(57)【要約】【課題】単一濃度部と濃度勾配部の境界に設けたマークを用いて切り取り精度の良いＮＤフィルタを得る。【解決手段】基板３２のＮＤ膜の単一濃度部と濃度勾配部の境界付近でかつ領域外にマークＭａを形成し、これらのマークＭａにより基板３２から三角形状のＮＤフィルタ１０を画像処理により切り取る際の寸法抜きのずれを減少させる。【選択図】図７
2007206186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量調節装置の絞り羽根の少なくとも１つに取り付け、光量を調節するために透過光を減衰させるＮＤフィルタであって、基板上に、単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部と、前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークとを形成したことを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項２】
前記絞り羽根に取り付けたときに、前記マークを前記絞り羽根に重なり合う部分に設けたことを特徴とする請求項１に記載のＮＤフィルタ。
【請求項３】
前記マークを前記濃度境界部に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＮＤフィルタ。
【請求項４】
前記マークは前記マークを設けた領域と濃度を変えて表示したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のＮＤフィルタ。
【請求項５】
前記マークは孔部又は凹部又は凸部であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のＮＤフィルタ。
【請求項６】
光量調節装置の絞り羽根の少なくとも１つに取り付け、光量を調節するために透過光を減衰させるＮＤフィルタの製造方法であって、基板上に、単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部と、前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークとを形成し、該マークを前記単一濃度部又は前記濃度勾配部の形成と同時に形成することを特徴とするＮＤフィルタの製造方法。
【請求項７】
光量調節装置の絞り羽根の少なくとも１つに取り付け、光量を調節するために透過光を減衰させるＮＤフィルタの製造方法であって、基板上に、単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部と、前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークとを形成し、該マークを基準に前記基板から前記ＮＤフィルタを切り取ることを特徴とするＮＤフィルタの製造方法。
【請求項８】
光量調節装置の絞り羽根の少なくとも１つに取り付け、光量を調節するために透過光を減衰させるＮＤフィルタの製造方法であって、単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部と、前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークとを形成し、該マークを前記ＮＤフィルタの外周形状の形成と同時に形成することを特徴とするＮＤフィルタの製造方法。
【請求項９】
単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部とを有し、透過光を減衰させるＮＤフィルタの取付方法であって、基板上の前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークを基準位置として、前記ＮＤフィルタを光量調節装置の絞り羽根に取り付けることを特徴とするＮＤフィルタの取付方法。
【請求項１０】
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した絞り開口内の少なくとも一部に配置した光量調整のためのＮＤフィルタを備えた光量調節装置であって、前記絞り羽根の少なくとも１枚に前記請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載のＮＤフィルタを取り付けたことを特徴とする光量調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ或いはスチールビデオカメラ等の光量絞り装置に好適に使用し得るＮＤフィルタ及びその製造方法及び取付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）フィルタの用途としては、例えば表示パネルの濃度分布を補正する補正板として使用されたり、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ている。近年ではマイクロレンズアレイ作製用のフォトマスク等に使用されたり、多岐の分野において使用されている。例えば、光量調節装置に用いられているＮＤフィルタは銀塩フィルム或いはＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子へ入射する光量を制御するために設けられている。
【０００３】
快晴時や高輝度の被写界を撮影すると、絞り開口部は極端に小絞りとなり、そのため絞り開口部によるハンチング現象や光の回折の影響も受け易くなり、像性能の劣化を生ずることがある。
【０００４】
これに対する対策として、絞り羽根にフィルム状のＮＤフィルタを貼り付けることにより、被写体が高輝度になっても絞り開口部が小さくなり過ぎないようにしている。
【０００５】
また、近年では、撮像素子の感度が向上するに従い、ＮＤフィルタの濃度を濃くすることにより光の透過率を更に低下させ、高感度の撮像素子を用いても絞り開口部が小さくなり過ぎないようにしている。しかし、このようにＮＤフィルタの濃度が濃くなると、ＮＤフィルタを透過した光束と、ＮＤフィルタの存在しない部分を通過した光束との光量差が大きく異なってしまう。これにより、画面内で明るさが異なるシェーディング現象が生じたり、解像度が低下してしまうという欠点が生ずる。この欠点を解決するために、ＮＤフィルタの濃度分布を光軸に対してＮＤフィルタの移動をさせた際に、連続的に透過率が変化するようにする必要がある。
【０００６】
一般的なＮＤフィルタには、フィルム状を成すセルロースアセテート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、塩化ビニル等の基材が用いられる。この基材中に光を吸収する有機色素又は顔料を混入して練り込むか、基材に光を吸収する有機色素又は顔料を塗布して製作される。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、濃度が連続的に変化するグラデーション勾配を有するＮＤフィルタを作製することは著しく困難である。
【０００７】
この対策として、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、単一濃度のＮＤフィルタを用いて複数重なった部分と重ならない部分とから、濃度変化を生じさせることが提案されている。しかしこの方法では、ＮＤフィルタの枚数が増加することによりコストアップになったり、絞り羽根に複数枚のＮＤフィルタが接着されることにより占有体積が大きくなってしまい、近年の小型・省スペース化に対応できないこと等の欠点がある。
【０００８】
そこで、例えば特許文献１、２のように、真空蒸着法やスパッタ法等により基板上に複数層の薄膜を積層し、その厚さや可視光の吸収係数を順次に変化させることにより段階的な膜厚としたり、或いはグラデーション濃度勾配を設ける方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３２２７０９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】
【００１０】
しかし、グラデーション濃度勾配を有するＮＤフィルタを評価する場合には、濃度変化が連続的であるために測定の基準が不明確であり、ＮＤフィルタの外形に対する濃度分布の評価が困難となる。また、このＮＤフィルタの外周形状をプレス抜きで切り抜いたり、ＮＤフィルタを光量調節装置の絞り羽根に取り付ける際も、同様の理由で高精度に行うのが困難となる。
【００１１】
このプレス抜きや取付位置の誤差は、単色又は段階的に濃度が変化するＮＤフィルタの場合は、ＮＤフィルタの端面位置又は濃度が変化する位置のみの誤差として現れる。しかし、濃度の変化段階が多いＮＤフィルタやグラデーション勾配を有するＮＤフィルタの場合には、濃度変化域全体のシフトとして現れるため大きな問題となる。
【００１２】
図１２は従来の絞り羽根Ａにグラデーション勾配を有するＮＤフィルタＢを貼り付ける際の説明図である。絞り羽根ＡとＮＤフィルタＢの貼付位置精度を向上させるために、（ａ）のＮＤフィルタＢを、（ｂ）の点線で示すＸ・Ｙ軸方向の突き当て位置に位置決めする治具を用いて、（ｃ）のように絞り羽根Ａに貼り付ける。なお、この時の貼付寸法誤差は±０．１ｍｍ程度である。
【００１３】
このときの問題点としては、ＮＤフィルタＢをＸ軸・Ｙ軸に摺動させて突き当てることにより、ＮＤフィルタＢに目視では分からない程度の擦り傷、マイクロクラックや汚れが発生する虞れがある。更には、仮に寸法がずれて切断されてしまった場合に、Ｘ軸・Ｙ軸方向に突き当てて貼り付けると、ＮＤフィルタＢの端面を基準にして絞り羽根Ａに貼り付くことになる。単濃度のＮＤフィルタＢにおいてはそれほど問題とはならないが、グラデーション勾配を有するＮＤフィルタＢにおいては、連続的に濃度が変化しているため、この寸法ずれは致命的である。
【００１４】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、単一濃度部と濃度勾配部の境界をマークを用いて明確とするＮＤフィルタ及びその製造方法及び取付方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明に係るＮＤフィルタの技術的特徴は、光量調節装置の絞り羽根の少なくとも１つに取り付け、光量を調節するために透過光を減衰させるＮＤフィルタであって、基板上に、単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部と、前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークとを形成したことにある。
【００１６】
また、本発明に係るＮＤフィルタの製造方法の技術的特徴は、光量調節装置の絞り羽根の少なくとも１つに取り付け、光量を調節するために透過光を減衰させるＮＤフィルタの製造方法であって、基板上に、単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部と、前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークとを形成し、該マークを前記単一濃度部又は前記濃度勾配部の形成と同時に形成することにある。
【００１７】
本発明に係るＮＤフィルタの製造方法の技術的特徴は、光量調節装置の絞り羽根の少なくとも１つに取り付け、光量を調節するために透過光を減衰させるＮＤフィルタの製造方法であって、基板上に、単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部と、前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークとを形成し、該マークを基準に前記基板から前記ＮＤフィルタを切り取ることにある。
【００１８】
本発明に係るＮＤフィルタの製造方法の技術的特徴は、光量調節装置の絞り羽根の少なくとも１つに取り付け、光量を調節するために透過光を減衰させるＮＤフィルタの製造方法であって、単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部と、前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークとを形成し、該マークを前記ＮＤフィルタの外周形状の形成と同時に形成することにある。
【００１９】
本発明に係るＮＤフィルタの取付方法の技術的特徴は、単一の濃度である単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部とを有し、透過光を減衰させるＮＤフィルタの取付方法であって、基板上の前記単一濃度部から前記濃度勾配部へと移り変わる濃度境界部に関連した位置に設けたマークを基準位置として、前記ＮＤフィルタを光量調節装置の絞り羽根に取り付けることにある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るＮＤフィルタ及びその製造方法及び取付方法によれば、マークを付することにより、単一濃度部と濃度勾配部との境界部にマークを付することにより、位置を正確に把握することが可能となる。また、絞り羽根にＮＤフィルタを貼り付ける際にも従来の貼付方法よりも位置精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を図１〜図１１に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例における撮影光学系の構成図を示し、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が順次に配置されている。光量絞り装置２においては、絞り羽根支持板８に一対の絞り羽根９ａ、９ｂが可動に取り付けられ、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。
【００２２】
図２はこのグラデーション勾配を有するＮＤフィルタ１０を製造するための真空蒸着装置におけるチャンバ２１の構成図を示している。チャンバ２１内には、蒸着源２２、回転可能な蒸着傘２３が設けられ、この蒸着傘２３にはＮＤフィルタ１０の基部となる基板を固定するための治具２４が設けられている。蒸着傘２３に固定された治具２４は、この蒸着傘２３と共に回転し成膜が行われる。
【００２３】
図３は治具２４の断面図を示し、治具２４に固定された基板固定部３１の成膜面側には、例えば厚さ７５μｍのシート状のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から成る基板３２が取り付けられている。本実施例においては、基板３２には耐熱性（ガラス転移点Ｔｇ）が高く、可視光の波長域で透明性が高く、また吸水率が低いＰＥＴ樹脂を選択しているが、基板３２の材質に関しては、ポリカーボネートやノルボルネン系樹脂等を用いることができる。
【００２４】
図４はこの治具２４上に固定された基板３２側、つまり蒸着源側にマスク３３を配置した状態の斜視図を示し、基板３２から所定の距離だけ離した位置に、２枚のマスク３３を間隙を設けて配置している。蒸着源２２と治具２４上に固定された基板３２及びマスク３３との幾何学的位置関係から、蒸着する蒸着粒子はマスク３３同士の間隙を廻り込んで治具２４の基板３２上まで到達したり、マスク３３に遮ぎられて治具２４の基板３２上まで到達できなかったりする。これにより、グラデーション勾配を有する膜厚分布を得ることができる。
【００２５】
このような真空蒸着装置を用いて、基板３２に図５に示すような膜を成膜したＮＤフィルタ１０を作製する。基板３２上には誘電体膜であるＡｌ2Ｏ3膜４１と、可視光を吸収するための可視光吸収膜であるＴｉＯｘ膜４２を交互に積層する。
【００２６】
次に、マスク３３を取り外し、最表層である第９層に反射防止膜としてＭｇＦ2膜４３を光学膜厚ｎ×ｄ（ｎは屈折率、ｄは機械膜厚）でλ／４（λ＝５４０ｎｍ）成膜する。この最表層の反射防止膜の屈折率ｎは可視域の波長で１．５以下の材料を選択し、具体的にはＭｇＦ2膜を使用している。
【００２７】
しかし、図４で示すようなマスク３３を用い、第１層〜最表層までの全層を膜厚変化させ成膜すると、グラデーション部の反射防止条件が合わなくなって反射率の上昇が生じ、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がある。このことを考慮し、最表層のＭｇＦ2膜４３の成膜時にはマスク３３を取り外し、膜厚は均一となるようにすることが好ましい。
【００２８】
図６は所定の範囲を一定濃度に保った単一濃度部と、濃度が連続的に変化する濃度勾配部との境界部を認識するために基板３２上に金属製のマークマスク５１を載置した状態の斜視図を示している。このマークマスク５１には、マークを付するための複数の正方形のマーク孔５２が単一濃度部と濃度勾配部との境界部にエッチング等の手法により穿けられている。これにより、ＮＤ膜を成膜する際に、外周部のぼけの無いマークを同時に成膜することができる。
【００２９】
図７はこのようにしてＮＤ膜の成膜と同時に形成されたマークＭａがＮＤ膜の単一濃度部と濃度勾配部の境界でかつ領域外に付された基板３２の平面図を示している。マークＭａは基板３２から三角形状のＮＤフィルタ１０を切り取る際の寸法抜きによるずれを減少させることができる。
【００３０】
マークＭａはシート切断時に切断精度を向上させるものであって三角形・四角形等の多角形や円形やその他の形状の蒸着膜として形成されるほかに、予め形成されていて基板の位置決めに利用する孔、ダボ、凹凸等も考えられるがこれらに限定されるものではない。また、マークＭａの寸法は３ｍｍ程度の大きさであれば、切断時のＸ軸、Ｙ軸方向の画像処理が可能である。また、このマークＭａは必ずしも単一濃度部と濃度勾配部の境界部の位置に設ける必要はなく、境界部近傍又は接着固定するための接着代部分等に設けてもよい。
【００３１】
なお、濃度勾配部と同様の形成のように、マークマスク５１を基板３２から浮かせて配置すると、外周部がぼけたマークＭａが成膜されるので避けるべきである。
【００３２】
図８は単一濃度部と濃度勾配部との境界にマークＭｂを付したグラデーション勾配を有するＮＤフィルタ１０を絞り羽根９ａに接着した状態の説明図である。このように、絞り羽根９ａの絞り開口部内に露出しない部分にマークＭｂを設けると、シート抜き後にもマークＭｂが残り、かつＮＤフィルタ１０の光学特性にも影響を与えることがなく望ましい。つまり、このマークＭｂはシート抜き後にＮＤフィルタ１０として絞り羽根９ａに取り付けるときの目印となり、光学的に検知して貼付位置を割り出し、取付精度を向上させることもできる。
【００３３】
また、形状の大きい製品であれば、図８に示すようにＮＤフィルタ１０の形状内の接着代部分や、絞り羽根９ａの絞り開口部内に露出しない部分にマークＭｂを付することが容易である。しかし近年では、ＮＤフィルタ１０の形状も小型化する傾向にあり、形状のほぼ全体が光学絞り口径内に挿入される場合も多い。
【００３４】
そのために、ＮＤフィルタ１０の領域内にマークを付する場合には、光学絞り口径内に挿入されるＮＤ部に濃度境界部の濃度よりも極端に濃く或いは薄くしたラインを設けることもできる。しかし、このラインによるマーキング部によっても極端な濃度差が生ずることになるため、小絞りと同様な状況となり、画像劣化の原因となる可能性がある。
【００３５】
従って、その場合には図９、図１０に示すように、切断刃により孔部、ダボ、凹部、凸部等から成るマークＭｃ、Ｍｄを形成し、単一濃度部と濃度勾配部の境界部を認識できるようにすることが望ましい。
【００３６】
これらのマークＭｃ、Ｍｄは、例えば上述の方法で製作した基板３２上のＮＤフィルタ１０の領域外に付したマークＭａを目標として、外周を切断刃により加工する際に同時に形成する。このように同時に形成することにより、濃度勾配部に対して正確に対応した位置に、マークＭｃ、Ｍｄを形成することができる。
【００３７】
図９、図１０に示すように、凹凸形状で切断されたマークＭｃ、Ｍｄを有するＮＤフィルタ１０を絞り羽根９ａに取り付ける場合には、図１１に示すような方法を用いる。先ず、（ａ）のような状態の絞り羽根９ａ上に、（ｂ）のようにピン治具６１を立設する。次に、（ｃ）のようにＮＤフィルタ１０のマークＭｃ、Ｍｄをこの２本のピン治具６１に沿って、絞り羽根９ａ上に降下させて（ｄ）のように貼り合わせる。グラデーション勾配を有するＮＤフィルタ１０の場合には、この時のピン治具６１のピン位置は、単一濃度部と濃度勾配部の境界部の位置又はその近傍である。そして、絞り羽根９ａ上にＮＤフィルタ１０を貼り合わせた後に、ピン治具６１を引き抜く。
【００３８】
このように、蒸着加工時の濃度分布に対応して形成された凹凸形状のマークＭｃ、Ｍｄを使って、ＮＤフィルタ１０の貼り付けが行われるため、寸法誤差に厳しいグラデーション勾配を有するＮＤフィルタ１０を精度良く貼り付けることができる。
【００３９】
このような方法で製作されたＮＤフィルタ１０を貼り合わせた絞り羽根９ａを使用した光量調節装置は、特に被写体が高輝度時の口径とＮＤフィルタ１０の濃度の関係を厳密に保つことができ、高精度な制御が可能になる。
【００４０】
また、測定又は絞り羽根９ａへの取付位置の基準が不明瞭なグラデーション勾配を有するＮＤフィルタ１０において、正確な位置決めが可能となる。このため、絞り口径に対するＮＤフィルタ１０の濃度変化の精度を向上させることができ、高精度な光量調節装置の制御が可能となる。
【００４１】
上述の説明では、真空蒸着法により基板３２上に薄膜を形成し、その薄膜形成領域を外れた領域にマークを付することで、グラデーション勾配を有するＮＤフィルタ１０を製作する場合を述べた。しかし、スパッタリング法、スプレー法、インクジェットプリンティング法等を使用しても、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】撮影光学系の構成図である。
【図２】真空蒸着装置のチャンバ内の構成図である。
【図３】基板を取り付けた治具の断面図である。
【図４】治具上にマスクを配置した状態の説明図である。
【図５】ＮＤフィルタの構成図である。
【図６】マークマスクを挟んだ状態の斜視図である。
【図７】濃度勾配部とマークを成膜した基板の平面図である。
【図８】絞り羽根にＮＤフィルタを貼り付けた状態の説明図である。
【図９】ＮＤフィルタの平面図である。
【図１０】ＮＤフィルタの平面図である。
【図１１】絞り羽根にＮＤフィルタを貼り付ける方法の説明図である。
【図１２】従来の絞り羽根にＮＤフィルタを貼り付ける方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１、３〜５  レンズ
２  光量絞り装置
６  ローパスフィルタ
７  固体撮像素子
８  絞り羽根支持板
９  絞り羽根
１０  ＮＤフィルタ
２１  チャンバ
２２  蒸着源
２３  蒸着傘
２４  治具
３１  基板固定部
３２  基板
３３  マスク
４１  Ａｌ2Ｏ3膜
４２  ＴｉＯｘ膜
４３  ＭｇＦ2膜
５１  マークマスク
５２  マーク孔
６１  ピン治具
Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ  マーク
【図１】
2007206186.tif 000003
【図２】
2007206186.tif 000004
【図３】
2007206186.tif 000005
【図４】
2007206186.tif 000006
【図５】
2007206186.tif 000007
【図６】
2007206186.tif 000008
【図７】
2007206186.tif 000009
【図８】
2007206186.tif 000010
【図９】
2007206186.tif 000011
【図１０】
2007206186.tif 000012
【図１１】
2007206186.tif 000013
【図１２】
2007206186.tif 000014