JP2002182003A - 反射防止機能素子、光学素子、光学系および光学機器 - Google Patents

反射防止機能素子、光学素子、光学系および光学機器

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JP2002182003A
JP2002182003A JP2000380709A JP2000380709A JP2002182003A JP 2002182003 A JP2002182003 A JP 2002182003A JP 2000380709 A JP2000380709 A JP 2000380709A JP 2000380709 A JP2000380709 A JP 2000380709A JP 2002182003 A JP2002182003 A JP 2002182003A
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11Anti-reflection coatings
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1809Diffraction gratings with pitch less than or comparable to the wavelength

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細周期構造により優れた反射防止機能を有
するとともに、微細周期構造の耐久性を併せ持つ反射防
止機能素子が望まれている。 【解決手段】 基材3の表面に入射光の波長より小さい
周期の周期構造2を設けるとともに、その周期構造上
に、基材の屈折率より小さい屈折率を持つ付加層4を設
けて反射防止機能素子を構成する。また、付加層4に
も、入射光の波長より小さい周期の周期構造を持たせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入射光の波長より
も小さな周期構造を持つ反射防止機能素子およびこれを
用いた光学素子、光学系および光学機器に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】空気とガラスなど屈折率差がある境界を
光が透過する際には、フレネル反射が生じる。通常、ガ
ラスにおけるフレネル反射はおよそ4%前後であるが、
カメラや液晶プロジェクターなどの光学機器において
は、レンズやプリズムなどの光学素子が数多く使用され
ているため、所望の光学性能を得るためには、フレネル
反射を低減し、透過率を高める工夫が必要である。
【0003】フレネル反射を低減するために一般的に用
いられている手法は、光学素子の表面にMgF2 やSi
2 などの低屈折率材料を適当な厚みで付加することに
よって反射防止機能を得ることである。
【0004】基板表面に低屈折率材料を1層付加した構
造をもつ単層反射防止膜の模式図を図9に示す。単層反
射防止膜の場合には、単層膜の膜厚は以下に示す式を用
いて設計することができる。
【0005】 n = (ni ×ns 1/2 (1) n d cosθ= λ/4 ×(2 m- 1) (2) ただし、ni は入射側材料の屈折率、ns は基板側材料
の屈折率、nは基板に付加する薄膜材料の屈折率、dは
膜厚、θは入射角、λは設計波長、mは整数である。
【0006】材料の屈折率および光学膜厚は(1)式お
よび(2)式を満たすように設計することによって、設
計波長λにおける反射率をゼロにすることができる。一
般的には、(1)式を完全に満たすような基板材料およ
び薄膜材料の組み合わせは現実に存在しないため、設計
波長において反射率がゼロになることはほとんどない。
【0007】また、更に広帯域において反射率を低減し
たい場合には、薄膜を積層することによってより高い反
射防止効果を得ることができる。基板材料としてPMM
A(polymethylmethacrylate)、薄膜材料としてMgF
2 を用い、光学膜厚を125nmとしたときの反射率特
性を図10に示す。
【0008】図10における点線は、PMMA基板のみ
で反射防止膜を付加していない場合の反射率特性を表わ
しており、実線はPMMA基板に単層反射防止膜(光学
膜厚125nm)を付加した場合の反射率特性を表わし
ている。(2)式から得られる設計値どおり、500n
m付近で反射率が最小になっており、可視領域において
反射率が低減していることがわかる。
【0009】低屈折率材料を用いた反射防止膜における
問題点として、(1)反射防止膜に用いられる低屈折率
材料が限られていること(2)基板材料と低屈折率材料
との相性によっては、所望の反射防止膜を付加すること
ができないこと(3)温度、湿度など環境変化によって
反射防止膜の劣化が生じること、などが挙げられる。
【0010】一方、微細周期構造を持つ光学素子の研究
が行われており、微細周期構造を持つ光学素子の特徴と
して、反射防止機能が知られている。これは、入射波長
より小さな(例えば、入射波長の1/2から1/10程
度)の微細周期構造を基板上に設けるとによって、反射
防止機能を実現することができるものである。
【0011】例えば、図11に示すような矩形形状の微
細周期構造を基板上に設けた場合の反射率特性を図12
に示す。ここでは、材料としてPMMAを用いた。ま
た、反射率はベクトル回折理論である厳密結合波解析を
用いて算出した。微細周期構造の格子周期が入射波長に
比べ小さい領域においては、スカラー回折理論は近似的
に成立せず、厳密な反射率を求めることはできないため
である。
【0012】図12において、点線はPMMA基板のみ
の場合の反射率特性を表わしており、実線は、PMMA
基板の表面に断面形状が矩形の微細周期構造を設けた場
合の反射率特性を表わしている。
【0013】微細構造を設けていないPMMA基板の反
射率(スカラー計算)に比べ、矩形微細周期構造を設け
た基板では反射率の減少が見られる。つまり、基板表面
に微細周期構造を設けることによって、低屈折率材料を
用いた薄膜による反射防止効果と同様な効果が得られる
ことがわかる。また、基板上に直接、微細周期構造を設
けるため、薄膜を用いる場合と比較して、使用する低屈
折率材料の制限がなく、より自由な設計が可能である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従来の光学素子におい
ては、基板材料に比べて低屈折率である薄膜材料を基板
表面に適当な膜厚に制御することによって反射防止機能
を達成した。一方。入射波長よりも小さな微細周期構造
を持つ反射防止機能素子は、従来の薄膜反射防止膜と同
様な反射防止機能を達成することができる。
【0015】しかしながら、微細周期構造を持つ反射防
止機能素子においても。一般的に、温度や湿度などの環
境変化からの保護および物理的な傷からの保護など、耐
久性の面から素子の表面には保護膜が付加されているこ
とが好ましい。
【0016】特開平11−48355号公報には、微細
な凹凸パターン上に保護膜を形成する光学素子および成
形型において、保護膜を形成した後の最終形状が目的と
する微細凹凸パターンとなる光学素子(光学素子用成形
型)およびその製造法について提案されている。
【0017】しかし、これは基板上に付加する保護膜形
状の製作手法についての提案であって、具体的な最適な
保護膜厚の設計手法および保護膜を付加した光学素子の
光学性能については全く提案されていない。
【0018】また、特開平11−174216号公報に
は、予め鋸歯状形状又は階段状形状の各回折要素単位の
側面に保護膜を設けた状態で、反射防止膜を製膜した後
に保護膜を除去して製作したことを特徴とする回折光学
素子について、高周波領域における回折効率を改善する
ための保護膜および保護膜の製造手法について提案され
ている。
【0019】しかし、入射波長よりも小さな微細周期構
造をもつ反射防止機能素子における保護膜については全
く提案されていない。
【0020】さらに、特開平11−305005号公報
においては,屈折率の異なる透光性光学媒体界面におい
て生じる正規反射光を広い波長帯域において安定して大
きく低減する反射防止膜に関する提案があるが、周期構
造は入射波長よりも長いことを条件としており、入射波
長よりも小さな微細周期構造を持つ反射防止機能素子に
ついては全く提案されていない。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の反射防止機能素子では、基材の表面に入
射光の波長より小さい周期の周期構造を設けるととも
に、その周期構造上に、基材の屈折率より小さい屈折率
を持つ付加層を設けている。
【0022】これにより、上記付加層を基材の周期構造
の保護層(ないし保護膜)として機能させ、基材の周期
構造を温度や湿度などの環境変化や物理的な傷から保護
することが可能となる。しかも、基材に設けられた微細
な周期構造による反射防止効果と、付加層の屈折率が基
材の屈折率より小さいことによる反射防止効果とが相ま
って、優れた反射防止機能を有する素子を実現すること
が可能となる。
【0023】なお、上記発明においては、上記付加層
を、入射光の波長より小さい周期の周期構造としてもよ
い。
【0024】これにより、上述した2つの反射防止効果
に加えて、付加層自体の周期構造による反射防止効果を
得ることが可能となり、より優れた反射防止機能を有す
る素子を実現することが可能となる。
【0025】
【発明の実施の形態】まず、一般に用いられている反射
防止膜の構成および反射率特性について説明する。一般
に用いられている反射防止膜は、基板の屈折率に比べて
低屈折率の材料を適当な膜厚だけ付加したものである。
【0026】図9に、一般的な単層反射防止膜の模式図
を示す。3は基板、92は単層反射防止膜である。この
単層反射防止膜において反射防止機能を得るためには、
設計波長λに対して(2)式を満たすような光学膜厚n
dを設定すればよい。
【0027】例えば、設計波長λを0.5μm、低屈折
率材料としてMgF2 (n=1.38)を用いたときに
は、(2)式から光学膜厚ndは125nmとなること
がわかる。
【0028】PMMA(n=1.492)基板上に光学
膜厚125nmのMgF2 単層膜を付加したときの反射
率を図10に示す。この図では、横軸に波長、縦軸に反
射率を表わしている。
【0029】図10からわかるように、波長0.5μm
付近における反射率がもっとも小さくなっており、設計
値どおりの性能を示している。
【0030】次に、基板上に入射波長よりも小さな微細
周期構造の構成および反射率特性についてを設けた反射
防止機能素子の反射率特性について説明する。
【0031】図11には、基板上に矩形形状の微細周期
構造を設けた光学素子の模式図を示している。この微細
周期構造は、1次元方向にのみ周期構造を有し、断面形
状が矩形形状をしているものである。このような微細周
期構造は、例えば、電子線を用いた直接描画や反応性イ
オンエッチング(RIE)などの手法を用いて製作する
ことが可能である。
【0032】基板材料としてはPMMA(n=1.49
2)を用い、格子周期Λを0.2μm、格子深さd1を
0.1μm、格子部分における基板材料の比率を表わす
フィリングファクターw/Λを0.5とした。
【0033】格子周期Λが入射波長と同程度の大きさを
持つ場合には、共鳴領域において特徴的である強い偏光
特性や強い波長依存性および高次回折光の発生が観測さ
れ、所望の反射防止性能を達成することが困難であると
ともに、実際の光学系に適用した場合、高次回折光が迷
光の原因になると考えられる。
【0034】このような高次回折光を発生させないよう
にするために、格子周期Λを入射波長の1/2から1/
10程度の微細周期構造を持たせることが好ましい。
【0035】このような微細周期構造を持つ光学素子の
反射率を表したものが図12である。反射率の算出には
ベクトル回折理論である厳密結合波解析を用いた。基板
のみのときと比較して反射率が減少していることがわか
る。以上のように、基板表面に入射波長よりも微細であ
る周期構造を設けることによって基板の反射率を低減さ
せることができる。
【0036】(第1実施形態)次に、本発明の第1実施
形態である反射防止機能素子について図1および図2を
用いて説明する。なお、図1は反射防止機能素子の概略
構成を示す斜視図であり、図2はその断面形状を示す。
【0037】本実施形態では、基板(基材)3の材料と
してPMMA(n=1.492)、保護層(付加層)4
の材料としてMgF2 (n=1.38)を用い、格子周
期(ピッチ)Λを0.2μm、格子深さd1を0.08
5μm、保護層厚d2を0.085μm、フィリングフ
ァクターw/Λを0.5としている。
【0038】なお、保護層4の厚さd2は、格子深さd
1以下とするのが、保護層4の剛性確保の観点等から好
ましい。また、格子深さおよび保護層厚の設計にはベク
トル回折理論である厳密結合波解析を用いた。このとき
の反射率特性を表したものが図3である。図3におい
て、横軸には波長を、縦軸には反射率を示している。
【0039】図3に示すように、PMMA基板のみ(微
細周期構造なし)の場合には、フレネル反射によって可
視領域において4%程度の反射率を持つ。
【0040】また、PMMA基板に単層の反射防止膜
(膜材料:MgF2 (n=1.38)、光学膜厚:12
5nm)を設けた場合には、反射率の最小値を1.4%
程度(可視領域において反射率2%程度以下)に抑える
ことが可能である。
【0041】また、PMMA基板上に矩形の微細周期構
造を設けた場合においては、反射率の最小値を0.2%
程度(可視領域において反射率1%程度以下)に抑える
ことが可能である。
【0042】そして、本実施形態である、PMMA基板
3の矩形の微細周期構造2上に保護層4を付加した反射
防止機能素子1の場合には、反射率の最小値を0.06
%程度(可視領域において反射率0.5%程度以下)に
抑えることが可能である。
【0043】つまり、微細周期構造2に保護層4を設け
た反射防止機能素子1においては、微細周期構造2の形
状(格子周期、格子深さ、フィリングファクターなど)
および保護層4の形状(保護層厚、保護層材料など)の
最適化を行うことによって、従来の単層膜のみおよび微
細周期構造のみによる反射防止では実現困難であった優
れた反射防止機能を達成することが可能であり、従来の
ものよりも低反射率の反射防止機能素子を提供すること
ができる。
【0044】ここで本実施形態では、保護層4の材料と
して、基板3の材料と比べて屈折率が低いものを用いて
いる。また、フレネル反射では材料の屈折率の変化が大
きな境界面において反射率が大きくなるため、入射側の
材料(例えば、空気)と保護層4の材料との間の屈折率
変化および保護層4の材料と基板3の材料との間の屈折
率変化がなるべく小さくなるような材料をそれぞれ選択
することが好ましい。
【0045】図2において、層厚d2を持つ保護層4の
部分(PMMA基板3と空気層との周期構造を有してい
る部分)の見かけの屈折率(以下、「有効屈折率」とい
う)は、有効屈折率法を用いて算出することが可能であ
る。
【0046】保護層4の部分の有効屈折率は、入射側材
料の屈折率と基板側材料の屈折率(ここでは空気の屈折
率とPMMAの屈折率)の平均値と略一致していること
が好ましい。
【0047】本実施形態では、保護層4の部分の有効屈
折率neff (但し、ここではTE、TM偏光に対する有
効屈折率の平均値を表わしている)は、neff =1.2
23であり、空気とPMMAの平均の屈折率nave
1.246と略一致した値をとっている。
【0048】このように、適当な屈折率を持つ保護膜材
料を用いることによって、基板材料の保護だけでなく、
反射防止性能を改善することが可能である。
【0049】また、従来の単層反射防止膜においては、
(1)式を満たすような理想的な屈折率を持つ材料の組
み合わせを実現できなかったため、低反射率の単層反射
防止膜を製作することは困難であった。
【0050】これに対し、本実施形態においては、微細
周期格子形状を有する保護層4により有効屈折率を制御
し、低反射率(可視光領域における反射率の最小値が
0.5%以下)を実現している。
【0051】なお、実際に素子を製作する際に、保護層
4の形状に誤差(例えば、エッジだれ、側面の傾き)が
生じた場合でも、保護層4の部分のフィリングファクタ
ーや保護層厚さを最適化することにより、同等の反射防
止性能を実現することが可能である。
【0052】以上のように、本実施形態によれば、基板
3の微細周期構造2上に保護層4を付加することによ
り、基板3の微細周期構造2を外部環境変化等から保護
することができる。しかも、基板3の微細周期構造2に
よる反射防止効果に加えて、入射側材料と保護層4と基
板3の屈折率を上述した関係に設定したことによる反射
防止効果、さらには保護層4の微細周期構造による反射
防止効果により、きわめて低い反射率を達成することが
できる。
【0053】したがって、本実施形態によれば、耐久性
と優れた反射防止機能とを兼ね備えた反射防止機能素子
を実現することができる。
【0054】(第2実施形態)図4には、本発明の第2
実施形態である反射防止機能素子の構成を示している。
本実施形態の反射防止機能素子11では、基板13の微
細周期構造12の断面形状が三角格子形状であり、この
三角格子形状に沿うように保護膜(付加層)14を形成
している。
【0055】微細周期構造は、1次元方向にのみ周期構
造を持っており、図13には、基板13の格子形状を示
している。
【0056】ここでは、基板13の材料としてPMMA
を用い、格子周期Λを0.2μm、格子幅wを0.1μ
m、格子深さd1を0.19μmとした。
【0057】なお、保護層14の厚さd2は、格子深さ
d1以下とするのが、保護層14の剛性確保の観点等か
ら好ましい。
【0058】図14には、PMMA基板そのものと、基
板13の表面に断面形状が三角格子形状である微細周期
構造12を設けた素子との反射率を比較して示してい
る。図14において、横軸は波長を、縦軸は反射率を表
わしており、反射率の算出には厳密結合波解析を用い
た。
【0059】図14から、基板13の表面に微細周期構
造12を設けることによって、反射率が低減しているこ
とが分かる。
【0060】また、図5には、基板13の三角格子形状
に保護膜14を付加した反射防止機能素子の反射率を他
と比較して示している。
【0061】ここでは、基板13の材料としてPMMA
を用い、格子周期Λを0.2μm、格子幅wを0.1μ
m、格子深さd1を0.19μm、保護膜14の材料と
してMgF2 (n=1.38)を用い、保護膜厚d2を
0.1μmとしたときの例を示している。
【0062】PMMA基板のみ(反射防止膜なし)の場
合、PMMA基板に単層反射防止膜(膜材料:MgF2
(n=1.38)、光学膜厚:125nm)を設けた場
合およびPMMA基板上に三角格子形状の微細周期構造
を設けた場合と比較すると、本実施形態のように、三角
格子形状の微細周期構造12上に保護膜14を設けた場
合の反射率特性が最も優れて(反射率が低くなって)お
り、基板の反射率が全波長域において改善していること
がわかる。
【0063】そして、基板13の微細周期構造12の格
子形状(格子周期、格子深さ、格子部分など)および保
護膜14の形状(保護膜厚、保護膜材料など)の最適化
を行うことにより、従来の単層膜のみおよび微細周期構
造のみによる反射防止では実現困難であった優れた反射
防止性能(低反射率)を実現することができる。
【0064】ここで、保護膜14の材料の屈折率(有効
屈折率ではなく、材料そのものの屈折率)は、入射側材
料(例えば、空気)と基板13の材料の屈折率との平均
屈折率と略一致していることが好ましい。これにより、
保護膜材料の屈折率が、入射側材料がもつ屈折率と基板
材料がもつ屈折率の中間の屈折率を持つことになり、屈
折率変化が小さくなってり反射率を低減することができ
る。
【0065】また、断面形状が三角形である格子状の微
細周期構造12に保護膜14を設けることによって、入
射側から基板側に向かって有効屈折率を連続的に変化さ
せることが可能であり、従来の傾斜膜と同様に、反射防
止帯域の広帯域化等の効果が期待できる。
【0066】以上のように、本実施形態によれば、基板
13の微細周期構造12上に保護層14を付加すること
により、基板13の微細周期構造12を外部環境変化等
から保護することができる。しかも、基板13の微細周
期構造12による反射防止効果に加えて、入射側材料と
保護層4と基板3の屈折率を上述した関係に設定したこ
とによる反射防止効果、さらには保護層14の微細周期
構造による反射防止効果により、きわめて低い反射率を
達成することができる。また、保護膜14の厚さを最適
に設計することによって、反射率を一層低くすることが
できる。
【0067】したがって、本実施形態によれば、耐久性
と優れた反射防止機能とを兼ね備えた反射防止機能素子
を実現することができる。
【0068】また、図6には、反射率の入射角度依存性
を示している。この図において、横軸に波長、縦軸に反
射率を示しており、従来の単層膜の反射率と本実施形態
における、保護膜14を有する三角格子形状の微細周期
構造12を持つ反射防止機能素子の反射率とを示してい
る。なお、入射角度は0°および15°とした。
【0069】この図から分かるように、本実施形態の反
射防止機能素子の入射角度依存性は、従来の単層反射防
止膜の入射角度依存性と遜色ない性能を持つ。さらに、
格子形状および格子深さの最適化によって、反射率の入
射角依存性を低減した反射防止機能素子の製作も可能で
ある。
【0070】なお、上述した第1および第2実施形態に
おいて、基板に微細周期構造を製作する場合には、基板
は必ずしも平面である必要性はなく、レンズやミラーな
どの曲面またはフレネルレンズのような凹凸のある面に
製作してもよい。
【0071】また、上記各実施形態における微細周期構
造は1次元方向にのみ周期を持つ構造であったが、これ
に限定するものではない。例えば、xy平面上にて格子
形状が正方形や長方形である格子構造のような二次元の
微細周期構造を有していてもよい。また、例えばxy平
面上にて格子形状が六角形である格子構造のように3方
向以上に格子周期が異なる微細周期構造を有する反射防
止素子に保護膜を製作してもよい。
【0072】さらに、第1および第2実施形態では、反
射防止機能を持つ微細周期構造の格子断面形状が矩形又
は三角形状の場合について説明したが、本発明では、こ
の形状に限定するものではない。例えば、断面形状が階
段形状、鋸歯状形状、台形形状、正弦波形状、半円形状
というように、微細周期構造を持つ反射防止機能素子の
表面に保護膜を付加したものであれば微細周期構造の断
面形状は問わない。
【0073】(第3実施形態)図7には、本発明の第3
実施形態である光学レンズ(光学素子)を示している。
本実施形態では、光学レンズ(基材)5の表面に、微細
周期構造を一体的に設け、さらにこの微細周期構造に第
2実施形態で説明したような保護膜を付加することによ
って保護膜付きの微細周期構造を有する光学レンズを形
成したものである。
【0074】これにより、レンズ表面の微細周期構造を
保護するとともに、反射率を低減した高性能な光学レン
ズを実現している。
【0075】この模式図においては、保護膜付きの微細
周期構造部分30を強調して表現しているため、実際の
反射防止機能素子部分の大きさおよび形状とは異なる。
また、図7においては微細周期構造を光学レンズ5の片
面側にのみ設けたが、両面に設けてもよい。
【0076】そして、このような表面におけるフレネル
反射の少ない光学レンズ5を用いた不図示の光学系にお
いては、光学レンズ5の表面での反射光によるゴースト
やフレアの低減が期待できるため、カメラ、ビデオカメ
ラ、液晶プロジェクターなどの光学装置に用いられる、
使用する光学素子の多い光学系において特に有用であ
る。
【0077】なお、本発明の光学素子は、本実施形態の
ものに限られるものではなく、基本的な機能および性能
を損なわない範囲であれば様々な応用が可能である。例
えば、光学レンズの表面に、別部材として製作した保護
膜(又は保護層)付きの微細周期構造基板を貼り付けて
一体化してもよいし、プリズム状の光学素子に保護膜付
きの反射防止機能素子部分を設けてもよい。
【0078】(第4実施形態)図8には、本発明の第4
実施形態である光学系の構成を示している。この光学系
は、レーザビームプリンタなどに用いられる走査光学系
を示している。
【0079】図中6は、半導体レーザなどの光源であ
り、7はコリメータレンズ、8はシリンドリカルレン
ズ、9はポリゴンミラー、10はf−θレンズである。
【0080】また、40はf−θレンズ(基材)10の
表面に設けられた、上記第1実施形態や第2実施形態に
て説明した保護膜(保護層)付きの微細周期構造を示し
ている。さらに、11は感光体を示している。
【0081】f−θレンズ10の表面に微細周期構造を
設け、この微細周期構造に保護膜(又は保護層)を付加
することにより、保護膜付きの微細周期構造40をf−
θレンズ10に一体的に設けている。
【0082】これにより、f−θレンズ10の表面の微
細周期構造の耐久性を高めるとともに、フレネル反射の
低減が期待できる。
【0083】特に近年、レーザービームプリンタの高精
細化が求められており、f−θレンズ10の表面におけ
るフレネル反射の低減により感光体11上に現れるゴー
ストやフレアを低減し、従来よりも高精細な画像出力が
可能となる。
【0084】なお、本実施形態では、f−θレンズ10
の片面にのみ保護膜付き微細周期構造を設けたが、必要
に応じてf−θレンズ10の両面に設けてもよい。
【0085】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基材の表面に入射光の波長より小さい周期の周期構造を
設けるとともに、その周期構造上に、基材の屈折率より
小さい屈折率を持つ付加層を設けているので、上記付加
層を基材の周期構造の保護層(ないし保護膜)として機
能させ、基材の周期構造を温度や湿度などの環境変化や
物理的な傷から保護することができる。しかも、基材に
設けられた微細な周期構造による反射防止効果と、付加
層の屈折率が基材の屈折率より小さいことによる反射防
止効果とが相まって、優れた反射防止機能を有する素子
を実現することができる。
【0086】さらに、上記付加層を入射光の波長より小
さい周期の周期構造とすれば、上述した2つの反射防止
効果に加えて、付加層自体の周期構造による反射防止効
果を得ることが可能となり、より優れた反射防止機能を
有する素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である反射防止機能素子
の概略図。
【図2】上記第1実施形態の反射防止機能素子の断面
図。
【図3】上記第1実施形態の反射防止機能素子の反射率
特性を示すグラフ図。
【図4】本発明の第2実施形態である反射防止機能素子
の断面図。
【図5】上記第2実施形態の反射防止機能素子の反射率
特性を示すグラフ図。
【図6】上記第2実施形態の反射防止機能素子の入射角
度特性を示すグラフ図。
【図7】本発明の第3実施形態である、反射防止機能を
有する光学素子の概念図。
【図8】本発明の第4実施形態である走査光学系の構成
図。
【図9】従来の単層反射防止膜の概略図。
【図10】従来の単層反射防止膜の反射率特性を示すグ
ラフ図。
【図11】矩形格子形状の微細周期構造を有する反射防
止機能素子の断面図。
【図12】矩形格子形状の微細周期構造を有する反射防
止機能素子の反射率特性を示すグラフ図。
【図13】三角格子形状の微細周期構造を有する反射防
止機能素子の断面図。
【図14】三角格子形状の微細周期構造を有する反射防
止機能素子の反射率特性を示すグラフ図。
【符号の説明】
1,11,30,40 反射防止機能素子 2,12 微細周期構造 3 基板 4 保護層 5 光学レンズ 6 光源 7 コリメータレンズ 8 シリンドリカルレンズ 9 ポリゴンミラー 10 f−θレンズ 11 感光体 30,40 保護膜付き微細周期構造 92 反射防止膜

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材の表面に入射光の波長より小さい周
    期の周期構造を有するとともに、前記周期構造上に付加
    された、前記基材の屈折率より小さい屈折率を持つ付加
    層を有することを特徴とする反射防止機能素子。
  2. 【請求項2】 前記付加層が、入射光の波長より小さい
    周期の周期構造を有することを特徴とする請求項1に記
    載の反射防止機能素子。
  3. 【請求項3】 前記付加層の周期構造の周期が、前記基
    材の周期構造の周期と略一致することを特徴とする請求
    項2に記載の反射防止機能素子。
  4. 【請求項4】 前記周期構造の周期が、入射光の波長の
    略1/2以下であることを特徴とする請求項1から3の
    いずれかに記載の反射防止機能素子。
  5. 【請求項5】 前記付加層の厚さが、前記基材の周期構
    造の格子深さ以下であることを特徴とする請求項1から
    4のいずれかに記載の反射防止機能素子。
  6. 【請求項6】 基材の表面に作製した格子の断面形状が
    矩形であって、前記付加層およびこの付加層に接する入
    射側材料を用いて算出される有効屈折率が、前記入射側
    材料の屈折率と前記基材の屈折率の平均値に略一致する
    ことを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載の反
    射防止機能素子。
  7. 【請求項7】 前記付加層が、前記基材の周期構造を保
    護する機能を有することを特徴とする請求項1から6の
    いずれかに記載の反射防止機能素子。
  8. 【請求項8】 請求項1から7のいずれかに記載の反射
    防止機能素子が前記基材としての素子表面に一体的に形
    成されたことを特徴とする光学素子。
  9. 【請求項9】 請求項1から7のいずれかに記載の反射
    防止機能素子を用いて構成されたことを特徴とする光学
    系。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の光学系を用いて構成
    されたことを特徴とする光学機器。
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