CN113031122B - 带防反射膜的光学透镜、投影透镜以及投影透镜光学系统 - Google Patents

带防反射膜的光学透镜、投影透镜以及投影透镜光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带防反射膜的光学透镜、投影透镜以及投影透镜光学系统。带防反射膜的光学透镜(1)具有透镜基板(10)和防反射膜(20)。防反射膜(20)至少由十层构成。构成防反射膜(20)的各层的物理厚度为140nm以下。550nm的设计基准波长下的第一层(21)至第十层(30)的1/4波长光学厚度(Q1)至(Q10)满足式(1)至式(10)。

Description

带防反射膜的光学透镜、投影透镜以及投影透镜光学系统
发明领域
本公开涉及带防反射膜的光学透镜、投影透镜以及投影透镜光学系统。
背景技术
近年来，伴随着影像的高像素化，投影透镜光学系统所需要的成像性能也要提高。为了提高投影透镜光学系统的成像性能，构成投影透镜光学系统的投影透镜的数量趋于增加。随着投影透镜数量的增加，投影透镜光学系统的透光率降低。在国际公开第2017/204127号中，公开了为了增加投影透镜光学系统的透光率，在投影透镜形成防反射膜。
发明内容
但是，在国际公开第2017/204127号所公开的防反射膜中，每个生产批次的防反射膜的反射光谱的差异较大。本公开是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种带防反射膜的光学透镜、投影透镜以及投影透镜光学系统，能够降低430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜的反射率，并且减小生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异。
本公开的带防反射膜的光学透镜具有透镜基板、以及在透镜基板上形成的防反射膜。防反射膜至少由十层构成。构成防反射膜的各层的物理厚度为140nm以下。从空气侧算起，防反射膜的第一层为MgF2层。从空气侧算起，防反射膜的第二层、第四层、第六层、第八层及第十层各自的折射率为2.0以上、2.3以下。从空气侧算起，防反射膜的第三层、第五层、第七层以及第九层分别为SiO2层。550nm的设计基准波长下的第一层至第十层的1/4波长光学厚度Q1至Q10满足如下的式(1)至式(10)。
式(1) Q1＝0.05×ns+A1(0.79≤A1≤0.91)
式(2) Q2＝0.09×ns+A2(1.64≤A2≤1.85)
式(3) Q3＝A3(0.68≤A3≤1.02)
式(4) Q4＝A4(0.02≤A4≤0.22)
式(5) Q5＝A5(0.68≤A5≤1.02)
式(6) Q6＝-0.31×ns+A6(1.01≤A6≤1.29)
式(7) Q7＝A7(0.10≤A7≤0.35)
式(8) Q8＝0.79×ns+A8(-1.64≤A8≤0.01)
式(9) Q9＝-0.64×ns+A9(1.26≤A9≤1.55)
式(10) Q10＝0.32×ns+A10(-0.38≤A10≤0.19)
ns表示587.56nm的波长下的透镜基板的折射率。设计基准波长下的防反射膜各层的1/4波长光学厚度可以通过防反射膜各层的光学厚度除以λ0/4来得到。防反射膜各层的光学厚度可以由设计基准波长下的防反射膜各层的折射率与防反射膜各层的物理厚度(nm)的乘积来得到。
例如，第二层、第四层、第六层、第八层以及第十层分别为Ta2O5层、LaTiO3层、由Ti2O3和ZrO2的混合物形成的层、由ZrTiO4和ZrO2的混合物形成的层、Nb2O5层、或TiO2层。
例如，430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜的最大反射率为0.2％以下。
本公开的投影透镜为本公开的带防反射膜的光学透镜。
本公开的投影透镜光学系统具有多个本公开的带防反射膜的光学透镜。
本公开的投影透镜光学系统具有：本公开的带防反射膜的光学透镜即第一投影透镜、本公开的带防反射膜的光学透镜即第二投影透镜、以及本公开的带防反射膜的光学透镜即第三投影透镜。第一投影透镜的透镜基板的第一折射率、第二投影透镜的透镜基板的第二折射率以及第三投影透镜的透镜基板的第三折射率分别满足第一式、第二式以及第三式。第一式、第二式以及第三式是从如下的式(11)至式(16)中选择且相互不同的三个式。
式(11) 1.35≤ns＜1.45
式(12) 1.45≤ns＜1.55
式(13) 1.55≤ns＜1.65
式(14) 1.65≤ns＜1.75
式(15) 1.75≤ns＜1.85
式(16) 1.85≤ns＜1.95
本发明的上述及其它目的、特征、方面以及优点能够通过结合附图所理解的、与本发明相关的以下详细的说明而明确。
附图说明
图1是实施方式的一个例子(第一实施例和第五实施例)的带防反射膜的光学透镜的局部放大剖视图。
图2是表示第一实施例和比较例的防反射膜的反射光谱的模拟结果的图。
图3是表示比较例的100个样品的防反射膜的反射光谱的图。
图4是表示使第三层的厚度发生变化的情况下比较例的防反射膜的反射光谱的模拟结果的图。
图5是表示以相互不同的生产批次生产的比较例的100个样品的防反射膜的反射光谱的图。
图6是表示以相互不同的生产批次生产的第一实施例的100个样品的防反射膜的反射光谱的图。
图7是第二实施例和第三实施例的带防反射膜的光学透镜的局部放大剖视图。
图8是表示第二实施例的防反射膜的反射光谱的模拟结果的图。
图9是表示第三实施例的防反射膜的反射光谱的模拟结果的图。
图10是表示第四实施例的带防反射膜的光学透镜的局部放大剖视图。
图11是表示第四实施例的防反射膜的反射光谱的模拟结果的图。
图12是表示第五实施例的防反射膜的反射光谱的模拟结果的图。
图13是表示实施方式的投影透镜光学系统的构成的图。
具体实施方式
参照附图，对实施方式的带防反射膜的光学透镜、投影透镜以及投影透镜光学系统进行说明。
本实施方式的带防反射膜的光学透镜具有透镜基板、以及在透镜基板上形成的防反射膜。防反射膜至少由十层构成。构成防反射膜的各层的物理厚度为140nm以下。从空气侧算起，防反射膜的第一层为MgF2层。从空气侧算起，防反射膜的第二层、第四层、第六层、第八层以及第十层各自的折射率为2.0以上、2.3以下。从空气侧算起，防反射膜的第三层、第五层、第七层以及第九层均为SiO2层。550nm的设计基准波长下的第一层至第十层的1/4波长光学厚度Q1至Q10满足如下的式(1)至式(10)。
式(1) Q1＝0.05×ns+A1(0.79≤A1≤0.91)
式(2) Q2＝0.09×ns+A2(1.64≤A2≤1.85)
式(3) Q3＝A3(0.68≤A3≤1.02)
式(4) Q4＝A4(0.02≤A4≤0.22)
式(5) Q5＝A5(0.68≤A5≤1.02)
式(6) Q6＝-0.31×ns+A6(1.01≤A6≤1.29)
式(7) Q7＝A7(0.10≤A7≤0.35)
式(8) Q8＝0.79×ns+A8(-1.64≤A8≤0.01)
式(9) Q9＝-0.64×ns+A9(1.26≤A9≤1.55)
式(10) Q10＝0.32×ns+A10(-0.38≤A10≤0.19)
ns表示587.56nm(d线)的波长下的透镜基板的折射率。设计基准波长下的防反射膜各层的1/4波长光学厚度能够通过将防反射膜各层的光学厚度除以λ0/4来得到。防反射膜各层的光学厚度能够由设计基准波长下的防反射膜各层的折射率与防反射膜各层的物理厚度(nm)的乘积来得到。
1/4波长光学厚度Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。因此，能够降低430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜的反射率。另外，构成防反射膜的各层的物理厚度为140nm以下。设计基准波长下的第三层至第五层的防反射膜的1/4波长光学厚度Q3至Q5越是分别满足上述式(3)至上述式(5)，则第三层至第五层各层的厚度越为减小。因此，能够减小生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异。
例如，第二层、第四层、第六层、第八层以及第十层分别为Ta2O5层、LaTiO3层、由Ti2O3和ZrO2的混合物形成的层、由ZrTiO4和ZrO2的混合物形成的层、Nb2O5层或TiO2层。因此，例如利用以300℃这样的较高温度进行的真空蒸镀法，能够形成光损失少的防反射膜。
例如，430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜的最大反射率为0.2％以下。因此，能够降低430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜的反射率。能够得到在伴随着近年来影像的高像素化而投影透镜的数量趋于增加的投影透镜光学系统中可应用的带防反射膜的光学透镜。
本实施方式的投影透镜为本实施方式的带防反射膜的光学透镜。因此，能够降低430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜的反射率。另外，能够减小生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异。
本实施方式的投影透镜光学系统具有多个本实施方式的带防反射膜的光学透镜。因此，能够降低430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜的反射率。另外，能够减小生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异。能够抑制投影透镜光学系统的透光率的降低。本实施方式的投影透镜光学系统能够应对构成投影透镜光学系统的投影透镜的数量的增加。
本实施方式的投影透镜光学系统具备本实施方式的带防反射膜的光学透镜即第一投影透镜、本实施方式的带防反射膜的光学透镜即第二投影透镜、以及本实施方式的带防反射膜的光学透镜即第三投影透镜。第一投影透镜的透镜基板的第一折射率、第二投影透镜的透镜基板的第二折射率以及第三投影透镜的透镜基板的第三折射率分别满足第一式、第二式以及第三式。第一式、第二式以及第三式是从如下的式(11)至式(16)中选择且相互不同的三个式。
式(11) 1.35≤ns＜1.45
式(12) 1.45≤ns＜1.55
式(13) 1.55≤ns＜1.65
式(14) 1.65≤ns＜1.75
式(15) 1.75≤ns＜1.85
式(16) 1.85≤ns＜1.95
本实施方式的防反射膜能够相对于投影透镜光学系统所包含的至少三种透镜基板，使430nm以上、670nm以下的波长范围下的反射率降低。在投影透镜光学系统中能够使用透镜基板的材料相互不同的至少三种投影透镜。因此，能够扩大投影透镜光学系统的透镜结构的自由度。
＜本实施方式的带防反射膜的光学透镜1的具体结构＞
参照图1，对本实施方式的一个例子的带防反射膜的光学透镜1进行说明。带防反射膜的光学透镜1具备透镜基板10以及在透镜基板10上形成的防反射膜20。
透镜基板10例如由BSC7(HOYA制造)、FCD100(HOYA制造)或E-FDS1-W(HOYA制造)这样的玻璃材料形成。
防反射膜20至少由十层构成。在本实施方式的一个例子(参照图1)中，防反射膜20由十层构成。构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下。
具体而言，从空气侧算起，防反射膜20的第一层21是防反射膜20的最上层。防反射膜20的第一层21是氟化物层。防反射膜20的第一层21例如是MgF2层。MgF2在430nm以上、670nm以下的可视波长范围内具有高的透光率和低的折射率。因此，通过使防反射膜中最靠近空气侧的防反射膜的第一层为MgF2层，能够在可视波长范围内减小防反射膜的光吸收率和反射率。
从空气侧算起，防反射膜20的第二层22、第四层24、第六层26、第八层28以及第十层30分别是相对于设计基准波长λ0＝550nm的折射率为2.0以上、2.3以下的高折射率层。例如，防反射膜20的第二层22、第四层24、第六层26、第八层28以及第十层30分别是Ta2O5层(折射率为2.16)、ZrO2层(折射率为2.05)、由ZrTiO4和ZrO2的混合物形成的层(折射率为2.08)、LaTiO3层(折射率为2.1)、由ZrO2和TiO2的混合物形成的层(折射率为2.15)、由Ta2O5和ZrO2的混合物形成的层(折射率为2.22)、由Ta2O5和TiO2的混合物形成的层(折射率为2.24)、Nb2O5层(折射率为2.3)或TiO2层(折射率为2.3)。在本实施方式的一个例子(参照图1)中，从空气侧算起，防反射膜20的第十层30与透镜基板10接触。第十层30是防反射膜20的最下层。
从空气侧算起，防反射膜20的第三层23、第五层25、第七层27以及第九层29分别是相对于设计基准波长λ0＝550nm的折射率为1.44以上、1.50以下的低折射率层。例如，防反射膜20的第三层23、第五层25、第七层27以及第九层29分别是SiO2层。
550nm的设计基准波长λ0下的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度Q1至Q10满足如下的式(1)至式(10)。
式(1) Q1＝0.05×ns+A1(0.79≤A1≤0.91)
式(2) Q2＝0.09×ns+A2(1.64≤A2≤1.85)
式(3) Q3＝A3(0.68≤A3≤1.02)
式(4) Q4＝A4(0.02≤A4≤0.22)
式(5) Q5＝A5(0.68≤A5≤1.02)
式(6) Q6＝-0.31×ns+A6(1.01≤A6≤1.29)
式(7) Q7＝A7(0.10≤A7≤0.35)
式(8) Q8＝0.79×ns+A8(-1.64≤A8≤0.01)
式(9) Q9＝-0.64×ns+A9(1.26≤A9≤1.55)
式(10) Q10＝0.32×ns+A10(-0.38≤A10≤0.19)
ns表示587.56nm(d线)的波长下的透镜基板10的折射率。设计基准波长λ0下的防反射膜20各层的1/4波长光学厚度能够通过将防反射膜20各层的光学厚度除以λ0/4来得到。防反射膜20各层的光学厚度能够由设计基准波长λ0下的防反射膜20各层的折射率与防反射膜20各层的物理厚度(nm)的乘积来得到。
防反射膜20各层例如利用真空蒸镀法来形成。第二层22至第九层29优选通过使用了离子辅助的真空蒸镀法来形成。离子辅助蒸镀使因真空蒸镀法的真空度变化等而引起的防反射膜20的膜密度的变化及膜的表面粗糙度降低。膜密度的变化引起膜的折射率的变化。膜的表面粗糙度引起膜厚的变化。膜的折射率的变化及膜厚的变化使防反射膜20产生颜色不均匀，并且降低防反射膜20的反射特性的再现性。离子辅助蒸镀抑制防反射膜20产生颜色不均匀，并且改善防反射膜20的反射特性的再现性。当在防反射膜20的形成中利用离子辅助蒸镀时，相对于构成防反射膜20的层，可以使用以往难以使用的高折射率材料。
430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜20的最大反射率为0.2％以下。特别指定430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜20的最大反射率为0.1％以下。
[实施例]
(第一实施例)
与比较例进行对比，同时参照图1，说明第一实施例。
表1表示比较例的带防反射膜的光学透镜的结构。具体而言，作为透镜基板而使用的玻璃材料为BSC7(HOYA制造)。防反射膜形成在透镜基板上。防反射膜由八层构成。从空气侧算起，防反射膜的第一层为MgF2层。第一层是防反射膜的最上层。从空气侧算起，防反射膜的第二层、第四层、第六层以及第八层分别为Ta2O5层。第八层与透镜基板相接，是防反射膜的最下层。防反射膜的第三层、第五层以及第七层分别为SiO2层。图2表示比较例的防反射膜的反射光谱的模拟结果。
[表1]
Figure BDA0002847737990000071
Figure BDA0002847737990000081
作为比较例的带防反射膜的光学透镜，制造出100个样品。100个样品以相互不同的生产批次进行生产。具体而言，利用离子辅助蒸镀法在透镜基板上形成了第二层至第八层。利用无离子辅助的真空蒸镀法在第二层上形成了第一层。图3表示比较例的100个样品的防反射膜的反射光谱。如图3所示，在比较例中，生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异较大。在比较例中，以相互不同的生产批次生产的100个样品的一部分的、430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜的最大反射率超过0.2％。
图4表示使比较例的防反射膜之中具有最大物理厚度的第三层的物理厚度自设计厚度(187.32nm)改变了1.5％的情况下、比较例的防反射膜的反射光谱的模拟结果。使第三层的物理厚度自设计厚度增加了1.5％的防反射膜的反射光谱在485nm附近的波长与650nm附近的波长中具有反射光谱的极大值，并且在589nm附近的波长中具有反射光谱的极小值。使第三层的物理厚度自设计厚度减少了1.5％的防反射膜的反射光谱在560nm附近的波长中具有反射光谱的极大值，并且在480nm附近的波长与680nm附近的波长中具有反射光谱的极小值。这样，无论使第三层的物理厚度自设计厚度增加或减少，比较例的防反射膜的反射光谱的形状都大幅改变。
根据该模拟结果，对比较例的100个样品的防反射膜的反射光谱进行了分析。如图5所示，已知比较例的100个样品的防反射膜的反射光谱由第三层的物理厚度与设计厚度相同的防反射膜的反射光谱、第三层的物理厚度比设计厚度增加了的防反射膜的反射光谱、以及第三层的物理厚度比设计厚度减少了的防反射膜的反射光谱构成。因此，本发明的发明者查明，在比较例中生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异(参照图3)较大的原因在于防反射膜之中具有最大物理厚度的第三层的物理厚度的生产批次之间的差异。
因此，本发明的发明者使与比较例的第三层对应的层由各自的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小的三个层构成，设计了本实施例的防反射膜。
表2表示图1所示的本实施例的带防反射膜的光学透镜1的结构。具体而言，作为透镜基板10而使用的玻璃材料为BSC7(HOYA制造)。防反射膜20形成在透镜基板10上。防反射膜20由十层构成。从空气侧算起，防反射膜20的第一层21为MgF2层。第一层21是防反射膜20的最上层。从空气侧算起，防反射膜20的第二层22、第四层24、第六层26、第八层28以及第十层30分别为Ta2O5层。第十层30与透镜基板10相接，是防反射膜20的最下层。防反射膜20的第三层23、第五层25、第七层27以及第九层29分别为SiO2层。
[表2]
Figure BDA0002847737990000091
本实施例的第三层23、第四层24以及第五层25对应于比较例的第三层，本实施例的第六层26至第十层30对应于比较例的第四层至第八层。
本实施例的第三层23的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第三层23的物理厚度为140nm以下。本实施例的第三层23的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第四层24的物理厚度为140nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下，或50nm以下，或30nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第五层25的物理厚度为140nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。
在本实施例中，构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下。550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。
图2表示本实施例的防反射膜20的反射光谱的模拟结果。在模拟方面，本实施例的防反射膜20的反射光谱与比较例的防反射膜的反射光谱相同。
制造出100个本实施例的带防反射膜的光学透镜1。100个样品以相互不同的生产批次进行生产。具体而言，利用离子辅助蒸镀法在透镜基板10上形成第二层22至第十层30。利用无离子辅助的真空蒸镀法在第二层22上形成了第一层21。当利用离子辅助蒸镀法形成第一层21时，离子与由氟化物层形成的第一层21发生碰撞，氟从第一层21脱离。第一层21的光吸收率增高。与此相对，在本实施例中，利用无离子辅助的真空蒸镀法形成第一层21。因此，能够确保使第一层21的光吸收率较低。
需要说明的是，为了使第一层21的光吸收率的增加减小，也可以使形成第一层21时的离子辅助蒸镀装置的离子源的加速电压及离子电流比形成第二层22至第十层30各层时的离子辅助蒸镀装置的离子源的加速电压及离子电流小。
图6表示本实施例的100个样品的防反射膜20的反射光谱。如图3及图6所示，本实施例中生产批次之间的防反射膜20的反射光谱的差异比比较例中生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异小。其原因如下。在本实施例中，与比较例的第三层对应的层由各物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小的第三层23、第四层24以及第五层25构成。构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下，并且550nm的设计基准波长下的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度Q1至Q10满足上述式(1)至式(10)。因此，第三层23至第五层25各层的物理厚度的变化对防反射膜20的反射光谱的影响较小。本实施例中生产批次之间的防反射膜20的反射光谱的差异较小。
在本实施例中，以相互不同的生产批次生产的所有100个样品的、430nm以上、670nm以下的波长范围下的防反射膜20的最大反射率为0.2％以下。其第一原因为，在本实施例中，550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。其第二原因为，本实施例中生产批次之间的防反射膜20的反射光谱的差异比比较例中生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异小。
(第二实施例)
参照图7，说明第二实施例的带防反射膜的光学透镜1。表3表示本实施例的带防反射膜的光学透镜1的结构。具体而言，作为透镜基板10而使用的玻璃材料为FCD100(HOYA制造)。防反射膜20形成在透镜基板10上。防反射膜20由十一层构成。从空气侧算起，防反射膜20的第一层21为MgF2层。第一层21是防反射膜20的最上层。从空气侧算起，防反射膜20的第二层22、第四层24、第六层26、第八层28以及第十层30分别为Ta2O5层。防反射膜20的第三层23、第五层25、第七层27以及第九层29分别为SiO2层。防反射膜20的第十一层31为MgF2层。第十一层31与透镜基板10相接，是防反射膜20的最下层。
[表3]
Figure BDA0002847737990000111
Figure BDA0002847737990000121
本实施例的第三层23的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第三层23的物理厚度为140nm以下。本实施例的第三层23的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第四层24的物理厚度为140nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下，或50nm以下，或30nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第五层25的物理厚度为140nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。
在本实施例中，构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下。550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。
图8表示本实施例的防反射膜20的反射光谱的模拟结果。与第一实施例相同，430nm以上、670nm以下的波长范围内的本实施例的防反射膜20的最大反射率为0.2％以下。其原因为，在本实施例中，构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下，并且550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。
表4表示透镜基板10的材料即FCD100(HOYA制造)的组分。FCD100含有40质量％以上的氟化物。在本实施例中，与含有大量氟化物的透镜基板10接触的第十一层31由MgF2层这样的氟化物层形成。因此，防反射膜20难以从透镜基板10剥离。
[表4]
Figure BDA0002847737990000122
Figure BDA0002847737990000131
在本实施例中，利用无离子辅助的真空蒸镀法在透镜基板10上形成第十层30及第十一层31。当利用离子辅助蒸镀法形成第十一层31时，离子与由氟化物层形成的第十一层31发生碰撞。当离子与第十一层31碰撞时，氟从第十一层31脱离，第十一层31的光吸收率增高。与此相对，在本实施例中，利用无离子辅助的真空蒸镀法形成第十一层31。因此，能够确保第十一层31的光吸收率较低。
当利用离子辅助蒸镀法形成与第十一层31接触的第十层30时，离子有时会与由氟化物层形成的第十一层31发生碰撞。当离子与第十一层31碰撞时，氟从第十一层31脱离，第十一层31的光吸收率增高。与此相对，在本实施例中，利用无离子辅助的真空蒸镀法形成第十层30。因此，能够确保第十一层31的光吸收率较低。
需要说明的是，为了使第十一层31的光吸收率的增加较小，也可以使形成第十层30及第十一层31时的离子辅助蒸镀装置的离子源的加速电压及离子电流比形成第二层22至第九层29各层时的离子辅助蒸镀装置的离子源的加速电压及离子电流小。
通过与形成第一实施例的第二层22至第九层29的方法相同的方法，利用离子辅助蒸镀法在第十层30上形成第二层22至第九层29。通过与第一实施例相同的方法，利用无离子辅助的真空蒸镀法在第二层22上形成MgF2层即第一层21。因此，能够防止第一层21的光吸收率增加。
在本实施例中，与比较例的第三层对应的层由各自的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小的第三层23、第四层24及第五层25构成。构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下，并且550nm的设计基准波长下的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度Q1至Q10满足上述式(1)至式(10)。因此，第三层23至第五层25各层的物理厚度的变化对防反射膜20的反射光谱的影响较小。本实施例中生产批次之间的防反射膜20的反射光谱的差异比比较例的防反射膜的生产批次之间的反射光谱的差异小。
(第三实施例)
参照图7，说明第三实施例的带防反射膜的光学透镜1。表5表示本实施例的带防反射膜的光学透镜1的结构。具体而言，作为透镜基板10而使用的玻璃材料为BSC7(HOYA制造)。防反射膜20形成在透镜基板10上。防反射膜20由十一层构成。从空气侧算起，防反射膜20的第一层21为MgF2层。第一层21是防反射膜20的最上层。从空气侧算起，防反射膜20的第二层22、第四层24、第六层26、第八层28以及第十层30分别为Ta2O5层。防反射膜20的第三层23、第五层25、第七层27以及第九层29分别为SiO2层。防反射膜20的第十一层31为MgF2层。第十一层31与透镜基板10相接，是防反射膜20的最下层。
[表5]
Figure BDA0002847737990000141
本实施例的第三层23的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第三层23的物理厚度为140nm以下。本实施例的第三层23的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第四层24的物理厚度为140nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下，或50nm以下，或30nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第五层25的物理厚度为140nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。
在本实施例中，构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下。550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。
图9表示本实施例的防反射膜20的反射光谱的模拟结果。与第一实施例相同，430nm以上、670nm以下的波长范围内的本实施例的防反射膜20的最大反射率为0.2％以下。其原因为，在本实施例中，构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下，并且550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。
在本实施例中，通过与形成第二实施例的第十层30及第十一层31的方法相同的方法，利用无离子辅助的真空蒸镀法在透镜基板10上形成第十层30及第十一层31。因此，能够防止第十一层31的光吸收率增加。通过与形成第二实施例的第二层22至第九层29的方法相同的方法，利用离子辅助蒸镀法在第十层30上形成第二层22至第九层29。通过与第一实施例相同的方法，利用无离子辅助的真空蒸镀法在第二层22上形成MgF2层即第一层21。因此，能够防止第一层21的光吸收率增加。
在本实施例中，与比较例的第三层对应的层由各自的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小的第三层23、第四层24及第五层25构成。构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下，并且550nm的设计基准波长下的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度Q1至Q10满足上述式(1)至式(10)。因此，第三层23至第五层25各层的物理厚度的变化对防反射膜20的反射光谱的影响较小。本实施例中生产批次之间的防反射膜20的反射光谱的差异比比较例的防反射膜的生产批次之间的反射光谱的差异小。
(第四实施例)
参照图10，说明第四实施例的带防反射膜的光学透镜1。表6表示本实施例的带防反射膜的光学透镜1的结构。具体而言，作为透镜基板10而使用的玻璃材料为BSC7(HOYA制造)。防反射膜20形成在透镜基板10上。防反射膜20由十二层构成。从空气侧算起，防反射膜20的第一层21为MgF2层。第一层21是防反射膜20的最上层。从空气侧算起，防反射膜20的第二层22、第四层24、第六层26、第八层28以及第十层30分别为Ta2O5层。防反射膜20的第三层23、第五层25、第七层27、第九层29以及第十一层31分别为SiO2层。防反射膜20的第十二层32为MgF2层。第十二层32与透镜基板10相接，是防反射膜20的最下层。
[表6]
Figure BDA0002847737990000161
本实施例的第三层23的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第三层23的物理厚度为140nm以下。本实施例的第三层23的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第四层24的物理厚度为140nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下，或50nm以下，或30nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第五层25的物理厚度为140nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。
在本实施例中，构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下。550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。
图11表示本实施例的防反射膜20的反射光谱的模拟结果。与第一实施例相同，430nm以上、670nm以下的波长范围内的本实施例的防反射膜20的最大反射率为0.2％以下。其原因为，在本实施例中，构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下，并且550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。
在本实施例中，通过与形成第二实施例的第十层30及第十一层31的方法相同的方法，利用无离子辅助的真空蒸镀法形成第十一层31的下半部分和第十二层32。因此，能够防止第十二层32的光吸收率增加。通过与形成第二实施例的第二层22至第九层29的方法相同的方法，利用离子辅助蒸镀法形成第十一层31的上半部分和第二层22至第十层30。需要说明的是，第十一层31的下半部分是第十一层31之中、第十一层31的厚度方向上比第十一层31的中心更靠近第十二层32侧的部分。第十一层31的上半部分是第十一层31之中、第十一层31的厚度方向上比第十一层31的中心更靠近第十层30侧的部分。通过与第一实施例相同的方法，利用无离子辅助的真空蒸镀法在第二层22上形成MgF2层即第一层21。因此，能够防止第一层21的光吸收率增加。
在本实施例中，与比较例的第三层对应的层由各自的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小的第三层23、第四层24及第五层25构成。构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下，并且550nm的设计基准波长下的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度Q1至Q10满足上述式(1)至式(10)。因此，第三层23至第五层25各层的物理厚度的变化对防反射膜20的反射光谱的影响较小。本实施例中生产批次之间的防反射膜20的反射光谱的差异比比较例中生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异小。
(第五实施例)
参照图1，说明第五实施例的带防反射膜的光学透镜1。表7表示本实施例的带防反射膜的光学透镜1的结构。具体而言，作为透镜基板10而使用的玻璃材料为E-FDS1-W(HOYA制造)。防反射膜20形成在透镜基板10上。防反射膜20由十层构成。从空气侧算起，防反射膜20的第一层21为MgF2层。第一层21是防反射膜20的最上层。从空气侧算起，防反射膜20的第二层22、第四层24、第六层26、第八层28以及第十层30分别为Ta2O5层。第十层30与透镜基板10相接，是防反射膜20的最下层。防反射膜20的第三层23、第五层25、第七层27以及第九层29分别为SiO2层。
[表7]
Figure BDA0002847737990000181
本实施例的第三层23的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第三层23的物理厚度为140nm以下。本实施例的第三层23的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第四层24的物理厚度为140nm以下。本实施例的第四层24的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下，或50nm以下，或30nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小。本实施例的第五层25的物理厚度为140nm以下。本实施例的第五层25的物理厚度也可以为120nm以下，或100nm以下，或80nm以下。
在本实施例中，构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下。550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。
图12表示本实施例的防反射膜20的反射光谱的模拟结果。与第一实施例相同，430nm以上、670nm以下的波长范围内的本实施例的防反射膜20的最大反射率为0.2％以下。其原因为，在本实施例中，构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下，并且550nm的设计基准波长λ0的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度(QWOT)Q1至Q10分别满足上述式(1)至上述式(10)。
在本实施例中，通过与第一实施例相同的方法，利用离子辅助蒸镀法在透镜基板10上形成第二层22至第十层30。通过与第一实施例相同的方法，利用无离子辅助的真空蒸镀法在第二层22上形成MgF2层即第一层21。因此，能够防止第一层21的光吸收率增加。
在本实施例中，与比较例的第三层对应的层由各自的物理厚度比比较例的第三层的物理厚度小的第三层23、第四层24以及第五层25构成。构成防反射膜20的各层的物理厚度为140nm以下，并且550nm的设计基准波长下的第一层21至第十层30的1/4波长光学厚度Q1至Q10满足上述式(1)至式(10)。因此，第三层23至第五层25各层的物理厚度的变化对防反射膜20的反射光谱的影响较小。本实施例中生产批次之间的防反射膜20的反射光谱的差异比比较例中生产批次之间的防反射膜的反射光谱的差异小。
＜投影透镜以及投影透镜光学系统LN＞
参照图13，说明本实施方式的投影透镜以及投影透镜光学系统LN。
投影透镜光学系统LN包括多个投影透镜。投影透镜光学系统LN例如由30枚投影透镜构成。为了获得宽视角与良好的投影性能，投影透镜光学系统LN使用中继透镜。因此，构成投影透镜光学系统LN的投影透镜的数量增多。在多个投影透镜的至少一个透镜中应用有本实施方式的带防反射膜的光学透镜1。
图13的右侧为投影透镜光学系统LN的缩小侧，图13的左侧为投影透镜光学系统LN的放大侧。在投影透镜光学系统LN的缩小侧配置有棱镜PR(例如内部全反射(TIR)棱镜、色分解合成棱镜等)、以及覆盖图像显示元件的图像显示面IM2的盖玻片CG。
投影透镜光学系统LN具有第一光学系统LN1、以及第二光学系统LN2。第一光学系统LN1相对于中间像面IM1配置在放大侧。第二光学系统LN2相对于中间像面IM1配置在缩小侧。第二光学系统LN2将在图像显示元件的图像显示面IM2上显示的图像的中间像形成在中间像面IM1。第一光学系统LN1将中间像进行放大投影。孔径光阑(開口絞り)ST在光轴AX方向上，配置在第二光学系统LN2的中央附近。
图13表示投影透镜光学系统LN中广角端(W)的透镜配置、以及望远端(T)的透镜配置。图13中的箭头m1、m2a、m2b、m2c、m2d表示从广角端(W)向望远端(T)切换时、第1透镜组Gr1及第2a-第2d透镜组Gr2a-Gr2d中透镜的位置变化。例如，第1透镜组Gr1及第2d透镜组Gr2d为固定组，第2a-第2c透镜组Gr2a-Gr2c为移动组。通过使第2a-第2c透镜组Gr2a-Gr2c各自沿光轴AX移动，进行缩放。
投影透镜光学系统LN也可以包括多个本实施方式的带防反射膜的光学透镜1。例如，投影透镜光学系统也可以包括：带防反射膜的光学透镜1即第一投影透镜、带防反射膜的光学透镜1即第二投影透镜、以及带防反射膜的光学透镜1即第三投影透镜。第一投影透镜的透镜基板10的第一折射率、第二投影透镜的透镜基板10的第二折射率以及第三投影透镜的透镜基板10的第三折射率分别满足第一式、第二式以及第三式。第一式、第二式以及第三式是从如下的式(11)至式(16)中选择且相互不同的三个式。
式(11) 1.35≤ns＜1.45
式(12) 1.45≤ns＜1.55
式(13) 1.55≤ns＜1.65
式(14) 1.65≤ns＜1.75
式(15) 1.75≤ns＜1.85
式(16) 1.85≤ns＜1.95
投影透镜光学系统LN除了第一投影透镜至第三投影透镜以外，此外还可以包括带防反射膜的光学透镜1即第四投影透镜。第四投影透镜的透镜基板10的第四折射率满足第四式。第一式、第二式、第三式以及第四式是从上述式(11)至式(16)中选择且相互不同的四个式。
投影透镜光学系统LN除了第一投影透镜至第四投影透镜以外，此外还可以包括带防反射膜的光学透镜1即第五投影透镜。第五投影透镜的透镜基板10的第五折射率满足第五式。第一式、第二式、第三式、第四式以及第五式是从上述式(11)至式(16)中选择且相互不同的五个式。
投影透镜光学系统LN除了第一投影透镜至第五投影透镜以外，此外还包括带防反射膜的光学透镜1即第六投影透镜。第六投影透镜的透镜基板10的第六折射率满足第六式。第一式、第二式、第三式、第四式、第五式以及第六式是从上述式(11)至式(16)中选择且相互不同的六个式。
虽然针对本公开的实施方式进行了说明，但本次所公开的实施方式在所有方面都是例示而不应该认为是限制。本公开的范围由权利要求范围来表示，目的在于包括与权利要求范围等同的含义及范围内的所有变更。

Claims (6)

1.一种带防反射膜的光学透镜，其特征在于，具有：
透镜基板；
防反射膜，其形成在所述透镜基板上；
所述防反射膜至少由十层构成，构成所述防反射膜的各层的物理厚度为140nm以下，
从空气侧算起，所述防反射膜的第一层为MgF2层，
从所述空气层算起，所述防反射膜的第二层、第四层、第六层、第八层以及第十层各自的折射率为2.0以上、2.3以下，
从所述空气层算起，所述防反射膜的第三层、第五层、第七层以及第九层分别为SiO2层，
550nm的设计基准波长下的所述第一层至所述第十层的1/4波长光学厚度Q1至Q10满足如下的式(1)至式(10)，
式(1) Q1＝0.05×ns+A1(0.79≤A1≤0.91)
式(2) Q2＝0.09×ns+A2(1.64≤A2≤1.85)
式(3) Q3＝A3(0.68≤A3≤1.02)
式(4) Q4＝A4(0.02≤A4≤0.22)
式(5) Q5＝A5(0.68≤A5≤1.02)
式(6) Q6＝－0.31×ns+A6(1.01≤A6≤1.29)
式(7) Q7＝A7(0.10≤A7≤0.35)
式(8) Q8＝0.79×ns+A8(－1.64≤A8≤0.01)
式(9) Q9＝－0.64×ns+A9(1.26≤A9≤1.55)
式(10) Q10＝0.32×ns+A10(－0.38≤A10≤0.19)
ns表示587.56nm的波长下的所述透镜基板的折射率，所述设计基准波长下的所述防反射膜的各层的所述1/4波长光学厚度通过将所述防反射膜的各层的光学厚度除以λ0/4而得到，所述防反射膜的各层的所述光学厚度由所述设计基准波长下的所述防反射膜的各层的折射率与所述防反射膜的各层的所述物理厚度(nm)的乘积而得到。
2.如权利要求1所述的带防反射膜的光学透镜，
所述第二层、所述第四层、所述第六层、所述第八层以及所述第十层分别为Ta2O5层、LaTiO3层、由Ti2O3和ZrO2的混合物形成的层、由ZrTiO4和ZrO2的混合物形成的层、Nb2O5层、TiO2层中的任一种。
3.如权利要求1或2所述的带防反射膜的光学透镜，
430nm以上、670nm以下的波长范围下的所述防反射膜的最大反射率为0.2％以下。
4.一种投影透镜，其特征在于，
其为权利要求1至3中任一项所述的带防反射膜的光学透镜。
5.一种投影透镜光学系统，其特征在于，
具有多个权利要求1至3中任一项所述的带防反射膜的光学透镜。
6.一种投影透镜光学系统，其特征在于，具有：
权利要求1至3中任一项所述的带防反射膜的光学透镜即第一投影透镜；
权利要求1至3中任一项所述的带防反射膜的光学透镜即第二投影透镜；
权利要求1至3中任一项所述的带防反射膜的光学透镜即第三投影透镜；
所述第一投影透镜的所述透镜基板的第一折射率、所述第二投影透镜的所述透镜基板的第二折射率以及所述第三投影透镜的所述透镜基板的第三折射率分别满足第一式、第二式以及第三式，所述第一式、所述第二式以及所述第三式是从如下的式(11)至式(16)中选择且相互不同的三个式，
式(11) 1.35≤ns＜1.45
式(12) 1.45≤ns＜1.55
式(13) 1.55≤ns＜1.65
式(14) 1.65≤ns＜1.75
式(15) 1.75≤ns＜1.85
式(16) 1.85≤ns＜1.95。
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