JP2015084024A - Antireflection film, optical element, and optical equipment - Google Patents

Antireflection film, optical element, and optical equipment Download PDF

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理絵 石松
Rie Ishimatsu
理絵 石松
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antireflection film having good antireflection characteristics.SOLUTION: An antireflection film 100 formed on a substrate 1 includes a rugged structure having a pitch smaller than 400 nm and an intermediate layer 2. The rugged structure has a thickness of 165 nm or more and 300 nm or less and has an effective refractive index for light at a center wavelength of 550 nm, varying from a value of 1.35 or more and 1.58 or less on an intermediate layer side toward a light incidence side. The substrate has a refractive index of 1.40 or more and 1.75 or less to the above light. The intermediate layer includes, successively deposited from the substrate side, a first layer having a refractive index n1 to the above light and a physical film thickness d1, a second layer having a refractive index n2 and a physical film thickness d2, a third layer having a refractive index n3 and a physical film thickness d3, and a fourth layer having a refractive index n4 and a physical film thickness d4, satisfying 1.55≤n1≤1.70, 1.35≤n2≤1.52, 1.85≤n3≤2.40, 1.35≤n4≤1.52, 10nm≤n1d1≤260nm, 10nm≤n2d2≤45nm, 5nm≤n3d3≤35nm, and n4d4≤125nm.

Description

本発明は、微細凹凸構造を含み、反射防止機能等を有する反射防止膜に関する。   The present invention relates to an antireflection film having a fine concavo-convex structure and having an antireflection function or the like.

レンズ等の光学素子の表面には、不要な反射を防止するために、一般にマルチコートと呼ばれる誘電体多層膜が形成されることが多い。また、反射防止機能を有する反射防止膜としては、微細凹凸構造を利用したものも知られている。   In order to prevent unnecessary reflection, a dielectric multilayer film generally called a multi-coat is often formed on the surface of an optical element such as a lens. As an antireflection film having an antireflection function, a film using a fine uneven structure is also known.

例えば、特許文献1には、ナノ多孔質膜やナノ微粒子膜により構成される屈折率が低い層を最上層(基材から最も遠い層)に用いた反射防止膜が開示されている。特許文献1では、この反射防止膜において、精度良く成膜できる100nm以上の膜厚を有する薄膜のみにより構成することによって、製造時における膜厚変動による性能劣化を小さくしており、特に垂直に入射する光に対して高い性能が維持できると説明されている。また、特許文献2には、実質的な屈折率(有効屈折率)が光入射側から基材側に向かって連続的に変化する反射防止膜であって、酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶を最上層に用いたものが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses an antireflection film in which a layer having a low refractive index composed of a nanoporous film or a nanoparticulate film is used as the uppermost layer (the layer farthest from the substrate). In Patent Document 1, this antireflection film is composed of only a thin film having a film thickness of 100 nm or more that can be formed with high accuracy, thereby reducing performance deterioration due to film thickness fluctuations during manufacturing, and in particular incident vertically. It is described that high performance can be maintained with respect to light. Patent Document 2 discloses an antireflection film in which a substantial refractive index (effective refractive index) continuously changes from the light incident side to the base material side, and is a plate-shaped material mainly composed of aluminum oxide. A crystal using the uppermost layer is disclosed.

特開2012−78597号公報JP 2012-78597 A 特開2008−233880号公報JP 2008-233880 A

しかしながら、特許文献1にて開示された反射防止膜は、薄膜干渉を用いて反射を抑えるため、干渉条件が崩れる斜入射、特に45度以上の入射角での光入射に対して反射防止性能が大きく劣化する可能性がある。また、開角が大きいレンズのレンズ面に成膜すると、周辺部と中心部とで均一な膜厚で成膜することが難しく、中心部で膜厚を最適化しても周辺部で膜厚が最適ではなくなり、反射率特性が悪化しやすい。   However, since the antireflection film disclosed in Patent Document 1 suppresses reflection using thin film interference, it has antireflection performance against oblique incidence in which the interference condition is broken, particularly light incidence at an incident angle of 45 degrees or more. There is a possibility of significant deterioration. In addition, when a film is formed on the lens surface of a lens having a large opening angle, it is difficult to form a film with a uniform film thickness at the peripheral part and the central part. It is not optimal and the reflectance characteristics are likely to deteriorate.

一方、特許文献2には、膜の設計値(屈折率構造)や反射防止特性の詳細が開示されていない。   On the other hand, Patent Document 2 does not disclose details of the design value of the film (refractive index structure) and antireflection characteristics.

本発明は、屈折率が1.75以下の基材に対して成膜され、良好な反射防止特性(波長特性および入射角特性)が得られる反射防止膜を提供する。   The present invention provides an antireflection film which is formed on a base material having a refractive index of 1.75 or less and can provide good antireflection characteristics (wavelength characteristics and incident angle characteristics).

本発明の反射防止膜は、基材上に形成され、400nmより小さいピッチで形成された凹凸構造と、該凹凸構造と基材との間に形成された中間層とを有する。凹凸構造の厚さは165nm以上300nm以下である。中心波長550nmの光に対する凹凸構造の有効屈折率は中間層側での1.35以上1.58以下の値から光入射側に向かって変化する。中心波長550nmの光に対する基材の屈折率は1.40以上1.75以下である。中間層は、基材側から順に積層された、中心波長550nmの光に対して屈折率がn1で物理膜厚がd1である第1層と、中心波長550nmの光に対して屈折率がn2で物理膜厚がd2である第2層と、中心波長550nmの光に対して屈折率がn3で物理膜厚がd3である第3層と、 中心波長550nmの光に対して屈折率がn4で物理膜厚がd4である第4層とにより構成されている。そして、以下の条件を満足することを特徴とする。
1.55≦n1≦1.70
1.35≦n2≦1.52
1.85≦n3≦2.40
1.35≦n4≦1.52
10nm≦n1d1≦260nm
10nm≦n2d2≦45nm
5nm≦n3d3≦35nm
n4d4≦125nm
なお、光学ガラスと、該光学ガラスを基材として、その表面に形成された上記反射防止膜とを有する光学素子や、該光学素子を含む光学系も、本発明の一側面を構成する。
The antireflection film of the present invention has a concavo-convex structure formed on a substrate and having a pitch smaller than 400 nm, and an intermediate layer formed between the concavo-convex structure and the substrate. The thickness of the concavo-convex structure is 165 nm or more and 300 nm or less. The effective refractive index of the concavo-convex structure with respect to light having a central wavelength of 550 nm changes from a value of 1.35 to 1.58 on the intermediate layer side toward the light incident side. The refractive index of the substrate with respect to light having a central wavelength of 550 nm is 1.40 or more and 1.75 or less. The intermediate layer is laminated in order from the substrate side, the first layer having a refractive index n1 and a physical film thickness d1 with respect to light having a central wavelength of 550 nm, and the refractive index having a refractive index n2 with respect to light having a central wavelength of 550 nm. A second layer having a physical film thickness of d2, a third layer having a refractive index of n3 and a physical film thickness of d3 for light having a central wavelength of 550 nm, and a refractive index of n4 having light having a physical wavelength of 550 nm. And a fourth layer having a physical film thickness of d4. And it is characterized by satisfying the following conditions.
1.55 ≦ n1 ≦ 1.70
1.35 ≦ n2 ≦ 1.52
1.85 ≦ n3 ≦ 2.40
1.35 ≦ n4 ≦ 1.52
10 nm ≦ n1d1 ≦ 260 nm
10 nm ≦ n2d2 ≦ 45 nm
5nm ≦ n3d3 ≦ 35nm
n4d4 ≦ 125nm
Note that an optical element having an optical glass and the antireflection film formed on the surface of the optical glass as a base material and an optical system including the optical element also constitute one aspect of the present invention.

本発明によれば、中心波長550nmの光に対する屈折率が1.40以上1.75以下の基材上に成膜される反射膜として、良好な反射防止特性(波長特性および入射角特性)を有する反射防止膜を実現することができる。そして、この反射防止膜が形成された光学素子を光学機器に用いることにより、優れた光学特性を有する光学機器を実現することができる。   According to the present invention, as a reflective film formed on a substrate having a refractive index with respect to light having a central wavelength of 550 nm of 1.40 or more and 1.75 or less, good antireflection characteristics (wavelength characteristics and incident angle characteristics) are obtained. An antireflection film having the same can be realized. An optical device having excellent optical characteristics can be realized by using the optical element on which the antireflection film is formed for an optical device.

本発明の代表的な実施例である反射防止膜の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the anti-reflective film which is a typical Example of this invention. 本発明の実施例1である反射防止膜の屈折率構造、反射率特性および中間層の膜厚が±10%変動したとき0°入射時と45°入射時の反射率変動を示す図。The figure which shows the reflectance fluctuation | variation at the time of 0 degree incidence and 45 degree incidence when the refractive index structure of the anti-reflective film which is Example 1 of this invention, a reflectance characteristic, and the film thickness of an intermediate | middle layer change ± 10%. 本発明の実施例2である反射防止膜の反射率特性を示す図。The figure which shows the reflectance characteristic of the anti-reflective film which is Example 2 of this invention. 本発明の実施例3である反射防止膜の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the antireflection film which is Example 3 of this invention. 本発明の実施例4である反射防止膜の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the antireflection film which is Example 4 of this invention. 本発明の実施例5である反射防止膜の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the antireflection film which is Example 5 of this invention. 本発明の実施例6である反射防止膜の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the antireflection film which is Example 6 of this invention. 本発明の実施例7および実施例8である反射防止膜の反射率特性を示す図。The figure which shows the reflectance characteristic of the anti-reflective film which is Example 7 and Example 8 of this invention. 本発明の実施例9である反射防止膜の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the antireflection film which is Example 9 of this invention. 本発明の実施例10である反射防止膜の反射率特性を示す図。The figure which shows the reflectance characteristic of the anti-reflective film which is Example 10 of this invention. 本発明の実施例11である反射防止膜の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the antireflection film which is Example 11 of this invention. 本発明の実施例12である反射防止膜の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the antireflection film which is Example 12 of this invention. 本発明の実施例13である反射防止膜の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the antireflection film which is Example 13 of this invention. 本発明の実施例14である光学機器を示す図。FIG. 18 shows an optical apparatus that is Embodiment 14 of the present invention. 比較例1および比較例2において中間層の膜厚が±10%変動した場合の0°入射時および45°入射時の反射率変動を示す図。The figure which shows the reflectance fluctuation | variation at the time of 0 degree incidence and 45 degree incidence when the film thickness of an intermediate | middle layer fluctuates +/- 10% in the comparative example 1 and the comparative example 2. FIG. 比較例2の反射率特性を示す図。FIG. 6 is a graph showing the reflectance characteristics of Comparative Example 2. 比較例3の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the comparative example 3. 比較例4〜6の反射率特性を示す図。The figure which shows the reflectance characteristic of Comparative Examples 4-6. 比較例7の反射率特性を示す図。FIG. 10 is a graph showing the reflectance characteristics of Comparative Example 7. 比較例8の屈折率構造および反射率特性を示す図。The figure which shows the refractive index structure and reflectance characteristic of the comparative example 8.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1(A)には、本発明の代表的な実施例としての反射防止膜の構成を模式的に示している。なお、以下の説明において、屈折率および光学膜厚の値は、この反射防止膜に入射する中心波長550nmの光に対する屈折率および光学膜厚である。   FIG. 1A schematically shows the configuration of an antireflection film as a typical embodiment of the present invention. In the following description, the values of the refractive index and the optical film thickness are the refractive index and the optical film thickness for light having a central wavelength of 550 nm incident on the antireflection film.

基材としての光学基板1は、屈折率が1.40以上1.75以下の光学ガラスもしくは光学プラスチックにより形成され、その表面(基材上)に実施例の反射防止膜100が形成されている。   The optical substrate 1 as a base material is formed of optical glass or optical plastic having a refractive index of 1.40 or more and 1.75 or less, and the antireflection film 100 of the embodiment is formed on the surface (on the base material). .

反射防止膜100は、400nmより小さいピッチで形成された凸部の間に凹部が形成された微細凹凸構造3と、該凹凸構造3と光学基板1との間に形成された中間層2とにより構成されている。   The antireflection film 100 includes a fine concavo-convex structure 3 in which concave portions are formed between convex portions formed with a pitch smaller than 400 nm, and an intermediate layer 2 formed between the concavo-convex structure 3 and the optical substrate 1. It is configured.

光は、その波長よりも小さなピッチの微細構造に入射すると、その構造の詳細にかかわらず微細構造を構成する材料の体積比に準じた屈折率の媒質に入射したように振る舞う性質を持つ。この体積比に準じた屈折率は有効屈折率(neff)と呼ばれ、該有効屈折率は、構造を構成する材料の屈折率nmと空間充填率ffの関係式(1)(Lorentz−Lorenzの式)により定義される。   When light is incident on a fine structure having a pitch smaller than the wavelength, the light behaves as if it is incident on a medium having a refractive index according to the volume ratio of the material constituting the fine structure, regardless of the details of the structure. The refractive index according to this volume ratio is called an effective refractive index (neff), and the effective refractive index is expressed by a relational expression (1) between the refractive index nm of the material constituting the structure and the space filling factor ff (Lorentz-Lorenz). ).

凹凸構造3は、光入射側から中間層側に向かって空間充填率ffが連続的に高くなる構造を持つため、その有効屈折率neffは光入射側から連続的に増加する。光の反射は屈折率の異なる2つの物質の界面で起こるため、このように屈折率が連続的に変化する構造では反射波が発生し難く、誘電体多層膜による反射防止膜に比べて波長特性や入射角特性に優れた反射防止性能を実現することができる。 Since the concavo-convex structure 3 has a structure in which the space filling factor ff continuously increases from the light incident side toward the intermediate layer side, the effective refractive index neff continuously increases from the light incident side. Reflection of light occurs at the interface between two materials with different refractive indices, and thus a structure in which the refractive index continuously changes is less likely to generate a reflected wave. Compared to an antireflection film using a dielectric multilayer film, the wavelength characteristics And anti-reflection performance with excellent incident angle characteristics.

反射防止膜100が高い反射防止性能を持つためには、凹凸構造3の膜厚は165nm以上300nm以下であることが必要である。膜厚が165nm未満になると、高い反射防止性能が得られる波長域が狭くなり、特に可視光波長域における長波長側の波長域(650〜700nm付近)の反射率が高くなってしまう。さらに、入射角が45度以上でも高性能な反射防止性能を必要とする場合には、凹凸構造3の膜厚は190nm以上であることが好ましい。一方、凹凸構造3の膜厚が300nmより厚くなると、散乱が大きくなり、透過率が低下する。   In order for the antireflection film 100 to have high antireflection performance, the film thickness of the concavo-convex structure 3 needs to be 165 nm or more and 300 nm or less. When the film thickness is less than 165 nm, the wavelength range where high antireflection performance is obtained becomes narrow, and in particular, the reflectance in the long wavelength side wavelength range (around 650 to 700 nm) in the visible light wavelength range becomes high. Furthermore, when high-performance antireflection performance is required even when the incident angle is 45 degrees or more, the film thickness of the concavo-convex structure 3 is preferably 190 nm or more. On the other hand, when the film thickness of the concavo-convex structure 3 is greater than 300 nm, scattering increases and the transmittance decreases.

上記のような屈折率および膜厚の凹凸構造3が実現できれば、その製造方法は特に限定されない。ただし、量産性を考慮すると、真空成膜法や液相法(ゾルゲル法)により成膜した酸化アルミニウム(アルミナ)を含有する膜を水蒸気処理あるいは温水浸漬処理することで板状結晶(花弁)として形成する方法が好ましい。酸化アルミニウムを用いる場合、凹凸構造3の有効屈折率は、中間層側(基材側)での1.35以上1.58以下の値から最も光入射側での1.0に向かって連続的に変化(減少)する。   If the uneven structure 3 having the above-described refractive index and film thickness can be realized, the manufacturing method is not particularly limited. However, considering mass productivity, a film containing aluminum oxide (alumina) formed by a vacuum film formation method or a liquid phase method (sol-gel method) is treated as a plate crystal (petal) by steam treatment or hot water immersion treatment. The forming method is preferred. When aluminum oxide is used, the effective refractive index of the concavo-convex structure 3 is continuous from a value of 1.35 to 1.58 on the intermediate layer side (base material side) to 1.0 on the most light incident side. Change (decrease).

さらに、凹凸構造3は、中間層側、より具体的には、中間層2に接する部分に、有効屈折率が厚さ方向に変化しない均質部(凹凸構造が形成されていない部分)が残存していてもよい。例えば、上記のように酸化アルミニウム膜を水蒸気や温水で処理する場合には、表層に酸化アルミニウムの板状結晶が析出して凹凸構造を形成するが、その下に不定形の酸化アルミニウム層としての均質部を残存させることができる。このとき、処理時間、処理温度、材料中の酸化アルミニウムの含有量や安定化剤および触媒等の添加物含有量を制御することで、残存する均質部の膜厚を制御することができる。   Furthermore, in the concavo-convex structure 3, a homogeneous portion (a portion where the concavo-convex structure is not formed) where the effective refractive index does not change in the thickness direction remains on the intermediate layer side, more specifically, on the portion in contact with the intermediate layer 2. It may be. For example, when the aluminum oxide film is treated with water vapor or warm water as described above, a plate-like crystal of aluminum oxide is deposited on the surface layer to form a concavo-convex structure. A homogeneous part can remain. At this time, the film thickness of the remaining homogeneous portion can be controlled by controlling the treatment time, the treatment temperature, the content of aluminum oxide in the material, and the content of additives such as stabilizers and catalysts.

ただし、これは酸化アルミニウム膜を水蒸気や温水で処理する場合に限られず、例えばナノインプリントによって光学素子の表面に微細凹凸構造を形成する場合にも均質部を形成することは可能である。また、均質部の屈折率は、凹凸構造の根元部分とほぼ一致させてもよい。   However, this is not limited to the case where the aluminum oxide film is treated with water vapor or warm water. For example, a homogeneous portion can be formed even when a fine concavo-convex structure is formed on the surface of the optical element by nanoimprinting. Further, the refractive index of the homogeneous portion may be made substantially coincident with the root portion of the concavo-convex structure.

一方、凹凸構造3は、通常の蒸着膜等の均質膜と比較して緻密性が低いため、外界からの水分が凹凸構造3を通過して光学基板1に影響を与える可能性がある。そこで、凹凸構造3と光学基板1との間に多層膜である中間層2を設けることで、反射防止膜としての安定性を向上させることができる。ここで、より安定性を高めるためには、中間層2を構成する薄膜層のうち少なくとも1層は、光学基板1より屈折率が高く、緻密な層であることが好ましい。さらに、屈折率が1.40から1.75と広い範囲に設定される光学基板1に対して良好な反射率特性を維持するためには、中間層2を構成する薄膜層のうち少なくとも1層は、光学基板1より屈折率が高いH層であることが好ましい。さらに、光学基板1と該H層との屈折率差は0.1以上であることが好ましく、0.15以上であるとさらに好ましい。   On the other hand, the concavo-convex structure 3 has a lower density than a homogeneous film such as a normal vapor deposition film, and therefore moisture from the outside may pass through the concavo-convex structure 3 and affect the optical substrate 1. Therefore, by providing the intermediate layer 2 that is a multilayer film between the concavo-convex structure 3 and the optical substrate 1, the stability as an antireflection film can be improved. Here, in order to further improve the stability, at least one of the thin film layers constituting the intermediate layer 2 is preferably a dense layer having a refractive index higher than that of the optical substrate 1. Further, in order to maintain good reflectance characteristics with respect to the optical substrate 1 whose refractive index is set in a wide range of 1.40 to 1.75, at least one of the thin film layers constituting the intermediate layer 2 is used. Is preferably an H layer having a refractive index higher than that of the optical substrate 1. Furthermore, the refractive index difference between the optical substrate 1 and the H layer is preferably 0.1 or more, and more preferably 0.15 or more.

中間層2を構成する各薄膜の製造方法は特に限定されず、液相法や真空蒸着法、スパッタ法等の任意のプロセスを選定することができる。ただし、より緻密性の高い膜を成膜するためには、ドライプロセスが好ましく、スパッタ法がより好ましい。   The manufacturing method of each thin film which comprises the intermediate | middle layer 2 is not specifically limited, Arbitrary processes, such as a liquid phase method, a vacuum evaporation method, and a sputtering method, can be selected. However, in order to form a denser film, a dry process is preferable, and a sputtering method is more preferable.

上記のように広い屈折率範囲を持つ光学基板1に対して良好な特性を得るために、中間層2は、図1(A)に示すような4層構造とする。ここで、中間層2において積層された4層を、光学基板側から順に、屈折率がn1で物理膜厚がd1である第1層と、屈折率がn2で物理膜厚がd2である第2層と、屈折率がn3で物理膜厚がd3である第3層と、屈折率がn4で物理膜厚がd4である第4層とする。このとき、第1から第4層は、以下の条件を満足する必要がある。
1.55≦n1≦1.70 (2)
1.35≦n2≦1.52 (3)
1.85≦n3≦2.40 (4)
1.35≦n4≦1.52 (5)
また、式(2)〜(5)のいずれかの数値範囲(上限値および下限値ののうち少なくとも一方)を以下のようにすることがより望ましい。
In order to obtain good characteristics for the optical substrate 1 having a wide refractive index range as described above, the intermediate layer 2 has a four-layer structure as shown in FIG. Here, the four layers stacked in the intermediate layer 2 are arranged in order from the optical substrate side, a first layer having a refractive index of n1 and a physical film thickness of d1, and a first layer having a refractive index of n2 and a physical film thickness of d2. There are two layers, a third layer having a refractive index of n3 and a physical film thickness of d3, and a fourth layer having a refractive index of n4 and a physical film thickness of d4. At this time, the first to fourth layers need to satisfy the following conditions.
1.55 ≦ n1 ≦ 1.70 (2)
1.35 ≦ n2 ≦ 1.52 (3)
1.85 ≦ n3 ≦ 2.40 (4)
1.35 ≦ n4 ≦ 1.52 (5)
Moreover, it is more desirable that the numerical range (at least one of the upper limit value and the lower limit value) in any one of the formulas (2) to (5) is as follows.

1.60≦n1≦1.65 (2a)
1.37≦n2≦1.47 (3a)
2.00≦n3≦2.35 (4a)
1.37≦n4≦1.47 (5a)
式(2)〜(5)(または式(2a)〜(5a))の屈折率範囲を満たせば、第1層から第4層の材料は特に限定されない。第1層から第4層の材料としては、例えばSiO,MgO,Al,Y,MgO,ZrO、HfO,Ta,Ta等の金属酸化物や、LaF,CeF,NdF,MgF,CaF等の金属フッ化物の単体や、それらの化合物を用いることができる。光学基板1の材質によっては大気にさらされることで表面に成分が溶け出して、光学基板1の表面にくもりや着色が生じる、「ヤケ」と呼ばれる現象を引き起こす場合がある。これを防ぐためには、第1層の材料にAlやSiONを用いることが好ましい。また、第4層は、反応性が低く大気中でも安定的な膜であることが好ましく、例えばSiOを用いることができる。
1.60 ≦ n1 ≦ 1.65 (2a)
1.37 ≦ n2 ≦ 1.47 (3a)
2.00 ≦ n3 ≦ 2.35 (4a)
1.37 ≦ n4 ≦ 1.47 (5a)
If the refractive index range of Formula (2)-(5) (or Formula (2a)-(5a)) is satisfy | filled, the material of a 1st layer-a 4th layer will not be specifically limited. Examples of the material of the first layer to the fourth layer include metal oxides such as SiO 2 , MgO 2 , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , HfO 2 , Ta 2 O 5 , Ta 2 O 5. Or a simple substance of a metal fluoride such as LaF 3 , CeF 3 , NdF 3 , MgF 2 , CaF 2, or a compound thereof can be used. Depending on the material of the optical substrate 1, exposure to the atmosphere may cause components to dissolve on the surface, which may cause a phenomenon called “burning” in which the surface of the optical substrate 1 is cloudy or colored. In order to prevent this, it is preferable to use Al 2 O 3 or SiON as the material of the first layer. The fourth layer is preferably a film having low reactivity and stable in the air, and for example, SiO 2 can be used.

また、4層構造の中間層2において良好な反射率特性を得るためには、第1から第4層の光学膜厚(屈折率n1〜n4×物理膜厚d1〜d4)は、以下の条件を満足する必要がある。
10nm≦n1d1≦260nm (6)
10nm≦n2d2≦45nm (7)
5nm≦n3d3≦35nm (8)
n4d4≦125nm (9)
なお、式(9)におけるn4d4の下限値は、10nm(以上)であることが好ましい。
In order to obtain good reflectance characteristics in the intermediate layer 2 having a four-layer structure, the optical film thickness (refractive index n1 to n4 × physical film thickness d1 to d4) of the first to fourth layers is as follows. Need to be satisfied.
10 nm ≦ n1d1 ≦ 260 nm (6)
10 nm ≦ n2d2 ≦ 45 nm (7)
5 nm ≦ n3d3 ≦ 35 nm (8)
n4d4 ≦ 125 nm (9)
In addition, it is preferable that the lower limit of n4d4 in Formula (9) is 10 nm (or more).

光学基板1の屈折率より第1層の屈折率が高い場合には、第1層の光学膜厚は、
130nm≦n1d1≦260nm (6a)
を満足することが望ましい。また、光学基板1の屈折率より第1層の屈折率が低い場合には、第1層の光学膜厚は、
10nm≦n1d1≦60nm (6b)
を満足することが望ましい。これは、光学基板1と第1層との屈折率の大小関係により、光学基板1と第1層との界面で発生する反射波の位相が変化するためである。
When the refractive index of the first layer is higher than the refractive index of the optical substrate 1, the optical film thickness of the first layer is
130 nm ≦ n1d1 ≦ 260 nm (6a)
It is desirable to satisfy When the refractive index of the first layer is lower than the refractive index of the optical substrate 1, the optical film thickness of the first layer is
10 nm ≦ n1d1 ≦ 60 nm (6b)
It is desirable to satisfy This is because the phase of the reflected wave generated at the interface between the optical substrate 1 and the first layer changes due to the refractive index relationship between the optical substrate 1 and the first layer.

さらに、式(6)〜(9)のいずれかの数値範囲(上限値および下限値ののうち少なくとも一方)を以下のようにすることがより望ましい。
20nm≦n1d1≦240nm (6c)
12nm≦n2d2≦42nm (7a)
10nm≦n3d3≦30nm (8a)
n4d4≦120nm (9a)
凹凸構造3が均質部を含む場合には、その均質部の屈折率をnaとし、物理膜厚をdaとするとき、屈折率naおよび該均質部の光学膜厚(nada)と第4層の光学膜厚(n4d4)との和が、
1.35≦na≦1.58 (10)
90nm≦n4d4+nada≦125nm (11)
を満足する必要がある。
Furthermore, it is more desirable to set the numerical value range (at least one of the upper limit value and the lower limit value) of any one of the formulas (6) to (9) as follows.
20 nm ≦ n1d1 ≦ 240 nm (6c)
12 nm ≦ n2d2 ≦ 42 nm (7a)
10 nm ≦ n3d3 ≦ 30 nm (8a)
n4d4 ≦ 120 nm (9a)
When the concavo-convex structure 3 includes a homogeneous portion, when the refractive index of the homogeneous portion is na and the physical film thickness is da, the refractive index na and the optical film thickness (nada) of the homogeneous portion and the fourth layer The sum with the optical film thickness (n4d4) is
1.35 ≦ na ≦ 1.58 (10)
90 nm ≦ n4d4 + nada ≦ 125 nm (11)
Need to be satisfied.

さらに、式(10),(11)のいずれかの数値範囲(上限値および下限値ののうち少なくとも一方)を以下のようにすることがより望ましい。
1.40≦na≦1.54 (10a)
100nm≦n4d4+nada≦120nm (11a)
これは、均質部と第4層が実質的に1つの層として機能しているためである。このような構成とすることで、均質部の膜厚を任意に制御することが難しい場合にも、第4層の膜厚を任意に制御することで所望の特性を得ることができる。均質部と第4層とを実質的に1つの層として機能させるため、均質部と第4層の屈折率差は0.1以下であること、すなわち、
0≦|na−n4|≦0.1 (12)
であることが好ましい。さらに、0.05以下であること、すなわち、
0≦|na−n4|≦0.05 (12a)
であることがより好ましい。
Furthermore, it is more desirable that the numerical range (at least one of the upper limit value and the lower limit value) in any one of the expressions (10) and (11) is as follows.
1.40 ≦ na ≦ 1.54 (10a)
100 nm ≦ n4d4 + nada ≦ 120 nm (11a)
This is because the homogeneous portion and the fourth layer substantially function as one layer. By adopting such a configuration, even when it is difficult to arbitrarily control the film thickness of the homogeneous portion, desired characteristics can be obtained by arbitrarily controlling the film thickness of the fourth layer. In order for the homogeneous portion and the fourth layer to function substantially as one layer, the refractive index difference between the homogeneous portion and the fourth layer is 0.1 or less, that is,
0 ≦ | na−n4 | ≦ 0.1 (12)
It is preferable that Furthermore, it is 0.05 or less, that is,
0 ≦ | na−n4 | ≦ 0.05 (12a)
It is more preferable that

一方、凹凸構造3に均質層がない場合においても、凹凸構造3のうち最も光学基板側(中間層側)の部分の有効屈折率neffmaxと第4層の屈折率との差は0.1以下であること、すなわち、
0≦|neffmax−n4|≦0.1 (13)
であることが好ましい。さらに、0.05以下であること、すなわち、
0≦|neffmax−n4|≦0.05 (13a)
であることがより好ましい。これにより、凹凸構造3と中間層2との界面での反射波を抑えることができ、反射防止性能を向上させることができる。
On the other hand, even when the concavo-convex structure 3 does not have a homogeneous layer, the difference between the effective refractive index n effmax of the concavo-convex structure 3 on the most optical substrate side (intermediate layer side) and the refractive index of the fourth layer is 0.1. That is:
0 ≦ | n effmax −n4 | ≦ 0.1 (13)
It is preferable that Furthermore, it is 0.05 or less, that is,
0 ≦ | n effmax −n4 | ≦ 0.05 (13a)
It is more preferable that Thereby, the reflected wave in the interface of the uneven structure 3 and the intermediate | middle layer 2 can be suppressed, and antireflection performance can be improved.

実施例の反射防止膜を形成する光学素子は、レンズ、プリズム、フライアイインテグレータ等の様々な光学素子を含む。また、反射防止膜を備えた光学素子は、撮像光学系、走査光学系、投射光学系等、カメラ、ビデオカメラ、双眼鏡、複写機、プリンタ、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ等に用いられる各種光学機器の光学系を構成する光学素子として使用することができる。   The optical element that forms the antireflection film of the embodiment includes various optical elements such as a lens, a prism, and a fly eye integrator. In addition, the optical element provided with the antireflection film is an imaging optical system, a scanning optical system, a projection optical system, etc., of various optical devices used for cameras, video cameras, binoculars, copying machines, printers, projectors, head mounted displays, etc. It can be used as an optical element constituting an optical system.

実施例1の反射防止膜は、屈折率が1.585の光学基板1上に、4層構造の中間層2を形成し、さらにその上に凹凸構造3が形成されている。中間層2は、屈折率が1.621でAlを主成分とする第1層と、屈折率が1.459でSiOを主成分とする第2層と、屈折率が2.127でTaを主成分とする第3層と、屈折率が1.459でSiOにより形成された第4層とにより構成されている。中間層2を構成する4つの層は、それぞれ真空蒸着法により形成した。また、4つの層のそれぞれの光学膜厚は、第1層が210nm、第2層が15nm、第3層が16nm、第4層が109nmである。 In the antireflection film of Example 1, an intermediate layer 2 having a four-layer structure is formed on an optical substrate 1 having a refractive index of 1.585, and an uneven structure 3 is formed thereon. The intermediate layer 2 has a refractive index of 1.621 and a first layer containing Al 2 O 3 as a main component, a refractive index of 1.459 and a second layer containing SiO 2 as a main component, and a refractive index of 2. 127, a third layer mainly composed of Ta 2 O 5 and a fourth layer made of SiO 2 having a refractive index of 1.459. The four layers constituting the intermediate layer 2 were each formed by a vacuum deposition method. The optical thicknesses of the four layers are 210 nm for the first layer, 15 nm for the second layer, 16 nm for the third layer, and 109 nm for the fourth layer.

また、凹凸構造3は、ゾルゲル法によりスピンコートで成膜した酸化アルミニウムを主成分とする膜を温水浸漬処理することで形成した。この方法で形成された反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を図2(A)に示す。凹凸構造3は、中間層側から光入射側に向かって屈折率が1.504から連続的に1に向かって減少し、その物理膜厚は224nmである。膜厚方向に対する屈折率の変化は一定ではなく、光入射側に近い領域の方が中間層2に近い領域より屈折率の変化が小さい。このような構造は必ずしも必要ではないが、より波長特性や入射角特性に優れた反射防止特性を実現できる。   In addition, the concavo-convex structure 3 was formed by subjecting a film mainly composed of aluminum oxide formed by spin coating by a sol-gel method to a hot water immersion treatment. The refractive index with respect to the thickness direction of the antireflection film formed by this method is shown in FIG. In the concavo-convex structure 3, the refractive index continuously decreases from 1.504 toward 1 from the intermediate layer side toward the light incident side, and the physical film thickness is 224 nm. The change in the refractive index with respect to the film thickness direction is not constant, and the change in the refractive index is smaller in the region closer to the light incident side than in the region closer to the intermediate layer 2. Although such a structure is not necessarily required, it is possible to realize an antireflection characteristic that is more excellent in wavelength characteristics and incident angle characteristics.

図2(B)に、本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。なお、図中の0、15,30,45,60は反射防止膜への光の入射角(単位は度)を示す。図2(B)から分かるように、本実施例の反射防止膜は、入射角が0度のとき、400nmで反射率が1%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、入射角が45度のときも、可視全域(400〜700nm)の広い波長域で反射率が0.6%以下という高性能な反射防止性能を実現している。   FIG. 2B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. In the figure, 0, 15, 30, 45, and 60 indicate the incident angle (unit: degrees) of light to the antireflection film. As can be seen from FIG. 2B, when the incident angle is 0 degree, the antireflection film of this example has a reflectance of 1% or less at 400 nm, a reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm, and 650 nm. It has excellent antireflection performance with a reflectance of 0.4% or less at ˜700 nm. Further, even when the incident angle is 45 degrees, a high-performance antireflection performance with a reflectance of 0.6% or less is realized in a wide wavelength range of the entire visible range (400 to 700 nm).

図2(C),(D)には、入射角が0度および45度のときに本実施例の反射防止膜のうち真空蒸着法により形成した中間層2の膜厚が最大±10%ばらついた場合の反射率の計算値を示す。なお、膜厚のばらつきは、第1層から第4層それぞれに対して、乱数によって中心値−10%〜中心値+10%の間で均等に発生させており、反射率の計算値には同様の計算を100回繰り返したときの各波長での最大値および最小値を示している。図2(C),(D)6より、本実施例の反射防止膜は、中間層2が最大10%ばらついた場合にも、可視波長域(400〜700nm)で1.0%以下の反射率特性を維持できることが分かる。つまり、製造ばらつきやレンズ面内のばらつきに影響され難いことが分かる。
(比較例1)
本発明の実施例1と同様に、入射角が0度および45度のとき、特許文献1の数値実施例1に示された反射防止膜の中間層相当部分(低屈折率層を除く層)の膜厚が最大10%の膜厚でばらついた場合の反射率の計算値を比較例1として図15(A),(B)に示す。なお、反射率の波長特性が特許文献1で開示された結果と多少異なるのは、各層の屈折率分散が異なるためである。
2 (C) and 2 (D), the film thickness of the intermediate layer 2 formed by the vacuum deposition method of the antireflection film of this example varies up to ± 10% when the incident angles are 0 degree and 45 degrees. In this case, the calculated value of reflectance is shown. Note that the variation in film thickness is uniformly generated between the first layer to the fourth layer by a random number between the central value −10% and the central value + 10%, and the calculated reflectance is the same. The maximum value and the minimum value at each wavelength when the above calculation is repeated 100 times are shown. 2 (C) and 2 (D) 6, the antireflection film of this example has a reflection of 1.0% or less in the visible wavelength region (400 to 700 nm) even when the intermediate layer 2 varies up to 10%. It can be seen that the rate characteristic can be maintained. In other words, it can be seen that it is difficult to be affected by manufacturing variations and variations in the lens surface.
(Comparative Example 1)
Similarly to Example 1 of the present invention, when the incident angles are 0 degree and 45 degrees, the portion corresponding to the intermediate layer of the antireflection film shown in Numerical Example 1 of Patent Document 1 (a layer excluding the low refractive index layer) FIGS. 15A and 15B show the calculated values of the reflectance when the film thickness varies with a film thickness of 10% at maximum as Comparative Example 1. FIG. The reason why the wavelength characteristic of the reflectance is slightly different from the result disclosed in Patent Document 1 is that the refractive index dispersion of each layer is different.

図2(C),(D)と図15(A),(B)との比較により、本発明の実施例1は、特許文献1の数値実施例1より中間層の膜厚のばらつきに対して良好な特性を示すことが分かる。特に45度入射での特性に大きな差が出ることが分かる。これは、特許文献1は、最上層がナノ微粒子からなる層(入射波長より細かい微細構造を持つ層)であるが、本発明の実施例1とは異なり最上層も厚さ方向に屈折率が均一であるためである。つまり、特許文献1は、最上層を含めた4層の薄膜による多層膜干渉により反射率を下げる仕組みであるため、膜厚がばらついた場合や入射角が大きい場合等の干渉条件が崩れる条件で反射率特性が低下する。一方、本発明の実施例1の微細凹凸構造は、厚さ方向に屈折率が連続的に変化することにより反射波を発生させ難い構成であり、さらに中間層2を最適化することで膜厚がばらついた場合にも良好な反射防止膜を実現できる。   2 (C), (D) and FIGS. 15 (A), 15 (B), Example 1 of the present invention is more sensitive to variations in the thickness of the intermediate layer than Numerical Example 1 of Patent Document 1. It can be seen that it exhibits good characteristics. In particular, it can be seen that there is a large difference in characteristics at 45 ° incidence. In Patent Document 1, the uppermost layer is a layer composed of nano-particles (a layer having a fine structure smaller than the incident wavelength), but unlike the first embodiment of the present invention, the uppermost layer also has a refractive index in the thickness direction. This is because it is uniform. In other words, since Patent Document 1 is a mechanism for lowering reflectivity by multilayer film interference by four thin films including the uppermost layer, interference conditions such as when the film thickness varies or when the incident angle is large are destroyed. Reflectivity characteristics are degraded. On the other hand, the fine concavo-convex structure of Example 1 of the present invention has a configuration in which it is difficult to generate a reflected wave by the refractive index continuously changing in the thickness direction, and the film thickness is optimized by optimizing the intermediate layer 2. A good anti-reflection film can be realized even when there is variation.

実施例2は、第4層の光学膜厚が120nmであることを除いて、実施例1と同様の構成である。図3に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図3から分かるように、本実施例の反射防止膜も、入射角が0度のとき400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。さらに、入射角が45度のときも、400〜700nmで反射率が0.5%以下という高い反射防止性能を実現している。
(比較例2)
比較例2は、第4層の光学膜厚が131nmであることを除いて、実施例1と同様の構成を有する。図16に本比較例の反射防止膜の反射率特性を示す。図16から分かるように、本比較例では、0度入射のときに400nmで反射率が1.0%を、450nmでは0.2%を超えている。この比較例から、入射角0度のときに400nmで反射率が1%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止特性を得るには、第4層の光学膜厚を125nm以下にする必要がある。
Example 2 has the same configuration as Example 1 except that the optical thickness of the fourth layer is 120 nm. FIG. 3 shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. As can be seen from FIG. 3, the antireflection film of this example also has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm when the incident angle is 0 degree, a reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm, and 650 nm to 700 nm. And has an excellent antireflection performance with a reflectance of 0.4% or less. Furthermore, even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 0.5% or less at 400 to 700 nm is realized.
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 has the same configuration as Example 1 except that the optical thickness of the fourth layer is 131 nm. FIG. 16 shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this comparative example. As can be seen from FIG. 16, in this comparative example, the reflectance is 1.0% at 400 nm when incident at 0 degree, and exceeds 0.2% at 450 nm. From this comparative example, when the incident angle is 0 degree, the reflectance is 1% or less at 400 nm, the reflectance is 0.2% or less at 450 nm to 650 nm, and the reflectance is 0.4% or less at 650 nm to 700 nm. In order to obtain the prevention characteristic, the optical film thickness of the fourth layer needs to be 125 nm or less.

実施例3の反射防止膜は、屈折率が1.440の光学基板1上に形成された4層構造の中間層2と、さらにその上に形成された凹凸構造3とにより構成されている。中間層2は、屈折率が1.621でAlを主成分とする第1層と、屈折率が1.459でSiOを主成分とする第2層と、屈折率が2.127でTaを主成分とする第3層と、屈折率が1.459でSiOからなる第4層とにより構成されている。これら第1層から第4層はいずれも真空蒸着法により形成した。また、光学膜厚は、第1層が138nm、第2層が22nm、第3層が26nm、第4層が51nmである。 The antireflection film of Example 3 is composed of an intermediate layer 2 having a four-layer structure formed on the optical substrate 1 having a refractive index of 1.440, and a concavo-convex structure 3 formed thereon. The intermediate layer 2 has a refractive index of 1.621 and a first layer containing Al 2 O 3 as a main component, a refractive index of 1.459 and a second layer containing SiO 2 as a main component, and a refractive index of 2. The third layer 127 is composed of a third layer mainly composed of Ta 2 O 5 and the fourth layer is composed of SiO 2 having a refractive index of 1.459. These first to fourth layers were all formed by vacuum deposition. The optical thicknesses of the first layer are 138 nm, the second layer is 22 nm, the third layer is 26 nm, and the fourth layer is 51 nm.

凹凸構造3は、中間層側の1.534から光入射側の1.0まで連続的に減少し、その物理膜厚は187nmである。また、凹凸構造3の中間層側の部分には、屈折率1.534の均質層が光学膜厚37nmで形成されている。本実施例における凹凸構造3は、実施例1と同様の方法で形成したが、スピンコート時の成膜条件や温水浸漬処理の条件を調整することにより、凹凸構造3の中間層側の部分に均質層が形成され、凹凸構造3の根元および均質部の屈折率が実施例1より高くなっている。本実施例の反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を図4(A)に示す。   The concavo-convex structure 3 continuously decreases from 1.534 on the intermediate layer side to 1.0 on the light incident side, and has a physical film thickness of 187 nm. In addition, a homogeneous layer having a refractive index of 1.534 is formed with an optical film thickness of 37 nm on the intermediate layer side portion of the concavo-convex structure 3. The concavo-convex structure 3 in this example was formed by the same method as in Example 1, but by adjusting the film forming conditions during spin coating and the conditions of the hot water immersion treatment, A homogeneous layer is formed, and the refractive index of the root and the homogeneous part of the concavo-convex structure 3 is higher than that of the first embodiment. FIG. 4A shows the refractive index in the thickness direction of the antireflection film of this example.

図4(B)に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図4(B)から分かるように、本実施例の反射防止膜は、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、実施例1や実施例2と比較すると凹凸構造3の膜厚が薄いため、45度以上の高入射角で反射特性が若干低下しているが、それでも入射角が45度のときに400〜700nmで反射率が1.6%以下という高い反射防止性能を実現している。   FIG. 4B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. As can be seen from FIG. 4B, the antireflection film of this example has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm and an reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm when the incident angle is 0 degree. Excellent antireflection performance with a reflectance of 0.4% or less at 650 nm to 700 nm. Further, since the thickness of the concavo-convex structure 3 is smaller than that of Example 1 or Example 2, the reflection characteristics are slightly deteriorated at a high incident angle of 45 degrees or more, but it is still 400 when the incident angle is 45 degrees. A high antireflection performance with a reflectance of 1.6% or less at ˜700 nm is realized.

実施例4の反射防止膜は、凹凸構造3の物理膜厚が170nmであることを除いて、実施例3と同様の構成である。本実施例の反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を図5(A)に示す。   The antireflection film of Example 4 has the same configuration as that of Example 3 except that the concavo-convex structure 3 has a physical film thickness of 170 nm. The refractive index with respect to the thickness direction of the antireflection film of this example is shown in FIG.

また、図5(B)に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図4(B)と比較すると、凹凸構造3の膜厚が薄くなったことにより450nm以下における反射率が低下し、650nm以上における反射率が増加している。しかし、本実施例の反射防止膜も、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能が得られている。また。入射角が45度のときも、400〜700nmで反射率が2.0%以下という高い反射防止性能を実現している。
(比較例3)
比較例3の反射防止膜は、凹凸構造の物理膜厚が160nmであることを除いて、実施例3と同様の構成を有する。本比較例の反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を図17(A)に示す。
FIG. 5B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. Compared with FIG. 4B, the reflectance at 450 nm or less is reduced and the reflectance at 650 nm or more is increased due to the thin film thickness of the uneven structure 3. However, the antireflection film of this example also has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm when the incident angle is 0 degree, a reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm, and a reflectance at 650 nm to 700 nm. Excellent antireflection performance of 0.4% or less is obtained. Also. Even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 2.0% or less at 400 to 700 nm is realized.
(Comparative Example 3)
The antireflection film of Comparative Example 3 has the same configuration as that of Example 3 except that the physical thickness of the concavo-convex structure is 160 nm. The refractive index with respect to the thickness direction of the antireflection film of this comparative example is shown in FIG.

また、図17(B)に本比較例の反射防止膜の反射率特性を示す。図17(B)から分かるように、本比較例では、0度入射のときに700nmで反射率が0.4%を超えている。このように、凹凸構造の物理膜厚が165nm未満となると、長波長側で反射率特性が低下してしまう。このため、実施例において良好な反射防止性能を得るためには、凹凸構造3の物理膜厚は165nm以上である必要がある。一方、凹凸構造3の物理膜厚が300nmより厚くなると、構造起因の散乱が顕著になり好ましくない。このため、凹凸構造3の物理膜厚は、165nm以上300nm以下である必要がある。   FIG. 17B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this comparative example. As can be seen from FIG. 17B, in this comparative example, the reflectivity exceeds 0.4% at 700 nm when incident at 0 degree. Thus, when the physical film thickness of the concavo-convex structure is less than 165 nm, the reflectance characteristics are deteriorated on the long wavelength side. For this reason, in order to obtain good antireflection performance in the examples, the physical film thickness of the concavo-convex structure 3 needs to be 165 nm or more. On the other hand, if the physical film thickness of the concavo-convex structure 3 is thicker than 300 nm, scattering due to the structure becomes remarkable, which is not preferable. For this reason, the physical film thickness of the uneven structure 3 needs to be 165 nm or more and 300 nm or less.

実施例5の反射防止膜は、屈折率が1.585の光学基板1上に形成された4層構造の中間層2と、さらにその上に形成された凹凸構造3とにより構成されている。中間層2は、屈折率が1.621でAlを主成分とする第1層と、屈折率が1.459でSiOを主成分とする第2層と、屈折率が2.127でTaを主成分とする第3層と、屈折率が1.459でSiOからなる第4層とにより構成されている。これら第1層から第4層はいずれも真空蒸着法により形成した。光学膜厚は、第1層が165nm、第2層が15nm、第3層が11nm、第4層が107nmである。 The antireflection film of Example 5 is constituted by an intermediate layer 2 having a four-layer structure formed on the optical substrate 1 having a refractive index of 1.585, and a concavo-convex structure 3 formed thereon. The intermediate layer 2 has a refractive index of 1.621 and a first layer containing Al 2 O 3 as a main component, a refractive index of 1.459 and a second layer containing SiO 2 as a main component, and a refractive index of 2. The third layer 127 is composed of a third layer mainly composed of Ta 2 O 5 and the fourth layer is composed of SiO 2 having a refractive index of 1.459. These first to fourth layers were all formed by vacuum deposition. The optical thicknesses of the first layer are 165 nm, the second layer is 15 nm, the third layer is 11 nm, and the fourth layer is 107 nm.

また、凹凸構造3は、中間層側の1.504から光入射側の1.0まで連続的に減少し、その物理膜厚は224nmである。凹凸構造3は、実施例1と同様の方法で形成した。本実施例の反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を図6(A)に示す。   The uneven structure 3 continuously decreases from 1.504 on the intermediate layer side to 1.0 on the light incident side, and the physical film thickness is 224 nm. The uneven structure 3 was formed by the same method as in Example 1. The refractive index with respect to the thickness direction of the antireflection film of this example is shown in FIG.

また、図6(B)に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図6(B)から分かるように、本実施例の反射防止膜は、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、入射角が45度のときも、400〜700nmで反射率が0.6%以下という高い反射防止性能を実現している。
(比較例4)
比較例4の反射防止膜は、第3層の光学膜厚が4nmであることを除いて、実施例5と同様の構成を有する。図18(A)に本比較例の反射防止膜の反射率特性を示す。図18(A)から分かるように、本比較例では0度入射のときに450nmで反射率が0.2%を超えている。このことから、第3層の光学膜厚が5nm未満となると、短波長側で反射率特性が低下することが分かる。また、同様の検討の結果、光学膜厚が42nmを超えると、長波長側の反射率特性が低下することが分かった。このため、実施例において良好な反射率特性を得るためには、第3層の光学膜厚は5nm以上で、42nmより薄い35nm以下である必要がある。さらに、第3層の屈折率が1.85未満になると、上記光学膜厚の条件を満たす場合でも波長域が狭くなることが分かった。このため、第3層の屈折率は1.85以上であることが必要であり、1.98以上であることがより望ましい。
FIG. 6B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. As can be seen from FIG. 6B, the antireflection film of this example has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm and an reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm when the incident angle is 0 degree. Excellent antireflection performance with a reflectance of 0.4% or less at 650 nm to 700 nm. Further, even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 0.6% or less at 400 to 700 nm is realized.
(Comparative Example 4)
The antireflection film of Comparative Example 4 has the same configuration as that of Example 5 except that the optical thickness of the third layer is 4 nm. FIG. 18A shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this comparative example. As can be seen from FIG. 18A, in this comparative example, the reflectivity exceeds 0.2% at 450 nm when incident at 0 degree. From this, it can be seen that when the optical film thickness of the third layer is less than 5 nm, the reflectance characteristic decreases on the short wavelength side. Further, as a result of the same examination, it was found that when the optical film thickness exceeds 42 nm, the reflectance characteristic on the long wavelength side is deteriorated. Therefore, in order to obtain good reflectance characteristics in the examples, the optical thickness of the third layer needs to be 5 nm or more and 35 nm or less, which is thinner than 42 nm. Furthermore, it was found that when the refractive index of the third layer is less than 1.85, the wavelength range is narrowed even when the optical film thickness condition is satisfied. For this reason, the refractive index of the third layer needs to be 1.85 or more, and more preferably 1.98 or more.

実施例6の反射防止膜は、屈折率が1.699の光学基板1上に形成された4層構造の中間層2と、さらにその上に形成された凹凸構造3とにより構成されている。中間層2は、屈折率が1.621でAlを主成分とする第1層と、屈折率が1.459でSiOを主成分とする第2層と、屈折率が2.127でTaを主成分とする第3層と、屈折率が1.459でSiOからなる第4層とにより構成されている。これら第1層から第4層はいずれも真空蒸着法により形成した。光学膜厚は、第1層が23nm、第2層が29nm、第3層が25nm、第4層が58nmである。 The antireflection film of Example 6 is composed of an intermediate layer 2 having a four-layer structure formed on the optical substrate 1 having a refractive index of 1.699, and a concavo-convex structure 3 formed thereon. The intermediate layer 2 has a refractive index of 1.621 and a first layer containing Al 2 O 3 as a main component, a refractive index of 1.459 and a second layer containing SiO 2 as a main component, and a refractive index of 2. The third layer 127 is composed of a third layer mainly composed of Ta 2 O 5 and the fourth layer is composed of SiO 2 having a refractive index of 1.459. These first to fourth layers were all formed by vacuum deposition. The optical thickness is 23 nm for the first layer, 29 nm for the second layer, 25 nm for the third layer, and 58 nm for the fourth layer.

また、凹凸構造3は、中間層側の1.504から光入射側の1.0まで連続的に減少し、その物理膜厚は242nmである。また、凹凸構造3の中間層側の部分には、屈折率1.504の均質層が光学膜厚58nmで形成されている。なお、本実施例の凹凸構造3は実施例1と同様の方法で形成したが、スピンコート時の成膜条件や温水浸漬処理の条件を調整することにより、凹凸構造の中間層側の部分に均質層が形成され、凹凸構造3の根元および均質部の屈折率が実施例1より高くなっている。本実施例の反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を図7(A)に示す。   The uneven structure 3 continuously decreases from 1.504 on the intermediate layer side to 1.0 on the light incident side, and the physical film thickness is 242 nm. In addition, a uniform layer having a refractive index of 1.504 is formed at an optical film thickness of 58 nm on the intermediate layer side portion of the concavo-convex structure 3. The uneven structure 3 of this example was formed by the same method as in Example 1. However, by adjusting the film forming conditions during spin coating and the conditions of the hot water immersion treatment, the uneven structure 3 was formed on the intermediate layer side portion of the uneven structure. A homogeneous layer is formed, and the refractive index of the root and the homogeneous part of the concavo-convex structure 3 is higher than that of the first embodiment. FIG. 7A shows the refractive index with respect to the thickness direction of the antireflection film of this example.

また、図7(B)に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図7(B)から分かるように、本実施例の反射防止膜は、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、入射角が45度のときも400〜700nmで反射率が0.5%以下という高い反射防止性能を実現している。   FIG. 7B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. As can be seen from FIG. 7B, the antireflection film of this example has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm and an reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm when the incident angle is 0 degree. Excellent antireflection performance with a reflectance of 0.4% or less at 650 nm to 700 nm. Further, even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 0.5% or less at 400 to 700 nm is realized.

実施例7の反射防止膜は、第2層の光学膜厚が15nmであることを除いて、実施例6と同様の構成を有する。図8(A)に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図7(B)と比較すると、第2層の光学膜厚が薄くなったことにより、450nm以下での反射率が実施例6に比べて若干増加している。しかし、本実施例の反射防止膜も、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、入射角が45度のときも、400〜700nmで反射率が0.4%以下という高い反射防止性能を実現している。   The antireflection film of Example 7 has the same configuration as that of Example 6 except that the optical film thickness of the second layer is 15 nm. FIG. 8A shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. Compared with FIG. 7B, the reflectance at 450 nm or less is slightly increased as compared with Example 6 because the optical film thickness of the second layer is reduced. However, the antireflection film of this example also has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm when the incident angle is 0 degree, a reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm, and a reflectance at 650 nm to 700 nm. Excellent antireflection performance of 0.4% or less. Further, even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 0.4% or less at 400 to 700 nm is realized.

実施例8の反射防止膜は、第2層の光学膜厚が32nmであることを除いて、実施例6と同様の構成を有する。図8(B)に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図7(B)と比較すると、第2層の光学膜厚が薄くなったことにより、500nm付近での反射率が実施例6に比べて若干増加している。しかし、本実施例の反射防止膜も、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、入射角が45度のときも、400〜700nmで反射率が0.5%以下という高い反射防止性能を実現している。
(比較例5)
比較例5の反射防止膜は、第2層の光学膜厚が8nmであることを除いて、実施例6と同様の構成を有する。図18(B)に本比較例の反射防止膜の反射率特性を示す。図18(B)から分かるように、本比較例では、0度入射のときに450nm以下の反射率特性が低下し、特に400nmで反射率が1.0%を、さらに450nmで0.2%を超える。
(比較例6)
比較例6の反射防止膜は、第2層の光学膜厚が44nmであることを除いて、実施例6と同様の構成を有する。図18(C)に本比較例の反射防止膜の反射率特性を示す。図18(C)から分かるように、本比較例では、0度入射のときに450nm以上の反射率特性が低下し、特に500nmで反射率が0.2%を超える。
The antireflection film of Example 8 has the same configuration as that of Example 6 except that the optical film thickness of the second layer is 32 nm. FIG. 8B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. Compared with FIG. 7B, the reflectance in the vicinity of 500 nm is slightly increased as compared with Example 6 due to the decrease in the optical film thickness of the second layer. However, the antireflection film of this example also has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm when the incident angle is 0 degree, a reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm, and a reflectance at 650 nm to 700 nm. Excellent antireflection performance of 0.4% or less. Further, even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 0.5% or less at 400 to 700 nm is realized.
(Comparative Example 5)
The antireflection film of Comparative Example 5 has the same configuration as that of Example 6 except that the optical film thickness of the second layer is 8 nm. FIG. 18B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this comparative example. As can be seen from FIG. 18 (B), in this comparative example, the reflectance characteristic of 450 nm or less is reduced when incident at 0 degree, and the reflectance is particularly 1.0% at 400 nm and 0.2% at 450 nm. Over.
(Comparative Example 6)
The antireflection film of Comparative Example 6 has the same configuration as that of Example 6 except that the optical thickness of the second layer is 44 nm. FIG. 18C shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this comparative example. As can be seen from FIG. 18C, in this comparative example, the reflectivity characteristic of 450 nm or more is lowered when the incident angle is 0 degree, and the reflectivity exceeds 0.2% particularly at 500 nm.

比較例5,6から分かるように、実施例において良好な反射率特性を得るためには、第2層の光学膜厚は10nm以上42nm以下であることが望ましい。   As can be seen from Comparative Examples 5 and 6, the optical thickness of the second layer is desirably 10 nm or more and 42 nm or less in order to obtain good reflectance characteristics in the examples.

実施例9の反射防止膜は、屈折率が1.585の光学基板1上に形成された4層構造の中間層2と、さらにその上に形成された凹凸構造3とにより構成されている。中間層2は、屈折率が1.621でAlを主成分とする第1層と、屈折率が1.459でSiOを主成分とする第2層と、屈折率が2.127でTaを主成分とする第3層と、屈折率が1.459でSiOからなる第4層とにより構成されている。これら第1層から第4層はいずれも真空蒸着法により形成した。光学膜厚は、第1層が210nm、第2層が15nm、第3層が16nm、第4層が69nmである。 The antireflection film of Example 9 is composed of an intermediate layer 2 having a four-layer structure formed on the optical substrate 1 having a refractive index of 1.585, and a concavo-convex structure 3 formed thereon. The intermediate layer 2 has a refractive index of 1.621 and a first layer containing Al 2 O 3 as a main component, a refractive index of 1.459 and a second layer containing SiO 2 as a main component, and a refractive index of 2. The third layer 127 is composed of a third layer mainly composed of Ta 2 O 5 and the fourth layer is composed of SiO 2 having a refractive index of 1.459. These first to fourth layers were all formed by vacuum deposition. The optical thickness is 210 nm for the first layer, 15 nm for the second layer, 16 nm for the third layer, and 69 nm for the fourth layer.

また、凹凸構造3は、中間層側の1.504から光入射側の1.0まで連続的に減少し、その物理膜厚は224nmである。また、凹凸構造3の中間層側の部分には、屈折率1.504の均質層が光学膜厚51nmで形成されている。なお、本実施例の凹凸構造3は実施例1と同様の方法で形成したが、温水浸漬処理の条件を調整することにより、凹凸構造の中間層側の部分に均質層が形成されている。本実施例の反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を図9(A)に示す。   The uneven structure 3 continuously decreases from 1.504 on the intermediate layer side to 1.0 on the light incident side, and the physical film thickness is 224 nm. In addition, a homogeneous layer having a refractive index of 1.504 is formed at an optical film thickness of 51 nm on the intermediate layer side portion of the concavo-convex structure 3. In addition, although the uneven | corrugated structure 3 of a present Example was formed by the method similar to Example 1, the homogeneous layer is formed in the part by the side of the intermediate | middle layer of a concavo-convex structure by adjusting the conditions of a warm water immersion process. The refractive index with respect to the thickness direction of the antireflection film of this example is shown in FIG.

また、図9(B)に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図9(B)から分かるように、本実施例の反射防止膜は、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、入射角が45度のときも、400〜700nmで反射率が0.6%以下という高い反射防止性能を実現している。   FIG. 9B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. As can be seen from FIG. 9B, the antireflection film of this example has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm when the incident angle is 0 degree, and a reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm. Excellent antireflection performance with a reflectance of 0.4% or less at 650 nm to 700 nm. Further, even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 0.6% or less at 400 to 700 nm is realized.

実施例10の反射防止膜は、第1層の光学膜厚が235nmであることを除いて、実施例9と同様の構成を有する。図10に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図9(B)と比較すると、第1層の光学膜厚が厚くなったことにより、450nm以下での反射率が実施例9と比べて若干増加している。しかし、本実施例の反射防止膜も、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、入射角が45度のときも、400〜700nmで反射率が0.7%以下という高い反射防止性能を実現している。
(比較例7)
比較例7の反射防止膜は、第1層の光学膜厚が279nmであることを除いて、実施例9と同様の構成を有する。図19に本比較例の反射防止膜の反射率特性を示す。図19から分かるように、本比較例では、0度入射のときに450nm以下での反射率特性が低下し、特に400nmで反射率が1.0%を、450nmで反射率が0.2%を超える。また、同様に、第1層の光学膜厚が165nm未満になると、0度入射のときに450nm以下での反射率特性が低下し、400nmでの反射率が1.0%を、450nmでの反射率が0.2%を超える。このため、光学基板の屈折率が第1層の屈折率より低い場合に、実施例において良好な反射率特性を得るためには、第1層の膜厚が165nm以上260nm以下であることが望ましい。また、同様の検討から、光学基板1の屈折率が第1層の屈折率より高いときは、第1層の膜厚が10nm以上60nm以下であることが望ましい。
The antireflection film of Example 10 has the same configuration as that of Example 9 except that the optical film thickness of the first layer is 235 nm. FIG. 10 shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. Compared with FIG. 9B, the reflectance at 450 nm or less is slightly increased compared to Example 9 due to the increase in the optical film thickness of the first layer. However, the antireflection film of this example also has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm when the incident angle is 0 degree, a reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm, and a reflectance at 650 nm to 700 nm. Excellent antireflection performance of 0.4% or less. Further, even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 0.7% or less at 400 to 700 nm is realized.
(Comparative Example 7)
The antireflection film of Comparative Example 7 has the same configuration as that of Example 9 except that the optical thickness of the first layer is 279 nm. FIG. 19 shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this comparative example. As can be seen from FIG. 19, in this comparative example, the reflectance characteristic at 450 nm or less is reduced when incident at 0 degree, and the reflectance is particularly 1.0% at 400 nm and the reflectance is 0.2% at 450 nm. Over. Similarly, when the optical film thickness of the first layer is less than 165 nm, the reflectance characteristic at 450 nm or less decreases at 0 degree incidence, and the reflectance at 400 nm is 1.0%, and the reflectance at 450 nm is 450 nm. The reflectivity exceeds 0.2%. For this reason, when the refractive index of the optical substrate is lower than the refractive index of the first layer, the film thickness of the first layer is desirably 165 nm or more and 260 nm or less in order to obtain good reflectance characteristics in the examples. . From the same examination, when the refractive index of the optical substrate 1 is higher than the refractive index of the first layer, the film thickness of the first layer is desirably 10 nm or more and 60 nm or less.

実施例11の反射防止膜は、屈折率が1.404の光学基板1上に形成された4層構造の中間層2と、さらにその上に形成された凹凸構造3とにより構成されている。中間層2は、屈折率が1.621でAlを主成分とする第1層と、屈折率が1.382でMgFを主成分とする第2層と、屈折率が2.323でTiOを主成分とする第3層と、屈折率が1.382でMgFを主成分とする第4層とにより構成されている。これら第1層から第4層はいずれも真空蒸着法により形成した。光学膜厚は、第1層が105nm、第2層が41nm、第3層が30nm、第4層が55nmである。 The antireflection film of Example 11 is composed of an intermediate layer 2 having a four-layer structure formed on the optical substrate 1 having a refractive index of 1.404, and a concavo-convex structure 3 formed thereon. The intermediate layer 2 has a refractive index of 1.621 and a first layer containing Al 2 O 3 as a main component, a refractive index of 1.382 and a second layer containing MgF 2 as a main component, and a refractive index of 2. 323 includes a third layer mainly composed of TiO 2 and a fourth layer mainly composed of MgF 2 having a refractive index of 1.382. These first to fourth layers were all formed by vacuum deposition. The optical film thickness is 105 nm for the first layer, 41 nm for the second layer, 30 nm for the third layer, and 55 nm for the fourth layer.

また、凹凸構造3は、中間層側の1.504から光入射側の1.0まで連続的に減少し、その物理膜厚は216nmである。また、凹凸構造3の中間層側の部分には、屈折率1.504の均質層が光学膜厚62nmで形成されている。なお、本実施例の凹凸構造3は実施例1と同様の方法で形成したが、スピンコート時の成膜条件を調整することにより、凹凸構造の膜厚が実施例1より薄くなっている。本実施例の反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を図11(A)に示す。   The uneven structure 3 continuously decreases from 1.504 on the intermediate layer side to 1.0 on the light incident side, and the physical film thickness is 216 nm. In addition, a homogeneous layer having a refractive index of 1.504 is formed at an optical film thickness of 62 nm on the intermediate layer side portion of the concavo-convex structure 3. The uneven structure 3 of this example was formed by the same method as in Example 1, but the film thickness of the uneven structure was made thinner than that of Example 1 by adjusting the film forming conditions during spin coating. FIG. 11A shows the refractive index with respect to the thickness direction of the antireflection film of this example.

また、図11(B)に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図11(B)から分かるように、本実施例の反射防止膜は、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、入射角が45度のときも、400〜700nmで反射率が0.8%以下という高い反射防止性能を実現している。   FIG. 11B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. As can be seen from FIG. 11B, the antireflection film of this example has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm and an reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm when the incident angle is 0 degree. Excellent antireflection performance with a reflectance of 0.4% or less at 650 nm to 700 nm. Further, even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 0.8% or less at 400 to 700 nm is realized.

実施例12の反射防止膜は、屈折率が1.764の光学基板1上に形成された4層構造の中間層2と、さらにその上に形成された凹凸構造3とにより構成されている。中間層2は、屈折率が1.621でAlを主成分とする第1層と、屈折率が1.459でSiOを主成分とする第2層と、屈折率が2.323でTiOを主成分とする第3層と、屈折率が1.459でSiOを主成分とする第4層とにより構成されている。これら第1層から第4層はいずれも真空蒸着法により形成した。光学膜厚は、第1層が40nm、第2層が13nm、第3層が30nm、第4層が51nmである。 The antireflection film of Example 12 is composed of an intermediate layer 2 having a four-layer structure formed on the optical substrate 1 having a refractive index of 1.644, and a concavo-convex structure 3 formed thereon. The intermediate layer 2 has a refractive index of 1.621 and a first layer containing Al 2 O 3 as a main component, a refractive index of 1.459 and a second layer containing SiO 2 as a main component, and a refractive index of 2. 323 includes a third layer mainly composed of TiO 2 and a fourth layer whose refractive index is 1.459 and mainly composed of SiO 2 . These first to fourth layers were all formed by vacuum deposition. The optical film thickness is 40 nm for the first layer, 13 nm for the second layer, 30 nm for the third layer, and 51 nm for the fourth layer.

また、凹凸構造3は、中間層2側の1.504から光入射側の1.0まで連続的に減少し、その物理膜厚は282nmである。また、凹凸構造3の中間層側の部分には、屈折率1.504の均質層が光学膜厚56nmで形成されている。なお、本実施例の凹凸構造3は実施例1と同様の方法で形成したが、スピンコート時の成膜条件を調整することにより、凹凸構造3の膜厚が実施例1より厚くなっている。本実施例の反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を12(A)に示す。   The uneven structure 3 continuously decreases from 1.504 on the intermediate layer 2 side to 1.0 on the light incident side, and the physical film thickness is 282 nm. In addition, a homogeneous layer having a refractive index of 1.504 is formed at an optical film thickness of 56 nm on the intermediate layer side portion of the concavo-convex structure 3. The uneven structure 3 of this example was formed by the same method as in Example 1, but the film thickness of the uneven structure 3 was thicker than that of Example 1 by adjusting the film formation conditions during spin coating. . The refractive index with respect to the thickness direction of the antireflection film of this example is shown in FIG.

また、図12(B)に本実施例の反射防止膜の反射率特性を示す。図12(B)から分かるように、本実施例の反射防止膜は、入射角が0度のときに400nmで反射率が1.0%以下、450nm〜650nmで反射率が0.2%以下、650nm〜700nmで反射率が0.4%以下という優れた反射防止性能を有する。また、入射角が45度のときも、400〜700nmで反射率が0.5%以下という高い反射防止性能を実現している。
(比較例8)
特許文献2の実施例13に示された反射防止膜にならって作成した比較例8の反射防止膜の構成を示す。本比較例は、特許文献2の実施例13に示された通り、光学基板はS−TIH1(屈折率が1.722)であり、中間層は屈折率が1.59の有機樹脂層の1層のみにより構成されている。本比較例の反射防止膜の厚さ方向に対する屈折率を図20(A)に示す。
FIG. 12B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this example. As can be seen from FIG. 12B, the antireflection film of this example has a reflectance of 1.0% or less at 400 nm and an reflectance of 0.2% or less at 450 nm to 650 nm when the incident angle is 0 degree. Excellent antireflection performance with a reflectance of 0.4% or less at 650 nm to 700 nm. Further, even when the incident angle is 45 degrees, a high antireflection performance of a reflectance of 0.5% or less at 400 to 700 nm is realized.
(Comparative Example 8)
The structure of the anti-reflective film of the comparative example 8 produced according to the anti-reflective film shown by Example 13 of patent document 2 is shown. In this comparative example, as shown in Example 13 of Patent Document 2, the optical substrate is S-TIH1 (refractive index is 1.722), and the intermediate layer is an organic resin layer having a refractive index of 1.59. It consists only of layers. The refractive index with respect to the thickness direction of the antireflection film of this comparative example is shown in FIG.

また、図20(B)に本比較例の反射防止膜の反射率特性を示す。図20(B)から分かるように、本比較例は、入射角0度のときに600nm以下で反射率が0.2%を超え、特に550nm以下では反射率が0.3%以上となり、本発明の実施例(例えば、光学基板1の屈折率が本比較例に近い実施例6)に比べて反射率特性が低い。   FIG. 20B shows the reflectance characteristics of the antireflection film of this comparative example. As can be seen from FIG. 20B, in this comparative example, when the incident angle is 0 degree, the reflectance exceeds 0.2% at 600 nm or less, and particularly at 550 nm or less, the reflectance becomes 0.3% or more. The reflectance characteristic is lower than that of the example of the invention (for example, Example 6 in which the refractive index of the optical substrate 1 is close to this comparative example).

これは、特許文献2の中間層が1層の有機樹脂層のみからなるのに対して、本発明の実施例の中間層は屈折率が互いに異なる4層により構成されているため、より広い波長域で反射率特性を向上させることが可能となるためである。さらに、特許文献2では、有機中間層を用いているが、本発明の実施例では無機材料を真空蒸着法やスパッタ法を用いて形成するため、より緻密で安定性の高い中間層を持つ反射防止膜を実現できる。   This is because the intermediate layer of Patent Document 2 is composed of only one organic resin layer, whereas the intermediate layer of the embodiment of the present invention is composed of four layers having different refractive indexes, so a wider wavelength range. This is because the reflectance characteristics can be improved in the region. Further, in Patent Document 2, an organic intermediate layer is used. In the embodiment of the present invention, since an inorganic material is formed by using a vacuum deposition method or a sputtering method, a reflective layer having a denser and more stable intermediate layer is used. Preventive film can be realized.

図14には、本発明の実施例13である光学機器としての撮像装置を示している。図14において、101は撮像装置としてのデジタルカメラであり、102は実施例1〜12のうちいずれかの反射防止膜が形成された光学素子(レンズ)を用いて構成された撮像光学系である。撮像光学系102は、複数のレンズによって構成されており、これらのレンズ面のうち少なくとも1面に実施例1〜12のうちいずれかの反射防止膜が形成されている。   FIG. 14 shows an imaging apparatus as an optical apparatus that is Embodiment 13 of the present invention. In FIG. 14, reference numeral 101 denotes a digital camera as an image pickup apparatus, and reference numeral 102 denotes an image pickup optical system configured using an optical element (lens) on which any one of the antireflection films of Examples 1 to 12 is formed. . The imaging optical system 102 includes a plurality of lenses, and any one of the antireflection films of Examples 1 to 12 is formed on at least one of these lens surfaces.

このため、本実施例のデジタルカメラ101は、フレアやゴースト等の有害な反射光の発生を抑えることができ、良好な画質の画像が得られる。   For this reason, the digital camera 101 of the present embodiment can suppress generation of harmful reflected light such as flare and ghost, and an image with good image quality can be obtained.

なお、本実施例では光学機器の1例としてデジタルカメラについて説明したが、交換レンズ、双眼鏡および画像投射装置等の各種光学機器の光学系に用いてもよい。   In this embodiment, a digital camera has been described as an example of an optical device. However, the digital camera may be used in an optical system of various optical devices such as an interchangeable lens, binoculars, and an image projection apparatus.

表1に、上記実施例1〜12および比較例1〜8の反射防止膜の構成をまとめて示す。   In Table 1, the structure of the anti-reflective film of the said Examples 1-12 and Comparative Examples 1-8 is shown collectively.

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。   Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.

優れた光学特性を有する反射防止膜を提供でき、各種光学機器に利用できる。   An antireflection film having excellent optical characteristics can be provided and can be used in various optical devices.

1 光学基板
2 中間層
3 凹凸構造
21〜24 中間層の第1〜4層
100 反射防止膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical substrate 2 Intermediate | middle layer 3 Uneven structure 21-24 The 1st-4th layer of an intermediate | middle layer 100 Antireflection film

Claims (5)

基材上に形成される反射防止膜であって、
400nmより小さいピッチで形成された凹凸構造と、
該凹凸構造と前記基材との間に形成された中間層と、を有し、
前記凹凸構造の厚さは165nm以上300nm以下であり、
中心波長550nmの光に対する前記凹凸構造の有効屈折率は前記中間層側での1.35以上1.58以下の値から光入射側に向かって変化し、
中心波長550nmの光に対する前記基材の屈折率は1.40以上1.75以下であり、
前記中間層は、前記基材側から順に積層された、
中心波長550nmの光に対して屈折率がn1で物理膜厚がd1である第1層と、
中心波長550nmの光に対して屈折率がn2で物理膜厚がd2である第2層と、
中心波長550nmの光に対して屈折率がn3で物理膜厚がd3である第3層と、
中心波長550nmの光に対して屈折率がn4で物理膜厚がd4である第4層と、により構成されており、
以下の条件を満足することを特徴とする反射防止膜。
1.55≦n1≦1.70
1.35≦n2≦1.52
1.85≦n3≦2.40
1.35≦n4≦1.52
10nm≦n1d1≦260nm
10nm≦n2d2≦45nm
5nm≦n3d3≦35nm
n4d4≦125nm
An antireflection film formed on a substrate,
A concavo-convex structure formed with a pitch smaller than 400 nm;
An intermediate layer formed between the uneven structure and the substrate,
The uneven structure has a thickness of 165 nm or more and 300 nm or less,
The effective refractive index of the concavo-convex structure for light having a central wavelength of 550 nm changes from a value of 1.35 to 1.58 on the intermediate layer side toward the light incident side,
The refractive index of the base material with respect to light having a central wavelength of 550 nm is 1.40 or more and 1.75 or less,
The intermediate layer was laminated in order from the base material side,
A first layer having a refractive index n1 and a physical film thickness d1 for light having a central wavelength of 550 nm;
A second layer having a refractive index of n2 and a physical thickness of d2 for light having a central wavelength of 550 nm;
A third layer having a refractive index n3 and a physical film thickness d3 for light having a central wavelength of 550 nm;
A fourth layer having a refractive index of n4 and a physical film thickness of d4 with respect to light having a center wavelength of 550 nm,
An antireflection film characterized by satisfying the following conditions.
1.55 ≦ n1 ≦ 1.70
1.35 ≦ n2 ≦ 1.52
1.85 ≦ n3 ≦ 2.40
1.35 ≦ n4 ≦ 1.52
10 nm ≦ n1d1 ≦ 260 nm
10 nm ≦ n2d2 ≦ 45 nm
5nm ≦ n3d3 ≦ 35nm
n4d4 ≦ 125nm
前記凹凸構造は、前記中間層側に、前記有効屈折率が厚さ方向に変化しない均質部を含み、
前記中心波長550nmの光に対して、該均質部の屈折率をnaとし、物理膜厚をdaとするとき、以下の条件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。
1.35≦na≦1.58
90nm≦n4d4+nada≦125nm
The concavo-convex structure includes a homogeneous portion where the effective refractive index does not change in the thickness direction on the intermediate layer side,
2. The antireflection film according to claim 1, wherein the following condition is satisfied when the refractive index of the homogeneous portion is na and the physical film thickness is da for the light having the central wavelength of 550 nm.
1.35 ≦ na ≦ 1.58
90 nm ≦ n4d4 + nada ≦ 125 nm
前記凹凸構造は、酸化アルミニウムを含む材料の板状結晶により形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の反射防止膜。   3. The antireflection film according to claim 1, wherein the uneven structure is formed of a plate-like crystal of a material containing aluminum oxide. 光学ガラスと、
該光学ガラスを前記基材として、その表面に形成された請求項1から3のいずれか一項に記載の反射防止膜とを有することを特徴とする光学素子。
Optical glass,
An optical element comprising the optical glass as the base material and the antireflection film according to any one of claims 1 to 3 formed on a surface thereof.
請求項4に記載の光学素子を含む光学系を有することを特徴とする光学機器。   An optical apparatus comprising an optical system including the optical element according to claim 4.
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