CN106574986B - 具备防反射膜的光学部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备抑制散射光且具有充分的防反射特性的防反射膜的光学部件及其制造方法。本发明的光学部件(1)具备透明基材(2)及在透明基材(2)的表面上形成的防反射膜(3)，所述光学部件中，防反射膜(3)包括：微细凹凸层(10)，具有比应防反射的光的波长小的凸部间距离的凹凸结构且以氧化铝的水合物为主要成分；及中间层(5)，配置于微细凹凸层(10)与透明基材(2)之间，微细凹凸层(10)的凹凸结构的空间频率的峰值大于6.5μm‑1，中间层(5)从透明基材(2)侧依次具备低折射率层(5L)及高折射率层(5H)而成，所述低折射率层(5L)具有比透明基材(2)的折射率低的折射率，所述高折射率层(5H)具有比透明基材(2)的折射率高的折射率。

Description

具备防反射膜的光学部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种在表面上具备防反射膜的光学部件及其制造方法。
背景技术
以往，在利用玻璃、塑料等透光性部件的透镜(透明基材)中，为了降低因表面反射引起的透射光的损失，在光入射面设置有防反射结构体(防反射膜)。
例如，作为相对于可见光的防反射结构体，已知有电介质多层膜、比可见光的波长更短的间距(Pitch)的微细凹凸结构体等(专利文献1、2等)。
通常，构成微细凹凸结构体的材料与透明基材的折射率不同。因此，已知用于透明基材的防反射时，需要对防反射结构体与透明基材之间的折射率差进行整合的方法。
专利文献1中，公开有在基材上隔着透明薄膜层(中间层)形成有微细的凹凸层的结构。凹凸层为以氧化铝的水合物为主要成分的膜，透明薄膜层为含有氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌中的至少一种的层。
并且，已知有如专利文献2那样将具有薄膜层与基材的中间的折射率的两层整合层(中间层)，具体而言，将基材的折射率＞第1整合层的折射率＞第2整合层的折射率＞微细凹凸层的折射率的关系的第1整合层及第2整合层从基材侧以第1整合层，第2整合层的顺序配置的方法。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-275372号公报
专利文献2：日本特开2013-33241号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
更加严谨地研究具备微细凹凸层的防反射结构时，本发明人发现如下问题点：若在防反射结构中具备包括水合氧化铝的微细凹凸层，则产生极少但无法忽视的级别的散射光，并在透镜等产品中，被识别为该防反射膜形成面的模糊而有时会对光学元件的品质产生较大影响。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种具备抑制散射光且维持充分的防反射性能的防反射膜的光学部件。
用于解决技术课题的手段
本发明人等认为具备包括水合氧化铝(勃姆石)的微细凹凸层的防反射膜中，模糊的原因来源于微细凹凸结构无规则。本发明人等根据微细凹凸结构本身为光的波长以下的尺寸，因此对于散射的影响较小，但若存在光波长左右的尺寸的长周期的波动，则对光的散射产生影响的推测，进行深入研究的结果发现，散射光强度与微细凹凸结构的空间频率的峰值之间有关联，从而完成了本发明。
即，本发明的第1光学部件具备透明基材及在该透明基材的表面上形成的防反射膜，所述光学部件中，
防反射膜包括：微细凹凸层，具有比应防反射的光的波长小的凸部间距离的凹凸结构且以氧化铝的水合物为主要成分；及中间层，配置于微细凹凸层与透明基材之间，
微细凹凸层的凹凸结构的空间频率的峰值大于6.5μm-1，
中间层从透明基材侧依次具备低折射率层及高折射率层而成，所述低折射率层具有比透明基材的折射率低的折射率，所述高折射率层具有比透明基材的折射率高的折射率。
本说明书中“主要成分”定义为膜构成成分中的80质量％以上的成分。
本发明的第2光学部件具备透明基材及在透明基材的表面上形成的防反射膜，所述光学部件中，
防反射膜包括：微细凹凸层，具有比应防反射的光的波长小的凸部间距离的凹凸结构且以氧化铝的水合物为主要成分；及中间层，配置于微细凹凸层与透明基材之间，
微细凹凸层的凹凸结构的空间频率的峰值大于6.5μm-1，
中间层是将低折射率层及高折射率层交替地具备三层以上而成的，所述低折射率层具有比透明基材的折射率低的折射率，所述高折射率层具有比透明基材的折射率高的折射率。
将低折射率层的折射率设为nL，将层厚设为dL，将高折射率层的折射率设为nH，将层厚设为dH的情况下，优选满足以下条件：
1.45＜nL＜1.8且1.6＜nH＜2.4
8nm＜dL＜160nm且4nm＜dH＜16nm。
微细凹凸层优选以由铝的温水处理得到的氧化铝的水合物为主要成分。
优选，
透明基材的折射率超过1.65且小于1.74，
低折射率层包括氧化硅，
高折射率层包括硅氧化铌。
也可以是，
透明基材的折射率超过1.65且小于1.74，
低折射率层包括氮氧化硅，
高折射率层包括氧化铌。
微细凹凸层的折射率在层厚方向上发生变化，优选从层厚方向的中心至与中间层的界面之间显示最大折射率。
本发明的光学部件的制造方法为上述光学部件的制造方法，
在透明基材上形成中间层，
在中间层的最表面上形成铝膜，
通过将铝膜在电阻率10MΩ·cm以上的纯水中进行温水处理，从而形成以氧化铝的水合物为主要成分的微细凹凸层。
另外，本说明书中将电阻率设为水温25℃下的值。电阻率例如能够利用电阻率计HE-200R(HORIBA)进行测定。
本发明的光学部件的制造方法中，优选在形成中间层及铝膜时利用气相沉积法。
发明效果
本发明的光学部件的防反射膜包括：微细凹凸层，具有比应防反射的光的波长小的凸部间距离的凹凸结构且以氧化铝的水合物为主要成分：及中间层，配置于微细凹凸层与透明基材之间，微细凹凸层的凹凸结构的空间频率的峰值大于6.5μm-1，因此能够比以往空间频率的峰值为6.5μm-1以下的微细凹凸结构更加显著地降低散射光强度。
并且，中间层从透明基材侧依次具备低折射率层及高折射率层，所述低折射率层具有比透明基材的折射率低的折射率，所述高折射率层具有比透明基材的折射率高的折射率，因此防反射膜的防反射性能也非常高。
附图说明
图1是表示本发明的光学部件的结构的剖面示意图。
图2是表示本发明的微细凹凸结构的折射率分布的图。
图3是表示SEM图像与空间频谱的图。
图4是表示散射光测定方法的说明图。
图5是表示空间频率峰值与散射光量的关系的图。
图6是表示实施例1的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图7是表示比较例3的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图8是表示实施例2的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图9是表示实施例3的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图10是表示实施例4的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图11是表示实施例5的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图12是表示实施例6的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图13是表示实施例7的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图14是表示实施例8的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图15是表示实施例9的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图16是表示实施例10的光学部件的反射率的波长依赖性的图。
图17是表示实施例11的光学部件的反射率的波长依赖性的模拟结果的图。
图18是表示实施例11的光学部件的透射率的波长依赖性的模拟结果的图。
图19是表示实施例11、12的光学部件的反射率与透射率之和的波长依赖性的测定结果的图。
图20是表示实施例13的光学部件的反射率的波长依赖性的测定结果的图。
图21是表示实施例13的光学部件的反射率与透射率之和的波长依赖性的测定结果的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的光学部件1的概略结构的剖面示意图。如图1所示，本实施方式的光学部件1为具备透明基材2及在透明基材2的表面上形成的防反射膜3的光学部件。防反射膜3包括：微细凹凸层10，具有比应防反射的光的波长小的凸部间距离的凹凸结构且以氧化铝的水合物为主要成分；及中间层5，配置于微细凹凸层10与透明基材2之间。
透明基材2的形状并无特别限定，为平板、凹透镜、凸透镜等主要在光学装置中所使用的光学元件，也可以是由具有正或负的曲率的曲面和平面的组合所构成的基材。作为透明基材2的材料，可以使用玻璃或塑料等。其中，所谓“透明”是指在光学部件中相对于欲防反射的光(防反射对象光)的波长为透明(内部透射率大约为10％以上)。
透明基材2的折射率nS，优选超过1.65且小于1.74。作为满足这个的材料，具体而言，可以举出S-NBH5(OHARA Inc.)或S-LAL18(OHARA Inc.)、MR-7(Mitsui Chemicals,Inc.)或MR-174(Mitsui Chemicals,Inc.)以外，通常的镧玻璃或火石玻璃、硫代氨基甲酸酯系树脂或环硫系树脂。
微细凹凸层10的凹凸结构的空间频率的峰值大于6.5μm-1。构成微细凹凸层10的氧化铝的水合物为作为一水合氧化铝的勃姆石(表示为Al2O3·H2O或AlOOH。)、作为三水合氧化铝(氢氧化铝)的三羟铝石(表示为Al2O3·3H2O或Al(OH)3。)等。
微细凹凸层10为透明且凸部的大小(顶角的大小)及朝向为各种各样，但具有大致锯齿状的剖面。该微细凹凸层10的凸部间的距离为隔着凹部的最相邻凸部的顶点彼此之间的距离。该距离为应防反射的光的波长以下，为数10nm～数100nm级。优选为150nm以下，更优选为100nm以下。
凸部间的平均距离，可以通过如下求出，即利用SEM(Scanning ElectronMicroscope：扫描型电子显微镜)拍摄微细凹凸结构的表面图像，进行图像处理并二值化，并进行统计处理。
微细凹凸层10的凹凸结构为无规则形状，但若存在光的波长左右的长波长的波动，则成为产生散射光的原因。微细凹凸结构的长波长的波动的程度可以从结构图案的傅里叶变换进行估算。通过对从上面观察微细凹凸结构图案的电子显微镜图像进行离散傅里叶变换，能够计算空间频率的强度光谱，该强度峰值位置提供结构尺寸的基准。发明人等发现该空间频率的峰值波长越靠高频侧而散射光强度相应地减小。而且发现如果微细凹凸结构的空间频率大于6.5μm-1，能够有效地抑制散射光的产生(参考后述实施例)。
微细凹凸层10通过形成含有铝的化合物的薄膜作为其前体，并将含有铝的化合物的薄膜在70℃以上的温水中浸渍1分钟以上进行温水处理而简单地得到。本发明中，特别优选利用真空蒸镀、等离子溅射、电子回旋溅射、离子电镀法等气相沉积形成铝膜后，进行温水处理。温水处理液的电导率因温水处理槽的污染或空气中的气体的吸收、添加剂的添加等因素而变化，但作为温水处理的处理原料液，需要使用电导率为10MΩ·cm以上的超纯水。作为温水处理液的原料，若使用小于10MΩ·cm的电阻率的纯水，则所得到的微细凹凸结构的空间频率的峰值小于6.5μm-1，而无法得到良好的散射光特性。另一方面，若形成铝膜作为微细凹凸层的前体，并使用10MΩ·cm以上较大的电阻率的纯水作为处理液的原料，则所得到的微细凹凸结构的空间频率的峰值大于6.5μm-1，而能够得到良好的散射光特性。
中间层5具备具有比透明基材的折射率nS低的折射率nL的低折射率层5L及具有比透明基材的折射率nS高的折射率nH的高折射率层5H。中间层5为两层结构时，如图1a所示，具有从透明基材2侧依次配置低折射率层5L、高折射率层5H而成的结构。另一方面，中间层5由三层以上构成时，交替具备低折射率层5L及高折射率层5H。例如，中间层5由三层构成时，如图1b所示，从透明基材2侧可以为低折射率层5L、高折射率层5H、低折射率层5L的顺序，如图1c所示，从透明基材2侧可以为高折射率层5H、低折射率层5L、高折射率层5H的顺序。中间层5可以由四层以上构成，可以为如图1d所示的五层结构，如图1e所示的六层结构。如此，中间层为三层以上时，只要低折射率层5L与高折射率层5H交替配置，则在透明基材2侧从任一层开始配置均可。
中间层5中，与透明基材2之间至少隔着一层低折射率层5L而具备高折射率层5H。
低折射率层5L为具有比透明基材2的折射率nS低的折射率nL即可，高折射率层5H为具有比透明基材2的折射率nS高的折射率nH即可，但特别优选为1.45＜nL＜1.8且1.6＜nH＜2.4。
另外，包括多层低折射率层5L时，低折射率层5L彼此的折射率可以不同，但从抑制材料成本、成膜成本等观点考虑，优选设为相同材料、相同折射率。同样地，包括多层高折射率层5H时，高折射率层5H彼此的折射率可以不同，但从抑制材料成本、成膜成本等观点考虑，优选设为相同材料、相同折射率。
低折射率层5L的层厚dL、高折射率层5H的层厚dH各自根据折射率与反射光波长等的关系适当进行设定即可，但优选8nm＜dL＜160nm且4nm＜dH＜16nm。
作为低折射率层5L的材料可以举出氧化硅、氮氧化硅、氧化镓、氧化铝、氧化镧、氟化镧、氟化镁等。
作为高折射率层5H的材料可以举出氧化铌、硅氧化铌、氧化锆、氧化钽、氮化硅、氧化钛等。
优选低折射率层5L包括氧化硅，高折射率层5H包括硅氧化铌。并且，还优选低折射率层5L包括氮氧化硅，高折射率层5H包括氧化铌。
关于中间层5的各层的成膜，也优选利用真空蒸镀、等离子溅射、电子回旋溅射、离子电镀法等气相沉积法。根据气相沉积，能够容易地形成多种折射率、层厚的层叠结构。
如上所述，专利文献1、2等中已知有，在使用了包括氧化铝的水合物的微细凹凸层的防反射膜中，为了得到对多种折射率的玻璃材料良好的防反射性能，调整光学干渉的中间层是必不可缺的。
但是，本发明人等发现，在现有的微细凹凸结构中散射光较多，当适用于透镜等光学元件时，产生模糊且光学特性并不充分。通过深入研究可知，一直以来研究的微细凹凸结构的空间频率的峰值为大致6.5μm-1以下，当空间频率的峰值为6.5μm-1以下时，产生在特性上无法忽视的程度的散射光。
本发明人等发现，通过设为空间频率的峰值超过6.5μm-1，优选7μm-1以上的微细凹凸结构，能够显著降低散射光的产生(参考后述实施例)。
另一方面，通过探索结果可知，具备如现有的空间频率的峰值为6.5μm-1以下那样的微细凹凸层时，以1层的中间层也能够得到充分的防反射特性，但具备包括空间频率的峰值为大于6.5μm-1的氧化铝的水合物的微细凹凸层时，以中间层一层是无法得到良好的防反射特性的。
并且，以如专利文献2那样的从基材侧朝向微细凹凸层侧依次以折射率变小的方式配置的两层结构的中间层也无法得到良好的防反射特性。
现有的包括氧化铝的水合物的微细凹凸层具有沿厚度方向越远离基材而折射率相应地减小的折射率分布。然而，通过本发明人等的研究可知，本发明中使用的空间频率的峰值大于6.5μm-1的微细凹凸结构中，从微细凹凸层的层厚方向的中心至与中间层的边界之间显示最大折射率。
图2表示空间频率的峰值为7.4μm-1的微细凹凸结构的折射率分布。微细凹凸结构的折射率分布根据分光椭圆偏振仪测定及反射率测定而得到。
图2中，折射率1的部分为空气，横轴180nm～490nm的范围为微细凹凸层，横轴180nm为微细凹凸层的表面，490nm为基板侧的面(与中间层的边界)的位置。如图2所示，空间频率的峰值为7.4μm-1时，折射率显示如下分布：从表面侧逐渐变大，从层厚方向的中心至与中间层的边界之间显示最大峰值，朝向边界变小至峰值之前的大小的值左右。
以往已知的以氧化铝的水合物为主要成分的微细凹凸层中折射率显示如下分布：从表面侧单调递增并且折射率的最大值成为与中间层的边界位置。如此，迄今为止未被知晓显示如下分布：折射率的峰值(最大折射率)位于从微细凹凸层的层厚方向的中心至与中间层的边界之间，与中间层的边界的折射率比最大峰值小1成以上。
认为由于是这样的折射率分布，因此在现有的中间层的结构中无法得到充分的防反射特性。
如上所述，本发明中，中间层交替地具备高折射率层及低折射率层，两层的情况下，为以低折射率层成为透明基材侧的方式配置的结构，能够通过该中间层5及微细凹凸层10实现作为防反射膜3的良好的防反射特性，所述微细凹凸层10具有空间频率的峰值大于6.5μm-1的微细凹凸结构。
另外，发明人等进一步进行研究的结果发现，使用氧化铌或硅氧化铌作为中间层5的高折射率层5H的情况下，在对作为微细凹凸层的前体而形成的铝膜进行温水处理时，若铝膜与包括氧化铌或硅氧化铌的膜接触而形成，则在所形成的防反射膜中产生的散射光大幅度地增加，透射率显著降低。
这被认为是因Nb2O5与水的反应，产生了阻碍铝成为水合氧化铝的反应(所谓勃姆石化)的部分。因此，使用氧化铌层或硅氧化铌层作为中间层的高折射率层的情况下，优选在两者之间具备覆盖层，以免铝膜与氧化铌层或硅氧化铌层直接接触。覆盖层只要是包括不阻碍铝的温水反应的材料即可，从材料成本等观点考虑，优选设为作为低折射率层而使用的包括氮氧化硅或氧化硅的10nm以下左右的薄膜。
实施例
以下，对本发明的实施例及比较例进行说明，并且对本发明的结构及效果进行更加详细的说明。
首先，制作具备本发明的实施例1、比较例2、3的防反射膜的光学部件，并对调查了空间频率与散射光量的关系的结果进行说明。
[实施例1]
在基材S-NBH5(OHARA Inc.：折射率nS＝1.659)上，一层一层地依次层叠作为中间层的低折射率层的氮氧化硅层(折射率nL＝1.552、层厚69.6nm)、作为高折射率层的氧化铌层(折射率nH＝2.351、层厚5.0nm)，并在氧化铌层上形成铝薄膜40nm，然后，通过浸渍于温水来制作具有以氧化铝的水合物为主要成分的透明的微细凹凸结构的微细凹凸层，由此得到了实施例1的光学部件。
其中，氮氧化硅及氧化铌通过反应性溅射而成膜，Al薄膜通过RF溅射而成膜。在加热至100℃的温水中浸渍3分钟作为温水处理。本例中，使用了电阻率12MΩ·cm的超纯水作为温水处理液。
[比较例1]
实施例1的制造方法中，通过反应性溅射而形成氧化铝(Al2O3)薄膜，来代替形成铝薄膜。作为温水处理液使用了电阻率8MΩ·cm的纯水。除此以外，与实施例1进行相同的操作而得到了比较例1的光学部件。
[比较例2]
实施例1的制造方法中，通过反应性溅射而形成氧化铝(Al2O3)薄膜，来代替形成铝薄膜。除此以外，中间层、温水处理的条件也与实施例1进行相同的操作而得到了比较例2的光学部件。
实施例1、比较例1、2中，其温水处理液原料水的电阻率在水温25℃时利用电阻率计HE-200R(HORIBA)进行了测定。
实施例1、比较例1、2的光学部件中，关于各自的微细凹凸层的微细凹凸结构，求出了散射光量及空间频率峰值。
空间频率峰值通过下述操作而得到。将利用扫描型电子显微镜S-4100(Hitachi)拍摄的电子显微镜图像(倍率3万倍、加速电压7.0kV)截取成600×400像素，并利用图像处理软件Igor实施了二维傅里叶变换。在方位角方向对所得到的二维空间频率的平方强度光谱进行积分，并求出与空间频率的大小对应的光谱的强度，由此计算出一维空间频率与光谱强度的关系。光谱的峰值通过利用图像处理软件Igor，以洛伦兹函数对顶点附近进行拟合而求出。
图3是表示实施例1、比较例1、2的电子显微镜图像a～c及空间频谱的图。
如图3所示，根据实施例1的光学部件的微细凹凸表面的图像a得到了空间频率峰值7.4μm-1，根据比较例1的光学部件的微细凹凸表面的图像b得到了空间频率峰值3.7μm-1，根据比较例2的光学部件的微细凹凸表面的图像c得到了空间频率峰值5.9μm-1。
图4是表示散射光强度测定方法的示意图。散射光强度测定按照以下步骤进行。
图4中，对于以试样S表示的实施例1、比较例1及2的光学部件的微细凹凸层的表面，用口径3mm的光圈12对从Xe灯光源11所射出的光进行聚光，用f＝100mm的聚光透镜13以入射角45°将其聚集到试样S。利用组装有焦距f＝85mm、F值4.0的透镜(FUJIFILMCorporation.制造)的数码照相机FinepixS3pro(FUJIFILM Corporation.制造)15以ISO感度200、快门速度1/2sec拍摄了试样表面。将128×128像素的聚光区域的像素值的平均值作为散射光量值。
图5是表示通过上述测定而得到的空间频率峰值与散射光量的关系的图表。
并且，将实施例1、比较例1及2的成膜条件、空间频率、散射光量汇总示于表1。
[表1]
如图5所示，可知与空间频率峰值增大相应地散射光量减小。从图5可知，为了使散射光量为15以下，优选空间频率峰值大于6.5μm-1。并且，通过设为7μm-1以上，能够期待进一步抑制散射光量。
如实施例1所示，使用铝本身作为含铝膜的材料，进行使用了12MΩ·cm超纯水的温水处理，由此得到了空间频率峰值高的微细凹凸结构。另一方面，如比较例2所示，即使使用相同的超纯水，在使用氧化铝作为含铝膜的情况下，温水处理后所得到的微细凹凸结构的空间频率峰值为5.9μm-1，散射光量的抑制并不充分。
另外，使用铝膜，使用电阻率8MΩ·cm左右的纯水形成微细凹凸结构时，该微细凹凸结构的空间频率峰值也成为与比较例2几乎相等程度，散射光量的抑制并不充分。
接着，对测定关于本发明的实施例及比较例的光学部件的防反射特性的结果进行说明。
利用反射分光膜厚计FE-3000(Otsuka Electronics Co.,Ltd.制造)测定了关于上述实施例1及下述中所记载的比较例3、实施例2～10的防反射特性。
表2中示出实施例1的层结构、各层的折射率及层厚。表2中，作为最表层所记载的Al为作为微细凹凸层的前体的层，为温水处理前的厚度。并且，各层的厚度、折射率层通过根据预先所获取的成膜厚度与溅射时间的关系、原料比等与折射率的关系来设定上述厚度及设计折射率的溅射时间及氧气流量等溅射条件而成膜。关于表3以后也相同。
[表2]
实施例1 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氧化铌 2.351 5.0
氮氧化硅 1.552 69.6
透明基材 1.659 -
将实施例1的反射率的波长依赖性示于图6。
如图6所示，实施例1的反射率在波长400nm至660nm为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
[比较例3]
与实施例1进行相同的操作而制作了比较例3的光学部件，其中中间层的折射率、层厚为如表3所示的条件。
[表3]
比较例3 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氮氧化硅 1.552 107.7
透明基材 1.659 -
将比较例3的反射率的波长依赖性示于图7。
如图7所示，比较例3的反射率0.1％的区域仅在波长460nm至600nm的范围，不能说是良好的反射特性。
[实施例2]
与实施例1进行相同的操作而制作了实施例2的光学部件，其中中间层的折射率、层厚为如表4所示的条件。
[表4]
实施例2 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氧化铌 2.351 1.0
氮氧化硅 1.55 107.8
透明基材 1.659 -
将实施例2的反射率的波长依赖性示于图8。
如图8所示，实施例2的反射率在波长420nm至650nm为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
[实施例3]
与实施例1进行相同的操作而制作了实施例3的光学部件，其中中间层的折射率、层厚为如表5所示的条件。
[表5]
实施例3 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氧化铌 2.351 3.0
氮氧化硅 1.552 99.8
透明基材 1.659 -
将实施例3的反射率的波长依赖性示于图9。
如图9所示，实施例3的反射率在波长420nm至650nm为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
[实施例4]
与实施例1进行相同的操作而制作了实施例4的光学部件，其中中间层的折射率、层厚为如表6所示的条件。
[表6]
实施例4 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氧化铌 2.351 9.0
氮氧化硅 1.521 39.4
透明基材 1.659 -
将实施例4的反射率的波长依赖性示于图10。
如图10所示，实施例4的反射率在波长440nm至800nm为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
[实施例5]
与实施例1进行相同的操作而制作了实施例5的光学部件，其中中间层的折射率、层厚为如表7所示的条件。
[表7]
实施例5 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氮氧化硅 1.515 137.2
氧化铌 2.351 5.0
氮氧化硅 1.515 35.2
透明基材 1.659 -
将实施例5的反射率的波长依赖性示于图11。
如图11所示，实施例5的反射率在波长420nm至650nm为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
[实施例6]
与实施例1进行相同的操作而制作了实施例6的光学部件，其中中间层的折射率、层厚为如表8所示的条件。
[表8]
实施例6 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氧化铌 2.351 5.0
氮氧化硅 1.545 97.8
氧化铌 2.351 5.0
氮氧化硅 1.545 37.6
透明基材 1.659 -
将实施例6的反射率的波长依赖性示于图12。
如图12所示，实施例6的反射率在波长400nm至700nm为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
[实施例7]
与实施例1进行相同的操作而制作了实施例7的光学部件，其中中间层的折射率、层厚为如表9所示的条件。
[表9]
实施例7 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氮氧化硅 1.505 10.0
氧化铌 2.351 6.0
氮氧化硅 1.505 84.5
氧化铌 2.351 6.0
氮氧化硅 1.505 39.6
透明基材 1.659 -
将实施例7的反射率的波长依赖性示于图13。
如图13所示，实施例7的反射率在波长400nm至730nm为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
[实施例8]
在基材S-LAL18(OHARA Inc.：折射率nS＝1.733)上，一层一层地依次层叠作为中间层的低折射率层的氧化硅层(折射率1.475、层厚30.4nm)、作为高折射率层的氧化硅与氧化铌的混合膜即硅氧化铌层(折射率2.004、层厚15.6nm)，并在硅氧化铌层上形成了铝薄膜40nm。其中，氧化硅与氧化铌的混合膜通过元模式溅射来成膜。然后，实施与实施例1相同的温水处理而得到了实施例8的光学部件。
表10中示出实施例8的层结构、各层的折射率及层厚。
[表10]
实施例8 折射率 层厚[nm]
Al - 40
硅氧化铌 2.004 15.6
氧化硅 1.475 30.4
透明基材 1.733 -
将实施例8的反射率的波长依赖性示于图14。
如图14所示，实施例8的反射率在波长370nm至620nm的比较低波长侧的较广范围为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
[实施例9]
与实施例1进行相同的操作而制作了实施例9的光学部件，其中中间层的折射率、层厚为如表11所示的条件。
[表11]
实施例9 折射率 层厚[nm]
Al - 40
硅氧化铌 2.351 7.4
氮氧化硅 1.505 56.4
硅氧化铌 2.351 3.0
透明基材 1.659 -
将实施例9的反射率的波长依赖性示于图15。
如图15所示，实施例9的反射率在波长440nm至650nm为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
[实施例10]
与实施例1进行相同的操作而制作了实施例10的光学部件，其中中间层的折射率、层厚为如表12所示的条件。
[表12]
实施例10 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氮氧化硅 1.521 10.0
硅氧化铌 2.351 6.0
氮氧化硅 1.521 77.1
硅氧化铌 2.351 9.0
氮氧化硅 1.521 51.6
硅氧化铌 2.351 6.0
透明基材 1.659 -
将实施例10的反射率的波长依赖性示于图16。
如图16所示，实施例10的反射率在波长440nm至650nm为0.1％以下，作为光学元件显示出极其良好的反射特性。
如上所述可知，本发明的实施例1～10均在200nm以上的波长范围显示0.1％以下的反射率，能够实现高防反射性能。
并且，对关于具备使用氧化铌的防反射膜作为中间层的高折射率层的光学部件的透射率进行研究的结果进行说明。
[实施例11]
在基材S-NBH5(OHARA Inc.：折射率nS＝1.6588)上，一层一层地依次层叠作为中间层的低折射率层的氮氧化硅层(折射率1.52837、层厚49.5nm)、作为高折射率层的氧化铌层(折射率2.3508、层厚7nm)，并在氧化铌层上形成了铝薄膜40nm。然后，实施与实施例1相同的温水处理而得到了实施例11的光学部件。
首先，对本实施例11的光学部件的防反射膜的反射率及透射率的波长依赖性进行了模拟。将其结果分别示于图17及图18。另外，模拟是利用软件Essential Macleod(ThinFilm Center Inc.)来进行的。
如图17所示，模拟的结果为，得到了与实施例1的反射率的波长依赖性类似的分布且在波长400nm至660nm的范围得到了反射率0.1％。并且，如图18所示，根据模拟，透射率非常高且在测定范围的整个区域为96％以上，在550nm以上显示为99％以上。
图19中示出对上述实施例11测定透射率T与反射率R之和(T+R)的波长依赖性的结果。利用分光光度计U-4000(Hitachi High-Technologies Corporation.)测定了T+R的波长依赖性。
另外，图19中也一并示出关于在实施例11中将氧化铌层的厚度变更为5nm而制作的实施例12的透射率的波长依赖性。图19中，用实线表示的a为实施例12的透射率，用虚线表示的b为实施例11的透射率。
实施例11在模拟中如图18所示那样显示非常高的透射率，但如图19所示，在关于实施例11的光学部件的测定结果中，T+R在整个区域中低于90％，与波长减小相应地T+R变小，在500nm下低于80％。认为因散射光的增加而产生了透射率的下降。
[实施例13]
制作如下结构的实施例13的光学部件，即，将与实施例11相同的包括氮氧化硅层的低折射率层及包括氧化铌层的高折射率层交替地具备五层，且以10nm左右的厚度具备低折射率层作为覆盖层，所述低折射率层包括氮氧化硅层作为成为第五层的微细凹凸层的正下层，并测定了反射率的波长依赖性及T+R的波长依赖性。
分别将实施例13的层结构示于表13，将反射率的波长依赖性示于图20、将T+R的波长依赖性示于图21。
[表13]
实施例13 折射率 层厚[nm]
Al - 40
氮氧化硅 1.521 10.0
硅氧化铌 2.351 6.0
氮氧化硅 1.521 76.95
硅氧化铌 2.351 6.0
氮氧化硅 1.521 36.93
透明基材 1.659 -
如图20所示，实施例13的光学部件在波长460nm至波长710nm的较广范围的反射率为0.1％以下，显示出良好的防反射特性。同时，如图21所示，在波长450nm至800nm的范围能够得到T+R为98％以上的散射光非常少的良好的结果。

Claims (8)

1.一种光学部件，其具备透明基材及在该透明基材的表面上形成的防反射膜，所述光学部件中，
所述防反射膜包括：微细凹凸层，具有比应防反射的光的波长小的凸部间距离的凹凸结构且以氧化铝的水合物为主要成分；及中间层，配置于该微细凹凸层与所述透明基材之间，
所述微细凹凸层的所述凹凸结构的空间频率的峰值大于6.5μm-1，
所述中间层是从所述透明基材侧依次将低折射率层及高折射率层交替地具备三层以上而成的，所述低折射率层具有比所述透明基材的折射率低的折射率，所述高折射率层具有比所述透明基材的折射率高的折射率，
所述高折射率层和所述微细凹凸层之间具备覆盖层，
所述覆盖层为低折射率层，
所述低折射率层包括氧化硅或氮氧化硅，
所述高折射率层包括硅氧化铌或氧化铌。
2.根据权利要求1所述的光学部件，其中，
将所述低折射率层的折射率设为nL，将层厚设为dL，将所述高折射率层的折射率设为nH，将层厚设为dH的情况下，满足以下条件：
1.45＜nL＜1.8且1.6＜nH＜2.4
8nm＜dL＜160nm且4nm＜dH＜16nm。
3.根据权利要求1所述的光学部件，其中，
所述微细凹凸层以由铝的温水处理得到的氧化铝的水合物为主要成分。
4.根据权利要求1所述的光学部件，其中，
所述透明基材的折射率超过1.65且小于1.74，
所述低折射率层包括氧化硅，
所述高折射率层包括硅氧化铌。
5.根据权利要求1所述的光学部件，其中，
所述透明基材的折射率超过1.65且小于1.74，
所述低折射率层包括氮氧化硅，
所述高折射率层包括氧化铌。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学部件，其中，
所述微细凹凸层的折射率在层厚方向上发生变化，且从该层厚方向的中心至与所述中间层的界面之间显示最大折射率。
7.一种光学部件的制造方法，其为权利要求1至6中任一项所述的光学部件的制造方法，其中，
在所述透明基材上成膜所述中间层，
在该中间层的最表面上成膜铝膜，
通过将该铝膜在电阻率10MΩ·cm以上的纯水中进行温水处理，从而形成以氧化铝的水合物为主要成分的所述微细凹凸层。
8.根据权利要求7所述的光学部件的制造方法，其中，
在所述中间层及所述铝膜的成膜中利用气相沉积法。
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