JP4623349B2

JP4623349B2 - Thin film type ND filter and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4623349B2
Application number: JP2001153731A
Authority: JP
Inventors: 和人下田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2021-05-23
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学多層膜からなる薄膜型ＮＤフィルタ（Neutral Density filter）およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＤフィルタとは、光線の可視スペクトル域の各波長をほぼ均等に透過するような非選択性の透過率を有する光学フィルタであり、透過光量を減衰させる目的でデジタルカメラ等のレンズに装着して用いられる。例えば、晴天下などの光量が多い条件下において、レンズを絞り込んでも露出過多になってしまうときに、光量を制限してより低速でシャッタを切れるようにする場合や、絞りを開放したいがシャッタ速度を最高にしても露出過多になってしまうときに、光量を制限して絞りを開けられるようにする場合に使用されるのが一般的である。
【０００３】
安価なＮＤフィルタには、ガラスに光吸収材料を添加したガラスフィルタ等があるが、これらは可視全域にわたって分光特性が均一となっていないなどの問題があった。そのような問題を解決するものとして、薄膜型のＮＤフィルタが知られている。例えば特開平５−９３８１１号公報には、Ｔｉ，ＣｒまたはＮｉのいずれかの金属膜と、ＭｇＦ₂，ＳｉＯ₂のいずれかの誘電体膜とを積層したＮＤフィルタが開示されている。図９に、このＮＤフィルタの透過率および反射率の分光特性を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この薄膜型ＮＤフィルタでは誘電体膜と金属膜を合計９層から１３層も積層するために、反射率および透過率の可視域での分光特性が大きくばらつき易く、特性の制御が難しい。また、Ｔｉ，ＣｒまたはＮｉからなる金属膜は、いずれも１０ｎｍ以下の極薄いものであるうえ、透過率が膜厚に対して非常に敏感であるために膜厚制御が困難であり、この点でも再現性良く平坦な透過率の分光特性が得られないという問題があった。
【０００５】
更に、特開平７−６３９１５号公報においては、層数を７層程度とし、ＴｉＯ，Ｔｉ₂Ｏ₃等のチタン酸化物を初めとする光吸収のある金属酸化物層を用いた多層膜構造のＮＤフィルタが開示されている。上記公報によれば、このＮＤフィルタは真空蒸着法により成膜される。しかしながら、このような中間膜としての金属酸化物層をスパッタ法で成膜するには、酸素の流量を微妙に制御する必要があり、膜材質の安定化が難しいといった問題があった。
【０００６】
量産性の観点からは、ロールコーティング法を用いて、高分子等の可撓性基板の上にスパッタリングなどで多層膜を成膜することが最も好ましい。しかし、高分子基板とこのような材質の光学薄膜とは良好な密着性が得られないのが一般的である。そのうえ、スパッタリングで成膜された薄膜には大きな応力が発生し、より一層基板との界面に膜はがれやクラックが生じ易くなっていた。従って、ロールコーティング法でのＮＤフィルタの製造は困難であった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、再現性良く平坦な透過率分光特性が得られると共に量産性に優れた薄膜型ＮＤフィルタ、およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による薄膜型ＮＤフィルタは、基板上に、ニオブ（Ｎｂ）からなる層を含んで形成される光学多層体を備えている。
【００１０】
本発明による薄膜型ＮＤフィルタの製造方法は、ニオブ(Ｎｂ)からなる層を含む光学多層体を、ロールコーティング法を用いて基板上に形成するものである。
【００１１】
本発明による薄膜型ＮＤフィルタでは、光学多層体がニオブ（Ｎｂ）からなる層を含んで形成されているので、Ｎｂ層が比較的厚く形成されて所定の厚みとなる。
【００１３】
本発明による薄膜型ＮＤフィルタの製造方法では、ニオブ(Ｎｂ)からなる層を含む光学多層体をロールコーティング法により形成するようにしたので、効率よく製造される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜型ＮＤフィルタの概略構成を表している。この薄膜型ＮＤフィルタ１０は、ハードコート層１ａがコーティングされた基板１の上に光学多層体５を設けたものである。
【００１６】
基板１は、材質を特に限定しないが、透明であるものが好ましい。また、量産性を考慮する場合には、後述するロールコーティングが可能となる可撓性を有する基板であることが好ましい。可撓性のある基板は、従来のガラス基板等に比べて廉価・軽量・変形性に富むといった点においても優れている。ここでは、基板１として、厚みが１８８μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いている。この他、基板１としては、ＰＣ（ポリカーボネート），ＰＯ（ポリオレフィン），ＰＥＳ（ポリエチレンサルファイド）などの高分子ポリマー系材料、薄膜ガラス等を用いてもよく、着色された基板あるいは可撓性を有しない基板であっても構わない。また、ハードコート層１ａは、基板１をコーティングして基板強度を向上させるためのものであり、例えば、６μｍの厚みのアクリル樹脂を用いる。但し、ハードコート層１ａは必ずしも設けられる必要はない。
【００１７】
光学多層体５は、基板１の上に設けられており、Ｎｂ層３および誘電体層４が交互に積層されたものである。その層数は任意であるが、ここではＮｂ層３，誘電体層４が各２層、合計４層としている。
【００１８】
Ｎｂ層３は、主にＮｂからなる薄膜である。Ｎｂ層３の入射波長に対する屈折率および吸収率は表１に示した値となり、これらに基づいて光学多層体５の光学設計が行われる。
【００１９】
【表１】

【００２０】
Ｎｂ層３の透過率は、層厚によって図２に示すように変化する。比較のため、同図にはＣｒおよびＴｉからなる薄膜の透過率も載せている。ある所定の透過率で比べると、Ｎｂ層３は常にＣｒ，Ｔｉ膜よりも層厚が厚い。例えば、Ｎｂ層３について、透過率を４０％とするには約１６ｎｍ（Ｃｒでは約８ｎｍ、Ｔｉでは約１２ｎｍ），１０％とするには約４０ｎｍ（Ｃｒでは約２０ｎｍ、Ｔｉでは約３０ｎｍ）の厚みで形成すればよい。一般に、このようなナノオーダーの薄膜を形成する際の厚み制御は困難であり、層厚はできるだけ大きいほうが精度よく、ばらつきの少ない形成が容易となる。従って、Ｎｂ層３は、形成時の膜厚制御が比較的容易であることから、透過率のばらつきが低減したものとなる。また換言すると、Ｎｂは、制御性よく形成が可能な厚みの下限が他の材料と同じであるならば、得られる透過率の範囲がより広いので、光学多層体５を光学設計するうえで取り扱いやすいという利点がある。
【００２１】
また、このようにＮｂ層３において膜厚と同時に光学特性が良好に制御されるために、光学多層体５は、層数を多く重ねることなく所定の光学定数を得ることができる。
【００２２】
誘電体層４は、誘電体からなる薄膜であり、Ｎｂ層３に対してできるだけ低い屈折率を有する材料で構成されていることが好ましい。そのような材料として、ここではＳｉＯ₂を用いているが、その他にも例えば、ＭｇＦ₂，Ａｌ₂Ｏ₃等を用いることができる。
【００２３】
Ｎｂ層３と誘電体層４の各層の厚みは、これらの総体としての光学多層体５が、所定の透過率と反射率とを可視波長域（例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度）で一定に保つように、予め決められる。そのうちＮｂ層３は、例えばＡｒ雰囲気中におけるＤＣスパッタリング法により形成される。上述したように、Ｎｂ層３は比較的厚く成膜されるので、容易に所定の厚みに形成され、ばらつきも少ないものとなる。誘電体層４は、ＡｒおよびＯ₂雰囲気中でＡＣスパッタリング法により形成される。後者をＡＣ（交流）で行うことで、反応性スパッタリングにおいて生じる異常放電が防止でき、安定な成膜が可能となる。なお、Ｎｂ層３および誘電体層４は、フィルム状の基板１の上にロールコーティング法を用いて形成することもできる。
【００２４】
このような薄膜型ＮＤフィルタ１０は、光学多層体５がＮｂ層３を含んで形成されているので、４層と少ない層数であっても、充分に平坦な透過率分光特性を有している。
【００２５】
このように、本実施の形態においては、光学多層体５がＮｂ層３を含んで形成されるようにしたので、Ｎｂ層３が所定の厚みで形成され、その光学設計上の自由度が大きくなると共に、少ない層数であっても良好な平坦性を備えた透過率分光特性を得ることが可能となる。また、製造工程においては、Ｎｂ層３は膜厚制御を容易に行うことができ、薄膜型ＮＤフィルタ１０の生産性が向上すると共に、所定の透過率分光特性を再現性良く得ることができる。また、光学多層体５が少ない層数で形成され、製造工程が簡素化される。
【００２６】
［第２の実施の形態］
図３は本発明の第２の実施の形態に係る薄膜型ＮＤフィルタの概略構成を表している。この薄膜型ＮＤフィルタ２０は、第１の実施の形態と同様の基板１の上に、密着層２を介して光学多層体７を設けたものである。なお、ここでは、第１の実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付すことにする。
【００２７】
本実施の形態においても、基板１には厚みが１８８μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いており、ハードコート層１ａによりコーティングされている。
【００２８】
この基板１の上には、光学多層体７が密着層２を介して設けられている。光学多層体７はＮＤフィルタとして機能する多層膜であればよく、その構成や材質を問わないが、ここではその一例として、金属層６および誘電体層４が交互に積層されたものについて説明する。金属層６は、例えばＣｒ，Ｔｉなどの金属により構成され、ＤＣスパッタリング等により形成される。誘電体層４は、金属層６に対してできるだけ低い屈折率を有する誘電体材料で構成され、例えばＡｒおよびＯ₂雰囲気中のＡＣスパッタリング法により形成される。また、金属層６と誘電体層４の各層の厚みと層数は、総体としての光学多層体７における所望の光学特性との兼ね合いによって決定されるが、その層数はおおむね７層以上であり、層数が多いほど良好な光学特性が得られる場合が多い。
【００２９】
また、ここでは、基板１と光学多層体７との間に、両者の密着性を向上させると共に光学多層体７に生じる応力を緩和するための密着層２が設けられている。密着層２は、例えば厚みが２ｎｍのケイ素（Ｓｉ）から構成される。密着層２の構成材料としてはＳｉが最も好ましいが、その他にもＴｉなどの化学的活性を発揮することができる材料を用いてもよい。また、その厚みは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲内とすることが好ましい。厚みが１ｎｍ未満では、十分な密着性が得られずに、両者の界面に膜はがれやクラックを生じる虞がある。逆に、厚みが１０ｎｍより大きな値の場合には、透過率が減少し、可視光領域で平坦な光学的特性を得られない虞があるためである。こうした密着性、光学的特性を考慮すると、密着層２の厚みは２ｎｍ程度であることがより好ましい。なお、密着層２は、例えばＤＣスパッタにより形成される。
【００３０】
このような薄膜型ＮＤフィルタ２０は、例えば以下のような方法で製造することができる。
【００３１】
図４は本実施の形態においてＮＤフィルタ２０の製造に用いる成膜装置の概略を示す構成図である。この成膜装置１００は、一方のロールから他方のロールにフィルムを送る間にそのフィルムに加工を施す所謂ロールコーティング法により、フィルム状の基板１の上に成膜を行うものである。
【００３２】
成膜装置１００は、例えば、真空ポンプ（図示せず）に接続された排気バルブ４２と、雰囲気ガスあるいは反応ガスを導入するためのガス導入バルブ４３が設けられた真空チャンバ４１によって、外気を遮断することが可能となっている。真空チャンバ４１の内部には、フィルム状の基板１を連続して送り出すための送りロール４４，ガイドロール４５、および、送り出された基板１を巻き取るための巻取ロール４６が設けられ、これらのロール間における基板１の走行経路を形成するためのキャンロール４７ａ〜４７ｅが、適宜に配置されている。更に、基板１の一面側に対して、その表面をクリーニングするためのプラズマ電極４８と、その表面上に薄膜を形成するための蒸着源４９Ａおよび蒸着源４９Ｂとが備えられている。なお、ここでは、蒸着源４９Ａは金属層６を、蒸着源４９Ｂは誘電体層４を形成するようになっており、それぞれの材料に合わせてターゲットが選ばれている。また、形成された薄膜の透過率を確認するための光学モニタ５０が、キャンロール４７ｅの近くに付設されている。
【００３３】
この成膜装置１００では、送りロール４４が回転して、これに巻回されている基板１が送り出されると、巻取ロール４６が回転し、図のような経路をたどった基板１を巻き取るようになっている。その際、送りロール４４と巻取ロール４６の回転速度を調節することで、両者間における基板１の走行速度を制御することができる。また、一旦送りロール４４から送り出された基板１は、キャンロール４７ａ〜４７ｃ、ガイドロール４５、キャンロール４７ｄ，４７ｅを介して巻取ロール４６に巻き取られる。この走行経路において、基板１はその一面側に順次以下の処理が施される。まず、プラズマ電極４８が発生させるプラズマ放電によって、表面洗浄が行われる。次いで、ガイドロール４５の蒸着源４９Ａと対向する位置に達すると、ここで、蒸着源４９Ａのスパッタリングによって金属層６が形成される。更に、ガイドロール４５の蒸着源４９Ｂと対向する位置に達すると、ここで、蒸着源４９Ｂのスパッタリングによって誘電体層４が形成される。こうして基板１の上には金属層６と誘電体層４が順に形成されるが、それと共に、送りロール４４と巻取ロール４６を回転させながら成膜することによって、これらの層をフィルム基板１の上に連続的に形成することができる。なお、成膜された基板１は、光学モニタ５０によって透過率が逐次監視されている。
【００３４】
まず、厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルムからなる帯状の基板１を用意する。基板１の上には、予めハードコート層１ａが均一に塗布されている。この基板１の上に、例えば、膜厚２ｎｍのケイ素（Ｓｉ）をＤＣスパッタにより成膜し、密着層２を形成する。
【００３５】
次に、この基板１を成膜装置１００の送りロール４４に巻回し、基板１が上述の経路に沿って巻取ロール４６まで走行するように調整する。更に、真空チャンバ４１を密閉したうえで、その内部を排気バルブ４２を通じて真空引きした後、ガス導入バルブ４３を開いて例えばＡｒやＯ₂などのガスを導入する。
【００３６】
続いて、プラズマ電極４８にプラズマ放電を発生させ、蒸着源４９Ａおよび蒸着源４９Ｂにおいてそれぞれ蒸着を開始させておき、この状態で送りロール４４と巻取ロール４６を回転させ、送りロール４４に巻回されている基板１を送り出すと同時に巻取ロール４６で巻き取るようにする。その際、蒸着源４９Ａおよび蒸着源４９Ｂへの投入電力は（蒸着速度を決めるため）、基板１の走行速度との間で適宜調整するようにする。
【００３７】
これにより、基板１は、キャンロール４７ａ，４７ｂの間を走行するときに表面をプラズマ洗浄され、キャンロール４７ｃを介してガイドロール４５の蒸着源４９Ａと対向する位置に達すると、表面にスパッタリングにより金属層６が形成される。更に、ガイドロール４５の蒸着源４９Ｂと対向する位置に達すると、金属層６の上に、スパッタリングにより誘電体層４が形成される。この後、基板１は、光学モニタ５０により透過率のチェックを受け、キャンロール４７ｄ，４７ｅを介して巻取ロール４６に巻き取られるが、収容される基板１には、一面側に密着層２，金属層６，誘電体層４が順に形成されている。
【００３８】
その際、金属層６，誘電体層４は、スパッタリングによって成膜されるために通常ならば応力を生じるが、基板１との間に設けた密着層２が応力を緩衝し、その影響を防止するようになっている。また、予め密着層２を形成して金属層６，誘電体層４を形成することで、これらの基板１との間の密着性が高まる。よって、成膜された基板１では、ロールに巻き取られて曲げられたり張力を受けたりしても、金属層６，誘電体層４が剥がれたりクラックが生じることが少ない。
【００３９】
所定長さの基板１について成膜し終えたら、一旦、プラズマ電極４８，蒸着源４９Ａおよび蒸着源４９Ｂを停止させ、送りロール４４に基板１を巻き戻す。なお、送りロール４４と巻取ロール４６を互換できるようにし、巻取り後に取り外した巻取ロール４６を送りロール４４位置に取り付けるようにしてもよい。次に、プラズマ電極４８，蒸着源４９Ａおよび蒸着源４９Ｂを再び稼動させ、上記の工程と同様にして基板１上に金属層６，誘電体層４を形成する。こうして、金属層６および誘電体層４を一度に形成する工程を繰り返すことで、容易に金属層６と誘電体層４を所望の層数で周期的に積層することができる。
【００４０】
これにより、基板１の一面側に、金属層６および誘電体層４が交互に積層された光学多層体７が形成され、薄膜型ＮＤフィルタ２０が製造される。
【００４１】
本実施の形態においては、基板１と光学多層体７との間に密着層２を設けるようにしたので、光学多層体７を基板１に密着させ、脱落や剥離等を防止することができる。これに加えて、基板１を可撓性を有する高分子フィルムとしたので、従来は難しかったロールコーティング法を用いたスパッタ成膜による製造が実現可能となり、量産性を向上させることができる。
【００４２】
［第３の実施の形態］
図５は本発明の第３の実施の形態に係る薄膜型ＮＤフィルタの概略構成を表している。この薄膜型ＮＤフィルタ３０は、基板１と光学多層体５との間に密着層２を設けたことを除いて第１の実施の形態に係るＮＤフィルタ１０と同様に構成されている。よって、第１の実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態においても、基板１には厚みが１８８μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いており、ハードコート層１ａによりコーティングされている。また、基板１の上に設けられる光学多層体５は、Ｎｂ層３および誘電体層４が交互に各２層、合計４層積層されたものである。第１の実施の形態で説明したように、Ｎｂ層３は比較的厚く成膜されるので、容易に所定の厚みに形成され、ばらつきも少ないものとなる。よって、この光学多層体５は、Ｎｂ層３において膜厚と同時に光学特性が良好に制御されるため、４層と少ない層数であっても、充分に平坦な透過率分光特性を有している。
【００４４】
また、ここでは、基板１と光学多層体５との間に、両者の密着性を向上させると共に光学多層体５に生じる応力を緩和するための密着層２が設けられている。これにより、両者の界面に膜はがれやクラックが生じることが防止される。
【００４５】
こうしたＮＤフィルタ３０の製造には、ロールコーティング法を好適に用いることができる。その理由は、基板１が可撓性を有した高分子フィルムであり、密着層２が設けられているために、剥がれやクラックが少ない状態でロールに巻き取ることができるからである。また、Ｎｂ層３は、比較的厚く形成されるために成膜時の膜厚制御が容易であり、基板１が走行中であっても制御性が良く、層数が少ないために光学多層体５総体としての厚みのばらつきも少なくて済む。具体的には、光学多層体５を第２の実施の形態と同様にして成膜して、ＮＤフィルタ３０を製造することができる。その際、成膜装置１００の蒸着源４９ＡでＮｂ３を、蒸着源４９Ｂで誘電体層４を形成するようにすればよく、たった２回の操作で光学多層体５が形成される。
【００４６】
このように、本実施の形態においては、ＮＤフィルタ３０において、光学多層体５がＮｂ層３を含んで形成され、かつ、基板１と光学多層体５との間に密着層２を設けるようにしたので、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様の効果が得られる。従って、両方の実施の形態における利点を兼ね備えたＮＤフィルタが得られる。
【００４７】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４８】
（実施例１）
Ｎｂ層とＳｉＯ₂層からなる光学多層体が、Ｓｉからなる密着層を介して基板上に設けられた薄膜型ＮＤフィルタについて、可視域での透過率が３０％一定、かつ、反射率が２％以下となるように表１の光学定数を基に光学設計を行った。その結果得られた各層の層厚を表２に、光学特性の計算値を図６に示す。
【００４９】
【表２】

【００５０】
続いて、表２の構成と厚みに従って薄膜型ＮＤフィルタを作製し、その可視域における光学特性を測定した。その結果を図７に示す。図６と図７から、作製されたＮＤフィルタの光学特性はほぼ計算値に等しく、各層が設計通りの厚みで作製されたことがわかる。また、その透過率は３０％を基準に±１．９％の範囲内にあって平坦性に優れ、反射率も１．９％以下と良好な特性を示した。更に表２と併せ見て、Ｎｂ層とＳｉＯ₂層からなるＮＤフィルタでは、このように良好な特性が高々４層積層するだけで得られることがわかった。
【００５１】
（実施例２）
Ｃｒ層とＳｉＯ₂層からなる光学多層体が、Ｓｉからなる密着層を介して基板上に設けられた薄膜型ＮＤフィルタについて、可視域での透過率が３０％一定、かつ、反射率が２％以下となるように、表３に示したＣｒの光学定数を用いて設計を行った。その結果得られた各層の層厚を表４に、光学特性の計算値を図８に示す。
【００５２】
【表３】

【００５３】
【表４】

【００５４】
このようにして、本実施例においても通常の方法で光学設計すればよいことがわかる。但し、図８に示したように、このフィルタの透過率は波長５５０ｎｍを中心にＶ字型に落ち込んでおり、可視域では３０％を基準に±４％程度変動している。反射率も、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域で低く、波長がこの領域からずれるに従って高い値となっている。なお、本実施例ではＣｒ層とＳｉＯ₂層を積層させたが、この場合、４層〜８層程度の層数では光学特性の計算値はほとんど変化がみられなかった。
【００５５】
また、実施例１と実施例２との違いは、ＳｉＯ₂層と組み合わせて光学多層体とする層（金属層）が、実施例１ではＮｂであり、実施例２ではＣｒを用いた点である。なお、これら実施例１，２のＮＤフィルタは密着層がない場合も、先に示したものとほぼ同様な光学特性を有する。よって、以上に示した実施例１と実施例２における光学特性の差異は、金属層の材料に起因したものと考えられ、両者を比較することにより、Ｎｂ層を含んだ光学多層体が優れた光学特性を少ない層数で実現可能であることが示唆される。
【００５６】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、成膜装置１００は蒸着源４９Ａ，蒸着源４９Ｂが設けられ、一度のロールコーティングで２層形成するものとして説明したが、これに限らずロールコーティング法により成膜するものであればよく、蒸着源４９の数や種類などは任意である。具体的には、光学多層体の層毎に成膜条件が異なる場合等に、１つの真空チャンバ３１に蒸着源４９を１つ設け、一回のロールコーティングで１層形成するようにしてもよい。逆に、１つの真空チャンバ３１に蒸着源４９を複数設けて、一回のロールコーティングで多層を形成するようにしてもよい。また、１つの真空チャンバ３１を備える成膜装置１００について説明したが、真空チャンバをいくつかの領域に仕切り、その間にフィルム状の基板を走行させるようにしてもよい。このような成膜装置１００の変形により、より少ない工程で光学多層体を形成することが可能である。
【００５７】
更に、上記実施の形態では、Ｎｂ層３または金属層６と誘電体層４とを成膜装置１００を用いて形成するようにしたが、密着層２についても同様に蒸着源４９を設け、成膜装置１００内でロールコーティングによって形成するようにしてもよい。
【００５８】
加えて、成膜装置１００の蒸着源４９はスパッタリング用のものとしたが、真空蒸着用のものとしても構わない。但し、スパッタリング法のほうが成膜速度が速く、均一な層を形成することができるので好ましい。このようにロールコーティング法やスパッタリング法を用いる場合には、上述したように本発明の密着層は応力を緩衝するので、予め基板上に設けることが好ましい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の薄膜型ＮＤフィルタによれば、基板上に、ニオブ（Ｎｂ）からなる層を含んで形成される光学多層体を備えるようにしたので、Ｎｂ層が所望の透過率を得るために比較的厚く形成されると共に光学多層体の層数が少なくて済む。従って、製造過程においてその膜厚制御が容易となり、成膜数が少ないために、生産性の向上を図ることができる。また同時に、光学特性の向上が可能となる。
【００６０】
また、請求項５ないし請求項１０のいずれか１項に記載のに記載の薄膜型ＮＤフィルタによれば、光学多層体と基板との間に密着層が設けられているので、両者の界面における密着性が向上し、光学多層体の脱落や剥離等を防止することができる。また、それゆえにロールコーティング法を用いた成膜、特にスパッタリングによる光学多層体の形成が可能となり、量産性を向上させることができる。
【００６１】
更に、請求項１１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の薄膜型ＮＤフィルタの製造方法によれば、光学多層体をロールコーティング法を用いて形成するようにしたので、量産性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜型ＮＤフィルタの構成図である。
【図２】図１の薄膜型ＮＤフィルタに用いられるＮｂ薄膜の透過率と膜厚の関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜型ＮＤフィルタの構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る成膜装置を側面から見た概略図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜型ＮＤフィルタの構成図である。
【図６】本発明の実施例１に係る薄膜型ＮＤフィルタの分光特性の計算値を示した図である。
【図７】本発明の実施例１に係る薄膜型ＮＤフィルタの分光特性の実測値を示した図である。
【図８】本発明の実施例２に係る薄膜型ＮＤフィルタの分光特性の計算値を示した図である。
【図９】従来の薄膜型ＮＤフィルタの分光特性を示した図である。
【符号の説明】
１…基板、２…密着層、３…Ｎｂ層、４…誘電体層、５，７…光学多層体、６…金属層、１０，２０，３０…薄膜型ＮＤフィルタ、４１…真空チャンバ、４２…排気バルブ、４３…ガス導入バルブ、４４…送りロール、４５…ガイドロール、４６…巻取ロール、４７…キャンロール、４８…プラズマ電極、４９Ａ，４９Ｂ…蒸着源、５０…光学モニタ、１００…成膜装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin-film ND filter (Neutral Density filter) made of an optical multilayer film and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
An ND filter is an optical filter having a non-selective transmittance that transmits each wavelength in the visible spectral range of a light beam almost evenly, and is attached to a lens such as a digital camera for the purpose of attenuating the amount of transmitted light. Used. For example, if the lens is overexposed under heavy light conditions, such as under clear sky, if you want to release the shutter at a lower speed by limiting the amount of light, or if you want to open the aperture, It is generally used to limit the amount of light so that the aperture can be opened when overexposure occurs even when the maximum is set.
[0003]
Inexpensive ND filters include glass filters in which a light-absorbing material is added to glass. However, these have problems such as that spectral characteristics are not uniform over the entire visible region. As a solution to such a problem, a thin-film ND filter is known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-93811 discloses a metal film of Ti, Cr, or Ni, and MgF. ₂ , SiO ₂ An ND filter in which any one of the dielectric films is laminated is disclosed. FIG. 9 shows the spectral characteristics of the transmittance and reflectance of this ND filter.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this thin-film ND filter, since a total of 9 to 13 layers of dielectric films and metal films are laminated, the spectral characteristics in the visible region of reflectance and transmittance are likely to vary greatly, and it is difficult to control the characteristics. In addition, the metal films made of Ti, Cr, or Ni are all extremely thin with a thickness of 10 nm or less, and the transmittance is very sensitive to the film thickness, so it is difficult to control the film thickness. However, there was a problem that the spectral characteristics of flat transmittance with good reproducibility could not be obtained.
[0005]
Furthermore, in JP-A-7-63915, the number of layers is about seven, and TiO, Ti ₂ O _Three An ND filter having a multilayer structure using a light-absorbing metal oxide layer such as titanium oxide is disclosed. According to the above publication, the ND filter is formed by vacuum deposition. However, in order to form such a metal oxide layer as an intermediate film by sputtering, it is necessary to finely control the flow rate of oxygen, and there is a problem that it is difficult to stabilize the film material.
[0006]
From the viewpoint of mass productivity, it is most preferable to form a multilayer film by sputtering or the like on a flexible substrate such as a polymer using a roll coating method. However, it is common that good adhesion cannot be obtained between the polymer substrate and the optical thin film of such a material. In addition, a large stress is generated in the thin film formed by sputtering, and the film is more easily peeled off or cracked at the interface with the substrate. Therefore, it has been difficult to produce an ND filter by the roll coating method.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a thin-film ND filter having flat transmittance spectral characteristics with good reproducibility and excellent in mass productivity, and a method for manufacturing the same. is there.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A thin-film ND filter according to the present invention includes an optical multilayer body formed on a substrate including a layer made of niobium (Nb).
[0010]
A method of manufacturing a thin film type ND filter according to the present invention includes: An optical multilayer body including a layer made of niobium (Nb) is formed on a substrate using a roll coating method. Is.
[0011]
In the thin film type ND filter according to the present invention, since the optical multilayer body is formed including a layer made of niobium (Nb), the Nb layer is formed relatively thick and has a predetermined thickness.
[0013]
In the manufacturing method of the thin film type ND filter according to the present invention, Includes a layer of niobium (Nb) Since the optical multilayer body is formed by the roll coating method, it is efficiently manufactured.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a thin film type ND filter according to a first embodiment of the present invention. This thin-film ND filter 10 is obtained by providing an optical multilayer body 5 on a substrate 1 coated with a hard coat layer 1a.
[0016]
The material of the substrate 1 is not particularly limited, but is preferably transparent. Moreover, when mass productivity is considered, it is preferable that it is a flexible board | substrate which enables the roll coating mentioned later. A flexible substrate is superior in that it is cheaper, lighter, and more deformable than a conventional glass substrate. Here, a PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of 188 μm is used as the substrate 1. In addition, as the substrate 1, a high molecular weight polymer material such as PC (polycarbonate), PO (polyolefin), PES (polyethylene sulfide), thin film glass, or the like may be used. The substrate may not be used. The hard coat layer 1a is used for coating the substrate 1 to improve the substrate strength. For example, an acrylic resin having a thickness of 6 μm is used. However, the hard coat layer 1a is not necessarily provided.
[0017]
The optical multilayer body 5 is provided on the substrate 1 and is formed by alternately laminating Nb layers 3 and dielectric layers 4. The number of layers is arbitrary, but here, the Nb layer 3 and the dielectric layer 4 are each two layers, for a total of four layers.
[0018]
The Nb layer 3 is a thin film mainly made of Nb. The refractive index and the absorptance with respect to the incident wavelength of the Nb layer 3 are the values shown in Table 1, and the optical design of the optical multilayer body 5 is performed based on these values.
[0019]
[Table 1]

[0020]
The transmittance of the Nb layer 3 varies depending on the layer thickness as shown in FIG. For comparison, the transmittance of a thin film made of Cr and Ti is also shown in FIG. When compared at a certain predetermined transmittance, the Nb layer 3 is always thicker than the Cr, Ti film. For example, the Nb layer 3 has a transmittance of about 16 nm (about 8 nm for Cr and about 12 nm for Ti) for a transmittance of 40% and about 40 nm (about 20 nm for Cr and about 30 nm for Ti) for 10%. What is necessary is just to form by thickness. In general, it is difficult to control the thickness when forming such a nano-order thin film, and as the layer thickness is as large as possible, it is easier to form with less precision and less variation. Therefore, the Nb layer 3 is relatively easy to control the film thickness at the time of formation, so that the variation in transmittance is reduced. In other words, if the lower limit of the thickness at which Nb can be formed with good controllability is the same as that of other materials, Nb is handled in optical design of the optical multilayer body 5 because the range of transmittance obtained is wider. There is an advantage that it is easy.
[0021]
In addition, since the optical characteristics are well controlled simultaneously with the film thickness in the Nb layer 3, the optical multilayer body 5 can obtain a predetermined optical constant without increasing the number of layers.
[0022]
The dielectric layer 4 is a thin film made of a dielectric material, and is preferably made of a material having a refractive index as low as possible with respect to the Nb layer 3. As such a material, here is SiO ₂ In addition, for example, MgF ₂ , Al ₂ O _Three Etc. can be used.
[0023]
The thickness of each of the Nb layer 3 and the dielectric layer 4 is such that the optical multilayer body 5 as a whole keeps the predetermined transmittance and reflectance constant in the visible wavelength region (for example, about 400 nm to 700 nm). , Determined in advance. Among them, the Nb layer 3 is formed, for example, by a DC sputtering method in an Ar atmosphere. As described above, since the Nb layer 3 is formed to be relatively thick, the Nb layer 3 is easily formed to a predetermined thickness and has little variation. The dielectric layer 4 comprises Ar and O ₂ It is formed by an AC sputtering method in an atmosphere. By performing the latter with AC (alternating current), abnormal discharge occurring in reactive sputtering can be prevented, and stable film formation becomes possible. The Nb layer 3 and the dielectric layer 4 can also be formed on the film-like substrate 1 using a roll coating method.
[0024]
In such a thin film type ND filter 10, the optical multilayer body 5 is formed to include the Nb layer 3, and therefore has sufficiently flat transmittance spectral characteristics even when the number of layers is as small as four layers. Yes.
[0025]
Thus, in this embodiment, since the optical multilayer body 5 is formed to include the Nb layer 3, the Nb layer 3 is formed with a predetermined thickness, and the degree of freedom in optical design is great. In addition, even with a small number of layers, it is possible to obtain transmittance spectral characteristics with good flatness. In the manufacturing process, the Nb layer 3 can be easily controlled in film thickness, so that the productivity of the thin-film ND filter 10 can be improved and a predetermined transmittance spectral characteristic can be obtained with good reproducibility. Further, the optical multilayer body 5 is formed with a small number of layers, and the manufacturing process is simplified.
[0026]
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a schematic configuration of a thin-film ND filter according to the second embodiment of the present invention. This thin-film ND filter 20 is obtained by providing an optical multilayer body 7 with a close contact layer 2 on a substrate 1 similar to that of the first embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0027]
Also in the present embodiment, a PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of 188 μm is used for the substrate 1 and is coated with the hard coat layer 1a.
[0028]
On the substrate 1, an optical multilayer body 7 is provided via an adhesion layer 2. The optical multilayer body 7 may be a multilayer film that functions as an ND filter, and its configuration and material are not limited. Here, as an example, a structure in which the metal layers 6 and the dielectric layers 4 are alternately stacked will be described. . The metal layer 6 is made of a metal such as Cr or Ti, and is formed by DC sputtering or the like. The dielectric layer 4 is made of a dielectric material having a refractive index as low as possible with respect to the metal layer 6, for example, Ar and O ₂ It is formed by an AC sputtering method in an atmosphere. Further, the thickness and the number of layers of each of the metal layer 6 and the dielectric layer 4 are determined by a balance with desired optical characteristics in the optical multilayer body 7 as a whole, but the number of layers is generally 7 or more. In many cases, better optical characteristics can be obtained as the number of layers increases.
[0029]
Further, here, an adhesion layer 2 is provided between the substrate 1 and the optical multilayer body 7 for improving the adhesion between them and for relaxing the stress generated in the optical multilayer body 7. The adhesion layer 2 is made of, for example, silicon (Si) having a thickness of 2 nm. As the constituent material of the adhesion layer 2, Si is most preferable, but other materials that can exhibit chemical activity such as Ti may be used. The thickness is preferably in the range of 1 nm to 10 nm. If the thickness is less than 1 nm, sufficient adhesion cannot be obtained, and the film may peel off or crack at the interface between the two. On the contrary, when the thickness is larger than 10 nm, the transmittance decreases, and there is a possibility that flat optical characteristics cannot be obtained in the visible light region. Considering such adhesion and optical characteristics, the thickness of the adhesion layer 2 is more preferably about 2 nm. The adhesion layer 2 is formed by, for example, DC sputtering.
[0030]
Such a thin film type ND filter 20 can be manufactured by the following method, for example.
[0031]
FIG. 4 is a configuration diagram showing an outline of a film forming apparatus used for manufacturing the ND filter 20 in the present embodiment. This film forming apparatus 100 forms a film on a film-like substrate 1 by a so-called roll coating method in which a film is processed while the film is sent from one roll to the other roll.
[0032]
The film forming apparatus 100 shuts off the outside air by, for example, a vacuum chamber 41 provided with an exhaust valve 42 connected to a vacuum pump (not shown) and a gas introduction valve 43 for introducing atmospheric gas or reaction gas. It is possible to do. Inside the vacuum chamber 41, there are provided a feed roll 44, a guide roll 45 for continuously feeding out the film-like substrate 1, and a take-up roll 46 for taking up the fed substrate 1. Can rolls 47a to 47e for forming the travel path of the substrate 1 between the rolls are appropriately arranged. Further, a plasma electrode 48 for cleaning the surface of the substrate 1 and a deposition source 49A and a deposition source 49B for forming a thin film on the surface are provided on one surface side of the substrate 1. Here, the vapor deposition source 49A forms the metal layer 6 and the vapor deposition source 49B forms the dielectric layer 4, and the target is selected according to each material. In addition, an optical monitor 50 for confirming the transmittance of the formed thin film is provided near the can roll 47e.
[0033]
In this film forming apparatus 100, when the feed roll 44 rotates and the substrate 1 wound around the feed roll 44 is sent out, the take-up roll 46 rotates and winds up the substrate 1 following the path shown in the figure. It is like that. At that time, by adjusting the rotational speeds of the feed roll 44 and the take-up roll 46, the traveling speed of the substrate 1 between them can be controlled. The substrate 1 once fed out from the feed roll 44 is taken up by the take-up roll 46 via the can rolls 47a to 47c, the guide roll 45, and the can rolls 47d and 47e. In this travel route, the substrate 1 is sequentially subjected to the following processing on one side thereof. First, surface cleaning is performed by plasma discharge generated by the plasma electrode 48. Next, when the position of the guide roll 45 facing the vapor deposition source 49A is reached, the metal layer 6 is formed by sputtering of the vapor deposition source 49A. Further, when the position of the guide roll 45 facing the vapor deposition source 49B is reached, the dielectric layer 4 is formed by sputtering of the vapor deposition source 49B. Thus, the metal layer 6 and the dielectric layer 4 are sequentially formed on the substrate 1, and at the same time, these layers are formed by rotating the feed roll 44 and the take-up roll 46 to form the film substrate 1. Can be formed continuously on the substrate. Note that the transmittance of the deposited substrate 1 is sequentially monitored by the optical monitor 50.
[0034]
First, a belt-like substrate 1 made of a PET film having a thickness of 188 μm is prepared. On the substrate 1, a hard coat layer 1a is uniformly applied in advance. On this substrate 1, for example, silicon (Si) with a film thickness of 2 nm is formed by DC sputtering to form the adhesion layer 2.
[0035]
Next, the substrate 1 is wound around the feed roll 44 of the film forming apparatus 100 and adjusted so that the substrate 1 travels to the take-up roll 46 along the above-described path. Further, after the vacuum chamber 41 is sealed and the inside thereof is evacuated through the exhaust valve 42, the gas introduction valve 43 is opened, for example, Ar or O ₂ Introduce gas.
[0036]
Subsequently, plasma discharge is generated in the plasma electrode 48, and vapor deposition is started in the vapor deposition source 49A and the vapor deposition source 49B, respectively. In this state, the feed roll 44 and the take-up roll 46 are rotated and wound around the feed roll 44. At the same time as the substrate 1 being fed out is taken up, it is taken up by the take-up roll 46. At that time, the input power to the vapor deposition source 49A and the vapor deposition source 49B (to determine the vapor deposition rate) is appropriately adjusted between the traveling speed of the substrate 1.
[0037]
Thereby, when the substrate 1 travels between the can rolls 47a and 47b, the surface is plasma-cleaned. When the substrate 1 reaches the position facing the vapor deposition source 49A of the guide roll 45 through the can roll 47c, the surface is sputtered. A metal layer 6 is formed. Furthermore, when the position facing the vapor deposition source 49B of the guide roll 45 is reached, the dielectric layer 4 is formed on the metal layer 6 by sputtering. Thereafter, the substrate 1 is subjected to a transmittance check by the optical monitor 50 and taken up by the take-up roll 46 via the can rolls 47d and 47e. However, the substrate 1 to be accommodated has an adhesion layer 2 on one side. , Metal layer 6 and dielectric layer 4 are formed in this order.
[0038]
At that time, the metal layer 6 and the dielectric layer 4 usually generate stress because they are formed by sputtering, but the adhesion layer 2 provided between the metal layer 6 and the substrate 1 buffers the stress to prevent the influence. It is supposed to be. Further, by forming the adhesion layer 2 in advance and forming the metal layer 6 and the dielectric layer 4, adhesion between these substrates 1 is increased. Therefore, in the formed substrate 1, the metal layer 6 and the dielectric layer 4 are less likely to be peeled off or cracked even when wound on a roll and bent or subjected to tension.
[0039]
When the film formation is completed on the substrate 1 having a predetermined length, the plasma electrode 48, the vapor deposition source 49A, and the vapor deposition source 49B are once stopped, and the substrate 1 is rewound onto the feed roll 44. The feed roll 44 and the take-up roll 46 may be interchanged, and the take-up roll 46 removed after the take-up may be attached to the position of the feed roll 44. Next, the plasma electrode 48, the vapor deposition source 49A, and the vapor deposition source 49B are operated again, and the metal layer 6 and the dielectric layer 4 are formed on the substrate 1 in the same manner as described above. Thus, by repeating the process of forming the metal layer 6 and the dielectric layer 4 at a time, the metal layer 6 and the dielectric layer 4 can be easily laminated periodically with a desired number of layers.
[0040]
Thereby, the optical multilayer body 7 in which the metal layers 6 and the dielectric layers 4 are alternately laminated is formed on one surface side of the substrate 1, and the thin film type ND filter 20 is manufactured.
[0041]
In the present embodiment, since the adhesion layer 2 is provided between the substrate 1 and the optical multilayer body 7, the optical multilayer body 7 can be adhered to the substrate 1 to prevent dropping or peeling. In addition, since the substrate 1 is made of a flexible polymer film, it is possible to realize production by sputtering film formation using a roll coating method, which has been difficult in the past, and to improve mass productivity.
[0042]
[Third Embodiment]
FIG. 5 shows a schematic configuration of a thin-film ND filter according to the third embodiment of the present invention. The thin-film ND filter 30 is configured in the same manner as the ND filter 10 according to the first embodiment except that the adhesion layer 2 is provided between the substrate 1 and the optical multilayer body 5. Therefore, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0043]
Also in the present embodiment, a PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of 188 μm is used for the substrate 1 and is coated with the hard coat layer 1a. In addition, the optical multilayer body 5 provided on the substrate 1 is obtained by alternately stacking two Nb layers 3 and two dielectric layers 4 in total. As described in the first embodiment, since the Nb layer 3 is formed to be relatively thick, it is easily formed to a predetermined thickness and has little variation. Therefore, since this optical multilayer body 5 has good control of the optical characteristics as well as the film thickness in the Nb layer 3, it has sufficiently flat transmittance spectral characteristics even with a small number of four layers. Yes.
[0044]
Further, here, an adhesion layer 2 is provided between the substrate 1 and the optical multilayer body 5 for improving the adhesion between them and for relaxing the stress generated in the optical multilayer body 5. This prevents the film from peeling or cracking at the interface between the two.
[0045]
A roll coating method can be suitably used for manufacturing such an ND filter 30. The reason is that since the substrate 1 is a flexible polymer film and the adhesion layer 2 is provided, the substrate 1 can be wound on a roll with less peeling and cracks. Further, since the Nb layer 3 is formed to be relatively thick, it is easy to control the film thickness at the time of film formation, the controllability is good even when the substrate 1 is running, and the number of layers is small. 5 Variation in thickness as a whole is small. Specifically, the ND filter 30 can be manufactured by forming the optical multilayer body 5 in the same manner as in the second embodiment. At this time, Nb3 may be formed by the vapor deposition source 49A of the film forming apparatus 100, and the dielectric layer 4 may be formed by the vapor deposition source 49B, and the optical multilayer body 5 is formed by only two operations.
[0046]
Thus, in the present embodiment, in the ND filter 30, the optical multilayer body 5 is formed including the Nb layer 3, and the adhesion layer 2 is provided between the substrate 1 and the optical multilayer body 5. Therefore, the same effect as the first embodiment and the second embodiment can be obtained. Therefore, an ND filter having the advantages of both embodiments can be obtained.
[0047]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described.
[0048]
Example 1
Nb layer and SiO ₂ The thin film type ND filter in which the optical multilayer body composed of layers is provided on the substrate via the adhesion layer composed of Si so that the transmittance in the visible region is constant 30% and the reflectance is 2% or less. The optical design was performed based on the optical constants in Table 1. The layer thicknesses of the respective layers obtained as a result are shown in Table 2, and the calculated values of the optical properties are shown in FIG.
[0049]
[Table 2]

[0050]
Subsequently, a thin-film ND filter was produced according to the configuration and thickness shown in Table 2, and the optical characteristics in the visible range were measured. The result is shown in FIG. From FIG. 6 and FIG. 7, it can be seen that the optical characteristics of the manufactured ND filter are substantially equal to the calculated values, and each layer was manufactured with the thickness as designed. Further, the transmittance was within a range of ± 1.9% on the basis of 30%, and the flatness was excellent, and the reflectance was 1.9% or less and a good characteristic was exhibited. Further, referring to Table 2, Nb layer and SiO ₂ It has been found that in a ND filter composed of layers, such good characteristics can be obtained only by stacking at most four layers.
[0051]
(Example 2)
Cr layer and SiO ₂ The thin film type ND filter in which the optical multilayer body composed of layers is provided on the substrate via the adhesion layer composed of Si so that the transmittance in the visible region is constant 30% and the reflectance is 2% or less. In addition, the design was performed using the optical constants of Cr shown in Table 3. The layer thickness of each layer obtained as a result is shown in Table 4, and the calculated values of optical properties are shown in FIG.
[0052]
[Table 3]

[0053]
[Table 4]

[0054]
In this way, it can be understood that the optical design may be carried out by the usual method also in this embodiment. However, as shown in FIG. 8, the transmittance of this filter falls in a V shape centering on a wavelength of 550 nm, and fluctuates by about ± 4% in the visible range from 30% as a reference. The reflectance is also low in the wavelength range of 500 nm to 550 nm, and becomes higher as the wavelength deviates from this range. In this embodiment, Cr layer and SiO ₂ In this case, the calculated value of the optical characteristics hardly changed when the number of layers was about 4 to 8.
[0055]
The difference between Example 1 and Example 2 is that SiO 2 ₂ The layer (metal layer) that is combined with the layer to form an optical multilayer body is Nb in Example 1, and Cr is used in Example 2. The ND filters of Examples 1 and 2 have almost the same optical characteristics as those shown above even when there is no adhesion layer. Therefore, the difference in the optical characteristics between Example 1 and Example 2 described above is considered to be caused by the material of the metal layer. By comparing the two, the optical multilayer body including the Nb layer was excellent. It is suggested that optical characteristics can be realized with a small number of layers.
[0056]
The present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the film forming apparatus 100 is provided with the vapor deposition source 49A and the vapor deposition source 49B, and two layers are formed by one roll coating. However, the present invention is not limited to this, and the film is formed by the roll coating method. What is necessary is just to be a thing, and the number, the kind, etc. of the vapor deposition source 49 are arbitrary. Specifically, when the film forming conditions are different for each layer of the optical multilayer body, one vapor deposition source 49 may be provided in one vacuum chamber 31, and one layer may be formed by one roll coating. . Conversely, a plurality of vapor deposition sources 49 may be provided in one vacuum chamber 31, and multiple layers may be formed by a single roll coating. Further, although the film forming apparatus 100 including one vacuum chamber 31 has been described, the vacuum chamber may be partitioned into several regions, and a film-like substrate may be run between them. By such a deformation of the film forming apparatus 100, it is possible to form an optical multilayer body with fewer steps.
[0057]
Further, in the above embodiment, the Nb layer 3 or the metal layer 6 and the dielectric layer 4 are formed by using the film forming apparatus 100. However, the vapor deposition source 49 is also provided for the adhesion layer 2 in the same manner. It may be formed by roll coating in the membrane device 100.
[0058]
In addition, although the deposition source 49 of the film forming apparatus 100 is for sputtering, it may be used for vacuum deposition. However, the sputtering method is preferable because the deposition rate is high and a uniform layer can be formed. As described above, when the roll coating method or the sputtering method is used as described above, the adhesion layer of the present invention buffers stress, so that it is preferably provided on the substrate in advance.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, the thin film ND filter according to any one of claims 1 to 4 includes the optical multilayer body formed on the substrate including the layer made of niobium (Nb). As a result, the Nb layer is formed to be relatively thick in order to obtain a desired transmittance, and the number of layers of the optical multilayer body can be reduced. Therefore, the film thickness can be easily controlled in the manufacturing process, and the number of film formation is small, so that productivity can be improved. At the same time, the optical characteristics can be improved.
[0060]
In addition, according to the thin film type ND filter according to any one of claims 5 to 10, since the adhesion layer is provided between the optical multilayer body and the substrate, at the interface between the two. Adhesion is improved, and the optical multilayer body can be prevented from falling off or peeling off. Therefore, film formation using a roll coating method, particularly formation of an optical multilayer body by sputtering can be performed, and mass productivity can be improved.
[0061]
Furthermore, according to the method for manufacturing a thin film type ND filter according to any one of claims 11 to 17, the optical multilayer body is formed by using a roll coating method, so that mass productivity is dramatically improved. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a thin-film ND filter according to a first embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the relationship between the transmittance and film thickness of an Nb thin film used in the thin film ND filter of FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of a thin-film ND filter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention viewed from the side.
FIG. 5 is a configuration diagram of a thin-film ND filter according to a second embodiment of the present invention.
6 is a graph showing calculated values of spectral characteristics of the thin film ND filter according to Example 1 of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing measured values of spectral characteristics of the thin-film ND filter according to Example 1 of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing calculated values of spectral characteristics of a thin-film ND filter according to Example 2 of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing spectral characteristics of a conventional thin film type ND filter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Adhesion layer, 3 ... Nb layer, 4 ... Dielectric layer, 5, 7 ... Optical multilayer body, 6 ... Metal layer, 10, 20, 30 ... Thin film type ND filter, 41 ... Vacuum chamber, 42 ... exhaust valve, 43 ... gas introduction valve, 44 ... feed roll, 45 ... guide roll, 46 ... winding roll, 47 ... can roll, 48 ... plasma electrode, 49A, 49B ... deposition source, 50 ... optical monitor, 100 ... Deposition equipment

Claims

A substrate,
Thin film type ND filter and an optical multi-layer body formed to include a layer of niobium (Nb) on the substrate.

The optical multi-layer member is one in which a layer and a dielectric layer made of Nb are periodically stacked
Thin film type ND filter according to 請 Motomeko 1.

Said dielectric layer is a layer of silicon dioxide (SiO ₂₎
Thin film type ND filter according to 請 Motomeko 2.

The optical multilayer body is composed of a total of four layers in which two layers of Nb and dielectric layers are alternately stacked .
Thin film type ND filter according to 請 Motomeko 3.

The optical multilayer body is formed on the substrate via an adhesion layer.
The thin film type ND filter according to claim 1 .

The adhesion layer is Ru silicon (Si) Tona
Thin film type ND filter according to 請 Motomeko 5.

The adhesion layer, Ru thickness der of 10nm or less the range of 1nm
Thin film type ND filter according to 請 Motomeko 5.

The substrate, that have a flexible
Thin film type ND filter according to 請 Motomeko 5.

The substrate, that Do a polymeric material
Thin film type ND filter according to 請 Motomeko 8.

An optical multilayer body including a layer made of niobium (Nb) is formed on a substrate using a roll coating method.
Thin film type ND manufacturing method of the filter.

The optical multi-layer member, formed by sputtering
Thin-film ND method for producing filter according to 請 Motomeko 10.

Before forming the optical multi-layer member, you an adhesion layer on the substrate
Thin-film ND method for producing filter according to 請 Motomeko 10.

It forms the adhesion layer by using a roll coating method
Thin-film ND method for producing filter according to 請 Motomeko 12.

It formed by sputtering the adhesion layer
Thin-film ND method for producing filter according to 請 Motomeko 12.

You form the adhesion layer of silicon (Si)
Thin-film ND method for producing filter according to 請 Motomeko 12.