ＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラ
【課題】濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が容易となり、作製した膜の濃度分布を効率的で高精度に測定または評価することが可能となるＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラを提供する。
【解決手段】最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造方法において、基板１上に基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板７によるマスク６と、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスク８を設け、最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界を認識できる濃度部を形成する。
【解決手段】最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造方法において、基板１上に基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板７によるマスク６と、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスク８を設け、最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界を認識できる濃度部を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラに関し、特にビデオカメラあるいはスチルビデオカメラ等の撮影系に使用するのに適したＮＤフィルタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
濃度が連続的に変化するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタは、例えば、表示パネルの濃度分布を補正する補正板として、あるいは顕微鏡等に光を供給する光量調整用のフィルタとして使用され、また近年ではマイクロレンズアレイ作製用のフォトマスクに使用される等、多岐の分野で用いられている。
【０００３】
以下に、光量絞りに用いられるＮＤフィルタの例について説明する。
光量絞りは銀塩フィルムあるいはＣＣＤ等への固体撮像素子へ入射する光量を制御するため、撮影光学系の光路中に設けられており、被写界が明るい場合に光量をより小さく絞り込まれるように構成されている。
従って、快晴時や高輝度の被写界を撮影すると絞りは小絞りとなり、絞りのハンチング現象や光の回折の影響も受け易く、像性能の劣化を生じる。
これに対する対策として、絞り羽根にフィルム状のＮＤフィルタを取り付けて被写界の明るさが同一でも絞りの開口が大きくなる様な工夫がされている。
【０００４】
近年、撮像素子の感度が向上するに従い、前記ＮＤフィルタの濃度を濃くして、光の透過率をさらに低下させ、被写界の明るさが同一でも絞りの開口を大きくする様な工夫がなされてきている。しかしながら、この様にＮＤフィルタの濃度が濃くなると、図２０に示す様にフィルムを通過した光ａと通過しない光ｂの光量差が大きく異なり、画面内で明るさが異なる“シェーディング”現象が起きたり、解像度が低下してしまうという欠点がある。この欠点を解決するためにＮＤフィルタの濃度を光軸中心に向かって順次透過率が大となる様な構造を取る必要が出てきている。
【０００５】
因みに図２０で１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは撮影光学系１１を構成するレンズ、１２は固体撮像素子で１３はローパスフィルタである。また１４から１７は絞り装置で、１４がＮＤフィルタ、１５と１６が対向的に移動する絞り羽根で、２枚の絞り羽根は略菱形の開口を形成する。ＮＤフィルタは普通、絞り羽根に接着されている。１７は絞り羽根支持板である。
【０００６】
一般的にＮＤフィルタの作製方法としては、フィルム状をなす材料（セルロースアセテート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、塩化ビニル等）中に光を吸収する有機色素または顔料を混ぜ、練り込むタイプのものと、前記材料に光を吸収する有機色素または顔料を塗布するタイプのものがある。これらの製造方法では、濃度が均一なフィルタは作製可能であるが、濃度が変化するタイプのフィルタ（グラデーションフィルタ）は作製が著しく困難である。
【０００７】
本発明者らは、特許文献１、特許文献２、特許文献３等において、マイクロ写真法により作成した濃度が変化するタイプのフィルタの作製を提案している。これらが提案された当時のビデオカメラ等では、このような方法で作成されたＮＤフィルタによって画質の向上が図られたが、近年のＣＣＤの更なる高感度化、小型化、高画質対応により特に特殊条件での使用（例えば逆光下での小径絞り状態）においては、銀塩粒子による光の散乱の影響により画質が劣化してしまうことがある。
【０００８】
さらに、これら以外にも上記高画質対応の対策として、単一濃度のＮＤフィルタを複数の絞り羽根に接着して、駆動させることにより、単一濃度フィルタでも複数重なった部分と重ならない部分とから、濃度変化させることは可能である。しかしながら、この方法ではＮＤフィルタの枚数が増えることによりコスト高となり、あるいは絞り羽根に複数枚ＮＤフィルタが存在することによって厚くなり、近年の小型・省スペース化に対応できない等の欠点がある。
【０００９】
このようなことから、例えば特許文献４などにおいて、真空蒸着法やスパッタ法などにより、基板上に薄膜を形成し、その積層される薄膜の膜厚分布の一部を順次厚くなるように、若しくは順次薄くなるように制御し、あるいは吸収係数を順次小となるように、若しくは順次大となるように制御し、グラデーション濃度勾配を持つＮＤフィルタを作製する方法が提案されている。
【特許文献１】特許第２７５４５１８号公報
【特許文献２】特許第２７７１０７８号公報
【特許文献３】特許第２７７１０８４号公報
【特許文献４】特開２００４−１１７４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した特許文献４などによる薄膜の膜厚を制御することでグラデーション濃度勾配を持つＮＤフィルタを作製した場合、例えば図２１に示すような濃度特性を持つＮＤフィルタが作成されるが、その際、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界との境界の判別が困難であり、作製した膜の濃度分布を効率的で高精度に測定または評価する上で問題を生じる。
この点を更に説明すると、図２１において、２０は最大濃度部、２１は濃度勾配部、２２は濃度傾斜開始位置、２３は濃度傾斜終了位置である。
このようなグラデーション濃度勾配を持つＮＤフィルタ膜の場合、濃度勾配部２１において、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置２３と成膜が施されていない部分との境界を判断する事が非常に難しく、そのため濃度傾斜開始位置２２から濃度傾斜終了位置２３までの距離を把握すること、あるいは作製した膜の濃度分布を短時間で高精度に測定または評価すること、等が著しく困難であるという問題を有している。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑み、グラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタにおいて、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が容易となり、作製した膜の濃度分布を効率的で高精度に測定または評価することが可能となるＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下のように構成したＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラを提供するものである。
すなわち、本発明のＮＤフィルタの製造方法は、基板上にマスクを設け、最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造方法において、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜する成膜工程を有することを特徴としている。
また、本発明のＮＤフィルタの製造装置は、基板上にマスクを設け、最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造装置において、前記マスクが、前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクと、によって構成されていることを特徴としている。
また、本発明のＮＤフィルタは、前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、最表層の膜が、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜で構成されていることを特徴としている。その際、この最表層の膜を、本発明においては、前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配に成膜された膜で構成することができる。
また、本発明においてはこの最表層の膜を、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに成膜された前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配に成膜された膜と、によって構成することができる。
また、本発明においてはこの最表層の膜を、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜と、によって構成することができる。
また、本発明の光量絞り装置は、相対的に駆動されて絞り開口の大きさを可変する複数の絞り羽根と、該絞り羽根により形成された開口内の少なくとも一部に配置される光量調整のためのＮＤフィルタとを備えた光量絞り装置において、前記ＮＤフィルタが、上記したＮＤフィルタの製造方法または、上記したＮＤフィルタの製造装置によって製造されたＮＤフィルタ、または上記したＮＤフィルタによって構成されていることを特徴としている。
また、本発明のカメラは、光学系と、該光学系を通過する光量を制限する上記した光量絞り装置と、該光学系によって形成される像を受ける固体撮像素子を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、グラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタにおいて、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が容易となり、作製した膜の濃度分布を効率的で高精度に測定または評価することが可能となるＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
図１は真空蒸着機におけるチャンバー内の簡易図であり、１は成膜を施す基板、２は実際に成膜を実施する基材、３は基材２を固定する為の基板治具、４は蒸着傘、５は蒸着源である。また、本実施の形態として説明する基板１とは、図１（ｂ）に示すように基板治具３に基材２がセットされた状態のものを意味している。
【００１５】
一般的に真空蒸着法においては、図１（ａ）の様にチャンバー内の基板は蒸着傘４に備え付けられ、この蒸着傘４と共に基板１が回転し成膜が行われる。この各基板上の蒸着源側に、基板平面と平行な平面上で基板から任意の距離だけ離した位置に、例えば図２に示すような基板１に対して傾斜させ、並行に配置された２枚の遮蔽板７によるマスク６を設ける。このようなマスク６により、蒸着源５と基板１及びマスク６との幾何学的位置関係から、蒸着する蒸着粒子はマスク６を通過し基板１まで到達できたり、マスク６に遮られ基板１まで到達できなかったりすることになり、基材２上にグラデーション濃度分布を有する膜が形成される。図３に図２で示すマスク６を基板１上に設けた場合のシミュレーションによる膜厚分布例を示す。
ここで、マスク６は図２に示すように２枚の遮蔽板７で構成したが、２枚以上の任意の複数枚によって構成するようにしてもよい。なお、図２（ａ）は基板１とマスク６との位置関係を立体的に観た図であり、図２（ｂ）は同様の基板１とマスク６との位置関係を断面的に観た図である。図２中のＡ及びＢは、図３中のＡ及びＢに対応している。
【００１６】
以上のように、基板１から任意の位置に、スリット型マスク６を設けることにより、図３に示すようなグラデーション濃度分布を得ることができるが、このようなものでは、本発明が目指す濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が容易となる濃度分布を得ることができない。そのためには、グラデーション濃度勾配部の濃度傾斜終了位置を正確に把握することが可能となるように、濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界に、この境界を認識するための最小濃度よりも濃い濃度部を持たせた分布を得ることが必要である。具体的には、例えば図６や図７の理想型グラデーション透過特性例で示すような分布である。この仕様を満足するフィルタを作成するためには、図８や図９の理想型グラデーション濃度特性例で示すような濃度分布を得る必要がある。濃度分布を膜厚分布により制御する場合、濃度と膜厚はリニアの関係にあるため、図８や図９で示すような膜厚分布を得る必要があると言える。 そのため、本実施の形態においては、図２のマスクに替え、図４に示すようなマスクを用いた。図４（ａ）は基板１とマスク６及びマスク８との位置関係を立体的に観た図であり、図４（ｂ）は同様の基板１とマスク６及びマスク８との位置関係を断面的に観た図である。
本実施の形態におけるマスクは、図２の２枚の遮蔽板７によって構成されマスク６に加え、この２枚の遮蔽板７間の外側における基板上面を覆うマスク８によって構成されており、一方の遮蔽板７とマスク８との間には任意の隙間が設けられている。
このようなマスク６とマスク８とを用いて、図１の真空蒸着機によって基材２上にグラデーション濃度分布を有する膜を形成した。図５に図４で示すマスク６とマスク８を基板上に設けた場合のシミュレーションによる膜厚分布例を示す。
なお、図４（ｂ）中のＣ及びＤは、図５中のＣ及びＤに対応している。
【００１７】
以上により、濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界を判断するマーキングの役割を果たす濃度を含んだグラデーションＮＤフィルタを作製することができるが、マスクの形状、マスクの配置位置、マスクの枚数、蒸着源からの基板位置などを変化させることで様々な濃度分布を得ることが可能である。さらに、マーキングの役割を果たす濃度部は必ずしも濃度傾斜終了位置と成膜されていない部分との境界に存在する必要はなく、濃度傾斜終了位置から任意の距離だけ離した位置に設けることでも、同様の効果を得ることが可能である。
また、本実施の形態では例えば図８で示すようにマーキング部の濃度を最大濃度部と同じ濃度としたが、マーキングの役割を果たすことが可能であれば、例えば図９で示すようにマーキング部の濃度は境界が認識できる程度であれば良い。
【００１８】
以上、本実施の形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。特に、以上の本実施の形態においては、ＮＤフィルタに成膜を実施する方法として真空蒸着法を用いた場合を説明したが、本発明は真空蒸着法に限らずターゲットから基板に到達した遮光材を該基板に付着させるようにするスパッタリング法、スプレー法、あるいはインクジェットプリンティング法等も適用することができるものである。なお、これらの成膜法は一般的に知られているため、ここではその説明は省略する。
【実施例】
【００１９】
つぎに、本発明の実施例について説明する。
本実施例は、上記した本発明及び実施の形態を適用したものである。
以下に、本実施例によるＮＤフィルタの製造方法について説明する。
まず、図１に示されるような真空蒸着機のチャンバー内における各成膜基板上の蒸着源側に、図４で示すように、マスク６とマスク８の２つのマスクを設置し、材質厚７５μｍのプラスチック基材（以下、ＰＥＴ基材と記す）上に、真空蒸着法により図１０に示す膜構成のうち第１層から最表層手前までを形成した。
さらに具体的に、マスク６における遮蔽板７の基板とマスクとが形成する角は４５度、マスク６における遮蔽板７と遮蔽板７との距離は２０ｍｍ、基板からマスク６の最も離れた部分の距離が１０ｍｍの位置に固定し、遮蔽板７とマスク８との隙間は約０．３ｍｍとした。
【００２０】
真空蒸着法は、膜厚を比較的に容易に制御でき、かつ可視域の波長域で散乱が非常に小さいことから選択した。
基材の材質は耐熱性（ガラス転移点Ｔｇ）が高く、可視域の波長域で透明性が高く、また吸水率が低いＰＥＴを選択した。ここで、本実施例ではＰＥＴを選択したが、脂環式ポリオレフィン樹脂等を用いる事でも同様のＮＤフィルタを作製する事も可能であると考えられる。
【００２１】
つぎに、チャンバーから各基板に設けたマスク６とマスク８とを取り外し、最表層を光学膜厚ｎ×ｄ（ｎは屈折率、ｄは機械膜厚）でλ／４ λ：５４０ｎｍの条件により成膜した。この最表層の膜の屈折率ｎは可視域の波長域で１．５以下のものを選んだ。具体的にはＭｇＦ2を使用した。
なお、ここで、第１層から最表層まで、図４で示す様なマスク６とマスク８を用い、全層を膜厚変化させ成膜すると、反射防止条件が合わなくなり、反射率の上昇が起き、画質上では“ゴースト現象”や“フレア現象”が発生してしまうことから、これらを考慮し、最表層ではマスクを外し基板全面の膜厚が等しくなる様に成膜した。
【００２２】
ところで、第８層目の成膜終了後、図１１に示すように濃度傾斜部と全く反対の傾斜を形成するように、基板とマスクとが形成する角と、遮蔽板間距離と、基板からマスク６の最も離れた部分の距離とを調整し直し、最表層を成膜するようにしてもよい。こうすることで、グラデーション仕様によっては、前記した最表層としてＭｇＦ2を一定で光学膜厚ｎ×ｄをλ／４ λ：５４０ｎｍの条件により形成して反射防止を図る以上に、濃度傾斜部の反射をより低減でき、さらに膜厚分布によりグラデーション濃度分布を実現する方法においては、位相差を補正する事も可能となる。
【００２３】
また、図１２に示すように、第８層目の成膜終了後、例えば光学膜厚ｎ×ｄでλ／３２ λ：５４０ｎｍの条件によりＭｇＦ2を成膜し、その後チャンバーから各基板に設けたマスクを取り外し、８層目までの濃度傾斜と反対の傾斜で相似した傾斜を形成するように、基板とマスクとが形成する角と、遮蔽板間距離と、基板からマスク６の最も離れた部分の距離とを調整し直し、最表層としてＭｇＦ2を再度成膜するようにしてもよい。こうすることで、グラデーション仕様によっては、前記した最表層としてＭｇＦ2を一定で光学膜厚ｎ×ｄをλ／４ λ：５４０ｎｍの条件により形成して反射防止を図る以上に、濃度傾斜部の反射をより低減することが可能となる。このように最表層のＭｇＦ2を２度に分けて成膜することで、マスクを取り外すためにチャンバーを大気等にさらした際に、第８層目のＴｉｘＯｙの酸化の防止が可能となる。したがって、最表層１のＭｇＦ2の膜厚は酸化防止を実現できる厚さであれば良い。
【００２４】
さらに別の方法として、図１３に示すように第８層目の成膜終了後、ＭｇＦ2を例えば光学膜厚ｎ×ｄでλ／３２ λ：５４０ｎｍの条件で成膜し、その後チャンバーから各基板に設けたマスクを取り外し、ＭｇＦ2を光学膜厚ｎ×ｄで７λ／３２の条件により成膜するようにしてもよい。このように最表層のＭｇＦ2を２度に分けて成膜することで、マスクを取り外すためにチャンバーを大気等にさらした際に、第８層目のＴｉｘＯｙの酸化の防止が可能となる。最表層のＭｇＦ2における最初の成膜では、図４で示すようなマスクを使用している為、膜厚はグラデーション傾斜をもった形状になるが、それはλ／３２の膜厚であり、マスクを取り外した後の７λ／３２の一定膜厚部が支配的な膜厚となるため、最表層の膜厚傾斜部の影響は殆ど受けずに、効率よく反射を抑える事ができる。
【００２５】
以上のように第１層から最表層まで成膜した後、１１０℃で１時間空気中で熱処理を行った。１１０℃を選んだのは、１００℃未満では環境安定性向上の効果が不十分であり、１３０℃を超えると基材の熱的劣化を生じて膜にクラックが発生する等問題が生じる為である。本実施例の条件下においては、熱処理の温度は、１１０℃から１３０℃の間が適当である。
【００２６】
環境安定性を調べるため、前記プラスチックＮＤフィルタに対し、６０℃ ８５％ ２４０時間の放置試験を行い、試験前後での透過率を測定すると、その差が０．２％以下とほとんど差は見られなかった。参考として、熱処理を行わないものを同様な環境試験を行い、試験前後での透過率を測定すると２％前後増加していた。
このような現象が起きる要因としては、真空蒸着時の基板温度が低いことがあげられる。
膜の封止密度は成膜時の基板温度が大きく影響し、温度が低いと封止密度が低くなり、水分・酸素等を透過しやすく、そのため吸収膜であるＴｉｘＯｙ自体の酸化が促進される事と、それを保護するＡｌ2Ｏ3膜等の誘電体膜の保護効果が少ない事との両方の影響から透過率が上昇するものと考えられる。熱処理を行うと環境安定性が向上するのは、“エージング効果”であると考えられる。
通常、ガラス基板を用いる場合、基板温度は２００℃〜２５０℃、望ましくは３００℃前後まで加熱して成膜する。しかし、今回のように基板がプラスチックの場合、基板が熱収縮を起こさない温度で成膜する必要があり、その基板温度は１５０℃未満に制約される。
【００２７】
本実施例によると、膜厚分布は図５に示すシミュレーションの結果とほぼ同等な結果が得られた。但し第１層から第８層までの分布である。最表層は一定膜厚である。
このようにして作製されたＮＤフィルタを使用する際の一例を示すと、図１４のようなパターンを作製して、略三角形の形状に切りぬき、その後羽根に貼って図１５の状態になる。フィルタ１枚は図１６のようになっていて、０が端面部でそこからＸ１、Ｘ２、Ｘ３までが濃度勾配部である。Ｘ３からＸ４は最大濃度部が形成されている。Ｘ４からＸ５はフィルタを羽根に接着するための接着領域である。Ｘ６には濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界を示すマーキング部が存在している。
【００２８】
本実施例により作製されたＮＤフィルタによれば、例えばマーキング部から２．８ｍｍ離れた位置から濃度が順次に連続的に濃くなる方向に成膜されているとすると、最大濃度部から濃度が順次に連続的に薄くなる方向に２．８ｍｍの位置が、濃度傾斜終了位置であると容易かつ正確に判断する事が可能となり、ＮＤフィルタの評価を精度良く、効率的に行う事が可能である。ここで２．８ｍｍとはあらかじめ設計された値であり、その設計値に基づいてマスク８を調整しておく必要があり、この値そのものは必要に応じて任意設定することができる。
【００２９】
ここで、マーキング部が光路上に配置されることで不具合を発生させる場合には、絞りの初期状態からＭｇＦ2だけを成膜した透明部分をあらかじめ挿入しておくように配置し、マーキング部が光路上に配置されないように制御することで対応することが可能である。
また、図１７に示すようにマーキング部Ｘ７を接着領域に設け、前後の濃度に比べマーキングとしての役割を果たせる程度に濃度を異ならせ、マーキングする方法でも同様の効果を得ることが可能である。
さらに、図１４の外周部などに例えばマスクなどを用いることで、マーキングをする方法も考えられる。
【００３０】
本実施例において、蒸着における膜厚分布は基板１、蒸着源５、そしてマスク６、及びマスク８などの相対的位置関係により決定される。その際、マスクを基板に取り付けるコトで発生する誤差や、遮蔽板の歪みなど、様々なパラメータにより実際の分布が成膜毎に変化する。したがって、上記したマーキング部が必要となるのであるが、図１４の外周にマーキング部を設け、それを基準とした場合、成膜部との距離が離れているため、前記した何らかの理由により局部的に誤差が発生した場合などに、マーキング部にも誤差が生じ、マーキングの役割を果たすことができない場合があるため、切り抜くフィルタ部近傍にマーキングを入れることによって、より精度の高いマーキングを作製することが可能となる。
（比較例）
以上の実施例と比較するため、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が容易となる濃度分布を有しないＮＤフィルタの作製に関する比較例について説明する。この比較例においては、真空蒸着法によってグラデーション濃度分布を有する膜を形成するに際し、図４のマスク８を備えない図２に示すようなマスクを用いた点において実施例と異なっているだけであり、他は全て実施例と同じ条件で成膜したものであるから、実施例と重複する部分の説明は省略する。
このような比較例によっても、膜厚分布は図３に示すシミュレーションの結果とほぼ同等な、グラデーション濃度分布の結果が得られた。但し第１層から第８層までの分布である。最表層は一定膜厚である。
また、比較例のものにおいても図１８のようなパターンを作製し、図１９のように略三角形の形状に切りぬき、その後、絞り羽根１５に貼って実施例と同様に図１５のように構成することができる。
【００３１】
しかしながら、これらにより作製されたＮＤフィルタは、実施例のような濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界を示すマーキング部を形成することができず、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が困難となる。したがって、このような比較例のものによると、作製した膜の濃度分布を効率的で高精度に測定または評価することが困難となり、特に量産時における不良品のチェックなどにおいては相当の労力を費やし、コストアップを生じることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態を説明する真空蒸着機におけるチャンバー内の構成を示す簡易図。
【図２】真空蒸着法によりグラデーション濃度分布を有する膜を形成する場合における比較例等に用いられるマスクによる構成を示す図。
【図３】図２のマスクによる膜厚分布シミュレーション例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態及び実施例に用いられるマスクによる構成を示す図。
【図５】図４のマスクによる膜厚分布シミュレーション例を示す図。
【図６】本発明の実施の形態を説明するための理想型グラデーション透過特性例を示す図。
【図７】本発明の実施の形態を説明するための理想型グラデーション透過特性例を示す図。
【図８】本発明の実施の形態を説明するための理想型グラデーション濃度特性例を示す図。
【図９】本発明の実施の形態を説明するための理想型グラデーション濃度特性例を示す図。
【図１０】本発明の実施例によって作製される蒸着ＮＤフィルタの膜構成を示す図。
【図１１】本発明の実施例における最表層の別の構成例を示す図。
【図１２】本発明の実施例における最表層の別の構成例を示す図。
【図１３】本発明の実施例における最表層の別の構成例を示す図。
【図１４】本発明の実施例により作製されたグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタの構成を示す図。
【図１５】本発明の実施例におけるＮＤフィルタが羽根に接着された状態を示す図である。
【図１６】図１４のＮＤフィルタを略三角形の形状に切り抜いた状態を示す図。
【図１７】本発明の実施例におけるマーキング部を接着領域に設けた別の形態によるＮＤフィルタの構成例を示す図。
【図１８】比較例により作製されたグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタの構成を示す図。
【図１９】図１８のＮＤフィルタを略三角形の形状に切り抜いた状態を示す図。
【図２０】従来例におけるビデオカメラに使用される撮影光学系を表した図である。
【図２１】本発明の課題を説明するためのグラデーション濃度分布例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１：基板
２：基材
３：基板治具
４：蒸着傘
５：蒸着源
６：マスク
７：遮蔽板
８：マスク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラに関し、特にビデオカメラあるいはスチルビデオカメラ等の撮影系に使用するのに適したＮＤフィルタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
濃度が連続的に変化するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタは、例えば、表示パネルの濃度分布を補正する補正板として、あるいは顕微鏡等に光を供給する光量調整用のフィルタとして使用され、また近年ではマイクロレンズアレイ作製用のフォトマスクに使用される等、多岐の分野で用いられている。
【０００３】
以下に、光量絞りに用いられるＮＤフィルタの例について説明する。
光量絞りは銀塩フィルムあるいはＣＣＤ等への固体撮像素子へ入射する光量を制御するため、撮影光学系の光路中に設けられており、被写界が明るい場合に光量をより小さく絞り込まれるように構成されている。
従って、快晴時や高輝度の被写界を撮影すると絞りは小絞りとなり、絞りのハンチング現象や光の回折の影響も受け易く、像性能の劣化を生じる。
これに対する対策として、絞り羽根にフィルム状のＮＤフィルタを取り付けて被写界の明るさが同一でも絞りの開口が大きくなる様な工夫がされている。
【０００４】
近年、撮像素子の感度が向上するに従い、前記ＮＤフィルタの濃度を濃くして、光の透過率をさらに低下させ、被写界の明るさが同一でも絞りの開口を大きくする様な工夫がなされてきている。しかしながら、この様にＮＤフィルタの濃度が濃くなると、図２０に示す様にフィルムを通過した光ａと通過しない光ｂの光量差が大きく異なり、画面内で明るさが異なる“シェーディング”現象が起きたり、解像度が低下してしまうという欠点がある。この欠点を解決するためにＮＤフィルタの濃度を光軸中心に向かって順次透過率が大となる様な構造を取る必要が出てきている。
【０００５】
因みに図２０で１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは撮影光学系１１を構成するレンズ、１２は固体撮像素子で１３はローパスフィルタである。また１４から１７は絞り装置で、１４がＮＤフィルタ、１５と１６が対向的に移動する絞り羽根で、２枚の絞り羽根は略菱形の開口を形成する。ＮＤフィルタは普通、絞り羽根に接着されている。１７は絞り羽根支持板である。
【０００６】
一般的にＮＤフィルタの作製方法としては、フィルム状をなす材料（セルロースアセテート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、塩化ビニル等）中に光を吸収する有機色素または顔料を混ぜ、練り込むタイプのものと、前記材料に光を吸収する有機色素または顔料を塗布するタイプのものがある。これらの製造方法では、濃度が均一なフィルタは作製可能であるが、濃度が変化するタイプのフィルタ（グラデーションフィルタ）は作製が著しく困難である。
【０００７】
本発明者らは、特許文献１、特許文献２、特許文献３等において、マイクロ写真法により作成した濃度が変化するタイプのフィルタの作製を提案している。これらが提案された当時のビデオカメラ等では、このような方法で作成されたＮＤフィルタによって画質の向上が図られたが、近年のＣＣＤの更なる高感度化、小型化、高画質対応により特に特殊条件での使用（例えば逆光下での小径絞り状態）においては、銀塩粒子による光の散乱の影響により画質が劣化してしまうことがある。
【０００８】
さらに、これら以外にも上記高画質対応の対策として、単一濃度のＮＤフィルタを複数の絞り羽根に接着して、駆動させることにより、単一濃度フィルタでも複数重なった部分と重ならない部分とから、濃度変化させることは可能である。しかしながら、この方法ではＮＤフィルタの枚数が増えることによりコスト高となり、あるいは絞り羽根に複数枚ＮＤフィルタが存在することによって厚くなり、近年の小型・省スペース化に対応できない等の欠点がある。
【０００９】
このようなことから、例えば特許文献４などにおいて、真空蒸着法やスパッタ法などにより、基板上に薄膜を形成し、その積層される薄膜の膜厚分布の一部を順次厚くなるように、若しくは順次薄くなるように制御し、あるいは吸収係数を順次小となるように、若しくは順次大となるように制御し、グラデーション濃度勾配を持つＮＤフィルタを作製する方法が提案されている。
【特許文献１】特許第２７５４５１８号公報
【特許文献２】特許第２７７１０７８号公報
【特許文献３】特許第２７７１０８４号公報
【特許文献４】特開２００４−１１７４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した特許文献４などによる薄膜の膜厚を制御することでグラデーション濃度勾配を持つＮＤフィルタを作製した場合、例えば図２１に示すような濃度特性を持つＮＤフィルタが作成されるが、その際、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界との境界の判別が困難であり、作製した膜の濃度分布を効率的で高精度に測定または評価する上で問題を生じる。
この点を更に説明すると、図２１において、２０は最大濃度部、２１は濃度勾配部、２２は濃度傾斜開始位置、２３は濃度傾斜終了位置である。
このようなグラデーション濃度勾配を持つＮＤフィルタ膜の場合、濃度勾配部２１において、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置２３と成膜が施されていない部分との境界を判断する事が非常に難しく、そのため濃度傾斜開始位置２２から濃度傾斜終了位置２３までの距離を把握すること、あるいは作製した膜の濃度分布を短時間で高精度に測定または評価すること、等が著しく困難であるという問題を有している。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑み、グラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタにおいて、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が容易となり、作製した膜の濃度分布を効率的で高精度に測定または評価することが可能となるＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下のように構成したＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラを提供するものである。
すなわち、本発明のＮＤフィルタの製造方法は、基板上にマスクを設け、最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造方法において、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜する成膜工程を有することを特徴としている。
また、本発明のＮＤフィルタの製造装置は、基板上にマスクを設け、最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造装置において、前記マスクが、前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクと、によって構成されていることを特徴としている。
また、本発明のＮＤフィルタは、前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、最表層の膜が、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜で構成されていることを特徴としている。その際、この最表層の膜を、本発明においては、前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配に成膜された膜で構成することができる。
また、本発明においてはこの最表層の膜を、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに成膜された前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配に成膜された膜と、によって構成することができる。
また、本発明においてはこの最表層の膜を、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜と、によって構成することができる。
また、本発明の光量絞り装置は、相対的に駆動されて絞り開口の大きさを可変する複数の絞り羽根と、該絞り羽根により形成された開口内の少なくとも一部に配置される光量調整のためのＮＤフィルタとを備えた光量絞り装置において、前記ＮＤフィルタが、上記したＮＤフィルタの製造方法または、上記したＮＤフィルタの製造装置によって製造されたＮＤフィルタ、または上記したＮＤフィルタによって構成されていることを特徴としている。
また、本発明のカメラは、光学系と、該光学系を通過する光量を制限する上記した光量絞り装置と、該光学系によって形成される像を受ける固体撮像素子を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、グラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタにおいて、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が容易となり、作製した膜の濃度分布を効率的で高精度に測定または評価することが可能となるＮＤフィルタの製造方法及び装置、ＮＤフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
図１は真空蒸着機におけるチャンバー内の簡易図であり、１は成膜を施す基板、２は実際に成膜を実施する基材、３は基材２を固定する為の基板治具、４は蒸着傘、５は蒸着源である。また、本実施の形態として説明する基板１とは、図１（ｂ）に示すように基板治具３に基材２がセットされた状態のものを意味している。
【００１５】
一般的に真空蒸着法においては、図１（ａ）の様にチャンバー内の基板は蒸着傘４に備え付けられ、この蒸着傘４と共に基板１が回転し成膜が行われる。この各基板上の蒸着源側に、基板平面と平行な平面上で基板から任意の距離だけ離した位置に、例えば図２に示すような基板１に対して傾斜させ、並行に配置された２枚の遮蔽板７によるマスク６を設ける。このようなマスク６により、蒸着源５と基板１及びマスク６との幾何学的位置関係から、蒸着する蒸着粒子はマスク６を通過し基板１まで到達できたり、マスク６に遮られ基板１まで到達できなかったりすることになり、基材２上にグラデーション濃度分布を有する膜が形成される。図３に図２で示すマスク６を基板１上に設けた場合のシミュレーションによる膜厚分布例を示す。
ここで、マスク６は図２に示すように２枚の遮蔽板７で構成したが、２枚以上の任意の複数枚によって構成するようにしてもよい。なお、図２（ａ）は基板１とマスク６との位置関係を立体的に観た図であり、図２（ｂ）は同様の基板１とマスク６との位置関係を断面的に観た図である。図２中のＡ及びＢは、図３中のＡ及びＢに対応している。
【００１６】
以上のように、基板１から任意の位置に、スリット型マスク６を設けることにより、図３に示すようなグラデーション濃度分布を得ることができるが、このようなものでは、本発明が目指す濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が容易となる濃度分布を得ることができない。そのためには、グラデーション濃度勾配部の濃度傾斜終了位置を正確に把握することが可能となるように、濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界に、この境界を認識するための最小濃度よりも濃い濃度部を持たせた分布を得ることが必要である。具体的には、例えば図６や図７の理想型グラデーション透過特性例で示すような分布である。この仕様を満足するフィルタを作成するためには、図８や図９の理想型グラデーション濃度特性例で示すような濃度分布を得る必要がある。濃度分布を膜厚分布により制御する場合、濃度と膜厚はリニアの関係にあるため、図８や図９で示すような膜厚分布を得る必要があると言える。 そのため、本実施の形態においては、図２のマスクに替え、図４に示すようなマスクを用いた。図４（ａ）は基板１とマスク６及びマスク８との位置関係を立体的に観た図であり、図４（ｂ）は同様の基板１とマスク６及びマスク８との位置関係を断面的に観た図である。
本実施の形態におけるマスクは、図２の２枚の遮蔽板７によって構成されマスク６に加え、この２枚の遮蔽板７間の外側における基板上面を覆うマスク８によって構成されており、一方の遮蔽板７とマスク８との間には任意の隙間が設けられている。
このようなマスク６とマスク８とを用いて、図１の真空蒸着機によって基材２上にグラデーション濃度分布を有する膜を形成した。図５に図４で示すマスク６とマスク８を基板上に設けた場合のシミュレーションによる膜厚分布例を示す。
なお、図４（ｂ）中のＣ及びＤは、図５中のＣ及びＤに対応している。
【００１７】
以上により、濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界を判断するマーキングの役割を果たす濃度を含んだグラデーションＮＤフィルタを作製することができるが、マスクの形状、マスクの配置位置、マスクの枚数、蒸着源からの基板位置などを変化させることで様々な濃度分布を得ることが可能である。さらに、マーキングの役割を果たす濃度部は必ずしも濃度傾斜終了位置と成膜されていない部分との境界に存在する必要はなく、濃度傾斜終了位置から任意の距離だけ離した位置に設けることでも、同様の効果を得ることが可能である。
また、本実施の形態では例えば図８で示すようにマーキング部の濃度を最大濃度部と同じ濃度としたが、マーキングの役割を果たすことが可能であれば、例えば図９で示すようにマーキング部の濃度は境界が認識できる程度であれば良い。
【００１８】
以上、本実施の形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。特に、以上の本実施の形態においては、ＮＤフィルタに成膜を実施する方法として真空蒸着法を用いた場合を説明したが、本発明は真空蒸着法に限らずターゲットから基板に到達した遮光材を該基板に付着させるようにするスパッタリング法、スプレー法、あるいはインクジェットプリンティング法等も適用することができるものである。なお、これらの成膜法は一般的に知られているため、ここではその説明は省略する。
【実施例】
【００１９】
つぎに、本発明の実施例について説明する。
本実施例は、上記した本発明及び実施の形態を適用したものである。
以下に、本実施例によるＮＤフィルタの製造方法について説明する。
まず、図１に示されるような真空蒸着機のチャンバー内における各成膜基板上の蒸着源側に、図４で示すように、マスク６とマスク８の２つのマスクを設置し、材質厚７５μｍのプラスチック基材（以下、ＰＥＴ基材と記す）上に、真空蒸着法により図１０に示す膜構成のうち第１層から最表層手前までを形成した。
さらに具体的に、マスク６における遮蔽板７の基板とマスクとが形成する角は４５度、マスク６における遮蔽板７と遮蔽板７との距離は２０ｍｍ、基板からマスク６の最も離れた部分の距離が１０ｍｍの位置に固定し、遮蔽板７とマスク８との隙間は約０．３ｍｍとした。
【００２０】
真空蒸着法は、膜厚を比較的に容易に制御でき、かつ可視域の波長域で散乱が非常に小さいことから選択した。
基材の材質は耐熱性（ガラス転移点Ｔｇ）が高く、可視域の波長域で透明性が高く、また吸水率が低いＰＥＴを選択した。ここで、本実施例ではＰＥＴを選択したが、脂環式ポリオレフィン樹脂等を用いる事でも同様のＮＤフィルタを作製する事も可能であると考えられる。
【００２１】
つぎに、チャンバーから各基板に設けたマスク６とマスク８とを取り外し、最表層を光学膜厚ｎ×ｄ（ｎは屈折率、ｄは機械膜厚）でλ／４ λ：５４０ｎｍの条件により成膜した。この最表層の膜の屈折率ｎは可視域の波長域で１．５以下のものを選んだ。具体的にはＭｇＦ2を使用した。
なお、ここで、第１層から最表層まで、図４で示す様なマスク６とマスク８を用い、全層を膜厚変化させ成膜すると、反射防止条件が合わなくなり、反射率の上昇が起き、画質上では“ゴースト現象”や“フレア現象”が発生してしまうことから、これらを考慮し、最表層ではマスクを外し基板全面の膜厚が等しくなる様に成膜した。
【００２２】
ところで、第８層目の成膜終了後、図１１に示すように濃度傾斜部と全く反対の傾斜を形成するように、基板とマスクとが形成する角と、遮蔽板間距離と、基板からマスク６の最も離れた部分の距離とを調整し直し、最表層を成膜するようにしてもよい。こうすることで、グラデーション仕様によっては、前記した最表層としてＭｇＦ2を一定で光学膜厚ｎ×ｄをλ／４ λ：５４０ｎｍの条件により形成して反射防止を図る以上に、濃度傾斜部の反射をより低減でき、さらに膜厚分布によりグラデーション濃度分布を実現する方法においては、位相差を補正する事も可能となる。
【００２３】
また、図１２に示すように、第８層目の成膜終了後、例えば光学膜厚ｎ×ｄでλ／３２ λ：５４０ｎｍの条件によりＭｇＦ2を成膜し、その後チャンバーから各基板に設けたマスクを取り外し、８層目までの濃度傾斜と反対の傾斜で相似した傾斜を形成するように、基板とマスクとが形成する角と、遮蔽板間距離と、基板からマスク６の最も離れた部分の距離とを調整し直し、最表層としてＭｇＦ2を再度成膜するようにしてもよい。こうすることで、グラデーション仕様によっては、前記した最表層としてＭｇＦ2を一定で光学膜厚ｎ×ｄをλ／４ λ：５４０ｎｍの条件により形成して反射防止を図る以上に、濃度傾斜部の反射をより低減することが可能となる。このように最表層のＭｇＦ2を２度に分けて成膜することで、マスクを取り外すためにチャンバーを大気等にさらした際に、第８層目のＴｉｘＯｙの酸化の防止が可能となる。したがって、最表層１のＭｇＦ2の膜厚は酸化防止を実現できる厚さであれば良い。
【００２４】
さらに別の方法として、図１３に示すように第８層目の成膜終了後、ＭｇＦ2を例えば光学膜厚ｎ×ｄでλ／３２ λ：５４０ｎｍの条件で成膜し、その後チャンバーから各基板に設けたマスクを取り外し、ＭｇＦ2を光学膜厚ｎ×ｄで７λ／３２の条件により成膜するようにしてもよい。このように最表層のＭｇＦ2を２度に分けて成膜することで、マスクを取り外すためにチャンバーを大気等にさらした際に、第８層目のＴｉｘＯｙの酸化の防止が可能となる。最表層のＭｇＦ2における最初の成膜では、図４で示すようなマスクを使用している為、膜厚はグラデーション傾斜をもった形状になるが、それはλ／３２の膜厚であり、マスクを取り外した後の７λ／３２の一定膜厚部が支配的な膜厚となるため、最表層の膜厚傾斜部の影響は殆ど受けずに、効率よく反射を抑える事ができる。
【００２５】
以上のように第１層から最表層まで成膜した後、１１０℃で１時間空気中で熱処理を行った。１１０℃を選んだのは、１００℃未満では環境安定性向上の効果が不十分であり、１３０℃を超えると基材の熱的劣化を生じて膜にクラックが発生する等問題が生じる為である。本実施例の条件下においては、熱処理の温度は、１１０℃から１３０℃の間が適当である。
【００２６】
環境安定性を調べるため、前記プラスチックＮＤフィルタに対し、６０℃ ８５％ ２４０時間の放置試験を行い、試験前後での透過率を測定すると、その差が０．２％以下とほとんど差は見られなかった。参考として、熱処理を行わないものを同様な環境試験を行い、試験前後での透過率を測定すると２％前後増加していた。
このような現象が起きる要因としては、真空蒸着時の基板温度が低いことがあげられる。
膜の封止密度は成膜時の基板温度が大きく影響し、温度が低いと封止密度が低くなり、水分・酸素等を透過しやすく、そのため吸収膜であるＴｉｘＯｙ自体の酸化が促進される事と、それを保護するＡｌ2Ｏ3膜等の誘電体膜の保護効果が少ない事との両方の影響から透過率が上昇するものと考えられる。熱処理を行うと環境安定性が向上するのは、“エージング効果”であると考えられる。
通常、ガラス基板を用いる場合、基板温度は２００℃〜２５０℃、望ましくは３００℃前後まで加熱して成膜する。しかし、今回のように基板がプラスチックの場合、基板が熱収縮を起こさない温度で成膜する必要があり、その基板温度は１５０℃未満に制約される。
【００２７】
本実施例によると、膜厚分布は図５に示すシミュレーションの結果とほぼ同等な結果が得られた。但し第１層から第８層までの分布である。最表層は一定膜厚である。
このようにして作製されたＮＤフィルタを使用する際の一例を示すと、図１４のようなパターンを作製して、略三角形の形状に切りぬき、その後羽根に貼って図１５の状態になる。フィルタ１枚は図１６のようになっていて、０が端面部でそこからＸ１、Ｘ２、Ｘ３までが濃度勾配部である。Ｘ３からＸ４は最大濃度部が形成されている。Ｘ４からＸ５はフィルタを羽根に接着するための接着領域である。Ｘ６には濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界を示すマーキング部が存在している。
【００２８】
本実施例により作製されたＮＤフィルタによれば、例えばマーキング部から２．８ｍｍ離れた位置から濃度が順次に連続的に濃くなる方向に成膜されているとすると、最大濃度部から濃度が順次に連続的に薄くなる方向に２．８ｍｍの位置が、濃度傾斜終了位置であると容易かつ正確に判断する事が可能となり、ＮＤフィルタの評価を精度良く、効率的に行う事が可能である。ここで２．８ｍｍとはあらかじめ設計された値であり、その設計値に基づいてマスク８を調整しておく必要があり、この値そのものは必要に応じて任意設定することができる。
【００２９】
ここで、マーキング部が光路上に配置されることで不具合を発生させる場合には、絞りの初期状態からＭｇＦ2だけを成膜した透明部分をあらかじめ挿入しておくように配置し、マーキング部が光路上に配置されないように制御することで対応することが可能である。
また、図１７に示すようにマーキング部Ｘ７を接着領域に設け、前後の濃度に比べマーキングとしての役割を果たせる程度に濃度を異ならせ、マーキングする方法でも同様の効果を得ることが可能である。
さらに、図１４の外周部などに例えばマスクなどを用いることで、マーキングをする方法も考えられる。
【００３０】
本実施例において、蒸着における膜厚分布は基板１、蒸着源５、そしてマスク６、及びマスク８などの相対的位置関係により決定される。その際、マスクを基板に取り付けるコトで発生する誤差や、遮蔽板の歪みなど、様々なパラメータにより実際の分布が成膜毎に変化する。したがって、上記したマーキング部が必要となるのであるが、図１４の外周にマーキング部を設け、それを基準とした場合、成膜部との距離が離れているため、前記した何らかの理由により局部的に誤差が発生した場合などに、マーキング部にも誤差が生じ、マーキングの役割を果たすことができない場合があるため、切り抜くフィルタ部近傍にマーキングを入れることによって、より精度の高いマーキングを作製することが可能となる。
（比較例）
以上の実施例と比較するため、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が容易となる濃度分布を有しないＮＤフィルタの作製に関する比較例について説明する。この比較例においては、真空蒸着法によってグラデーション濃度分布を有する膜を形成するに際し、図４のマスク８を備えない図２に示すようなマスクを用いた点において実施例と異なっているだけであり、他は全て実施例と同じ条件で成膜したものであるから、実施例と重複する部分の説明は省略する。
このような比較例によっても、膜厚分布は図３に示すシミュレーションの結果とほぼ同等な、グラデーション濃度分布の結果が得られた。但し第１層から第８層までの分布である。最表層は一定膜厚である。
また、比較例のものにおいても図１８のようなパターンを作製し、図１９のように略三角形の形状に切りぬき、その後、絞り羽根１５に貼って実施例と同様に図１５のように構成することができる。
【００３１】
しかしながら、これらにより作製されたＮＤフィルタは、実施例のような濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界を示すマーキング部を形成することができず、濃度が最小値となる濃度傾斜終了位置と成膜が施されていない部分との境界の判別が困難となる。したがって、このような比較例のものによると、作製した膜の濃度分布を効率的で高精度に測定または評価することが困難となり、特に量産時における不良品のチェックなどにおいては相当の労力を費やし、コストアップを生じることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態を説明する真空蒸着機におけるチャンバー内の構成を示す簡易図。
【図２】真空蒸着法によりグラデーション濃度分布を有する膜を形成する場合における比較例等に用いられるマスクによる構成を示す図。
【図３】図２のマスクによる膜厚分布シミュレーション例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態及び実施例に用いられるマスクによる構成を示す図。
【図５】図４のマスクによる膜厚分布シミュレーション例を示す図。
【図６】本発明の実施の形態を説明するための理想型グラデーション透過特性例を示す図。
【図７】本発明の実施の形態を説明するための理想型グラデーション透過特性例を示す図。
【図８】本発明の実施の形態を説明するための理想型グラデーション濃度特性例を示す図。
【図９】本発明の実施の形態を説明するための理想型グラデーション濃度特性例を示す図。
【図１０】本発明の実施例によって作製される蒸着ＮＤフィルタの膜構成を示す図。
【図１１】本発明の実施例における最表層の別の構成例を示す図。
【図１２】本発明の実施例における最表層の別の構成例を示す図。
【図１３】本発明の実施例における最表層の別の構成例を示す図。
【図１４】本発明の実施例により作製されたグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタの構成を示す図。
【図１５】本発明の実施例におけるＮＤフィルタが羽根に接着された状態を示す図である。
【図１６】図１４のＮＤフィルタを略三角形の形状に切り抜いた状態を示す図。
【図１７】本発明の実施例におけるマーキング部を接着領域に設けた別の形態によるＮＤフィルタの構成例を示す図。
【図１８】比較例により作製されたグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタの構成を示す図。
【図１９】図１８のＮＤフィルタを略三角形の形状に切り抜いた状態を示す図。
【図２０】従来例におけるビデオカメラに使用される撮影光学系を表した図である。
【図２１】本発明の課題を説明するためのグラデーション濃度分布例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１：基板
２：基材
３：基板治具
４：蒸着傘
５：蒸着源
６：マスク
７：遮蔽板
８：マスク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にマスクを設け、最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造方法において、
前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜する成膜工程を有することを特徴とするＮＤフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記成膜工程において、前記マスクとして、前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクと、を用いることを特徴とする請求項１に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記成膜工程によって第１層から最表層手前までの膜を成膜した後に、前記マスクを用いずに最表層の膜を一定膜厚に成膜する工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記成膜工程によって第１層から最表層手前までの膜を成膜した後に、前記マスクを用いずに最表層の膜を前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配を持つ膜に、成膜する工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記成膜工程によって第１層から最表層手前までの膜を成膜した後に、最表層の膜を、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに成膜された前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配を持つ膜とに、成膜する工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記成膜工程によって第１層から最表層手前までの膜を成膜した後に、最表層の膜を、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜とに、成膜する工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項７】
前記最表層の膜を成膜した後に、１００℃から１３０℃の温度で空気中において熱処理する工程を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項８】
基板上にマスクを設け、最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造装置において、
前記マスクが、前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクと、によって構成されていることを特徴とするＮＤフィルタの製造装置。
【請求項９】
前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、
第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、
最表層の膜が、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜で構成されていることを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項１０】
前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、
第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、
最表層の膜が、前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配に成膜された膜で構成されていることを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項１１】
前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、
第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、
最表層の膜が、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに成膜された前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配に成膜された膜と、によって構成されていることを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項１２】
前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、
第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、
最表層の膜が、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜と、によって構成されていることを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項１３】
相対的に駆動されて絞り開口の大きさを可変する複数の絞り羽根と、該絞り羽根により形成された開口内の少なくとも一部に配置される光量調整のためのＮＤフィルタとを備えた光量絞り装置において、
前記ＮＤフィルタが、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＮＤフィルタの製造方法または、請求項８に記載のＮＤフィルタの製造装置によって製造されたＮＤフィルタ、または請求項９〜１２のいずれか１項に記載のＮＤフィルタによって構成されていることを特徴とする光量絞り装置。
【請求項１４】
光学系と、該光学系を通過する光量を制限する請求項１３に記載の光量絞り装置と、該光学系によって形成される像を受ける固体撮像素子を有することを特徴とするカメラ。
【請求項１】
基板上にマスクを設け、最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造方法において、
前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜する成膜工程を有することを特徴とするＮＤフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記成膜工程において、前記マスクとして、前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクと、を用いることを特徴とする請求項１に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記成膜工程によって第１層から最表層手前までの膜を成膜した後に、前記マスクを用いずに最表層の膜を一定膜厚に成膜する工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記成膜工程によって第１層から最表層手前までの膜を成膜した後に、前記マスクを用いずに最表層の膜を前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配を持つ膜に、成膜する工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記成膜工程によって第１層から最表層手前までの膜を成膜した後に、最表層の膜を、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに成膜された前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配を持つ膜とに、成膜する工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記成膜工程によって第１層から最表層手前までの膜を成膜した後に、最表層の膜を、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜とに、成膜する工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項７】
前記最表層の膜を成膜した後に、１００℃から１３０℃の温度で空気中において熱処理する工程を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＮＤフィルタの製造方法。
【請求項８】
基板上にマスクを設け、最大濃度部と該最大濃度部から順次に濃度が薄くなる濃度勾配部によるグラデーション濃度分布を有する膜を形成するＮＤフィルタの製造装置において、
前記マスクが、前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクと、によって構成されていることを特徴とするＮＤフィルタの製造装置。
【請求項９】
前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、
第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、
最表層の膜が、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜で構成されていることを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項１０】
前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、
第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、
最表層の膜が、前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配に成膜された膜で構成されていることを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項１１】
前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、
第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、
最表層の膜が、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに成膜された前記濃度勾配部と全く反対の濃度勾配に成膜された膜と、によって構成されていることを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項１２】
前記基板に対して所定間隔をおいて傾斜して配置された複数の遮蔽板によるマスクと、遮蔽板による所定間隔外の基板上面を覆うと共に前記遮蔽板との間に任意の隙間が設けられたマスクとを用い、前記基板上に少なくとも２種類以上の膜を有するＮＤフィルタであって、
第１層から最表層手前までの膜が、前記濃度勾配部における最小濃度部と成膜が施されていない部分との境界に、該境界を認識できる程度に前記最小濃度部よりも濃い濃度部を形成するように成膜された膜であり、
最表層の膜が、前記マスクを用いて成膜された膜と、前記マスクを用いずに一定膜厚に成膜された膜と、によって構成されていることを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項１３】
相対的に駆動されて絞り開口の大きさを可変する複数の絞り羽根と、該絞り羽根により形成された開口内の少なくとも一部に配置される光量調整のためのＮＤフィルタとを備えた光量絞り装置において、
前記ＮＤフィルタが、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＮＤフィルタの製造方法または、請求項８に記載のＮＤフィルタの製造装置によって製造されたＮＤフィルタ、または請求項９〜１２のいずれか１項に記載のＮＤフィルタによって構成されていることを特徴とする光量絞り装置。
【請求項１４】
光学系と、該光学系を通過する光量を制限する請求項１３に記載の光量絞り装置と、該光学系によって形成される像を受ける固体撮像素子を有することを特徴とするカメラ。
【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】
【公開番号】特開２００６−２８５０３９（Ｐ２００６−２８５０３９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０６６３６（Ｐ２００５−１０６６３６）
【出願日】平成１７年４月１日（２００５．４．１）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１日（２００５．４．１）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
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