專利名稱：吸收型多層膜中性濾光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種使可見(jiàn)區(qū)域的透射光衰減的吸收型多層膜中性(ND)濾光片，特別是涉及采用樹(shù)脂薄膜、樹(shù)脂板或者玻璃薄板等薄的基板的吸收型多層膜ND濾光片的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
這種ND濾光片(Neutral Density Filter)中公知的有反射入射光而使之衰減的反射型ND濾光片、吸收入射光而使之衰減的吸收型ND濾光片。而在反射光成問(wèn)題的透鏡光學(xué)系統(tǒng)中編入ND濾光片時(shí)，通常使用吸收型ND濾光片，該吸收型ND濾光片中，存在有向基板本身混合吸收物質(zhì)(有色玻璃ND濾光片)或涂敷吸收物質(zhì)的類型、以及基板本身并不進(jìn)行吸收而是在其表面上形成的薄膜進(jìn)行吸收的類型。還有，在后者的情況下，為防止薄膜表面的反射而將上述薄膜構(gòu)成為多層膜，而具有衰減透射光的功能以及防止反射的效果。
而作為上述薄膜由多層膜構(gòu)成的吸收型多層膜ND濾光片，在JP專利第3359114號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了組合電介質(zhì)層與鈦氧化層的多層膜，還有，JP特開(kāi)2002-350610號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了組合電介質(zhì)膜與鈮膜層的多層膜。
還有，JP特開(kāi)平10-133253號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種為避免由于機(jī)械性接觸而發(fā)生劃傷，而在至少一方的最表面上形成電介質(zhì)的硬質(zhì)膜層的方法。
但是，使用在小的薄型的數(shù)碼相機(jī)上的吸收型多層膜ND濾光片，由于組合空間狹小而需要基板自身變薄，作為基板而適用非常薄的玻璃基板或樹(shù)脂板、樹(shù)脂薄膜。
但是，作為基板適用非常薄的玻璃基板或樹(shù)脂板、樹(shù)脂薄膜時(shí)，會(huì)發(fā)生如下所示的特有的問(wèn)題。
即，如果在非常薄的玻璃基板或樹(shù)脂板、樹(shù)脂薄膜的每側(cè)單面上形成結(jié)構(gòu)不同的多層膜，則由于所形成的各個(gè)多層膜的膜應(yīng)力而基板會(huì)向一側(cè)彎曲。這時(shí)，如果在各單側(cè)的多層膜的每一個(gè)上綜合的膜應(yīng)力被抵消的理想的成膜條件、也就是即使在僅單面上成膜時(shí)基板也不會(huì)彎曲的條件下進(jìn)行成膜，則縱然在兩面上形成多層膜，基板也不會(huì)彎曲。而作為綜合的膜應(yīng)力可以被抵消的上述方法，存在有在每一層上消除膜應(yīng)力的方法、通過(guò)交替層疊拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力的膜而消除膜應(yīng)力的方法，但使多層膜的膜應(yīng)力變?yōu)榱愕那闆r在現(xiàn)實(shí)中是很困難的。
例如，如圖1所示，在基板3的一個(gè)面上形成吸收型多層膜1、而在另一個(gè)面上形成反射防止膜2的一般的吸收型多層膜ND濾光片的情況下，如果吸收型多層膜1與反射防止膜2的膜應(yīng)力平衡不好，則在基板3由非常薄的玻璃基板或樹(shù)脂板、樹(shù)脂薄膜構(gòu)成的情況下，基板會(huì)彎曲。而且，在金屬膜很薄、且?guī)缀醵际怯蒘iO2構(gòu)成的圖1所示的上述吸收型多層膜1的情況下，通過(guò)將上述的拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力的膜交替層疊而消除膜應(yīng)力的方法，由于金屬膜很薄而不能使用，需要將SiO2膜的膜應(yīng)力調(diào)整為零。但是將SiO2膜的膜應(yīng)力調(diào)整為零的成膜條件在現(xiàn)實(shí)中設(shè)定困難。
而且，當(dāng)基板彎曲時(shí)，存在將該ND濾光片粘接或者熔敷時(shí)操作變難的問(wèn)題，并且，在攝像元件的附近使用時(shí)也有可能發(fā)生圖像會(huì)歪曲的弊病。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是著眼于這樣的問(wèn)題而完成的，其目的是提供一種吸收型多層膜ND濾光片，即使在適用樹(shù)脂薄膜、樹(shù)脂板或者玻璃薄板等的薄膜基板的情況下，也很難發(fā)生基板的彎曲，且批量生產(chǎn)性優(yōu)良，而且對(duì)于波長(zhǎng)可以得到平穩(wěn)的透射率衰減。
還有，本發(fā)明的其他的目的是提供一種通過(guò)磁控濺射法制造時(shí)可以穩(wěn)定生產(chǎn)特性統(tǒng)一的濾光片的吸收型多層膜ND濾光片。
即，本發(fā)明所述的一種吸收型多層膜ND濾光片，是將使透射光衰減的吸收型多層膜設(shè)置在由樹(shù)脂薄膜、樹(shù)脂板或者玻璃薄板構(gòu)成的基板上的吸收型多層膜ND濾光片，其特征在于上述吸收型多層膜是由如下這樣的多層膜構(gòu)成的，該多層膜是通過(guò)交替層疊由SiO2、Al2O3或者它們的混合物構(gòu)成的電介質(zhì)層和由Ni單體或者Ni類合金構(gòu)成的金屬膜層而形成的，并且，該吸收型多層膜在上述基板的兩面上分別形成，從而成為以該基板為中心而相互對(duì)稱的膜結(jié)構(gòu)，同時(shí)基板的彎曲的曲率半徑被調(diào)整為大于等于500mm。
作為上述Ni類合金，是將從Ti、Al、V、W、Ta、Si中選擇的1種或1種以上的元素添加到Ni中的Ni類合金材料。
而且，根據(jù)本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片，因?yàn)樵谟蓸?shù)脂薄膜、樹(shù)脂板或者玻璃薄板所組成的基板的兩面上形成以該基板為中心而相互對(duì)稱的膜結(jié)構(gòu)的吸收型多層膜，而使兩面的膜應(yīng)力相互抵消，因此，即使是很薄的基板，也能夠?qū)崿F(xiàn)將其曲率半徑調(diào)整為大于等于500mm的平坦性優(yōu)良的吸收型多層膜ND濾光片。
還有，由于作為吸收型多層膜中的金屬膜層而使用在可見(jiàn)區(qū)域中的光譜透射率的波長(zhǎng)依賴性小的Ni單體或者是Ni類合金，所以能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)波長(zhǎng)可以得到平穩(wěn)的透射率衰減的吸收型多層膜ND濾光片。
進(jìn)一步，由于在基板的兩面上形成了以該基板為中心而相互對(duì)稱的膜結(jié)構(gòu)的吸收型多層膜，所以制造吸收型多層膜ND濾光片時(shí)的生產(chǎn)性優(yōu)異，且由于被消除了表背面的區(qū)別，故管理也變得簡(jiǎn)單。
特別是，在由將從Ti、Al、V、W、Ta、Si中選擇的1種或其以上的元素添加到Ni中的Ni類合金材料構(gòu)成上述金屬膜層的情況下，由于Ni靶的強(qiáng)磁特性減弱，因此，能夠通過(guò)磁控濺射法穩(wěn)定生產(chǎn)特性統(tǒng)一的吸收型多層膜ND濾光片。


圖1是以往例子的吸收型多層膜ND濾光片的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2是以往例子(比較例)的吸收型多層膜ND濾光片的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖3是表示以往例子的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜的理論光譜透射特性的曲線圖。
圖4是表示以往例子的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜的理論光譜反射特性的曲線圖。
圖5是表示以往例子的吸收型多層膜ND濾光片的多層反射防止膜的理論光譜反射特性的曲線圖。
圖6是本發(fā)明(實(shí)施例)的吸收型多層膜ND濾光片的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖7是表示表2所示的本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜的理論光譜透射特性的曲線圖。
圖8是表示表2所示的本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜的理論光譜反射特性的曲線圖。
圖9是表示實(shí)施例1的吸收型多層膜ND濾光片的光譜透射特性的曲線圖。
圖10是表示比較例的吸收型多層膜ND濾光片的光譜透射特性的曲線圖。
圖11是表示Ni薄膜、Cr薄膜、Nb薄膜以及Ta薄膜的透射率和波長(zhǎng)的關(guān)系的曲線圖。
圖12是表示表3所示的本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜的理論光譜透射特性的曲線圖。
圖13是表示表3所示的本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜的理論光譜反射特性的曲線圖。
圖14是表示實(shí)施例3的吸收型多層膜ND濾光片的光譜透射特性的曲線圖。
圖15是表示表4所示的本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜的理論光譜透射特性的曲線圖。
圖16是表示表4所示的本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜的理論光譜反射特性的曲線圖。
圖17是表示實(shí)施例4的吸收型多層膜ND濾光片的光譜透射特性的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，利用附圖對(duì)本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
另外，利用在使用波段區(qū)域沒(méi)有吸收的薄的基板時(shí)，在基板兩面形成相同的膜結(jié)構(gòu)并具有反射防止功能的吸收型多層膜而實(shí)現(xiàn)所希望的透射率，需要考慮各吸收型多層膜的種種的吸收而進(jìn)行設(shè)定。
即，為制作透射率為25％的ND濾光片，需要在兩面上分別形成透射率為50％(＝25％)的吸收型多層膜，還有，為制作透射率為12.5％的ND濾光片，需要在兩面上分別形成透射率為35％(＝12.5％)的吸收型多層膜。
首先，圖2表示透射率為12.5％的以往例子的吸收型多層膜ND濾光片。即該以往例子的吸收型多層膜ND濾光片，是由薄膜(PC聚碳酸酯)基板5、在該基板5的表面形成的具有反射防止功能的吸收型多層膜(具體而言是由“Ni單體所組成的金屬膜層9/SiO2所組成的電介質(zhì)層8/上述金屬膜層9/上述電介質(zhì)層8/上述金屬膜層9/上述電介質(zhì)層8”構(gòu)成)6、在基板5的背面形成的多層反射防止膜(具體而言是由“Ta2O5所組成的金屬膜層11/SiO2所組成的電介質(zhì)層10/上述金屬膜層11/上述電介質(zhì)層10”構(gòu)成)7構(gòu)成其主要部分。另外，在下面的表1中，分別表示上述吸收型多層膜和多層反射防止膜的具體的膜結(jié)構(gòu)、構(gòu)成材料、各層的膜厚以及折射率。另外，將以前例子的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜6的理論光譜透射特性在圖3中表示，將吸收型多層膜6的理論光譜反射特性在圖4中表示，還有，將上述多層反射防止膜7的理論光譜反射特性在圖5中表示。
表1

另一方面，本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片，是將使透射光衰減的吸收型多層膜形成在由樹(shù)脂薄膜、樹(shù)脂板或玻璃薄板構(gòu)成的基板上的吸收型多層膜ND濾光片，其特征在于，上述吸收型多層膜是通過(guò)相互層疊由SiO2、Al2O3或者這些等的混合物組成的電介質(zhì)層與由Ni單體或者Ni類合金組成的金屬膜層的多層膜構(gòu)成，并且，該吸收型多層膜分別形成在上述基板的兩面上，使得成為以該基板為中心而相互對(duì)稱的膜結(jié)構(gòu)，同時(shí)將基板彎曲的曲率半徑調(diào)整到500mm或其以上。
而且，上述基板是由樹(shù)脂薄膜、樹(shù)脂板或者玻璃薄板構(gòu)成的，其材質(zhì)并沒(méi)有特別的限定，但優(yōu)選是透明的材料，考慮到批量生產(chǎn)性，優(yōu)選為能夠進(jìn)行后述的干式的輥式涂敷的具有柔性的基板。具有柔性的基板，與以往的玻璃基板等相比在廉價(jià)、輕量、變形性方面也很優(yōu)異。尤其是，作為基板，優(yōu)選樹(shù)脂板或者樹(shù)脂薄膜。
作為構(gòu)成上述基板的樹(shù)脂板或者玻璃薄板的具體例子，可以列舉出從二甲酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚內(nèi)烯酸酯(PAR)、聚碳酸酯(PC)、聚烯(PO)、以及降冰片烷的樹(shù)脂材料中選擇的樹(shù)脂板或者樹(shù)脂薄膜的單體，或者是從上述樹(shù)脂材料中選擇的樹(shù)脂板或者樹(shù)脂薄膜的單體與覆蓋該單體的單面或兩面的丙烯類有機(jī)膜的復(fù)合體。特別是，對(duì)于降冰片烷樹(shù)脂材料，具有代表性的可以列舉出日本哉翁(ゼオン)公司的哉噢諾阿(ゼオノア)(商品名)和JSR公司的阿通(ア一トン)(商品名)等。
還有，上述金屬膜層是由如上所述的Ni單體或者Ni類合金構(gòu)成的，但特別地最好是由將從Ti、Al、V、W、Ta、Si中被選擇的一種或其以上的元素添加到Ni中的Ni類合金材料構(gòu)成。
關(guān)于該理由的詳細(xì)內(nèi)容以后再敘述，其概略如下。即，用濺射法鍍Ni膜時(shí)，隨著Ni靶的連續(xù)使用，Ni靶的厚度變薄，從而在Ni靶變薄的部分，等離子空間的泄漏磁場(chǎng)變強(qiáng)。而在等離子空間的泄漏磁場(chǎng)變強(qiáng)時(shí)，放電特性(放電電壓、放電電流等)發(fā)生變化而成膜速度變化?？傊a(chǎn)時(shí)，如果同一Ni靶連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用，就會(huì)發(fā)生隨著Ni靶的消耗而Ni膜的成膜速度發(fā)生變化的問(wèn)題，從而很難穩(wěn)定生產(chǎn)特性統(tǒng)一的吸收型多層膜ND濾光片。為回避該問(wèn)題，如上所述，只要使用將從Ti、Al、V、W、Ta、Si中選擇的一種或其以上的元素添加到Ni中的Ni類合金材料來(lái)構(gòu)成上述金屬膜層即可。
其次，在圖6中表示本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片的一個(gè)具體例子，該吸收型多層膜ND濾光片，是由薄膜(PC聚碳酸酯)基板12和在該基板12的兩面分別形成的具有反射防止功能的吸收型多層膜13、16構(gòu)成其主要部分，且其透射率為12.5％。另外，在以下的表2中，分別表示上述吸收型多層膜13、16的具體的膜結(jié)構(gòu)、構(gòu)成材料、各層的膜厚以及折射率。還有，將本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜13、16的理論光譜透射特性表示在圖7中，并將其理論光譜反射特性表示在圖8中。
表2

而且，如表2所示，上述吸收型多層膜13、16，是從基板12側(cè)分別按順序交替層疊由Ni單體組成的金屬膜層15、18和由SiO2組成的電介質(zhì)層14、17而構(gòu)成的。另外，這些的層數(shù)是任意的。但在圖6中，表示由金屬膜層15、18、電介體層14、17均為兩層而合計(jì)4層而組成的吸收型多層膜13、16。還有，在表2中，金屬膜層15、18以及電介質(zhì)層14、17分別設(shè)定為同樣的膜厚，但是以將上述吸收型多層膜13、16形成為以基板12為中心相互對(duì)稱的膜結(jié)構(gòu)為條件，可以任意的調(diào)整各膜厚。
在這里，已經(jīng)確認(rèn)構(gòu)成上述金屬膜層15、18的Ni薄膜的透射率的波長(zhǎng)依賴性，與Cr薄膜、Ta薄膜以及Nb薄膜相比小。也就是，波長(zhǎng)在0.400～0.800μm中的Cr薄膜、Ta薄膜以及Nb薄膜的透射率的變動(dòng)幅度，如圖11的曲線圖所示，分別為14.7％、13.5％及11.8％，但在Ni薄膜中的透射率的變動(dòng)幅度為1.5％而很低。
但是，吸收型多層膜ND濾光片表面的反射變成雜散光，而給數(shù)碼相機(jī)等的畫(huà)質(zhì)帶來(lái)不好的影響。為此，為使吸收型多層膜ND濾光片表面也具有防止反射的效果，上述吸收型多層膜13、16由多層膜構(gòu)成。
而且，在本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片中，由Ni單體或者Ni類合金組成的金屬膜層的膜厚良好地被控制，并且，由Ni單體或者Ni類合金組成的Ni類薄膜在可見(jiàn)區(qū)域中的透射率的波長(zhǎng)依賴性較小，所以由金屬膜層和電介質(zhì)層構(gòu)成的吸收型多層膜，層數(shù)不需大量重疊，而可見(jiàn)區(qū)域中的光譜透射率的波長(zhǎng)依賴性小，對(duì)于波長(zhǎng)可以得到平穩(wěn)的透射率衰減。
另外，上述電介質(zhì)層(其中表2所示的)14、17是由SiO2組成的薄膜，優(yōu)選由相對(duì)由Ni單體組成的金屬膜層15、18具有盡可能低的折射率的材料(上述SiO2以外Al2O3或者SiO2和Al2O3的混合物)構(gòu)成。還有，為使具有吸收型多層膜的反射防止效果而最好是控制電介質(zhì)層14、17的膜厚。
而由Ni單體組成的金屬膜層15、18和由SiO2組成的電介體層14、17的各厚度，預(yù)先設(shè)定成上述吸收型多層膜13、16在可見(jiàn)區(qū)域(例如0.400μm～0.800μm程度)將規(guī)定的透射率和反射率保持一定，特別優(yōu)選上述金屬膜層15、18的各厚度為2～15nm。在該吸收型多層膜ND濾光片中，上述吸收型多層膜13、16是包含由Ni單體組成的金屬膜層15、18而形成的，因此，例如即使是4層這樣很少的層數(shù)，也具有充分平穩(wěn)的透射率光譜特性。
其次，本發(fā)明的上述吸收型多層膜，可以通過(guò)真空蒸鍍法、濺射法、離子鍍敷法來(lái)形成。
例如，濺射法是在利用蒸汽壓低的材料在基板上形成膜時(shí)，或需要精密的控制膜厚時(shí)的有效的薄膜形成方法，操作非常簡(jiǎn)便而被廣泛利用。通常的方法是在約10Pa或其以下的氬氣壓下，將基板作為陽(yáng)極，將成為膜原料的靶作為陰極，在這之間引起輝光放電而發(fā)生氬等離子體，并且，使等離子體中的氬陽(yáng)離子碰撞在陰極的靶上而使其濺射靶成分的粒子，并將該粒子堆積在基板上而成膜。
上述濺射法是通過(guò)氬等離子體的發(fā)生方法而進(jìn)行分類的，將使用高頻(RF)等離子體的稱為高頻濺射法，將使用直流等離子體的稱為直流濺射法。還有，在靶的背面配置磁鐵，而使氬等離子體在靶的正上方集中，即使是低氣壓也提高氬離子的碰撞效率而進(jìn)行成膜的方法被稱為磁控濺射法。
而且，本發(fā)明的吸收型多層膜中的金屬膜層，是通過(guò)例如在Ar的環(huán)境中采用Ni類金屬(Ni單體或者Ni類合金)的靶的直流磁控濺射法而形成的。還有，電介質(zhì)層通過(guò)例如在Ar以及O2的環(huán)境中采用Si或者Al靶的高頻磁控濺射法而形成的。通過(guò)將上述電介質(zhì)層利用高頻濺射法進(jìn)行成膜，可以防止反應(yīng)性濺射中發(fā)生的異常放電，從而能夠進(jìn)行穩(wěn)定的成膜。
但是，由于純Ni材料是強(qiáng)磁性體，因此，將上述金屬膜層利用直流磁控濺射法成膜時(shí)，用來(lái)作用于靶和基板之間的等離子體的來(lái)自配置在靶的背面的磁鐵的磁力，被Ni靶材料遮擋而向表面泄漏的磁場(chǎng)減弱，從而很難使等離子集中而進(jìn)行高效的成膜。為回避該問(wèn)題，最好使用使配置在靶背面的磁鐵的磁力增強(qiáng)(400高斯或其以上)的陰極(強(qiáng)磁場(chǎng)陰極)，而將通過(guò)Ni靶的磁場(chǎng)加強(qiáng)并進(jìn)行濺射成膜。
但是，即使采用了這種方法，在生產(chǎn)時(shí)也會(huì)發(fā)生如下所述的其他的問(wèn)題。即，如果隨著Ni靶的連續(xù)使用而靶的厚度減少，則如上所述，在靶的厚度變薄的部分等離子空間的泄漏磁場(chǎng)隨之變強(qiáng)。而當(dāng)?shù)入x子空間的泄漏磁場(chǎng)變強(qiáng)時(shí)，放電特性(放電電壓、放電電流等)發(fā)生變化而成膜速度也變化?？傊谏a(chǎn)時(shí)，如果同一個(gè)Ni靶連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用，則會(huì)發(fā)生隨著Ni靶的消耗而Ni膜的成膜速發(fā)生度變化的問(wèn)題，從而很難穩(wěn)定地生產(chǎn)特性統(tǒng)一的吸收型多層膜ND濾光片。為回避該問(wèn)題，如上所述，利用將從Ti、Al、V、W、Ta、Si中選擇的一種或其以上的元素添加到Ni中的Ni類合金材料構(gòu)成金屬膜層即可。
而且，在本發(fā)明中，例如，優(yōu)選使用含有Ti元素在5～15重量％的范圍的Ni類合金材料。將Ti量的下限設(shè)為5重量％的理由，是由于通過(guò)使之含有5重量％或其以上而可以使強(qiáng)磁特性極端減弱，即使配置了磁場(chǎng)強(qiáng)度低的通常的磁鐵的陰極也可以進(jìn)行直流磁控濺射成膜。還有，由于靶的磁場(chǎng)的遮蔽能力低，所以依賴于靶消耗的等離子空間的泄漏磁場(chǎng)的變化也小，故可以維持一定的成膜速度，從而可以穩(wěn)定地進(jìn)行成膜。還有，將Ti量的上限設(shè)為15.0重量％的理由，是由于若含有超過(guò)15.0重量％的Ti，則會(huì)形成大量的金屬互化物，從而可能會(huì)變成不是透射率的波長(zhǎng)依賴性小的材料。還有，Al元素、V元素、W元素、Ta元素、Si元素的添加量也是根據(jù)同樣的理由而決定的，添加這些Al元素、V元素、W元素、Ta元素、Si元素等時(shí)，優(yōu)選成為以Al元素的添加比例是3～8重量％、V元素的添加比例是3～9重量％、W元素的添加比例是18～32重量％、Ta元素的添加比例是5～12重量％、Si元素的添加比例是2～6重量％的范圍進(jìn)行添加而構(gòu)成的Ni類合金材料。
但是，添加到Ni中的元素為2種或其以上時(shí)，優(yōu)選調(diào)整到比各元素的添加量上限值低而使其不形成大量的金屬互化物。例如，將Ti和Si兩種元素添加到Ni中時(shí)，如果相對(duì)于7.5重量％的Ti添加量而Si元素的添加量超過(guò)5重量％時(shí)，即使這些添加量的數(shù)值在上述的組成范圍(Ti元素是5～15重量％，Si元素為2～6重量％)，有時(shí)金屬互化物的形成也很明顯。
還有，除了上述的Ti、Al、V、W、Ta、Si等元素以外，可以舉例Cu、Cr等作為使Ni的強(qiáng)磁特性減弱的添加元素。但是，將Cu元素作為添加元素時(shí)，與上述的Ti、Al、V等元素相比，具有相對(duì)于氧化物膜的Ni-Cu膜的粘合性變差的缺點(diǎn)。例如，涉及利用到與ND濾光片不同領(lǐng)域的電極材料中的靶材料的JP特開(kāi)2000-96167號(hào)公報(bào)中，認(rèn)為與氧化物的陶瓷基板之間的粘合性有問(wèn)題，而提出了利用Ni-Ti類合金代替Ni-Cu類合金的靶。因此，作為本發(fā)明的添加元素，Cu元素并不是適合的材料。還有，Cr元素對(duì)于上述粘合性并沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，但由于對(duì)環(huán)境帶來(lái)壞的影響所以不理想。
另外，上述金屬膜層與SiO2、Al2O3或者這些的混合物的電介質(zhì)層也可以在薄膜狀的基板上利用干式輥式涂敷法而形成。
而且，對(duì)于吸收型多層膜通過(guò)采用如上所述的結(jié)構(gòu)，可以提供一種在0.400μm～0.800μm的可見(jiàn)區(qū)域的整個(gè)區(qū)域中反射率為5％或其以下、并且透射率的變動(dòng)幅度在10％或其以內(nèi)的吸收型多層膜ND濾光片。
還有，從記載在表1和表2中的數(shù)值可以確認(rèn)，本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片，與以往的ND濾光片相比，基板兩面的各自的合計(jì)膜厚(以往例子的ND濾光片中其吸收型多層膜為270nm、多層反射防止膜為256nm，相對(duì)于此，本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片中基板單側(cè)的各吸收型多層膜為154nm)變薄到約一半程度，而且，因僅用2種膜材料而生產(chǎn)性也很出色。
還有，在本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片中，為了簡(jiǎn)化成膜條件而提高生產(chǎn)性，如表2所示，將由SiO2組成的電介質(zhì)層設(shè)計(jì)成兩面均具有全部相同的膜厚(70nm)，而由Ni單體組成的金屬膜層也設(shè)計(jì)成兩面均具有全部相同的膜厚(7nm)也可以。而且，在基板兩面形成吸收型多層膜時(shí)，為不使很薄的基板由于膜應(yīng)力而彎曲，固定在框架而按每個(gè)單面進(jìn)行成膜也可以，但兩面同時(shí)成膜更為理想。
通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)使基板的彎曲的曲率半徑為500mm或其以上。如果基板的彎曲的曲率半徑不到500mm，則在將吸收型多層膜ND濾光片切斷、粘接、熔敷這樣的加工工序中，利用機(jī)器的處理變得困難，更進(jìn)一步，也可能會(huì)由于透射過(guò)吸收型多層膜ND濾光片而導(dǎo)致圖形歪曲，這并不令人滿意。
而且，將如圖6所示的本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片放置在平臺(tái)(參照?qǐng)D1的附圖標(biāo)記4)上時(shí)，基板幾乎沒(méi)有發(fā)生彎曲，而中心部分的間隙只為0.2mm或其以下這樣的不能準(zhǔn)確測(cè)定的程度。
另一方面，將如圖2所示的以往例子的吸收型多層膜ND濾光片放置在平臺(tái)上時(shí)(其中吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜6位于上側(cè)，而多層反射防止膜7位于下側(cè))，基板有彎曲，在中心部分觀察到約2mm的間隙。而基板尺寸為Φ60mm時(shí)，如果在中心部發(fā)生0.9mm的間隙，則彎曲的曲率半徑為500mm。
另外，關(guān)于本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片的電介質(zhì)層以及金屬膜層的膜厚，優(yōu)選設(shè)定成由SiO2、Al2O3或者這些混合物組成的基板單側(cè)的電介質(zhì)層的合計(jì)膜厚為100nm或其以上、由Ni或者Ni類合金組成的基板單側(cè)的金屬膜層的合計(jì)膜厚為30nm或其以下。這是由于如果基板單側(cè)的電介質(zhì)層的合計(jì)膜厚不到100nm，則可能會(huì)使吸收型多層膜難以具有反射防止的功能，并且，如果基板單側(cè)的金屬膜層的合計(jì)膜厚變厚超過(guò)30nm，則可以預(yù)測(cè)若將相對(duì)于電介體層柔軟的金屬膜層變厚，則膜應(yīng)力會(huì)緩和，但可能會(huì)光譜透射率極端降低。
這里，在本發(fā)明的吸收型多層膜ND濾光片中，在基板兩面上形成具有以基板為中心而相互對(duì)稱的膜結(jié)構(gòu)的吸收型多層膜時(shí)，并不一定要必須滿足完全對(duì)稱的條件，而只要滿足可以相互抵銷膜應(yīng)力的程度的大致對(duì)稱的條件就可以。例如，在基板的表面?zhèn)刃纬晌招投鄬幽ず?，評(píng)估其光學(xué)特性的結(jié)果，可以通過(guò)若表面的透射率比預(yù)定值高則將背面?zhèn)鹊耐干渎式档?、相反地若表面的透射率比預(yù)定值低則將背面?zhèn)鹊耐干渎侍岣叩?，?lái)微調(diào)整背面?zhèn)鹊奈招投鄬幽さ哪そY(jié)構(gòu)，從而修正透射率。
還有，在基板和吸收型多層膜之間，設(shè)置由Si、SiOx(其中x≤2)、SiNx(其中x≤1)、Ti、TiOx(其中x≤2)或者TiNx(其中x≤1)構(gòu)成的粘合層，而提高基板和吸收型多層膜的粘合性也可以。
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。在實(shí)施例中，對(duì)于實(shí)施例1、3以及4的吸收型多層膜ND濾光片與比較例的吸收型多層膜ND濾光片進(jìn)行比較評(píng)價(jià)。
實(shí)施例1基板采用了裁成Φ60mm且厚度為100μm的PC(聚碳酸酯)薄膜。將該薄膜用按壓從其邊緣起約5mm的部位的金屬框架固定，而按每個(gè)單面進(jìn)行成膜。成膜時(shí)利用了RF磁控濺射裝置(阿魯巴庫(kù)(アルバツク)公司制)，在電介體層的SiO2的成膜速度為0.2nm/秒、金屬膜層的Ni的成膜速度為0.1nm/秒的狀態(tài)下進(jìn)行成膜。還有，該吸收型多層膜ND濾光片，由于兩面都是相同的膜結(jié)構(gòu)，所以每個(gè)單面分別進(jìn)行相同工序的成膜。
在上述薄膜兩面上形成的吸收型多層膜的膜結(jié)構(gòu)，與如圖6所示的吸收型多層膜ND濾光片相同，其電介體層的SiO2的膜厚為70nm，金屬膜層的Ni的膜厚為7nm。
而且，將該實(shí)施例1的吸收型多層膜ND濾光片放置在平臺(tái)上時(shí)，作為基板的上述薄膜幾乎沒(méi)有彎曲，中心部分的間隙為0.2mm或其以下這樣的無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定的程度。
實(shí)施例2除了使用含有7.5重量％的Ti的Ni類合金靶(住友金屬礦山(股份)公司制)來(lái)代替在實(shí)施例1中使用的Ni靶以外，其他與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行，而制造了電介質(zhì)層的SiO2的膜厚為70nm、金屬膜層的Ni類合金的膜厚為7mm的與如圖6所示的吸收型多層膜ND濾光片相同的實(shí)施例2的吸收型多層膜ND濾光片。
而且，將該實(shí)施例2的吸收型多層膜ND濾光片放置在平臺(tái)上時(shí)，在該吸收型多層膜ND濾光片中作為基板的上述薄膜也幾乎沒(méi)有彎曲，中心部分的間隙為0.2mm或其以下這樣的無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定的程度。
實(shí)施例3除了使用含有7.5重量％的Ti的Ni類合金靶(住友金屬礦山(股份)公司制)來(lái)代替在實(shí)施例1中使用的Ni靶，以及如以下的表3中所示那樣，代替SiO2的電介質(zhì)層而采用了Al2O3以外，其它與實(shí)施例1相同地進(jìn)行，而制造了電介質(zhì)層的Al2O3的膜厚為60nm、金屬膜層的Ni類合金(Ni-Ti)的膜厚為7.7nm的與圖6的吸收型多層膜ND濾光片相同結(jié)構(gòu)的實(shí)施例3的吸收型多層膜ND濾光片。
表3

即，基板采用裁成Φ60mm且厚度為100m的PC(聚碳酸酯)薄膜，將該薄膜用按壓從其邊緣起約5mm的部位的金屬框架來(lái)固定，并按每一個(gè)單面進(jìn)行成膜。另外，成膜時(shí)采用RF磁控濺射裝置(阿魯巴庫(kù)(アルバツク)公司制)，在電介質(zhì)層的Al2O3的成膜速度為0.2nm/秒、金屬膜層的上述Ni類合金靶(住友金屬礦山(股份)公司制)的成膜速度是0.1nm/秒的情況下進(jìn)行成膜。還有，如表3所示，由于兩面都是相同的膜結(jié)構(gòu)，所以分別在每個(gè)單面進(jìn)行相同工序的成膜。而且，將吸收型多層膜在單面成膜時(shí)的理論光譜透射率在圖12中表示，而理論光譜反射率在圖13中表示，還有，實(shí)際成膜的實(shí)施例3的吸收型多層膜ND濾光片的光譜透射率在圖14中表示。
而且，將該實(shí)施例3的吸收型多層膜ND濾光片放置在平臺(tái)上時(shí)，作為基板的上述薄膜幾乎沒(méi)有彎曲，中心部分的間隙為0.2mm或其以下這樣的無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定的程度。
實(shí)施例4除了使用含有7.5重量％的Ti的Ni類合金靶(住友金屬礦山(股份)公司制)來(lái)代替在實(shí)施例1中使用的Ni靶，還有如以下表4所示那樣，代替SiO2的電介質(zhì)層而采用SiO2和Al2O3的混合物(摩爾比1∶1)以外，其它與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行，而制造了電介體層的SiO2和Al2O3的混合物的膜厚為67nm、金屬膜層的Ni類合金(Ni-Ti)的膜厚為7.3nm的與圖6的吸收型多層膜ND濾光片相同結(jié)構(gòu)的實(shí)施例4的吸收型多層膜ND濾光片。
表4

即，基板采用裁成Φ60mm且厚度為100m的PC(聚碳酸酯)薄膜，將該薄膜用按壓從其邊緣起約5mm的部位的金屬框架固定，并按每個(gè)單面進(jìn)行成膜。另外，成膜時(shí)采用RF磁控濺射裝置(阿魯巴庫(kù)(アルバツク)公司制)，在電介質(zhì)層的SiO2和Al2O3的混合物的成膜速度為0.2nm/秒、金屬膜層的上述Ni類合金靶(住友金屬礦山(股份)公司制)的成膜速度是0.1nm/秒的狀態(tài)下進(jìn)行了成膜。還有，如表4所示，由于兩面都是相同的膜結(jié)構(gòu)，所以在每個(gè)單面分別進(jìn)行相同工序的成膜。而且，將吸收型多層膜在單面成膜時(shí)的理論光譜透射率在圖15中表示，將理論光譜反射率在圖16中表示，還有，實(shí)際成膜的實(shí)施例4的吸收型多層膜ND濾光片的光譜透射率在圖17中表示。
而且，將該實(shí)施例4的吸收型多層膜ND濾光片放置在平臺(tái)上時(shí)，作為基板的上述薄膜幾乎沒(méi)有彎曲，中心部分的間隙為0.2mm或其以下這樣的無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定的程度。
比較例首先在PC薄膜上形成吸收型多層膜，其后，形成多層反射防止膜，而獲得比較例的吸收型多層膜ND濾光片。
成膜時(shí)采用RF磁控濺射裝置(阿魯巴庫(kù)(アルバツク)公司制)，在上述吸收型多層膜中的電介質(zhì)層的SiO2的成膜速度為0.2nm/秒、金屬膜層的Ni的成膜速度為0.1nm/秒的情況下進(jìn)行了成膜。還有，在上述多層反射防止膜中的電介質(zhì)層的SiO2的成膜速度以0.2nm/秒、金屬膜層的Ta2O3的成膜速度也為0.2nm/秒的情況下進(jìn)行了成膜。
形成于PC薄膜單面上的吸收型多層膜的膜構(gòu)造，與如圖2所示的吸收型多層膜ND濾光片相同，且電介體層的SiO2的膜厚是80nm、金屬膜層的Ni的膜厚是10nm。還有，在PC薄膜的另一面上形成的多層反射防止膜的膜結(jié)構(gòu)也與如圖2所示的吸收型多層膜ND濾光片相同，且其膜厚為上述表1所示的膜厚。
而且，將比較例的吸收型多層膜ND濾光片設(shè)置在定盤(pán)上時(shí)(其中該吸收型多層膜ND濾光片的吸收型多層膜位于上側(cè)，多層反射防止膜位于下側(cè))，作為基板的PC薄膜有彎曲，而在中心部分觀察到約2mm的間隙。而且，基板尺寸為Φ60mm時(shí)，如果在中心部發(fā)生0.9mm的間隙，則彎曲的曲率半徑為500mm，因此，該結(jié)果表示曲率半徑比其更小。
評(píng)價(jià)下面，對(duì)實(shí)施例1、3以及4的吸收型多層膜ND濾光片與比較例的吸收型多層膜ND濾光片的光譜透射特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。光譜透射特性是利用日立制作所公司制造的自動(dòng)記錄式分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。
而且，將實(shí)施例1、3以及4的吸收型多層膜ND濾光片的光譜透射特性分別在圖9、圖14以及圖17中表示，而將比較例的吸收型多層膜ND濾光片的光譜透射特性在圖10中所示。
其結(jié)果是，實(shí)施例1、3以及4的吸收型多層膜ND濾光片和比較例的吸收型多層膜ND濾光片，在0.4～0.7μm的使用波段范圍內(nèi)具有大致相等的透射特性。
這樣，各實(shí)施例的吸收型多層膜ND濾光片，具有與現(xiàn)有例(比較例)的吸收型多層膜ND濾光片相同的光學(xué)特性，并且，可以獲得基板沒(méi)有彎曲的ND濾光片。而且，在兩面都是同樣的膜結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加之兩面的各電介質(zhì)層的膜厚全部以相同的膜厚構(gòu)成，且各金屬膜層的膜厚全部以相同的膜厚構(gòu)成，因此生產(chǎn)性上也優(yōu)秀。
權(quán)利要求
1.一種吸收型多層膜中性濾光片，是將使透射光衰減的吸收型多層膜設(shè)置在由樹(shù)脂薄膜、樹(shù)脂板或者玻璃薄板構(gòu)成的基板上的吸收型多層膜中性濾光片，其特征在于上述吸收型多層膜是由如下這樣的多層膜構(gòu)成的，該多層膜是通過(guò)交替層疊由SiO2、Al2O3或者它們的混合物構(gòu)成的電介質(zhì)層和由Ni單體或者Ni類合金構(gòu)成的金屬膜層而形成的，并且，該吸收型多層膜在上述基板的兩面上分別形成，從而成為以該基板為中心而相互對(duì)稱的膜結(jié)構(gòu)，同時(shí)基板的彎曲的曲率半徑被調(diào)整為大于等于500mm。
2.如權(quán)利要求1所述的吸收型多層膜中性濾光片，其特征在于由上述SiO2、Al2O3或者它們的混合物構(gòu)成的基板單側(cè)的電介質(zhì)層的合計(jì)膜厚被設(shè)定為大于等于100nm，并且，由Ni單體或者Ni類合金構(gòu)成的基板單側(cè)的金屬膜層的合計(jì)膜厚被設(shè)定為小于等于30nm。
3.如權(quán)利要求1或2所述的吸收型多層膜中性濾光片，其特征在于由上述SiO2、Al2O3或者它們的混合物構(gòu)成的各電介質(zhì)層的膜厚被設(shè)定為全部相同的膜厚，并且，由Ni單體或者Ni類合金構(gòu)成的各金屬膜層的膜厚也被設(shè)定為全部相同的膜厚。
4.如權(quán)利要求1或2所述的吸收型多層膜中性濾光片，其特征在于上述Ni類合金是將從Ti、Al、V、W、Ta、Si中選擇的1種或1種以上的元素添加到Ni中的Ni類合金。
5.如權(quán)利要求4所述的吸收型多層膜中性濾光片，其特征在于在Ti元素的添加比例是5～15重量％、Al元素的添加比例是3～8重量％、V元素的添加比例是3～9重量％、W元素的添加比例是18～32重量％、Ta元素的添加比例是5～12重量％、Si元素的添加比例是2～6重量％的范圍內(nèi)分別進(jìn)行設(shè)定。
6.如權(quán)利要求1或2所述的吸收型多層膜中性濾光片，其特征在于上述吸收型多層膜是通過(guò)從真空蒸鍍法、濺射法或者離子鍍敷法中選擇的成膜法而形成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將使透射光衰減的吸收型多層膜設(shè)置在薄膜基板上的吸收型多層膜ND濾光片，其特征在于，吸收型多層膜(13、16)是通過(guò)交替層疊由SiO
文檔編號(hào)G02B5/22GK1779493SQ20051010857
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者大上秀晴, 阿部能之, 中山德行 申請(qǐng)人:住友金屬礦山株式會(huì)社