JP2012037873A - Nd filter with ir cut-off function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に可視光領域において光量を調節するND(Neutral Density)フィルタに関し、特に赤外線をカットする機能を備えるIR(InfraRed)カット機能付きNDフィルタに関する。 The present invention relates to an ND (Neutral Density) filter that mainly adjusts the amount of light in the visible light region, and more particularly to an ND filter with an IR (InfraRed) cut function having a function of cutting infrared rays.
従来、スチルカメラやビデオカメラといった撮像装置では、いわゆる絞りとNDフィルタを併用することによって、光量調節を行っている。絞りのみで光量調節を行う場合、例えば、快晴時等、高輝度の被写界を撮像する際には、絞りの開口を最小限にしても露出過多になってしまうことがある。また、絞りの開口を最小限にするとハンチング現象や光の回折の影響が大きくなるため、画像の品質が劣化することがある。 Conventionally, in an imaging apparatus such as a still camera or a video camera, the amount of light is adjusted by using a so-called stop and an ND filter together. When adjusting the amount of light with only the aperture, for example, when shooting a high-brightness scene such as when the weather is clear, overexposure may occur even if the aperture of the aperture is minimized. Further, when the aperture of the diaphragm is minimized, the influence of the hunting phenomenon and light diffraction becomes large, so that the image quality may be deteriorated.
このため、従来の撮像装置では、透過する光を消衰させて(吸収して)透過光量を調節するND(Neutral Density)フィルタを、絞り装置と共に組み込むことで、被写界の輝度が高い場合にも絞りの開口を大きくできるようにしている。 For this reason, in a conventional imaging device, when an ND (Neutral Density) filter that adjusts the amount of transmitted light by extinguishing (absorbing) transmitted light is incorporated together with a diaphragm device, the luminance of the field is high. In addition, the aperture of the diaphragm can be enlarged.
このようにして使用されるNDフィルタは、絞りに代わって光量を調節するものであるため、光の透過率が可視光領域の全域にわたってできるだけ平坦(均一)になっていることが好ましい。また、透過率を平坦化することにより、特定の範囲の波長の光のみが強調されるといったことがなくなるため、色の再現性を向上させることが可能となる。 Since the ND filter used in this way adjusts the amount of light in place of the diaphragm, it is preferable that the light transmittance be as flat (uniform) as possible over the entire visible light region. Further, by flattening the transmittance, only light having a specific wavelength range is not emphasized, so that color reproducibility can be improved.
このため、近年では、樹脂フィルム等の透明な基材の表面に光を吸収する光吸収膜(金属膜)と光を干渉させる誘電体膜とを交互に積層したNDフィルタが広く使用されており、例えば金属膜および誘電体膜を基材の中心部に部分的に形成したNDフィルタ等も提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, in recent years, ND filters in which light absorbing films (metal films) that absorb light and dielectric films that interfere with light are alternately laminated on the surface of a transparent substrate such as a resin film have been widely used. For example, an ND filter or the like in which a metal film and a dielectric film are partially formed at the center of a base material has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を備えるデジタルカメラ等においては、これらの撮像素子の赤外線(赤外光)に対する感度が高いことから、NDフィルタに加えてさらに、不要な赤外線をカットする赤外線カットフィルタを設けることが必須となっている。しかしながら、2種類のフィルタを配置することは撮像装置のコンパクト化や低コスト化の妨げとなっていた。 In addition, in a digital camera equipped with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), the sensitivity of these image sensors to infrared rays (infrared light) is high. In addition, it is essential to provide an infrared cut filter for cutting unnecessary infrared rays. However, arranging two types of filters has hindered downsizing and cost reduction of the imaging apparatus.
このような問題に対して、可視光の透過率を調節するND膜と共に、赤外線(赤外光)を消衰または反射させて赤外線の透過光量を調節するIR(InfraRed)カット膜を形成したIRカット機能付きNDフィルタが提案されている(例えば、特許文献2または3参照)。NDフィルタにIRカット機能を付加するようにすれば、フィルタを1つ省略することができるため、撮像装置のコンパクト化や低コスト化を実現することが可能となる。さらに、ND膜およびIRカット膜を形成する基材をできるだけ薄くすれば、よりコンパクトな撮像装置の構成が可能となる。
In response to such a problem, an IR (InfraRed) cut film that adjusts the amount of transmitted infrared light by extinguishing or reflecting infrared light (infrared light) together with an ND film that adjusts the transmittance of visible light is formed. An ND filter with a cutting function has been proposed (see, for example,
しかしながら、上記特許文献2および3に開示されているIRカット機能付きNDフィルタでは、ND膜の形成よりも先にIRカット膜の形成を行っているため、ND膜の膜厚制御が難しいという問題があった。
However, in the ND filter with IR cut function disclosed in
具体的には、IRカット膜は、一般的に18〜40層の非常に厚みのある積層膜から構成されるため、樹脂フィルム等の薄手の基材にIRカット膜を形成する場合、反り(カーリング)等の変形の発生が避けられないものとなっている。そして、このように変形した基材にスパッタリング等のドライプロセスによってND膜を形成しようとする場合、変形によって基材表面各部における成膜距離(ターゲットからの距離)に差が生じるため、膜厚を適切に制御することが非常に困難となる。 Specifically, since the IR cut film is generally composed of a laminated film having a very large thickness of 18 to 40 layers, when the IR cut film is formed on a thin substrate such as a resin film, warping ( The occurrence of deformation such as curling) is unavoidable. And when it is going to form ND film | membrane by dry processes, such as sputtering, on the base material which deform | transformed in this way, since a difference arises in the film-forming distance (distance from a target) in each part of a base-material surface by deformation, film thickness It becomes very difficult to control properly.
特に近年では、撮像素子の感度が著しく向上していることから、ND膜による可視光の透過率の凹凸が、色調の変化となって撮像した画像に敏感に表れるようになってきており、さらなる透過率の平坦化が望まれている。しかしながら、このような高性能なND膜を形成するには高精度な膜厚制御が必要となるため、従来のIRカット機能付きNDフィルタでは実現が困難であった。 Particularly in recent years, since the sensitivity of the image sensor has been remarkably improved, the unevenness of the visible light transmittance due to the ND film has become sensitive to the captured image as a change in color tone. Flattening of transmittance is desired. However, in order to form such a high-performance ND film, it is necessary to control the film thickness with high precision, so that it has been difficult to realize with a conventional ND filter with an IR cut function.
また、上記特許文献2では、基材の両面にIRカット膜を形成することで、反りを少なくする旨が開示されているものの、基材の変形を完全に押えることは困難であり、高精度な膜厚制御が要求される高性能なND膜を形成可能なものではなかった。
Moreover, although the
本発明は、斯かる実情に鑑み、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における光の透過率を従来以上に平坦化することが可能なIRカット機能付きNDフィルタを提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide an ND filter with an IR cut function capable of flattening the light transmittance in the visible light region more than the conventional one while having an infrared cut function. .
(1)本発明は、光透過性を有する基材と、前記基材の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するND膜と、前記ND膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ND膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するIRカット膜と、を備えることを特徴とする、IRカット機能付きNDフィルタである。 (1) The present invention provides a substrate having light permeability, an ND film that is formed on the surface of the substrate to adjust the amount of visible light transmitted, and the base in the substrate on which the ND film is formed. An ND filter with an IR cut function, comprising: an IR cut film which is formed on a surface of a material or the surface of the ND film and adjusts the amount of transmitted infrared light.
(2)本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ND膜は、前記基材の両面に形成され、前記IRカット膜は、前記基材のいずれか一方の面の前記ND膜の上に形成されることを特徴とする、上記(1)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (2) Further, in the present invention, the base material has a flat plate shape, the ND film is formed on both surfaces of the base material, and the IR cut film is the ND on any one surface of the base material. The ND filter with an IR cut function according to (1) above, which is formed on a film.
(3)本発明はまた、前記基材の少なくともいずれか一方の面の前記ND膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、上記(2)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (3) The present invention also provides the IR according to (2) above, wherein the ND film on at least one surface of the base material is partially formed on the surface of the base material. This is an ND filter with a cutting function.
(4)本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ND膜は、前記基材の一方の面に形成され、前記IRカット膜は、前記ND膜の上に形成されることを特徴とする、上記(1)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (4) Further, in the present invention, the base material has a flat plate shape, the ND film is formed on one surface of the base material, and the IR cut film is formed on the ND film. The ND filter with an IR cut function according to the above (1).
(5)本発明はまた、光の反射を調節するためのAR膜が、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、上記(4)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (5) The present invention also provides an ND filter with an IR cut function according to (4) above, wherein an AR film for adjusting light reflection is formed on the other surface of the substrate. It is.
(6)本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ND膜は、前記基材の一方の面に形成され、前記IRカット膜は、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、上記(1)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (6) Further, in the present invention, the base material has a flat plate shape, the ND film is formed on one surface of the base material, and the IR cut film is formed on the other surface of the base material. The ND filter with an IR cut function according to (1) above.
(7)本発明はまた、前記ND膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、上記(4)乃至(6)のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (7) In the ND film with IR cut function according to any one of (4) to (6), wherein the ND film is partially formed on a surface of the base material. It is a filter.
(8)本発明はまた、前記基材の厚みが、300μm以下であることを特徴とする、上記(1)乃至(7)のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (8) The present invention is also the ND filter with an IR cut function according to any one of the above (1) to (7), wherein the base material has a thickness of 300 μm or less.
(9)本発明はまた、前記ND膜は、誘電体膜を有する基材側誘電体層と、金属膜からなる金属層と、前記基材側誘電体層よりも可視光領域における消衰係数が高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層と、を前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、上記(1)乃至(8)のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (9) In the present invention, the ND film includes a base material-side dielectric layer having a dielectric film, a metal layer made of a metal film, and an extinction coefficient in a visible light region as compared with the base material-side dielectric layer. The anti-base material side dielectric layer having a high dielectric layer and a dielectric film is laminated in order from the base material side, and is configured in any one of the above (1) to (8) This is an ND filter with an IR cut function.
(10)本発明はまた、前記基材側誘電体層は、複数の前記誘電体膜を有し、互いに異なる材質の前記誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されることを特徴とする、上記(9)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (10) The present invention is also characterized in that the substrate-side dielectric layer includes a plurality of the dielectric films and is laminated so that the dielectric films made of different materials are adjacent to each other. The ND filter with IR cut function described in (9) above.
(11)本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、互いに異なる材質の複数の前記誘電体膜を有することを特徴とする、上記(9)または(10)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (11) The IR cut function according to (9) or (10), wherein the anti-base material-side dielectric layer includes a plurality of the dielectric films made of different materials. It is an attached ND filter.
(12)本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を含むことを特徴とする、上記(9)乃至(11)のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (12) In the present invention, it is also preferable that the anti-base material-side dielectric layer is a high extinction film made of a material having a higher extinction coefficient in the visible light region than the material contained in the base material-side dielectric layer. The ND filter with an IR cut function according to any one of the above (9) to (11).
(13)本発明はまた、前記高消衰膜は、窒化金属または酸化金属から構成されることを特徴とする、上記(12)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (13) The present invention is also the ND filter with an IR cut function according to the above (12), wherein the high extinction film is made of metal nitride or metal oxide.
(14)本発明はまた、前記高消衰膜は、前記金属膜を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることを特徴とする、上記(13)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (14) In the present invention, the high extinction film is composed of a metal nitride or an oxide constituting the metal film. The ND with an IR cut function according to the above (13) It is a filter.
(15)本発明はまた、前記金属膜を構成する材質は、モル比で50%以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることを特徴とする、上記(9)乃至(14)のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (15) In the present invention as described in (9) to (14) above, the material constituting the metal film is any one of titanium, chromium or nickel having a molar ratio of 50% or more. An ND filter with an IR cut function according to any one of the above.
(16)本発明はまた、前記基材側誘電体層は、基材側第1誘電体膜、基材側第2誘電体膜、および基材側第3誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成され、前記反基材側誘電体層は、反基材側第1誘電体膜、および反基材側第2誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、上記(9)乃至(15)のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (16) In the present invention, it is also preferable that the base material side dielectric layer includes a base material side first dielectric film, a base material side second dielectric film, and a base material side third dielectric film. The anti-base material-side dielectric layer is formed by stacking the anti-base material side first dielectric film and the anti-base material side second dielectric film in order from the base material side. The ND filter with an IR cut function according to any one of (9) to (15) above.
(17)本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、前記反基材側第1誘電体膜と前記反基材側第2誘電体膜の間に、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を有することを特徴とする、上記(16)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (17) In the present invention, it is preferable that the anti-base material-side dielectric layer is disposed between the anti-base material side first dielectric film and the anti-base material side second dielectric film. The ND filter with an IR cut function according to the above (16), which has a high extinction film made of a material having a higher extinction coefficient in the visible light region than the material contained in.
(18)本発明はまた、前記基材側第1誘電体膜、前記基材側第3誘電体膜、および前記反基材側第2誘電体膜は、第1の材質から構成され、前記基材側第2誘電体膜および前記反基材側第1誘電体膜は、前記第1の材質とは異なる第2の材質から構成されることを特徴とする、上記(17)に記載のIRカット機能付きNDフィルタである。 (18) In the present invention, the base material side first dielectric film, the base material side third dielectric film, and the anti-base material side second dielectric film are made of a first material, The substrate-side second dielectric film and the anti-substrate-side first dielectric film are made of a second material different from the first material, as described in (17) above This is an ND filter with an IR cut function.
(19)本発明はまた、光透過性を有する基材と、前記基材の表面中央部に部分的に形成されて可視光の透過光量を調節するND膜と、前記ND膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ND膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するIRカット膜と、を備えることを特徴とする、IRカット機能付きNDフィルタである。 (19) In the present invention, a light-transmitting base material, an ND film that is partially formed at the center of the surface of the base material to adjust the amount of transmitted visible light, and the ND film are formed. An ND filter with an IR cut function, comprising: an IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film in the base material and adjusts the amount of transmitted infrared light.
(20)本発明はまた、光透過性を有する基材と、前記基材の表面中央部の一部分を除く領域に形成されて可視光の透過光量を調節するND膜と、前記ND膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ND膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するIRカット膜と、を備えることを特徴とする、IRカット機能付きNDフィルタである。 (20) The present invention also includes a base material having light permeability, an ND film that is formed in a region excluding a part of the center portion of the surface of the base material, and adjusts the amount of transmitted visible light, and the ND film is formed. An ND filter with an IR cut function, comprising: an IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film and that adjusts the amount of transmitted infrared light.
本発明に係るIRカット機能付きNDフィルタは、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における光の透過率を従来以上に平坦化することが可能という優れた効果を奏し得る。 The ND filter with an IR cut function according to the present invention can exhibit an excellent effect that the light transmittance in the visible light region can be flattened more than before while having an infrared cut function.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係るIRカット機能付きNDフィルタ1の構成を示した概略図である。同図に示されるように、IRカット機能付きNDフィルタ(以下、単にNDフィルタと呼ぶ)1は、透明樹脂やガラス等の光を透過する材質からなる平板状の基材10と、基材10の両面に形成された2つのND膜20と、一方のND膜20の上からND膜20の表面に形成されたIRカット膜(以下、IRC膜と呼ぶ)22と、を備えて構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of an
基材10を構成する材質は、NDフィルタ1の用途に応じた波長の光を透過する材質であれば特に限定されるものではないが、本実施形態では、PET(PolyEthylene Terephthalate)シートを使用している。基材10の厚みは、特に限定されるものではないが、NDフィルタ1が組み込まれる各種装置のコンパクト化のためには、可能な限り薄く構成することが好ましい。具体的には、基材10の厚みは、300μm以下であることが好ましく、175μm以下であればより好ましく、100μm以下であることが最も好ましい。
Although the material which comprises the
ND膜20は、NDフィルタ1を透過する可視光領域(波長が凡そ400〜700nmの範囲)の光を略平坦に消衰させるための薄膜であり、複数の誘電体および金属等からなる膜を積層して構成されている。なお、本実施形態では、ND膜20を基材10の両面に形成することにより、ND膜20を反射防止膜としても機能させるようにしている。
The
なお、ND膜20は、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって基材10の表面に形成されるが、これらの成膜手法は既知の手法であるため、ここでは説明を省略する。また、ND膜20の構成の詳細については後述する。
Note that the
IRC膜22は、NDフィルタ1を透過する赤外線(波長が凡そ700nm以上)を消衰(吸収)または反射してカットするための薄膜である。IRC膜22の構成は、特に限定されるものではなく、赤外線を消衰または反射する各種材質からなる既知の構成を採用することができる。従って、IRC膜22は、例えば、TiO2、SiO2、またはZrO2等の金属化合物を積層して構成した薄膜であってもよいし、赤外線吸収能力を備える各種無機材料や有機材料のコーティング膜であってもよい。
The
本実施形態では、光学膜厚が凡そ1/4〜2/4程度(λ=550nm)のSiO2膜とTiO2膜を交互に積層した39層構成の積層膜からIRC膜22を構成している。また、IRC膜22は、ND膜20と同様に、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって形成される。
In the present embodiment, the
図2は、本実施形態のIRC膜22の透過率Tを示したグラフである。同図に示されるように、本実施形態のIRC膜22によれば、可視光を透過させつつ、赤外線を効率的に反射してカットすることが可能となっている。
FIG. 2 is a graph showing the transmittance T of the
なお、本実施形態のように厚膜のIRC膜22を基材10に形成する場合、基材10に反り(カーリング)が生じることとなるが、反りが生じた基材10にスパッタリング等のドライプロセスによってND膜20を形成しようとすると、基材10表面の各部において成膜距離に差が生じることとなり、膜厚を適切に制御することが困難となる。
Note that when the
このため、本実施形態では、先にNDフィルタ20を基材10に形成し、その後IRC膜22をND膜20の上に形成するようにしている。換言すれば、本実施形態では、NDフィルタ20が形成された基材10にIRC膜22を形成するようにしている。
For this reason, in this embodiment, the
ND膜20において可視光領域における透過率Tを適切に設定すると共に、透過率Tの平坦性を高めるためには、積層膜であるND膜20を構成する各層が適切な膜厚で形成される必要がある。特に、ND膜20を構成する各層の膜厚はIRC膜22に比して非常に薄く、膜厚誤差が品質に大きく影響するため、ND膜20の形成においては高精度な膜厚制御が要求されることとなる。
In order to appropriately set the transmittance T in the visible light region in the
従って、本実施形態では、ND膜20を先に形成、すなわちカーリング等の変形のない基材10にND膜20を形成することで、ND膜20を構成する各層の膜厚を高精度に制御することを可能としている。そしてこれにより、本実施形態のNDフィルタ1では、IRカット機能を備えながらも、可視光領域における透過率の平坦性を従来以上に高めることを可能としている。さらに、本実施形態によれば、基材10の厚みを従来以上に薄膜化することが可能であり、具体的には基材10の厚みを100μm以下にすることも可能となっている。
Therefore, in this embodiment, the
なお、ND膜20は一般的には10層程度(本実施形態では、7層)であり、IRC膜22よりも薄膜であることからカーリングの発生は少なく、ND膜20の後に形成されるIRC膜22の膜厚制御に与える影響は少ないものとなっている。さらに、本実施形態では、基材10の両面にND膜20を形成しているため、カーリングがより生じにくいものとなっている。
Note that the
次に、ND膜20の詳細について説明する。
Next, details of the
図3は、本実施形態のND膜20の構成を示した概略図である。ND膜20は、基材側誘電体層30と、金属の膜からなる金属層40と、反基材側誘電体層50と、を基材10側から順に積層して構成されている。すなわち、ND膜20は、金属層40を基材側電体層30および反基材側誘電体層50で挟んだ構成となっている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the
本実施形態では、金属膜からなり光を消衰させる金属層40を、光を干渉させる基材側誘電体層30および反基材誘電体層50によって挟むことにより、光の反射率Rを低減しつつ、光の透過率Tを可視光領域の略全域にわたって略平坦にすることを可能としている。
In the present embodiment, the light reflectivity R is reduced by sandwiching the
特に、基材側誘電体層30および反基材側誘電体層50を、異なる材質からなる複数の誘電体膜からそれぞれ構成すると共に、反基材側誘電体層50の光の消衰係数(光の消衰能力)を基材側誘電体層30よりも高く設定することで、透過率Tを可視光領域において従来以上に平坦化させることを可能としている。
In particular, the base-
基材側誘電体層30は、基材10側から順に、基材側第1誘電体膜31、基材側第2誘電体膜32、および基材側第3誘電体膜33を積層して構成されている。このように、3つの誘電体からなる膜を積層して金属層40の基材10側に配置することで、可視光領域における透過率Tを従来以上に平坦化することができる。
The substrate-
基材側第1誘電体膜31、基材側第2誘電体膜32、および基材側第3誘電体膜33を構成する材質は、特に限定されるものではなく、SiO2(二酸化ケイ素、シリカ)、SiN(窒化ケイ素)、AL2O3(酸化アルミニウム、アルミナ)、MgF2(フッ化マグネシウム)、およびTiO2(二酸化チタン)等、誘電体膜として従来使用されている材質を使用することができる。
The material constituting the substrate-side first
なお、ND膜20における光の透過率Tおよび反射率Rを適宜に調節するためには、基材側誘電体層30において隣り合う誘電体膜が互いに異なる材質となるように積層することが好ましい。また、可視光領域における透過率Tを従来以上に平坦化するためには、互いの屈折率の差が所定の範囲内となる誘電体膜同士を隣り合わせることが好ましい。
In order to appropriately adjust the light transmittance T and the reflectance R in the
従って、本実施形態では、基材側第1誘電体膜31および基材側第3誘電体膜33をSiO2から構成し、基材側第2誘電体膜32をSiNから構成している。また、このように、共通の金属(Si)に異なる元素(O、N)が結合した互いに異なる金属化合物から基材側第1誘電体膜31、基材側第2誘電体膜32および基材側第3誘電体膜33を構成することにより、ドライプロセスによる成膜を効率的に行うことが可能となる。すなわち、例えばスパッタリングにより成膜する場合、ターゲットを変更することなく反応ガスを変更するだけで基材側誘電体層30を構成する誘電体膜を全て形成することができる。
Accordingly, in the present embodiment, the
金属層40は、金属膜から構成されている。この金属層40の膜厚を適宜に調節することによって、NDフィルタ1における可視光の透過率Tを調節することができる。金属層40を構成する材質は、特に限定されるものではなく、Ti(チタン)、Cr(クロム)、およびNi(ニッケル)等、光吸収膜(光消衰膜)として従来使用されている金属を使用することができる。
The
なお、光の消衰を安定させるためには、金属層40を構成する材質は、モル比で50%以上となるTi、CrまたはNiのいずれかであることが好ましい。また、本実施形態では、金属層40をTiからなる1層の金属膜から構成しているが、複数種類の金属膜を積層して金属層40を構成するようにしてもよい。
In order to stabilize the extinction of light, the material constituting the
反基材側誘電体層50は、基材10側から順に、反基材第1誘電体膜51、高消衰膜52、および反基材側第2誘電体膜53を積層して構成されている。このうち、反基材第1誘電体膜51および反基材側第2誘電体膜53は、誘電体からなる膜であり、高消衰膜52は、基材側誘電体層30に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数kが高い材質からなる膜である。なお、高消衰膜52は、誘電体から構成されるものであってもよいし、金属から構成されるものであってもよい。
The anti-base material-
本実施形態では、このように高消衰膜52を2つの誘電体膜51、53で挟んだ反基材側誘電体層50を金属層40の反基材10側に配置することにより、金属層40による可視光の消衰を適宜に補完し、NDフィルタ1における可視光の透過率Tを平坦化することを可能としている。すなわち、互いに異なる光特性を有する金属層40および高消衰膜52を適宜に組み合わせて併用することにより、可視光領域における透過率Tの平坦性を従来以上に高めることを可能としている。
In the present embodiment, by disposing the anti-base material
高消衰膜52を構成する材質は、特に限定されるものではなく、Ti、Cr、およびNi等の金属や、これらの金属の酸化物または窒化物等の金属化合物を使用することができる。但し、高消衰膜52を構成する材質は、透過率Tを適宜に調節するためには、上述のように金属層40を構成する材質とは異なる材質(異なる光特性を有する材質)であることが好ましい。さらに、高消衰膜52を構成する材質を、金属層40を構成する金属の窒化物または酸化物とすれば、成膜を効率的に行うことが可能となる。従って、本実施形態では、高消衰膜52をTiN(窒化チタン)から構成している。
The material constituting the
反基材側第1誘電体膜51および反基材側第2誘電体膜53を構成する材質は、特に限定されるものではなく、基材側誘電体層30と同様に、SiO2、SiN、AL2O3、MgF2、およびTiO2等、誘電体膜として従来使用されている材質を使用することができる。但し、可視光領域における透過率Tの平坦性を高めるためには、反基材側第1誘電体膜51および反基材側第2誘電体膜53を互いに異なる材質から構成することが好ましい。さらに、成膜を効率的に行うためには、反基材側第1誘電体膜51および反基材側第2誘電体膜53を、基材側誘電体層30と共通する材質から構成することが好ましい。従って、本実施形態では、反基材側第1誘電体膜51をSiNから構成し、反基材側第2誘電体膜53をSiO2から構成している。
The material constituting the anti-base material-side first
図4(a)は、Tiの可視光領域における消衰係数kおよび屈折率nを示したグラフであり、同図(b)は、TiNを薄膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数kおよび屈折率nを示したグラフであり、同図(c)は、TiNを厚膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数kおよび屈折率nを示したグラフである。 FIG. 4A is a graph showing the extinction coefficient k and refractive index n of Ti in the visible light region, and FIG. 4B shows the extinction coefficient in the visible light region when TiN is formed in a thin film. FIG. 5C is a graph showing the extinction coefficient k and the refractive index n in the visible light region when TiN is formed in a thick film.
これらの図に示されるように、TiおよびTiNは、それぞれ異なる光特性(消衰係数k、屈折率n)を有している。また、TiNについては、膜厚を変化させることによって屈折率の特性が大きく変化するようになっている。本実施形態では、このような特性に基づき、2つの異なる光消衰膜(金属層40および高消衰膜52)を併用すると共に、両者の膜厚を適宜に調節することで、可視光領域における透過率Tを従来以上に平坦化することを可能としている。
As shown in these figures, Ti and TiN have different optical characteristics (extinction coefficient k, refractive index n), respectively. Further, with respect to TiN, the refractive index characteristics are greatly changed by changing the film thickness. In the present embodiment, based on such characteristics, two different light extinction films (the
なお、金属層40および高消衰膜52の膜厚は、特に限定されるものではなく、要求される平均透過率や、金属層40および高消衰膜52を構成する材質の特性に応じて、適宜に設定することができる。また、光特性のマッチングと共に膜厚を適宜に設定すれば、他の材質の組合せによっても同様の効果を得ることが可能である。
The film thickness of the
図5(a)は、SiO2の可視光領域における消衰係数kおよび屈折率nを示したグラフであり、同図(b)は、SiNの可視光領域における消衰係数kおよび屈折率nを示したグラフである。これらの図に示されるように、SiO2およびSiNは、可視光領域における光の消衰係数が略0となっている。 FIG. 5A is a graph showing the extinction coefficient k and the refractive index n in the visible light region of SiO 2 , and FIG. 5B shows the extinction coefficient k and the refractive index n in the visible light region of SiN. It is the graph which showed. As shown in these figures, SiO 2 and SiN have a light extinction coefficient of approximately 0 in the visible light region.
従って、本実施形態では、基材側誘電体層30全体としての可視光領域消衰係数kは略0となっており、基材側誘電体層30は可視光をほとんど消衰させない(吸収しない)ように構成されている。また、反基材側誘電体層50全体としての可視光領域における消衰係数kは、高消衰膜52の可視光領域における消衰係数kと略同一となっている。
Therefore, in this embodiment, the visible light region extinction coefficient k of the base material
すなわち、本実施形態では、可視光領域における消衰係数kの低い(略0の)基材側誘電体層30、可視光領域における消衰係数kの高い金属層40、および可視光領域(の同一波長)における消衰係数kが基材側誘電体層30より高く、金属層40よりも低い反基材側誘電体層50を基材10側から順に積層してND膜20を構成しており、これにより、可視光領域における透過率Tの平坦性を高めることが可能となっている。
That is, in the present embodiment, the base-
さらに本実施形態では、ND膜20を大きく分けて基材側誘電体層30、金属層40および反基材側誘電体層50の3層構成、詳細には基材側誘電体層30および反基材側誘電体層50をさらに3層構成とした7層構成とした場合において、基材側第1誘電体膜31(1層目)、基材側第2誘電体膜32(2層目)および基材側第3誘電体膜33(3層目)、ならびに反基材側第1誘電体膜51(5層目)および反基材側第2誘電体膜53(7層目)の屈折率を適宜に設定することによって可視光領域における透過率Tの平坦性をさらに高めるようにしている。
Further, in the present embodiment, the
図6〜10は、ND膜20の基材側第1誘電体膜31(1層目)、基材側第3誘電体膜33(3層目)および反基材側第2誘電体膜53(7層目)の屈折率、ならびに基材側第2誘電体膜32(2層目)および反基材側第1誘電体膜51(5層目)の屈折率をそれぞれ変化させた場合のNDフィルタ1の透過率Tおよび反射率Rのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
6 to 10 show the substrate-side first dielectric film 31 (first layer), the substrate-side third dielectric film 33 (third layer), and the anti-substrate-side
なお、これらの例では、1、3、7層目の屈折率nおよび2、5層目の屈折率nを波長によらずそれぞれ一定と仮定している。また、1、3、7層目および2、5層目の消衰係数kを全て0と仮定している。そして、金属層(4層目)をTiから構成し、および高消衰膜(6層目)をTiNから構成している。 In these examples, the refractive index n of the first, third, and seventh layers and the refractive index n of the second and fifth layers are assumed to be constant regardless of the wavelength. Further, the extinction coefficients k of the first, third, seventh and second, fifth layers are all assumed to be zero. The metal layer (fourth layer) is made of Ti, and the high extinction film (sixth layer) is made of TiN.
これらのシミュレーション結果より、本実施形態の7層構成のND膜20では、1、3、7層目の屈折率nを1.38〜2.0の範囲内のいずれかの値に設定すると共に、2、5層目の屈折率nを1.38〜2.4の範囲内のいずれかの値に設定することにより、可視光領域における透過率Tの平坦性を30%以内にすることが可能であることが分かる。すなわち、可視光領域における透過率Tの平坦性Tflat=(Tmax−Tmin)/Tave≦0.3とすることが可能であることが分かる。ここで、Tmaxは可視光領域内における透過率Tの最大値、Tminは可視光領域内における透過率Tの最小値、Taveは可視光領域内における透過率Tの平均値である。
From these simulation results, in the seven-
なお、各層に実際の材質を適用する場合には、可視光領域における代表屈折率(波長550nmにおける屈折率)nが上記範囲内となる材質を各層に適用すればよいと考えられる。 When an actual material is applied to each layer, it is considered that a material having a representative refractive index (refractive index at a wavelength of 550 nm) n in the visible light region within the above range may be applied to each layer.
また、これらのシミュレーション結果からは、1、3、7層目の屈折率(代表屈折率)nの値を2、5層目の屈折率(代表屈折率)nの値以下とした方が、透過率Tの平坦性が高い傾向にあることが分かる。さらに、この場合、1、3、7層目の屈折率(代表屈折率)nの値と2、5層目の屈折率(代表屈折率)nの値との差が凡そ0.5以下、より好ましくは0.2乃至0.5の範囲内であれば、透過率Tの平坦性がさらに高まる傾向にあることが分かる。 Also, from these simulation results, the value of the refractive index (representative refractive index) n of the first, third, and seventh layers is less than the value of the refractive index (representative refractive index) n of the second and fifth layers. It can be seen that the flatness of the transmittance T tends to be high. Furthermore, in this case, the difference between the refractive index (representative refractive index) n of the first, third and seventh layers and the refractive index (representative refractive index) n of the second and fifth layers is about 0.5 or less. More preferably, if it is within the range of 0.2 to 0.5, the flatness of the transmittance T tends to be further increased.
また、反射率Rについては、1、3、7層目の屈折率(代表屈折率)nの値を1.9以下(すなわち、真空の屈折率1.0より大きく1.9以下)とすれば、可視光領域における反射率Rを2%以下とすることが可能であり、1、3、7層目の屈折率(代表屈折率)nの値が小さいほど可視光領域における反射率Rが低減する傾向にあることが分かる。 For the reflectance R, the value of the refractive index (representative refractive index) n of the first, third and seventh layers is set to 1.9 or less (that is, larger than the refractive index 1.0 of vacuum and 1.9 or less). For example, the reflectance R in the visible light region can be 2% or less, and the reflectance R in the visible light region decreases as the refractive index (representative refractive index) n of the first, third, and seventh layers decreases. It can be seen that there is a tendency to decrease.
本実施形態では、このような考察に基づいて、ND膜20の基材側第1誘電体膜31(1層目)、基材側第3誘電体膜33(3層目)および反基材側第2誘電体膜53(7層目)を構成する材質をSiO2とし、基材側第2誘電体膜32(2層目)および反基材側第1誘電体膜51(5層目)を構成する材質をSiNとしている。そして、このようにして材質を選定することにより、可視光領域における透過率Tの従来にない平坦性を得ることが可能となっている。
In the present embodiment, based on such consideration, the substrate-side first dielectric film 31 (first layer), the substrate-side third dielectric film 33 (third layer), and the anti-substrate of the
図11(a)は、本実施形態のND膜20の構成を示した表である。本実施形態では、同図に示されるように、基材側誘電体層30の基材側第1誘電体膜31をSiO2、基材側第2誘電体膜32をSiN、基材側第3誘電体膜33をSiNとし、金属層40をTiとし、反基材側誘電体層50の反基材側第1誘電体膜51をSiN、高消衰膜52をTiN、反基材側第2誘電体膜53をSiO2としたND膜20を、厚さ100μmのPETシートの基材10に形成している。
FIG. 11A is a table showing the configuration of the
また、ND膜20の厚み(膜厚)は、基材側第1誘電体膜31を0.568、基材側第2誘電体膜32を0.2187、基材側第3誘電体膜33を0.2683、金属層40を0.062、反基材側第1誘電体膜51を0.1456、高消衰膜52を0.0602、反基材側第2誘電体膜を0.2042としている(全て光学膜厚(λ=550nm))。
The
図11(b)は、本実施形態のND膜20の透過率Tおよび反射率Rのシミュレーション結果を示したグラフである。同図に示されるように、本実施形態のND膜20の構成によれば、透過率Tの平坦性を従来以上に高めると共に、反射率Rについても従来以上に低減することが可能となっている。
FIG. 11B is a graph showing simulation results of the transmittance T and the reflectance R of the
なお、ND膜20の構成は、上述した構成に限定されるものではなく、その他の構成であってもよいことはいうまでもない。すなわち、要求される特性や使用条件、コスト等に応じた適宜の構成のND膜20を採用することが可能である。
Needless to say, the configuration of the
次に、NDフィルタ1のその他の構成について説明する。
Next, other configurations of the
図12(a)〜(c)、図13(a)〜(d)および図14(a)〜(c)は、NDフィルタ1のその他の構成の例を示した概略図である。
FIGS. 12A to 12C, 13 </ b> A to 13 </ b> D, and 14 </ b> A to 14 </ b> C are schematic diagrams illustrating examples of other configurations of the
図12(a)は、基材10の一方の面にND膜20を形成し、他方の面にIRC膜22を形成した例を示している。要求される可視光の透過率を1つのND膜20で達成できるような場合には、NDフィルタ1をこのように構成してもよい。なお、この場合においても、ND膜20をIRC膜22よりも先に形成することにより、ND膜20の膜厚を高精度に制御することができる。また、ND膜20を反射防止膜として機能させることができる。
FIG. 12A shows an example in which the
同図(b)は、基材10の一方の面にND膜20を形成し、このND膜20の上(表面)にIRC膜22を形成した例を示している。基材10表面の反射を押える必要がないような場合には、NDフィルタ1をこのように構成してもよい。
FIG. 2B shows an example in which the
同図(c)は、基材10の一方の面にND膜20を形成し、このND膜20の上(表面)にIRC膜22を形成すると共に、基材10の他方の面に光の反射を防止(調節)するためのAR(Anti Reflection)膜24を形成した例を示している。このように、ND膜20およびIRC膜22に加えてAR膜24を備えるようにしてもよい。
In FIG. 2C, an
なお、AR膜24は既知のものを使用することが可能であり、例えば、SiO2膜とTiO2膜を交互に積層した積層膜を、AR膜24として使用することができる。このAR膜24は、ND膜20およびIRC膜22と同様に、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって形成することができる。
A known film can be used as the
図13(a)〜(d)は、ND膜20を基材10の表面において部分的に形成した例を示している。このように、ND膜20を部分的に形成して可視光が消衰されない領域をNDフィルタ1に設けた場合、光の透過位置を変化させることによって可視光の透過率を大きく変更することが可能となる。
FIGS. 13A to 13D show examples in which the
すなわち、例えばNDフィルタ1を移動させるなどして、光にND膜20を透過させる場合とさせない場合の2つの状態を設けることにより、可視光の透過率を大きく変更することができる。そして、IRC膜22を基材10の略全面(すなわち、基材10の表面およびND膜20の表面の両方)に形成するようにしておけば、いずれの状態においても不要な赤外線は確実にカットすることができる。
That is, the visible light transmittance can be greatly changed by providing two states, for example, by moving the
このように、ND膜20を基材10表面において部分的に形成する場合、同図(a)に示されるように、基材10の両面に形成したND膜20の両方を部分的に形成するようにしてもよいし、同図(b)に示されるように、一方のND膜20のみを部分的に形成するようにしてもよい。なお、図示は省略するが、同図(a)に示す例においては、IRC膜22の反対側にAR膜24を形成するようにしてもよい。
As described above, when the
また、同図(c)に示されるように、基材10の一方の面のみに形成したND膜20を部分的に形成するようにしてもよく、この場合、同図(d)に示されるように、ND膜20およびIRC膜22の反対側の面にAR膜24を形成するようにしてもよい。さらに、図示は省略するが、基材10の一方の面にND膜20を部分的に形成し、他方の面にIRC膜22を形成するようにしてもよく、この場合、ND膜20側にAR膜24を形成するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 4C, the
また、図14(a)に示されるように、ND膜20をNDフィルタ1の中央部に部分的に設けるようにしてもよいし、同図(b)に示されるように、NDフィルタ1の中央部にND膜20が形成されない領域を部分的に設けるようにしてもよい。このようにすることで、同図(c)に示されるように、周囲の領域1aとは可視光の透過率の異なる領域1bを中央部に備える目玉構造のNDフィルタ1を構成することができる。
Further, as shown in FIG. 14A, the
なお、同図(c)は、同図(a)または(b)のNDフィルタ1のいずれか一方の面を示した概略図(平面図)である。ここで、同図(a)に示す例においては、中央部の領域1bが周囲の領域1aよりも可視光の透過率が低い領域となり、同図(b)に示す例においては、中央部の領域1bが周囲の領域1aよりも可視光の透過率が高い領域となる。
FIG. 2C is a schematic diagram (plan view) showing one surface of the
このように、NDフィルタ1を目玉構造に構成することにより、上記特許文献3(特開2007−225735号公報)に記載してあるように、中央部分(領域1b)とそれ以外の部分(領域1a)の使い分けをすることができる。なお、中央部の領域1bは、正確にNDフィルタ1の中央に設ける必要はなく、いずれかの方向にずれた位置に設けるようにしてもよいことは言うまでもない。また、中央部の領域1bの形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば楕円形状や多角形状等、その他の形状であってもよい。
As described above, by configuring the
以上説明したように、本実施形態に係るNDフィルタ1は、光透過性を有する基材10と、基材10の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するND膜20と、ND膜20が形成された基材10における基材10の表面またはND膜20の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するIRカット膜(IRC膜)22と、を備えている。
As described above, the
このような構成とすることで、ND膜20を形成する際に基材10の変形に影響されることがないため、高精度な膜厚制御を行うことが可能となる。これにより、IRカット機能を備えながらも、可視光領域における透過率の平坦性を従来以上に高めると共に、NDフィルタ1の生産時の歩留まりを向上させることができる。
With such a configuration, the
また、基材10を従来以上に薄膜化することが可能となるため、NDフィルタ1が組み込まれる機器のさらなるコンパクト化を実現することができる。なお、基材10の厚みは300μm以下であることが好ましく、175μm以下であればより好ましく、100μm以下であることが最も好ましい。
Moreover, since it becomes possible to make the
また、基材10は平板状であり、ND膜20は、基材10の両面に形成され、IRC膜22は、基材10のいずれか一方の面のND膜20の上に形成されている。このようにすることで、NDフィルタ1に可視光および赤外線の透過光量の調節機能に加えて、IRC膜22の反対側のND膜20による反射防止機能を備えることができる。
Moreover, the
また、基材10の少なくともいずれか一方の面のND膜20は、基材10の表面において部分的に形成されるようにしてもよい。このようにすることで、光の透過位置の変更により、可視光の透過率を大きく変化させることが可能となる。
Further, the
なお、ND膜20は、平板状の基材10の一方の面に形成され、IRC膜22は、ND膜20の上に形成されるようにしてもよい。この場合、光の反射を調節(防止)するためのAR膜24が、基材10の他方の面に形成されるようにしてもよい。
The
また、NDフィルタ1において、ND膜20は、平板状の基材10の一方の面に形成され、IRC膜22は、基材10の他方の面に形成されるようにしてもよい。
In the
また、ND膜20は、誘電体膜を有する基材側誘電体層30と、金属膜からなる金属層40と、基材側誘電体層30よりも可視光領域における消衰係数kが高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層50と、を基材10側から順に積層して構成されている。このようにすることで、金属層40における光の消衰を基材側誘電体層30および反基材側誘電体層50によって適宜に調節することが可能となるため、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における透過率Tを従来以上に平坦化することができる。
The
また、基材側誘電体層30は、複数の誘電体膜を有し、互いに異なる材質の誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されている。また、反基材側誘電体層50は、互いに異なる材質の複数の誘電体膜を有している。このようにすることで、透過率Tおよび反射率Rをより細かく調節することが可能となるため、反射率Rを低減しつつ、透過率Tを従来以上に平坦化することができる。
The substrate-
なお、基材側誘電体層30に含まれる誘電体膜(本実施形態では、基材側第1誘電体膜31、基材側第2誘電体膜32および基材側第3誘電体膜33)の厚み(膜厚)は、要求される特性や誘電体の材質等に応じて適宜に設定すればよく、特に限定されるものではないが、反射率Rを低減させるためには、基材側誘電体層30の厚みを略1/2波長(λ=550nm)に設定することが好ましい。
A dielectric film included in the base material side dielectric layer 30 (in the present embodiment, the base material side first
同様に、反基材側誘電体層50に含まれる誘電体膜(本実施形態では、反基材側第1誘電体膜51、反基材側第2誘電体膜53)の厚み(膜厚)は、特に限定されるものではないが、反射率Rを低減させるためには、最表面の誘電体膜(本実施形態では、反基材側第2誘電体膜53)の厚みを略1/4波長(λ=550nm)に設定することが好ましい。
Similarly, the thickness (film thickness) of the dielectric films (in this embodiment, the anti-base material side first
また、本実施形態では、基材側誘電体層30を、基材側第1誘電体膜31、基材側第2誘電体膜32および基材側第3誘電体膜33の3層構成とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基材側誘電体層30を1つの層から構成してもよいし、4つ以上の層から構成してもよい。すなわち、基材側誘電体層30をいくつの誘電体膜の層から構成するかは、要求される特性や誘電体の材質等に応じて適宜に設定すればよい。
Further, in the present embodiment, the base material
同様に、反基材側誘電体層50についても、本実施形態で示した層構成以外の層構成としてもよく、さらに高消衰膜52のみから反基材側誘電体層50を構成するようにしてもよい。
Similarly, the anti-base-
また、反基材側誘電体層50は、基材側誘電体層30に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数kの高い材質から構成される高消衰膜52を含んでいる。このようにすることで、金属層40および高消衰膜52が相乗的に機能するため、透過率Tを従来以上に平坦化することができる。
The anti-base material-
また、高消衰膜52は、窒化金属または酸化金属から構成されることが好ましい。このようにすることで、金属層40とは異なる特性の高消衰膜52を適宜に組み合わせることができる。
The
また、高消衰膜52は、金属膜(金属層)40を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることがより好ましい。このようにすることで、例えば同一のターゲットを用いたスパッタリングにより金属層40および高消衰膜52を形成することが可能となり、成膜を効率的かつ低コストに行うことができる。
The
また、金属膜(金属層)40を構成する材質は、モル比で50%以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることが好ましい。このようにすることで、安定的に可視光を消衰させることができる。 Moreover, it is preferable that the material which comprises the metal film (metal layer) 40 is either titanium, chromium, or nickel which becomes 50% or more by molar ratio. By doing so, visible light can be stably extinguished.
また、基材側誘電体層30は、基材側第1誘電体膜31、基材側第2誘電体膜32、および基材側第3誘電体膜33を、基材10側から順に積層して構成され、反基材側誘電体層50は、反基材側第1誘電体膜51、および反基材側第2誘電体膜53を、基材10側から順に積層して構成されている。このようにすることで、ND膜20の層数(膜数)を増やすことなく、必要最低限の構成で可視光領域における透過率Tを従来以上に平坦化することができる。
The substrate-
また、反基材側誘電体層50は、反基材側第1誘電体膜51と反基材側誘電体膜53の間に、基材側誘電体層30に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数kの高い材質から構成される高消衰膜52を有している。このようにすることで、金属層40を補完する高消衰膜52を適切に配置することができる。
Further, the anti-base material-
また、基材側第1誘電体膜31、基材側第3誘電体膜33、および反基材側第2誘電体膜53は、第1の材質(本実施形態では、SiO2)から構成され、基材側第2誘電体膜32および反基材側第1誘電体膜51は、第1の材質とは異なる第2の材質(本実施形態では、SiN)から構成されている。このようにすることで、必要最低限の材質数で、可視光領域における透過率Tの平坦化を実現することができる。すなわち、従来以上の光特性を有するNDフィルタ1を低コストで実現することができる。
Moreover, the base material side first
このとき、第1の材質の可視光領域における屈折率nは、第2の材質の可視光領域における屈折率n以下となっていることが好ましい。 At this time, the refractive index n in the visible light region of the first material is preferably less than or equal to the refractive index n in the visible light region of the second material.
また、第1の材質は、波長550nmにおける屈折率が1.38乃至2.0のいずれかとなる材質であり、前記第2の材質は、波長550nmにおける屈折率が1.38乃至2.4のいずれかとなる材質であることが好ましい。 The first material has a refractive index of 1.38 to 2.0 at a wavelength of 550 nm, and the second material has a refractive index of 1.38 to 2.4 at a wavelength of 550 nm. It is preferable that the material is any one.
また、第1の材質の波長550nmにおける屈折率と、前記第2の材質の波長550nmにおける屈折率との差が0.5以下であることが好ましい。 The difference between the refractive index of the first material at a wavelength of 550 nm and the refractive index of the second material at a wavelength of 550 nm is preferably 0.5 or less.
このように、適宜の屈折率を有する第1の材質および第2の材質を使用することで、可視光領域における透過率Tを従来以上に平坦化することが可能となる。 Thus, by using the first material and the second material having an appropriate refractive index, the transmittance T in the visible light region can be flattened more than ever.
また、第1の材質および第2の材質は、共通の金属に異なる元素が結合した互いに異なる金属化合物であることが好ましい。このようにすることで、成膜を効率的に行うことができる。 Further, the first material and the second material are preferably different metal compounds in which different elements are bonded to a common metal. By doing in this way, film-forming can be performed efficiently.
また、高消衰膜52を構成する材質および第2の材質は、異なる金属に共通の元素が結合した互いに異なる金属化合物であることが好ましい。このようにすることで、成膜を効率的に行うことができる。
Moreover, it is preferable that the material which comprises the high extinction film |
また、第1の材質は、二酸化ケイ素(SiO2)であり、第2の材質は、窒化ケイ素(SiN)であることが好ましい。このようにすることで、透過率Tを平坦化するために最適な材質の組合せを選定しながらも、成膜を効率化し、コストを低減することができる。 The first material is preferably silicon dioxide (SiO 2 ), and the second material is preferably silicon nitride (SiN). By doing so, it is possible to increase the efficiency of film formation and reduce the cost while selecting an optimal combination of materials for flattening the transmittance T.
また、金属膜(金属層)40を構成する材質は、チタン(Ti)であり、高消衰膜52を構成する材質は、窒化チタン(TiN)であることが好ましい。このようにすることで、透過率Tを平坦化するために最適な材質の組合せを選定しながらも、成膜を効率化し、コストを低減することができる。
The material constituting the metal film (metal layer) 40 is preferably titanium (Ti), and the material constituting the
なお、本発明のIRカット機能付きNDフィルタは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the ND filter with an IR cut function of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明のNDフィルタは、アナログカメラやデジタルカメラ、ビデオカメラ等の各種撮像装置の分野以外にも、可視光を使用する各種光学装置の分野で利用することができる。 The ND filter of the present invention can be used in the field of various optical devices that use visible light in addition to the field of various imaging devices such as analog cameras, digital cameras, and video cameras.
1 NDフィルタ
10 基材
20 ND膜
22 IRカット膜(IRC膜)
24 AR膜
30 基材側誘電体層
31 基材側第1誘電体膜
32 基材側第2誘電体膜
33 基材側第3誘電体膜
40 金属層
50 反基材側誘電体層
51 反基材側第1誘電体膜
52 高消衰膜
53 反基材側第2誘電体膜
1
24
Claims (20)
前記基材の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するND膜と、
前記ND膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ND膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するIRカット膜と、を備えることを特徴とする、
IRカット機能付きNDフィルタ。 A substrate having optical transparency;
An ND film that is formed on the surface of the substrate and adjusts the amount of visible light transmitted;
An IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film in the base material on which the ND film is formed, and adjusts the amount of transmitted infrared light.
ND filter with IR cut function.
前記ND膜は、前記基材の両面に形成され、
前記IRカット膜は、前記基材のいずれか一方の面の前記ND膜の上に形成されることを特徴とする、
請求項1に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The base material has a flat plate shape,
The ND film is formed on both surfaces of the base material,
The IR cut film is formed on the ND film on any one surface of the base material,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1.
請求項2に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The ND film on at least one surface of the base material is partially formed on the surface of the base material,
The ND filter with IR cut function according to claim 2.
前記ND膜は、前記基材の一方の面に形成され、
前記IRカット膜は、前記ND膜の上に形成されることを特徴とする、
請求項1に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The base material has a flat plate shape,
The ND film is formed on one surface of the base material,
The IR cut film is formed on the ND film,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1.
請求項4に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 An AR film for adjusting light reflection is formed on the other surface of the base material,
The ND filter with IR cut function according to claim 4.
前記ND膜は、前記基材の一方の面に形成され、
前記IRカット膜は、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、
請求項1に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The base material has a flat plate shape,
The ND film is formed on one surface of the base material,
The IR cut film is formed on the other surface of the base material,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1.
請求項4乃至6のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The ND film is partially formed on the surface of the base material,
The ND filter with an IR cut function according to claim 4.
請求項1乃至7のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The thickness of the base material is 300 μm or less,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1.
請求項1乃至8のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The ND film includes a base material-side dielectric layer having a dielectric film, a metal layer made of a metal film, a higher extinction coefficient in the visible light region than the base material-side dielectric layer, and a dielectric film. The anti-base material-side dielectric layer having, and characterized by being laminated in order from the base material side,
The ND filter with an IR cut function according to claim 1.
請求項9に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The base material-side dielectric layer has a plurality of the dielectric films, and is configured such that the dielectric films made of different materials are adjacent to each other.
The ND filter with IR cut function according to claim 9.
請求項9または10に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The anti-substrate-side dielectric layer has a plurality of the dielectric films made of different materials,
The ND filter with IR cut function according to claim 9 or 10.
請求項9乃至11のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The anti-base material-side dielectric layer includes a high extinction film composed of a material having a higher extinction coefficient in the visible light region than the material contained in the base material-side dielectric layer.
The ND filter with an IR cut function according to claim 9.
請求項12に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The high extinction film is composed of a metal nitride or a metal oxide,
The ND filter with an IR cut function according to claim 12.
請求項13に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The high extinction film is made of a metal nitride or oxide constituting the metal film,
The ND filter with IR cut function according to claim 13.
請求項9乃至14のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The material constituting the metal film is any one of titanium, chromium or nickel having a molar ratio of 50% or more,
The ND filter with an IR cut function according to claim 9.
前記反基材側誘電体層は、反基材側第1誘電体膜、および反基材側第2誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、
請求項9乃至15のいずれかに記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The base material side dielectric layer is configured by laminating a base material side first dielectric film, a base material side second dielectric film, and a base material side third dielectric film in order from the base material side,
The anti-base material-side dielectric layer is formed by laminating an anti-base material side first dielectric film and an anti-base material side second dielectric film in order from the base material side,
The ND filter with an IR cut function according to claim 9.
請求項16に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The anti-base material side dielectric layer is more visible than the material contained in the base material side dielectric layer between the anti base material side first dielectric film and the anti base material side second dielectric film. It has a high extinction film composed of a material having a high extinction coefficient in the region,
The ND filter with an IR cut function according to claim 16.
前記基材側第2誘電体膜および前記反基材側第1誘電体膜は、前記第1の材質とは異なる第2の材質から構成されることを特徴とする、
請求項17に記載のIRカット機能付きNDフィルタ。 The base material side first dielectric film, the base material side third dielectric film, and the anti-base material side second dielectric film are made of a first material,
The base material side second dielectric film and the anti-base material side first dielectric film are made of a second material different from the first material,
The ND filter with IR cut function according to claim 17.
前記基材の表面中央部に部分的に形成されて可視光の透過光量を調節するND膜と、
前記ND膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ND膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するIRカット膜と、を備えることを特徴とする、
IRカット機能付きNDフィルタ。 A substrate having optical transparency;
An ND film that is partially formed in the center of the surface of the substrate and adjusts the amount of visible light transmitted;
An IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film in the base material on which the ND film is formed, and adjusts the amount of transmitted infrared light.
ND filter with IR cut function.
前記基材の表面中央部の一部分を除く領域に形成されて可視光の透過光量を調節するND膜と、
前記ND膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ND膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するIRカット膜と、を備えることを特徴とする、
IRカット機能付きNDフィルタ。 A substrate having optical transparency;
An ND film that is formed in a region excluding a part of the surface center of the base material and adjusts the amount of visible light transmitted;
An IR cut film that is formed on the surface of the base material or the surface of the ND film in the base material on which the ND film is formed, and adjusts the amount of transmitted infrared light.
ND filter with IR cut function.
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