專利名稱：光學濾波器及其制造方法、光量調(diào)節(jié)裝置及光學設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于照相機等的光學設(shè)備的光量調(diào)節(jié)裝置中的光學濾波器，尤其涉及適于制造分光透過特性在可見光區(qū)中基本恒定的ND濾波器的光學濾波器的制造方法、使用該光學濾波器的光量調(diào)節(jié)裝置及光學設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，在數(shù)碼相機和攝像機等的光學設(shè)備中，為了調(diào)節(jié)從像面入射的光量而設(shè)置光闌裝置。并且，在這種光闌裝置中，通常用光闌葉片調(diào)節(jié)光量。
但是，特別對于高亮度被照物體，當光闌直徑太小時，會產(chǎn)生由衍射導(dǎo)致的分辨率的下降。因此在對光闌直徑進行限制的同時，還通過使用作為光量調(diào)節(jié)部件的中密度濾波器(以下簡稱ND濾波器)限制通過的光量，由此防止圖像質(zhì)量的降低。
具體而言，ND濾波器作為與光闌葉片分開的部件由粘接劑固定在光闌葉片的一部分上。當被照物體的亮度較高時，光闌不用縮小到光闌直徑很小的位置，且光闌開口保持恒定的大小。作為替代，通過在光軸上設(shè)置ND濾波器，限制通過的光量(光量調(diào)節(jié))。
另一方面，如日本專利申請公開號No.H6(1994)-95208(文獻1)和No.H11(1999)-15042(文獻2)中所公開的，將在光量調(diào)節(jié)功能上具有梯度(以下稱濃度梯度)的濾波器用作ND濾波器，并通過沿光軸進退該濾波器，進一步調(diào)節(jié)光量。
另外，還提出了不在光闌葉片上固定ND濾波器，而是ND濾波器獨立具有光學作用的各種光闌裝置。
通常，在作為上述光闌裝置中的光量調(diào)節(jié)部件的ND濾波器中，使用通過蒸鍍金屬膜或介電體膜等而形成的構(gòu)件、或?qū)盈B多個上述膜而得到的構(gòu)件。這是因為上述這些材料光學特性良好，并且耐久性優(yōu)良。
另外，作為其它的ND濾波器，還有通過在玻璃或乙酸纖維素、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)等的透明膜形成材料中混合或摻進吸收光的染料或顏料而形成的濾波器，或通過在由上述材料形成的透明襯底上涂敷吸收光的染料或顏料而形成的膜。
并且，如日本專利申請公開號No.H5(1995)-173004(文獻3)中所公開的，提出了利用鹵化銀膜的ND濾波器的制造方法。
另一方面，如日本專利申請公開號No.H11(1999)-14923(文獻4)中所公開的，即使分光透過特性不恒定，也將具有濃度梯度的光學濾波器用作激光束打印機等的光量調(diào)節(jié)裝置。
但是，由于制造裝置規(guī)模大、制造工序復(fù)雜等因素，通過蒸鍍形成膜而得到的ND濾波器存在制造成本太高的問題。
另外，對于在膜等的形成材料中混合染料或顏料的方法，或在襯底表面上涂敷染料或顏料的方法，即使可以制成濃度均勻的ND濾波器，制作具有濃度梯度的ND濾波器也非常困難。
這里，如果如上述文獻3的ND濾波器制造方法那樣使用鹵化銀膜，則有可能制成具有濃度梯度的膜，但由于會發(fā)生由于殘留在鹵化銀膜中的銀粒子而導(dǎo)致的光散射，所以存在濾波器的光學特性下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供作為便宜且光學特性優(yōu)良的光量調(diào)節(jié)部件的光學濾波器以及這種光學濾波器的簡易制造方法。另外，本發(fā)明的目的在于，提供具有上述光學濾波器的光量調(diào)節(jié)裝置及光學設(shè)備。
本發(fā)明的光學濾波器的一種方式是，具有透明襯底和在所述透明襯底的表面上形成的第1層。這里，所述第1層具有基本透明的第1區(qū)域和具有著色的墨水且可以調(diào)節(jié)光量的第2區(qū)域，并且所述第1區(qū)域和第2區(qū)域中的光路長度基本相等。
本發(fā)明的光學濾波器的制造方法的一種方式是，是具有基本透明的第1區(qū)域和具有著色的墨水且可以光量調(diào)節(jié)的第2區(qū)域的光學濾波器的制造方法。這里，具有在透明襯底的表面上形成第1層的第1工序，和在所述第1層的所述第1區(qū)域中施加基本透明的墨水和在所述第1層的所述第2區(qū)域中施加著色的墨水的第2工序。
本發(fā)明的光量調(diào)節(jié)裝置的一種方式是，具有上述光學濾波器和改變光通過口的開口面積的遮光部件。這里，所述光學濾波器可以相對于通過所述遮光部件形成的光通過口進行動作。
本發(fā)明的光學設(shè)備的一種方式是，具有上述光量調(diào)節(jié)裝置和透鏡。
通過參照附圖對下面的具體實施方式
的說明，本發(fā)明的光學濾波器、光學濾波器的制造方法、光量調(diào)節(jié)裝置和光學設(shè)備的特征會變得更加明顯。


圖1A是本發(fā)明的實施方式1中的ND濾波器的正視圖，圖1B是所述ND濾波器的斷面圖。
圖2用于表示實施方式1中的ND濾波器的波像差的測定結(jié)果。
圖3是實施方式1中所用的微小液滴噴出裝置的主要結(jié)構(gòu)圖。
圖4是上述微小液滴噴出裝置的控制電路圖。
圖5A、5B是具有實施方式1中的ND濾波器的光闌葉片的圖。
圖6是具有實施方式1中的光闌葉片的光闌裝置的正視圖。
圖7是表示具有實施方式1中的光闌裝置的攝影裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
下面，參照優(yōu)選實施方式，詳細說明本發(fā)明。
在根據(jù)本發(fā)明的制造方法制造作為光量調(diào)節(jié)部件的光學濾波器的情況下，首先，在透明襯底上形成用于吸收墨水的墨水接收層(第1層)。將在后面說明關(guān)于墨水接收層的形成工序。當將透明襯底用作光學濾波器的情況下，作為透明襯底的材料，只要具有機械強度以及光學特性等的必要特性，不限于特定的材料。
例如，作為透明襯底的材料，可以使用聚對苯二甲酸乙二酯、雙醋酸鹽、三醋酸鹽、賽璐玢、賽璐珞、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯或聚丙烯等。另外，如果滿足上述的必要特性，也可以使用玻璃制的襯底。
在本發(fā)明的光學濾波器的制造方法中，在上述透明襯底的表面上，形成后述的墨水接收層。這里，作為用作墨水接收層的材料，可以使用能夠在墨水接收層中吸收墨水、接收并固定墨水中的色材的所有材料。具體而言，可以使用下列水溶性樹脂和水分散性樹脂。
作為水溶性樹脂，例如，可以舉出下列樹脂聚乙烯醇；陰離子改性聚乙烯醇、陽離子改性聚乙烯醇和乙縮醛改性聚乙烯醇等的聚乙烯醇的改性物；水系聚氨酯；聚乙烯基吡咯烷酮；乙烯基吡咯烷酮和醋酸乙烯的共聚物、乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(dimethylaminoethyl methacylate)的共聚物、季銨化乙烯基吡咯烷酮(quaternized vinyl pyrrolidone)和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的共聚物、乙烯基吡咯烷酮和異丁烯酸胺基丙基三甲基氯化銨(methacrylamide propyl trimethyl ammonium chloride)的共聚物等的聚乙烯基吡咯烷酮的改性材料；羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素等的纖維素類水溶性樹脂；聚酯、聚丙烯酸(酯)、三聚氰胺樹脂或這些材料的改性材料；至少包含聚酯和聚氨酯的接枝共聚物等的合成樹脂；白蛋白、白明膠、酪蛋白、淀粉、陽離子淀粉、阿拉伯樹膠和海藻酸鈉等的天然樹脂。
另外，作為水分散性樹脂，例如，可以舉出下列樹脂聚醋酸乙烯、乙烯和醋酸乙烯的共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯和(偏(meta))丙烯酸酯的共聚物、(偏)丙烯酸酯類聚合物、醋酸乙烯酯和(偏)丙烯酸(酯)的共聚物、聚(偏)丙烯酰胺、(偏)丙烯酰胺類共聚物、苯乙烯-異戊間二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯醚、硅-丙烯酸類共聚物等。
并且，可以使用由這樣一種方法形成的間隙吸收型的墨水接收層，即，通過在透明襯底的表面上涂敷在上述樹脂中含有氧化鋁水合物或非晶態(tài)氧化硅等的涂敷液并在該涂敷膜中產(chǎn)生微孔部分(氧化鋁水合物和非晶態(tài)氧化硅的微粒子間的間隙)以在該微孔部分中吸收墨水。
另外，為了提高墨水接收層的涂敷性能、墨水的吸收性能的控制、光學濾波器的機械特性等，形成墨水接收層的材料中可以含有界面活性劑、交聯(lián)劑、染料固定劑(耐水化劑)、消泡劑、氧化防止劑、粘度調(diào)整劑、pH調(diào)整劑、殺菌劑、可塑劑等的各種添加劑。
根據(jù)例如下述方法形成墨水接收層。首先，通過將上述可以接收墨水的水溶性樹脂、水分散性樹脂等的材料與根據(jù)需要添加的其它添加劑一起溶于或分散于選自水、乙醇、多價醇類或其它適當?shù)挠袡C溶劑的溶劑中，調(diào)制涂敷液。
其次，通過例如滾筒涂敷法、刀片涂敷法、氣刀涂敷法、門滾筒(Gate Roll)涂敷法、棒涂敷法、施膠壓榨法(Size Press method)、噴涂涂敷法、凹版涂敷法、簾涂敷法、旋轉(zhuǎn)涂敷法等的涂敷方法在透明襯底的表面上涂敷所制備的涂敷液。然后，使用熱風干燥爐、熱鼓、熱盤等使涂敷膜干燥，由此形成包含墨水的墨水接收層。
本發(fā)明中的光學濾波器的制造方法，通過上述方法在透明襯底上形成墨水接收層后，通過使用液體吐出裝置在墨水接收層上吐出墨水，制造光學濾波器。具體而言，隨著設(shè)置于液體吐出裝置中的噴墨頭相對于透明襯底進行掃描，墨水從噴墨頭吐出到墨水接收層。
只要可以從噴墨頭吐出，本發(fā)明中所用的墨水就不限于特定的某一種。這里，作為墨水，可以使用水系墨水和油系墨水，但是，從由噴墨頭吐出的可靠性考慮，優(yōu)選水系墨水。
作為用于在光學濾波器中施加光量調(diào)節(jié)功能的墨水的色材，可以使用各種染料和顏料。例如，在制造ND濾波器的情況下，由于在整個可見光區(qū)要求基本平坦的透射率特性，所以優(yōu)選使用包含各種染料和顏料的適當組合的色材。
本發(fā)明中所用的墨水含有上述色材和液媒體?？梢詫⑺蚋鞣N有機溶劑用作該液媒體，并且可以將下面舉出的各種水溶性有機溶劑用作水性媒體。
即，水溶性有機溶劑可列舉如下例如，甲醇、乙醇、n-丙醇、異丙醇、n-丁醇、仲丁醇、叔丁醇、異丁醇、n-戊醇等的具有1～5個碳的烷醇；二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等的酰胺；丙酮、雙丙酮醇等的酮或酮醇；四氫呋喃、二氧雜環(huán)乙烷等的醚；二甘醇、三甘醇、四甘醇、二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等的氧化乙烯或氧化丙烯共聚物；乙二醇、丙二醇、三丙二醇、三甘醇、1，2，6-己烷三醇等的烷撐二醇；甘油；乙二醇一甲基(或乙基)醚、二甘醇一甲基(或乙基)醚、三甘醇一甲基(或乙基)醚等的低烷基醚；三甘醇二甲基(或乙基)醚、四甘醇二甲基(或乙基)醚等的多元醇的低二烴基醚；單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等的鏈烷醇胺；環(huán)丁砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮或1，3-二甲基-2-咪唑烷酮。
可以單獨或作為混合物使用上述水溶性有機溶劑。另外，作為本發(fā)明中使用的墨水，除了上述的成分以外，為了得到具有所希望的物理性能值的墨水，可以添加表面活性劑、消泡劑、防腐劑等的各種添加劑。
在本發(fā)明中，通過使用液體吐出裝置，將含有上述成分(液媒體)和色材的墨水施加于在透明襯底上形成的墨水接收層，以形成所需的光量調(diào)節(jié)區(qū)域。另外，將不含色材的墨水(基本透明的墨水)施加于光量調(diào)節(jié)區(qū)域以外的透明區(qū)域。
作為這種情況下墨水的施加方式，可以使用下列方法使用作為能量產(chǎn)生元件的電熱轉(zhuǎn)換器的熱型墨水施加方法、通過在墨水中產(chǎn)生氣泡而吐出墨水的墨水施加方法、或使用壓電元件并通過使壓電元件振動而吐出墨水的壓電型墨水施加方法。
如下所述，當需要改變所需的墨水吐出量時，由于在壓電型墨水施加方法中可以比較簡單地調(diào)節(jié)墨水吐出量，所以這種方法是優(yōu)選的。
作為通過驅(qū)動噴墨頭而施加墨水的裝置，雖然可以使用商業(yè)的液體吐出裝置，但在這種情況下，由于要通過打印機驅(qū)動器進行伽馬修正和色變換處理，所以需要適當注意。因此，優(yōu)選使用與墨水的吐出條件相對應(yīng)的液體吐出裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過適當控制從噴墨頭吐出的墨水的狀態(tài)，可以形成具有均勻光量調(diào)節(jié)功能(均勻濃度)的光量調(diào)節(jié)區(qū)域、和具有光量調(diào)節(jié)功能連續(xù)性或階段性變化的濃度梯度的光量調(diào)節(jié)區(qū)域。特別地，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以很容易地用相同工序制成具有濃度梯度的光學濾波器和具有均勻濃度的光學濾波器。
這一點與現(xiàn)有技術(shù)中通過蒸鍍制造光學濾波器的情況非常不同，所以在制造上是很有利的。即，在制造光學濾波器時，不需要現(xiàn)有技術(shù)中的蒸鍍工序和摻進染料，就可以以高產(chǎn)量和低成本制造光學特性優(yōu)良的光學濾波器。
例如，可以通過控制從噴墨頭吐出的墨水的吐出量、墨水接收層表面上的墨水的吐出位置、所用的墨水的種類和墨點的數(shù)量，將通過從墨水接收層的墨水的施加而形成的光量調(diào)節(jié)區(qū)域的狀態(tài)調(diào)節(jié)為所需的狀態(tài)。
如上所述，在本發(fā)明中，將不含色材的墨水，即基本透明的墨水施加于光量調(diào)節(jié)區(qū)域以外的區(qū)域，即透明區(qū)域。在這種情況下，通過控制墨水吐出量和墨點的數(shù)量，可以將透明區(qū)域和光量調(diào)節(jié)區(qū)域的光路長度設(shè)定為相等。
在將墨水施加于透明襯底上的墨水接收層中之后，如果需要，使用熱風干燥劑、熱鼓、熱盤等進行干燥處理。特別地，當在吸收墨水的材料中混入交聯(lián)劑時，進行通過加熱或光輻射而使墨水接收層硬化的處理是有效的。通過這種處理，可以使光學濾波器具有優(yōu)良的機械性能。
在本發(fā)明的光學濾波器的制造方法中，在通過在上述透明襯底的墨水接收層上施加含有色材的墨水而形成光量調(diào)節(jié)區(qū)域后，通過在透明襯底上施加不含色材的墨水，使光量調(diào)節(jié)區(qū)域和透明區(qū)域的光路長度相等。另外，如果需要，可以在墨水接收層上設(shè)置透明的平坦化層(第2層)。
該透明平坦化層用于防止在墨水接收層的表面和內(nèi)部出現(xiàn)光散射。作為形成透明平坦化層用的材料，優(yōu)選使用折射率與上面列舉的可以接收墨水的材料(墨水接收層的材料)差別較小的材料。當墨水接收層和透明平坦化層之間的折射率差較大時，由于這些層的邊界界面中的反射等的影響，使得光學濾波器中的光的散射成分增加。
作為透明平坦化層用的材料，可以優(yōu)選在所列舉的接收墨水的材料中，與墨水接收層的密合性良好、形成平坦化層時的機械強度、光學特性等滿足光學濾波器的必要性能、且可以在接收層上進行層疊的材料。但是，本發(fā)明不限于這些材料。
當將這些材料用作涂敷液并在墨水接收層的表面上形成透明平坦化層時，例如，可以使用下述方法滾筒涂敷法、刀片涂敷法、氣刀涂敷法、門滾筒涂敷法、棒涂敷法、施膠壓榨法、噴涂涂敷法、凹版涂敷法、簾涂敷法、旋轉(zhuǎn)涂敷法等。另外，通過使用這些方法形成透明平坦化層的膜后，例如，可以使用熱風干燥爐、熱鼓、熱盤等使膜干燥。
另外，在上述的墨水接收層中包含氧化鋁等粒子且在這些粒子之間產(chǎn)生的間隙中吸收墨水的間隙吸收型光學濾波器的情況下，在施加墨水后，可以在這些間隙中嵌入硅油、脂肪酸酯等液體材料。在這種情況下，為了防止填充的液體材料從墨水接收層流失，優(yōu)選在墨水接收層的表面上形成(覆蓋)上述透明平坦化層。
在本發(fā)明的作為光量調(diào)節(jié)部件的光學濾波器的制造方法中，為了提高光學濾波器的光學特性，可以在透明平坦化層或透明襯底上形成反射防止層(第3層)。只要能夠抑制表面反射，都可以作為反射防止膜使用的材料，例如，可以使用蒸鍍膜中用的無機物，也可以使用氟樹脂等的有機物。但本發(fā)明不限于這些材料。
下面，具體說明本發(fā)明的光學濾波器的制造方法、由該方法得到的本發(fā)明的光學濾波器和使用該光學濾波器的光量調(diào)節(jié)裝置。
本發(fā)明不限于本實施方式。另外，在以下的說明中，除非特別說明，“份”或“％”都以質(zhì)量為基準。
圖1～圖7是說明本發(fā)明的實施方式1的圖。在本實施方式中，將用于均勻衰減各波段內(nèi)的可見光的ND濾波器用作光量調(diào)節(jié)部件。但是，本發(fā)明也同樣可以用于衰減可見光波段內(nèi)的特定波段的光的光學濾波器和用于衰減紫外線和紅外線的光學濾波器。
圖1A是ND濾波器的正視圖。在該圖中，110是ND濾波器，它具有作為基本透明的第1區(qū)域的透明區(qū)域101R和作為具有光量調(diào)節(jié)功能的第2區(qū)域的光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P。圖1B是沿圖1A中A-A′的ND濾波器的斷面圖。
下面，說明本實施方式中的ND濾波器的制造方法。
首先，將厚100μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜111用作ND濾波器110的透明襯底，并用下述方法在其上表面上形成墨水接收層(第1層)112。
將聚乙烯醇(日本合成化學(株)制、Gohsenol GM-14L)用作涂敷液，并調(diào)制包含換算成固形成分為10份的該聚乙烯醇樹脂的水溶液。其次，通過使用線棒(wire bar)將所得到的涂敷液涂敷在作為透明襯底的PET膜111上。然后，通過熱風干燥烤箱在100℃、5分鐘的條件下進行干燥。這樣制造的墨水接收層112的厚度為7μm。
在本實施方式中，用下述方法調(diào)制用于向ND濾波器110賦予光量調(diào)節(jié)功能的墨水。即，制備施加于圖1的ND濾波器110的透明區(qū)域101R的不含色材的1種墨水(墨水1)和施加于具有光量調(diào)節(jié)功能的光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P的含有色材的5種墨水(墨水2～6)，共計6種墨水。
作為施加光量調(diào)節(jié)功能的墨水，制備由圖1所示的成分組成并含有色材濃度不同的黑色色材的墨水2～6的5種墨水。
另外，為了得到在可見光區(qū)內(nèi)基本平坦的分光透射率(基本相等的分光透射率)，所用色材優(yōu)選使用多種染料的混合物。
表1實施例1中所用的墨水的組成(單位wt％)

*由日本Kawaken Fine Chemicals公司制通過使用微小液滴吐出裝置在PET膜111上施加含有色材濃度不同的5種色材的墨水(墨水2～5)和不含色材的墨水(墨水1)，形成ND濾波器。下面說明這種形成方法。
圖3表示微小液滴吐出裝置201的結(jié)構(gòu)。在該圖中，PET膜111通過壓輪212以在平坦裝置211上壓接的狀態(tài)進行保持。通過伴隨線輸送馬達213的旋轉(zhuǎn)的壓輪212的旋轉(zhuǎn)，沿箭頭Av的方法輸送PET膜111。214表示薄板傳感器，它判斷PET膜111是否供應(yīng)到平坦裝置211上。
231表示記錄頭，它由導(dǎo)軸221保持，從而可以沿箭頭AH的方向移動。記錄頭231伴隨支架驅(qū)動器222的旋轉(zhuǎn)的帶223的動作以恒定的速度沿平坦裝置211的縱向移動。由線性編碼器224檢測記錄頭231的位置。225表示原位傳感器，它檢測記錄頭231是否返回到圖3中右端的初始位置。
記錄頭231有6組噴嘴單元。在各噴嘴單元中填充表1所示的墨水1～墨水6。并且，在各噴嘴單元中設(shè)置加熱器。該加熱器中的熱量使各噴嘴單元中的墨水氣化以產(chǎn)生氣泡。然后墨水液滴通過由氣泡產(chǎn)生的壓力波吐出。
圖4是微小液滴吐出裝置的控制電路圖。
251是控制整個微小液滴吐出裝置的動作的CPU，252是對于CPU251指示電源打開或印刷開始等的開關(guān)單元。253是對于墨水接收層112生成墨水的印刷濃度圖案等的PC(個人計算機)等的外部設(shè)備。
收到從CPU251發(fā)出的控制信號的馬達控制電路215驅(qū)動線供給線供給馬達213，由此通過壓輪212沿圖3中的箭頭Av方向(副掃描)輸送PET膜111。這時，薄板傳感器214檢測PET膜111是否存在，并且，當平坦裝置211上不存在PET膜111時，進行PET膜111的板供給動作。收到從CPU251發(fā)出的控制信號的馬達控制電路226驅(qū)動支架驅(qū)動器222，以沿圖3的箭頭AH方向(主掃描)驅(qū)動記錄頭231。
具體而言，將連續(xù)旋轉(zhuǎn)的直流馬達用作支架馬達222，并且CPU251在從線性編碼器224得到的位置信號的基礎(chǔ)上精確控制支架馬達222的驅(qū)動。原位傳感器225檢測記錄頭231在完成一個主掃描之后是否返回到初始位置。
233表示將由外部設(shè)備253產(chǎn)生的濃度圖案轉(zhuǎn)換為微小液滴的吐出圖案的記錄數(shù)據(jù)處理電路。頭驅(qū)動器232基于由該處理電路223產(chǎn)生的信號控制記錄頭231內(nèi)的加熱器244，從而使得噴嘴單元中的墨水吐出到墨水接收層112。
在本實施方式中，將含有表1中所示的色材的墨水2～5施加到PET膜111中的墨水接收層112上，以形成具有設(shè)定濃度圖案的光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P。并且，將不含色材的墨水1施加到光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P以外的區(qū)域，以形成透明區(qū)域101R。
由于由高分子形成墨水接收層112，所以當墨水接收層112吸入墨水即水時，會發(fā)生膨潤，使得墨水接收層112的膜厚發(fā)生變化。當僅將墨水施加到光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P時，與墨水接收層112的光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P對應(yīng)的部分就會發(fā)生膨潤，但與墨水接收層112的透明區(qū)域101R對應(yīng)的部分則不發(fā)生膨潤。結(jié)果，在光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P和透明區(qū)域101R之間就會出現(xiàn)一些臺階，即，墨水接收層112中的厚度出現(xiàn)了不同，且各區(qū)域101P和101R中的光路長度出現(xiàn)不同。
對于此，如本實施方式中，不僅將墨水施加到光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P，而且將其施加到透明區(qū)域101R，所以各區(qū)域的墨水接收層都出現(xiàn)膨脹。即，當墨水接收層112中含有墨水時，由于只有含有墨水的墨水接收層112的厚度增加，因此，通過不但光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P中含有墨水(著色的墨水)，而且作為基本上透明的區(qū)域的透明區(qū)域101R中也含有墨水(基本上透明的墨水)，使得墨水接收層112的厚度在光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P和透明區(qū)域101R中基本相等。這樣，光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P和透明區(qū)域101R中的光路長度可以基本相等。
下面，用下述方法在施加墨水的墨水接收層112上形成透明平坦化層(第2層)113。
首先，通過使用旋轉(zhuǎn)涂敷法在設(shè)置了墨水接收層112的基材上涂敷環(huán)氧型紫外線硬化樹脂。此時的旋轉(zhuǎn)涂機的條件設(shè)定為2000rpm和60秒。在涂敷后，用紫外線在200mW/cm2和60秒的條件下進行照射，以制成透明平坦化層113。這樣形成的透明平坦化層113的厚度等于20μm。
然后，通過使用蒸鍍法，在透明平坦化層113的表面和PET膜111的表面(未形成墨水接收層112和透明平坦化層113的一側(cè)的表面)上形成反射防止膜(第3層)114(圖1B)。如日本專利申請公開號No.H6(1994)-273601所述，將以氧化硅為主要成分的材料和以氧化鈦為主要成分的材料用作反射防止膜的形成方法中的形成材料，并通過使用電阻加熱方法或電子束加熱方法使上述2種材料加熱蒸發(fā)，并使其交替層疊，由此形成5層的反射防止膜。
然后，在壓制工序中進行沖壓，以得到具有所需形狀的ND濾波器110。
例如，在文獻1和文獻2中記載了ND濾波器110的光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P中透射率階段性或連續(xù)性變化時的光學優(yōu)越性。
如上所述，根據(jù)本實施方式中的簡易的光學濾波器的制造方法，為了使得作為第2區(qū)域的光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P的透射率階段性或連續(xù)性變化，通過形成著色圖案，制造用作光量調(diào)節(jié)部件的光學濾波器。當將該光學濾波器用于光量調(diào)節(jié)裝置中時，則本發(fā)明的光量調(diào)節(jié)裝置具有簡易且成本低的光量調(diào)節(jié)部件，并可以實現(xiàn)與上述公知的現(xiàn)有技術(shù)(專利文獻2等)相同的效果。
下面，制作使用本實施方式中制作的ND濾波器并作為攝像機用的光量調(diào)節(jié)裝置的光闌裝置。圖5A和圖5B表示作為光闌裝置中設(shè)置的部件之一的光闌葉片。101是一個光闌葉片(遮光部件)，110是由本發(fā)明的制造方法制造并固定在光闌葉片101上的ND濾波器。
圖6表示具有上述光闌葉片的光闌裝置的結(jié)構(gòu)。101是圖5A中所示的第1光闌葉片，102是第2光闌葉片(遮光部件)。103是通過孔部分103a與未示出的馬達結(jié)合并可沿孔部分103a旋轉(zhuǎn)的光闌葉片驅(qū)動桿。
在穴部分101a和102a中，第1光闌葉片101和第2光闌葉片102與設(shè)置在光闌葉片驅(qū)動桿103的兩端的銷103b和103c結(jié)合。105是在未示出的底板上形成的滑槽銷(guide pin)，它以可滑動的方式與在第1光闌葉片101的側(cè)緣區(qū)域上形成的溝部分101b或在第2光闌葉片102的側(cè)緣區(qū)域形成上的溝部分102b結(jié)合。106是在底板上形成的圓形的光路孔部分。
圖6表示光闌葉片101和102在全開狀態(tài)(開放狀態(tài))時的光闌機構(gòu)100的正視圖。當光闌從光闌葉片101和102的全開狀態(tài)縮小時，通過作為固定開口部的光路孔部分106的光束被第1光闌葉片101和第2光闌葉片102遮住，并通過具有濃度梯度的ND濾波器110而減光。這樣，可以逐漸減少通過光路孔部分106的光束的透射率，并且，無須極端減少光闌的開口面積，就可以實現(xiàn)充分的減光效果。
可以將固定在光闌葉片上的ND濾波器設(shè)計為這樣一種形狀，即，如圖5A的點線110a所示，在開放狀態(tài)下不覆蓋未示出的底板的光路孔部分106，或者，如圖5B的點線110b所示，在開放狀態(tài)下ND濾波器110的透明區(qū)域101R覆蓋光路孔部分106。
在攝影裝置中設(shè)置了具有本實施方式的ND濾波器的光闌裝置的情況下，對ND濾波器的光學特性進行評估。評估結(jié)果如下。
在攝影裝置的攝影光學系統(tǒng)中設(shè)置光闌裝置，并通過用分辨率測試圖進行攝影，測定MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))。由此測定的分辨率測試圖的像面上的空間頻率為63線對(line pair)/mm。
在ND濾波器110覆蓋光路孔部分106的一半(光闌值F＝2.4)的狀態(tài)下，水平方向的MTF等于61.5％。
另一方面，沒有將不含色材的透明墨水1施加到透明區(qū)域101R(圖1的光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P以外的區(qū)域)的ND濾波器的MTF的測定結(jié)果等于41.5％。此時的測定條件與通過使用上述本實施方式的ND濾波器110而測定的情況相同。
如上所述，得到了使用本實施方式的ND濾波器而使MTF值提高的結(jié)果。即，證明了將不含色材的透明墨水施加到透明區(qū)域101R是十分有效的。
另外，圖2表示由本實施方式中的ND濾波器的激光干涉儀得到的波像差的測定結(jié)果。圖2是圖1的A-A′中的透過波像差的測定結(jié)果。
如圖2中所示，本實施方式中的ND濾波器的波面的相位的最大值和最小值的差，即，波像差等于0.2λ。一般而言，只要波像差不大于λ/4，就不會影響攝影圖像，上述結(jié)果充分滿足該值。
圖7表示在攝影裝置(光學裝置)內(nèi)設(shè)置作為圖6中所示的光量調(diào)節(jié)裝置的光闌裝置的情況。在本實施方式中，將說明下面一種情況，即，將通過攝像元件將由攝影光學系統(tǒng)形成的光信號光電轉(zhuǎn)換為電信號，然后將電信號記錄為數(shù)字數(shù)據(jù)(靜止圖像數(shù)據(jù)或動畫圖像數(shù)據(jù))的攝像機用作光學裝置。
400是具有多個透鏡單元的攝影光學系統(tǒng)，它具有第1透鏡單元401、第2透鏡單元402、第3透鏡單元403和圖6中所示的光闌裝置100。具體而言，第1透鏡單元401是固定的前單元(front-cell)透鏡單元，第2透鏡單元402是聚束柵(variator)透鏡單元，第3透鏡單元403是聚焦透鏡單元。404是光學低透過濾波器。
在攝影光學系統(tǒng)400的焦點位置(預(yù)定成像面)上設(shè)置攝像元件411。該攝像元件具有將通過攝影光學系統(tǒng)收到的光能轉(zhuǎn)換為電荷的多個光電轉(zhuǎn)換部分、蓄積轉(zhuǎn)換的電荷的電荷蓄積部分和將蓄積的電荷輸送到外部的電荷輸送部分。具體而言，將二維CCD等的光電轉(zhuǎn)換元件用作攝像元件411。
421是液晶顯示器等的顯示單元，它根據(jù)從CPU431發(fā)出的控制信號顯示使用攝像元件411取得的物體圖像和光學裝置的動作狀態(tài)。422是操作開關(guān)單元，它具有變焦開關(guān)、攝影準備開關(guān)、攝影開始開關(guān)和設(shè)定快門速度等的攝影條件的開關(guān)。CPU431與從這些開關(guān)的輸出相對應(yīng)執(zhí)行設(shè)定的動作。
423是致動器，它根據(jù)從CPU431發(fā)生的輸出信號進行驅(qū)動。該致動器423是驅(qū)動聚焦透鏡單元403以調(diào)節(jié)攝影光學系統(tǒng)400的焦點狀態(tài)并驅(qū)動其它部件時的驅(qū)動源。
CPU431判斷由攝像元件411捕獲的物體圖像的平均濃度是否與內(nèi)存431a中儲存的適當曝光的相應(yīng)數(shù)值相一致。如果兩者存在差異，即在曝光不足或曝光過剩的情況下，則根據(jù)差值(絕對值)改變光闌開口或改變向攝像元件411蓄積電荷的時間。
當改變光闌時，CPU431通過光闌驅(qū)動電路432驅(qū)動未示出的馬達，以使圖6中所示的光闌葉片驅(qū)動桿103沿孔部分103a旋轉(zhuǎn)。這樣，光闌葉片101和102沿圖6中的箭頭f所示的方向(圖6中的上下方向)移動。這樣，攝影光束通過的光通過口的開口面積的大小發(fā)生變化。即，如果光闌葉片驅(qū)動桿103沿圖6中的順時針方向旋轉(zhuǎn)，則光通過口的開口面積逐漸漸??；如果光闌葉片驅(qū)動桿103沿圖6中的逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則光通過口的開口面積增大。
這樣，通過改變光闌的開口面積或電荷蓄積時間，可以得到最佳的曝光。
將以最佳曝光在攝像元件411上成像的物體圖像作為與該亮度強弱相對應(yīng)的各像素的電荷量轉(zhuǎn)換為電信號。通過放大電路441進行放大后，通過相機信號處理電路442進行所定的圖象校正等的處理?？梢酝ㄟ^A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信號處理進行這種處理。將由此得到的視頻信號輸出到記錄器443，并將其記錄在未示出的記錄介質(zhì)中。
當通過在上述結(jié)構(gòu)的攝影裝置(光學裝置)中配置具有本實施方式的光學濾波器的光闌裝置而產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)時，可以得到折射影響較小的良好的圖像數(shù)據(jù)。
在本實施方式的光闌裝置中，在光闌葉片101和102上固定ND濾波器110。但是，ND濾波器可以不用固定在光闌葉片上而獨立動作。并且，也可以將本實施方式的光量調(diào)節(jié)裝置用于攝影裝置(透鏡一體型的照相機或固定在照相機中的透鏡裝置)以外的激光束打印機等的光學設(shè)備。
在本實施方式中，透明區(qū)域(第1區(qū)域)101R與光量調(diào)節(jié)區(qū)域(第2區(qū)域)101P中的墨水接收層的厚度基本相等，使得透明區(qū)域101R和光量調(diào)節(jié)區(qū)域101P中的光路長度基本相等。因此，例如，當在攝影裝置中的光闌裝置(光量調(diào)節(jié)裝置)中使用ND濾波器110時，可以防止攝影圖像的分辨率下降。
權(quán)利要求
1.一種光學濾波器，包含透明襯底；以及在上述透明襯底的表面上形成的第1層，其特征在于，上述第1層具有基本透明的第1區(qū)域和含有著色的墨水并能夠調(diào)節(jié)光量的第2區(qū)域，并且上述第1區(qū)域和上述第2區(qū)域中的光路長度基本相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學濾波器，其特征在于，上述第1區(qū)域和上述第2區(qū)域中的上述第1層的厚度基本相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學濾波器，其特征在于，上述第1層在上述第1區(qū)域中含有基本透明的墨水，并在上述第2區(qū)域中含有著色的墨水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學濾波器，其特征在于，上述第1區(qū)域和上述第2區(qū)域中的光路長度差在可見光波段中小于等于1/4波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學濾波器，其特征在于，上述第2區(qū)域中的透射率恒定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學濾波器，其特征在于，上述第2區(qū)域中的透射率分段地或連續(xù)地變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光學濾波器，其特征在于，上述第2區(qū)域中的可見光波段的分光透射率基本相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學濾波器，其特征在于，在上述第1層上具有保護該第1層并使其平坦化的第2層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的光學濾波器，其特征在于還包含抑制光的表面反射的第3層，且上述第3層設(shè)置在上述透明襯底中的未形成上述第1層的表面和上述第2層的表面中的至少一個表面上。
10.一種光學濾波器的制造方法，該光學濾波器具有基本透明的第1區(qū)域和被著色而能夠調(diào)節(jié)光量的第2區(qū)域，該方法包括在透明襯底的表面上形成第1層的第1工序；以及將基本透明的墨水施加于上述第1層中的上述第1區(qū)域上并將著色的墨水施加于上述第1層中的上述第2區(qū)域上的第2工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的光學濾波器的制造方法，其特征在于，在上述第2工序中施加墨水，使得上述第1區(qū)域和上述第2區(qū)域中的光路長度基本相等。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的光學濾波器的制造方法，其特征在于，在上述第2工序中施加墨水，使得上述第1區(qū)域和上述第2區(qū)域中的上述第1層的厚度基本相等。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或12的光學濾波器的制造方法，還包括在上述第1層上形成用于保護該第1層并使其平坦化的第2層的第3工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的光學濾波器的制造方法，還包括在上述透明襯底中的未形成上述第1層的表面和上述第2層的表面中的至少一個表面上形成抑制光的表面反射的第3層的第4工序。
15.一種光量調(diào)節(jié)裝置，包含根據(jù)權(quán)利要求1的光學濾波器；以及改變光通過口的開口面積的遮光部件，其特征在于，上述光學濾波器可以相對于由上述遮光部件形成的光通過口進行動作。
16.一種光學設(shè)備，包含透鏡；以及根據(jù)權(quán)利要求15的光量調(diào)節(jié)裝置。
全文摘要
提供一種光學濾波器及其制造方法、光量調(diào)節(jié)裝置及光學設(shè)備，可以以低成本制造光學特性優(yōu)良的光學濾波器。該光學濾波器具有透明襯底和在該透明襯底的表面上形成的第1層。該第1層具有基本透明的第1區(qū)域和含有著色的墨水并可以調(diào)節(jié)光量的第2區(qū)域，且第1區(qū)域和第2區(qū)域中的光路長度基本相等。
文檔編號G02B5/00GK1573359SQ20041004766
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者鯰江英利子, 大貫一朗, 宮崎健, 八島正孝, 柏崎昭夫 申請人:佳能株式會社