(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的光減衰フィルタにおいて、
光を吸収するＮＤガラスあるいはＮＤプラスチックの板材からなる光減衰基板の両面に光減衰膜をコーティングされてなり、
前記光減衰膜は金属膜であり、
前記光減衰膜の光透過特性は、前記光減衰基板の光透過特性に加算されて、全体として、可視光全域に略均一な光透過特性をなすものであることを特徴とする光学的光減衰フィルタ。
【請求項２】
前記金属膜が、クロムまたはインコネルからなることを特徴とする請求項１記載の光学的光減衰フィルタ。
【請求項３】
光学的光減衰フィルタにおいて、
光を吸収するＮＤガラスあるいはＮＤプラスチックの板材からなる光減衰基板の両面に光減衰膜をコーティングされてなり、
前記光減衰膜は、少なくとも２層の誘電体膜と少なくとも１層の金属膜とを交互に積層させてなるものであり、
前記光減衰膜の光透過特性は、前記光減衰基板の光透過特性に加算されて、全体として、可視光全域に略均一な光透過特性をなすものであることを特徴とする光学的光減衰フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学機器全般に使用されるいわゆるＮＤフィルタ等の光学的光減衰フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の光学機器において、光量を調整するための光減衰用に使用される光減衰フィルタとして、光を吸収するＮＤガラスあるいはＮＤプラスチック（以下ＮＤガラス等とする）の板材からなるものが知られている。このような光減衰フィルタは、可視光の波長全域において均一な透過率を有することが理想的であるが、上述したＮＤガラス等は長波長側での透過率が短波長側と比較して大きいため、光減衰フィルタを使用したビデオカメラ等により得られる画像は、全体的に赤みを帯びたものとなってしまう。また、ＮＤガラス等の材質が限られているため、透過率変更の自由度が大幅に制限されてしまう。
【０００３】
一方、他の光減衰フィルタのタイプとして透明ガラスの表面にクロム、インコネルなどの金属膜あるいは誘電体膜等の光減衰膜をコーティングし、この光減衰膜により一部の光を吸収し、減衰せしめるものが知られている。このような光減衰膜を用いた光減衰フィルタでは、ＮＤガラス等よりなる光減衰フィルタに比べて光透過率変更の自由度は大きくなるものの以下の如き大きな問題を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、光減衰フィルタを使用した光学系の第１例を表す図である。図９に示すように、光減衰フィルタを使用した光学系の第１例は、前段より、結像レンズ２１、片面に光減衰膜２２ＡをコーティングしたＮＤフィルタ２２、およびＣＣＤ２３を有する結像光学系２４を配してなるものである。結像光学系２４にはＣＣＤ２３を保護するためのＣＣＤカバーガラス２５が設けられている。そして、結像レンズ２１を透過した光はＮＤフィルタ２２により減衰されてＣＣＤカバーガラス２５を透過してＣＣＤ２３の結像面上に結像するようになっている。
【０００５】
図１０は光減衰フィルタを使用した光学系の第２例を表す図である。図１０に示すように、光減衰フィルタを使用した光学系の第２例は、前段より、両面に光減衰膜３２Ａ、３２ＢをコーティングしたＮＤフィルタ３２、結像レンズ３１およびＣＣＤ等の結像面３３を配してなるものである。そして、被写体３５の像を表す光はＮＤフィルタ３２により減衰され、結像レンズ３１により結像面３３上の点Ｐ10において結像するようになっている。
【０００６】
図１１は、光減衰フィルタを使用した光学系の第３例を表す図である。図１１に示すように、光減衰フィルタを使用した光学系の第３例は、前段より、結像レンズ４１、両面に光減衰膜４２Ａ、４２ＢをコーティングしたＮＤフィルタ４２およびＣＣＤ等の結像面４３を配してなるものである。そして、結像レンズ４１を透過した光はＮＤフィルタ４２により減衰されて結像面４３上の点Ｐ12において結像するようになっている。
【０００７】
しかしながら、上述した図９〜図１１に示す光学系においては、ＮＤフィルタ２２、３２、４２により光を減衰させることができるものの、ＮＤフィルタ２２、３２、４２にコーティングされている光減衰膜により、反射光を生じてしまうという問題がある。例えば、第１例においては、ＮＤフィルタ２２を透過した光の一部がＣＣＤカバーガラス２５において反射され、その反射光Ｌ１０がさらにＮＤフィルタ２２の光減衰膜２２Ａをコーティングされた面において反射されて、ＣＣＤ２３の本来とは異なった位置もしくはＣＣＤ２３からはずれた位置に入射してしまう。
【０００８】
また、第２例においては、ＮＤフィルタ３２に入射した光の一部が、ＮＤフィルタ３２の両面において多重反射を起こし、その多重反射光Ｌ１１が結像面３３の点Ｐ10とは異なる位置Ｐ10′に結像してしまう。
さらに、第３例においても第２例と同様に、ＮＤフィルタ４２に入射した光の一部が、ＮＤフィルタ４２の両面において多重反射を起こし、この多重反射光Ｌ１２が結像面４３上における点Ｐ12の手前の点Ｐ12′に結像してしまう。
【０００９】
このようにＮＤフィルタ２２、３２、４２により反射された反射光あるいは多重反射光Ｌ１０〜Ｌ１２は、本来の結像点とは異なる位置に結像することとなるため、結像された光を可視像として再生した際に得られる画像においてフレアやゴーストが生じてしまい、画質が劣化してしまうこととなる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、反射光によるフレアやゴーストを発生させることなく良好な画像を得ることができ、さらに、可視光全域に亘り均一な透過率特性を有するとともに、透過率の変更に際し設計自由度の高い光学的光減衰フィルタを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学的光減衰フィルタは、光を吸収するＮＤガラスあるいはＮＤプラスチックの板材からなる光減衰基板の両面に光減衰膜をコーティングされてなり、前記光減衰膜は金属膜であり、前記光減衰膜の光透過特性は、前記光減衰基板の光透過特性に加算されて、全体として、可視光全域に略均一な光透過特性をなすものであることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記金属膜が、クロムまたはインコネルからなることが好ましい。
【００１３】
また、本発明による光学的光減衰フィルタは、光を吸収するＮＤガラスあるいはＮＤプラスチックの板材からなる光減衰基板の両面に光減衰膜をコーティングされてなり、前記光減衰膜は、少なくとも２層の誘電体膜と少なくとも１層の金属膜とを交互に積層させてなるものであり、前記光減衰膜の光透過特性は、前記光減衰基板の光透過特性に加算されて、全体として、可視光全域に略均一な光透過特性をなすものであることを特徴とするものである。
なお、上記光減衰基板および光減衰膜はいずれも光吸収作用によって光を減衰させるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施形態に係る光学的光減衰フィルタの構成を表す断面図である。図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る光学的光減衰フィルタ（以下ＮＤフィルタとする）１は、ＮＤガラス板等からなる吸収ＮＤフィルタ板２の両面に金属膜からなるＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングすることにより構成されるものである。本実施形態においては、吸収ＮＤフィルタ板２として、厚さが２ｍｍのＨＯＹＡ製ＮＤ２５を使用し、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂの材料としてクロムを用いる。
なお、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂの形成方法としては、周知の膜形成方法、例えば蒸着やスパッタリング等の種々の方法を用いることが可能である。
【００１６】
ここで、ＮＤ２５の可視光の波長に対する透過率の特性を図２に示す。図２に示すように、ＮＤ２５は、透過する可視光を全波長域に亘って略４０％に吸収減衰させるものであるが、長波長側の透過率が短波長側と比較して若干大きくなる特性を有するものである。一方、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂの可視光の波長に対する透過率の特性を図３に示す。なお、図３における透過率とは、可視光全波長域に亘り透過率が１００％の透明ガラス板に、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングすることにより構成されるＮＤフィルタの可視光の透過率のことをいうものであり、本実施形態においては、透過率は略１５％となっている。図３に示すように、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂの透過率特性は、短波長側が長波長側と比較して若干大きくなっているものである。
【００１７】
そして、本実施形態においては、図２に示す透過率特性を有する吸収ＮＤフィルタ板２に図３に示す透過率特性を有するＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングすることにより、図４に示すように、可視光の全波長域に亘って略６．３％の透過率特性を有するＮＤフィルタ１を得ることができる。すなわち、ＮＤ２５からなる吸収ＮＤフィルタ板２は長波長側の透過率が短波長側と比較して若干大きくなる特性を有し、ＮＤコート膜３Ａ、３Ｂは短波長側が長波長側と比較して若干大きくなる特性を有するものであるため、双方の特性が打ち消し合って、可視光の全波長域に亘って略均一な透過率を有するＮＤフィルタ１を得ることができる。
【００１８】
このようなＮＤフィルタ１の多重反射率特性を図５に示す。図５において破線は本実施形態に係るＮＤフィルタ１の多重反射率特性を示し、実線は可視光全波長域の光に対して透明なガラスに図３に示す透過率特性を有するＮＤコート膜３Ａ、３ＢをコーティングしたＮＤフィルタ（以下、従来のＮＤフィルタとする）の多重反射率特性を示す。ここで、図５における多重反射率とは、入射光に対する多重反射光の比率のことであり、図６に示すようにＮＤフィルタ１に対して斜めに入射する光Ｌ１に対する、ＮＤフィルタ１の両面において多重反射して射出される破線で示される光Ｌ２の比率のことをいうものである。
【００１９】
図５に示すように、従来のＮＤフィルタの多重反射率が略０．０４％であるのに対して、本実施形態に係るＮＤフィルタ１の多重反射率は０．００２５％であり、従来のＮＤフィルタと比較して多重反射光は略１／１６となっている。すなわち、ＮＤ２５からなる吸収ＮＤフィルタ板２にＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングすることにより、透明ガラスにＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングしたものと比較して透過率は約１／２．５（＝６．３／１５）となるが、多重反射率は１／１６となっている。すなわち、透過率は減少するものの、多重反射率は従来のＮＤフィルタと比較して１６倍も少なくなっている。したがって、従来のＮＤフィルタと比較して、多重反射率を大幅に減少させることができ、これにより多重反射光を原因とするフレアやゴーストの発生を防止し、良好な画像を得ることができる。
【００２０】
なお、上記第１実施形態においては、吸収ＮＤフィルタ板２にクロムからなるＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングしているが、これに代えて誘電体膜をコーティングしてもよいものである。
【００２１】
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。図７は本発明の第２実施形態に係る光学的光減衰フィルタの構成を示す断面図である。図７に示すように、本発明の第２実施形態に係る光学的光減衰フィルタ（以下ＮＤフィルタとする）１１は、吸収ＮＤフィルタ板１２の両面に誘電体膜１４Ａ、１４Ｂをコーティングし、その上にＮＤコート膜１３Ａ、１３Ｂをコーティングし、さらに誘電体膜１５Ａ、１５Ｂをコーティングすることにより構成される。このように、吸収ＮＤフィルタ板１２に対して誘電体膜１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５ＢとＮＤコート膜１３Ａ、１３Ｂからなる積層コーティングを施すことにより、ＮＤコート膜１３Ａ、１３Ｂのみをコーティングしたものと比較して、吸収ＮＤフィルタ板１２の両面での反射率を低減させることができる。したがって、多重反射光を低減することができ、多重反射光によるフレアやゴーストを一層低減してより良好な画像を得ることができる。
【００２２】
図８は上記第２実施形態のものと、従来技術との、入射光に対する多重反射光の比率を比較して示すグラフである。図８において破線は本実施形態に係るＮＤフィルタ１１の多重反射率特性を示し、実線は従来のＮＤフィルタの多重反射率特性を示す。すなわち、第２実施形態のものによれば、透明ガラスにＮＤコート膜３Ａ、３Ｂをコーティングしたものと比較して、多重反射率が１／２０と大幅に小さいものとなっている。なお、この積層コーティング膜自体の光透過率は上記第１実施形態のＮＤコート膜３Ａ、３Ｂと略同様の光透過率となっている。
【００２３】
さらに、上記実施形態においては、ＮＤコート膜を形成するための金属材料としてクロムを使用しているが、インコネル等の他の金属材料を使用することも可能である。
また、上記実施形態においては、吸収ＮＤフィルタ板２の両面にＮＤコート膜、誘電体膜あるいはＮＤコート膜と誘電体膜とを積層したものをコーティングしているが、吸収ＮＤフィルタ板２の片面にのみこれらをコーティングしてもよいものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明による光学的光減衰フィルタによれば、光減衰基板の片面または両面に光減衰膜をコーティングしたことにより、多重反射光を大幅に低減することができる。これにより、本発明の光学的光減衰フィルタを使用した光学系により得られる画像において、フレアやゴーストの発生を大幅に減少することができ、良好な画像を得ることができる。また、光減衰基板の光透過特性と光減衰膜の光透過特性とを加算することで、波長に対する両者の変動分を互いに打ち消して、可視光全域に亘る均一な光透過特性を有するものとすることができる。さらに、光減衰膜のコーティング厚みを変化させることにより所望の透過率に設定することが可能である。
また、光減衰膜を、少なくとも２層の誘電体膜と少なくとも１層の金属膜とを交互に積層させてなるものとすることにより、光減衰基板の表面における光の反射率を低減することができ、これにより多重反射光をより一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＮＤフィルタの構成を表す断面図
【図２】ＮＤ２５の透過率特性を表すグラフ
【図３】ＮＤコート膜の透過率特性を表すグラフ
【図４】本発明の第１実施形態に係るＮＤフィルタの透過率特性を表すグラフ
【図５】第１実施形態のものと、従来技術との、入射光に対する多重反射光の比率を比較して示すグラフ
【図６】ＮＤフィルタに入射する入射光とＮＤフィルタ内での多重反射光を表す図
【図７】本発明の第２実施形態に係るＮＤフィルタの構成を表す断面図
【図８】第２実施形態のものと、従来技術との、入射光に対する多重反射光の比率を比較して示すグラフ
【図９】ＮＤフィルタを使用した光学系の第１例を表す図
【図１０】ＮＤフィルタを使用した光学系の第２例を表す図
【図１１】ＮＤフィルタを使用した光学系の第３例を表す図
【符号の説明】
１、１１    ＮＤフィルタ
２、１２    吸収ＮＤフィルタ板
３Ａ、３Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ    ＮＤコート膜
１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ    誘電体膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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