光量絞り装置
【課題】NDフィルタ表面に生ずる傷の発生を防ぎ、帯電による埃の付着を抑制し、画質の劣化を低減する。
【解決手段】透明樹脂基板31上の第1、3、5、7、9層には、反射防止層であるAl2O3膜32、第2、4、6、8層には光吸収層であるTiOy膜33が交互に成膜されている。そして、第10層のTiOy膜33上に反射防止膜として、SiO2膜34を積層したND膜35が成膜されている。更に、このND膜35上に、酸化物透明導電層としてITO膜36が成膜されている。
ND膜35を含むNDフィルタ10の摺動する表面に、ITO膜36が形成されることにより、表面に擦り傷が付いたり、静電気が帯電することにより塵埃が付着したりすることを防止される。
【解決手段】透明樹脂基板31上の第1、3、5、7、9層には、反射防止層であるAl2O3膜32、第2、4、6、8層には光吸収層であるTiOy膜33が交互に成膜されている。そして、第10層のTiOy膜33上に反射防止膜として、SiO2膜34を積層したND膜35が成膜されている。更に、このND膜35上に、酸化物透明導電層としてITO膜36が成膜されている。
ND膜35を含むNDフィルタ10の摺動する表面に、ITO膜36が形成されることにより、表面に擦り傷が付いたり、静電気が帯電することにより塵埃が付着したりすることを防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ND(Neutral Density)フィルタを有する光量絞り装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のビデオカメラ等に搭載されている光量絞り装置は、絞り羽根支持板上を開閉動作する一対の絞り羽根によって開口径を変化させることにより、通過光量を調整している。この光量絞り装置は、CCD等の固体撮像素子に入射する光量を制御するために設けられており、被写界が明るい場合には、より小さく絞り込まれるようになっている。従って、快晴時や高輝度の被写体を撮影すると絞りは小絞りとなり、絞り開口による光の回折の影響を受け易く、像性能の劣化を生ずる問題を有している。
【0003】
この問題に対する対策としては、例えば絞り羽根にフィルム状のNDフィルタを取り付けることにより、被写界の明るさが同一であっても、絞りの開口が大きくなるような工夫がなされている。このNDフィルタは絞りが小さくなった際に、光路中に挿入され光量を減少させることで、高輝度撮影時においても絞りが極端に小さくなり過ぎることを防止している。
【0004】
更には、例えば特許文献1においては、NDフィルタの濃度を光軸中心に向けて順次に透過率が大きくなるNDフィルタが開示されている。或いは、特許文献2に示すように、NDフィルタの濃度を光軸中心に向けて連続的に透過率を大きくすることにより、その光量調節機能に濃度勾配を持たせ、光軸上で移動させることにより、更なる光量調節を行っているものもある。
【0005】
このような光量調節部材としてのNDフィルタは、通常ではフィルム状の透明な合成樹脂基材の表面に対して、真空蒸着等により金属膜、金属酸化物、誘電体膜等の積層膜から成る多層膜を形成したものが用いられている。
【0006】
【特許文献1】特許第2592949号公報
【特許文献2】特開2004−117467号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、上述の積層膜の最表層を金属膜としたNDフィルタにおいては、絞り羽根に取り付けられたNDフィルタが、絞り羽根及び絞り羽根支持板の間を摺動する際に、他方の絞り羽根及び絞り地板とが擦れ合い、表面に傷が生じてしまうという問題を有している。
【0008】
一方、積層膜の最表層を絶縁物から成る誘電体膜とした場合には、金属膜とした場合と比較すると、摺動時に発生する傷の発生低減に効果が得られる。しかし、この場合には絞り羽根及び絞り地板同士の接触で静電気が発生して帯電が生じ、周囲の塵埃等を引き付けてしまうという別の問題が生ずる。
【0009】
特許文献3では、光吸収膜と誘電体膜を交互に積層した積層膜の表面を炭素膜を被覆することにより、耐擦傷性及び帯電防止性を有するNDフィルタが開示されている。しかし、炭素膜は形膜する膜厚によっては十分な透明性を確保することは困難であり、透過率の特性上、炭素膜の消衰係数を別途に考慮に入れる必要がある。また、透明合成樹脂基材に対する炭素膜の付着力が必ずしも十分でない。
【0010】
更には、プラズマCVD法、スパッタ等により炭素膜としてDLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)を成膜する場合には、真空成膜装置の他にDLC膜を成膜するための装置を別途に準備する必要があり、経済性の点で不利となる等の課題を有している。
【0011】
【特許文献3】特開2006−84994号公報
【0012】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、透過光量を制御するための開閉動作により、他の部材と摺動した際に、表面に生ずる傷の発生を防止しながら、帯電防止性に優れ、しかも生産性に優れたNDフィルタを用いた光量絞り装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するための本発明に係る光量絞り装置の技術的特徴は、絞り羽根を有する開口部に対して移動可能に取り付けられ前記開口部を通過する光の光量を調節するNDフィルタと、前記絞り羽根を可動に支持する部材とを有する光量絞り装置において、前記NDフィルタの最表層に酸化物透明導電層を成膜したことにある。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、開口部に対して移動可能に取り付けられたNDフィルタと他の構造部材との摺動によるNDフィルタの傷の発生を防止し、NDフィルタの帯電による塵埃、埃の付着を低減することができる。これにより、NDフィルタに擦り傷が付いたり、塵埃の付着により光量絞り装置を通した映像の解像度が低下することを抑制することができ、高画質化に対応することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例1】
【0016】
図1はビデオカメラに使用する撮影光学系の断面図、図2は分解斜視図を示し、レンズ1、光量絞り装置2、レンズ3〜5、ローパスフィルタ6、CCD等から成る固体撮像素子7が順次に配列されている。光量絞り装置2においては、絞り羽根支持板8に光量を制限するための一対の絞り羽根9a、9bが可動に取り付けられている。絞り羽根9aには、絞り羽根9a、9bにより形成される略菱形形状の開口部を通過する光量を減光するためのNDフィルタ10が接着されている。なお、NDフィルタ10は絞り羽根9aに取り付けずに、他の部材によって駆動してもよい。
【0017】
図3はNDフィルタ10を製造するための真空蒸着機のチャンバの構成図を示している。チャンバ21内には、蒸着源22、この蒸着源22に対向するように回転可能な蒸着傘23が設けられている。蒸着傘23には、蒸着膜を施す成膜部位に開口部を設けたマスクと密着させた合成樹脂基板がセットされた基板治具24が配置されている。基板治具24には、NDフィルタ10の基板となる透明基板が取り付けられ、蒸着傘23と共にZ軸を中心に回転し成膜が行われる。
【0018】
図4はNDフィルタ10のND膜の構成図を示している。厚さ100μmのポリイミド系樹脂(三菱ガス化学ネオプリムL)から成る透明樹脂基板31上の第1、3、5、7、9層には、反射防止層であるAl2O3膜32、第2、4、6、8層には光吸収層であるTiOy膜33が交互に成膜されている。そして、第10層のTiOy膜33上に反射防止膜として、SiO2膜34を積層したND膜35を成膜されている。
【0019】
成膜したND膜35は蒸着面の濃度が均一な単濃度膜としており、具体的には濃度が0.6となる膜を透明樹脂基板31の両面にそれぞれ成膜し、両面成膜後の濃度が1.2となるようにしている。
【0020】
更に、このND膜35上に酸化物透明導電層として、金属酸化物、誘電体膜から成るND膜35と同様に、蒸着法、イオンプレーティング法等の真空成膜法によりITO膜36が成膜されている。
【0021】
透過率はこのTiOy膜33の総膜厚によって変化し、厚くなるほど透過率は低下する。また、400〜700nmの波長範囲内での透過率のニュートラル性はTiOy膜33の組成のyの数値によって変化し、適切に選択することにより透過率分布はニュートラルとなる。yの好ましい数値は0.5以上〜2未満の範囲であり、y=1.2以下のとき約550nmの波長を境界として低波長の透過率が低くなるように傾く現象が生ずる。また、y=1.2以上のときは、逆に低波長の透過率が高くなるように傾く。このため、成膜時に透過率をモニタリングすることにより、透過率をニュートラルにすることが好ましい。
【0022】
また、反射防止膜として第1、3、5、7、9層にAl2O3膜32、第11層にSiO2膜34が配置されており、成膜時に反射率をモニタリングすることにより、膜厚を制御して反射率を小さくすることが可能である。
【0023】
また、本実施例において使用するITO膜36の材料は、酸化インジウム及び酸化スズを主成分とするIn2O3−SnO2系の材料であり、組成としては例えばIn2O3:SnO2=84:16(重量%)のものを使用している。このITO膜36の膜厚に関しては、特に限定されるものではない。しかし、少なくともNDフィルタ10の全域に帯電防止効果持たせるために、ND膜35の表面を完全に被覆している必要があることから、膜厚は10〜50nmであることが好適であり、本実施例においては30nmとなるように設定している。この膜厚の範囲において、必要とされる光学特性に応じて膜厚を決定することが望ましい。
【0024】
このようにして形成された最表層のITO膜36は、金属酸化物や誘電体膜等と比較して硬度が高いため、絞り羽根や地板、カバー板等と摺動しても擦り傷が付き難い。絞り羽根9a等には導電性を持たせるためにカーボン等を含んでおり、静電気は絞り羽根9aを介してカメラ本体に流れるため、NDフィルタ10には静電気が帯電し難く、塵埃の付着を低減することができる。
【0025】
NDフィルタ10は透明樹脂基板31の全域にND膜35を形成したものもあるが、一部にのみND膜35を形成し、その他の部分は透明樹脂基板がそのまま露出する形態としてもよい。
【0026】
図5は上述の方法により製造したNDフィルタ10の平面図、図6は断面図をそれぞれ示している。透明樹脂基板31の一方の面にND膜35が形成され、他の面には形成されない。上述の理由により、ND膜35が成膜されていない透明樹脂基板31がそのまま露出している部分にもITO膜36を成膜している。即ち、ND膜35を含むNDフィルタ10の摺動する表面にITO膜36が形成されることにより、表面に擦り傷が付いたり、静電気が帯電することにより塵埃が付着したりすることを防止している。
【0027】
ITO膜36は真空中における成膜中に、基板温度を100℃以上に加熱してしまうと、散乱性の高い不透明な膜を形成する虞れがある。従って、ITO膜36を成膜する際には基板温度を100℃未満に設定することが望ましい。
【0028】
しかし、成膜直後のITO膜36は茶色又は茶灰色をしているため、成膜したNDフィルタ10を空気中においてアニ−リングを行うことで導電性を有する透明な膜とする。アニール条件としては、100〜240℃で120分程度、好ましくは220〜240℃で120分程度とすることが望ましい。
【0029】
実施例1では、NDフィルタ10を2枚のガラス板の間に挟持し、熱処理用オーブン中で、240℃、120分の条件においてアニーリングを行った。
【0030】
本実施例1に使用する透明基板としては、上述のITO膜36に対するアニ−リングを行う際に、熱による収縮変形及び皺の発生が起こらないようにするために、ガラス転移温度が高い合成樹脂シートを利用することが望ましい。特に、好ましい透明樹脂基板31の一例として、ガラス転移温度250℃以上の4価の脂肪族テトラカルボン酸と2価のジアミンを構成成分とする脂肪族ポリイミド、又は上述の脂肪族ポリイミドを含む材料から成るポリイミド系樹脂を挙げることができる。なお、他の合成樹脂材、例えばPET、ノルボルネン系樹脂を用いることも可能である。
【0031】
これらの場合に、100℃程度のアニール条件で熱処理を行うと、ITO膜36の吸収が多少発生するが、NDフィルタ10としての用途では実用域にある。また、透明樹脂基板31の厚さとしては、NDフィルタ10としての剛性を保持しながら、可能な限り薄く形成することが好適である。具体的には、その厚さとして200μm以下とすることが好ましく、更に50〜100μmの範囲とすることが望ましい。
【0032】
上述の方法により製造したNDフィルタ10の帯電による埃の付着、表面の強度を確認するために、成膜したNDフィルタ10を所定の形状に打ち抜き、絞り羽根9aに取り付け、絞り羽根9a、9bの開閉を25万回実施し摺動させた。
【0033】
表1は本実施例1、2、3、比較例の摺動試験結果を示しており、本実施例1におけるNDフィルタ10の表面には、塵埃の付着は殆んど観察されなかった。また、摺動試験後の成膜表面には傷が発生していない。
【0034】
表1
実施例1 比較例 実施例2 実施例3
帯電による埃の付着 無 有 無 無
傷の発生 無 無 無 無
【0035】
ITO膜36を表面に成膜しないNDフィルタを使用したときとの比較のため、比較例として透明樹脂基板31として厚さ100μmのポリイミド系樹脂(三菱ガス化学製ネオプリムL)を用意した。透明樹脂基板31の両面に図7に示すような11層構成のND膜35を真空蒸着法により成膜した。この構成は比較例であるため、最表層がSiO2膜34となっており、図4に示すITO膜36は成膜していない。また、成膜したND膜35は蒸着面の濃度が均一な単濃度膜とした。具体的には、濃度が0.6となる膜を透明樹脂基板31の両面にそれぞれ成膜し、両面の成膜後の濃度が1.2となるようにした。
【0036】
そして、成膜したNDフィルタの帯電による塵埃の付着、成膜表面の強度を確認するために、ND膜35を成膜したNDフィルタを所定の形状に打ち抜き、実施例1と同様に絞り羽根9aに取り付け、開閉を25万回摺動させた。そして、表1に示すように比較例の摺動試験結果では、NDフィルタの成膜表面には、帯電による塵埃の付着が多数観察されたが、摺動試験後の成膜表面には傷が発生しなかった。
【実施例2】
【0037】
実施例1においてはND膜35は同一の単濃度膜としたが、本実施例2においては実施例1と同様の透明樹脂基板31上に、段階的に透過光量が異なる複数の領域を形成した。
【0038】
例えば、図8、図9に示すように、先ず透明樹脂基板31の一方の面に対して、全面に実施例1と同様の11層構成のND膜35aを所望の濃度となるように真空蒸着法により成膜し、ND膜35aの表面全体にITO膜36aを所望の膜厚となるように成膜した。
【0039】
次に、他面において、領域Aに対してマスクを配置し、領域Bに対してND膜35bを所望の濃度となるように成膜した後にマスクを取り外し、全領域についてITO膜36bを所望の膜厚となるように形成する。
【0040】
次に、成膜したNDフィルタ10を真空蒸着機チャンバから取り出し、2枚のガラス板の間に挟持し、熱処理用オーブン中で240℃、120分の条件においてアニーリングを行った。
【0041】
なお、本実施例2では各成膜面において最表層となるITO膜の膜厚を30nmとなるように設定した。また、作製したNDフィルタ膜は蒸着面の濃度がAの領域とBの領域で異なる濃度を持つ2段階濃度のNDフィルタ10とした。具体的には、成膜されたNDフィルタ10は領域Aの濃度が約0.7、領域Bの濃度が約1.4となるようにした。
【0042】
成膜したNDフィルタ10の帯電による埃の付着、成膜表面の強度を確認するため、実施例1と同様に絞りの開閉を25万回実施した。表1に示すように、本実施例2のNDフィルタ10の表面には、埃の付着は殆ど観察されなかった。また、摺動試験後の成膜表面には傷が発生していないことが認められた。
【0043】
これにより、領域Aの濃度が低く、領域Bの濃度が高い2濃度のNDフィルタ10を製造することができることが確認された。
【実施例3】
【0044】
図10は本実施例3におけるNDフィルタ10の平面図、図11は断面図を示しており、実施例1と同様の透明樹脂基板31上にグラデーション濃度分布を有するND膜35を成膜する。
【0045】
ND膜35の成膜に際しては、特許文献2に開示されているようなマスク面となす角度の調節が可能な遮蔽板を有するマスクを使用する。このマスクで蒸着面に対して膜材料の一部を遮蔽することによって、透明樹脂基板31上に濃度が連続的に変化するグラデーション濃度分布を有するND膜35を成膜することができる。なお、最表層のITO膜36を成膜する際には、帯電防止性をグラデーション濃度全域で高めるために、遮蔽板を有するマスクを使用せず、全面に所望の膜厚となるように成膜することにより、NDフィルタ10の全面の帯電防止効果を高めることが可能となる。
【0046】
透明樹脂基板31に、濃度が順次に小から大と変化するグラデーション濃度を有するNDフィルタ膜を真空蒸着法により成膜した。最表層であるITO膜36は、マスクを使わずND膜35の領域全域に膜厚30nmとなるように蒸着した。次に、他方の面における合成樹脂表面の全領域に対して、ITO膜36の膜厚を30nmとなるように蒸着した。続いて、成膜したNDフィルタ10を真空蒸着機チャンバから取り出し、2枚のガラス板の間に挟持し、熱処理用オーブン中で240℃、120分アニーリングを行った。本実施例で作製したNDフィルタ膜は、濃度が約0.4から約1.2へと順次に変化するものとした。
【0047】
実施例1と同様に、絞りの開閉を25万回実施した。表1に示すように、本実施例3のNDフィルタ10の表面には、埃の付着は殆ど観察されず、摺動試験後の成膜表面には傷が発生していないことが認められた。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】ビデオカメラに使用される実施例1の撮影光学系の断面図である。
【図2】分解斜視図である。
【図3】チャンバ内の構成図である。
【図4】ND膜の膜構成図である。
【図5】NDフィルタの濃度分布例の平面図である。
【図6】NDフィルタの濃度分布例の断面図である。
【図7】比較例のND膜の構成図である。
【図8】実施例2のNDフィルタの濃度分布例の平面図である。
【図9】NDフィルタの濃度分布例の断面図である。
【図10】実施例3のNDフィルタの濃度分布例の平面図である。
【図11】NDフィルタの濃度分布例の断面図である。
【符号の説明】
【0049】
2 光量絞り装置
8 絞り羽根支持板
9a、9b 絞り羽根
10 NDフィルタ
31 透明樹脂基板
32 Al2O3膜
33 TiOy膜
34 SiO2膜
35 ND膜
36 ITO膜
【技術分野】
【0001】
本発明は、ND(Neutral Density)フィルタを有する光量絞り装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のビデオカメラ等に搭載されている光量絞り装置は、絞り羽根支持板上を開閉動作する一対の絞り羽根によって開口径を変化させることにより、通過光量を調整している。この光量絞り装置は、CCD等の固体撮像素子に入射する光量を制御するために設けられており、被写界が明るい場合には、より小さく絞り込まれるようになっている。従って、快晴時や高輝度の被写体を撮影すると絞りは小絞りとなり、絞り開口による光の回折の影響を受け易く、像性能の劣化を生ずる問題を有している。
【0003】
この問題に対する対策としては、例えば絞り羽根にフィルム状のNDフィルタを取り付けることにより、被写界の明るさが同一であっても、絞りの開口が大きくなるような工夫がなされている。このNDフィルタは絞りが小さくなった際に、光路中に挿入され光量を減少させることで、高輝度撮影時においても絞りが極端に小さくなり過ぎることを防止している。
【0004】
更には、例えば特許文献1においては、NDフィルタの濃度を光軸中心に向けて順次に透過率が大きくなるNDフィルタが開示されている。或いは、特許文献2に示すように、NDフィルタの濃度を光軸中心に向けて連続的に透過率を大きくすることにより、その光量調節機能に濃度勾配を持たせ、光軸上で移動させることにより、更なる光量調節を行っているものもある。
【0005】
このような光量調節部材としてのNDフィルタは、通常ではフィルム状の透明な合成樹脂基材の表面に対して、真空蒸着等により金属膜、金属酸化物、誘電体膜等の積層膜から成る多層膜を形成したものが用いられている。
【0006】
【特許文献1】特許第2592949号公報
【特許文献2】特開2004−117467号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、上述の積層膜の最表層を金属膜としたNDフィルタにおいては、絞り羽根に取り付けられたNDフィルタが、絞り羽根及び絞り羽根支持板の間を摺動する際に、他方の絞り羽根及び絞り地板とが擦れ合い、表面に傷が生じてしまうという問題を有している。
【0008】
一方、積層膜の最表層を絶縁物から成る誘電体膜とした場合には、金属膜とした場合と比較すると、摺動時に発生する傷の発生低減に効果が得られる。しかし、この場合には絞り羽根及び絞り地板同士の接触で静電気が発生して帯電が生じ、周囲の塵埃等を引き付けてしまうという別の問題が生ずる。
【0009】
特許文献3では、光吸収膜と誘電体膜を交互に積層した積層膜の表面を炭素膜を被覆することにより、耐擦傷性及び帯電防止性を有するNDフィルタが開示されている。しかし、炭素膜は形膜する膜厚によっては十分な透明性を確保することは困難であり、透過率の特性上、炭素膜の消衰係数を別途に考慮に入れる必要がある。また、透明合成樹脂基材に対する炭素膜の付着力が必ずしも十分でない。
【0010】
更には、プラズマCVD法、スパッタ等により炭素膜としてDLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)を成膜する場合には、真空成膜装置の他にDLC膜を成膜するための装置を別途に準備する必要があり、経済性の点で不利となる等の課題を有している。
【0011】
【特許文献3】特開2006−84994号公報
【0012】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、透過光量を制御するための開閉動作により、他の部材と摺動した際に、表面に生ずる傷の発生を防止しながら、帯電防止性に優れ、しかも生産性に優れたNDフィルタを用いた光量絞り装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するための本発明に係る光量絞り装置の技術的特徴は、絞り羽根を有する開口部に対して移動可能に取り付けられ前記開口部を通過する光の光量を調節するNDフィルタと、前記絞り羽根を可動に支持する部材とを有する光量絞り装置において、前記NDフィルタの最表層に酸化物透明導電層を成膜したことにある。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、開口部に対して移動可能に取り付けられたNDフィルタと他の構造部材との摺動によるNDフィルタの傷の発生を防止し、NDフィルタの帯電による塵埃、埃の付着を低減することができる。これにより、NDフィルタに擦り傷が付いたり、塵埃の付着により光量絞り装置を通した映像の解像度が低下することを抑制することができ、高画質化に対応することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例1】
【0016】
図1はビデオカメラに使用する撮影光学系の断面図、図2は分解斜視図を示し、レンズ1、光量絞り装置2、レンズ3〜5、ローパスフィルタ6、CCD等から成る固体撮像素子7が順次に配列されている。光量絞り装置2においては、絞り羽根支持板8に光量を制限するための一対の絞り羽根9a、9bが可動に取り付けられている。絞り羽根9aには、絞り羽根9a、9bにより形成される略菱形形状の開口部を通過する光量を減光するためのNDフィルタ10が接着されている。なお、NDフィルタ10は絞り羽根9aに取り付けずに、他の部材によって駆動してもよい。
【0017】
図3はNDフィルタ10を製造するための真空蒸着機のチャンバの構成図を示している。チャンバ21内には、蒸着源22、この蒸着源22に対向するように回転可能な蒸着傘23が設けられている。蒸着傘23には、蒸着膜を施す成膜部位に開口部を設けたマスクと密着させた合成樹脂基板がセットされた基板治具24が配置されている。基板治具24には、NDフィルタ10の基板となる透明基板が取り付けられ、蒸着傘23と共にZ軸を中心に回転し成膜が行われる。
【0018】
図4はNDフィルタ10のND膜の構成図を示している。厚さ100μmのポリイミド系樹脂(三菱ガス化学ネオプリムL)から成る透明樹脂基板31上の第1、3、5、7、9層には、反射防止層であるAl2O3膜32、第2、4、6、8層には光吸収層であるTiOy膜33が交互に成膜されている。そして、第10層のTiOy膜33上に反射防止膜として、SiO2膜34を積層したND膜35を成膜されている。
【0019】
成膜したND膜35は蒸着面の濃度が均一な単濃度膜としており、具体的には濃度が0.6となる膜を透明樹脂基板31の両面にそれぞれ成膜し、両面成膜後の濃度が1.2となるようにしている。
【0020】
更に、このND膜35上に酸化物透明導電層として、金属酸化物、誘電体膜から成るND膜35と同様に、蒸着法、イオンプレーティング法等の真空成膜法によりITO膜36が成膜されている。
【0021】
透過率はこのTiOy膜33の総膜厚によって変化し、厚くなるほど透過率は低下する。また、400〜700nmの波長範囲内での透過率のニュートラル性はTiOy膜33の組成のyの数値によって変化し、適切に選択することにより透過率分布はニュートラルとなる。yの好ましい数値は0.5以上〜2未満の範囲であり、y=1.2以下のとき約550nmの波長を境界として低波長の透過率が低くなるように傾く現象が生ずる。また、y=1.2以上のときは、逆に低波長の透過率が高くなるように傾く。このため、成膜時に透過率をモニタリングすることにより、透過率をニュートラルにすることが好ましい。
【0022】
また、反射防止膜として第1、3、5、7、9層にAl2O3膜32、第11層にSiO2膜34が配置されており、成膜時に反射率をモニタリングすることにより、膜厚を制御して反射率を小さくすることが可能である。
【0023】
また、本実施例において使用するITO膜36の材料は、酸化インジウム及び酸化スズを主成分とするIn2O3−SnO2系の材料であり、組成としては例えばIn2O3:SnO2=84:16(重量%)のものを使用している。このITO膜36の膜厚に関しては、特に限定されるものではない。しかし、少なくともNDフィルタ10の全域に帯電防止効果持たせるために、ND膜35の表面を完全に被覆している必要があることから、膜厚は10〜50nmであることが好適であり、本実施例においては30nmとなるように設定している。この膜厚の範囲において、必要とされる光学特性に応じて膜厚を決定することが望ましい。
【0024】
このようにして形成された最表層のITO膜36は、金属酸化物や誘電体膜等と比較して硬度が高いため、絞り羽根や地板、カバー板等と摺動しても擦り傷が付き難い。絞り羽根9a等には導電性を持たせるためにカーボン等を含んでおり、静電気は絞り羽根9aを介してカメラ本体に流れるため、NDフィルタ10には静電気が帯電し難く、塵埃の付着を低減することができる。
【0025】
NDフィルタ10は透明樹脂基板31の全域にND膜35を形成したものもあるが、一部にのみND膜35を形成し、その他の部分は透明樹脂基板がそのまま露出する形態としてもよい。
【0026】
図5は上述の方法により製造したNDフィルタ10の平面図、図6は断面図をそれぞれ示している。透明樹脂基板31の一方の面にND膜35が形成され、他の面には形成されない。上述の理由により、ND膜35が成膜されていない透明樹脂基板31がそのまま露出している部分にもITO膜36を成膜している。即ち、ND膜35を含むNDフィルタ10の摺動する表面にITO膜36が形成されることにより、表面に擦り傷が付いたり、静電気が帯電することにより塵埃が付着したりすることを防止している。
【0027】
ITO膜36は真空中における成膜中に、基板温度を100℃以上に加熱してしまうと、散乱性の高い不透明な膜を形成する虞れがある。従って、ITO膜36を成膜する際には基板温度を100℃未満に設定することが望ましい。
【0028】
しかし、成膜直後のITO膜36は茶色又は茶灰色をしているため、成膜したNDフィルタ10を空気中においてアニ−リングを行うことで導電性を有する透明な膜とする。アニール条件としては、100〜240℃で120分程度、好ましくは220〜240℃で120分程度とすることが望ましい。
【0029】
実施例1では、NDフィルタ10を2枚のガラス板の間に挟持し、熱処理用オーブン中で、240℃、120分の条件においてアニーリングを行った。
【0030】
本実施例1に使用する透明基板としては、上述のITO膜36に対するアニ−リングを行う際に、熱による収縮変形及び皺の発生が起こらないようにするために、ガラス転移温度が高い合成樹脂シートを利用することが望ましい。特に、好ましい透明樹脂基板31の一例として、ガラス転移温度250℃以上の4価の脂肪族テトラカルボン酸と2価のジアミンを構成成分とする脂肪族ポリイミド、又は上述の脂肪族ポリイミドを含む材料から成るポリイミド系樹脂を挙げることができる。なお、他の合成樹脂材、例えばPET、ノルボルネン系樹脂を用いることも可能である。
【0031】
これらの場合に、100℃程度のアニール条件で熱処理を行うと、ITO膜36の吸収が多少発生するが、NDフィルタ10としての用途では実用域にある。また、透明樹脂基板31の厚さとしては、NDフィルタ10としての剛性を保持しながら、可能な限り薄く形成することが好適である。具体的には、その厚さとして200μm以下とすることが好ましく、更に50〜100μmの範囲とすることが望ましい。
【0032】
上述の方法により製造したNDフィルタ10の帯電による埃の付着、表面の強度を確認するために、成膜したNDフィルタ10を所定の形状に打ち抜き、絞り羽根9aに取り付け、絞り羽根9a、9bの開閉を25万回実施し摺動させた。
【0033】
表1は本実施例1、2、3、比較例の摺動試験結果を示しており、本実施例1におけるNDフィルタ10の表面には、塵埃の付着は殆んど観察されなかった。また、摺動試験後の成膜表面には傷が発生していない。
【0034】
表1
実施例1 比較例 実施例2 実施例3
帯電による埃の付着 無 有 無 無
傷の発生 無 無 無 無
【0035】
ITO膜36を表面に成膜しないNDフィルタを使用したときとの比較のため、比較例として透明樹脂基板31として厚さ100μmのポリイミド系樹脂(三菱ガス化学製ネオプリムL)を用意した。透明樹脂基板31の両面に図7に示すような11層構成のND膜35を真空蒸着法により成膜した。この構成は比較例であるため、最表層がSiO2膜34となっており、図4に示すITO膜36は成膜していない。また、成膜したND膜35は蒸着面の濃度が均一な単濃度膜とした。具体的には、濃度が0.6となる膜を透明樹脂基板31の両面にそれぞれ成膜し、両面の成膜後の濃度が1.2となるようにした。
【0036】
そして、成膜したNDフィルタの帯電による塵埃の付着、成膜表面の強度を確認するために、ND膜35を成膜したNDフィルタを所定の形状に打ち抜き、実施例1と同様に絞り羽根9aに取り付け、開閉を25万回摺動させた。そして、表1に示すように比較例の摺動試験結果では、NDフィルタの成膜表面には、帯電による塵埃の付着が多数観察されたが、摺動試験後の成膜表面には傷が発生しなかった。
【実施例2】
【0037】
実施例1においてはND膜35は同一の単濃度膜としたが、本実施例2においては実施例1と同様の透明樹脂基板31上に、段階的に透過光量が異なる複数の領域を形成した。
【0038】
例えば、図8、図9に示すように、先ず透明樹脂基板31の一方の面に対して、全面に実施例1と同様の11層構成のND膜35aを所望の濃度となるように真空蒸着法により成膜し、ND膜35aの表面全体にITO膜36aを所望の膜厚となるように成膜した。
【0039】
次に、他面において、領域Aに対してマスクを配置し、領域Bに対してND膜35bを所望の濃度となるように成膜した後にマスクを取り外し、全領域についてITO膜36bを所望の膜厚となるように形成する。
【0040】
次に、成膜したNDフィルタ10を真空蒸着機チャンバから取り出し、2枚のガラス板の間に挟持し、熱処理用オーブン中で240℃、120分の条件においてアニーリングを行った。
【0041】
なお、本実施例2では各成膜面において最表層となるITO膜の膜厚を30nmとなるように設定した。また、作製したNDフィルタ膜は蒸着面の濃度がAの領域とBの領域で異なる濃度を持つ2段階濃度のNDフィルタ10とした。具体的には、成膜されたNDフィルタ10は領域Aの濃度が約0.7、領域Bの濃度が約1.4となるようにした。
【0042】
成膜したNDフィルタ10の帯電による埃の付着、成膜表面の強度を確認するため、実施例1と同様に絞りの開閉を25万回実施した。表1に示すように、本実施例2のNDフィルタ10の表面には、埃の付着は殆ど観察されなかった。また、摺動試験後の成膜表面には傷が発生していないことが認められた。
【0043】
これにより、領域Aの濃度が低く、領域Bの濃度が高い2濃度のNDフィルタ10を製造することができることが確認された。
【実施例3】
【0044】
図10は本実施例3におけるNDフィルタ10の平面図、図11は断面図を示しており、実施例1と同様の透明樹脂基板31上にグラデーション濃度分布を有するND膜35を成膜する。
【0045】
ND膜35の成膜に際しては、特許文献2に開示されているようなマスク面となす角度の調節が可能な遮蔽板を有するマスクを使用する。このマスクで蒸着面に対して膜材料の一部を遮蔽することによって、透明樹脂基板31上に濃度が連続的に変化するグラデーション濃度分布を有するND膜35を成膜することができる。なお、最表層のITO膜36を成膜する際には、帯電防止性をグラデーション濃度全域で高めるために、遮蔽板を有するマスクを使用せず、全面に所望の膜厚となるように成膜することにより、NDフィルタ10の全面の帯電防止効果を高めることが可能となる。
【0046】
透明樹脂基板31に、濃度が順次に小から大と変化するグラデーション濃度を有するNDフィルタ膜を真空蒸着法により成膜した。最表層であるITO膜36は、マスクを使わずND膜35の領域全域に膜厚30nmとなるように蒸着した。次に、他方の面における合成樹脂表面の全領域に対して、ITO膜36の膜厚を30nmとなるように蒸着した。続いて、成膜したNDフィルタ10を真空蒸着機チャンバから取り出し、2枚のガラス板の間に挟持し、熱処理用オーブン中で240℃、120分アニーリングを行った。本実施例で作製したNDフィルタ膜は、濃度が約0.4から約1.2へと順次に変化するものとした。
【0047】
実施例1と同様に、絞りの開閉を25万回実施した。表1に示すように、本実施例3のNDフィルタ10の表面には、埃の付着は殆ど観察されず、摺動試験後の成膜表面には傷が発生していないことが認められた。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】ビデオカメラに使用される実施例1の撮影光学系の断面図である。
【図2】分解斜視図である。
【図3】チャンバ内の構成図である。
【図4】ND膜の膜構成図である。
【図5】NDフィルタの濃度分布例の平面図である。
【図6】NDフィルタの濃度分布例の断面図である。
【図7】比較例のND膜の構成図である。
【図8】実施例2のNDフィルタの濃度分布例の平面図である。
【図9】NDフィルタの濃度分布例の断面図である。
【図10】実施例3のNDフィルタの濃度分布例の平面図である。
【図11】NDフィルタの濃度分布例の断面図である。
【符号の説明】
【0049】
2 光量絞り装置
8 絞り羽根支持板
9a、9b 絞り羽根
10 NDフィルタ
31 透明樹脂基板
32 Al2O3膜
33 TiOy膜
34 SiO2膜
35 ND膜
36 ITO膜
【特許請求の範囲】
【請求項1】
絞り羽根を有する開口部に対して移動可能に取り付けられ前記開口部を通過する光の光量を調節するNDフィルタと、前記絞り羽根を可動に支持する部材とを有する光量絞り装置において、前記NDフィルタの最表層に酸化物透明導電層を成膜したことを特徴とする光量絞り装置。
【請求項2】
前記NDフィルタは合成樹脂材から成る透明基板の上の少なくとも一部に、ND膜を積層し、前記ND膜の表面は前記酸化物透明導電層を成膜したことを特徴とする請求項1に記載の光量絞り装置。
【請求項3】
前記酸化物透明導電層は酸化インジウム及び酸化スズを主成分とするITO膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光量絞り装置。
【請求項4】
前記透明基板のガラス転移温度は250℃以上であることを特徴とする請求項2に記載の光量絞り装置。
【請求項5】
前記透明基板はポリイミド系の樹脂であることを特徴とする請求項2又は4に記載の光量絞り装置。
【請求項6】
前記ND膜は単濃度であることを特徴とする請求項2に記載の光量絞り装置。
【請求項7】
前記ND膜は透過光量の異なる段階的な濃度分布を有することを特徴とする請求項2に記載の光量絞り装置。
【請求項8】
前記ND膜は透過光量の異なる連続的な濃度分布を有することを特徴とする請求項2に記載の光量絞り装置。
【請求項9】
光学系と、該光学系を通過する光量を制限する請求項1〜8の何れか1つの請求項に記載の光量絞り装置と、前記光学系によって形成される像を受ける固体撮像素子とを有することを特徴とするカメラ。
【請求項1】
絞り羽根を有する開口部に対して移動可能に取り付けられ前記開口部を通過する光の光量を調節するNDフィルタと、前記絞り羽根を可動に支持する部材とを有する光量絞り装置において、前記NDフィルタの最表層に酸化物透明導電層を成膜したことを特徴とする光量絞り装置。
【請求項2】
前記NDフィルタは合成樹脂材から成る透明基板の上の少なくとも一部に、ND膜を積層し、前記ND膜の表面は前記酸化物透明導電層を成膜したことを特徴とする請求項1に記載の光量絞り装置。
【請求項3】
前記酸化物透明導電層は酸化インジウム及び酸化スズを主成分とするITO膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光量絞り装置。
【請求項4】
前記透明基板のガラス転移温度は250℃以上であることを特徴とする請求項2に記載の光量絞り装置。
【請求項5】
前記透明基板はポリイミド系の樹脂であることを特徴とする請求項2又は4に記載の光量絞り装置。
【請求項6】
前記ND膜は単濃度であることを特徴とする請求項2に記載の光量絞り装置。
【請求項7】
前記ND膜は透過光量の異なる段階的な濃度分布を有することを特徴とする請求項2に記載の光量絞り装置。
【請求項8】
前記ND膜は透過光量の異なる連続的な濃度分布を有することを特徴とする請求項2に記載の光量絞り装置。
【請求項9】
光学系と、該光学系を通過する光量を制限する請求項1〜8の何れか1つの請求項に記載の光量絞り装置と、前記光学系によって形成される像を受ける固体撮像素子とを有することを特徴とするカメラ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図7】
【図5】
【図6】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図7】
【図5】
【図6】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2008−276113(P2008−276113A)
【公開日】平成20年11月13日(2008.11.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−122415(P2007−122415)
【出願日】平成19年5月7日(2007.5.7)
【出願人】(000104652)キヤノン電子株式会社 (876)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年11月13日(2008.11.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年5月7日(2007.5.7)
【出願人】(000104652)キヤノン電子株式会社 (876)
【Fターム(参考)】
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