JP2010048896A - Optical system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光学系に関し、特に微細凹凸構造からなる反射防止構造体を有する光学系に関するものである。 The present invention relates to an optical system, and more particularly to an optical system having an antireflection structure having a fine concavo-convex structure.
従来、ガラス、プラスチックなどの透光性媒質(透光性部材)を用いたレンズにおいては、表面反射による透過光の損失を低減させるために光入出射面に反射防止膜を設けるなどの表面処理を施している。例えば可視光に対する反射防止膜としては、誘電体薄膜を複数層重ねた多層膜が知られている。この多層膜は、透光性の基板表面に真空蒸着により金属酸化物等を成膜して形成されている。 Conventionally, in a lens using a translucent medium (translucent member) such as glass or plastic, a surface treatment such as providing an antireflection film on the light incident / exit surface in order to reduce loss of transmitted light due to surface reflection Has been given. For example, as an antireflection film for visible light, a multilayer film in which a plurality of dielectric thin films are stacked is known. This multilayer film is formed by depositing a metal oxide or the like on the surface of a light-transmitting substrate by vacuum deposition.
近年、デジタルカメラ用レンズなどの光学系においては、高い光学性能を有し、かつ光学系全体が小型軽量であることが求められている。そして、これに対応して口径の大きなレンズや曲率半径の小さな面を有するレンズが多く使用されるようになってきている。 In recent years, optical systems such as lenses for digital cameras are required to have high optical performance and to be small and light as a whole. In response to this, a lens having a large aperture or a lens having a surface with a small curvature radius has been used.
このようなレンズを光学系に用いるとレンズ周辺部では光線が大きな角度で入射する。このため誘電体薄膜を多層積層した反射防止膜では、入射角が広範囲となるため反射を十分抑制することができず、ゴーストやフレアなどの有害光が発生する原因となっている。 When such a lens is used in an optical system, light rays are incident at a large angle around the lens. For this reason, an antireflection film in which dielectric thin films are laminated in a multilayer manner has a wide incident angle, so that reflection cannot be sufficiently suppressed, causing harmful light such as ghosts and flares.
そうした状況を鑑みて、特許文献1では、光学素子の少なくとも1つ以上の光学面に、可視光波長よりも短い周期の微細凹凸周期構造を備えた構成としている。
上述の特許文献1に開示された従来技術では、微細凹凸構造を備えたことで、広い光線入射角に対して、反射防止効果を得たとしている。しかしながら、可視光波長よりも短い周期の微細凹凸構造は、通常のレンズ表面に対し表面積が非常に大きい、という特徴を持っている。そのために、例えば高温下での使用や長期間の保管(放置)等により、鏡筒内面に吸着していた水分などが放出し、微細凹凸構造に吸着して曇りが発生する、という問題点を有していた。
In the prior art disclosed in
そこで、本発明の目的は、微細凹凸構造からなる反射防止構造体を有することで、高い反射防止特性を有し、かつ、高温下での使用や長期間の保管でもレンズが曇るなどの性能劣化の無い、信頼性に優れた光学系を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to have an antireflection structure having a fine concavo-convex structure, to have high antireflection characteristics, and to deteriorate performance such as a lens becoming cloudy even when used under high temperature or stored for a long time. It is an object to provide an optical system with no reliability and excellent reliability.
上記目的を達成するために、本発明は、平均ピッチが400nm以下の複数の微細凹凸構造からなる反射防止構造体を有するレンズと、該レンズを保持する鏡筒とを有した光学系において、該鏡筒の表面の一部乃至全部には、フッ素を含有する塗膜を形成したことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides an optical system having a lens having an antireflection structure composed of a plurality of fine concavo-convex structures having an average pitch of 400 nm or less, and a lens barrel holding the lens. A feature is that a coating film containing fluorine is formed on part or all of the surface of the lens barrel.
本発明によれば、微細凹凸構造からなる反射防止構造体を有するレンズを用いることで、高い反射防止機能を実現するとともに、高温下での使用や長期間の保管でも曇りなどの性能劣化の無い、信頼性に優れた光学系を提供することができる。 According to the present invention, by using a lens having an antireflection structure composed of a fine concavo-convex structure, a high antireflection function is realized, and there is no performance deterioration such as clouding even when used under high temperature or stored for a long time. An optical system with excellent reliability can be provided.
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。 Next, details of the present invention will be described in accordance with the description of the embodiments.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の光学系は、平均ピッチが400nm以下の複数の微細凹凸構造からなる反射防止構造体を有するレンズと、該レンズを保持する鏡筒とを有した光学系において、該鏡筒の表面の一部乃至全部には、フッ素を含有する塗膜を形成して構成されている。 The optical system of the present invention is an optical system having a lens having an antireflection structure composed of a plurality of fine concavo-convex structures having an average pitch of 400 nm or less, and a lens barrel that holds the lens. Part or all of the film is formed by forming a coating film containing fluorine.
本発明の平均ピッチが400nm以下の複数の微細凹凸構造からなる反射防止構造体は、どのような方法で製作されたものであっても構わない。 The antireflection structure comprising a plurality of fine concavo-convex structures having an average pitch of 400 nm or less according to the present invention may be produced by any method.
例えば、レンズ表面にアルミニウムを含有する溶液を塗布することで皮膜を形成し、該皮膜を温水処理することで微細凹凸構造を形成する方法を用いることができる。また、アルミニウムあるいはアルミニウム合金を陽極酸化する際に形成される細孔を金型表面に形成し、該細孔をレプリカ法やモールド法などでレンズ表面に転写するなどの方法を用いても良い。これらの方法を用いれば、安価に大面積のレンズ表面にも、平均ピッチが使用波長以下の微細凹凸構造を形成することができて好適である。 For example, a method can be used in which a film is formed by applying a solution containing aluminum on the lens surface, and the film is subjected to warm water treatment to form a fine relief structure. Alternatively, a method may be used in which pores formed when anodizing aluminum or an aluminum alloy are formed on the mold surface, and the pores are transferred to the lens surface by a replica method or a molding method. If these methods are used, it is possible to form a fine uneven structure having an average pitch equal to or less than the operating wavelength on a lens surface having a large area at low cost.
それ以外にも、フォトリソグラフィー法や干渉露光法、エッチング法、微粒子の配列パターンなどを用いて形成しても良い。 In addition, it may be formed by using a photolithography method, an interference exposure method, an etching method, an array pattern of fine particles, or the like.
図2に本発明実施例1に用いられる反射防止構造体A1の模式断面図を示す。屈折率(nd)が、1.69680、屈折率分散(vd)が55.5の基板(レンズ)22の上に酸化アルミニウムを含有する材料からなり、平均ピッチが400nm以下の微細凹凸構造体23を平均高さ270nmとなるように形成した。平均ピッチを400nm以下としたのは、それよりも大きな平均ピッチを用いると、可視光が回折してしまい、有害な光が発生してしまうためである。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the antireflection structure A1 used in Example 1 of the present invention. An average of fine concavo-
この反射防止構造体 が形成された基板(レンズ)21の入射角0°の反射率 、入射角60°の反射率を、図3(a)、図3(b)に示す。平均ピッチが使用波長以下の微細凹凸構造からなる反射防止構造体は、入射角特性が優れているため、入射角0°では可視域全域で反射率0.3%以下、入射角60°でも可視域全域でほぼ反射率2.0%以下という高性能を達成している。 FIGS. 3A and 3B show the reflectance at an incident angle of 0 ° and the reflectance at an incident angle of 60 ° of the substrate (lens) 21 on which the antireflection structure is formed. Anti-reflective structures consisting of fine concavo-convex structures with an average pitch below the working wavelength have excellent incident angle characteristics, so that the reflectance is 0.3% or less over the entire visible region at an incident angle of 0 °, and the entire visible region even at an incident angle of 60 ° And achieved high performance of less than 2.0% reflectivity.
図1は、本発明実施例1の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the first embodiment of the present invention.
図1において、1は結像光学系である。この光学系において、レンズ2の凹面には、平均ピッチが400nm以下の微細凹凸構造を有する反射防止構造体A1を形成している。
In FIG. 1,
また、樹脂製鏡筒4の内面には、フッ素を含有する塗膜5が形成されており、鏡筒内面が水分などのガス成分を吸着することを防いでいる。したがって、高温下での使用や長期間の使用においても、鏡筒内面から水分などのガス成分が脱離することがなく、微細凹凸構造からなる反射防止構造体A1に曇りが生じるなどの不都合の発生を防いでいる。
Further, a
本発明では、鏡筒の一部にフッ素からなる塗膜を形成した場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、鏡筒全面にフッ素を含有する塗膜を形成しても良い。さらに、鏡筒が樹脂製の場合を示したが、鏡筒が金属の場合も同様の効果を得ることができる。 In the present invention, a case where a coating film made of fluorine is formed on a part of the lens barrel is shown, but the present invention is not limited to this, and a coating film containing fluorine is formed on the entire surface of the lens barrel. Also good. Furthermore, although the case where the lens barrel is made of resin is shown, the same effect can be obtained when the lens barrel is metal.
また、微細凹凸構造の表面に同様の水分や、ガスの吸着を防止する処理を施せれば、さらに高性能な反射防止構造体を提供できる。 Further, if the surface of the fine concavo-convex structure is subjected to the same treatment for preventing the adsorption of moisture and gas, a higher-performance antireflection structure can be provided.
また、本実施例では、光学系を結像光学系としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、双眼鏡などの観察光学系や、走査光学系に用いても良い。 In this embodiment, the optical system is an imaging optical system, but the present invention is not limited to this, and may be used for an observation optical system such as binoculars or a scanning optical system.
A1 平均ピッチが使用波長以下の微細凹凸構造を有する反射防止構造体
1 光学系
2、3 レンズ
4 鏡筒
5 フッ素を含有する塗膜
21 反射防止構造体A1が形成された基板(レンズ)
22 基板(レンズ)
23 平均ピッチが使用波長以下の微細凹凸構造
A1 Antireflection structure with fine concavo-convex structure whose average pitch is less than the operating wavelength
1 Optical system
2-3 lenses
4 Lens tube
5 Coating film containing fluorine
21 Substrate (lens) on which antireflection structure A1 is formed
22 Substrate (lens)
23 Fine uneven structure with an average pitch below the operating wavelength
Claims (8)
該レンズを保持する鏡筒とを有した光学系において、
該鏡筒の表面の一部乃至全部には、フッ素を含有する塗膜を形成したこと
を特徴とする光学系。 A lens having an antireflection structure composed of a plurality of fine concavo-convex structures having an average pitch of 400 nm or less;
In an optical system having a lens barrel that holds the lens,
An optical system characterized in that a coating film containing fluorine is formed on part or all of the surface of the lens barrel.
を特徴とする請求項1に記載の光学系。 The optical system according to claim 1, wherein the fine uneven structure is a structure containing aluminum or aluminum oxide.
水の接触角が60度以上であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の光学系。 The surface on which the coating film containing fluorine of the lens barrel is formed,
The optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the contact angle of water is 60 degrees or more.
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US9709704B2 (en) | 2011-10-12 | 2017-07-18 | Tamron Co., Ltd. | Anti-reflection film and method for manufacturing anti-reflection film |
JP2019060956A (en) * | 2017-09-25 | 2019-04-18 | マクセル株式会社 | Lens, lens unit, camera module, and method for manufacturing lens |
CN114740589A (en) * | 2020-12-23 | 2022-07-12 | 大立光电股份有限公司 | Imaging lens and electronic device |
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