JP2018101132A

JP2018101132A - 反射防止膜及びこれを有する光学素子

Info

Publication number: JP2018101132A
Application number: JP2017238296A
Authority: JP
Inventors: 耕平千葉; Kohei Chiba
Original assignee: Sigma Corp
Current assignee: Sigma Corp
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: JP7098129B2

Abstract

【課題】生産性が良好で、種々の屈折率の基板に対して可視光の広い波長範囲において低反射の反射防止膜を提供する。【解決手段】基板上に、前記基板側から第１層、第２層、第３層、第４層、第５層、第６層までこの順に積層してなる反射防止膜であって、第１層の光学膜厚が０．０４５λ以上、０．９７１λ以下の高屈折率材料であり、前記第２層の光学膜厚が０．０２５λ以上、０．１６６λ以下の低屈折率材料であり、前記第３層の光学膜厚が０．０３８λ以上、０．３７５λ以下の高屈折率材料であり、前記第４層の光学膜厚が０．０４８λ以上、０．１５２λ以下の低屈折率材料であり、前記第５層の光学膜厚が０．０４５λ以上、０．１１９λ以下の高屈折率材料であり、前記第６層の光学膜厚が０．２２８λ以上、０．３３１λ以下で屈折率が１．１０以上、１．３０以下の超低屈折率材料であることを特徴とする構成とした。【選択図】図１

Description

本発明はデジタルカメラ、ビデオカメラなどに用いられる撮影レンズに好適な、可視光帯域の反射防止膜及びこれを有する光学素子に関する。

デジタルカメラやビデオカメラなどに代表されるレンズ表面は、表面反射が原因で発生するゴーストが撮影画像へ影響するのを最小限に防ぐために、反射防止膜が形成されている。また、近年では撮像素子の高性能化や大型化に伴い、レンズの構成枚数が増加する傾向にあり、ズームレンズなどでは２０〜３０枚のレンズにより構成されているものも少なくない。しかしながら、構成するレンズ枚数が増えるとレンズ面が原因で発生するゴーストの組み合わせが指数関数的に増加するため、そのすべてに対策するのは困難であり、より高性能な反射防止膜が求められている。

一般的に基板表面の反射防止効果を高めるためには、反射防止膜を多層膜化することが知られているが、真空蒸着法で一般的な低屈折材料は、酸化ケイ素が１．４６程度、フッ化マグネシウムが１．３８程度であり、空気と低屈折率材料の界面による反射を除去しきれなかった。

そこで近年、反射防止膜を高性能化するために、反射防止膜の最上層に屈折率１．２程度の低屈折率材料を使用することにより、反射防止効果を向上させた膜構成が開示されている。

特開２０１４−１７４２１０号公報特開２００７−０９４１５０号公報

特許文献１は、基板の屈折率１．６〜２．０５の範囲内で適用可能な６層の反射防止膜を開示している。このうちもっとも空気側の層に屈折率１，２〜１．３の酸化ケイ素からなる中空粒子を使用することで、可視光の広い範囲で低反射率を達成している。

しかしながら、入射角０度における可視光の反射率が０．１％〜０．２％であることから、より一層の低反射率化が求められる。さらに、実施例には屈折率１．６未満の基板に対する詳細な設計値が開示されていない。

特許文献２は、基板の屈折率１．３５〜２．０５の広い範囲で波長４００〜７００ｎｍの波長の反射率０．０５％以下を達成している、５層又は６層からなる反射防止膜を開示している。

しかしながら、特許文献２に記載の発明における６層からなる光学薄膜は、その内の第１層、第３層、及び第５層の膜厚範囲の下限値が薄すぎるため、制御性に問題があり、実際に安定的に製造することは困難である。また、前記第１層、第３層、及び第５層のすべての層が安定的に成膜できる膜厚範囲にある技術は開示されていない。

上記課題から本発明は、生産性が良好で、種々の屈折率の基板に対して可視光の広い波長範囲において低反射で高い反射防止効果を有し、ゴーストやフレアの発生を軽減できる反射防止膜及び、それを有する光学素子を提供することを目的とする。

請求項１に示す発明は、基板上に、前記基板側から第１層、第２層、第３層、第４層、第５層、第６層までこの順に積層してなる反射防止膜であって、基準波長λ＝５２０ｎｍにおいて前記基板の屈折率が１．４０〜２．１０であり、前記第１層の光学膜厚が０．０４５λ以上、０．９７１λ以下で屈折率が１．６０以上、２．５０以下の高屈折率材料であり、前記第２層の光学膜厚が０．０２５λ以上、０．１６６λ以下で屈折率が１．３０以上、１．５０以下の低屈折率材料であり、前記第３層の光学膜厚が０．０３８λ以上、０．３７５λ以下で屈折率が１．６０以上、２．５０以下の高屈折率材料であり、前記第４層の光学膜厚が０．０４８λ以上、０．１５２λ以下で屈折率が１．３０以上、１．５０以下の低屈折率材料であり、前記第５層の光学膜厚が０．０４５λ以上、０．１１９λ以下で屈折率が１．８０以上、２．５０以下の高屈折率材料であり、前記第６層の光学膜厚が０．２２８λ以上、０．３３１λ以下で屈折率が１．１０以上、１．３０以下の超低屈折率材料であることを特徴とする反射防止膜である。

請求項２に示す発明は、前記第６層の超低屈折率材料は、フッ化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム及び樹脂材料のいずれか、又は混合物からなることを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜である。

請求項３に示す発明は、前記第６層の超低屈折率材料は、多孔質シリカであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の反射防止膜である。

請求項４に示す発明は、前記第１層、前記第３層、前記第５層は、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化スズ，酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化プラセオジム、酸化アルミニウムのいずれか、又は前記酸化物の混合物からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の反射防止膜である。

請求項５に示す発明は、前記第２層、前記第４層は、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸化ケイ素のいずれか、又は混合物からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の反射防止膜である。

請求項６に示す発明は、前記第１層、前記第２層、前記第３層、前記第４層、前記第５層は、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法のいずれかにより成膜され、前記第６層は、湿式成膜法により形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の反射防止膜である。

請求項７に示す発明は、入射角０度〜３０度で波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける平均反射率が０．１５％以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の反射防止膜である。

請求項８に示す発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の反射防止膜を有することを特徴とする光学素子である。

本発明によれば、生産性が良好で、種々の屈折率の基板に対して可視光の広い波長範囲において低反射で高い反射防止効果を有し、ゴーストやフレアの発生を軽減できる反射防止膜及び、それを有する光学素子を提供することができる。

本発明の実施形態に係る基板表面に形成された反射防止膜の略図である。実施例１の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例２の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例３の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例４の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例５の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例６の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例７の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例８の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例９の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例１０の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例１１の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例１２の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例１３の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例１４の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。実施例１５の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。比較例の反射防止膜の分光反射率を示すグラフである。

本発明の反射防止膜は、図１に示す略図からわかるように６層膜からなり、基板（７）側から順に第１層（１）、第２層（２）、第３層（３）、第４層（４）、第５層（５）、第６層（６）の順に薄膜が積層された構成となっており、基準波長λ＝５２０ｎｍとした時に、基板の屈折率が１．４０〜２．１０であり、第１層の光学膜厚が０．０４５λ以上、０．９７１λ以下で屈折率が１．６０以上、２．５０以下の高屈折率材料であり、第２層の光学膜厚が０．０２５λ以上、０．１６６λ以下で屈折率が１．３０以上、１．５０以下の低屈折率材料であり、第３層の光学膜厚が０．０３８λ以上、０．３７５λ以下で屈折率が１．６０以上、２．５０以下の高屈折率材料であり、第４層の光学膜厚が０．０４８λ以上、０．１５２λ以下で屈折率が１．３０以上、１．５０以下の低屈折率材料であり、第５層の光学膜厚が０．０４５λ以上、０．１１９λ以下で屈折率が１．８０以上、２．５０以下の高屈折率材料であり、第６層の光学膜厚が０．２２８λ以上、０．３３１λ以下で屈折率が１．１０以上、１．３０以下の超低屈折率材料であることを特徴とする。

第１層（１）は、第２層（２）、第３層（３）、第４層（４）及び第５層（５）の材料屈折率及び膜厚によるところが大きく、低屈折率層である第２層（２）より高い屈折率であればよい。また、膜厚に対しても比較的自由度が高いため、第１層（１）の光学膜厚は、成膜時の制御が容易な範囲で、０．０４５λ以上、０．９７１λ以下であることが好ましい。なお、上述した光学膜厚は、下限値を０．０４７λに、また、上限値を０．９２７λに限定することがより望ましい。

第２層（２）は、高屈折率層である第１層（１）及び第３層（３）よりも屈折率が低い低屈折材料であることが好ましい。屈折率差が範囲を超えて小さくなると、特に第１層（１）、又は第２層（２）の光学膜厚が制御可能な範囲を超えて薄くなるため問題となる。また、第２層（２）の光学膜厚は、０．０２５λ以上、０．１６６λ以下であることが好ましい。光学膜厚が範囲を超えて小さくなると、短波長側の反射率が上昇することに加え、膜厚が薄くなり成膜時の制御が難しくなるため問題となる。光学膜厚が範囲を超えて大きくなると低反射帯域が狭くなってしまう。なお、上述した光学膜厚は、下限値を０．０２６λに、また、上限値を０．１５９λに限定することがより望ましい。

第３層（３）は、第１層（１）、第２層（２）、第４層（４）及び第５層（５）の材料屈折率及び膜厚によるところが大きく、低屈折率層である第２層（２）と第４層（４）より高い屈折率であればよい。また、膜厚に対しても比較的自由度が高いため、第３層（３）の光学膜厚は、成膜時の制御が容易な範囲で、０．０３８λ以上、０．３７５λ以下であることが好ましい。なお、上述した光学膜厚は、下限値を０．０４５λに、また、上限値を０．３６２λに限定することがより望ましい。

第４層（４）は、高屈折率材料である第３層（３）及び第５層（５）との屈折率差が大きい低屈折率材料であることが好ましい。屈折率差が小さくなると、４００〜７００ｎｍの帯域で反射率を下げることができないことに加え、第５層（５）の膜厚が薄くなり成膜時の制御が難しくなるため問題となる。また、第４層（４）の光学膜厚は、０．０４８λ以上、０．１５２λ以下であることが望ましい。光学膜厚が範囲を超えて小さくなると、４００〜７００ｎｍの帯域で反射率が上昇することに加え、膜厚が薄くなり、成膜時の制御が難しくなるため問題となる。光学膜厚が範囲を超えて大きくなると短波長側の反射率が上昇し、低反射帯域が狭くなってしまう。なお、上述した光学膜厚は、下限値を０．０５１λに、また、上限値を０．１５１λに限定することがより望ましい。

第５層（５）は、最終層の超低屈折率層との屈折率差を大きくすることにより、可視光の広い帯域で低反射率化を実現することができる。そのため、第５層（５）は高屈折率材料であることが好ましい。また光学膜厚は、０．０４５λ以上、０．１１９λ以下であることが好ましい。光学膜厚が範囲を超えて小さくなると、４００〜７００ｎｍの帯域で反射率が上昇することに加え、膜厚が薄くなり、成膜時の制御が難しくなるため問題となる。光学膜厚が範囲を超えて大きくなると、低反射帯域が狭くなってしまう。なお、上述した光学膜厚は、下限値を０．０４７λに、また、上限値を０．１１３λに限定することがより望ましい。

第６層（６）は、一般的には大気（屈折率＝１）と接している最終層となる。大気との屈折率差は、最終的な残存反射率として残るため、第６層（６）の屈折率は、低屈折材料であるフッ化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム及び樹脂材料のいずれか、又は混合物からなるとよい。さらに前述の酸化ケイ素やフッ化マグネシウムは、微粒子かつ粒子中に微細な穴が無数に空いている多孔質材料であることが好ましい。特に多孔質酸化ケイ素（多孔質シリカ）は、第５層との密着性をより強固にすることができるため、より望ましい。さらに多孔質シリカは、微細な穴の中に存在する空気が材料の屈折率を下げることができ、より大気の屈折率に近づけることができる。しかしながら、あまりに多くの微細孔が存在すると、膜強度が著しく低下するため、耐久性や耐候性が問題となってくる。そのため、第６層（６）の屈折率の下限は１．１５以上であることがより望ましい。また、第６層（６）は最終層なので、光学膜厚は０．２５λに付近することが一般的である。そのため、０．２２８λ以上０．３３１λ以下であることが好ましい。なお、上述した光学膜厚は、下限値を０．２５４λに、また、上限値を０．３１６λに限定することがより望ましい。

また、多孔質シリカは、大気中の水分を吸着しやすく、屈折率の変動が大きいことが多い。そのため、大気の流動を防げる面（たとえば、多孔質シリカ成膜面の物体側・像側ともレンズに挟まれていて空気の流動がない面）に加工したり、表面の多孔質シリカのＯＨ基をＣＨ３基などに置換して表面を疎水化処理したりすると良い。疎水化することにより、大気の流動がある面に使用しても屈折率は一定になり、所望の反射防止効果を維持することができる。

また、第１層、第３層、第５層は、屈折率が１．６０〜２．５０の高屈折率材料であることが好ましい。前述の高屈折率材料として、例えば酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化スズ，酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化プラセオジム、酸化アルミニウムのいずれか、又はこれらの酸化物の混合物を適用することができる。

また、第２層、第４層は、屈折率が１．３０〜１．５０の低屈折率材料であることが好ましい。前述の低屈折率材料として、例えば酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸化ケイ素のいずれか、又はこれらの混合物を適用することができる。

また、第１層、第２層、第３層、第４層、第５層は、真空成膜法にて形成されることが好ましい。特に、真空成膜法として、物理的蒸着法の真空蒸着法やスパッタ法、化学的蒸着法のＣＶＤ法、ＡＬＤ法により形成されることがより望ましい。さらに最終層の第６層は、湿式成膜法により形成されることが好ましい。特に、浸漬法、スピンコート法、スプレーコート法、スリットコート法により形成されることがより望ましい。

また、湿式成膜法による膜形成直前の基板表面は、十分に清浄で濡れ性を有していると良い。レンズにパーティクルなどが付着して清浄度が低い基板では、膜ムラや膜ヌケの原因となる他、十分な濡れ性を有することにより、成膜時の面内の膜厚分布が一定になり、良好な外観及び反射率特性を得られる。さらに、真空成膜法の最上層の第５層と湿式成膜法の第６層の密着性も向上し、膜浮きなどの不良を防ぎつつ、耐久性や耐候性に優れた反射防止膜となる。一方濡れ性が不十分の場合、面内の膜厚分布が一定にならず反射率ムラが生じる。反射率ムラはゴースト、フレアに対して問題となるため、濡れ性が不十分な場合は、ＵＶオゾン洗浄機やプラズマ洗浄機などにより予め十分に濡れ性を確保しておくことが望ましい。照射時間は数秒から数十秒程度で基板への着色や表面劣化が起こらない範囲で行うことが良い。前述の湿式成膜法による膜形成後は、電気炉や乾燥機などに投入し乾燥を行う。乾燥条件は、材料によって異なるが、基板材料への影響を考えて摂氏３００度以下の温度で行うことが好ましい。さらに、接合レンズや樹脂レンズにも本技術を適用することができる摂氏５０℃以下の温度で乾燥させるとより好ましい。低温で処理する場合、加湿雰囲気にて乾燥処理を行うと、塗布した多孔質シリカ微粒子層がより短時間で処理を終えることができる上、十分な密着強度を得ることができる。

また、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍで、入射角３０°以内の平均反射率は０．１５％以下であることが好ましい。このことにより、一般的なレンズ面によるゴーストやフレアを軽減することができる。また、面に対する入射角が大きくなっても反射率が低く維持できることから、広角レンズの前側の面でも良好な性能を有することができる。

以下に、本発明の反射防止膜に係る実施例の一例について説明する。ただし、本発明の実施例は以下に限定されるものではない。

実施例１は、屈折率１．５０のガラス基板上に成膜した表１に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、及び第３層は酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムの混合物からなる屈折率１．６９の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、多孔質シリカからなる屈折率１．２０の低屈折率層である。なお、多孔質シリカ層は、スピンコート法などの湿式成膜法により成膜することができる。

図２には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図２及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０４％で、３０度においても０．０８％と、性能は非常に良好であった。

実施例２は、屈折率１．６０のガラス基板上に成膜した表２に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、第３層、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例１同様に屈折率１．２０の多孔質シリカ微粒子層である。

図３には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図３及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０４％で、３０度の平均反射率においても０．０９％と、性能は非常に良好であった。

実施例３は、屈折率１．６５のガラス基板上に成膜した表３に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層は酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムの混合物からなる屈折率１．６９の高屈折率材料、第３層、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例１同様に屈折率１．２０の多孔質シリカ微粒子層である。

図４には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図４及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０〜３０度の範囲では入射角０度、１５度の平均反射率は０．０５％で、３０度の平均反射率においても０．１０％と、性能は非常に良好であった。

実施例４は、屈折率１．７０のガラス基板上に成膜した表４に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、第３層、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例１同様に屈折率１．２０の多孔質シリカ微粒子層である。

図５には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図５及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０３％で、３０度の平均反射率においても０．０７％と、性能は非常に良好であった。

実施例５は、屈折率１．８０のガラス基板上に成膜した表５に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、第３層、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例１同様に屈折率１．２０の多孔質シリカ微粒子層である。

図６には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図６及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０４％で、３０度の平均反射率においても０．０８％と、性能は非常に良好であった。

実施例６は、屈折率１．９５のガラス基板上に成膜した表６に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、第３層、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例１同様に屈折率１．２０の多孔質シリカ微粒子層である。

図７には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図７及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度の平均反射率は０．０３％、１５度の平均反射率は０．０４％で、３０度の平均反射率においても０．０９％と、性能は非常に良好であった。

実施例７は、屈折率２．００のガラス基板上に成膜した表７に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、第３層、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例１同様に屈折率１．２０の多孔質シリカ微粒子層である。

図８には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図８及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０３％で、３０度の平均反射率においても０．０７％と、性能は非常に良好であった。

実施例８は、屈折率１．４３のガラス基板上に成膜した表８に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、第３層、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料、第２層と第４層は酸化ケイ素からなる屈折率１．４６の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、屈折率１．２５の多孔質シリカ微粒子層である。

図９には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図９及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０４％で、３０度の平均反射率においても０．１０％と、性能は非常に良好であった。

実施例９は、屈折率１．５０のガラス基板上に成膜した表９に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、第３層、第５層は酸化チタンからなる屈折率２．３１の高屈折率材料、第２層と第４層は酸化ケイ素からなる屈折率１．４６の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例８同様に多孔質シリカからなる屈折率１．２５の低屈折率層である。

図１０には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図１０及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度の平均反射率は０．０５％、１５度の平均反射率は０．０４％で、３０度の平均反射率においても０．０８％と、性能は非常に良好であった。

実施例１０は、屈折率１．６０のガラス基板上に成膜した表１０に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、第３層、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例８同様に多孔質シリカからなる屈折率１．２５の低屈折率層である。

図１１には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図１１及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０４％で、３０度の平均反射率においても０．１０％と、性能は非常に良好であった。

実施例１１は、屈折率１．７０のガラス基板上に成膜した表１１に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１層、第３層、第５層は酸化チタンをからなる屈折率２．３８の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例８同様に多孔質シリカからなる屈折率１．２５の低屈折率層である。

図１２には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図１２及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度の平均反射率は０．０３％、１５度の平均反射率は０．０４％で、３０度の平均反射率においても０．０９％と、性能は非常に良好であった。

実施例１２は、屈折率１．８０のガラス基板上に成膜した表１２に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１、第３、第５層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料、第２層と第４層は酸化ケイ素からなる屈折率１．４６の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例８同様に多孔質シリカからなる屈折率１．２５の低屈折率層である。

図１３には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図１３及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度の平均反射率は０．０３％、１５度の平均反射率は０．０４％で、３０度の平均反射率においても０．１０％と、性能は非常に良好であった。

実施例１３は、屈折率１．９０のガラス基板上に成膜した表１３に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１、第３、第５層は酸化チタンからなる屈折率２．３１の高屈折率材料、第２層と第４層は酸化ケイ素からなる屈折率１．４６の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例８同様に多孔質シリカからなる屈折率１．２５の低屈折率層である。

図１４には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図１４及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０３％で、３０度の平均反射率においても０．０９％と、性能は非常に良好であった。

実施例１４は、屈折率２．００のガラス基板上に成膜した表１４に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１、第３、第５層は酸化チタンからなる屈折率２．３１の高屈折率材料、第２層と第４層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例８同様に多孔質シリカからなる屈折率１．２５の低屈折率層である。

図１５には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図１５及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０３％で、３０度の平均反射率においても０．０９％と、性能は非常に良好であった。

実施例１５は、屈折率２．０５のガラス基板上に成膜した表１５に示す膜構成の反射防止膜である。基板側から順に第１層から第５層は真空蒸着法により成膜し、第１、第３、第５層は酸化チタンからなる屈折率２．３１の高屈折率材料、第２層と第４層は酸化ケイ素からなる屈折率１．４６の低屈折率材料の構成となっている。最表面の第６層は、実施例８同様に多孔質シリカからなる屈折率１．２５の低屈折率層である。

図１６には、本実施例に係る反射防止膜の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける入射角０度、１５度、３０度の分光反射率データを示した。図１６及び表１７に示した平均反射率の通り、入射角０度、１５度の平均反射率は０．０３％で、３０度の平均反射率においても０．０８％と、性能は非常に良好であった。

比較例

図１７には、超屈折率材料を使用しなかった場合の比較例を示した。表１６に示す通り７層からなる反射防止膜のすべての層は真空蒸着法で成膜されている。膜構成は、第１層、第３層、第５層、第７層はフッ化マグネシウムからなる屈折率１．３８の低屈折率材料、第２層、第４層、第６層は酸化ジルコニウムと酸化チタンの混合物からなる屈折率２．０８の高屈折率材料を使用した。

図１７及び表１７に示した平均反射率の通り、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける反射率は、入射角０度、１５度における平均反射率は約０．１０％であるものの、最大反射率は約０．３０％まで上昇しており十分に反射率が低いとは言えない。さらに、入射角３０度における平均反射率は０．２４％となっており、また図１７からも、波形が大きく波打ち、入射角の上昇とともに反射率が急激に上昇していることがわかる。以上より、実施例１〜１５は、比較例に対して層数が１層少ない６層でありつつ、入射角が０〜３０度の範囲において平均反射率が０．１５％以下と反射防止効果が非常に高いことがわかる。

以上のように、本発明に係る反射防止膜によれば、生産性が良好で、種々の屈折率の基板に対して可視光の広い波長範囲において低反射で高い反射防止効果を有し、ゴーストやフレアの発生を軽減できる反射防止膜及び、それを有する光学素子を提供することができる。

１第１層
２第２層
３第３層
４第４層
５第５層
６第６層
７基板

Claims

基板上に、前記基板側から第１層、第２層、第３層、第４層、第５層、第６層までこの順に積層してなる反射防止膜であって、
基準波長λ＝５２０ｎｍにおいて
前記基板の屈折率が１．４０〜２．１０であり、
前記第１層の光学膜厚が０．０４５λ以上、０．９７１λ以下で屈折率が１．６０以上、２．５０以下の高屈折率材料であり、
前記第２層の光学膜厚が０．０２５λ以上、０．１６６λ以下で屈折率が１．３０以上、１．５０以下の低屈折率材料であり、
前記第３層の光学膜厚が０．０３８λ以上、０．３７５λ以下で屈折率が１．６０以上、２．５０以下の高屈折率材料であり、
前記第４層の光学膜厚が０．０４８λ以上、０．１５２λ以下で屈折率が１．３０以上、１．５０以下の低屈折率材料であり、
前記第５層の光学膜厚が０．０４５λ以上、０．１１９λ以下で屈折率が１．８０以上、２．５０以下の高屈折率材料であり、
前記第６層の光学膜厚が０．２２８λ以上、０．３３１λ以下で屈折率が１．１０以上、１．３０以下の超低屈折率材料であることを特徴とする反射防止膜。
前記第６層の超低屈折率材料は、フッ化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム及び樹脂材料のいずれか、又は混合物からなることを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜。
前記第６層の超低屈折率材料は、多孔質シリカであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の反射防止膜。
前記第１層、前記第３層、前記第５層は、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化スズ，酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化プラセオジム、酸化アルミニウムのいずれか、又は前記酸化物の混合物からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の反射防止膜。
前記第２層、前記第４層は、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸化ケイ素のいずれか、又は混合物からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の反射防止膜。
前記第１層、前記第２層、前記第３層、前記第４層、前記第５層は、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法のいずれかにより成膜され、
前記第６層は、湿式成膜法により形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の反射防止膜。
入射角０度〜３０度で波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける平均反射率が０．１５％以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の反射防止膜。
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の反射防止膜を有することを特徴とする光学素子。