(57)【要約】【課題】ＮＤフィルタ表面に生ずる傷の発生を防ぎ、帯電による埃の付着を抑制し、画質の劣化を低減する。【解決手段】透明樹脂基板３１上の第１、３、５、７、９層には、反射防止層であるＡｌ2Ｏ3膜３２、第２、４、６、８層には光吸収層であるＴｉＯｙ膜３３が交互に成膜されている。そして、第１０層のＴｉＯｙ膜３３上に反射防止膜として、ＳｉＯ2膜３４を積層したＮＤ膜３５が成膜されている。更に、このＮＤ膜３５上に、酸化物透明導電層としてＩＴＯ膜３６が成膜されている。  ＮＤ膜３５を含むＮＤフィルタ１０の摺動する表面に、ＩＴＯ膜３６が形成されることにより、表面に擦り傷が付いたり、静電気が帯電することにより塵埃が付着したりすることを防止される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り羽根を有する開口部に対して移動可能に取り付けられ前記開口部を通過する光の光量を調節するＮＤフィルタと、前記絞り羽根を可動に支持する部材とを有する光量絞り装置において、前記ＮＤフィルタの最表層に酸化物透明導電層を成膜したことを特徴とする光量絞り装置。
【請求項２】
前記ＮＤフィルタは合成樹脂材から成る透明基板の上の少なくとも一部に、ＮＤ膜を積層し、前記ＮＤ膜の表面は前記酸化物透明導電層を成膜したことを特徴とする請求項１に記載の光量絞り装置。
【請求項３】
前記酸化物透明導電層は酸化インジウム及び酸化スズを主成分とするＩＴＯ膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光量絞り装置。
【請求項４】
前記透明基板のガラス転移温度は２５０℃以上であることを特徴とする請求項２に記載の光量絞り装置。
【請求項５】
前記透明基板はポリイミド系の樹脂であることを特徴とする請求項２又は４に記載の光量絞り装置。
【請求項６】
前記ＮＤ膜は単濃度であることを特徴とする請求項２に記載の光量絞り装置。
【請求項７】
前記ＮＤ膜は透過光量の異なる段階的な濃度分布を有することを特徴とする請求項２に記載の光量絞り装置。
【請求項８】
前記ＮＤ膜は透過光量の異なる連続的な濃度分布を有することを特徴とする請求項２に記載の光量絞り装置。
【請求項９】
光学系と、該光学系を通過する光量を制限する請求項１〜８の何れか１つの請求項に記載の光量絞り装置と、前記光学系によって形成される像を受ける固体撮像素子と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（Neutral Density）フィルタを有する光量絞り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のビデオカメラ等に搭載されている光量絞り装置は、絞り羽根支持板上を開閉動作する一対の絞り羽根によって開口径を変化させることにより、通過光量を調整している。この光量絞り装置は、ＣＣＤ等の固体撮像素子に入射する光量を制御するために設けられており、被写界が明るい場合には、より小さく絞り込まれるようになっている。従って、快晴時や高輝度の被写体を撮影すると絞りは小絞りとなり、絞り開口による光の回折の影響を受け易く、像性能の劣化を生ずる問題を有している。
【０００３】
この問題に対する対策としては、例えば絞り羽根にフィルム状のＮＤフィルタを取り付けることにより、被写界の明るさが同一であっても、絞りの開口が大きくなるような工夫がなされている。このＮＤフィルタは絞りが小さくなった際に、光路中に挿入され光量を減少させることで、高輝度撮影時においても絞りが極端に小さくなり過ぎることを防止している。
【０００４】
更には、例えば特許文献１においては、ＮＤフィルタの濃度を光軸中心に向けて順次に透過率が大きくなるＮＤフィルタが開示されている。或いは、特許文献２に示すように、ＮＤフィルタの濃度を光軸中心に向けて連続的に透過率を大きくすることにより、その光量調節機能に濃度勾配を持たせ、光軸上で移動させることにより、更なる光量調節を行っているものもある。
【０００５】
このような光量調節部材としてのＮＤフィルタは、通常ではフィルム状の透明な合成樹脂基材の表面に対して、真空蒸着等により金属膜、金属酸化物、誘電体膜等の積層膜から成る多層膜を形成したものが用いられている。
【０００６】
【特許文献１】特許第２５９２９４９号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
しかし、上述の積層膜の最表層を金属膜としたＮＤフィルタにおいては、絞り羽根に取り付けられたＮＤフィルタが、絞り羽根及び絞り羽根支持板の間を摺動する際に、他方の絞り羽根及び絞り地板とが擦れ合い、表面に傷が生じてしまうという問題を有している。
【０００８】
一方、積層膜の最表層を絶縁物から成る誘電体膜とした場合には、金属膜とした場合と比較すると、摺動時に発生する傷の発生低減に効果が得られる。しかし、この場合には絞り羽根及び絞り地板同士の接触で静電気が発生して帯電が生じ、周囲の塵埃等を引き付けてしまうという別の問題が生ずる。
【０００９】
特許文献３では、光吸収膜と誘電体膜を交互に積層した積層膜の表面を炭素膜を被覆することにより、耐擦傷性及び帯電防止性を有するＮＤフィルタが開示されている。しかし、炭素膜は形膜する膜厚によっては十分な透明性を確保することは困難であり、透過率の特性上、炭素膜の消衰係数を別途に考慮に入れる必要がある。また、透明合成樹脂基材に対する炭素膜の付着力が必ずしも十分でない。
【００１０】
更には、プラズマＣＶＤ法、スパッタ等により炭素膜としてＤＬＣ(ダイヤモンド・ライク・カーボン)を成膜する場合には、真空成膜装置の他にＤＬＣ膜を成膜するための装置を別途に準備する必要があり、経済性の点で不利となる等の課題を有している。
【００１１】
【特許文献３】特開２００６−８４９９４号公報
【００１２】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、透過光量を制御するための開閉動作により、他の部材と摺動した際に、表面に生ずる傷の発生を防止しながら、帯電防止性に優れ、しかも生産性に優れたＮＤフィルタを用いた光量絞り装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る光量絞り装置の技術的特徴は、絞り羽根を有する開口部に対して移動可能に取り付けられ前記開口部を通過する光の光量を調節するＮＤフィルタと、前記絞り羽根を可動に支持する部材とを有する光量絞り装置において、前記ＮＤフィルタの最表層に酸化物透明導電層を成膜したことにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、開口部に対して移動可能に取り付けられたＮＤフィルタと他の構造部材との摺動によるＮＤフィルタの傷の発生を防止し、ＮＤフィルタの帯電による塵埃、埃の付着を低減することができる。これにより、ＮＤフィルタに擦り傷が付いたり、塵埃の付着により光量絞り装置を通した映像の解像度が低下することを抑制することができ、高画質化に対応することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１はビデオカメラに使用する撮影光学系の断面図、図２は分解斜視図を示し、レンズ１、光量絞り装置２、レンズ３〜５、ローパスフィルタ６、ＣＣＤ等から成る固体撮像素子７が順次に配列されている。光量絞り装置２においては、絞り羽根支持板８に光量を制限するための一対の絞り羽根９ａ、９ｂが可動に取り付けられている。絞り羽根９ａには、絞り羽根９ａ、９ｂにより形成される略菱形形状の開口部を通過する光量を減光するためのＮＤフィルタ１０が接着されている。なお、ＮＤフィルタ１０は絞り羽根９ａに取り付けずに、他の部材によって駆動してもよい。
【００１７】
図３はＮＤフィルタ１０を製造するための真空蒸着機のチャンバの構成図を示している。チャンバ２１内には、蒸着源２２、この蒸着源２２に対向するように回転可能な蒸着傘２３が設けられている。蒸着傘２３には、蒸着膜を施す成膜部位に開口部を設けたマスクと密着させた合成樹脂基板がセットされた基板治具２４が配置されている。基板治具２４には、ＮＤフィルタ１０の基板となる透明基板が取り付けられ、蒸着傘２３と共にＺ軸を中心に回転し成膜が行われる。
【００１８】
図４はＮＤフィルタ１０のＮＤ膜の構成図を示している。厚さ１００μｍのポリイミド系樹脂（三菱ガス化学ネオプリムＬ）から成る透明樹脂基板３１上の第１、３、５、７、９層には、反射防止層であるＡｌ2Ｏ3膜３２、第２、４、６、８層には光吸収層であるＴｉＯｙ膜３３が交互に成膜されている。そして、第１０層のＴｉＯｙ膜３３上に反射防止膜として、ＳｉＯ2膜３４を積層したＮＤ膜３５を成膜されている。
【００１９】
成膜したＮＤ膜３５は蒸着面の濃度が均一な単濃度膜としており、具体的には濃度が０．６となる膜を透明樹脂基板３１の両面にそれぞれ成膜し、両面成膜後の濃度が１．２となるようにしている。
【００２０】
更に、このＮＤ膜３５上に酸化物透明導電層として、金属酸化物、誘電体膜から成るＮＤ膜３５と同様に、蒸着法、イオンプレーティング法等の真空成膜法によりＩＴＯ膜３６が成膜されている。
【００２１】
透過率はこのＴｉＯｙ膜３３の総膜厚によって変化し、厚くなるほど透過率は低下する。また、４００〜７００ｎｍの波長範囲内での透過率のニュートラル性はＴｉＯｙ膜３３の組成のｙの数値によって変化し、適切に選択することにより透過率分布はニュートラルとなる。ｙの好ましい数値は０．５以上〜２未満の範囲であり、ｙ＝１．２以下のとき約５５０ｎｍの波長を境界として低波長の透過率が低くなるように傾く現象が生ずる。また、ｙ＝１．２以上のときは、逆に低波長の透過率が高くなるように傾く。このため、成膜時に透過率をモニタリングすることにより、透過率をニュートラルにすることが好ましい。
【００２２】
また、反射防止膜として第１、３、５、７、９層にＡｌ2Ｏ3膜３２、第１１層にＳｉＯ2膜３４が配置されており、成膜時に反射率をモニタリングすることにより、膜厚を制御して反射率を小さくすることが可能である。
【００２３】
また、本実施例において使用するＩＴＯ膜３６の材料は、酸化インジウム及び酸化スズを主成分とするＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2系の材料であり、組成としては例えばＩｎ2Ｏ3：ＳｎＯ2＝８４：１６（重量％）のものを使用している。このＩＴＯ膜３６の膜厚に関しては、特に限定されるものではない。しかし、少なくともＮＤフィルタ１０の全域に帯電防止効果持たせるために、ＮＤ膜３５の表面を完全に被覆している必要があることから、膜厚は１０〜５０ｎｍであることが好適であり、本実施例においては３０ｎｍとなるように設定している。この膜厚の範囲において、必要とされる光学特性に応じて膜厚を決定することが望ましい。
【００２４】
このようにして形成された最表層のＩＴＯ膜３６は、金属酸化物や誘電体膜等と比較して硬度が高いため、絞り羽根や地板、カバー板等と摺動しても擦り傷が付き難い。絞り羽根９ａ等には導電性を持たせるためにカーボン等を含んでおり、静電気は絞り羽根９ａを介してカメラ本体に流れるため、ＮＤフィルタ１０には静電気が帯電し難く、塵埃の付着を低減することができる。
【００２５】
ＮＤフィルタ１０は透明樹脂基板３１の全域にＮＤ膜３５を形成したものもあるが、一部にのみＮＤ膜３５を形成し、その他の部分は透明樹脂基板がそのまま露出する形態としてもよい。
【００２６】
図５は上述の方法により製造したＮＤフィルタ１０の平面図、図６は断面図をそれぞれ示している。透明樹脂基板３１の一方の面にＮＤ膜３５が形成され、他の面には形成されない。上述の理由により、ＮＤ膜３５が成膜されていない透明樹脂基板３１がそのまま露出している部分にもＩＴＯ膜３６を成膜している。即ち、ＮＤ膜３５を含むＮＤフィルタ１０の摺動する表面にＩＴＯ膜３６が形成されることにより、表面に擦り傷が付いたり、静電気が帯電することにより塵埃が付着したりすることを防止している。
【００２７】
ＩＴＯ膜３６は真空中における成膜中に、基板温度を１００℃以上に加熱してしまうと、散乱性の高い不透明な膜を形成する虞れがある。従って、ＩＴＯ膜３６を成膜する際には基板温度を１００℃未満に設定することが望ましい。
【００２８】
しかし、成膜直後のＩＴＯ膜３６は茶色又は茶灰色をしているため、成膜したＮＤフィルタ１０を空気中においてアニ−リングを行うことで導電性を有する透明な膜とする。アニール条件としては、１００〜２４０℃で１２０分程度、好ましくは２２０〜２４０℃で１２０分程度とすることが望ましい。
【００２９】
実施例１では、ＮＤフィルタ１０を２枚のガラス板の間に挟持し、熱処理用オーブン中で、２４０℃、１２０分の条件においてアニーリングを行った。
【００３０】
本実施例１に使用する透明基板としては、上述のＩＴＯ膜３６に対するアニ−リングを行う際に、熱による収縮変形及び皺の発生が起こらないようにするために、ガラス転移温度が高い合成樹脂シートを利用することが望ましい。特に、好ましい透明樹脂基板３１の一例として、ガラス転移温度２５０℃以上の４価の脂肪族テトラカルボン酸と２価のジアミンを構成成分とする脂肪族ポリイミド、又は上述の脂肪族ポリイミドを含む材料から成るポリイミド系樹脂を挙げることができる。なお、他の合成樹脂材、例えばＰＥＴ、ノルボルネン系樹脂を用いることも可能である。
【００３１】
これらの場合に、１００℃程度のアニール条件で熱処理を行うと、ＩＴＯ膜３６の吸収が多少発生するが、ＮＤフィルタ１０としての用途では実用域にある。また、透明樹脂基板３１の厚さとしては、ＮＤフィルタ１０としての剛性を保持しながら、可能な限り薄く形成することが好適である。具体的には、その厚さとして２００μｍ以下とすることが好ましく、更に５０〜１００μｍの範囲とすることが望ましい。
【００３２】
上述の方法により製造したＮＤフィルタ１０の帯電による埃の付着、表面の強度を確認するために、成膜したＮＤフィルタ１０を所定の形状に打ち抜き、絞り羽根９ａに取り付け、絞り羽根９ａ、９ｂの開閉を２５万回実施し摺動させた。
【００３３】
表１は本実施例１、２、３、比較例の摺動試験結果を示しており、本実施例１におけるＮＤフィルタ１０の表面には、塵埃の付着は殆んど観察されなかった。また、摺動試験後の成膜表面には傷が発生していない。
【００３４】
表１
実施例１  比較例  実施例２  実施例３
帯電による埃の付着    無        有      無        無
傷の発生              無        無      無        無
【００３５】
ＩＴＯ膜３６を表面に成膜しないＮＤフィルタを使用したときとの比較のため、比較例として透明樹脂基板３１として厚さ１００μｍのポリイミド系樹脂(三菱ガス化学製ネオプリムＬ)を用意した。透明樹脂基板３１の両面に図７に示すような１１層構成のＮＤ膜３５を真空蒸着法により成膜した。この構成は比較例であるため、最表層がＳｉＯ2膜３４となっており、図４に示すＩＴＯ膜３６は成膜していない。また、成膜したＮＤ膜３５は蒸着面の濃度が均一な単濃度膜とした。具体的には、濃度が０．６となる膜を透明樹脂基板３１の両面にそれぞれ成膜し、両面の成膜後の濃度が１．２となるようにした。
【００３６】
そして、成膜したＮＤフィルタの帯電による塵埃の付着、成膜表面の強度を確認するために、ＮＤ膜３５を成膜したＮＤフィルタを所定の形状に打ち抜き、実施例１と同様に絞り羽根９ａに取り付け、開閉を２５万回摺動させた。そして、表１に示すように比較例の摺動試験結果では、ＮＤフィルタの成膜表面には、帯電による塵埃の付着が多数観察されたが、摺動試験後の成膜表面には傷が発生しなかった。
【実施例２】
【００３７】
実施例１においてはＮＤ膜３５は同一の単濃度膜としたが、本実施例２においては実施例１と同様の透明樹脂基板３１上に、段階的に透過光量が異なる複数の領域を形成した。
【００３８】
例えば、図８、図９に示すように、先ず透明樹脂基板３１の一方の面に対して、全面に実施例１と同様の１１層構成のＮＤ膜３５ａを所望の濃度となるように真空蒸着法により成膜し、ＮＤ膜３５ａの表面全体にＩＴＯ膜３６ａを所望の膜厚となるように成膜した。
【００３９】
次に、他面において、領域Ａに対してマスクを配置し、領域Ｂに対してＮＤ膜３５ｂを所望の濃度となるように成膜した後にマスクを取り外し、全領域についてＩＴＯ膜３６ｂを所望の膜厚となるように形成する。
【００４０】
次に、成膜したＮＤフィルタ１０を真空蒸着機チャンバから取り出し、２枚のガラス板の間に挟持し、熱処理用オーブン中で２４０℃、１２０分の条件においてアニーリングを行った。
【００４１】
なお、本実施例２では各成膜面において最表層となるＩＴＯ膜の膜厚を３０ｎｍとなるように設定した。また、作製したＮＤフィルタ膜は蒸着面の濃度がＡの領域とＢの領域で異なる濃度を持つ２段階濃度のＮＤフィルタ１０とした。具体的には、成膜されたＮＤフィルタ１０は領域Ａの濃度が約０．７、領域Ｂの濃度が約１．４となるようにした。
【００４２】
成膜したＮＤフィルタ１０の帯電による埃の付着、成膜表面の強度を確認するため、実施例１と同様に絞りの開閉を２５万回実施した。表１に示すように、本実施例２のＮＤフィルタ１０の表面には、埃の付着は殆ど観察されなかった。また、摺動試験後の成膜表面には傷が発生していないことが認められた。
【００４３】
これにより、領域Ａの濃度が低く、領域Ｂの濃度が高い２濃度のＮＤフィルタ１０を製造することができることが確認された。
【実施例３】
【００４４】
図１０は本実施例３におけるＮＤフィルタ１０の平面図、図１１は断面図を示しており、実施例１と同様の透明樹脂基板３１上にグラデーション濃度分布を有するＮＤ膜３５を成膜する。
【００４５】
ＮＤ膜３５の成膜に際しては、特許文献２に開示されているようなマスク面となす角度の調節が可能な遮蔽板を有するマスクを使用する。このマスクで蒸着面に対して膜材料の一部を遮蔽することによって、透明樹脂基板３１上に濃度が連続的に変化するグラデーション濃度分布を有するＮＤ膜３５を成膜することができる。なお、最表層のＩＴＯ膜３６を成膜する際には、帯電防止性をグラデーション濃度全域で高めるために、遮蔽板を有するマスクを使用せず、全面に所望の膜厚となるように成膜することにより、ＮＤフィルタ１０の全面の帯電防止効果を高めることが可能となる。
【００４６】
透明樹脂基板３１に、濃度が順次に小から大と変化するグラデーション濃度を有するＮＤフィルタ膜を真空蒸着法により成膜した。最表層であるＩＴＯ膜３６は、マスクを使わずＮＤ膜３５の領域全域に膜厚３０ｎｍとなるように蒸着した。次に、他方の面における合成樹脂表面の全領域に対して、ＩＴＯ膜３６の膜厚を３０ｎｍとなるように蒸着した。続いて、成膜したＮＤフィルタ１０を真空蒸着機チャンバから取り出し、２枚のガラス板の間に挟持し、熱処理用オーブン中で２４０℃、１２０分アニーリングを行った。本実施例で作製したＮＤフィルタ膜は、濃度が約０．４から約１．２へと順次に変化するものとした。
【００４７】
実施例１と同様に、絞りの開閉を２５万回実施した。表１に示すように、本実施例３のＮＤフィルタ１０の表面には、埃の付着は殆ど観察されず、摺動試験後の成膜表面には傷が発生していないことが認められた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ビデオカメラに使用される実施例１の撮影光学系の断面図である。
【図２】分解斜視図である。
【図３】チャンバ内の構成図である。
【図４】ＮＤ膜の膜構成図である。
【図５】ＮＤフィルタの濃度分布例の平面図である。
【図６】ＮＤフィルタの濃度分布例の断面図である。
【図７】比較例のＮＤ膜の構成図である。
【図８】実施例２のＮＤフィルタの濃度分布例の平面図である。
【図９】ＮＤフィルタの濃度分布例の断面図である。
【図１０】実施例３のＮＤフィルタの濃度分布例の平面図である。
【図１１】ＮＤフィルタの濃度分布例の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
２  光量絞り装置
８  絞り羽根支持板
９ａ、９ｂ  絞り羽根
１０  ＮＤフィルタ
３１  透明樹脂基板
３２  Ａｌ2Ｏ3膜
３３  ＴｉＯｙ膜
３４  ＳｉＯ2膜
３５  ＮＤ膜
３６  ＩＴＯ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７】
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【図５】
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【図６】
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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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