薄膜型ＮＤフィルター
【課題】 長期に亘って安定した分光特性を有するＮＤフィルターを提供することを目的とする。また、多数の濃度または連続的に変化する減衰率を有する薄膜型ＮＤフィルターを容易に且つ一体化して供給可能とするＮＤフィルターの構造及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と低級金属窒化膜とが積層形成されてなることを特徴とする。また、本発明に係る他の薄膜型ＮＤフィルター６１は、光透過性の基板６２上に１層以上の透明誘電体膜６３ａ，６３ｂ，６３ｃと光吸収膜６４ａ，６４ｂとが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、上記透明誘電体膜６３ａ，６３ｂ，６３ｃは同一膜内において略等しい膜厚を有し、上記光吸収膜６４ａ，６４ｂは同一膜内において異なる膜厚を有することを特徴とする。
【解決手段】 本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と低級金属窒化膜とが積層形成されてなることを特徴とする。また、本発明に係る他の薄膜型ＮＤフィルター６１は、光透過性の基板６２上に１層以上の透明誘電体膜６３ａ，６３ｂ，６３ｃと光吸収膜６４ａ，６４ｂとが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、上記透明誘電体膜６３ａ，６３ｂ，６３ｃは同一膜内において略等しい膜厚を有し、上記光吸収膜６４ａ，６４ｂは同一膜内において異なる膜厚を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学薄膜からなる薄膜型ＮＤフィルター(Neutral Density filter)と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来ビデオカメラにおいては、被写体輝度が高すぎる場合には、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の感光面へ所定量以上の光量が入射しないように絞りを最小径に絞ってメカニカルな構造で対応していた。しかし、絞りの最小径を小さくしすぎると光の干渉により解像度が劣化する問題があり、通常はＮＤフィルターを装着して解像度を落とさないで入射光量を規制する方法が用いられている。
【０００３】このようなＮＤフィルターは、可視全域に亘って分光特性が均一であるという特性が求められる。この特性を実現するものとしては薄膜型のＮＤフィルターが知られており、例えば特開平５−９３８１１号公報においては、Ｔｉ，ＣｒまたはＮｉのいずれかの材料からなる金属膜と、ＭｇＦ２，ＳｉＯ２のいずれかからなる誘電体膜とを積層したＮＤフィルターが開示されている。また、特開平７−６３９１５号公報には、２種類以上の金属酸化物を用いた技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらのＮＤフィルターは、最適設計することにより可視全域に亘って分光特性が均一な特性を得ることができるが、吸収層としてＴｉ，Ｃｒ，Ｎｉ等からなる数ｎｍ〜十数ｎｍの厚みの金属膜、または吸収がある金属酸化膜を、ＳｉＯ２等からなる誘電体膜と積層した構造を有している。このため、８０℃程度の環境下においては上述した金属膜または吸収がある金属酸化膜の酸化が進み、透過率が使用初期の値と比べて大きくなるため、被写体輝度が高くなってしまうという問題がある。
【０００５】したがって、使用環境に因らず、長期に亘って安定した分光特性を有するＮＤフィルターは、未だ確立されていないのが現状である。
【０００６】また、ＮＤフィルターは、均一な分光特性の他に複数の透過率を減衰させる機能が求められる。例えば、ＮＤフィルターなしの場合の透過率を１００％とすると、１濃度の透過率は３２％、２濃度の透過率は１０％、３濃度の透過率は３．３％などのように複数の透過率を実現すること機能が求められる。従来、このような機能を有する構造は、ＮＤフィルターを１枚、２枚、３枚と貼り合わせることにより作製されている。すなわち、例えば図２３及び図２４に示すように第１のＮＤフィルター１０１、第２のＮＤフィルター１０２、第３のＮＤフィルター１０３を透明フィルム基板１０４を介してベース１０５に貼り合わせることにより作製されている。ここで、図２４は図２３中の線分Ｘ−Ｘ'における断面図である。
【０００７】このような構造の場合、図２４に示す位置に入射した光線１乃至光線４は、光線１はその光路上にＮＤフィルターが存在しないためＮＤフィルターを透過することはなく、光線２は第１のＮＤフィルター１０１を透過し、光線３は第１のＮＤフィルター１０１及び第２のＮＤフィルター１０２を透過し、光線４は第１のＮＤフィルター１０１、第２のＮＤフィルター１０２及び第３のＮＤフィルター１０３を透過することとなる。このときの各光線の透過率は例えば図２５のようになり、複数の透過率を実現することができる。
【０００８】しかしながら、このように複数のＮＤフィルターを貼り合わせて精度良くＮＤフィルターを作製するのは、非常に手間がかかる作業である。
【０００９】また、最近では、ビデオカメラ等の小型化及び高性能化の観点からＮＤフィルターの一体化及び濃度数の増大が望まれている。
【００１０】したがって、本発明は、従来の問題点に鑑みて創案されたものであり、長期に亘って安定した分光特性を有するＮＤフィルターを提供することを目的とする。
【００１１】また、本発明の他の目的は、多数の濃度または連続的に変化する減衰率を有する薄膜型ＮＤフィルターを容易に且つ一体化して供給可能とするＮＤフィルターの構造及びその製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成する本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と低級金属窒化膜とが積層形成されてなることを特徴とするものである。
【００１３】以上のように構成された本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターでは、所望の透過率を得るための光吸収層として低級金属窒化膜を使用しているため、光吸収層が酸化されにくい。これにより、光吸収層の酸化による透過率の変化が抑制され、長期間に亘って分光特性が均一なものとされる。
【００１４】また、以上の目的を達成する本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、透明誘電体膜は同一膜内において略等しい膜厚を有し、光吸収膜は同一膜内において異なる膜厚を有することを特徴とするものである。
【００１５】以上のように構成された本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターにおいては、多濃度または連続的に変化する減衰率を有する薄膜型ＮＤフィルターを１枚の基板上に一体形成することができる。
【００１６】また、本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの製造方法は、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターの製造方法であって、１層以上の透明誘電体膜を同一膜内において略等しい膜厚に形成する工程と、光吸収膜を同一膜内において異なる膜厚を有するように形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１７】以上のような本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの製造方法では、多濃度または連続的に変化する減衰率を有する薄膜型ＮＤフィルターを容易に且つ確実に１枚の基板上に一体形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１９】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルター(Neutral Density filter)は、光透過性の基板上に、１層以上の透明誘電体膜と、低級金属窒化膜とが積層形成されてなることを特徴とするものである。
【００２０】図１に本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの一例の要部断面図を示す。本発明に係る薄膜型ＮＤフィルター１（以下、単にＮＤフィルター１と呼ぶ。）は、光透過性の基板２上に、光学多層体３が設けられてなるものである。
【００２１】光透過性の基板２は、光透過性を有するものであれば特に材料が限定されることがなく、種々のものを用いることが可能である。このような基板としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＥＳ）等の高分子ポリマー系材料からなるフィルム基板や薄膜ガラス基板等を用いることができる。なお、生産効率の観点からは、後述するロールコーティングが可能となる可撓性を有する基板が好ましい。可撓性のある基板は、従来のガラス基板等に比べて廉価・軽量・変形性に富むという点においても優れている。
【００２２】光学多層体３は、一層以上の透明誘電体膜４と、光吸収膜５とが積層形成されてなるものである。その層数は、特に限定されるものではなく任意であるが、図１においては、透明誘電体膜４が３層、光吸収膜５が２層の５層構造としている。
【００２３】透明誘電体膜４は、透明な誘電体からなる薄膜であり、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３等の材料により構成することができる。そして、これらの透明誘電体膜４は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の金属ターゲットを用いたリアクティブスパッタリングにより形成することができ、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋがｋ＜０．１となるように形成される。
【００２４】透明誘電体膜４の各層の厚みは特に限定されるものではなく、これらの総体としての光学多層体３がＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の光量減衰率を有するように、且つＮＤフィルターの使用帯域において略平坦な透過率の減衰特性を有するように、光吸収膜の各層の厚みとともに調整して予め決められる。すなわち、上述したような材料を適当に選択し、各層の膜厚を最適設定して透明誘電体膜４を構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域において所望の透過率及び略平坦な透過率の減衰特性を備えたＮＤフィルターを得ることができる。
【００２５】光吸収膜５は、低級窒化金属膜によりなるものである。そして、このような低級窒化金属膜は、例えばＴｉＮｘ、ＮｂＮｘ、ＴａＮｘ、ＡｌＮｘ等の低級窒化物をリアクティブスパッタリングにより成膜することで形成され、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋが１以上となるように形成される。
【００２６】通常、光吸収膜は、透明誘電体膜と当接されて積層されるため透明誘電体膜の酸化物からの酸化を受け易い。そして、透明誘電体膜が酸化されることにより、透明誘電体膜の透過率が変化してしまい、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域において透過率が大きくなってしまう。そして、光吸収膜の透過率が変化しまうとＮＤフィルター自体の分光特性が変化してしまい、長期間に亘って安定して均一な分光特性を有するＮＤフィルターを構成することができない。
【００２７】そこで、ＮＤフィルター１においては、光吸収膜５を低級窒化金属膜により構成する。低級窒化金属膜は、酸化物を有する層と当接して積層した場合においても、該酸化物からの影響を受けにくく、酸化しにくい。したがって、光吸収膜５を低級窒化金属膜により構成することにより、光吸収膜５は該光吸収膜５に当接して積層された透明誘電体膜４の酸化物からの酸化を受けにくく、酸化しにくい光吸収膜を構成することができる。すなわち、透過率の変化が抑制された光吸収膜を構成することができる。これにより、例えば８０℃程度の高温環境においても酸化が抑制され、透過率の変化が抑制された光吸収膜５を構成することが可能であり、安定して均一な分光特性を有するＮＤフィルターを構成することができる。したがって、ＮＤフィルター１においては、光吸収膜５を低級窒化金属膜により構成することで、長期間に亘って安定して均一な分光特性を有するＮＤフィルターが実現されている。
【００２８】このような低級窒化金属膜からなる光吸収膜５の各層の厚みは、これらの総体としての光学多層体３が、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の光量減衰率、すなわち所定の透過率を有するように透明誘電体膜４の各層の厚みとともに調整して予め決められる。すなわち、上述したような材料を適当に選択し、各層の膜厚を最適設定して光吸収膜５を構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域において所望の透過率及び略平坦な透過率の減衰特性を備えたＮＤフィルターを得ることができる。
【００２９】そして、光透過性の基板２上に、上述した１層以上の透明誘電体膜４と、上述した光吸収膜５とを積層形成して構成した光学多層体３を形成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域において略平坦な透過率の減衰特性を有し、且つ長期間に亘って安定して均一な分光特性を有するＮＤフィルターを実現することができる。
【００３０】本発明に係るＮＤフィルターの具体的な例を図２に示す。図２に示すＮＤフィルター１１の構成は以下の通りである。また、ＮＤフィルター１１の透過率特性を図３に示す。
【００３１】ＮＤフィルター１１の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００３２】なお、各膜の複素屈折率の、実部ｎ及び消衰係数ｋは以下のような条件で設計した。
【００３３】
各膜の設計条件 ＳｉＯ２ ：ｎ＝１．４７、ｋ＝０（波長４００ｎｍ）
ｎ＝１．４６、ｋ＝０（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝１．４６、ｋ＝０（波長７００ｎｍ）
ＮｂＮｘ ：ｎ＝２．２３、ｋ＝１．９３（波長４００ｎｍ）
ｎ＝２．５２、ｋ＝２．３７（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝２．７８、ｋ＝２．７１（波長７００ｎｍ）
Ｎｂ２Ｏ５：ｎ＝２．５１、ｋ＝０（波長４００ｎｍ）
ｎ＝２．３１、ｋ＝０（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝２．２６、ｋ＝０（波長７００ｎｍ）
【００３４】以上のように構成されたＮＤフィルター１１においては、従来のＮＤフィルターとは異なり、光吸収膜が窒化されているため、該光吸収膜は当接して積層された透明誘電体の酸化物からの酸化を受けにくく、例えば８０℃程度の高温環境においても分光透過率の変化が少ないものとされている。
【００３５】また、図４に、ＮＤフィルター１１の２つのサンプル、サンプル−１及びサンプル−２に対して高温試験を行った後の透過率変化量を示す。高温試験は、ＮＤフィルター１１を８０℃で４８時間保持することにより行った。図４から、通常のＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域においての透過率の変化量が非常に少なく、且つ上記の範囲において略平坦な透過率の減衰特性が実現されていることが判る。
【００３６】また、比較として、図５に示すような従来の吸収を持つ金属酸化膜を用いたＮＤフィルター２１に対して上記と同様にして高温試験を行った後の透過率変化量を図７に示す。そして、図６に示すようなＮｂとＳｉＯ２との積層構造からなる光学多層体を用いたＮＤフィルター３１について上記と同様にして高温試験を行った後の透過率変化量を図８に示す。なお、ＮＤフィルター２１及びＮＤフィルター３１の構成は以下の通りである。
【００３７】ＮＤフィルター２１の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００３８】各膜の複素屈折率の、実部ｎ及び消衰係数ｋは以下のような条件で設計した。
【００３９】ＮＤフィルター２１の各膜の設計条件Ｔｉ ：ｎ＝１．８９、ｋ＝２．６ＴｉＯｘ ：ｎ＝２．２、ｋ＝１．９７ＴｉＯ２ ：ｎ＝２．３９、ｋ＝０ＳｉＯ２ ：ｎ＝１．４６、ｋ＝０
【００４０】ＮＤフィルター３１の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００４１】各膜の複素屈折率の、実部ｎ及び消衰係数ｋは以下のような条件で設計した。
【００４２】ＮＤフィルター３１の各膜の設計条件ＳｉＯ２ ：ｎ＝１．４６、ｋ＝０Ｎｂ ：ｎ＝１．９５、ｋ＝２．５６
【００４３】図７及び図８より、従来の吸収を持つ金属酸化膜を用いたＮＤフィルター、及びＮｂとＳｉＯ２との積層構造からなる光学多層体を用いたＮＤフィルターでは、高温試験後の透過率変化量は、本発明を適用したＮＤフィルター１１と比較して非常に大きくなっていることが判る。また、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域においての透過率の変化量は均一でなく、波長によって変化量が大幅に変化していることが判る。これらのことから、本発明を適用することにより、例えば８０℃程度の高温環境においても通常のＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域においての透過率の変化量が非常に少なく、且つ上記の範囲において略平坦な透過率の減衰特性を備え、長期的に安定した透過率特性を有する信頼性の高いＮＤフィルターが実現可能であるといえる。
【００４４】また、本発明を適用して構成したＮＤフィルターの他の例を図９に及び図１０示す。図９及び図１０R>０に示すＮＤフィルター１２及びＮＤフィルター１３の構成は以下の通りである。また、ＮＤフィルター１２の透過率特性を図１１に、ＮＤフィルター１３の透過率特性を図１２に示す。
【００４５】ＮＤフィルター１２の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００４６】ＮＤフィルター１３の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００４７】なお、各膜の複素屈折率の、実部ｎ及び消衰係数ｋは以下のような条件で設計した。
【００４８】
各膜の設計条件 ＳｉＯ２ ：ｎ＝１．４７、ｋ＝０（波長４００ｎｍ）
ｎ＝１．４６、ｋ＝０（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝１．４６、ｋ＝０（波長７００ｎｍ）
ＮｂＮｘ ：ｎ＝２．２３、ｋ＝１．９３（波長４００ｎｍ）
ｎ＝２．５２、ｋ＝２．３７（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝２．７８、ｋ＝２．７１（波長７００ｎｍ）
Ｎｂ２Ｏ５：ｎ＝２．５１、ｋ＝０（波長４００ｎｍ）
ｎ＝２．３１、ｋ＝０（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝２．２６、ｋ＝０（波長７００ｎｍ）
【００４９】図１１及び図１２より判るように、以上のように構成されたＮＤフィルター１２及びＮＤフィルター１３は従来のＮＤフィルターとは異なり、光吸収膜が窒化されているため、該光吸収膜は当接して積層された透明誘電体の酸化物からの酸化を受けにくく、全体的に透過率の変化が少ないものとされている。そして、通常のＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域においては、波長による透過率の変化の差が非常に少なく、略平坦な透過率の減衰特性が実現されていることが判る。
【００５０】このような本発明に係るＮＤフィルター１は、例えば以下のようにして製造することができる。
【００５１】図１３は、上述したＮＤフィルターの製造に用いる成膜装置の概略を示す構成図である。この成膜装置４０は、一方のロールから他方のロールにフィルムを送る間にそのフィルムに加工を施す、いわゆるロールコーティング法によりフィルム状の基板上に成膜を行うものである。
【００５２】成膜装置４０は、例えば真空ポンプ（図示せず）に接続された排気系４２と、雰囲気ガスあるいは反応ガスを導入するためのガス導入系４３、４３'、４３''とが設けられた真空チャンバ４１によって、外気を遮断することが可能となっている。
【００５３】また、ガス導入系４３、４３'、４３''には、マスフローコントロールが備えられ、例えばアルゴンガス、酸素ガス、窒素ガス等の導入ガスの流量を調整可能とされており、さらに、プラズマエミッションコントロール５３により制御されるピエゾ・バルブ４３ｂ、４３ｂ'により、より正確、且つ迅速に導入ガス流量を制御可能とされている。
【００５４】真空チャンバ４１の内部には、フィルム状の基板２を連続して送り出すための送りロール４４、キャンロール４５、および送り出された基板２を巻き取るための巻き取りロール４６が設けられ、これらのロール間における基板１の走行経路にガイドロール４７ａ乃至４７ｅが、適宜に配置されている。
【００５５】さらに、フィルムの走行パス上にＭボックス４８ｂとＲＦプラズマ電源４８ｃとが接続され、基板２の一面側に対してその表面をクリーニングするためのプラズマ電極４８ａと、その表面上に薄膜を形成するための蒸着源４９Ａ、蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとが備えられている。そして、蒸着源４９Ａには、スパッタ電源５１が、デュアルカソードである蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃにはスパッタ電源５２が接続される。
【００５６】なお、ここでは、蒸着源４９Ａは光吸収膜５を、蒸着源４９Ｂ及び４９Ｃは透明誘電体膜４を形成するようになっており、それぞれの材料に合わせてターゲットが選ばれる。また、形成された薄膜の透過率を確認するための光学モニタ５０がガイドロール４７ｅの近傍に付設されている。
【００５７】この成膜装置４０では、送りロール４４が回転してこれに巻回されている基板１が送り出されると、巻き取りロール４６が回転し、図１３に示すような経路をたどった基板２を巻き取る構成とされている。この際、送りロール４４と巻き取りロール４６の回転速度を調節することで、両者間における基板２の走行速度を制御することができる。また、一旦送りロール４４から送り出された基板１は、ガイドロール４７ａ乃至ガイドロール４７ｃ、キャンロール４５、ガイドロール４７ｄ、４７ｅを介して巻き取りロール４６に巻き取られる。この走行経路において、基板２は、その一面側に順次以下の処理が施される。
【００５８】すなわち、最初にプラズマ電極４８が発生させるプラズマ放電によって基板２の表面洗浄が行われる。次いで、キャンロール４５の蒸着源４９Ａと対向する位置に達すると、ここでは、蒸着源４９Ａのスパッタリングによって光吸収膜５が形成される。さらに、キャンロール４５の蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９ｃと対向する位置に達すると、ここで、蒸着源４９Ｂおよび蒸着源４９Ｃのスパッタリングによって透明誘電体膜４が順に形成されるが、それとともに、送りロール４４と巻き取りロール４６を回転させながら成膜することによって、これらの層を基板２上に連続的に形成することができる。なお、成膜された基板２は、光学モニタ５０によって透過率が逐次監視されている。
【００５９】以下、より具体的に説明する。まず、例えばＰＥＴフィルムからなる帯状の基板２を用意する。そして、この基板２を成膜装置４０の送りロール４４に巻回し、基板２が上述した経路に沿って巻き取りロール４６まで走行するように調製する。さらに、真空チャンバ４１を密閉したうえで、その内部を排気系４２により真空引きした後、ガス導入系４３、４３'を開いて例えばＡｒやＯ２などのガスを導入する。
【００６０】続いて、プラズマ電極４８にプラズマ放電を発生させ、蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃにおいてそれぞれ蒸着を開始させておき、この状態で送りロール４４と巻き取りロール４６とを回転させ、送りロール４４に巻回されている基板２を送り出すと同時に巻き取りロール４６で巻き取るようにする。その際、蒸着源４９Ｂおよび蒸着源４９Ｃへの投入電力は蒸着速度を決めるため、基板２の走行速度との間で適宜調製するようにする。
【００６１】これにより、基板２は、ガイドロール４７ａ、４７ｂの間を走行するときに表面をプラズマ洗浄され、ガイドロール４７ｃを介してキャンロール４５の蒸着源４９Ａと対向する位置を通過する。そして、キャンロール４５の蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃと対向する位置に達すると、基板２の上に、スパッタリングにより透明誘電体膜４が形成される。このとき、蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃをともに稼働させた場合には二層の透明誘電体膜４を形成することができ、蒸着源４９Ｂもしくは蒸着源４９Ｃのみを稼働させた場合には、一層の透明誘電体膜４を形成することができる。この後、基板２は、光学モニタ５０により透過率のチェックを受け、ガイドロール４７ｄ、４７ｅを介して巻き取りロール４６に巻き取られるが、収容される基板２には、一面側に透明誘電体膜４が形成されている。
【００６２】以上の操作により、所定の長さの基板２について成膜し終えたら、一旦、プラズマ電極４８、蒸着源４９Ｂおよび蒸着源４９Ｃを停止させ、送りロール４４に基板２を巻き戻す。なお、送りロール４４と巻き取りロール４６を互換できるようにし、巻き取り後に巻き取りロール４６を取り外し、送りロール４４位置に取り付けるようにしても良い。
【００６３】次に、プラズマ電極４８、蒸着源４９Ａ、蒸着源４９Ｂおよび蒸着源４９Ｃを再び稼働させ、上記の工程と同様にして送りロール４４と巻き取りロール４６とを回転させ、送りロール４４に巻回されている基板２を送り出すと同時に巻き取りロール４６で巻き取るようにする。
【００６４】そして、基板２がガイドロール４７ａ乃至ガイドロール４７ｃを介してキャンロール４５の蒸着源４９Ａと対向する位置に達すると、基板２の透明誘電体膜４上に、スパッタリングにより光吸収膜５が形成される。さらに、基板２がキャンロール４５の蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃと対向する位置に達すると、基板２の光吸収膜５上に、スパッタリングにより透明誘電体膜４が形成される。
【００６５】この後、基板２は、光学モニタ５０により透過率のチェックを受け、ガイドロール４７ｄ、４７ｅを介して巻き取りロール４６に巻き取られ、収容される基板２には、一面側に透明誘電体膜４及び光吸収膜５が積層形成されている。以上のような透明誘電体膜４および光吸収膜５を１度に形成する工程を繰り返すことで、容易に透明誘電体膜４と光吸収膜５とを所望の層数で周期的に形成することができる。
【００６６】以上により、基板２の一面側に１層以上の透明誘電体膜４と消衰係数ｋが１以上である低級金属窒化膜からなる光吸収膜５とが積層された光学多層体３が形成され、ＮＤフィルター１が製造される。
【００６７】なお、基板２と光学多層体３との間に密着層を設けた構成としても良い。基板２と光学多層体３との間に、両者の密着性を向上させるとともに光学多層体３に生じる応力を緩和することができる。密着層は、例えばケイ素（Ｓｉ）により構成される。また、この他にも、Ｔｉなどの化学的活性を発揮することができる材料であれば特に限定されるものではない。また、密着層の厚みは、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下程度とすることが好ましい。密着層の厚みがあまり薄すぎる場合には、十分な密着性が得られず、両者の界面に膜剥がれやクラックを生じる虞がある。また、密着層の厚みがあまり厚すぎる場合には、透過率が減少し、可視光領域で均一な光学的特性を得られない虞があるからである。このような密着層は、例えばＤＣスパッタリングにより形成することができる。
【００６８】次に、本発明に係る他のＮＤフィルターについて説明する。本発明に係るＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、透明誘電体膜は同一膜内において略等しい膜厚を有し、光吸収膜は同一膜内において異なる膜厚を有することを特徴とするものである。
【００６９】図１４に本発明に係るＮＤフィルターの一例の要部断面図を示す。本発明に係るＮＤフィルター６１は、光透過性の基板６２上に、１層以上の透明誘電体膜６３と光吸収膜６４とが積層形成されてなるものである。ここで、透明誘電体膜６３としては、第１の透明誘電体膜６３ａと第２の透明誘電体膜６３ｂと第３の透明誘電体膜６３ｃとが形成され、光吸収膜６４としては、第１の光吸収膜６４ａと第２の光吸収膜６４ｂとが形成されている。
【００７０】光透過性の基板６２は、光透過性を有するものであれば特に材料が限定されることがなく、種々のものを用いることが可能である。このような基板としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＥＳ）等の高分子ポリマー系材料からなるフィルム基板や薄膜ガラス基板等を用いることができる。なお、生産効率の観点からは、後述するロールコーティングが可能となる可撓性を有する基板が好ましい。可撓性のある基板は、従来のガラス基板等に比べて廉価・軽量・変形性に富むという点においても優れている。
【００７１】透明誘電体膜６３は、透明な誘電体からなる薄膜であり、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３等の材料により構成することができる。そして、これらの透明誘電体膜６３は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の金属ターゲットを用いたリアクティブスパッタリングにより形成することができ、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋがｋ＜０．１となるように形成される。
【００７２】透明誘電体膜６３の各層の厚みは特に限定されるものではなく、これらの総体としてのＮＤフィルターが、使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の光量減衰率を有するように、且つＮＤフィルターの使用帯域において略平坦な透過率の減衰特性を有するように、光吸収膜の各層の厚みとともに調整して予め決められる。すなわち、上述したような材料を適当に選択し、各層の膜厚を最適設定して透明誘電体膜６３を構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域において所望の透過率及び略平坦な透過率の減衰特性を備えたＮＤフィルターを得ることができる。ただし、透明誘電体膜６３は、図１４に示すように同一膜内においては、一律略等しい膜厚とされる。すなわち、図１４においては、第１の透明誘電体膜６３ａの膜厚は、一律略等しい膜厚Ｄ１とされ、第２の透明誘電体膜６３ｂの膜厚は、一律略等しい膜厚Ｄ２とされ、第３の透明誘電体膜６３ｃの膜厚は、一律略等しい膜厚Ｄ３とされている。また、第１の透明誘電体膜６３ａの屈折率は、Ｎ１であり、第２の透明誘電体膜６３ｂの屈折率は、Ｎ２であり、第３の透明誘電体膜６３ｃの屈折率は、Ｎ３である。
【００７３】光吸収膜６４は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の金属膜、またはＴｉＯｘ、ＮｂＯｘ、ＴａＯｘ、ＡｌＯｘ等の低級酸化物、またはＴｉＮｘ、ＮｂＮｘ、ＴａＮｘ、ＡｌＮｘ等の低級窒化物、またはＴｉＯｘＮｙ、ＮｂＯｘＮｙ、ＴａＯｘＮｙ、ＡｌＯｘＮｙ等の低級酸化窒化物よりなるものである。そして、このような光吸収膜６４は、金属膜の場合はスパッタリングにより、それ以外の場合はリアクティブスパッタリングにより成膜することで形成され、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋが１以上となるように形成される。
【００７４】このような光吸収膜６４の各層の厚みは、図１４に示すように同一膜内においてステップ状に異なる膜厚とされる。そして、同一膜内における各部位の膜厚は、これらの総体としてのＮＤフィルターが、使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の種類の光量減衰率、すなわち所定の種類の透過率を有するように透明誘電体膜６３の各層の厚みとともに調整して予め決められる。
【００７５】例えば図１４においては、第１の光吸収膜６４ａの膜厚は、１濃度の膜厚ｄ１１、２濃度の膜厚ｄ１２、３濃度の膜厚ｄ１３、及び４濃度の膜厚ｄ１４の４種類のステップ状の異なる膜厚とされている。また、第２の光吸収膜６４ｂの膜厚は、１濃度の膜厚ｄ２１、２濃度の膜厚ｄ２２、３濃度の膜厚ｄ２３、及び４濃度の膜厚ｄ２４の４種類のステップ状の異なる膜厚とされている。なお、第１の光吸収膜６４ａの屈折率は、ｎ１であり、第２の光吸収膜６４ｂの屈折率は、ｎ２である。
【００７６】ここで、ＮＤフィルターの光量減衰率は光吸収層の膜厚に依存するため、光吸収層の厚みを変化させることにより光量減衰率を調整することができる。したがって、このように光吸収膜６４が同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有することにより、ＮＤフィルター自体に、部位によって異なる光量減衰率、すなわち透過率を付与することが可能となる。その結果、ＮＤフィルター６１においては、光吸収膜６４がこのような構成を有することにより複数のＮＤフィルターを貼り合わせることなく、複数の光量減衰率、透過率を有する多濃度のＮＤフィルターが実現されている。
【００７７】すなわち、光透過性の基板６２上に、上述した１層以上の透明誘電体膜６３と、上述した光吸収膜６４とを積層形成して構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域において略平坦な透過率の減衰特性を備え、且つ多濃度を有するＮＤフィルターを実現することができる。
【００７８】なお、ＮＤフィルター６１における同一部位での各光吸収膜６４の膜厚は、同一膜厚とする必要はなく、これらの総体としてのＮＤフィルターが本発明の効果を発揮し、所定の多濃度を有するように設定されれば良い。また、複数の光吸収膜６４のうちに、同一膜内においてその膜厚が一律略等しい光吸収膜６４が存在しても、他の光吸収膜６４が同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有し、全ての光吸収膜６４が同一膜内において一律略等しい膜厚を有していない限り、本発明の実現を妨げるものではない。
【００７９】上述したように、以上のように構成されたＮＤフィルター６１では、同一膜内において膜厚が略等しい透明誘電体膜６３と、同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有する光吸収膜６４とを備えることにより、複数の光量減衰率、透過率を有する多濃度のＮＤフィルターを実現することができる。そして、図１４に示すような構造とした場合には、例えば図１５に示すような４濃度のＮＤフィルターを実現することができる。
【００８０】そして、このように多濃度のＮＤフィルターを１枚の基板上に一体形成することが可能となるため、ＮＤフィルターの薄膜化が可能となる。また、ＮＤフィルターの濃度数を容易に増やすことが可能となるため、ビデオカメラ等に用いた場合に高画質化を図ることができる。
【００８１】このような本発明に係るＮＤフィルター６１は、膜厚制御部材である膜厚制御板７１及び７３を用いて基板に対する蒸着面積を規制することにより膜厚を制御しながら透明誘電体膜及び光吸収膜を蒸着形成することにより作製することができる。すなわち、基板と蒸着源との間に所定のパターンを有する膜厚制御部材を配し、蒸着源に対して基板を所定の方向に移動させながら蒸着することができ、具体的には、例えば図１３に示した成膜装置４０に図１６及び図１８に示すような専用の膜厚制御部材である膜厚制御板７１及び７３を使用して、ＮＤフィルター１を作製する場合と同様の手法で作製することができる。膜厚制御板７１及び７３を使用すること以外は、ＮＤフィルター１の製造方法と同じであるため、ここでは、膜厚制御板７１及び７３についてのみ説明することとし、各製造工程の詳細な説明は省略する。
【００８２】膜厚制御板７１を用いてＮＤフィルター６１を作製する場合、膜厚制御板７１は図１９に示すようにキャンロール４５と蒸着源４９Ａとが対向する位置においてキャンロール４５と蒸着源４９Ａとの間に配される。膜厚制御板７１は、図１６に示すように、基板６２の長手方向及び幅方向の二方向での蒸着面積を規制するためにステップ状に形成された開口部７２を有している。このような開口部７２を備えて構成された膜厚制御板７１を、基板６２が図１６における矢印Ａ方向に走行するようにキャンロール４５と蒸着源４９Ａとの間に配した状態でＮＤフィルター１の場合と同様にして成膜を行う。
【００８３】基板６２がキャンロール４５と蒸着源４９Ａとが対向する位置に達すると、基板６２の上に、スパッタリングにより光吸収膜６４が蒸着形成される。このとき、基板６２の幅方向においては、蒸着時間を制御することにより異なる複数の膜厚が形成される。すなわち、基板６２を走行させながら蒸着を行う際に、膜厚制御板７１の開口部７２における基板６２の走行方向の長さを変えることにより蒸着面積を規制することで基板６２における同一部に対する蒸着時間が制御される。これにより、図１６及び図１７に示すように基板６２の幅方向において膜厚制御板７１の形状に対応して４種類の異なる膜厚を有する光吸収膜６４が成膜される。また、基板６２の長手方向に関しては開口部７２の形状で蒸着面積が規制されることにより同一膜厚で蒸着される。
【００８４】そして、基板６２がキャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃと対向する位置に達すると、基板６２の上に、スパッタリングにより透明誘電体膜６３が蒸着形成される。このとき、蒸着時間を制御するために図１８に示すような膜厚制御板７３が、キャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとが対向する位置においてキャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとの間に配される。しかしながら、膜厚制御板７３においては、基板６２の幅方向での蒸着膜厚を変化させるための開口形状は形成されておらず、略長方形の開口部７４が形成されているので、透明誘電体膜６３は基板６２の長手方向と幅方向において略等しい均一な膜厚に成膜される。
【００８５】以上のように、専用の膜厚制御板７１及び７３を使用して透明誘電体膜６３及び光吸収膜６４を基板６２上に蒸着形成することにより、容易に透明誘電体膜６３と光吸収膜６４とを所望の層数で周期的に形成することができる。
【００８６】以上により、基板６２の一面側に同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有する光吸収膜６４と、同一膜内において略等しい均一な膜厚を有する透明誘電体膜６３とが積層された４濃度のＮＤフィルター６１が製造される。
【００８７】上記においては、光吸収膜が同一膜内において異なる膜厚を有するＮＤフィルターの一例として、光吸収膜がステップ状に異なる膜厚を有するＮＤフィルターについて説明したが、以下では、他の例として光吸収膜が連続的に異なるＮＤフィルターについて説明する。
【００８８】図２０に本発明に係るＮＤフィルターの他の例の要部断面図を示す。本発明に係るＮＤフィルター８１は、光透過性の基板６２上に、１層以上の透明誘電体膜６３と光吸収膜８４とが積層形成されてなるものである。ここで、透明誘電体膜６３としては、第１の透明誘電体膜６３ａと第２の透明誘電体膜６３ｂと第３の透明誘電体膜６３ｃとが形成され、光吸収膜８４としては、第１の光吸収膜８４ａと第２の光吸収膜８４ｂとが形成されている。図２０のＮＤフィルター８１が図１４のＮＤフィルター６１と異なる点は、光吸収膜８４が光吸収膜６４のようにステップ状に異なる膜厚を有するのではなく、連続的に異なる膜厚を有する点のみであるので、ここでは光吸収膜８４についてのみ説明し、ＮＤフィルター６１と同じ部分については同じ符号を付すことで詳細な説明を省略する。
【００８９】光吸収膜８４は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の金属膜、またはＴｉＯｘ、ＮｂＯｘ、ＴａＯｘ、ＡｌＯｘ等の低級酸化物、またはＴｉＮｘ、ＮｂＮｘ、ＴａＮｘ、ＡｌＮｘ等の低級窒化物、またはＴｉＯｘＮｙ、ＮｂＯｘＮｙ、ＴａＯｘＮｙ、ＡｌＯｘＮｙ等の低級酸化窒化物よりなるものである。そして、このような光吸収膜８４は、金属膜の場合はスパッタリングにより、それ以外の場合はリアクティブスパッタリングにより成膜することで形成され、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋがｋ＞０．５となるように形成される。
【００９０】このような光吸収膜８４の各層の厚みは、図２０に示すように所定の傾斜を有し同一膜内において連続的に異なる膜厚とされる。そして、光吸収膜８４の傾斜、すなわち各部位の膜厚は、これらの総体としてのＮＤフィルターが、使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の種類の光量減衰率、すなわち所定の種類の透過率を有するように透明誘電体膜６３の各層の厚みとともに調整して予め決められる。
【００９１】ここで、ＮＤフィルターの光量減衰率は光吸収層の膜厚に依存するため、光吸収層の厚みを変化させることにより光量減衰率を調整することができる。したがって、このように光吸収膜６４が同一膜内において連続的に異なる膜厚を有することにより、ＮＤフィルター自体に、部位によって異なる光量減衰率、すなわち透過率を付与することが可能となる。その結果、ＮＤフィルター８１においては、光吸収膜８４がこのような構成を有することにより複数のＮＤフィルターを貼り合わせることなく、光量減衰率、すなわち透過率が連続的に変化するＮＤフィルターが実現されている。
【００９２】したがって、光透過性の基板６２上に、上述した１層以上の透明誘電体膜６３と、上述した光吸収膜８４とを積層形成して構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域において略平坦な透過率の減衰特性を備え、且つ光量減衰率、すなわち透過率が連続的に変化したＮＤフィルターを実現することができる。
【００９３】そして、このように光量減衰率、すなわち透過率が連続的に変化したＮＤフィルターを１枚の基板上に一体形成することが可能となるため、ＮＤフィルターの薄膜化が可能となる。また、ＮＤフィルターの濃度を連続的に変化させることが可能となるため、ビデオカメラ等に用いた場合に高画質化を図ることができる。
【００９４】このような本発明に係るＮＤフィルター８１は、例えば図１３に示した成膜装置４０に図２１及び図１８に示すような専用の膜厚制御板９１及び７３を使用してＮＤフィルター６１を作製する場合と同様の手法で作製することができる。膜厚制御板７１の代わりに膜厚制御板９１を使用すること以外は、ＮＤフィルター６１の製造方法と同じであるため、ここでは、膜厚制御板９１についてのみ説明することとし、各製造工程の詳細な説明は省略する。
【００９５】膜厚制御板９１を用いてＮＤフィルター６１を作製する場合、膜厚制御板９１は図１９に示すようにキャンロール４５と蒸着源４９Ａとが対向する位置においてキャンロール４５と蒸着源４９Ａとの間に配される。膜厚制御板９１は、図２１に示すように、基板６２の長手方向及び長手方向に垂直な方向、すなわち幅方向の二方向での蒸着膜厚を制御するために傾斜部を有して形成された開口部９２を有している。このような開口部９２を備えて構成された膜厚制御板９１を、基板６２が図２１における矢印Ｂ方向に走行するようにキャンロール４５と蒸着源４９Ａとの間に配した状態でＮＤフィルター１の場合と同様にして成膜を行う。
【００９６】基板６２がキャンロール４５と蒸着源４９Ａとが対向する位置に達すると、基板６２の上に、スパッタリングにより光吸収膜８４が蒸着形成される。このとき、基板６２の幅方向においては、蒸着時間を制御することにより異なる複数の膜厚が形成される。すなわち、基板６２を走行させながら蒸着を行う際に、膜厚制御板９１の開口部９２における基板６２の走行方向の長さを変えることにより蒸着面積を規制することで基板６２における同一部に対する蒸着時間が制御される。これにより、図２１及び図２２に示すように基板６２の幅方向において膜厚制御板９１の形状に対応して連続して異なる膜厚を有する光吸収膜８４が成膜される。また、基板６２の長手方向に関しては開口部９２の形状で蒸着面積が規制されることにより同一膜厚で蒸着される。
【００９７】そして、基板６２がキャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃと対向する位置に達すると、基板６２の上に、スパッタリングにより透明誘電体膜６３が蒸着形成される。このとき、蒸着時間を制御するために図１８に示すような膜厚制御板７３が、キャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとが対向する位置においてキャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとの間に配される。しかしながら、膜厚制御板７３においては、基板６２の幅方向での蒸着膜厚を変化させるための開口形状は形成されておらず、略長方形の開口部７４が形成されているので、透明誘電体膜６３は基板６２の長手方向と幅方向において略等しい均一な膜厚に成膜される。
【００９８】以上のように、専用の膜厚制御板９１及び７３を使用して透明誘電体膜６３及び光吸収膜８４を基板６２上に積層形成することにより、容易に透明誘電体膜６３と光吸収膜８４とを所望の層数で周期的に形成することができる。
【００９９】以上により、基板６２の一面側に同一膜内において連続的に異なる膜厚を有する光吸収膜８４と、同一膜内において略等しい均一な膜厚を有する透明誘電体膜６３とが積層されたＮＤフィルター８１が製造される。
【０１００】
【発明の効果】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と低級金属窒化膜とが積層形成されてなるものである。
【０１０１】以上のように構成された本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターでは、所望の透過率を得るための光吸収層として低級金属窒化膜を形成しているため、酸化されにくい光吸収層を実現している。これにより、光吸収層の酸化による透過率の変化が抑制することができ、長期間に亘って安定して均一な分光特性を有する信頼性の高いＮＤフィルターを実現することができる。
【０１０２】また、本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、上記透明誘電体膜は同一膜内において略等しい膜厚を有し、上記光吸収膜は同一膜内において異なる膜厚を有してなるものである。
【０１０３】また、本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの製造方法は、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターの製造方法であって、上記１層以上の透明誘電体膜を同一膜内において略等しい膜厚に形成する工程と、上記光吸収膜を同一膜内において異なる膜厚を有するように形成する工程とを有してなるものである。
【０１０４】以上のような本発明によれば、光吸収膜が同一膜内において異なる膜厚を有するように形成される。これにより、本発明においては、多数の濃度または連続的に変化する減衰率を有するＮＤフィルターを１枚の基板上に一体形成することが可能となるため、ＮＤフィルターの薄膜化を図ることが可能となる。また、従来の複数のＮＤフィルターを貼り合わせるタイプと比較して濃度数を容易に増やすことが可能となるため、例えばビデオカメラ等に用いた場合に高画質化を図ることができる。
【０１０５】したがって、本発明によれば多数の濃度または連続的に変化する減衰率を有する薄膜型ＮＤフィルターを、容易に且つ一体化して供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの一構成例を示す要部断面図である。
【図２】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの具体的な構成例を示す要部断面図である。
【図３】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの透過率特性を示す特性図である。
【図４】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの高温試験後の透過率変化量を示す特性図である。
【図５】吸収を持つ金属酸化膜を用いた薄膜型ＮＤフィルターの一構成例を示す要部断面図である。
【図６】ＮｂとＳｉＯ２との積層構造からなる光学多層体を用いた薄膜型ＮＤフィルターの一構成例を示す要部断面図である。
【図７】吸収を持つ金属酸化膜を用いた薄膜型ＮＤフィルターの高温試験後の透過率変化量を示す特性図である。
【図８】ＮｂとＳｉＯ２との積層構造からなる光学多層体を用いた薄膜型ＮＤフィルターの高温試験後の透過率変化量を示す特性図である。
【図９】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの他の構成例を示す要部断面図である。
【図１０】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの他の構成例を示す要部断面図である。
【図１１】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの透過率特性を示す特性図である。
【図１２】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの透過率特性を示す特性図である。
【図１３】成膜装置の一構成例を示す概略構成図である。
【図１４】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの一構成例を示す要部断面図である。
【図１５】本発明に係る４濃度の薄膜型ＮＤフィルターの透過率特性の一例を示す特性図である。
【図１６】膜厚制御板の一構成例を示す平面図である。
【図１７】基板上に光吸収層が形成された状態を示す図である。
【図１８】膜厚制御板の一構成例を示す平面図である。
【図１９】膜厚制御板を備えた成膜装置の一構成例を示す概略構成図である。
【図２０】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの他の構成例を示す要部断面図である。
【図２１】膜厚制御板の他の構成例を示す平面図である。
【図２２】基板上に光吸収層が形成された状態を示す図である。
【図２３】第１のＮＤフィルター、第２のＮＤフィルター及び第３のＮＤフィルターが透明フィルム基板を介してベースに貼り合わされた状態を示す平面図である。
【図２４】図２３中の線分Ｘ−Ｘ'における断面図である。
【図２５】透過率特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，６１，８１ 薄膜型ＮＤフィルター
２，６２，８２ 基板
３ 光学多層体
４，６３、８３透明誘電体膜
５、６４，８４ 光吸収膜
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学薄膜からなる薄膜型ＮＤフィルター(Neutral Density filter)と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来ビデオカメラにおいては、被写体輝度が高すぎる場合には、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の感光面へ所定量以上の光量が入射しないように絞りを最小径に絞ってメカニカルな構造で対応していた。しかし、絞りの最小径を小さくしすぎると光の干渉により解像度が劣化する問題があり、通常はＮＤフィルターを装着して解像度を落とさないで入射光量を規制する方法が用いられている。
【０００３】このようなＮＤフィルターは、可視全域に亘って分光特性が均一であるという特性が求められる。この特性を実現するものとしては薄膜型のＮＤフィルターが知られており、例えば特開平５−９３８１１号公報においては、Ｔｉ，ＣｒまたはＮｉのいずれかの材料からなる金属膜と、ＭｇＦ２，ＳｉＯ２のいずれかからなる誘電体膜とを積層したＮＤフィルターが開示されている。また、特開平７−６３９１５号公報には、２種類以上の金属酸化物を用いた技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらのＮＤフィルターは、最適設計することにより可視全域に亘って分光特性が均一な特性を得ることができるが、吸収層としてＴｉ，Ｃｒ，Ｎｉ等からなる数ｎｍ〜十数ｎｍの厚みの金属膜、または吸収がある金属酸化膜を、ＳｉＯ２等からなる誘電体膜と積層した構造を有している。このため、８０℃程度の環境下においては上述した金属膜または吸収がある金属酸化膜の酸化が進み、透過率が使用初期の値と比べて大きくなるため、被写体輝度が高くなってしまうという問題がある。
【０００５】したがって、使用環境に因らず、長期に亘って安定した分光特性を有するＮＤフィルターは、未だ確立されていないのが現状である。
【０００６】また、ＮＤフィルターは、均一な分光特性の他に複数の透過率を減衰させる機能が求められる。例えば、ＮＤフィルターなしの場合の透過率を１００％とすると、１濃度の透過率は３２％、２濃度の透過率は１０％、３濃度の透過率は３．３％などのように複数の透過率を実現すること機能が求められる。従来、このような機能を有する構造は、ＮＤフィルターを１枚、２枚、３枚と貼り合わせることにより作製されている。すなわち、例えば図２３及び図２４に示すように第１のＮＤフィルター１０１、第２のＮＤフィルター１０２、第３のＮＤフィルター１０３を透明フィルム基板１０４を介してベース１０５に貼り合わせることにより作製されている。ここで、図２４は図２３中の線分Ｘ−Ｘ'における断面図である。
【０００７】このような構造の場合、図２４に示す位置に入射した光線１乃至光線４は、光線１はその光路上にＮＤフィルターが存在しないためＮＤフィルターを透過することはなく、光線２は第１のＮＤフィルター１０１を透過し、光線３は第１のＮＤフィルター１０１及び第２のＮＤフィルター１０２を透過し、光線４は第１のＮＤフィルター１０１、第２のＮＤフィルター１０２及び第３のＮＤフィルター１０３を透過することとなる。このときの各光線の透過率は例えば図２５のようになり、複数の透過率を実現することができる。
【０００８】しかしながら、このように複数のＮＤフィルターを貼り合わせて精度良くＮＤフィルターを作製するのは、非常に手間がかかる作業である。
【０００９】また、最近では、ビデオカメラ等の小型化及び高性能化の観点からＮＤフィルターの一体化及び濃度数の増大が望まれている。
【００１０】したがって、本発明は、従来の問題点に鑑みて創案されたものであり、長期に亘って安定した分光特性を有するＮＤフィルターを提供することを目的とする。
【００１１】また、本発明の他の目的は、多数の濃度または連続的に変化する減衰率を有する薄膜型ＮＤフィルターを容易に且つ一体化して供給可能とするＮＤフィルターの構造及びその製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成する本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と低級金属窒化膜とが積層形成されてなることを特徴とするものである。
【００１３】以上のように構成された本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターでは、所望の透過率を得るための光吸収層として低級金属窒化膜を使用しているため、光吸収層が酸化されにくい。これにより、光吸収層の酸化による透過率の変化が抑制され、長期間に亘って分光特性が均一なものとされる。
【００１４】また、以上の目的を達成する本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、透明誘電体膜は同一膜内において略等しい膜厚を有し、光吸収膜は同一膜内において異なる膜厚を有することを特徴とするものである。
【００１５】以上のように構成された本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターにおいては、多濃度または連続的に変化する減衰率を有する薄膜型ＮＤフィルターを１枚の基板上に一体形成することができる。
【００１６】また、本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの製造方法は、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターの製造方法であって、１層以上の透明誘電体膜を同一膜内において略等しい膜厚に形成する工程と、光吸収膜を同一膜内において異なる膜厚を有するように形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１７】以上のような本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの製造方法では、多濃度または連続的に変化する減衰率を有する薄膜型ＮＤフィルターを容易に且つ確実に１枚の基板上に一体形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１９】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルター(Neutral Density filter)は、光透過性の基板上に、１層以上の透明誘電体膜と、低級金属窒化膜とが積層形成されてなることを特徴とするものである。
【００２０】図１に本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの一例の要部断面図を示す。本発明に係る薄膜型ＮＤフィルター１（以下、単にＮＤフィルター１と呼ぶ。）は、光透過性の基板２上に、光学多層体３が設けられてなるものである。
【００２１】光透過性の基板２は、光透過性を有するものであれば特に材料が限定されることがなく、種々のものを用いることが可能である。このような基板としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＥＳ）等の高分子ポリマー系材料からなるフィルム基板や薄膜ガラス基板等を用いることができる。なお、生産効率の観点からは、後述するロールコーティングが可能となる可撓性を有する基板が好ましい。可撓性のある基板は、従来のガラス基板等に比べて廉価・軽量・変形性に富むという点においても優れている。
【００２２】光学多層体３は、一層以上の透明誘電体膜４と、光吸収膜５とが積層形成されてなるものである。その層数は、特に限定されるものではなく任意であるが、図１においては、透明誘電体膜４が３層、光吸収膜５が２層の５層構造としている。
【００２３】透明誘電体膜４は、透明な誘電体からなる薄膜であり、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３等の材料により構成することができる。そして、これらの透明誘電体膜４は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の金属ターゲットを用いたリアクティブスパッタリングにより形成することができ、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋがｋ＜０．１となるように形成される。
【００２４】透明誘電体膜４の各層の厚みは特に限定されるものではなく、これらの総体としての光学多層体３がＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の光量減衰率を有するように、且つＮＤフィルターの使用帯域において略平坦な透過率の減衰特性を有するように、光吸収膜の各層の厚みとともに調整して予め決められる。すなわち、上述したような材料を適当に選択し、各層の膜厚を最適設定して透明誘電体膜４を構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域において所望の透過率及び略平坦な透過率の減衰特性を備えたＮＤフィルターを得ることができる。
【００２５】光吸収膜５は、低級窒化金属膜によりなるものである。そして、このような低級窒化金属膜は、例えばＴｉＮｘ、ＮｂＮｘ、ＴａＮｘ、ＡｌＮｘ等の低級窒化物をリアクティブスパッタリングにより成膜することで形成され、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋが１以上となるように形成される。
【００２６】通常、光吸収膜は、透明誘電体膜と当接されて積層されるため透明誘電体膜の酸化物からの酸化を受け易い。そして、透明誘電体膜が酸化されることにより、透明誘電体膜の透過率が変化してしまい、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域において透過率が大きくなってしまう。そして、光吸収膜の透過率が変化しまうとＮＤフィルター自体の分光特性が変化してしまい、長期間に亘って安定して均一な分光特性を有するＮＤフィルターを構成することができない。
【００２７】そこで、ＮＤフィルター１においては、光吸収膜５を低級窒化金属膜により構成する。低級窒化金属膜は、酸化物を有する層と当接して積層した場合においても、該酸化物からの影響を受けにくく、酸化しにくい。したがって、光吸収膜５を低級窒化金属膜により構成することにより、光吸収膜５は該光吸収膜５に当接して積層された透明誘電体膜４の酸化物からの酸化を受けにくく、酸化しにくい光吸収膜を構成することができる。すなわち、透過率の変化が抑制された光吸収膜を構成することができる。これにより、例えば８０℃程度の高温環境においても酸化が抑制され、透過率の変化が抑制された光吸収膜５を構成することが可能であり、安定して均一な分光特性を有するＮＤフィルターを構成することができる。したがって、ＮＤフィルター１においては、光吸収膜５を低級窒化金属膜により構成することで、長期間に亘って安定して均一な分光特性を有するＮＤフィルターが実現されている。
【００２８】このような低級窒化金属膜からなる光吸収膜５の各層の厚みは、これらの総体としての光学多層体３が、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の光量減衰率、すなわち所定の透過率を有するように透明誘電体膜４の各層の厚みとともに調整して予め決められる。すなわち、上述したような材料を適当に選択し、各層の膜厚を最適設定して光吸収膜５を構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域において所望の透過率及び略平坦な透過率の減衰特性を備えたＮＤフィルターを得ることができる。
【００２９】そして、光透過性の基板２上に、上述した１層以上の透明誘電体膜４と、上述した光吸収膜５とを積層形成して構成した光学多層体３を形成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域において略平坦な透過率の減衰特性を有し、且つ長期間に亘って安定して均一な分光特性を有するＮＤフィルターを実現することができる。
【００３０】本発明に係るＮＤフィルターの具体的な例を図２に示す。図２に示すＮＤフィルター１１の構成は以下の通りである。また、ＮＤフィルター１１の透過率特性を図３に示す。
【００３１】ＮＤフィルター１１の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００３２】なお、各膜の複素屈折率の、実部ｎ及び消衰係数ｋは以下のような条件で設計した。
【００３３】
各膜の設計条件 ＳｉＯ２ ：ｎ＝１．４７、ｋ＝０（波長４００ｎｍ）
ｎ＝１．４６、ｋ＝０（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝１．４６、ｋ＝０（波長７００ｎｍ）
ＮｂＮｘ ：ｎ＝２．２３、ｋ＝１．９３（波長４００ｎｍ）
ｎ＝２．５２、ｋ＝２．３７（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝２．７８、ｋ＝２．７１（波長７００ｎｍ）
Ｎｂ２Ｏ５：ｎ＝２．５１、ｋ＝０（波長４００ｎｍ）
ｎ＝２．３１、ｋ＝０（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝２．２６、ｋ＝０（波長７００ｎｍ）
【００３４】以上のように構成されたＮＤフィルター１１においては、従来のＮＤフィルターとは異なり、光吸収膜が窒化されているため、該光吸収膜は当接して積層された透明誘電体の酸化物からの酸化を受けにくく、例えば８０℃程度の高温環境においても分光透過率の変化が少ないものとされている。
【００３５】また、図４に、ＮＤフィルター１１の２つのサンプル、サンプル−１及びサンプル−２に対して高温試験を行った後の透過率変化量を示す。高温試験は、ＮＤフィルター１１を８０℃で４８時間保持することにより行った。図４から、通常のＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域においての透過率の変化量が非常に少なく、且つ上記の範囲において略平坦な透過率の減衰特性が実現されていることが判る。
【００３６】また、比較として、図５に示すような従来の吸収を持つ金属酸化膜を用いたＮＤフィルター２１に対して上記と同様にして高温試験を行った後の透過率変化量を図７に示す。そして、図６に示すようなＮｂとＳｉＯ２との積層構造からなる光学多層体を用いたＮＤフィルター３１について上記と同様にして高温試験を行った後の透過率変化量を図８に示す。なお、ＮＤフィルター２１及びＮＤフィルター３１の構成は以下の通りである。
【００３７】ＮＤフィルター２１の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００３８】各膜の複素屈折率の、実部ｎ及び消衰係数ｋは以下のような条件で設計した。
【００３９】ＮＤフィルター２１の各膜の設計条件Ｔｉ ：ｎ＝１．８９、ｋ＝２．６ＴｉＯｘ ：ｎ＝２．２、ｋ＝１．９７ＴｉＯ２ ：ｎ＝２．３９、ｋ＝０ＳｉＯ２ ：ｎ＝１．４６、ｋ＝０
【００４０】ＮＤフィルター３１の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００４１】各膜の複素屈折率の、実部ｎ及び消衰係数ｋは以下のような条件で設計した。
【００４２】ＮＤフィルター３１の各膜の設計条件ＳｉＯ２ ：ｎ＝１．４６、ｋ＝０Ｎｂ ：ｎ＝１．９５、ｋ＝２．５６
【００４３】図７及び図８より、従来の吸収を持つ金属酸化膜を用いたＮＤフィルター、及びＮｂとＳｉＯ２との積層構造からなる光学多層体を用いたＮＤフィルターでは、高温試験後の透過率変化量は、本発明を適用したＮＤフィルター１１と比較して非常に大きくなっていることが判る。また、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域においての透過率の変化量は均一でなく、波長によって変化量が大幅に変化していることが判る。これらのことから、本発明を適用することにより、例えば８０℃程度の高温環境においても通常のＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域においての透過率の変化量が非常に少なく、且つ上記の範囲において略平坦な透過率の減衰特性を備え、長期的に安定した透過率特性を有する信頼性の高いＮＤフィルターが実現可能であるといえる。
【００４４】また、本発明を適用して構成したＮＤフィルターの他の例を図９に及び図１０示す。図９及び図１０R>０に示すＮＤフィルター１２及びＮＤフィルター１３の構成は以下の通りである。また、ＮＤフィルター１２の透過率特性を図１１に、ＮＤフィルター１３の透過率特性を図１２に示す。
【００４５】ＮＤフィルター１２の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００４６】ＮＤフィルター１３の構成光透過性基板：ＰＥＴ基板（厚み１８８μｍ）
【００４７】なお、各膜の複素屈折率の、実部ｎ及び消衰係数ｋは以下のような条件で設計した。
【００４８】
各膜の設計条件 ＳｉＯ２ ：ｎ＝１．４７、ｋ＝０（波長４００ｎｍ）
ｎ＝１．４６、ｋ＝０（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝１．４６、ｋ＝０（波長７００ｎｍ）
ＮｂＮｘ ：ｎ＝２．２３、ｋ＝１．９３（波長４００ｎｍ）
ｎ＝２．５２、ｋ＝２．３７（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝２．７８、ｋ＝２．７１（波長７００ｎｍ）
Ｎｂ２Ｏ５：ｎ＝２．５１、ｋ＝０（波長４００ｎｍ）
ｎ＝２．３１、ｋ＝０（波長５５０ｎｍ）
ｎ＝２．２６、ｋ＝０（波長７００ｎｍ）
【００４９】図１１及び図１２より判るように、以上のように構成されたＮＤフィルター１２及びＮＤフィルター１３は従来のＮＤフィルターとは異なり、光吸収膜が窒化されているため、該光吸収膜は当接して積層された透明誘電体の酸化物からの酸化を受けにくく、全体的に透過率の変化が少ないものとされている。そして、通常のＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域においては、波長による透過率の変化の差が非常に少なく、略平坦な透過率の減衰特性が実現されていることが判る。
【００５０】このような本発明に係るＮＤフィルター１は、例えば以下のようにして製造することができる。
【００５１】図１３は、上述したＮＤフィルターの製造に用いる成膜装置の概略を示す構成図である。この成膜装置４０は、一方のロールから他方のロールにフィルムを送る間にそのフィルムに加工を施す、いわゆるロールコーティング法によりフィルム状の基板上に成膜を行うものである。
【００５２】成膜装置４０は、例えば真空ポンプ（図示せず）に接続された排気系４２と、雰囲気ガスあるいは反応ガスを導入するためのガス導入系４３、４３'、４３''とが設けられた真空チャンバ４１によって、外気を遮断することが可能となっている。
【００５３】また、ガス導入系４３、４３'、４３''には、マスフローコントロールが備えられ、例えばアルゴンガス、酸素ガス、窒素ガス等の導入ガスの流量を調整可能とされており、さらに、プラズマエミッションコントロール５３により制御されるピエゾ・バルブ４３ｂ、４３ｂ'により、より正確、且つ迅速に導入ガス流量を制御可能とされている。
【００５４】真空チャンバ４１の内部には、フィルム状の基板２を連続して送り出すための送りロール４４、キャンロール４５、および送り出された基板２を巻き取るための巻き取りロール４６が設けられ、これらのロール間における基板１の走行経路にガイドロール４７ａ乃至４７ｅが、適宜に配置されている。
【００５５】さらに、フィルムの走行パス上にＭボックス４８ｂとＲＦプラズマ電源４８ｃとが接続され、基板２の一面側に対してその表面をクリーニングするためのプラズマ電極４８ａと、その表面上に薄膜を形成するための蒸着源４９Ａ、蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとが備えられている。そして、蒸着源４９Ａには、スパッタ電源５１が、デュアルカソードである蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃにはスパッタ電源５２が接続される。
【００５６】なお、ここでは、蒸着源４９Ａは光吸収膜５を、蒸着源４９Ｂ及び４９Ｃは透明誘電体膜４を形成するようになっており、それぞれの材料に合わせてターゲットが選ばれる。また、形成された薄膜の透過率を確認するための光学モニタ５０がガイドロール４７ｅの近傍に付設されている。
【００５７】この成膜装置４０では、送りロール４４が回転してこれに巻回されている基板１が送り出されると、巻き取りロール４６が回転し、図１３に示すような経路をたどった基板２を巻き取る構成とされている。この際、送りロール４４と巻き取りロール４６の回転速度を調節することで、両者間における基板２の走行速度を制御することができる。また、一旦送りロール４４から送り出された基板１は、ガイドロール４７ａ乃至ガイドロール４７ｃ、キャンロール４５、ガイドロール４７ｄ、４７ｅを介して巻き取りロール４６に巻き取られる。この走行経路において、基板２は、その一面側に順次以下の処理が施される。
【００５８】すなわち、最初にプラズマ電極４８が発生させるプラズマ放電によって基板２の表面洗浄が行われる。次いで、キャンロール４５の蒸着源４９Ａと対向する位置に達すると、ここでは、蒸着源４９Ａのスパッタリングによって光吸収膜５が形成される。さらに、キャンロール４５の蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９ｃと対向する位置に達すると、ここで、蒸着源４９Ｂおよび蒸着源４９Ｃのスパッタリングによって透明誘電体膜４が順に形成されるが、それとともに、送りロール４４と巻き取りロール４６を回転させながら成膜することによって、これらの層を基板２上に連続的に形成することができる。なお、成膜された基板２は、光学モニタ５０によって透過率が逐次監視されている。
【００５９】以下、より具体的に説明する。まず、例えばＰＥＴフィルムからなる帯状の基板２を用意する。そして、この基板２を成膜装置４０の送りロール４４に巻回し、基板２が上述した経路に沿って巻き取りロール４６まで走行するように調製する。さらに、真空チャンバ４１を密閉したうえで、その内部を排気系４２により真空引きした後、ガス導入系４３、４３'を開いて例えばＡｒやＯ２などのガスを導入する。
【００６０】続いて、プラズマ電極４８にプラズマ放電を発生させ、蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃにおいてそれぞれ蒸着を開始させておき、この状態で送りロール４４と巻き取りロール４６とを回転させ、送りロール４４に巻回されている基板２を送り出すと同時に巻き取りロール４６で巻き取るようにする。その際、蒸着源４９Ｂおよび蒸着源４９Ｃへの投入電力は蒸着速度を決めるため、基板２の走行速度との間で適宜調製するようにする。
【００６１】これにより、基板２は、ガイドロール４７ａ、４７ｂの間を走行するときに表面をプラズマ洗浄され、ガイドロール４７ｃを介してキャンロール４５の蒸着源４９Ａと対向する位置を通過する。そして、キャンロール４５の蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃと対向する位置に達すると、基板２の上に、スパッタリングにより透明誘電体膜４が形成される。このとき、蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃをともに稼働させた場合には二層の透明誘電体膜４を形成することができ、蒸着源４９Ｂもしくは蒸着源４９Ｃのみを稼働させた場合には、一層の透明誘電体膜４を形成することができる。この後、基板２は、光学モニタ５０により透過率のチェックを受け、ガイドロール４７ｄ、４７ｅを介して巻き取りロール４６に巻き取られるが、収容される基板２には、一面側に透明誘電体膜４が形成されている。
【００６２】以上の操作により、所定の長さの基板２について成膜し終えたら、一旦、プラズマ電極４８、蒸着源４９Ｂおよび蒸着源４９Ｃを停止させ、送りロール４４に基板２を巻き戻す。なお、送りロール４４と巻き取りロール４６を互換できるようにし、巻き取り後に巻き取りロール４６を取り外し、送りロール４４位置に取り付けるようにしても良い。
【００６３】次に、プラズマ電極４８、蒸着源４９Ａ、蒸着源４９Ｂおよび蒸着源４９Ｃを再び稼働させ、上記の工程と同様にして送りロール４４と巻き取りロール４６とを回転させ、送りロール４４に巻回されている基板２を送り出すと同時に巻き取りロール４６で巻き取るようにする。
【００６４】そして、基板２がガイドロール４７ａ乃至ガイドロール４７ｃを介してキャンロール４５の蒸着源４９Ａと対向する位置に達すると、基板２の透明誘電体膜４上に、スパッタリングにより光吸収膜５が形成される。さらに、基板２がキャンロール４５の蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃと対向する位置に達すると、基板２の光吸収膜５上に、スパッタリングにより透明誘電体膜４が形成される。
【００６５】この後、基板２は、光学モニタ５０により透過率のチェックを受け、ガイドロール４７ｄ、４７ｅを介して巻き取りロール４６に巻き取られ、収容される基板２には、一面側に透明誘電体膜４及び光吸収膜５が積層形成されている。以上のような透明誘電体膜４および光吸収膜５を１度に形成する工程を繰り返すことで、容易に透明誘電体膜４と光吸収膜５とを所望の層数で周期的に形成することができる。
【００６６】以上により、基板２の一面側に１層以上の透明誘電体膜４と消衰係数ｋが１以上である低級金属窒化膜からなる光吸収膜５とが積層された光学多層体３が形成され、ＮＤフィルター１が製造される。
【００６７】なお、基板２と光学多層体３との間に密着層を設けた構成としても良い。基板２と光学多層体３との間に、両者の密着性を向上させるとともに光学多層体３に生じる応力を緩和することができる。密着層は、例えばケイ素（Ｓｉ）により構成される。また、この他にも、Ｔｉなどの化学的活性を発揮することができる材料であれば特に限定されるものではない。また、密着層の厚みは、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下程度とすることが好ましい。密着層の厚みがあまり薄すぎる場合には、十分な密着性が得られず、両者の界面に膜剥がれやクラックを生じる虞がある。また、密着層の厚みがあまり厚すぎる場合には、透過率が減少し、可視光領域で均一な光学的特性を得られない虞があるからである。このような密着層は、例えばＤＣスパッタリングにより形成することができる。
【００６８】次に、本発明に係る他のＮＤフィルターについて説明する。本発明に係るＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、透明誘電体膜は同一膜内において略等しい膜厚を有し、光吸収膜は同一膜内において異なる膜厚を有することを特徴とするものである。
【００６９】図１４に本発明に係るＮＤフィルターの一例の要部断面図を示す。本発明に係るＮＤフィルター６１は、光透過性の基板６２上に、１層以上の透明誘電体膜６３と光吸収膜６４とが積層形成されてなるものである。ここで、透明誘電体膜６３としては、第１の透明誘電体膜６３ａと第２の透明誘電体膜６３ｂと第３の透明誘電体膜６３ｃとが形成され、光吸収膜６４としては、第１の光吸収膜６４ａと第２の光吸収膜６４ｂとが形成されている。
【００７０】光透過性の基板６２は、光透過性を有するものであれば特に材料が限定されることがなく、種々のものを用いることが可能である。このような基板としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＥＳ）等の高分子ポリマー系材料からなるフィルム基板や薄膜ガラス基板等を用いることができる。なお、生産効率の観点からは、後述するロールコーティングが可能となる可撓性を有する基板が好ましい。可撓性のある基板は、従来のガラス基板等に比べて廉価・軽量・変形性に富むという点においても優れている。
【００７１】透明誘電体膜６３は、透明な誘電体からなる薄膜であり、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３等の材料により構成することができる。そして、これらの透明誘電体膜６３は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の金属ターゲットを用いたリアクティブスパッタリングにより形成することができ、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋがｋ＜０．１となるように形成される。
【００７２】透明誘電体膜６３の各層の厚みは特に限定されるものではなく、これらの総体としてのＮＤフィルターが、使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の光量減衰率を有するように、且つＮＤフィルターの使用帯域において略平坦な透過率の減衰特性を有するように、光吸収膜の各層の厚みとともに調整して予め決められる。すなわち、上述したような材料を適当に選択し、各層の膜厚を最適設定して透明誘電体膜６３を構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域において所望の透過率及び略平坦な透過率の減衰特性を備えたＮＤフィルターを得ることができる。ただし、透明誘電体膜６３は、図１４に示すように同一膜内においては、一律略等しい膜厚とされる。すなわち、図１４においては、第１の透明誘電体膜６３ａの膜厚は、一律略等しい膜厚Ｄ１とされ、第２の透明誘電体膜６３ｂの膜厚は、一律略等しい膜厚Ｄ２とされ、第３の透明誘電体膜６３ｃの膜厚は、一律略等しい膜厚Ｄ３とされている。また、第１の透明誘電体膜６３ａの屈折率は、Ｎ１であり、第２の透明誘電体膜６３ｂの屈折率は、Ｎ２であり、第３の透明誘電体膜６３ｃの屈折率は、Ｎ３である。
【００７３】光吸収膜６４は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の金属膜、またはＴｉＯｘ、ＮｂＯｘ、ＴａＯｘ、ＡｌＯｘ等の低級酸化物、またはＴｉＮｘ、ＮｂＮｘ、ＴａＮｘ、ＡｌＮｘ等の低級窒化物、またはＴｉＯｘＮｙ、ＮｂＯｘＮｙ、ＴａＯｘＮｙ、ＡｌＯｘＮｙ等の低級酸化窒化物よりなるものである。そして、このような光吸収膜６４は、金属膜の場合はスパッタリングにより、それ以外の場合はリアクティブスパッタリングにより成膜することで形成され、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋが１以上となるように形成される。
【００７４】このような光吸収膜６４の各層の厚みは、図１４に示すように同一膜内においてステップ状に異なる膜厚とされる。そして、同一膜内における各部位の膜厚は、これらの総体としてのＮＤフィルターが、使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の種類の光量減衰率、すなわち所定の種類の透過率を有するように透明誘電体膜６３の各層の厚みとともに調整して予め決められる。
【００７５】例えば図１４においては、第１の光吸収膜６４ａの膜厚は、１濃度の膜厚ｄ１１、２濃度の膜厚ｄ１２、３濃度の膜厚ｄ１３、及び４濃度の膜厚ｄ１４の４種類のステップ状の異なる膜厚とされている。また、第２の光吸収膜６４ｂの膜厚は、１濃度の膜厚ｄ２１、２濃度の膜厚ｄ２２、３濃度の膜厚ｄ２３、及び４濃度の膜厚ｄ２４の４種類のステップ状の異なる膜厚とされている。なお、第１の光吸収膜６４ａの屈折率は、ｎ１であり、第２の光吸収膜６４ｂの屈折率は、ｎ２である。
【００７６】ここで、ＮＤフィルターの光量減衰率は光吸収層の膜厚に依存するため、光吸収層の厚みを変化させることにより光量減衰率を調整することができる。したがって、このように光吸収膜６４が同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有することにより、ＮＤフィルター自体に、部位によって異なる光量減衰率、すなわち透過率を付与することが可能となる。その結果、ＮＤフィルター６１においては、光吸収膜６４がこのような構成を有することにより複数のＮＤフィルターを貼り合わせることなく、複数の光量減衰率、透過率を有する多濃度のＮＤフィルターが実現されている。
【００７７】すなわち、光透過性の基板６２上に、上述した１層以上の透明誘電体膜６３と、上述した光吸収膜６４とを積層形成して構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域において略平坦な透過率の減衰特性を備え、且つ多濃度を有するＮＤフィルターを実現することができる。
【００７８】なお、ＮＤフィルター６１における同一部位での各光吸収膜６４の膜厚は、同一膜厚とする必要はなく、これらの総体としてのＮＤフィルターが本発明の効果を発揮し、所定の多濃度を有するように設定されれば良い。また、複数の光吸収膜６４のうちに、同一膜内においてその膜厚が一律略等しい光吸収膜６４が存在しても、他の光吸収膜６４が同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有し、全ての光吸収膜６４が同一膜内において一律略等しい膜厚を有していない限り、本発明の実現を妨げるものではない。
【００７９】上述したように、以上のように構成されたＮＤフィルター６１では、同一膜内において膜厚が略等しい透明誘電体膜６３と、同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有する光吸収膜６４とを備えることにより、複数の光量減衰率、透過率を有する多濃度のＮＤフィルターを実現することができる。そして、図１４に示すような構造とした場合には、例えば図１５に示すような４濃度のＮＤフィルターを実現することができる。
【００８０】そして、このように多濃度のＮＤフィルターを１枚の基板上に一体形成することが可能となるため、ＮＤフィルターの薄膜化が可能となる。また、ＮＤフィルターの濃度数を容易に増やすことが可能となるため、ビデオカメラ等に用いた場合に高画質化を図ることができる。
【００８１】このような本発明に係るＮＤフィルター６１は、膜厚制御部材である膜厚制御板７１及び７３を用いて基板に対する蒸着面積を規制することにより膜厚を制御しながら透明誘電体膜及び光吸収膜を蒸着形成することにより作製することができる。すなわち、基板と蒸着源との間に所定のパターンを有する膜厚制御部材を配し、蒸着源に対して基板を所定の方向に移動させながら蒸着することができ、具体的には、例えば図１３に示した成膜装置４０に図１６及び図１８に示すような専用の膜厚制御部材である膜厚制御板７１及び７３を使用して、ＮＤフィルター１を作製する場合と同様の手法で作製することができる。膜厚制御板７１及び７３を使用すること以外は、ＮＤフィルター１の製造方法と同じであるため、ここでは、膜厚制御板７１及び７３についてのみ説明することとし、各製造工程の詳細な説明は省略する。
【００８２】膜厚制御板７１を用いてＮＤフィルター６１を作製する場合、膜厚制御板７１は図１９に示すようにキャンロール４５と蒸着源４９Ａとが対向する位置においてキャンロール４５と蒸着源４９Ａとの間に配される。膜厚制御板７１は、図１６に示すように、基板６２の長手方向及び幅方向の二方向での蒸着面積を規制するためにステップ状に形成された開口部７２を有している。このような開口部７２を備えて構成された膜厚制御板７１を、基板６２が図１６における矢印Ａ方向に走行するようにキャンロール４５と蒸着源４９Ａとの間に配した状態でＮＤフィルター１の場合と同様にして成膜を行う。
【００８３】基板６２がキャンロール４５と蒸着源４９Ａとが対向する位置に達すると、基板６２の上に、スパッタリングにより光吸収膜６４が蒸着形成される。このとき、基板６２の幅方向においては、蒸着時間を制御することにより異なる複数の膜厚が形成される。すなわち、基板６２を走行させながら蒸着を行う際に、膜厚制御板７１の開口部７２における基板６２の走行方向の長さを変えることにより蒸着面積を規制することで基板６２における同一部に対する蒸着時間が制御される。これにより、図１６及び図１７に示すように基板６２の幅方向において膜厚制御板７１の形状に対応して４種類の異なる膜厚を有する光吸収膜６４が成膜される。また、基板６２の長手方向に関しては開口部７２の形状で蒸着面積が規制されることにより同一膜厚で蒸着される。
【００８４】そして、基板６２がキャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃと対向する位置に達すると、基板６２の上に、スパッタリングにより透明誘電体膜６３が蒸着形成される。このとき、蒸着時間を制御するために図１８に示すような膜厚制御板７３が、キャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとが対向する位置においてキャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとの間に配される。しかしながら、膜厚制御板７３においては、基板６２の幅方向での蒸着膜厚を変化させるための開口形状は形成されておらず、略長方形の開口部７４が形成されているので、透明誘電体膜６３は基板６２の長手方向と幅方向において略等しい均一な膜厚に成膜される。
【００８５】以上のように、専用の膜厚制御板７１及び７３を使用して透明誘電体膜６３及び光吸収膜６４を基板６２上に蒸着形成することにより、容易に透明誘電体膜６３と光吸収膜６４とを所望の層数で周期的に形成することができる。
【００８６】以上により、基板６２の一面側に同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有する光吸収膜６４と、同一膜内において略等しい均一な膜厚を有する透明誘電体膜６３とが積層された４濃度のＮＤフィルター６１が製造される。
【００８７】上記においては、光吸収膜が同一膜内において異なる膜厚を有するＮＤフィルターの一例として、光吸収膜がステップ状に異なる膜厚を有するＮＤフィルターについて説明したが、以下では、他の例として光吸収膜が連続的に異なるＮＤフィルターについて説明する。
【００８８】図２０に本発明に係るＮＤフィルターの他の例の要部断面図を示す。本発明に係るＮＤフィルター８１は、光透過性の基板６２上に、１層以上の透明誘電体膜６３と光吸収膜８４とが積層形成されてなるものである。ここで、透明誘電体膜６３としては、第１の透明誘電体膜６３ａと第２の透明誘電体膜６３ｂと第３の透明誘電体膜６３ｃとが形成され、光吸収膜８４としては、第１の光吸収膜８４ａと第２の光吸収膜８４ｂとが形成されている。図２０のＮＤフィルター８１が図１４のＮＤフィルター６１と異なる点は、光吸収膜８４が光吸収膜６４のようにステップ状に異なる膜厚を有するのではなく、連続的に異なる膜厚を有する点のみであるので、ここでは光吸収膜８４についてのみ説明し、ＮＤフィルター６１と同じ部分については同じ符号を付すことで詳細な説明を省略する。
【００８９】光吸収膜８４は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の金属膜、またはＴｉＯｘ、ＮｂＯｘ、ＴａＯｘ、ＡｌＯｘ等の低級酸化物、またはＴｉＮｘ、ＮｂＮｘ、ＴａＮｘ、ＡｌＮｘ等の低級窒化物、またはＴｉＯｘＮｙ、ＮｂＯｘＮｙ、ＴａＯｘＮｙ、ＡｌＯｘＮｙ等の低級酸化窒化物よりなるものである。そして、このような光吸収膜８４は、金属膜の場合はスパッタリングにより、それ以外の場合はリアクティブスパッタリングにより成膜することで形成され、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で消衰ｋがｋ＞０．５となるように形成される。
【００９０】このような光吸収膜８４の各層の厚みは、図２０に示すように所定の傾斜を有し同一膜内において連続的に異なる膜厚とされる。そして、光吸収膜８４の傾斜、すなわち各部位の膜厚は、これらの総体としてのＮＤフィルターが、使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の通常可視光域で所定の種類の光量減衰率、すなわち所定の種類の透過率を有するように透明誘電体膜６３の各層の厚みとともに調整して予め決められる。
【００９１】ここで、ＮＤフィルターの光量減衰率は光吸収層の膜厚に依存するため、光吸収層の厚みを変化させることにより光量減衰率を調整することができる。したがって、このように光吸収膜６４が同一膜内において連続的に異なる膜厚を有することにより、ＮＤフィルター自体に、部位によって異なる光量減衰率、すなわち透過率を付与することが可能となる。その結果、ＮＤフィルター８１においては、光吸収膜８４がこのような構成を有することにより複数のＮＤフィルターを貼り合わせることなく、光量減衰率、すなわち透過率が連続的に変化するＮＤフィルターが実現されている。
【００９２】したがって、光透過性の基板６２上に、上述した１層以上の透明誘電体膜６３と、上述した光吸収膜８４とを積層形成して構成することにより、ＮＤフィルターの使用帯域、すなわち例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の可視光域において略平坦な透過率の減衰特性を備え、且つ光量減衰率、すなわち透過率が連続的に変化したＮＤフィルターを実現することができる。
【００９３】そして、このように光量減衰率、すなわち透過率が連続的に変化したＮＤフィルターを１枚の基板上に一体形成することが可能となるため、ＮＤフィルターの薄膜化が可能となる。また、ＮＤフィルターの濃度を連続的に変化させることが可能となるため、ビデオカメラ等に用いた場合に高画質化を図ることができる。
【００９４】このような本発明に係るＮＤフィルター８１は、例えば図１３に示した成膜装置４０に図２１及び図１８に示すような専用の膜厚制御板９１及び７３を使用してＮＤフィルター６１を作製する場合と同様の手法で作製することができる。膜厚制御板７１の代わりに膜厚制御板９１を使用すること以外は、ＮＤフィルター６１の製造方法と同じであるため、ここでは、膜厚制御板９１についてのみ説明することとし、各製造工程の詳細な説明は省略する。
【００９５】膜厚制御板９１を用いてＮＤフィルター６１を作製する場合、膜厚制御板９１は図１９に示すようにキャンロール４５と蒸着源４９Ａとが対向する位置においてキャンロール４５と蒸着源４９Ａとの間に配される。膜厚制御板９１は、図２１に示すように、基板６２の長手方向及び長手方向に垂直な方向、すなわち幅方向の二方向での蒸着膜厚を制御するために傾斜部を有して形成された開口部９２を有している。このような開口部９２を備えて構成された膜厚制御板９１を、基板６２が図２１における矢印Ｂ方向に走行するようにキャンロール４５と蒸着源４９Ａとの間に配した状態でＮＤフィルター１の場合と同様にして成膜を行う。
【００９６】基板６２がキャンロール４５と蒸着源４９Ａとが対向する位置に達すると、基板６２の上に、スパッタリングにより光吸収膜８４が蒸着形成される。このとき、基板６２の幅方向においては、蒸着時間を制御することにより異なる複数の膜厚が形成される。すなわち、基板６２を走行させながら蒸着を行う際に、膜厚制御板９１の開口部９２における基板６２の走行方向の長さを変えることにより蒸着面積を規制することで基板６２における同一部に対する蒸着時間が制御される。これにより、図２１及び図２２に示すように基板６２の幅方向において膜厚制御板９１の形状に対応して連続して異なる膜厚を有する光吸収膜８４が成膜される。また、基板６２の長手方向に関しては開口部９２の形状で蒸着面積が規制されることにより同一膜厚で蒸着される。
【００９７】そして、基板６２がキャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃと対向する位置に達すると、基板６２の上に、スパッタリングにより透明誘電体膜６３が蒸着形成される。このとき、蒸着時間を制御するために図１８に示すような膜厚制御板７３が、キャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとが対向する位置においてキャンロール４５と蒸着源４９Ｂ及び蒸着源４９Ｃとの間に配される。しかしながら、膜厚制御板７３においては、基板６２の幅方向での蒸着膜厚を変化させるための開口形状は形成されておらず、略長方形の開口部７４が形成されているので、透明誘電体膜６３は基板６２の長手方向と幅方向において略等しい均一な膜厚に成膜される。
【００９８】以上のように、専用の膜厚制御板９１及び７３を使用して透明誘電体膜６３及び光吸収膜８４を基板６２上に積層形成することにより、容易に透明誘電体膜６３と光吸収膜８４とを所望の層数で周期的に形成することができる。
【００９９】以上により、基板６２の一面側に同一膜内において連続的に異なる膜厚を有する光吸収膜８４と、同一膜内において略等しい均一な膜厚を有する透明誘電体膜６３とが積層されたＮＤフィルター８１が製造される。
【０１００】
【発明の効果】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と低級金属窒化膜とが積層形成されてなるものである。
【０１０１】以上のように構成された本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターでは、所望の透過率を得るための光吸収層として低級金属窒化膜を形成しているため、酸化されにくい光吸収層を実現している。これにより、光吸収層の酸化による透過率の変化が抑制することができ、長期間に亘って安定して均一な分光特性を有する信頼性の高いＮＤフィルターを実現することができる。
【０１０２】また、本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターは、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、上記透明誘電体膜は同一膜内において略等しい膜厚を有し、上記光吸収膜は同一膜内において異なる膜厚を有してなるものである。
【０１０３】また、本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの製造方法は、光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターの製造方法であって、上記１層以上の透明誘電体膜を同一膜内において略等しい膜厚に形成する工程と、上記光吸収膜を同一膜内において異なる膜厚を有するように形成する工程とを有してなるものである。
【０１０４】以上のような本発明によれば、光吸収膜が同一膜内において異なる膜厚を有するように形成される。これにより、本発明においては、多数の濃度または連続的に変化する減衰率を有するＮＤフィルターを１枚の基板上に一体形成することが可能となるため、ＮＤフィルターの薄膜化を図ることが可能となる。また、従来の複数のＮＤフィルターを貼り合わせるタイプと比較して濃度数を容易に増やすことが可能となるため、例えばビデオカメラ等に用いた場合に高画質化を図ることができる。
【０１０５】したがって、本発明によれば多数の濃度または連続的に変化する減衰率を有する薄膜型ＮＤフィルターを、容易に且つ一体化して供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの一構成例を示す要部断面図である。
【図２】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの具体的な構成例を示す要部断面図である。
【図３】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの透過率特性を示す特性図である。
【図４】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの高温試験後の透過率変化量を示す特性図である。
【図５】吸収を持つ金属酸化膜を用いた薄膜型ＮＤフィルターの一構成例を示す要部断面図である。
【図６】ＮｂとＳｉＯ２との積層構造からなる光学多層体を用いた薄膜型ＮＤフィルターの一構成例を示す要部断面図である。
【図７】吸収を持つ金属酸化膜を用いた薄膜型ＮＤフィルターの高温試験後の透過率変化量を示す特性図である。
【図８】ＮｂとＳｉＯ２との積層構造からなる光学多層体を用いた薄膜型ＮＤフィルターの高温試験後の透過率変化量を示す特性図である。
【図９】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの他の構成例を示す要部断面図である。
【図１０】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの他の構成例を示す要部断面図である。
【図１１】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの透過率特性を示す特性図である。
【図１２】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの透過率特性を示す特性図である。
【図１３】成膜装置の一構成例を示す概略構成図である。
【図１４】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの一構成例を示す要部断面図である。
【図１５】本発明に係る４濃度の薄膜型ＮＤフィルターの透過率特性の一例を示す特性図である。
【図１６】膜厚制御板の一構成例を示す平面図である。
【図１７】基板上に光吸収層が形成された状態を示す図である。
【図１８】膜厚制御板の一構成例を示す平面図である。
【図１９】膜厚制御板を備えた成膜装置の一構成例を示す概略構成図である。
【図２０】本発明に係る薄膜型ＮＤフィルターの他の構成例を示す要部断面図である。
【図２１】膜厚制御板の他の構成例を示す平面図である。
【図２２】基板上に光吸収層が形成された状態を示す図である。
【図２３】第１のＮＤフィルター、第２のＮＤフィルター及び第３のＮＤフィルターが透明フィルム基板を介してベースに貼り合わされた状態を示す平面図である。
【図２４】図２３中の線分Ｘ−Ｘ'における断面図である。
【図２５】透過率特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，６１，８１ 薄膜型ＮＤフィルター
２，６２，８２ 基板
３ 光学多層体
４，６３、８３透明誘電体膜
５、６４，８４ 光吸収膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と低級金属窒化膜とが積層形成されてなることを特徴とする薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項２】 上記低級金属窒化膜の複素屈折率における消衰係数ｋが、可視光域において１以上であることを特徴とする請求項１記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項３】 光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、上記透明誘電体膜は同一膜内において略等しい膜厚を有し、上記光吸収膜は同一膜内において異なる膜厚を有することを特徴とする薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項４】 上記光吸収膜が同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有することを特徴とする請求項３記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項５】 上記光吸収膜が同一膜内において連続的に異なる膜厚を有することを特徴とする請求項３記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項６】 上記光吸収膜は低級金属窒化膜からなることを特徴とする請求項３記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項７】 上記光吸収膜の複素屈折率における消衰係数ｋが、可視光域において１以上であることを特徴とする請求項３記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項８】 光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターの製造方法であって、上記１層以上の透明誘電体膜を同一膜内において略等しい膜厚に形成する工程と、上記光吸収膜を同一膜内において異なる膜厚を有するように形成する工程とを有することを特徴とする薄膜型ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項９】 上記基板に対する蒸着面積を規制することにより膜厚を制御しながら上記透明誘電体膜及び上記光吸収膜を蒸着形成することを特徴とする請求項８記載の薄膜型ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項１０】 上記基板と蒸着源との間に所定のパターンを有する膜厚制御部材を配し、上記蒸着源に対して上記基板を所定の方向に移動させながら蒸着することを特徴とする請求項９記載の薄膜型ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項１１】 上記光吸収膜として低級金属窒化膜を形成することを特徴とする請求項８記載の薄膜型ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項１】 光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と低級金属窒化膜とが積層形成されてなることを特徴とする薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項２】 上記低級金属窒化膜の複素屈折率における消衰係数ｋが、可視光域において１以上であることを特徴とする請求項１記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項３】 光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターであって、上記透明誘電体膜は同一膜内において略等しい膜厚を有し、上記光吸収膜は同一膜内において異なる膜厚を有することを特徴とする薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項４】 上記光吸収膜が同一膜内においてステップ状に異なる膜厚を有することを特徴とする請求項３記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項５】 上記光吸収膜が同一膜内において連続的に異なる膜厚を有することを特徴とする請求項３記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項６】 上記光吸収膜は低級金属窒化膜からなることを特徴とする請求項３記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項７】 上記光吸収膜の複素屈折率における消衰係数ｋが、可視光域において１以上であることを特徴とする請求項３記載の薄膜型ＮＤフィルター。
【請求項８】 光透過性の基板上に１層以上の透明誘電体膜と光吸収膜とが積層形成されてなる薄膜型ＮＤフィルターの製造方法であって、上記１層以上の透明誘電体膜を同一膜内において略等しい膜厚に形成する工程と、上記光吸収膜を同一膜内において異なる膜厚を有するように形成する工程とを有することを特徴とする薄膜型ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項９】 上記基板に対する蒸着面積を規制することにより膜厚を制御しながら上記透明誘電体膜及び上記光吸収膜を蒸着形成することを特徴とする請求項８記載の薄膜型ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項１０】 上記基板と蒸着源との間に所定のパターンを有する膜厚制御部材を配し、上記蒸着源に対して上記基板を所定の方向に移動させながら蒸着することを特徴とする請求項９記載の薄膜型ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項１１】 上記光吸収膜として低級金属窒化膜を形成することを特徴とする請求項８記載の薄膜型ＮＤフィルターの製造方法。
【図１７】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図２２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図２０】
【図２３】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２４】
【図２５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図２２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図２０】
【図２３】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００３−３２２７０９（Ｐ２００３−３２２７０９Ａ）
【公開日】平成１５年１１月１４日（２００３．１１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−１２８６８９（Ｐ２００２−１２８６８９）
【出願日】平成１４年４月３０日（２００２．４．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年１１月１４日（２００３．１１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年４月３０日（２００２．４．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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