facing the substrate, and the mechanical film thickness is 5 nm to ND filter manufacturing method characterized by being 90 nm . 前記面積の大きい膜の積層に際して、応力を分散・低減させる分断マスクを用いることを特徴とする請求項1に記載のNDフィルタの製造方法。2. The method of manufacturing an ND filter according to claim 1, wherein a dividing mask for dispersing and reducing stress is used when laminating the film having a large area. 前記NDフィルタの切断に際して、前記面積の大きい膜の側から切断することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のNDフィルタの製造方法。3. The method of manufacturing an ND filter according to claim 1, wherein the ND filter is cut from a side of the film having a large area. 基板上に積層された少なくとも2種類以上の層からなる膜を、同一の透明な部材上に積層して段階的な複数の濃度分布を形成し、透過光量を変えるようにしたNDフィルタであって、
前記部材の片面側に、大きい積層面積の前記膜による単濃度の層が形成され、該部材の反対面側に、小さい積層面積の2濃度の層が形成されていることを特徴とするNDフィルタ。
An ND filter in which a film composed of at least two types of layers stacked on a substrate is stacked on the same transparent member to form a plurality of stepwise density distributions and change the amount of transmitted light. ,
An ND filter characterized in that a single-concentration layer made of the film having a large lamination area is formed on one side of the member, and a two-concentration layer having a small lamination area is formed on the opposite side of the member. .
前記単濃度の層が、成膜により単濃度の層側に凸になる構造を有することを特徴とする請求項4に記載のNDフィルタ。The ND filter according to claim 4 , wherein the single-concentration layer has a structure that protrudes toward the single-concentration layer by film formation. 前記膜は、該膜を積層する前記透明な部材に面する第1層目の膜が誘電体膜で形成され、その機械膜厚が5nm〜90nmとされていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のNDフィルタ。The membrane, according to claim first layer of film facing the transparent member to laminate the membrane is formed of a dielectric film, its mechanical thickness, characterized in that there is a 5Nm~90nm 4 Alternatively, the ND filter according to claim 5 . 相対的に駆動されて絞り開口の大きさを可変する複数の絞り羽根と、該絞り羽根により形成された開口内の少なくとも一部に配置される光量調整のためのNDフィルタとを備えた光量絞り装置において、
前記NDフィルタが、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法によって製造されたNDフィルタ、または請求項4〜6のいずれか1項に記載のNDフィルタによって構成されていることを特徴とする光量絞り装置。
A light quantity diaphragm comprising a plurality of diaphragm blades that are relatively driven to vary the size of the diaphragm aperture, and an ND filter for adjusting the light quantity disposed at least in part of the aperture formed by the diaphragm blades In the device
The said ND filter is comprised by the ND filter manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-3 , or the ND filter of any one of Claims 4-6. A featured light diaphragm device.
光学系と、該光学系を通過する光量を制限する請求項7に記載の光量絞り装置と、該光学系によって形成される像を受ける固体撮像素子を有することを特徴とするカメラ。A camera, comprising: an optical system; a light quantity diaphragm device according to claim 7 that limits an amount of light that passes through the optical system; and a solid-state imaging device that receives an image formed by the optical system.
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