JP2009092746A - Antireflection coating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラ等の光学部材に用いる反射防止膜に関するものである。 The present invention relates to an antireflection film used for an optical member such as a camera.
従来、テレビカメラやビデオカメラ、写真カメラの撮影レンズ等の光学部材の両面又は片面には、透過光量を上げると共に不要光によるゴーストやフレアを回避するための反射防止膜が成膜されている。これらの反射防止膜は高屈折率と低屈折率の無機系誘電体材料が交互に成膜されており、最表層には反射防止効果を向上させるために、低屈折率の無機系誘電体材料が使用されている。また、低屈折率の無機系誘電体材料として、MgF2(フッ化マグネシウム)やSiO2(二酸化珪素)が使われている。 Conventionally, an antireflection film for increasing the amount of transmitted light and avoiding ghost and flare due to unnecessary light has been formed on both surfaces or one surface of an optical member such as a photographic lens of a TV camera, a video camera, or a photographic camera. These anti-reflective coatings are composed of alternating high-refractive-index and low-refractive-index inorganic dielectric materials, and the outermost layer has a low-refractive-index inorganic dielectric material to improve the anti-reflection effect. Is used. Further, MgF 2 (magnesium fluoride) or SiO 2 (silicon dioxide) is used as an inorganic dielectric material having a low refractive index.
例えば、雨の中で使用する監視カメラや、お天気カメラのように常時屋外に設置されている場合には、光学部材の表面が水滴や塵埃に晒されるため、特に最表層に施されている反射防止膜の反射防止性能が劣化し易い。このような場合には、汚染された部分を布や紙で拭き取ったり、ワイパ機構を持たせたりして、汚染を除去する方法が知られている。 For example, when the camera is always installed outdoors, such as a surveillance camera used in the rain or a weather camera, the surface of the optical member is exposed to water droplets and dust. The antireflective performance of the protective film is likely to deteriorate. In such a case, there is known a method of removing the contamination by wiping the contaminated portion with a cloth or paper or providing a wiper mechanism.
しかし、反射防止膜を構成する誘電体膜は、表面の摩擦抵抗が大きいため、汚染を完全に除去することは極めて困難であり、拭きむらが発生して著しく光学特性が劣化し、反射防止性能が失われるという問題を有している。 However, the dielectric film that makes up the antireflection film has a high frictional resistance on the surface, so it is extremely difficult to completely remove the contamination. Have the problem of being lost.
そこで、汚れや水滴が容易に除去できる反射防止膜が要求されており、従来から無機系誘電体膜上に有機系被膜を形成することにより、撥水性、撥油性、防汚性等の機能を向上させることが広く知られている。 Therefore, an antireflection film capable of easily removing dirt and water droplets has been required, and functions such as water repellency, oil repellency, and antifouling properties have been conventionally formed by forming an organic coating on an inorganic dielectric film. It is widely known to improve.
特許文献1においては、防汚光学部品の製造方法として、防汚層を形成する基板最表面の反射防止膜は、SiO2を主成分とする層であることが開示されている。
In
また、特許文献2においては、有機系被膜を無機コート膜上に形成する表面処理方法において、無機コート層の最表層がSiO2から成る反射防止膜であることが開示されている。
特許文献1、2に記載されているような有機系被膜の下層膜として、SiO2膜を使用した場合には、メガネレンズ等の反射防止効果としては特に問題のない性能が得られる。
When an SiO 2 film is used as the lower layer film of the organic coating as described in
しかし、撮影レンズに使用される反射防止膜としては、反射防止の効果は不十分であり、ゴーストやフレアの原因となり、満足できるほどの十分な性能は得られない。 However, as an antireflection film used for a photographing lens, the effect of antireflection is insufficient, causing ghost and flare, and satisfactory performance cannot be obtained.
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、高性能な撥水性、撥油性、防汚性等の機能を有する反射防止膜を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide an antireflection film having functions such as high performance water repellency, oil repellency and antifouling properties.
上記目的を達成するための本発明に係る反射防止膜の技術的特徴は、基板の上に屈折率が異なる2種以上の材料を2層以上に成膜した反射防止膜において、最も外気側に成膜する層を有機系被膜とし、外気側から2層目に成膜する層をフッ化化合物から成る無機系被膜とすることにある。 In order to achieve the above object, the technical feature of the antireflection film according to the present invention is that the antireflection film in which two or more kinds of materials having different refractive indexes are formed in two or more layers on the substrate is the most external side. The layer to be formed is an organic film, and the second layer from the outside air is an inorganic film made of a fluorinated compound.
本発明によれば、撥水性、撥油性、防汚性等の機能を有しつつも、透過光量が高い反射防止膜が実現できる。 According to the present invention, an antireflection film having a high amount of transmitted light can be realized while having functions such as water repellency, oil repellency, and antifouling properties.
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 The present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
図1は本実施例1における反射防止膜の膜構成図を示しており、先ずd線屈折率1.52のガラスから成る基板1の上に、1層目としてd線屈折率1.63で光学的膜厚が113nmの無機系酸化膜2を成膜する。この無機系酸化膜2上の2層目には、d線屈折率2.10で光学的膜厚が243nmの無機系酸化膜3を成膜する。
FIG. 1 shows a film configuration diagram of an antireflection film in Example 1. First, on a
そして、無機系酸化膜3上の3層目には、無機系被膜4のフッ化化合物として、d線屈折率1.38で光学的膜厚が115nmのMgF2膜を成膜する。更に、最表層の最も外気側に位置する4層目には、有機系被膜5としてd線屈折率1.36で光学的膜厚が10nmのフッ素含有有機化合物を成膜することにより、4層構造から成る多層膜6を形成する。
As the fluorinated compound of the inorganic coating 4, an MgF 2 film having a d-line refractive index of 1.38 and an optical film thickness of 115 nm is formed as the third layer on the inorganic oxide film 3. Further, the fourth layer located on the outermost surface side of the outermost layer is formed by forming a fluorine-containing organic compound having a d-line refractive index of 1.36 and an optical film thickness of 10 nm as the organic coating 5. A
無機系被膜4のフッ化化合物の屈折率と有機系被膜5の屈折率差は0.02である。有機系被膜5の屈折率が無機系被膜4のフッ化化合物の屈折率よりも高くなってしまうと反射防止性能が悪化してしまうため、0.1以下の屈折率差であることが望ましい。有機系被膜5は膜厚を厚くし過ぎた場合には、表面が白濁して機能が損なわれるため、10nm程度の膜厚が望ましい。 The difference in refractive index between the fluorinated compound of the inorganic coating 4 and the refractive index of the organic coating 5 is 0.02. If the refractive index of the organic coating 5 is higher than the refractive index of the fluorinated compound of the inorganic coating 4, the antireflection performance is deteriorated, so that the refractive index difference is preferably 0.1 or less. If the organic coating 5 is too thick, the surface becomes cloudy and its function is impaired, so a thickness of about 10 nm is desirable.
フッ素含有有機化合物としては、特許文献3に記載されているジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、ジフェニルビニルジクロロシランなどのハロゲン化シラン化合物が適用可能である。また、特許文献4に記載されているジメチルジエトキシシラン、ジメトキシメチル−3,3,3−トリフルオロプロピルシラン、などのアルコキシシラン化合物も適用可能である。更に、特許文献5に記載されているビス(ジメチルアミノ)メチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、1,1,3,3,5,5,7,7−オクチルメチルシクロテトラシラザンなどのアミノシラン化合物も適用可能である。また、特許文献6に記載されているフッ素含有アミノシラン化合物も適用可能である。これらのフッ素含有有機化合物については、撥水性、撥油性、防塵性等の機能を付与し得るものであれば、特に限定されることはない。
As the fluorine-containing organic compound, halogenated silane compounds such as dimethyldichlorosilane, diethyldichlorosilane, and diphenylvinyldichlorosilane described in Patent Document 3 are applicable. Further, alkoxysilane compounds such as dimethyldiethoxysilane and dimethoxymethyl-3,3,3-trifluoropropylsilane described in Patent Document 4 are also applicable. Further, aminosilane compounds such as bis (dimethylamino) methylsilane, hexamethyldisilazane, 1,1,3,3,5,5,7,7-octylmethylcyclotetrasilazane described in Patent Document 5 are also applicable. It is. Moreover, the fluorine-containing aminosilane compound described in
なお、無機系酸化膜2、3及び無機系被膜4の成膜条件としては、成膜温度を200℃以上で真空蒸着方法を用いて成膜し、最表層の有機系被膜5のフッ素含有有機化合物は100℃以下の低温で成膜する。
The
図2は上述の方法により成膜した反射防止膜の反射特性のグラフ図を示しており、430〜630nmの波長帯域において、分光反射率が0.2%以下の高性能な反射防止膜が実現できることが確認できた。 FIG. 2 is a graph showing the reflection characteristics of the antireflection film formed by the above-described method. A high-performance antireflection film having a spectral reflectance of 0.2% or less is realized in the wavelength band of 430 to 630 nm. I was able to confirm that it was possible.
本実施例では、反射防止特性の範囲を430〜630nmとしているが、この帯域に限定されるものではなく、上述の光学的膜厚を変化させることにより、短波長側又は長波長側に移動可能であり、同程度の反射防止効果を得ることができる。 In this embodiment, the range of the antireflection characteristic is set to 430 to 630 nm. However, it is not limited to this band, and can be moved to the short wavelength side or the long wavelength side by changing the optical film thickness described above. Therefore, the same degree of antireflection effect can be obtained.
また、本実施例においては、反射防止膜である多層膜6は屈折率が異なる4種類の材料を4層に成膜したが、4層に限定されるものではなく、4層以上に成膜することも可能である。
In this embodiment, the
そして、最表層に有機系被膜5として、フッ素含有有機化合物が成膜することにより、撥水性、撥油性、防汚性等の機能、例えば水との接触角が90度以上、転落角が28度以下の機能を付与した高性能な反射防止膜が得られる。 Then, by forming a fluorine-containing organic compound as the organic coating 5 on the outermost layer, functions such as water repellency, oil repellency, antifouling properties, such as a contact angle with water of 90 degrees or more, and a sliding angle of 28 A high-performance antireflection film having a function of less than 1 degree can be obtained.
図3は実施例2における反射防止膜の膜構成図を示している。本実施例においては、先ずd線屈折率1.80のガラスレンズ等の基板11の上に、1層目としてd線屈折率1.63で光学的膜厚が246nmの無機系酸化膜12を成膜する。この無機系酸化膜12上の2層目には、d線屈折率2.10で光学的膜厚が247nmの無機系酸化膜13を成膜する。
FIG. 3 shows a film configuration diagram of the antireflection film in the second embodiment. In this embodiment, first, an
そして、無機系酸化膜13上の3層目に無機系被膜14のフッ化化合物として、d線屈折率1.38で光学的膜厚が121nmのMgF2膜を成膜する。更に、最表層の最も外気側に位置する4層目には、有機系被膜15として、d線屈折率1.36で光学的膜厚が10nmのフッ素含有有機化合物を成膜することにより4層構造から成る多層膜16を形成する。なお、無機系酸化膜12、13、無機系被膜14、有機系被膜15の成膜方法及び成膜温度は実施例1と同様である。
Then, an MgF 2 film having a d-line refractive index of 1.38 and an optical film thickness of 121 nm is formed as the fluorinated compound of the
図4は上述の方法により成膜した反射防止膜の反射特性のグラフ図を示しており、420〜650nmの波長帯域において分光反射率が0.2%以下の高性能な反射防止膜が実現できる。 FIG. 4 is a graph showing the reflection characteristics of the antireflection film formed by the above-described method. A high-performance antireflection film having a spectral reflectance of 0.2% or less in the wavelength band of 420 to 650 nm can be realized. .
本実施例においても、反射防止特性の範囲を短波長側又は長波長側に移動可能である。反射防止膜である多層膜16は4層に限定されるものではない。
Also in this embodiment, the range of the antireflection characteristic can be moved to the short wavelength side or the long wavelength side. The
図5は実施例3における反射防止膜の膜構成図を示している。本実施例においては、d線屈折率1.52のガラスレンズ等の基板21の上に、1層目として無機系被膜22のフッ化化合物として、d線屈折率1.38で光学系膜厚が120nmのMgF2膜を成膜する。そして、この無機系被膜22上に2層目の有機系被膜23として、d線屈折率が1.36で光学的膜厚は10nmのフッ素含有有機化合物を成膜することにより2層構造から成る多層膜24を形成する。
FIG. 5 shows a film configuration diagram of an antireflection film in Example 3. In this embodiment, the optical film thickness is d38 with a d-line refractive index of 1.38 on a
無機系被膜22であるMgF2は、真空蒸着方法において成膜温度を200℃以上で成膜し、有機系被膜23のフッ素含有有機化合物は100℃以下の低温条件で成膜する。
MgF 2 which is the
図6は上述の方法により成膜した反射防止膜の反射特性のグラフ図を示しており、波長400〜700nmの範囲で分光反射率が2.0%以下で、520nmの波長帯域において1.3%以下と良好な反射防止膜が得られている。なお、本実施例においては、最も反射の少ない波長帯域を520nm程度としているが、上述のように光学的膜厚を変化させることにより、最小反射率波長域を変えることも可能である。更に、反射防止膜である多層膜24は2層構造に限定されることはなく、2種以上の材料を2層以上に積層することによっても得られる。
FIG. 6 is a graph showing the reflection characteristics of the antireflection film formed by the above-described method. The spectral reflectance is 2.0% or less in the wavelength range of 400 to 700 nm, and 1.3 in the wavelength band of 520 nm. % Or less, an excellent antireflection film is obtained. In this embodiment, the wavelength band with the least reflection is set to about 520 nm. However, the minimum reflectance wavelength region can be changed by changing the optical film thickness as described above. Furthermore, the
図7は実施例4における反射防止膜の膜構成図を示している。本実施例においては、d線屈折率1.81のガラスレンズ等の基板31の上に、1層目の無機系被膜32のフッ化化合物として、d線屈折率1.38で光学的膜厚が120nmのMgF2膜を成膜する。そして、この無機系被膜32上に2層目の有機系被膜33として、d線屈折率1.36で光学的膜厚10nmのフッ素含有有機化合物を成膜することにより、2層構造から成る多層膜34を形成する。
FIG. 7 shows a film configuration diagram of an antireflection film in Example 4. In this example, an optical film thickness with a d-line refractive index of 1.38 is used as a fluorinated compound of the first
図8は上述の方法により成膜した反射防止膜の反射特性のグラフ図を示しており、520nmの波長帯域において、分光反射率が0.1%以下と良好な反射防止膜が得られている。 FIG. 8 is a graph showing the reflection characteristics of the antireflection film formed by the above-described method. In the wavelength band of 520 nm, a good antireflection film having a spectral reflectance of 0.1% or less is obtained. .
本実施例においては最も反射の少ない波長帯域を520nm程度としているが、上述の光学的膜厚を変化させることにより、最小反射率波長域を変えることもできる。 In the present embodiment, the wavelength band with the least reflection is set to about 520 nm, but the minimum reflectance wavelength region can be changed by changing the optical film thickness described above.
図9は屋外で使用されるお天気カメラ等のパン、チルト機構を持つ撮影システムの正面図を示している。撮影レンズ41は光学部材として保護ガラス42を備え、保護ガラス42の表面には、上述の実施例による反射防止膜が施されている。また、保護ガラス42上を水滴除去機構としてワイパ43が動作するようにされている。
FIG. 9 is a front view of a photographing system having a pan / tilt mechanism such as a weather camera used outdoors. The taking
本実施例においては、雨に濡れることにより保護ガラス42の表面に水滴が付着した場合や、塵埃等が付着した場合には、外部からの遠隔操作によりワイパ43が稼働し、水滴や汚れを除去することができる。
In this embodiment, when water drops adhere to the surface of the
従来例のように、最表層に無機系被膜が形成されている場合には、表面の摩擦抵抗が大きいため、ワイパ43によっても水滴や汚れを完全に除去することはできない。更に、ワイパ43のブレードが摩耗し、反射防止膜が剥がれ、反射防止性能が低下するのみならず、光学性能にも影響を与えることになる。
In the case where an inorganic coating is formed on the outermost layer as in the conventional example, since the surface frictional resistance is large, even with the
本実施例においては、保護ガラス42の外気側である最表層に、フィルタとして実施例1〜4の反射防止膜に施すことにより、水の接触角が例えば90度以上と大きくなり、転落角が例えば28度以下と小さくなるため、水滴が付着し難くなる。更に、汚れの付着力も低下し、表面の摩擦抵抗も小さくなるため、ワイパ43により水滴や汚れが簡単に除去できる。
In this example, by applying the antireflection film of Examples 1 to 4 as a filter to the outermost layer on the outside air side of the
また、ワイパ43に対する摩擦力も弱まるため、反射防止膜を剥離することもなく、良好な光学性能を維持することができるだけでなく、ワイパ43の駆動機構の簡易化、モータの省電力化にも効果がある。
Further, since the frictional force with respect to the
図10は撮影レンズ鏡筒の部分断面図を示している。鏡筒51には光学部材としてレンズ52が組み込まれ、レンズ52はねじ状の抑え環53により鏡筒51に保持されている。その際に、鏡筒51とレンズ面の接触抵抗が大きいと、レンズ52に偏心やレンズ面の歪みが生じ、光学性能が劣化することがある。
FIG. 10 shows a partial cross-sectional view of the taking lens barrel. A
レンズ52の外気側の表面に、実施例1〜4の反射防止膜54を成膜すると、組み込み時に塵埃や汚れが付着しても、レンズクリーニング紙に溶剤を含ませて拭くことにより、容易に塵埃等を除去することができる。
When the
従来においては、レンズ52の表面の摩擦抵抗が大きいと、拭きむらが残り完全に汚れを除去できなかった。しかし、本実施例6によれば、組み込み時の汚れ除去の拭きむらを防止するだけではなく、摩擦抵抗が小さいため、レンズの偏心や歪みを小さくすることができ、高い光学性能を維持することが可能となる。
Conventionally, when the frictional resistance of the surface of the
反射防止機能を有する光学系に対し、防汚耐久性向上に用いることができる。 It can be used to improve antifouling durability for an optical system having an antireflection function.
1、11、21、31 基板
2、3、12、13 無機系酸化膜
4、14、22、32 無機系被膜
5、15、23、33 有機系被膜
6、16、24、34 多層膜
41 撮影レンズ
42 保護ガラス
43 ワイパ
51 鏡筒
52 レンズ
53 抑え環
54 反射防止膜
1, 11, 21, 31
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JP2007260836A JP2009092746A (en) | 2007-10-04 | 2007-10-04 | Antireflection coating |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018146937A (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-20 | マクセルホールディングス株式会社 | Optical element |
-
2007
- 2007-10-04 JP JP2007260836A patent/JP2009092746A/en active Pending
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