光学フィルタ及びその製造方法
【課題】波長に対し、ほぼ均一な透過特性を備える光学フィルタ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】可視光域の光を減衰する光学フィルタ１０は、平板状且つ羽根状で所定の硬度を備える平板１１と、平板１１の一部に一点破線で示すように設けられた減光領域１０ａを備える。平板１１中には、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と少なくとも一部がＣＮＴの一端に担持されたニッケル粒子とが分散されている。本発明では、ＣＮＴを合成する際の触媒としてニッケル粒子を用いた上で、樹脂中に分散させ、光学フィルタ１０を形成する。
【解決手段】可視光域の光を減衰する光学フィルタ１０は、平板状且つ羽根状で所定の硬度を備える平板１１と、平板１１の一部に一点破線で示すように設けられた減光領域１０ａを備える。平板１１中には、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と少なくとも一部がＣＮＴの一端に担持されたニッケル粒子とが分散されている。本発明では、ＣＮＴを合成する際の触媒としてニッケル粒子を用いた上で、樹脂中に分散させ、光学フィルタ１０を形成する。
【発明の詳細な説明】
【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と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光の強い場所で撮影する場合や、写真や映像の風合いを変化させる場合に撮像装置に入る光の強度だけを特定の比率で減らす光学フィルタ（ＮＤフィルタ；Neutral Density filter）が用いられている。この光学フィルタとして、樹脂材料に吸収剤を分散させたフィルタ、表面に無機膜を蒸着させたフィルタ、カーボンナノチューブを分散させたインクをフィルム等の透明基材に塗布したフィルタ（特許文献１）が用いられている。
【特許文献１】特開２００４−１４５０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されたフィルタは、カーボンナノチューブ（Carbon Nanotube;以下、ＣＮＴ）を分散させたインクを塗布することによって形成される。カーボンナノチューブは、電気伝導性があるため摺動動作を行う光学フィルタに用いると静電気の影響を抑えることができ好ましい。しかし、カーボンナノチューブは、光の波長が長くなるにつれ光透過率が上昇する傾向を示す。従って、光の波長によらずほぼ均一な透過特性が求められるＮＤフィルタとして用いるのが難しいという問題がある。
【０００４】
また、ＣＮＴを大量に合成する場合には例えば気相成長法を用いるが、この場合触媒として用いるニッケル粒子上にＣＮＴを成長させるため、合成されたＣＮＴの一端にニッケル粒子が担持された状態でＣＮＴが形成されてしまう。
【０００５】
ところで成長が完了したＣＮＴにとってニッケル粒子は不純物であって、ＣＮＴを使用する場合に悪影響を及ぼす場合がある。例えばＣＮＴは電気伝導性を有するが、ニッケル粒子が存在することで安定した電気伝導性を得られない場合がある。
【０００６】
従って一般的にはニッケル粒子は成長が完了した後に取り除くことが望ましいが、このニッケル粒子を取り除くための精製工程はＣＮＴの作成工程とは別に行う必要があるため、ニッケル粒子を排除したＣＮＴを得るための工程が複雑なものとなり、ＣＮＴを作成するためのコストが上昇してしまう。そのため、そうして作成されたＣＮＴを用いて作成される光学フィルタの価格も高額になってしまうという問題がある。
また、現実問題としてニッケル粒子を選択的に排除することは非常に困難であって、いまだにその工法が確立していないという現状もある。
【０００７】
そこで、波長に対してほぼ均一な透過特性を備え、良好な光学特性を備える光学フィルタをより簡易、かつ安価な方法で製造することが求められている。
【０００８】
なお、このような課題を解決する光学フィルタ及び製造方法を特願２００６−７５８３号で示している。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、安価でありながら良好な光学特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】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる光学フィルタは、
カーボンナノチューブと金属粒子とが混合された樹脂から形成され、
前記金属粒子の少なくとも一部は、前記カーボンナノチューブの一端に担持されることを特徴とする。
【００１１】
前記金属粒子はニッケルからなってもよい。
【００１２】
前記カーボンナノチューブの外径は３００ｎｍ以下であってもよい。
【００１３】
前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。
【００１４】
前記金属粒子の粒径は３００ｎｍ以下であってもよい。
【００１５】
前記金属粒子は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。
【００１６】
上述した目的を達成するため、本発明の第２の観点にか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、
金属粒子を触媒として、カーボンナノチューブを形成する、カーボンナノチューブ形成工程と、
溶融させた透光性を備える樹脂に、前記カーボンナノチューブと触媒として用いた金属粒子とを分散させ、フィルタ材を形成するフィルタ材形成工程と、
光学フィルタの形状に対応したキャビティを有する金型に、前記フィルタ材を注入し、前記キャビティ内に前記フィルタ材を充填させる充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記フィルタ材を硬化させる硬化工程と、
前記金型から光学フィルタを取り出す取出工程と、
から構成されてもよい。
【００１７】
前記金属粒子は、ニッケルからなってもよい。
【００１８】
前記フィルタ材形成工程では、触媒として用いた金属粒子に加えて、更に金属粒子を分散させてもよい。
【００１９】
前記カーボンナノチューブの外径は３００ｎｍ以下であってもよい。
【００２０】
前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。
【００２１】
前記金属粒子の粒径は３００ｎｍ以下であってもよい。
【００２２】
前記金属粒子は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、カーボンナノチューブとカーボンナノチューブを合成する際の触媒として用いたニッケルとを用いることによって良好な光学特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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る光学フィルタ１０を図１に示す。図１（ａ）は、光学フィルタ１０の構成例を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。また、図２は光学フィルタ１０を用いた撮像装置２０を模式的に示した図である。
【００２６】
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１１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。入射した光は図１（ａ）に一点破線で示す平板１１の一部の領域（減光領域１０ａ）を通過して、その強度を所定程度減衰される。
【００２７】
また、光学フィルタ１０は、図２に示す撮像装置２０内に設置される。回動ピン１２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おり図示しないアクチュ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、平板１１と、回動ピン１２と、作動ピン１３と、は後述するように一体に成型される。
【００２８】
減光領域１０ａは、光学フィルタ１０が図２に示すようにフィルタ支持基板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から入る光を所定程度減衰させる。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と同じか、これらより大きい面積を備える。また、撮像装置２０に入る光は減光領域１０ａのみを通過するため、少なくとも減光領域１０ａにおいて光を減衰する割合が波長に対しほぼ一定となっていればよい。本実施の形態では、主に平板１１中に分散されたＣＮＴとニッケル粒子とによって光は減衰されるため、ＣＮＴとニッケルとは、少なくとも減光領域１０ａでほぼ一定に分布されていればよい。また、平板１１中にＣＮＴが分散されることによって、平板１１の表面は凹凸状に形成される。従って、平板１１の表面で生ずる反射は良好に抑制される。
【００２９】
撮像装置２０は、図２に示すようにレンズ２１ａ〜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は図示しないアクチュエータに係合される。アクチュエータによって作動ピン１３が駆動することで回動ピン１２を中心として光学フィルタ１０は回動し、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）、ＣＭＯＳ（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。
【００３０】
平板１１は、透明樹脂にカーボンナノチューブ、ニッケル粉体を混入したものから形成される。平板１１は、回動動作が可能な程度に軽く形成される必要があり、例えば３０μｍ〜２００μｍの厚みを備える。
【００３１】
平板１１を構成する透明樹脂は、光学的に透明であれば良く、例えばＰＣ（Polycarbonate）、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）、ＰＳ（Polystyrene）、ＰＥＴ（PolyEthyleneTerephthalate）、ＰＥＳ（PolyEtherSulfone）、脂環式オレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂、ノルボルネン系耐熱透明樹脂、環状オレフィンコポリマー等を用いることができる。
【００３２】
平板１１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ため、例えばカーボンナノチューブの外径が１０〜３００ｎｍ、長さが０．１〜３０μｍ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く、少ないほど低い。これを利用し、光学フィルタ１０に要求される減衰の割合に応じてカーボンナノチューブの添加率を調整する。ただし樹脂に対するカーボンナノチューブの添加率を増加させていくにつれてフィルタ材の粘度が上昇していくため、印刷、成形等に支障がでる可能性がある。すなわちカーボンナノチューブの添加量は要求される光の減衰率と印刷、成形性を勘案する必要がある。本実施形態では、０．０１〜２０重量％程度で混入するとよい。
【００３３】
また、平板１１中に分散されたカーボンナノチューブは、図３に示すような光学特性を備える。図３は、透明樹脂に混入させたＣＮＴ層を表面に形成した透明フィルム（ＰＥＴフィルム）の光の透過率を示すものである。透明フィルム（厚さ７５μｍ）上に、ＣＮＴの添加率０重量％の透明樹脂を１０μｍ、ＣＮＴ添加率０．３３重量％で厚み１０μｍ、ＣＮＴ添加率０．６６重量％で厚み２０μｍと変化させ、波長を連続的に変化させながら照射して透過率を測定した。図３から明らかなように、ＣＮＴを添加しない、つまり透明樹脂のみが形成された透明フィルムは、波長に対してほぼ一定の透過率を示す。しかし、ＣＮＴを０．３３重量％添加した場合と、ＣＮＴを０．６６重量％添加した場合とは、いずれも波長が長くなるにつれ、透過率が高くなる傾向を示す。上述したようにＣＮＴ添加率が０％の場合、波長による透過率の変化がみられないため、波長による透過率の変化はＣＮＴに由来するといえる。
【００３４】
平板１１中に分散されるニッケル粒子は、可視光域の波長が散乱しない（透明である）ため可視光域の波長の１０分の１程度以下の粒径であるのが好ましく、具体的にニッケル粉の粒径は３００ｎｍ以下のものを用いるのがよい。また、ニッケル粒子は、分散させる量が少ないと十分な減光性を得られず、また均一に分散させることが難しいという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷等が困難になるという問題がある。そこでニッケル粒子は、透明樹脂に対して０．０１重量％〜２０重量％程度混入されるのが好ましい。
【００３５】
なお、本実施の形態でニッケル粒子は、ＣＮＴを合成する際の触媒として利用したものを利用する。つまり、詳細に後述するようにＣＮＴは、ニッケル粒子からＣＮＴが成長するため、管状のＣＮＴの一端にニッケル粒子が担持（固定）される。従って、ニッケル粒子の少なくとも一部は、ＣＮＴの一端に付着した状態で分散されている。
【００３６】
また、平板１１に分散されるニッケル粒子は、図４に示すような光学特性を備える。図４は、透明フィルム（ＰＥＴフィルム）上にスパッタにより厚みを１５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍに変化させてニッケル層を形成し、波長を連続的に変化させながら光を照射して透過率を測定した。なお、透明フィルムの厚みは１００μｍである。本実施形態では樹脂中にニッケル粒子が分散する構成であるが、粒子径が小さいため、スパッタによってニッケル層を形成した実験結果とほぼ同じ特性が得られる。図４から明らかなように、１００ｎｍの厚みを備えるニッケル層は、いずれの波長の光もほとんど透過しない。５０ｎｍの厚みでも、２％前後の光のみ透過し、波長に対して透過率は大きく変化しない。一方、ニッケル層を１５ｎｍの厚みに形成すると、２０〜３０％の光を透過するものの、波長が長くなるにつれ顕著に透過率が低下する。このように、２％より大きい透過率を備えるようニッケル層を形成した場合、ニッケル層は波長が長くなるにつれ透過率が低下する特性を示すといえる。
【００３７】
次に、透明フィルム上にニッケル層及びＣＮＴ層を形成した透明フィルムの、光の透過率特性を図５に示す。本実施形態では、平板１１は透明樹脂中に１００μｍの厚みの透明フィルム（ＰＥＴフィルム）上にニッケル層を１５ｎｍの厚みに形成し、ニッケル層の厚みは変えずＣＮＴ層の厚みとＣＮＴの添加率とを変化させ測定を行った。具体的にはＣＮＴ添加率０．３３％で１１μｍの厚みのＣＮＴ層と、ＣＮＴ添加率０．６６重量％で２２μｍの厚みのＣＮＴ層とで透過率を測定した。図３及び図４と、図５とを比較して明らかなように、ニッケル層とＣＮＴ層とを重ねて形成することにより、それぞれの波長に対する傾斜した透過率特性が、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。
【００３８】
このように本実施の形態に係る光学フィルタ１０は、透明樹脂中にＣＮＴとニッケルとを分散させた透明樹脂から形成された平板１１から構成されることによって、ＣＮＴの透過率特性と、ニッケル粒子の透過率特性とが補われ、波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える。このように光学フィルタ１０は良好な光学特性を備える。
【００３９】
また、本実施の形態の光学フィルタ１０の上面はカーボンナノチューブが分散されていることから、光学フィルタ１０の表面は凹凸な面に形成される。従って、光学フィルタ１０の表面で起きる反射を良好に抑えることができる。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】
本実施の形態では、光学フィルタ１０は、詳細に後述するように射出成形によって形成されるため、回動ピン１２と作動ピン１３とは平板１１と一体に形成される。このため、回動ピン１２及び作動ピン１３と、平板１１との接合面の強度が増し、回動ピン１２及び作動ピン１３は、光学フィルタ１０の回動動作に対して良好な強度を備える。
【００４１】
次に、本実施の形態に係る光学フィルタ１０の製造方法について図を用いて説明する。
【００４２】
まず、ＣＮＴを合成する。ＣＮＴは、一般に用いられている気相成長法によって合成する。例えば、基板上に触媒として機能するニッケル等の金属微粒子を担持させ、この基板をチャンバ内に設置し、炭素を含むガスを供給し、高温状態で化学反応をさせ、基板上の金属微粒子上にＣＮＴを成長させる。ＣＮＴは、気相流動法によって形成してもよい。
【００４３】
このように形成されたＣＮＴは、形成させる条件によって複数または単一のＣＮＴが金属微粒子を核にして、金属微粒子上に成長する。従って、合成されたＣＮＴの一端には、金属微粒子が担持される。
【００４４】
次に、ＣＮＴを、触媒が付着した状態でバインダに混入し、撹拌させ樹脂中にほぼ均一に分散させ、フィルタ材を形成する。なお、製造する光学フィルタに要求される割合となるよう、合成によって生成されるＣＮＴと触媒として用いるニッケル粒子との量を予め調節しておく。ただし、ニッケル粒子の量は必ずしも、光学フィルタに要求される量を全て触媒として用いる必要はなく、一部を触媒として用いて、残りはフィルタ材を形成する際に追加することも可能である。
【００４５】
また、フィルタ材は、例えばＰＣ（Polycarbonate）、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）、ＰＳ（Polystyrene）、ＰＥＴ（PolyEthyleneTerephthalate）、ＰＥＳ（PolyEtherSulfone）、脂環式オレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂、ノルボルネン系耐熱透明樹脂、環状オレフィンコポリマー等から構成される。フィルタ材は、溶融された樹脂にカーボンナノチューブを好ましくは０．０１重量％〜２０重量％程度添加し、ニッケル粉も好ましくは０．０１重量％〜２０重量％程度混入させ形成される。
【００４６】
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、例えば径は３００ｎｍ以下、長さは例えば０．１〜３０μｍのものを用いると良い。また、樹脂に対するカーボンナノチューブの添加率が少なすぎると十分な減光性を得られない、均一に分散させるのが困難であるという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷、成形等が困難となる。このため、ＣＮＴは、バインダに対して０．０１〜２０重量％程度で混入するのが好ましい。
【００４７】
ニッケル粉も、可視光域の波長が散乱しない（透明である）ため可視光域の波長の１０分の１程度以下の粒径であるのが好ましく、具体的にニッケル粉の粒径は３００ｎｍ以下のものを用いるのがよい。また、ニッケル粉は、分散させる量が少ないと十分な減光性を得られず、また均一に分散させることが難しいという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷、成形等が困難になるという問題がある。そこでニッケル粉は、バインダに対して０．０１重量％〜２０重量％程度混入するのが好ましい。
【００４８】
このフィルタ材を図示しない射出用シリンダで、図示しないスプル、ランナー９５及びゲート９４を通じてキャビティ９３内に所定の温度と圧力で注入する。キャビティ９３の面方向に沿ったゲート９４を通じてフィルタ材は注入されることから、フィルタ材中のカーボンナノチューブは光学フィルタ１０の面方向に配向しやすくなる。また、同様にキャビティ９３ａ、ｂ内でカーボンナノチューブは、光学フィルタ１０の面方向に対し垂直に配向しやすくなる。このようにカーボンナノチューブが特定方向に配向しやすくなることから回動ピン１２、作動ピン１３の強度が増す。
【００４９】
本実施の形態で光学フィルタ１０は射出成形によって形成される。この射出成形で用いられる金型を模式的に図６に示す。固定金型９１及び可動金型９２は、図６に示すように光学フィルタ１０に対応するキャビティ９３、回動ピン１２に対応するキャビティ９３ａ、作動ピン１３に対応するキャビティ９３ｂ、ゲート９４、ランナー９５を備えるように形成される。固定金型９１には、キャビティ９３ｂが形成されており、可動金型９２には、キャビティ９３ａが形成されている。なお、キャビティ９３は、予めバインダにＣＮＴとニッケル粉が分散されたフィルタ材が硬化した際の収縮を考慮して形成されており、更に同時に複数の光学フィルタ１０を形成することができるよう固定金型９１及び可動金型９２とには複数のキャビティが形成されている。
【００５０】
キャビティ９３、キャビティ９３ａ、ｂ内にフィルタ材が充填された後、フィルタ材を硬化させる。
【００５１】
フィルタ材が硬化した後、可動金型９２を動かして図示しない突出しピンにより光学フィルタ１０を取り出す。これによって、光学フィルタ１０が完成する。
【００５２】
このように、本実施の形態の製造方法では、バインダにＣＮＴとニッケル粉とを分散させ減光層を形成することにより、波長が長くなるにつれ透過率が低下するニッケル層の特性と、波長が長くなるにつれ透過率が上昇するＣＮＴ層の特性とが補われ、波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える光学フィルタ１０を製造することができる。
【００５３】
本実施の形態では、ＣＮＴを合成する際の触媒として用いたニッケル粒子がＣＮＴに固定された状態で樹脂中に混入させる。従って、ＣＮＴを精製する工程を省略することが可能である。
【００５４】
すなわち、本発明によれば未精製のＣＮＴを使用して光学フィルタを作成することが可能となる。従ってＣＮＴを用いた光学フィルタを安価に製作することが可能となる。
【００５５】
更に、本実施の形態ではニッケル粒子がＣＮＴの一端に担持された状態で樹脂中に分散させるため、ＣＮＴとニッケル粒子とを樹脂中にほぼ均一に分散させることができる。
【００５６】
また、本実施形態では触媒として用いたニッケル粒子を利用するため、従来のように、フィルム上に金属酸化膜、ニッケル膜等を真空蒸着等によって形成する方法と異なり、作成工程を簡略化することができ、更に従来形状、大きさの自由度を増すことができる。また、真空蒸着等を利用する場合にはフィルタが所定の厚みを備えなければならない等、厚みに関する制約もあったが、本実施形態では、射出成型によって形成するため、厚みに関する自由度も増し、フィルタの厚みのコントロールも容易である。
【００５７】
更に、本実施の形態の光学フィルタの製造方法では、射出成形によって光学フィルタ１０を形成する。従って、光学フィルタ１０を必要な大きさに成形することによって抜き加工等の工程を省略することができ、発生するゴミも削減することができる。また、回動ピン１２及び作動ピン１３を同時に形成することができるため、回動ピン１２等をフィルタに形成する工程も省略することが可能である。
【００５８】
また、上述したように光学フィルタ１０の表面にＣＮＴが分散されるため、光学フィルタ１０の表面が凹凸状に形成され、フィルタ表面での反射を防ぐため従来必要であった粗面処理の工程を省略することができる。
【００５９】
上述したように本実施の形態の光学フィルタの製造方法では従来必要であった複数の工程を省略することができ、製造コストを削減することができる。
【００６０】
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、金属粒子としてニッケル粒子を用いる構成を例に挙げて説明したが、ＣＮＴを合成する際の触媒として用いることができ、長波長域よりも短波長域に高い吸収特性を備える光学特性を備える材料であれば、ニッケル以外を用いることも可能である。
【００６１】
回動ピン１２を回動中心として、作動ピン１３をアクチュ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が、これに限られない。例えば、作動ピンのみを備え、作動ピンをアクチュ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、上述した実施の形態では、固定金型９１及び可動金型９２の横方向からフィルタ材を注入する構成を例に挙げて説明したが、これに限られず、減光領域１０ａ以外の箇所であれば、垂直な方向からフィルタ材を注入する構成を採ることも可能である。また、固定金型９１に作動ピン１３に対応したキャビティ９３ｂが形成され、可動金型９２に回動ピン１２に対応したキャビティ９３ａが形成される場合を例に挙げて説明したがこれに限られず、固定金型９１に回動ピン１２に対応したキャビティが形成されていても良い。固定金型９１及び可動金型９２は、光学フィルタ１０の形状に合わせて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１（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。図１（ｂ）は、図１（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】透明フィルム上に形成されたＣＮＴ層の光の透過率を示す図である。
【図４】透明フィルム上に形成されたニッケル層の光の透過率を示す図である。
【図５】透明フィルム上にニッケル層とＣＮＴ層を形成した場合の、光の透過率を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光学フィルタの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 光学フィルタ
１０ａ 減光領域
１１ 平板
１２ 回動ピン
１３ 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
【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と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光の強い場所で撮影する場合や、写真や映像の風合いを変化させる場合に撮像装置に入る光の強度だけを特定の比率で減らす光学フィルタ（ＮＤフィルタ；Neutral Density filter）が用いられている。この光学フィルタとして、樹脂材料に吸収剤を分散させたフィルタ、表面に無機膜を蒸着させたフィルタ、カーボンナノチューブを分散させたインクをフィルム等の透明基材に塗布したフィルタ（特許文献１）が用いられている。
【特許文献１】特開２００４−１４５０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されたフィルタは、カーボンナノチューブ（Carbon Nanotube;以下、ＣＮＴ）を分散させたインクを塗布することによって形成される。カーボンナノチューブは、電気伝導性があるため摺動動作を行う光学フィルタに用いると静電気の影響を抑えることができ好ましい。しかし、カーボンナノチューブは、光の波長が長くなるにつれ光透過率が上昇する傾向を示す。従って、光の波長によらずほぼ均一な透過特性が求められるＮＤフィルタとして用いるのが難しいという問題がある。
【０００４】
また、ＣＮＴを大量に合成する場合には例えば気相成長法を用いるが、この場合触媒として用いるニッケル粒子上にＣＮＴを成長させるため、合成されたＣＮＴの一端にニッケル粒子が担持された状態でＣＮＴが形成されてしまう。
【０００５】
ところで成長が完了したＣＮＴにとってニッケル粒子は不純物であって、ＣＮＴを使用する場合に悪影響を及ぼす場合がある。例えばＣＮＴは電気伝導性を有するが、ニッケル粒子が存在することで安定した電気伝導性を得られない場合がある。
【０００６】
従って一般的にはニッケル粒子は成長が完了した後に取り除くことが望ましいが、このニッケル粒子を取り除くための精製工程はＣＮＴの作成工程とは別に行う必要があるため、ニッケル粒子を排除したＣＮＴを得るための工程が複雑なものとなり、ＣＮＴを作成するためのコストが上昇してしまう。そのため、そうして作成されたＣＮＴを用いて作成される光学フィルタの価格も高額になってしまうという問題がある。
また、現実問題としてニッケル粒子を選択的に排除することは非常に困難であって、いまだにその工法が確立していないという現状もある。
【０００７】
そこで、波長に対してほぼ均一な透過特性を備え、良好な光学特性を備える光学フィルタをより簡易、かつ安価な方法で製造することが求められている。
【０００８】
なお、このような課題を解決する光学フィルタ及び製造方法を特願２００６−７５８３号で示している。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、安価でありながら良好な光学特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】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる光学フィルタは、
カーボンナノチューブと金属粒子とが混合された樹脂から形成され、
前記金属粒子の少なくとも一部は、前記カーボンナノチューブの一端に担持されることを特徴とする。
【００１１】
前記金属粒子はニッケルからなってもよい。
【００１２】
前記カーボンナノチューブの外径は３００ｎｍ以下であってもよい。
【００１３】
前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。
【００１４】
前記金属粒子の粒径は３００ｎｍ以下であってもよい。
【００１５】
前記金属粒子は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。
【００１６】
上述した目的を達成するため、本発明の第２の観点にか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、
金属粒子を触媒として、カーボンナノチューブを形成する、カーボンナノチューブ形成工程と、
溶融させた透光性を備える樹脂に、前記カーボンナノチューブと触媒として用いた金属粒子とを分散させ、フィルタ材を形成するフィルタ材形成工程と、
光学フィルタの形状に対応したキャビティを有する金型に、前記フィルタ材を注入し、前記キャビティ内に前記フィルタ材を充填させる充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記フィルタ材を硬化させる硬化工程と、
前記金型から光学フィルタを取り出す取出工程と、
から構成されてもよい。
【００１７】
前記金属粒子は、ニッケルからなってもよい。
【００１８】
前記フィルタ材形成工程では、触媒として用いた金属粒子に加えて、更に金属粒子を分散させてもよい。
【００１９】
前記カーボンナノチューブの外径は３００ｎｍ以下であってもよい。
【００２０】
前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。
【００２１】
前記金属粒子の粒径は３００ｎｍ以下であってもよい。
【００２２】
前記金属粒子は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、カーボンナノチューブとカーボンナノチューブを合成する際の触媒として用いたニッケルとを用いることによって良好な光学特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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る光学フィルタ１０を図１に示す。図１（ａ）は、光学フィルタ１０の構成例を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。また、図２は光学フィルタ１０を用いた撮像装置２０を模式的に示した図である。
【００２６】
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１１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。入射した光は図１（ａ）に一点破線で示す平板１１の一部の領域（減光領域１０ａ）を通過して、その強度を所定程度減衰される。
【００２７】
また、光学フィルタ１０は、図２に示す撮像装置２０内に設置される。回動ピン１２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おり図示しないアクチュ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、平板１１と、回動ピン１２と、作動ピン１３と、は後述するように一体に成型される。
【００２８】
減光領域１０ａは、光学フィルタ１０が図２に示すようにフィルタ支持基板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から入る光を所定程度減衰させる。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と同じか、これらより大きい面積を備える。また、撮像装置２０に入る光は減光領域１０ａのみを通過するため、少なくとも減光領域１０ａにおいて光を減衰する割合が波長に対しほぼ一定となっていればよい。本実施の形態では、主に平板１１中に分散されたＣＮＴとニッケル粒子とによって光は減衰されるため、ＣＮＴとニッケルとは、少なくとも減光領域１０ａでほぼ一定に分布されていればよい。また、平板１１中にＣＮＴが分散されることによって、平板１１の表面は凹凸状に形成される。従って、平板１１の表面で生ずる反射は良好に抑制される。
【００２９】
撮像装置２０は、図２に示すようにレンズ２１ａ〜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は図示しないアクチュエータに係合される。アクチュエータによって作動ピン１３が駆動することで回動ピン１２を中心として光学フィルタ１０は回動し、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）、ＣＭＯＳ（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。
【００３０】
平板１１は、透明樹脂にカーボンナノチューブ、ニッケル粉体を混入したものから形成される。平板１１は、回動動作が可能な程度に軽く形成される必要があり、例えば３０μｍ〜２００μｍの厚みを備える。
【００３１】
平板１１を構成する透明樹脂は、光学的に透明であれば良く、例えばＰＣ（Polycarbonate）、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）、ＰＳ（Polystyrene）、ＰＥＴ（PolyEthyleneTerephthalate）、ＰＥＳ（PolyEtherSulfone）、脂環式オレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂、ノルボルネン系耐熱透明樹脂、環状オレフィンコポリマー等を用いることができる。
【００３２】
平板１１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ため、例えばカーボンナノチューブの外径が１０〜３００ｎｍ、長さが０．１〜３０μｍ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く、少ないほど低い。これを利用し、光学フィルタ１０に要求される減衰の割合に応じてカーボンナノチューブの添加率を調整する。ただし樹脂に対するカーボンナノチューブの添加率を増加させていくにつれてフィルタ材の粘度が上昇していくため、印刷、成形等に支障がでる可能性がある。すなわちカーボンナノチューブの添加量は要求される光の減衰率と印刷、成形性を勘案する必要がある。本実施形態では、０．０１〜２０重量％程度で混入するとよい。
【００３３】
また、平板１１中に分散されたカーボンナノチューブは、図３に示すような光学特性を備える。図３は、透明樹脂に混入させたＣＮＴ層を表面に形成した透明フィルム（ＰＥＴフィルム）の光の透過率を示すものである。透明フィルム（厚さ７５μｍ）上に、ＣＮＴの添加率０重量％の透明樹脂を１０μｍ、ＣＮＴ添加率０．３３重量％で厚み１０μｍ、ＣＮＴ添加率０．６６重量％で厚み２０μｍと変化させ、波長を連続的に変化させながら照射して透過率を測定した。図３から明らかなように、ＣＮＴを添加しない、つまり透明樹脂のみが形成された透明フィルムは、波長に対してほぼ一定の透過率を示す。しかし、ＣＮＴを０．３３重量％添加した場合と、ＣＮＴを０．６６重量％添加した場合とは、いずれも波長が長くなるにつれ、透過率が高くなる傾向を示す。上述したようにＣＮＴ添加率が０％の場合、波長による透過率の変化がみられないため、波長による透過率の変化はＣＮＴに由来するといえる。
【００３４】
平板１１中に分散されるニッケル粒子は、可視光域の波長が散乱しない（透明である）ため可視光域の波長の１０分の１程度以下の粒径であるのが好ましく、具体的にニッケル粉の粒径は３００ｎｍ以下のものを用いるのがよい。また、ニッケル粒子は、分散させる量が少ないと十分な減光性を得られず、また均一に分散させることが難しいという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷等が困難になるという問題がある。そこでニッケル粒子は、透明樹脂に対して０．０１重量％〜２０重量％程度混入されるのが好ましい。
【００３５】
なお、本実施の形態でニッケル粒子は、ＣＮＴを合成する際の触媒として利用したものを利用する。つまり、詳細に後述するようにＣＮＴは、ニッケル粒子からＣＮＴが成長するため、管状のＣＮＴの一端にニッケル粒子が担持（固定）される。従って、ニッケル粒子の少なくとも一部は、ＣＮＴの一端に付着した状態で分散されている。
【００３６】
また、平板１１に分散されるニッケル粒子は、図４に示すような光学特性を備える。図４は、透明フィルム（ＰＥＴフィルム）上にスパッタにより厚みを１５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍに変化させてニッケル層を形成し、波長を連続的に変化させながら光を照射して透過率を測定した。なお、透明フィルムの厚みは１００μｍである。本実施形態では樹脂中にニッケル粒子が分散する構成であるが、粒子径が小さいため、スパッタによってニッケル層を形成した実験結果とほぼ同じ特性が得られる。図４から明らかなように、１００ｎｍの厚みを備えるニッケル層は、いずれの波長の光もほとんど透過しない。５０ｎｍの厚みでも、２％前後の光のみ透過し、波長に対して透過率は大きく変化しない。一方、ニッケル層を１５ｎｍの厚みに形成すると、２０〜３０％の光を透過するものの、波長が長くなるにつれ顕著に透過率が低下する。このように、２％より大きい透過率を備えるようニッケル層を形成した場合、ニッケル層は波長が長くなるにつれ透過率が低下する特性を示すといえる。
【００３７】
次に、透明フィルム上にニッケル層及びＣＮＴ層を形成した透明フィルムの、光の透過率特性を図５に示す。本実施形態では、平板１１は透明樹脂中に１００μｍの厚みの透明フィルム（ＰＥＴフィルム）上にニッケル層を１５ｎｍの厚みに形成し、ニッケル層の厚みは変えずＣＮＴ層の厚みとＣＮＴの添加率とを変化させ測定を行った。具体的にはＣＮＴ添加率０．３３％で１１μｍの厚みのＣＮＴ層と、ＣＮＴ添加率０．６６重量％で２２μｍの厚みのＣＮＴ層とで透過率を測定した。図３及び図４と、図５とを比較して明らかなように、ニッケル層とＣＮＴ層とを重ねて形成することにより、それぞれの波長に対する傾斜した透過率特性が、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。
【００３８】
このように本実施の形態に係る光学フィルタ１０は、透明樹脂中にＣＮＴとニッケルとを分散させた透明樹脂から形成された平板１１から構成されることによって、ＣＮＴの透過率特性と、ニッケル粒子の透過率特性とが補われ、波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える。このように光学フィルタ１０は良好な光学特性を備える。
【００３９】
また、本実施の形態の光学フィルタ１０の上面はカーボンナノチューブが分散されていることから、光学フィルタ１０の表面は凹凸な面に形成される。従って、光学フィルタ１０の表面で起きる反射を良好に抑えることができる。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】
本実施の形態では、光学フィルタ１０は、詳細に後述するように射出成形によって形成されるため、回動ピン１２と作動ピン１３とは平板１１と一体に形成される。このため、回動ピン１２及び作動ピン１３と、平板１１との接合面の強度が増し、回動ピン１２及び作動ピン１３は、光学フィルタ１０の回動動作に対して良好な強度を備える。
【００４１】
次に、本実施の形態に係る光学フィルタ１０の製造方法について図を用いて説明する。
【００４２】
まず、ＣＮＴを合成する。ＣＮＴは、一般に用いられている気相成長法によって合成する。例えば、基板上に触媒として機能するニッケル等の金属微粒子を担持させ、この基板をチャンバ内に設置し、炭素を含むガスを供給し、高温状態で化学反応をさせ、基板上の金属微粒子上にＣＮＴを成長させる。ＣＮＴは、気相流動法によって形成してもよい。
【００４３】
このように形成されたＣＮＴは、形成させる条件によって複数または単一のＣＮＴが金属微粒子を核にして、金属微粒子上に成長する。従って、合成されたＣＮＴの一端には、金属微粒子が担持される。
【００４４】
次に、ＣＮＴを、触媒が付着した状態でバインダに混入し、撹拌させ樹脂中にほぼ均一に分散させ、フィルタ材を形成する。なお、製造する光学フィルタに要求される割合となるよう、合成によって生成されるＣＮＴと触媒として用いるニッケル粒子との量を予め調節しておく。ただし、ニッケル粒子の量は必ずしも、光学フィルタに要求される量を全て触媒として用いる必要はなく、一部を触媒として用いて、残りはフィルタ材を形成する際に追加することも可能である。
【００４５】
また、フィルタ材は、例えばＰＣ（Polycarbonate）、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）、ＰＳ（Polystyrene）、ＰＥＴ（PolyEthyleneTerephthalate）、ＰＥＳ（PolyEtherSulfone）、脂環式オレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂、ノルボルネン系耐熱透明樹脂、環状オレフィンコポリマー等から構成される。フィルタ材は、溶融された樹脂にカーボンナノチューブを好ましくは０．０１重量％〜２０重量％程度添加し、ニッケル粉も好ましくは０．０１重量％〜２０重量％程度混入させ形成される。
【００４６】
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、例えば径は３００ｎｍ以下、長さは例えば０．１〜３０μｍのものを用いると良い。また、樹脂に対するカーボンナノチューブの添加率が少なすぎると十分な減光性を得られない、均一に分散させるのが困難であるという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷、成形等が困難となる。このため、ＣＮＴは、バインダに対して０．０１〜２０重量％程度で混入するのが好ましい。
【００４７】
ニッケル粉も、可視光域の波長が散乱しない（透明である）ため可視光域の波長の１０分の１程度以下の粒径であるのが好ましく、具体的にニッケル粉の粒径は３００ｎｍ以下のものを用いるのがよい。また、ニッケル粉は、分散させる量が少ないと十分な減光性を得られず、また均一に分散させることが難しいという問題があり、多すぎると粘度が上昇し印刷、成形等が困難になるという問題がある。そこでニッケル粉は、バインダに対して０．０１重量％〜２０重量％程度混入するのが好ましい。
【００４８】
このフィルタ材を図示しない射出用シリンダで、図示しないスプル、ランナー９５及びゲート９４を通じてキャビティ９３内に所定の温度と圧力で注入する。キャビティ９３の面方向に沿ったゲート９４を通じてフィルタ材は注入されることから、フィルタ材中のカーボンナノチューブは光学フィルタ１０の面方向に配向しやすくなる。また、同様にキャビティ９３ａ、ｂ内でカーボンナノチューブは、光学フィルタ１０の面方向に対し垂直に配向しやすくなる。このようにカーボンナノチューブが特定方向に配向しやすくなることから回動ピン１２、作動ピン１３の強度が増す。
【００４９】
本実施の形態で光学フィルタ１０は射出成形によって形成される。この射出成形で用いられる金型を模式的に図６に示す。固定金型９１及び可動金型９２は、図６に示すように光学フィルタ１０に対応するキャビティ９３、回動ピン１２に対応するキャビティ９３ａ、作動ピン１３に対応するキャビティ９３ｂ、ゲート９４、ランナー９５を備えるように形成される。固定金型９１には、キャビティ９３ｂが形成されており、可動金型９２には、キャビティ９３ａが形成されている。なお、キャビティ９３は、予めバインダにＣＮＴとニッケル粉が分散されたフィルタ材が硬化した際の収縮を考慮して形成されており、更に同時に複数の光学フィルタ１０を形成することができるよう固定金型９１及び可動金型９２とには複数のキャビティが形成されている。
【００５０】
キャビティ９３、キャビティ９３ａ、ｂ内にフィルタ材が充填された後、フィルタ材を硬化させる。
【００５１】
フィルタ材が硬化した後、可動金型９２を動かして図示しない突出しピンにより光学フィルタ１０を取り出す。これによって、光学フィルタ１０が完成する。
【００５２】
このように、本実施の形態の製造方法では、バインダにＣＮＴとニッケル粉とを分散させ減光層を形成することにより、波長が長くなるにつれ透過率が低下するニッケル層の特性と、波長が長くなるにつれ透過率が上昇するＣＮＴ層の特性とが補われ、波長に対してほぼ均一な透過率特性を備える光学フィルタ１０を製造することができる。
【００５３】
本実施の形態では、ＣＮＴを合成する際の触媒として用いたニッケル粒子がＣＮＴに固定された状態で樹脂中に混入させる。従って、ＣＮＴを精製する工程を省略することが可能である。
【００５４】
すなわち、本発明によれば未精製のＣＮＴを使用して光学フィルタを作成することが可能となる。従ってＣＮＴを用いた光学フィルタを安価に製作することが可能となる。
【００５５】
更に、本実施の形態ではニッケル粒子がＣＮＴの一端に担持された状態で樹脂中に分散させるため、ＣＮＴとニッケル粒子とを樹脂中にほぼ均一に分散させることができる。
【００５６】
また、本実施形態では触媒として用いたニッケル粒子を利用するため、従来のように、フィルム上に金属酸化膜、ニッケル膜等を真空蒸着等によって形成する方法と異なり、作成工程を簡略化することができ、更に従来形状、大きさの自由度を増すことができる。また、真空蒸着等を利用する場合にはフィルタが所定の厚みを備えなければならない等、厚みに関する制約もあったが、本実施形態では、射出成型によって形成するため、厚みに関する自由度も増し、フィルタの厚みのコントロールも容易である。
【００５７】
更に、本実施の形態の光学フィルタの製造方法では、射出成形によって光学フィルタ１０を形成する。従って、光学フィルタ１０を必要な大きさに成形することによって抜き加工等の工程を省略することができ、発生するゴミも削減することができる。また、回動ピン１２及び作動ピン１３を同時に形成することができるため、回動ピン１２等をフィルタに形成する工程も省略することが可能である。
【００５８】
また、上述したように光学フィルタ１０の表面にＣＮＴが分散されるため、光学フィルタ１０の表面が凹凸状に形成され、フィルタ表面での反射を防ぐため従来必要であった粗面処理の工程を省略することができる。
【００５９】
上述したように本実施の形態の光学フィルタの製造方法では従来必要であった複数の工程を省略することができ、製造コストを削減することができる。
【００６０】
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、金属粒子としてニッケル粒子を用いる構成を例に挙げて説明したが、ＣＮＴを合成する際の触媒として用いることができ、長波長域よりも短波長域に高い吸収特性を備える光学特性を備える材料であれば、ニッケル以外を用いることも可能である。
【００６１】
回動ピン１２を回動中心として、作動ピン１３をアクチュ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が、これに限られない。例えば、作動ピンのみを備え、作動ピンをアクチュ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、上述した実施の形態では、固定金型９１及び可動金型９２の横方向からフィルタ材を注入する構成を例に挙げて説明したが、これに限られず、減光領域１０ａ以外の箇所であれば、垂直な方向からフィルタ材を注入する構成を採ることも可能である。また、固定金型９１に作動ピン１３に対応したキャビティ９３ｂが形成され、可動金型９２に回動ピン１２に対応したキャビティ９３ａが形成される場合を例に挙げて説明したがこれに限られず、固定金型９１に回動ピン１２に対応したキャビティが形成されていても良い。固定金型９１及び可動金型９２は、光学フィルタ１０の形状に合わせて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１（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。図１（ｂ）は、図１（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】透明フィルム上に形成されたＣＮＴ層の光の透過率を示す図である。
【図４】透明フィルム上に形成されたニッケル層の光の透過率を示す図である。
【図５】透明フィルム上にニッケル層とＣＮＴ層を形成した場合の、光の透過率を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光学フィルタの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 光学フィルタ
１０ａ 減光領域
１１ 平板
１２ 回動ピン
１３ 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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブと金属粒子とが混合された樹脂から形成され、
前記金属粒子の少なくとも一部は、前記カーボンナノチューブの一端に担持されることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記金属粒子はニッケルからなることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブの外径は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記金属粒子の粒径は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項６】
前記金属粒子は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項７】
光学フィルタを製造する方法であって、
金属粒子を触媒として、カーボンナノチューブを形成する、カーボンナノチューブ形成工程と、
溶融させた透光性を備える樹脂に、前記カーボンナノチューブと触媒として用いた金属粒子とを分散させ、フィルタ材を形成するフィルタ材形成工程と、
光学フィルタの形状に対応したキャビティを有する金型に、前記フィルタ材を注入し、前記キャビティ内に前記フィルタ材を充填させる充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記フィルタ材を硬化させる硬化工程と、
前記金型から光学フィルタを取り出す取出工程と、
から構成されることを特徴とする光学フィルタの製造方法。
【請求項８】
前記金属粒子は、ニッケルからな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。
【請求項９】
前記フィルタ材形成工程では、触媒として用いた金属粒子に加えて、更に金属粒子を分散させることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１０】
前記カーボンナノチューブの外径は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１１】
前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１２】
前記金属粒子の粒径は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１３】
前記金属粒子は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１】
カーボンナノチューブと金属粒子とが混合された樹脂から形成され、
前記金属粒子の少なくとも一部は、前記カーボンナノチューブの一端に担持されることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記金属粒子はニッケルからなることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブの外径は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記金属粒子の粒径は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項６】
前記金属粒子は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
【請求項７】
光学フィルタを製造する方法であって、
金属粒子を触媒として、カーボンナノチューブを形成する、カーボンナノチューブ形成工程と、
溶融させた透光性を備える樹脂に、前記カーボンナノチューブと触媒として用いた金属粒子とを分散させ、フィルタ材を形成するフィルタ材形成工程と、
光学フィルタの形状に対応したキャビティを有する金型に、前記フィルタ材を注入し、前記キャビティ内に前記フィルタ材を充填させる充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記フィルタ材を硬化させる硬化工程と、
前記金型から光学フィルタを取り出す取出工程と、
から構成されることを特徴とする光学フィルタの製造方法。
【請求項８】
前記金属粒子は、ニッケルからな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。
【請求項９】
前記フィルタ材形成工程では、触媒として用いた金属粒子に加えて、更に金属粒子を分散させることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１０】
前記カーボンナノチューブの外径は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１１】
前記カーボンナノチューブは、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１２】
前記金属粒子の粒径は３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１３】
前記金属粒子は、０．０１〜２０重量％の割合で混合されることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の光学フィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−８３５０５（Ｐ２００８−８３５０５Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６４５６０（Ｐ２００６−２６４５６０）
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（３９６００４９８１）セイコープレシジョン株式会社 (481)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【出願人】（３９６００４９８１）セイコープレシジョン株式会社 (481)
【Ｆターム（参考）】
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