JP4493411B2 - Ndフィルタの製造方法 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (3)
- 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するNDフィルタの製造方法。 - 前記第1及び第2のスリット型マスクにおけるスリット間の幅と、該スリット型マスクと前記基板との距離とを、それぞれ調整して任意のグラデーション濃度分布を形成することを特徴とする請求項1に記載のNDフィルタの製造方法。
- 前記第1層から最表層の膜及び前記最表層と同組成の膜を成膜した後に、成膜された前記基板を100℃から130℃の温度で空気中で熱処理する工程を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のNDフィルタの製造方法。
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