CN203643625U - 抗反射膜、使用其的光学部件和光学仪器 - Google Patents

抗反射膜、使用其的光学部件和光学仪器 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种抗反射膜、使用其的光学部件和光学仪器。所述抗反射膜为，在基材的表面上从基材侧顺序层压第1层～第9层而形成的抗反射膜，第2层、第4层、第6层和第8层为由对于波长587.56nm的He光源的d线呈现2.21以上且2.70以下的折射率的高折射率材料形成的高折射率层，第1层、第3层、第5层和第7层为由对于上述d线呈现1.40以上且不足1.55的折射率的中间折射率材料形成的中间折射率层，第9层为由对于上述d线呈现1.35以上且不足1.40的折射率的低折射率材料形成的低折射率层，所述抗反射膜对于可见区的波长范围390～720nm的光的反射率在0.2%以下。

Description

抗反射膜、使用其的光学部件和光学仪器
技术领域
本实用新型涉及在广的波长范围内具有低反射率的抗反射膜，使用其的透镜、棱镜、滤光器等的光学部件，以及具备所述光学部件的电视摄像机、摄像机、数码相机、车载摄像机、显微镜、望远镜等的光学仪器。
背景技术
在照相用或播放用等中广泛使用开来的单焦镜头或变焦镜头一般具有许多片透镜构成的镜筒结构，其透镜的数目从约10片到约40片。
如果透镜片数增加，则各透镜表面的反射光的总量增加，并且由于其反射光反复多次反射，射入感光面，成为使得耀斑、重影等的光学特性显著恶化的弊端发生的原因。因此，在这些透镜的表面上形成多层抗反射膜，所述多层抗反射膜组合具有不同折射率的介电膜（誘電体膜），将各介电膜的光学膜厚设定为相对于中心波长λ为1/2λ或1/4λ，利用干涉效应的。
例如，特开2007-213021号公报（专利文献1）公开有，含有在基板上设置的、从与基板相反侧顺序层压的第1层～第8层的抗反射膜，其中第1层和第4层由对于波长587.56nm的d线呈现1.35～1.50的折射率的低折射率材料构成，第3层和第5层由对于d线呈现1.55～1.85的折射率的中间折射率材料构成，第2层和第6层由对于d线呈现在1.70～2.50的范围内的、相较于上述中间折射率材料高的折射率的高折射率材料构成。该抗反射膜在约400～700nm的波长范围中具有约0.15%以下的反射率。
特开2002-267801号公报（专利文献2）公开有，在基板上，从该基板侧顺序施用由第1层～第9层的介电体形成的薄膜的抗反射膜，其中当将第2层、第4层、第6层、第8层的波长550nm处的折射率设定为Nh，将第1层、第3层、第5层、第7层的波长550nm处的折射率设定为Nm，第9层的波长550nm处的折射率设定为N1时，满足2.00≦Nh≦2.20，1.50≦Nm≦1.80，Nl≦1.46。该抗反射膜在约400～680nm的波长范围中具有约0.2%以下的反射率。
特开2002-107506号公报（专利文献3）公开有，具有在基板上层压的10层薄膜的设计波长λ0=550nm的抗反射膜，其中第2层、第4层、第6层、第9层对设计波长λ0的折射率在2.00以上，第1层和第7层对设计波长λ0的折射率在1.50～1.80的范围内，第3层、第5层、第8层和第10层的对设计波长λ0的折射率在1.46以下。该抗反射膜在约400～710nm的波长范围中具有约0.2%以下的反射率。
特开2001-100002号公报（专利文献4）公开有，在基板上从该基板侧顺序施用由第1层～第10层的介电体形成的薄膜的抗反射膜，其中当将第2层、第4层、第6层和第9层的波长550nm处的折射率设定为Nh，将第1层和第8层的波长550nm处的折射率设定为Nm，第3层、第5层、第7层和第10层的波长550nm处的折射率设定为NL时，满足2.0≦Nh，1.5≦Nm≦1.8，NL≦1.46。该抗反射膜在约410～690nm的波长范围中具有约0.2%以下的反射率。
然而，这些抗反射膜具有在通常称为可见区的波长范围380～780nm中，抗反射带宽为约300nm那样小的问题。人眼即使在该可见区中，特别是在390～720nm的范围内，也具有较强的感受明暗度的视觉感。
特开2000-111702号公报（专利文献5）提出使用折射率在1.6以上和折射率在1.5以下的14层膜，具有在波长330～710nm中的反射率为1%以下，在400～680nm中的反射率在0.25%以下的宽带反射特性的抗反射膜。但是，该抗反射膜在抗反射带的特别是可见区附近的反射率为最多0.25%以下，不能够满足近年的数码相机镜头中可见区的反射率为0.2%的要求。
特开2002-14203号公报（专利文献6）提出使用由折射率2.407的TiO2和折射率1.450的SiO2形成的14层～17层膜，在波长400～700nm中的反射率为0.1%以下的抗反射膜。但是，对于通常称为可见区的波长范围380～780nm，该抗反射膜的抗反射波长带宽停留在300nm。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]特开2007-213021号公报
[专利文献2]特开2002-267801号公报
[专利文献3]特开2002-107506号公报
[专利文献4]特开2001-100002号公报
[专利文献5]特开2000-111702号公报
[专利文献6]特开2002-14203号公报。
实用新型内容
[实用新型要解决的课题]
因此，本实用新型的目的在于提供，在与以往的300nm抗反射带宽相比更宽的波长范围390～720nm的范围内，发挥优异的抗反射性能的抗反射膜。
本实用新型的另一目的是提供施用有所述抗反射膜的光学部件。
本实用新型的另一目的是提供具有所述光学部件的光学仪器。
[解决课题的方法]
借鉴上述课题，专心研究的结果，本实用新型的创作人发现通过将折射率差大的高折射率层与中间折射率层交替层压，将最上层设定为低折射率层，能够得到在波长390～720nm的宽的可见光区域中具有低的反射率的抗反射膜，并想到了本实用新型。
即，根据本实用新型的第一实施方案的抗反射膜，其特征在于，其为在基材的表面上从上述基材侧顺序层压第1层～第9层而形成的抗反射膜，第2层、第4层、第6层和第8层为由对于波长587.56nm的He光源的d线呈现2.21以上且2.70以下的折射率的高折射率材料形成的高折射率层，第1层、第3层、第5层和第7层为由对于上述d线呈现1.40以上且不足1.55的折射率的中间折射率材料形成的中间折射率层，第9层为由对于上述d线呈现1.35以上且不足1.40的折射率的低折射率材料形成的低折射率层，所述抗反射膜对于可见区的波长范围390～720nm的光的反射率在0.2%以下。
在第一实施方案中，优选上述中间折射率层和上述高折射率层之间的折射率差为0.67～1.30。
在第一实施方案中，优选上述高折射率材料为单一的TiO2或Nb2O5，或者TiO2、Nb2O5、CeO2、Ta2O5、ZnO、ZrO2、In2O3、SnO2和HfO2中至少2个的混合物或复合物，上述中间折射率材料为单一的SiO2、YbF3或YF3，或者SiO2、Al2O3、CeF3、NdF3、GdF3、LaF3、YbF3和YF3中至少2个的混合物或复合物，上述低折射率材料为单一的MgF2或AlF3，或者MgF2、AlF3和SiO2中至少2个的混合物或复合物。
在第一实施方案中，优选上述基材相对于上述d线具有1.40～2.10的折射率。
根据本实用新型的第二实施方案的抗反射膜，其特征在于，其为在对于波长587.56nm的He光源的d线的折射率为1.43～1.73的光学基材的表面上，从上述基材侧顺序层压第1层～第7层而形成的抗反射膜，
上述第1层对于上述d线的折射率为1.37～1.56，光学膜厚为230～290nm，
上述第2层对于上述d线的折射率为1.85～2.7，光学膜厚为20～80nm，
上述第3层对于上述d线的折射率为1.37～1.52，光学膜厚为10～60nm，
上述第4层对于上述d线的折射率为2.1～2.7，光学膜厚为130～220nm，
上述第5层对于上述d线的折射率为1.37～1.52，光学膜厚为5～40nm，
上述第6层对于上述d线的折射率为2.1～2.7，光学膜厚为20～90nm，
上述第7层对于上述d线的折射率为1.37～1.4，光学膜厚为100～160nm，
所述抗反射膜对于可见区的波长范围390～720nm的光的反射率为0.2%以下。
在本实用新型的第二实施方案中，优选上述第7层的折射率在上述第1层、上述第3层和上述第5层的折射率以下。
在本实用新型的第二实施方案中，优选上述第1层、上述第3层和上述第5层为由单一的MgF2或SiO2，或者SiO2与Al2O3、Nb2O5或TiO2的混合物或复合物形成，上述第2层、上述第4层和上述第6层为由单一的TiO2、Nb2O5、CeO2、Ta2O5或ZrO2，或者其与SiO2的混合物或复合物形成，第7层为由单一的MgF2或MgF2与SiO2、CaF2或LiF的混合物或复合物形成。
根据本实用新型的第三实施方案的抗反射膜，其特征在于，其为在对于波长587.56nm的He光源的d线的折射率为1.43～2.01的光学基材的表面上，从上述基材侧顺序层压第1层～第14层而形成的抗反射膜，
上述第1层、上述第3层、上述第5层、上述第7层、上述第9层、上述第11层和第13层为由对上述d线的折射率为2.201～2.7的高折射率材料形成的高折射率层，
上述第2层、上述第4层、上述第6层、上述第8层、上述第10层和上述第12层为由对上述d线的折射率为1.501～1.7的中间折射率材料形成的中间折射率层，
上述第14层为由对上述d线的折射率为1.37～1.44的低折射率材料形成的低折射率层，
上述第1层的光学膜厚为5～45nm，
上述第2层的光学膜厚为15～125nm，
上述第3层的光学膜厚为40～130nm，
上述第4层的光学膜厚为1～45nm，
上述第5层的光学膜厚为135～175nm，
上述第6层的光学膜厚为20～50nm，
上述第7层的光学膜厚为30～65nm，
上述第8层的光学膜厚为155～180nm，
上述第9层的光学膜厚为10～35nm，
上述第10层的光学膜厚为45～75nm，
上述第11层的光学膜厚为147～170nm，
上述第12层的光学膜厚为5～28nm，
上述第13层的光学膜厚为55～85nm，
上述第14层的光学膜厚为120～145nm。
在本实用新型的第三实施方案中，优选上述光学基材由光学玻璃、树脂或光学结晶构成。
在本实用新型的第三实施方案中，优选上述高折射率材料为单一的TiO2或Nb2O5，或TiO2和Nb2O5的混合材料；上述中间折射率材料为单一的Al2O3，SiO2和TiO2的混合材料，SiO2和Nb2O5的混合材料，Al2O3和TiO2的混合材料，或者Al2O3和Nb2O5的混合材料；上述低折射率材料为单一的MgF2。
本实用新型的光学部件特征在于具有上述抗反射膜中的任何一种。
本实用新型的光学仪器特征在于具有上述光学部件。
[实用新型的效果]
本实用新型的抗反射膜，不仅在波长390～720nm的宽的可见光区域中具有低反射率，还具备极高的透过率特性和优异的色彩平衡。因此，如果使用本实用新型的抗反射膜，能够得到不发生耀斑或重影等的使得光学特性显著恶化的弊端的高性能光学部件，以及具有其的光学仪器。
附图说明
[图1]为显示根据本实用新型的第一实施方案的抗反射膜的图。
[图2]为显示根据本实用新型的第二实施方案的抗反射膜的图。
[图3]为显示根据本实用新型的第三实施方案的抗反射膜的图。
[图4～图16]为显示实施例1-1～1-13的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图17～图29]为显示实施例2-1～2-13的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图30～图42]为显示实施例3-1～3-13的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图43～图55]为显示实施例4-1～4-13的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图56]为显示比较例1的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图57～图68]为显示实施例5-1～5-12的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图69]为显示比较例2的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图70]为显示实施例5-1～5-12的抗反射膜中使用的涂布材料的折射率分布的图。
[图71～图77]为显示实施例6-1～6-8的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图78～图84]为显示实施例8-1～7-8的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图85]为显示比较例3的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图86]为显示比较例4的抗反射膜的反射率的光谱特性的图。
[图87]为显示实施例6-1～6-8和7-1～7-8的抗反射膜中使用的涂布材料的折射率分布的图。
符号说明
10，30，50···基材
20，40，60···抗反射膜。
具体实施方式
[1]第一实施方案
图1为显示根据本实用新型的第一实施方案的，在基材10的表面上从基材10顺序层压第1层21～第9层29而形成的抗反射膜20的图。
图1中所示的基材10为平板，但本实用新型并不限于此，也可以是透镜、棱镜、光导管、薄膜或衍射元件。优选基材10的折射率对于波长587.56nm的He光源的d线（下面简称为“d线”）为1.40～2.10。基材10的材料可以使用玻璃、结晶性材料、塑料等的透明材料。特别地，优选FK03、FK5、BK7、SK20、SK14、LAK7、LAK10、LASF016、LASF04、SFL03、LASF08、NPH2、TAFD4等的光学玻璃，パイレックス（注册商标）玻璃（nd=约1.48），石英（nd=约1.46），蓝板玻璃（nd=约1.51），白板玻璃（nd=约1.52），ルミセラ（注册商标），ゼロデュア（注册商标，nd=1.5424），萤石（nd=1.434），蓝宝石，丙烯酸类树脂（nd=1.49），聚碳酸酯（nd=1.58），聚对苯二甲酸乙二醇酯（nd=1.58），アペル（注册商标，nd=1.54），ゼオネクス（注册商标，nd=1.53），アートン（注册商标，nd=1.52）等。
抗反射膜20的第2层22、第4层24、第6层26和第8层28为由对于d线呈现2.21以上且2.70以下的折射率的高折射率材料形成的高折射率层，第1层21、第3层23、第5层25和第7层27为由对于d线呈现1.40以上且不足1.55的折射率的中间折射率材料形成的中间折射率层，第9层29为由对于d线呈现1.35以上且不足1.40的折射率的低折射率材料形成的低折射率层。
在基材10的表面上，从基材10开始顺序层压具有上述折射率的第1层21～第9层29，形成抗反射膜20，由此能够以较少的层压数，横跨较宽的波长范围，充分降低反射率。具体而言，对于可见区380nm～780nm中，特别是敏感度高的波长范围390nm～720nm的光，能够抑制到0.2%以下的反射率。
这样，将第2层22、第4层24、第6层26和第8层28的高折射率层与第1层21、第3层23、第5层25和第7层27的中间折射率层之间的折射率差增大，由此，能够不将抗反射膜20整体的膜厚增大，而充分降低对于可见区的宽的波长范围390～720nm的光的反射率。高折射率层与中间折射率层之间的折射率差优选0.67～1.30，更优选0.68～1.29。
作为高折射率材料，可以使用单一的TiO2或Nb2O5，或者TiO2、Nb2O5、CeO2、Ta2O5、ZnO、ZrO2、In2O3、SnO2和HfO2中至少2个的混合物或复合物。TiO2和Nb2O5由于具有高折射率可以单独使用，CeO2、Ta2O5、ZnO、ZrO2、In2O3、SnO2和HfO2由于单独使用在高折射率层的折射率之外，因此可以组合使用。同样地，作为中间折射率材料，可以使用单一的SiO2、YbF3或YF3，或者SiO2、Al2O3、CeF3、NdF3、GdF3、LaF3、YbF3和YF3中至少2个的混合物或复合物。作为低折射率材料，可以使用单一的MgF2或AlF3，或者MgF2、AlF3和SiO2中至少2个的混合物或复合物。
优选高折射率层、中间折射率层和低折射率层通过溅镀法、离子电镀法、真空蒸镀法等的物理蒸镀法形成。特别地，优选通过溅镀法或离子电镀法形成第1层～第8层，通过加工精度良好的真空蒸镀法形成第9层。由此，能够高效地形成折射率稳定的抗反射膜20。
[2]第二实施方案
图2为显示根据本实用新型的第二实施方案的，在基材30的表面上从基材30顺序层压第1层41～第7层47而形成的抗反射膜40的图。
基材30除了对于d线的折射率为1.43～1.73以外，可以与第一实施方案一样。特别地，优选S-FPL53（注册商标）（nd=1.43875）、S-FSL5（注册商标）（nd=1.48749）、S-BSL7（注册商标）（nd=1.51633）、S-BAL50（注册商标）（nd=1.55963）、S-BSM14（注册商标）（nd=1.60311）、S-LAL7（注册商标）（nd=1.65160）、S-LAL10（注册商标）（nd=1.72000）等的光学玻璃，パイレックス（注册商标）玻璃（nd～1.48）、石英（nd～1.46）、蓝板玻璃（nd～1.51）、白板玻璃（nd～1.52）、ゼロデュア（注册商标）（nd=1.5424）、萤石（nd=1.434）、丙烯酸树脂（nd=1.49），聚碳酸酯（nd=1.58），聚对苯二甲酸乙二醇酯（nd=1.58），アペル（注册商标）（nd=1.54），ゼオネクス（注册商标）（nd=1.53），アートン（注册商标）（nd=1.52）等。
抗反射膜40的第1层41对于d线的折射率为1.37～1.56，光学膜厚为230～290nm；第2层42对于d线的折射率为1.85～2.7，光学膜厚为20～80nm；第3层43对于d线的折射率为1.37～1.52，光学膜厚为10～60nm；第4层44对于d线的折射率为2.1～2.7，光学膜厚为130～220nm；第5层45对于d线的折射率为1.37～1.52，光学膜厚为5～40nm；第6层46对于d线的折射率为2.1～2.7，光学膜厚为20～90nm；第7层47对于d线的折射率为1.37～1.4，光学膜厚为100～160nm。
抗反射膜40具有用第1层41替换第一实施方案的抗反射膜20的第1层～第3层21、22、23的7层构造。通过设定7层构造的同时将各层的折射率和光学膜厚设定在上述范围内，能够以较少的层压数，横跨较宽的波长范围，充分降低反射率。具体而言，对于可见区380nm～780nm中，特别是敏感度高的波长范围390nm～720nm的光，能够抑制到0.2%以下的反射率。
通过将具有高折射率的第2层42、第4层44和第6层46与具有低折射率的第1层41、第3层43、第5层45和第7层47之间的折射率差增大，能够不将抗反射膜40整体的膜厚增大，而充分降低对于可见区的宽的波长范围390～720nm的光的反射率。特别地，优选具有高折射率的第2层42、第4层44和第6层46与具有低折射率的第1层41、第3层43、第5层45和第7层47之间的折射率差大。具体而言，第2层42、第4层44和第6层46与第1层41、第3层43、第5层45和第7层47之间的折射率差优选0.49～1.4，更优选0.7～1.33。并且，第2层42、第4层44和第6层46的优选折射率为2.1～2.7。
优选第7层47的折射率在第1层41、第3层43和第5层45的折射率以下。通过降低作为抗反射膜40的最外层的第7层47的折射率，能够横跨宽的波长范围降低抗反射膜40的反射率。第7层47的优选折射率为1.37以上且不足1.4，更优选的折射率为1.375～1.395。此外，第1层41的优选折射率为1.38～1.56，第3层43和第5层45的优选折射率为1.38～1.52。
第7层47的折射率优选较第1层41的折射率低0.0001～0.19，优选较第3层43和第5层45的折射率低0.001～0.19。通过将作为抗反射膜40的最外层的第7层47的折射率设定为较第1层41、第3层43和第5层45的折射率低，能够进一步降低抗反射膜40的反射率。
作为第2层42、第4层44和第6层46的材料，可以使用单一的TiO2、Nb2O5、CeO2、Ta2O5或ZrO2，或者其与SiO2的混合物或复合物。即，由于TiO2、Nb2O5、CeO2、Ta2O5和ZrO2具有高的折射率，因此可以单独作为第2层42、第4层44和第6层46的材料使用，但是也可以使用这些材料与SiO2的混合物或复合物。作为第1层41、第3层43和第5层45的材料，可以使用单一的MgF2或SiO2，或者SiO2和Al2O3、Nb2O5或TiO2的混合物或复合物。作为第7层47的材料，可以使用单一的MgF2，或者MgF2和SiO2、CaF2或LiF的混合物或复合物。
第1层41～第7层47优选通过上述物理蒸镀法形成。特别地，优选通过溅镀法或离子电镀法形成第1层～第6层，通过加工精度良好的真空蒸镀法形成第7层。由此，能够高效地形成折射率稳定的抗反射膜40。
[3]第三实施方案
图3为显示根据本实用新型的第三实施方案的，在基材50的表面上从基材50顺序层压第1层61～第14层74而形成的抗反射膜60的图。
基材30除了对于d线的折射率为1.43～2.01以外，可以与第一实施方案一样。基材50的材料可以使用玻璃、结晶性材料、树脂（塑料等）等的透明材料。特别地，优选FK03、FK5、BK7、SK20、SK14、LAK7、LAK10、LASF016、LASF04、SFL03、LASF08、NPH2、TAFD4、S-FPL53（注册商标）、S-PSL5（注册商标）、S-BSL7（注册商标）、S-BAL50（注册商标）、S-BSM14（注册商标）、S-LAL7（注册商标）、S-LAL10（注册商标）等的光学玻璃，パイレックス（注册商标）玻璃（nd=约1.48），石英（nd=约1.46），蓝板玻璃（nd=约1.51），白板玻璃（nd=约1.52），ルミセラ（注册商标），ゼロデュア（注册商标，nd=1.5424），萤石（nd=1.434），蓝宝石，丙烯酸树脂（nd=1.49），聚碳酸酯（nd=1.58），聚对苯二甲酸乙二醇酯（nd=1.58），アペル（注册商标，nd=1.54），ゼオネクス（注册商标，nd=1.53），アートン（注册商标，nd=1.52）等。
抗反射膜60的第1层61、第3层63、第5层65、第7层67、第9层69、第11层71、第13层73为由对于d线呈现2.201～2.7的折射率的高折射率材料形成的高折射率层；第2层62、第4层64、第6层66、第8层68、第10层70、第12层72为由对于d线呈现1.501～1.7的折射率的中间折射率材料形成的中间折射率层；第14层74为由对于d线呈现1.37～1.44的折射率的低折射率材料形成的低折射率层。
通过在基材50的表面上形成具有上述层结构的抗反射膜60，能够横跨包含可见区的长波长侧的波长区域的宽的波长范围而充分降低反射率。具体而言，对于相对基材50的表面垂直入射的光，能够将390nm～720nm的波长带宽（330nm）内的反射率抑制到0.1%以下。
高折射率层的折射率优选2.201～2.500，中间折射率层的折射率优选1.501～1.690，低折射率层的折射率优选1.370～1.430。由此，能够横跨390nm～720nm的波长带宽（330nm），更加抑制反射率。
作为高折射率材料可以使用单一的TiO2或Nb2O5，或者TiO2和Nb2O5的混合材料。作为中间折射率材料，可以使用单一的Al2O3，SiO2和TiO2的混合材料，SiO2和Nb2O5的混合材料，Al2O3和TiO2的混合材料，或者Al2O3和Nb2O5的混合材料。作为低折射率材料，可以使用单一的MgF2。
第1层61的光学膜厚为5nm以上且45nm以下，第2层62的光学膜厚为15nm以上且125nm以下，第3层63的光学膜厚为40nm以上且130nm以下，第4层64的光学膜厚为1nm以上且45nm以下，第5层65的光学膜厚为135nm以上且175nm以下，第6层66的光学膜厚为20nm以上且50nm以下，第7层67的光学膜厚为30nm以上且65nm以下，第8层68的光学膜厚为155nm以上且180nm以下，第9层69的光学膜厚为10nm以上且35nm以下，第10层70的光学膜厚为45nm以上且75nm以下，第11层71的光学膜厚为147nm以上且170nm以下，第12层72的光学膜厚为5nm以上且28nm以下，第13层73的光学膜厚为55nm以上且85nm以下，第14层74的光学膜厚为120nm以上且145nm以下。
优选通过上述物理蒸镀法形成第1层61～第14层74。特别地，优选通过溅镀法或离子电镀法形成第1层～第13层，通过加工精度良好的真空蒸镀法形成第14层。由此，能够高效地形成折射率稳定的抗反射膜60。
施用有本实用新型抗反射膜的光学部件具有优异的折射率特性，能够适用于在电视摄像机、摄像机、数码相机、车载摄像机、显微镜、望远镜等的光学仪器上搭载的透镜、棱镜、滤光器等。
虽然参考附图说明了本实用新型的实施方案，但是可以在本实用新型的技术思想范围内进行适当的改变或追加。例如，只要是不影响作为本实用新型的抗反射膜的特性的范围，可以在抗反射膜20、40、60中进一步追加膜。此外，只要是不影响抗反射膜的特性的范围，可以在相邻的层之间插入折射率不同的薄膜，可以用多个膜替换至少1层。
层材料并不限于上述物质，只要是能够得到所希望的折射率的物质，可以适当地使用。此外，各层的最优光学膜厚[折射率(n)×物理膜厚(d)]可以通过使用基板和整个层的折射率的计算机模拟而求得。
下面，通过实施例具体说明本实用新型，但是本实用新型并不限定于此。
实施例1-1～1-13
在根据第一实施方案的抗反射膜20中，使用对于d线呈现2.46的折射率的TiO2作为高折射率层22、24、26和28的成膜材料，使用对于d线呈现1.48的折射率的SiO2作为中间折射率层21、23、25和27的成膜材料，使用对于d线呈现1.39的折射率的MgF2作为低折射率层29的成膜材料，入射侧的介质为折射率1.00的空气。通过模拟求得在各基材10上形成的抗反射膜20中的各层21～29的最优光学膜厚。各实施例1-1～1-13的基材10的材质和折射率以及抗反射膜20的各层的光学膜厚示于表1。将设计波长λ0定为550nm，在表1中以“数字×λ0”表示各层的光学膜厚。忽略基材10的未形成抗反射膜20的面上的反射，通过模拟求得使得光垂直入射于各实施例1-1～1-13的抗反射膜20上时的光谱反射率。其计算结果分别示于图4～16。
表1
Figure BDA0000381669460000101
表1（续）
实施例2-1～2-13
在根据第一实施方案的抗反射膜20中，使用对于d线呈现2.31的折射率的Nb2O5作为高折射率层22、24、26和28的成膜材料，使用对于d线呈现1.48的折射率的SiO2作为中间折射率层21、23、25和27的成膜材料，使用对于d线呈现1.39的折射率的MgF2作为低折射率层29的成膜材料，入射侧的介质为折射率1.00的空气。通过模拟求得对于各基材10的各层21～29的最优光学膜厚。各实施例2-1～2-13的基材10的材质和折射率以及抗反射膜20的各层的光学膜厚示于表2。通过模拟求得使得光垂直入射于各实施例2-1～2-13的抗反射膜20上时的光谱反射率。其计算结果分别示于图17～29。
表2
Figure BDA0000381669460000111
表2（续）
Figure BDA0000381669460000112
实施例3-1～3-13
在根据第一实施方案的抗反射膜20中，使用对于d线呈现2.21的折射率的Nb2O5和HfO2的混合物作为高折射率层22、24、26和28的成膜材料，使用对于d线呈现1.47的折射率的SiO2作为中间折射率层21、23、25和27的成膜材料，使用对于d线呈现1.39的折射率的MgF2作为低折射率层29的成膜材料，入射侧的介质为折射率1.00的空气。通过模拟求得对于各基材10的各层21～29的最优光学膜厚。各实施例3-1～3-13的基材10的材质和折射率以及抗反射膜20的各层的光学膜厚示于表3。通过模拟求得使得光垂直入射于各实施例3-1～3-13的抗反射膜20上时的光谱反射率。其计算结果分别示于图30～42。
表3
Figure BDA0000381669460000121
表3（续）
Figure BDA0000381669460000122
实施例4-1～4-13
在根据第一实施方案的抗反射膜20中，使用对于d线呈现2.30的折射率的TiO2作为高折射率层22、24、26和28的成膜材料，使用对于d线呈现1.54的折射率的Al2O3和SiO2的混合物作为中间折射率层21、23、25和27的成膜材料，使用对于d线呈现1.39的折射率的MgF2作为低折射率层29的成膜材料，入射侧的介质为折射率1.00的空气。通过模拟求得对于各基材10的各层21～29的最优光学膜厚。各实施例4-1～4-13的基材10的材质和折射率以及抗反射膜20的各层的光学膜厚示于表4。通过模拟求得使得光垂直入射于各实施例4-1～4-13的抗反射膜20上时的光谱反射率。其计算结果分别示于图43～55。
表4
Figure BDA0000381669460000131
表4（续）
Figure BDA0000381669460000132
从图4～图55可知，在390nm～720nm的波长带宽（330nm）中，能够得到将最大反射率抑制到0.2%以下的抗反射膜。由此可知，根据本实用新型的第一实施方案的抗反射膜，能够以较少的层压数，横跨较宽的波长范围，充分降低反射率，因此能够抑制使耀斑或重影等光学特性显著恶化的弊端的发生，同时有效得到较优异的色彩平衡。
比较例1
在抗反射膜20中，使用折射率1.52的BSL7作为基材10的材料，使用对于波长550nm的光呈现2.11的折射率的TiO2作为高折射率层22、24、26和28的成膜材料，使用对于波长550nm的光呈现1.62的折射率的Al2O3作为中间折射率层21、23、25和27的成膜材料，使用对于波长550nm的光呈现1.38的折射率的MgF2作为低折射率层29的成膜材料，入射侧的介质为折射率1.00的空气。通过模拟求得对于基材10的各层21～29的最优光学膜厚。抗反射膜20的各层的光学膜厚示于表5。通过模拟求得使得光垂直入射于抗反射膜20上时的光谱反射率。其计算结果示于图56。
表5
光学膜厚（×λ0）
第1层 0.167
第2层 0.035
第3层 0.097
第4层 0.17
第5层 0.054
第6层 0.157
第7层 0.486
第8层 0.450
第9层 0.229
从图56可知，最大反射率为0.2%以下的波长范围区域为约波长390～670nm的狭窄的范围（波长带宽为280nm）。
实施例5-1～5-8
在基材30上具有第1层41～第7层47的根据本实用新型的第二实施方案的抗反射膜40中，将基材30和各层41～47的折射率分布考虑进来，并且忽略基材30的未形成抗反射膜40的面上的反射，模拟对于基材30的折射率的各层的折射率和光学膜厚的最优化。入射侧的介质为折射率1.00的空气。设计波长定为550nm（以下的实例是同样的）。各实施例5-1～5-8的折射率和光学膜厚示于表6。通过模拟求得使光垂直入射于各实施例5-1～5-8的抗反射膜40上时的光谱反射率。反射率计算结果示于图57～64。
表6
Figure BDA0000381669460000151
表6（续）
Figure BDA0000381669460000152
表6（续）
Figure BDA0000381669460000153
从图57～64可知，实施例5-1～5-8的抗反射膜40，在390nm～720nm的波长带宽（330nm）内，能够将最大反射率抑制到0.2%以下。由此可知，本实用新型的抗反射膜能够以较少的层压数，横跨较宽的波长范围，充分降低反射率，因此能够抑制使耀斑或重影等光学特性显著恶化的弊端的发生，同时有效得到较优异的色彩平衡。
从实施例5-1～5-8的结果，在实际使用的基材材料中选出具有最适合的折射率的抗反射膜材料。抗反射膜材料的折射率分布示于图70。在以下的实施例和比较例中，通过模拟求得使用这些基材材料和抗反射膜材料时的抗反射特性。
实施例5-9
在由S-FSL5（株式会社オハラ制造，nd=1.4875）形成的基材30上，通过真空蒸镀法形成由表7所示的材料构成的第1层41～第7层47，由此形成抗反射膜40，通过模拟求得使光垂直入射于该抗反射膜40上时的光谱反射率。模拟结果示于图65。
表7
材料 折射率 光学膜厚(nm)
基材 S-FSL5 1.4875 －
第1层 MgF2 1.3880 251.19
第2层 ZrO2 1.9217 63.51
第3层 MgF2 1.3880 25.01
第4层 TiO2 2.3132 203.05
第5层 SiO2 1.4682 18.00
第6层 TiO2 2.3132 38.62
第7层 MgF2 1.3880 121.39
实施例5-10
在由S-BSL7（株式会社オハラ制造，nd=1.5163）形成的基材30上，通过真空蒸镀法形成由表8所示的材料构成的第1层41～第7层47，由此形成抗反射膜40，通过模拟求得使光垂直入射于该抗反射膜40上时的光谱反射率。模拟结果示于图66。
表8
材料 折射率 光学膜厚(nm)
基材S-BSL7 1.5163 －
第1层MgF2 1.3880 257.31
第2层TiO2 2.3132 32.23
第3层SiO2 1.4682 43.54
第4层TiO2 2.3132 204.30
第5层SiO2 1.4682 16.34
第6层TiO2 2.3132 40.53
第7层MgF2 1.3880 122.61
实施例5-11
在由S-BSM15（株式会社オハラ制造，nd=1.6230）形成的基材30上，通过真空蒸镀法形成由表9所示的材料构成的第1层41～第7层47，由此形成抗反射膜40，通过模拟求得使光垂直入射于该抗反射膜40上时的光谱反射率。模拟结果示于图67。
表9
材料 折射率 光学膜厚(nm)
基材 S-BSM15 1.6230 －
第1层 SiO2 1.4682 257.48
第2层 TiO2 2.3132 37.43
第3层 SiO2 1.4682 36.83
第4层 TiO2 2.3132 170.03
第5层 SiO2 1.4682 17.10
第6层 TiO2 2.3132 55.25
第7层 MgF2 1.3880 128.20
实施例5-12
在由S-LAL12（株式会社オハラ制造，nd=1.6779）形成的基材30上，通过溅镀法形成由表10所示的材料构成的第1层41～第6层46，通过真空蒸镀法形成第7层47，由此形成抗反射膜40，通过模拟求得使光垂直入射于该抗反射膜40上时的光谱反射率。第1层41的溅镀成膜成分的比例为：TiO2为94%、SiO2为6%。模拟结果示于图68。
表10
材料 折射率 光学膜厚(nm)
基材 S-LAL12 1.6779 －
第1层* TiO2+SiO2 1.5399 263.94
第2层* TiO2 2.4550 40.52
第3层* SiO2 1.4815 36.16
第4层* TiO2 2.4550 157.29
第5层* SiO2 1.4815 20.57
第6层* TiO2 2.4550 61.02
第7层* MgF2 1.3880 132.91
注*用溅镀法成膜。
比较例2
在由S-BSM15（株式会社オハラ制造，nd=1.6230）形成的基材上，通过真空蒸镀法形成由表11所示的材料构成的第1层～第9层，由此形成抗反射膜，通过模拟求得使光垂直入射于该抗反射膜上时的光谱反射率。抗反射膜中的OH-5为キャノンオプトロン制的TiO2和ZrO2的混合蒸镀材料。考虑基材和各层的折射率分布，忽略基材的未形成抗反射膜的面的反射。模拟结果示于图69。
表11
材料 折射率 光学膜厚
基材 S-BSM15 1.6230 －
第1层 Al2O3 1.6362 33.42
第2层 OH-5 2.0422 34.15
第3层 SiO2 1.4682 36.90
第4层 OH-5 2.0422 142.03
第5层 SiO2 1.4682 2.38
第6层 OH-5 2.0422 120.22
第7层 Al2O3 1.6362 202.95
第8层 SiO2 1.4682 33.28
第9层 OH-5 2.0422 253.78
第10层 MgF2 1.3880 125.34
将实施例5-9～5-12和比较例2做比较可知，在390nm～720nm的波长带宽内（330nm），具有实施例5-9～5-12的膜结构的抗反射膜的最大反射率被抑制到0.2%以下，与此相对，具有比较例2的膜结构的抗反射膜的最大反射率超过了0.2%。
如上可知，根据本实用新型的第二实施方案的抗反射膜，能够以较少的层压数，横跨较宽的波长范围，充分降低反射率，抑制使耀斑或重影等光学特性显著恶化的弊端的发生的同时，能够有效得到较优异的色彩平衡。
实施例6-1～6-7
通过溅镀法，形成对于d线呈现2.312折射率的Nb2O5形成的高折射率层61、63、65、67、69、71和73，以及对于d线呈现1.501折射率的Nb2O5和SiO2的混合材料形成的中间折射率层62、64、66、68、70和72，通过真空蒸镀法形成对于d线呈现1.388折射率的MgF2形成的低折射率层74，在基材50上形成图3所示的根据本实用新型的第三实施方案的抗反射膜60。实施例6-1～6-7的基材50分别为，光学玻璃S-FPL53（株式会社オハラ制造，nd=1.4388）、S-BSL7（株式会社オハラ制造，nd=1.5163）、S-BSM15（株式会社オハラ制造，nd=1.6230）、S-LAL10（株式会社オハラ制造，nd=1.72000）、S-LAH54（株式会社オハラ制造，nd=1.8155）、S-NPH2（株式会社オハラ制造，nd=1.9229）、和TAFD40（HOYA株式会社制造，nd=2.0007）。
入射侧的介质为折射率1.00的空气，通过模拟求得各抗反射膜60的各层61～74的最优光学膜厚。各层的最优光学膜厚示于表12。
表12
Figure BDA0000381669460000191
表12（续）
将基材50和抗反射膜60的各层61～74的折射率分布考虑进来，并且忽略基材50的未形成抗反射膜60的面的反射，通过模拟求得对相对于各实施例6-1～6-7的抗反射膜60的表面垂直入射的光（0°入射光）的光谱反射率。计算结果示于图71～76。抗反射膜60中使用的材料的折射率分布示于图87。
实施例7-1～7-7
如表13所示，除了将高折射率材料定为显示2.455折射率的TiO2，将中间折射率材料定为显示1.644折射率的Al2O3以外，以与实施例6-1～6-7同样的条件形成抗反射膜60，通过模拟求得各层61-74的最优光学膜厚。与实施例6-1～6-7同样地，通过模拟求得对相对于各实施例7-1～7-7的抗反射膜60的表面垂直入射的光（0°入射光）的光谱反射率。计算结果示于图77～84。
表13
Figure BDA0000381669460000193
表13（续）
Figure BDA0000381669460000202
比较例3
参考专利文献5的实施方案4，在由S-BSL7构成的基材上，如表14所示，形成Ta2O5（折射率2.233）、SiO2（折射率1.487）和MgF2（折射率1.388）形成的各层，形成14层的抗反射膜。通过模拟求得该抗反射膜的各层的最优光学膜厚。入射侧的介质为折射率1.00的空气。结果示于表14。与实施例6-1～6-7同样地，通过模拟求得对相对于该抗反射膜的表面垂直入射的光（0°入射光）的光谱反射率。计算结果示于图85。
表14
层 材料 折射率 光学膜厚(nm)
基材 S-BSL7 1.5163 －
第1层 Ta2O5 2.2330 19.18
第2层 SiO2 1.4870 58.93
第3层 Ta2O5 2.2330 60.42
第4层 SiO2 1.4870 22.31
第5层 Ta2O5 2.2330 131.16
第6层 SiO2 1.4870 33.86
第7层 Ta2O5 2.2330 40.48
第8层 SiO2 1.4870 171.20
第9层 Ta2O5 2.2330 19.12
第10层 SiO2 1.4870 43.20
第11层 Ta2O5 2.2330 139.26
第12层 SiO2 1.4870 9.86
第13层 Ta2O5 2.2330 72.12
第14层 MgF2 1.3880 116.05
比较例4
参考专利文献6的实施方案3，在由S-BSL7构成的基材上，形成Ta2O5（折射率2.233）、TiO2（折射率2.455）和SiO2（折射率1.450）形成的各层，形成14层的抗反射膜。通过模拟求得该抗反射膜的各层的最优光学膜厚。入射侧的介质为折射率1.00的空气。结果示于表15。与实施例6-1～6-7同样地，通过模拟求得对相对于该抗反射膜的表面垂直入射的光（0°入射光）的光谱反射率。计算结果示于图86。
表15
材料 折射率 光学膜厚(nm)
基材 S-BSL7 1.5163 －
第1层 TiO2 2.4550 15.63
第2层 SiO2 1.4500 76.58
第3层 TiO2 2.4550 56.18
第4层 SiO2 1.4500 36.73
第5层 TiO2 2.4550 146.16
第6层 SiO2 1.4500 21.16
第7层 Ta2O5 2.2330 83.59
第8层 SiO2 1.4500 176.97
第9层 Ta2O5 2.2330 21.16
第10层 SiO2 1.4500 60.83
第11层 TiO2 2.4550 156.40
第12层 SiO2 1.4500 5.95
第13层 TiO2 2.4550 82.22
第14层 SiO2 1.4500 127.65
从图71～84可知，根据本实用新型的第三实施方案的抗反射膜，在390nm～720nm的波长带宽内（330nm），具有0.1%以下的反射率。另一方面，比较例3和4的抗反射膜的光谱反射率如图85和图86所示，在波长390～720nm中超出“0.1%以下”的目标。

Claims (8)

1.一种抗反射膜，其特征在于，其为在基材的表面上从上述基材侧顺序层压第1层～第9层而形成的抗反射膜，第2层、第4层、第6层和第8层为由对于波长587.56nm的He光源的d线呈现2.21以上且2.70以下的折射率的高折射率材料形成的高折射率层，第1层、第3层、第5层和第7层为由对于上述d线呈现1.40以上且不足1.55的折射率的中间折射率材料形成的中间折射率层，第9层为由对于上述d线呈现1.35以上且不足1.40的折射率的低折射率材料形成的低折射率层，所述抗反射膜对于可见区的波长范围390～720nm的光的反射率在0.2%以下。 
2.根据权利要求1所述的抗反射膜，其特征在于，上述中间折射率层和上述高折射率层之间的折射率差为0.67～1.30。 
3.根据权利要求1或2所述的抗反射膜，其特征在于，上述基材对于上述d线具有1.40～2.10的折射率。 
4.一种抗反射膜，其特征在于，其为在对于波长587.56nm的He光源的d线的折射率为1.43～1.73的光学基材的表面上，从上述基材侧顺序层压第1层～第7层而形成的抗反射膜， 
上述第1层对于上述d线的折射率为1.37～1.56，光学膜厚为230～290nm， 
上述第2层对于上述d线的折射率为1.85～2.7，光学膜厚为20～80nm， 
上述第3层对于上述d线的折射率为1.37～1.52，光学膜厚为10～60nm， 
上述第4层对于上述d线的折射率为2.1～2.7，光学膜厚为130～220nm， 
上述第5层对于上述d线的折射率为1.37～1.52，光学膜厚为5～40nm， 
上述第6层对于上述d线的折射率为2.1～2.7，光学膜厚为20～90nm， 
上述第7层对于上述d线的折射率为1.37～1.4，光学膜厚为100～160nm， 
所述抗反射膜对于可见区的波长范围390～720nm的光的反射率为0.2%以下。 
5.根据权利要求4所述的抗反射膜，其特征在于，上述第7层的折射率在上述第1层、上述第3层和上述第5层的折射率以下。 
6.一种抗反射膜，其特征在于，其为在对于波长587.56nm的He光源的d线的折射率为1.43～2.01的光学基材的表面上，从上述基材侧顺序层压第1层～第14层而形成的抗反射膜， 
上述第1层、上述第3层、上述第5层、上述第7层、上述第9层、上述第11层和第13层为由对上述d线的折射率为2.201～2.7的高折射率材料形成的高折射率层， 
上述第2层、上述第4层、上述第6层、上述第8层、上述第10层和上述第12层为由对上述d线的折射率为1.501～1.7的中间折射率材料形成的中间折射率层， 
上述第14层为由对上述d线的折射率为1.37～1.44的低折射率材料形成的低折射率层， 
上述第1层的光学膜厚为5～45nm， 
上述第2层的光学膜厚为15～125nm， 
上述第3层的光学膜厚为40～130nm， 
上述第4层的光学膜厚为1～45nm， 
上述第5层的光学膜厚为135～175nm， 
上述第6层的光学膜厚为20～50nm， 
上述第7层的光学膜厚为30～65nm， 
上述第8层的光学膜厚为155～180nm， 
上述第9层的光学膜厚为10～35nm， 
上述第10层的光学膜厚为45～75nm， 
上述第11层的光学膜厚为147～170nm， 
上述第12层的光学膜厚为5～28nm， 
上述第13层的光学膜厚为55～85nm， 
上述第14层的光学膜厚为120～145nm。 
7.一种光学部件，其特征在于施用了根据权利要求1-6任一项所述的抗反射膜。 
8.一种光学仪器，其特征在于具有根据权利要求7所述的光学部件。 
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