JP4707567B2 - 光学フィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カーボンナノチューブを利用した光学フィルタとその製造方法に関する。

従来、カメラ、ビデオカメラ等の撮像装置で光の強い場所で撮影する場合や、写真や映像の風合いを変化させる場合に撮像装置に入る光の強度だけを特定の比率で減らす光学フィルタ（ＮＤフィルタ；Neutral Density filter）が用いられている。この光学フィルタとして、樹脂材料に吸収剤を分散させたフィルタ、表面に無機膜を蒸着させたフィルタ、カーボンナノチューブを分散させたインクをフィルム等の透明基材に塗布したフィルタ（特許文献１）が用いられている。
特開２００４−１４５０５４号公報

ところで、特許文献１に開示されたフィルタは、カーボンナノチューブを分散させたインクを塗布することによって形成される。カーボンナノチューブは、電気伝導性があるため摺動動作を行う光学フィルタに用いると静電気の影響を抑えることができ好ましい。しかし、カーボンナノチューブは、波長が長くなるにつれ光透過率が上昇する傾向を示す。従って、波長によらずほぼ均一な透過特性が求められるＮＤフィルタとして用いるのが難しいという問題がある。

そこで、カーボンナノチューブを用い、波長に対してほぼ同じ透過特性を備えるＮＤフィルタが求められている。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、良好な光学特性を備える光学フィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点にかかる光学フィルタは、
可視光域の光を減衰する光学フィルタであって、
透光性を備える樹脂と、炭素系材料と、ニッケル系材料とから構成され、
前記炭素系材料は、カーボンナノチューブである
ことを特徴とする。

前記透光性を備える樹脂からなる透明基板と、前記ニッケル系材料からなり前記透明基板上に形成されたニッケル層と、前記炭素系材料からなり前記ニッケル層上に形成された炭素層と、を備えてもよい。

前記透光性を備える樹脂からなる透明基板と、前記ニッケル系材料と前記炭素系材料とが分散され前記透明基板上に形成された減光層と、を備えてもよい。

前記透光性を備える樹脂に、前記炭素系材料と、前記ニッケル系材料とを混合し形成されてもよい。

前記カーボンナノチューブは、径が３００ｎｍ以下であってもよい。

前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。

前記ニッケル系材料は、ニッケル粉であってもよい。

前記ニッケル粉の粒径は３００ｎｍ以下であってもよい。

前記ニッケル粉は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。

前記ニッケル系材料はニッケルの金属錯体であってもよい。

前記ニッケル系材料は、ニッケル粒子であり、前記ニッケル粒子は前記カーボンナノチューブに担持されてもよい。

本発明の第２の観点にかかる光学フィルタの製造方法は、
透光性を備える樹脂からなる透明基板上に、ニッケル系材料からなるニッケル層を形成するニッケル層形成工程と、
前記ニッケル層の上に、炭素系材料からなる炭素層を形成する炭素層形成工程とを備え、
前記炭素系材料は、カーボンナノチューブであってもよい。

光学フィルタを製造する方法は、
炭素系材料とニッケル系材料と、を樹脂に混入させる混合工程と、
透光性を備える樹脂からなる透明基板上に、前記炭素系材料と前記ニッケル系材料とを混入した前記樹脂を印刷又は塗布することによって減光層を形成する減光層形成工程と、を備え、
前記炭素系材料は、カーボンナノチューブであってもよい。

光学フィルタを製造する方法は、
溶融させた透光性を備える樹脂に、炭素系材料と、ニッケル系材料とを分散させフィルタ材を形成するフィルタ材形成工程と、
光学フィルタの形状に対応したキャビティを有する金型に、前記フィルタ材を注入し、前記キャビティ内に前記フィルタ材を充填させる充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記フィルタ材を硬化させる硬化工程と、
前記金型から光学フィルタを取り出す取出工程と、
から構成され、
前記炭素系材料は、カーボンナノチューブであってもよい。

前記ニッケル系材料は、ニッケル粉、金属錯体のいずれかであってもよい。

本発明によれば、カーボンナノチューブとニッケルとを用いることによって良好な光学特性を備える光学フィルタ及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る光学フィルタ及びその製造方法について図を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る光学フィルタ１１ａを備えた光学フィルタ部材１０を図１に示す。図１（ａ）は、光学フィルタ部材１０の構成例を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。また、図２は光学フィルタ部材１０を用いた撮像装置２０を模式的に示した図である。

光学フィルタ部材１０は、図１（ａ）に示すように、平板状且つ羽根状で所定の硬度を備える平板１１と、平板１１の一部に一点破線で示すように設けられた光学フィルタ１１ａと、平板１１の一端部に形成された回動ピン１２と、平板１１の一端部に形成され、且つ回動ピン１２と反対の面に突き出して形成された作動ピン１３と、を備える。光学フィルタ部材１０は、図２に示す撮像装置２０内に設置される。回動ピン１２は、図２に示すようにフィルタ支持基板２３上の穴に嵌合されており、光学フィルタ部材１０の回転中心として機能する。作動ピン１３は、回動ピン１２とは反対の面に突き出て形成されており図示しないアクチュエータによって作動させられ、回動ピン１２を中心として光学フィルタ部材１０が回動する。なお、回動ピン１２と作動ピン１３とは、平板１１と一体的に成形されるか、平板１１に接着剤等で貼り付けられている。

撮像装置２０は、図２に示すようにレンズ２１ａ〜２１ｃと、絞り２２と、光学フィルタ部材１０と、フィルタ支持基板２３と、撮像素子２４と、基板２５とを備える。光学フィルタ部材１０は、この撮像装置２０内でフィルタ支持基板２３上に設置される。光学フィルタ部材１０の回動ピン１２は、フィルタ支持基板２３に設けられた穴に嵌合される。また、作動ピン１３は図示しないアクチュエータに係合される。アクチュエータによって作動ピン１３が駆動することで回動ピン１２を中心として光学フィルタ部材１０は回動し、光学フィルタ１１ａがフィルタ支持基板２３の開口部２３ａを遮る、又は開放する。このようにして、光学フィルタ１１ａはレンズ２１ａと絞り２２から入る光を減衰させる。光が減衰される割合は可視光域でほぼ一定であるため、基板２５上に設置されたＣＣＤ（Charge Coupled Devices）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子２４に届く光の色そのものは影響を受けない。

光学フィルタ１１ａは、図１（ｂ）に示すように、平板１１を構成する透明基板３１と、ニッケル層３２と、ＣＮＴ層３３と、から構成される。光学フィルタ１１ａは、光学フィルタ部材１０が図２に示すようにフィルタ支持基板２３の開口部２３ａを遮るように配置された際、開口部２３ａを覆い、絞り２２の開口部２２ａから入る光を減衰させる。従って光学フィルタ１１ａはフィルタ支持基板２３の開口部２３ａ及び絞り２２の開口部２２ａと同じか、これらより大きい面積を備える。また、撮像装置２０に入る光は光学フィルタ１１ａのみを通過するため、少なくとも光学フィルタ１１ａにおいて光を減衰する割合が波長に対しほぼ一定となっていればよい。本実施の形態では、主にニッケル層３２とＣＮＴ層３３とによって光は減衰されるため、ニッケル層３２内に分布するニッケル及びＣＮＴ層３３内に分布するＣＮＴは、少なくとも光学フィルタ１１ａでほぼ一定に分布されていればよい。また、平板１１の上面は、ＣＮＴ層３３が形成されるため、ＣＮＴ層３３に分散されたカーボンナノチューブによって凹凸状に形成される。従って、平板１１の上面で生ずる反射が良好に抑制される。

平板１１を構成する透明基板３１は、光学的に透明であれば良く、例えばＰＥＴ（PolyEthyleneTerephthalate）から構成される。透明基板３１は、例えば、１００μｍ程度の厚みを備える。

ニッケル層３２は、ニッケルから構成され、透明基板３１とＣＮＴ層３３との間に形成される。後述するようにニッケル層３２は、スパッタ、蒸着等によって透明基板３１上に形成される。ニッケル層３２を厚く形成すれば、光学フィルタ１０の光の透過率は低下し、薄く形成すれば透過率は上昇する。従って、光学フィルタ１０に求められる透過率に応じて適宜ニッケル層３２の厚みを調節する。本実施の形態では、ニッケル層３２は、例えば１５ｎｍ程度の厚みに形成される。

ＣＮＴ層３３は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を分散させた樹脂から構成され、ニッケル層３２の上面に例えば０．１〜１００μｍ程度の厚みに形成される。ＣＮＴ層３３中に分散されたカーボンナノチューブは炭素から構成され、それぞれ中空の円筒形状である。ＣＮＴの径が太すぎると可視光に対して散乱が生じ曇りとなるため、例えば径が１０〜３００ｎｍ、長さが０．１〜３０μｍのカーボンナノチューブを用いるのがよい。また、光学フィルタ１０は、可視光域で光を減衰する割合が一定であることが必要とされる。光学フィルタ１０が光を減衰する割合はカーボンナノチューブの添加量が多いほど低く、少ないほど高い。これを利用し、光学フィルタ１０に要求される減衰の割合に応じてカーボンナノチューブの添加率を変化させる。また、樹脂に対するカーボンナノチューブの添加率が増加するとフィルタ材の粘度が上昇し成形が困難となる。一方多量に混合すると、粘度上昇が起こり、印刷、成形に問題がある。このため、０．０１〜２０重量％程度で混入する。また、ＣＮＴ層３３は、本実施の形態では、ニッケル層３２上に印刷法、塗布法等によって形成される。

ＣＮＴ層３３を構成するカーボンナノチューブは、図３に示すような光学特性を備える。図３は、透明樹脂に混入させたＣＮＴ層を表面に形成した透明フィルム（ＰＥＴフィルム）の光の透過率を示すものである。透明フィルム（厚さ７５μｍ）上に、ＣＮＴの添加率０重量％の透明樹脂を１０μｍ、ＣＮＴ添加率０．３３重量％で厚み１０μｍ、ＣＮＴ添加率０．６６重量％で厚み２０μｍと変化させ、波長を連続的に変化させながら照射して透過率を測定した。図３から明らかなように、ＣＮＴを添加しない、つまり透明樹脂のみが形成された透明フィルムは、波長に対してほぼ一定の透過率を示す。しかし、ＣＮＴを０．３３重量％添加した場合と、ＣＮＴを０．６６重量％添加した場合とは、いずれも波長が長くなるにつれ、透過率が高くなる傾向を示す。上述したようにＣＮＴ混入０％の場合、波長による透過率の変化がみられないため、波長による透過率の変化はＣＮＴに由来するといえる。

一方、ニッケル層３２は、図４に示すような光学特性を備える。図４は、透明フィルム（ＰＥＴフィルム）上にスパッタにより厚みを１５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍに変化させてニッケル層を形成し、波長を連続的に変化させながら照射して透過率を測定した。なお、透明フィルムの厚みは１００μｍである。図４から明らかなように、１００ｎｍの厚みを備えるニッケル層は、いずれの波長の光もほとんど透過しない。５０ｎｍの厚みでも、２％前後の光のみ透過し、波長に対して透過率は大きく変化しない。一方、ニッケル層を１５ｎｍの厚みに形成すると、２０〜３０％の光を透過するものの、波長が長くなるにつれ顕著に透過率が低下する。このように、２％より大きい透過率を備えるようニッケル層を形成した場合、ニッケル層は波長が長くなるにつれ透過率が低下する特性を示すといえる。

次に、透明フィルム上にニッケル層及びＣＮＴ層を形成した透明フィルムの、光の透過率特性を図５に示す。１００μｍの厚みの透明フィルム（ＰＥＴフィルム）上にニッケル層を１５ｎｍの厚みに形成し、ニッケル層の厚みは変えずＣＮＴ層の厚みとＣＮＴの添加率とを変化させ測定を行った。具体的にはＣＮＴ添加率０．３３％で１１μｍの厚みのＣＮＴ層と、ＣＮＴ添加率０．６６重量％で２２μｍの厚みのＣＮＴ層とで透過率を測定した。図３及び図４と、図５とを比較して明らかなように、ニッケル層とＣＮＴ層とを重ねて形成することにより、それぞれの波長に対する傾斜した透過率特性が、補われ、波長に対してほぼ均一な透過率特性を示すことが分かる。

このように本実施の形態に係る光学フィルタ１１ａは、透明基板３１上にニッケル層３２を形成した上で、ＣＮＴ層３３を形成する。このようにＣＮＴ層３３とニッケル層３２とを重ねて形成することにより、ＣＮＴ層３３、ニッケル層３２の透過率特性が補われ、光学フィルタ１１ａは波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える。このように光学フィルタ１１ａは良好な光学特性を備える。

また、本実施の形態の光学フィルタ１１ａの上面はカーボンナノチューブを分散させたＣＮＴ層３３が光学フィルタ１１ａの表面に形成されており、ＣＮＴ層３３は凹凸な面に形成されることから、光学フィルタ１０の表面で起きる反射を良好に抑えることができる。更にカーボンナノチューブは導電性を備えるため、図２に示す撮像装置２０内で回動した場合であっても、良好に静電気の発生を抑制することができる。

次に、本実施の形態に係る光学フィルタ１１ａの製造方法を用いて説明する。

まず、透明基板上にスパッタ、蒸着等によってニッケル層を形成する。透明基板は、光学的に透明であればいずれを用いても良く、例えばＰＥＴを用いる。透明基板は、例えば１００μｍの厚みを備える。ニッケル層の厚みは、光学フィルタ１１ａに要求される透過率、またニッケル層上に形成されるＣＮＴ層の透過率特性等から決定され、例えば１５ｎｍ程度に形成される。また、透明基板は、複数枚の光学フィルタ１１ａを形成可能な面積を備える。

続いて、予め所定の合成方法で形成したＣＮＴを、バインダ中に混合、攪拌することによって均一に分散させる。バインダは、フッ素樹脂としてフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を、溶剤としてのメチルエチルケトンに混合させたものを用いる。なお、フッ素樹脂に限らず、光学的に透明であれば例えばポリエステル、塩化ビニル、シリコーン等を用いることができる。ＣＮＴは、バインダ中に容易に分散させることができるよう、予めイオン交換水に分散させておく。また、ＣＮＴは、径が太すぎると可視光に対して散乱が生じ曇りとなるため、例えば径が１０〜３００ｎｍ、長さが０．１〜３０μｍのものを用いる。また、ＣＮＴは０．０１重量％〜２０重量％程度分散させる。

続いて、ニッケル層の上面に光学フィルタの形状に対応する開口部を備えるメタルマスクを形成し、バインダに分散させたＣＮＴを印刷法、塗布法等を用いて塗布する。続いて、例えば１００℃程度で約１時間焼成することにより、ＣＮＴ層を形成する。ＣＮＴ層は０．１〜１００μｍ程度に形成される。

続いて、メタルマスクを取り外すと、光学フィルタ１１ａが完成する。更に、光学フィルタ部材１０の形に切り取り、回動ピン１２、作動ピン１３を接着剤等によって光学フィルタ部材１０に貼り付ける。これによって、光学フィルタ部１０が完成する。

このように本実施の形態の製造方法では、透明基板上にニッケル層を形成し、その上にＣＮＴ層を形成するため、波長が長くなるにつれ透過率が低下するニッケル層の特性と、波長が長くなるにつれ透過率が上昇するＣＮＴ層の特性とが補われ、波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える光学フィルタ１０を製造することができる。

特に本実施の形態の製造方法では、ＣＮＴ層をスクリーン印刷法等、安価な方法を使って形成することができるため、光学フィルタ１０の製造コストを削減することが可能である。

また、上述したように光学フィルタ１１ａの表面にＣＮＴ層３３が形成されるため、光学フィルタ１１ａの表面が凹凸状に形成され、フィルタ表面での反射を防ぐため従来必要であった粗面処理の工程を省略することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る光学フィルタ５１ａを備えた光学フィルタ５０を図を用いて説明する。本実施の形態の光学フィルタ５１ａが、第１の実施の形態の光学フィルタ１１ａと異なるのは、光学フィルタ５１ａが透明基板６１と、減光層６２との２層から構成される点にある。

本実施の形態に係る光学フィルタ５１ａを図６（ａ）及び（ｂ）に示す。図６（ａ）は光学フィルタ部材５０の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のII−II線断面図である。光学フィルタ部材５０は、図６（ａ）に示すように光学フィルタ５１ａを備える平板５１と、回動ピン５２と、作動ピン５３とを備え、第１の実施の形態と同様に撮像装置内に設置される。また、平板５１は、図６（ｂ）に示すように透明基板６１と、減光層６２とを備える。

透明基板６１は、図６（ｂ）に示すように、第１の実施の形態と同様に光学的に透明な基板、例えばＰＥＴ等から形成される。透明基板６１は、例えば１００μｍの厚みを備える。

減光層６２は、バインダにＣＮＴとニッケル粉とを分散させたものから構成され、透明基板６１上に形成される。減光層６２は例えば０．１〜１００μｍの厚みに形成される。

減光層６２に用いられるバインダは、フッ素樹脂としてフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を、溶剤としてのメチルエチルケトンに混合させたものを用いる。なお、フッ素樹脂に限らず、光学的に透明であれば例えばポリエステル、塩化ビニル、シリコーン等を用いることができる。

また、ＣＮＴは、径が太すぎると可視光に対して散乱が生じ曇りとなるため、例えば径は３００ｎｍ以下、長さは例えば０．１〜３０μｍのものを用いると良い。また、樹脂に対するカーボンナノチューブの添加率が少なすぎると十分な減光性を得られない、均一に分散させるのが困難であるという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷等が困難となる。このため、ＣＮＴは、バインダに対して０．０１〜２０重量％程度で混入するのが好ましい。また、減光層６２は、本実施の形態では、透明基板６１上に印刷法、塗布法等によって形成され、膜厚は０．１〜１００μｍ程度に形成される。

ニッケル粉も、可視光域の波長が散乱しない（透明である）ため可視光域の波長の１０分の１程度以下の粒径であるのが好ましく、具体的にニッケル粉の粒径は３００ｎｍ以下のものを用いるのがよい。また、ニッケル粉は、分散させる量が少ないと十分な減光性を得られず、また均一に分散させることが難しいという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷等が困難になるという問題がある。そこでニッケル粉は、バインダに対して０．０１重量％〜２０重量％程度混入するのが好ましい。なお、バインダに混合するのはニッケル粉に限らず、ニッケルに配位子が配位された金属錯体でも可能である。また、粉体、金属錯体としてＣＮＴとともにバインダに分散させる方法に限られず、ＣＮＴにニッケル粒子を担持させた上でバインダ中に分散させることも可能である。

このように、本実施の形態の光学フィルタ５１ａは、図３及び図４のような透過率特性を備えるニッケルとＣＮＴとをバインダに分散させた減光層６２を備えることにより、ニッケルとＣＮＴとの透過率特性が互いに補われ、波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える。

次に、本実施の形態の光学フィルタ５１ａの製造方法を説明する。
まず、光学フィルタ部材５０を複数枚得ることが可能な面積を備える透明基板を用意する。透明基板は、光学的に透明であればいずれを用いても良く、例えばＰＥＴから構成される。また、透明基板は、例えば１００μｍの厚みを備える。

続いて、減光層を形成するため、バインダにカーボンナノチューブ、ニッケル粉を混入、撹拌し均一に分散させる。バインダは、第１の実施の形態と同様にフッ素樹脂としてフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体を、溶剤としてのメチルエチルケトンに混合させたものを用いる。また、カーボンナノチューブは、径は３００ｎｍ以下、長さは例えば０．１〜３０μｍのものを用い、ニッケル粉は３００ｎｍ以下の粒径のものを用いる。なお、ニッケル粉に代えて、ニッケルの金属錯体、ニッケル粒子をＣＮＴに担持させた上でバインダに分散させることも可能である。ＣＮＴと、ニッケル粉とは、それぞれ０．０１重量％〜２０重量％程度分散させると良い。

次に、光学フィルタ５１ａの形状に対応する開口部を備えるメタルマスクを透明基板上に形成する。

続いて、メタルマスク上からＣＮＴ、ニッケル粉が混入されたバインダを印刷法、塗布法等によって塗布し、１００℃で約１時間ほど焼成する。これにより減光層が形成される。

次に、メタルマスクを取り外すと、光学フィルタ５１ａが完成する。更に、光学フィルタ部材５０の形状にカットする。続いて、回動ピン５２及び作動ピン５３を接着剤等によって平板５１に貼り付ける。これによって光学フィルタ部材５０が完成する。

このように、本実施の形態の製造方法では、バインダにＣＮＴとニッケル粉とを分散させ減光層を形成することにより、波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える光学フィルタを製造することができる。

さらに、本実施の形態では、バインダにＣＮＴだけでなくニッケルも混入させることにより、第１の実施の形態と異なり、ニッケル層を形成する工程を省略することができる。また、スパッタ等と比較して安価なスクリーン印刷法を用いることができるため、光学フィルタの製造コストを低くすることができる。

また、第１の実施の形態と同様に、表面にＣＮＴが分散された減光層が形成されるため、粗面処理工程を省略することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る光学フィルタ７１ａを備えた光学フィルタ部材７０を図を用いて説明する。本実施の形態の光学フィルタ７１ａが、第１の実施の形態の光学フィルタ１１ａと第２の実施の形態の光学フィルタ５１ａと異なるのは、平板が透明樹脂にＣＮＴとニッケルを混入したものから形成され、１層からなる点にある。

本実施の形態に係る光学フィルタ７１ａを備えた光学フィルタ部材７０を図７（ａ）及び（ｂ）に示す。図７（ａ）は光学フィルタ部材７０の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のIII−III線断面図である。光学フィルタ部材７０は、図７（ａ）に示すように光学フィルタ７１ａを備える平板７１と、回動ピン７２と、作動ピン７３とを備え、第１の実施の形態と同様に撮像装置内に設置される。また、平板７１は、図７（ｂ）に示すように１層から構成される。

平板７１は、透明樹脂にカーボンナノチューブ、ニッケル粉体を混入したものから形成される。平板７１は、回動動作が可能な程度に軽く形成される必要があり、例えば３０μｍ〜２００μｍの厚みを備える。

平板７１を構成する透明樹脂は、光学的に透明であれば良く、例えばＰＣ（Polycarbonate）、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）、ＰＳ（Polystyrene）、ＰＥＴ（PolyEthyleneTerephthalate）、ＰＥＳ（PolyEtherSulfone）、脂環式オレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂、ノルボルネン系耐熱透明樹脂、環状オレフィンコポリマー等を用いることができる。

また、ＣＮＴは、径が太すぎると可視光に対して散乱が生じ曇りとなるため、例えば径が３００ｎｍ以下が好ましく、長さが０．１〜３０μｍのものを用いるとよい。また、樹脂に対するカーボンナノチューブの添加率が少なすぎると十分な減光性を得られない、均一に分散させるのが困難であるという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷等が困難となる。このため、ＣＮＴは、透明樹脂に対して０．０１〜２０重量％程度で混入するのが好ましい。

ニッケル粉も、可視光域の波長が散乱しない（透明である）ため可視光域の波長の１０分の１程度以下の粒径であるのが好ましく、具体的にニッケル粉の粒径は３００ｎｍ以下であるのが好ましい。また、ニッケル粉は、分散させる量が少ないと十分な減光性を得られず、また均一に分散させることが難しいという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷等が困難になるという問題がある。そこでニッケル粉は、透明樹脂に対して０．０１重量％〜２０重量％程度混入するのが好ましい。なお、透明樹脂に混合するのはニッケル粉に限らず、透明樹脂に配位子が配位された金属錯体でも可能である。また、粉体、金属錯体としてＣＮＴとともに透明樹脂に分散させる方法に限られず、ＣＮＴにニッケル粒子を担持させた上で透明樹脂中に分散させることも可能である。

本実施の形態では、詳細に後述するように射出成形によって形成されるため、回動ピン７２及び作動ピン７３が平板７１と一体に形成される。このため、回動ピン７２及び作動ピン７３と、平板７１との接合面の強度が増し、回動ピン７２及び作動ピン７３は、光学フィルタ部材７０の回動動作に対して良好な強度を備える。

このように、本実施の形態の光学フィルタ７１ａは、図３及び図４のような透過率特性を備えるニッケルとＣＮＴとが分散された平板７１を備えることにより、ニッケルとＣＮＴとの透過率特性が互いに補われ、波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える。

本実施の形態に係る光学フィルタ７１ａの製造方法について図を用いて説明する。

本実施の形態で光学フィルタ７１ａは射出成形によって形成される。この射出成形で用いられる金型を模式的に図８に示す。固定金型９１及び可動金型９２は、図８に示すように光学フィルタ部材７０に対応するキャビティ９３、回動ピン７２に対応するキャビティ７３ａ、作動ピン７３に対応するキャビティ９３ｂ、ゲート９４、ランナー９５を備えるように形成される。固定金型９１には、キャビティ９３ｂが形成されており、可動金型９２には、キャビティ９３ａが形成されている。なお、キャビティ９３は、予めバインダにＣＮＴとニッケル粉が分散されたフィルタ材が硬化した際の収縮を考慮して形成されており、更に同時に複数の光学フィルタ部材７０を形成することができるよう固定金型９１及び可動金型９２とには複数のキャビティが形成されている。

フィルタ材は、溶融された樹脂にカーボンナノチューブを好ましくは０．０１重量％〜２０重量％程度添加し、ニッケル粉も好ましくは０．０１重量％〜２０重量％程度混入し、撹拌することによって樹脂中にほぼ均一に分散させる。

このフィルタ材を図示しない射出用シリンダで、図示しないスプル、ランナー９５及びゲート９４を通じてキャビティ９３内に所定の温度と圧力で注入する。キャビティ９３の面方向に沿ったゲート９４を通じてフィルタ材は注入されることから、フィルタ材中のカーボンナノチューブは光学フィルタ部材７０の面方向に配向しやすくなる。また、同様にキャビティ９３ａ、ｂ内でカーボンナノチューブは、光学フィルタ部材７０の面方向に対し垂直に配向しやすくなる。このようにカーボンナノチューブが特定方向に配向しやすくなることから回動ピン７２、作動ピン７３の強度が増す。

キャビティ９３、キャビティ９３ａ、ｂ内にフィルタ材が充填された後、フィルタ材を硬化させる。

フィルタ材が硬化した後、可動金型９２を動かして図示しない突出しピンにより光学フィルタ７０を取り出す。これによって、光学フィルタ部材７０が完成する。

このように、本実施の形態の製造方法では、バインダにＣＮＴとニッケル粉とを分散させ減光層を形成することにより、波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える光学フィルタを製造することができる。

更に、本実施の形態の光学フィルタの製造方法では、射出成形によって光学フィルタ７１ａを備えた光学フィルタ７０を形成する。従って、光学フィルタ部材７０を必要な大きさに成形することによって抜き加工等の工程を省略することができ、発生するゴミも削減することができる。また、回動ピン７２及び作動ピン７３を同時に形成することができるため、回動ピン７２等をフィルタに形成する工程も省略することが可能である。

本発明は上述した各実施の形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、回動ピン１２を回動中心として、作動ピン１３をアクチュエータによって作動させることによって、光学フィルタ１０を回動させる構成を採って説明したが、これに限られない。例えば、作動ピンのみを備え、作動ピンをアクチュエータ等で回転させることで、光学フィルタ１０を回動させる等、光学フィルタ１０を駆動する構成によって適宜変更することが可能である。また、回動ピン１２と作動ピン１３は同一面上にあってもよい。また、光学フィルタ１０は更にガイドを備えることも可能である。

また、上述した第３の実施の形態では、固定金型９１及び可動金型９２の横方向からフィルタ材を注入する構成を例に挙げて説明したが、これに限られず、減衰領域７１ａ以外の箇所であれば、垂直な方向からフィルタ材を注入する構成を採ることも可能である。また、固定金型９１に作動ピン７３に対応したキャビティ９３ｂが形成され、可動金型９２に回動ピン７２に対応したキャビティ９３ａが形成される場合を例に挙げて説明したがこれに限られず、固定金型９１に回動ピン７２に対応したキャビティが形成されていても良い。固定金型９１及び可動金型９２は、光学フィルタ部材７０の形状に合わせて適宜変更することが可能である。

図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る光学フィルタの構成例を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すI−I線断面図である。 本発明の第１の実施の形態の光学フィルタが搭載された撮像装置を示す図である。 透明フィルム上に形成されたＣＮＴ層の光の透過率を示す図である。 透明フィルム上に形成されたニッケル層の光の透過率を示す図である。 透明フィルム上にニッケル層とＣＮＴ層を形成した場合の、光の透過率を示す図である。 図６（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る光学フィルタの構成例を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すII−II線断面図である。 図７（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る光学フィルタの構成例を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すIII−III線断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光学フィルタの製造方法を示す図である。

符号の説明

１０，５０，７０ 光学フィルタ部材
１１，５１，７１ 平板
１１ａ，５１ａ，７１ａ 光学フィルタ
１２，５２，７２ 回動ピン
１３，５３，７３ 作動ピン
２０ 撮像装置
２１ａ〜ｃ レンズ
２２ 絞り
２２ａ 開口部
２３ フィルタ支持基板
２３ａ 開口部
２４ 撮像素子
２５ 基板

Claims (15)

1. 可視光域の光を減衰する光学フィルタであって、
   透光性を備える樹脂と、炭素系材料と、ニッケル系材料とから構成され、
   前記炭素系材料は、カーボンナノチューブである
   ことを特徴とする光学フィルタ。
2. 前記透光性を備える樹脂からなる透明基板と、前記ニッケル系材料からなり前記透明基板上に形成されたニッケル層と、前記炭素系材料からなり前記ニッケル層上に形成された炭素層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
3. 前記透光性を備える樹脂からなる透明基板と、前記ニッケル系材料と前記炭素系材料とが分散され前記透明基板上に形成された減光層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
4. 前記透光性を備える樹脂に、前記炭素系材料と、前記ニッケル系材料とを混合し形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
5. 前記カーボンナノチューブは、径が３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
6. 前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
7. 前記ニッケル系材料は、ニッケル粉であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
8. 前記ニッケル粉の粒径は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の光学フィルタ。
9. 前記ニッケル粉は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学フィルタ。
10. 前記ニッケル系材料はニッケルの金属錯体であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
11. 前記ニッケル系材料は、ニッケル粒子であり、前記ニッケル粒子は前記カーボンナノチューブに担持されることを特徴とする請求項３又は４に記載の光学フィルタ。
12. 光学フィルタを製造する方法であって、
    透光性を備える樹脂からなる透明基板上に、ニッケル系材料からなるニッケル層を形成するニッケル層形成工程と、
    前記ニッケル層の上に、炭素系材料からなる炭素層を形成する炭素層形成工程とを備え、
    前記炭素系材料は、カーボンナノチューブである
    ことを特徴とする光学フィルタの製造方法。
13. 光学フィルタを製造する方法であって、炭素系材料とニッケル系材料と、を樹脂に混入させる混合工程と、
    透光性を備える樹脂からなる透明基板上に、前記炭素系材料と前記ニッケル系材料とを混入した前記樹脂を印刷又は塗布することによって減光層を形成する減光層形成工程と、を備え、
    前記炭素系材料は、カーボンナノチューブである
    ことを特徴とする光学フィルタの製造方法。
14. 光学フィルタを製造する方法であって、溶融させた透光性を備える樹脂に、炭素系材料と、ニッケル系材料とを分散させフィルタ材を形成するフィルタ材形成工程と、
    光学フィルタの形状に対応したキャビティを有する金型に、前記フィルタ材を注入し、前記キャビティ内に前記フィルタ材を充填させる充填工程と、
    前記キャビティ内に充填された前記フィルタ材を硬化させる硬化工程と、
    前記金型から光学フィルタを取り出す取出工程と、
    から構成され、
    前記炭素系材料は、カーボンナノチューブである
    ことを特徴とする光学フィルタの製造方法。
15. 前記ニッケル系材料は、ニッケル粉、金属錯体のいずれかであることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法。

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