ＮＤフィルタ、光量調節装置、レンズ鏡筒及び撮像装置
【課題】グラデーションＮＤフィルタにおける低濃度領域での薄膜の均一化を図り、小絞り時の解像度の向上を図る。
【解決手段】透明基材２上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜３を有し、光学吸収膜３における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜７と誘電体膜８との積層膜９を形成してＮＤフィルタを構成する。
【解決手段】透明基材２上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜３を有し、光学吸収膜３における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜７と誘電体膜８との積層膜９を形成してＮＤフィルタを構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばビデオカメラ、デジタルスチルカメラに代表される撮像装置等の光量調節に使用するＮＤフィルタ、このＮＤフィルタを有する光量調節装置、レンズ鏡筒及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置においては、その撮像光学系に入射光の透過率を変化させる減光（ＮＤ：Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）機能を備えた光学フィルタ、いわゆるＮＤフィルタが組み込まれている（特許文献１参照）。ここでは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を成膜してなるグラデーションＮＤフィルタが開示されている。このようなＮＤフィルタでは、光透過率の波長に対する平坦性を図るために、光学吸収膜を複数の膜による積層膜で形成し、入射光に対して膜間で互いに光学干渉させて波長に対する透過率を平坦化することが行われている。すなわち、光学吸収膜は、低屈折率の金属又は金属酸化膜（例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉまたはこれ等金属の酸化物）と低屈折率の誘電体膜（例えばシリコン酸化膜）の積層膜で形成される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４ー２０５９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したＮＤフィルタでは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉなど比較的低い融点から成る材料で形成された薄膜においては、屈折率ｎが高く、機械的膜厚ｄを薄くしなければならない。濃度を段階的に薄く変化させようとすれば、ある濃度以下では、高屈折率及び低屈折率の層で形成されていたフィルタ条件を満たすことが出来ず、色むら等が発生する不具合があった。
【０００５】
色むらについて説明する。連続的に厚みを少なくした金属薄膜を形成する過程では、膜厚が薄くなるほど均一な膜厚の成膜が困難になり、場所によっては、例えば最小濃度側で設計通りの干渉が起こらず、平坦な透過率の分光特性が得られないことが起こり得る。これが色むらとなって不具合が発生する。
【０００６】
また、図３３に示すように、ある濃度以下の薄膜部分を大きく除去すると、除去した部分と残った薄膜部分とで濃度が異なることから、小絞り時に解像度が劣化する不具合が生じていた。
【０００７】
一般に薄膜型のＮＤフィルタでは、誘電体膜と金属膜を合計７層から２３層程度積層して構成される。このため、反射率および透過率の可視域での分光特性が大きくばらつき安く、特性の制御が難しい。Ｔｉ，ＣｒまたはＮｉからなる金属膜は、いずれも１０ｎｍ以下の極薄いものである上、透過率が膜厚に対して非常に敏感であるために膜厚制御が困難であった。この点でも再現性良く平坦な透過率の分光特性が得られない。特にクラデーションＮＤフィルタでは、最小濃度部において光学濃度０．１付近でマスキングせざるを得ず、光学濃度の段差が比較的大きくなり、指標となるＭＩＦが劣化していた。
【０００８】
図３３に、この状態のグラデーションＮＤフィルタ２０１を模式的に示す。このＮＤフィルタ２０１は、透明基材２０２の表面に多層膜による光学吸収膜、すなわち光透過率が連続的に変化するように低濃度領域に向って合計の膜厚が漸次小となる光学吸収膜２０３が形成され、光学吸収膜２０３の最小濃度の先端部において、光学濃度０．１以下の部分がマスキングにより除去されて構成される。このようなＮＤフィルタ２０１では、最小濃度の先端部とこれに隣接する透明基材２０２の領域との間で光学濃度の段差が比較的大きくなり、ＭＩＦが劣化し、小絞り時の解像度が劣化する。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑み、先端部での除去分を限りなく小さくし、色むらを発生させず、小絞り時の解像度を高める上で有利となるＮＤフィルタを提供するものである。
また本発明は、上記ＮＤフィルタを有した光量調節装置、レンズ鏡筒、及び撮像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るＮＤフィルタは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有し、光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のＮＤフィルタでは、光学吸収膜としてニオブ膜と誘電体膜の積層膜が用いられる。ニオブ膜は、従来用いられている金属膜に比べて屈折率が小さく、光学吸収膜における低濃度部位において従来金属膜より厚い成膜が可能になり、安定した薄膜が形成できる。これにより、低濃度部位の先端での除去部分小さくできる。
【００１２】
本発明に係る光量調節装置は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根とＮＤフィルタを有し、ＮＤフィルタを上記のＮＤフィルタで構成することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るレンズ鏡筒は、内部に少なくとも撮像レンズ系と光量調節装置を備え、光量調節装置を絞り開口を形成する複数の絞り羽根と上記のＮＤフィルタを有して構成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る撮像装置は、撮像レンズ系へ入射した光量を調節するための光量調節装置を有し、光量調節装置を絞り開口を形成する複数の絞り羽根と上記のＮＤフィルタを有して構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るＮＤフィルタによれば、光学濃度Ｄが比較的低い領域、例えばＤ＝０．１以下の領域まで安定した薄膜が形成され、いわゆる低濃度部位における先端部の除去を従来に比べて少なくすることができる。従って、小絞り時の解像度を向上することができる。また、上記光学濃度Ｄが比較的低い領域において、均一な膜厚の薄膜形成ができるので、濃度勾配があっても、色むらが少ないＮＤフィルタを構成することができる。
【００１６】
本発明に係る光量調節装置、レンズ鏡筒及び撮像装置によれば、上述の本発明ＮＤフィルタを使用することにより、色むらが少なく、小絞り時における解像度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１及び図２に、本発明に係るＮＤフィルタ、すなわち透明基材上に光透過率が連続的に変化する光学吸収膜を形成したグラデーションＮＤフィルタの第１実施の形態を示す。第１図は、本実施の形態のＮＤフィルタ１の全体の模式図であり、光透過性の基材、好ましくは透明基材２上に光透過率が連続的に変化するように、膜厚を連続的に変化させて光学濃度を変化させた光学吸収膜３を成膜して構成される。この光学吸収膜３は、光透過率の可視域（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度）での分光特性が平坦となるように、高屈折率の金属または金属酸化物の薄膜と低屈折率の誘電体薄膜との積層膜により形成される。
【００１９】
本実施の形態において、光学吸収膜を連続的に形成するとは、光学吸収膜の膜厚を段階的に変化させて形成すること、光学吸収膜の膜厚を所定の勾配で漸次変化させて形成することを含む。
【００２０】
そして、本実施の形態に係るＮＤフィルタ１は、特に、光学吸収膜３における低光学濃度領域の先端側にニオブ（Ｎｂ）膜とこれより低屈折率の誘電体膜との積層膜を形成して構成される。より詳しくは、先端部分４において最先端部を含めた領域、あるいは最先端部を除く領域がＮｂ膜と誘電体膜の積層膜で形成される。
【００２１】
すなわち、図２に示すように、透明基材２に形成された光学吸収膜３において、低濃度領域の先端部分、いわゆる低濃度部位５に接する先端部分４が第１層目のＮｂ膜７と第２層目の誘電体膜８との２層膜９にて形成される。さらに先端部分４の最先端部に単層の誘電体膜８Ａが形成される。２層膜９のそれぞれのＮｂ膜７及び誘電体膜８の膜厚は、可視域での分光特性が平坦（可視光波長域に関して光透過率が均一）になるように、設定される。この先端部分４は、光学吸収膜の先端側での濃度差の段差を緩和する、いわゆる濃度勾配緩和部位に相当する。
【００２２】
透明基材２は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、あるいはガラス基板などを用いることができ、本例では厚さ１６６μｍのＰＲＴフィルムを用いている。誘電体膜８は、Ｎｂ膜７の屈折率（＝１．８〜２．０）より小さい屈折率材料で形成される。この誘電体膜８としては、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、あるいはフッ化物膜（例えばＭＧＦ：フッ化マクネシウム、屈折率＝１．３８）を用いることができ、本例ではＳｉＯ２膜を用いている。
【００２３】
光学吸収膜３の低濃度部位５、さらには高濃度部位は、Ｎｂ膜、あるいは他のＣｒ，Ｔｉ，Ｎｉ等の金属膜、又はこれらの金属酸化物と、低屈折率の誘電体膜との積層膜で形成される。例えば、図２において、最先端部を膜厚ｄ１＝８１ｎｍ程度のＳｉＯ２膜８Ａで光学濃度Ｄ＝０．０４とし、これに隣接する先端部分を膜厚ｄ２＝３ｎｍ程度のＮｂ膜７と膜厚ｄ３＝８１ｎｍのＳｉＯ２膜８の２層膜９で光学濃度Ｄ＝０．０８としたとき、先端部分４に隣接する低濃度部位５を光学濃度Ｄ＝０．５以下となるように、Ｎｂ膜または上記他の金属または金属酸化物と誘電体膜の積層膜で形成することができる。
【００２４】
図３〜図５に低濃度部位５の積層膜の例を示す。
図３は、低濃度部位５の先端部分４に隣接する領域をＮｂ膜７とＳｉＯ２膜８との４層膜で形成した例である。すなわち、低濃度部位５の先端部分４に隣接する領域を、光学濃度Ｄ＝０．３となるようなＮｂ膜７とＳｉＯ２膜８との４層膜で形成することができる。すなわち例えば、膜厚ｄ４＝１．６ｎｍのＮｂ膜７と、膜厚ｄ５＝８１ｎｍのＳｉＯ２膜８と、膜厚ｄ６＝５．８ｎｍのＮｂ膜７と、膜厚ｄ７＝７４ｎｍのＳｉＯ２膜８とによる４層の積層膜で形成される。
先端部分４の膜構成、光学濃度は図２で説明したと同様であるので、詳細説明を省略する。これ以降の高濃度領域においてもＮｂ膜とＳｉＯ２膜の積層膜で形成することができる。
【００２５】
図４は、低濃度部位５の先端部分４に隣接する領域を、光学濃度Ｄ＝０．３となるようなＣｒ膜１２と誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜８との４層膜で形成することができる。先端部分４の膜構成、光学濃度は図２で説明したと同様であるので、詳細説明を省略する。これ以降の高濃度領域においてもＣｒ膜と誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜の積層膜で形成することができる。
【００２６】
図５は、低濃度部位５の先端部分４に接する領域を、光学濃度Ｄ＝０．１となるようなＮｂ膜７とＳｉＯ２膜８との積層膜で形成し、それ以降の低濃度部位の光学濃度の高い領域をＣｒ膜と誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜の積層膜で形成することができる。先端部分４の膜構成、光学濃度は図２で説明したと同様であるので、詳細説明を省略する。これ以降の高濃度領域においてもＣｒ膜と誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜の積層膜で形成することができる。
【００２７】
なお、上例において、低濃度部位５では、光学濃度Ｄが０．５以下の領域内で連続的に光学濃度が変化するように膜厚、膜層数を設定することができる。
【００２８】
第１実施の形態に係るＮＤフィルタ１によれば、光学吸収膜３において、低光学濃度領域の先端側をＮｂ膜７と誘電体膜８との積層膜９により形成するので、光学濃度が低い例えば光学濃度Ｄ＝０．１以下の低い領域でも安定した薄膜で形成され、解像劣化の少ない特性を得ることができる。すなわち、ある波長λの光において、Ｎｂ膜はその屈折率が従来用いられているＣｒ，Ｔｉ，Ｎｉ等の他の金属膜の屈折率に比べて小さいので、同じ光学濃度の形成に当たり、物理膜厚を厚く形成することができる。従って、従来ではフィルタ条件を満たすことが出来なかったＤ＝０．１以下の領域においても均一な膜厚の連続膜の形成が可能になり、色むらなどが発生しないＮＤフィルタが得られる。
【００２９】
また、図６の透過率―波長特性で示すように、定性的には、ＰＥＴフィルム上にＳｉＯ２膜を一層付けた場合は実線Ｉの山形曲線となり、ＰＥＴフィルム上にＮｂ膜を一層付けた場合は破線IIの谷形曲線となり、従ってＮｂ膜７とＳｉＯ２膜８の積層膜９の場合は一点鎖線IIIの平坦な特性になる。積層する層数を増やす程、平坦化し易くなる。
本実施の形態のＮＤフィルタでは、小絞り時に高解像度が得られるＮＤフィルタを提供できる。
【００３０】
図７に、本発明に係るＮＤフィルタの第２実施の形態を示す。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１５は、透明基材である例えばＰＥＴフィルム２上に光学吸収膜３の先端部分の積層膜９の形成に際して、ＰＥＴフィルム２の表面に極薄の密着部材、例えばＳｉＯｘ（ｘ＝０〜２）物質１６を介してＮｂ膜７を成膜し、さらにその上にＳｉＯ２膜８を形成して構成される。ＳｉＯｘ物質１６としては、Ｓｉ，ＳｉＯ，ＳｉＯ２とすることができる。また、極薄のＳｉＯｘ物質としては、粒状体で散在したもの、島状の薄膜で散在したもの、さらには全体が繋がって薄膜として形成されたものとすることがでる。これらは、製造条件によって変わる。ＳｉＯｘ物質１６の膜厚としては、２ｎｍ以下とするのが好ましい。
その他の構成は、前述の図２で説明したと同様であるので、詳細説明は省略する。
【００３１】
第２実施の形態に係るＮＤフィルタ１５によれば、密着部材１６となるＳｉＯｘ物質１６を介してＮｂ膜７を透明基材２上に成膜することにより、Ｎｂ膜７の透明基材２に対する接着強度が上がり、信頼性の高いＮＤフィルタが得られる。その他、第１実施の形態と同様の効果を奏する。
【００３２】
図８に、本発明に係るＮＤフィルタの第３実施の形態を示す。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１７は、図２に示すと同様に透明基材２に形成された光学吸収膜３において、低濃度部位５に接する先端部分４を第１層目のＮｂ膜７と第２層目の誘電体膜、例えばＳｉＯ２膜８との２層膜９にて形成し、さらに先端部分４の最先端部に単層の誘電体膜、例えばＳｉＯ２膜８Ａを形成するも、特に、最先端のＳｉＯ２膜８Ａと２層膜９のＳｉＯ２膜８とを一回の成膜工程により同じ膜厚で形成して構成される。
その他の構成は図２で説明したと同様であるので、詳細説明は省略する。
【００３３】
図９は、図８のＮＤフィルタの要部の製造工程図である。
先ず、図９Ａに示すように、透明基材のＰＥＴフィルム２に先端部分４を除く低濃度部位５及びそれに連続する高濃度領域を形成する。そして、先端部分４の最先端領域にマスキング剤を所要の厚さ例えば１００μｍに塗布してマスク２１を形成する。その後、先端部分４に対応するマスク２１及びＰＥＴフィルム２上にＮｂ膜７を成膜する。
【００３４】
次に、図９Ｂに示すように、マスク２１と共にその上のＮｂ膜７を選択的に除去する。これにより、ＰＥＴフィルム２上に先端分４のＮｂ膜７が残る。
【００３５】
次に、図９Ｃに示すように、低濃度部位５上及び図示しないが連続する高濃度領域上にわたってマスキング剤を所要の厚さ例えば１００μｍに塗布してマスク２２を形成する。
【００３６】
次に、図９Ｄに示すように、最先端部に対応するＰＥＴフィルム２上と、先端部分４のＮｂ膜７上と、及び低濃度部位５とこれに連続する高濃度領域上のマスク２２上とにわたって誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜８を同一膜厚で成膜する。
【００３７】
次に、図９Ｅに示すように、マスク２２と共にその上のＳｉＯ２膜８を選択的に除去する。これにより、光学吸収膜３の先端部分４において最先端部のＳｉＯ２膜８ＡとＮｂ膜７上のＡＳｉＯ２膜８とが同時に同じ膜厚で形成される。このようにして目的の第３実施の形態のＮＤフィルタ１７を得る。
【００３８】
第３実施の形態に係るＮＤフィルタ１７によれば、先端部分４のＮｂ膜７上のＳｉＯ２膜８と最先端部の単層のＳｉＯ２膜８Ａとを、後述のスパッタ装置のＰＥＴフィルムの移送速度を一定にして成膜できるので、成膜が容易になる。その他、図２で説明したと同様の効果を奏する。
【００３９】
上述した本発明の実施の形態に係るＮＤフィルタのＮｂ膜７及び誘電体膜のＳｉＯ２膜８、８Ａはスパッタリング装置を用いて成膜する。図１０に本実施の形態に適用されるスパッタリング装置の概略を示す。このスパッタリング装置３０は、真空チャンバ３１と、真空チャンバ３１内に配置されたキャンロール３５と、キャンロール３５の下方に配置されたＮｂ膜の原材料となるＮｂターゲット板３２ａと、ＳｉＯ２膜の原材料となるＳｉターゲット板３２ｂとを有して成る。
【００４０】
キャンロール３５は回転可能に配置され、対のガイロローラ４１を介してキャンロール３５の面上に沿って被成膜フィルム基材、例えば透明のＰＥＴフィルム２を移送するようになされている。ＰＥＴフィルム２は下方のターゲット板３２ａ，３２ｂに対向して移送される。Ｎｂターゲット板３２ａ及びＳｉターゲット板３２ｂは、それぞれ所要の負電圧が印加されるバッキングプレート電極３３上に固着され、このバッキングプレート電極３３は絶縁リング３４を介して真空チャンバ３１の底部に固着される。
【００４１】
真空チャンバ３１の外部には第１のスパッタ用電源３７Ａ，第２のスパッタ用電源３７Ｂが配置される。これら第１及び第２のスパッタ用電源３７Ａ，３７Ｂからバッキングプレート電極３３を介してそれぞれのＮｂターゲット板３２ａ、Ｓｉターゲット板３２ｂに所要の電力、本例では負のＤＣ電圧が供給される。真空チャンバ３１は接地電位が供給される。真空チャンバ３１にはガス導入ポート３８及び排気口３９が設けられる。
【００４２】
次に、このスパッタリング装置３０を用いてＮＤフィルタの製造方法の一実施の形態を説明する。図１１に成膜フローを示す。開始後、ステップＳ１で、各ポンプにより排気口３９を通じてチャンバ３１内を真空引きして圧力１０−４Ｐａ程度の真空度にする。
次のステップＳ２で、ガス導入ポート３８を通じて真空シャンバ３１内にＡｒガスを導入する。そして第１のスパッタ用電源３７Ａからバッキンプレート電極３３に負のＤＣ電圧を印加する。
【００４３】
次のステップＳ３で、接地電位の真空チャンバ３１と負電位のバッキングプレート電極３３間で放電が開始し、Ａｒガスが電離してプラズマ状態４２Ａが発生する。
次のステップＳ４で、イオン化されたＡｒ＋ 粒子が負電位のＮｂターゲット板３２ａに衝突し、ターゲット粒子、すなわちＮｂ粒子が飛散しスパッタリングが開始される。このＮｂ粒子はキャンロール３５上を移送するＰＥＴフィルム２上で堆積し、Ｎｂ膜を成膜する。この膜厚は２〜３ｎｍから層状に成膜され始め、光学膜として用いることができる。
【００４４】
次のステップＳ５で、ＰＥＴフィルム２がＳｉターゲット板３２ｂに対向する位置に移送される。そして、第２のスパッタ用電源３７ＢからＳｉターゲット板３２ｂのバッキングプレート電極３３に負のＤＣ電圧が印加される。同時にガス導入ポート３８を通じてＡｒガスとＯ２ガスの混合ガスを導入してＳｉの反応性スパッタリングを開始する。すなわち、前述と同様にプラズマ４２Ｂが発生し、イオン化されたＡｒ＋粒子が表面をＯ２ガスで酸化した負電位のＳｉターゲット板３２ｂ、すなわち表面がＯ２ガスで酸化されたＳｉターゲット板３２ｂに衝突し、シリコン酸化物粒子が飛散してＰＥＴフィルム２上にＳｉＯ２のスパッタ膜を成膜する。
【００４５】
成膜時の膜厚制御としては、図１２に示すように、被成膜フィルム基材２の送り速度制御によって成膜速度を制御して膜厚を制御する方法がある。すなわち、バッキングプレート電極３３を介してターゲット板３２〔３２ａ，３２ｂ）の電圧を一定にしてプラズマ状態４２を一定にしたとき、遅い送り速度Ｖ１であれば成膜の膜厚は厚くなり、送り速度をＶ２，Ｖ３と速めるに従って成膜の膜厚は薄くなる。
また、図１３に示すように、被成膜フィルム基材２の送り速度を一定Ｖ２とし、ターゲット板（３２ａ，３２ｂ）のバッキングプレート電極３３を介してターゲット板３２〔３２ａ，３２ｂ〕に印加する電圧で成膜速度を制御して膜厚を制御する方法がある。すなわち、印加電圧が大きいとプラズマ状態４２が大きくなり、ターゲット板からの飛散粒子が増加して膜厚は厚くなる。逆に、印加電圧が小さければプラズマ状態４２が小さくなり、ターゲット板からの飛散粒子が減り膜厚は薄くなる。
【００４６】
このように被成膜フィルム基材２の送り速度、印加電圧等で膜厚を制御することにより、濃度差が比較的少ないＮＤフィルタを作製することができる。
【００４７】
図１４に、本発明に係るＮＤフィルタの第４実施の形態を示す。ここでは、濃度Ｄ＝０．５〜１．０の濃度勾配を有するＮＤフィルタに適用した例について説明する。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１８は、透明基材である例えばＰＥＴフィルム２上に膜厚が連続的に変化した第１層目のＮｂ膜４１を成膜し、このＮｂ膜４１の傾斜面上に各々の膜に関して低濃度部位から高濃度部位にわたって同じ膜厚となるように、順次第２層目の誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜４２、第３層目のＮｂ膜４３及び第４層目の誘電体膜の例えばＳｉＯ２ 膜４４を成膜して、積層膜による光学吸収膜４５を形成して構成される。
【００４８】
低濃度部位の最先端部での各膜の膜厚は次の通りである。第１層目Ｎｂ膜４１の膜厚が５．５ｎｍ、第２層目ＳｉＯ２膜４２の膜厚が９０ｎｍ、第３層目Ｎｂ膜４３の膜厚が９ｎｍ、第４層目ＳｉＯ２膜４４の膜厚が７５ｎｍである。この最先端部の濃度Ｄは０．５である。
高濃度部位の最端部での各膜厚は通りである。第１層目Ｎｂ膜４１の膜厚が２０５ｎｍ、第２層目ＳｉＯ２膜４２の膜厚が９０ｎｍ、第３層目Ｎｂ膜４３の膜厚が９ｎｍ、第４層目ＳｉＯ２膜４４の膜厚が７５ｎｍである。この高濃度部位の最端部の濃度Ｄは１．０である。
【００４９】
濃度Ｄ＝０．５の位置（低濃度部位の最先端部）での透過率−波長特性を図１５に示す。また、濃度Ｄ＝１．０の位置（高濃度部位の最端部）での透過率−波長特性を図１６に示す。図１７の表図にＮｂの波長に対する屈折率ｎ、吸収特性ｋを示す。
図１５の曲線ａ及び図１６の曲線ｂに示すように、第４実施の形態のＮＤフィルタでは透過率の波長に対する平坦性が良好に得られている。
【００５０】
図１８に、本発明に係るＮＤフィルタの第５実施の形態を示す。ここでは、さらに低濃度部分を追加して濃度Ｄ＝０．０６〜１．０の濃度勾配を有するＮＤフィルタに適用した例を示す。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１９は、透明基材である例えばＰＥＴフィルム２上に膜厚が連続的に変化した第１層目のＮｂ膜４１を成膜し、この上に順次第２層目の誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜４２、第３層目のＮｂ膜４３及び第４層目の誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜４４を成膜する。このとき、第２及び第２層目のＳｉＯ２膜４２、４４は各々、低濃度部位５から高濃度部位６にわたって同じ膜厚で且つ第１層目のＮｂ膜４１の低濃度部位５の最先端部を越えたＰＥＴフィルム２上まで延長して形成される。第３層目のＮｂ膜４３は、濃度勾配が付くように、且つ第１層目のＮｂ膜４１の低濃度部位５の最先端部を越えて延長して形成される。
【００５１】
第１層目のＮｂ膜４１の膜厚は図１４と同様に高濃度部位の最端部で２０ｎｍ、低濃度部位の最先端部で５．５ｎｍである。第２層目のＳｉＯ２膜４２の膜厚は図１４と同様に９０ｎｍ一定である。第４層目のＳｉＯ２膜４４の膜厚は図１４と同様に７５ｎｍ一定である。さらに、第３層目のＮｂ膜４３の膜厚は連続的に変化して形成され、高濃度部位６の最端部では図１４と同様の９ｎｍとしている。図１８の上部に各位置での濃度Ｄを記載している。
【００５２】
第５実施の形態に係るＮＤフィルタによれば、Ｄ＝０．０６〜１．０の濃度勾配を有するＮＤフィルタを構成することができ、前述の実施の形態と同様の効果を奏し、小絞り時に高解像度が得られるＮＤフィルタを提供できる。
【００５３】
上述の各実施の形態に係るＮＤフィルタにおいては、光学吸収膜３の最表面にはハンドリングの際などの指紋、汚れが付かないように、酸化シリコン系有機膜、あるいはテフロン（登録商標）膜などを成膜して置くことが好ましい。
【００５４】
図１９〜図２６に、本発明に係る好ましい膜構成を有するＮＤフィルタの第６実施の形態を示す。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１０１は、図１９に示すように、光透過性の基材、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム１０２の一方の面上に高屈折率のニオブ（Ｎｂ）薄膜と低屈折率の酸化シリコン（ＳｉＯ２）薄膜との積層膜による光学吸収膜、いわゆるＮＤ膜１０３を形成し、ＰＥＴフィルム１０２の他方の面に反射防止膜１０４を形成して構成される。ＮＤ膜１０３は、例えば光学濃度Ｄが連続的に変化するように低濃度部位１０５から高濃度部位１０６に至って全体の膜厚が漸次厚く成るように形成される。本例では、光学濃度Ｄが０．０４〜１．５まで変化したＮＤフィルタを構成している。
【００５５】
そして、本実施の形態に係るＮＤ膜１０３は、光学濃度Ｄが０．５以上の高濃度部位１０６、本例では０．５から１．５までの高濃度部位１０６をＳｉＯ２薄膜膜とＮｂ薄膜を交互に積層した６層膜で形成し、光学濃度Ｄが０．０８から０．５までの低濃度部位１０５をＳｉＯ２ 薄膜とＮｂ薄膜を交互に積層した４層膜で形成し、低濃度部位１０５における光学濃度Ｄが０．０８の先端部分をＳｉＯ２薄膜膜とＮｂ薄膜の２層膜で形成し、光学濃度Ｄが０．０４の最先端部分をＳｉＯ２薄膜膜の１層で形成して構成される。また、反射防止膜１０４は、ＮＤ膜１０３の構成材料を用いた積層膜、すなわちＮｂ２ Ｏ３ 薄膜とＳｉＯ２ 薄膜を交互に積層した４層膜で形成して構成される。
【００５６】
ＮＤ膜１０３及び反射防止膜１０４の設計では、光の透過率、反射率が光の波長に対してフラット（平坦）な特性を有すること、膜の光学アドミッタンスが１．０に近い、好ましくは１．０になる（すなわち空気と同じ光学特性になる）ことが望まれる。一方、ＮＤ膜１０３としては、膜の層数を少なくして最適な光学特性を得ることが望まれる。ＮＤフィルタを製作する上では膜の層数を少なくした方が製造の簡単化が図れる。しかし、実際には、上記の最適な光学特性が得られる層数、膜厚を見出すことは困難である。
【００５７】
本実施の形態では、特に光学濃度Ｄが０．５以上の高い高濃度部位１０６において、ＮＤ膜１０３を６層構造にし、各層の膜厚を最適化することで良い特性が得られることを見出した。一方、反射防止膜も４層構造にし、各層の膜厚を最適化することで良い特性が得られることを見出した。
【００５８】
ＮＤ膜１０３としては、図２０、図２３に示すように、１層目、３層目、５層目のＮｂ薄膜１１１、１１３、１１５と、２層目、４層目、６層目のＳｉＯ２薄膜１１２、１１４、１１６との積層膜で形成される。ＮＤ膜１０３における１層目、３層目、５層目のＮｂ薄膜１１１、１１３、１１５は、光学濃度Ｄが高くなるに従って各層の膜厚が厚くなる。２層目、４層目、６層目のＳｉＯ２薄膜１１２、１１４、１１６は、ＮＤ膜１０３の全体の光学アドミッタンスを１．０に近づけるように膜厚が設定される。反射防止膜１０４としては、同図に示すように、１層目、３層目のＮｂ２Ｏ３薄膜１２１、１２３と、２層目、４層目のＳｉＯ２薄膜１２２、１２４との積層膜で形成される。反射防止膜におけるＮｂ２Ｏ３薄膜１２１、１２３及びＳｉＯ２ 薄膜１２２、１２４の各層は、反射防止膜１０４の全体の光学アドミッタンスを１．０に近づけるような膜厚に設定される。
【００５９】
図２０に、光学濃度Ｄ＝０．７５付近でのＮＤ膜１０３と反射防止膜１０４の最適な薄膜構成を示す。ＮＤ膜１０３は、膜厚７５μｍの光透過性の基材であるＰＥＴフィルム１０２の一方の面上に、膜厚８ｎｍのＮｂ薄膜１１１と、膜厚８１ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１２と、膜厚７１ｎｍのＮｂ薄膜１１３と、膜厚７１ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１４と、膜厚５．９ｎｍのＮｂ薄膜１１５と、膜厚７０ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１６との６層をこの順に積層して構成される。
反射防止膜１０４は、ＰＥＴフィルム１０２の反対の面上に、膜厚１０３ｎｍのＮｂ２Ｏ３薄膜１２１と、膜厚１７０ｎｍのＳｉＯ２薄膜１２２と、膜厚１ｎｍのＮｂ２Ｏ３薄膜１２３と、膜厚４３ｎｍのＳｉＯ２薄膜１２４との４層をこの順に積層して構成される。
【００６０】
図２１に上記Ｄ＝０．７５の膜構成における透過率―波長特性を示し、図２２に同膜構成における反射率―波長特性を示す。この膜構成によれば、透過率及び反射率のフラット性（平坦性）はいずれも良いことが認められる。また光学アドミッタンスは１．０に近い。
【００６１】
図２３に、光学濃度Ｄ＝０．９付近でのＮＤ膜１０３と反射防止膜１０４の最適な薄膜構成を示す。ＮＤ膜１０３は、光透過性の基材であるＰＥＴフィルム１０２の一方の面上に、膜厚１１ｎｍのＮｂ薄膜１１１と、膜厚７９ｎｍのＳｉＯ２ 薄膜１１２と、膜厚６．６ｎｍのＮｂ薄膜１１３と、膜厚７３ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１４と、膜厚６．９ｎｍのＮｂ薄膜１１５と、膜厚６９ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１６との６層をこの順に積層して構成される。
反射防止膜１０４は、ＰＥＴフィルム１０２の反対の面上に、膜厚１０６ｎｍのＮｂ２ Ｏ３薄膜１２１と、膜厚１６９ｎｍのＳｉＯ２薄膜１２２と、膜厚５．１ｎｍのＮｂ２Ｏ３薄膜１２３と、膜厚３６ｎｍのＳｉＯ２薄膜１２４との４層をこの順に積層して構成される。
【００６２】
図２４に上記Ｄ＝０．９の膜構成における透過率―波長特性を示し、図２５に同膜構成における反射率―波長特性を示す。この膜構成によれば、透過率及び反射率のフラット性（平坦性）はいずれも良いことが認められる。また光学アドミッタンスは１．０に近い。
【００６３】
ＮＤ膜１０３における１層目、３層目、５層目のＮｂ薄膜１１１、１１３、１１５は、光学濃度Ｄが高くなるに従って各層の膜厚が厚くなる。２層目、４層目、６層目のＳｉＯ２薄膜１２１、１２４、１２６は、ＮＤ膜１０３の光学アドミッタンスを１．０に近づけるように膜厚が設定される。光学アドミッタンスは、文献〔「光学薄膜の基礎理論」小檜山光信著 オプトロニクス社発行〕に記載の式を用いて求めることができる。
【００６４】
すなわち、Ｎｂ薄膜１１１、１１３、１１５の膜厚を所要の透過率になるように決め、ＳｉＯ２薄膜１１２、１１４、１１６の膜厚を光学アドミッタンスが１．０になるように決める。Ｎｂ薄膜の膜厚を１．０になるように微調整する。この工程を繰り返して最終的な膜厚を決定する。反射防止膜１０４の各層の膜厚も同様にして決定される。
【００６５】
なお、ＮＤ膜１０３及び反射防止膜１０４を構成する各膜厚は、膜材料の特性のパラメータの違いにより透過率プロファイルが変わり得るので、上記の数値には許容値（範囲）を有する。すなわち、光学アドミッタンスを求める際の、膜材料の屈折率―波長特性、光吸収率―波長特性は、例えば３点の波長で近似して得ているので、近似の取り方で上記特性に多少のずれが生じる。このため上記各膜厚には許容値を有する。
【００６６】
図２６に、ＮＤフィルタ１０１の低濃度部位１０５のＮＤ膜１０３と反射防止膜１０４の最適な薄膜構成を示す。光学濃度Ｄ＝０．３付近において、ＮＤ膜１０３は、膜厚１．６ｎｍのＮｂ薄膜１３１と、膜厚８１ｎｍのＳｉＯ２薄膜１３２と、膜厚５．８ｎｍのＮｂ薄膜１３３と、膜厚７４ｎｍのＳｉＯ２薄膜１３４との４層をこの順に積層して構成される。光学濃度Ｄ＝０．０８付近において、ＮＤ膜１０３は、膜厚３ｎｍのＮｂ薄膜１４１と、膜厚８１ｎｍのＳｉＯ２薄膜１４２との２層を積層して構成される。光学濃度Ｄ＝０．０４付近において、ＮＤ膜１０３は、膜厚８１ｎｍの１層のＳｉＯ２薄膜１５１で構成される。反射防止膜１０４は、上述したようにＮｂ薄膜１２１、１２３とＳｉＯ２薄膜１２２、１２４の４層膜で形成され、反射防止膜１０４の各層の膜厚は、反射防止膜１０４の光学アドミッタンスが１．０に近づくように設定される。
【００６７】
ＮＤ膜１０３及び反射防止膜１０４は、前記図１０で説明したように、スパッタリング装置の同じ真空チャンバー内で成膜される。真空チャンバー内には、Ｎｂターゲット板とＳｉターゲット板が配置され、酸素ガス（Ｏ２）アルゴンガス（Ａｒ）が選択的に導入され、Ｎｂ薄膜、ＳｉＯ２薄膜、Ｎｂ２Ｏ３薄膜の成膜がなされる。膜厚制御は、移送するＰＥＴフィルタの送り速度を制御することにより可能である。ＮＤ薄膜１０３及び反射防止膜１０４は、同じ真空チャンバー内で同一工程で成膜され、光学アドミッタンスの調整が行われる。
【００６８】
上述の本実施の形態に係るＮＤフィルタ１０１によれば、膜層数を少なくして最適の光学特性を有するＮＤフィルタを得ることができる。また、本実施の形態のＮＤフィルタ１０１は、反射防止膜を有するので、例えばＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置に対して反射防止膜１０４を固体撮像装置側に対向するようにして本ＮＤフィルタを配置した場合、ＮＤ膜１０３側から入射した光の固体撮像装置側のガラス部材と基材のＰＥＴフィルム１０２間での多重反射が防止される。
反射防止膜１０４は、ＮＤ膜１０３を構成する膜材料を用いてＮｂ２Ｏ３薄膜とＳｉＯ２薄膜の積層膜で形成するので、ＮＤフィルタの製造工程を簡素化することがでる。すなわち、Ｎｂ薄膜、ＳｉＯ２薄膜はスパッタリング法で成膜するが、反射防止膜のＮｂ２ ０３ 薄膜は酸素雰囲気中でＮｂをスパッタすることによりＮｂ２Ｏ３薄膜の成膜が可能になる。
【００６９】
なお、図２０の光学濃度Ｄ＝０．７５の膜構成、図２３の光学濃度Ｄ＝０，９の膜構成は、いずれも例えば光学濃度を均一としたＮＤフィルタに適用することができる。すなわち、光学濃度０．７５のＮＤフィルタ、光学濃度０．９のＮＤフィルタを構成することができる。
【００７０】
本発明に係るＮＤフィルタの実施の形態においては、図２７Ａに示す光学吸収膜３の全域にわたり濃度勾配を有する全域グラデーションＮＤフィルタ構造、図２７Ｂに示す光学吸収膜３が濃度勾配を有し途中から一定濃度を有する部分グラデーションＮＤフィルタ構造のいずれにも適用することができる。
【００７１】
本発明の実施の形態に係るＮＤフィルタの製造に際しては、図２８に示すように、透明基材の例えばＰＲＴフィルムの全域に濃度勾配を有するように光学吸収膜を成膜したのち、所要領域４６を例えばプレス成型などで打ち抜いてＮＤフィルタ素子を製造することができる。
【００７２】
次に、図２９〜図３２を用いて、上述の本実施の形態のＮＤフィルタを備えた撮像装置の実施の形態について説明する。撮像装置の適用範囲はビデオカメラ、スチルカメラの他、動画撮影又は制止画像撮影の機能を有する各種の撮像装置（携帯電話に組み込まれる撮像装置などを含む）に適用することができる。
【００７３】
先ず、図２９を用いて撮像装置（例えばビデオカメラ）の基本構成を説明する。撮像装置５１は、外筐として設けられたレンズ鏡筒５２に所要の各部が配置されて成り、レンズ鏡筒５２には、光学レンズ系５３と、固体撮像素子等の撮像手段５４と、絞り羽根５５と前述のＮＤフィルタ５６を一体にした光量調節装置５７が設けられている。光量調節装置５７は、一対の絞り羽根５５が駆動モータにより駆動され、本例では一対の絞り羽根５５が互いに反対方向に移動して絞り開口を制御して光量調節がなされるように構成される。ＮＤフィルタ５６は一方の絞り羽根５５に取着される。なお、絞り羽根構造としては、２枚の絞り羽根を一方向に移動させるもの、多枚羽根で絞り開口を制御するもの（いわゆる虹彩羽根）を適用できる。なお、レンズ鏡筒としては、図２１では撮像手段５４を備えた構成としたが、その他、撮像手段を有しないレンズ鏡筒を構成することもできる。
【００７４】
図３０〜図３２に、本実施の形態に係る撮像装置の具体例を示す。撮像装置５８は、図３０に示すように、レンズ鏡筒５９と、画像処理部７３、演算処理部７４及び制御部７５とを備えて成る。レンズ鏡筒５９は、被写体側から順に、対物レンズ６０、変倍レンズ６１、レンズ６２、光量調節装置６３、駆動モータ６４、フォーカスレンズ６５及び固体撮像素子６６が配置されている。光量調節装置６３はアイリス若しくはシャッター又はこれら双方の機能を有しているが、以下には光量調節装置６３はアイリスとシャッターの双方の機能を有している場合について説明する。
【００７５】
レンズ鏡筒５９は、例えばガラス入りポリカーボネート等の樹脂材料によって形成され、その内部に、光量調節装置６３を挟んで光軸ＯＬ方向における互いに反対方向の位置に、それぞれ光軸ＯＬに対して平行なガイドバー６７、６７とガイドバー６８、６８が配置される。
【００７６】
変倍レンズ６１はホルダー６９に保持され、このホルダー６９がガイドバー６７、６７に摺動自在に支持される。ホルダー６７、６７に保持された変倍レンズ６１は、変倍レンズ用駆動部７０の駆動力がホルダー６９に伝達されることにより光軸ＯＬ方向へ移動される。
【００７７】
フォーカスレンズ６５はホルダー７１に保持され、このホルダー７１がガイドバー６８、６８に摺動自在に支持される。ホルダー７１に保持されたフォーカスレンズ６５は、フォーカスレンズ用駆動部７２の駆動力がホルダー７１に伝達されることにより光軸ＯＬ方向へ移動される。
【００７８】
固体撮像素子６６によって得られる画像出力は、画像処理部７３に送出されて所定の処理が行われる。画像処理部７３は、制御等に必要な情報を演算処理部７４に送出したり、撮影画像をビューファインダーやモータ等に送って表示させ、あるいはユーザの操作指示に従って画像情報等を記録媒体に記録させる。尚、マイクロコンピュータ等を用いた演算処理部７４は、制御部７５に制御指令を送出し、この制御部７５から駆動モータ６４、変倍レンズ用駆動部７０及びフォーカスレンズ用駆動部７２等に制御信号が供給されることによって各部が制御される。
【００７９】
光量調節装置６３は、図３１に示すように、一対の絞り羽根７６及び７７と、一方の絞り羽根７７に一体に取着されたＮＤフィルタ１００と、絞り羽根７６及び７７を駆動させる駆動モータ６４を有してなり、絞り羽根７６及び７７を互いに反対方向（矢印参照）に移動させることにより、入射光量の調節機能及びシャッター機能を兼用している。
【００８０】
絞り羽根７６は、略逆Ｕ字状に形成された主部７８とこの主部７８から側方へ突出された突部７９とが一体に形成されて成る。主部７８には下方に開口された切欠７８ａが形成され、この切欠７８ａを挟んだ互いに反対側に上下に長い案内用長孔７８ｂ，７８ｂが形成される。切欠７８ａは絞り開口の一半部を構成するもので、底側が略三角形をなしている。突部７９には左右に長い係合長孔７９ａが形成される。
【００８１】
絞り羽根７７は、略Ｕ字状に形成された主部８０とこの主部８０から側方へ突出された突部８１とが一体に形成されて成る。突部８１は前記絞り羽根７６の突部７９と反対方向へ突出されている。主部８０には上方に開口された切欠８０ａが形成され、この切欠８０ａを挟んだ互いに反対側に上下に長い案内用長孔８０ｂ，８０ｂが形成される。切欠８０ａは絞り開口の他半部を構成するもので、底側が略三角形をなしている。突部８１には左右に長い係合長孔８１ａが形成される。ＮＤフィルタ１００は、切欠８０ａの底側の略三角形の頂部から開放側へ向って光学濃度が薄くなるように取着される。
【００８２】
駆動モータ６４は、図３２に示すように、インナーローター型である。ここでは、ローターにマグネットを設け、ステーターにコイルを設けた可動マクネットタイプ、又はローターにコイルを設け、ステーターにマグネットを設けた可動コイルタイプの何れかのタイプが用いられるが、本例では可動マグネットタイプのモータが用いられる。
【００８３】
駆動モータ６４のローター８２は、例えば４極に着磁されたマグネット８３とヨーク８４と軸受８５とを有している。マグネット８３は光軸ＯＬ方向へ延びる円筒状に形成され、このマグネット８３の内周面に鉄等の磁性材料によって円筒状に形成されたヨーク８４が固定される。
【００８４】
軸受８５は、摩擦係数の小さい例えば樹脂材料等で形成され、円筒状に形成されたスリーブ部８５ａとこのスリーブ部８５ａの軸方向における一端縁から外方へ張り出されたフランジ部８５ｂとが一体に形成されて成る。軸受８５はスリーブ部８５ａの軸方向における一端部がヨーク８４の内周面に固定される。
【００８５】
軸受８５は、レンズ鏡筒５９に一体に形成された支持筒部８６に外挿されて回転自在な状態で支持される。支持筒部８６は、光軸ＯＬ方向に延びる円筒部８７とその一端縁から外方へ張り出したフランジ部８８とを有している。
【００８６】
軸受８５のフランジ部８５ｂの外周寄りの位置には、光軸ＯＬ方向へ向けて互いに１８０°離れた係合部８５ｃ，８５ｃが突出される。この係合部８５ｃ，８５ｃがそれぞれ支持筒部８６のフランジ部８８に設けられた逃げ長孔８８ａ，８８ａを挿通して、絞り羽根７６、７７の係合長孔７９ａ，８１ａに摺動自在に係合される。また、支持筒部８６のフランジ部８８の内周寄りの位置には、光軸ＯＬ方向へ向けて互いに１８０°離れた案内ピン８８ｂ，８８ｂが突出される。この案内ピン８８ｂ，８８ｂがそれぞれ絞り羽根７６、７７案内用長孔７８ｂ，７８ｂ，８０ｂ，８０ｂに摺動自在に係合される。
【００８７】
ステーター８９は、円筒状をなす周面部８９ａと、この周面部８９ａの内周面からそれぞれ中心方向へ突出され内端８９ｃが略円弧状をなす４つのコイル巻回部８９ｂとが磁性材料によって一体形成されて成る。この各コイル巻回部８９ｂに直列接続されるようにステータコイル９０が巻回される。
【００８８】
光量調節装置６３の動作を説明する。駆動モータ６４のロータ８２の回転に伴って係合部８５ｃ，８５ｃが図３１の反時計回り方向に回転されると、絞り羽根７６、７７が互いに離れる方向へ移動され、絞り羽根７６、７７の切欠７８ａ，８０ａによって形成される絞り開口の面積が大きくなり、入射光量が増加する。逆に、係合部８５ｃ，８５ｃが図３１の時計回り方向に回転されると、絞り羽根７６、７７が互いに近づく方向に移動され、絞り開口の面積が小さくなり入射光量が減少する。絞り開口の面積が小さくなるにつれて、絞り開口がＮＤフィルタ１００の高濃度部位で覆われ、強い入射光に対して減光制御される。
【００８９】
本実施の形態に係る撮像装置５８によれば、光量調節装置６３のＮＤフィルタ１００として、前述のＮｂ膜を光学吸収膜としたＮＤフィルタを用いることにより、色むらが少なく、小絞り時においても高解像度の撮像が可能になる。
【００９０】
本実施の形態では、光量調節装置６３、レンズ鏡筒５９の単体においても、前述のＮｂ膜を光学吸収膜としたＮＤフィルタを用いることにより、色むらが少なく、小絞り時において、解像度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係るＮＤフィルタの第１実施の形態を示す模式図である。
【図２】第１実施の形態に係る低濃度領域側の要部の光学吸収膜の一例を示す構成図である。
【図３】第１実施の形態に係る低濃度領域側の要部の光学吸収膜の他の例を示す構成図である。
【図４】第１実施の形態に係る低濃度領域側の要部の光学吸収膜の他の例を示す構成図である。
【図５】第１実施の形態に係る低濃度領域側の要部の光学吸収膜の他の例を示す構成図である。
【図６】Ｎｂ膜の透過率−波長特性、ＳｉＯ2 膜の透過率−波長特性及びＮｂ膜とＳｉＯ2 膜の積層膜の透過率−波長特性を定性的に示すグラフである。
【図７】本発明に係るＮＤフィルタの第２実施の形態を示す低濃度領域側の要部を示す構成図である。
【図８】本発明に係るＮＤフィルタの第３実施の形態を示す低濃度領域側の要部を示す構成図である。
【図９】Ａ〜Ｅ 図８の第３実施の形態に係るＮＤフィルタの製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図１０】本発明に係るＮＤフィルタの製造に適用されるスパッタリング装置の概略を示す構成図である。
【図１１】図１０のスパッタリング装置を用いてＮＤフィルタの光学吸収膜を形成する際の成膜工程を示すフローチャートである。
【図１２】スパッタリング装置を用いて膜厚を制御する第１の制御方法の説明に供する説明図である。
【図１３】スパッタリング装置を用いて膜厚を制御する第２の制御方法の説明に供する説明図である。
【図１４】本発明に係るＮＤフィルタの第４実施の形態を示す概略構成図である。
【図１５】第４実施の形態のＮＤフィルタにおいて、光学濃度Ｄ＝０．５の位置における透過率−波長特性を示すグラフである。
【図１６】第４実施の形態のＮＤフィルタにおいて、光学濃度Ｄ＝１．０の位置における透過率−波長特性を示すグラフである。
【図１７】Ｎｂ膜の波長に対する屈折率ｎと吸収特性ｋを示す表図である。
【図１８】本発明に係るＮＤフィルタの第５実施の形態を示す概略構成図である。
【図１９】本発明に係るＮＤフィルタの好ましい第６実施の形態を示すフィルイタ部分の構成図である。
【図２０】図１9のＮＤフィルタにおける光学濃度Ｄ＝０．７５付近の膜構成を示す断面図である。
【図２１】図２０の膜構成での透過率―波長特性図である。
【図２２】図２０の膜構成での反射率―波長特性図である。
【図２３】図１9のＮＤフィルタにおける光学濃度Ｄ＝０．９付近の膜構成を示す断面図である。
【図２４】図２３の膜構成での透過率―波長特性図である。
【図２５】図２３の膜構成での反射率―波長特性図である。
【図２６】図１9のＮＤフィルタにおける低濃度部位の膜構成を示す断面図である。
【図２７】Ａ，Ｂ 本発明に係るＮＤフィルタにおいて、全域グラデーションのＮＤフィルタ及び部分グラデーション型に適用した実施の形態の模式図である。
【図２８】ＮＤフィルタの製造工程でのカット形状に例を示す説明図である。
【図２９】本発明に係る撮像装置の概略構成を示す概略構成図である。
【図３０】本発明に係る撮像装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図３１】本発明に係る撮像装置に内蔵する絞り羽根の例を示す構成図である。
【図３２】本発明に係る撮像装置に内蔵する光量調節装置の構成図である。
【図３３】従来のグラデーションＮＤフィルタの例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９２】
１、１５、１７、１８、１９・・ＮＤフィルタ、２・・透明基材、３・・光学吸収膜、４・・先端部分、５・・低濃度部位、７・・ニオブ（Ｎｂ）膜、８、８Ａ・・誘電体膜、１６・・密着部材、４１、４３・・ニオブ（Ｎｂ）膜、４２、４・・誘電体膜、５１・・撮像装置、５２・・レンズ鏡筒、５３・・光学レンズ、５４・・撮像手段、５５・・絞り羽根、５６・・ＮＤフィルタ、６３・・光量調節装置、１０１・・ＮＤフィルタ本体、１０２・・ＰＥＴフィルム、１０３・・ＮＤ膜、１０４・・反射防止膜、１０５・・低濃度部位、１０６・・高濃度部位、１１１，１１３，１１５・・Ｎｂ薄膜、１１２，１１４，１１６・・ＳｉＯ２薄膜、１２１，１２３・・Ｎｂ２Ｏ３薄膜、１２２，１２４・・ＳｉＯ２薄膜、１３１，１３３，１４１・・Ｎｂ薄膜、１３２，１３４，１４２、１５１・・ＳｉＯ２薄膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばビデオカメラ、デジタルスチルカメラに代表される撮像装置等の光量調節に使用するＮＤフィルタ、このＮＤフィルタを有する光量調節装置、レンズ鏡筒及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置においては、その撮像光学系に入射光の透過率を変化させる減光（ＮＤ：Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）機能を備えた光学フィルタ、いわゆるＮＤフィルタが組み込まれている（特許文献１参照）。ここでは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を成膜してなるグラデーションＮＤフィルタが開示されている。このようなＮＤフィルタでは、光透過率の波長に対する平坦性を図るために、光学吸収膜を複数の膜による積層膜で形成し、入射光に対して膜間で互いに光学干渉させて波長に対する透過率を平坦化することが行われている。すなわち、光学吸収膜は、低屈折率の金属又は金属酸化膜（例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉまたはこれ等金属の酸化物）と低屈折率の誘電体膜（例えばシリコン酸化膜）の積層膜で形成される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４ー２０５９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したＮＤフィルタでは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉなど比較的低い融点から成る材料で形成された薄膜においては、屈折率ｎが高く、機械的膜厚ｄを薄くしなければならない。濃度を段階的に薄く変化させようとすれば、ある濃度以下では、高屈折率及び低屈折率の層で形成されていたフィルタ条件を満たすことが出来ず、色むら等が発生する不具合があった。
【０００５】
色むらについて説明する。連続的に厚みを少なくした金属薄膜を形成する過程では、膜厚が薄くなるほど均一な膜厚の成膜が困難になり、場所によっては、例えば最小濃度側で設計通りの干渉が起こらず、平坦な透過率の分光特性が得られないことが起こり得る。これが色むらとなって不具合が発生する。
【０００６】
また、図３３に示すように、ある濃度以下の薄膜部分を大きく除去すると、除去した部分と残った薄膜部分とで濃度が異なることから、小絞り時に解像度が劣化する不具合が生じていた。
【０００７】
一般に薄膜型のＮＤフィルタでは、誘電体膜と金属膜を合計７層から２３層程度積層して構成される。このため、反射率および透過率の可視域での分光特性が大きくばらつき安く、特性の制御が難しい。Ｔｉ，ＣｒまたはＮｉからなる金属膜は、いずれも１０ｎｍ以下の極薄いものである上、透過率が膜厚に対して非常に敏感であるために膜厚制御が困難であった。この点でも再現性良く平坦な透過率の分光特性が得られない。特にクラデーションＮＤフィルタでは、最小濃度部において光学濃度０．１付近でマスキングせざるを得ず、光学濃度の段差が比較的大きくなり、指標となるＭＩＦが劣化していた。
【０００８】
図３３に、この状態のグラデーションＮＤフィルタ２０１を模式的に示す。このＮＤフィルタ２０１は、透明基材２０２の表面に多層膜による光学吸収膜、すなわち光透過率が連続的に変化するように低濃度領域に向って合計の膜厚が漸次小となる光学吸収膜２０３が形成され、光学吸収膜２０３の最小濃度の先端部において、光学濃度０．１以下の部分がマスキングにより除去されて構成される。このようなＮＤフィルタ２０１では、最小濃度の先端部とこれに隣接する透明基材２０２の領域との間で光学濃度の段差が比較的大きくなり、ＭＩＦが劣化し、小絞り時の解像度が劣化する。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑み、先端部での除去分を限りなく小さくし、色むらを発生させず、小絞り時の解像度を高める上で有利となるＮＤフィルタを提供するものである。
また本発明は、上記ＮＤフィルタを有した光量調節装置、レンズ鏡筒、及び撮像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るＮＤフィルタは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有し、光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のＮＤフィルタでは、光学吸収膜としてニオブ膜と誘電体膜の積層膜が用いられる。ニオブ膜は、従来用いられている金属膜に比べて屈折率が小さく、光学吸収膜における低濃度部位において従来金属膜より厚い成膜が可能になり、安定した薄膜が形成できる。これにより、低濃度部位の先端での除去部分小さくできる。
【００１２】
本発明に係る光量調節装置は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根とＮＤフィルタを有し、ＮＤフィルタを上記のＮＤフィルタで構成することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るレンズ鏡筒は、内部に少なくとも撮像レンズ系と光量調節装置を備え、光量調節装置を絞り開口を形成する複数の絞り羽根と上記のＮＤフィルタを有して構成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る撮像装置は、撮像レンズ系へ入射した光量を調節するための光量調節装置を有し、光量調節装置を絞り開口を形成する複数の絞り羽根と上記のＮＤフィルタを有して構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るＮＤフィルタによれば、光学濃度Ｄが比較的低い領域、例えばＤ＝０．１以下の領域まで安定した薄膜が形成され、いわゆる低濃度部位における先端部の除去を従来に比べて少なくすることができる。従って、小絞り時の解像度を向上することができる。また、上記光学濃度Ｄが比較的低い領域において、均一な膜厚の薄膜形成ができるので、濃度勾配があっても、色むらが少ないＮＤフィルタを構成することができる。
【００１６】
本発明に係る光量調節装置、レンズ鏡筒及び撮像装置によれば、上述の本発明ＮＤフィルタを使用することにより、色むらが少なく、小絞り時における解像度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１及び図２に、本発明に係るＮＤフィルタ、すなわち透明基材上に光透過率が連続的に変化する光学吸収膜を形成したグラデーションＮＤフィルタの第１実施の形態を示す。第１図は、本実施の形態のＮＤフィルタ１の全体の模式図であり、光透過性の基材、好ましくは透明基材２上に光透過率が連続的に変化するように、膜厚を連続的に変化させて光学濃度を変化させた光学吸収膜３を成膜して構成される。この光学吸収膜３は、光透過率の可視域（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度）での分光特性が平坦となるように、高屈折率の金属または金属酸化物の薄膜と低屈折率の誘電体薄膜との積層膜により形成される。
【００１９】
本実施の形態において、光学吸収膜を連続的に形成するとは、光学吸収膜の膜厚を段階的に変化させて形成すること、光学吸収膜の膜厚を所定の勾配で漸次変化させて形成することを含む。
【００２０】
そして、本実施の形態に係るＮＤフィルタ１は、特に、光学吸収膜３における低光学濃度領域の先端側にニオブ（Ｎｂ）膜とこれより低屈折率の誘電体膜との積層膜を形成して構成される。より詳しくは、先端部分４において最先端部を含めた領域、あるいは最先端部を除く領域がＮｂ膜と誘電体膜の積層膜で形成される。
【００２１】
すなわち、図２に示すように、透明基材２に形成された光学吸収膜３において、低濃度領域の先端部分、いわゆる低濃度部位５に接する先端部分４が第１層目のＮｂ膜７と第２層目の誘電体膜８との２層膜９にて形成される。さらに先端部分４の最先端部に単層の誘電体膜８Ａが形成される。２層膜９のそれぞれのＮｂ膜７及び誘電体膜８の膜厚は、可視域での分光特性が平坦（可視光波長域に関して光透過率が均一）になるように、設定される。この先端部分４は、光学吸収膜の先端側での濃度差の段差を緩和する、いわゆる濃度勾配緩和部位に相当する。
【００２２】
透明基材２は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、あるいはガラス基板などを用いることができ、本例では厚さ１６６μｍのＰＲＴフィルムを用いている。誘電体膜８は、Ｎｂ膜７の屈折率（＝１．８〜２．０）より小さい屈折率材料で形成される。この誘電体膜８としては、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、あるいはフッ化物膜（例えばＭＧＦ：フッ化マクネシウム、屈折率＝１．３８）を用いることができ、本例ではＳｉＯ２膜を用いている。
【００２３】
光学吸収膜３の低濃度部位５、さらには高濃度部位は、Ｎｂ膜、あるいは他のＣｒ，Ｔｉ，Ｎｉ等の金属膜、又はこれらの金属酸化物と、低屈折率の誘電体膜との積層膜で形成される。例えば、図２において、最先端部を膜厚ｄ１＝８１ｎｍ程度のＳｉＯ２膜８Ａで光学濃度Ｄ＝０．０４とし、これに隣接する先端部分を膜厚ｄ２＝３ｎｍ程度のＮｂ膜７と膜厚ｄ３＝８１ｎｍのＳｉＯ２膜８の２層膜９で光学濃度Ｄ＝０．０８としたとき、先端部分４に隣接する低濃度部位５を光学濃度Ｄ＝０．５以下となるように、Ｎｂ膜または上記他の金属または金属酸化物と誘電体膜の積層膜で形成することができる。
【００２４】
図３〜図５に低濃度部位５の積層膜の例を示す。
図３は、低濃度部位５の先端部分４に隣接する領域をＮｂ膜７とＳｉＯ２膜８との４層膜で形成した例である。すなわち、低濃度部位５の先端部分４に隣接する領域を、光学濃度Ｄ＝０．３となるようなＮｂ膜７とＳｉＯ２膜８との４層膜で形成することができる。すなわち例えば、膜厚ｄ４＝１．６ｎｍのＮｂ膜７と、膜厚ｄ５＝８１ｎｍのＳｉＯ２膜８と、膜厚ｄ６＝５．８ｎｍのＮｂ膜７と、膜厚ｄ７＝７４ｎｍのＳｉＯ２膜８とによる４層の積層膜で形成される。
先端部分４の膜構成、光学濃度は図２で説明したと同様であるので、詳細説明を省略する。これ以降の高濃度領域においてもＮｂ膜とＳｉＯ２膜の積層膜で形成することができる。
【００２５】
図４は、低濃度部位５の先端部分４に隣接する領域を、光学濃度Ｄ＝０．３となるようなＣｒ膜１２と誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜８との４層膜で形成することができる。先端部分４の膜構成、光学濃度は図２で説明したと同様であるので、詳細説明を省略する。これ以降の高濃度領域においてもＣｒ膜と誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜の積層膜で形成することができる。
【００２６】
図５は、低濃度部位５の先端部分４に接する領域を、光学濃度Ｄ＝０．１となるようなＮｂ膜７とＳｉＯ２膜８との積層膜で形成し、それ以降の低濃度部位の光学濃度の高い領域をＣｒ膜と誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜の積層膜で形成することができる。先端部分４の膜構成、光学濃度は図２で説明したと同様であるので、詳細説明を省略する。これ以降の高濃度領域においてもＣｒ膜と誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜の積層膜で形成することができる。
【００２７】
なお、上例において、低濃度部位５では、光学濃度Ｄが０．５以下の領域内で連続的に光学濃度が変化するように膜厚、膜層数を設定することができる。
【００２８】
第１実施の形態に係るＮＤフィルタ１によれば、光学吸収膜３において、低光学濃度領域の先端側をＮｂ膜７と誘電体膜８との積層膜９により形成するので、光学濃度が低い例えば光学濃度Ｄ＝０．１以下の低い領域でも安定した薄膜で形成され、解像劣化の少ない特性を得ることができる。すなわち、ある波長λの光において、Ｎｂ膜はその屈折率が従来用いられているＣｒ，Ｔｉ，Ｎｉ等の他の金属膜の屈折率に比べて小さいので、同じ光学濃度の形成に当たり、物理膜厚を厚く形成することができる。従って、従来ではフィルタ条件を満たすことが出来なかったＤ＝０．１以下の領域においても均一な膜厚の連続膜の形成が可能になり、色むらなどが発生しないＮＤフィルタが得られる。
【００２９】
また、図６の透過率―波長特性で示すように、定性的には、ＰＥＴフィルム上にＳｉＯ２膜を一層付けた場合は実線Ｉの山形曲線となり、ＰＥＴフィルム上にＮｂ膜を一層付けた場合は破線IIの谷形曲線となり、従ってＮｂ膜７とＳｉＯ２膜８の積層膜９の場合は一点鎖線IIIの平坦な特性になる。積層する層数を増やす程、平坦化し易くなる。
本実施の形態のＮＤフィルタでは、小絞り時に高解像度が得られるＮＤフィルタを提供できる。
【００３０】
図７に、本発明に係るＮＤフィルタの第２実施の形態を示す。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１５は、透明基材である例えばＰＥＴフィルム２上に光学吸収膜３の先端部分の積層膜９の形成に際して、ＰＥＴフィルム２の表面に極薄の密着部材、例えばＳｉＯｘ（ｘ＝０〜２）物質１６を介してＮｂ膜７を成膜し、さらにその上にＳｉＯ２膜８を形成して構成される。ＳｉＯｘ物質１６としては、Ｓｉ，ＳｉＯ，ＳｉＯ２とすることができる。また、極薄のＳｉＯｘ物質としては、粒状体で散在したもの、島状の薄膜で散在したもの、さらには全体が繋がって薄膜として形成されたものとすることがでる。これらは、製造条件によって変わる。ＳｉＯｘ物質１６の膜厚としては、２ｎｍ以下とするのが好ましい。
その他の構成は、前述の図２で説明したと同様であるので、詳細説明は省略する。
【００３１】
第２実施の形態に係るＮＤフィルタ１５によれば、密着部材１６となるＳｉＯｘ物質１６を介してＮｂ膜７を透明基材２上に成膜することにより、Ｎｂ膜７の透明基材２に対する接着強度が上がり、信頼性の高いＮＤフィルタが得られる。その他、第１実施の形態と同様の効果を奏する。
【００３２】
図８に、本発明に係るＮＤフィルタの第３実施の形態を示す。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１７は、図２に示すと同様に透明基材２に形成された光学吸収膜３において、低濃度部位５に接する先端部分４を第１層目のＮｂ膜７と第２層目の誘電体膜、例えばＳｉＯ２膜８との２層膜９にて形成し、さらに先端部分４の最先端部に単層の誘電体膜、例えばＳｉＯ２膜８Ａを形成するも、特に、最先端のＳｉＯ２膜８Ａと２層膜９のＳｉＯ２膜８とを一回の成膜工程により同じ膜厚で形成して構成される。
その他の構成は図２で説明したと同様であるので、詳細説明は省略する。
【００３３】
図９は、図８のＮＤフィルタの要部の製造工程図である。
先ず、図９Ａに示すように、透明基材のＰＥＴフィルム２に先端部分４を除く低濃度部位５及びそれに連続する高濃度領域を形成する。そして、先端部分４の最先端領域にマスキング剤を所要の厚さ例えば１００μｍに塗布してマスク２１を形成する。その後、先端部分４に対応するマスク２１及びＰＥＴフィルム２上にＮｂ膜７を成膜する。
【００３４】
次に、図９Ｂに示すように、マスク２１と共にその上のＮｂ膜７を選択的に除去する。これにより、ＰＥＴフィルム２上に先端分４のＮｂ膜７が残る。
【００３５】
次に、図９Ｃに示すように、低濃度部位５上及び図示しないが連続する高濃度領域上にわたってマスキング剤を所要の厚さ例えば１００μｍに塗布してマスク２２を形成する。
【００３６】
次に、図９Ｄに示すように、最先端部に対応するＰＥＴフィルム２上と、先端部分４のＮｂ膜７上と、及び低濃度部位５とこれに連続する高濃度領域上のマスク２２上とにわたって誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜８を同一膜厚で成膜する。
【００３７】
次に、図９Ｅに示すように、マスク２２と共にその上のＳｉＯ２膜８を選択的に除去する。これにより、光学吸収膜３の先端部分４において最先端部のＳｉＯ２膜８ＡとＮｂ膜７上のＡＳｉＯ２膜８とが同時に同じ膜厚で形成される。このようにして目的の第３実施の形態のＮＤフィルタ１７を得る。
【００３８】
第３実施の形態に係るＮＤフィルタ１７によれば、先端部分４のＮｂ膜７上のＳｉＯ２膜８と最先端部の単層のＳｉＯ２膜８Ａとを、後述のスパッタ装置のＰＥＴフィルムの移送速度を一定にして成膜できるので、成膜が容易になる。その他、図２で説明したと同様の効果を奏する。
【００３９】
上述した本発明の実施の形態に係るＮＤフィルタのＮｂ膜７及び誘電体膜のＳｉＯ２膜８、８Ａはスパッタリング装置を用いて成膜する。図１０に本実施の形態に適用されるスパッタリング装置の概略を示す。このスパッタリング装置３０は、真空チャンバ３１と、真空チャンバ３１内に配置されたキャンロール３５と、キャンロール３５の下方に配置されたＮｂ膜の原材料となるＮｂターゲット板３２ａと、ＳｉＯ２膜の原材料となるＳｉターゲット板３２ｂとを有して成る。
【００４０】
キャンロール３５は回転可能に配置され、対のガイロローラ４１を介してキャンロール３５の面上に沿って被成膜フィルム基材、例えば透明のＰＥＴフィルム２を移送するようになされている。ＰＥＴフィルム２は下方のターゲット板３２ａ，３２ｂに対向して移送される。Ｎｂターゲット板３２ａ及びＳｉターゲット板３２ｂは、それぞれ所要の負電圧が印加されるバッキングプレート電極３３上に固着され、このバッキングプレート電極３３は絶縁リング３４を介して真空チャンバ３１の底部に固着される。
【００４１】
真空チャンバ３１の外部には第１のスパッタ用電源３７Ａ，第２のスパッタ用電源３７Ｂが配置される。これら第１及び第２のスパッタ用電源３７Ａ，３７Ｂからバッキングプレート電極３３を介してそれぞれのＮｂターゲット板３２ａ、Ｓｉターゲット板３２ｂに所要の電力、本例では負のＤＣ電圧が供給される。真空チャンバ３１は接地電位が供給される。真空チャンバ３１にはガス導入ポート３８及び排気口３９が設けられる。
【００４２】
次に、このスパッタリング装置３０を用いてＮＤフィルタの製造方法の一実施の形態を説明する。図１１に成膜フローを示す。開始後、ステップＳ１で、各ポンプにより排気口３９を通じてチャンバ３１内を真空引きして圧力１０−４Ｐａ程度の真空度にする。
次のステップＳ２で、ガス導入ポート３８を通じて真空シャンバ３１内にＡｒガスを導入する。そして第１のスパッタ用電源３７Ａからバッキンプレート電極３３に負のＤＣ電圧を印加する。
【００４３】
次のステップＳ３で、接地電位の真空チャンバ３１と負電位のバッキングプレート電極３３間で放電が開始し、Ａｒガスが電離してプラズマ状態４２Ａが発生する。
次のステップＳ４で、イオン化されたＡｒ＋ 粒子が負電位のＮｂターゲット板３２ａに衝突し、ターゲット粒子、すなわちＮｂ粒子が飛散しスパッタリングが開始される。このＮｂ粒子はキャンロール３５上を移送するＰＥＴフィルム２上で堆積し、Ｎｂ膜を成膜する。この膜厚は２〜３ｎｍから層状に成膜され始め、光学膜として用いることができる。
【００４４】
次のステップＳ５で、ＰＥＴフィルム２がＳｉターゲット板３２ｂに対向する位置に移送される。そして、第２のスパッタ用電源３７ＢからＳｉターゲット板３２ｂのバッキングプレート電極３３に負のＤＣ電圧が印加される。同時にガス導入ポート３８を通じてＡｒガスとＯ２ガスの混合ガスを導入してＳｉの反応性スパッタリングを開始する。すなわち、前述と同様にプラズマ４２Ｂが発生し、イオン化されたＡｒ＋粒子が表面をＯ２ガスで酸化した負電位のＳｉターゲット板３２ｂ、すなわち表面がＯ２ガスで酸化されたＳｉターゲット板３２ｂに衝突し、シリコン酸化物粒子が飛散してＰＥＴフィルム２上にＳｉＯ２のスパッタ膜を成膜する。
【００４５】
成膜時の膜厚制御としては、図１２に示すように、被成膜フィルム基材２の送り速度制御によって成膜速度を制御して膜厚を制御する方法がある。すなわち、バッキングプレート電極３３を介してターゲット板３２〔３２ａ，３２ｂ）の電圧を一定にしてプラズマ状態４２を一定にしたとき、遅い送り速度Ｖ１であれば成膜の膜厚は厚くなり、送り速度をＶ２，Ｖ３と速めるに従って成膜の膜厚は薄くなる。
また、図１３に示すように、被成膜フィルム基材２の送り速度を一定Ｖ２とし、ターゲット板（３２ａ，３２ｂ）のバッキングプレート電極３３を介してターゲット板３２〔３２ａ，３２ｂ〕に印加する電圧で成膜速度を制御して膜厚を制御する方法がある。すなわち、印加電圧が大きいとプラズマ状態４２が大きくなり、ターゲット板からの飛散粒子が増加して膜厚は厚くなる。逆に、印加電圧が小さければプラズマ状態４２が小さくなり、ターゲット板からの飛散粒子が減り膜厚は薄くなる。
【００４６】
このように被成膜フィルム基材２の送り速度、印加電圧等で膜厚を制御することにより、濃度差が比較的少ないＮＤフィルタを作製することができる。
【００４７】
図１４に、本発明に係るＮＤフィルタの第４実施の形態を示す。ここでは、濃度Ｄ＝０．５〜１．０の濃度勾配を有するＮＤフィルタに適用した例について説明する。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１８は、透明基材である例えばＰＥＴフィルム２上に膜厚が連続的に変化した第１層目のＮｂ膜４１を成膜し、このＮｂ膜４１の傾斜面上に各々の膜に関して低濃度部位から高濃度部位にわたって同じ膜厚となるように、順次第２層目の誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜４２、第３層目のＮｂ膜４３及び第４層目の誘電体膜の例えばＳｉＯ２ 膜４４を成膜して、積層膜による光学吸収膜４５を形成して構成される。
【００４８】
低濃度部位の最先端部での各膜の膜厚は次の通りである。第１層目Ｎｂ膜４１の膜厚が５．５ｎｍ、第２層目ＳｉＯ２膜４２の膜厚が９０ｎｍ、第３層目Ｎｂ膜４３の膜厚が９ｎｍ、第４層目ＳｉＯ２膜４４の膜厚が７５ｎｍである。この最先端部の濃度Ｄは０．５である。
高濃度部位の最端部での各膜厚は通りである。第１層目Ｎｂ膜４１の膜厚が２０５ｎｍ、第２層目ＳｉＯ２膜４２の膜厚が９０ｎｍ、第３層目Ｎｂ膜４３の膜厚が９ｎｍ、第４層目ＳｉＯ２膜４４の膜厚が７５ｎｍである。この高濃度部位の最端部の濃度Ｄは１．０である。
【００４９】
濃度Ｄ＝０．５の位置（低濃度部位の最先端部）での透過率−波長特性を図１５に示す。また、濃度Ｄ＝１．０の位置（高濃度部位の最端部）での透過率−波長特性を図１６に示す。図１７の表図にＮｂの波長に対する屈折率ｎ、吸収特性ｋを示す。
図１５の曲線ａ及び図１６の曲線ｂに示すように、第４実施の形態のＮＤフィルタでは透過率の波長に対する平坦性が良好に得られている。
【００５０】
図１８に、本発明に係るＮＤフィルタの第５実施の形態を示す。ここでは、さらに低濃度部分を追加して濃度Ｄ＝０．０６〜１．０の濃度勾配を有するＮＤフィルタに適用した例を示す。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１９は、透明基材である例えばＰＥＴフィルム２上に膜厚が連続的に変化した第１層目のＮｂ膜４１を成膜し、この上に順次第２層目の誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜４２、第３層目のＮｂ膜４３及び第４層目の誘電体膜の例えばＳｉＯ２膜４４を成膜する。このとき、第２及び第２層目のＳｉＯ２膜４２、４４は各々、低濃度部位５から高濃度部位６にわたって同じ膜厚で且つ第１層目のＮｂ膜４１の低濃度部位５の最先端部を越えたＰＥＴフィルム２上まで延長して形成される。第３層目のＮｂ膜４３は、濃度勾配が付くように、且つ第１層目のＮｂ膜４１の低濃度部位５の最先端部を越えて延長して形成される。
【００５１】
第１層目のＮｂ膜４１の膜厚は図１４と同様に高濃度部位の最端部で２０ｎｍ、低濃度部位の最先端部で５．５ｎｍである。第２層目のＳｉＯ２膜４２の膜厚は図１４と同様に９０ｎｍ一定である。第４層目のＳｉＯ２膜４４の膜厚は図１４と同様に７５ｎｍ一定である。さらに、第３層目のＮｂ膜４３の膜厚は連続的に変化して形成され、高濃度部位６の最端部では図１４と同様の９ｎｍとしている。図１８の上部に各位置での濃度Ｄを記載している。
【００５２】
第５実施の形態に係るＮＤフィルタによれば、Ｄ＝０．０６〜１．０の濃度勾配を有するＮＤフィルタを構成することができ、前述の実施の形態と同様の効果を奏し、小絞り時に高解像度が得られるＮＤフィルタを提供できる。
【００５３】
上述の各実施の形態に係るＮＤフィルタにおいては、光学吸収膜３の最表面にはハンドリングの際などの指紋、汚れが付かないように、酸化シリコン系有機膜、あるいはテフロン（登録商標）膜などを成膜して置くことが好ましい。
【００５４】
図１９〜図２６に、本発明に係る好ましい膜構成を有するＮＤフィルタの第６実施の形態を示す。本実施の形態に係るＮＤフィルタ１０１は、図１９に示すように、光透過性の基材、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム１０２の一方の面上に高屈折率のニオブ（Ｎｂ）薄膜と低屈折率の酸化シリコン（ＳｉＯ２）薄膜との積層膜による光学吸収膜、いわゆるＮＤ膜１０３を形成し、ＰＥＴフィルム１０２の他方の面に反射防止膜１０４を形成して構成される。ＮＤ膜１０３は、例えば光学濃度Ｄが連続的に変化するように低濃度部位１０５から高濃度部位１０６に至って全体の膜厚が漸次厚く成るように形成される。本例では、光学濃度Ｄが０．０４〜１．５まで変化したＮＤフィルタを構成している。
【００５５】
そして、本実施の形態に係るＮＤ膜１０３は、光学濃度Ｄが０．５以上の高濃度部位１０６、本例では０．５から１．５までの高濃度部位１０６をＳｉＯ２薄膜膜とＮｂ薄膜を交互に積層した６層膜で形成し、光学濃度Ｄが０．０８から０．５までの低濃度部位１０５をＳｉＯ２ 薄膜とＮｂ薄膜を交互に積層した４層膜で形成し、低濃度部位１０５における光学濃度Ｄが０．０８の先端部分をＳｉＯ２薄膜膜とＮｂ薄膜の２層膜で形成し、光学濃度Ｄが０．０４の最先端部分をＳｉＯ２薄膜膜の１層で形成して構成される。また、反射防止膜１０４は、ＮＤ膜１０３の構成材料を用いた積層膜、すなわちＮｂ２ Ｏ３ 薄膜とＳｉＯ２ 薄膜を交互に積層した４層膜で形成して構成される。
【００５６】
ＮＤ膜１０３及び反射防止膜１０４の設計では、光の透過率、反射率が光の波長に対してフラット（平坦）な特性を有すること、膜の光学アドミッタンスが１．０に近い、好ましくは１．０になる（すなわち空気と同じ光学特性になる）ことが望まれる。一方、ＮＤ膜１０３としては、膜の層数を少なくして最適な光学特性を得ることが望まれる。ＮＤフィルタを製作する上では膜の層数を少なくした方が製造の簡単化が図れる。しかし、実際には、上記の最適な光学特性が得られる層数、膜厚を見出すことは困難である。
【００５７】
本実施の形態では、特に光学濃度Ｄが０．５以上の高い高濃度部位１０６において、ＮＤ膜１０３を６層構造にし、各層の膜厚を最適化することで良い特性が得られることを見出した。一方、反射防止膜も４層構造にし、各層の膜厚を最適化することで良い特性が得られることを見出した。
【００５８】
ＮＤ膜１０３としては、図２０、図２３に示すように、１層目、３層目、５層目のＮｂ薄膜１１１、１１３、１１５と、２層目、４層目、６層目のＳｉＯ２薄膜１１２、１１４、１１６との積層膜で形成される。ＮＤ膜１０３における１層目、３層目、５層目のＮｂ薄膜１１１、１１３、１１５は、光学濃度Ｄが高くなるに従って各層の膜厚が厚くなる。２層目、４層目、６層目のＳｉＯ２薄膜１１２、１１４、１１６は、ＮＤ膜１０３の全体の光学アドミッタンスを１．０に近づけるように膜厚が設定される。反射防止膜１０４としては、同図に示すように、１層目、３層目のＮｂ２Ｏ３薄膜１２１、１２３と、２層目、４層目のＳｉＯ２薄膜１２２、１２４との積層膜で形成される。反射防止膜におけるＮｂ２Ｏ３薄膜１２１、１２３及びＳｉＯ２ 薄膜１２２、１２４の各層は、反射防止膜１０４の全体の光学アドミッタンスを１．０に近づけるような膜厚に設定される。
【００５９】
図２０に、光学濃度Ｄ＝０．７５付近でのＮＤ膜１０３と反射防止膜１０４の最適な薄膜構成を示す。ＮＤ膜１０３は、膜厚７５μｍの光透過性の基材であるＰＥＴフィルム１０２の一方の面上に、膜厚８ｎｍのＮｂ薄膜１１１と、膜厚８１ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１２と、膜厚７１ｎｍのＮｂ薄膜１１３と、膜厚７１ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１４と、膜厚５．９ｎｍのＮｂ薄膜１１５と、膜厚７０ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１６との６層をこの順に積層して構成される。
反射防止膜１０４は、ＰＥＴフィルム１０２の反対の面上に、膜厚１０３ｎｍのＮｂ２Ｏ３薄膜１２１と、膜厚１７０ｎｍのＳｉＯ２薄膜１２２と、膜厚１ｎｍのＮｂ２Ｏ３薄膜１２３と、膜厚４３ｎｍのＳｉＯ２薄膜１２４との４層をこの順に積層して構成される。
【００６０】
図２１に上記Ｄ＝０．７５の膜構成における透過率―波長特性を示し、図２２に同膜構成における反射率―波長特性を示す。この膜構成によれば、透過率及び反射率のフラット性（平坦性）はいずれも良いことが認められる。また光学アドミッタンスは１．０に近い。
【００６１】
図２３に、光学濃度Ｄ＝０．９付近でのＮＤ膜１０３と反射防止膜１０４の最適な薄膜構成を示す。ＮＤ膜１０３は、光透過性の基材であるＰＥＴフィルム１０２の一方の面上に、膜厚１１ｎｍのＮｂ薄膜１１１と、膜厚７９ｎｍのＳｉＯ２ 薄膜１１２と、膜厚６．６ｎｍのＮｂ薄膜１１３と、膜厚７３ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１４と、膜厚６．９ｎｍのＮｂ薄膜１１５と、膜厚６９ｎｍのＳｉＯ２薄膜１１６との６層をこの順に積層して構成される。
反射防止膜１０４は、ＰＥＴフィルム１０２の反対の面上に、膜厚１０６ｎｍのＮｂ２ Ｏ３薄膜１２１と、膜厚１６９ｎｍのＳｉＯ２薄膜１２２と、膜厚５．１ｎｍのＮｂ２Ｏ３薄膜１２３と、膜厚３６ｎｍのＳｉＯ２薄膜１２４との４層をこの順に積層して構成される。
【００６２】
図２４に上記Ｄ＝０．９の膜構成における透過率―波長特性を示し、図２５に同膜構成における反射率―波長特性を示す。この膜構成によれば、透過率及び反射率のフラット性（平坦性）はいずれも良いことが認められる。また光学アドミッタンスは１．０に近い。
【００６３】
ＮＤ膜１０３における１層目、３層目、５層目のＮｂ薄膜１１１、１１３、１１５は、光学濃度Ｄが高くなるに従って各層の膜厚が厚くなる。２層目、４層目、６層目のＳｉＯ２薄膜１２１、１２４、１２６は、ＮＤ膜１０３の光学アドミッタンスを１．０に近づけるように膜厚が設定される。光学アドミッタンスは、文献〔「光学薄膜の基礎理論」小檜山光信著 オプトロニクス社発行〕に記載の式を用いて求めることができる。
【００６４】
すなわち、Ｎｂ薄膜１１１、１１３、１１５の膜厚を所要の透過率になるように決め、ＳｉＯ２薄膜１１２、１１４、１１６の膜厚を光学アドミッタンスが１．０になるように決める。Ｎｂ薄膜の膜厚を１．０になるように微調整する。この工程を繰り返して最終的な膜厚を決定する。反射防止膜１０４の各層の膜厚も同様にして決定される。
【００６５】
なお、ＮＤ膜１０３及び反射防止膜１０４を構成する各膜厚は、膜材料の特性のパラメータの違いにより透過率プロファイルが変わり得るので、上記の数値には許容値（範囲）を有する。すなわち、光学アドミッタンスを求める際の、膜材料の屈折率―波長特性、光吸収率―波長特性は、例えば３点の波長で近似して得ているので、近似の取り方で上記特性に多少のずれが生じる。このため上記各膜厚には許容値を有する。
【００６６】
図２６に、ＮＤフィルタ１０１の低濃度部位１０５のＮＤ膜１０３と反射防止膜１０４の最適な薄膜構成を示す。光学濃度Ｄ＝０．３付近において、ＮＤ膜１０３は、膜厚１．６ｎｍのＮｂ薄膜１３１と、膜厚８１ｎｍのＳｉＯ２薄膜１３２と、膜厚５．８ｎｍのＮｂ薄膜１３３と、膜厚７４ｎｍのＳｉＯ２薄膜１３４との４層をこの順に積層して構成される。光学濃度Ｄ＝０．０８付近において、ＮＤ膜１０３は、膜厚３ｎｍのＮｂ薄膜１４１と、膜厚８１ｎｍのＳｉＯ２薄膜１４２との２層を積層して構成される。光学濃度Ｄ＝０．０４付近において、ＮＤ膜１０３は、膜厚８１ｎｍの１層のＳｉＯ２薄膜１５１で構成される。反射防止膜１０４は、上述したようにＮｂ薄膜１２１、１２３とＳｉＯ２薄膜１２２、１２４の４層膜で形成され、反射防止膜１０４の各層の膜厚は、反射防止膜１０４の光学アドミッタンスが１．０に近づくように設定される。
【００６７】
ＮＤ膜１０３及び反射防止膜１０４は、前記図１０で説明したように、スパッタリング装置の同じ真空チャンバー内で成膜される。真空チャンバー内には、Ｎｂターゲット板とＳｉターゲット板が配置され、酸素ガス（Ｏ２）アルゴンガス（Ａｒ）が選択的に導入され、Ｎｂ薄膜、ＳｉＯ２薄膜、Ｎｂ２Ｏ３薄膜の成膜がなされる。膜厚制御は、移送するＰＥＴフィルタの送り速度を制御することにより可能である。ＮＤ薄膜１０３及び反射防止膜１０４は、同じ真空チャンバー内で同一工程で成膜され、光学アドミッタンスの調整が行われる。
【００６８】
上述の本実施の形態に係るＮＤフィルタ１０１によれば、膜層数を少なくして最適の光学特性を有するＮＤフィルタを得ることができる。また、本実施の形態のＮＤフィルタ１０１は、反射防止膜を有するので、例えばＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置に対して反射防止膜１０４を固体撮像装置側に対向するようにして本ＮＤフィルタを配置した場合、ＮＤ膜１０３側から入射した光の固体撮像装置側のガラス部材と基材のＰＥＴフィルム１０２間での多重反射が防止される。
反射防止膜１０４は、ＮＤ膜１０３を構成する膜材料を用いてＮｂ２Ｏ３薄膜とＳｉＯ２薄膜の積層膜で形成するので、ＮＤフィルタの製造工程を簡素化することがでる。すなわち、Ｎｂ薄膜、ＳｉＯ２薄膜はスパッタリング法で成膜するが、反射防止膜のＮｂ２ ０３ 薄膜は酸素雰囲気中でＮｂをスパッタすることによりＮｂ２Ｏ３薄膜の成膜が可能になる。
【００６９】
なお、図２０の光学濃度Ｄ＝０．７５の膜構成、図２３の光学濃度Ｄ＝０，９の膜構成は、いずれも例えば光学濃度を均一としたＮＤフィルタに適用することができる。すなわち、光学濃度０．７５のＮＤフィルタ、光学濃度０．９のＮＤフィルタを構成することができる。
【００７０】
本発明に係るＮＤフィルタの実施の形態においては、図２７Ａに示す光学吸収膜３の全域にわたり濃度勾配を有する全域グラデーションＮＤフィルタ構造、図２７Ｂに示す光学吸収膜３が濃度勾配を有し途中から一定濃度を有する部分グラデーションＮＤフィルタ構造のいずれにも適用することができる。
【００７１】
本発明の実施の形態に係るＮＤフィルタの製造に際しては、図２８に示すように、透明基材の例えばＰＲＴフィルムの全域に濃度勾配を有するように光学吸収膜を成膜したのち、所要領域４６を例えばプレス成型などで打ち抜いてＮＤフィルタ素子を製造することができる。
【００７２】
次に、図２９〜図３２を用いて、上述の本実施の形態のＮＤフィルタを備えた撮像装置の実施の形態について説明する。撮像装置の適用範囲はビデオカメラ、スチルカメラの他、動画撮影又は制止画像撮影の機能を有する各種の撮像装置（携帯電話に組み込まれる撮像装置などを含む）に適用することができる。
【００７３】
先ず、図２９を用いて撮像装置（例えばビデオカメラ）の基本構成を説明する。撮像装置５１は、外筐として設けられたレンズ鏡筒５２に所要の各部が配置されて成り、レンズ鏡筒５２には、光学レンズ系５３と、固体撮像素子等の撮像手段５４と、絞り羽根５５と前述のＮＤフィルタ５６を一体にした光量調節装置５７が設けられている。光量調節装置５７は、一対の絞り羽根５５が駆動モータにより駆動され、本例では一対の絞り羽根５５が互いに反対方向に移動して絞り開口を制御して光量調節がなされるように構成される。ＮＤフィルタ５６は一方の絞り羽根５５に取着される。なお、絞り羽根構造としては、２枚の絞り羽根を一方向に移動させるもの、多枚羽根で絞り開口を制御するもの（いわゆる虹彩羽根）を適用できる。なお、レンズ鏡筒としては、図２１では撮像手段５４を備えた構成としたが、その他、撮像手段を有しないレンズ鏡筒を構成することもできる。
【００７４】
図３０〜図３２に、本実施の形態に係る撮像装置の具体例を示す。撮像装置５８は、図３０に示すように、レンズ鏡筒５９と、画像処理部７３、演算処理部７４及び制御部７５とを備えて成る。レンズ鏡筒５９は、被写体側から順に、対物レンズ６０、変倍レンズ６１、レンズ６２、光量調節装置６３、駆動モータ６４、フォーカスレンズ６５及び固体撮像素子６６が配置されている。光量調節装置６３はアイリス若しくはシャッター又はこれら双方の機能を有しているが、以下には光量調節装置６３はアイリスとシャッターの双方の機能を有している場合について説明する。
【００７５】
レンズ鏡筒５９は、例えばガラス入りポリカーボネート等の樹脂材料によって形成され、その内部に、光量調節装置６３を挟んで光軸ＯＬ方向における互いに反対方向の位置に、それぞれ光軸ＯＬに対して平行なガイドバー６７、６７とガイドバー６８、６８が配置される。
【００７６】
変倍レンズ６１はホルダー６９に保持され、このホルダー６９がガイドバー６７、６７に摺動自在に支持される。ホルダー６７、６７に保持された変倍レンズ６１は、変倍レンズ用駆動部７０の駆動力がホルダー６９に伝達されることにより光軸ＯＬ方向へ移動される。
【００７７】
フォーカスレンズ６５はホルダー７１に保持され、このホルダー７１がガイドバー６８、６８に摺動自在に支持される。ホルダー７１に保持されたフォーカスレンズ６５は、フォーカスレンズ用駆動部７２の駆動力がホルダー７１に伝達されることにより光軸ＯＬ方向へ移動される。
【００７８】
固体撮像素子６６によって得られる画像出力は、画像処理部７３に送出されて所定の処理が行われる。画像処理部７３は、制御等に必要な情報を演算処理部７４に送出したり、撮影画像をビューファインダーやモータ等に送って表示させ、あるいはユーザの操作指示に従って画像情報等を記録媒体に記録させる。尚、マイクロコンピュータ等を用いた演算処理部７４は、制御部７５に制御指令を送出し、この制御部７５から駆動モータ６４、変倍レンズ用駆動部７０及びフォーカスレンズ用駆動部７２等に制御信号が供給されることによって各部が制御される。
【００７９】
光量調節装置６３は、図３１に示すように、一対の絞り羽根７６及び７７と、一方の絞り羽根７７に一体に取着されたＮＤフィルタ１００と、絞り羽根７６及び７７を駆動させる駆動モータ６４を有してなり、絞り羽根７６及び７７を互いに反対方向（矢印参照）に移動させることにより、入射光量の調節機能及びシャッター機能を兼用している。
【００８０】
絞り羽根７６は、略逆Ｕ字状に形成された主部７８とこの主部７８から側方へ突出された突部７９とが一体に形成されて成る。主部７８には下方に開口された切欠７８ａが形成され、この切欠７８ａを挟んだ互いに反対側に上下に長い案内用長孔７８ｂ，７８ｂが形成される。切欠７８ａは絞り開口の一半部を構成するもので、底側が略三角形をなしている。突部７９には左右に長い係合長孔７９ａが形成される。
【００８１】
絞り羽根７７は、略Ｕ字状に形成された主部８０とこの主部８０から側方へ突出された突部８１とが一体に形成されて成る。突部８１は前記絞り羽根７６の突部７９と反対方向へ突出されている。主部８０には上方に開口された切欠８０ａが形成され、この切欠８０ａを挟んだ互いに反対側に上下に長い案内用長孔８０ｂ，８０ｂが形成される。切欠８０ａは絞り開口の他半部を構成するもので、底側が略三角形をなしている。突部８１には左右に長い係合長孔８１ａが形成される。ＮＤフィルタ１００は、切欠８０ａの底側の略三角形の頂部から開放側へ向って光学濃度が薄くなるように取着される。
【００８２】
駆動モータ６４は、図３２に示すように、インナーローター型である。ここでは、ローターにマグネットを設け、ステーターにコイルを設けた可動マクネットタイプ、又はローターにコイルを設け、ステーターにマグネットを設けた可動コイルタイプの何れかのタイプが用いられるが、本例では可動マグネットタイプのモータが用いられる。
【００８３】
駆動モータ６４のローター８２は、例えば４極に着磁されたマグネット８３とヨーク８４と軸受８５とを有している。マグネット８３は光軸ＯＬ方向へ延びる円筒状に形成され、このマグネット８３の内周面に鉄等の磁性材料によって円筒状に形成されたヨーク８４が固定される。
【００８４】
軸受８５は、摩擦係数の小さい例えば樹脂材料等で形成され、円筒状に形成されたスリーブ部８５ａとこのスリーブ部８５ａの軸方向における一端縁から外方へ張り出されたフランジ部８５ｂとが一体に形成されて成る。軸受８５はスリーブ部８５ａの軸方向における一端部がヨーク８４の内周面に固定される。
【００８５】
軸受８５は、レンズ鏡筒５９に一体に形成された支持筒部８６に外挿されて回転自在な状態で支持される。支持筒部８６は、光軸ＯＬ方向に延びる円筒部８７とその一端縁から外方へ張り出したフランジ部８８とを有している。
【００８６】
軸受８５のフランジ部８５ｂの外周寄りの位置には、光軸ＯＬ方向へ向けて互いに１８０°離れた係合部８５ｃ，８５ｃが突出される。この係合部８５ｃ，８５ｃがそれぞれ支持筒部８６のフランジ部８８に設けられた逃げ長孔８８ａ，８８ａを挿通して、絞り羽根７６、７７の係合長孔７９ａ，８１ａに摺動自在に係合される。また、支持筒部８６のフランジ部８８の内周寄りの位置には、光軸ＯＬ方向へ向けて互いに１８０°離れた案内ピン８８ｂ，８８ｂが突出される。この案内ピン８８ｂ，８８ｂがそれぞれ絞り羽根７６、７７案内用長孔７８ｂ，７８ｂ，８０ｂ，８０ｂに摺動自在に係合される。
【００８７】
ステーター８９は、円筒状をなす周面部８９ａと、この周面部８９ａの内周面からそれぞれ中心方向へ突出され内端８９ｃが略円弧状をなす４つのコイル巻回部８９ｂとが磁性材料によって一体形成されて成る。この各コイル巻回部８９ｂに直列接続されるようにステータコイル９０が巻回される。
【００８８】
光量調節装置６３の動作を説明する。駆動モータ６４のロータ８２の回転に伴って係合部８５ｃ，８５ｃが図３１の反時計回り方向に回転されると、絞り羽根７６、７７が互いに離れる方向へ移動され、絞り羽根７６、７７の切欠７８ａ，８０ａによって形成される絞り開口の面積が大きくなり、入射光量が増加する。逆に、係合部８５ｃ，８５ｃが図３１の時計回り方向に回転されると、絞り羽根７６、７７が互いに近づく方向に移動され、絞り開口の面積が小さくなり入射光量が減少する。絞り開口の面積が小さくなるにつれて、絞り開口がＮＤフィルタ１００の高濃度部位で覆われ、強い入射光に対して減光制御される。
【００８９】
本実施の形態に係る撮像装置５８によれば、光量調節装置６３のＮＤフィルタ１００として、前述のＮｂ膜を光学吸収膜としたＮＤフィルタを用いることにより、色むらが少なく、小絞り時においても高解像度の撮像が可能になる。
【００９０】
本実施の形態では、光量調節装置６３、レンズ鏡筒５９の単体においても、前述のＮｂ膜を光学吸収膜としたＮＤフィルタを用いることにより、色むらが少なく、小絞り時において、解像度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係るＮＤフィルタの第１実施の形態を示す模式図である。
【図２】第１実施の形態に係る低濃度領域側の要部の光学吸収膜の一例を示す構成図である。
【図３】第１実施の形態に係る低濃度領域側の要部の光学吸収膜の他の例を示す構成図である。
【図４】第１実施の形態に係る低濃度領域側の要部の光学吸収膜の他の例を示す構成図である。
【図５】第１実施の形態に係る低濃度領域側の要部の光学吸収膜の他の例を示す構成図である。
【図６】Ｎｂ膜の透過率−波長特性、ＳｉＯ2 膜の透過率−波長特性及びＮｂ膜とＳｉＯ2 膜の積層膜の透過率−波長特性を定性的に示すグラフである。
【図７】本発明に係るＮＤフィルタの第２実施の形態を示す低濃度領域側の要部を示す構成図である。
【図８】本発明に係るＮＤフィルタの第３実施の形態を示す低濃度領域側の要部を示す構成図である。
【図９】Ａ〜Ｅ 図８の第３実施の形態に係るＮＤフィルタの製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図１０】本発明に係るＮＤフィルタの製造に適用されるスパッタリング装置の概略を示す構成図である。
【図１１】図１０のスパッタリング装置を用いてＮＤフィルタの光学吸収膜を形成する際の成膜工程を示すフローチャートである。
【図１２】スパッタリング装置を用いて膜厚を制御する第１の制御方法の説明に供する説明図である。
【図１３】スパッタリング装置を用いて膜厚を制御する第２の制御方法の説明に供する説明図である。
【図１４】本発明に係るＮＤフィルタの第４実施の形態を示す概略構成図である。
【図１５】第４実施の形態のＮＤフィルタにおいて、光学濃度Ｄ＝０．５の位置における透過率−波長特性を示すグラフである。
【図１６】第４実施の形態のＮＤフィルタにおいて、光学濃度Ｄ＝１．０の位置における透過率−波長特性を示すグラフである。
【図１７】Ｎｂ膜の波長に対する屈折率ｎと吸収特性ｋを示す表図である。
【図１８】本発明に係るＮＤフィルタの第５実施の形態を示す概略構成図である。
【図１９】本発明に係るＮＤフィルタの好ましい第６実施の形態を示すフィルイタ部分の構成図である。
【図２０】図１9のＮＤフィルタにおける光学濃度Ｄ＝０．７５付近の膜構成を示す断面図である。
【図２１】図２０の膜構成での透過率―波長特性図である。
【図２２】図２０の膜構成での反射率―波長特性図である。
【図２３】図１9のＮＤフィルタにおける光学濃度Ｄ＝０．９付近の膜構成を示す断面図である。
【図２４】図２３の膜構成での透過率―波長特性図である。
【図２５】図２３の膜構成での反射率―波長特性図である。
【図２６】図１9のＮＤフィルタにおける低濃度部位の膜構成を示す断面図である。
【図２７】Ａ，Ｂ 本発明に係るＮＤフィルタにおいて、全域グラデーションのＮＤフィルタ及び部分グラデーション型に適用した実施の形態の模式図である。
【図２８】ＮＤフィルタの製造工程でのカット形状に例を示す説明図である。
【図２９】本発明に係る撮像装置の概略構成を示す概略構成図である。
【図３０】本発明に係る撮像装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図３１】本発明に係る撮像装置に内蔵する絞り羽根の例を示す構成図である。
【図３２】本発明に係る撮像装置に内蔵する光量調節装置の構成図である。
【図３３】従来のグラデーションＮＤフィルタの例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９２】
１、１５、１７、１８、１９・・ＮＤフィルタ、２・・透明基材、３・・光学吸収膜、４・・先端部分、５・・低濃度部位、７・・ニオブ（Ｎｂ）膜、８、８Ａ・・誘電体膜、１６・・密着部材、４１、４３・・ニオブ（Ｎｂ）膜、４２、４・・誘電体膜、５１・・撮像装置、５２・・レンズ鏡筒、５３・・光学レンズ、５４・・撮像手段、５５・・絞り羽根、５６・・ＮＤフィルタ、６３・・光量調節装置、１０１・・ＮＤフィルタ本体、１０２・・ＰＥＴフィルム、１０３・・ＮＤ膜、１０４・・反射防止膜、１０５・・低濃度部位、１０６・・高濃度部位、１１１，１１３，１１５・・Ｎｂ薄膜、１１２，１１４，１１６・・ＳｉＯ２薄膜、１２１，１２３・・Ｎｂ２Ｏ３薄膜、１２２，１２４・・ＳｉＯ２薄膜、１３１，１３３，１４１・・Ｎｂ薄膜、１３２，１３４，１４２、１５１・・ＳｉＯ２薄膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有し、
前記光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されている
ことを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項２】
前記積層膜は透明基材表面に極薄のＳｉＯｘ（ｘ＝０〜２）による密着部材を介して被着されている
ことを特徴とする請求項１記載のＮＤフィルタ。
【請求項３】
前記積層膜は、透明基材側から第１層目のニオブ膜、第２層目の誘電体膜の順に成膜された積層膜構造を有している
ことを特徴とする請求項１または２記載のＮＤフィルタ。
【請求項４】
前記積層膜に連続する最先端領域に単層の誘電体膜が形成されている
ことを特徴とする請求項３記載のＮＤフィルタ。
【請求項５】
前記積層膜の誘電体膜と前記最先端領域の誘電体膜の膜厚が同じである
ことを特徴とする請求項４記載のＮＤフィルタ。
【請求項６】
絞り開口を形成する複数の絞り羽根とＮＤフィルタを有し、
前記ＮＤフィルタは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有して、
前記光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されて成る
ことを特徴とする光量調節装置。
【請求項７】
内部に少なくとも撮像レンズ系と光量調節装置を備え、
前記光量調節装置は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根とＮＤフィルタを有し、
前記ＮＤフィルタは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有して、
前記光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されて成る
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項８】
撮像レンズ系へ入射した光量を調節するための光量調節装置を有し、
前記光量調節装置は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根とＮＤフィルタを有し、
前記ＮＤフィルタは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有して、
前記光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されて成る
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有し、
前記光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されている
ことを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項２】
前記積層膜は透明基材表面に極薄のＳｉＯｘ（ｘ＝０〜２）による密着部材を介して被着されている
ことを特徴とする請求項１記載のＮＤフィルタ。
【請求項３】
前記積層膜は、透明基材側から第１層目のニオブ膜、第２層目の誘電体膜の順に成膜された積層膜構造を有している
ことを特徴とする請求項１または２記載のＮＤフィルタ。
【請求項４】
前記積層膜に連続する最先端領域に単層の誘電体膜が形成されている
ことを特徴とする請求項３記載のＮＤフィルタ。
【請求項５】
前記積層膜の誘電体膜と前記最先端領域の誘電体膜の膜厚が同じである
ことを特徴とする請求項４記載のＮＤフィルタ。
【請求項６】
絞り開口を形成する複数の絞り羽根とＮＤフィルタを有し、
前記ＮＤフィルタは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有して、
前記光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されて成る
ことを特徴とする光量調節装置。
【請求項７】
内部に少なくとも撮像レンズ系と光量調節装置を備え、
前記光量調節装置は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根とＮＤフィルタを有し、
前記ＮＤフィルタは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有して、
前記光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されて成る
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項８】
撮像レンズ系へ入射した光量を調節するための光量調節装置を有し、
前記光量調節装置は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根とＮＤフィルタを有し、
前記ＮＤフィルタは、透明基材上に光透過率が連続的に変化するように光学濃度を連続的に変化させた光学吸収膜を有して、
前記光学吸収膜における低光学濃度領域の先端側に、ニオブ膜と誘電体膜との積層膜が形成されて成る
ことを特徴とする撮像装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００８−８９７５（Ｐ２００８−８９７５Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７６９００（Ｐ２００６−１７６９００）
【出願日】平成１８年６月２７日（２００６．６．２７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２７日（２００６．６．２７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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