(57)【要約】【課題】ＡＲ膜とＮＤ膜を重ねることで生じる不具合を回避し、良好な低反射性を有するＮＤフィルタを提供する。【解決手段】ＮＤフィルタ１は、光透過性を有する基材１０と、基材１０の表面に形成されて光の反射を調節するＡＲ膜２０と、ＡＲ膜２０の上に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜３０と、を備え、ＡＲ膜２０は、可視光領域における屈折率が基材１０よりも低い低屈折率層２２と、可視光領域における屈折率が低屈折率層２２よりも高い高屈折率層２４と、を有し、高屈折率層２４は、低屈折率層２２よりも基材１０側に位置している。【選択図】図１
2013083885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する基材と、
前記基材の表面に形成されて光の反射を調節するＡＲ膜と、
前記ＡＲ膜の上に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、を備え、
前記ＡＲ膜は、可視光領域における屈折率が前記基材よりも低い低屈折率層と、可視光領域における屈折率が前記低屈折率層よりも高い高屈折率層と、を有し、
前記高屈折率層は、前記低屈折率層よりも前記基材側に位置することを特徴とする、
ＮＤフィルタ。
【請求項２】
光透過性を有する基材と、
前記基材の表面に形成されて光の反射を調節するＡＲ膜と、
前記ＡＲ膜の上に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、を備え、
前記ＡＲ膜は、可視光領域における屈折率が前記基材よりも低い低屈折率層の単層から構成されることを特徴とする、
ＮＤフィルタ。
【請求項３】
前記低屈折率層は、前記ＮＤ膜に隣接する位置に設けられることを特徴とする、
請求項１または２に記載のＮＤフィルタ。
【請求項４】
前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜に隣接する最下層の可視光領域における屈折率が前記低屈折率層よりも高いことを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれかに記載のＮＤフィルタ。
【請求項５】
前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜に隣接する最下層の波長５５０ｎｍにおける屈折率が、１．４５乃至１．８の範囲内であることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載のＮＤフィルタ。
【請求項６】
前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜に隣接する最下層の波長５５０ｎｍにおける光学膜厚が、０．２乃至０．４の範囲内であることを特徴とする、
請求項５に記載のＮＤフィルタ。
【請求項７】
前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜に隣接する最下層が、低級酸化物を含む酸化物からなる層であることを特徴とする、
請求項１乃至６のいずれかに記載のＮＤフィルタ。
【請求項８】
前記ＮＤ膜は、前記最下層が、低級酸化物を含むシリコン酸化物からなる層であることを特徴とする、
請求項７に記載のＮＤフィルタ。
【請求項９】
前記ＮＤ膜は、前記最下層に隣接する層が金属または金属の低級酸化物からなる層であることを特徴とする、
請求項７または８に記載のＮＤフィルタ。
【請求項１０】
前記金属は、チタンであることを特徴とする、
請求項９に記載のＮＤフィルタ。
【請求項１１】
前記ＡＲ膜および前記ＮＤ膜の反対側から入射する光の反射率が、波長５５５ｎｍにおいて２％以下であることを特徴とする、
請求項１乃至１０のいずれかに記載のＮＤフィルタ。
【請求項１２】
前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜上において部分的に形成され、
前記ＡＲ膜は、前記基材の表面における光の反射の調節用、および前記ＮＤ膜の裏面における光の反射の調節用として兼用されることを特徴とする、
請求項１乃至１１のいずれかに記載のＮＤフィルタ。
【請求項１３】
前記基材における前記ＡＲ膜が形成された面の反対側の面に形成され、赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜をさらに備えることを特徴とする、
請求項１乃至１２のいずれかに記載のＮＤフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に可視光領域において光量を調節するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スチルカメラやビデオカメラといった撮像装置では、いわゆる絞りとＮＤフィルタを併用することによって、光量調節を行っている。絞りのみで光量調節を行う場合、例えば、快晴時等、高輝度の被写界を撮像する際には、絞りの開口を最小限にしても露出過多になってしまうことがある。また、絞りの開口を最小限にするとハンチング現象や光の回折の影響が大きくなるため、画像の品質が劣化することがある。このため、従来の撮像装置では、透過する光を消衰させて（吸収して）透過光量を調節するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを、絞り装置と共に組み込むことで、被写界の輝度が高い場合にも絞りの開口を大きくできるようにしている。
【０００３】
このようにして使用されるＮＤフィルタは、光路に介在して光量を調節するものであるため、光の透過率が可視光領域の全域にわたってできるだけ平坦（均一）になっていることが好ましい。また、透過率を平坦化することにより、特定の範囲の波長の光のみが強調されるといったことがなくなるため、色の再現性を向上させることが可能となる。このため、近年では、樹脂フィルム等の透明な基材の表面に光を吸収する光吸収膜（金属膜）と光を干渉させる誘電体膜とを交互に積層したＮＤフィルタが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、近年では、撮像装置の小型化に伴い、レンズ、絞り装置および撮像素子等の光学系を構成する部材が互いに非常に近接して配置されるようになっており、各部材における反射光に起因して発生するゴーストやフレア等の問題が顕著になってきている。このため、ＮＤフィルタに対しても、透過率の平坦性と共に従来以上に低反射性が求められるようになっており、この観点から、最表層にＡＲ（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜（反射防止膜）を有するＮＤフィルタも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４３２１１号公報
【特許文献２】特開２０１１−８１０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＡＲ膜をＮＤ膜に重ねた場合、光干渉が生じてＮＤ膜の光透過性が可視光領域においてばらつき、その平坦性が失われることがある。また、上記特許文献２に記載されているように、ＮＤ膜の最表層にＡＲ膜を配置したのでは、基材側（裏側）から入射した光がＮＤ膜裏面で反射するいわゆる裏面反射を低減させることはできない。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ＡＲ膜とＮＤ膜を重ねることで生じる不具合を回避し、良好な低反射性を有するＮＤフィルタを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、光透過性を有する基材と、前記基材の表面に形成されて光の反射を調節するＡＲ膜と、前記ＡＲ膜の上に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、を備え、前記ＡＲ膜は、可視光領域における屈折率が前記基材よりも低い低屈折率層と、可視光領域における屈折率が前記低屈折率層よりも高い高屈折率層と、を有し、前記高屈折率層は、前記低屈折率層よりも前記基材側に位置することを特徴とする、ＮＤフィルタである。
【０００９】
（２）本発明はまた、光透過性を有する基材と、前記基材の表面に形成されて光の反射を調節するＡＲ膜と、前記ＡＲ膜の上に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜と、を備え、前記ＡＲ膜は、可視光領域における屈折率が前記基材よりも低い低屈折率層の単層から構成されることを特徴とする、ＮＤフィルタである。
【００１０】
（３）本発明はまた、前記低屈折率層は、前記ＮＤ膜に隣接する位置に設けられることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載のＮＤフィルタである。
【００１１】
（４）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜に隣接する最下層の可視光領域における屈折率が前記低屈折率層よりも高いことを特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のＮＤフィルタである。
【００１２】
（５）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜に隣接する最下層の波長５５０ｎｍにおける屈折率が、１．４５乃至１．８の範囲内であることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のＮＤフィルタである。
【００１３】
（６）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜に隣接する最下層の波長５５０ｎｍにおける光学膜厚が、０．２乃至０．４の範囲内であることを特徴とする、上記（５）に記載のＮＤフィルタである。
【００１４】
（７）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜に隣接する最下層が、低級酸化物を含む酸化物からなる層であることを特徴とする、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のＮＤフィルタである。
【００１５】
（８）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記最下層が、低級酸化物を含むシリコン酸化物からなる層であることを特徴とする、上記（７）に記載のＮＤフィルタである。
【００１６】
（９）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記最下層に隣接する層が金属または金属の低級酸化物からなる層であることを特徴とする、上記（７）または（８）に記載のＮＤフィルタである。
【００１７】
（１０）本発明はまた、前記金属は、チタンであることを特徴とする、上記（９）に記載のＮＤフィルタである。
【００１８】
（１１）本発明はまた、前記ＡＲ膜および前記ＮＤ膜の反対側から入射する光の反射率が、波長５５５ｎｍにおいて２％以下であることを特徴とする、上記（１）乃至（１０）のいずれかに記載のＮＤフィルタである。
【００１９】
（１２）本発明はまた、前記ＮＤ膜は、前記ＡＲ膜上において部分的に形成され、前記ＡＲ膜は、前記基材の表面における光の反射の調節用、および前記ＮＤ膜の裏面における光の反射の調節用として兼用されることを特徴とする、上記（１）乃至（１１）のいずれかに記載のＮＤフィルタである。
【００２０】
（１３）本発明はまた、前記基材における前記ＡＲ膜が形成された面の反対側の面に形成され、赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜をさらに備えることを特徴とする、上記（１）乃至（１２）のいずれかに記載のＮＤフィルタである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るＮＤフィルタによれば、ＡＲ膜とＮＤ膜を重ねることで生じる不具合を回避し、良好な低反射性を得ることが可能という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係るＮＤフィルタの構成を示した概略図である。（ｂ）同ＮＤフィルタに入射する光の反射光を示した概略図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）ＡＲ膜およびＮＤ膜の構成を示した概略図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）ＮＤ膜の最下層を酸化物と低級酸化物の混合物から構成するようにした場合の例を示した概略図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）ＮＤ膜単体での透過率および反射率のシミュレーション結果の一例を示した図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）３層構成のＡＲ膜の上にＮＤ膜を形成した場合の透過率および反射率のシミュレーション結果の一例を示した図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）図５（ａ）に示した構成のＡＲ膜およびＮＤ膜において第４層の厚みを変更した場合の透過率および反射率のシミュレーション結果の一例を示した図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）図５（ａ）に示した構成のＡＲ膜およびＮＤ膜において第４層の屈折率および厚みを変更した場合の透過率および反射率のシミュレーション結果の一例を示した図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）図５（ａ）に示した構成のＡＲ膜およびＮＤ膜において第４層の屈折率および厚みを変更した場合の透過率および反射率のシミュレーション結果の一例を示した図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）単層構成のＡＲ膜の上にＮＤ膜を形成した場合の透過率および反射率のシミュレーション結果の一例を示した図である。
【図１０】ＮＤフィルタの成膜工程を示した概略図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）ＮＤフィルタのその他の構成の例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００２４】
図１（ａ）は、本実施形態に係るＮＤフィルタ１の構成を示した概略図である。同図に示されるように、ＮＤフィルタ１は、平板状の基材（Ｓｕｂｓｔｒａｔｕｍ）１０と、基材１０の表面に形成されたＡＲ膜２０と、ＡＲ膜２０の上に形成されたＮＤ膜３０と、を備えて構成されている。
【００２５】
基材１０は、透明樹脂やガラス等の光を透過する材質から構成されている。基材１０を構成する材質は、ＮＤフィルタ１の用途に応じた波長の光を透過する材質であれば特に限定されるものではなく、例えばＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）シート等を使用することができる。基材１０の厚みは、特に限定されるものではないが、ＮＤフィルタ１が組み込まれる各種装置のコンパクト化のためには、可能な限り薄く構成することが好ましい。具体的には、基材１０の厚みは、３００μｍ以下であることが好ましく、１７５μｍ以下であればより好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。
【００２６】
ＡＲ膜２０は、光の反射を防止（調節）するための薄膜であり、真空蒸着、イオンビームアシスト、イオンプレーティング、およびスパッタリング等の既知のドライプロセスによって基材１０の表面に形成されている。本実施形態では、基材１０の一方の面の略全面にＡＲ膜を形成している。ＡＲ膜２０の具体的な構成については、後述する。
【００２７】
ＮＤ膜３０は、ＮＤフィルタ１を透過する可視光領域（波長が凡そ４００〜７００ｎｍの範囲）の光を略平坦に消衰させるための薄膜であり、ＡＲ膜と同様にスパッタリング等の既知のドライプロセスによって基材１０の表面に形成されている。本実施形態では、ＡＲ膜２０の上に重ねてＮＤ膜３０を形成している。また、本実施形態では、ＮＤ膜３０をＡＲ膜２０上において部分的に形成するようにしているが、ＡＲ膜２０上の略全面にＮＤ膜３０を形成するようにしてもよい。ＮＤ膜３０の具体的な構成については、後述する。
【００２８】
図１（ｂ）は、ＮＤフィルタ１に入射する光の反射光を示した概略図である。ＮＤフィルタ１が撮像装置等の光学系において使用される場合、外部からの光Ｌ１は、ＮＤ膜３０が形成された表面側からＮＤフィルタ１に入射すると共に、この光Ｌ１が光学系を構成する他の部材表面で反射した光Ｌ２が裏面側からＮＤフィルタ１に入射することとなる。
【００２９】
本実施形態では、ＡＲ膜２０の上に重ねてＮＤ膜３０を形成することで、表面側からの光Ｌ１の反射率（表面反射率）および裏面側からの光Ｌ２の反射率（裏面反射率）を共に低減させることを可能としている。すなわち、本願の発明者は、鋭意研究の結果、本来基材１０（またはＮＤ膜３０）の表面における反射光Ｌ１ａを低減させるものであるＡＲ膜２０を、ＮＤ膜３０と基材１０の間に設けることで、ＮＤ膜３０の裏面における反射光Ｌ２ａも十分に低減可能であることを新たに見出した。
【００３０】
また、そもそもＮＤ膜３０は、一般的に表面における反射防止機能を有しているため、表面における反射光Ｌ１ｂはＮＤ膜３０のみによって低減することが可能である。従って、ＮＤ膜３０と基材１０の間にＡＲ膜２０を設けた本実施形態では、ＮＤ膜３０の表面における反射光Ｌ１ｂおよび裏面における反射光Ｌ２ａの両方を低減させることが可能となっている。
【００３１】
さらに、このＮＤ膜３０と基材１０の間のＡＲ膜２０は、ＮＤ膜３０が形成されていない部分（外部に露出した部分）においては、基材１０の表面における反射光Ｌ１ａを低減させるように機能することとなる。すなわち、本実施形態のＡＲ膜２０は、基材１０の表面における反射防止用の膜として兼用することが可能となっており、少ない膜構成で効率的に表裏両面の反射率を低減させるように構成されている。
【００３２】
次に、ＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０の具体的な構成について説明する。
【００３３】
図２（ａ）および（ｂ）は、ＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０の構成を示した概略図である。ＡＲ膜２０の構成は、特に限定されるものではなく、光の反射率を低減するための膜として従来使用されている構成を採用することができる。
【００３４】
但し、ＮＤ膜３０と重ねることにより生じる不要な光の干渉を低減し、可視光領域における透過率の平坦性に与える影響を少なくしつつ、裏面反射率を低減するためには、ＡＲ膜２０は、可視光領域における屈折率が基材１０の可視光領域における屈折率よりも低い低屈折率層２２（例えば、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）やＳｉＯ２（二酸化ケイ素、シリカ）からなる層）を少なくとも有していることが好ましい。
【００３５】
また、ＡＲ膜２０を、低屈折率層２２と、可視光領域における屈折率が低屈折率層２２の可視光領域における屈折率よりも高い高屈折率層２４と、を含む複数の層からなる積層膜から構成する場合、不要な光の干渉を低減するためには、高屈折率層２４は低屈折率層２２よりも基材１０側に位置していることが好ましい。さらに、低屈折率層２２は、ＮＤ膜３０に隣接する位置に設けられることが好ましい。また、高屈折率層２４は、可視光領域における屈折率が基材１０の可視光領域における屈折率よりも高いことが好ましく、さらに、ＡＲ膜２０が２つの高屈折率層２４を含む場合には、可視光領域における屈折率が低い方を基材１０側に設けることが好ましい。
【００３６】
すなわち、本願の発明者は、ＡＲ膜２０として種々の屈折率の組み合わせを鋭意検討した結果、上記構成により光の干渉を調整し、可視光領域における透過率の平坦性と表裏両面における低反射性を両立可能であることを見出したのである。従って、ＡＲ膜２０の具体的な構成としては、例えば、同図（ａ）に示されるように、基材１０側からＡＬ２Ｏ３（酸化アルミニウム、アルミナ）、ＺｒＯ２（二酸化ジルコニウム、ジルコニア）、およびＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）を順に積層した積層膜、または、同図（ｂ）に示されるように、ＭｇＦ２の単層膜等を採用することができる。
【００３７】
また、同図（ａ）および（ｂ）に示す例において、ＭｇＦ２に代えてＳｉＯ２を使用するようにしてもよい。ＭｇＦ２は、成膜時に充填密度が低下しやすい性質を有していることから、成膜後に酸素や水分等を含みやすく、このＭｇＦ２の層に含まれる酸素や水分等がＡＲ膜２０またはＮＤ膜３０の特性に悪影響を及ぼす場合があるが、ＳｉＯ２を使用することによってこのような不具合を排除することができる。
【００３８】
なお、ＡＬ２Ｏ３の波長５５０ｎｍにおける屈折率は約１．６３、ＺｒＯ２の波長５５０ｎｍにおける屈折率は約１．９５、ＭｇＦ２の波長５５０ｎｍにおける屈折率は約１．３８、およびＳｉＯ２の波長５５０ｎｍにおける屈折率は約１．４６となっている。また、基材１０を例えばＰＥＴから構成した場合には、波長５５０ｎｍにおける屈折率は約１．５５となる。
【００３９】
ＮＤ膜３０の構成は、特に限定されるものではなく、可視光の透過率を調節する膜として従来使用されている構成を採用することができる。例えば、同図（ａ）および（ｂ）に示されるように、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素、シリカ）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、ＡＬ２Ｏ３（酸化アルミニウム、アルミナ）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、およびＴｉＯ２（二酸化チタン）等の誘電体からなる誘電体層３２と、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、およびＮｉ（ニッケル）等の金属やこれらの金属の酸化物（低級酸化物含む）または窒化物等の金属化合物等からなる消衰層３４と、を交互に積層した積層膜からＮＤ膜３０を構成することができる。
【００４０】
但し、ＡＲ膜２０と重ねることにより生じる不要な光の干渉を低減し、可視光領域における透過率の平坦性に与える影響を少なくしつつ、裏面反射率を低減するためには、ＡＲ膜２０に隣接する最下層３０ａの可視光領域における屈折率が、ＡＲ膜２０の低屈折率層２２の可視光領域における屈折率よりも高いことが好ましい。より具体的には、最下層３０ａの波長５５０ｎｍにおける屈折率は、１．４５〜１．８の範囲内であることが好ましく、１．５〜１．６の範囲内であればより好ましい。また、最下層３０ａの厚み（波長５５０ｎｍにおける光学膜厚）は、屈折率が１．４５〜１．８の範囲内である場合には０．２〜０．４の範囲内であることが好ましく、屈折率が１．５〜１．６の範囲内である場合には０．２〜０．３の範囲内であることが好ましい。
【００４１】
すなわち、本願の発明者は、ＮＤ膜３０の最下層３０ａにおける屈折率および厚みを鋭意検討した結果、上記範囲内とすることで可視光領域における透過率の平坦性と表裏両面における低反射性をより高いレベルで両立可能であること、特に、裏面反射率を視感度の最も高い波長５５５ｎｍ付近において低減可能であることを見出したのである。
【００４２】
さらに、本願の発明者は、鋭意研究の結果、ＮＤ膜３０の最下層３０ａを、酸化物と低級酸化物の混合物から構成することにより、最下層３０ａの屈折率を適宜に調整し、最適化可能であることを見出した。図３（ａ）および（ｂ）は、ＮＤ膜３０の最下層３０ａを酸化物と低級酸化物の混合物から構成するようにした場合の例を示した概略図である。同図（ａ）に示す例では、ＮＤ膜３０の最下層３０ａを酸化物であるＳｉＯ２と低級酸化物であるＳｉＯの混合物、すなわち低級酸化物を含むシリコン酸化物から構成している。
【００４３】
最下層３０ａをこのように構成した場合、低級酸化物の屈折率と酸化物の屈折率が異なることから、最下層３０ａに含まれる酸化物の量と低級酸化物の量の比率を調節することで、最下層３０ａの屈折率を適宜の値に調整することができる。すなわち、最下層３０ａの屈折率を、ＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０の構成に合わせた適宜の値に調整することが可能となり、可視光領域における透過率の平坦性と裏面反射率の低減をより高いレベルで両立させることができる。
【００４４】
また、このような酸化物と低級酸化物の混合物からなる最下層３０ａは、例えばスパッタリング等による成膜を行う際にターゲットを変更することなく雰囲気の酸素分圧を変更するのみで形成することが可能であるため、効率的に形成することが可能となっている。
【００４５】
なお、図３（ｂ）に示されるように、最下層３０ａを、酸化物であるＳｉＯ２の層および低級酸化物であるＳｉＯの層から構成するようにしてもよい。この場合、ＳｉＯ２の層およびＳｉＯの層は、明確な境界を有して形成されるものであってもよいし、明確な境界を有さずに形成されるものであってもよい。
【００４６】
また、同図（ｂ）に示されるように、低級酸化物であるＳｉＯの層をＡＲ膜２０の反対側に設けるようにした場合、最下層３０ａに隣接する消衰層３４が酸化して特性が変化するのを効果的に防止することが可能となる。すなわち、消衰層３４を金属または金属の低級酸化物から構成した場合において、ＳｉＯ２の層に含まれる酸素が消衰層３４に移動するのを低級酸化物であるＳｉＯの層によってブロックすることができるため、消衰層３４の酸化を防止し、ＮＤフィルタ１の性能が経時的に変化するのを防止することができる。この構成は、最下層３０ａに隣接する消衰層３４をＴｉ等の活性金属からなるきわめて薄い層から構成した場合に、特に効果的である。
【００４７】
なお、ＮＤ膜３０の最下層３０ａを構成する酸化物および低級酸化物は、シリコン酸化物以外の酸化物および低級酸化物から構成されるものであってもよい。また、低級酸化物のみから最下層３０ａを構成するようにしてもよい。また、低級酸化物の層を設けるのではなく、酸化物に低級酸化物をランダムに混合するようにした場合においても、消衰層３４への酸素の移動が抑制されることとなるのはいうまでもない。
【００４８】
次に、ＮＤフィルタ１の具体的な構成における透過率および反射率のシミュレーション結果について説明する。
【００４９】
図４（ａ）〜（ｃ）は、ＮＤ膜３０単体での透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の一例を示した図である。なお、同図（ａ）はこの例の膜構成を示した表であり、同図（ｂ）は表面側（基材１０の反対側）から入射する光の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果を示したグラフであり、同図（ｃ）は裏面側（基材１０側）から入射する光の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果を示したグラフである。また、同図（ａ）においては基材１０側を第１層としている（以下、図５〜図９においても同じ）。
【００５０】
この例では、同図（ａ）に示されるように、ＳｉＯ２とＳｉＯの積層物からなる誘電体膜３２と、ＴｉまたはＴｉＮからなる消衰膜３４とを交互に積層してＮＤ膜３０を構成している。すなわち、この例では、全ての誘電体膜３２をＳｉＯ２とＳｉＯの積層物から構成することにより、誘電体膜３２の波長λ＝５５０ｎｍにおける屈折率を１．５に設定すると共に、Ｔｉからなる消衰層３４の酸化を抑制するようにしている。また、各層の厚み（波長λ＝５５０ｎｍにおける光学膜厚）を、同図（ａ）に示す値に設定している。
【００５１】
同図（ｂ）に示されるように、この構成のＮＤ膜３０によれば、可視光領域における透過率Ｔを平坦に保ちつつ、表面の反射率Ｒを低減することが可能となっている。しかしながら、同図（ｃ）に示されるように、裏面の反射率Ｒは１０％近くになる領域が存在しており、高い値を示す結果となっている。
【００５２】
図５（ａ）〜（ｃ）は、３層構成のＡＲ膜２０の上にＮＤ膜３０を形成した場合の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の一例を示した図である。この例では、同図（ａ）に示されるように、ＡＬ２Ｏ３、ＺｒＯ２およびＭｇＦ２の積層膜から構成したＡＲ膜２０の上に、図４（ａ）に示した構成のＮＤ膜３０を形成している。そして、ＮＤ膜３０の最下層３０ａである第４層の厚みを０．２５０に設定している。
【００５３】
ＡＲ膜２０をこのように構成すると共に第４層の厚みを適宜に調整することで、図５（ｂ）および（ｃ）に示されるように、透過率Ｔの平坦性を維持しつつ、裏面における反射率Ｒを略５％前後と、実用的に十分なレベルに抑えることが可能となっている。
【００５４】
図６（ａ）〜（ｃ）は、図５（ａ）に示した構成のＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０において第４層の厚みを変更した場合の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の一例を示した図である。この例では、図６（ａ）に示されるように、ＮＤ膜３０の最下層３０ａである第４層の厚みを０．２６６に設定している。
【００５５】
最下層３０ａである第４層の厚みをこのように調整することにより、同図（ｂ）および（ｃ）に示されるように、透過率Ｔの平坦性を維持しつつ、裏面における反射率Ｒを、視感度の最も高い波長５５５ｎｍ付近において２％以下に低減することができる。すなわち、裏面の反射において最も重要となる波長域の反射率Ｒを低減し、ＮＤフィルタ１の反射特性をより実用的なものとすることが可能となっている。
【００５６】
なお、第４層の屈折率が１．５〜１．６の範囲内である場合は、上述のように第４層の厚みを２．０〜３．０の範囲内で調整することが好ましい。これにより、透過率Ｔの平坦性を維持しつつ、良好な反射特性を得ることが可能となる。
【００５７】
図７（ａ）〜（ｃ）および図８（ａ）〜（ｃ）は、図５（ａ）に示した構成のＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０において第４層の屈折率および厚みを変更した場合の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の一例を示した図である。図７（ａ）〜（ｃ）に示す例においては、ＮＤ膜３０の最下層３０ａである第４層の屈折率を１．４５に設定し、厚みを０．３０４に設定している。また、図８（ａ）〜（ｃ）に示す例においては、第４層の屈折率を１．８に設定し、厚みを０．３６４に設定している。
【００５８】
図７（ｂ）および（ｃ）ならびに図８（ｂ）および（ｃ）に示されるように、第４層の屈折率が１．４５〜１．８の範囲内であれば、透過率Ｔの平坦性を維持しつつ、裏面における反射率Ｒを、視感度の最も高い波長５５５ｎｍ付近において２％以下に低減することができ、ＮＤフィルタ１の反射特性を実用的な範囲内に収めることが可能となっている。
【００５９】
なお、第４層の屈折率が１．４５〜１．８の範囲内である場合は、上述のように厚みを２．０〜４．０の範囲内で調整することが好ましい。これにより、透過率Ｔの平坦性を維持しつつ、良好な反射特性を得ることが可能となる。
【００６０】
図９（ａ）〜（ｃ）は、単層構成のＡＲ膜２０の上にＮＤ膜３０を形成した場合の透過率Ｔおよび反射率Ｒのシミュレーション結果の一例を示した図である。この例では、同図（ａ）に示されるように、ＭｇＦ２の単層膜から構成したＡＲ膜２０の上に、図４（ａ）に示した構成のＮＤ膜３０を形成している。そして、ＮＤ膜３０の最下層３０ａである第４層の厚みを０．２５０に設定している。
【００６１】
図９（ｂ）および（ｃ）に示されるように、ＡＲ膜２０を単層膜から構成した場合においても、透過率Ｔの平坦性を維持しつつ、裏面における反射率Ｒを略５％前後と、実用的に十分なレベルに抑えることが可能となっている。
【００６２】
次に、ＮＤフィルタ１の成膜工程について説明する。
【００６３】
図１０は、ＮＤフィルタ１の成膜工程を示した概略図である。同図に示されるように、ＮＤフィルタ１の成膜においては、まず基板１０上にＡＲ膜２０を形成する。ＡＲ膜２０は、上述のようにスパッタリング等のドライプロセスによって形成される。次に、形成したＡＲ膜２０上にマスク４０を配置し、ＮＤ膜３０を形成しない部分をマスキングする。そして、スパッタリング等のドライプロセスにより、ＡＲ膜２０およびマスク４０の上からＮＤ膜３０を形成し、最後にマスク４０を除去することで、成膜が完了する。
【００６４】
このように、本実施形態のＮＤフィルタ１では、１つのＡＲ膜２０をＮＤ膜３０の裏面における反射率低減および基材１０の表面における反射率低減の２つの機能に兼用しているため、１回のマスク処理で効率的に成膜することが可能となっている。すなわち、本実施形態のＮＤフィルタ１は、優れた低反射性だけではなく高い生産性をも兼ね備えたものとなっている。
【００６５】
次に、ＮＤフィルタ１のその他の形態について説明する。
【００６６】
図１１（ａ）〜（ｅ）は、ＮＤフィルタ１のその他の構成の例を示した概略図である。同図（ａ）は、基材１０の両面にＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０を形成した例を示している。ＮＤフィルタ１に要求される性能によっては、このように、基材１０の両面にＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０を形成するようにしてもよい。この場合、基材１０の両面に同一の構成のＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０を形成するようにしてもよいし、異なる構成のＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０を形成してもよい。
【００６７】
また、同図（ｂ）に示されるように、ＡＲ膜２０の上にＮＤ膜３０を重ねて形成した面の反対側（裏面）に、ＡＲ膜２０のみを形成するようにしてもよいし、同図（ｃ）に示されるように、ＡＲ膜２０の上にＮＤ膜３０を重ねて形成した面の反対側に、ＮＤ膜３０のみを形成するようにしてもよい。これらの場合においても、基材の１０両面のＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０は、同一の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。
【００６８】
同図（ｄ）は、基材１０の一方の面（表面）にＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０を形成し、他方の面（裏面）に赤外線（波長が凡そ７００ｎｍ以上）をカットするＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カット膜５０を形成した例を示している。本実施形態のＮＤフィルタ１では、従来のＮＤフィルタのように基材１０の両面にＮＤ膜３０を形成することなく裏面反射率を低減することが可能であるため、このようにＮＤ膜３０の反対側の面にＩＲカット膜５０を形成することで、容易にＩＲカット機能を得られるようになっている。
【００６９】
また、このようにＩＲカット膜５０を設けるようにした場合、同図（ｅ）に示されるように、ＮＤ膜３０を形成する前の状態、すなわち基材１０の一方の面にＡＲ膜２０が形成され、他方の面にＩＲカット膜が形成された状態のものは、ＩＲカットフィルタ２として使用することが可能となっている。従って、本実施形態のＮＤフィルタ１によれば、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタとＩＲカットフィルタについて素材および製造工程の一部を共通化することで２種類のフィルタを効率的に製造することが可能であり、生産性をさらに高めることが可能となっている。
【００７０】
なお、同図（ａ）〜（ｅ）に示す例において、ＡＲ膜２０、ＮＤ膜３０、およびＩＲカット膜５０は、いずれも基材１０の略全面にわたって形成されるものであってもよいし、部分的に形成されるものであってもよい。すなわち、ＡＲ膜２０、ＮＤ膜３０、およびＩＲカット膜５０の形成範囲は、ＮＤフィルタ１の仕様等に応じて適宜に設定すればよい。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態に係るＮＤフィルタ１は、光透過性を有する基材１０と、基材１０の表面に形成されて光の反射を調節するＡＲ膜２０と、ＡＲ膜２０の上に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜３０と、を備え、ＡＲ膜２０は、可視光領域における屈折率が基材１０よりも低い低屈折率層２２と、可視光領域における屈折率が低屈折率層２２よりも高い高屈折率層２４と、を有し、高屈折率層２４は、低屈折率層２２よりも基材１０側に位置している。
【００７２】
また、ＮＤフィルタ１は光透過性を有する基材１０と、基材１０の表面に形成されて光の反射を調節するＡＲ膜２０と、ＡＲ膜２０の上に形成されて可視光の透過光量を調節するＮＤ膜３０と、を備え、ＡＲ膜２０は、可視光領域における屈折率が基材１０よりも低い低屈折率層２０の単層から構成されるものであってもよい。
【００７３】
このような構成とすることで、ＡＲ膜２０とＮＤ膜３０を重ねることで生じる不要な光の干渉を低減し、可視光領域における光の透過率の平坦性に悪影響を与えることなく、良好な低反射性を有するＮＤフィルタ１を実現することができる。
【００７４】
また、低屈折率層２２は、ＮＤ膜３０に隣接する位置に設けられることが好ましい。このようにすることで、不要な光の干渉を適切に低減し、可視光領域における光の透過率の平坦性と良好な低反射性を高いレベルで両立させることができる。
【００７５】
また、ＮＤ膜３０は、ＡＲ膜２０に隣接する最下層３０ａの可視光領域における屈折率が低屈折率層２２よりも高いことが好ましい。このようにすることで、不要な光の干渉を適切に低減し、可視光領域における光の透過率の平坦性と良好な低反射性を高いレベルで両立させることができる。
【００７６】
また、ＮＤ膜３０は、ＡＲ膜２０に隣接する最下層３０ａの波長５５０ｎｍにおける屈折率が、１．４５乃至１．８の範囲内であることが好ましい。このようにすることで、可視光領域における光の透過率の平坦性と良好な低反射性を高いレベルで両立させることができる。
【００７７】
また、ＮＤ膜３０は、ＡＲ膜２０に隣接する最下層３０ａの波長５５０ｎｍにおける光学膜厚が、０．２乃至０．４の範囲内であることが好ましい。このようにすることで、可視光領域における光の透過率の平坦性と良好な低反射性を高いレベルで両立させることができる。
【００７８】
また、ＮＤ膜３０は、ＡＲ膜２０に隣接する最下層３０ａが、低級酸化物を含む酸化物からなる層であることが好ましい。このようにすることで、最下層３０ａの屈折率をＡＲ膜２０およびＮＤ膜３０の構成に合わせた適切な値に調節することができる。
【００７９】
また、ＮＤ膜３０は、最下層３０ａが、低級酸化物を含むシリコン酸化物からなる層であることが好ましい。このようにすることで、成膜を容易にすると共に、最下層３０ａの屈折率を適切な値に設定することができる。
【００８０】
なお、このような最下層３０ａの構成は、ＮＤ膜３０の最下層３０ａに隣接する層が金属または金属の低級酸化物からなる層である場合、特にチタンまたはチタンの低級酸化物である場合に好適である。
【００８１】
また、ＮＤ膜３０は、ＡＲ膜２０上において部分的に形成され、ＡＲ膜２０は、基材１０の表面における光の反射の調節用、およびＮＤ膜３０の裏面における光の反射の調節用として兼用されることが好ましい。このようにすることで、膜構成を簡素化しつつ、ＮＤ膜３０の表裏両面における光の反射を適宜に低減することが可能となるため、表裏両面における良好な低反射性と生産性を両立させることができる。
【００８２】
また、ＮＤフィルタ１は、基材１０におけるＡＲ膜２０が形成された面の反対側の面に形成され、赤外線の透過光量を調節するＩＲカット膜５０をさらに備えるようにしてもよい。このようにすることで、表裏両面における良好な低反射性を備えるＩＲカット機能付きＮＤフィルタを実現することができる。また、ＩＲカット機能付きＮＤフィルタとＩＲカットフィルタについて素材および製造工程の一部を共通化することが可能となるため、生産性を向上させることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明に係るＮＤフィルタは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係るＮＤフィルタは、アナログカメラやデジタルカメラ、ビデオカメラ等の各種撮像装置の分野以外にも、可視光を使用する各種光学装置の分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  ＮＤフィルタ
１０  基材
２０  ＡＲ膜
２２  低屈折率層
２４  高屈折率層
３０  ＮＤ膜
３０ａ  ＮＤ膜の最下層
５０  ＩＲカット膜
【図１】
2013083885.tif 000003
【図２】
2013083885.tif 000004
【図３】
2013083885.tif 000005
【図４】
2013083885.tif 000006
【図５】
2013083885.tif 000007
【図６】
2013083885.tif 000008
【図７】
2013083885.tif 000009
【図８】
2013083885.tif 000010
【図９】
2013083885.tif 000011
【図１０】
2013083885.tif 000012
【図１１】
2013083885.tif 000013