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JP2010224350A - Absorption-type multilayer film nd filter and manufacturing method therefor - Google Patents

Absorption-type multilayer film nd filter and manufacturing method therefor Download PDF

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JP2010224350A
JP2010224350A JP2009073397A JP2009073397A JP2010224350A JP 2010224350 A JP2010224350 A JP 2010224350A JP 2009073397 A JP2009073397 A JP 2009073397A JP 2009073397 A JP2009073397 A JP 2009073397A JP 2010224350 A JP2010224350 A JP 2010224350A
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JP
Japan
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film layer
film
absorption
multilayer
metal
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JP2009073397A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideharu Ogami
秀晴 大上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an absorption-type multilayer film ND filter which has a resin film as a substrate and is superior in low reflectivity and environmental resistance, and to provide a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: In the absorption-type multilayer film ND filter, an absorption type multilayer film formed, by laminating dielectric film layers and absorbing film layers alternately is provided on at least one surface of a resin film substrate; the absorbing film layers include a metal film, and the dielectric film layers comprise an SiOx (x is 2 or smaller); and an MgF<SB>2</SB>film layer is laminated on the dielectric film layer on the outermost surface side. The dielectric film layers are constituted of an SiOx (1.5<x<2), which is formed by physical vapor deposition using a film-forming material having SiC and Si as the main components and has an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm, and the absorbing film layers are constituted of a metal film which is formed by physical vapor deposition and has a refractive index of 1.5 to 3.0 and an extinction coefficient of 1.5 to 4.0 at a wavelength of 550 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、可視光領域の透過光を減衰させる吸収型多層膜NDフィルターに係り、特に、樹脂フィルムを基板とした低反射性と耐環境性に優れた吸収型多層膜NDフィルターとその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an absorptive multilayer ND filter that attenuates transmitted light in the visible light region, and in particular, an absorptive multilayer ND filter having a low reflectivity and environmental resistance using a resin film as a substrate, and a method for manufacturing the same. It is about.

ND(Neutral Density Filter)フィルターには、入射光を反射して減衰させる反射型NDフィルターと、入射光を吸収して減衰させる吸収型NDフィルターが知られており、反射光が問題となるレンズ光学系に組み込む場合には、一般的に吸収型NDフィルターが利用される。また、吸収型NDフィルターには、基板自体に吸収物質を混ぜ(色ガラスNDフィルター)あるいは塗布するタイプと、基板自体に吸収はなくその表面に形成された薄膜に吸収があるタイプが存在し、後者の場合、薄膜表面の反射を防ぐために上記薄膜を多層膜(吸収型多層膜)で構成し、透過光を減衰させる機能と共に反射防止の効果を持たせている。尚、小型で薄型のデジタルカメラに用いられる吸収型多層膜NDフィルターは、フィルターの組込みスペースが狭いことから基板自体を薄くする必要があり、樹脂フィルムが最適な基板とされている。   As ND (Neutral Density Filter) filters, there are known a reflective ND filter that reflects and attenuates incident light, and an absorption ND filter that absorbs and attenuates incident light. When incorporating into the system, an absorption ND filter is generally used. In addition, in the absorption type ND filter, there are a type in which an absorbing substance is mixed (colored glass ND filter) or applied to the substrate itself, and a type in which the thin film formed on the surface of the substrate itself does not absorb and has absorption, In the latter case, in order to prevent reflection on the surface of the thin film, the thin film is formed of a multilayer film (absorption type multilayer film), and has an antireflection effect as well as a function of attenuating transmitted light. Incidentally, the absorption multilayer ND filter used for a small and thin digital camera requires a thin substrate itself because the filter mounting space is small, and a resin film is the optimum substrate.

そして、特許文献1には、誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させた多層膜により上記薄膜が構成される吸収型多層膜NDフィルターが開示され、吸収膜層を構成する材料としてTi等の金属膜が例示され、また、誘電体膜層を構成する材料としてSiOやMgF等が例示されている。尚、上記吸収膜層としては、吸収膜層の成膜時に意図的に酸素導入を行って、酸素欠損による吸収を有するTiOxやTaOx等の金属酸化物膜を採用したNDフィルターも知られている。 Patent Document 1 discloses an absorptive multilayer ND filter in which the thin film is constituted by a multilayer film in which dielectric film layers and absorption film layers are alternately laminated, and as a material constituting the absorption film layer. A metal film such as Ti is exemplified, and SiO 2 and MgF 2 are exemplified as a material constituting the dielectric film layer. An ND filter using a metal oxide film such as TiOx or Ta 2 Ox that intentionally introduces oxygen during the formation of the absorption film layer and absorbs oxygen deficiency is also known as the absorption film layer. ing.

ここで、上記吸収膜層を構成する金属膜と金属酸化物膜を比較した場合、TiOxやTaOx等の金属酸化物膜に較べてTi等の金属膜は消衰係数が高いため、同じ消衰係数を得るには金属膜を採用した方が吸収膜層の膜厚を薄くすることができる。そして、フレキシブル性を有する上記樹脂フィルム基板に吸収型多層膜を成膜する場合、樹脂フィルム基板の反り、膜の割れや成膜時間等を考慮すると、金属酸化物膜に較べて膜厚を薄く設定できる金属膜を採用した方が有利である。従って、デジタルカメラ等に利用される吸収型多層膜NDフィルターの吸収膜層には金属膜が主に用いられている。 Here, when the metal film constituting the absorption film layer and the metal oxide film are compared, the metal film such as Ti has the same extinction coefficient as compared with the metal oxide film such as TiOx and Ta 2 Ox. In order to obtain an extinction coefficient, the thickness of the absorption film layer can be reduced by using a metal film. When forming an absorption multilayer film on the resin film substrate having flexibility, the film thickness is reduced compared to the metal oxide film in consideration of the warp of the resin film substrate, film cracking, film formation time, etc. It is advantageous to adopt a metal film that can be set. Therefore, a metal film is mainly used as an absorption film layer of an absorption type multilayer ND filter used for a digital camera or the like.

他方、誘電体膜層を構成する材料としては、上述したようにSiOやMgF等が適用されている。そして、吸収型多層膜NDフィルターの表面反射を低減させるには、最表面側に位置する誘電体膜層の屈折率が低いほど好ましく、上述したSiOとMgFとを比較した場合、SiOより屈折率が低いMgFを適用した方が望ましい。しかしながらMgFは若干の吸湿性を有しており、MgFが適用された吸収型多層膜NDフィルターを高温高湿環境下に晒した場合、耐久性に劣る欠点があり、更に、広く利用されているスパッタリング法によるMgFの成膜が、後述する技術的理由により困難である欠点を有している。このため、吸収型多層膜NDフィルターの誘電体膜層にはSiOが主に用いられている。 On the other hand, as a material constituting the dielectric film layer, SiO 2 , MgF 2, or the like is applied as described above. In order to reduce the surface reflection of the absorption multilayer ND filter, the lower the refractive index of the dielectric film layer located on the outermost surface side, the better. When comparing the above-described SiO 2 and MgF 2 , SiO 2 It is desirable to apply MgF 2 having a lower refractive index. However, MgF 2 has a slight hygroscopicity, and when the absorption type multilayer ND filter to which MgF 2 is applied is exposed to a high-temperature and high-humidity environment, it has a disadvantage of poor durability and is widely used. However, it is difficult to form MgF 2 by the sputtering method for technical reasons described later. For this reason, SiO 2 is mainly used for the dielectric film layer of the absorption multilayer ND filter.

ところで、吸収型多層膜NDフィルターの表面反射が高い場合、撮影画像にゴーストやフレアが生じてしまう。そして、MgFより屈折率の高いSiOを誘電体膜層に適用した従来の吸収型多層膜NDフィルターは表面反射が高く、NDフィルターの低反射性に劣る問題点を有していた。 By the way, when the surface reflection of the absorptive multilayer ND filter is high, ghosts and flares occur in the captured image. The conventional absorption multilayer ND filter in which SiO 2 having a higher refractive index than MgF 2 is applied to the dielectric film layer has a problem that the surface reflection is high and the low reflectivity of the ND filter is inferior.

他方、金属膜やTiOx、TaOx等の金属酸化物膜は容易に酸化が進行して消衰係数が低下するため、金属膜や金属酸化物膜を吸収膜層に適用したNDフィルターは透過率が経時的に高くなることが知られており、吸収膜層が金属膜の場合に顕著であった。そして、金属膜や金属酸化物膜が吸収膜層に適用されたNDフィルターを高温高湿環境下に晒した場合、吸収膜層の酸化が進行してその透過率が経時的に増加することが問題となっていた。ここで、金属膜や金属酸化物膜を酸化させる酸素は、大気中あるいは樹脂フィルム基板や誘電体膜層から供給されると考えられている。特に、金属膜が10nm以下の厚さであると酸化の影響を受けやすい。そこで、金属膜等の酸化を防ぐため、大気中や酸素雰囲気中で熱処理を行い、金属膜等の界面付近を予め酸化させて内部まで酸化を進行させない方法が提案されている。 On the other hand, metal films and metal oxide films such as TiOx and Ta 2 Ox easily oxidize and the extinction coefficient decreases. Therefore, an ND filter in which the metal film or metal oxide film is applied to the absorption film layer is transparent. It is known that the rate increases with time, and this is remarkable when the absorption film layer is a metal film. When an ND filter in which a metal film or a metal oxide film is applied to the absorption film layer is exposed to a high temperature and high humidity environment, the absorption of the absorption film layer may progress and the transmittance may increase over time. It was a problem. Here, it is considered that oxygen that oxidizes a metal film or a metal oxide film is supplied in the air, or from a resin film substrate or a dielectric film layer. In particular, when the metal film has a thickness of 10 nm or less, it is easily affected by oxidation. In order to prevent oxidation of the metal film or the like, a method has been proposed in which heat treatment is performed in the air or in an oxygen atmosphere so that the vicinity of the interface of the metal film or the like is oxidized in advance and the oxidation does not proceed to the inside.

例えば、特許文献2には、光吸収膜と誘電体膜を透明基板上に積層した薄膜型NDフィルターであって、光吸収膜は、金属材料を原料として蒸着により成膜されたものであり、酸素を含む混合ガスを成膜時に導入し、真空度を1×10-3Paないし1×10-2Paの間で一定に維持した状態で生成した金属材料の酸化物を含有している構成のNDフィルターが開示されている。そして、光吸収膜と誘電体膜を透明基板に積層した後、酸素を10%以上含む酸素雰囲気で加熱し、光学特性の変化を飽和させる方法が提案されている。また、特許文献3では、光透過性基板上に1層以上の透明誘電体膜と光吸収膜が積層されて成る薄膜型NDフィルターにおいて、上記光吸収膜として、酸化により透過率が高くなり難い低級金属窒化膜層を採用した方法が提案されている。 For example, Patent Document 2 discloses a thin-film ND filter in which a light absorption film and a dielectric film are stacked on a transparent substrate, and the light absorption film is formed by vapor deposition using a metal material as a raw material. A structure containing an oxide of a metal material generated in a state where a mixed gas containing oxygen is introduced at the time of film formation and the degree of vacuum is kept constant between 1 × 10 −3 Pa and 1 × 10 −2 Pa ND filters are disclosed. A method has been proposed in which a light absorption film and a dielectric film are stacked on a transparent substrate, and then heated in an oxygen atmosphere containing 10% or more of oxygen to saturate changes in optical characteristics. Further, in Patent Document 3, in a thin-film ND filter in which one or more transparent dielectric films and a light absorption film are laminated on a light transmissive substrate, the light absorption film is unlikely to have high transmittance due to oxidation. A method employing a lower metal nitride film layer has been proposed.

しかし、大気中あるいは酸素雰囲気中での熱処理により金属膜等の界面付近を予め酸化させる特許文献2に記載の方法では、厚さ10nm以下の薄い金属膜では完全に内部まで酸化が進行してしまい、界面付近にのみ酸化膜を形成させることが困難な問題を有していた。更に、大気中あるいは酸素雰囲気中で熱処理を施した場合、成膜された吸収型多層膜と樹脂フィルム基板との熱膨張係数の違いにより反りやクラックが発生することもあった。一方、透過率が高くなり難い低級金属窒化膜層を採用した特許文献3に記載の方法は、透過率が増加する欠点については解消されているが、低級金属窒化膜層は金属膜層より消衰係数が小さいため膜厚が大きくなるという問題があり、上記吸収膜層として金属酸化物膜が用いられた場合と同様、樹脂フィルム基板に成膜される際に樹脂フィルム基板の反りや膜割れ等が起こり易い課題を有していた。   However, in the method described in Patent Document 2 in which the vicinity of the interface of the metal film or the like is previously oxidized by heat treatment in the air or in an oxygen atmosphere, the oxidation proceeds completely to the inside in a thin metal film having a thickness of 10 nm or less. Therefore, it has been difficult to form an oxide film only near the interface. Further, when heat treatment is performed in the air or in an oxygen atmosphere, warpage and cracks may occur due to the difference in thermal expansion coefficient between the formed absorption multilayer film and the resin film substrate. On the other hand, the method described in Patent Document 3, which employs a lower metal nitride film layer that does not easily increase the transmittance, has solved the drawback of increasing the transmittance, but the lower metal nitride film layer is more effective than the metal film layer. There is a problem that the film thickness becomes large because the attenuation coefficient is small, and when the metal oxide film is used as the absorption film layer, the resin film substrate is warped or cracked when formed on the resin film substrate. Etc. have a problem that is likely to occur.

このように樹脂フィルム基板の少なくとも片面に、SiOから成る誘電体膜層と金属膜から成る吸収膜層を交互に積層させた構造の吸収型多層膜を具備する従来の吸収型多層膜NDフィルターにおいては低反射性と耐環境性に劣る問題点を有していた。 Thus, a conventional absorption multilayer ND filter comprising an absorption multilayer having a structure in which a dielectric film layer made of SiO 2 and an absorption film layer made of a metal film are alternately laminated on at least one surface of a resin film substrate. However, it has problems of low reflectivity and environmental resistance.

特開平5−93811号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-93811 特開2003−43211号公報JP 2003-43211 A 特開2003−322709号公報JP 2003-322709 A 国際公開WO2001/027345号公報International Publication No. WO2001 / 027345 国際公開WO2004/011690号公報International Publication WO2004 / 011690

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、樹脂フィルムを基板とした低反射性と耐環境性に優れた吸収型多層膜NDフィルターとその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems, and the problem is that an absorption-type multilayer ND filter excellent in low reflectivity and environmental resistance using a resin film as a substrate and a method for producing the same Is to provide.

そこで、本発明者は、樹脂フィルムを基板とした低反射性と耐環境性に優れる吸収型多層膜NDフィルターを提供するために鋭意研究を行った結果、以下のような手法を見出すに至った。   Therefore, the present inventor has conducted extensive research to provide an absorption type multilayer ND filter that is excellent in low reflectivity and environmental resistance using a resin film as a substrate. As a result, the inventors have found the following method. .

まず、高温高湿環境下において上記吸収膜層を構成する金属膜が酸化される際、酸素はSiOから成る酸化物誘電体膜層から供給される。従って、酸素が供給され難くなるようにSiOから成る酸化物誘電体膜層内に含まれる酸素量を減らせば、金属膜における酸化の進行を抑制することができる。 First, when the metal film constituting the absorption film layer is oxidized in a high temperature and high humidity environment, oxygen is supplied from the oxide dielectric film layer made of SiO 2 . Therefore, if the amount of oxygen contained in the oxide dielectric film layer made of SiO 2 is reduced so that oxygen is hardly supplied, the progress of oxidation in the metal film can be suppressed.

ところが、上記酸化物誘電体膜は十分に酸化されていないと僅かに着色するため、透明膜を必要とする反射防止膜や反射膜等には使用することできない。しかし、吸収型多層膜NDフィルターにおいては、吸収のある金属膜がそもそも用いられているので、酸化物誘電体膜層が僅かに着色して吸収があったとしても特に問題とはならない。   However, the oxide dielectric film is slightly colored when it is not sufficiently oxidized, and therefore cannot be used for an antireflection film or a reflection film that requires a transparent film. However, in the absorption type multilayer ND filter, since an absorbing metal film is used in the first place, even if the oxide dielectric film layer is slightly colored and absorbed, there is no particular problem.

そして、上記酸化物誘電体膜層の吸収が僅かであれば、吸収型多層膜の膜設計の際に、酸化物誘電体膜層の消衰係数を考慮する必要はなく、反対に酸化物誘電体膜層の吸収が大きくNDフィルターの透過率に大きな影響を与えるようであれば、吸収型多層膜の膜設計の際に酸化物誘電体膜層の消衰係数を考慮すれば良いと考えられる。このような考え方から、酸素量が減らされたSiOx(但しxは2未満)で上記酸化物誘電体膜を構成することにより吸収型多層膜NDフィルターの耐環境性を改善できることが分った。   If the oxide dielectric film layer absorbs little, it is not necessary to consider the extinction coefficient of the oxide dielectric film layer when designing the absorption multilayer film. If the absorption of the body film layer is large and greatly affects the transmittance of the ND filter, it is considered that the extinction coefficient of the oxide dielectric film layer should be taken into consideration when designing the film of the absorption multilayer film. . From this idea, it has been found that the environment resistance of the absorption multilayer ND filter can be improved by forming the oxide dielectric film with SiOx (where x is less than 2) in which the amount of oxygen is reduced.

他方、誘電体膜層の全てを酸素量が減らされたSiOx(但しxは2未満)で構成した場合、屈折率が上記SiOx膜層より低いMgF膜層が適用された場合ほど反射率を低減できず、吸収型多層膜NDフィルターにおける低反射性の改善が図れない。そこで、最表面側のSiOx膜層を成膜した後、最表面側のSiOx膜層上にMgF膜層を一層追加して積層することにより低反射性の改善が図れ、かつ、MgF膜層の下側には吸湿性を有しないSiOx膜層が存在するためMgF膜層を用いた吸湿性の問題も生じない。このような考え方から、最表面側のSiOx膜層上にMgF膜層を一層追加する構造を採ることにより吸収型多層膜NDフィルターの低反射性を改善できることが分った。本発明はこのような技術的検討を経て完成されている。 On the other hand, when all of the dielectric film layers are composed of SiOx with reduced oxygen content (where x is less than 2), the reflectivity becomes higher as the MgF 2 film layer having a lower refractive index than the SiOx film layer is applied. It cannot be reduced, and the low reflectivity of the absorption multilayer ND filter cannot be improved. Therefore, after forming the outermost SiOx film layer, an additional MgF 2 film layer is laminated on the outermost SiOx film layer to improve the low reflectivity, and the MgF 2 film Since there is a non-hygroscopic SiOx film layer below the layer, there is no problem of hygroscopicity using the MgF 2 film layer. From such an idea, it has been found that the low reflectivity of the absorption multilayer ND filter can be improved by adopting a structure in which an MgF 2 film layer is further added on the outermost SiOx film layer. The present invention has been completed through such technical studies.

すなわち、請求項1に係る発明は、
樹脂フィルムから成る基板の少なくとも片面に、誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させて成る吸収型多層膜を具備する吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
上記吸収膜層が金属膜から成る金属吸収膜層で構成され、誘電体膜層がSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成されると共に、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が積層されていることを特徴とし、
請求項2に係る発明は、
請求項1に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
SiCおよびSiを主成分とする成膜材料を用いた物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05のSiOx(1.5<x<2)膜により上記酸化物誘電体膜層が構成されると共に、物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜により上記金属吸収膜層が構成されていることを特徴とする。
That is, the invention according to claim 1
In an absorptive multilayer ND filter comprising an absorptive multilayer film in which dielectric film layers and absorptive film layers are alternately laminated on at least one surface of a substrate made of a resin film,
The absorption film layer is composed of a metal absorption film layer composed of a metal film, the dielectric film layer is composed of an oxide dielectric film layer composed of SiOx (where x is less than 2), and an oxide on the outermost surface side. An MgF 2 film layer is laminated on the dielectric film layer,
The invention according to claim 2
In the absorption multilayer ND filter according to the invention of claim 1,
SiOx (1.5 <x <2) film having an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm formed by physical vapor deposition using a film forming material containing SiC and Si as main components The oxide dielectric film layer is formed by the above, the refractive index at a wavelength of 550 nm formed by physical vapor deposition is 1.5 to 3.0, and the extinction coefficient is 1.5 to 4.0. The metal absorption film layer is constituted by a metal film.

また、請求項3に係る発明は、
請求項1に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
可視波長域(波長400nm〜700nm)における最大透過率と最小透過率の差を平均透過率で割った値で定義される分光透過特性のフラット性が10%以下であることを特徴とし、
請求項4に係る発明は、
請求項1に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
可視波長域(波長400nm〜700nm)における最大反射率が1.5%以下であることを特徴とし、
請求項5に係る発明は、
請求項1または2に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
吸収型多層膜の基板と接する膜が上記酸化物誘電体膜層であることを特徴とし、
請求項6に係る発明は、
請求項1または2に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
上記酸化物誘電体膜層の各膜厚が3nm〜150nmであることを特徴とし、
請求項7に係る発明は、
請求項1または2に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
上記MgF膜層の膜厚が20nm〜150nmであり、かつ、最表面側の酸化物誘電体膜層とMgF膜層の合計膜厚が200nm以下であることを特徴とする。
The invention according to claim 3
In the absorption multilayer ND filter according to the invention of claim 1,
The flatness of the spectral transmission characteristic defined by the value obtained by dividing the difference between the maximum transmittance and the minimum transmittance in the visible wavelength range (wavelength 400 nm to 700 nm) by the average transmittance is 10% or less,
The invention according to claim 4
In the absorption multilayer ND filter according to the invention of claim 1,
The maximum reflectance in the visible wavelength region (wavelength 400 nm to 700 nm) is 1.5% or less,
The invention according to claim 5
In the absorptive multilayer ND filter according to claim 1 or 2,
The film in contact with the substrate of the absorption multilayer film is the oxide dielectric film layer,
The invention according to claim 6
In the absorptive multilayer ND filter according to claim 1 or 2,
Each thickness of the oxide dielectric film layer is 3 nm to 150 nm,
The invention according to claim 7 provides:
In the absorptive multilayer ND filter according to claim 1 or 2,
The MgF 2 film layer has a thickness of 20 nm to 150 nm, and the total thickness of the outermost oxide dielectric film layer and the MgF 2 film layer is 200 nm or less.

次に、請求項8に係る発明は、
請求項1または2に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
上記金属吸収膜層を構成する金属膜がNi単体若しくはNi系合金から成ることを特徴とし、
請求項9に係る発明は、
請求項8に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
上記Ni系合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Siから選択された1種類以上の元素を添加したNi系合金であることを特徴とし、
請求項10に係る発明は、
請求項9に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
Ti元素の添加割合が5〜15重量%であることを特徴とし、
請求項11に係る発明は、
請求項9に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
Al元素の添加割合が3〜8重量%であることを特徴とし、
請求項12に係る発明は、
請求項9に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
V元素の添加割合が3〜9重量%であることを特徴とし、
請求項13に係る発明は、
請求項9に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
W元素の添加割合が18〜32重量%であることを特徴とし、
請求項14に係る発明は、
請求項9に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
Ta元素の添加割合が5〜12重量%であることを特徴とし、
請求項15に係る発明は、
請求項9に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
Si元素の添加割合が2〜6重量%であることを特徴とする。
Next, the invention according to claim 8 is:
In the absorptive multilayer ND filter according to claim 1 or 2,
The metal film constituting the metal absorption film layer is composed of Ni alone or a Ni-based alloy,
The invention according to claim 9 is:
In the absorption type multilayer ND filter according to the invention of claim 8,
The Ni-based alloy is a Ni-based alloy to which one or more elements selected from Ti, Al, V, W, Ta, and Si are added,
The invention according to claim 10 is:
In the absorption multilayer ND filter according to the invention of claim 9,
The addition ratio of Ti element is 5 to 15% by weight,
The invention according to claim 11 is:
In the absorption multilayer ND filter according to the invention of claim 9,
The addition ratio of Al element is 3 to 8% by weight,
The invention according to claim 12
In the absorption multilayer ND filter according to the invention of claim 9,
The addition ratio of V element is 3 to 9% by weight,
The invention according to claim 13 is:
In the absorption multilayer ND filter according to the invention of claim 9,
The addition ratio of W element is 18 to 32% by weight,
The invention according to claim 14 is:
In the absorption multilayer ND filter according to the invention of claim 9,
The addition ratio of Ta element is 5 to 12% by weight,
The invention according to claim 15 is:
In the absorption multilayer ND filter according to the invention of claim 9,
The addition ratio of Si element is 2 to 6% by weight.

更に、請求項16に係る発明は、
樹脂フィルムから成る基板の少なくとも片面に、誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させて成る吸収型多層膜を具備し、上記吸収膜層が金属膜から成る金属吸収膜層で構成され、誘電体膜層がSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成されると共に、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が積層されている吸収型多層膜NDフィルターの製造方法において、
SiCおよびSiを主成分とする成膜材料を用いかつ酸素ガスの導入量を制御した物理気相成長法により波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05のSiOx(1.5<x<2)膜から成る酸化物誘電体膜層を成膜する工程と、
酸素ガスの導入を停止した物理気相成長法により波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜から成る金属吸収膜層を成膜する工程と、
蒸着法またはウェットコーティング法により最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜する工程、
の各工程を有することを特徴とし、
請求項17に係る発明は、
請求項16に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法において、
物理気相成長法により最表面側の酸化物誘電体膜層を成膜した後、金属吸収膜層と酸化物誘電体膜層が積層された樹脂フィルムから成る上記基板を成膜装置から取り出し、次いで、蒸着法による成膜装置を用いて上記最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜するか、あるいは、ウェットコーティング法によるコーティング装置を用いて最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜することを特徴とし、
請求項18に係る発明は、
請求項16または17に記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法において、
長尺状の樹脂フィルム基板に対し、ロール・トウ・ロール方式により酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層およびMgF膜層を成膜することを特徴とし、
請求項19に係る発明は、
請求項16〜18のいずれかに記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法において、
樹脂フィルムから成る基板と接する膜を酸化物誘電体膜層としたことを特徴とし、
請求項20に係る発明は、
請求項16〜19のいずれかに記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法において、
酸化物誘電体膜層の各膜厚を3nm〜150nmとしたことを特徴とし、
また、請求項21に係る発明は、
請求項16〜20のいずれかに記載の発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法において、
上記MgF膜層の膜厚が20nm〜150nmであり、かつ、最表面側の酸化物誘電体膜層とMgF膜層の合計膜厚が200nm以下であることを特徴とする。
Furthermore, the invention according to claim 16 provides
An absorption multilayer film comprising alternately laminated dielectric film layers and absorption film layers is provided on at least one surface of a substrate made of a resin film, and the absorption film layer is composed of a metal absorption film layer made of a metal film. The dielectric film layer is composed of an oxide dielectric film layer made of SiOx (where x is less than 2), and an MgF 2 film layer is laminated on the outermost oxide dielectric film layer. In the manufacturing method of the type multilayer ND filter,
SiOx (1.5 <x) having an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm by a physical vapor deposition method using a film forming material containing SiC and Si as main components and controlling the amount of oxygen gas introduced. <2) a step of forming an oxide dielectric film layer made of a film;
Formed a metal absorption film layer composed of a metal film having a refractive index of 1.5 to 3.0 and an extinction coefficient of 1.5 to 4.0 at a wavelength of 550 nm by a physical vapor deposition method in which the introduction of oxygen gas is stopped. And a process of
Forming a MgF 2 film layer on the outermost oxide dielectric film layer by vapor deposition or wet coating;
It has each process of,
The invention according to claim 17 provides:
In the manufacturing method of the absorption-type multilayer film ND filter concerning the invention of Claim 16,
After the outermost oxide dielectric film layer is formed by physical vapor deposition, the substrate made of the resin film in which the metal absorption film layer and the oxide dielectric film layer are laminated is taken out from the film forming apparatus, Next, an MgF 2 film layer is formed on the outermost oxide dielectric film layer using a deposition apparatus by vapor deposition, or an outermost oxidation is performed using a coating apparatus by wet coating. A MgF 2 film layer is formed on the dielectric film layer,
The invention according to claim 18
In the manufacturing method of the absorption type multilayer ND filter concerning the invention of Claim 16 or 17,
It is characterized in that an oxide dielectric film layer, a metal absorption film layer, and a MgF 2 film layer are formed on a long resin film substrate by a roll-to-roll method,
The invention according to claim 19 is
In the manufacturing method of the absorption type multilayer ND filter which concerns on invention in any one of Claims 16-18,
The film in contact with the substrate made of a resin film is an oxide dielectric film layer,
The invention according to claim 20 provides
In the manufacturing method of the absorption type multilayer ND filter which concerns on invention in any one of Claims 16-19,
Each film thickness of the oxide dielectric film layer is 3 nm to 150 nm,
The invention according to claim 21 is
In the manufacturing method of the absorption type multilayer ND filter which concerns on invention in any one of Claims 16-20,
The MgF 2 film layer has a thickness of 20 nm to 150 nm, and the total thickness of the outermost oxide dielectric film layer and the MgF 2 film layer is 200 nm or less.

樹脂フィルムから成る基板の少なくとも片面に、誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させた構造の吸収型多層膜を具備する本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターは、
吸収膜層が金属膜から成る金属吸収膜層で構成され、誘電体膜層がSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成されると共に、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が積層されていることを特徴としている。
An absorptive multilayer ND filter according to the present invention comprising an absorptive multilayer film having a structure in which dielectric film layers and absorptive film layers are alternately laminated on at least one surface of a substrate made of a resin film,
The absorption film layer is composed of a metal absorption film layer composed of a metal film, the dielectric film layer is composed of an oxide dielectric film layer composed of SiOx (where x is less than 2), and the outermost oxide dielectric layer. An MgF 2 film layer is laminated on the body film layer.

そして、上記酸化物誘電体膜が酸素量を減らしたSiOx(但しxは2未満)で構成されていることから、酸化物誘電体膜から金属吸収膜層へ酸素が供給され難くなるため金属吸収膜層における酸化の進行を抑制することができる。   Since the oxide dielectric film is composed of SiOx (where x is less than 2) in which the amount of oxygen is reduced, it is difficult to supply oxygen from the oxide dielectric film to the metal absorption film layer. The progress of oxidation in the film layer can be suppressed.

従って、高温高湿の環境下に晒した場合でも金属吸収膜層の酸化が起こり難いため、吸収型多層膜NDフィルターの耐環境性を改善できる効果を有する。   Therefore, even when exposed to a high-temperature and high-humidity environment, the metal absorption film layer hardly oxidizes, so that the environment resistance of the absorption multilayer ND filter can be improved.

更に、SiOx(但しxは2未満)で構成された最表面側の酸化物誘電体膜層上に、上記SiOxより屈折率の低いMgF膜層が一層追加して積層された構造を有しているため吸収型多層膜NDフィルターの低反射性が改善され、かつ、追加されたMgF膜層の下側にはSiOx膜層が存在するためNDフィルターの吸湿性が低下することもない。 Furthermore, it has a structure in which an MgF 2 film layer having a refractive index lower than that of SiOx is additionally laminated on the outermost oxide dielectric film layer composed of SiOx (where x is less than 2). Therefore, the low reflectivity of the absorptive multilayer ND filter is improved, and the hygroscopicity of the ND filter is not lowered because the SiOx film layer exists below the added MgF 2 film layer.

また、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法によれば、
SiCおよびSiを主成分とする成膜材料を用いかつ酸素ガスの導入量を制御した物理気相成長法により波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05のSiOx(1.5<x<2)膜から成る酸化物誘電体膜層を成膜する工程と、
酸素ガスの導入を停止した物理気相成長法により波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜から成る金属吸収膜層を成膜する工程と、
蒸着法またはウェットコーティング法により最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜する工程、
の各工程を有しているため、
樹脂フィルムから成る基板の少なくとも片面に、誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させて成る吸収型多層膜を具備し、上記吸収膜層が金属膜から成る金属吸収膜層で構成され、誘電体膜層がSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成されると共に、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が積層されている本発明の吸収型多層膜NDフィルターを確実に製造することができる。
Moreover, according to the manufacturing method of the absorption multilayer ND filter according to the present invention,
SiOx (1.5 <x) having an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm by a physical vapor deposition method using a film forming material containing SiC and Si as main components and controlling the amount of oxygen gas introduced. <2) a step of forming an oxide dielectric film layer made of a film;
Formed a metal absorption film layer composed of a metal film having a refractive index of 1.5 to 3.0 and an extinction coefficient of 1.5 to 4.0 at a wavelength of 550 nm by a physical vapor deposition method in which the introduction of oxygen gas is stopped. And a process of
Forming a MgF 2 film layer on the outermost oxide dielectric film layer by vapor deposition or wet coating;
Because it has each process of
An absorption multilayer film comprising alternately laminated dielectric film layers and absorption film layers is provided on at least one surface of a substrate made of a resin film, and the absorption film layer is composed of a metal absorption film layer made of a metal film. The dielectric film layer is composed of an oxide dielectric film layer made of SiOx (where x is less than 2), and an MgF 2 film layer is laminated on the outermost oxide dielectric film layer. The absorption multilayer ND filter of the invention can be reliably manufactured.

本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの酸化物誘電体膜層を構成するSiOx(1.5<x<2)膜を成膜する際のインピーダンス制御設定値に対応して得られるSiOx膜の分光透過特性を示すグラフ図。The SiOx film obtained corresponding to the impedance control setting value when the SiOx (1.5 <x <2) film constituting the oxide dielectric film layer of the absorption multilayer ND filter according to the present invention is formed. The graph which shows a spectral transmission characteristic. 本発明に係る吸収型多層膜NDフィルター(図2中「C:本発明の構造」と表示)と、参考例1および参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルター(図2中「A:参考例1の構造」「B:参考例2の構造」とそれぞれ表示)の分光透過特性を示すグラフ図。The absorption multilayer ND filter according to the present invention (indicated as “C: Structure of the present invention” in FIG. 2) and the absorption multilayer ND filter according to Reference Examples 1 and 2 (“A: Reference in FIG. 2) FIG. 4 is a graph showing spectral transmission characteristics of “Structure of Example 1” and “B: Structure of Reference Example 2”. 本発明に係る吸収型多層膜NDフィルター(図3中「C:本発明の構造」と表示)と、参考例1および参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルター(図3中「A:参考例1の構造」「B:参考例2の構造」とそれぞれ表示)の分光反射特性を示すグラフ図。The absorptive multilayer ND filter according to the present invention (shown as “C: structure of the present invention” in FIG. 3) and the absorptive multilayer ND filter according to Reference Examples 1 and 2 (“A: Reference in FIG. 3) FIG. 6 is a graph showing spectral reflection characteristics of “Structure of Example 1” and “B: Structure of Reference Example 2”.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

まず、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターは、樹脂フィルムから成る基板の少なくとも片面に、誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させて成る吸収型多層膜を具備し、上記吸収膜層が金属膜から成る金属吸収膜層で構成され、誘電体膜層がSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成されると共に、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が積層されていることを特徴としている。 First, an absorptive multilayer ND filter according to the present invention includes an absorptive multilayer film in which a dielectric film layer and an absorptive film layer are alternately laminated on at least one side of a substrate made of a resin film, The film layer is composed of a metal absorption film layer composed of a metal film, the dielectric film layer is composed of an oxide dielectric film layer composed of SiOx (where x is less than 2), and the oxide dielectric on the outermost surface side An MgF 2 film layer is laminated on the film layer.

更に、本発明において、上記酸化物誘電体膜層は、SiCおよびSiを主成分とする成膜材料を用いた物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05のSiOx(1.5<x<2)膜により構成され、また、上記金属吸収膜層は、物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜により構成されていることを特徴としている。   Furthermore, in the present invention, the oxide dielectric film layer is formed by physical vapor deposition using a film forming material containing SiC and Si as main components, and has an extinction coefficient of 0.005 to 550 nm. The SiO 2 (1.5 <x <2) film of 0.05, and the metal absorption film layer formed by physical vapor deposition has a refractive index of 1.5-3. It is characterized by comprising a metal film having 0 and an extinction coefficient of 1.5 to 4.0.

ここで、上記物理気相成長法としては、真空蒸着法、イオンビームスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンプレーティング法等が挙げられる。   Here, examples of the physical vapor deposition method include a vacuum deposition method, an ion beam sputtering method, a magnetron sputtering method, and an ion plating method.

以下、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの各構成について説明する。
(1)吸収膜層
本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて上記吸収膜層は、金属膜から成る金属吸収膜層で構成されており、具体的には、酸素ガスの導入を停止した物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜により構成されている。
Hereinafter, each configuration of the absorption multilayer ND filter according to the present invention will be described.
(1) Absorption film layer In the absorption-type multilayer ND filter according to the present invention, the absorption film layer is composed of a metal absorption film layer made of a metal film. It is formed of a metal film having a refractive index of 1.5 to 3.0 and an extinction coefficient of 1.5 to 4.0, which is formed by vapor deposition.

成膜時に意図的に酸素導入を行わずに成膜した金属膜は、上述したように成膜時に意図的に酸素導入を行って成膜した酸素欠損による吸収を有するTiOxやTaOx等の金属酸化物膜と比較して消衰係数が高い。そして、フレキシブル性を有する樹脂フィルム基板に誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させて吸収型多層膜を成膜する場合、樹脂フィルム基板の反り、膜の割れや成膜時間等を考慮すると、上述したように消衰係数の高い金属膜を採用した方が金属酸化物膜より膜厚を薄くできるので望ましい。但し、金属膜は容易に酸化が進行して消衰係数が低下し、金属吸収膜層を用いたNDフィルターでは透過率が経時的に高くなってしまうことが知られている。 The metal film formed without intentionally introducing oxygen at the time of film formation is, for example, TiOx or Ta 2 Ox having absorption due to oxygen deficiency formed by intentionally introducing oxygen at the time of film formation as described above. The extinction coefficient is higher than that of a metal oxide film. When forming an absorption multilayer film by alternately laminating dielectric film layers and absorption film layers on a flexible resin film substrate, warp of the resin film substrate, film cracking, film formation time, etc. In consideration, as described above, it is desirable to employ a metal film having a high extinction coefficient because the film thickness can be made thinner than that of the metal oxide film. However, it is known that the metal film easily oxidizes and the extinction coefficient decreases, and the transmittance of the ND filter using the metal absorption film layer increases with time.

そこで、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいては、金属吸収膜層に隣接する誘電体膜層をSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成することにより金属吸収膜層の酸化を抑制している。尚、上記金属吸収膜層は、上述したように酸素ガスの導入を停止した物理気相成長法により成膜されるが、SiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層の成膜に起因して、物理気相成長装置内に僅かに残留する酸素ガスにより僅かに酸化される場合がある。しかし、酸素欠損による吸収を有するTiOxやTaOx等の金属酸化物膜と較べて酸化の程度は極めて低く、波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0なる要件を満たしているなら上記金属吸収膜層として適用することは可能である。 Therefore, in the absorption multilayer ND filter according to the present invention, the dielectric film layer adjacent to the metal absorption film layer is composed of an oxide dielectric film layer made of SiOx (where x is less than 2), thereby absorbing the metal. Oxidation of the film layer is suppressed. The metal absorbing film layer is formed by the physical vapor deposition method in which the introduction of oxygen gas is stopped as described above, but the oxide dielectric film layer made of SiOx (x is less than 2) is formed. Due to the film, it may be slightly oxidized by oxygen gas slightly remaining in the physical vapor deposition apparatus. However, the degree of oxidation is extremely low as compared with metal oxide films such as TiOx and Ta 2 Ox that have absorption due to oxygen vacancies, the refractive index at a wavelength of 550 nm is 1.5 to 3.0, and the extinction coefficient is 1.5. If the requirement of -4.0 is satisfied, it can be applied as the metal absorption film layer.

そして、物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜により構成される上記金属吸収膜層の膜厚は3nm〜20nmであることが望ましい。膜厚が3nm未満であると、金属膜は完全に内部まで酸化が進行してしまう場合があり好ましくない。一方、膜厚が20nmを超えて厚くなると、誘電体層に比較して柔らかい金属膜層を厚くすれば膜応力が緩和することが予測されるが、分光透過率が極端に低下してしまう場合がある。   And the metal absorption film layer formed of a metal film having a refractive index of 1.5 to 3.0 and an extinction coefficient of 1.5 to 4.0 formed by physical vapor deposition at a wavelength of 550 nm. The film thickness is desirably 3 nm to 20 nm. If the film thickness is less than 3 nm, the metal film may be completely oxidized to the inside, which is not preferable. On the other hand, when the film thickness exceeds 20 nm, it is expected that the film stress will be reduced if the soft metal film layer is thickened compared to the dielectric layer, but the spectral transmittance is extremely reduced. There is.

金属吸収膜層を構成する上記金属膜は、Ni単体若しくはNi系合金から成ることが好ましい。光学薄膜の吸収膜層として用いられる金属材料はどれも酸化されて消衰係数が低下してしまう傾向にあるが、Ni単体若しくはNi系合金は比較的酸化し難い金属だからである。特に、上記Ni系合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Siから選択された1種類以上の元素を添加したNi系合金であることが好ましい。   The metal film constituting the metal absorption film layer is preferably made of Ni alone or a Ni-based alloy. This is because any metal material used as the absorption film layer of the optical thin film tends to be oxidized and its extinction coefficient decreases, but Ni alone or a Ni-based alloy is a metal that is relatively difficult to oxidize. In particular, the Ni-based alloy is preferably a Ni-based alloy to which one or more elements selected from Ti, Al, V, W, Ta, and Si are added.

この理由を概略すると以下の通りである。   The reason for this is as follows.

すなわち、純Ni材料は強磁性体であるため、上記金属膜についてNi材料(ターゲット)を用いた直流マグネトロンスパッタリング法で成膜する場合、ターゲットと基板間のプラズマに作用させるためのターゲット裏側に配置したマグネットからの磁力が、Niターゲット材料で遮蔽されて表面に漏洩する磁界が弱くなり、プラズマを集中させて効率よく成膜することが難しくなる。これを回避するには、ターゲット裏側に配置するマグネットの磁力を強く(400ガウス以上)したカソード(強磁場カソード)を用い、Niターゲットを通過する磁界を強めてスパッタリング成膜を行うことが好ましい。但し、このような方法を採った場合でも、生産時には以下に述べるような別の問題が生ずることがある。すなわち、Niターゲットの連続使用に伴ってターゲットの厚みが減少していくと、ターゲットの厚みが薄くなった部分ではプラズマ空間の漏洩磁界が強くなっていく。そして、プラズマ空間の漏洩磁界が強くなると、放電特性(放電電圧、放電電流等)が変化して成膜速度が変化する。つまり、生産時に、同一のNiターゲットを連続して長時間使用すると、Niターゲットの消耗に伴いNi膜の成膜速度が変化する問題が生じ、特性の揃った吸収型多層膜NDフィルターを安定して生産することが難しくなる。この問題を回避するには、上述したようにTi、Al、V、W、Ta、Siから選択された1種類以上の元素が添加されたNi系合金材料を用いて金属膜を構成すればよい。   In other words, since pure Ni material is a ferromagnetic material, when the metal film is formed by DC magnetron sputtering using Ni material (target), it is placed on the back side of the target for acting on plasma between the target and the substrate. The magnetic force from the magnet is shielded by the Ni target material and the magnetic field leaking to the surface becomes weak, and it becomes difficult to concentrate the plasma and form the film efficiently. In order to avoid this, it is preferable to perform sputtering film formation by using a cathode (strong magnetic field cathode) in which the magnetic force of a magnet disposed on the back side of the target is increased (400 Gauss or more) and by increasing the magnetic field passing through the Ni target. However, even when such a method is adopted, another problem as described below may occur during production. That is, when the thickness of the target decreases with continuous use of the Ni target, the leakage magnetic field in the plasma space becomes stronger in the portion where the thickness of the target is reduced. When the leakage magnetic field in the plasma space becomes stronger, the discharge characteristics (discharge voltage, discharge current, etc.) change and the film formation rate changes. In other words, if the same Ni target is used continuously for a long time during production, there is a problem that the deposition rate of the Ni film changes as the Ni target is consumed, and the absorption multilayer ND filter with uniform characteristics is stabilized. Making it difficult to produce. In order to avoid this problem, the metal film may be formed using a Ni-based alloy material to which one or more elements selected from Ti, Al, V, W, Ta, and Si are added as described above. .

そして、例えば、Ti元素を5〜15重量%の範囲で含むNi系合金材料を用いることが好ましい。Ti量の下限を5重量%とした理由は、5重量%以上含ませることによって強磁性特性を極端に弱めることができ、磁力の低い通常のマグネットを配置したカソードでも直流マグネトロンスパッタリング成膜を行うことができるからである。また、ターゲットによる磁界の遮蔽能力が低いため、ターゲット消耗に依存するプラズマ空間の漏洩磁界の変化も小さく、一定の成膜速度を維持でき、安定して成膜することができるからである。また、Ti量の上限を15.0重量%とした理由は、15.0重量%を超えてTiが含有されると多量の金属間化合物を形成してしまう恐れがあるからである。また、Al元素、V元素、W元素、Ta元素、Si元素の添加量も同様な理由により決定され、これ等Al元素、V元素、W元素、Ta元素、Si元素を添加する場合は、Al元素の添加割合が3〜8重量%、V元素の添加割合が3〜9重量%、W元素の添加割合が18〜32重量%、Ta元素の添加割合が5〜12重量%、Si元素の添加割合が2〜6重量%の範囲で添加したNi系合金材料とすることが好ましい。
(2)誘電体膜層
次に、本発明において上記SiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層は、SiCおよびSiを主成分とする成膜材料を用いた物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05のSiOx(1.5<x<2)膜により構成されている。尚、SiOx膜の消衰係数が0.05を超えると、成膜が完成した吸収型多層膜NDフィルターの可視波長域(波長400nm〜700nm)における最大透過率と最小透過率の差を平均透過率で割った値で定義される「分光透過特性のフラット性」を10%以下にすることが困難となる。特に、平坦な分光透過特性を得るためにはSiOx膜の消衰係数が0.03以下であることが望ましい。このような平坦な分光透過特性を有するSiOx膜を得るには、波長550nmにおける消衰係数0.005〜0.03となるように成膜時の酸素導入量を制御すればよい。
For example, it is preferable to use a Ni-based alloy material containing Ti element in a range of 5 to 15% by weight. The reason why the lower limit of the amount of Ti is 5% by weight is that the ferromagnetic characteristics can be extremely weakened by including 5% by weight or more, and direct current magnetron sputtering film formation is performed even on a cathode on which a normal magnet having a low magnetic force is arranged. Because it can. Further, since the magnetic field shielding ability of the target is low, the change in the leakage magnetic field in the plasma space depending on the target consumption is small, and a constant film formation rate can be maintained, so that film formation can be performed stably. Moreover, the reason why the upper limit of the amount of Ti is set to 15.0% by weight is that if the Ti content exceeds 15.0% by weight, a large amount of intermetallic compounds may be formed. Further, the addition amount of Al element, V element, W element, Ta element and Si element is also determined for the same reason, and when adding such Al element, V element, W element, Ta element and Si element, Al is added. The addition ratio of the element is 3 to 8 wt%, the addition ratio of the V element is 3 to 9 wt%, the addition ratio of the W element is 18 to 32 wt%, the addition ratio of the Ta element is 5 to 12 wt%, It is preferable to use a Ni-based alloy material added in an addition ratio of 2 to 6% by weight.
(2) Dielectric film layer Next, in the present invention, the oxide dielectric film layer made of the above-mentioned SiOx (where x is less than 2) is formed by physical vapor deposition using a film-forming material mainly composed of SiC and Si. The SiOx (1.5 <x <2) film having an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm is formed by the method. When the extinction coefficient of the SiOx film exceeds 0.05, the difference between the maximum transmittance and the minimum transmittance in the visible wavelength region (wavelength 400 nm to 700 nm) of the completed absorption type multilayer ND filter is averaged. It becomes difficult to set the “flatness of spectral transmission characteristics” defined by the value divided by the ratio to 10% or less. In particular, in order to obtain flat spectral transmission characteristics, the extinction coefficient of the SiOx film is preferably 0.03 or less. In order to obtain a SiOx film having such flat spectral transmission characteristics, the amount of oxygen introduced during film formation may be controlled so that the extinction coefficient at a wavelength of 550 nm is 0.005 to 0.03.

また、上記酸化物誘電体膜層の各膜厚は3nm〜150nmであることが望ましい。各膜厚が3nm未満であると光学薄膜としての寄与が少ないばかりか、膜厚制御が困難となる場合があるからである。更に、高温高湿環境下において金属吸収膜層の酸化により透過率が増加する現象を抑制することが難しくなる場合があるからである。一方、酸化物誘電体膜層の各膜厚が150nmを超えた場合、このような厚い膜は波長550nmにおける消衰係数を制御することを必要とする光学薄膜の設計において必要がなくかつ生産効率を低下させ好ましくないからである。   The thickness of each oxide dielectric film layer is preferably 3 nm to 150 nm. This is because if each film thickness is less than 3 nm, the contribution as an optical thin film is small, and the film thickness control may be difficult. Furthermore, it may be difficult to suppress a phenomenon in which the transmittance increases due to oxidation of the metal absorption film layer in a high temperature and high humidity environment. On the other hand, when each thickness of the oxide dielectric film layer exceeds 150 nm, such a thick film is not necessary in the design of an optical thin film that needs to control the extinction coefficient at a wavelength of 550 nm and the production efficiency. This is because it is not preferable.

更に、樹脂フィルム基板からの酸素の供給を抑制するため、吸収型多層膜の樹脂フィルム基板と接する膜については、上記酸化物誘電体膜層で構成することが望ましい。
(3)MgF膜層
本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいてはSiOx膜から成る最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が一層追加して積層されていることを特徴としている。
Furthermore, in order to suppress the supply of oxygen from the resin film substrate, it is desirable that the film in contact with the resin film substrate of the absorption type multilayer film is composed of the oxide dielectric film layer.
(3) MgF 2 film layer In the absorption multilayer ND filter according to the present invention, an MgF 2 film layer is additionally laminated on the outermost oxide dielectric film layer made of the SiOx film. It is a feature.

吸収型多層膜NDフィルターの表面反射を低減させるには、上述したように最表面側に位置する誘電体膜層の屈折率が低いほど好ましい。そして、一般的な誘電体膜材料の内で屈折率が最も低いのは波長550nmにおける屈折率が1.38のMgFであり、この次に屈折率が低いのは波長550nmにおける屈折率が1.45のSiOである。従って、低反射性に優れた吸収型多層膜NDフィルターを得るためには、誘電体膜層を構成する材料として屈折率が最も低いMgFを適用すればよいことが分る。 In order to reduce the surface reflection of the absorptive multilayer ND filter, the lower the refractive index of the dielectric film layer located on the outermost surface side, the better. Among the general dielectric film materials, the lowest refractive index is MgF 2 having a refractive index of 1.38 at a wavelength of 550 nm, and the second lowest refractive index is a refractive index of 1 at a wavelength of 550 nm. .45 SiO 2 . Accordingly, it can be seen that MgF 2 having the lowest refractive index may be applied as a material constituting the dielectric film layer in order to obtain an absorption multilayer ND filter having excellent low reflectivity.

しかし、広く利用されているスパッタリング法でフッ化物誘電体であるMgFを成膜しようとすると、成膜時にフッ素が解離して排気されてしまうのでスパッタリング成膜には適さない膜材料である。また、MgF膜は、表面硬度が求められるカメラレンズ等の最表面に使用されるほど硬質ではあるが、膜の内部構造は柱状構造をとる場合が多く、若干の吸湿性がある。このため、高温高湿環境下において金属吸収膜層の酸化の進行を妨げる機能においてSiOx膜より劣る膜材料である。 However, if an attempt is made to form a film of MgF 2 that is a fluoride dielectric by a widely used sputtering method, fluorine is dissociated and exhausted at the time of film formation, so that the film material is not suitable for sputtering film formation. Further, the MgF 2 film is so hard that it is used on the outermost surface of a camera lens or the like for which surface hardness is required, but the internal structure of the film often takes a columnar structure and has some hygroscopicity. Therefore, the film material is inferior to the SiOx film in the function of preventing the progress of oxidation of the metal absorption film layer in a high temperature and high humidity environment.

但し、MgFは真空蒸着法には適した膜材料で、電子ビーム蒸着法でも抵抗加熱蒸着法のどちらでも成膜することが可能な材料である。 However, MgF 2 is a film material suitable for the vacuum evaporation method, and can be formed by either the electron beam evaporation method or the resistance heating evaporation method.

そこで、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいては、金属吸収膜層の酸化の進行を抑制するためSiOx膜から成る酸化物誘電体膜層を適用し、かつ、吸収型多層膜NDフィルターの反射率を低減させるためSiOx膜から成る最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を一層追加して成膜する構造を採っている。 Therefore, in the absorption-type multilayer ND filter according to the present invention, an oxide dielectric film layer composed of a SiOx film is applied to suppress the progress of oxidation of the metal absorption film layer, and the absorption-type multilayer ND filter In order to reduce the reflectivity, an MgF 2 film layer is additionally formed on the outermost oxide dielectric film layer made of the SiOx film.

そして、SiOx膜から成る最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を一層追加して成膜するには、例えば、スパッタリングロールコータにより最表面側の酸化物誘電体膜層を成膜した後、金属吸収膜層と酸化物誘電体膜層が積層された樹脂フィルム基板をスパッタリングロールコータから取り出し、次いで、電子ビーム真空蒸着ロールコータにセットしてMgF膜層を成膜してもよいし、あるいは、ウェットコータやディップコータ等のコーティング装置を用いてMgF粒子が分散されたコーティング液を塗布しかつ温風乾燥させてMgF膜層を成膜してもよくその方法は任意である。また、金属吸収膜層と酸化物誘電体膜層が積層された樹脂フィルム基板をスパッタリングロールコータから取り出し、かつ、取り出した樹脂フィルム基板を切断してシート形状に加工してから電子ビーム真空蒸着装置にセットしMgF膜を成膜してもよい。更に、スパッタリング法と真空蒸着法の両方を装備したロールコータを用いて、SiOx膜から成る最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を連続して成膜してもよい。 In order to form an additional MgF 2 film layer on the outermost oxide dielectric film layer made of the SiOx film, for example, the outermost oxide dielectric film layer is formed by a sputtering roll coater. After the film formation, the resin film substrate on which the metal absorption film layer and the oxide dielectric film layer are laminated is taken out of the sputtering roll coater, and then set on the electron beam vacuum deposition roll coater to form the MgF 2 film layer. Alternatively, a MgF 2 film layer may be formed by applying a coating liquid in which MgF 2 particles are dispersed using a coating apparatus such as a wet coater or a dip coater and drying the film with hot air. Is optional. Also, the resin film substrate on which the metal absorption film layer and the oxide dielectric film layer are laminated is taken out from the sputtering roll coater, and the taken out resin film substrate is cut into a sheet shape and then processed into an electron beam vacuum deposition apparatus. The MgF 2 film may be formed by setting. Further, a MgF 2 film layer may be continuously formed on the outermost oxide dielectric film layer made of the SiOx film using a roll coater equipped with both a sputtering method and a vacuum evaporation method.

また、最表面側の酸化物誘電体膜層上に蒸着法やウェットコーティング法等により成膜されるMgF膜層の膜厚が20nm〜150nm、かつ、最表面側の酸化物誘電体膜層とMgF膜層の合計膜厚が200nm以下であることが好ましい。MgF膜層の膜厚が20nm未満の場合、低屈折率のMgF膜層による反射防止の効果があまり期待できなくなり、反対にMgF膜層の膜厚が150nmを超えるとMgF膜層による膜応力が大きくなり過ぎるからである。更に、最表面側の酸化物誘電体膜層とMgF膜層の合計膜厚が200nmを超えた場合、可視波長域での反射防止の効果を得るにはこのような厚い膜は必要がなくかつ生産効率を低下させ好ましくないからである。
(4)吸収型多層膜NDフィルター
本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターは、樹脂フィルムから成る基板の少なくとも片面に誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させて成る吸収型多層膜を具備し、吸収膜層が金属膜から成る金属吸収膜層で構成され、誘電体膜層がSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成されると共に、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が積層されており、更に、上記酸化物誘電体膜層は、SiCおよびSiを主成分とする成膜材料を用いた物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05のSiOx(1.5<x<2)膜により構成され、上記金属吸収膜層は、物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜により構成されていることを特徴としている。
The thickness of the MgF 2 film layer formed on the outermost oxide dielectric film layer by vapor deposition or wet coating is 20 nm to 150 nm, and the outermost oxide dielectric film layer. The total film thickness of the MgF 2 film layer is preferably 200 nm or less. When the thickness of the MgF 2 film layer is less than 20 nm, the effect of preventing reflection by MgF 2 layer of low refractive index is not be expected so much, the thickness of the MgF 2 film layer exceeds 150nm opposite the MgF 2 film layer This is because the film stress due to the film becomes too large. Furthermore, when the total film thickness of the outermost oxide dielectric film layer and the MgF 2 film layer exceeds 200 nm, such a thick film is not necessary to obtain an antireflection effect in the visible wavelength region. In addition, it is not preferable because the production efficiency is lowered.
(4) Absorption-type multilayer ND filter The absorption-type multilayer ND filter according to the present invention is an absorption-type multilayer film in which dielectric film layers and absorption film layers are alternately laminated on at least one surface of a substrate made of a resin film. And the absorption film layer is composed of a metal absorption film layer composed of a metal film, the dielectric film layer is composed of an oxide dielectric film layer composed of SiOx (where x is less than 2), and the outermost surface side. An MgF 2 film layer is laminated on the oxide dielectric film layer, and the oxide dielectric film layer is formed by physical vapor deposition using a film-forming material mainly composed of SiC and Si. The film is composed of a SiOx (1.5 <x <2) film having an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm, and the metal absorption film layer is formed by physical vapor deposition. The refractive index at a wavelength of 550 nm is 1.5 to .0 and extinction coefficient are characterized by being composed of a metal film of 1.5 to 4.0.

このような構成を有する吸収型多層膜NDフィルターは、可視波長域(波長400nm〜700nm)における最大透過率と最小透過率の差を平均透過率で割った値で定義される分光透過特性のフラット性が10%以下という優れた光学特性を有している。更に、可視波長域(波長400nm〜700nm)における最大反射率が1.5%以下という特性をも有している。   The absorption multilayer ND filter having such a configuration is a flat spectral transmission characteristic defined by a value obtained by dividing the difference between the maximum transmittance and the minimum transmittance in the visible wavelength region (wavelength 400 nm to 700 nm) by the average transmittance. Has excellent optical properties of 10% or less. Furthermore, it has a characteristic that the maximum reflectance in the visible wavelength region (wavelength 400 nm to 700 nm) is 1.5% or less.

ところで、NDフィルターの膜構成を設計するためには、酸化物誘電体膜層と吸収膜層の光学定数(屈折率、消衰係数)を知らなければならない。そして、これら光学定数を測定するには、分光エリプソメトリー法と分光干渉法がある。金属を原料とする金属吸収膜層は、上述したように成膜後大気中に晒したときから酸化が進行してしまうので、吸収膜層(単層)のみで測定した光学定数と、NDフィルターを構成したときの光学定数の測定値が大きく異なる場合がある。そこで、NDフィルターを構成した状態で、酸化物誘電体膜層と吸収膜層の光学定数を測定し、ここで得られた光学定数をもとに、もう一度NDフィルターの膜構成を再設計することを繰り返して最適な膜構成を求めることが理想的である。
(5)吸収型多層膜NDフィルターの製造方法
樹脂フィルムから成る基板の少なくとも片面に、誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させて成る吸収型多層膜を具備し、上記吸収膜層が金属膜から成る金属吸収膜層で構成され、誘電体膜層がSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成されると共に、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が積層されている本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの製造方法は、
SiCおよびSiを主成分とする成膜材料を用いかつ酸素ガスの導入量を制御した物理気相成長法により波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05のSiOx(1.5<x<2)膜から成る酸化物誘電体膜層を成膜する工程と、
酸素ガスの導入を停止した物理気相成長法により波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜から成る金属吸収膜層を成膜する工程と、
蒸着法またはウェットコーティング法により最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜する工程、
の各工程を有することを特徴としている。
By the way, in order to design the film configuration of the ND filter, it is necessary to know the optical constants (refractive index, extinction coefficient) of the oxide dielectric film layer and the absorption film layer. In order to measure these optical constants, there are a spectroscopic ellipsometry method and a spectroscopic interferometry method. As described above, the metal absorption film layer made of metal as a raw material undergoes oxidation after being exposed to the atmosphere after film formation, so that the optical constant measured only by the absorption film layer (single layer) and the ND filter The measured values of the optical constants may be greatly different when configured. Therefore, with the ND filter configured, measure the optical constants of the oxide dielectric film layer and the absorption film layer, and redesign the ND filter film structure again based on the optical constants obtained here. It is ideal to obtain the optimum film configuration by repeating the above.
(5) Manufacturing method of absorption type multilayer ND filter An absorption type multilayer film formed by alternately laminating dielectric film layers and absorption film layers is provided on at least one surface of a substrate made of a resin film. Is composed of a metal absorbing film layer made of a metal film, the dielectric film layer is composed of an oxide dielectric film layer made of SiOx (where x is less than 2), and the outermost oxide dielectric film layer The manufacturing method of the absorption type multilayer ND filter according to the present invention, in which the MgF 2 film layer is laminated,
SiOx (1.5 <x) having an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm by a physical vapor deposition method using a film forming material containing SiC and Si as main components and controlling the amount of oxygen gas introduced. <2) a step of forming an oxide dielectric film layer made of a film;
Formed a metal absorption film layer composed of a metal film having a refractive index of 1.5 to 3.0 and an extinction coefficient of 1.5 to 4.0 at a wavelength of 550 nm by a physical vapor deposition method in which the introduction of oxygen gas is stopped. And a process of
Forming a MgF 2 film layer on the outermost oxide dielectric film layer by vapor deposition or wet coating;
It is characterized by having each process of these.

ここで、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜する上記工程については、物理気相成長法により最表面側の酸化物誘電体膜層を成膜した後、金属吸収膜層と酸化物誘電体膜層が積層された樹脂フィルムから成る上記基板を成膜装置から取り出し、次いで、蒸着法による成膜装置を用いて上記最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜するか、あるいは、ウェットコーティング法によるコーティング装置を用いて最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜する方法が挙げられる。 Here, for the above-described step of forming the MgF 2 film layer on the outermost oxide dielectric film layer, after forming the outermost oxide dielectric film layer by physical vapor deposition, The substrate made of the resin film in which the metal absorption film layer and the oxide dielectric film layer are laminated is taken out from the film formation apparatus, and then the outermost oxide dielectric film layer is formed using a film formation apparatus by vapor deposition. or forming the MgF 2 film layer thereon, or a method of film formation are mentioned a MgF 2 layer on the oxide dielectric film layer on the outermost surface side by using a coating apparatus according to a wet coating method.

また、長尺状の樹脂フィルム基板を採用し、かつ、この樹脂フィルム基板に対し、ロール・トウ・ロール方式により酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層およびMgF膜層を成膜する方法を採ってもよい。 Also, a method of adopting a long resin film substrate and forming an oxide dielectric film layer, a metal absorbing film layer, and an MgF 2 film layer on the resin film substrate by a roll-to-roll method May be taken.

ここで、SiCおよびSiを主成分とする成膜材料(ターゲット)としては、SiCおよびSiを主成分とする成膜材料であれば任意の材料が適用できる。   Here, as a film forming material (target) mainly composed of SiC and Si, any material can be applied as long as it is a film forming material mainly composed of SiC and Si.

例えば、SiCとSiを含有する材料より構成され、かつ、SiCの体積比率(%)=[SiCの全体積/(SiCの全体積+Siの全体積)]×100とした場合のSiCの体積比率が50%〜70%であるスパッタリングターゲット(特許文献5参照)、あるいは、SiC粉末を、鋳込み成形法、プレス成形法または押出し成形法により成形し、この成形体に対し、真空中または減圧非酸化雰囲気中で、1450℃以上2200℃以下の温度で溶融したSiを含浸させて上記成形体の気孔を金属Siで満たすと共に、SiCと金属Siを含みSiに対するCの原子比が0.5以上0.95以下であるスパッタリングターゲット(特許文献4参照)等が挙げられる。   For example, it is composed of a material containing SiC and Si, and the volume ratio of SiC (%) = [total volume of SiC / (total volume of SiC + total volume of Si)] × 100. A sputtering target (see Patent Document 5) having a content of 50% to 70% or SiC powder is molded by a casting molding method, a press molding method or an extrusion molding method. In the atmosphere, Si melted at a temperature of 1450 ° C. or more and 2200 ° C. or less is impregnated to fill the pores of the molded body with metal Si, and the atomic ratio of C to Si including SiC and metal Si is 0.5 or more and 0. And a sputtering target (see Patent Document 4) of .95 or less.

次に、樹脂フィルム基板としてPET(ポリエチレンテレフタレート)を適用し、かつ、この樹脂フィルム基板の両面にそれぞれ成膜したSiOxから成る酸化物誘電体膜層(片面3層)とNi−Tiから成る金属吸収膜層(片面2層)およびSiOxから成る最表面側の酸化物誘電体膜層上に成膜したMgF膜層(片面1層)とで構成される平均透過率12.5%の本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの膜構造を表1(表1中「C:本発明の構造」と表示)に示す。 Next, PET (polyethylene terephthalate) is applied as a resin film substrate, and an oxide dielectric film layer (three layers on one side) made of SiOx and a metal made of Ni-Ti are formed on both surfaces of the resin film substrate, respectively. A book having an average transmittance of 12.5% composed of an absorption film layer (two layers on one side) and an MgF 2 film layer (one layer on one side) formed on the outermost oxide dielectric film layer made of SiOx The film structure of the absorption type multilayer ND filter according to the invention is shown in Table 1 (indicated as “C: Structure of the present invention” in Table 1).

比較のために、樹脂フィルム基板としてPET(ポリエチレンテレフタレート)を適用し、かつ、この樹脂フィルム基板の両面にそれぞれ成膜したSiOxから成る酸化物誘電体膜層(片面3層)とNi−Tiから成る金属吸収膜層(片面2層)とで構成される平均透過率12.5%の参考例1に係る吸収型多層膜NDフィルターの膜構造を表1(表1中「A:参考例1の構造」と表示)に示し、同様に、樹脂フィルム基板としてPET(ポリエチレンテレフタレート)を適用し、かつ、この樹脂フィルム基板の両面にそれぞれ成膜したSiOxから成る酸化物誘電体膜層(片面2層)とNi−Tiから成る金属吸収膜層(片面2層)およびNi−Tiから成る最表面側の金属吸収膜層上に成膜したMgF膜層(片面1層)とで構成される平均透過率12.5%の参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルターの膜構造を表1(表1中「B:参考例2の構造」と表示)に示す。 For comparison, PET (polyethylene terephthalate) is applied as a resin film substrate, and an oxide dielectric film layer (three layers on one side) made of SiOx and Ni—Ti respectively formed on both surfaces of the resin film substrate. Table 1 (“A: Reference Example 1 in Table 1” shows the film structure of the absorption-type multilayer ND filter according to Reference Example 1 having an average transmittance of 12.5% composed of the metal absorption film layer (two layers on one side). Similarly, an oxide dielectric film layer (one side 2) made of SiOx, which is formed by applying PET (polyethylene terephthalate) as the resin film substrate and forming the film on both surfaces of the resin film substrate, respectively. Layer), a metal absorption film layer made of Ni—Ti (two layers on one side), and an MgF 2 film layer (one layer on one side) formed on the outermost metal absorption film layer made of Ni—Ti. The film structure of the absorption multilayer ND filter according to Reference Example 2 having an average transmittance of 12.5% is shown in Table 1 (indicated as “B: Structure of Reference Example 2” in Table 1).

Figure 2010224350
これ等の吸収型多層膜NDフィルターにおいて、酸化物誘電体膜層にはSiCおよびSiを主成分とする成膜材料(ターゲット)を用いかつ酸素ガスの導入量を制御したマグネトロンスパッタリング法により成膜したSiOx(1.5<x<2)膜が適用され、また、吸収膜層にはNi−Ti膜層が採用されている。
Figure 2010224350
In these absorptive multilayer ND filters, the oxide dielectric film layer is formed by a magnetron sputtering method using a film forming material (target) mainly composed of SiC and Si and controlling the amount of oxygen gas introduced. An SiOx (1.5 <x <2) film is applied, and a Ni—Ti film layer is adopted as the absorption film layer.

尚、上記SiOx(1.5<x<2)膜層で構成される酸素欠損の酸化物誘電体膜層に係る成膜条件に関しては、SiOx膜の組成分析には技術的に困難が伴うため、SiOx膜における光学特性の測定により最終的に波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05となるよう成膜条件を制御する方法に依っている。   Regarding the film formation conditions for the oxygen-deficient oxide dielectric film layer composed of the SiOx (1.5 <x <2) film layer, it is technically difficult to analyze the composition of the SiOx film. The film forming conditions are controlled by controlling the optical characteristics of the SiOx film so that the extinction coefficient at a wavelength of 550 nm is finally 0.005 to 0.05.

また、Ni−Ti膜層で構成される金属吸収膜層の成膜条件に関しては、成膜材料の添加物や不純物、成膜時の残留ガス、基板からの放出ガスや成膜速度により、得られる金属吸収膜層の屈折率や消衰係数が大きく異なることがある。従って、Ni−Ti合金を成膜材料とし、かつ、酸素ガスの導入を停止すると共に、真空蒸着法、イオンビームスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンプレーティング法等のいずれかの物理気相成長法により成膜して得られた金属吸収膜層が、波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜となる条件を満たすように成膜条件を制御することを要する。   In addition, the film forming conditions of the metal absorption film layer composed of the Ni—Ti film layer can be obtained depending on the additives and impurities of the film forming material, the residual gas during film formation, the gas released from the substrate, and the film forming speed. The refractive index and extinction coefficient of the metal absorption film layer to be obtained may differ greatly. Therefore, Ni—Ti alloy is used as a film forming material, and introduction of oxygen gas is stopped, and any one of physical vapor deposition methods such as vacuum deposition, ion beam sputtering, magnetron sputtering, and ion plating is used. The metal absorption film layer obtained by film formation according to the above conditions is such that the metal film having a refractive index at a wavelength of 550 nm of 1.5 to 3.0 and an extinction coefficient of 1.5 to 4.0 is satisfied. It is necessary to control the film conditions.

上記金属吸収膜層の酸化を抑制するため、好ましくは上記吸収型多層膜の樹脂フィルム基板(PET)と接する膜についても、SiOx(1.5<x<2)膜から成る酸化物誘電体膜層で構成するとよい(表1参照)。   In order to suppress oxidation of the metal absorption film layer, an oxide dielectric film made of a SiOx (1.5 <x <2) film is preferably used for the film of the absorption multilayer film in contact with the resin film substrate (PET). It is good to comprise with a layer (refer Table 1).

また、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターにおいて、上記MgF膜層の成膜は、樹脂フィルム基板(PET)の両面とも空気側から2層目のSiOx膜までスパッタリングロールコータで成膜し、次いで大気中に取り出してから電子ビーム蒸着ロールコータにセットし直して両面にMgF膜層を成膜している。 In the absorptive multilayer ND filter according to the present invention, the MgF 2 film layer is formed on both sides of the resin film substrate (PET) with a sputtering roll coater from the air side to the second SiOx film. Then, after taking it out into the atmosphere, it is set again on an electron beam evaporation roll coater to form MgF film layers on both sides.

この様にMgF膜層を別プロセスにより成膜する場合、参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルターのように、Ni−Tiから成る金属吸収膜層が最表面にある状態でスパッタリングロールコータから取り出してしまうと、MgF膜層を成膜する間において金属吸収膜層表面から酸化が進行してしまう。 In this way, when forming the MgF 2 film layer by a separate process, the sputtering roll coater with the metal absorption film layer made of Ni—Ti on the outermost surface like the absorption type multilayer ND filter according to Reference Example 2 is used. If it is taken out from the metal, oxidation proceeds from the surface of the metal absorption film layer during the formation of the MgF 2 film layer.

従って、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターを製造する場合、空気側から2層目のSiOx膜層(すなわち、SiOxから成る最表面側の酸化物誘電体膜層)まで連続してスパッタリングロールコータで成膜し、金属吸収膜層を酸化の進行から防ぐ手段を施してから空気中に取り出すことが望ましい。   Therefore, when manufacturing the absorption type multilayer ND filter according to the present invention, the sputtering roll is continuously formed from the air side to the second SiOx film layer (that is, the outermost oxide dielectric film layer made of SiOx). It is desirable to form a film with a coater and take out the metal absorption film layer in the air after applying a means for preventing the metal absorption film layer from proceeding with oxidation.

ここで、樹脂フィルム基板を構成する材質は特に限定されないが、透明であるものが好ましく、量産性を考慮した場合、後述する乾式のスパッタリングロールコーティングが可能となるフレキシブル基板であることが好ましい。フレキシブル基板は、従来のガラス基板等に比べて廉価・軽量・変形性に富むといった点においても優れている。そして、上記基板を構成する樹脂フィルムの具体例として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリアリレート(PAR)、ポリカーボネート(PC)、ポリオレフィン(PO)およびノルボルネンの樹脂材料から選択された樹脂フィルムの単体、あるいは、上記樹脂材料から選択された樹脂フィルム単体とこの単体の片面または両面を覆うアクリル系有機膜との複合体が挙げられる。特に、ノルボルネン樹脂材料については、代表的なものとして、日本ゼオン社のゼオノア(商品名)やJSR社のアートン(商品名)等が挙げられる。   Here, although the material which comprises a resin film board | substrate is not specifically limited, What is transparent is preferable, When considering mass productivity, it is preferable that it is a flexible substrate in which the dry type sputtering roll coating mentioned later is possible. The flexible substrate is excellent in that it is cheaper, lighter and more deformable than a conventional glass substrate. And as a specific example of the resin film constituting the substrate, it is selected from resin materials of polyethylene terephthalate (PET), polyether sulfone (PES), polyarylate (PAR), polycarbonate (PC), polyolefin (PO) and norbornene. Or a composite of a single resin film selected from the above resin materials and an acrylic organic film covering one or both sides of the single resin film. In particular, as for norbornene resin materials, representative examples include ZEONOR (trade name) manufactured by ZEON Corporation, Arton (trade name) manufactured by JSR Corporation, and the like.

次に、本発明の実施例について具体的に説明する。   Next, specific examples of the present invention will be described.

はじめに、SiCおよびSiを主成分とするターゲットを成膜材料とし、かつ、樹脂フィルム基板には幅300mmにスリットした厚さ100μmのPETフィルムを用いると共に、成膜時に酸素ガスの導入量を制御し、得られたSiOx(1.5<x<2)膜の酸素導入量の変化による分光光学特性の変化を調べた。   First, using a target mainly composed of SiC and Si as a film forming material, and using a 100 μm thick PET film slit to a width of 300 mm for the resin film substrate, the amount of oxygen gas introduced during film formation is controlled. Then, the change of the spectroscopic optical characteristics due to the change of the oxygen introduction amount of the obtained SiOx (1.5 <x <2) film was examined.

成膜にはスパッタリングロールコータ装置を用い、上記酸化物誘電体膜層を成膜するためのターゲットには、上述したようにSiCとSiを主成分とするターゲット(但し、SiC:Siは、重量比で70〜90%:30〜10%)、あるいは、高純度SiCから成るターゲットを用いた。   A sputtering roll coater is used for film formation, and the target for forming the oxide dielectric film layer is a target mainly composed of SiC and Si as described above (however, SiC: Si is a weight) 70-90% by ratio: 30-10%), or a target made of high purity SiC was used.

排気ポンプにはターボ分子ポンプを用いた。SiCとSiを主成分とするターゲットを用い、デュアルマグネトロンスパッタリングでスパッタリングを行い、酸素ガス導入はインピーダンスモニターにより制御した。インピーダンス制御設定値が小さくなっているときほど、酸素ガスが多く導入されていることを示している。   A turbo molecular pump was used as the exhaust pump. Sputtering was performed by dual magnetron sputtering using a target containing SiC and Si as main components, and oxygen gas introduction was controlled by an impedance monitor. The smaller the impedance control set value is, the more oxygen gas is introduced.

ここで、デュアルマグネトロンスパッタリングとは、絶縁膜を高速成膜するために、2つのターゲットに中周波(40kHz)パルスを交互に印加してアーキングの発生を抑制し、ターゲット表面に絶縁層の形成を防ぐスパッタリング方法である。   Here, in dual magnetron sputtering, in order to form an insulating film at a high speed, a medium frequency (40 kHz) pulse is alternately applied to two targets to suppress the occurrence of arcing, and an insulating layer is formed on the target surface. It is a sputtering method to prevent.

また、インピーダンスモニターは、酸素導入量によってターゲット電極間のインピーダンスが変化する現象を応用し、形成する膜が金属モードと酸化物モードの間の遷移領域にある所望のモードの膜となるように、酸素導入量を制御かつモニターして酸化物誘電体膜層を高速成膜するために使用される。   In addition, the impedance monitor applies the phenomenon that the impedance between the target electrodes changes depending on the amount of oxygen introduced, so that the film to be formed becomes a film of a desired mode in the transition region between the metal mode and the oxide mode. It is used to control and monitor the amount of oxygen introduced to form an oxide dielectric film layer at high speed.

SiCとSiを主成分とする上記ターゲットを用い成膜して得られるSiOx膜は、成膜時の酸素分圧が高くなる(成膜時の酸素導入量が多くなる)につれて、SiOx膜におけるxの値が2に近づいていく(すなわち、SiO膜へ変化していく)。 The SiOx film obtained by forming a film using the above-mentioned target containing SiC and Si as main components increases the oxygen partial pressure during film formation (the amount of oxygen introduced during film formation increases). Value approaches 2 (ie, changes to a SiO 2 film).

インピーダンス制御設定値が、36、38、40、42、44、46、48、49として成膜されたSiOx(1.5<x<2)膜の分光透過率を図1に示す。図1において、インピーダンス制御設定値が36、38、40、42、44、46、48、49の順に対応して、成膜されたSiOx膜の波長550nmにおける透過率が順に高くなっている。すなわち、インピーダンス制御設定値を36に設定して成膜されたSiOx膜の波長550nmにおける透過率が一番高く、インピーダンス制御設定値を49に設定して成膜されたSiOx膜の波長550nmにおける透過率が一番低くなっている。   FIG. 1 shows the spectral transmittance of SiOx (1.5 <x <2) films formed with impedance control set values of 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, and 49. In FIG. 1, the impedance control set values correspond to the order of 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, and 49, and the transmittance of the formed SiOx film at the wavelength of 550 nm increases in order. That is, the transmittance at a wavelength of 550 nm of the SiOx film formed with the impedance control set value set to 36 is the highest, and the transmittance at the wavelength of 550 nm of the SiOx film formed with the impedance control set value set to 49 The rate is the lowest.

上記SiOx膜の物理的膜厚は約80nmである。また、SiOxの成膜時におけるインピーダンス制御設定値と、4kW入力時のカソード電圧およびSiOx膜の消衰係数を表2にそれぞれ示す。   The physical film thickness of the SiOx film is about 80 nm. Table 2 shows the impedance control set value during the deposition of SiOx, the cathode voltage when the input is 4 kW, and the extinction coefficient of the SiOx film.

成膜時のインピーダンス制御設定値が38以下の時に、SiOx膜は目視にて透明に見える。更に、インピーダンス設定値が35より45のときは、同じ4kW入力時の成膜速度が約30%向上しているので、成膜時間(生産コスト)の削減も期待できる。   When the impedance control setting value during film formation is 38 or less, the SiOx film appears to be transparent visually. Furthermore, when the impedance setting value is 35 to 45, the film formation speed at the same 4 kW input is improved by about 30%, so that a reduction in film formation time (production cost) can be expected.

Figure 2010224350
上記のようにインピーダンスモニターを用いて成膜中の酸素導入量を制御し、成膜時に導入する酸素ガスを減じることにより、波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05の酸化物誘電体膜層を得ることができる。
Figure 2010224350
As described above, an oxide dielectric having an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm is obtained by controlling the amount of oxygen introduced during film formation using an impedance monitor and reducing the amount of oxygen gas introduced during film formation. A body membrane layer can be obtained.

尚、SiOx膜の消衰係数が0.05を超えると、成膜が完成した吸収型多層膜NDフィルターの可視波長域(波長400nm〜700nm)における最大透過率と最小透過率の差を平均透過率で割った値で定義される「分光透過特性のフラット性」を10%以下にすることが困難となる。特に、平坦な分光透過特性を得るためにはSiOx膜の消衰係数が0.03以下であることが望ましい。このような平坦な分光透過特性を有するSiOx膜を得るには、表2に示すデータから、波長550nmにおける消衰係数0.005〜0.03に対応させてインピーダンス制御設定値を37〜45に設定すればよい。   When the extinction coefficient of the SiOx film exceeds 0.05, the difference between the maximum transmittance and the minimum transmittance in the visible wavelength region (wavelength 400 nm to 700 nm) of the completed absorption type multilayer ND filter is averaged. It becomes difficult to set the “flatness of spectral transmission characteristics” defined by the value divided by the ratio to 10% or less. In particular, in order to obtain flat spectral transmission characteristics, the extinction coefficient of the SiOx film is preferably 0.03 or less. In order to obtain a SiOx film having such flat spectral transmission characteristics, the impedance control set value is set to 37 to 45 from the data shown in Table 2 in correspondence with the extinction coefficient of 0.005 to 0.03 at a wavelength of 550 nm. You only have to set it.

次に、酸化物誘電体膜層の成膜時のインピーダンス制御設定値を40に設定して、表1の膜構造(表1中「C:本発明の構造」と表示)を有する本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターを得た。尚、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターは、空気側から2層目のSiOx膜層までをスパッタリングロールコータで成膜し、SiOxから成る最表面側の酸化物誘電体膜層上に位置するMgF膜層は電子ビーム蒸着ロールコータで成膜している。 Next, the impedance control set value at the time of forming the oxide dielectric film layer is set to 40, and the present invention having the film structure shown in Table 1 (shown as “C: structure of the present invention” in Table 1) is applied to the present invention. Such an absorption type multilayer ND filter was obtained. The absorption multilayer ND filter according to the present invention is formed with a sputtering roll coater from the air side to the second SiOx film layer, and is positioned on the outermost oxide dielectric film layer made of SiOx. The MgF 2 film layer to be formed is formed by an electron beam evaporation roll coater.

比較のため、参考例1に係る吸収型多層膜NDフィルター(表1中「A:参考例1の構造」と表示)と参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルター(表1中「B:参考例2の構造」と表示)も製造した。尚、参考例1に係る吸収型多層膜NDフィルターのSiOxから成る酸化物誘電体膜層(片面3層)とNi−Tiから成る金属吸収膜層(片面2層)は全層スパッタリングロールコータで成膜している。また、参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルターについては、SiOxから成る酸化物誘電体膜層(片面2層)とNi−Tiから成る金属吸収膜層(片面2層)までをスパッタリングロールコータで成膜し、Ni−Tiから成る最表面側の金属吸収膜層上に位置するMgF膜層は電子ビーム蒸着ロールコータで成膜している。
[分光透過特性および分光反射特性]
製造した本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターと、参考例1および参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルターの分光透過特性と分光反射特性を測定した。この測定結果を図2および図3のグラフ図に示す。
For comparison, the absorption multilayer ND filter according to Reference Example 1 (indicated as “A: Structure of Reference Example 1” in Table 1) and the absorption multilayer ND filter according to Reference Example 2 (“B: The structure of “Reference Example 2” is also produced. In addition, the oxide dielectric film layer (three layers on one side) of SiOx and the metal absorption film layer (two layers on one side) made of Ni-Ti of the absorption type multilayer ND filter according to Reference Example 1 are formed by a full-layer sputtering roll coater. A film is being formed. In addition, for the absorption type multilayer ND filter according to Reference Example 2, up to the oxide dielectric film layer (single-sided two layers) made of SiOx and the metal absorbing film layer (one-sided two layers) made of Ni-Ti are used. The MgF 2 film layer located on the outermost metal absorption film layer made of Ni—Ti is formed by an electron beam evaporation roll coater.
[Spectral transmission and reflection characteristics]
Spectral transmission characteristics and spectral reflection characteristics of the manufactured absorption multilayer ND filter according to the present invention and absorption multilayer ND filters according to Reference Example 1 and Reference Example 2 were measured. The measurement results are shown in the graphs of FIGS.

図2のグラフ図に示された本発明に係る吸収型多層膜NDフィルター(図2中「C:本発明の構造」と表示)と、参考例1および参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルター(図2中「A:参考例1の構造」「B:参考例2の構造」とそれぞれ表示)の分光透過特性を比較するとほとんど差が無いことが確認される。   The absorption multilayer ND filter according to the present invention shown in the graph of FIG. 2 (indicated as “C: structure of the present invention” in FIG. 2), and the absorption multilayer ND according to Reference Example 1 and Reference Example 2 Comparing the spectral transmission characteristics of the filters ("A: Structure of Reference Example 1" and "B: Structure of Reference Example 2" in FIG. 2), it is confirmed that there is almost no difference.

ところが、図3のグラフ図に示された本発明に係る吸収型多層膜NDフィルター(図3中「C:本発明の構造」と表示)と、参考例1および参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルター(図3中「A:参考例1の構造」「B:参考例2の構造」とそれぞれ表示)の分光反射特性を比較すると、MgF膜層が最表面側に設けられた本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターと参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルターの反射率は、SiOx膜層が最表面側に設けられた参考例1に係る吸収型多層膜NDフィルターより大幅に低減している。これは、屈折率の低いMgF膜層が最表面側に設けられたことに起因している。
[耐環境性]
次に、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターと参考例1および参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルターを、85℃、90%に設定された環境試験機(エスペック社製)にそれぞれ置き、その耐環境性について調査した。
However, the absorption multilayer ND filter according to the present invention shown in the graph of FIG. 3 (indicated as “C: structure of the present invention” in FIG. 3), and the absorption multilayers according to Reference Example 1 and Reference Example 2 Comparing the spectral reflection characteristics of the film ND filter (shown as “A: Structure of Reference Example 1” and “B: Structure of Reference Example 2” in FIG. 3), the MgF 2 film layer provided on the outermost surface side The reflectances of the absorption multilayer ND filter according to the invention and the absorption multilayer ND filter according to Reference Example 2 are significantly higher than those of the absorption multilayer ND filter according to Reference Example 1 in which the SiOx film layer is provided on the outermost surface side. Has been reduced. This is because the MgF 2 film layer having a low refractive index is provided on the outermost surface side.
[Environment resistance]
Next, the absorption type multilayer ND filter according to the present invention and the absorption type multilayer ND filter according to Reference Example 1 and Reference Example 2 are respectively placed in an environmental test machine (manufactured by Espec Corp.) set at 85 ° C. and 90%. The environment resistance was investigated.

そして、24時間後に各吸収型多層膜NDフィルターを環境試験機から取り出し、自記分光光度計(日本分光社製)により分光透過特性の測定を行なってその経時変化から耐環境性を調べた。   Then, after 24 hours, each absorption type multilayer ND filter was taken out from the environmental testing machine, and the spectral transmission characteristic was measured with a self-recording spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation), and the environmental resistance was examined from the change over time.

この環境試験結果を表3に示す。   The environmental test results are shown in Table 3.

Figure 2010224350
表3に示された本発明に係る吸収型多層膜NDフィルター(表3中「C:本発明の構造」と表示)と、参考例1および参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルター(表3中「A:参考例1の構造」「B:参考例2の構造」とそれぞれ表示)の波長550nmにおける透過率の変化量ΔT(%)を比較すると、環境試験後の本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターと参考例1に係る吸収型多層膜NDフィルターは透過率の増加が小さい。これは、金属吸収膜層であるNi−Ti膜層をSiOxで被覆しているため、Ni−Ti膜層の酸化が進行し難かったためであると考えられる。
Figure 2010224350
The absorption multilayer ND filter according to the present invention shown in Table 3 (indicated as “C: Structure of the present invention” in Table 3) and the absorption multilayer ND filter according to Reference Example 1 and Reference Example 2 (Table 3, “A: Structure of Reference Example 1” and “B: Structure of Reference Example 2”, respectively, are compared, and the amount of change ΔT (%) in transmittance at a wavelength of 550 nm is compared. The increase in the transmittance of the type multilayer ND filter and the absorption type multilayer ND filter according to Reference Example 1 is small. This is presumably because the Ni—Ti film layer, which is a metal absorption film layer, was covered with SiOx, so that the oxidation of the Ni—Ti film layer did not easily proceed.

一方、環境試験後の参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルター(表3中「B:参考例2の構造」と表示)は透過率の増加が大きい。これは、Ni−Ti膜層に接して最表面側に設けられたMgF膜に吸湿性があるためで、Ni−Ti膜層の酸化により消衰係数が低下したことによると考えられる。 On the other hand, the absorption multilayer ND filter according to Reference Example 2 after the environmental test (shown as “B: Structure of Reference Example 2” in Table 3) has a large increase in transmittance. This is because the MgF 2 film provided on the outermost surface side in contact with the Ni—Ti film layer has hygroscopicity, and it is considered that the extinction coefficient decreased due to oxidation of the Ni—Ti film layer.

尚、環境試験後における反射率の変化量ΔR(%)に関しては、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターと参考例1および参考例2に係る吸収型多層膜NDフィルターのいずれにおいてもほとんど違いがないことが確認された。   Note that the reflectance change ΔR (%) after the environmental test is almost different between the absorption multilayer ND filter according to the present invention and the absorption multilayer ND filter according to Reference Example 1 and Reference Example 2. It was confirmed that there was no.

このように本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターのみが、可視波長域400〜700nmにおける分光反射率が低く、しかも環境試験による透過率の増加も少ないことが確認される。   As described above, it is confirmed that only the absorption multilayer ND filter according to the present invention has a low spectral reflectance in the visible wavelength region of 400 to 700 nm and a small increase in transmittance due to an environmental test.

本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターは低反射性に優れているため撮影画像にゴーストやフレアの発生が無く、更に、耐環境性にも優れているため厳しい環境下で長時間の信頼性を要求される小型で薄型のデジタルカメラ等に利用される産業上の利用可能性を有している。   The absorptive multilayer ND filter according to the present invention is excellent in low reflectivity, so that ghosts and flares are not generated in a photographed image, and furthermore, it is excellent in environmental resistance so that it is reliable for a long time in a severe environment. Therefore, the present invention has industrial applicability for use in small and thin digital cameras and the like that are required.

Claims (21)

樹脂フィルムから成る基板の少なくとも片面に、誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させて成る吸収型多層膜を具備する吸収型多層膜NDフィルターにおいて、
上記吸収膜層が金属膜から成る金属吸収膜層で構成され、誘電体膜層がSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成されると共に、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が積層されていることを特徴とする吸収型多層膜NDフィルター。
In an absorptive multilayer ND filter comprising an absorptive multilayer film in which dielectric film layers and absorptive film layers are alternately laminated on at least one surface of a substrate made of a resin film,
The absorption film layer is composed of a metal absorption film layer composed of a metal film, the dielectric film layer is composed of an oxide dielectric film layer composed of SiOx (where x is less than 2), and an oxide on the outermost surface side. An absorptive multilayer ND filter, wherein an MgF 2 film layer is laminated on a dielectric film layer.
SiCおよびSiを主成分とする成膜材料を用いた物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05のSiOx(1.5<x<2)膜により上記酸化物誘電体膜層が構成されると共に、物理気相成長法により成膜された波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜により上記金属吸収膜層が構成されていることを特徴とする請求項1に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   SiOx (1.5 <x <2) film having an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm formed by physical vapor deposition using a film forming material containing SiC and Si as main components The oxide dielectric film layer is formed by the above, the refractive index at a wavelength of 550 nm formed by physical vapor deposition is 1.5 to 3.0, and the extinction coefficient is 1.5 to 4.0. 2. The absorption multilayer ND filter according to claim 1, wherein the metal absorption film layer is formed of a metal film. 可視波長域(波長400nm〜700nm)における最大透過率と最小透過率の差を平均透過率で割った値で定義される分光透過特性のフラット性が10%以下であることを特徴とする請求項1に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   The flatness of spectral transmission characteristics defined by a value obtained by dividing the difference between the maximum transmittance and the minimum transmittance in the visible wavelength range (wavelengths of 400 nm to 700 nm) by the average transmittance is 10% or less. 2. The absorption-type multilayer ND filter according to 1. 可視波長域(波長400nm〜700nm)における最大反射率が1.5%以下であることを特徴とする請求項1に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   2. The absorption multilayer ND filter according to claim 1, wherein a maximum reflectance in a visible wavelength region (wavelength 400 nm to 700 nm) is 1.5% or less. 吸収型多層膜の基板と接する膜が上記酸化物誘電体膜層であることを特徴とする請求項1または2に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   The absorption multilayer ND filter according to claim 1 or 2, wherein the film in contact with the substrate of the absorption multilayer film is the oxide dielectric film layer. 上記酸化物誘電体膜層の各膜厚が3nm〜150nmであることを特徴とする請求項1または2に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   3. The absorption multilayer ND filter according to claim 1, wherein each thickness of the oxide dielectric film layer is 3 nm to 150 nm. 上記MgF膜層の膜厚が20nm〜150nmであり、かつ、最表面側の酸化物誘電体膜層とMgF膜層の合計膜厚が200nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の吸収型多層膜NDフィルター。 The thickness of the MgF 2 film layer is 20 nm to 150 nm, and the total thickness of the outermost oxide dielectric film layer and the MgF 2 film layer is 200 nm or less, or 3. The absorption multilayer ND filter according to 2. 上記金属吸収膜層を構成する金属膜がNi単体若しくはNi系合金から成ることを特徴とする請求項1または2に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   The absorption multilayer ND filter according to claim 1 or 2, wherein the metal film constituting the metal absorption film layer is made of Ni alone or a Ni-based alloy. 上記Ni系合金が、Ti、Al、V、W、Ta、Siから選択された1種類以上の元素を添加したNi系合金であることを特徴とする請求項8に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   9. The absorptive multilayer film ND according to claim 8, wherein the Ni-based alloy is a Ni-based alloy to which one or more elements selected from Ti, Al, V, W, Ta, and Si are added. filter. Ti元素の添加割合が5〜15重量%であることを特徴とする請求項9に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   The absorption multilayer ND filter according to claim 9, wherein the addition ratio of Ti element is 5 to 15 wt%. Al元素の添加割合が3〜8重量%であることを特徴とする請求項9に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   The absorption multilayer ND filter according to claim 9, wherein the additive ratio of Al element is 3 to 8 wt%. V元素の添加割合が3〜9重量%であることを特徴とする請求項9に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   10. The absorption multilayer ND filter according to claim 9, wherein the addition ratio of V element is 3 to 9% by weight. W元素の添加割合が18〜32重量%であることを特徴とする請求項9に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   The absorption multilayer ND filter according to claim 9, wherein an addition ratio of W element is 18 to 32% by weight. Ta元素の添加割合が5〜12重量%であることを特徴とする請求項9に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   The absorption multilayer ND filter according to claim 9, wherein an addition ratio of Ta element is 5 to 12 wt%. Si元素の添加割合が2〜6重量%であることを特徴とする請求項9に記載の吸収型多層膜NDフィルター。   The absorption multilayer ND filter according to claim 9, wherein an addition ratio of Si element is 2 to 6 wt%. 樹脂フィルムから成る基板の少なくとも片面に、誘電体膜層と吸収膜層とを交互に積層させて成る吸収型多層膜を具備し、上記吸収膜層が金属膜から成る金属吸収膜層で構成され、誘電体膜層がSiOx(但しxは2未満)から成る酸化物誘電体膜層で構成されると共に、最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層が積層されている吸収型多層膜NDフィルターの製造方法において、
SiCおよびSiを主成分とする成膜材料を用いかつ酸素ガスの導入量を制御した物理気相成長法により波長550nmにおける消衰係数が0.005〜0.05のSiOx(1.5<x<2)膜から成る酸化物誘電体膜層を成膜する工程と、
酸素ガスの導入を停止した物理気相成長法により波長550nmにおける屈折率が1.5〜3.0かつ消衰係数が1.5〜4.0の金属膜から成る金属吸収膜層を成膜する工程と、
蒸着法またはウェットコーティング法により最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜する工程、
の各工程を有することを特徴とする吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。
An absorption multilayer film comprising alternately laminated dielectric film layers and absorption film layers is provided on at least one surface of a substrate made of a resin film, and the absorption film layer is composed of a metal absorption film layer made of a metal film. The dielectric film layer is composed of an oxide dielectric film layer made of SiOx (where x is less than 2), and an MgF 2 film layer is laminated on the outermost oxide dielectric film layer. In the manufacturing method of the type multilayer ND filter,
SiOx (1.5 <x) having an extinction coefficient of 0.005 to 0.05 at a wavelength of 550 nm by a physical vapor deposition method using a film forming material containing SiC and Si as main components and controlling the amount of oxygen gas introduced. <2) a step of forming an oxide dielectric film layer made of a film;
Formed a metal absorption film layer composed of a metal film having a refractive index of 1.5 to 3.0 and an extinction coefficient of 1.5 to 4.0 at a wavelength of 550 nm by a physical vapor deposition method in which the introduction of oxygen gas is stopped. And a process of
Forming a MgF 2 film layer on the outermost oxide dielectric film layer by vapor deposition or wet coating;
The manufacturing method of the absorption-type multilayer ND filter characterized by having each process of these.
物理気相成長法により最表面側の酸化物誘電体膜層を成膜した後、金属吸収膜層と酸化物誘電体膜層が積層された樹脂フィルムから成る上記基板を成膜装置から取り出し、次いで、蒸着法による成膜装置を用いて上記最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜するか、あるいは、ウェットコーティング法によるコーティング装置を用いて最表面側の酸化物誘電体膜層上にMgF膜層を成膜することを特徴とする請求項16に記載の吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。 After the outermost oxide dielectric film layer is formed by physical vapor deposition, the substrate made of the resin film in which the metal absorption film layer and the oxide dielectric film layer are laminated is taken out from the film forming apparatus, Next, an MgF 2 film layer is formed on the outermost oxide dielectric film layer using a deposition apparatus by vapor deposition, or an outermost oxidation is performed using a coating apparatus by wet coating. 17. The method for manufacturing an absorption multilayer ND filter according to claim 16, wherein an MgF 2 film layer is formed on the dielectric film layer. 長尺状の樹脂フィルム基板に対し、ロール・トウ・ロール方式により酸化物誘電体膜層と金属吸収膜層およびMgF膜層を成膜することを特徴とする請求項16または17に記載の吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。 18. The oxide dielectric film layer, the metal absorption film layer, and the MgF 2 film layer are formed on a long resin film substrate by a roll-to-roll method, according to claim 16 or 17. Manufacturing method of absorption type multilayer ND filter. 樹脂フィルムから成る基板と接する膜を酸化物誘電体膜層としたことを特徴とする請求項16〜18のいずれかに記載の吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。   19. The method for producing an absorptive multilayer ND filter according to claim 16, wherein a film in contact with the substrate made of a resin film is an oxide dielectric film layer. 酸化物誘電体膜層の各膜厚を3nm〜150nmとしたことを特徴とする請求項16〜19のいずれかに記載の吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。   20. The method for manufacturing an absorptive multilayer ND filter according to claim 16, wherein each thickness of the oxide dielectric film layer is 3 nm to 150 nm. 上記MgF膜層の膜厚が20nm〜150nmであり、かつ、最表面側の酸化物誘電体膜層とMgF膜層の合計膜厚が200nm以下であることを特徴とする請求項16〜20のいずれかに記載の吸収型多層膜NDフィルターの製造方法。 The film thickness of the MgF 2 film layer is 20 nm to 150 nm, and the total film thickness of the outermost oxide dielectric film layer and the MgF 2 film layer is 200 nm or less. 21. A method for producing an absorption multilayer ND filter according to any one of 20 above.
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