JP5197274B2

JP5197274B2 - 光学部材の製造法および光学部材

Info

Publication number: JP5197274B2
Application number: JP2008248205A
Authority: JP
Inventors: みゆき小田切
Original assignee: Nitto Optical Co Ltd
Current assignee: Nitto Optical Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010079013A

Description

本発明は、光学部材の製造法および光学部材に関する。

一般に可視光とされる波長が４００ｎｍから７００ｎｍの範囲において、人間の目の感度の比較的高い波長である４５０ｎｍから６５０ｎｍの範囲での波長での分光反射率を１％以下、さらに好ましくは０．５％以下とすることを目的とした反射防止材が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１記載の反射防止材は、シリカの層およびチタニアの層を交互に積層し、全部で４層の膜としたものである。

特開２００２−１２２７０５号公報

しかしながら、特許文献１記載の反射防止材は、その成膜条件等によっては目的とする分光反射率を得ることが困難な場合がある。

そこで、本発明の目的は、光学部材を製造するに当たり、分光反射率を均一にしやすい光学部材の製造法を提供することおよび分光反射率の均一な光学部材を製造しやすい構成を有する光学部材を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の光学部材の製造方法は、表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法において、膜の層数を７から９とし、反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つまたは３つ有するように膜の配置条件を調整する。

上記目的を達成するため、本発明の光学部材の製造方法は、表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法において、膜の層数を７から１１とし、反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つから４つ有するように、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上となるように膜の配置条件を調整する。

ここで、配置条件の調整が、膜の厚さの調整であることが好ましい。

また、波長が６００から６５０ｎｍの間にピーク値の１つが存在することが好ましい。

上記目的を達成するため、本発明の光学部材は、表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材において、反射防止膜の膜の層数が７から９であり、反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つまたは３つ有する。

上記目的を達成するため、本発明の光学部材は、表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材において、反射防止膜の膜の層数が７から１１であり、反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つから４つ有し、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上である。

ここで、ピーク値保有帯域を２つとし、ピーク値を緑色となる４９０から５７５ｎｍの波長以外の波長とすることが好ましい。

本発明では、光学部材を製造するに当たり、分光反射率を均一にしやすい光学部材の製造法を提供することおよび分光反射率の均一な光学部材を製造しやすい構成を有する光学部材を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る光学部材の製造方法は、表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法である。この光学部材の製造方法では、膜の層数を７から９としている。そして、反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するようにしている。そして、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つまたは３つ有するように膜の配置条件を調整している。

また、本発明の実施の形態に係る光学部材の製造方法は、表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法である。この光学部材の製造方法では、膜の層数を７から１１としている。そして、反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するようにしている。そして、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つから４つ有するようにしている。さらに、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上となるように膜の配置条件を調整している。

ここで、配置条件の調整は、膜の厚さの調整である。また、波長が６００から６５０ｎｍの間にピーク値の１つが存在する。

本発明の実施の形態に係る光学部材は、表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材である。そして、反射防止膜の膜の層数が７から９である。そして、反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有している。そして、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つまたは３つ有している。

また、本発明の実施の形態に係る光学部材は、表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備えている。そして、反射防止膜の膜の層数が７から１１である。そして、反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有している。そして、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つから４つ有している。そして、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上である。

ここで、ピーク値保有帯域を２つとし、ピーク値を緑色となる４９０から５７５ｎｍの波長以外の波長としている。

以下、本発明の実施の形態に係る光学部材としてのレンズの概略構成およびそのレンズの製造方法について、具体例に図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態に係るレンズの概略構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ１の概略構成を示す縦断面図である。レンズ１は、ガラスからなるレンズ本体２と、レンズ本体２の表面に配置される酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる反射防止効果を有するアルミナ層３Ａと、を備えている。そして、レンズ１は、さらにアルミナ層３Ａの図１における上面に酸化チタン（ＴｉＯ_２）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）とが混合され反射防止効果を有する混合層３Ｂ１と、混合層３Ｂ１の図１における上面にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）からなり反射防止効果を有するマグネシウム層３Ｃ１と、を備えている。そして、このマグネシウム層３Ｃ１の図１における上面には、さらに混合層３Ｂ１と同じ成分の混合層３Ｂ２，３Ｂ３とマグネシウム層３Ｃ１と同じ成分のマグネシウム層３Ｃ２，３Ｃ３とが交互に２層ずつ積層されている。この結果、レンズ１の反射防止膜３の膜の層数は７となっている。

つまり、レンズ１は、レンズ本体２から図１における上方向に、アルミナ層３Ａ、混合層３Ｂ１、マグネシウム層３Ｃ１、混合層３Ｂ２、マグネシウム層３Ｃ２、混合層３Ｂ３、マグネシウム層３Ｃ３の順に各層が積層されている。これら７層の合計の物理膜厚は、３００ｎｍとなっている。

以下、この７層からなる反射防止膜３の全体を指し示すときは、反射防止膜３と記載する。また、混合層３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３の全体を指し示すときは、混合層３Ｂと記載する。また、マグネシウム層３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｃ３の全体を指し示すときは、マグネシウム層３Ｃと記載する。

図２には、反射防止膜３を構成する各層の厚みを示している。この膜厚は、光学膜厚（λ／４＝０．２５）として示している（以下、図５、図６および図７について同じ。）。光学膜厚のλは、反射防止膜３の設計時に用いる中心波長となる。レンズ１では「λ＝５１０ｎｍ」に設定している。そして、光学膜厚は、屈折率をｎ、物理膜厚をｄとすると、（ｎ×ｄ）／λの関係を有する。ここで、アルミナ層３Ａの屈折率は１．６３、混合層３Ｂの屈折率は２．１、マグネシウム層３Ｃの屈折率は１．３８である。また、レンズ本体２の屈折率は１．５２である。すると、アルミナ層３Ａの物理膜厚は、２２．８４ｎｍとなり、混合層３Ｂ１の物理膜厚は１７．４９ｎｍとなり、マグネシウム層３Ｃ１の物理膜厚は２９．９３ｎｍとなる。なお、屈折率の値の有効桁数によって、計算上多少の値の変動が生じ得る。

反射防止膜３の各層の中では、マグネシウム層３Ｃ３が最も厚い。その次に厚い層は混合層３Ｂ２である。そして、その次に厚い層は混合層３Ｂ３である。その他の層は、混合層３Ｂ３の半分以下の厚みであり、混合層３Ｂ１、アルミナ層３Ａ、混合層３Ｂ１、マグネシウム層３Ｃ２の順に厚みが減少している。

図３には、レンズ１の波長に対する分光反射率の変化を示している。レンズ１は、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が０．５％以下を保つバンド幅帯域を有している。そして、レンズ１は、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域４を２つ有している。ピーク値保有帯域４のうち、短波長帯域に存在する方のピーク値保有帯域４をピーク帯域４Ａと記載し、長波長帯域に存在する方のピーク値保有帯域４をピーク帯域４Ｂと記載する。

ピーク帯域４Ａは、波長が４１０ｎｍから５３０ｎｍの範囲を占めている。また、ピーク帯域４Ｂは、波長が５３０ｎｍから７２５ｎｍの範囲を占めている。レンズ１のピーク値保有帯域４の数が２つであり、ピーク値保有帯域４の帯域幅の最小値を有するピーク帯域４Ａは、「（３５０ｎｍ／２）／１．６＝１０９．３７５ｎｍ」の値以上である１２０ｎｍの帯域幅を有している。上述の計算式で得られる値以上の帯域幅を持っていると、ピーク値に対してなだらかな裾野を持つピーク値保有帯域４となる。このようななだらかな裾野を持つピーク値保有帯域４の場合、製造に当たりピーク値保有帯域４のピーク値を所望の範囲内に制御しやすいものとなる。

また、ピーク帯域４Ａのピーク値の波長は、４５５ｎｍである。また、ピーク帯域４Ｂのピーク値の波長は、６２５ｎｍである。よって、レンズ１は、ピーク値保有帯域４を２つ有し、ピーク帯域４Ａ，４Ｂのピーク値が、緑色となる４９０から５７５ｎｍの波長以外の波長となっている。このため、プロジェクタ用レンズとして使用すると、赤青緑の３原色のうち、少なくとも緑色に対しての透過率が大きくなり、プロジェクタ用としては好ましいものとなる。

（レンズ１の製造法）
レンズ１は、真空蒸着法によってアルミナ層３Ａ、混合層３Ｂ１、マグネシウム層３Ｃ１、混合層３Ｂ２、マグネシウム層３Ｃ２、混合層３Ｂ３、マグネシウム層３Ｃ３の順にレンズ本体２の表面へと配置することで製造される。その際には、蒸着速度および／または蒸着時間を調整し、各層の膜厚を調整する。

（本発明の第１の実施の形態によって得られる主な効果）
レンズ１は、反射防止膜３の膜の層数が７である。この層数を７以上に増やすことで、６００ｎｍを超える長波長帯域の反射防止の効果が得られやすくなる。よって、レンズ１は、通常の可視光帯域である４００から７００ｎｍに加え、７５０ｎｍまでの帯域において反射防止の効果を得ることができる。また、レンズ１は、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が０．５％以下を保つバンド幅帯域を有することができる。具体的には、図３に示すように、４００から７９０ｎｍの範囲で分光反射率が０．５％以下となっている。

図４には、参考として反射防止膜３の膜の層数を５としたレンズの、波長に対する分光反射率の変化を図３と同様に示している。図５には、このレンズの反射防止膜を構成する各層の厚みを示している。このレンズは、図５に示すように混合層３Ｂ３およびマグネシウム層３Ｃ３に相当する層が無く、アルミナ層３Ａ、混合層３Ｂ１、マグネシウム層３Ｃ１、混合層３Ｂ２、およびマグネシウム層３Ｃ２に相当する層の厚みをレンズ１におけるものとは異ならせている。このことによって、このレンズは、アルミナ層、混合層、およびマグネシウム層を用い反射防止膜の膜の層数を５とした場合の反射防止効果の最適化がなされている。

この反射防止膜の膜の層数を５とした場合の反射防止効果の最適化された反射防止膜の各層の厚みは、マグネシウム層３Ｃ２に相当する層とアルミナ層３Ａに相当する層が共に最も厚い。そして、次に混合層３Ｂ２に相当する層が厚く、次いで混合層３Ｂ１に相当する層、マグネシウム層３Ｃ１に相当する層の順で厚みが減少していく。

図４に示すように、このレンズでは、７００ｎｍを超える長波長帯域における反射防止効果が、図３に示すレンズ１におけるものよりも劣っている。このようなレンズは、扱う光域の狭いプロジェクタ等では優位性があるものの、可視光域全域を扱うカメラ用レンズ等には不十分な反射防止効果しか得られない。このことにより、反射防止膜３の膜の層数を７としたレンズ１の反射防止効果の優位性が実証される。なお、このレンズのピーク値保有帯域は、４４０ｎｍから略６００ｎｍまでの大領域を占める１つのみである。

また、反射防止膜３の層数を９以下または１１以下にすることで、各層の配置回数が増えることによる製造の負担が軽減されると共に、各層の厚みを一定以上に厚くでき厚みの制御を容易にすることができる。

また、レンズ１は、反射防止膜３が、４００から７８５ｎｍの帯域において分光反射率が０．５％以下を保つバンド幅帯域を有しているため、良好な反射防止特性が得られている。そして、レンズ１は、分光反射率が０．５％以下のバンド幅帯域および分光反射率が２％以下のバンド幅帯域においてピーク値保有帯域４を２つ有している。ピーク値保有帯域４が２つの場合は、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率を略均一にできる反射防止膜３の配置条件を容易に設定しやすく、製造しやすい。そのため、本発明の実施の形態によって、レンズ１を製造するに当たり、分光反射率を均一にしやすいレンズの製造法を提供することおよび分光反射率の均一なレンズ１を製造しやすい構成を有するレンズ１を提供することができる。

上述のように、４００から７８５ｎｍの帯域において分光反射率を略均一にできる反射防止膜３の配置条件を容易に設定しやすくなる理由を説明する。ピーク値保有帯域４が２つある場合には、一方のピーク値保有帯域４のピーク値を小さく設定すると、他方のピーク値保有帯域４のピーク値が大きくなり、一方のピーク値保有帯域４のピーク値を大きく設定すると、他方のピーク値保有帯域４のピーク値が小さくなる傾向にある。このような傾向は、ピーク値保有帯域４が３つ以上の場合も同様である。すなわち、３つまたは４つあるピーク値保有帯域４のうち、１つのピーク値保有帯域４のピーク値を小さく設定すると、他のピーク値保有帯域４のピーク値が大きくなり、１つのピーク値保有帯域４のピーク値を大きく設定すると、他のピーク値保有帯域４のピーク値が小さくなる傾向にある。

このことから、全てのピーク値保有帯域４のピーク値を均一に設定する際には、レンズ１では着目すべきピーク値保有帯域４の個数が２つと少ないため、反射防止膜３の配置条件を容易に設定しやすくなるのである。反射防止膜３の層数を８層、９層、１０層と増加させていくと、ピーク値保有帯域４の数は増加する傾向にある。この点を考慮すると、７層、８層、または９層の場合は、ピーク値保有帯域４を２つまたは３つとするのが好ましく、７層、８層、９層、１０層または１１層の場合は、ピーク値保有帯域４を２つ、３つまたは４つとするのが好ましい。

なお、その着目すべきピーク値保有帯域４の数は、２つが最も好ましく、３つがその次に好ましく、４つがその次に好ましくなる。ここで、着目すべきピーク値保有帯域４の数は、反射防止膜３の膜の層数が７から９または７から１１のように多くなると、１つにすることが困難であるため、現実的な個数として２つ、３つまたは４つが好ましくなる。

また、レンズ１は、ピーク値保有帯域４の帯域幅の最小値であるピーク４Ａの帯域幅が、ピーク値保有帯域４の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上となっている。このことによって、４００から７５０ｎｍの光域である３５０ｎｍの範囲に存在するピーク値保有帯域４の占める帯域幅を一定以上にできる。すると、全てのピーク値保有帯域４のピーク値を所定値以内に設定する際のピーク値の変化率を小さくでき、その設定を安定して行うことができる。

また、レンズ１は、ピーク値保有帯域４を２つとし、ピーク値を緑色となる４９０から５７５ｎｍの波長以外の波長としている。そのため、色の３原色のうちの１つの緑色については、反射防止を特に良好に行うことができる。

レンズ１の製造法では、真空蒸着法によってアルミナ層３Ａ等の各層を配置し、その配置の際には蒸着速度および／または蒸着時間を調整し、各層の膜厚を調整している。そのため、分光反射率を均一にするのが容易なレンズの製造法を提供することができる。

（第２の実施の形態に係るレンズについて）
次に、図６、図７を参照しながら第２の実施の形態に係るレンズ１０について説明する。図６には、第２の実施の形態に係るレンズ１０として、レンズ１におけるマグネシウム層３Ｃ１，３Ｃ２に代えてシリカ（ＳｉＯ_２）の層を用いたレンズ１０の各層に相当する層の光学膜厚を示している。図６では、レンズ１におけるマグネシウム層３Ｃ１に相当するシリカ層としてシリカ層３Ｄ１の符号を用い、レンズ１におけるマグネシウム層３Ｃ２に相当するシリカ層としてシリカ層３Ｄ２の符号を用いている。以下、これらのシリカ層３Ｄ１，３Ｄ２を総称するときは、シリカ層３Ｄと記載する。レンズ１０は、これらの各層の構成以外は、レンズ１におけるものと同一の構成である。そしてこの７層の総物理膜厚は３２０ｎｍである。レンズ１０の製造法はレンズ１の製造法と同様のものである。なお、シリカ層３Ｄの屈折率は１．４６である。

このレンズ１０は、図７に示す分光反射率の特性を有している。短波長帯域のピーク値保有帯域は、４１０ｎｍから５４０ｎｍを占めている。長波長帯域のピーク値保有帯域は、５４０ｎｍから７５０ｎｍを占めている。このレンズ１０は、特に長波長帯域の反射防止効果を好適に得ることができている。そのため、このレンズ１０は、レンズ１よりも広帯域に渡る反射防止効果を得ることができている。また、レンズ１０は、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が概ね０．５％以下を保つバンド幅帯域を有している。

また、レンズ１０は、３８０から８５０ｎｍの帯域において分光反射率が１％以下となっており、さらに３７５から９００ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下となっている。

図６に示す膜厚から、各層の中で混合層３Ｂ２に相当する層が光学膜厚としては最も厚い。その次に厚い層はマグネシウム層３Ｃ３に相当する層である。その他の層は、マグネシウム層３Ｃ３に相当する層の略半分以下程度の厚みであり、混合層３Ｂ１に相当する層、アルミナ層３Ａに相当する層、混合層３Ｂ３に相当する層、シリカ層３Ｄ１に相当する層、シリカ層３Ｄ２に相当する層の順に厚みが減少している。なお、レンズ１０は、レンズ１と同様の効果を奏する。

（第３の実施の形態に係るレンズについて）
次に、図８、図９を参照しながら第３の実施の形態に係るレンズ２０について説明する。図８には、第３の実施の形態に係るレンズ２０として、レンズ１の最外層であるマグネシウム層３Ｃ３の表面に混合層３Ｂ４と、その混合層３Ｂ４の表面にマグネシウム層３Ｃ４を形成し、各層の厚みを反射防止の観点から最適化したレンズ２０の縦断面図を図１と同様に示している。なお、図８における混合層３Ｂ４およびマグネシウム層３Ｃ４以外の各構成要素に付された符号は、レンズ１における各構成要素に相当するものとしてレンズ１における符号と同一の符号としている。また、混合層３Ｂ４は、混合層３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３と同じ成分であり、マグネシウム層３Ｃ４は、マグネシウム層３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｃ３と同じ成分である。このレンズ２０は、レンズ１よりも反射防止膜の膜の層数が２つ多い９である。そしてこの９層の総物理膜厚は５７０ｎｍである。レンズ２０の製造法はレンズ１の製造法と同様のものである。

図９には、レンズ２０の波長に対する分光反射率の変化を図３と同様に示している。このレンズ２０は、４００から７５０ｎｍの帯域においてピーク値保有帯域４を３つ有している。最も短波長の帯域のピーク値保有帯域４は、４００ｎｍから４６５ｎｍを占めている。次に短波長の帯域のピーク値保有帯域４は、４６５ｎｍから５９０ｎｍを占めている。最も長波長の帯域のピーク値保有帯域４は、５９０ｎｍから７７５ｎｍを占めている。

図９に示す３つのピーク値保有帯域４は、それらの分光反射率のピーク値が１％に近く、分光反射率が１％以下を保つバンド幅帯域がレンズ１のそれよりも広がりやすくできる。なお、レンズ２０は、レンズ１と同様の効果を奏する。

（他の形態）
以上、本発明の実施の形態におけるレンズ１の製造法およびレンズ１，１０，２０について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更実施可能である。以下、レンズ１，１０，２０の変形例について説明する場合の各構成要素に付する符号は、レンズ１に相当するものについては、それらと同一の符号を付する。

本発明の実施の形態では、光学部材としてレンズ１，１０，２０を採用しているが、その他のレンズ、ミラー、光学フィルタ、プリズム、太陽電池の受光面に配置される反射防止部材等、各種の光学部材を採用できる。

レンズ１，１０の反射防止膜３の膜の層数は、７であるが、８、９、１０または１１とすることができる。また、レンズ２０の反射防止膜３の膜の層数は、９であるが、７、８、１０または１１とすることができる。各層の配置の負担の軽減および各層の厚みの制御を容易にする観点から、レンズ１，１０，２０の反射防止膜３の膜の層数は少ない値である、７、８または９とすることが好ましい。

レンズ１の反射防止膜３は、上述しているようにアルミナ層３Ａ、混合層３Ｂ１、マグネシウム層３Ｃ１、混合層３Ｂ２、マグネシウム層３Ｃ２、混合層３Ｂ３、マグネシウム層３Ｃ３の順にレンズ本体２へと配置されている。レンズ１０，２０についても上述したとおりに配置されている。これらの各層の配置の順序、配置する層の材質、組成等は変更することができる。たとえば、同種の物質を隣り合わせて重ねて配置しても良い。また、たとえば、アルミナ層３Ａは、レンズ本体２に直接配置されていなくても良いし、混合層３Ｂとマグネシウム層３Ｃとの間、混合層３Ｂとシリカ層３Ｄとの間、シリカ層３Ｄとマグネシウム層３Ｃとの間、等に配置されていても良い。

また、反射防止膜３は、アルミナ層３Ａを用いているが、アルミナ層３Ａに代えてＰｒＡｌＯ_３や、Ｌａ_２Ｏ_３・８．８Ａｌ_２Ｏ_３や、Ｙ_２Ｏ_３や、または、ＺｒＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３との混合物等を用いることができる。

また、反射防止膜３の一部には、混合層３Ｂが用いられているが、混合層３Ｂの全部または一部に代えてＴｉＯ_２や、ＺｒＯ_２や、Ｔａ_２Ｏ_５や、ＬａＴｉＯ_３や、ＨｆＯ_２や、Ｎｂ_２Ｏ_５等を用いることができる。さらに、反射防止膜３の一部には、マグネシウム層３Ｃが用いられているが、レンズ１０のように、マグネシウム層３Ｃの全部または一部に代えてＳｉＯ_２等を用いることができる。さらに、反射防止膜３の各層の厚みは変更することができる。

レンズ１は、４００から７５０ｎｍの帯域においてピーク値保有帯域４を２つ有している。しかし、そのピーク値保有帯域４の数は、３つまたは４つとすることができる。また、ピーク帯域４Ａとピーク帯域４Ｂは隣接してるが、両者の間に同じ分光反射率の値が続く部分があることで複数のピーク値保有帯域４は、波長軸に離れて出現しても良い。

レンズ１，１０は、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が０．５％以下を保つバンド幅帯域を有している。しかし、そのような低い分光反射率を保つ必要は無い。４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保っていれば、レンズは十分な反射防止効果が得られる。この分光反射率は小さいことが好ましい。よって、２％よりも１．５％、１．５％よりも１％、１％よりも０．５％が好ましく、０．５％よりも小さい０．４％、０．３％または０．２％以下がより好ましいことは言うまでもない。

レンズ１，１０は、ピーク値保有帯域４を２つ有し、ピーク値を緑色となる４９０から５７５ｎｍの波長以外の波長としている。しかし、このような条件を満たす必要は、必ずしも無い。たとえば、ピーク値を赤色となる６１０から７５０ｎｍの波長以外の波長等としても良い。そうすることによって、赤色については、反射防止を特に良好に行うことができる。また、たとえば、ピーク値を青色となる４３５から４８０ｎｍの波長以外の波長等としても良い。そうすることによって、青色については、反射防止を特に良好に行うことができる。

レンズ２０と同様な９層かつ膜厚５７０ｎｍで、９層目のマグネシウム層（レンズ２０ではマグネシウム層３Ｃ４）以外のマグネシウム層をシリカ層としたレンズ（レンズ２０の変形レンズ）とすると分光反射率が１％以下の帯域が広くなる。しかし、このレンズ２０の変形レンズは、分光反射率が低いバンド幅帯域をレンズ２０のそれよりも広げようして各層の厚みを調整すると、ピーク値、特に最も短波長側のピーク値の分光反射率が１．３％程度になる。また、レンズ２０の変形レンズにおいて、分光反射率が低いバンド幅帯域を４００から９００ｎｍまで広げようして各層の厚みを調整すると、ピーク値の分光反射率が１．８％程度になる。

レンズ２０と同様の構成のレンズにおいて、その最外層であるマグネシウム層３Ｃ４の表面に新たな混合層３Ｂを配置し、その混合層３Ｂの表面にさらに新たなマグネシウム層３Ｃを配置したレンズについて説明する。このレンズは、レンズ２０よりも反射防止膜の膜の層数が２つ多い１１である。このレンズは、層数が多いため、各層の厚みを薄くすることが好ましい。その理由は、この層数で反射防止効果を最適化すると、反射防止膜の総厚がレンズ１の反射防止膜３の２倍以上となり、製造コストが大きくなるためである。なお、反射防止膜３の総物理膜厚を７００ｎｍにした場合は、最小厚みの層の物理膜厚が１４ｎｍで、１％以下の分光反射率の帯域が４００から８５０ｎｍでピーク値が０．６％以下となる例がある。

そこで、レンズの各層の厚みを変更し反射防止効果を適切なものとしようとすると、各層の一部に物理膜厚が５または６ｎｍの薄いものが含まれる。すると、その薄い層の膜厚の均一性が得られにくい。このようなものの例は、反射防止膜３の総物理膜厚が３６０ｎｍで、１％以下の分光反射率の帯域が４００から８５０ｎｍでピーク値が０．７％以下のものである。そこで、最薄膜厚の物理膜厚を１８ｎｍ以上にして薄い層の膜厚の均一性を得るようにし、かつ反射防止効果を適切なものとしようとすると、分光反射率のピーク値が２％近くになる。

なお、反射防止膜３の膜の層数が９または１１のレンズについても、レンズを製造するに当たり、分光反射率を均一にしやすいレンズの製造法を提供することおよび分光反射率の均一なレンズを製造しやすい構成を有するレンズを提供することができる効果を有している。

レンズ１，１０，２０は、ピーク値保有帯域４の帯域幅の最小値であるピーク値保有帯域４の帯域幅が、ピーク値保有帯域４の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上となっている。この値以上とするのが好ましいが、このような条件を満たす必要は必ずしも無い。たとえば、ピーク値保有帯域４の帯域幅の帯域幅が「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．４」の値以上である条件等を満たすこととしても良い。また、この「１．４」の数値に代えて「１．２」、「１．３」、「１．５」、「１．７」、または「１．８」等の数値とすることができる。

レンズ本体２にはガラスを用いているが、ガラスでなくアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル等の透光性を有する樹脂等を用いることとしても良い。また、レンズ本体２には、屈折率が１．５２のものを用いているが、屈折率が１．６、１．６５，１．７，１．７５，１．８、１．８５，１．９、１．９５，２．０のものを用いることができる。このようにレンズ本体の屈折率を変化させても、反射防止膜３の各層の物質の選択、厚みの調整等をすることによって、反射防止効果がレンズ１と同程度に優れるレンズを得ることができる。

レンズ１，１０，２０の製造法では、反射防止膜３の各層の配置条件の調整を膜の厚さの調整としているが、必ずしもそのようにする必要は無い。たとえば、配置する膜の材質の変更、配置する膜の層数の増減等によって各層の配置条件の調整を行っても良い。

また、レンズ１，１０，２０の製造法においては、真空蒸着法によって反射防止膜３の各層の配置を行っているが、必ずしもそのようにする必要は無い。たとえば、スパッタリング法、化学気相成長等によって各層を配置しても良い。

本発明の第１の実施の形態に係るレンズの概略構成を示す縦断面図である。図１に示すレンズの反射防止膜を構成する各層の光学膜厚と物理膜厚とレンズ本体の屈折率を示す図である。図１に示すレンズの、波長に対する分光反射率の変化を示す図である。本発明の実施の形態に係るレンズと比較するためのもので、反射防止膜の膜の層数を５としたレンズの、波長に対する分光反射率の変化を示す図である。図４に示す分光反射率を有するレンズの反射防止膜を構成する各層の光学膜厚を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係るレンズの反射防止膜の各層の光学膜厚とレンズ本体の屈折率を示す図である。図６に示すレンズの波長に対する分光反射率の変化を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係るレンズの概略構成を示す縦断面図である。図８に示すレンズの、波長に対する分光反射率の変化を示す図である。

符号の説明

１，１０，２０レンズ（光学部材）
３反射防止膜
４ピーク値保有帯域

Claims

表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法において、
上記膜の層数を７とし、
上記反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つ有するように、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上となるように上記膜の配置条件を調整し、
上記配置条件の調整は、上記膜の厚さの調整であり、
波長が６００から６５０ｎｍの間に上記ピーク値の１つが存在し、
波長が４９０から５７５ｎｍの間に上記ピーク値が存在せず、
上記７層の各層の積層順、材質および膜厚を表１に示す構成とし、

上記混合層は、酸化チタンと酸化ジルコニウムとが混合されている、
ことを特徴とする光学部材の製造法。
表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法において、
上記膜の層数を７とし、
上記反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つ有するように、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上となるように上記膜の配置条件を調整し、
上記配置条件の調整は、上記膜の厚さの調整であり、
波長が６００から６５０ｎｍの間に上記ピーク値の１つが存在し、
波長が４９０から５７５ｎｍの間に上記ピーク値が存在せず、
上記７層の各層の積層順、材質および膜厚を表２に示す構成とし、

上記混合層は、酸化チタンと酸化ジルコニウムとが混合されている、
ことを特徴とする光学部材の製造法。
表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材において、
上記反射防止膜の膜の層数が７であり、
上記反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つ有し、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上であり、
波長が６００から６５０ｎｍの間に上記ピーク値の１つが存在し、
波長が４９０から５７５ｎｍの間に上記ピーク値が存在せず、
上記７層の各層の積層順、材質および膜厚を表３に示す構成とし、

上記混合層は、酸化チタンと酸化ジルコニウムとが混合されている、
ことを特徴とする光学部材。
表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材において、
上記反射防止膜の膜の層数が７であり、
上記反射防止膜が、４００から７５０ｎｍの帯域において分光反射率が２％以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を２つ有し、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をｘとしたとき「（３５０ｎｍ／ｘ）／１．６」の値以上であり、
波長が６００から６５０ｎｍの間に上記ピーク値の１つが存在し、
波長が４９０から５７５ｎｍの間に上記ピーク値が存在せず、
上記７層の各層の積層順、材質および膜厚を表４に示す構成とし、

上記混合層は、酸化チタンと酸化ジルコニウムとが混合されている、
ことを特徴とする光学部材。