WO2008038800A1 - Filtre optique et son procédé de fabrication - Google Patents

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Takeshi Kinoshita
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Seiko Precision Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to an optical filter using carbon nanotubes and a method for producing the same.
  • ND Optical filters such as filters (Neutral Density filters) and IR (InfraRed) force filters that cut infrared wavelengths are used!
  • a film having an optical characteristic of absorbing a specific wavelength is formed on a substrate having translucency as disclosed in Patent Document 1. Formed.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-178395
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-187992
  • a filter having a characteristic of absorbing a specific wavelength is formed by dispersing a dye or the like in a resin. There is a problem that such dyes are weakly deteriorated by ultraviolet rays and moisture.
  • Patent Document 2 shows an optical filter in which a nickel layer is formed on a transparent substrate and a CNT layer is further formed.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical filter having good environmental resistance and a method for manufacturing the same.
  • the optical filter according to the first aspect of the present invention is an optical filter that attenuates light of a predetermined wavelength
  • the resin layer is formed on one surface of the carbon layer, and light that has passed through the carbon layer is incident on the resin layer.
  • the resin layer may be formed on a substrate having translucency.
  • the material that absorbs light of the predetermined wavelength may be polyethylene dioxythiophene.
  • the carbon-based material may be a carbon nanotube.
  • the carbon nanotube may have a diameter of 300 nm or less.
  • the carbon nanotubes may be mixed at a ratio of 0.0;! To 20 wt%.
  • the second aspect of the present invention focuses on a method for producing an optical filter.
  • a method of manufacturing an optical filter comprising:
  • the carbon layer is formed on the light incident side of the optical filter so that the light passing through the carbon layer is incident on the resin layer.
  • the resin layer may be formed on a transparent substrate.
  • the third aspect of the present invention focuses on a method for manufacturing an optical filter.
  • a method of manufacturing an optical filter comprising:
  • the carbon-one resin layer comprising the carbon layer formed in the carbon layer forming step and the resin layer formed in the resin layer forming step is placed so that the resin layer and the substrate having translucency are in contact with each other. Transfer to a substrate with light,
  • the carbon layer is formed on the light incident side of the optical filter so that light that has passed through the carbon layer is incident on the resin layer.
  • the fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing an optical filter.
  • a method of manufacturing an optical filter comprising:
  • the carbon layer is formed on the light incident side of the optical filter so that the light passing through the carbon layer is incident on the resin.
  • an optical filter having good environmental resistance can be provided by forming a layer in which carbon nanotubes are dispersed as an outermost layer.
  • FIG. 1 (a) is a diagram showing a configuration example of an optical filter according to an embodiment of the present invention. (b) is the II sectional view taken on the line shown in (a).
  • FIG. 2 is a diagram showing an imaging device equipped with the optical filter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the light transmittance of a dye (organic conductive material) dispersed in a resin layer.
  • FIG. 4 is a diagram showing light transmittance of a CNT layer.
  • FIG. 5 is a diagram showing light transmittance when a resin layer and a CNT layer are formed on a transparent film.
  • FIG. 6 is a view showing the results of a light resistance test of a fluorescent film.
  • FIG. 7 is a view showing a modification of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view taken along line (b). (B) is a cross-sectional view along line ⁇ - ⁇ of (a).
  • FIG. 8 (a) is a view showing a modification of the present invention, and (b) is a cross-sectional view taken along line IV-IV of (a).
  • an ND filter (Neutral Density filter) that reduces only the light intensity at a specific ratio
  • the optical filter 10 includes a flat plate 11 and a blade-like flat plate 11 having a predetermined hardness, a rotating pin 12 formed at one end of the flat plate 11, And an operating pin 13 formed at one end of the flat plate 11 and protruding from the surface opposite to the rotating pin 12.
  • light Passes through a region (attenuation region 10a) surrounded by a dashed line in the flat plate 11 shown in FIG. 1 (a), and its intensity is attenuated to a predetermined degree.
  • the optical filter 10 is installed in the imaging device 20 as shown in FIG.
  • the rotation pin 12 is fitted in a hole on the filter support substrate 23 and functions as the rotation center of the optical filter 10.
  • the operation pin 13 is formed so as to protrude from the surface opposite to the rotation pin 12.
  • the actuating pin 13 is actuated by an actuator (not shown), and the optical filter 10 is pivoted about the pivot pin 12.
  • the rotating pin 12 and the actuating pin 13 are formed integrally with the flat plate 11 and are attached to the flat plate 11 with an adhesive or the like, for example.
  • the imaging device 20 includes lenses 21a to 21c, a diaphragm 22, an optical filter 10, a filter support substrate 23, an imaging device 24, and a substrate 25.
  • the optical filter 10 is installed on the filter support substrate 23 in the imaging device 20.
  • the rotation pin 12 of the optical filter 10 is fitted into a hole provided in the filter support substrate 23.
  • the operating pin 13 is engaged with an actuator (not shown).
  • the actuator drives the operation pin 13 and the optical filter 10 rotates about the rotation pin 12.
  • the dimming region 10a of the optical filter blocks or opens the opening 23a of the filter support substrate 23. In this way, the dimming region 10a attenuates light entering from the lens 21a and the aperture 22.
  • the rate at which light is attenuated is almost constant in the visible light region, the color of light reaching the image sensor 24 such as CCD (Charge Coupled Devices) and CMO S (Complementary Metal Oxide Semiconductor) installed on the substrate 25 It is hardly affected.
  • CCD Charge Coupled Devices
  • CMO S Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the optical filter 10 includes a transparent substrate 31 constituting a flat plate 11, a resin layer 32, and a CNT (carbon nanotube) layer 33.
  • the CNT layer 33 is formed so as to be the outermost layer and the light incident side, and then the resin layer 32 and then the transparent substrate 31 are formed.
  • the light passing through the dimming region 10 a enters the CNT layer 33, passes through the resin layer 32, and exits from the transparent substrate 31.
  • the CNT layer 33 is formed as the outermost layer, and the light that has passed through the CNT layer 33 is guided to the resin layer 32.
  • the intensity of the ultraviolet light in the light incident on the resin layer 32 can be reduced, and deterioration of the dye dispersed in the resin layer 32 can be prevented.
  • the dimming region 10a covers the opening 23a and the opening of the diaphragm 22 Attenuate light entering through 22a. Accordingly, the dimming region 10a has the same force as the opening 23a of the filter support substrate 23 and the opening 22a of the diaphragm 22, and a larger area.
  • the rate at which the light entering the imaging device 20 is attenuated by passing through the dimming region 10a needs to be substantially constant with respect to the wavelength.
  • the dye that is distributed in the resin layer 32 and the CNT that is distributed in the CNT layer 33 are distributed almost uniformly in at least the light attenuation region 10a, so that the rate of attenuation of light is approximately equal to the wavelength. It is possible to make it constant.
  • the flat surface 11 is formed in a concavo-convex shape by force-bonn nanotubes dispersed in the CNT layer 33. Therefore, the reflection that occurs on the upper surface of the flat plate 11 is satisfactorily suppressed.
  • the transparent substrate 31 constituting the flat plate 11 may be made of, for example, PET (Poly Ethylene Terephthalate) as long as it is optically transparent.
  • the transparent substrate 31 has a thickness of about 100 m, for example.
  • the resin layer 32 is formed between the transparent substrate 31 and the CNT layer 33.
  • a predetermined dye such as an organic conductive material is dispersed in an optically transparent resin such as PET.
  • the dye to be dispersed include polyethylene dioxythiophene (PEDT) represented by the following chemical formula.
  • PEDT has the optical property of absorbing more light in the long wavelength range than in the short wavelength range. Specifically, as shown in Fig. 3, at 450 nm, the transmittance is about 75%, peaking at 450 nm, the force is increased to 450 nm force, 800 nm, and the transmission skew force is gradually increased from about 75% to about 55%. When it drops to! /, It has the characteristics.
  • the transmittance can be lowered by dispersing more PEDT in the resin, and the transmittance can be lowered by increasing the thickness of the resin layer 32.
  • the optical characteristics of the resin layer 32 specifically, the light transmittance (absorbance) can be adjusted.
  • the resin layer 32 is formed on the transparent substrate 31 by, for example, a printing method or a coating method.
  • the CNT layer 33 is made of a resin in which carbon nanotubes (CNTs) are dispersed, and is formed on the upper surface of the resin layer 32 to a thickness of about 0 .;
  • the carbon nanotubes dispersed in the CNT layer 33 are made of carbon and each has a hollow cylindrical shape. If the diameter of the CNT is too large, the visible light is scattered and clouded. For example, it is preferable to use carbon nanotubes having a diameter of 10 to 300 nm and a length of 0.;
  • the optical filter 10 is required to have a constant rate of light attenuation in the visible light range. The rate at which the optical filter 10 attenuates light is lower as the added amount of carbon nanotubes is higher and lower.
  • the attenuation rate of light required for the optical filter 10 can be adjusted by changing the addition rate of the carbon nanotubes.
  • the addition ratio of carbon nanotubes to the resin increases, the viscosity of the filter material increases, which eventually causes problems in printing and molding. Therefore, the amount of carbon nanotubes to be added must take into account the light attenuation rate and the printability and moldability.
  • carbon nanotubes may be mixed at about 0.0;! To 20% by weight.
  • the CNT layer 33 is formed on the resin layer 32 by a printing method, a coating method, or the like.
  • the carbon nanotubes constituting the CNT layer 33 have optical characteristics as shown in FIG. As shown in Fig. 4, the light transmittance of the CNT layer mixed in the transparent resin increases with increasing force wavelength, which is about 10% at a wavelength of 350 nm, and about 20% at 800 nm. . Thus, CNTs tend to increase in transmittance as the wavelength increases.
  • the light transmittance of the transparent film on which the resin layer 32 and the CNT layer 33 are formed can be obtained by overlapping the resin layer 32 and the CNT layer 33 as shown in FIG.
  • the transmittance characteristic that is inclined with respect to the wavelength is compensated, and the transmittance characteristic is almost uniform with respect to the wavelength. It can be seen that
  • CNT has a characteristic of easily absorbing light in a short wavelength region. Therefore, by forming the CNT layer 33 on the resin layer 32, light having a short wavelength (such as ultraviolet rays) reaching the resin layer 32 is attenuated. Further, since the CNT layer 33 covers the resin layer 32, the resin layer 32 does not come into contact with moisture or the like. Therefore, the optical filter 10 can prevent deterioration of the resin layer 32 due to ultraviolet rays, moisture, etc., and has good environmental resistance.
  • a short wavelength such as ultraviolet rays
  • the optical filter 10 forms the CNT layer 33 after forming the resin layer 32 on the transparent substrate 31.
  • the ultraviolet rays can be absorbed by the CNT layer 33.
  • the resin layer 32 containing a dye that is easily deteriorated by ultraviolet rays can be protected, and deterioration of the optical characteristics of the resin layer 32 can be prevented. Therefore, an optical filter having good environmental resistance can be provided.
  • the CNT layer 33 has absorption characteristics in a short wavelength region, specifically, in an ultraviolet region. Therefore, by further forming a layer having an absorption characteristic in the long wavelength region, an optical filter having an absorption characteristic flat with respect to the wavelength can be provided.
  • a CNT layer 33 in which carbon nanotubes are dispersed is formed on the surface of the optical filter 10 on the upper surface of the optical filter 10 of the present embodiment.
  • the CNT layer 33 is formed on an uneven surface, it is possible to effectively suppress the reflection generated on the surface of the optical filter 10.
  • carbon nanotubes have electrical conductivity, it is possible to satisfactorily suppress the generation of static electricity even when rotated in the imaging device 20 shown in FIG.
  • Fig. 6 shows the results of a light resistance test with and without a CNT layer coated on a fluorescent orange filter.
  • the light transmittance of the fluorescent orange filter was first measured without the CNT layer being coated.
  • a filter coated with a CNT layer and a filter not coated were prepared.
  • how the light transmittance of each filter changes was measured.
  • temperature and humidity conditions are 40 ° C 90% constant temperature and humidity, mercury lamp (peak wavelength 365nm) is used as UV lamp, illuminance is 3. OmW / cm 2 , 24 hours irradiation for 7 days
  • the test conditions were as follows.
  • the optical filter 10 of the present embodiment forms the CNT layer 33 on the outermost surface layer on which light is incident, attenuates light of a predetermined wavelength by the CNT layer 33, and then transmits the resin layer 32, transparent Guides light to substrate 31.
  • the optical filter 10 can prevent the dye dispersed in the resin layer 32 from being deteriorated by an ultraviolet ray or the like.
  • the resin layer 32 is covered with the CNT layer 33, the resin layer 32 is protected from moisture and the like.
  • a transparent substrate is prepared. Any transparent substrate can be used as long as it is optically transparent.
  • PET is used.
  • the transparent substrate has an area where a plurality of optical filters 10 can be formed, and has a thickness of, for example, 100 m.
  • the dye is dispersed almost uniformly in the resin, and a resin layer is formed on the transparent substrate by a coating method, a printing method, or the like.
  • the kind and amount of the dye dispersed in the resin layer are appropriately adjusted according to the characteristics required for the optical filter.
  • CNTs formed in advance by a synthesis method such as a vapor phase growth method are mixed in the solder and stirred to disperse uniformly.
  • a vinyl resin copolymer of vinylidene fluoride and propylene hexafluoride mixed with methyl ethyl ketone as a solvent is used as the fluorine resin.
  • polyester, salted bull, silicone or the like can be used as long as it is optically transparent as well as fluororesin.
  • CNTs are easily dispersed in the binder Disperse in ion-exchanged water beforehand so that it can be applied.
  • the diameter of the CNT is too large, the visible light is scattered and becomes cloudy.
  • CNT should be dispersed about 0.01% to 20% by weight.
  • a screen printing plate or a metal mask having an opening corresponding to the shape of the optical filter is formed on the upper surface of the resin layer, and the CNT dispersed in the binder is used by a printing method or a coating method. Print or apply on the resin layer. When printing or application is complete, remove the screen printing plate or metal mask. Subsequently, for example, the CNT layer is formed by baking at about 100 ° C for about 1 hour. The thickness of the CNT layer is about 0.1-100 m.
  • the flat plate 11 of the optical filter 10 is completed. Further, the flat plate 11 is cut into the shape of the optical filter 10, and the rotation pin 12 and the operation pin 13 are attached to the optical filter 10 with an adhesive or the like. Thereby, the optical filter 10 is completed.
  • the resin layer is formed on the transparent substrate and the CNT layer is formed thereon, so that the optical filter 10 having good environmental resistance can be manufactured. it can.
  • a second manufacturing method for forming a CNT layer on a transparent substrate will be described.
  • a resin containing CNTs dispersed by a binder is applied or printed on a substrate by a coating method, a printing method, or the like.
  • a CNT layer is formed by firing the formed resin layer containing CNTs.
  • the CNT layer is formed with a thickness of about 0.;! To 100 m.
  • a screen printing plate or a metal mask having an opening corresponding to the shape of the optical filter is formed on the upper surface of the CNT layer, and a resin is printed on the upper surface of the CNT layer by a printing method or a coating method, or Apply.
  • the laminate composed of the resin layer and the CNT layer is transferred onto a transparent substrate. At this time, transfer is performed so that the transparent substrate and the resin layer of the laminate are in contact with each other.
  • the flat plate 11 of the optical filter 10 is completed. Further, the flat plate 11 is cut into the shape of the optical filter 10, and the rotation pin 12 and the operation pin 13 are attached to the optical filter 10 with an adhesive or the like. Thereby, the optical filter 10 is completed. [0054] Further, a third manufacturing method will be described. First, create a screen printing plate or metal mask with an opening corresponding to the shape of the optical filter on a transparent substrate, and print or apply a resin containing dye on the transparent substrate by a printing method or coating method. To do.
  • a resin layer containing CNTs is formed on the surface of the transparent substrate on which the resin containing the dye is printed or the like. Subsequently, for example, the CNT layer is formed by baking at about 100 ° C. for about 1 hour. The CNT layer has a thickness of about 0.;! To 100 m.
  • the resin layer 62 is printed periodically, and the transparent substrate 61 and the CNT layer 63 are stacked in layers with the resin layer 62 interposed therebetween. Is completed. Further, the optical filter 10 is cut out, and the rotation pin 12 and the operation pin 13 are attached to the optical filter 10 with an adhesive or the like. Thereby, the optical filter 10 is completed.
  • the resin containing CNTs covers the side surfaces of the resin layer if the flat plate 51 is cut in a shape similar to the shape of the resin layer and larger than the resin layer. Actually, it is necessary to secure a region where light enters and cut it out. As a result, the transparent substrate and the resin containing CNT seal the resin containing the dye. Therefore, the resin containing the dye is not exposed to the outside. Then, moisture or the like does not adhere to the resin containing the dye, and the optical filter has good environmental resistance.
  • the configuration in which the resin layer 32 in which the dye is dispersed is formed on the transparent substrate 31 is taken as an example.
  • the present invention is not limited to this, and a transparent substrate can be omitted as in the optical filter 70 shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b).
  • the optical filter 70 includes a dimming region 70a, and further includes a flat plate 71, a rotation pin 72, and an operation pin 73.
  • the flat plate 71 includes a resin layer 81 in which a dye is dispersed and a CNT layer 82 formed on the resin layer.
  • the CNT layer 82 is formed on the resin layer 81, the ultraviolet light reaching the resin layer 81 is attenuated and moisture does not adhere to the resin layer 81. It is environmentally friendly.
  • the optical filter is not limited to the one having a flat absorption characteristic with respect to the wavelength, and may be a filter that absorbs only a short wavelength. Even filters that absorb specific wavelengths good. These can be appropriately changed depending on what kind of dye is dispersed in the resin layer.
  • the resin layer is composed of one layer.
  • the present invention is not limited to this and may be formed in multiple layers.
  • the force S described using the configuration in which the optical filter 10 is rotated by operating the operating pin 13 by the actuator with the rotating pin 12 as the rotation center is not limited thereto.
  • the optical filter 10 can be appropriately changed depending on the configuration in which the optical filter 10 is driven, such as by rotating the optical filter 10 by providing only the operating pin and rotating the operating pin with an actuator or the like.
  • the rotating pin 12 and the operating pin 13 may be on the same plane.
  • the optical filter 10 can further include a guide.
  • the resin layer 32 and the CNT layer 62 are not necessarily formed on the entire surface of the transparent substrate 31, and it is sufficient that the resin layer 32 and the CNT layer 62 can cover the dimming region 10a. Further, either the resin layer 32 or the CNT layer 62 may be formed on the entire surface, and one of them may be formed in an area covering at least the dimming region 10a.
  • the force described by taking as an example the configuration in which the CNT layer 33 is formed on the outermost surface on which light is incident is not limited to this.
  • the CNT layer 33 may be formed on the transparent substrate 31, and the resin layer 32 may be further formed on the CNT layer 33.
  • the optical filter 10 is arranged so that the CNT layer 33 is on the light incident side, the light passing through the dimming region 10a is incident from the transparent substrate 31 and passes through the CNT layer 33, and the resin layer. Exits from 32. Even with such a configuration, the intensity of the ultraviolet light in the light incident on the resin layer 32 can be reduced, and deterioration of the dye dispersed in the resin layer 32 can be prevented.
  • the optical filter of the present invention is useful as a filter used in an optical apparatus such as a digital camera that is exposed to ultraviolet rays or frequently exposed to moisture.

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Description

明 細 書
光学フィルタ及びその製造方法
技術分野
[0001] 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及びその製造方法に関 する。
背景技術
[0002] 従来、カメラ、ビデオカメラ等の撮像装置では、光の強い場所で撮影する際、写真 や映像の風合いを変化させるため撮像装置に入る光の強度だけを特定の比率で減 らす NDフィルタ（Neutral Density filter)、赤外域の波長をカットする IR (InfraRed)力 ットフィルタ等の光学フィルタが用いられて!/、る。
[0003] また、このような光学フィルタとしては、特許文献 1に開示されているように透光性を 備える基板上に、金属酸化膜等、特定の波長を吸収する光学特性を有する膜を形 成することによって形成される。
特許文献 1 :特開 2006— 178395号公報
特許文献 2：特開 2007— 187992号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、特定の波長を吸収する特性を備えるフィルタは染料等を樹脂中に分散さ せて形成される。このような染料は、紫外線や水分に弱ぐ劣化してしまう問題がある
。このような劣化が生ずると、光学特性に変化が生ずる。
[0005] 従って、光学特性に変化が生じないように、紫外線や水分による劣化を防ぐことが でき、良好な耐環境性を備える光学フィルタ及びその製造方法が求められている。
[0006] また、特許文献 2では、透明基板上にニッケル層を形成し、更に CNT層を形成した 光学フィルタを示している。
[0007] 本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、良好な耐環境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。
課題を解決するための手段 [0008] 上述した目的を達成するため、本発明の第 1の観点に力、かる光学フィルタは、 所定波長の光を減衰する光学フィルタであって、
所定波長の光を吸収する材料を含む少なくとも一つの樹脂層と、
炭素系材料が分散された炭素層と、を備え、
前記樹脂層は前記炭素層の一方の面に形成され、前記炭素層を通過した光が前 記樹脂層に入射することを特徴とする。
[0009] 前記樹脂層は、透光性を備える基板上に形成されてもよい。
[0010] 前記所定波長の光を吸収する材料は、ポリエチレンジォキシチォフェンであっても よい。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 前記カーボンナノチューブは、 0. 0；!〜 20重量％の割合で混合されてもよい。
[0014] 上述した目的を達成するため、本発明の第 2の観点に力、かる光学フィルタの製造方 法は、
光学フィルタを製造する方法であって、
所定波長の光を吸収する材料を含む少なくとも一つの樹脂層を形成する樹脂層形 成工程と、
前記樹脂層の上に、炭素系材料が分散された炭素層を形成する炭素層形成工程 と、を備え、
前記炭素層形成工程では、前記炭素層を通過した光が前記樹脂層に入射するよう に、前記炭素層を前記光学フィルタの光が入射する側に形成することを特徴とする。
[0015] 前記樹脂層は、透明基板上に形成されてもよい。
[0016] 上述した目的を達成するため、本発明の第 3の観点に力、かる光学フィルタの製造方 法は、
光学フィルタを製造する方法であって、
炭素系材料が分散された少なくとも一つの炭素層を形成する炭素層形成工程と、 前記炭素層の上に、所定波長の光を吸収する材料を含む樹脂層を形成する樹脂 層形成工程と、 を備え、
前記炭素層形成工程で形成された炭素層と前記樹脂層形成工程で形成された樹 脂層とを備える炭素一樹脂層を、前記樹脂層と透光性を備える基板とが接するように 前記透光性を備える基板に転写し、
前記樹脂層形成工程では、前記炭素層を通過した光が前記樹脂層に入射するよう に、前記炭素層を前記光学フィルタの光が入射する側に形成することを特徴とする。
[0017] 上述した目的を達成するため、本発明の第 4の観点に力、かる光学フィルタの製造方 法は、
光学フィルタを製造する方法であって、
透光性を備える基板上に、所定波長の光を吸収する材料を含む樹脂を印刷する樹 脂印刷工程と、
前記樹脂印刷工程で印刷された印刷体の前記樹脂が印刷された面に炭素系材料 が分散された炭素層を形成する炭素層形成工程と、
を備え、
前記炭素層形成工程では、前記炭素層を通過した光が前記樹脂に入射するように 、前記炭素層を前記光学フィルタの光が入射する側に形成することを特徴とする。 発明の効果
[0018] 本発明によれば、カーボンナノチューブを分散させた層を最表層に形成することに よって良好な耐環境性を備える光学フィルタを提供することができる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 l] (a)は本発明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。 (b) は、（a)に示す I I線断面図である。
[図 2]本発明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。
[図 3]樹脂層に分散された染料 (有機導電材料)の光の透過率を示す図である。
[図 4]CNT層の光の透過率を示す図である。
[図 5]透明フィルム上に樹脂層と CNT層を形成した場合の、光の透過率を示す図で ある。
[図 6]蛍光フィルムの耐光試験結果を示す図である。 [図 7]本発明の変形例を示す図であり、（a)は (b)の ΠΗΠ線断面図である。 （b)は（a) の ΙΙ-Π線断面図である。
[図 8] (a)は本発明の変形例を示す図であり、（b)は、（a)の IV— IV線断面図である。 符号の説明
[0020] 10, 70 光学フィルタ
10a, 70a 減光領域
11 , 51， 71 平板
12, 72 回動ピン
13, 73 作動ピン
20 撮像装置
21a~21c 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
31 , 61 透明基板
32, 62, 81 樹脂層
33, 63, 82 CNT層
発明を実施するための最良の形態
[0021] 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。
[0022] 本実施の形態では、光の強度だけを特定の比率で減らす NDフィルタ（Neutral Den sity filter)を例に挙げて説明する。
[0023] 光学フィルタ 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 1 1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 は図 1 (a)に示す平板 11の一点破線で囲まれた領域 (減光領域 10a)を通過して、そ の強度を所定程度減衰される。
[0024] また、光学フィルタ 10は、図 2に示すように、撮像装置 20内に設置される。回動ピン 1 2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 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 形成されている。作動ピン 13は、図示しないァクチユ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 10が回動する。なお、回動ピン 12と作動ピン 1 3とは、平板 11と一体的に成形され、例えば、平板 11に接着剤等で貼り付けられて いる。
[0025] 撮像装置 20は、図 2に示すように、レンズ 21 a〜21cと、絞り 22と、光学フィルタ 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 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 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 示しないァクチユエ一タに係合される。ァクチユエータが作動ピン 13を駆動し、回動 ピン 12を中心として光学フィルタ 10が回動する。光学フィルタの減光領域 10a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、減光領域 10a 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)、 CMO S (Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子 24に届く光の色その ものはほとんど影響を受けない。
[0026] 光学フィルタ 10は、図 1 (b)に示すように、平板 11を構成する透明基板 31と、樹脂 層 32と、 CNT (カーボンナノチューブ： carbon nanotube)層 33と、から構成される。本 実施形態では、 CNT層 33が最表層かつ光が入射する側となるように形成され、つい で樹脂層 32、続いて透明基板 31が形成されている。換言すれば、減光領域 10aを 通過する光は、 CNT層 33から入射し、樹脂層 32を通過し、透明基板 31から出射す るように構成される。このように、 CNT層 33を最表層に形成し、 CNT層 33を通過した 光を樹脂層 32へ導く。これにより、樹脂層 32に入射する光のうち紫外線の強度を減 少させることができ、樹脂層 32内に分散された染料の劣化を防ぐことができる。 [0027] また、減光領域 10aは、図 2に示すように、光学フィルタ 10がフィルタ支持基板 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、減光領域 10a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と同じ力、、これらより大きい面積を備える。
[0028] ところで、本実施の形態において、撮像装置 20に入る光が減光領域 10aを通過す ることによって減衰される割合は、波長に対しほぼ一定である必要がある。本実施の 形態では、樹脂層 32内に分布する染料及び CNT層 33内に分布する CNTを少なく とも減光領域 10aでほぼ一定に分布させることにより、光が減衰する割合を波長に対 しほぼ一定にすることが可能である。
[0029] また、平板 11の上面は、 CNT層 33が形成されるため、 CNT層 33に分散された力 一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。
[0030] 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ぐ例えば PET (Poly EthyleneTerephthalate)から構成される。透明基板 31は、例えば 100 m程度の厚 みを備； ^る。
[0031] 樹脂層 32は、透明基板 31と CNT層 33との間に形成される。樹脂層 32は、光学的 に透明な PET等の樹脂に、有機導電材料等の所定の染料等が分散されている。分 散される染料としては、例えば以下の化学式に示すポリエチレンジォキシチォフェン ( PEDT)が挙げられる。なお、 PEDTは、短波長域と比較して、長波長域の光をより吸 収するという光学特性を備える。具体的に、図 3に示すように、 450nmでは透過率が 75%程度である力 450nmをピークに、 450nm力、ら 800nmに力、けて、透過串力 75 %程度から 55%程度まで徐々に低下すると!/、う特性を備える。
[化 1]
Figure imgf000008_0001
[0032] また、樹脂中に PEDTをより多く分散させることにより、透過率を低くすることができ 、また樹脂層 32を厚くすることによって透過率を低下させる。このように、分散させる 染料の量を増減させる、及び/又は樹脂層 32の厚みを増減させることにより、樹脂 層 32の光学特性、具体的に光の透過率（吸収率）を調節することが可能である。な お、樹脂層 32は本実施の形態においては、例えば印刷法、塗布法等によって透明 基板 31上に形成される。
[0033] 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、樹脂 層 32の上面に例えば 0. ；!〜 100 m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ので、例えば径が 1 0〜300nm、長さが 0. ；!〜 30 m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 高ぐ少ないほど低い。これを利用してカーボンナノチューブの添加率を変化させる ことで、光学フィルタ 10に要求される光の減衰率を調整することができる。ただし樹脂 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、や がて印刷、成形等に支障が出る。従ってカーボンナノチューブの添加量は光の減衰 率と印刷、成形性を勘案する必要がある。本実施形態では、 0. 0；!〜 20重量％程度 でカーボンナノチューブを混入するとよい。また、 CNT層 33は、本実施の形態では、 樹脂層 32上に印刷法、塗布法等によって形成される。
[0034] CNT層 33を構成するカーボンナノチューブは、図 4に示すような光学特性を備える 。透明樹脂に混入させた CNT層の光の透過率は、図 4に示すように、波長 350nm の場合は約 10%である力 波長が長くなるにつれて上昇し、 800nmでは約 20%程 度になる。このように、 CNTは波長が長くなるにつれ、透過率が高くなる傾向を示す
〇
[0035] 次に、樹脂層 32及び CNT層 33を形成した透明フィルムの光の透過率は、図 5に 示すように、樹脂層 32と CNT層 33とを重ねて形成することにより、それぞれが有する 波長に対して傾斜する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。
[0036] また、 CNTは、図 4に示すように、短波長領域の光を吸収しやすい特性がある。し たがって、樹脂層 32の上に CNT層 33を形成することにより、樹脂層 32に届く短波長 の光（紫外線等）が減衰する。また、 CNT層 33が樹脂層 32を覆うことによって、樹脂 層 32は水分等と接触しない。従って、光学フィルタ 10は紫外線、水分等による樹脂 層 32の劣化を防ぐことができ、良好な耐環境性を備える
[0037] 本実施の形態に係る光学フィルタ 10は、透明基板 31上に樹脂層 32を形成した上 で、 CNT層 33を形成する。このように、 CNT層 33を最表層に形成することにより、紫 外線を CNT層 33で吸収させることができる。これにより、紫外線によって劣化しやす い染料を含む樹脂層 32を保護することができ、樹脂層 32の光学特性の劣化を防ぐ ことができる。従って、良好な耐環境性を備える光学フィルタを提供することができる
[0038] また、 CNT層 33は短波長域、具体的には紫外線域に吸収特性を備える。従って、 長波長域に吸収特性を有する層を更に形成することにより、波長に対し平坦な吸収 特性を備える光学フィルタを提供することができる。
[0039] また、本実施の形態の光学フィルタ 10の上面には、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 10の表面に形成されている。これにより、 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の表面で生じる反射を良好に抑え ること力 S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
[0040] 次に、蛍光オレンジのフィルタ上に、 CNT層を被覆した場合と被覆しなかった場合 との耐光試験の結果を図 6に示す。耐光試験は、まず CNT層を被覆させない状態で 蛍光オレンジのフィルタの光の透過率を測定した。次に、 CNT層を被覆させたフィル タと、被覆させないフィルタとを準備した。そして、所定の耐光検査装置において所定 時間光を照射した上で、各フィルタの光の透過率がどのように変化するかを測定した 。なお、耐光試験は、温度湿度条件を 40°C90%恒温恒湿、 UVランプとして水銀ラ ンプ（ピーク波長 365nm)を用い、照度を 3. OmW/cm2とし、 24時間照射で 7日間 、の試験条件で行った。
[0041] CNT層を被覆させないフィルタでは、図 6に示すように、 350nm〜600nmの波長 域の全体にわたって、光の透過率が上昇することが分かる。一方、 CNT層を被覆さ せた場合、初期状態のフィルタと比較して、わずかに光の透過率の上昇が見られるも のの、初期状態のフィルタの透過率をほぼ維持していることがわかる。この結果から 明らかなように、 CNT層を形成することによって、 CNT層下のフィルタ内に分散され た染料の劣化を防ぐことができる。従って、 CNT層によって光学特性の低下を防ぐこ と力 Sできる。
[0042] 上述したように、本実施形態の光学フィルタ 10は、光の入射する最表層に CNT層 33を形成し、 CNT層 33によって所定波長の光を減衰させた上で樹脂層 32、透明基 板 31へと光を導く。これにより、光学フィルタ 10は、樹脂層 32に分散された染料が紫 外線等によって劣化することを防ぐことができる。更に、樹脂層 32が CNT層 33に覆 われることによって、水分等から樹脂層 32は保護される。このように、樹脂層 32に CN T層 33を被覆することによって、光学フィルタ 10の光学特性の低下を良好に防ぐこと ができる。このように本実施の形態によれば、良好な耐環境性を有する光学フィルタ 10を提供すること力 Sできる。
[0043] 次に、本実施の形態に係る光学フィルタ 10の第 1の製造方法について説明する。
[0044] まず、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 も良ぐ例えば PETを用いる。透明基板は、複数枚の光学フィルタ 10を形成可能な 面積を備え、例えば 100 mの厚みを備える。
[0045] 次に、樹脂中に染料をほぼ均一に分散させ、透明基板上に塗布法、印刷法等によ つて樹脂層を形成する。樹脂層に分散させる染料の種類、量は光学フィルタに要求 される特性に応じて適宜調節する。
[0046] 続いて、予め気相成長法等の合成方法で形成した CNTを、ノ ンダ中に混合し、 攪拌して均一に分散させる。ノ 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ェ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 化ビュル、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 ること力 Sできるように、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 . ；!〜 30 mのものを用いる。また、 CNTは 0. 01重量％〜20重量％程度分散させ
[0047] 続いて、樹脂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スクリーン 印刷版またはメタルマスクを作成し、バインダに分散させた CNTを印刷法、または塗 布法等を用いて樹脂層に印刷、または塗布する。印刷、または塗布が完了したらスク リーン印刷版またはメタルマスクは取り外しておく。続いて、例えば 100°C程度で約 1 時間焼成することにより、 CNT層を形成する。なお、 CNT層の厚さは 0. 1-100 m程度に形成される。
[0048] これで光学フィルタ 10の平板 11が完成する。更に、平板 11を光学フィルタ 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 10に貼り付け る。これによつて、光学フィルタ 10が完成する。
[0049] このように本実施の形態の製造方法では、透明基板上に樹脂層を形成し、その上 に CNT層を形成するため、良好な耐環境性を有する光学フィルタ 10を製造すること ができる。
[0050] また、透明基板上に CNT層を形成する第 2の製造方法について説明する。まず、 基板上にバインダによって分散された CNTを含む樹脂を塗布法、印刷法等によって 塗布又は印刷する。続いて、形成した CNTを含む樹脂層を焼成することによって C NT層を形成する。なお、 CNT層は 0.；!〜 100 m程度に形成される。
[0051] 続いて、 CNT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スクリーン 印刷版またはメタルマスクを作成し、 CNT層の上面に樹脂を印刷法、または塗布法 等により印刷、または塗布する。
[0052] 続いて、樹脂層と CNT層とで構成される積層体を、透明基板上に転写する。このと き、透明基板と積層体の樹脂層とが接するように転写する。
[0053] これで光学フィルタ 10の平板 11が完成する。更に、平板 11を光学フィルタ 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 10に貼り付け る。これによつて、光学フィルタ 10が完成する。 [0054] さらに、第 3の製造方法について説明する。まず、透明基板上に光学フィルタの形 状に対応する開口部を備えるスクリーン印刷版またはメタルマスクを作成し、透明基 板上に染料を含む樹脂を印刷法、または塗布法等により印刷、または塗布する。
[0055] 透明基板上に染料を含む樹脂を印刷又は塗布後、染料を含む樹脂が印刷等され た透明基板上の面上に CNTを含む樹脂層を形成する。続いて、例えば、 100°C程 度で約 1時間焼成することにより、 CNT層を形成する。なお、 CNT層の厚さは 0.；!〜 100 m程度に形成される。
[0056] これで、図 7 (b)に示すように、樹脂層 62が周期的に印刷され、透明基板 61と CN T層 63とが樹脂層 62を挟んで層状に重なった状態の平板 51が完成する。更に、光 学フィルタ 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 10に貼り付ける。これによつて、光学フィルタ 10が完成する。
[0057] 第 3の製造方法では、平板 51を切り取るとき、樹脂層の形状と相似であり、且つ、樹 脂層よりも大きい形状で切り取ると、 CNTを含む樹脂が樹脂層の側面を覆う。実際に は、光が入射する領域を確保して切り取る必要がある。これにより、透明基板と CNT を含む樹脂が染料を含む樹脂を密閉する。したがって、染料を含む樹脂は外部に曝 露しない。すると、水分等が染料を含む樹脂に付着せず、光学フィルタは良好な耐 環境性を備える。
[0058] 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、上述した実施の形態では、透明基板 31上に、染料を分散させた樹脂層 32 を形成する構成を例に挙げた。しかし、これに限られず、図 8 (a)及び (b)に示す光学 フィルタ 70のように、透明基板を省略することもできる。光学フィルタ 70は、図 8 (a)及 び (b)に示すように、減光領域 70aを備え、更に平板 71と回動ピン 72と作動ピン 73と を備える。平板 71は、染料が分散された樹脂層 81と、この樹脂層上に形成された C NT層 82とを備える。本実施形態でも、樹脂層 81上に CNT層 82が形成されるため、 樹脂層 81に届く紫外線を減衰させ、樹脂層 81に水分が付着することがないため、光 学フィルタ 70は良好な耐環境性を備える。
[0059] また、光学フィルタは、波長に対して平坦な吸収特性を有するものに限らず、短波 長のみを吸収するフィルタであっても良い。特定波長を吸収するフィルタであっても 良い。これらは樹脂層において、どのような染料を分散させるかによつて適宜変更す ることが可能である。
[0060] また、上述した実施の形態では樹脂層は 1層から構成される場合を例に挙げて説 明したが、これに限られず多層に形成しても良い。
[0061] また、回動ピン 12を回動中心として、作動ピン 13をァクチユ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力 S、これに限ら れない。例えば、作動ピンのみを備え、作動ピンをァクチユ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。
[0062] また、樹脂層 32と CNT層 62は透明基板 31の全面に形成されていなくともよぐ少 なくとも減光領域 10aを覆うことができればよい。さらに樹脂層 32と CNT層 62のどち らかが全面に形成されて、どちらかが少なくとも減光領域 10aを覆う面積だけ形成さ れていてもよい。
[0063] また、上述した実施の形態では、 CNT層 33が光の入射する最表面に形成される 構成を例に挙げて説明した力 これに限られない。例えば、光学フィルタ 10は透明 基板 31上に CNT層 33が形成され、さらに CNT層 33上に樹脂層 32が形成されても よい。この場合は CNT層 33が光の入射側になるように光学フィルタ 10を配置すれば 、減光領域 10aを通過する光は、透明基板 31から入射し、 CNT層 33を通過し、樹 脂層 32から出射する。こうした構成によっても、樹脂層 32に入射する光のうち紫外線 の強度を減少させることができ、樹脂層 32内に分散された染料の劣化を防ぐことがで きる。
[0064] この出願は、平成 18年 9月 28日に日本国特許庁に出願された特願 2006— 2645 54号を基礎としており、該出願の内容を、本願に取り込むものとする。
産業上の利用可能性
[0065] 本発明の光学フィルタは、紫外線に晒され、又は、水分と接触する機会が多いデジ タルカメラ等の光学機器に用いられるフィルタとして有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 所定波長の光を減衰する光学フィルタであって、
所定波長の光を吸収する材料を含む少なくとも一つの樹脂層と、
炭素系材料が分散された炭素層と、を備え、
前記樹脂層は前記炭素層の一方の面に形成され、前記炭素層を通過した光が前 記樹脂層に入射することを特徴とする光学フィルタ。
[2] 前記樹脂層は、透光性を備える基板上に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。
[3] 前記所定波長の光を吸収する材料は、ポリエチレンジォキシチォフェンであること 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 4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. 0；!〜 20重量％の割合で混合されることを特徴と する請求項 5に記載の光学フィルタ。
[7] 光学フィルタを製造する方法であって、
所定波長の光を吸収する材料を含む少なくとも一つの樹脂層を形成する樹脂層形 成工程と、
前記樹脂層の上に、炭素系材料が分散された炭素層を形成する炭素層形成工程 と、を備え、
前記炭素層形成工程では、前記炭素層を通過した光が前記樹脂層に入射するよう に、前記炭素層を前記光学フィルタの光が入射する側に形成することを特徴とする 光学フィルタの製造方法。
[8] 前記樹脂層は、透光性を備える基板上に形成されることを特徴とする請求項 7に記 載の光学フィルタの製造方法。
[9] 光学フィルタを製造する方法であって、
炭素系材料が分散された少なくとも一つの炭素層を形成する炭素層形成工程と、 前記炭素層の上に、所定波長の光を吸収する材料を含む樹脂層を形成する樹脂 層形成工程と、
を備え、
前記炭素層形成工程で形成された炭素層と前記樹脂層形成工程で形成された樹 脂層とを備える炭素一樹脂層を、前記樹脂層と透光性を備える基板とが接するように 前記透光性を備える基板に転写し、
前記樹脂層形成工程では、前記炭素層を通過した光が前記樹脂層に入射するよう に、前記炭素層を前記光学フィルタの光が入射する側に形成することを特徴とする 光学フィルタの製造方法。
光学フィルタを製造する方法であって、
透光性を備える基板上に、所定波長の光を吸収する材料を含む樹脂を印刷する樹 脂印刷工程と、
前記樹脂印刷工程で印刷された印刷体の前記樹脂が印刷された面に炭素系材料 が分散された炭素層を形成する炭素層形成工程と、
を備え、
前記炭素層形成工程では、前記炭素層を通過した光が前記樹脂に入射するように 、前記炭素層を前記光学フィルタの光が入射する側に形成することを特徴とする光 学フィルタの製造方法。
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