JP2012255984A - 反射防止膜、光学系、及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】可視光から近赤外域までの帯域を持つ反射防止膜を提供する。
【解決手段】屈折率ｎＨが１．９５〜２．３２の高屈折率物質と屈折率ｎＬが１．３５〜１．４６の低屈折率物質を交互に積層させた１２層の積層体を有し、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍの反射率が１．５％以下であり、かつ、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍの反射率が２．０％以下である。この積層体が形成される基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層が高屈折率層であり、第２、第４、第６、第８、第１０、及び第１２層が低屈折率層であり、積層体の各層において、屈折率と物理膜厚ｄの積である光学膜厚が、所定の式を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射防止膜、この反射防止膜を有する光学系、及び、この光学系を有する光学機器に関するものである。

近年、医療、化学分野において、観察対象に蛍光たんぱく質を含む試薬を投与し、ある一定の波長の光を当てると、試薬から別の波長の光が蛍光され、細胞等の観察を行うことが出来る蛍光顕微鏡の用途が拡大している。その一つとして、多光子吸収顕微鏡がある。

多光子吸収顕微鏡は、励起光として高出力を得る目的からレーザの高次、例えば２次を用いる。すなわち、可視光励起に対して、レーザの波長は赤外光となる。
よって、多光子吸収顕微鏡において光学系は、観察用の蛍光（可視光）と、蛍光を発生させる励起レーザ用の近赤外光と、を透過させる必要がある。そのため、可視光から近赤外を透過させる反射防止膜が必要とされてきた。励起光には蛍光観察波長の約２倍の波長の光が必要になる。蛍光観察では使用される試薬によって観察に使われる波長が決定する。使用される波長はおおよそ５００ｎｍ前後であるので、近赤外（約１０００ｎｍ）までの波長を透過すれば良い。

一般的に知られている反射防止膜は可視光（波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍ）を透過させるもので非特許文献１に３層での反射防止膜の設計が記載されている。特許文献１では可視光を含まない近赤外域のみの反射防止膜が提案されている。また、可視光が必要な場合には近赤外域の光は遮断されることが多いため、特許文献２のように可視光透過、近赤外域反射という反射防止膜が提案されている。可視光〜近赤外域の反射防止膜では特許文献３において波長範囲４００ｎｍ〜１１００ｎｍまで透過する反射防止膜が得られている。

特開２００５−２７５２９４号公報 特開平９−３２５２１１号公報 特開２００５−３３８３６６号公報

Ｈ．Ａ．Ｍａｃｌｅｏｄ著「光学薄膜」日刊工業新聞社出版、１９８９年１２月、Ｐ．１２９〜１３０

しかし、蛍光観察で使用できる波長は、被観察物に応じた新試薬の開発により可視光全域にわたり可能になりつつある。可視光すべてでの蛍光観察を行うためには、可視光（４００ｎｍ〜６８０ｎｍ）と励起用レーザ光（８００ｎｍ〜１３５０ｎｍ）を透過できる光学系が必要となる。つまり、波長範囲４００ｎｍ〜１３５０ｎｍという範囲、すなわち可視光の約２倍の透過帯域が必要となる。

図２５は、従来の多光子吸収顕微鏡の概略構成を示す図である。
図２５に示す多光子吸収顕微鏡においては、レーザ光源１０１で発振させた短パルスレーザ光を多層膜フィルタ１０２で反射させ、観察台１０３上に置いた観察対象Ｓに照射する。このレーザ光の照射によって観察対象Ｓで発生した励起光は、多層膜フィルタ１０２を透過して観察者Ｂによる観察が可能となる。多層膜フィルタ１０２の特性としては、短パルスレーザ光の波長を含む反射帯域においてはパルス幅が広げることがなく、可視領域においては、観察対象Ｓで発生した励起光を観察のために透過させることが求められる。

図２５に示す多光子吸収顕微鏡では、観察を行うための対物レンズに波長範囲４００ｎｍ〜１３５０ｎｍの反射防止膜が必要となる。また、観察を行いやすくするための周辺アプリケーションを含めると波長１６００ｎｍまでの光を透過できることが望ましい。しかし、非特許文献１や特許文献１に記載されている反射防止膜では、可視光か近赤外域かのどちらか一方の光しか透過させることができない。また、特許文献３に記載されている反射防止膜では透過帯域の幅が足りず、波長１３５０ｎｍで反射率７％、波長１６００ｎｍでは反射率１６％と、レンズや基板以上の反射率となり、反射防止膜の役目を果たしていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可視光から近赤外域（波長範囲４００ｎｍ〜１３５０ｎｍ）までの帯域を持つ反射防止膜を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る反射防止膜は、屈折率ｎＨが１．９５〜２．３２の高屈折率物質と屈折率ｎＬが１．３５〜１．４６の低屈折率物質を交互に積層させた１２層の積層体を有し、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍの反射率が１．５％以下であり、かつ、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍの反射率が２．０％以下であることを特徴としている。

本発明に係る反射防止膜においては、この積層体が形成される基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層が高屈折率層であり、第２、第４、第６、第８、第１０、及び第１２層が低屈折率層であり、積層体の各層において、屈折率と物理膜厚ｄの積である光学膜厚が、次の各式を満足することが好ましい。
第１層 ０．１１＜ｎＨｄ＜０．２５、
第２層 ０．３３＜ｎＬｄ＜０．７２、
第３層 ０．３３＜ｎＨｄ＜０．６０、
第４層 ０．２３＜ｎＬｄ＜０．５４、
第５層 ０．６３＜ｎＨｄ＜０．８８、
第６層 ０．０８＜ｎＬｄ＜０．２２、
第７層 １．２３＜ｎＨｄ＜２．２９、
第８層 ０．０６＜ｎＬｄ＜０．１５、
第９層 ０．５９＜ｎＨｄ＜０．９４、
第１０層 ０．３４＜ｎＬｄ＜０．４４、
第１１層 ０．２３＜ｎＨｄ＜０．４２、
第１２層 １．１５＜ｎＬｄ＜１．２７

本発明に係る反射防止膜において、高屈折率物質はＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２、又はそれらとＬａ、Ｚｒの混合物であり、低屈折率物質はＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２、又はそれらの混合物であることが好ましい。

本発明に係る反射防止膜において、基板の屈折率は１．４８〜１．８の範囲内にあることが好ましい。

本発明に係る光学系は、上述の本発明に係る反射防止膜のいずれかが形成された基板を２枚以上備えたことを特徴としている。

本発明に係る光学機器は、上述の本発明に係る光学系を有することを特徴としている。

本発明に係る反射防止膜は、可視光と、その約２倍の波長の励起光と、を透過する光学系を組むことができ、それにより、可視光全域に渡り蛍光観察を行うことが出来るようになる、という効果を奏する。

実施例１、実施例２、及び実施例３に係る反射防止膜の層構成を示す表である。 実施例１に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例１、実施例２、及び実施例３に係る反射防止膜の平均反射率及び最大反射率を示す表である。 実施例２に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例３に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例４、実施例５、及び実施例６に係る反射防止膜の層構成を示す表である。 実施例４に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例４、実施例５、及び実施例６に係る反射防止膜の平均反射率及び最大反射率を示す表である。 実施例５に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例６に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例７、実施例８、及び実施例９に係る反射防止膜の層構成を示す表である。 実施例７に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例７、実施例８、及び実施例９に係る反射防止膜の平均反射率及び最大反射率を示す表である。 実施例８に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例９に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例１０に係る反射防止膜の層構成を示す表である。 実施例１０に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例１０、実施例１１、実施例１２、及び実施例１３に係る反射防止膜の平均反射率及び最大反射率を示す表である。 実施例１１に係る反射防止膜の層構成を示す表である。 実施例１１に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例１２に係る反射防止膜の層構成を示す表である。 実施例１２に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 実施例１３に係る反射防止膜の層構成を示す表である。 実施例１３に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。 従来の多光子吸収顕微鏡の概略構成を示す図である。

以下に、本発明に係る反射防止膜、光学系、及び光学機器の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
まず、本発明に係る反射防止膜の構成・作用・効果について説明する。

本発明に係る反射防止膜は、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍの反射率が１．５％以下であり、かつ、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍの反射率が２．０％以下であることを特徴としている。
これにより、可視光と、その約２倍の波長の励起光と、を透過する光学系を組むことができ、それにより、可視光全域に渡り蛍光観察を行うことが出来るようになる。

ここで、可視域（波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍ）で発生する励起光は強度が微弱であるため、できるだけ透過光のロスを少なくするには、反射率１．５％以下が好ましく、１％以下とすることがさらに好ましい。
一方、励起光として使用する、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍのレーザは強度が非常に強いため、反射防止効果は５％以下が好ましく、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは１．５％以下がよい。

本発明に係る反射防止膜においては、屈折率ｎＨが１．９５〜２．３２の高屈折率物質と屈折率ｎＬが１．３５〜１．４６の低屈折率物質を交互に積層させた１２層の積層体を有し、この積層体が形成される基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層が高屈折率層であり、第２、第４、第６、第８、第１０、及び第１２層が低屈折率層であり、積層体の各層において、屈折率と物理膜厚ｄの積である光学膜厚が、次の各式を満足することが好ましい。
第１層 ０．１１＜ｎＨｄ＜０．２５、
第２層 ０．３３＜ｎＬｄ＜０．７２、
第３層 ０．３３＜ｎＨｄ＜０．６０、
第４層 ０．２３＜ｎＬｄ＜０．５４、
第５層 ０．６３＜ｎＨｄ＜０．８８、
第６層 ０．０８＜ｎＬｄ＜０．２２、
第７層 １．２３＜ｎＨｄ＜２．２９、
第８層 ０．０６＜ｎＬｄ＜０．１５、
第９層 ０．５９＜ｎＨｄ＜０．９４、
第１０層 ０．３４＜ｎＬｄ＜０．４４、
第１１層 ０．２３＜ｎＨｄ＜０．４２、
第１２層 １．１５＜ｎＬｄ＜１．２７

本発明に係る反射防止膜において、高屈折率物質はＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２、又はそれらとＬａ、Ｚｒの混合物であり、低屈折率物質はＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２、又はそれらの混合物であることが好ましい。

本発明に係る反射防止膜において、基板の屈折率は１．４８〜１．８の範囲内にあることが好ましい。

本発明に係る光学系は、上述の本発明に係る反射防止膜のいずれかが形成された基板を２枚以上備えたことを特徴としている。

本発明に係る光学機器は、上述の本発明に係る光学系を有することを特徴としている。

高屈折率物質と低屈折率物質はそれぞれ１種類である必要はなく、例えば、２層目と４層目が互いに異なる低屈折率物質であっても良い。成膜方法においても、真空蒸着、ＩＡＤやプラズマによるアシスト、スパッタリング、イオンビームスパッタ、スピンコート、ディッピングと手法は限定しない。

本発明に係る反射防止膜は、顕微鏡用の対物レンズに用いることが望ましいが、例えば、カメラ、眼鏡、望遠鏡等のレンズ、プリズム、フィルタにも適用することが出来る。本発明に係る光学機器は、例えば、これらの光学機器であり、本発明に係る光学系は、例えば、これらの光学機器が有する光学系である。

（実施例１〜３）
図１は、実施例１、実施例２、及び実施例３に係る反射防止膜の層構成を示す表である。図２は、実施例１に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。図３は、実施例１、実施例２、及び実施例３に係る反射防止膜の平均反射率及び最大反射率を示す表である。図４は、実施例２に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。図５は、実施例３に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。

図１においては、各層の光学膜厚を示している。図２においては、基板の屈折率ｎが１．４８、１．４５、１．５４である場合を、破線、点線、実線でそれぞれ示している。図４においては、基板の屈折率ｎが１．６０、１．５４、１．６４である場合を、破線、点線、実線でそれぞれ示している。図５においては、基板の屈折率ｎが１．７０、１．６５、１．８０である場合を、破線、点線、実線でそれぞれ示している。図３においては、図２、４、５に示す基板について、平均反射率及び最大反射率を示している。

実施例１〜３の反射防止膜は、図１に示すように、基板上に、高屈折率物質としてのＨｆＯ_２（屈折率ｎＨ＝１．９９）と、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２（屈折率ｎＬ＝１．４５）及びＭｇＦ_２（屈折率ｎＬ＝１．３８）と、を交互に積層させた１２層の積層体である。高屈折率物質としてのＨｆＯ_２は、基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層に配置され、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２は、基板側から順に、第２、第４、第６、第８、及び第１０層に配置され、低屈折率物質としてのＭｇＦ_２は第１２層（最表層）に配置されている。

ここで、積層体の各層において、屈折率ｎＨ、ｎＬと物理膜厚ｄの積である光学膜厚が、次の各式を満足している。この光学膜厚は、設計波長５５０ｎｍにおける、設計波長／４＝１．００とした値である。
第１層 ０．１１＜ｎＨｄ＜０．２５、
第２層 ０．３３＜ｎＬｄ＜０．７２、
第３層 ０．３３＜ｎＨｄ＜０．６０、
第４層 ０．２３＜ｎＬｄ＜０．５４、
第５層 ０．６３＜ｎＨｄ＜０．８８、
第６層 ０．０８＜ｎＬｄ＜０．２２、
第７層 １．２３＜ｎＨｄ＜２．２９、
第８層 ０．０６＜ｎＬｄ＜０．１５、
第９層 ０．５９＜ｎＨｄ＜０．９４、
第１０層 ０．３４＜ｎＬｄ＜０．４４、
第１１層 ０．２３＜ｎＨｄ＜０．４２、
第１２層 １．１５＜ｎＬｄ＜１．２７

（実施例１）
図２、図３に示すように、実施例１の反射防止膜は、屈折率１．４５〜１．５４までの範囲のいずれの基板上においても、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率１．５％以下、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率２．０％以下となっている。

具体的には、図３に示すように、屈折率１．４８の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大０．９３％、平均０．７８％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．３３％、平均１．１５％である。
また、屈折率１．４５の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．０９％、平均０．７８％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．３９％、平均１．１９％である。
さらにまた、屈折率１．５４の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．１１％、平均０．８３％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．５７％、平均１．１１％である。

（実施例２）
図３、図４に示すように、実施例２の反射防止膜は、屈折率１．５４〜１．６４までの範囲のいずれの基板においても、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率１．５％以下、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率２．０％以下となっている。

具体的には、図３に示すように、屈折率１．６０の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大０．９８％、平均０．８２％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．５９％、平均１．２０％である。
また、屈折率１．５４の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．２４％、平均０．８２％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．６６％、平均１．３０％である。
さらにまた、屈折率１．６４の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．２３％、平均０．８７％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．５８％、平均１．１５％である。

（実施例３）
図３、図５に示すように、実施例３の反射防止膜は、屈折率１．６５〜１．８０までの範囲のいずれの基板上においても、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率１．５％以下、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率２．０％以下となっている。

具体的には、図３に示すように、屈折率１．７０の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．０２％、平均０．８５％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．７３％、平均１．２５％である。
また、屈折率１．６５の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．０７％、平均０．８６％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．７３％、平均１．２２％である。
さらにまた、屈折率１．８０の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．４５％、平均０．９３％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．８４％、平均１．１７％である。

（実施例４〜６）
図６は、実施例４、実施例５、及び実施例６に係る反射防止膜の層構成を示す表である。図７は、実施例４に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。図８は、実施例４、実施例５、及び実施例６に係る反射防止膜の平均反射率及び最大反射率を示す表である。図９は、実施例５に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。図１０は、実施例６に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。

図６においては、各層の光学膜厚を示している。図７においては、基板の屈折率ｎが１．４８、１．４５、１．５４である場合を、破線、点線、実線でそれぞれ示している。図９においては、基板の屈折率ｎが１．６０、１．５４、１．６４である場合を、破線、点線、実線でそれぞれ示している。図１０においては、基板の屈折率ｎが１．７０、１．６５、１．８０である場合を、破線、点線、実線でそれぞれ示している。図８においては、図７、９、１０に示す基板について、平均反射率及び最大反射率を示している。

実施例４〜６の反射防止膜は、図６に示すように、基板上に、高屈折率物質としてのＴｉＯ_２（ｎＨ＝屈折率２．２２）と、低屈折率物質としてのＭｇＦ_２（屈折率ｎＬ＝１．３８）を交互に積層させた１２層の積層体である。高屈折率物質としてのＴｉＯ_２は、基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層に配置され、低屈折率物質としてのＭｇＦ_２は、基板側から順に、第２、第４、第６、第８、第１０、及び第１２層に配置されている。

ここで、積層体の各層において、屈折率ｎＨ、ｎＬと物理膜厚ｄの積である光学膜厚が、次の各式を満足している。この光学膜厚は、設計波長５５０ｎｍにおける、設計波長／４＝１．００とした値である。
第１層 ０．１１＜ｎＨｄ＜０．２５、
第２層 ０．３３＜ｎＬｄ＜０．７２、
第３層 ０．３３＜ｎＨｄ＜０．６０、
第４層 ０．２３＜ｎＬｄ＜０．５４、
第５層 ０．６３＜ｎＨｄ＜０．８８、
第６層 ０．０８＜ｎＬｄ＜０．２２、
第７層 １．２３＜ｎＨｄ＜２．２９、
第８層 ０．０６＜ｎＬｄ＜０．１５、
第９層 ０．５９＜ｎＨｄ＜０．９４、
第１０層 ０．３４＜ｎＬｄ＜０．４４、
第１１層 ０．２３＜ｎＨｄ＜０．４２、
第１２層 １．１５＜ｎＬｄ＜１．２７

（実施例４）
図７、図８に示すように、実施例４の反射防止膜は、屈折率１．４５〜１．５４までの範囲のいずれの基板上においても、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率１．５％以下、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率２．０％以下となっている。

具体的には、図８に示すように、屈折率１．４８の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．０４％、平均０．６９％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．４７％、平均１．０５％である。
また、屈折率１．４５の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．１７％、平均０．６９％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．６５％、平均１．１２％である。
さらにまた、屈折率１．５４の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．２３％、平均０．７５％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．３３％、平均０．９７％である。

（実施例５）
図８、図９に示すように、実施例５の反射防止膜は、屈折率１．５４〜１．６４までの範囲のいずれの基板においても、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率１．５％以下、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率２．０％以下となっている。

具体的には、図８に示すように、屈折率１．６０の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大０．９８％、平均０．７２％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．３３％、平均１．０５％である。
また、屈折率１．５４の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．２９％、平均０．７１％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．６０％、平均１．１６％である。
さらにまた、屈折率１．６４の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．１２％、平均０．７６％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．３２％、平均１．００％である。

（実施例６）
図８、図１０に示すように、実施例６の反射防止膜は、屈折率１．６５〜１．８０までの範囲のいずれの基板上においても、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率１．５％以下、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率２．０％以下となっている。

具体的には、図８に示すように、屈折率１．７０の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大０．９２、平均０．７１％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．２６％、平均１．０５％である。
また、屈折率１．６５の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．２２％、平均０．７０％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．５４％、平均１．１５％である。
さらにまた、屈折率１．８０の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．３０％、平均０．８３％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．５７％、平均０．９９％である。

（実施例７〜９）
図１１は、実施例７、実施例８、及び実施例９に係る反射防止膜の層構成を示す表である。図１２は、実施例７に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。図１３は、実施例７、実施例８、及び実施例９に係る反射防止膜の平均反射率及び最大反射率を示す表である。図１４は、実施例８に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。図１５は、実施例９に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。

図１１においては、各層の光学膜厚を示している。
図１２においては、基板の屈折率ｎが１．４８、１．４５、１．５４である場合を、破線、点線、実線でそれぞれ示している。図１４においては、基板の屈折率ｎが１．６０、１．５４、１．６４である場合を、破線、点線、実線でそれぞれ示している。図１５においては、基板の屈折率ｎが１．７０、１．６５、１．８０である場合を、破線、点線、実線でそれぞれ示している。図１３においては、図１２、１４、１５に示す基板について、平均反射率及び最大反射率を示している。

実施例７〜９の反射防止膜は、図１１に示すように、基板上に、高屈折率物質としてのＴａ_２Ｏ_５（ｎＨ＝屈折率２．２２）と、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２（屈折率ｎＬ＝１．４５）及びＭｇＦ_２（屈折率ｎＬ＝１．３８）と、を交互に積層させた１２層の積層体である。高屈折率物質としてのＴａ_２Ｏ_５は、基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層に配置され、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２は、基板側から順に、第２、第４、第６、第８、及び第１０層に配置され、低屈折率物質としてのＭｇＦ_２は第１２層に配置されている。

ここで、積層体の各層において、屈折率ｎＨ、ｎＬと物理膜厚ｄの積である光学膜厚が、次の各式を満足している。この光学膜厚は、設計波長５５０ｎｍにおける、設計波長／４＝１．００とした値である。
第１層 ０．１１＜ｎＨｄ＜０．２５、
第２層 ０．３３＜ｎＬｄ＜０．７２、
第３層 ０．３３＜ｎＨｄ＜０．６０、
第４層 ０．２３＜ｎＬｄ＜０．５４、
第５層 ０．６３＜ｎＨｄ＜０．８８、
第６層 ０．０８＜ｎＬｄ＜０．２２、
第７層 １．２３＜ｎＨｄ＜２．２９、
第８層 ０．０６＜ｎＬｄ＜０．１５、
第９層 ０．５９＜ｎＨｄ＜０．９４、
第１０層 ０．３４＜ｎＬｄ＜０．４４、
第１１層 ０．２３＜ｎＨｄ＜０．４２、
第１２層 １．１５＜ｎＬｄ＜１．２７

（実施例７）
図１２、図１３に示すように、実施例７の反射防止膜は、屈折率１．４５〜１．５４までの範囲のいずれの基板上においても、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率１．５％以下、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率２．０％以下となっている。

具体的には、図１３に示すように、屈折率１．４８の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大０．９７％、平均０．７５％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．１３％、平均０．９２％である。
また、屈折率１．４５の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大０．９８％、平均０．７３％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．３５％、平均０．９７％である。
さらにまた、屈折率１．５４の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．３１％、平均０．８３％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．２３％、平均０．８７％である。

（実施例８）
図１３、図１４に示すように、実施例８の反射防止膜は、屈折率１．５４〜１．６４までの範囲のいずれの基板においても、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率１．５％以下、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率２．０％以下となっている。

具体的には、図１３に示すように、屈折率１．６０の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．１１％、平均０．８２％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．２３％、平均１．０１％である。
また、屈折率１．５４の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．２２％、平均０．８１％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．６３％、平均１．１０％である。
さらにまた、屈折率１．６４の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．１５％、平均０．８７％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．３９％、平均０．９９％である。

（実施例９）
図１３、図１５に示すように、実施例９の反射防止膜は、屈折率１．６５〜１．８０までの範囲のいずれの基板上においても、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率１．５％以下、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率２．０％以下となっている。

具体的には、図１３に示すように、屈折率１．７０の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．０１％、平均０．７５％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．１２％、平均１．０．９１％である。
また、屈折率１．６５の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．１１％、平均０．７４％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．５２％、平均０．９９％である。
さらにまた、屈折率１．８０の基板上に形成した場合、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍで反射率は最大１．２８％、平均０．８７％であり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍで反射率は最大１．４９％、平均０．８８％である。

（実施例１０〜１３）
図１６は、実施例１０に係る反射防止膜の層構成を示す表である。図１７は、実施例１０に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。図１８は、実施例１０、実施例１１、実施例１２、及び実施例１３に係る反射防止膜の平均反射率及び最大反射率を示す表である。図１９は、実施例１１に係る反射防止膜の層構成を示す表である。図２０は、実施例１１に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。図２１は、実施例１２に係る反射防止膜の層構成を示す表である。図２２は、実施例１２に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。図２３は、実施例１３に係る反射防止膜の層構成を示す表である。図２４は、実施例１３に係る反射防止膜の反射率特性を示すグラフである。

図１６、図１９、図２１、及び図２３においては、各層の光学膜厚を示している。
図１８においては、実施例１０〜１３について、平均反射率及び最大反射率を示している。

ここで、積層体の各層において、屈折率ｎＨ、ｎＬと物理膜厚ｄの積である光学膜厚が、次の各式を満足している。この光学膜厚は、設計波長５５０ｎｍにおける、設計波長／４＝１．００とした値である。
第１層 ０．１１＜ｎＨｄ＜０．２５、
第２層 ０．３３＜ｎＬｄ＜０．７２、
第３層 ０．３３＜ｎＨｄ＜０．６０、
第４層 ０．２３＜ｎＬｄ＜０．５４、
第５層 ０．６３＜ｎＨｄ＜０．８８、
第６層 ０．０８＜ｎＬｄ＜０．２２、
第７層 １．２３＜ｎＨｄ＜２．２９、
第８層 ０．０６＜ｎＬｄ＜０．１５、
第９層 ０．５９＜ｎＨｄ＜０．９４、
第１０層 ０．３４＜ｎＬｄ＜０．４４、
第１１層 ０．２３＜ｎＨｄ＜０．４２、
第１２層 １．１５＜ｎＬｄ＜１．２７

（実施例１０）
実施例１０の反射防止膜は、図１６に示すように、屈折率１．４９の基板上に、高屈折率物質としてのＴａ_２Ｏ_５（ｎＨ＝屈折率２．２２）と、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２（屈折率ｎＬ＝１．４５）及びＭｇＦ_２（屈折率ｎＬ＝１．３８）と、を交互に積層させた１２層の積層体である。高屈折率物質としてのＴａ_２Ｏ_５は、基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層に配置され、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２は、基板側から順に、第２、第４、第６、第８、及び第１０層に配置され、低屈折率物質としてのＭｇＦ_２は第１２層（最表層）に配置されている。

図１７、図１８に示すように、実施例１０の反射防止膜は、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍでは反射率が最大１．２６％、平均０．９３％であり１．５％以下となり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍでは反射率が最大０．９７％、平均０．７５％であり２．０％以下の分光特性を示す。

（実施例１１）
実施例１１の反射防止膜は、図１９に示すように、屈折率１．５７の基板上に、高屈折率物質としてのＨｆＯ_２（屈折率ｎＨ＝１．９９）と、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２（屈折率ｎＬ＝１．４５）及びＭｇＦ_２（屈折率ｎＬ＝１．３８）と、を交互に積層させた１２層の積層体である。高屈折率物質としてのＨｆＯ_２は、基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層に配置され、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２は、基板側から順に、第２、第４、第６、第８、及び第１０層に配置され、低屈折率物質としてのＭｇＦ_２は第１２層（最表層）に配置されている。

図１８、図２０に示すように、実施例１１の反射防止膜は、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍでは反射率が最大１．３９％、平均０．９３％であり１．５％以下となり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍでは反射率が最大１．１６％、平均０．７９％であり２．０％以下の分光特性を示す。

（実施例１２）
実施例１２の反射防止膜は、図２１に示すように、屈折率１．５７の基板上に、高屈折率物質としてのＴｉＯ_２（屈折率ｎＨ＝２．３２）と、低屈折率物質としてのＭｇＦ_２（屈折率ｎＬ＝１．３８）と、を交互に積層させた１２層の積層体である。高屈折率物質としてのＴｉＯ_２は、基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層に配置され、低屈折率物質としてのＭｇＦ_２は、基板側から順に、第２、第４、第６、第８、第１０、及び第１２層（最表層）に配置されている。

図１８、図２２に示すように、実施例１２の反射防止膜は、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍでは反射率が最大１．３０％、平均０．９３％であって１．５％以下となり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍでは反射率が最大０．９３％、平均０．７４％であり２．０％以下の分光特性を示す。

（実施例１３）
上述の実施例において、光学部品の表面との密着度を高めたり、反射防止膜を施した光学部品の最表層の撥水性・防曇性・耐久性を高めるなどの目的で、光学部品と第１層との間、及び／又は、第１２層のさらに外側に、光学特性に大きな影響を与えない範囲内で、別の層を付与してもよい。

この例として、実施例１３の反射防止膜は、実施例１０と同様の層材料を備えた積層体において、第１２層の外側にＳｉＯ_２のオーバーコートを行っている。
すなわち、実施例１３の反射防止膜は、図２３に示すように、屈折率１．４９の基板上に、高屈折率物質としてのＴａ_２Ｏ_５（屈折率ｎＨ＝２．２２）と、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２（屈折率ｎＬ＝１．４５）及びＭｇＦ_２（屈折率ｎＬ＝１．３８）と、を交互に積層させた１２層の積層体の最表層上に、第１３層としてＳｉＯ_２が積層されている。ここで、高屈折率物質としてのＴａ_２Ｏ_５は、基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層に配置され、低屈折率物質としてのＳｉＯ_２は、基板側から順に、第２、第４、第６、第８、第１０、及び第１３層に配置され、低屈折率物質としてのＭｇＦ_２は第１２層に配置されている。

図１８、図２４に示すように、実施例１３の反射防止膜は、波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍでは反射率が最大１．２６％、平均０．９３％であり１．５％以下となり、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍでは反射率が最大０．９７％、平均０．７５％であり２．０％以下の分光特性を示す。

以上のように、本発明に係る反射防止膜は、対物レンズに可視光から近赤外域までの波長範囲の反射防止膜が必要となる多光子顕微鏡に有用である。

１０１ レーザ光源
１０２ 多層膜フィルタ
１０３ 観察台
Ｓ 観察対象

Claims (6)

1. 屈折率ｎＨが１．９５〜２．３２の高屈折率物質と屈折率ｎＬが１．３５〜１．４６の低屈折率物質を交互に積層させた１２層の積層体を有し、
   波長範囲４００ｎｍ〜６８０ｎｍの反射率が１．５％以下であり、かつ、波長範囲６８０ｎｍ〜１３５０ｎｍの反射率が２．０％以下であることを特徴とする反射防止膜。
2. 前記積層体が形成される基板側から順に、第１、第３、第５、第７、第９、及び第１１層が高屈折率層であり、第２、第４、第６、第８、第１０、及び第１２層が低屈折率層であり、
   前記積層体の各層において、屈折率と物理膜厚ｄの積である光学膜厚が、次の各式を満足することを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜。
   第１層 ０．１１＜ｎＨｄ＜０．２５、
   第２層 ０．３３＜ｎＬｄ＜０．７２、
   第３層 ０．３３＜ｎＨｄ＜０．６０、
   第４層 ０．２３＜ｎＬｄ＜０．５４、
   第５層 ０．６３＜ｎＨｄ＜０．８８、
   第６層 ０．０８＜ｎＬｄ＜０．２２、
   第７層 １．２３＜ｎＨｄ＜２．２９、
   第８層 ０．０６＜ｎＬｄ＜０．１５、
   第９層 ０．５９＜ｎＨｄ＜０．９４、
   第１０層 ０．３４＜ｎＬｄ＜０．４４、
   第１１層 ０．２３＜ｎＨｄ＜０．４２、
   第１２層 １．１５＜ｎＬｄ＜１．２７
3. 前記高屈折率物質はＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２、又はそれらとＬａ、Ｚｒの混合物であり、前記低屈折率物質はＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２、又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜。
4. 前記基板の屈折率は１．４８〜１．８の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の反射防止膜が形成された前記基板を２枚以上備えたことを特徴とする光学系。
6. 請求項５に記載の光学系を有することを特徴とする光学機器。

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