JP5072395B2 - 反射防止膜及びこれを有する光学部品 - Google Patents
反射防止膜及びこれを有する光学部品 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5072395B2 JP5072395B2 JP2007071282A JP2007071282A JP5072395B2 JP 5072395 B2 JP5072395 B2 JP 5072395B2 JP 2007071282 A JP2007071282 A JP 2007071282A JP 2007071282 A JP2007071282 A JP 2007071282A JP 5072395 B2 JP5072395 B2 JP 5072395B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- refractive index
- antireflection film
- optical
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 46
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 81
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 75
- 239000012788 optical film Substances 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 claims 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 35
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 101150113742 sfsA gene Proteins 0.000 description 11
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- -1 Pr 6 O 11 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical class O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 2-(3-phenylmethoxyphenyl)-1,3-thiazole-4-carbaldehyde Chemical compound O=CC1=CSC(C=2C=C(OCC=3C=CC=CC=3)C=CC=2)=N1 OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100274801 Caenorhabditis elegans dyf-3 gene Proteins 0.000 description 1
- PYVHTIWHNXTVPF-UHFFFAOYSA-N F.F.F.F.C=C Chemical compound F.F.F.F.C=C PYVHTIWHNXTVPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N fluoroethene Chemical compound FC=C XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000000869 ion-assisted deposition Methods 0.000 description 1
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Inorganic materials [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 1
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Inorganic materials [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
Description
本発明は反射防止膜及びこれを有する光学部品に関し、詳しくはテレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、車載カメラ、顕微鏡、望遠鏡等の光学機器に搭載されるレンズ、プリズム、回折素子等の屈折率の異なる基板に対しても同一の光学膜厚を有する多層膜により、高い反射防止効果が得られる反射防止膜及びこれを有する光学部品に関する。
写真用カメラや放送用カメラ等に広く用いられている高性能なズームレンズは、多数枚（10〜40枚）からなるレンズ群の鏡筒構成を有している。これらレンズ等の光学部品の表面には、基板の屈折率と異なる大小の屈折率を有する誘電体膜を組み合わせ、各誘電体膜の光学膜厚を中心波長λに対して1/2λや1/4λに設定し、干渉効果を利用した多層膜による反射防止処理が施されている。近年、可視〜近赤外域の波長域を使用する天体望遠鏡、セキュリティカメラ、車載カメラ等においても、その波長域で反射率を低減しゴーストやフレアを大幅に改良することが要求されている。
一般的な反射防止膜は１〜３層程度の構成で、その反射率は0.5％程度である。このような反射防止膜を20枚のレンズからなる鏡筒レンズ群に施した場合、レンズの面数は40面であるから透過率は計算上0.99540≒82％となり、約18％の反射損失が生じてしまう。しかも、レンズ内又はレンズ間での多重反射によりフレアやゴーストが生じ、コントラスト等の光学特性を著しく劣化させる。また光ピックアップなどにおいてはレーザー光の干渉といった大きな弊害が起こる。
このような問題点を解決するには、より多くの層からなる反射防止膜による反射防止処理が有効であり、例えば特開平10-20102号公報（特許文献１）には７層構成の反射防止膜が開示されている。この反射防止膜は可視波長帯域での反射率が0.3％程度にまで改良されると記載されている。この様な反射防止膜は、基板の屈折率に応じて各層の光学膜厚を調節することで、反射率が最小になるように最適化している。即ち、屈折率の異なる基板に対して反射防止膜を形成する場合、最適な反射防止特性を得るためには、基板の屈折率に応じて、それぞれ異なる膜厚で各層を形成する必要がある。屈折率の異なる基板に対して同一の光学膜厚で各層を形成した場合、良好な反射防止効果が得られない。従って、基板の種類に応じてそれぞれ異なる条件で多層膜を形成しなければならず、生産効率が非常に悪い。
基板の屈折率に依存しない反射防止膜を得るために、非特許文献１は屈折率1.48〜1.75の基板に対して８〜23層の多層膜を形成した反射防止膜を報告しており、波長400〜800 nmにおいて１％以下の反射率が得られると記載している。しかしながら、屈折率1.95の基板に非特許文献１に記載の多層膜を形成した場合、波長400〜800 nmにおける最大反射率は１％を大きく超えてしまう。
特開平10-20102号公報
J. A. Dobrowolski and Brian T. Sullivan, "Universal antireflection coatings for substrates for the visible spectral region", Applied Optics 35, 4993-4997 (1996)
従って、本発明の目的は、屈折率の異なる基板に対しても、波長400〜800 nmで１％以下の反射率が得られる、同一の光学膜厚及び層構成を有する多層反射防止膜及びこれを有する光学部品を提供することである。
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、 下記の７層構成を有する反射防止膜により、基板の屈折率依存性の少ない反射防止効果が得られることを発見し、本発明に想到した。
即ち、本発明の反射防止膜は、基板上に、前記基板側から順に第１層〜第７層を積層してなる反射防止膜であって、波長400〜800 nmにおいて、前記第１層、前記第３層及び前記第５層が屈折率2〜2.45の高屈折率層であり、前記第２層、前記第４層及び前記第６層が屈折率1.35〜1.7の低屈折率層であり、前記第７層が屈折率1.05〜1.3の超低屈折率膜であることを特徴とする。
前記第１層の光学膜厚は7〜39 nmであるのが好ましく、前記第２層の光学膜厚は35〜65 nmであるのが好ましく、前記第３層の光学膜厚は22〜75 nmであるのが好ましく、前記第４層の光学膜厚は47〜102 nmであるのが好ましく、前記第５層の光学膜厚は1〜59 nmであるのが好ましく、前記第６層の光学膜厚は50〜165 nmであるのが好ましく、前記第７層の光学膜厚は121〜141 nmであるのが好ましい。
前記高屈折率層はTa2O5、TiO2、Nb2O5、ZrO2、HfO2、CeO2、SnO2、In2O3、ZnO及びZnSからなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなる層であるのが好ましく、前記低屈折率層はMgF2、SiO2、Al2O3及びフッ素樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなる層であるのが好ましく、前記超低屈折率層はMgF2、SiO2、Al2O3及びフッ素樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなる多孔質層であるのが好ましい。
本発明の反射防止膜は、波長400〜800 nmの波長域にわたって反射率が１％以下の反射防止効果を有するのが好ましい。
本発明の光学部品は、前記反射防止膜を有することを特徴とする。本発明の光学部品は、前記基板の波長400〜800 nmにおける屈折率が1.45〜1.95であることを特徴とする。
本発明の７層からなる反射防止膜により、異なる屈折率（特に1.45〜1.95の屈折率）を有する基板を用いた場合でも、400〜800 nmの波長域において、反射率１％以下の反射防止効果を有する光学部品が得られる。本発明の反射防止膜には基板の屈折率による反射防止能の差がほとんどないので、異なる種類の光学部品に対しても同一の層構成の反射防止膜を施すことができる。このため、基板の屈折率の違いによって成膜条件を切り替えることなく一度に各種光学材料を製造できるようになり、生産効率が向上する。またフォトニック結晶材料のような屈折率の大きく異なる材料を組み合わせた光学素子にも好適に用いることができ、高い反射防止効果を得ることができる。
[1]反射防止膜
(1)構成
本発明の反射防止膜は、図１に示すように、所定の屈折率を有する第１層から第７層までの薄膜を基板３の表面に積層してなる。すなわち本発明の反射防止膜は、波長400〜800 nmにおいて、屈折率2〜2.45の高屈折率層である前記第１層101、前記第３層103、及び前記第５層105、屈折率1.35〜1.7の低屈折率層である前記第２層102、前記第４層104、及び前記第６層106、並びに屈折率1.05〜1.3の超低屈折率層である前記第７層107を基板３上に有する。高屈折率層の屈折率は、好ましくは2.05〜2.40、より好ましくは2.10〜2.40 であり、低屈折率層の屈折率は、好ましくは1.36〜1.67、より好ましくは1.37〜1.48であり、超低屈折率層の屈折率は、好ましくは1.06〜1.25、より好ましくは1.07〜1.23である。波長400〜800 nmの波長域における反射率は１％以下であるのが好ましい。
(1)構成
本発明の反射防止膜は、図１に示すように、所定の屈折率を有する第１層から第７層までの薄膜を基板３の表面に積層してなる。すなわち本発明の反射防止膜は、波長400〜800 nmにおいて、屈折率2〜2.45の高屈折率層である前記第１層101、前記第３層103、及び前記第５層105、屈折率1.35〜1.7の低屈折率層である前記第２層102、前記第４層104、及び前記第６層106、並びに屈折率1.05〜1.3の超低屈折率層である前記第７層107を基板３上に有する。高屈折率層の屈折率は、好ましくは2.05〜2.40、より好ましくは2.10〜2.40 であり、低屈折率層の屈折率は、好ましくは1.36〜1.67、より好ましくは1.37〜1.48であり、超低屈折率層の屈折率は、好ましくは1.06〜1.25、より好ましくは1.07〜1.23である。波長400〜800 nmの波長域における反射率は１％以下であるのが好ましい。
波長400〜800 nmにおいて良好な反射防止効果を得るためには、前記第１層の光学膜厚が7〜39 nmであり、前記第２層の光学膜厚が35〜65 nmであり、前記第３層の光学膜厚が22〜75 nmであり、前記第４層の光学膜厚が47〜102 nmであり、前記第５層の光学膜厚が1〜59 nmであり、前記第６層の光学膜厚が50〜165 nmであり、前記第７層の光学膜厚が121〜141 nmであるのが好ましく、前記第１層の光学膜厚が10〜36 nmであり、前記第２層の光学膜厚が38〜62 nmであり、前記第３層の光学膜厚が25〜72 nmであり、前記第４層の光学膜厚が50〜99 nmであり、前記第５層の光学膜厚が4〜56 nmであり、前記第６層の光学膜厚が53〜162 nmであり、前記第７層の光学膜厚が124〜138 nmであるのがより好ましい。なお 、光学膜厚とは、薄膜の屈折率（ｎ）と物理膜厚（ｄ）の積（ｎ×ｄ）である。
(2)材料
各層を構成する材料としては、例えば、Al2O3、TiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、CeO2、Yb2O3、HfO2、Nd2O3、Pr6O11、La2O3、Er2O3、CdO、Eu2O3、NiO、Cr2O3、SnO2、Sb2O3、ZnO、ZnS、Sb2S3、CdS、AlN、SiO2、MgF2、AlF3、BaF2、CaF2、LiF、NaF、SrF2、In2O3、Y2O3、MgO、CeF3、YF3、DyF3及びフッ素樹脂が挙げられる。
各層を構成する材料としては、例えば、Al2O3、TiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、CeO2、Yb2O3、HfO2、Nd2O3、Pr6O11、La2O3、Er2O3、CdO、Eu2O3、NiO、Cr2O3、SnO2、Sb2O3、ZnO、ZnS、Sb2S3、CdS、AlN、SiO2、MgF2、AlF3、BaF2、CaF2、LiF、NaF、SrF2、In2O3、Y2O3、MgO、CeF3、YF3、DyF3及びフッ素樹脂が挙げられる。
屈折率2〜2.45の高屈折率層はTa2O5、TiO2、Nb2O5、ZrO2、HfO2、CeO2、SnO2、In2O3、ZnO、Y2O3、ZnS及びLa2O3からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなるのが好ましい。屈折率1.35〜1.7の低屈折率層はMgF2、SiO2、Al2O3、MgO、CeF3、YF3、DyF3、AlF3及びフッ素樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなるのが好ましい。屈折率1.05〜1.3の超低屈折率層はMgF2、SiO2、Al2O3及びフッ素樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなる多孔質であるのが好ましい。この多孔質の細孔径は0.01〜0.5 μmであるのが好ましく、空孔率は20〜80％であるのが好ましい。
前記フッ素樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)，三フッ化塩化メチレン樹脂(PCTFE)，フッ化ビニル樹脂(PVF)，四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体(FEP)及びフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)等が好ましい。
(3)反射防止膜の形成方法
反射防止膜の各層（反射防止膜を構成する各層）は、既存の方法で形成することができ、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、化学蒸着法(CVD)等の気相成膜法（乾式めっき法）、湿式めっき法、ディップコーティング法、超音波ミストコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法及びインクジェットコーティング法が挙げられる。気相成膜法については、例えば、特開2001-59172号公報、特開2001-81548号公報に記載された方法を用いることができ、超音波ミストコーティング法については、特許3159780号等に記載されている方法等を用いることができる。特に真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ディップコーティング法、超音波ミストコーティング法、スプレーコーティング法及びスピンコーティング法を用いるのが好ましい。反射防止膜の全層を同一の方法で形成しても良いが、各層ごとに最適な方法を選んで使用してもよい。
反射防止膜の各層（反射防止膜を構成する各層）は、既存の方法で形成することができ、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、化学蒸着法(CVD)等の気相成膜法（乾式めっき法）、湿式めっき法、ディップコーティング法、超音波ミストコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法及びインクジェットコーティング法が挙げられる。気相成膜法については、例えば、特開2001-59172号公報、特開2001-81548号公報に記載された方法を用いることができ、超音波ミストコーティング法については、特許3159780号等に記載されている方法等を用いることができる。特に真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ディップコーティング法、超音波ミストコーティング法、スプレーコーティング法及びスピンコーティング法を用いるのが好ましい。反射防止膜の全層を同一の方法で形成しても良いが、各層ごとに最適な方法を選んで使用してもよい。
[2]基板
基板３としては、レンズ、プリズム、フィルター、光学ファイバー、ブラウン管等が挙げられる。基板３の構成材料としては、光学ガラス、合成石英、水晶、アルミナ結晶、LiNbO3結晶、KTP結晶、YAG結晶、BBO結晶、LBO結晶等の各種無機材料や、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられる。
基板３としては、レンズ、プリズム、フィルター、光学ファイバー、ブラウン管等が挙げられる。基板３の構成材料としては、光学ガラス、合成石英、水晶、アルミナ結晶、LiNbO3結晶、KTP結晶、YAG結晶、BBO結晶、LBO結晶等の各種無機材料や、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられる。
基板３は、波長400〜800 nmにおける屈折率が1.45〜1.95であるのが好ましく1.47〜1.93であるのがより好ましい。このような範囲で、異なる屈折率を有する複数の基板３を用いた場合でも、反射防止膜の層構成を変えずに高い反射防止効果が得られる。
[3]光学部品
本発明の反射防止膜を前述の基板に施すことにより、400〜800 nmの広帯域において、反射率１％以下の反射防止効果を有する光学部品が得られる。本発明の光学部品は、テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、車載カメラ、顕微鏡、望遠鏡等の光学機器に搭載されるレンズ、プリズム、回折素子等に好適である。
本発明の反射防止膜を前述の基板に施すことにより、400〜800 nmの広帯域において、反射率１％以下の反射防止効果を有する光学部品が得られる。本発明の光学部品は、テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、車載カメラ、顕微鏡、望遠鏡等の光学機器に搭載されるレンズ、プリズム、回折素子等に好適である。
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
(1)有機修飾シリカ含有ゾルの準備
テトラエトキシシラン5.21 gとエタノール4.38 gとを室温で混合し、0.01 N塩酸0.4 gを加えて90分間撹拌した。エタノール44.35 gと0.02 Nアンモニア水0.5 gとを添加し46時間撹拌した後、60℃に昇温して46時間エージングし、湿潤状態のシリカゲルを得た。デカンテーションを繰り返すことによりシリカゲルの分散媒をエタノールに置換し、さらにデカンテーションにより分散媒をエタノールからヘキサンに置換した。このシリカゲルにトリメチルクロロシランのヘキサン溶液（濃度５体積％）を加え30時間撹拌し、酸化ケイ素末端を有機修飾した。得られた有機修飾シリカゲルをヘキサン洗浄後１質量％に調製し、超音波処理（20 kHz、500 W、５分間）を行い、有機修飾シリカゾルを得た。
(1)有機修飾シリカ含有ゾルの準備
テトラエトキシシラン5.21 gとエタノール4.38 gとを室温で混合し、0.01 N塩酸0.4 gを加えて90分間撹拌した。エタノール44.35 gと0.02 Nアンモニア水0.5 gとを添加し46時間撹拌した後、60℃に昇温して46時間エージングし、湿潤状態のシリカゲルを得た。デカンテーションを繰り返すことによりシリカゲルの分散媒をエタノールに置換し、さらにデカンテーションにより分散媒をエタノールからヘキサンに置換した。このシリカゲルにトリメチルクロロシランのヘキサン溶液（濃度５体積％）を加え30時間撹拌し、酸化ケイ素末端を有機修飾した。得られた有機修飾シリカゲルをヘキサン洗浄後１質量％に調製し、超音波処理（20 kHz、500 W、５分間）を行い、有機修飾シリカゾルを得た。
(2)層形成
光学ガラスFK5(nd=1.487)、BK6(nd=1.532)、BaF10(nd=1.670)、LaF2(nd=1.744)、LaSF08(nd=1.883)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表１に示すような光学膜厚及び層構成で、Nb2O5(nd=2.25)からなる高屈折率層及びSiO2(nd=1.48)からなる低屈折率層をスパッタリング法で形成した。スパッタリング後の各基板に、前述の有機修飾シリカゾルをスピンコート法で塗布し、室温で乾燥させたところ、ゲルの収縮及びスプリングバックが起こり空隙率45％の多孔質が形成した。これを180℃で２時間焼成することにより、疎水性シリカエアロゲル(nd=1.13)からなる超低屈折率層を形成し、本発明の反射防止膜を得た。その５°入射分光反射特性を図2-1〜2-6に示す。
光学ガラスFK5(nd=1.487)、BK6(nd=1.532)、BaF10(nd=1.670)、LaF2(nd=1.744)、LaSF08(nd=1.883)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表１に示すような光学膜厚及び層構成で、Nb2O5(nd=2.25)からなる高屈折率層及びSiO2(nd=1.48)からなる低屈折率層をスパッタリング法で形成した。スパッタリング後の各基板に、前述の有機修飾シリカゾルをスピンコート法で塗布し、室温で乾燥させたところ、ゲルの収縮及びスプリングバックが起こり空隙率45％の多孔質が形成した。これを180℃で２時間焼成することにより、疎水性シリカエアロゲル(nd=1.13)からなる超低屈折率層を形成し、本発明の反射防止膜を得た。その５°入射分光反射特性を図2-1〜2-6に示す。
図2-1〜2-6に示す分光反射特性から、本発明の反射防止膜は、屈折率1.487〜1.923の基板において、波長400〜800 nmの範囲で反射率を１％以下に低減できることが分かった。
実施例２
光学ガラスFK5(nd=1.487)、LaF2(nd=1.744)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表２に示すような光学膜厚及び層構成で、Ta2O5(nd=2.20)からなる高屈折率層及びMgF2（nd=1.38）からなる低屈折率層をイオンプレート法で形成した。イオンプレート後の各基板に、160℃で２時間焼成し、光学膜厚を表２の様に変更した以外は実施例１と同様にして、疎水性シリカエアロゲル層(nd=1.11)からなる超低屈折率層を形成し、本発明の反射防止膜を得た。その５°入射分光反射特性を図3-1〜3-3に示す。
光学ガラスFK5(nd=1.487)、LaF2(nd=1.744)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表２に示すような光学膜厚及び層構成で、Ta2O5(nd=2.20)からなる高屈折率層及びMgF2（nd=1.38）からなる低屈折率層をイオンプレート法で形成した。イオンプレート後の各基板に、160℃で２時間焼成し、光学膜厚を表２の様に変更した以外は実施例１と同様にして、疎水性シリカエアロゲル層(nd=1.11)からなる超低屈折率層を形成し、本発明の反射防止膜を得た。その５°入射分光反射特性を図3-1〜3-3に示す。
図3-1〜3-3に示す分光反射特性から、本発明の反射防止膜は、屈折率1.487〜1.923の基板において、波長400〜800 nmの範囲で反射率を１％以下に低減できることが分かった。
実施例３
光学ガラスFK5(nd=1.487)、LaF2(nd=1.744)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表３に示すような光学膜厚及び層構成で、TiO2(nd=2.40)からなる高屈折率層及びMgF2（nd=1.38）からなる低屈折率層を真空蒸着法で形成した。真空蒸着後の各基板に、300℃で２時間焼成し、光学膜厚を表３に示すように変更した以外は実施例１と同様にして、疎水性シリカエアロゲル層(nd=1.15)からなる超低屈折率層を形成し、本発明の反射防止膜を得た。その５°入射分光反射特性を図4-1〜4-3に示す。
光学ガラスFK5(nd=1.487)、LaF2(nd=1.744)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表３に示すような光学膜厚及び層構成で、TiO2(nd=2.40)からなる高屈折率層及びMgF2（nd=1.38）からなる低屈折率層を真空蒸着法で形成した。真空蒸着後の各基板に、300℃で２時間焼成し、光学膜厚を表３に示すように変更した以外は実施例１と同様にして、疎水性シリカエアロゲル層(nd=1.15)からなる超低屈折率層を形成し、本発明の反射防止膜を得た。その５°入射分光反射特性を図4-1〜4-3に示す。
図4-1〜4-3に示す分光反射特性から、本発明の反射防止膜は、屈折率1.487〜1.923の基板において、波長400〜800 nmの範囲で反射率を１％以下に低減できることが分かった。
比較例１
屈折率1.45の基板に対して表4-1に示す屈折率を有する各層の光学膜厚を、波長400〜700 nmの範囲で反射率が最も小さくなるように光学薄膜計算シミュレーションにより最適化した。光学膜厚の結果を表4-1に示し、５°入射分光反射特性を図5-1に示す。
屈折率1.45の基板に対して表4-1に示す屈折率を有する各層の光学膜厚を、波長400〜700 nmの範囲で反射率が最も小さくなるように光学薄膜計算シミュレーションにより最適化した。光学膜厚の結果を表4-1に示し、５°入射分光反射特性を図5-1に示す。
比較例２及び３
屈折率1.70の基板及び屈折率1.95の基板に対しても比較例１と同様にして最適化を行った（それぞれ比較例２及び３）。光学膜厚の結果をそれぞれ表4-2及び表4-3に示し、５°入射分光反射特性それぞれ図5-2及び図5-3に示す。
屈折率1.70の基板及び屈折率1.95の基板に対しても比較例１と同様にして最適化を行った（それぞれ比較例２及び３）。光学膜厚の結果をそれぞれ表4-2及び表4-3に示し、５°入射分光反射特性それぞれ図5-2及び図5-3に示す。
比較例４及び５
屈折率1.70の基板及び屈折率1.95の基板に対して、比較例１と同じ光学膜厚を有する構成の反射防止膜（それぞれ比較例４及び５）に対し、光学薄膜計算シミュレーションにより、５°入射分光反射特性求めた。結果をそれぞれ図5-4及び図5-5に示す。
屈折率1.70の基板及び屈折率1.95の基板に対して、比較例１と同じ光学膜厚を有する構成の反射防止膜（それぞれ比較例４及び５）に対し、光学薄膜計算シミュレーションにより、５°入射分光反射特性求めた。結果をそれぞれ図5-4及び図5-5に示す。
屈折率の異なる基板に対して反射率を最も小さくなるように各層の光学膜厚を最適化することにより、波長400〜700 nmにおいて反射率の低い（１％以下）反射防止膜が得られた（比較例１〜３）。このとき基板の屈折率によって各層の光学膜厚が異なった厚さに最適化された。しかしながら、基板の屈折率1.45（比較例１）で最適化した光学膜厚（表4-1）の構成を、屈折率1.70や1.95の基板にそのまま使用した場合には、図5-4（比較例４）及び図5-5（比較例５）に示すように波長400〜700 nmにおける反射防止性能は著しく劣り、波長によっては１％を超える反射率となってしまうことがわかった。
比較例６
J. A. Dobrowolski and Brian T. Sullivan, Applied Optics 35, 4993-4997 (1996)（非特許文献１）を参考に、光学ガラスFK5(nd=1.487)、LaF2(nd=1.744)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表５に示す層構成及び光学膜厚のように、高屈折率層としてZnS(nd=2.40)、低屈折率層としてMgF2(nd=1.38)を真空蒸着法で成膜した。非特許文献１では各層の厚さが物理膜厚で記載されているが、表５では光学膜厚に換算した値を示す。その５°入射分光反射特性をそれぞれ図6-1〜図6-3に示す。
J. A. Dobrowolski and Brian T. Sullivan, Applied Optics 35, 4993-4997 (1996)（非特許文献１）を参考に、光学ガラスFK5(nd=1.487)、LaF2(nd=1.744)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表５に示す層構成及び光学膜厚のように、高屈折率層としてZnS(nd=2.40)、低屈折率層としてMgF2(nd=1.38)を真空蒸着法で成膜した。非特許文献１では各層の厚さが物理膜厚で記載されているが、表５では光学膜厚に換算した値を示す。その５°入射分光反射特性をそれぞれ図6-1〜図6-3に示す。
比較例７
J. A. Dobrowolski and Brian T. Sullivan, Applied Optics 35, 4993-4997 (1996)（非特許文献１）を参考に、光学ガラスFK5(nd=1.487)、LaF2(nd=1.744)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表６に示す層構成及び光学膜厚で、高屈折率層としてZnS(nd=2.40)、低屈折率層としてMgF2(nd=1.38)を真空蒸着法で成膜した。非特許文献１では各層の厚さが物理膜厚で記載されているが、表６では光学膜厚に換算した値を示す。その５°入射分光反射特性をそれぞれ図7-1〜図7-3に示す。
J. A. Dobrowolski and Brian T. Sullivan, Applied Optics 35, 4993-4997 (1996)（非特許文献１）を参考に、光学ガラスFK5(nd=1.487)、LaF2(nd=1.744)及びSFS1(nd=1.923)の平板（直径25 mm、厚さ1.0 mm）基板上に、表６に示す層構成及び光学膜厚で、高屈折率層としてZnS(nd=2.40)、低屈折率層としてMgF2(nd=1.38)を真空蒸着法で成膜した。非特許文献１では各層の厚さが物理膜厚で記載されているが、表６では光学膜厚に換算した値を示す。その５°入射分光反射特性をそれぞれ図7-1〜図7-3に示す。
実施例１〜３（図2-1〜2-6、図3-1〜3-3、図4-1〜4-3）と比較例６及び７（図6-1〜6-3、図7-1〜7-3）を比較すれば明らかなように、本発明の実施例１〜３は比較例６及び７よりも層数が少ないにもかかわらず、屈折率1.487〜1.923のいずれの基板に対しても低い反射率を有しており、優れた反射防止効果が得られた。特に屈折率の高い光学ガラスSFS1(nd=1.923)を基板として用いた場合、本発明の反射防止膜の効果は顕著であった。
１ 反射防止膜
101 第１層
102 第２層
103 第３層
104 第４層
105 第５層
106 第６層
107 第７層
３ 基板
101 第１層
102 第２層
103 第３層
104 第４層
105 第５層
106 第６層
107 第７層
３ 基板
Claims (4)
- 基板上に、前記基板側から順に第１層〜第７層を積層してなる反射防止膜であって、
設計波長587.56 nm（ヘリウムd線の光の波長）において、
前記第１層、前記第３層及び前記第５層が、屈折率nd（ndはヘリウムd線の光で測定した屈折率）が2〜2.45の高屈折率層であり、
前記第２層、前記第４層及び前記第６層が、屈折率ndが1.35〜1.7の低屈折率層であり、
前記第７層が、屈折率ndが1.05〜1.3の超低屈折率層であり、
屈折率ndが1.478〜1.923の範囲で異なる基板に、同一の光学膜厚及び層構成で共用可能であり、かつ前記屈折率ndの異なる基板に対しても400〜800 nmの波長域において反射率が１％以下であることを特徴とする反射防止膜。 - 請求項１に記載の反射防止膜において、
前記第１層の光学膜厚が7〜39 nmであり、
前記第２層の光学膜厚が35〜65 nmであり、
前記第３層の光学膜厚が22〜75 nmであり、
前記第４層の光学膜厚が47〜102 nmであり、
前記第５層の光学膜厚が1〜59 nmであり、
前記第６層の光学膜厚が50〜165 nmであり、
前記第７層の光学膜厚が121〜141 nmである
ことを特徴とする反射防止膜。 - 請求項１又は２に記載の反射防止膜において、前記高屈折率層がTa2O5、TiO2、Nb2O5、ZrO2、HfO2、CeO2、SnO2、In2O3、ZnO及びZnSからなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなる層であり、前記低屈折率層がMgF2、SiO2、Al2O3及びフッ素樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなる層であり、前記超低屈折率層がMgF2、SiO2、Al2O3及びフッ素樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１種の材料からなる多孔質層であることを特徴とする反射防止膜。
- 請求項１〜３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部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007071282A JP5072395B2 (ja) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | 反射防止膜及びこれを有する光学部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007071282A JP5072395B2 (ja) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | 反射防止膜及びこれを有する光学部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008233403A JP2008233403A (ja) | 2008-10-02 |
| JP5072395B2 true JP5072395B2 (ja) | 2012-11-14 |
Family
ID=39906276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007071282A Active JP5072395B2 (ja) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | 反射防止膜及びこれを有する光学部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5072395B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106556882A (zh) * | 2015-09-22 | 2017-04-05 | 东海光学株式会社 | 光学制品和眼镜镜片 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5197274B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2013-05-15 | 日東光学株式会社 | 光学部材の製造法および光学部材 |
| JP5347145B2 (ja) * | 2009-03-16 | 2013-11-20 | リコーイメージング株式会社 | 反射防止膜及びこれを有する光学部品、並びに前記光学部品を有する交換レンズ及び撮像装置 |
| JP2010250069A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Hoya Corp | 反射防止膜、及びこれを有する光学素子 |
| JP6135043B2 (ja) * | 2012-04-05 | 2017-05-31 | コニカミノルタ株式会社 | 光学レンズ、撮像ユニット、及び光学レンズの製造方法 |
| JP6202785B2 (ja) * | 2012-05-30 | 2017-09-27 | オリンパス株式会社 | 反射防止膜、光学系、光学機器、及び反射防止膜の成膜方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277606A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | Olympus Optical Co Ltd | 反射防止膜及び光学素子 |
| JP4190773B2 (ja) * | 2002-02-26 | 2008-12-03 | オリンパス株式会社 | 反射防止膜と光学レンズ及び光学レンズユニット |
| JP2006039007A (ja) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Toppan Printing Co Ltd | 反射防止部材 |
| JP2006215542A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-08-17 | Pentax Corp | 反射防止膜及びこれを有する撮像系光学素子 |
| JP4828232B2 (ja) * | 2005-01-21 | 2011-11-30 | Ｈｏｙａ株式会社 | 反射防止膜を有する光学素子及びその製造方法 |
| JP4938994B2 (ja) * | 2005-04-22 | 2012-05-23 | ペンタックスリコーイメージング株式会社 | シリカエアロゲル膜及びその製造方法 |
-
2007
- 2007-03-19 JP JP2007071282A patent/JP5072395B2/ja active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106556882A (zh) * | 2015-09-22 | 2017-04-05 | 东海光学株式会社 | 光学制品和眼镜镜片 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2008233403A (ja) | 2008-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4854552B2 (ja) | 反射防止膜及びこれを有する光学部品 | |
| JP4822786B2 (ja) | 反射防止膜及びこれを有する光学部品 | |
| JP5072395B2 (ja) | 反射防止膜及びこれを有する光学部品 | |
| JP6051710B2 (ja) | 反射防止膜、それを用いた光学部材、及び光学機器 | |
| US9302450B2 (en) | Optical element, optical system, and optical apparatus | |
| JP5614214B2 (ja) | 反射防止膜及び反射防止膜を有する光学部材 | |
| WO2018110017A1 (ja) | 光学製品 | |
| WO2021024834A1 (ja) | 反射防止膜付き光学部材及びその製造方法 | |
| CN103407232A (zh) | 离线减反射镀膜玻璃及其制造方法 | |
| JP5292318B2 (ja) | 反射防止膜、及びこれを有する光学部材 | |
| CN116819661A (zh) | 一种光谱特性可变的光学薄膜及其光谱特性的调节方法 | |
| JP5549342B2 (ja) | 反射防止膜、及びこれを有する光学部材 | |
| JP2003043202A (ja) | 反射防止膜及び光学部品 | |
| JP2000111702A (ja) | 反射防止膜 | |
| JP7098129B2 (ja) | 反射防止膜及びこれを有する光学素子 | |
| JP6236776B2 (ja) | 反射防止膜、それを用いた光学部材、及び光学機器 | |
| US20150362632A1 (en) | Antireflection coating and optical element including the same | |
| JP6124624B2 (ja) | 光学素子およびそれを有する光学系 | |
| US20140133032A1 (en) | Optical element having antireflective film, optical system, and optical apparatus | |
| JP6366276B2 (ja) | 光学素子、光学系、光学機器および光学膜の製造方法 | |
| JP7405405B2 (ja) | 反射防止膜及びこれを有する光学素子、反射防止膜の製造方法 | |
| JP6361095B2 (ja) | 反射防止膜、それを用いた光学部材、及び光学機器 | |
| JP2012163779A (ja) | 反射防止膜を有する光学素子 | |
| JP2014174210A (ja) | 反射防止膜およびそれを有する光学素子並びに光学系 | |
| CN117008349A (zh) | 一种大角度入射分光胶合棱镜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091214 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110907 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110921 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111118 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20111205 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120807 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120821 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5072395 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831 Year of fee payment: 3 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |