JP4493411B2 - Manufacturing method of ND filter - Google Patents
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Description
本発明は、ＮＤフィルタの製造方法に関し、特にビデオカメラあるいはスチルビデオカメラ等の撮影系に使用するに適したＮＤフィルタの製造方法に関するものである。 The present invention relates to the production how the ND filter, a method for manufacturing the N D filter suitable for particular use in imaging systems such as a video camera or still video camera.
光量絞りは銀塩フィルムあるいはＣＣＤ等への固体撮像素子へ入射する光量を制御するため、撮影光学系の光路中に設けられており、被写界が明るい場合に光量をより小さく絞り込まれるように構成されている。
従って、快晴時や高輝度の被写界を撮影すると絞りは小絞りとなり、絞りのハンチング現象や光の回折の影響も受け易く、像性能の劣化を生じる。
これに対する対策として、絞り羽根にフィルム状のＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを取り付けて被写界の明るさが同一でも絞りの開口が大きくなる様な工夫がされている。
The aperture stop is provided in the optical path of the photographic optical system in order to control the amount of light incident on the solid-state image sensor on a silver salt film or CCD, etc. It is configured.
Therefore, when shooting a clear or high-brightness field, the aperture becomes a small aperture, which is easily affected by the hunting phenomenon of the aperture and light diffraction, resulting in degradation of image performance.
As a countermeasure against this, a ND (Neutral Density) filter is attached to the aperture blade so that the aperture of the aperture is enlarged even if the brightness of the object field is the same.
近年、撮像素子の感度が向上するに従い、前記ＮＤフィルタの濃度を濃くして、光の透過率をさらに低下させ、被写界の明るさが同一でも絞りの開口を大きくする様な工夫がなされてきている。しかしながら、この様にＮＤフィルタの濃度が濃くなると、図１３に示す様にフィルムを通過した光ａと通過しない光ｂの光量差が大きく異なり、画面内で明るさが異なる“シェーディング”現象が起きたり、解像度が低下してしまうという欠点がある。この欠点を解決するためにＮＤフィルタの濃度を光軸中心に向かって順次透過率が大となる様な構造を取る必要が出てきている。 In recent years, as the sensitivity of the image sensor has improved, the density of the ND filter is increased to further reduce the light transmittance, and the device has been devised to increase the aperture of the aperture even if the brightness of the object field is the same. It is coming. However, when the density of the ND filter is increased in this way, as shown in FIG. 13, the light amount difference between the light a that has passed through the film and the light b that has not passed is greatly different, and a “shading” phenomenon in which the brightness differs within the screen occurs. Or the resolution is reduced. In order to solve this drawback, it has become necessary to adopt a structure in which the transmittance of the ND filter increases gradually toward the center of the optical axis.
因みに図１３で６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは撮影光学系６を構成するレンズ、７は固体撮像素子で８はローパスフィルタである。また１１から１４は絞り装置で、１１がＮＤフィルタ、１２と１３が対向的に移動する絞り羽根で、２枚の絞り羽根は略菱形の開口を形成する。ＮＤフィルタは普通、絞り羽根に接着されている。１４は絞り羽根支持板である。
In FIG. 13,
一般的にＮＤフィルタの作製方法としては、フィルム状をなす材料（セルロースアセテート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、塩化ビニル等）中に光を吸収する有機色素または顔料を混ぜ、練り込むタイプのものと、前記材料に光を吸収する有機色素または顔料を塗布するタイプのものがある。これらの製造方法では、濃度が均一なフィルタは作製可能であるが、濃度が変化するタイプのフィルタ（グラデーションフィルタ）は作製が著しく困難である。 Generally, as a method for producing an ND filter, an organic dye or pigment that absorbs light in a film-like material (cellulose acetate, PET (polyethylene terephthalate), vinyl chloride, etc.), and a kneading type, There is a type in which an organic dye or pigment that absorbs light is applied to the material. In these manufacturing methods, it is possible to produce a filter having a uniform density, but it is extremely difficult to produce a type of filter (gradation filter) in which the density changes.
また、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示されているように、マイクロ写真法による濃度が変化するタイプのフィルタの作製が提案されている。
これらが提案された当時のビデオカメラでは、この方法により作製したＮＤフィルタで画質の向上が図られたが、近年のＣＣＤの更なる高感度化、小型化、高画質対応により特に特殊条件での使用（例えば逆光下での小径絞り状態）において、銀塩粒子による光の散乱による影響により画質が劣化してしまうことがある。
In addition, as disclosed in
In the video cameras at the time when these were proposed, the image quality was improved by the ND filter produced by this method. However, due to the further higher sensitivity, smaller size, and higher image quality of the CCD in recent years, it was especially under special conditions. In use (for example, a small-diameter aperture state under backlight), the image quality may deteriorate due to the influence of light scattering by the silver salt particles.
また、特許文献４には、真空蒸着法により楕円形グラデーションフィルタの製造方法が開示されている。この方法では、微少領域（例えば３ｍｍの範囲で透過率３％から８０％までの変化等）での濃度変化ができない欠点がある。
さらに、上記高画質対応の対策として、単一濃度のＮＤフィルタを複数の絞り羽根に接着して、駆動させることにより、単一濃度フィルタでも複数重なった部分と重ならない部分とから、濃度変化させることは可能である。
しかしながら、この方法ではＮＤフィルタの枚数が増えることによるコストｕｐになること、及び絞り羽根に複数枚ＮＤフィルタが存在することにより厚くなってしまい、近年の小型・省スペース化に対応できない等の欠点がある。
さらに、近年、段階的な多濃度ＮＤフィルタが使用され始めてきているが、異なる濃度の境界部分で重なったり隙間ができたりして光学特性が変化し、画質の劣化を引き起こすことがわかってきた。
Further, as a countermeasure for the high image quality, a single density ND filter is bonded to a plurality of diaphragm blades and driven to change the density from a portion where the single density filter does not overlap a plurality of overlapping portions. It is possible.
However, this method has the disadvantage that the cost increases due to the increase in the number of ND filters, and the thickness increases due to the presence of a plurality of ND filters on the diaphragm blades, which makes it impossible to cope with recent miniaturization and space saving. There is.
Furthermore, in recent years, a stepwise multi-density ND filter has begun to be used, but it has been found that the optical characteristics change due to overlapping or gaps at the boundary portions of different densities, causing deterioration in image quality. .
このような現象の解決には、連続的に濃度を変化させたグラディエントなＮＤフィルタが必要である。そのため、特許文献５、特許文献６等では、真空蒸着法等を用い、基板とスリット型マスクとの間隔を一定に保つようにして、基板に対しスリット型マスクを設け、スリット型マスクを該基板と一体的にドーム上を公転させ、成膜蒸着源と基板との位置関係から、該基板に蒸着させる蒸着粒子が該スリット型マスクを通過して基板に到達できたり、スリット型マスクに遮られ基板まで到達できなかったりすることで、グラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタを製造する方法が提案されている。
上記特許文献５、特許文献６等によるＮＤフィルタの製造方法によれば、連続的に濃度を変化させたグラディエントなＮＤフィルタの作製が可能となる。しかしながら、これらのＮＤフィルタの場合、最高均一濃度部では反射防止条件が合っているので、反射率は所定値以下に抑えることができるが、濃度が連続的に変化する濃度傾斜部（膜厚傾斜部）においては、各層の膜厚が連続的に変化するため、反射防止条件が合わない領域が生じ、部分的に反射率が高くなり、これらによってゴースト、フレア現象が生じるという点で、必ずしも満足の行くものではなかった。
According to the manufacturing method of the ND filter according to
そこで、本発明は、膜厚傾斜部における反射率の低減が可能となり、光の散乱による画質の劣化が生ぜず、高画質化に対応することができ、各濃度において分光特性がフラットであるＮＤフィルタの製造方法を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention makes it possible to reduce the reflectance at the inclined portion of the film thickness, does not cause deterioration in image quality due to light scattering, can cope with high image quality, and has a flat spectral characteristic at each density. Another object of the present invention is to provide a manufacturing how the filter.
本発明は、以下のように構成したＮＤフィルタの製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明のＮＤフィルタの製造方法は、基板上に少なくとも２種類以上の膜を真空蒸着法により成膜してＮＤフィルタを製造するＮＤフィルタの製造方法であって、第１のスリット型マスクを、前記基板と一体的にドーム上を公転させ、グラデーション濃度分布をもつ第１層から最表層の膜を成膜する工程と、前記第１のスリット型マスクと位置をずらせた第２のスリット型マスクを、前記基板と一体的にドーム上を公転させ、前記第１層から最表層とは逆方向の膜厚分布をもつ前記最表層と同組成の膜を更に成膜する工程と、を有することを特徴としている。
The present invention is to provide a manufacturing how the ND filter constituted as follows.
In other words, the ND filter manufacturing method of the present invention is a ND filter manufacturing method for manufacturing an ND filter by forming at least two kinds of films on a substrate by a vacuum deposition method. Revolving on the dome integrally with the substrate, forming a film of the outermost layer from the first layer having a gradation density distribution, and a second slit shifted in position from the first slit mask Revolving the mask on the dome integrally with the substrate, and further forming a film having the same composition as the outermost layer having a film thickness distribution in a direction opposite to the outermost layer from the first layer. It is characterized by having .
本発明によれば、光の散乱による画質の劣化が生ぜず、高画質化に対応することが可能となり、各濃度において分光特性がフラットで、傾斜部の反射率の低減が可能であるグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタの製造方法を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to cope with a high image quality without causing deterioration of image quality due to light scattering, and a gradation density that allows the spectral characteristics to be flat at each density and the reflectance of the inclined portion to be reduced. it is possible to realize a manufacturing how the ND filter having a distribution.
本発明は、上記のような構成に特徴を有するものであるが、それは本発明者らが鋭意検討したつぎのような知見に基づくものである。以下の本発明の実施の形態の説明により、これらを明らかにする。
図１は本実施の形態に用いる真空蒸着機の構成を説明する図であり、（ａ）は真空蒸着機におけるチャンバー内の簡易図、（ｂ）は基板の拡大図である。
図１において１０１は蒸着傘、１０２は成膜を施す基板、１０３は蒸着源、１０４は実際に成膜を実施する基材、１０５は基材１０４を固定する為の基板治具である。また、本実施の形態において説明する基板１０２とは、図１（ｂ）に示すように基板治具１０５に基材１０４がセットされた状態のものを意味している。
The present invention is characterized by the configuration as described above, which is based on the following knowledge which the present inventors have intensively studied. These will be made clear by the following description of embodiments of the present invention.
1A and 1B are diagrams for explaining the configuration of a vacuum vapor deposition machine used in the present embodiment. FIG. 1A is a simplified view inside a chamber of the vacuum vapor deposition machine, and FIG. 1B is an enlarged view of a substrate.
In FIG. 1, 101 is a vapor deposition umbrella, 102 is a substrate on which a film is formed, 103 is a vapor deposition source, 104 is a base material on which an actual film is formed, and 105 is a substrate jig for fixing the
図２は、本実施の形態に用いるマスクを説明する図であり、ここでは一例として、図２（ａ）のノーマル型のスリット型マスクが用いられている。
図２において１０６はスリット型マスク、１０７はスリット型マスクにおけるスリット間の幅、１０８は基板とスリット型マスクとの距離である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a mask used in this embodiment, and here, as an example, the normal slit mask of FIG. 2A is used.
In FIG. 2, 106 is a slit mask, 107 is a width between slits in the slit mask, and 108 is a distance between the substrate and the slit mask.
本実施の形態において用いる真空蒸着法においては、図１の様にチャンバー内の基板は蒸着傘１０１に備え付けられ、この蒸着傘１０１と共に基板１０２が回転し成膜が行われる。この基板１０２の成膜側に例えば図２（ａ）に示すようなスリット型マスクを設けることにより、蒸着源１０３と基板１０２との位置関係から、蒸着する蒸着粒子はスリットを通過し基板１０２に到達できたり、スリット型マスクに遮られ基板１０２まで到達できなかったりすることになり、図５（ａ）に示すような膜厚分布を得ることとなる。
In the vacuum vapor deposition method used in this embodiment, the substrate in the chamber is provided on the
図５（ａ）は、実際に図２（ａ）に示すスリット型マスクを用いて膜厚分布シミュレーションを実施した結果であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のパラメータである基板上の位置Δｘの説明図、図５（ｃ−１）は蒸着傘中の位置の鳥瞰図、図５（ｃ−２）は蒸着傘中の位置の断面図をそれぞれ示している。１０９は蒸着傘１０１中の基板位置である。
FIG. 5A shows the result of actually performing the film thickness distribution simulation using the slit mask shown in FIG. 2A, and FIG. 5B shows the parameter on FIG. 5A on the substrate. FIG. 5C-1 is a bird's-eye view of the position in the vapor deposition umbrella, and FIG. 5C-2 is a cross-sectional view of the position in the vapor deposition umbrella. Reference numeral 109 denotes a substrate position in the
図５（ａ）で示されている膜厚分布は、当然、蒸着傘中の基板位置１０９や、マスクのスリット間の幅１０７や、基板とマスクとの距離１０８等によっても異なったものになる。このことは図５（ａ）に示すように、蒸着傘中の基板位置１０９により、膜厚分布が一致しない結果から考慮しても明らかであろう。したがって、反対にマスクのスリット間の幅１０７や基板とマスクとの距離１０８を調整することにより、基板上に成膜される薄膜は任意のグラデーション膜厚分布を得ることになる。膜厚が増加すると言うことは、膜の濃度が濃くなり透過率が下がることを意味しているため、任意の膜厚分布を得ることとは、言い換えれば本発明が課題とする任意のグラデーション濃度分布を得ることと言える。
The film thickness distribution shown in FIG. 5A naturally varies depending on the substrate position 109 in the vapor deposition umbrella, the
また、このような任意のグラデーション濃度分布を作製するためのスリット型マスクの形状は、本実施の形態では図２（ａ）に示すような形状のスリット型マスクを用い、図５（ａ）におけるシミュレーション結果と共に説明してきたが、実際は、図２（ｂ）に示すノコギリ歯型、あるいは図２（ｃ）に示すクシ型等、作製したいＮＤフィルタのグラデーション濃度分布によって、様々のものを用いることができる。 Further, the slit type mask for producing such an arbitrary gradation density distribution is a slit type mask having a shape as shown in FIG. 2A in this embodiment, and in FIG. 5A. Although described with the simulation results, in actuality, various types such as the sawtooth type shown in FIG. 2B or the comb type shown in FIG. 2C may be used depending on the gradation density distribution of the ND filter to be manufactured. it can.
以上のＮＤフィルタの製造方法によって、グラデーション濃度分布を有する膜を成膜した場合、濃度が連続的に変化する濃度傾斜部（膜厚傾斜部）において部分的に反射率が高くなることが生じる。
これらを図４を用いて更に説明すると、図４（ａ）において領域Ｘ４からＸ３の最高均一濃度部は反射防止条件が合っているので、反射率は２％以下である。これに対して、領域Ｘ３から０の濃度傾斜部＝膜厚傾斜部においては、各層の膜厚が連続的に変化するため、反射防止条件が合わない領域が生じ、部分的には５％以上の反射率となり、これらがゴースト、フレア現象が発生する原因となる（図４（ｂ）参照。）。
When a film having a gradation density distribution is formed by the above-described ND filter manufacturing method, the reflectance is partially increased in the density gradient portion (thickness gradient portion) where the density continuously changes.
When these further described with reference to FIG. 4, since the highest uniform density portion of X 3 from the area X 4 in FIG. 4 (a) matches the anti-reflection condition, the reflectance is 2% or less. In contrast, in the concentration gradient portion = thickness inclined portion from the
本発明者らはこれらの問題点を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、第１のスリット型マスクで第１層から最表層まで膜を形成した後、該第１層から最表層の膜とは逆方向の膜厚傾斜を持つ該最表層と同組成の膜を、該最表層上に更に成膜し、該最表層と該最表層と同組成の膜とが合わさって形成された最終形態の最表層の膜厚が、光学膜厚で１／４λと一定、あるいは１／４λ±１／８λ（λ＝５００ｎｍから６００ｎｍ）（光学膜厚で）の膜厚分布になるようにすることで、膜厚傾斜部の反射率を２％以下に抑え（図４（ｃ）参照。）、ゴースト・フレア現象を抑えることが可能となるという解決手段を見出したのである。
その際、このような膜の形成方法としては、第１のスリット型マスク（図４（ｂ）の４０１参照）で１層から最表層まで形成した後、第１のスリット型マスクと位置をずらせた第２のスリット型マスク（図４（ｃ）の４０２参照）を基板と一体的にドームを公転させて成膜することにより、前記１層から最表層とは逆方向の膜厚傾斜を持つ該最表層と同組成の膜を、該最表層上に更に形成する方法を用いた。
As a result of intensive studies in order to solve these problems, the present inventors formed a film from the first layer to the outermost layer with the first slit mask, and then formed the film from the first layer to the outermost layer. A film having the same composition as the outermost layer having a film thickness gradient in the opposite direction is further formed on the outermost layer, and the outermost layer and the film having the same composition as the outermost layer are joined together. The film thickness of the outermost layer of the form should be a constant 1 / 4λ in optical film thickness, or a film thickness distribution of 1 / 4λ ± 1 / 8λ (λ = 500 nm to 600 nm) (in optical film thickness). Thus, the present inventors have found a solution means that it is possible to suppress the ghost / flare phenomenon by suppressing the reflectance of the inclined portion of the film thickness to 2% or less (see FIG. 4C).
At this time, as a method for forming such a film, after forming from one layer to the outermost layer with a first slit mask (see 401 in FIG. 4B), the position is shifted from the first slit mask. In addition, the second slit mask (see 402 in FIG. 4C) is formed by revolving the dome integrally with the substrate to form a film thickness gradient in the direction opposite to the outermost layer from the first layer. A method of further forming a film having the same composition as the outermost layer on the outermost layer was used.
以上において本実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態によって何ら限定されるものではない。特に、図１等の説明においては、ＮＤフィルタの成膜の実施方法として、真空蒸着法を用いた場合を例にとって説明しているが、本発明はスパッタリング法・インクジェットプリンティング法・スプレー法などにおいても同様な効果を得ることができ、これらの成膜法は一般的に知られていることでもあるから、ここでは記述を省略している。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the embodiment. In particular, in the description of FIG. 1 and the like, a case where a vacuum deposition method is used as an example of a method for forming an ND filter is described. However, the present invention is applied to a sputtering method, an inkjet printing method, a spray method, and the like. Since the same effect can be obtained and these film forming methods are generally known, the description thereof is omitted here.
つぎに、本発明の実施例について説明する。
本実施例は、上記した本発明の構成及び実施の形態を適用したものであり、これらを図を用いて説明する。
図３の（ａ−１）は本実施例の第１層から最表層までの成膜時の基板上にセットされたスリットマスクを上から見た図であり、図３の（ａ−２）は（ａ−１）を矢印方向から見た図で、スリットマスクと基板にスペースを設けることにより第１層から最表層までの膜の付き方を表した図である。また、図３の（ｂ−１）は本実施例の最表層と同組成の膜の成膜時の基板上にセットされたスリットマスクを上から見た図であり、図３の（ｂ−２）は（ｂ−１）を矢印方向から見た図で、スリットマスクと基板にスペースを設けることにより最表層と同組成の膜の付き方を表わした図である。
図３において、３０１、３０１’はスリットマスク、３０２はＰＥＴ基板、３０３は成膜治具、３０４は第１層から最表層の膜、３０５は最表層と同組成の膜である。
Next, examples of the present invention will be described.
The present embodiment applies the above-described configuration and embodiment of the present invention, and these will be described with reference to the drawings.
(A-1) of FIG. 3 is the figure which looked at the slit mask set on the board | substrate at the time of film-forming from the 1st layer of this Example to the outermost layer from the top, (a-2) of FIG. (A-1) is the figure which looked at from the arrow direction, and is the figure showing how to attach the film | membrane from the 1st layer to the outermost layer by providing a space in a slit mask and a board | substrate. FIG. 3B-1 is a top view of the slit mask set on the substrate when a film having the same composition as that of the outermost layer of the present example is formed, and FIG. 2) is a view of (b-1) as viewed from the direction of the arrow, and shows how to attach a film having the same composition as the outermost layer by providing a space in the slit mask and the substrate.
In FIG. 3, 301 and 301 'are slit masks, 302 is a PET substrate, 303 is a film forming jig, 304 is a film from the first layer to the outermost layer, and 305 is a film having the same composition as the outermost layer.
以下に、本実施例によるＮＤフィルタの製造方法について説明する。
まず、材質厚７５μｍのプラスチック基材（以下、ＰＥＴ基材と記す）上に、真空蒸着法により図６に示す膜構成のうち、その第１層から最表層までを次のようにして形成した。
本実施例においては、スリットマスクは図２（ａ）のノーマル型を使用し、図３に示す様に配置した。図３のようにマスク３０１を基板３０２から離して設定することにより、第１層から最表層までの膜は図３の（ａ−２）の３０４に示すような膜厚分布となる。
Below, the manufacturing method of the ND filter by a present Example is demonstrated.
First, on the plastic base material (hereinafter referred to as PET base material) having a thickness of 75 μm, the first layer to the outermost layer of the film configuration shown in FIG. .
In this embodiment, the slit mask is a normal type shown in FIG. 2A and is arranged as shown in FIG. By setting the
また、膜生成法として、膜厚を比較的容易に制御でき、かつ可視域の波長域で散乱が非常に小さいことから、真空蒸着法を選択した。また、基材の材質としては、耐熱性（ガラス転移点Ｔｇ）が高く、可視域の波長域で透明性が高く、また吸水性が低いＰＥＴを選択した。 As the film generation method, the vacuum deposition method was selected because the film thickness can be controlled relatively easily and the scattering is very small in the visible wavelength range. Further, as the material of the substrate, PET having high heat resistance (glass transition point Tg), high transparency in the visible wavelength range, and low water absorption was selected.
次に、このスリットマスク３０１を外し、図３の（ｂ−２）に示すように、別のスリットマスク３０１’を用いて、最表層と同組成の膜を第１層から最表層までの膜厚傾斜方向と逆方向の膜厚傾斜になるように、前記最表層上に成膜した。これにより最表層と同組成の膜は図３の（ｂ−２）の３０５に示すような膜厚分布となる。
前記最表層及び最表層と同組成の膜を合わせた層を、ここでは改めて最表層と称す。
理由は、第１層から最表層までの連続膜厚傾斜する部分の最表層膜と、最表層と同組成の膜を逆方向の膜厚傾斜になるように成膜した膜は、最終形態では足されて、最表層になるためである。
Next, the
The outermost layer and the layer having the same composition as the outermost layer are collectively referred to herein as the outermost layer.
The reason is that in the final form, the outermost layer film in the portion where the continuous film thickness is inclined from the first layer to the outermost layer and the film having the same composition as that of the outermost layer are formed so as to have a film thickness gradient in the opposite direction. This is because it is added and becomes the outermost layer.
最表層及び最表層と同組成の膜、つまりは最終形態の最表層の膜は、光学膜厚ｎ×ｄ（ｎは屈折率、ｄは機械膜厚）で１／４λ（λ：５４０ｎｍ）の条件により成膜した。この最終形態の最表層の膜の屈折率ｎは可視域の波長域で１．５以下のものを選んだ。具体的にはＭｇＦ２を使用した。
これにより、斜め部分の反射率は３％以下にすることが可能になった。
The outermost layer and the film having the same composition as the outermost layer, that is, the film of the outermost layer in the final form, has an optical film thickness n × d (where n is a refractive index and d is a mechanical film thickness) of 1 / 4λ (λ: 540 nm). A film was formed according to the conditions. The refractive index n of the outermost layer film in the final form was selected to be 1.5 or less in the visible wavelength range. Specifically, MgF 2 was used.
As a result, the reflectance of the oblique portion can be reduced to 3% or less.
以上のように第１層から最表層と同組成の膜まで成膜した後、１１０℃ １時間、空気中で熱処理を行った。１１０℃を選んだのは、１００℃未満では環境安定性向上の効果が不十分であり、１３０℃を超えると基材の熱的劣化を生じて膜にクラックが発生する等問題が発生する。したがって、熱処理の温度は、１１０℃から１３０℃の間が適当である。 After forming from the first layer to the film having the same composition as the outermost layer as described above, heat treatment was performed in air at 110 ° C. for 1 hour. The reason for selecting 110 ° C. is that the effect of improving the environmental stability is insufficient when the temperature is less than 100 ° C., and when the temperature exceeds 130 ° C., problems such as thermal degradation of the base material and cracks in the film occur. Accordingly, the heat treatment temperature is suitably between 110 ° C and 130 ° C.
環境安定性を調べるため、前記プラスチックＮＤフィルタを６０℃８５％２４０時間の放置試験を行い、試験前後での透過率を測定すると、その差が０．２％以下とほとんど差は見られなかった。参考として、熱処理を行わないものを同様な環境試験を行い、試験前後での透過率を測定すると２％前後増加していた。
このような現象が起きる要因としては、真空蒸着時の基板温度が低いことがあげられる。
膜の封止密度は成膜時の基板温度が大きく影響し、温度が低いと封止密度が低くなり、水分・酸素等を透過しやすく、そのため吸収膜であるＴｉｘＯｙ自体の酸化が促進されること、及びそれを保護するＡｌ２Ｏ３膜等の誘電体膜の保護効果が少ないことの両方の影響から透過率が上昇するものと考えられる。熱処理を行うと環境安定性が向上するのは、“エージング効果”であると考えられる。
通常、ガラス基板を用いる場合、基板温度は２００℃〜２５０℃、望ましくは３００℃前後まで加熱して成膜する。
しかし、今回のように基板がプラスチックの場合、基板が熱収縮を起こさない温度で成膜する必要があり、その基板温度は１５０℃未満に制約される。
In order to investigate the environmental stability, the plastic ND filter was subjected to a standing test at 60 ° C. and 85% for 240 hours, and the transmittance before and after the test was measured. . As a reference, when the same environmental test was performed on the sample without heat treatment, and the transmittance before and after the test was measured, it increased by about 2%.
The cause of such a phenomenon is that the substrate temperature during vacuum deposition is low.
The sealing density of the film is greatly influenced by the substrate temperature at the time of film formation. If the temperature is low, the sealing density is low, and moisture, oxygen, etc. are easily transmitted. Therefore, the oxidation of Ti x O y itself as an absorption film is not performed. It is considered that the transmittance increases due to both the promotion and the low protective effect of a dielectric film such as an Al 2 O 3 film that protects it. It is considered that the environmental stability is improved by the heat treatment due to the “aging effect”.
In general, when a glass substrate is used, the substrate temperature is 200 ° C. to 250 ° C., preferably about 300 ° C. for film formation.
However, when the substrate is plastic as in this case, it is necessary to form the film at a temperature at which the substrate does not cause thermal shrinkage, and the substrate temperature is limited to less than 150 ° C.
ここで、ＮＤフィルタの一例を示すと、図１１（ａ）のようなパターンを作製して、図１１（ｂ）のように略三角形の形状に切り抜き、その後、この切り抜いたフィルタ１１を羽根１２に貼って図１２の状態になる。絞り装置は、図１３を用いて説明したものと同様のもので、相対的に駆動されて絞り開口の大きさを可変する複数の絞り羽根を備えている。フィルター１枚は図１１（ｂ）のようになっていて、０が端面部でそこからＸ１Ｘ２Ｘ３までが濃度変化領域である。Ｘ３からＸ４は最も濃い均一濃度が形成されている。Ｘ４からＸ５はフィルターを羽根に接着するための接着領域である。 Here, as an example of the ND filter, a pattern as shown in FIG. 11A is produced and cut out into a substantially triangular shape as shown in FIG. The state shown in FIG. The diaphragm device is the same as that described with reference to FIG. 13 and includes a plurality of diaphragm blades that are relatively driven to change the size of the diaphragm aperture. One filter is as shown in FIG. 11B, where 0 is an end face portion and X 1 X 2 X 3 from there is a density change region. X 3 to X 4 have the highest uniform density. X 5 from X 4 is an adhesive area for bonding the filter blade.
図４（ａ）に、ＮＤグラデーションフィルタとそれに対応した各膜厚の状態を示す。
まず、第１層から最表層までについて述べる。
０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３領域では連続的にそれぞれの膜厚が増加している。この変化の仕方は前記スリットマスクのスリット幅と基板とスリット間のスペースで所望のパターンに設定できる。
Ｘ３，Ｘ４領域では一定濃度のため、各膜厚も一定膜厚である。
FIG. 4A shows the ND gradation filter and the state of each film thickness corresponding to the ND gradation filter.
First, the first layer to the outermost layer will be described.
In the 0, X 1 , X 2 , and X 3 regions, the respective film thicknesses continuously increase. This changing method can be set to a desired pattern by the slit width of the slit mask and the space between the substrate and the slit.
Since the X 3 and X 4 regions have a constant concentration, each film thickness is also a constant film thickness.
次に、最表層と最表層と同組成の膜（最表層と該最表層と同組成の膜とが合わさって形成された最終形態の最表層）であるが、これは反射防止・環境安定性も兼ねている膜で光学膜厚ｎ×ｄで１／４λ（λ＝５００ｎｍ〜６００ｎｍ）と０〜Ｘ５までの領域で一定膜厚が最も好ましいが、１／４λ±１／８λの膜厚分布内であれば、反射率３％以下になった。
また、最表層と同組成の膜は、０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３領域では、第１層から最表層までとは反対に、連続的に膜厚が減少している。この変化の仕方は概ねスリット幅を広げると傾斜は緩やかになり、浮かせ距離を増やしていくと均一濃度領域が増える傾向にある。
最表層と同組成の膜の膜厚は、第１層から最表層までの膜厚変化を補正する膜厚に設定する。この２つのパラメータにより所望の傾斜状態、均一濃度の領域の制御が可能である。
このような膜構成にすることにより、各領域における傾斜部の反射率の低減が可能となり、“ゴースト”“フレア”現象が抑えられた。
Next, the outermost layer and the film having the same composition as the outermost layer (the outermost layer in the final form formed by combining the outermost layer and the film having the same composition as the outermost layer) are antireflection and environmental stability. most preferred,, 1 / 4λ ± 1 / 8λ thickness of constant thickness in the region of 1 / 4.lamda a film that doubles as an optical film thickness n × d and (lambda = 500 nm to 600 nm) to 0 to X 5 is Within the distribution, the reflectance was 3% or less.
Further, the film having the same composition as the outermost layer continuously decreases in thickness in the 0, X 1 , X 2 , and X 3 regions as opposed to the first layer to the outermost layer. As for the manner of this change, the inclination becomes generally gentle when the slit width is widened, and the uniform density region tends to increase as the floating distance increases.
The film thickness of the film having the same composition as the outermost layer is set to a film thickness that corrects the film thickness change from the first layer to the outermost layer. With these two parameters, it is possible to control a desired gradient state and a uniform density region.
By adopting such a film configuration, the reflectance of the inclined portion in each region can be reduced, and the “ghost” and “flare” phenomenon can be suppressed.
この時の距離と濃度の関係は図７、距離と反射率の関係は図８に示すようになった。
さらに、分光透過率は図９、分光反射率は図１０に示すようになった。
因みにスリット幅は０．０２ｍ、マスクと基板との浮かせ距離は０．０１ｍの結果である。
距離と濃度の関係における変化の仕方は、概ねスリット幅を広げると傾斜は緩やかになり、浮かせ距離を増やしていくと均一濃度領域が増える傾向にある。この２つのパラメータにより所望の傾斜状態、均一濃度の領域の制御が可能である。さらに、図２（ｂ），（ｃ）のようにスリットを直線からノコギリ歯型、クシ歯型にすることにより、より細かな制御が可能となる。例えば、裾を長く取りたい時は、ノコギリ歯型の方が有利である。
FIG. 7 shows the relationship between distance and density at this time, and FIG. 8 shows the relationship between distance and reflectance.
Further, the spectral transmittance is as shown in FIG. 9, and the spectral reflectance is as shown in FIG.
Incidentally, the slit width is 0.02 m, and the floating distance between the mask and the substrate is 0.01 m.
As for the manner of change in the relationship between distance and density, the slope becomes gentler when the slit width is broadened, and the uniform density region tends to increase as the floating distance increases. With these two parameters, it is possible to control a desired gradient state and a uniform density region. Furthermore, finer control is possible by changing the slit from a straight line to a sawtooth shape and a comb tooth shape as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c). For example, when it is desired to take a long skirt, the sawtooth type is more advantageous.
以上で説明した実施例によれば、各濃度において分光特性がフラットなグラデーションＮＤフィルタの作製が可能となり、グラデーションの変化に対する様々なニーズに対応できる。さらに、蒸着後に熱処理を行うことにより、環境安定性を向上させることができる。
また、部分的に膜厚が変化する時に発生する、反射防止条件の変化による反射率の増大を抑制することが可能となり、高画質対応の要請に応えられる絞り装置を実現することができる。また、光学系と、該光学系を通過する光量を制限する上記した光量絞り装置と、該光学系によって形成される像を受ける固体撮像素子を有するカメラを実現することができる。
According to the embodiment described above, it is possible to produce a gradation ND filter having a flat spectral characteristic at each density, and can meet various needs for gradation changes. Furthermore, environmental stability can be improved by performing heat treatment after vapor deposition.
In addition, it is possible to suppress an increase in reflectance due to a change in antireflection conditions, which occurs when the film thickness partially changes, and it is possible to realize a diaphragm device that can meet the demand for high image quality. In addition, it is possible to realize a camera having an optical system, the above-described light amount diaphragm device that limits the amount of light that passes through the optical system, and a solid-state imaging device that receives an image formed by the optical system.
１０１：蒸着傘
１０２：基板
１０３：蒸着源
１０４：基材
１０５：基板治具
１０６：スリット型マスク
１０７：マスクのスリット間の幅
１０８：基板とマスクの距離
１０９：蒸着傘中の基板位置
３０１、３０１’：スリットマスク
３０２：ＰＥＴ基板
３０３：成膜治具
３０４：第１層から最表層の膜
３０５：最表層と同組成の膜
４０１：第１のスリットマスク
４０２：第２のスリットマスク
101: Deposition umbrella 102: Substrate 103: Deposition source 104: Base material 105: Substrate jig 106: Slit-type mask 107: Width between slits of mask 108: Distance between substrate and mask 109:
Claims (3)
第１のスリット型マスクを、前記基板と一体的にドーム上を公転させ、グラデーション濃度分布をもつ第１層から最表層の膜を成膜する工程と、
前記第１のスリット型マスクと位置をずらせた第２のスリット型マスクを、前記基板と一体的にドーム上を公転させ、前記第１層から最表層とは逆方向の膜厚分布をもつ前記最表層と同組成の膜を更に成膜する工程と、
を有することを特徴とするＮＤフィルタの製造方法。 An ND filter manufacturing method for manufacturing an ND filter by forming at least two kinds of films on a substrate by vacuum vapor deposition ,
Revolving the first slit-type mask on the dome integrally with the substrate, and forming the outermost layer film from the first layer having a gradation density distribution;
The second slit type mask shifted from the position of the first slit type mask is revolved on the dome integrally with the substrate, and has a film thickness distribution in a direction opposite to the outermost layer from the first layer. A step of further forming a film having the same composition as the outermost layer;
A method for producing an ND filter, comprising:
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