JP4021191B2

JP4021191B2 - 輪帯状ｎｄフィルター及びその製造方法

Info

Publication number: JP4021191B2
Application number: JP2001384629A
Authority: JP
Inventors: 徹鹿野; 政幸新井
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: JP2003185810A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、中心部程光透過率を小さくした輪帯状ＮＤフィルター及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
例えば、ＣＣＴＶ用レンズでは、機械的な小絞（大Ｆ値）の限界以上に光量を減少させ、見かけ上大きなＦ値を得るため、輪帯状のＮＤフィルター１０が用いられている。図１０、図１１はその概念図であり、透明基板１１の中心部上に、段階的に径の小さくなる円形ＮＤフィルター膜（光吸収膜）１２、１３、１４を、蒸着により同心状に積層形成してなっている。透明基板１１の厚さは、通常０．５ｍｍ前後、各円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の厚さは、１０分の数μｍオーダである。この輪帯状ＮＤフィルター１０によると、機械絞が小絞になる程、透過光量が減少するため、見かけ上の大Ｆ値を得ることができる。
【０００３】
ところが、この輪帯状ＮＤフィルター１０を有するレンズにおいて、機械絞の開放時と最小絞時とで像性能を比較すると、僅かながらピント移動が生じ、像性能が悪化することが明らかとなった。
【０００４】
この問題点を解決するため、本出願人は既に、微視的に階段状をなす同心状の積層円形ＮＤフィルターの外囲の空間を、ＮＤフィルター膜と似た屈折率の透明接着剤で埋めると、ピント移動が改善されることを見出し、特許出願した（特開平１１‐２３８１０号公報）。同心状に積層形成される円形ＮＤフィルターは上述のようにμｍオーダーのきわめて薄いものであるが、輪帯状ＮＤフィルター全体として見たときには、中心部のみに積層厚が段階的に変化する屈折率が１．３〜２．６程度のＮＤフィルター膜が存在するから、これがレンズ作用をしてピント移動の原因となる。ＮＤフィルター膜の外囲を透明接着剤で埋めると、このレンズ作用をなくし、ピント移動を防止できるのである。
【０００５】
積層ＮＤフィルターの外囲を透明接着剤で埋めるには、積層ＮＤフィルターを二枚の透明基板で挟むのが実際的である。ところが、この構造において新たな問題が指摘されるに至った。すなわち、図１２に示すように、積層ＮＤフィルター１０は、一方の透明基板１１の中心部にＮＤフィルター膜１２、１３、１４を順次蒸着形成し、その後、これらのＮＤフィルター膜の外囲に接着剤１６を位置させて、他方の透明基板１５を接着する。このとき、従来は単に透明基板１１を水平面上に置いて自重により透明基板１５を重ねていた。しかし、ＮＤフィルター膜１２〜１４は透明基板１１の中心部のみに存在しているため、図に誇張して示すように、透明基板１５が透明基板１１に対して傾斜してしまい、平行度が損なわれる場合があることが判明した。両円形基板１１と１５の平行度が損なわれると、明らかに光学性能が悪化する。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、従って、透明基板の中心部に、微視的に階段状をなす積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積層形成し、この積層円形ＮＤフィルター膜の外囲に位置させた透明接着剤を介して別の透明基板を接着してなる輪帯状ＮＤフィルターにおいて、一対の円形透明基板の平行度を容易に保証できる輪帯状ＮＤフィルター及びその製造方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、透明基板の中心部に、微視的に階段状をなす積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積層形成し、この積層円形ＮＤフィルター膜の外囲に位置させた透明接着剤を介して別の透明基板を接着してなる輪帯状ＮＤフィルターにおいて、上記透明基板の周縁部が、上記積層円形ＮＤフィルター膜と同心の円状をなし、上記一対の透明基板の間の周縁部に位置させて、中心部の積層円形ＮＤフィルター膜の積層厚と同等以上の積層厚を有し、かつ、上記円状の周縁部の周方向に並ぶ互いに不連続な３箇所以上の不連続スペーサ膜を形成したことを特徴としている。
このように周縁部に不連続スペーサ膜を形成すれば、一対の透明基板の平行性を確保することができ、光学性能の悪化を防ぐことができる。
【０００８】
本発明は、透明基板の中心部に、微視的に階段状をなす積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積層形成するステップ；上記透明基板における上記積層円形ＮＤフィルター膜と同心の円状をなす周縁部に、上記積層円形ＮＤフィルター膜と同等以上の厚さを有し、かつ、上記円状の周縁部の周方向に並ぶ互いに不連続な３箇所以上の不連続スペーサ膜を形成するステップ；及び上記積層円形ＮＤフィルター膜と不連続スペーサ膜との間に接着剤を位置させて、上記透明基板上に別の円形透明基板を接着するステップ；を有することを特徴とする。
【０００９】
積層円形ＮＤフィルター膜を形成するステップと、周縁スペーサ膜を形成するステップとは、別々の蒸着ステップとすることも可能であるが、同一の蒸着ステップで同一の材料を用いて実行するのが実際的である。
【００１０】
不連続スペーサ膜として構成する場合には、積層円形ＮＤフィルター膜を順次積層形成するとき、各層が少なくとも一部がオーバラップする態様で形成すればよい。また、周縁スペーサ膜は、積層円形ＮＤフィルター膜と同時に同一の材料により形成するのが実際的である。
【００１１】
積層円形ＮＤフィルター膜及び周縁スペーサ膜と透明接着剤は屈折率がほぼ等しい材料を選択することが好ましい。ＮＤフィルター膜の屈折率が通常１．３〜２．６であることを考慮すると、透明接着剤も、１．３〜２．６の屈折率のものを用いることが好ましい。
【００１２】
透明接着剤は、例えば、同心状の積層円形ＮＤフィルターの外囲にスピンコート法によって形成することができる。
【００１３】
本発明の輪帯状ＮＤフィルターは、機械的開口径を開放状態から最小絞状態の間で変化させる機械絞機構と併用して効果がある。
【００１４】
【発明の実施形態】
図１、図２は、本発明による輪帯状ＮＤフィルター１００の第一の実施形態を示す。図１０、図１１の従来例と同一の構成要素には同一の符号を付すと、円形をなす透明基板１１上には、その中心部にＮＤフィルター膜（光吸収膜）１２、１３、１４が蒸着形成され、周縁部に、円形ＮＤフィルター膜１２〜１４と同心の全環状をなす環状スペーサ膜２２、２３、２４が蒸着形成されている。これら全環状周縁スペーサ膜２２〜２４は、ＮＤフィルター膜１２〜１４の蒸着形成工程と同一の工程において形成され、従って、その各膜厚及び合計膜厚は等しい。この円形ＮＤフィルター膜１２〜１４と、全環状周縁スペーサ膜２２〜２４との間の空間には、透明接着剤１６が充填され、別の円形透明基板１５が接着されている。
【００１５】
以上の輪帯状ＮＤフィルター１００は、例えば次の工程によって製造される。
透明基板１１上に、円形ＮＤフィルター膜１２〜１４と全環状周縁スペーサ膜２２〜２４とを同時に蒸着によって形成する工程；
円形ＮＤフィルター膜１２〜１４と、環状周縁スペーサ膜２２〜２４との間の空間に、例えばスピンコート法により正しく秤量した透明接着剤１６を充填する工程；及び
透明接着剤１６上に透明基板１５を接着する工程；
である。
【００１６】
このように、透明基板１１の周縁に環状周縁スペーサ膜２２〜２４が存在すると、透明基板１５が透明基板１１に対して傾く（平行度が損なわれる）ことがなく、光学性能が悪化することがない。環状周縁スペーサ膜２２〜２４は、ＮＤフィルターとして用いるとき、機械絞機構が最大開口（開放状態）に設定されるときにおいても光束が通過しない部分（非使用部分）に形成される。別言すると、機械絞機構の最大開口（開放状態）では、全環状周縁スペーサ膜２２〜２４のすぐ内側までが輪帯状ＮＤフィルターとして使用される。
【００１７】
図３、図４は、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態は、全環状環状スペーサ膜２２〜２４に代えて、不連続スペーサ膜２２Ａ、２３Ａ、２４Ａを形成した実施形態である。透明基板１５の平面は、３点で決定されるから、不連続スペーサ膜２２Ａ〜２４Ａは、３箇所以上に、好ましくは等角度間隔で形成するのがよい。このように不連続スペーサ膜２２Ａ〜２４Ａとすると、透明接着剤１６が余分であったとき、余分な透明接着剤１６を隣り合う不連続スペーサ膜２２Ａ〜２４Ａの間から外部に排出することができる。
【００１８】
図５、図６は、本発明のさらに別の実施形態を示す。この実施形態では、不連続スペーサ膜２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂを積層形成する際、蒸着マスクの位置ずれ（回転位相ずれ）を考慮して、周方向長さを十分確保し、各層の少なくとも一部を確実にオーバラップさせている。図５にダブルハッチングを付した部分が、不連続スペーサ膜２２Ｂ〜２４Ｂのオーバラップ部分である。なお、不連続スペーサ膜を形成する際の蒸着マスクの位置ずれ（回転位相ずれ）を防止するために、透明基板１１に、図９に示すような位相合わせマーク（凹部）１１Ａを形成し、この位相合わせマーク１１Ａを利用して蒸着マスクとの位相合わせを行うことができる。
【００１９】
以上の各実施形態ではいずれも、周縁スペーサ膜２２〜２４（２２Ａ〜２４Ａ）を円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の蒸着と同時に形成しており、従って周縁スペーサ膜と円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の膜厚とは等しい。これに対し、図７、図８に示す実施形態は、全環状周縁スペーサ膜２５を、円形ＮＤフィルター膜１２〜１４とは独立した単層として、かつその膜厚を円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の合計膜厚より大きくした実施形態である。この実施形態によっても透明基板１１と透明基板１５の平行度を保持することができる。この実施形態では、円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の上に微小厚の透明接着剤１６が存在することになり、僅かにしろ、光路長を変化させるから、円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の厚さはできるだけ小さいこと（つまり、円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の合計膜厚と単層周縁スペーサ膜２５の膜厚差ができるだけ小さいこと）が望ましい。全環状周縁スペーサ膜２５を不連続スペーサ膜としてもよいことは勿論である。
【００２０】
透明接着剤１６の屈折率は、理想的にはＮＤフィルター膜（光吸収膜）円形ＮＤフィルター膜１２〜１４の屈折率と同一であることが好ましいが、階段状の空間が似た屈折率の物質（透明接着剤１６）で満たされることにより、機械絞の開放状態と最小絞状態での光路長の差は大きなものではなくなる。以上のいずれの実施形態によっても、問題のレンズ作用は小さくなり、ピント移動は無視できるレベルになる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、透明基板の中心部に、微視的に階段状をなす積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積層形成し、この積層円形ＮＤフィルター膜の外囲に位置させた透明接着剤を介して別の透明基板を接着してなる輪帯状ＮＤフィルターにおいて、一対の円形透明基板の平行度を容易に保証し、機械絞の開放状態と最小絞状態でのピント移動を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に輪帯状ＮＤフィルターの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う模式断面図である。
【図３】本発明に輪帯状ＮＤフィルターの一実施形態を示す平面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う模式断面図である。
【図５】本発明に輪帯状ＮＤフィルターの一実施形態を示す平面図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿う模式断面図である。
【図７】本発明に輪帯状ＮＤフィルターの一実施形態を示す平面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿う模式断面図である。
【図９】同正面図である。
【図１０】従来の輪帯状ＮＤフィルターの一例を示す平面図である。
【図１１】図１０のXI−XI線に沿う模式断面図である。
【図１２】別の従来例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１００輪帯状ＮＤフィルター
１１１５透明基板
１２１３１４円形ＮＤフィルター膜
１６透明接着剤
２２２３２４全環状周縁スペーサ膜
２２Ａ２３Ａ２４Ａ不連続周縁スペーサ膜
２２Ｂ２３Ｂ２４Ｂ不連続周縁スペーサ膜
２５単層周縁スペーサ膜

Claims

透明基板の中心部に、微視的に階段状をなす積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積層形成し、この積層円形ＮＤフィルター膜の外囲に位置させた透明接着剤を介して別の透明基板を接着してなる輪帯状ＮＤフィルターにおいて、
上記透明基板の周縁部が、上記積層円形ＮＤフィルター膜と同心の円状をなし、
上記一対の透明基板の間の周縁部に位置させて、中心部の積層円形ＮＤフィルター膜の積層厚と同等以上の積層厚を有し、かつ、上記円状の周縁部の周方向に並ぶ互いに不連続な３箇所以上の不連続スペーサ膜を形成したことを特徴とする輪帯状ＮＤフィルター。
請求項１記載の輪帯状ＮＤフィルターにおいて、上記不連続スペーサ膜は、積層円形ＮＤフィルター膜を順次積層形成するとき、各層が少なくとも一部がオーバラップする態様で形成されている輪帯状ＮＤフィルター。
請求項１または２記載の輪帯状ＮＤフィルターにおいて、上記不連続スペーサ膜は、積層円形ＮＤフィルター膜と同時に同一の材料により形成されている輪帯状ＮＤフィルター。
請求項１ないし３のいずれか１項記載の輪帯状ＮＤフィルターにおいて、積層円形ＮＤフィルター膜及び不連続スペーサ膜と透明接着剤は屈折率がほぼ等しい材料が選択されている輪帯状ＮＤフィルター。
透明基板の中心部に、微視的に階段状をなす積層円形ＮＤフィルター膜を同心状に積層形成するステップ；
上記透明基板における上記積層円形ＮＤフィルター膜と同心の円状をなす周縁部に、上記積層円形ＮＤフィルター膜と同等以上の厚さを有し、かつ、上記円状の周縁部の周方向に並ぶ互いに不連続な３箇所以上の不連続スペーサ膜を形成するステップ；及び
上記積層円形ＮＤフィルター膜と不連続スペーサ膜との間に接着剤を位置させて、上記透明基板上に別の円形透明基板を接着するステップ；
を有することを特徴とする輪帯状ＮＤフィルターの製造方法。
請求項５記載の輪帯状ＮＤフィルターの製造方法において、上記積層円形ＮＤフィルター膜を形成するステップと、不連続スペーサ膜を形成するステップとは、同一の蒸着工程で同一の材料を用いて実行される輪帯状ＮＤフィルターの製造方法。
請求項５または６記載の輪帯状ＮＤフィルターの製造方法において、上記不連続スペーサ膜は、積層円形ＮＤフィルター膜を順次積層形成するとき、各層の少なくとも一部がオーバラップする態様で形成されている輪帯状ＮＤフィルターの製造方法。
請求項５ないし７のいずれか１項記載のＮＤフィルターの製造方法において、透明接着剤は、同心状の積層円形ＮＤフィルターの外囲にスピンコート法によって形成されている輪帯状ＮＤフィルターの製造方法。