JP4976698B2 - Ｎｄフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラやスチルビデオカメラ等に使用されるＮＤフィルタに関するものである。

濃度が連続的に変化するＮＤ（Neutral Density）フィルタの用途としては、例えば、表示パネルの濃度分布を補正する補正板として使用されたり、顕微鏡等に光を供給する光量調整用のフィルタとして使用されている。また、近年では、マイクロレンズアレイ作製用のフォトマスク等に使用されたり、多岐の分野において使用されている。

従来から、光量絞りは銀塩フィルム、或いはＣＣＤやＣＭＯＳセンサのような固体撮像素子への入射光量を制御するために設けられており、被写界が明るくなるにつれ、より小さく絞り込まれる構造となっている。従って、快晴時や高輝度の被写界を撮影する際には、絞りは所謂小絞りとなり、ハンチング現象や光の回折現象等の影響も受け易いことから、像性能に劣化を生じさせる場合がある。

これに対する対策として、絞りの近傍にＮＤフィルタを配置したり、或いは絞り羽根にＮＤフィルタを貼り付けることにより入射光量の制御を行い、被写界の明るさが同一であっても、絞り開口部をより大きくできるような工夫がなされている。

また近年では、撮像素子の感度が向上するに従って、ＮＤフィルタの濃度を濃くすることによって光の透過率を更に低下させ、高感度のＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等から成る撮像素子を使用しても、絞り開口部が小さくなり過ぎないようにしている。

しかし、このようにＮＤフィルタの濃度を濃くすると、ＮＤフィルタを透過した光束と、ＮＤフィルタの存在しない部分を通過した光束との光量差が大きく異なることになる。そのため、画面内で明るさが異なるシェーディング現象が発生したり、解像度が低下してしまうという欠点が生ずる。この欠点を解決するために、ＮＤフィルタの濃度を連続的に変化させ、このＮＤフィルタを光軸上で移動させることにより、連続的に透過率を変化させる所謂グラデーション構造を採る必要がある。

一般的なＮＤフィルタの作製方法としては、基材中に光を吸収する有機色素又は顔料を混入して練り込むか、基材に光を吸収する有機色素又は顔料を塗布して作製される。これらの製造方法では、濃度が均一なＮＤフィルタは作製可能であるが、分光透過率の波長依存性が大きい欠点があり、更に濃度が連続的に変化するグラデーション勾配を有するＮＤフィルタを作製することは極めて困難である。

また特許文献１には、真空蒸着法により楕円形のグラデーションフィルタの製造方法が開示されている。しかし、この方法では例えば３ｍｍ程度の狭い範囲内において、透過率を３〜８０％まで変化させたりすることができない等の欠点がある。

絞り羽根に貼り付けた単一濃度のＮＤフィルタを複数枚重ねることにより、濃度を変化させることは可能である。しかし、この方法ではＮＤフィルタの枚数が増加することによりコストアップとなる。更には、絞り羽根に複数枚のＮＤフィルタを貼り付けることによる占有体積が大きくなり、小型・省スペース化や軽量化に対応できない等の欠点が生ずる。

これらの理由により、本発明者らは特許文献２に示すように、連続的に濃度が変化するグラデーション勾配を有するＮＤフィルタを作製する方法を提案している。このＮＤフィルタを形成する基板には、任意形状への加工性、小型化・軽量化等の要望に伴い、シート状の合成樹脂材料を使用し、濃度が連続的に変化するグラデーション勾配を有する薄膜を成膜する。この合成樹脂材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＶＣ（塩化ビニル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯ（ポリオレフィン）等が使用できる。

連続的に濃度を変化させる方法としては、真空蒸着法やスパッタ法等により基板上に薄膜を成膜し、その積層される薄膜の膜厚分布の一部を順次に厚く、又は順次に薄くなるように制御する。或いは、吸収係数を順次に小さく、又は順次に大きくなるように制御する方法等も考えられている。

ただし、このような連続的に濃度が変化するグラデーション勾配を有するＮＤフィルタの場合には、連続的に濃度変化する全領域に渡り、反射率を低減させることは極めて困難である。そして、一部領域での反射光に起因して、フレアやゴーストが発生する等の、画像に悪影響を与えてしまう問題がある。

そこで、先の特許文献２、３等においては、ＮＤ膜の最表層に反射防止膜としてＭｇＦ₂膜やＳｉＯ₂膜等の低屈折率材料を略一定膜厚で成膜し、これにより連続的に濃度が変化する全領域においての反射率を低減することを図っていた。

特開平１１−３８２０６号公報 特開２００４−１１７４７０号公報 特開２００４−２０５７７７号公報

従来のＮＤフィルタは、最表層にＭｇＦ₂膜やＳｉＯ₂膜等の低屈折率材料から成る反射防止膜を略一定膜厚で成膜することにより、画質を向上させるために重要な反射率の低減を図っている。しかし、近年の固体撮像素子の更なる高感度化、高精細化等の高性能化に伴い、現在では同程度の反射率低減を図ったとしても、撮影画像にゴーストやフレア等の不具合を発生してしまう場合がある。

これは濃度Ｄが概ね０．３以上の領域においては、入射光そのものが可視光波長全域に渡って減衰されるため反射光が比較的少なく、画像を劣化させる程度の問題になることは殆どない。しかし、濃度Ｄが０．３以下の低濃度領域においては、入射光が減衰される割合が小さく、上述した特許文献では必ずしも低濃度領域の反射を十分に低減できず、画像劣化の原因となる場合がある。ここで、濃度Ｄは透過率Ｔから、Ｄ＝ｌｏｇ₁₀（１／Ｔ）で求めた値である。

更に、これに加えて特許文献２、３に示すように、膜厚を連続的に変化させるグラデーション勾配を有するＮＤフィルタの場合には、濃度が濃い領域ほど必然的に膜厚が厚くなり、膜応力は当然大きくなる。上述の反射光対策として、最表層に更に反射防止層を追加して成膜した場合には、濃度Ｄが約０．８以上の濃度領域であると、クラックや皺が発生する可能性が極めて高くなってしまうという別の問題が生ずる。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、クラックや皺等を発生させることなく、濃度が０．３以下程度の低濃度領域における可視波長領域の分光反射率を低減したＮＤフィルタを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るＮＤフィルタの技術的特徴は、合成樹脂材から成る透明基板上に光減衰膜を成膜し、該光減衰膜により低濃度から高濃度に連続的又は段階的に濃度が変化する領域を有するＮＤフィルタにおいて、前記光減衰膜の上層に１つの材質から成る第１の反射防止膜を成膜し、前記低濃度領域の前記光減衰膜の上層に成膜した前記第１の反射防止膜の上層に、複数の材質から成る多層膜による第２の反射防止膜を成膜したことにある。
また、本発明に係るＮＤフィルタの技術的特徴は、合成樹脂材から成る透明基板上に光減衰膜を成膜し、該光減衰膜により低濃度から高濃度に連続的又は段階的に濃度が変化する領域を有するＮＤフィルタにおいて、前記光減衰膜の上層に１つの材質から成る第１の反射防止膜を成膜した領域と、前記低濃度領域の前記光減衰膜の上層で前記第１の反射防止膜が成膜されない領域とを有し、前記第１の反射防止膜が成膜されない領域には複数の材質から成る多層膜による第２の反射防止膜を成膜したことにある。

本発明に係るＮＤフィルタによれば、クラックや皺等を発生させることなく、低濃度領域における可視波長領域の分光反射率を低減したＮＤフィルタを得ることができる。また、従来のＮＤフィルタの反射に起因したフレアやゴースト等による画像劣化の要因となる諸問題の解決を図ることができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明のＮＤフィルタの基礎材となるグラデーション勾配を有するＮＤフィルタ基材の断面図を示している。ＰＥＴ基板１上には、真空蒸着法により誘電体膜と可視光吸収膜を交互に光減衰膜であるＮＤ膜２、反射防止膜としてＭｇＦ₂膜３が順次に積層されている。

図２はこの膜構成図を示し、ＮＤ膜２として、誘電体膜であるＡｌ₂Ｏ₃膜２ａと可視光吸収膜であるＴｉＯｘ膜２ｂとが交互に積層され、最表層にＭｇＦ₂膜３が積層されている。

基板１には、ガラス転移点Ｔｇが高く、かつ可視光の波長域において透明性が高く、更に吸水率が低く、曲げ弾性率が大きいＰＥＴ樹脂を選択している。なお、ＰＥＴ樹脂以外にもポリオレフィン樹脂、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート等を使用することも可能である。

図３はこのグラデーション勾配を有するＮＤフィルタ基材の濃度分布図を示しており、横軸に基板上の位置、縦軸を濃度とし連続的に濃度変化するグラデーション濃度分布を示している。真空蒸着法により基板１上に薄膜を成膜し、積層される薄膜の膜厚分布を制御することにより、濃度を連続的又は段階的に変化させる手段を選択している。また、真空蒸着法は膜厚を比較的容易に制御でき、かつ可視領域の波長で散乱が極めて小さいことから選択した。

連続的に濃度を変化させる方法としては、その他にも基板表面に所望の波長領域の透過を吸収する吸収剤を塗布することにより連続的に変化させる方法や、前述したように薄膜の膜厚分布や吸収係数を制御する方法等がある。

一般的には、これらの中で膜厚分布の一部を変化させる方法が最も正確に制御可能である。一般的なグラデーション勾配を有するＮＤフィルタ又は多濃度タイプのＮＤフィルタ作製方法としては、上述の真空蒸着法、スパッタリング法、ＩＡＤ法、ＩＢＳ法、イオンプレーティング法等の様々な方法により基板上に薄膜を成膜することができる。

図４は真空蒸着法により濃度分布を与えるために使用する基板とマスクの斜視図、図５は断面図を示している。材質厚７５μｍのＰＥＴ基板１上に、複数枚の遮蔽板１１ａ、１１ｂから成るマスク１１を斜設する。基板１とマスク１１とが成す角度、マスク１１を構成する遮蔽板１１ａと遮蔽板１１ｂとの距離、基板１からマスク１１の最も離れた部分の距離を適切に設定することにより、基板１上に所望の濃度変化を有する薄膜を成膜することが可能となる。

基板１にＮＤ膜２を成膜した後に、真空蒸着装置のチャンバから基板１上に設けたマスク１１を真空雰囲気中において取り外す。そして、更に最表層に反射防止膜であるＭｇＦ₂膜３を光学膜厚ｎ×ｄ（ｎは屈折率、ｄは機械膜厚）でλ／４（λ＝５４０ｎｍ）成膜することにより、ＮＤフィルタ基材を作製する。

最表層のＭｇＦ₂膜３は反射率低減を目的としており、膜の屈折率ｎが可視域の波長域で１．５以下のものを選択し、具体的にはＭｇＦ₂を使用した。最表層の反射防止膜にＳｉＯ₂膜等を使用した場合でも、ほぼ同様のＮＤフィルタ基材を作製することが可能である。

ＮＤ膜２の膜厚により、濃度が連続的に変化するグラデーション勾配を有するＮＤフィルタ基材の場合には、通常では濃度が薄い、つまり透過率が高いほど反射率が高くなってゆく。これは濃度が濃いほど光の吸収が大きいため、入射光に対してＮＤ膜２を透過してから発生する反射光が、各光路でＮＤ膜２を再度透過することにより大きく減衰されるからである。更に、ＮＤ膜２を透過してから発生する反射に、基板１の面での反射や基板１の裏面での反射等を足し合わせた合計としての反射が小さくなる。これらの理由により、ＮＤ膜２の膜厚が薄い低濃度領域においては反射が比較的大きくなってしまい、この反射が画像に悪影響を与えてしまうことがある。

従って、最も反射率が高くなる最小濃度領域を最適に反射低減できるように、ＮＤ膜２の膜構成を設計する必要がある。そして、このＮＤ膜２の上層の全領域に渡って略一定膜厚の反射防止膜であるＭｇＦ₂膜３を成膜することにより、グラデーション勾配を有する領域の反射を全体的に低減することが可能となる。

また、グラデーション勾配を有するＮＤフィルタ基材の別の成膜方法としては、図６に示すように真空蒸着法により基板１上に膜厚分布の一部を連続的に変化させたＮＤ膜２を成膜する。このＮＤ膜２上にＮＤ膜２と同様の方法で、マスク１１を使用して更にＭｇＦ₂膜３を成膜する。しかし、このＭｇＦ₂膜３はＮＤ膜２と同様に均一な膜厚でなく傾斜膜のため、濃度傾斜領域全域としての反射特性が稍々劣るという問題がある。

このように、図４、図５で示すようなマスク１１を用い、図６に示すように全層を膜厚変化させて成膜すると、反射防止条件が合わなくなり、反射率の上昇が生じ、画質上ではゴースト現象やフレア現象が発生してしまう場合がある。このことを考慮すると、ＭｇＦ₂膜３を成膜する際にはマスク１１を取り外し、図１に示すようにＮＤ膜２の全面に渡って略一定膜厚となるように成膜することが好ましい。

ＮＤフィルタ基板に皺やクラック等を生じさせることなく、全ての濃度領域全域において、できるだけ反射を低減することを目的とするには、最表層の反射防止膜は一定膜厚となる構成とすることが望ましい。しかし、濃度０．８以下の領域で別途に反射防止層等を設ける構成を前提とする場合には、濃度０．８以上での反射が悪影響を及ぼさない程度に納まれば、全層を濃度傾斜させることも可能である。

真空蒸着装置において、チャンバ内の真空雰囲気中でマスク１１を取り除くには、特殊な機構が必要であることから、チャンバ内を真空状態を保持したまま、又は同レベルの真空状態においてマスク１１を取り外すことは困難である。従って、チャンバ内を一度大気中に晒し、マスク１１を取り外して再調整を実施する場合には、ＮＤ膜２の最表層である第８層のＴｉＯｘ膜２ｂの酸化を防止するために、ＭｇＦ₂膜３を２回に分けて成膜することが好ましい。

例えば、第８層のＴｉＯｘ膜２ｂの成膜終了後に、図７に示すように第８層のＴｉＯｘ膜２ｂにＭｇＦ₂膜３ａ、３ｂの２回に分けて成膜する。先ず、１回目に成膜するＭｇＦ₂膜３ａは、マスク１１を設けた状態のまま、ＮＤ膜２上に濃度の最も濃い領域が最も厚く光学膜厚ｎ×ｄでλ／３２（λ＝５４０ｎｍ）となるように成膜する。このＭｇＦ₂膜３ａを成膜したことにより、マスク１１を取り外すためにチャンバ内を大気等に晒しても、第８層のＴｉＯｘ膜２ｂの酸化を防止できる。なお、このＭｇＦ₂膜３ａの膜厚はλ／３２に限定されず、第８層のＴｉＯｘ膜２ｂの酸化を防止できる程度の厚さであればよい。

そして、マスク１１を取り外した状態で、再びチャンバ内を真空状態として、ＭｇＦ₂膜３ａ上に光学膜厚ｎ×ｄで７λ／３２の２回目のＭｇＦ₂膜３ｂを成膜する。ＭｇＦ₂膜３ａは図４、図５で示すようなマスク１１を使用して成膜したため、膜厚はＮＤ膜２と同様にグラデーション勾配を有する形状になる。しかし、それは最も厚い部分がλ／３２の膜厚であり、マスク１１を取り外した後に成膜した７λ／３２の略一定膜厚のＭｇＦ₂膜３ｂが支配的な膜厚となるため、ＭｇＦ₂膜３ａの膜厚傾斜部の影響は殆ど受けずに、効率良く反射を抑制することができる。

図８に示すＮＤフィルタ基材においては、最表層のＭｇＦ₂膜３ａはＮＤ膜２の第８層のＴｉＯｘ膜２ｂまでと同様に、マスク１１を設けた状態のまま成膜する。次に、このＭｇＦ₂膜３ａの濃度傾斜と反対の傾斜を形成するように、マスク１１を再調整し、更に濃度の均一な濃度領域には重ねて成膜されないようにマスク等で覆い、ＭｇＦ₂膜３ａ上の濃度傾斜領域にＭｇＦ₂膜３ｃを成膜する。そして、ＭｇＦ₂膜３ａ、３ｃとを合計して全ての濃度領域に渡り、反射防止膜が略一定膜厚になるようにする。

同様に、図９に示すＮＤフィルタ基板においては、ＮＤ膜２の第８層のＴｉＯｘ膜２ｂまでと同様のマスク１１を設けた状態のまま、ＭｇＦ₂膜３ａを最も厚い部分で光学膜厚ｎ×ｄがλ／８となるように成膜する。次に、このＭｇＦ₂膜３ａの濃度傾斜と反対の傾斜を形成するように、マスク１１を再調整し、最も膜厚の薄い部分の光学膜厚ｎ×ｄがλ／８（λ＝５４０ｎｍ）のＭｇＦ₂膜３ｄを成膜する。これにより、ＭｇＦ₂膜３ａ、３ｄとを合計して全ての濃度領域に渡り、反射防止膜が略一定膜厚となるようにできる。

これらの図７〜図９に示すＮＤフィルタ基材は、図１に示すＮＤフィルタと比較すると、真空雰囲気中でマスク１１を取り外すための特殊な機構を備えた真空蒸着膜を必要としない。更に、最表層の合計したＭｇＦ₂膜３から成る反射防止膜は略均一な膜厚であるため、濃度傾斜領域の反射率を全体的に低減できる。

しかし、近年の固体撮像素子の高性能化に伴い、より反射率が低いＮＤフィルタが必要とされており、反射防止層には更なる低反射を実現する必要が生じている。要求される仕様によっては、反射防止対策をＮＤ膜２上の全領域に成膜するＭｇＦ₂膜のみで行うのではなく、部分的に複数層から成る別の反射防止膜を付加して行う構成が必要とされる。

また、濃度を濃くするためにはＮＤ膜２の膜厚をより厚くする必要が生じ、濃度が変化する全領域に複数層の反射防止膜を成膜した場合には、反射率の低減が実現可能である。しかし、ＰＥＴ基板１を使用したＮＤフィルタの場合には、膜厚の厚い反射防止膜を蒸着すると熱応力により膜厚の厚くなる高濃度領域においてクラックや皺等が発生する虞れが生じ、別の問題が発生する可能性がある。

上述のような方法により製作されたＮＤフィルタは、全濃度領域においてＮＤフィルタの反射光に起因して発生する画像劣化の可能性を低減できている。しかし、低濃度領域においては、更に反射光の低減が求められている。

これらの理由から本実施例においては、先ず基板１上に最大濃度が１．０で濃度が連続的に変化するグラデーション勾配を有するＮＤ膜２を成膜し、最表層に図１、図６〜図９に示すような単層又は複数層のＭｇＦ₂膜３を成膜してＮＤフィルタ基材を製作する。

更に本発明の実施例１では、図１０に示すようにＮＤ膜２の可視波長領域の分光反射率が比較的大きく、膜厚が比較的薄い低濃度領域、例えば濃度０．３以下の領域のＭｇＦ₂膜３上に、多層膜から成る反射防止膜４を成膜することにより反射防止機能を向上させている。なお、この反射防止膜４は図１１に示すように、ＳｉＯ₂膜４ａとＴｉＯ₂膜４ｂとを交互に積層した５層構成の略一定膜厚であり、低濃度領域だけに成膜するように、部分的にマスキングして真空蒸着法により成膜している。

反射防止膜４の膜構成に関しては、本実施例では濃度が最も薄い部分の反射率を最も低減できるような膜構成としている。しかし、必ずしもこのような構成である必要はなく、ＮＤフィルタに求められる仕様によって最適な設計は様々である。また、ＮＤ膜２の構成によっては、種々の組合わせを採用することができ、図６〜図９に示したＮＤフィルタ基材に対し、図１２〜図１５に示すように反射防止膜４を組み合わせることができる。

図１６は実施例２におけるＮＤフィルタの断面図を示しており、先ずは実施例１と同様に基板１上にＮＤ膜２、ＭｇＦ₂膜３ａ、３ｂが積層されたＮＤフィルタ基材に、反射防止膜４が積層されている。即ち、ＮＤ膜２の例えば濃度０．３以下の領域に成膜するようにマスク１１を再調整し、反射防止膜４を図１１に示すような膜構成で連続的に膜厚を変化させて真空蒸着法により成膜している。

この反射防止膜４の膜厚分布はＮＤ膜２が薄くなると厚くなり、ＮＤ膜２の膜厚が厚くなると、反射防止膜４の膜厚は薄くなる構成とすることが望ましい。このような膜厚とすることにより、ＭｇＦ₂膜３ｂと反射防止膜４の膜厚段差による境界面での急激な位相差に起因する光学特性への悪影響を防止することができる。例えば、図１０に示したＮＤフィルタと比較すると、全体的に緩やかな膜厚分布とすることができる。

また本実施例２においては、濃度０．３以下の領域に反射防止膜４を部分的に成膜したが、要求される仕様によっては、０．２〜０．８の範囲の濃度以下の領域においても反射防止膜４を成膜することは十分に考えられる。なお、濃度０．８以上の領域においては、上述したように皺、クラック等の別な問題が発生することを考慮して膜設計を行う必要がある。更に、このような場合には、合計の成膜層数が増加し、成膜時間も長くなることが懸念されるため、成膜による基板１への熱応力や膜応力の影響を考慮して膜設計等を行う必要がある。

実施例２においては、ＮＤ膜２上にＭｇＦ₂膜３から成る反射防止膜と、図１１に示す多層膜から成る反射防止膜４とを重ねて成膜した。しかし、更に反射率の低減を必要とする場合には、図１７に示すように、基板１の反射防止膜４を成膜した面と反対側の面に、別途に反射防止膜５を設けることもできる。

この反射防止膜５の膜構成も様々とすることができ、例えば図１２〜図１６に示すＮＤフィルタの基板１の裏面に、図１７と同様に反射防止膜５を成膜することも可能である。この反射防止膜５においても、膜構成が単層膜であったり、多層膜であったり、或いは成膜領域がＮＤ膜２の裏面全域であったり、一部領域とすることができる。

このような構成とすることにより、基板１の裏面で反射される光をこの反射防止膜５により減少させることができ、更に反射率を低減させることができる。

図１８、図１９は図１０、図１３のＮＤフィルタの改良例をそれぞれ示し、ＭｇＦ₂膜３ａ、３ｂを成膜する際に、所定濃度以下の領域をマスキングして成膜した後に、ＮＤ膜２上のＭｇＦ₂膜３ａ、３ｂが成膜されなかった領域に反射防止膜４が形成されている。図１０に示すように、ＭｇＦ₂膜３上に反射防止膜４を成膜する方法では、例えば更なる反射の低減を要求されて、反射防止膜４の積層数を増加した場合に、膜厚が厚くなることにより熱応力によりクラックが入る可能性があるのに対し、この方法ではその問題の発生を著しく低減することができる。

また、図２０は図１９のＮＤフィルタの更なる改良例を示しており、ＮＤ膜２上に成膜した反射防止膜であるＭｇＦ₂膜３ａ、３ｂの合計の膜厚と、反射防止膜４の膜厚が同等の膜厚になるように成膜している。この方法によれば、膜厚段差による境界面での急激な位相差の発生に起因する光学特性への悪影響を低減することができる。

なお、ＮＤフィルタ基材はＮＤ膜２と反射防止膜４を成膜した後に、温度１１０℃で１時間の熱処理を行う。１１０℃を選択した理由は、１００℃未満では環境安定性向上の効果が不十分であり、１３０℃を超えると基板１の熱的劣化を生じて、膜にクラックが発生する等問題が生ずるためである。本実施例の条件下においては、熱処理の温度は１１０〜１３０℃の間が適当である。

更に、環境安定性を調べるため、上述の熱処理を施したＮＤフィルタを温度６０℃、湿度８５％で２４０時間の放置試験を行い、試験前後での透過率を測定すると、その差が０．２％以下と殆ど差は見られなかった。参考として、熱処理を行わないものを同様な環境試験を行うと、試験前後での透過率を測定すると２％前後増加した。

このような現象が起きる要因としては、真空蒸着時の基板温度が低いことが挙げられる。膜の封止密度は成膜時の基板温度が大きく影響し、温度が低いと封止密度が低くなり、水分・酸素等を透過し易く、そのため可視光吸収膜であるＴｉＯｘ膜２ｂの酸化が促進される。更に、このＴｉＯｘ膜２ｂを保護するＡｌ₂Ｏ₃膜２ａ等の誘電体膜の保護効果が少ないこととの両方の影響から透過率が上昇するものと推測される。熱処理を行うと環境安定性が向上するのは、エージング効果であると考えられる。

また、基板１にガラス基板を用いる場合には、基板温度は２００〜２５０℃、望ましくは３００℃前後まで加熱して成膜できる。しかし、基板１が合成樹脂材の場合には、基板が熱収縮を起こさない温度で成膜する必要があり、基板１や成膜時間等の諸条件によっても異なるが、その基板温度は１３０℃未満に制約される。

図２１はこのように作製されたＮＤフィルタの分光反射率のグラフ図を示す。濃度１．０、０．７５、０．５、０．３、０．１におけるＮＤ膜面での可視波長領域の分光反射率を示しており、それぞれの濃度領域において、可視波長領域の分光反射率が４％以下となっている。

最大濃度１．０のグラデーション勾配を有するＮＤフィルタにおいて、例えば図１に示したようなＮＤフィルタ基材の場合に、ＮＤ膜面の可視波長領域における分光反射率は通常７〜９％程度となる。本実施例で作製したＮＤフィルタでは、分光反射率が大幅に低減されていることが分かる。

また、本実施例に示すＮＤフィルタは反射防止膜の層数等のパラメータを最適化することにより、更なる反射率低減が可能であり、外観においても皺やクラック等の発生はない。

本実施例では、濃度が連続的に変化するグラデーション勾配を有するＮＤフィルタの濃度０．３以下の領域全面に、反射防止膜４を成膜した場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、反射防止膜４を成膜する領域は濃度０．２以下の領域全面であったり、濃度０．４以下の領域全面であってもよい。また、ＮＤフィルタの仕様により、濃度０．２以下の濃度領域全面を含む濃度０．８以下の任意の濃度領域であれば、皺やクラック等外観上の欠陥を生じさせることなく、反射防止膜４を成膜することができる。

上記各実施例においては、反射防止層を複数の材料から成る多層膜で実現しているが、反射を防止する特殊な表面加工を施した反射防止層としてもよい。

ＮＤフィルタ基材の断面図である。 ＮＤフィルタ基材の膜構成図である。 ＮＤフィルタ基材の濃度分布図である。 基板とマスクの斜視図である。 基板とマスクの断面図である。 ＮＤフィルタ基材の断面図である。 ＮＤフィルタ基材の断面図である。 ＮＤフィルタ基材の断面図である。 ＮＤフィルタ基材の断面図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 反射防止膜の構成図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 ＮＤフィルタの断面図である。 ＮＤフィルタの分光反射率のグラフ図である。

符号の説明

１ 基板
２ ＮＤ膜
２ａ Ａｌ₂Ｏ₃膜
２ｂ ＴｉＯｘ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ ＭｇＦ₂膜
４、５ 反射防止膜
４ａ ＳｉＯ₂膜
４ｂ ＴｉＯ₂膜
１１ マスク

Claims (5)

1. 合成樹脂材から成る透明基板上に光減衰膜を成膜し、該光減衰膜により低濃度から高濃度に連続的又は段階的に濃度が変化する領域を有するＮＤフィルタにおいて、前記光減衰膜の上層に１つの材質から成る第１の反射防止膜を成膜し、前記低濃度領域の前記光減衰膜の上層に成膜した前記第１の反射防止膜の上層に、複数の材質から成る多層膜による第２の反射防止膜を成膜したことを特徴とするＮＤフィルタ。
2. 合成樹脂材から成る透明基板上に光減衰膜を成膜し、該光減衰膜により低濃度から高濃度に連続的又は段階的に濃度が変化する領域を有するＮＤフィルタにおいて、前記光減衰膜の上層に１つの材質から成る第１の反射防止膜を成膜した領域と、前記低濃度領域の前記光減衰膜の上層で前記第１の反射防止膜が成膜されない領域とを有し、前記第１の反射防止膜が成膜されない領域には複数の材質から成る多層膜による第２の反射防止膜を成膜したことを特徴とするＮＤフィルタ。
3. 前記低濃度領域は濃度０．８以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＮＤフィルタ。
4. 前記第１の反射防止膜はＭｇＦ ₂ から成り、前記第２の反射防止膜はＴｉＯ ₂ とＳｉＯ ₂ の積層から成ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のＮＤフィルタ。
5. 請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載のＮＤフィルタを搭載したことを特徴とする光量絞り装置。