JP5067149B2 - Absorption-type multilayer ND filter - Google Patents
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Description
本発明は、基板と、この基板上に透過光量を減衰させる光学多層膜層と、その上に形成された保護膜層とを備える吸収型多層膜NDフィルター(Neutral Density Filter)に係り、特に、摺動摩擦によるキズがつきにくく、かつ平坦な透過率分光特性が再現性良く得られ、しかも量産性に優れた吸収型多層膜NDフィルターの改良に関するものである。 The present invention relates to an absorptive multilayer ND filter (Neutral Density Filter) comprising a substrate, an optical multilayer film layer that attenuates the amount of transmitted light on the substrate, and a protective film layer formed thereon. The present invention relates to an improvement of an absorption-type multilayer ND filter that is less likely to be scratched by sliding friction, has flat transmittance spectral characteristics with good reproducibility, and is excellent in mass productivity.
NDフィルターとは、光線の可視スペクトル域における各波長をほぼ均等に透過するような非選択性の透過率を有する光学フィルターで、透過光量を減衰させる目的でデジタルカメラ等のレンズに装着して用いられる。例えば、晴天下等の光量が多い条件下において、レンズを絞り込んでも露出過多になってしまうときに、光量を制限してより低速でシャッタを切れるようにする場合や、絞りを開放したいがシャッタ速度を最高にしても露出過多になってしまうときに、光量を制限して絞りを開けられるようにする場合に使用されるのが一般的である。 An ND filter is an optical filter having a non-selective transmittance that transmits each wavelength in the visible spectrum of light almost evenly, and is used by attaching it to a lens such as a digital camera in order to attenuate the amount of transmitted light. It is done. For example, if the lens is overexposed even under a high light condition such as under a clear sky, if you want to limit the light quantity so that the shutter can be released at a lower speed, or if you want to open the diaphragm, It is generally used to limit the amount of light so that the aperture can be opened when overexposure occurs even when the maximum is set.
ところで、安価なNDフィルターには、ガラスに光吸収材料を添加したガラスフィルター等がある。しかし、これ等ガラスフィルターは可視全域にわたって分光特性が均一となっていない等の問題があった。 By the way, an inexpensive ND filter includes a glass filter in which a light absorbing material is added to glass. However, these glass filters have a problem that spectral characteristics are not uniform over the entire visible range.
このような問題を解決するものとして吸収型多層膜のNDフィルターが知られている。例えば、誘電体膜と金属膜とからなる光学多層膜を用い、それぞれの材料の種類に言及した従来技術として、特許文献1には、Nbの金属膜とSiO2の誘電体膜とを交互に積層してなる薄膜型NDフィルターが開示されている。
An absorption type multilayer ND filter is known as a solution to such a problem. For example, as a conventional technique in which an optical multilayer film composed of a dielectric film and a metal film is used and the respective types of materials are referred to,
また、金属膜を用いずに、光吸収性のある誘電体膜のみを用いた従来技術として、特許文献2には、層数を7層程度とし、TiO、Ti2O3等のチタン酸化物を始めとする光吸収性のある金属酸化物層を用いた多層膜構造の薄膜型NDフィルターが開示されている。
Further, as a conventional technique using only a light-absorbing dielectric film without using a metal film,
また、本発明者は、特許文献3において、多くの吸収型多層膜NDフィルターの構成材料を検討した結果、基板と、金属膜と誘電体膜が交互に積層された光学多層膜層であり、該金属膜が、ニッケル(Ni)を主成分とした金属膜であり、該誘電体膜が酸化シリコン若しくは酸化アルミニウムからなる誘電体膜であり、透過光量を減衰させる光学多層膜層を用いた吸収型多層膜NDフィルターを提案している。
前記の薄膜型NDフィルターの最外層には、無機硬質膜として知られるSiO2膜やAl2O3膜が設けられているが、キズや摩耗に対する耐性の点で必ずしも十分ではなかった。すなわち、前記の無機硬質膜を用いても、光量絞り装置において、光量を絞るたびに、NDフィルターと絞り装置の羽根部分および羽根支持板とに繰り返し生じる摺動摩擦によって、表面にキズが発生するという問題が存在した。 The outermost layer of the thin-film ND filter is provided with an SiO 2 film or an Al 2 O 3 film known as an inorganic hard film, but it is not always sufficient in terms of resistance to scratches and abrasion. That is, even when the inorganic hard film is used, the surface of the light amount diaphragm device is scratched by the sliding friction that repeatedly occurs between the ND filter and the blade portion of the diaphragm device and the blade support plate each time the light amount is reduced. There was a problem.
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、特に、摺動摩擦によるキズがつきにくく、かつ平坦な透過率分光特性が再現性良く得られ、しかも量産性に優れた吸収型多層膜NDフィルターを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems, and the subject of the present invention is, in particular, that scratches due to sliding friction are not easily scratched, flat transmittance spectral characteristics can be obtained with good reproducibility, and mass production. An object of the present invention is to provide an absorption type multilayer ND filter having excellent properties.
このような課題を解決するため、本発明者等が多くの吸収型多層膜NDフィルターの構成材料を検討した結果、基板と、金属膜と誘電体膜が交互に積層された、透過光量を減衰させる光学多層膜層と、該光学多層膜層の上に形成された保護膜層とからなる吸収型多層膜NDフィルターにおいて、光学多層膜層の金属膜が、ニッケル(Ni)を主成分とし、好ましくは、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、シリコン(Si)から選択された1種類以上の元素を添加したニッケル系合金材料からなる金属膜であり、光学多層膜層の誘電体膜が酸化シリコン若しくは酸化アルミニウムからなる誘電体膜であるとともに、ダイヤモンドライクカーボン膜からなる保護膜層を形成することで、前記の摺動摩擦によるキズがつきにくく、かつ平坦な透過率分光特性が再現性良く得られ、しかも量産性に優れた吸収型多層膜NDフィルターが得られることを見出すに至った。本発明はこのような技術的発見に基づき完成されている。 In order to solve such problems, the present inventors have studied many constituent materials of the absorption multilayer ND filter, and as a result, the transmitted light amount is attenuated by alternately laminating the substrate, the metal film, and the dielectric film. In the absorption multilayer ND filter comprising the optical multilayer film layer to be formed and the protective film layer formed on the optical multilayer film layer, the metal film of the optical multilayer film layer is mainly composed of nickel (Ni), Preferably, it is made of a nickel-based alloy material to which one or more elements selected from titanium (Ti), aluminum (Al), vanadium (V), tungsten (W), tantalum (Ta), and silicon (Si) are added. It is a metal film, the dielectric film of the optical multilayer film layer is a dielectric film made of silicon oxide or aluminum oxide, and a protective film layer made of a diamond-like carbon film is formed And in the unlikely scratches due to sliding friction, and flat transmittance spectral characteristics with good reproducibility is obtained, moreover the absorption type multi-layer film ND filter having excellent mass productivity came to find that obtained. The present invention has been completed based on such technical findings.
すなわち、本発明の第1の発明は、基板と、金属膜と誘電体膜が交互に積層された、透過光量を減衰させる光学多層膜層と、該光学多層膜層の上に形成された保護膜層とからなる吸収型多層膜NDフィルターにおいて、光学多層膜層の金属膜がニッケル(Ni)を主成分とした金属膜であり、光学多層膜層の誘電体膜が酸化シリコン若しくは酸化アルミニウムからなる誘電体膜であり、前記保護膜層がスパッタリング法により形成された膜厚が1nm以上10nm以下のダイヤモンドライクカーボン膜からなることを特徴とする吸収型多層膜NDフィルターを提供する。 That is, the first invention of the present invention is a substrate, an optical multilayer film layer in which a metal film and a dielectric film are alternately laminated to attenuate the amount of transmitted light, and a protection formed on the optical multilayer film layer. in absorption type multi-layer film ND filter comprising a membrane layer, a metal film composed mainly of optical multilayer film layer of the metal film crab nickel (Ni), the optical multilayer film layer dielectric film of silicon oxide or aluminum oxide There is provided an absorptive multilayer ND filter, wherein the protective film layer is formed of a diamond-like carbon film having a thickness of 1 nm to 10 nm formed by sputtering .
本発明の第2の発明は、ダイヤモンドライクカーボン膜は硬度がHv=2500以上であって、sp 3 混成軌道とsp 2 混成軌道の比率sp 3 /sp 2 が0.1以上であることを特徴とする第1の発明に記載の吸収型多層膜NDフィルターを提供する。 According to a second aspect of the present invention, the diamond-like carbon film has a hardness of Hv = 2500 or more, and a ratio sp 3 / sp 2 of sp 3 hybrid orbitals to sp 2 hybrid orbitals is 0.1 or more. An absorption-type multilayer ND filter according to the first invention is provided.
本発明の第3の発明は、摩擦係数が0.2以下であることを特徴とする第1または2の発明に記載の吸収型多層膜NDフィルターを提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the absorptive multilayer ND filter according to the first or second aspect, wherein the friction coefficient is 0.2 or less.
本発明の第4の発明は、ニッケル(Ni)を主成分とした金属膜が、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、シリコン(Si)から選択された1種類以上の元素を添加したニッケル(Ni)系合金材料からなる金属膜であることを特徴とする第1〜3の発明いずれかに記載の吸収型多層膜NDフィルターを提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, a metal film containing nickel (Ni) as a main component is titanium (Ti), aluminum (Al), vanadium (V), tungsten (W), tantalum (Ta), silicon (Si). 1) An absorptive multilayer ND filter according to any one of the first to third inventions, characterized in that it is a metal film made of a nickel (Ni) alloy material to which one or more elements selected from To do.
本発明の第5の発明は、ニッケル(Ni)を主成分とした金属膜が前記元素のうち1種類を添加する場合、チタン(Ti)元素の添加割合が5〜15重量%、アルミニウム(Al)元素の添加割合が3〜8重量%、バナジウム(V)元素の添加割合が3〜9重量%、タングステン(W)元素の添加割合が18〜32重量%、タンタル(Ta)元素の添加割合が22〜48重量%、シリコン(Si)元素の添加割合が2〜6重量%の範囲にそれぞれ設定されていることを特徴とする第4の発明に記載の吸収型多層膜NDフィルターを提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, when a metal film containing nickel (Ni) as a main component adds one of the above elements, the addition ratio of titanium (Ti) element is 5 to 15% by weight, aluminum (Al ) Addition ratio of element is 3-8 wt%, Addition ratio of vanadium (V) element is 3-9 wt%, Addition ratio of tungsten (W) element is 18-32 wt%, Addition ratio of tantalum (Ta) element Is provided in the range of 22 to 48% by weight, and the addition ratio of silicon (Si) element is set in the range of 2 to 6% by weight. .
本発明の第6の発明は、上記基板が樹脂板若しくは樹脂フィルムにより構成されていることを特徴とする第1〜5の発明いずれかに記載の吸収型多層膜NDフィルターを提供する。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the absorptive multilayer ND filter according to any one of the first to fifth aspects, wherein the substrate is made of a resin plate or a resin film.
本発明の第7の発明は、上記樹脂板若しくは樹脂フィルムが、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板若しくは樹脂フィルムの単体で構成されるか、あるいは、上記樹脂材料から選択された樹脂板若しくは樹脂フィルム単体とこの単体の少なくとも片面を覆うアクリル系有機膜との複合体で構成されていることを特徴とする第6の発明に記載の吸収型多層膜NDフィルターを提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, the resin plate or resin film is made of a resin material of polyethylene terephthalate (PET), polyether sulfone (PES), polyarylate (PAR), polycarbonate (PC), polyolefin (PO), and norbornene. Or a composite of a resin plate or resin film selected from the above resin materials and an acrylic organic film covering at least one side of the single resin. An absorptive multilayer ND filter according to the sixth invention is provided.
本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターは、基板と、金属膜と誘電体膜が交互に積層された、透過光量を減衰させる光学多層膜層と、該光学多層膜層の上に形成された保護膜層とからなる吸収型多層膜NDフィルターにおいて、光学多層膜層の金属膜が、ニッケル(Ni)を主成分とし、好ましくは、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、シリコン(Si)から選択された1種類以上の元素を添加したニッケル系合金材料からなる金属膜であり、光学多層膜層の誘電体膜が酸化シリコン若しくは酸化アルミニウムからなる誘電体膜であるとともに、保護膜層としてダイヤモンドライクカーボン膜からなっており、摺動摩擦によるキズが付きにくくすることが可能である。ダイヤモンドライクカーボン膜は、無機硬質膜として知られるSiO2やAl2O3膜がHv=1000〜2000程度の硬度であるのに対し、Hv=2500以上もの極めて高い硬度を有し、摺動摩擦に対して優れた耐性を示す。したがって、吸収型多層膜NDフィルターの最外層に用いることで、キズや磨耗に対する耐性を顕著に向上させることができる。 The absorption-type multilayer ND filter according to the present invention is formed on a substrate, an optical multilayer film in which a metal film and a dielectric film are alternately laminated to attenuate a transmitted light amount, and the optical multilayer film layer. In the absorption multilayer ND filter comprising a protective film layer, the metal film of the optical multilayer film layer is mainly composed of nickel (Ni), preferably titanium (Ti), aluminum (Al), vanadium (V), A metal film made of a nickel-based alloy material to which one or more elements selected from tungsten (W), tantalum (Ta), and silicon (Si) are added, and the dielectric film of the optical multilayer film layer is silicon oxide or oxide It is a dielectric film made of aluminum and a diamond-like carbon film as a protective film layer, and it is possible to make it difficult to be damaged by sliding friction. The diamond-like carbon film has an extremely high hardness of Hv = 2500 or more, whereas the SiO 2 or Al 2 O 3 film, which is known as an inorganic hard film, has a hardness of about Hv = 1000 to 2000, and has a sliding friction. Excellent resistance to. Therefore, by using it as the outermost layer of the absorption multilayer ND filter, it is possible to remarkably improve the resistance to scratches and wear.
以下、本発明の吸収型多層膜NDフィルターについて図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the absorption multilayer ND filter of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターは、基板上に、金属膜と誘電体膜が交互に積層された、透過光量を減衰させる光学多層膜層と、該光学多層膜層の上に形成された保護膜層とからなる吸収型多層膜NDフィルターにおいて、光学多層膜層の金属膜が、ニッケル(Ni)を主成分とした金属膜であり、光学多層膜層の誘電体膜が酸化シリコン若しくは酸化アルミニウムからなる誘電体膜であり、前記保護膜層がダイヤモンドライクカーボン膜からなることを特徴としている。 First, an absorptive multilayer ND filter according to the present invention includes an optical multilayer film layer in which metal films and dielectric films are alternately laminated on a substrate, and an optical multilayer film layer that attenuates the amount of transmitted light, on the optical multilayer film layer. In the absorption multilayer ND filter comprising the formed protective film layer, the metal film of the optical multilayer film layer is a metal film mainly composed of nickel (Ni), and the dielectric film of the optical multilayer film layer is oxidized. It is a dielectric film made of silicon or aluminum oxide, and the protective film layer is made of a diamond-like carbon film.
ニッケル(Ni)を主成分とした金属膜は、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、シリコン(Si)から選択された1種類以上の元素を添加したニッケル(Ni)系合金材料からなる金属膜であることが好ましい。前記元素のうち1種類の元素を添加する場合、チタン(Ti)元素の添加割合であれば5〜15重量%、アルミニウム(Al)元素の添加割合であれば3〜8重量%、バナジウム(V)元素の添加割合であれば3〜9重量%、タングステン(W)元素の添加割合であれば18〜32重量%、タンタル(Ta)元素の添加割合であれば22〜48重量%、シリコン(Si)元素の添加割合であれば2〜6重量%の範囲にそれぞれ設定されていることが好ましい。 The metal film containing nickel (Ni) as a main component is at least one selected from titanium (Ti), aluminum (Al), vanadium (V), tungsten (W), tantalum (Ta), and silicon (Si). A metal film made of a nickel (Ni) -based alloy material to which an element is added is preferable. When one kind of the elements is added, the addition ratio of titanium (Ti) is 5 to 15% by weight, the addition ratio of aluminum (Al) element is 3 to 8% by weight, and vanadium (V ) 3 to 9% by weight for the addition ratio of elements, 18 to 32% by weight for the addition ratio of tungsten (W) element, 22 to 48% by weight for the addition ratio of tantalum (Ta) element, silicon ( If it is the addition ratio of the Si) element, it is preferably set in the range of 2 to 6% by weight.
図1に本発明に係る吸収型多層膜NDフィルターの具体例を示す。図1に示す吸収型多層膜NDフィルターは、基板1の上に光学多層膜層10と保護膜層20を設けたものである。
FIG. 1 shows a specific example of an absorption type multilayer ND filter according to the present invention. The absorption multilayer ND filter shown in FIG. 1 is obtained by providing an optical
また、図2に、光学多層膜層10の具体例を示す。光学多層膜層10は、基板1の上に透過光量を減衰させるために設けられるもので、例えば、任意の層数の金属膜層11と誘電体膜層12が交互に積層される。この場合、金属膜11としては、前記のニッケル(Ni)を主成分とした金属膜である。金属膜11は、例えばDCマグネトロンスパッタリング法によって形成される。
FIG. 2 shows a specific example of the optical
また、前記誘電体膜12としては、低い屈折率の酸化シリコン若しくは酸化アルミニウム膜が好ましい。上記誘電体膜は、例えばRFマグネトロンスパッタリング法によって形成される。
The
保護膜層20は、ダイヤモンドライクカーボン膜であることが必要である。該ダイヤモンドライクカーボン膜は、黒鉛からなるターゲットを用いてスパッタリング法により成膜されることが好ましい。
The
スパッタリング法は、蒸着法など、他の成膜プロセスと比較して、膜と基板または異種膜間の密着性、膜表面の平滑性、膜の緻密性などの面に優れ、保護膜層の形成のみならずNDフィルターの作製全般において非常に有利である。特に、蒸気圧の低い材料を用いて基板上に膜を形成する場合や、精密な膜厚制御が必要とされる際に有効な薄膜形成手法であり、操作が非常に簡便であることから広範に利用されている。 Sputtering is superior to other deposition processes, such as vapor deposition, in terms of adhesion between the film and the substrate or different types of film, film surface smoothness, film denseness, and the like. In addition, it is very advantageous in the overall production of ND filters. In particular, it is a thin film formation technique that is effective when a film is formed on a substrate using a material having a low vapor pressure or when precise film thickness control is required. Has been used.
一般には、約10Pa以下のアルゴンガス圧のもとで、基板を陽極とし、膜原料となるターゲットを陰極とし、これらの間にグロー放電を起こさせてアルゴンプラズマを発生させ、かつ、プラズマ中のアルゴン陽イオンを陰極のターゲットに衝突させてターゲット成分の粒子をはじき飛ばし、この粒子を基板上に堆積させて成膜する手法である。 In general, under an argon gas pressure of about 10 Pa or less, the substrate is an anode, the film source target is a cathode, glow discharge is caused between them to generate argon plasma, and This is a technique in which an argon cation collides with a cathode target to repel particles of a target component, and deposits the particles on a substrate to form a film.
上記スパッタリング法はアルゴンプラズマの発生方法で分類され、高周波プラズマを用いるものは高周波(RF)スパッタリング法、直流プラズマを用いるものは直流(DC)スパッタリング法という。また、ターゲットの裏側にマグネットを配置して、アルゴンプラズマをターゲット直上に集中させ、低ガス圧でもアルゴンイオンの衝突効率を上げて成膜する方法をマグネトロンスパッタリング法という。 The above sputtering methods are classified according to the method of generating argon plasma. Those using high frequency plasma are called radio frequency (RF) sputtering methods, and those using direct current plasma are called direct current (DC) sputtering methods. A method of forming a film by arranging a magnet on the back side of the target and concentrating argon plasma directly on the target and increasing the collision efficiency of argon ions even at a low gas pressure is called a magnetron sputtering method.
そして、本発明に係る保護膜層となるダイヤモンドライクカーボン膜は、例えばAr雰囲気中において黒鉛ターゲットを用いたDCマグネトロンスパッタリング法により形成される。 And the diamond-like carbon film used as the protective film layer according to the present invention is formed, for example, by DC magnetron sputtering using a graphite target in an Ar atmosphere.
ダイヤモンドライクカーボン膜の厚みは、1nm以上10nm以下の範囲内とすることが好ましい。1nm未満では、キズや磨耗に対する十分な耐性を得ることができない恐れがあるからである。他方、厚みが10nmを越えると透過率が減少し、可視光領域で平坦な光学的特性が得られなくなる恐れがあるためである。そして、上記のキズや磨耗に対する耐性や光学的特性等を考慮した場合、保護膜層20の厚みは2nm程度であることがより好ましい。
The thickness of the diamond-like carbon film is preferably in the range of 1 nm to 10 nm. This is because if the thickness is less than 1 nm, sufficient resistance to scratches and wear may not be obtained. On the other hand, if the thickness exceeds 10 nm, the transmittance decreases, and flat optical characteristics may not be obtained in the visible light region. And when the tolerance with respect to said flaw and abrasion, an optical characteristic, etc. are considered, it is more preferable that the thickness of the
また、ダイヤモンドライクカーボン膜は、摩擦係数が0.2以下であることが好ましい。0.2以下であれば、十分な摺動性を得ることができる。また、膜の硬度は、摺動摩擦によって生じるキズや磨耗に対する十分な耐性を得るために、Hv=2500以上であることが好ましい。ダイヤモンドライクカーボン膜はsp3混成軌道で表されるσ結合成分とsp2混成軌道で表されるπ結合成分によって構成され、膜の硬さは、両者の成分比率sp3/sp2比に依存する。高硬度のダイヤモンドライクカーボン膜を得るためには、sp3/sp2比が0.1以上であることが好ましい。 The diamond-like carbon film preferably has a friction coefficient of 0.2 or less. If it is 0.2 or less, sufficient slidability can be obtained. Further, the hardness of the film is preferably Hv = 2500 or more in order to obtain sufficient resistance against scratches and wear caused by sliding friction. A diamond-like carbon film is composed of a σ bond component represented by sp 3 hybrid orbitals and a π bond component represented by sp 2 hybrid orbitals, and the hardness of the film depends on the ratio of both components sp 3 / sp 2. To do. In order to obtain a diamond-like carbon film having high hardness, the sp 3 / sp 2 ratio is preferably 0.1 or more.
上記基板1としてその材質は特に限定されないが、透明であるものが好ましく、量産性を考慮する場合、ロールコーティング法による成膜が可能な可撓性を有する基板であることが好ましい。可撓性のある基板は、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。特に、このような基板として、樹脂板若しくは樹脂フィルムが好ましい。
The material of the
上記基板を構成する具体例として、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板若しくは樹脂フィルムの単体が挙げられ、あるいは、上記樹脂材料から選択された樹脂板若しくは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(登録商標)やJSR社のアートン(登録商標)などが挙げられる。 Specific examples of the substrate include a resin plate or resin selected from polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyarylate (PAR), polycarbonate (PC), polyolefin (PO), and norbornene resin materials. Examples thereof include a single film, or a composite of a resin plate or resin film selected from the above resin materials and an acrylic organic film covering one or both surfaces of this single material. In particular, as for norbornene resin materials, representative examples include ZEONOR (registered trademark) of Nippon Zeon Co., Ltd. and Arton (registered trademark) of JSR Corporation.
また、上記基板1は、必要に応じて、ハードコート層がコーティングされて基板強度を向上させたものでもよい。ハードコート層には、例えばアクリル樹脂を用い、基板上に例えば5μmの厚さでコーティングして形成される。
Moreover, the said board |
上述したような吸収型多層膜NDフィルターは、フィルム状の基板に巻取り式ロールコータを用いたロールコーティング法によって形成することも可能である。この方法によって、効率的な量産が可能となる。 The absorptive multilayer ND filter as described above can also be formed by a roll coating method using a roll-type roll coater on a film-like substrate. This method enables efficient mass production.
そして、光学多層膜層に上述したような構成を採用することにより、400〜800nmの可視域全域において反射率が5%以下、かつ、透過率の変動幅が10%以内である吸収型多層膜NDフィルターを提供することが可能となる。 By adopting the above-described configuration for the optical multilayer film layer, the absorption multilayer film having a reflectance of 5% or less and a transmittance fluctuation width of 10% or less in the entire visible range of 400 to 800 nm. An ND filter can be provided.
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.
(実施例1)
7.5重量%のチタン(Ti)を含むニッケル(Ni)系材料からなる金属層と酸化シリコン層が交互に積層された合計4層からなる光学多層膜層と、ダイヤモンドライクカーボン膜からなる保護膜層が、基板上に形成された表1に示す構造の吸収型多層膜NDフィルターを作製した。
Example 1
Optical multilayer film composed of a total of four layers in which metal layers and silicon oxide layers composed of nickel (Ni) -based materials containing 7.5% by weight of titanium (Ti) are alternately laminated, and protection composed of a diamond-like carbon film An absorption multilayer ND filter having the structure shown in Table 1 in which the film layer was formed on the substrate was produced.
尚、ニッケル系材料ターゲットには、7.5重量%のチタンを含むニッケル合金ターゲット[住友金属鉱山(株)社製]を用いた。7.5重量%のTiを含むこのニッケルターゲットは、非磁性用カソード上に設置しても安定して放電することが可能であった。ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜には、黒鉛ターゲット[高純度化学研究所(株)社製]を用いた。 The nickel-based material target used was a nickel alloy target containing 7.5% by weight of titanium (manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.). This nickel target containing 7.5% by weight of Ti could be stably discharged even when placed on the nonmagnetic cathode. For the formation of the diamond-like carbon film, a graphite target [manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.] was used.
具体的には、厚さ100μmのPETフィルム[東洋紡社製]上に、スパッタリング装置(ULVAC社製)を用いて表1の膜(2)〜(6)を順に成膜を行い、図1に示す吸収型多層膜NDフィルターを作製した。 Specifically, the films (2) to (6) in Table 1 were sequentially formed on a 100 μm-thick PET film [manufactured by Toyobo Co., Ltd.] using a sputtering apparatus (manufactured by ULVAC). The absorptive multilayer ND filter shown was produced.
得られた吸収型多層膜NDフィルターの透過率と反射率を自記分光光度計装置[日立製作所製、U−4000]を用いて測定した。測定結果を図3に示す。 The transmittance and reflectance of the obtained absorption-type multilayer ND filter were measured using a self-recording spectrophotometer device [U-4000, manufactured by Hitachi, Ltd.]. The measurement results are shown in FIG.
そして、図3に示されたデータから、可視域(波長400〜800nm)での透過率は18〜22%であり、波長に対して平坦性に優れた透過率特性を有していることが確認された。また、可視域における反射率は3%以下であり反射防止効果も良好であった。
From the data shown in FIG. 3, the transmittance in the visible region (
次に、このNDフィルター表面の強度を確認するため、実際に光量絞り装置に取り付け、絞りの開閉を25万回行い摺動させた。その結果、NDフィルターのダイヤモンドライクカーボン膜からなる保護膜表面にはキズが発生していないことを確認した。 Next, in order to confirm the strength of the surface of the ND filter, it was actually attached to a light quantity diaphragm device and slid by opening and closing the diaphragm 250,000 times. As a result, it was confirmed that no scratch was generated on the surface of the protective film made of the diamond-like carbon film of the ND filter.
摩擦試験は、マイクロスクラッチテスターMST(CSM Instruments製)を用いて行った。荷重値と摩擦力から摩擦係数を求めた。その結果、得られた摩擦係数は0.15であり、十分に低い摩擦係数を有することが確認された。 The friction test was performed using a micro scratch tester MST (manufactured by CSM Instruments). The friction coefficient was obtained from the load value and the friction force. As a result, the obtained coefficient of friction was 0.15, and it was confirmed that the coefficient of friction was sufficiently low.
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜をラマン分光光度計(島津製作所製HoloLab−5000)で測定し、sp3/sp2比を面積比から求めたところ、0.1以上であることを確認した。 The diamond-like carbon film was measured with a Raman spectrophotometer (HoloLab-5000, manufactured by Shimadzu Corporation), and the sp 3 / sp 2 ratio was determined from the area ratio, and was confirmed to be 0.1 or more.
(実施例2)
上記の表の(6)ダイヤモンドライクカーボン膜からなる保護膜層の膜厚を5nmに変更した以外は実施例1と同一の条件で表1の膜(2)〜(6)を順に成膜し、図1に示す吸収型多層膜NDフィルターを作製した。
(Example 2)
The films (2) to (6) in Table 1 were sequentially formed under the same conditions as in Example 1 except that the film thickness of the protective film layer made of (6) diamond-like carbon film in the above table was changed to 5 nm. An absorption multilayer ND filter shown in FIG. 1 was produced.
実施例2に係る吸収型多層膜NDフィルターの透過率と反射率の測定結果を図3に示す。図3に示されたデータから、可視域での透過率は17〜21%であり、波長に対して平坦性に優れた透過率特性を示していることが確認され、また、可視域における反射率が3%以下であり反射防止効果も良好であった。 The measurement results of the transmittance and the reflectance of the absorption multilayer ND filter according to Example 2 are shown in FIG. From the data shown in FIG. 3, it is confirmed that the transmittance in the visible range is 17 to 21%, exhibiting a transmittance characteristic with excellent flatness with respect to the wavelength, and the reflection in the visible range. The rate was 3% or less, and the antireflection effect was also good.
実施例1と同様に、NDフィルターを光量絞り装置に取り付け、表面の強度を確認した。その結果、NDフィルターの保護膜表面には、摺動によるキズが発生していないことを確認した。
摩擦係数について、実施例1と同様の方法で測定した。その結果、摩擦係数は0.20であり、十分に低い摩擦係数を有することが確認された。
実施例1同様、ラマン分光光度計による測定によって、ダイヤモンドライクカーボン膜のsp3/sp2比を面積比から求めたところ、0.1以上であることを確認した。
In the same manner as in Example 1, the ND filter was attached to the light quantity diaphragm and the surface strength was confirmed. As a result, it was confirmed that the surface of the protective film of the ND filter was not damaged by sliding.
The coefficient of friction was measured by the same method as in Example 1. As a result, the coefficient of friction was 0.20, and it was confirmed that the coefficient of friction was sufficiently low.
As in Example 1, when the sp 3 / sp 2 ratio of the diamond-like carbon film was determined from the area ratio by measurement with a Raman spectrophotometer, it was confirmed to be 0.1 or more.
(比較例1)
上記の表1の(6)ダイヤモンドライクカーボン膜からなる保護膜層を形成しない以外は実施例1と同一の条件で表1の膜(2)〜(5)を順に成膜し、図1で保護膜層20を有さない吸収型多層膜NDフィルターを作製した。
比較例1に係る吸収型多層膜NDフィルターの透過率と反射率の測定結果を図4に示す。図4に示されたデータから、可視域での透過率は18〜22%であり、波長に対して平坦性に優れた透過率特性を示していることが確認され、また、可視域における反射率が3%以下であり反射防止効果も良好であった。
(Comparative Example 1)
Films (2) to (5) in Table 1 were sequentially formed under the same conditions as in Example 1 except that the protective film layer made of (6) diamond-like carbon film in Table 1 was not formed. An absorptive multilayer ND filter having no
FIG. 4 shows the measurement results of the transmittance and reflectance of the absorption multilayer ND filter according to Comparative Example 1. From the data shown in FIG. 4, it is confirmed that the transmittance in the visible range is 18 to 22%, and shows a transmittance characteristic excellent in flatness with respect to the wavelength, and the reflection in the visible range. The rate was 3% or less, and the antireflection effect was also good.
しかしながら、NDフィルターを光量絞り装置に取り付け、実施例1と同様の方法で、表面の強度を確認したところ、絞り羽根とNDフィルターとの接触軌道上に、摺動による大きなキズが発生していることを確認した。 However, when the ND filter was attached to the light quantity diaphragm device and the strength of the surface was confirmed by the same method as in Example 1, a large scratch due to sliding occurred on the contact track between the diaphragm blade and the ND filter. It was confirmed.
摩擦係数について、実施例1と同様の方法で表1の膜(5)酸化シリコン膜の表面から測定した。その結果、摩擦係数は0.50であった。実施例に比較して大きな摩擦係数を有していることが確認された。 The coefficient of friction was measured from the surface of the film (5) silicon oxide film in Table 1 in the same manner as in Example 1. As a result, the friction coefficient was 0.50. It was confirmed that it had a large coefficient of friction compared to the examples.
(比較例2)
上記の表の(6)ダイヤモンドライクカーボン膜からなる保護膜層の膜厚を15nmに変更した以外は実施例1と同一の条件で表1の膜(2)〜(6)を順に成膜し、図1に示す吸収型多層膜NDフィルターを作製した。
(Comparative Example 2)
The films (2) to (6) in Table 1 were formed in order under the same conditions as in Example 1 except that the film thickness of the protective film layer made of (6) diamond-like carbon film in the above table was changed to 15 nm. An absorption multilayer ND filter shown in FIG. 1 was produced.
比較例2に係る吸収型多層膜NDフィルターの透過率と反射率の測定結果を図4に示す。図4に示されたデータから、可視域での透過率が11〜19%となり、NDフィルターとして必要な透過率特性である波長に対する平坦性が損なわれていることが確認された。また、可視域における反射率も5%以上であり反射防止効果も劣っていた。 The measurement results of the transmittance and the reflectance of the absorption multilayer ND filter according to Comparative Example 2 are shown in FIG. From the data shown in FIG. 4, it was confirmed that the transmittance in the visible range was 11 to 19%, and the flatness with respect to the wavelength, which is the transmittance characteristic necessary for the ND filter, was impaired. Further, the reflectance in the visible range was 5% or more, and the antireflection effect was inferior.
摩擦係数について、実施例1と同様の方法で測定した。その結果、摩擦係数に関しては0.12と十分低い値を示した。 The coefficient of friction was measured by the same method as in Example 1. As a result, the coefficient of friction was a sufficiently low value of 0.12.
実施例1同様、ラマン分光光度計による測定によって、ダイヤモンドライクカーボン膜のsp3/sp2比を面積比から求めたところ、0.1以上であることを確認した。高硬度の膜と評価できることが確認された。
As in Example 1, when the sp 3 / sp 2 ratio of the diamond-like carbon film was determined from the area ratio by measurement with a Raman spectrophotometer, it was confirmed to be 0.1 or more. It was confirmed that the film can be evaluated as a high hardness film.
1 基板
10 光学多層膜層
11 金属層
12 誘電体膜層
20 保護膜層
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