(57)【要約】【課題】  蒸着膜にクラックが生じない光学フィルタを得る。【解決手段】  基板４１の上面に溝部６１を設け、その上にＮＤフィルタ膜５４を成膜する。型抜きパンチ７３を上昇させることにより、上型７２の開口部７２ａとの剪断により溝部６１においてＮＤフィルタ２０の形状に切断する。ＮＤフィルタ２０は予め基板４１に加工されている溝部６１の谷底部近傍で切断されるため、ＮＤフィルタ２０の内側のＮＤフィルタ膜５４にクラックを生ずることなく、最終形状に切断できる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着膜を形成した合成樹脂基板を該合成樹脂基板に予め形成した溝部に沿って切断したことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記蒸着膜はＮＤフィルタ膜としたことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
蒸着膜の形成前に合成樹脂基板面に溝部を形成し、前記蒸着膜を形成した後に前記合成樹脂基板を前記溝部に沿って光学フィルタ形状に切断することを特徴とする光学フィルタの製造方法。
【請求項４】
前記合成樹脂基板の切断位置は、前記光学フィルタの内側に掛からない前記溝部の谷底部近傍としたことを特徴とする請求項３に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項５】
前記溝部は前記合成樹脂基板の両面に、前記合成樹脂基板の厚さ方向に対して略対称な位置に形成したことを特徴とする請求項４に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項６】
複数の絞り羽根を相対的に駆動して絞り開口の大きさを可変する光量絞り装置であって、これらの絞り羽根により形成される前記絞り開口の少なくとも一部を、蒸着膜を形成した合成樹脂基板を該合成樹脂基板に予め形成した溝部に沿って切断した光学フィルタで覆うことを特徴とする光量絞り装置。
【請求項７】
前記光学フィルタは前記複数の絞り羽根の１つと同一形状であって、前記光学フィルタの一部が前記開口内に入るような形状に形成し、開口状態可変用の駆動部材が係合する係合部を、前記同一形状の絞り羽根に設けた前記駆動部材との係合部と一致する位置に設けたことを特徴とする請求項６に記載の光量絞り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の撮影装置や光学機器等に使用される光学フィルタ及びその製造方法及び光量絞り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器には、光量を調節するための絞り装置が組み込まれ、通常では絞り羽根を用いて光量調節することが行われている。しかし、特に高輝度被写体に対しては、その絞り径の大きさが小さくなり過ぎると、回折による解像力の劣化が生ずるため、その絞り径の大きさを制限している。同時に、光量調節部材としてＮＤ（Neutral Density）フィルタ等を用いることにより、通過光量を制限し、これにより画質の低下を防止している。具体的には、絞り羽根の一部に絞り羽根とは別部材から成るＮＤフィルタを接着することにより、ＮＤフィルタを光軸上に位置させ、被写体が高輝度の場合においても絞り径が極端に小さくなるまで絞り込まないようにして、絞り開口を一定の大きさ以上に維持している。
【０００３】
一般に、ＮＤフィルタの作製方法としては、セルロースアセテート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、塩化ビニル等の透明樹脂材料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ことによりシート状に加工している。また、透明な合成樹脂基板上に光吸収材料を真空蒸着法やスパッタ法等を用いて成膜する場合もある。しかし近年では、真空蒸着法等により成膜したものが光学特性や耐環境性に優れることから多用されている。
【０００４】
図１５はＮＤフィルタを打ち抜く状態の断面図を示し、光吸収材料から成る光吸収膜１を蒸着したシート状の透明合成樹脂基板２は、一対の下型３、上型４により挟持され、パンチ５を介してプレス加工等により最終形状に切断される。しかし、この際に基板２上に成膜された蒸着膜１の切断部ｙにクラックが発生することにより、この部分で光が乱反射してフレアが生じたり、切断部ｙから蒸着膜１が剥離し、異物として絞り装置の駆動部に付着し、動作不良を起こす虞れがある。
【０００５】
このような問題に対する対策として、特許文献１に開示するフィルタ形状の外周端部から退避して蒸着膜を形成する方法や、特許文献２に開示する蒸着膜形成前にフィルタ形状の外形部の一部を残して切断する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０２６１２号公報
【特許文献２】特開２００３−２０２６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし特許文献１の方法では、外周端部から退避して蒸着膜が形成されるため蒸着膜が形成されていない端部で基板面の反射が大きくなる問題がある。また、特許文献２の方法では、蒸着する前に外形部の一部を残して基板が切断されているため、蒸着時に基板が加熱されると樹脂の熱収縮により、残された連結部に応力が集中し、蒸着膜にクラックが生ずる虞れがある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、蒸着膜にクラックが生じ難い光学フィルタ及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、この光学フィルタを用いて支障なく作動し得る光量絞り装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る光学フィルタの技術的特徴は、蒸着膜を形成した合成樹脂基板を該合成樹脂基板に予め形成した溝部に沿って切断したことにある。
【００１１】
また、本発明に係る光学フィルタの製造方法の技術的特徴は、蒸着膜の形成前に合成樹脂基板面に溝部を形成し、前記蒸着膜を形成した後に前記合成樹脂基板を前記溝部に沿って光学フィルタ形状に切断することにある。
【００１２】
更に、本発明に係る光量絞り装置の技術的特徴は、複数の絞り羽根を相対的に駆動して絞り開口の大きさを可変する光量絞り装置であって、これらの絞り羽根により形成される前記絞り開口の少なくとも一部を、蒸着膜を形成した合成樹脂基板を該合成樹脂基板に予め形成した溝部に沿って切断した光学フィルタで覆うことにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る光学フィルタ及びその製造方法によれば、合成樹脂基板の切断時に蒸着膜にクラックが発生することを避けることができる。また、外形全周に渡ってその外側の不要部と基板の厚さ方向の一部又は全部で連結されているため、蒸着時の基板の熱収縮による応力の部分的な集中が避けられ、端部まで蒸着膜が均一に形成され端部で反射が大きくなるという問題も発生しない。更には、基板や蒸着膜から発生する微小なバリがフィルタ面から突き出すこともない。
【００１４】
また、本発明に係る光量絞り装置によれば、光学フィルタによる光の乱反射に起因する画像不良や、蒸着膜にクラック生ずることもなく、バリが生じて他部材に引っ掛かることもないので、良好な動作が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を図１〜図１４に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は光学フィルタを用いた撮影光学系の構成図を示し、レンズ１１、光量絞り装置１２、レンズ１３〜１５、ローパスフィルタ１６、ＣＣＤ等の固体撮像素子１７が順次に配列されている。光量絞り装置１２においては、絞り羽根支持板１８に一対の絞り羽根１９ａ、１９ｂが可動に取り付けられている。絞り羽根１９ａには、絞り羽根１９ａ、１９ｂ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光学フィルタとしてＮＤフィルタ２０が装着されている。
【００１７】
ＮＤフィルタ２０は絞り羽根１９ａに接着することが多いが、絞り羽根１９の一部を半透明にしてＮＤフィルタ２０の機能を持たせたり、ＮＤフィルタ２０を絞り羽根１９ａと分離して直接ＮＤフィルタ２０を駆動してもよい。
【００１８】
図２はＮＤフィルタ２０を製造するための真空蒸着機におけるチャンバの構成図を示している。チャンバ３１内には、蒸着源３２、回転可能な蒸着傘３３が設けられ、この蒸着傘３３には図示しない透明な合成樹脂基板を固定するための基板治具３４が設けられている。蒸着傘３３に固定された合成樹脂基板は、１度に複数枚成膜する基板の基板温度や蒸着膜厚を均一にするために、この蒸着傘３３と共に回転しながら成膜が行われる。
【００１９】
図３は基板治具３４の断面図を示しており、基板治具３４には予め所定の形状に沿った溝部が形成された合成樹脂基板４１が取り付けられている。この基板４１の蒸着面側にはＮＤフィルタ２０の形状よりも大きく、溝部が囲む形状と等しいか、それよりも大きい開口部４２ａを有するパターンマスク４２が取り付けられている。通常では、このパターンマスク４２には１枚の基板４１から複数個のＮＤフィルタ２０が得られるように複数の開口部４２ａが設けられている。また、基板治具３４には合成樹脂基板４１とパターンマスク４２を位置決めするための図示しない基準孔が設けられている。
【００２０】
そして、チャンバ３１内に基板治具３４をセットした後に、真空引き及び基板４１の加熱を行う。本実施例においては、１００℃に加熱しながら真空引きを行ったが、この加熱温度は基板４１の材質により異なり、低過ぎると基板４１と蒸着膜の密着性が悪く、高過ぎると熱収縮や熱膨張による基板４１の変形が大きくなる。そして、チャンバ３１内の真空度及び基板温度が所定の値に達した後に蒸着を開始する。
【００２１】
図４は本実施例における９層構成から成るＮＤフィルタ２０の膜構成図を示し、合成樹脂基板４１には光線透過率、機械的強度、耐熱性が比較的高いＰＥＴ樹脂を用いる。厚みが約１００μｍの基板４１上に、真空蒸着、スパッタ、イオンプレーティング法等の成膜法により誘電体膜であるＡｌ2Ｏ3膜５１と可視光吸収膜であるＴｉＯｘ膜５２を交互に積層する。更に、第８層のＴｉＯｘ膜５２上の最表層である第９層には、保護層の役割を果たすＭｇＦ2膜５３を積層し、９層構成から成るＮＤフィルタ膜５４を形成する。最表層のＭｇＦ2膜５３の成膜が終了すると、真空引きを終了し、チャンバ３１内に大気を導入し、チャンバ３１から基板治具３４及び基板４１を取り出す。
【００２２】
本実施例においては、基板４１にＰＥＴ樹脂を用いたが、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド等の透明樹脂を用いてもよい。また、基板４１の厚みも５０〜２００μｍ程度としてもよい。
【００２３】
更に、Ａｌ2Ｏ3膜５１以外の誘電体膜としては、ＳｉＯ2、ＳｉＯ、ＭｇＦ2、ＺｒＯ2等の金属合金、金属酸化物とすることもできる。また、ＴｉＯｘ膜５２以外の可視光吸収膜としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ等の金属、合金、金属酸化物等を用いてもよく、層数は特性や生産性に応じて適宜に使い分けられる。
【００２４】
図５はＮＤフィルタ２０を形成した基板４１の断面図、図６は平面図を示している。基板４１には、予めＮＤフィルタ２０の外形線として深さ５０μｍ程度の溝部６１が刻設され、この溝部６１を有する基板４１上には、図４に示す膜構成の複数層のＮＤフィルタ膜５４が溝部６１内に入り込むようにして形成されている。
【００２５】
この溝部６１の形成方法としては、鋭利な刃物で切り込みを入れたり、プレスで刃を押し付けたり、加熱した刃を押し付ける等があるが、これらの方法に限定されるものではない。所謂ハーフカットの状態である溝部６１の深さに関しても特に限定されないが、あまり深すぎると残りの厚みが極て薄くなってしまったり、一部が裏側まで貫通してしまったりすると、成膜時の熱収縮により変形し、膜むらの原因となる。また、基板４１の端部には基板治具３４に位置決めする際に用いる基準孔６２が設けられている。
【００２６】
また、上述したＮＤフィルタ膜５４が形成された面の反対面には、更に別のＮＤフィルタ膜を形成したり、或いは反射防止のために、上述した透明誘電体層を積層することにより反射防止膜を形成してもよい。
【００２７】
本実施例においては、ＮＤフィルタ膜５４を積層する前に、図５に示すように予め基板４１上にＮＤフィルタ２０の外形線として溝部６１を形成している。この溝部６１は必ずしもＮＤフィルタ２０の外形全周に形成する必要はなく、光量絞り装置１２の開口部に挿入される部分等のクラック防止や反射防止が特に必要な部分だけに形成してもよい。
【００２８】
ＮＤフィルタ膜５４はパターンマスク４２の開口部４２ａ上の基板４１上に形成されるため、基板４１にはパターンマスク４２の開口部４２ａの形状によって、図６に示すような１辺が例えば１０ｍｍの三角形の形状から成る複数個のＮＤフィルタ２０が形成される。次に、基板４１から溝部６１に沿って個々のＮＤフィルタ２０を切り出す。
【００２９】
図７に示すように、溝部６１上にＮＤフィルタ膜５４を成膜した基板４１を図８に示すように下型７１と上型７２から成る切断型により挟持し、下型７１にガイドされて上下動を行う型抜きパンチ７３により打ち抜く。上型７２の開口部７２ａと型抜きパンチ７３はＮＤフィルタ２０の形状と略同形状であるが、これらの大きさはＮＤフィルタ２０の形状よりも少々大きくしておき、ＮＤフィルタ２０の内側部分で切断がなされないようにする必要がある。
【００３０】
これはＮＤフィルタ２０と同じ大きさとすると、位置ずれ等により上型７２，型抜きパンチ７３のエッジがＮＤフィルタ２０内に掛かり、ＮＤフィルタ膜５４にクラックが入ってしまうことがあるからである。開口部７２ａを若干大きくしても切り込みによって強度が弱くなった溝部６１の谷底部において切断がなされるので寸法上の問題は生じない。更に、基板４１を切断型にセットする際にも、溝部６１の谷底部から少々外側に上型７２の開口部７２ａのエッジが当り、ＮＤフィルタ２０内にはエッジが掛からないように位置を調整する。
【００３１】
そして図９に示すように、型抜きパンチ７３を上昇させて、上型７２の開口部７２ａによる剪断により溝部６１の谷底部においてＮＤフィルタ２０を所定の形状に切断する。このように、ＮＤフィルタ２０は予め基板４１に加工されている溝部６１の谷底部近傍で切断されるため、ＮＤフィルタ２０の内側にクラックを生ずることはない。
【００３２】
また図１０に示すように、基板４１の両面に基板４１の厚さ方向に対して略対称な位置に溝部６１、６１’をハーフカット加工を施した後に、ＮＤフィルタ膜５４を蒸着することもできる。この溝部６１、６１’の加工方法は実施例１と同様にカッタ等を使用し、例えば片側３０μｍの深さに刃を入れる。
【００３３】
そして、図１１に示すように、この基板４１の上面にＮＤフィルタ膜５４を成膜し、図９と同様に切断型で最終形状に切断する。この方法では基板４１の蒸着面側の溝部６１だけでなく、その裏面側にも溝部６１’が刻設されているため、図１２のＺ部に示すように、バリの発生し易い下面部位においても、基板４１の平坦面からバリが突出することを防止できる。
【実施例２】
【００３４】
図１３はＮＤフィルタ２０を用いた光量絞り装置１２の分解斜視図を示している。光学絞り装置１２の静止構造体の絞り羽根支持板１８上には２枚の絞り羽根１９ａ、１９ｂを駆動させるため４本の方向固定ピン８１ａ〜８１ｄが突設されている。また、絞り羽根支持板１８上には円形の開口部８２と、２本の円弧状のガイド孔８３ａ、８３ｂが設けられ、この絞り羽根支持板１８の裏面には駆動モータ８４が配置されている。更に、この駆動モータ８４には駆動アーム８５が取り付けられ、この駆動アーム８５の両端には絞り羽根１９ａ、１９ｂを駆動する２本の駆動ピン８６ａ、８６ｂが取り付けられ、ガイド孔８３ａ、８３ｂ内に挿通されている。
【００３５】
絞り羽根１９ａには、絞り羽根支持板１８の方向固定ピン８１ａ、８１ｂを挿通するための長孔８７ａ、８７ｂが設けられ、駆動ピン８６ａが挿通する長孔８７ｃが設けられている。また、絞り羽根１９ａの開口部８８の凹部には、ＮＤフィルタ２０が取り付けられている。
【００３６】
また、絞り羽根１９ｂには絞り羽根支持板１８の方向固定ピン８１ｃ、８１ｄを挿通するための長孔８９ａ、８９ｂが設けられ、駆動ピン８６ｂが挿通する長孔８９ｃが設けられている。更に、絞り羽根１９の開口部８８と共動して開口の大きさを可変する開口部９０が設けられている。
【００３７】
上述の実施例においては、絞り羽根１９ａにＮＤフィルタ２０を取り付けたが、図１４に示すように、絞り羽根１９ａ、１９ｂに取り付けずに、ＮＤフィルタを別体として使用することもできる。
【００３８】
この別体のＮＤフィルタ９１は絞り羽根１９ａと同じ形状に形成した溝部に沿って切断している。絞り羽根１９ａと同様に設けた方向固定ピン８１ａ、８１ｂ、駆動ピン８６ａを挿通するための長孔も溝部を用いて切り出し、絞り羽根１９ａの開閉動作と同期して作動する。このＮＤフィルタ９１は絞り羽根１９ａに接着していないので、接着剥がれや接着部周辺の汚れ、接着位置ずれ等の不具合がなく、厚みも薄くできる利点がある。
【００３９】
しかし、このＮＤフィルタ９１と絞り羽根１９ａの隙間は極めて狭いため、ＮＤフィルタ９１に微小なバリ等があると動作不良を起こしてしまうが、本実施例のＮＤフィルタ９１はこのようなバリの発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】撮影光学系の概略図である。
【図２】真空蒸着機のチャンバの構成図である。
【図３】基板治具の断面図である。
【図４】ＮＤフィルタの膜構成図である。
【図５】ＮＤフィルタを形成した基板の断面図である。
【図６】ＮＤフィルタを形成した基板の平面図である。
【図７】基板の断面図である。
【図８】基板を切断する場合の断面図である。
【図９】基板を切断する場合の断面図である。
【図１０】他の基板の断面図である。
【図１１】基板を切断する場合の断面図である。
【図１２】基板を切断する場合の断面図である。
【図１３】光量絞り装置の分解斜視図である。
【図１４】他の光量絞り装置の分解斜視図である。
【図１５】従来例における基板を切断する場合の断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１  レンズ
１２  光量絞り装置
１３〜１５  レンズ
１６  ローパスフィルタ
１７  固体撮像素子
１８  絞り羽根支持板
１９ａ、１９ｂ  絞り羽根
２０、９１  ＮＤフィルタ
３１  チャンバ
３２  蒸着源
３３  蒸着傘
３４  基板治具
４１  合成樹脂基板
４２  パターンマスク
５１  Ａｌ2Ｏ3膜
５２  ＴｉＯｘ膜
５３  ＭｇＦ2膜
５４  ＮＤフィルタ膜
６１、６１’  溝部
７１  下型
７２  上型
７３  型抜きパンチ
【図１】
2007316546.tif 000003
【図２】
2007316546.tif 000004
【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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【図１２】
2007316546.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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