(57)【要約】【課題】作業スペースを縮小することができ、作業効率の向上を図ることが可能となる、分光特性がフラットなグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタの製造方法及び装置、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】基板治具４に取り付けられた成膜を施す基材５とスリット型マスク６とを一体的に公転させて前記基材の成膜面に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、前記基板冶具４はスペーサー機能を兼備えた枠型部材を有し、該枠型部材の一方の側に基材５をストッパー部材７によって取り付ると共に、該枠型部材の他方の側に前記スリット型マスク６を取り付けるように構成する。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板治具に取り付けられた成膜を施す基材とスリット型マスクとを一体的に公転させて前記基材の成膜面に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、
前記基板冶具にスペーサー機能を兼備えた基板冶具を用い、該基板冶具によって前記基材とスリット型マスクとの間隔を一定に保ち、成膜する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】
前記スペーサー機能を兼備えた基板冶具は、基板冶具部にスペーサー部が一体的に形成されて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】
前記スペーサー機能を兼備えた基板冶具は、厚さが１０ｍｍ程度であ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４】
基板治具に取り付けられた成膜を施す基材とスリット型マスクとを一体的に公転させて前記基材の成膜面に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、
前記基板冶具はスペーサー機能を兼備えた枠型部材を有し、該枠型部材の一方の側に基材をストッパー部材によって取り付ると共に、該枠型部材の他方の側に前記スリット型マスクを取り付けるように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５】
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１〜３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４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６】
光学系と、該光学系を通過する光量を制限する請求項５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。
【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、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】
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（Ｎｅｕｔｒａｌ    Ｄｅｎｓｉｔｙ）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。
【０００３】
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８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。
【０００４】
因みに図８で１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄは撮影光学系１６を構成するレンズ、１７は固体撮像素子で１８はローパスフィルタである。また１１１から１１４は絞り装置で、１１１がＮＤフィルタ、１１２と１１３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。１１４は絞り羽根支持板である。
【０００５】
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。
【０００６】
また、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示されているように、マイクロ写真法による濃度が変化するタイプのフィルタの作製が提案されている。
これらが提案された当時のビデオカメラでは、この方法により作製したＮＤフィルタで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、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。
【０００７】
また、特許文献４には、真空蒸着法により楕円形グラデーションフィルタの製造方法が開示されている。この方法では、微小領域（例えば３ｍｍの範囲で透過率３％から８０％までの変化等）での濃度変化ができない欠点がある。
さらに、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るコスト高になること、及び絞り羽根に複数枚ＮＤフィルタが存在することにより厚くなってしまい、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。
【０００８】
さらに、近年、段階的な多濃度ＮＤフィルタが使用され始めてきているが、異なる濃度の境界部分で重なったり隙間ができたりして光学特性が変化し、画質の劣化を引き起こすことがわかってきた。
このような現象の解決には、連続的に濃度を変化させたグラディエントなＮＤフィルタが必要である。そのため、特許文献５、特許文献６等では、真空蒸着法等を用い、基板とスリット型マスクとの間隔を一定に保つようにして、基板に対しスリット型マスクを設け、スリット型マスクを該基板と一体的にドーム上を公転させ、成膜蒸着源と基板との位置関係から、該基板に蒸着させる蒸着粒子が該スリット型マスクを通過して基板に到達できたり、スリット型マスクに遮られ基板まで到達できなかったりすることで、グラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタを製造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】特開平１１−３８２０６号公報
【特許文献５】特開２００４−０６１９００号公報
【特許文献６】特開２００４−０６１９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記特許文献５、特許文献６等によるＮＤフィルタの製造方法においては、スリット型マスクを基板に設けるに際して、マスクと基板との間隔を一定に保つために、例えば図９に示すようなフレーム型のスペーサーが配置される方式が採られる。図９において、４’は基板治具、５’は透明プラスチックシート、６’はスリットマスク、２０はスペーサー、２１はガイドピンである。
図９に示されるように、この方式によると実際に成膜を実施する基材となる透明プラスチックシート５’がセットされた基板治具４’にスペーサー２０をはめるため、全体的に体積の大きな治具になってしまうこととなり、あるいはこのような基板治具４’にスペーサー２０を合わせる際に長いガイドピン２１を設けることが必要となる。このため、この長いガイドピン２１により作業スペースを広くとってしまうこととなり、作業効率等の点で問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、作業スペースを縮小することができ、作業効率の向上を図ることが可能となる、分光特性がフラットなグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタの製造方法及び装置、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】
【００１１】
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、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、基板治具に取り付けられた成膜を施す基材とスリット型マスクとを一体的に公転させて前記基材の成膜面に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、前記基板冶具にスペーサー機能を兼備えた基板冶具を用い、該基板冶具によって前記基材とスリット型マスクとの間隔を一定に保ち、成膜する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、基板治具に取り付けられた成膜を施す基材とスリット型マスクとを一体的に公転させて前記基材の成膜面に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、前記基板冶具はスペーサー機能を兼備えた枠型部材を有し、該枠型部材の一方の側に基材をストッパー部材によって取り付ると共に、該枠型部材の他方の側に前記スリット型マスクを取り付けるように構成されていることを特徴としている。
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ＮＤフィルタの製造装置によって製造された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】
【００１２】
本発明によれば、基板冶具とスペーサーを一体化することにより、作業スペースを縮小することができ、作業効率の向上を図ることが可能となる、分光特性がフラットなグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタの製造方法及び装置、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】
【００１３】
本発明は、上記のような構成に特徴を有するものであるが、それは本発明者らが鋭意検討したつぎのような知見に基づくものである。以下の本発明の実施の形態の説明により、これらを明らかにする。
図１は本実施の形態における真空蒸着機におけるチャンバー内の簡易図であり、図２は図１のチャンバー内に設けられる基板の断面を示す図である。
図３は本発明の実施の形態におけるマスクの支持構造を模式的に示す図である。図１において、１は蒸着傘、２は蒸着源、３は成膜を施す基板である。この基板３は図２に示されるように基板治具４と、基板治具４に取り付けられた実際に成膜を実施する基材となる透明プラスチックシート５、スリットマスクス６、ストッパー７とで構成されている。
【００１４】
真空蒸着装置には、チャンバー内に蒸着源２と、基板３を支持するドーム型の蒸着傘１が設けられている。蒸着源２は、蒸着傘１が回転する中心に位置しておらず、蒸着傘１の回転の中心からは外れた位置にある。このような構造により、蒸着傘１上のある基板３が一周する際に、蒸着源２から基板３に蒸着される物質の入射角度が、位置により変化する現象が起こる。
このような原理を利用し、基板３とスリット型マスク６の間を一定間隔に保って支持し、蒸着傘１を回転させることによりスリット型マスク６を通過する蒸着粒子とスリット型マスク６に阻まれる蒸着粒子によって、グラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタを作製することができる。
【００１５】
本実施の形態では、上記のような真空蒸着装置によりグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタを作製するに際し、平行平板型のスリット型マスク６を用いたが、以下に本実施の形態におけるスリット型マスク６の支持構造の具体的構成を、従来例の図９に示すフレーム型のスペーサーが配置されたスリット型マスク６’の支持構造と対比して説明する。
まず、従来例の図９に示すフレーム型のスペーサーが配置されたものについて説明すると、この従来例のものは前述したとおり基板治具４’、透明プラスチックシート５’、スリット型マスク６’、スペーサー２０、ガイドピン２１により構成されている。ここで、スペーサー２０の配置に際しては、まず基板治具４’に透明プラスチックシート５’を置き、その上から長いガイドピン２１を位置決めガイドとして任意の距離を持ったスペーサー２０を挟み、最も蒸着面側にスリット型マスク６’を配置することにより、このスリット型マスク６’を透明プラスチックシート５’との間隔を一定に保って支持するようにする。
【００１６】
しかしながら、このような構成によると、基板治具４’にスペーサー２０やスリット型マスク６’等をセットする際に、ピンとスペーサーの位置精度によって装着が困難になることが生じ、またスペーサーと基板治具を分けて重ね置きした場合、基板治具４’のガイドピン２１が長く伸びていることから、スペーサー２０と共に空間的に場所を取り、作業スペースを広くしなければならないという問題が生じる。
【００１７】
そこで、本実施の形態では、図３に示すように基板治具とスペーサーとを一体化させ、スペーサー機能を兼備えた構造とすることで、作業スペースを縮小することができ、作業効率の向上を図ることを可能としたものである。
すなわち、図３に示すように、基板治具４はスペーサー機能を兼備えた枠型部材を有しており、該枠型部材の一方の側に透明プラスチックシート５をストッパー７によって取り付ると共に、該枠型部材の他方の側にスリット型マスク６を取り付けるように構成されている。
これらの組み立てに際しては、基板治具４の枠型部材の一方側に、透明プラスチックシート５を配し、その背面側からストッパー７を当てがい、ストッパー７に設けられた挟持部７ａ，７ｂによってこの透明プラスチックシート５を基板治具４の枠型部材に固定する。基板治具４の枠型部材の四隅には位置決めピン８が配置されていて、この基板治具４の枠型部材の他方側からスリット型マスク６を装着する。その際、このスリット型マスク６は、基板治具４の枠型部材にネジなどで固定することが望ましい。
【００１８】
以上の本実施の形態によれば、図４に示すようなグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタを製造することができ、従来例のフレーム型のスペーサーが配置されたものにおいて必要とされた長いガイドピンを省略することができ、実質的に基板治具のみの空間に抑えられることが可能となり、省スペース化を図ることができる。また、基板治具とスペーサーの組立てが不要になり、作業時間を短縮することができる。
【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スペーサー機能を備えた基板治具の蒸着源２側に、図３で示すスリット型マスク６を設置し、材質膜厚７５μｍのプラスチック基材（以下、ＰＥＴ基材と記す）上に、図５のように誘電体層Ａｌ２Ｏ３と金属酸化物ＴｉＸＯＹを交互に積層していき、最表層にＭｇＦ２を成膜した。
透明プラスチックシートとし材質膜厚７５μｍのＰＥＴを用いたのは、これによると耐熱性（ガラス転移点Ｔｇ）が高く、可視域の波長域で透明性が高く、吸収率が低いからである。
【００２０】
その後、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の問題が発生する理由からである。このような熱処理の温度としては、１１０℃から１３０℃の間が適当である。
【００２１】
環境安定性を調べるため、前記プラスチックＮＤフィルタを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で同様の環境試験を行ったところ、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挙げられる。
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こと、及びそれを保護するＡｌ２Ｏ３膜等の誘電体膜の保護効果が少ないこ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。
【００２２】
この本実施例の治具を用いて、最高濃度（透過率）がＤ＝１．０（透過率１０．０％）となる膜を成膜する。スペーサー機能を備えた基板治具４の厚みは１０ｍｍとした。
例えば、本実施例で成膜されたグラデーションＮＤの濃度が常に負の方向に向う部分である濃度勾配部の形状は、図６のような結果となった。
濃度勾配部の距離は装置の構造差により異なるが、本実施例においては４．５ｍｍとなる。
図７のように濃度（透過率）が均一である最高濃度部の透過率は、波長４００ｎｍから７００ｎｍの領域において、透過率０．５％以内のバラツキに収まっている。反射率に関しても、波長４００ｎｍから７００ｎｍで２％以内の低反射特性である。
【００２３】
以上のように、本実施例によれば、分光特性がフラットなグラデーションＮＤフィルタの作製が可能となり、グラデーションの変化に対する様々なニーズに対応できる。また、基板冶具とスペーサーを一体化することにより、作業スペースを縮小することができ、作業効率の向上を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】本発明の実施の形態における基板の断面を示す図。
【図３】本発明の実施の形態におけるマスクの支持構造を模式的に示す図。
【図４】本発明の実施の形態により製造されたグラデーション濃度分布を有するＮＤフィルタを示す図。
【図５】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６】本発明の実施例により成膜されたグラデーションＮＤフィルタの濃度勾配部距離と形状を表したグラフ。
【図７】本発明の実施例におけるＮＤフィルタ１．０濃度の透過率と反射率に関する分光特性グラフ。
【図８】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９】従来例におけるフレーム型のスペーサーが配置されたスリットマスクスの支持構造を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１：蒸着傘
２：蒸着源
３：基板
４：基板治具
５：透明プラスチックシート
６：スリットマスク
７：ストッパー
【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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