JPH1031103A - 光学的光減衰フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的光減衰フィルタにおいて、ＮＤガラス
等の光減衰基板の片面または両面にクロムなどの光減衰
膜をコーティングすることにより、フィルタ内での多重
反射光を低減させて、フレアやゴーストのない良好な画
像を得る。 【解決手段】 ＮＤガラス等からなる吸収ＮＤフィルタ
板２の両面に、クロム、インコネルなどの金属膜からな
るＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングして、ＮＤフ
ィルタ１を構成する。吸収ＮＤフィルタ板２の透過率は
４０％、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂの透過率は１５％であ
り、ＮＤフィルタ１の透過率は６．３％となるが、ＮＤ
コート３Ａ、３Ｂ間において生じる光の多重反射率は、
０．００２５％となるため、多重反射を大幅に低減する
ことができる。これにより、多重反射光を原因とするフ
レアやゴーストの発生を防止して、良好な画像を得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器全般に使
用されるいわゆるＮＤフィルタ等の光学的光減衰フィル
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】種々の光学機器において、光量を調整す
るための光減衰用に使用される光減衰フィルタとして、
光を吸収するＮＤガラスあるいはＮＤプラスチック（以
下ＮＤガラス等とする）の板材からなるものが知られて
いる。このような光減衰フィルタは、可視光の波長全域
において均一な透過率を有することが理想的であるが、
上述したＮＤガラス等は長波長側での透過率が短波長側
と比較して大きいため、光減衰フィルタを使用したビデ
オカメラ等により得られる画像は、全体的に赤みを帯び
たものとなってしまう。また、ＮＤガラス等の材質が限
られているため、透過率変更の自由度が大幅に制限され
てしまう。

【０００３】一方、他の光減衰フィルタのタイプとして
透明ガラスの表面にクロム、インコネルなどの金属膜あ
るいは誘電体膜等の光減衰膜をコーティングし、この光
減衰膜により一部の光を吸収し、減衰せしめるものが知
られている。このような光減衰膜を用いた光減衰フィル
タでは、ＮＤガラス等よりなる光減衰フィルタに比べて
光透過率変更の自由度は大きくなるものの以下の如き大
きな問題を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図９は、光減衰フィル
タを使用した光学系の第１例を表す図である。図９に示
すように、光減衰フィルタを使用した光学系の第１例
は、前段より、結像レンズ２１、片面に光減衰膜２２Ａ
をコーティングしたＮＤフィルタ２２、およびＣＣＤ２
３を有する結像光学系２４を配してなるものである。結
像光学系２４にはＣＣＤ２３を保護するためのＣＣＤカ
バーガラス２５が設けられている。そして、結像レンズ
２１を透過した光はＮＤフィルタ２２により減衰されて
ＣＣＤカバーガラス２５を透過してＣＣＤ２３の結像面
上に結像するようになっている。

【０００５】図１０は光減衰フィルタを使用した光学系
の第２例を表す図である。図１０に示すように、光減衰
フィルタを使用した光学系の第２例は、前段より、両面
に光減衰膜３２Ａ、３２ＢをコーティングしたＮＤフィ
ルタ３２、結像レンズ３１およびＣＣＤ等の結像面３３
を配してなるものである。そして、被写体３５の像を表
す光はＮＤフィルタ３２により減衰され、結像レンズ３
１により結像面３３上の点Ｐ10において結像するように
なっている。

【０００６】図１１は、光減衰フィルタを使用した光学
系の第３例を表す図である。図１１に示すように、光減
衰フィルタを使用した光学系の第３例は、前段より、結
像レンズ４１、両面に光減衰膜４２Ａ、４２Ｂをコーテ
ィングしたＮＤフィルタ４２およびＣＣＤ等の結像面４
３を配してなるものである。そして、結像レンズ４１を
透過した光はＮＤフィルタ４２により減衰されて結像面
４３上の点Ｐ12において結像するようになっている。

【０００７】しかしながら、上述した図９〜図１１に示
す光学系においては、ＮＤフィルタ２２、３２、４２に
より光を減衰させることができるものの、ＮＤフィルタ
２２、３２、４２にコーティングされている光減衰膜に
より、反射光を生じてしまうという問題がある。例え
ば、第１例においては、ＮＤフィルタ２２を透過した光
の一部がＣＣＤカバーガラス２５において反射され、そ
の反射光Ｌ１０がさらにＮＤフィルタ２２の光減衰膜２
２Ａをコーティングされた面において反射されて、ＣＣ
Ｄ２３の本来とは異なった位置もしくはＣＣＤ２３から
はずれた位置に入射してしまう。

【０００８】また、第２例においては、ＮＤフィルタ３
２に入射した光の一部が、ＮＤフィルタ３２の両面にお
いて多重反射を起こし、その多重反射光Ｌ１１が結像面
３３の点Ｐ10とは異なる位置Ｐ10′に結像してしまう。
さらに、第３例においても第２例と同様に、ＮＤフィル
タ４２に入射した光の一部が、ＮＤフィルタ４２の両面
において多重反射を起こし、この多重反射光Ｌ１２が結
像面４３上における点Ｐ12の手前の点Ｐ12′に結像して
しまう。

【０００９】このようにＮＤフィルタ２２、３２、４２
により反射された反射光あるいは多重反射光Ｌ１０〜Ｌ
１２は、本来の結像点とは異なる位置に結像することと
なるため、結像された光を可視像として再生した際に得
られる画像においてフレアやゴーストが生じてしまい、
画質が劣化してしまうこととなる。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、反射光によるフレアやゴーストを発生させるこ
となく良好な画像を得ることができ、さらに、可視光全
域に亘り均一な透過率特性を有するとともに、透過率の
変更に際し設計自由度の高い光学的光減衰フィルタを提
供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による光学的光減
衰フィルタは、光減衰基板の片面または両面に光減衰膜
をコーティングしたことを特徴とするものである。な
お、上記光学的光減衰フィルタにおいては、前記光減衰
膜が、金属膜であることが好ましい。

【００１２】また、前記金属膜が、クロムまたはインコ
ネルからなることが好ましい。さらに、上記光学的光減
衰フィルタにおいては、前記光減衰膜が、誘電体膜であ
ることが好ましい。

【００１３】また、上記光学的光減衰フィルタにおいて
は、前記光減衰膜が、少なくとも２層の誘電体膜と少な
くとも１層の金属膜とを交互に積層させてなることが好
ましい。なお、上記光減衰基板および光減衰膜はいずれ
も光吸収作用によって光を減衰させるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態について説明する。

【００１５】図１は本発明の第１実施形態に係る光学的
光減衰フィルタの構成を表す断面図である。図１に示す
ように、本発明の第１実施形態に係る光学的光減衰フィ
ルタ（以下ＮＤフィルタとする）１は、ＮＤガラス板等
からなる吸収ＮＤフィルタ板２の両面に金属膜からなる
ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングすることにより
構成されるものである。本実施形態においては、吸収Ｎ
Ｄフィルタ板２として、厚さが２ｍｍのＨＯＹＡ製ＮＤ
２５を使用し、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂの材料としてク
ロムを用いる。なお、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂの形成方
法としては、周知の膜形成方法、例えば蒸着やスパッタ
リング等の種々の方法を用いることが可能である。

【００１６】ここで、ＮＤ２５の可視光の波長に対する
透過率の特性を図２に示す。図２に示すように、ＮＤ２
５は、透過する可視光を全波長域に亘って略４０％に吸
収減衰させるものであるが、長波長側の透過率が短波長
側と比較して若干大きくなる特性を有するものである。
一方、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂの可視光の波長に対する
透過率の特性を図３に示す。なお、図３における透過率
とは、可視光全波長域に亘り透過率が１００％の透明ガ
ラス板に、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングする
ことにより構成されるＮＤフィルタの可視光の透過率の
ことをいうものであり、本実施形態においては、透過率
は略１５％となっている。図３に示すように、ＮＤコー
ト膜３Ａ、３Ｂの透過率特性は、短波長側が長波長側と
比較して若干大きくなっているものである。

【００１７】そして、本実施形態においては、図２に示
す透過率特性を有する吸収ＮＤフィルタ板２に図３に示
す透過率特性を有するＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーテ
ィングすることにより、図４に示すように、可視光の全
波長域に亘って略６．３％の透過率特性を有するＮＤフ
ィルタ１を得ることができる。すなわち、ＮＤ２５から
なる吸収ＮＤフィルタ板２は長波長側の透過率が短波長
側と比較して若干大きくなる特性を有し、ＮＤコート膜
３Ａ、３Ｂは短波長側が長波長側と比較して若干大きく
なる特性を有するものであるため、双方の特性が打ち消
し合って、可視光の全波長域に亘って略均一な透過率を
有するＮＤフィルタ１を得ることができる。

【００１８】このようなＮＤフィルタ１の多重反射率特
性を図５に示す。図５において破線は本実施形態に係る
ＮＤフィルタ１の多重反射率特性を示し、実線は可視光
全波長域の光に対して透明なガラスに図３に示す透過率
特性を有するＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングし
たＮＤフィルタ（以下、従来のＮＤフィルタとする）の
多重反射率特性を示す。ここで、図５における多重反射
率とは、入射光に対する多重反射光の比率のことであ
り、図６に示すようにＮＤフィルタ１に対して斜めに入
射する光Ｌ１に対する、ＮＤフィルタ１の両面において
多重反射して射出される破線で示される光Ｌ２の比率の
ことをいうものである。

【００１９】図５に示すように、従来のＮＤフィルタの
多重反射率が略０．０４％であるのに対して、本実施形
態に係るＮＤフィルタ１の多重反射率は０．００２５％
であり、従来のＮＤフィルタと比較して多重反射光は略
１／１６となっている。すなわち、ＮＤ２５からなる吸
収ＮＤフィルタ板２にＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーテ
ィングすることにより、透明ガラスにＮＤコート膜３
Ａ、３Ｂをコーティングしたものと比較して透過率は約
１／２．５（＝６．３／１５）となるが、多重反射率は
１／１６となっている。すなわち、透過率は減少するも
のの、多重反射率は従来のＮＤフィルタと比較して１６
倍も少なくなっている。したがって、従来のＮＤフィル
タと比較して、多重反射率を大幅に減少させることがで
き、これにより多重反射光を原因とするフレアやゴース
トの発生を防止し、良好な画像を得ることができる。

【００２０】なお、上記第１実施形態においては、吸収
ＮＤフィルタ板２にクロムからなるＮＤコート膜３Ａ、
３Ｂをコーティングしているが、これに代えて誘電体膜
をコーティングしてもよいものである。

【００２１】次いで、本発明の第２実施形態について説
明する。図７は本発明の第２実施形態に係る光学的光減
衰フィルタの構成を示す断面図である。図７に示すよう
に、本発明の第２実施形態に係る光学的光減衰フィルタ
（以下ＮＤフィルタとする）１１は、吸収ＮＤフィルタ
板１２の両面に誘電体膜１４Ａ、１４Ｂをコーティング
し、その上にＮＤコート膜１３Ａ、１３Ｂをコーティン
グし、さらに誘電体膜１５Ａ、１５Ｂをコーティングす
ることにより構成される。このように、吸収ＮＤフィル
タ板１２に対して誘電体膜１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１
５ＢとＮＤコート膜１３Ａ、１３Ｂからなる積層コーテ
ィングを施すことにより、ＮＤコート膜１３Ａ、１３Ｂ
のみをコーティングしたものと比較して、吸収ＮＤフィ
ルタ板１２の両面での反射率を低減させることができ
る。したがって、多重反射光を低減することができ、多
重反射光によるフレアやゴーストを一層低減してより良
好な画像を得ることができる。

【００２２】図８は上記第２実施形態のものと、従来技
術との、入射光に対する多重反射光の比率を比較して示
すグラフである。図８において破線は本実施形態に係る
ＮＤフィルタ１１の多重反射率特性を示し、実線は従来
のＮＤフィルタの多重反射率特性を示す。すなわち、第
２実施形態のものによれば、透明ガラスにＮＤコート膜
３Ａ、３Ｂをコーティングしたものと比較して、多重反
射率が１／２０と大幅に小さいものとなっている。な
お、この積層コーティング膜自体の光透過率は上記第１
実施形態のＮＤコート膜３Ａ、３Ｂと略同様の光透過率
となっている。

【００２３】さらに、上記実施形態においては、ＮＤコ
ート膜を形成するための金属材料としてクロムを使用し
ているが、インコネル等の他の金属材料を使用すること
も可能である。また、上記実施形態においては、吸収Ｎ
Ｄフィルタ板２の両面にＮＤコート膜、誘電体膜あるい
はＮＤコート膜と誘電体膜とを積層したものをコーティ
ングしているが、吸収ＮＤフィルタ板２の片面にのみこ
れらをコーティングしてもよいものである。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る光学的光減衰フィルタによれば、光減衰基板の片面ま
たは両面に光減衰膜をコーティングしたことにより、多
重反射光を大幅に低減することができる。これにより、
本発明の光学的光減衰フィルタを使用した光学系により
得られる画像において、フレアやゴーストの発生を大幅
に減少することができ、良好な画像を得ることができ
る。また、光減衰基板の光透過特性と光減衰膜の光透過
特性とを加算することで、波長に対する両者の変動分を
互いに打ち消して、可視光全域に亘る均一な光透過特性
を有するものとすることができる。さらに、光減衰膜の
コーティング厚みを変化させることにより所望の透過率
に設定することが可能である。また、光減衰膜を、少な
くとも２層の誘電体膜と少なくとも１層の金属膜とを交
互に積層させてなるものとすることにより、光減衰基板
の表面における光の反射率を低減することができ、これ
により多重反射光をより一層低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るＮＤフィルタの構
成を表す断面図

【図２】ＮＤ２５の透過率特性を表すグラフ

【図３】ＮＤコート膜の透過率特性を表すグラフ

【図４】本発明の第１実施形態に係るＮＤフィルタの透
過率特性を表すグラフ

【図５】第１実施形態のものと、従来技術との、入射光
に対する多重反射光の比率を比較して示すグラフ

【図６】ＮＤフィルタに入射する入射光とＮＤフィルタ
内での多重反射光を表す図

【図７】本発明の第２実施形態に係るＮＤフィルタの構
成を表す断面図

【図８】第２実施形態のものと、従来技術との、入射光
に対する多重反射光の比率を比較して示すグラフ

【図９】ＮＤフィルタを使用した光学系の第１例を表す
図

【図１０】ＮＤフィルタを使用した光学系の第２例を表
す図

【図１１】ＮＤフィルタを使用した光学系の第３例を表
す図

【符号の説明】

１、１１ ＮＤフィルタ ２、１２ 吸収ＮＤフィルタ板 ３Ａ、３Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ ＮＤコート膜 １４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ 誘電体膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的光減衰フィルタにおいて、 光減衰基板の片面または両面に光減衰膜をコーティング
   したことを特徴とする光学的光減衰フィルタ。
2. 【請求項２】 前記光減衰膜が、金属膜であることを特
   徴とする請求項１記載の光学的光減衰フィルタ。
3. 【請求項３】 前記金属膜が、クロムまたはインコネル
   からなることを特徴とする請求項２記載の光学的光減衰
   フィルタ。
4. 【請求項４】 前記光減衰膜が、誘電体膜であることを
   特徴とする請求項１記載の光学的光減衰フィルタ。
5. 【請求項５】 前記光減衰膜が、少なくとも２層の誘電
   体膜と少なくとも１層の金属膜とを交互に積層させてな
   ることを特徴とする請求項１記載の光学的光減衰フィル
   タ。