ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ
【課題】赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における光の透過率を従来以上に平坦化することが可能なＩＲカット機能付きＮＤフィルタを提供する。
【解決手段】本発明に係るＮＤフィルタ１は、光透過性を有する基材１０と、基材１０の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜２０と、ＮＤ膜２０が形成された基材１０における基材１０の表面またはＮＤ膜２０の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜２２と、を備えている。
【解決手段】本発明に係るＮＤフィルタ１は、光透過性を有する基材１０と、基材１０の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜２０と、ＮＤ膜２０が形成された基材１０における基材１０の表面またはＮＤ膜２０の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜２２と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に可視光領域において光量を調節するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタに関し、特に赤外線をカットする機能を備えるＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カット機能付きＮＤフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スチルカメラやビデオカメラといった撮像装置では、いわゆる絞りとＮＤフィルタを併用することによって、光量調節を行っている。絞りのみで光量調節を行う場合、例えば、快晴時等、高輝度の被写界を撮像する際には、絞りの開口を最小限にしても露出過多になってしまうことがある。また、絞りの開口を最小限にするとハンチング現象や光の回折の影響が大きくなるため、画像の品質が劣化することがある。
【０００３】
このため、従来の撮像装置では、透過する光を消衰させて（吸収して）透過光量を調節するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを、絞り装置と共に組み込むことで、被写界の輝度が高い場合にも絞りの開口を大きくできるようにしている。
【０００４】
このようにして使用されるＮＤフィルタは、絞りに代わって光量を調節するものであるため、光の透過率が可視光領域の全域にわたってできるだけ平坦（均一）になっていることが好ましい。また、透過率を平坦化することにより、特定の範囲の波長の光のみが強調されるといったことがなくなるため、色の再現性を向上させることが可能となる。
【０００５】
このため、近年では、樹脂フィルム等の透明な基材の表面に光を吸収する光吸収膜（金属膜）と光を干渉させる誘電体膜とを交互に積層したＮＤフィルタが広く使用されており、例えば金属膜および誘電体膜を基材の中心部に部分的に形成したＮＤフィルタ等も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を備えるデジタルカメラ等においては、これらの撮像素子の赤外線（赤外光）に対する感度が高いことから、ＮＤフィルタに加えてさらに、不要な赤外線をカットする赤外線カットフィルタを設けることが必須となっている。しかしながら、２種類のフィルタを配置することは撮像装置のコンパクト化や低コスト化の妨げとなっていた。
【０００７】
このような問題に対して、可視光の透過率を調節するＮＤ膜と共に、赤外線（赤外光）を消衰または反射させて赤外線の透過光量を調節するＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カット膜を形成したＩＲカット機能付きＮＤフィルタが提案されている（例えば、特許文献２または３参照）。ＮＤフィルタにＩＲカット機能を付加するようにすれば、フィルタを１つ省略することができるため、撮像装置のコンパクト化や低コスト化を実現することが可能となる。さらに、ＮＤ膜およびＩＲカット膜を形成する基材をできるだけ薄くすれば、よりコンパクトな撮像装置の構成が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２５８４９４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３０１２８号公報
【特許文献３】特開２００７−２２５７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２および３に開示されているＩＲカット機能付きＮＤフィルタでは、ＮＤ膜の形成よりも先にＩＲカット膜の形成を行っているため、ＮＤ膜の膜厚制御が難しいという問題があった。
【００１０】
具体的には、ＩＲカット膜は、一般的に１８〜４０層の非常に厚みのある積層膜から構成されるため、樹脂フィルム等の薄手の基材にＩＲカット膜を形成する場合、反り（カーリング）等の変形の発生が避けられないものとなっている。そして、このように変形した基材にスパッタリング等のドライプロセスによってＮＤ膜を形成しようとする場合、変形によって基材表面各部における成膜距離（ターゲットからの距離）に差が生じるため、膜厚を適切に制御することが非常に困難となる。
【００１１】
特に近年では、撮像素子の感度が著しく向上していることから、ＮＤ膜による可視光の透過率の凹凸が、色調の変化となって撮像した画像に敏感に表れるようになってきており、さらなる透過率の平坦化が望まれている。しかしながら、このような高性能なＮＤ膜を形成するには高精度な膜厚制御が必要となるため、従来のＩＲカット機能付きＮＤフィルタでは実現が困難であった。
【００１２】
また、上記特許文献２では、基材の両面にＩＲカット膜を形成することで、反りを少なくする旨が開示されているものの、基材の変形を完全に押えることは困難であり、高精度な膜厚制御が要求される高性能なＮＤ膜を形成可能なものではなかった。
【００１３】
本発明は、斯かる実情に鑑み、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における光の透過率を従来以上に平坦化することが可能なＩＲカット機能付きＮＤフィルタを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明は、光透過性を有する基材と、前記基材の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１５】
（２）本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ＮＤ膜は、前記基材の両面に形成され、前記ＩＲカット膜は、前記基材のいずれか一方の面の前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、上記（１）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１６】
（３）本発明はまた、前記基材の少なくともいずれか一方の面の前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、上記（２）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１７】
（４）本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、前記ＩＲカット膜は、前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、上記（１）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１８】
（５）本発明はまた、光の反射を調節するためのＡＲ膜が、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、上記（４）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１９】
（６）本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、前記ＩＲカット膜は、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、上記（１）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２０】
（７）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、上記（４）乃至（６）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２１】
（８）本発明はまた、前記基材の厚みが、３００μｍ以下であることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２２】
（９）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、誘電体膜を有する基材側誘電体層と、金属膜からなる金属層と、前記基材側誘電体層よりも可視光領域における消衰係数が高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層と、を前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（８）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２３】
（１０）本発明はまた、前記基材側誘電体層は、複数の前記誘電体膜を有し、互いに異なる材質の前記誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されることを特徴とする、上記（９）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２４】
（１１）本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、互いに異なる材質の複数の前記誘電体膜を有することを特徴とする、上記（９）または（１０）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２５】
（１２）本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を含むことを特徴とする、上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２６】
（１３）本発明はまた、前記高消衰膜は、窒化金属または酸化金属から構成されることを特徴とする、上記（１２）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２７】
（１４）本発明はまた、前記高消衰膜は、前記金属膜を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることを特徴とする、上記（１３）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２８】
（１５）本発明はまた、前記金属膜を構成する材質は、モル比で５０％以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることを特徴とする、上記（９）乃至（１４）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２９】
（１６）本発明はまた、前記基材側誘電体層は、基材側第１誘電体膜、基材側第２誘電体膜、および基材側第３誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成され、前記反基材側誘電体層は、反基材側第１誘電体膜、および反基材側第２誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、上記（９）乃至（１５）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００３０】
（１７）本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、前記反基材側第１誘電体膜と前記反基材側第２誘電体膜の間に、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を有することを特徴とする、上記（１６）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００３１】
（１８）本発明はまた、前記基材側第１誘電体膜、前記基材側第３誘電体膜、および前記反基材側第２誘電体膜は、第１の材質から構成され、前記基材側第２誘電体膜および前記反基材側第１誘電体膜は、前記第１の材質とは異なる第２の材質から構成されることを特徴とする、上記（１７）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００３２】
（１９）本発明はまた、光透過性を有する基材と、前記基材の表面中央部に部分的に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００３３】
（２０）本発明はまた、光透過性を有する基材と、前記基材の表面中央部の一部分を除く領域に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係るＩＲカット機能付きＮＤフィルタは、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における光の透過率を従来以上に平坦化することが可能という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係るＩＲカット機能付きＮＤフィルタの構成を示した概略図である。
【図２】本実施形態のＩＲカット膜（ＩＲＣ膜）の透過率Ｔを示したグラフである。
【図３】本実施形態のＮＤ膜の構成を示した概略図である。
【図４】（ａ）Ｔｉの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。（ｂ）ＴｉＮを薄膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。（ｃ）ＴｉＮを厚膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。
【図５】（ａ）ＳｉＯ２の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。（ｂ）ＳｉＮの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。
【図６】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図７】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図８】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図９】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図１０】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図１１】（ａ）本実施形態のＮＤフィルタの構成を示した表である。（ｂ）本実施形態のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果を示したグラフである。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本実施形態に係るＩＲカット機能付きＮＤフィルタ１の構成を示した概略図である。同図に示されるように、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ（以下、単にＮＤフィルタと呼ぶ）１は、透明樹脂やガラス等の光を透過する材質からなる平板状の基材１０と、基材１０の両面に形成された２つのＮＤ膜２０と、一方のＮＤ膜２０の上からＮＤ膜２０の表面に形成されたＩＲカット膜（以下、ＩＲＣ膜と呼ぶ）２２と、を備えて構成されている。
【００３８】
基材１０を構成する材質は、ＮＤフィルタ１の用途に応じた波長の光を透過する材質であれば特に限定されるものではないが、本実施形態では、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）シートを使用している。基材１０の厚みは、特に限定されるものではないが、ＮＤフィルタ１が組み込まれる各種装置のコンパクト化のためには、可能な限り薄く構成することが好ましい。具体的には、基材１０の厚みは、３００μｍ以下であることが好ましく、１７５μｍ以下であればより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。
【００３９】
ＮＤ膜２０は、ＮＤフィルタ１を透過する可視光領域（波長が凡そ４００〜７００ｎｍの範囲）の光を略平坦に消衰させるための薄膜であり、複数の誘電体および金属等からなる膜を積層して構成されている。なお、本実施形態では、ＮＤ膜２０を基材１０の両面に形成することにより、ＮＤ膜２０を反射防止膜としても機能させるようにしている。
【００４０】
なお、ＮＤ膜２０は、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって基材１０の表面に形成されるが、これらの成膜手法は既知の手法であるため、ここでは説明を省略する。また、ＮＤ膜２０の構成の詳細については後述する。
【００４１】
ＩＲＣ膜２２は、ＮＤフィルタ１を透過する赤外線（波長が凡そ７００ｎｍ以上）を消衰（吸収）または反射してカットするための薄膜である。ＩＲＣ膜２２の構成は、特に限定されるものではなく、赤外線を消衰または反射する各種材質からなる既知の構成を採用することができる。従って、ＩＲＣ膜２２は、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、またはＺｒＯ２等の金属化合物を積層して構成した薄膜であってもよいし、赤外線吸収能力を備える各種無機材料や有機材料のコーティング膜であってもよい。
【００４２】
本実施形態では、光学膜厚が凡そ１／４〜２／４程度（λ＝５５０ｎｍ）のＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜を交互に積層した３９層構成の積層膜からＩＲＣ膜２２を構成している。また、ＩＲＣ膜２２は、ＮＤ膜２０と同様に、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって形成される。
【００４３】
図２は、本実施形態のＩＲＣ膜２２の透過率Ｔを示したグラフである。同図に示されるように、本実施形態のＩＲＣ膜２２によれば、可視光を透過させつつ、赤外線を効率的に反射してカットすることが可能となっている。
【００４４】
なお、本実施形態のように厚膜のＩＲＣ膜２２を基材１０に形成する場合、基材１０に反り（カーリング）が生じることとなるが、反りが生じた基材１０にスパッタリング等のドライプロセスによってＮＤ膜２０を形成しようとすると、基材１０表面の各部において成膜距離に差が生じることとなり、膜厚を適切に制御することが困難となる。
【００４５】
このため、本実施形態では、先にＮＤフィルタ２０を基材１０に形成し、その後ＩＲＣ膜２２をＮＤ膜２０の上に形成するようにしている。換言すれば、本実施形態では、ＮＤフィルタ２０が形成された基材１０にＩＲＣ膜２２を形成するようにしている。
【００４６】
ＮＤ膜２０において可視光領域における透過率Ｔを適切に設定すると共に、透過率Ｔの平坦性を高めるためには、積層膜であるＮＤ膜２０を構成する各層が適切な膜厚で形成される必要がある。特に、ＮＤ膜２０を構成する各層の膜厚はＩＲＣ膜２２に比して非常に薄く、膜厚誤差が品質に大きく影響するため、ＮＤ膜２０の形成においては高精度な膜厚制御が要求されることとなる。
【００４７】
従って、本実施形態では、ＮＤ膜２０を先に形成、すなわちカーリング等の変形のない基材１０にＮＤ膜２０を形成することで、ＮＤ膜２０を構成する各層の膜厚を高精度に制御することを可能としている。そしてこれにより、本実施形態のＮＤフィルタ１では、ＩＲカット機能を備えながらも、可視光領域における透過率の平坦性を従来以上に高めることを可能としている。さらに、本実施形態によれば、基材１０の厚みを従来以上に薄膜化することが可能であり、具体的には基材１０の厚みを１００μｍ以下にすることも可能となっている。
【００４８】
なお、ＮＤ膜２０は一般的には１０層程度（本実施形態では、７層）であり、ＩＲＣ膜２２よりも薄膜であることからカーリングの発生は少なく、ＮＤ膜２０の後に形成されるＩＲＣ膜２２の膜厚制御に与える影響は少ないものとなっている。さらに、本実施形態では、基材１０の両面にＮＤ膜２０を形成しているため、カーリングがより生じにくいものとなっている。
【００４９】
次に、ＮＤ膜２０の詳細について説明する。
【００５０】
図３は、本実施形態のＮＤ膜２０の構成を示した概略図である。ＮＤ膜２０は、基材側誘電体層３０と、金属の膜からなる金属層４０と、反基材側誘電体層５０と、を基材１０側から順に積層して構成されている。すなわち、ＮＤ膜２０は、金属層４０を基材側電体層３０および反基材側誘電体層５０で挟んだ構成となっている。
【００５１】
本実施形態では、金属膜からなり光を消衰させる金属層４０を、光を干渉させる基材側誘電体層３０および反基材誘電体層５０によって挟むことにより、光の反射率Ｒを低減しつつ、光の透過率Ｔを可視光領域の略全域にわたって略平坦にすることを可能としている。
【００５２】
特に、基材側誘電体層３０および反基材側誘電体層５０を、異なる材質からなる複数の誘電体膜からそれぞれ構成すると共に、反基材側誘電体層５０の光の消衰係数（光の消衰能力）を基材側誘電体層３０よりも高く設定することで、透過率Ｔを可視光領域において従来以上に平坦化させることを可能としている。
【００５３】
基材側誘電体層３０は、基材１０側から順に、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２、および基材側第３誘電体膜３３を積層して構成されている。このように、３つの誘電体からなる膜を積層して金属層４０の基材１０側に配置することで、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【００５４】
基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２、および基材側第３誘電体膜３３を構成する材質は、特に限定されるものではなく、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素、シリカ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、ＡＬ２Ｏ３（酸化アルミニウム、アルミナ）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、およびＴｉＯ２（二酸化チタン）等、誘電体膜として従来使用されている材質を使用することができる。
【００５５】
なお、ＮＤ膜２０における光の透過率Ｔおよび反射率Ｒを適宜に調節するためには、基材側誘電体層３０において隣り合う誘電体膜が互いに異なる材質となるように積層することが好ましい。また、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化するためには、互いの屈折率の差が所定の範囲内となる誘電体膜同士を隣り合わせることが好ましい。
【００５６】
従って、本実施形態では、基材側第１誘電体膜３１および基材側第３誘電体膜３３をＳｉＯ２から構成し、基材側第２誘電体膜３２をＳｉＮから構成している。また、このように、共通の金属（Ｓｉ）に異なる元素（Ｏ、Ｎ）が結合した互いに異なる金属化合物から基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２および基材側第３誘電体膜３３を構成することにより、ドライプロセスによる成膜を効率的に行うことが可能となる。すなわち、例えばスパッタリングにより成膜する場合、ターゲットを変更することなく反応ガスを変更するだけで基材側誘電体層３０を構成する誘電体膜を全て形成することができる。
【００５７】
金属層４０は、金属膜から構成されている。この金属層４０の膜厚を適宜に調節することによって、ＮＤフィルタ１における可視光の透過率Ｔを調節することができる。金属層４０を構成する材質は、特に限定されるものではなく、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、およびＮｉ（ニッケル）等、光吸収膜（光消衰膜）として従来使用されている金属を使用することができる。
【００５８】
なお、光の消衰を安定させるためには、金属層４０を構成する材質は、モル比で５０％以上となるＴｉ、ＣｒまたはＮｉのいずれかであることが好ましい。また、本実施形態では、金属層４０をＴｉからなる１層の金属膜から構成しているが、複数種類の金属膜を積層して金属層４０を構成するようにしてもよい。
【００５９】
反基材側誘電体層５０は、基材１０側から順に、反基材第１誘電体膜５１、高消衰膜５２、および反基材側第２誘電体膜５３を積層して構成されている。このうち、反基材第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３は、誘電体からなる膜であり、高消衰膜５２は、基材側誘電体層３０に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数ｋが高い材質からなる膜である。なお、高消衰膜５２は、誘電体から構成されるものであってもよいし、金属から構成されるものであってもよい。
【００６０】
本実施形態では、このように高消衰膜５２を２つの誘電体膜５１、５３で挟んだ反基材側誘電体層５０を金属層４０の反基材１０側に配置することにより、金属層４０による可視光の消衰を適宜に補完し、ＮＤフィルタ１における可視光の透過率Ｔを平坦化することを可能としている。すなわち、互いに異なる光特性を有する金属層４０および高消衰膜５２を適宜に組み合わせて併用することにより、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を従来以上に高めることを可能としている。
【００６１】
高消衰膜５２を構成する材質は、特に限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｃｒ、およびＮｉ等の金属や、これらの金属の酸化物または窒化物等の金属化合物を使用することができる。但し、高消衰膜５２を構成する材質は、透過率Ｔを適宜に調節するためには、上述のように金属層４０を構成する材質とは異なる材質（異なる光特性を有する材質）であることが好ましい。さらに、高消衰膜５２を構成する材質を、金属層４０を構成する金属の窒化物または酸化物とすれば、成膜を効率的に行うことが可能となる。従って、本実施形態では、高消衰膜５２をＴｉＮ（窒化チタン）から構成している。
【００６２】
反基材側第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３を構成する材質は、特に限定されるものではなく、基材側誘電体層３０と同様に、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡＬ２Ｏ３、ＭｇＦ２、およびＴｉＯ２等、誘電体膜として従来使用されている材質を使用することができる。但し、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を高めるためには、反基材側第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３を互いに異なる材質から構成することが好ましい。さらに、成膜を効率的に行うためには、反基材側第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３を、基材側誘電体層３０と共通する材質から構成することが好ましい。従って、本実施形態では、反基材側第１誘電体膜５１をＳｉＮから構成し、反基材側第２誘電体膜５３をＳｉＯ２から構成している。
【００６３】
図４（ａ）は、Ｔｉの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフであり、同図（ｂ）は、ＴｉＮを薄膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフであり、同図（ｃ）は、ＴｉＮを厚膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。
【００６４】
これらの図に示されるように、ＴｉおよびＴｉＮは、それぞれ異なる光特性（消衰係数ｋ、屈折率ｎ）を有している。また、ＴｉＮについては、膜厚を変化させることによって屈折率の特性が大きく変化するようになっている。本実施形態では、このような特性に基づき、２つの異なる光消衰膜（金属層４０および高消衰膜５２）を併用すると共に、両者の膜厚を適宜に調節することで、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することを可能としている。
【００６５】
なお、金属層４０および高消衰膜５２の膜厚は、特に限定されるものではなく、要求される平均透過率や、金属層４０および高消衰膜５２を構成する材質の特性に応じて、適宜に設定することができる。また、光特性のマッチングと共に膜厚を適宜に設定すれば、他の材質の組合せによっても同様の効果を得ることが可能である。
【００６６】
図５（ａ）は、ＳｉＯ２の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフであり、同図（ｂ）は、ＳｉＮの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。これらの図に示されるように、ＳｉＯ２およびＳｉＮは、可視光領域における光の消衰係数が略０となっている。
【００６７】
従って、本実施形態では、基材側誘電体層３０全体としての可視光領域消衰係数ｋは略０となっており、基材側誘電体層３０は可視光をほとんど消衰させない（吸収しない）ように構成されている。また、反基材側誘電体層５０全体としての可視光領域における消衰係数ｋは、高消衰膜５２の可視光領域における消衰係数ｋと略同一となっている。
【００６８】
すなわち、本実施形態では、可視光領域における消衰係数ｋの低い（略０の）基材側誘電体層３０、可視光領域における消衰係数ｋの高い金属層４０、および可視光領域（の同一波長）における消衰係数ｋが基材側誘電体層３０より高く、金属層４０よりも低い反基材側誘電体層５０を基材１０側から順に積層してＮＤ膜２０を構成しており、これにより、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を高めることが可能となっている。
【００６９】
さらに本実施形態では、ＮＤ膜２０を大きく分けて基材側誘電体層３０、金属層４０および反基材側誘電体層５０の３層構成、詳細には基材側誘電体層３０および反基材側誘電体層５０をさらに３層構成とした７層構成とした場合において、基材側第１誘電体膜３１（１層目）、基材側第２誘電体膜３２（２層目）および基材側第３誘電体膜３３（３層目）、ならびに反基材側第１誘電体膜５１（５層目）および反基材側第２誘電体膜５３（７層目）の屈折率を適宜に設定することによって可視光領域における透過率Ｔの平坦性をさらに高めるようにしている。
【００７０】
図６〜１０は、ＮＤ膜２０の基材側第１誘電体膜３１（１層目）、基材側第３誘電体膜３３（３層目）および反基材側第２誘電体膜５３（７層目）の屈折率、ならびに基材側第２誘電体膜３２（２層目）および反基材側第１誘電体膜５１（５層目）の屈折率をそれぞれ変化させた場合のＮＤフィルタ１の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【００７１】
なお、これらの例では、１、３、７層目の屈折率ｎおよび２、５層目の屈折率ｎを波長によらずそれぞれ一定と仮定している。また、１、３、７層目および２、５層目の消衰係数ｋを全て０と仮定している。そして、金属層（４層目）をＴｉから構成し、および高消衰膜（６層目）をＴｉＮから構成している。
【００７２】
これらのシミュレーション結果より、本実施形態の７層構成のＮＤ膜２０では、１、３、７層目の屈折率ｎを１．３８〜２．０の範囲内のいずれかの値に設定すると共に、２、５層目の屈折率ｎを１．３８〜２．４の範囲内のいずれかの値に設定することにより、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を３０％以内にすることが可能であることが分かる。すなわち、可視光領域における透過率Ｔの平坦性Ｔｆｌａｔ＝（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／Ｔａｖｅ≦０．３とすることが可能であることが分かる。ここで、Ｔｍａｘは可視光領域内における透過率Ｔの最大値、Ｔｍｉｎは可視光領域内における透過率Ｔの最小値、Ｔａｖｅは可視光領域内における透過率Ｔの平均値である。
【００７３】
なお、各層に実際の材質を適用する場合には、可視光領域における代表屈折率（波長５５０ｎｍにおける屈折率）ｎが上記範囲内となる材質を各層に適用すればよいと考えられる。
【００７４】
また、これらのシミュレーション結果からは、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値を２、５層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値以下とした方が、透過率Ｔの平坦性が高い傾向にあることが分かる。さらに、この場合、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値と２、５層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値との差が凡そ０．５以下、より好ましくは０．２乃至０．５の範囲内であれば、透過率Ｔの平坦性がさらに高まる傾向にあることが分かる。
【００７５】
また、反射率Ｒについては、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値を１．９以下（すなわち、真空の屈折率１．０より大きく１．９以下）とすれば、可視光領域における反射率Ｒを２％以下とすることが可能であり、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値が小さいほど可視光領域における反射率Ｒが低減する傾向にあることが分かる。
【００７６】
本実施形態では、このような考察に基づいて、ＮＤ膜２０の基材側第１誘電体膜３１（１層目）、基材側第３誘電体膜３３（３層目）および反基材側第２誘電体膜５３（７層目）を構成する材質をＳｉＯ２とし、基材側第２誘電体膜３２（２層目）および反基材側第１誘電体膜５１（５層目）を構成する材質をＳｉＮとしている。そして、このようにして材質を選定することにより、可視光領域における透過率Ｔの従来にない平坦性を得ることが可能となっている。
【００７７】
図１１（ａ）は、本実施形態のＮＤ膜２０の構成を示した表である。本実施形態では、同図に示されるように、基材側誘電体層３０の基材側第１誘電体膜３１をＳｉＯ２、基材側第２誘電体膜３２をＳｉＮ、基材側第３誘電体膜３３をＳｉＮとし、金属層４０をＴｉとし、反基材側誘電体層５０の反基材側第１誘電体膜５１をＳｉＮ、高消衰膜５２をＴｉＮ、反基材側第２誘電体膜５３をＳｉＯ２としたＮＤ膜２０を、厚さ１００μｍのＰＥＴシートの基材１０に形成している。
【００７８】
また、ＮＤ膜２０の厚み（膜厚）は、基材側第１誘電体膜３１を０．５６８、基材側第２誘電体膜３２を０．２１８７、基材側第３誘電体膜３３を０．２６８３、金属層４０を０．０６２、反基材側第１誘電体膜５１を０．１４５６、高消衰膜５２を０．０６０２、反基材側第２誘電体膜を０．２０４２としている（全て光学膜厚（λ＝５５０ｎｍ））。
【００７９】
図１１（ｂ）は、本実施形態のＮＤ膜２０の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果を示したグラフである。同図に示されるように、本実施形態のＮＤ膜２０の構成によれば、透過率Ｔの平坦性を従来以上に高めると共に、反射率Ｒについても従来以上に低減することが可能となっている。
【００８０】
なお、ＮＤ膜２０の構成は、上述した構成に限定されるものではなく、その他の構成であってもよいことはいうまでもない。すなわち、要求される特性や使用条件、コスト等に応じた適宜の構成のＮＤ膜２０を採用することが可能である。
【００８１】
次に、ＮＤフィルタ１のその他の構成について説明する。
【００８２】
図１２（ａ）〜（ｃ）、図１３（ａ）〜（ｄ）および図１４（ａ）〜（ｃ）は、ＮＤフィルタ１のその他の構成の例を示した概略図である。
【００８３】
図１２（ａ）は、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を形成し、他方の面にＩＲＣ膜２２を形成した例を示している。要求される可視光の透過率を１つのＮＤ膜２０で達成できるような場合には、ＮＤフィルタ１をこのように構成してもよい。なお、この場合においても、ＮＤ膜２０をＩＲＣ膜２２よりも先に形成することにより、ＮＤ膜２０の膜厚を高精度に制御することができる。また、ＮＤ膜２０を反射防止膜として機能させることができる。
【００８４】
同図（ｂ）は、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を形成し、このＮＤ膜２０の上（表面）にＩＲＣ膜２２を形成した例を示している。基材１０表面の反射を押える必要がないような場合には、ＮＤフィルタ１をこのように構成してもよい。
【００８５】
同図（ｃ）は、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を形成し、このＮＤ膜２０の上（表面）にＩＲＣ膜２２を形成すると共に、基材１０の他方の面に光の反射を防止（調節）するためのＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜２４を形成した例を示している。このように、ＮＤ膜２０およびＩＲＣ膜２２に加えてＡＲ膜２４を備えるようにしてもよい。
【００８６】
なお、ＡＲ膜２４は既知のものを使用することが可能であり、例えば、ＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜を交互に積層した積層膜を、ＡＲ膜２４として使用することができる。このＡＲ膜２４は、ＮＤ膜２０およびＩＲＣ膜２２と同様に、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって形成することができる。
【００８７】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、ＮＤ膜２０を基材１０の表面において部分的に形成した例を示している。このように、ＮＤ膜２０を部分的に形成して可視光が消衰されない領域をＮＤフィルタ１に設けた場合、光の透過位置を変化させることによって可視光の透過率を大きく変更することが可能となる。
【００８８】
すなわち、例えばＮＤフィルタ１を移動させるなどして、光にＮＤ膜２０を透過させる場合とさせない場合の２つの状態を設けることにより、可視光の透過率を大きく変更することができる。そして、ＩＲＣ膜２２を基材１０の略全面（すなわち、基材１０の表面およびＮＤ膜２０の表面の両方）に形成するようにしておけば、いずれの状態においても不要な赤外線は確実にカットすることができる。
【００８９】
このように、ＮＤ膜２０を基材１０表面において部分的に形成する場合、同図（ａ）に示されるように、基材１０の両面に形成したＮＤ膜２０の両方を部分的に形成するようにしてもよいし、同図（ｂ）に示されるように、一方のＮＤ膜２０のみを部分的に形成するようにしてもよい。なお、図示は省略するが、同図（ａ）に示す例においては、ＩＲＣ膜２２の反対側にＡＲ膜２４を形成するようにしてもよい。
【００９０】
また、同図（ｃ）に示されるように、基材１０の一方の面のみに形成したＮＤ膜２０を部分的に形成するようにしてもよく、この場合、同図（ｄ）に示されるように、ＮＤ膜２０およびＩＲＣ膜２２の反対側の面にＡＲ膜２４を形成するようにしてもよい。さらに、図示は省略するが、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を部分的に形成し、他方の面にＩＲＣ膜２２を形成するようにしてもよく、この場合、ＮＤ膜２０側にＡＲ膜２４を形成するようにしてもよい。
【００９１】
また、図１４（ａ）に示されるように、ＮＤ膜２０をＮＤフィルタ１の中央部に部分的に設けるようにしてもよいし、同図（ｂ）に示されるように、ＮＤフィルタ１の中央部にＮＤ膜２０が形成されない領域を部分的に設けるようにしてもよい。このようにすることで、同図（ｃ）に示されるように、周囲の領域１ａとは可視光の透過率の異なる領域１ｂを中央部に備える目玉構造のＮＤフィルタ１を構成することができる。
【００９２】
なお、同図（ｃ）は、同図（ａ）または（ｂ）のＮＤフィルタ１のいずれか一方の面を示した概略図（平面図）である。ここで、同図（ａ）に示す例においては、中央部の領域１ｂが周囲の領域１ａよりも可視光の透過率が低い領域となり、同図（ｂ）に示す例においては、中央部の領域１ｂが周囲の領域１ａよりも可視光の透過率が高い領域となる。
【００９３】
このように、ＮＤフィルタ１を目玉構造に構成することにより、上記特許文献３（特開２００７−２２５７３５号公報）に記載してあるように、中央部分（領域１ｂ）とそれ以外の部分（領域１ａ）の使い分けをすることができる。なお、中央部の領域１ｂは、正確にＮＤフィルタ１の中央に設ける必要はなく、いずれかの方向にずれた位置に設けるようにしてもよいことは言うまでもない。また、中央部の領域１ｂの形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば楕円形状や多角形状等、その他の形状であってもよい。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態に係るＮＤフィルタ１は、光透過性を有する基材１０と、基材１０の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜２０と、ＮＤ膜２０が形成された基材１０における基材１０の表面またはＮＤ膜２０の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜（ＩＲＣ膜）２２と、を備えている。
【００９５】
このような構成とすることで、ＮＤ膜２０を形成する際に基材１０の変形に影響されることがないため、高精度な膜厚制御を行うことが可能となる。これにより、ＩＲカット機能を備えながらも、可視光領域における透過率の平坦性を従来以上に高めると共に、ＮＤフィルタ１の生産時の歩留まりを向上させることができる。
【００９６】
また、基材１０を従来以上に薄膜化することが可能となるため、ＮＤフィルタ１が組み込まれる機器のさらなるコンパクト化を実現することができる。なお、基材１０の厚みは３００μｍ以下であることが好ましく、１７５μｍ以下であればより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。
【００９７】
また、基材１０は平板状であり、ＮＤ膜２０は、基材１０の両面に形成され、ＩＲＣ膜２２は、基材１０のいずれか一方の面のＮＤ膜２０の上に形成されている。このようにすることで、ＮＤフィルタ１に可視光および赤外線の透過光量の調節機能に加えて、ＩＲＣ膜２２の反対側のＮＤ膜２０による反射防止機能を備えることができる。
【００９８】
また、基材１０の少なくともいずれか一方の面のＮＤ膜２０は、基材１０の表面において部分的に形成されるようにしてもよい。このようにすることで、光の透過位置の変更により、可視光の透過率を大きく変化させることが可能となる。
【００９９】
なお、ＮＤ膜２０は、平板状の基材１０の一方の面に形成され、ＩＲＣ膜２２は、ＮＤ膜２０の上に形成されるようにしてもよい。この場合、光の反射を調節（防止）するためのＡＲ膜２４が、基材１０の他方の面に形成されるようにしてもよい。
【０１００】
また、ＮＤフィルタ１において、ＮＤ膜２０は、平板状の基材１０の一方の面に形成され、ＩＲＣ膜２２は、基材１０の他方の面に形成されるようにしてもよい。
【０１０１】
また、ＮＤ膜２０は、誘電体膜を有する基材側誘電体層３０と、金属膜からなる金属層４０と、基材側誘電体層３０よりも可視光領域における消衰係数ｋが高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層５０と、を基材１０側から順に積層して構成されている。このようにすることで、金属層４０における光の消衰を基材側誘電体層３０および反基材側誘電体層５０によって適宜に調節することが可能となるため、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【０１０２】
また、基材側誘電体層３０は、複数の誘電体膜を有し、互いに異なる材質の誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されている。また、反基材側誘電体層５０は、互いに異なる材質の複数の誘電体膜を有している。このようにすることで、透過率Ｔおよび反射率Ｒをより細かく調節することが可能となるため、反射率Ｒを低減しつつ、透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【０１０３】
なお、基材側誘電体層３０に含まれる誘電体膜（本実施形態では、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２および基材側第３誘電体膜３３）の厚み（膜厚）は、要求される特性や誘電体の材質等に応じて適宜に設定すればよく、特に限定されるものではないが、反射率Ｒを低減させるためには、基材側誘電体層３０の厚みを略１／２波長（λ＝５５０ｎｍ）に設定することが好ましい。
【０１０４】
同様に、反基材側誘電体層５０に含まれる誘電体膜（本実施形態では、反基材側第１誘電体膜５１、反基材側第２誘電体膜５３）の厚み（膜厚）は、特に限定されるものではないが、反射率Ｒを低減させるためには、最表面の誘電体膜（本実施形態では、反基材側第２誘電体膜５３）の厚みを略１／４波長（λ＝５５０ｎｍ）に設定することが好ましい。
【０１０５】
また、本実施形態では、基材側誘電体層３０を、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２および基材側第３誘電体膜３３の３層構成とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基材側誘電体層３０を１つの層から構成してもよいし、４つ以上の層から構成してもよい。すなわち、基材側誘電体層３０をいくつの誘電体膜の層から構成するかは、要求される特性や誘電体の材質等に応じて適宜に設定すればよい。
【０１０６】
同様に、反基材側誘電体層５０についても、本実施形態で示した層構成以外の層構成としてもよく、さらに高消衰膜５２のみから反基材側誘電体層５０を構成するようにしてもよい。
【０１０７】
また、反基材側誘電体層５０は、基材側誘電体層３０に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数ｋの高い材質から構成される高消衰膜５２を含んでいる。このようにすることで、金属層４０および高消衰膜５２が相乗的に機能するため、透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【０１０８】
また、高消衰膜５２は、窒化金属または酸化金属から構成されることが好ましい。このようにすることで、金属層４０とは異なる特性の高消衰膜５２を適宜に組み合わせることができる。
【０１０９】
また、高消衰膜５２は、金属膜（金属層）４０を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることがより好ましい。このようにすることで、例えば同一のターゲットを用いたスパッタリングにより金属層４０および高消衰膜５２を形成することが可能となり、成膜を効率的かつ低コストに行うことができる。
【０１１０】
また、金属膜（金属層）４０を構成する材質は、モル比で５０％以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることが好ましい。このようにすることで、安定的に可視光を消衰させることができる。
【０１１１】
また、基材側誘電体層３０は、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２、および基材側第３誘電体膜３３を、基材１０側から順に積層して構成され、反基材側誘電体層５０は、反基材側第１誘電体膜５１、および反基材側第２誘電体膜５３を、基材１０側から順に積層して構成されている。このようにすることで、ＮＤ膜２０の層数（膜数）を増やすことなく、必要最低限の構成で可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【０１１２】
また、反基材側誘電体層５０は、反基材側第１誘電体膜５１と反基材側誘電体膜５３の間に、基材側誘電体層３０に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数ｋの高い材質から構成される高消衰膜５２を有している。このようにすることで、金属層４０を補完する高消衰膜５２を適切に配置することができる。
【０１１３】
また、基材側第１誘電体膜３１、基材側第３誘電体膜３３、および反基材側第２誘電体膜５３は、第１の材質（本実施形態では、ＳｉＯ２）から構成され、基材側第２誘電体膜３２および反基材側第１誘電体膜５１は、第１の材質とは異なる第２の材質（本実施形態では、ＳｉＮ）から構成されている。このようにすることで、必要最低限の材質数で、可視光領域における透過率Ｔの平坦化を実現することができる。すなわち、従来以上の光特性を有するＮＤフィルタ１を低コストで実現することができる。
【０１１４】
このとき、第１の材質の可視光領域における屈折率ｎは、第２の材質の可視光領域における屈折率ｎ以下となっていることが好ましい。
【０１１５】
また、第１の材質は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３８乃至２．０のいずれかとなる材質であり、前記第２の材質は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３８乃至２．４のいずれかとなる材質であることが好ましい。
【０１１６】
また、第１の材質の波長５５０ｎｍにおける屈折率と、前記第２の材質の波長５５０ｎｍにおける屈折率との差が０．５以下であることが好ましい。
【０１１７】
このように、適宜の屈折率を有する第１の材質および第２の材質を使用することで、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することが可能となる。
【０１１８】
また、第１の材質および第２の材質は、共通の金属に異なる元素が結合した互いに異なる金属化合物であることが好ましい。このようにすることで、成膜を効率的に行うことができる。
【０１１９】
また、高消衰膜５２を構成する材質および第２の材質は、異なる金属に共通の元素が結合した互いに異なる金属化合物であることが好ましい。このようにすることで、成膜を効率的に行うことができる。
【０１２０】
また、第１の材質は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であり、第２の材質は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）であることが好ましい。このようにすることで、透過率Ｔを平坦化するために最適な材質の組合せを選定しながらも、成膜を効率化し、コストを低減することができる。
【０１２１】
また、金属膜（金属層）４０を構成する材質は、チタン（Ｔｉ）であり、高消衰膜５２を構成する材質は、窒化チタン（ＴｉＮ）であることが好ましい。このようにすることで、透過率Ｔを平坦化するために最適な材質の組合せを選定しながらも、成膜を効率化し、コストを低減することができる。
【０１２２】
なお、本発明のＩＲカット機能付きＮＤフィルタは、上記した実施の形態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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明のＮＤフィルタは、アナログカメラやデジタルカメラ、ビデオカメラ等の各種撮像装置の分野以外にも、可視光を使用する各種光学装置の分野で利用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１ ＮＤフィルタ
１０ 基材
２０ ＮＤ膜
２２ ＩＲカット膜（ＩＲＣ膜）
２４ ＡＲ膜
３０ 基材側誘電体層
３１ 基材側第１誘電体膜
３２ 基材側第２誘電体膜
３３ 基材側第３誘電体膜
４０ 金属層
５０ 反基材側誘電体層
５１ 反基材側第１誘電体膜
５２ 高消衰膜
５３ 反基材側第２誘電体膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に可視光領域において光量を調節するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタに関し、特に赤外線をカットする機能を備えるＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カット機能付きＮＤフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スチルカメラやビデオカメラといった撮像装置では、いわゆる絞りとＮＤフィルタを併用することによって、光量調節を行っている。絞りのみで光量調節を行う場合、例えば、快晴時等、高輝度の被写界を撮像する際には、絞りの開口を最小限にしても露出過多になってしまうことがある。また、絞りの開口を最小限にするとハンチング現象や光の回折の影響が大きくなるため、画像の品質が劣化することがある。
【０００３】
このため、従来の撮像装置では、透過する光を消衰させて（吸収して）透過光量を調節するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを、絞り装置と共に組み込むことで、被写界の輝度が高い場合にも絞りの開口を大きくできるようにしている。
【０００４】
このようにして使用されるＮＤフィルタは、絞りに代わって光量を調節するものであるため、光の透過率が可視光領域の全域にわたってできるだけ平坦（均一）になっていることが好ましい。また、透過率を平坦化することにより、特定の範囲の波長の光のみが強調されるといったことがなくなるため、色の再現性を向上させることが可能となる。
【０００５】
このため、近年では、樹脂フィルム等の透明な基材の表面に光を吸収する光吸収膜（金属膜）と光を干渉させる誘電体膜とを交互に積層したＮＤフィルタが広く使用されており、例えば金属膜および誘電体膜を基材の中心部に部分的に形成したＮＤフィルタ等も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を備えるデジタルカメラ等においては、これらの撮像素子の赤外線（赤外光）に対する感度が高いことから、ＮＤフィルタに加えてさらに、不要な赤外線をカットする赤外線カットフィルタを設けることが必須となっている。しかしながら、２種類のフィルタを配置することは撮像装置のコンパクト化や低コスト化の妨げとなっていた。
【０００７】
このような問題に対して、可視光の透過率を調節するＮＤ膜と共に、赤外線（赤外光）を消衰または反射させて赤外線の透過光量を調節するＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カット膜を形成したＩＲカット機能付きＮＤフィルタが提案されている（例えば、特許文献２または３参照）。ＮＤフィルタにＩＲカット機能を付加するようにすれば、フィルタを１つ省略することができるため、撮像装置のコンパクト化や低コスト化を実現することが可能となる。さらに、ＮＤ膜およびＩＲカット膜を形成する基材をできるだけ薄くすれば、よりコンパクトな撮像装置の構成が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２５８４９４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３０１２８号公報
【特許文献３】特開２００７−２２５７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２および３に開示されているＩＲカット機能付きＮＤフィルタでは、ＮＤ膜の形成よりも先にＩＲカット膜の形成を行っているため、ＮＤ膜の膜厚制御が難しいという問題があった。
【００１０】
具体的には、ＩＲカット膜は、一般的に１８〜４０層の非常に厚みのある積層膜から構成されるため、樹脂フィルム等の薄手の基材にＩＲカット膜を形成する場合、反り（カーリング）等の変形の発生が避けられないものとなっている。そして、このように変形した基材にスパッタリング等のドライプロセスによってＮＤ膜を形成しようとする場合、変形によって基材表面各部における成膜距離（ターゲットからの距離）に差が生じるため、膜厚を適切に制御することが非常に困難となる。
【００１１】
特に近年では、撮像素子の感度が著しく向上していることから、ＮＤ膜による可視光の透過率の凹凸が、色調の変化となって撮像した画像に敏感に表れるようになってきており、さらなる透過率の平坦化が望まれている。しかしながら、このような高性能なＮＤ膜を形成するには高精度な膜厚制御が必要となるため、従来のＩＲカット機能付きＮＤフィルタでは実現が困難であった。
【００１２】
また、上記特許文献２では、基材の両面にＩＲカット膜を形成することで、反りを少なくする旨が開示されているものの、基材の変形を完全に押えることは困難であり、高精度な膜厚制御が要求される高性能なＮＤ膜を形成可能なものではなかった。
【００１３】
本発明は、斯かる実情に鑑み、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における光の透過率を従来以上に平坦化することが可能なＩＲカット機能付きＮＤフィルタを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明は、光透過性を有する基材と、前記基材の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１５】
（２）本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ＮＤ膜は、前記基材の両面に形成され、前記ＩＲカット膜は、前記基材のいずれか一方の面の前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、上記（１）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１６】
（３）本発明はまた、前記基材の少なくともいずれか一方の面の前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、上記（２）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１７】
（４）本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、前記ＩＲカット膜は、前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、上記（１）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１８】
（５）本発明はまた、光の反射を調節するためのＡＲ膜が、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、上記（４）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００１９】
（６）本発明はまた、前記基材は、平板状であり、前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、前記ＩＲカット膜は、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、上記（１）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２０】
（７）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、上記（４）乃至（６）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２１】
（８）本発明はまた、前記基材の厚みが、３００μｍ以下であることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２２】
（９）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、誘電体膜を有する基材側誘電体層と、金属膜からなる金属層と、前記基材側誘電体層よりも可視光領域における消衰係数が高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層と、を前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（８）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２３】
（１０）本発明はまた、前記基材側誘電体層は、複数の前記誘電体膜を有し、互いに異なる材質の前記誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されることを特徴とする、上記（９）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２４】
（１１）本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、互いに異なる材質の複数の前記誘電体膜を有することを特徴とする、上記（９）または（１０）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２５】
（１２）本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を含むことを特徴とする、上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２６】
（１３）本発明はまた、前記高消衰膜は、窒化金属または酸化金属から構成されることを特徴とする、上記（１２）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２７】
（１４）本発明はまた、前記高消衰膜は、前記金属膜を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることを特徴とする、上記（１３）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２８】
（１５）本発明はまた、前記金属膜を構成する材質は、モル比で５０％以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることを特徴とする、上記（９）乃至（１４）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００２９】
（１６）本発明はまた、前記基材側誘電体層は、基材側第１誘電体膜、基材側第２誘電体膜、および基材側第３誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成され、前記反基材側誘電体層は、反基材側第１誘電体膜、および反基材側第２誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、上記（９）乃至（１５）のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００３０】
（１７）本発明はまた、前記反基材側誘電体層は、前記反基材側第１誘電体膜と前記反基材側第２誘電体膜の間に、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を有することを特徴とする、上記（１６）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００３１】
（１８）本発明はまた、前記基材側第１誘電体膜、前記基材側第３誘電体膜、および前記反基材側第２誘電体膜は、第１の材質から構成され、前記基材側第２誘電体膜および前記反基材側第１誘電体膜は、前記第１の材質とは異なる第２の材質から構成されることを特徴とする、上記（１７）に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００３２】
（１９）本発明はまた、光透過性を有する基材と、前記基材の表面中央部に部分的に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【００３３】
（２０）本発明はまた、光透過性を有する基材と、前記基材の表面中央部の一部分を除く領域に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係るＩＲカット機能付きＮＤフィルタは、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における光の透過率を従来以上に平坦化することが可能という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係るＩＲカット機能付きＮＤフィルタの構成を示した概略図である。
【図２】本実施形態のＩＲカット膜（ＩＲＣ膜）の透過率Ｔを示したグラフである。
【図３】本実施形態のＮＤ膜の構成を示した概略図である。
【図４】（ａ）Ｔｉの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。（ｂ）ＴｉＮを薄膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。（ｃ）ＴｉＮを厚膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。
【図５】（ａ）ＳｉＯ２の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。（ｂ）ＳｉＮの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。
【図６】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図７】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図８】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図９】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図１０】屈折率を変化させた場合のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【図１１】（ａ）本実施形態のＮＤフィルタの構成を示した表である。（ｂ）本実施形態のＮＤフィルタの透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果を示したグラフである。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本実施形態に係るＩＲカット機能付きＮＤフィルタ１の構成を示した概略図である。同図に示されるように、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ（以下、単にＮＤフィルタと呼ぶ）１は、透明樹脂やガラス等の光を透過する材質からなる平板状の基材１０と、基材１０の両面に形成された２つのＮＤ膜２０と、一方のＮＤ膜２０の上からＮＤ膜２０の表面に形成されたＩＲカット膜（以下、ＩＲＣ膜と呼ぶ）２２と、を備えて構成されている。
【００３８】
基材１０を構成する材質は、ＮＤフィルタ１の用途に応じた波長の光を透過する材質であれば特に限定されるものではないが、本実施形態では、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）シートを使用している。基材１０の厚みは、特に限定されるものではないが、ＮＤフィルタ１が組み込まれる各種装置のコンパクト化のためには、可能な限り薄く構成することが好ましい。具体的には、基材１０の厚みは、３００μｍ以下であることが好ましく、１７５μｍ以下であればより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。
【００３９】
ＮＤ膜２０は、ＮＤフィルタ１を透過する可視光領域（波長が凡そ４００〜７００ｎｍの範囲）の光を略平坦に消衰させるための薄膜であり、複数の誘電体および金属等からなる膜を積層して構成されている。なお、本実施形態では、ＮＤ膜２０を基材１０の両面に形成することにより、ＮＤ膜２０を反射防止膜としても機能させるようにしている。
【００４０】
なお、ＮＤ膜２０は、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって基材１０の表面に形成されるが、これらの成膜手法は既知の手法であるため、ここでは説明を省略する。また、ＮＤ膜２０の構成の詳細については後述する。
【００４１】
ＩＲＣ膜２２は、ＮＤフィルタ１を透過する赤外線（波長が凡そ７００ｎｍ以上）を消衰（吸収）または反射してカットするための薄膜である。ＩＲＣ膜２２の構成は、特に限定されるものではなく、赤外線を消衰または反射する各種材質からなる既知の構成を採用することができる。従って、ＩＲＣ膜２２は、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、またはＺｒＯ２等の金属化合物を積層して構成した薄膜であってもよいし、赤外線吸収能力を備える各種無機材料や有機材料のコーティング膜であってもよい。
【００４２】
本実施形態では、光学膜厚が凡そ１／４〜２／４程度（λ＝５５０ｎｍ）のＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜を交互に積層した３９層構成の積層膜からＩＲＣ膜２２を構成している。また、ＩＲＣ膜２２は、ＮＤ膜２０と同様に、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって形成される。
【００４３】
図２は、本実施形態のＩＲＣ膜２２の透過率Ｔを示したグラフである。同図に示されるように、本実施形態のＩＲＣ膜２２によれば、可視光を透過させつつ、赤外線を効率的に反射してカットすることが可能となっている。
【００４４】
なお、本実施形態のように厚膜のＩＲＣ膜２２を基材１０に形成する場合、基材１０に反り（カーリング）が生じることとなるが、反りが生じた基材１０にスパッタリング等のドライプロセスによってＮＤ膜２０を形成しようとすると、基材１０表面の各部において成膜距離に差が生じることとなり、膜厚を適切に制御することが困難となる。
【００４５】
このため、本実施形態では、先にＮＤフィルタ２０を基材１０に形成し、その後ＩＲＣ膜２２をＮＤ膜２０の上に形成するようにしている。換言すれば、本実施形態では、ＮＤフィルタ２０が形成された基材１０にＩＲＣ膜２２を形成するようにしている。
【００４６】
ＮＤ膜２０において可視光領域における透過率Ｔを適切に設定すると共に、透過率Ｔの平坦性を高めるためには、積層膜であるＮＤ膜２０を構成する各層が適切な膜厚で形成される必要がある。特に、ＮＤ膜２０を構成する各層の膜厚はＩＲＣ膜２２に比して非常に薄く、膜厚誤差が品質に大きく影響するため、ＮＤ膜２０の形成においては高精度な膜厚制御が要求されることとなる。
【００４７】
従って、本実施形態では、ＮＤ膜２０を先に形成、すなわちカーリング等の変形のない基材１０にＮＤ膜２０を形成することで、ＮＤ膜２０を構成する各層の膜厚を高精度に制御することを可能としている。そしてこれにより、本実施形態のＮＤフィルタ１では、ＩＲカット機能を備えながらも、可視光領域における透過率の平坦性を従来以上に高めることを可能としている。さらに、本実施形態によれば、基材１０の厚みを従来以上に薄膜化することが可能であり、具体的には基材１０の厚みを１００μｍ以下にすることも可能となっている。
【００４８】
なお、ＮＤ膜２０は一般的には１０層程度（本実施形態では、７層）であり、ＩＲＣ膜２２よりも薄膜であることからカーリングの発生は少なく、ＮＤ膜２０の後に形成されるＩＲＣ膜２２の膜厚制御に与える影響は少ないものとなっている。さらに、本実施形態では、基材１０の両面にＮＤ膜２０を形成しているため、カーリングがより生じにくいものとなっている。
【００４９】
次に、ＮＤ膜２０の詳細について説明する。
【００５０】
図３は、本実施形態のＮＤ膜２０の構成を示した概略図である。ＮＤ膜２０は、基材側誘電体層３０と、金属の膜からなる金属層４０と、反基材側誘電体層５０と、を基材１０側から順に積層して構成されている。すなわち、ＮＤ膜２０は、金属層４０を基材側電体層３０および反基材側誘電体層５０で挟んだ構成となっている。
【００５１】
本実施形態では、金属膜からなり光を消衰させる金属層４０を、光を干渉させる基材側誘電体層３０および反基材誘電体層５０によって挟むことにより、光の反射率Ｒを低減しつつ、光の透過率Ｔを可視光領域の略全域にわたって略平坦にすることを可能としている。
【００５２】
特に、基材側誘電体層３０および反基材側誘電体層５０を、異なる材質からなる複数の誘電体膜からそれぞれ構成すると共に、反基材側誘電体層５０の光の消衰係数（光の消衰能力）を基材側誘電体層３０よりも高く設定することで、透過率Ｔを可視光領域において従来以上に平坦化させることを可能としている。
【００５３】
基材側誘電体層３０は、基材１０側から順に、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２、および基材側第３誘電体膜３３を積層して構成されている。このように、３つの誘電体からなる膜を積層して金属層４０の基材１０側に配置することで、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【００５４】
基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２、および基材側第３誘電体膜３３を構成する材質は、特に限定されるものではなく、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素、シリカ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、ＡＬ２Ｏ３（酸化アルミニウム、アルミナ）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、およびＴｉＯ２（二酸化チタン）等、誘電体膜として従来使用されている材質を使用することができる。
【００５５】
なお、ＮＤ膜２０における光の透過率Ｔおよび反射率Ｒを適宜に調節するためには、基材側誘電体層３０において隣り合う誘電体膜が互いに異なる材質となるように積層することが好ましい。また、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化するためには、互いの屈折率の差が所定の範囲内となる誘電体膜同士を隣り合わせることが好ましい。
【００５６】
従って、本実施形態では、基材側第１誘電体膜３１および基材側第３誘電体膜３３をＳｉＯ２から構成し、基材側第２誘電体膜３２をＳｉＮから構成している。また、このように、共通の金属（Ｓｉ）に異なる元素（Ｏ、Ｎ）が結合した互いに異なる金属化合物から基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２および基材側第３誘電体膜３３を構成することにより、ドライプロセスによる成膜を効率的に行うことが可能となる。すなわち、例えばスパッタリングにより成膜する場合、ターゲットを変更することなく反応ガスを変更するだけで基材側誘電体層３０を構成する誘電体膜を全て形成することができる。
【００５７】
金属層４０は、金属膜から構成されている。この金属層４０の膜厚を適宜に調節することによって、ＮＤフィルタ１における可視光の透過率Ｔを調節することができる。金属層４０を構成する材質は、特に限定されるものではなく、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、およびＮｉ（ニッケル）等、光吸収膜（光消衰膜）として従来使用されている金属を使用することができる。
【００５８】
なお、光の消衰を安定させるためには、金属層４０を構成する材質は、モル比で５０％以上となるＴｉ、ＣｒまたはＮｉのいずれかであることが好ましい。また、本実施形態では、金属層４０をＴｉからなる１層の金属膜から構成しているが、複数種類の金属膜を積層して金属層４０を構成するようにしてもよい。
【００５９】
反基材側誘電体層５０は、基材１０側から順に、反基材第１誘電体膜５１、高消衰膜５２、および反基材側第２誘電体膜５３を積層して構成されている。このうち、反基材第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３は、誘電体からなる膜であり、高消衰膜５２は、基材側誘電体層３０に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数ｋが高い材質からなる膜である。なお、高消衰膜５２は、誘電体から構成されるものであってもよいし、金属から構成されるものであってもよい。
【００６０】
本実施形態では、このように高消衰膜５２を２つの誘電体膜５１、５３で挟んだ反基材側誘電体層５０を金属層４０の反基材１０側に配置することにより、金属層４０による可視光の消衰を適宜に補完し、ＮＤフィルタ１における可視光の透過率Ｔを平坦化することを可能としている。すなわち、互いに異なる光特性を有する金属層４０および高消衰膜５２を適宜に組み合わせて併用することにより、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を従来以上に高めることを可能としている。
【００６１】
高消衰膜５２を構成する材質は、特に限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｃｒ、およびＮｉ等の金属や、これらの金属の酸化物または窒化物等の金属化合物を使用することができる。但し、高消衰膜５２を構成する材質は、透過率Ｔを適宜に調節するためには、上述のように金属層４０を構成する材質とは異なる材質（異なる光特性を有する材質）であることが好ましい。さらに、高消衰膜５２を構成する材質を、金属層４０を構成する金属の窒化物または酸化物とすれば、成膜を効率的に行うことが可能となる。従って、本実施形態では、高消衰膜５２をＴｉＮ（窒化チタン）から構成している。
【００６２】
反基材側第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３を構成する材質は、特に限定されるものではなく、基材側誘電体層３０と同様に、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡＬ２Ｏ３、ＭｇＦ２、およびＴｉＯ２等、誘電体膜として従来使用されている材質を使用することができる。但し、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を高めるためには、反基材側第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３を互いに異なる材質から構成することが好ましい。さらに、成膜を効率的に行うためには、反基材側第１誘電体膜５１および反基材側第２誘電体膜５３を、基材側誘電体層３０と共通する材質から構成することが好ましい。従って、本実施形態では、反基材側第１誘電体膜５１をＳｉＮから構成し、反基材側第２誘電体膜５３をＳｉＯ２から構成している。
【００６３】
図４（ａ）は、Ｔｉの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフであり、同図（ｂ）は、ＴｉＮを薄膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフであり、同図（ｃ）は、ＴｉＮを厚膜に形成した場合の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。
【００６４】
これらの図に示されるように、ＴｉおよびＴｉＮは、それぞれ異なる光特性（消衰係数ｋ、屈折率ｎ）を有している。また、ＴｉＮについては、膜厚を変化させることによって屈折率の特性が大きく変化するようになっている。本実施形態では、このような特性に基づき、２つの異なる光消衰膜（金属層４０および高消衰膜５２）を併用すると共に、両者の膜厚を適宜に調節することで、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することを可能としている。
【００６５】
なお、金属層４０および高消衰膜５２の膜厚は、特に限定されるものではなく、要求される平均透過率や、金属層４０および高消衰膜５２を構成する材質の特性に応じて、適宜に設定することができる。また、光特性のマッチングと共に膜厚を適宜に設定すれば、他の材質の組合せによっても同様の効果を得ることが可能である。
【００６６】
図５（ａ）は、ＳｉＯ２の可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフであり、同図（ｂ）は、ＳｉＮの可視光領域における消衰係数ｋおよび屈折率ｎを示したグラフである。これらの図に示されるように、ＳｉＯ２およびＳｉＮは、可視光領域における光の消衰係数が略０となっている。
【００６７】
従って、本実施形態では、基材側誘電体層３０全体としての可視光領域消衰係数ｋは略０となっており、基材側誘電体層３０は可視光をほとんど消衰させない（吸収しない）ように構成されている。また、反基材側誘電体層５０全体としての可視光領域における消衰係数ｋは、高消衰膜５２の可視光領域における消衰係数ｋと略同一となっている。
【００６８】
すなわち、本実施形態では、可視光領域における消衰係数ｋの低い（略０の）基材側誘電体層３０、可視光領域における消衰係数ｋの高い金属層４０、および可視光領域（の同一波長）における消衰係数ｋが基材側誘電体層３０より高く、金属層４０よりも低い反基材側誘電体層５０を基材１０側から順に積層してＮＤ膜２０を構成しており、これにより、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を高めることが可能となっている。
【００６９】
さらに本実施形態では、ＮＤ膜２０を大きく分けて基材側誘電体層３０、金属層４０および反基材側誘電体層５０の３層構成、詳細には基材側誘電体層３０および反基材側誘電体層５０をさらに３層構成とした７層構成とした場合において、基材側第１誘電体膜３１（１層目）、基材側第２誘電体膜３２（２層目）および基材側第３誘電体膜３３（３層目）、ならびに反基材側第１誘電体膜５１（５層目）および反基材側第２誘電体膜５３（７層目）の屈折率を適宜に設定することによって可視光領域における透過率Ｔの平坦性をさらに高めるようにしている。
【００７０】
図６〜１０は、ＮＤ膜２０の基材側第１誘電体膜３１（１層目）、基材側第３誘電体膜３３（３層目）および反基材側第２誘電体膜５３（７層目）の屈折率、ならびに基材側第２誘電体膜３２（２層目）および反基材側第１誘電体膜５１（５層目）の屈折率をそれぞれ変化させた場合のＮＤフィルタ１の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の例を示したグラフである。
【００７１】
なお、これらの例では、１、３、７層目の屈折率ｎおよび２、５層目の屈折率ｎを波長によらずそれぞれ一定と仮定している。また、１、３、７層目および２、５層目の消衰係数ｋを全て０と仮定している。そして、金属層（４層目）をＴｉから構成し、および高消衰膜（６層目）をＴｉＮから構成している。
【００７２】
これらのシミュレーション結果より、本実施形態の７層構成のＮＤ膜２０では、１、３、７層目の屈折率ｎを１．３８〜２．０の範囲内のいずれかの値に設定すると共に、２、５層目の屈折率ｎを１．３８〜２．４の範囲内のいずれかの値に設定することにより、可視光領域における透過率Ｔの平坦性を３０％以内にすることが可能であることが分かる。すなわち、可視光領域における透過率Ｔの平坦性Ｔｆｌａｔ＝（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／Ｔａｖｅ≦０．３とすることが可能であることが分かる。ここで、Ｔｍａｘは可視光領域内における透過率Ｔの最大値、Ｔｍｉｎは可視光領域内における透過率Ｔの最小値、Ｔａｖｅは可視光領域内における透過率Ｔの平均値である。
【００７３】
なお、各層に実際の材質を適用する場合には、可視光領域における代表屈折率（波長５５０ｎｍにおける屈折率）ｎが上記範囲内となる材質を各層に適用すればよいと考えられる。
【００７４】
また、これらのシミュレーション結果からは、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値を２、５層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値以下とした方が、透過率Ｔの平坦性が高い傾向にあることが分かる。さらに、この場合、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値と２、５層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値との差が凡そ０．５以下、より好ましくは０．２乃至０．５の範囲内であれば、透過率Ｔの平坦性がさらに高まる傾向にあることが分かる。
【００７５】
また、反射率Ｒについては、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値を１．９以下（すなわち、真空の屈折率１．０より大きく１．９以下）とすれば、可視光領域における反射率Ｒを２％以下とすることが可能であり、１、３、７層目の屈折率（代表屈折率）ｎの値が小さいほど可視光領域における反射率Ｒが低減する傾向にあることが分かる。
【００７６】
本実施形態では、このような考察に基づいて、ＮＤ膜２０の基材側第１誘電体膜３１（１層目）、基材側第３誘電体膜３３（３層目）および反基材側第２誘電体膜５３（７層目）を構成する材質をＳｉＯ２とし、基材側第２誘電体膜３２（２層目）および反基材側第１誘電体膜５１（５層目）を構成する材質をＳｉＮとしている。そして、このようにして材質を選定することにより、可視光領域における透過率Ｔの従来にない平坦性を得ることが可能となっている。
【００７７】
図１１（ａ）は、本実施形態のＮＤ膜２０の構成を示した表である。本実施形態では、同図に示されるように、基材側誘電体層３０の基材側第１誘電体膜３１をＳｉＯ２、基材側第２誘電体膜３２をＳｉＮ、基材側第３誘電体膜３３をＳｉＮとし、金属層４０をＴｉとし、反基材側誘電体層５０の反基材側第１誘電体膜５１をＳｉＮ、高消衰膜５２をＴｉＮ、反基材側第２誘電体膜５３をＳｉＯ２としたＮＤ膜２０を、厚さ１００μｍのＰＥＴシートの基材１０に形成している。
【００７８】
また、ＮＤ膜２０の厚み（膜厚）は、基材側第１誘電体膜３１を０．５６８、基材側第２誘電体膜３２を０．２１８７、基材側第３誘電体膜３３を０．２６８３、金属層４０を０．０６２、反基材側第１誘電体膜５１を０．１４５６、高消衰膜５２を０．０６０２、反基材側第２誘電体膜を０．２０４２としている（全て光学膜厚（λ＝５５０ｎｍ））。
【００７９】
図１１（ｂ）は、本実施形態のＮＤ膜２０の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果を示したグラフである。同図に示されるように、本実施形態のＮＤ膜２０の構成によれば、透過率Ｔの平坦性を従来以上に高めると共に、反射率Ｒについても従来以上に低減することが可能となっている。
【００８０】
なお、ＮＤ膜２０の構成は、上述した構成に限定されるものではなく、その他の構成であってもよいことはいうまでもない。すなわち、要求される特性や使用条件、コスト等に応じた適宜の構成のＮＤ膜２０を採用することが可能である。
【００８１】
次に、ＮＤフィルタ１のその他の構成について説明する。
【００８２】
図１２（ａ）〜（ｃ）、図１３（ａ）〜（ｄ）および図１４（ａ）〜（ｃ）は、ＮＤフィルタ１のその他の構成の例を示した概略図である。
【００８３】
図１２（ａ）は、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を形成し、他方の面にＩＲＣ膜２２を形成した例を示している。要求される可視光の透過率を１つのＮＤ膜２０で達成できるような場合には、ＮＤフィルタ１をこのように構成してもよい。なお、この場合においても、ＮＤ膜２０をＩＲＣ膜２２よりも先に形成することにより、ＮＤ膜２０の膜厚を高精度に制御することができる。また、ＮＤ膜２０を反射防止膜として機能させることができる。
【００８４】
同図（ｂ）は、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を形成し、このＮＤ膜２０の上（表面）にＩＲＣ膜２２を形成した例を示している。基材１０表面の反射を押える必要がないような場合には、ＮＤフィルタ１をこのように構成してもよい。
【００８５】
同図（ｃ）は、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を形成し、このＮＤ膜２０の上（表面）にＩＲＣ膜２２を形成すると共に、基材１０の他方の面に光の反射を防止（調節）するためのＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜２４を形成した例を示している。このように、ＮＤ膜２０およびＩＲＣ膜２２に加えてＡＲ膜２４を備えるようにしてもよい。
【００８６】
なお、ＡＲ膜２４は既知のものを使用することが可能であり、例えば、ＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜を交互に積層した積層膜を、ＡＲ膜２４として使用することができる。このＡＲ膜２４は、ＮＤ膜２０およびＩＲＣ膜２２と同様に、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等のドライプロセスによって形成することができる。
【００８７】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、ＮＤ膜２０を基材１０の表面において部分的に形成した例を示している。このように、ＮＤ膜２０を部分的に形成して可視光が消衰されない領域をＮＤフィルタ１に設けた場合、光の透過位置を変化させることによって可視光の透過率を大きく変更することが可能となる。
【００８８】
すなわち、例えばＮＤフィルタ１を移動させるなどして、光にＮＤ膜２０を透過させる場合とさせない場合の２つの状態を設けることにより、可視光の透過率を大きく変更することができる。そして、ＩＲＣ膜２２を基材１０の略全面（すなわち、基材１０の表面およびＮＤ膜２０の表面の両方）に形成するようにしておけば、いずれの状態においても不要な赤外線は確実にカットすることができる。
【００８９】
このように、ＮＤ膜２０を基材１０表面において部分的に形成する場合、同図（ａ）に示されるように、基材１０の両面に形成したＮＤ膜２０の両方を部分的に形成するようにしてもよいし、同図（ｂ）に示されるように、一方のＮＤ膜２０のみを部分的に形成するようにしてもよい。なお、図示は省略するが、同図（ａ）に示す例においては、ＩＲＣ膜２２の反対側にＡＲ膜２４を形成するようにしてもよい。
【００９０】
また、同図（ｃ）に示されるように、基材１０の一方の面のみに形成したＮＤ膜２０を部分的に形成するようにしてもよく、この場合、同図（ｄ）に示されるように、ＮＤ膜２０およびＩＲＣ膜２２の反対側の面にＡＲ膜２４を形成するようにしてもよい。さらに、図示は省略するが、基材１０の一方の面にＮＤ膜２０を部分的に形成し、他方の面にＩＲＣ膜２２を形成するようにしてもよく、この場合、ＮＤ膜２０側にＡＲ膜２４を形成するようにしてもよい。
【００９１】
また、図１４（ａ）に示されるように、ＮＤ膜２０をＮＤフィルタ１の中央部に部分的に設けるようにしてもよいし、同図（ｂ）に示されるように、ＮＤフィルタ１の中央部にＮＤ膜２０が形成されない領域を部分的に設けるようにしてもよい。このようにすることで、同図（ｃ）に示されるように、周囲の領域１ａとは可視光の透過率の異なる領域１ｂを中央部に備える目玉構造のＮＤフィルタ１を構成することができる。
【００９２】
なお、同図（ｃ）は、同図（ａ）または（ｂ）のＮＤフィルタ１のいずれか一方の面を示した概略図（平面図）である。ここで、同図（ａ）に示す例においては、中央部の領域１ｂが周囲の領域１ａよりも可視光の透過率が低い領域となり、同図（ｂ）に示す例においては、中央部の領域１ｂが周囲の領域１ａよりも可視光の透過率が高い領域となる。
【００９３】
このように、ＮＤフィルタ１を目玉構造に構成することにより、上記特許文献３（特開２００７−２２５７３５号公報）に記載してあるように、中央部分（領域１ｂ）とそれ以外の部分（領域１ａ）の使い分けをすることができる。なお、中央部の領域１ｂは、正確にＮＤフィルタ１の中央に設ける必要はなく、いずれかの方向にずれた位置に設けるようにしてもよいことは言うまでもない。また、中央部の領域１ｂの形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば楕円形状や多角形状等、その他の形状であってもよい。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態に係るＮＤフィルタ１は、光透過性を有する基材１０と、基材１０の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜２０と、ＮＤ膜２０が形成された基材１０における基材１０の表面またはＮＤ膜２０の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜（ＩＲＣ膜）２２と、を備えている。
【００９５】
このような構成とすることで、ＮＤ膜２０を形成する際に基材１０の変形に影響されることがないため、高精度な膜厚制御を行うことが可能となる。これにより、ＩＲカット機能を備えながらも、可視光領域における透過率の平坦性を従来以上に高めると共に、ＮＤフィルタ１の生産時の歩留まりを向上させることができる。
【００９６】
また、基材１０を従来以上に薄膜化することが可能となるため、ＮＤフィルタ１が組み込まれる機器のさらなるコンパクト化を実現することができる。なお、基材１０の厚みは３００μｍ以下であることが好ましく、１７５μｍ以下であればより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。
【００９７】
また、基材１０は平板状であり、ＮＤ膜２０は、基材１０の両面に形成され、ＩＲＣ膜２２は、基材１０のいずれか一方の面のＮＤ膜２０の上に形成されている。このようにすることで、ＮＤフィルタ１に可視光および赤外線の透過光量の調節機能に加えて、ＩＲＣ膜２２の反対側のＮＤ膜２０による反射防止機能を備えることができる。
【００９８】
また、基材１０の少なくともいずれか一方の面のＮＤ膜２０は、基材１０の表面において部分的に形成されるようにしてもよい。このようにすることで、光の透過位置の変更により、可視光の透過率を大きく変化させることが可能となる。
【００９９】
なお、ＮＤ膜２０は、平板状の基材１０の一方の面に形成され、ＩＲＣ膜２２は、ＮＤ膜２０の上に形成されるようにしてもよい。この場合、光の反射を調節（防止）するためのＡＲ膜２４が、基材１０の他方の面に形成されるようにしてもよい。
【０１００】
また、ＮＤフィルタ１において、ＮＤ膜２０は、平板状の基材１０の一方の面に形成され、ＩＲＣ膜２２は、基材１０の他方の面に形成されるようにしてもよい。
【０１０１】
また、ＮＤ膜２０は、誘電体膜を有する基材側誘電体層３０と、金属膜からなる金属層４０と、基材側誘電体層３０よりも可視光領域における消衰係数ｋが高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層５０と、を基材１０側から順に積層して構成されている。このようにすることで、金属層４０における光の消衰を基材側誘電体層３０および反基材側誘電体層５０によって適宜に調節することが可能となるため、赤外線カット機能を備えながらも可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【０１０２】
また、基材側誘電体層３０は、複数の誘電体膜を有し、互いに異なる材質の誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されている。また、反基材側誘電体層５０は、互いに異なる材質の複数の誘電体膜を有している。このようにすることで、透過率Ｔおよび反射率Ｒをより細かく調節することが可能となるため、反射率Ｒを低減しつつ、透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【０１０３】
なお、基材側誘電体層３０に含まれる誘電体膜（本実施形態では、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２および基材側第３誘電体膜３３）の厚み（膜厚）は、要求される特性や誘電体の材質等に応じて適宜に設定すればよく、特に限定されるものではないが、反射率Ｒを低減させるためには、基材側誘電体層３０の厚みを略１／２波長（λ＝５５０ｎｍ）に設定することが好ましい。
【０１０４】
同様に、反基材側誘電体層５０に含まれる誘電体膜（本実施形態では、反基材側第１誘電体膜５１、反基材側第２誘電体膜５３）の厚み（膜厚）は、特に限定されるものではないが、反射率Ｒを低減させるためには、最表面の誘電体膜（本実施形態では、反基材側第２誘電体膜５３）の厚みを略１／４波長（λ＝５５０ｎｍ）に設定することが好ましい。
【０１０５】
また、本実施形態では、基材側誘電体層３０を、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２および基材側第３誘電体膜３３の３層構成とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基材側誘電体層３０を１つの層から構成してもよいし、４つ以上の層から構成してもよい。すなわち、基材側誘電体層３０をいくつの誘電体膜の層から構成するかは、要求される特性や誘電体の材質等に応じて適宜に設定すればよい。
【０１０６】
同様に、反基材側誘電体層５０についても、本実施形態で示した層構成以外の層構成としてもよく、さらに高消衰膜５２のみから反基材側誘電体層５０を構成するようにしてもよい。
【０１０７】
また、反基材側誘電体層５０は、基材側誘電体層３０に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数ｋの高い材質から構成される高消衰膜５２を含んでいる。このようにすることで、金属層４０および高消衰膜５２が相乗的に機能するため、透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【０１０８】
また、高消衰膜５２は、窒化金属または酸化金属から構成されることが好ましい。このようにすることで、金属層４０とは異なる特性の高消衰膜５２を適宜に組み合わせることができる。
【０１０９】
また、高消衰膜５２は、金属膜（金属層）４０を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることがより好ましい。このようにすることで、例えば同一のターゲットを用いたスパッタリングにより金属層４０および高消衰膜５２を形成することが可能となり、成膜を効率的かつ低コストに行うことができる。
【０１１０】
また、金属膜（金属層）４０を構成する材質は、モル比で５０％以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることが好ましい。このようにすることで、安定的に可視光を消衰させることができる。
【０１１１】
また、基材側誘電体層３０は、基材側第１誘電体膜３１、基材側第２誘電体膜３２、および基材側第３誘電体膜３３を、基材１０側から順に積層して構成され、反基材側誘電体層５０は、反基材側第１誘電体膜５１、および反基材側第２誘電体膜５３を、基材１０側から順に積層して構成されている。このようにすることで、ＮＤ膜２０の層数（膜数）を増やすことなく、必要最低限の構成で可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することができる。
【０１１２】
また、反基材側誘電体層５０は、反基材側第１誘電体膜５１と反基材側誘電体膜５３の間に、基材側誘電体層３０に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数ｋの高い材質から構成される高消衰膜５２を有している。このようにすることで、金属層４０を補完する高消衰膜５２を適切に配置することができる。
【０１１３】
また、基材側第１誘電体膜３１、基材側第３誘電体膜３３、および反基材側第２誘電体膜５３は、第１の材質（本実施形態では、ＳｉＯ２）から構成され、基材側第２誘電体膜３２および反基材側第１誘電体膜５１は、第１の材質とは異なる第２の材質（本実施形態では、ＳｉＮ）から構成されている。このようにすることで、必要最低限の材質数で、可視光領域における透過率Ｔの平坦化を実現することができる。すなわち、従来以上の光特性を有するＮＤフィルタ１を低コストで実現することができる。
【０１１４】
このとき、第１の材質の可視光領域における屈折率ｎは、第２の材質の可視光領域における屈折率ｎ以下となっていることが好ましい。
【０１１５】
また、第１の材質は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３８乃至２．０のいずれかとなる材質であり、前記第２の材質は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３８乃至２．４のいずれかとなる材質であることが好ましい。
【０１１６】
また、第１の材質の波長５５０ｎｍにおける屈折率と、前記第２の材質の波長５５０ｎｍにおける屈折率との差が０．５以下であることが好ましい。
【０１１７】
このように、適宜の屈折率を有する第１の材質および第２の材質を使用することで、可視光領域における透過率Ｔを従来以上に平坦化することが可能となる。
【０１１８】
また、第１の材質および第２の材質は、共通の金属に異なる元素が結合した互いに異なる金属化合物であることが好ましい。このようにすることで、成膜を効率的に行うことができる。
【０１１９】
また、高消衰膜５２を構成する材質および第２の材質は、異なる金属に共通の元素が結合した互いに異なる金属化合物であることが好ましい。このようにすることで、成膜を効率的に行うことができる。
【０１２０】
また、第１の材質は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であり、第２の材質は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）であることが好ましい。このようにすることで、透過率Ｔを平坦化するために最適な材質の組合せを選定しながらも、成膜を効率化し、コストを低減することができる。
【０１２１】
また、金属膜（金属層）４０を構成する材質は、チタン（Ｔｉ）であり、高消衰膜５２を構成する材質は、窒化チタン（ＴｉＮ）であることが好ましい。このようにすることで、透過率Ｔを平坦化するために最適な材質の組合せを選定しながらも、成膜を効率化し、コストを低減することができる。
【０１２２】
なお、本発明のＩＲカット機能付きＮＤフィルタは、上記した実施の形態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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明のＮＤフィルタは、アナログカメラやデジタルカメラ、ビデオカメラ等の各種撮像装置の分野以外にも、可視光を使用する各種光学装置の分野で利用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１ ＮＤフィルタ
１０ 基材
２０ ＮＤ膜
２２ ＩＲカット膜（ＩＲＣ膜）
２４ ＡＲ膜
３０ 基材側誘電体層
３１ 基材側第１誘電体膜
３２ 基材側第２誘電体膜
３３ 基材側第３誘電体膜
４０ 金属層
５０ 反基材側誘電体層
５１ 反基材側第１誘電体膜
５２ 高消衰膜
５３ 反基材側第２誘電体膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する基材と、
前記基材の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、
前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、
ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項２】
前記基材は、平板状であり、
前記ＮＤ膜は、前記基材の両面に形成され、
前記ＩＲカット膜は、前記基材のいずれか一方の面の前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項３】
前記基材の少なくともいずれか一方の面の前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、
請求項２に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項４】
前記基材は、平板状であり、
前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、
前記ＩＲカット膜は、前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項５】
光の反射を調節するためのＡＲ膜が、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、
請求項４に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項６】
前記基材は、平板状であり、
前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、
前記ＩＲカット膜は、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項７】
前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、
請求項４乃至６のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項８】
前記基材の厚みが、３００μｍ以下であることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項９】
前記ＮＤ膜は、誘電体膜を有する基材側誘電体層と、金属膜からなる金属層と、前記基材側誘電体層よりも可視光領域における消衰係数が高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層と、を前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、
請求項１乃至８のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１０】
前記基材側誘電体層は、複数の前記誘電体膜を有し、互いに異なる材質の前記誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されることを特徴とする、
請求項９に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１１】
前記反基材側誘電体層は、互いに異なる材質の複数の前記誘電体膜を有することを特徴とする、
請求項９または１０に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１２】
前記反基材側誘電体層は、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を含むことを特徴とする、
請求項９乃至１１のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１３】
前記高消衰膜は、窒化金属または酸化金属から構成されることを特徴とする、
請求項１２に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１４】
前記高消衰膜は、前記金属膜を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることを特徴とする、
請求項１３に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１５】
前記金属膜を構成する材質は、モル比で５０％以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることを特徴とする、
請求項９乃至１４のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１６】
前記基材側誘電体層は、基材側第１誘電体膜、基材側第２誘電体膜、および基材側第３誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成され、
前記反基材側誘電体層は、反基材側第１誘電体膜、および反基材側第２誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、
請求項９乃至１５のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１７】
前記反基材側誘電体層は、前記反基材側第１誘電体膜と前記反基材側第２誘電体膜の間に、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を有することを特徴とする、
請求項１６に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１８】
前記基材側第１誘電体膜、前記基材側第３誘電体膜、および前記反基材側第２誘電体膜は、第１の材質から構成され、
前記基材側第２誘電体膜および前記反基材側第１誘電体膜は、前記第１の材質とは異なる第２の材質から構成されることを特徴とする、
請求項１７に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１９】
光透過性を有する基材と、
前記基材の表面中央部に部分的に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、
前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、
ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項２０】
光透過性を有する基材と、
前記基材の表面中央部の一部分を除く領域に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、
前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、
ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１】
光透過性を有する基材と、
前記基材の表面に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、
前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、
ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項２】
前記基材は、平板状であり、
前記ＮＤ膜は、前記基材の両面に形成され、
前記ＩＲカット膜は、前記基材のいずれか一方の面の前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項３】
前記基材の少なくともいずれか一方の面の前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、
請求項２に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項４】
前記基材は、平板状であり、
前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、
前記ＩＲカット膜は、前記ＮＤ膜の上に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項５】
光の反射を調節するためのＡＲ膜が、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、
請求項４に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項６】
前記基材は、平板状であり、
前記ＮＤ膜は、前記基材の一方の面に形成され、
前記ＩＲカット膜は、前記基材の他方の面に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項７】
前記ＮＤ膜は、前記基材の表面において部分的に形成されることを特徴とする、
請求項４乃至６のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項８】
前記基材の厚みが、３００μｍ以下であることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項９】
前記ＮＤ膜は、誘電体膜を有する基材側誘電体層と、金属膜からなる金属層と、前記基材側誘電体層よりも可視光領域における消衰係数が高く、かつ誘電体膜を有する反基材側誘電体層と、を前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、
請求項１乃至８のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１０】
前記基材側誘電体層は、複数の前記誘電体膜を有し、互いに異なる材質の前記誘電体膜同士が隣接するように積層して構成されることを特徴とする、
請求項９に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１１】
前記反基材側誘電体層は、互いに異なる材質の複数の前記誘電体膜を有することを特徴とする、
請求項９または１０に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１２】
前記反基材側誘電体層は、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を含むことを特徴とする、
請求項９乃至１１のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１３】
前記高消衰膜は、窒化金属または酸化金属から構成されることを特徴とする、
請求項１２に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１４】
前記高消衰膜は、前記金属膜を構成する金属の窒化物または酸化物から構成されることを特徴とする、
請求項１３に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１５】
前記金属膜を構成する材質は、モル比で５０％以上となるチタン、クロムまたはニッケルのいずれかであることを特徴とする、
請求項９乃至１４のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１６】
前記基材側誘電体層は、基材側第１誘電体膜、基材側第２誘電体膜、および基材側第３誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成され、
前記反基材側誘電体層は、反基材側第１誘電体膜、および反基材側第２誘電体膜を、前記基材側から順に積層して構成されることを特徴とする、
請求項９乃至１５のいずれかに記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１７】
前記反基材側誘電体層は、前記反基材側第１誘電体膜と前記反基材側第２誘電体膜の間に、前記基材側誘電体層に含まれる材質よりも可視光領域における消衰係数の高い材質から構成される高消衰膜を有することを特徴とする、
請求項１６に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１８】
前記基材側第１誘電体膜、前記基材側第３誘電体膜、および前記反基材側第２誘電体膜は、第１の材質から構成され、
前記基材側第２誘電体膜および前記反基材側第１誘電体膜は、前記第１の材質とは異なる第２の材質から構成されることを特徴とする、
請求項１７に記載のＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項１９】
光透過性を有する基材と、
前記基材の表面中央部に部分的に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、
前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、
ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【請求項２０】
光透過性を有する基材と、
前記基材の表面中央部の一部分を除く領域に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、
前記ＮＤ膜が形成された前記基材における前記基材の表面または前記ＮＤ膜の表面に形成されて赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜と、を備えることを特徴とする、
ＩＲカット機能付きＮＤフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−３７６１０（Ｐ２０１２−３７６１０Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７５４５７（Ｐ２０１０−１７５４５７）
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（５０７２００９３８）株式会社タナカ技研 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（５０７２００９３８）株式会社タナカ技研 (8)
【Ｆターム（参考）】
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