JP5473472B2 - 光学素子及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、反射抑制作用を有する構造体を備えた光学素子に関し、さらに該光学素子を含む光学機器に関する。

一般に、透過部材により形成される光学素子の少なくとも１面には、蒸着法やスパッタ法に代表される成膜技術を利用して反射防止機能を有する薄膜が形成される。ただし、このような方法では、成膜できる材料が限定されるため、任意の屈折率の薄膜を得ることが難しい。
このため、特許文献１には、高屈折率の薄膜と低屈折率の薄膜を選択的に導入して膜厚を適切に設定することで、仮想的に中間屈折率を有する膜を得る方法が開示されている。
また、他の手法として、使用する光の波長（以下、使用波長という）よりも小さな構造を有する反射防止構造体を光学素子の少なくとも１面に形成する方法がある。最も有名な概念が蛾の目（moth-eye）である。蛾の目の表面は非常に反射率が低いことが知られており、それは蛾の目に特有の微細構造に起因することも知られている。
使用波長よりも小さな構造では、該使用波長の光はその構造を認識できずに一様な媒質に入射したように振る舞う。このとき、該構造体は、それを構成する材料の体積比に準じた屈折率を示す。そのことを利用することで、通常の材料では得られない低い屈折率の構造体を実現することができる。低屈折率材料を用いることで、より高性能な反射防止機能を得ることができる。
特許文献２には、上記のような微細構造を有する反射防止構造体として、表面側（光入射側）に向かって先細りになる形状を有する構造体が開示されている。このような構造体では、光学素子等のベース部材側から表面側に向かって換算屈折率が徐々に小さくなる。
特許文献３には、微細構造体を構成する突起の形状として、該突起の最凸部と最凹部の形状の比較において最凸部の方が尖る形状にすることが開示されている。このような突起の形状により、最表面部又は構造体とベース部材との境界での屈折率の変化を緩やかにし、反射率を低減する。

特公昭６１−５１２８３号公報 特開２００５−６２６７４号公報 特開２００３−２４０９０４号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された仮想的に中間屈折率を有する膜では、高屈折率材料を用いているために、広帯域特性に劣る。
また、特許文献２では、屈折率を傾斜させるために微細構造を斜めに形成することを開示しているものの、最適な屈折率構造までは開示していない。
さらに、特許文献３にて開示された微細構造体では、界面での屈折率の変化のみに着目しているために、屈折率の変化が大きな部分が発生してしまい、良好な広帯域特性が得られない。
このように、特許文献１〜３にて開示された方法では、限られた条件内では反射防止機能を実現できるが、広帯域特性に劣り、さらに入射角度特性にも劣るという問題がある。
本発明は、広帯域特性や入射角度特性に優れた反射抑制機能（反射防止機能）を有する光学素子及びこれを含む光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学素子は、ベース部材と、該ベース部材上に形成された反射防止膜と、を有する光学素子であって、前記反射防止膜は、前記ベース部材側から表面側にかけて屈折率が次第に小さくなるグレーデッド層を含み、前記グレーデッド層の使用中心波長λ＝６５０ｎｍにおける屈折率の変化量は０.０５以上であり、前記グレーデッド層の前記使用中心波長における光学膜厚は３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、波長３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲における反射率が０．８％以下であり、以下の条件を満足することを特徴とする。

ただし、ｎ_ｉは前記グレーデッド層における前記表面側の部分の前記使用中心波長における屈折率であり、ｎ_ｓは前記グレーデッド層における前記ベース部材側の部分の前記使用中心波長における屈折率であり、ｔ（ｎ_ｔ）は前記使用中心波長における屈折率がｎ_ｔとなる前記グレーデッド層の光学膜厚であり、ｎ｛ｔ（ｎ_ｔ）／２｝は前記光学膜厚がｔ（ｎ_ｔ）／２となる位置での前記使用中心波長における屈折率である。
なお、上記光学素子を有する光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、従来の方法では得られなかったような広帯域特性及び入射角度特性に優れた反射抑制機能を有する光学素子を実現することができる。このため、本発明の光学素子を光学機器に用いることにより、光学機器の性能を従来よりも向上させることができる。

本発明の実施例におけるグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 実施例の光学素子の基本構造を示す図。 ベース部材上に屈折率が均一な層を形成した光学素子の構造を示す図。 ベース部材上に屈折率が均一な層を形成した場合の屈折率構造を示す図。 光学膜厚に対して屈折率の変化が一様であるグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 図５のグレーデッド層をベース部材に付加したときの反射率特性を示す図。 図１のグレーデッド層をベース部材に付加したときの反射率特性を示す図。 実施例において、グレーデッド層を微細構造層として形成した場合の光学素子の構造を示す図。 実施例１のグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 実施例１の反射率特性を示す図。 参考例１のグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 参考例１の光学素子の屈折率構造を示す図。 参考例１の反射率特性を示す図。 参考例２のグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 参考例２の光学素子の屈折率構造を示す図。 参考例２の反射率特性を示す図。 実施例２のグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 実施例２の反射率特性を示す図。 比較例１のグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 比較例１の反射率特性を示す図。 比較例２のグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 比較例２の反射率特性を示す図。 実施例の光学素子を用いたデジタルカメラを示す図。 実施例３のグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 実施例３の反射率特性を示す図。 実施例４のグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 実施例４の反射率特性を示す図。 比較例３のグレーデッド層の屈折率構造を示す図。 比較例３の反射率特性を示す図。

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。
まず、後述する具体的な実施例１〜６の説明に先立って、これらの実施例に共通する事項について説明する。
各実施例では、例として、使用波長帯域を４００〜７００ｎｍまたは３００〜１０００ｎｍとし、その中心である使用中心波長を５５０ｎｍまたは６５０ｎｍとして説明する。ただし、本発明にいう使用波長帯域及び使用中心波長はこれらに限定されるものではない。
図２には、各実施例に共通する光学素子の基本構成を示している。０２１は第１の層であり、以下の説明では、その厚み方向（層厚方向又は膜厚方向）であるｚ方向に屈折率が変化する層という意味でグレーデッド層という。グレーデッド層０２１は、反射抑制機能（別の言い方では、反射防止機能）を有する。
０２２はベース部材（基材）であり、グレーデッド層０２１を含む光学素子の本体（透過部材）に相当する。図２では、グレーデッド層０２１がベース部材０２２のうち一方の面上に形成されている場合を示している。しかし、ベース部材０２２の両方の面上にグレーデッド層０２１形成してもよい（つまり、グレーデッド層はベース部材のうち少なくとも一方の面上に形成されていればよい）。
０２３はグレーデッド層０２１の屈折率構造を模式的に示している。横軸はグレーデッド層０２１の屈折率ｎを、縦軸はグレーデッド層０２１の光学膜厚ｔを示す。
図１には、上記屈折率構造０２３をより詳細に示している。ただし、図１に示す屈折率構造は、図２に示した屈折率構造０２３に対して９０度回転させてあり、横軸が光学膜厚ｔを、縦軸が屈折率ｎをそれぞれ示している。実線０１１は、グレーデッド層０２１の光学膜厚に対する屈折率の変化を示し、以下の説明では屈折率曲線という。光学膜厚ｔを示す横軸において、原点Ｏはベース部材０２２とグレーデッド層０２１との境界面を、ｔ_ｉはグレーデッド層０２１の総光学膜厚をそれぞれ示している。
グレーデッド層０２１は、ベース部材側から見て、屈折率ｎがｎ_ｓからｎ_ｉまで変化する。ｎ_ｉはグレーデッド層０２１における最も表面側の部分（最表面）、つまりは最も光入射側の部分の使用中心波長における屈折率である。また、ｎ_ｓはグレーデッド層０２１における最もベース部材側の部分の使用中心波長における屈折率である。
ここで、実施例では、ｎ_ｓ，ｎ_ｉを用いてｎ_ｔという値を定義する。ｎ_ｔは以下の式（１）で表される。

実施例では、グレーデッド層０２１において使用中心波長における屈折率がｎ _ｔ となる光学膜厚をｔ（ｎ _ｔ ）とし、光学膜厚がｔ（ｎ _ｔ ）／２となる位置での使用中心波長における屈折率をｎ｛ｔ（ｎ _ｔ ）／２｝とするとき、以下の式（２）で表される条件を満足する。

この式（２）で表される条件は、グレーデッド層０２１のうち光学膜厚ｔ（ｎ_ｔ）の部分（位置）から、光学膜厚ｔ（ｎ_ｔ）／２の部分（位置）までの変化の程度を表している。
反射抑制機能は、光の波の干渉で考えることができる。このことは、屈折率が内部（厚み方向）で変化するグレーデッド層でも同じである。光の波の干渉を考える場合、屈折率の変化量が光の波の振幅を示し、光学膜厚が波と波の位相のずれ量を示す。
厚み方向において屈折率が均一な層の例を図３に示す。０３２はベース部材であり、０３１は厚み方向に均一な屈折率を持つ薄膜層である。０３３は薄膜層０３１の屈折率構造を模式的に示している。
図４には、上記屈折率構造０３３をより詳細に示している。ただし、図４に示す屈折率構造は、図３に示した屈折率構造０３３に対して９０度回転させてあり、横軸が光学膜厚ｔを、縦軸が屈折率ｎをそれぞれ示している。０４１は薄膜層０３１の屈折率と光学膜厚を示している。
０４２は薄膜層０３１の表面で反射した光の波（イメージ図）を、０４３は薄膜層０３１とベース部材０３２との界面で反射した光の波（イメージ図）をそれぞれ示し、これらにより、薄膜層０３１の光学膜厚ｔ_ｓをλ／４としたときの波の干渉を示している。この場合、波０４２と波０４３との位相のずれ量はλ／２程度となり、これらの波０４２，０４３は互いに打ち消し合う。これにより、薄膜層０３１は反射防止膜となる。
一方、グレーデッド層を有する光学素子の屈折率構造の例を図５に示す。図５では、光学膜厚に対して屈折率の変化が一様である場合を示している。０５１は光学膜厚に対する屈折率を示している。０５２はグレーデッド層の各位置で反射した光の波（反射波）の一部（イメージ図）を示している。
グレーデッド層０５１では、明確な界面があるわけではないが、屈折率が変化する部分では光の波は反射される。つまり、グレーデッド層０５１では、無数の光が反射されていることになり、反射波０５２はその一部を表現したにすぎない。このようなグレーデッド層０５１の場合、各光学膜厚からの全ての反射波０５２の重ね合わせによって反射防止特性が求められる。
実施例では、ｎ_ｓとｎ_ｉの差が０．０５以上であること、つまりグレーデッド層は、厚み方向において使用中心波長における屈折率が０.０５以上変化することを条件とする。これは、上述したようなグレーデッド層の干渉により反射防止特性を示す範囲である。
また、この条件は、グレーデッド層の内部で屈折率が大きく変化するということも意味している。屈折率の変化が大きいということは、反射率特性への影響も大きいことを意味する。このため、実施例では、上記式（１），（２）で表される条件を満足することを特徴とする。
式（１）のｎ_ｔは屈折率ｎ_ｓ，ｎ_ｉの間の値を表しており、式（２）はｎ_ｔとｎ_ｓの間での屈折率の勾配を表している。これは、グレーデッド層の表面側の部分での屈折率の変化（ｎ{ｔ（ｎ_ｔ）／２}−ｎ_ｔ）よりも、グレーデッド層のベース部材側の部分での屈折率の変化（ｎ_ｓ−ｎ{ｔ（ｎ_ｔ）／２}）の方がより光の干渉に影響を与えることを意味している。
また、実施例では、使用中心波長λにおけるグレーデッド層の光学膜厚ｔ（ｎ_ｔ）が、以下の式（３）表される条件を満足することを特徴とする。

グレーデッド層の光学膜厚ｔ（ｎ_ｔ）がλ／４よりも薄い場合、グレーデッド層内で光の干渉が十分に生じず、反射防止膜として機能しない。一方、ｔ（ｎ_ｔ）が２λよりも厚い場合には、グレーデッド層０５１を作製することは非常に難しくなる。
式（３）式の範囲は、より好ましくはλ／３以上で３λ／２以下の範囲とするとよい。さらに望ましくは、３λ／８以上で５λ／４以下の範囲とするとよい。
また、実施例では、以下の式（４）を満たすことを特徴とする。

式（４）の上限値を超えると、グレーデッド層０５１の先端の屈折率と空気の屈折率の差が大きくなってしまい、グレーデッド層０５１と空気との界面における反射光が増加するため、全波長領域において反射率を抑制することが難しくなる。
ベース部材に図５に示したグレーデッド層０５１を付加した場合の反射率特性の例を図６に示す。横軸が波長λを、縦軸が反射率Ｒを示している。０６１はベース部材のみの反射率特性を、０６２はベース部材にグレーデッド層０５１を付加した場合の反射率特性をそれぞれ示している。ベース部材の屈折率は、ｎ_ｓとした。
図６に示す場合、グレーデッド層０５１の式（２）の値は１．０となり、式（２）の条件を満足していない。この反射率特性を見ると、特定の波長では反射率がほぼ０であるのに対して、他の波長では反射率が上がっている。
一方、図７は、ベース部材に図１に示したグレーデッド層０２１を付加した場合の反射率特性を示している。横軸が波長λを、縦軸が反射率Ｒを示している。０７１はベース部材のみの反射率特性を、０７２はベース部材にグレーデッド層０２１を付加した場合の反射率特性をそれぞれ示している。ベース部材の屈折率は、ｎ_ｓとした。
図７に示す場合、グレーデッド層０２１の式（２）の値は、０．５２となり、式（２）を満足している。この場合の反射率特性は極小値を２つ持ち、図６に示した反射率特性に比べて広波長帯域できわめて低い反射率が得られることがわかる。
このように式（１），（２），（３），（４）の条件を満足することで、広帯域特性に優れた反射抑制性能（反射防止性能）を得ることができる。
一方、式（２）の値が０．５より小さい場合、屈折率が小さいグレーデッド層の表面側の部分よりもベース部材側の部分での屈折率の変化が大きくなるため、反射率を低下させることが難しくなる。さらに、反射率の特性がＷ字の形状になりにくいため、広帯域特性に劣ってしまう。また、式（２）の値が０．８以上になると、光学膜厚に対する屈折率の変化が直線に近くなるために広帯域特性が劣ってしまう。
なお、より好ましくは、式（２）の値の範囲を０．５５以上で、０．７５以下の範囲とするとよい。さらに好ましくは、式（２）の値の範囲を０．５８以上で、０．７以下の範囲にするとよい。
また、屈折率が異なる多くの硝材に対して高性能な反射防止機能を付加するためには、各硝材に対応するようにグレーデッド層の屈折率を調整する必要がある。そこで、実施例では、硝材としてのベース部材とグレーデッド層との間に、少なくとも１層の光学干渉層を設け、グレーデッド層と光学干渉層とにより積層体を構成することが好ましい。
これにより、グレーデッド層の屈折率を調整しなくても、光学干渉層の屈折率や膜厚を調整することで、種々の硝材に対応する高性能な反射防止積層体を得ることができる。
また、上記少なくとも１層の光学干渉層のうち少なくとも１つの光学干渉層の使用中心波長λにおける屈折率は、ベース部材の屈折率とｎ_ｓとの間の屈折率であることが好ましい。これにより、ベース部材からグレーデッド層の最表面まで、屈折率が徐々に減少するような屈折率構造を実現できる。そして、このような構造によれば、光の斜入射による反射光の増大が防げるため、広帯域特性に優れ、かつ斜入射特性にも優れた反射防止積層体が得られる。
また、実施例では、グレーデッド層を、使用中心波長λより小さい構造部を複数形成することで構成された微細構造層とすることが好ましい。このような微細構造層をベース部材上に形成した例を図８に示す。０８１は微細構造層（グレーデッド層）であり、０８２はベース部材である。
各構造部が使用中心波長λよりも十分に小さい微細構造においては、前述したように、これに入射する光は該微細構造そのものを認識できず、均一な媒質に入射したように振る舞う。この場合、光はその構造を平均化したような特性を示す。
微細構造層０８１の等価屈折率（effective refractive index）ｎ_ｅは、以下の式（５）で表される。

ここで、ｎ_ｍは微細構造をなす材料の屈折率であり、ffは該微細構造の体積充填率（フィリングファクタ）である。この手法は、一次の等価屈折率法と呼ばれ、微細構造（微細構造層０８１）を等価屈折率に変換する最も簡単な手法である。
一方、微細構造層０８１の実効的な屈折率は、微細構造のピッチや３次元的な形状によっても変化する。例えば、ｎ_ｍが２．３で、ffが０．５である場合、式（５）で求めた等価屈折率ｎ_ｅは、１．７７程度となる。これに対し、微細構造のピッチが８０〜１５０ｎｍまで変化すると仮定して厳密結合波解析法を用いて解析すると、等価屈折率ｎ_ｅは、１．７３〜１．７９まで変化する。このため、微細構造の断面形状やffのみから実効的な屈折率を正確に求めることは難しい。
そこで、実施例では、微細構造層（グレーデッド層）０８１の光学膜厚に対する実効的な屈折率の変化を求める。実効的な屈折率を求める手法の１つとして、分光エリプソメトリーがある。分光エリプソメトリーとは、波長の異なる直線偏光を試料に照射し、偏光反射率の比と位相の遅れ量とを測定し、その測定値に対して最も近い屈折率及び膜厚モデルを算出する手法である。このような手法を用いることで、微細構造の詳細が不明でも式（２）式の条件を満足するかどうかを確認することができる。式（２）を満足すれば、グレーデッド層が薄膜層であっても微細構造層であってもかまわない。
また、実施例のグレーデッド層を得る方法としては、均一に成膜した比較的疎な膜を透明ゾルゲル溶液に長時間浸漬して焼結する方法や、２元成膜法での成膜中に徐々に混合割合を変化させる方法等がある。本発明では、所定の屈折率構造の条件を満たしていれば、グレーデッド層の製造方法はどのようなものであってもよい。
以上説明したグレーデッド層が形成された光学素子は、多くの光学機器で使用することができる。図２３には、実施例の光学素子を用いた光学機器としてのデジタルカメラを示している。

２０はカメラ本体、２１は実施例の光学素子であるレンズを用いて構成された撮影光学系である。撮影光学系２１は、複数のレンズによって構成されており、このうち少なくとも１つのレンズが実施例の光学素子により構成されている。２２はカメラ本体２０に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。
２３は撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する画像情報を記録するメモリ、２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、画像情報（つまりは被写体）を観察するための電子ビューファインダである。

このように、実施例の光学素子を用いて撮影光学系を構成することで、撮影光学系内での不要な反射を抑えた高い光学性能を有するカメラを実現することができる。
なお、本実施例の光学素子は、カメラのファインダ光学系や、液晶プロジェクタの照明光学系及び投射光学系等にも使用することができる。そして、該光学素子が上述した反射抑制構造を有することで、透過光量が十分に多く、不要な反射によるゴーストやフレアの発生を十分に抑えることができる。
以下、具体的な実施例（シミュレーション例）１〜４および参考例１〜２とこれらに対する比較例１〜３について説明する。
［実施例１］

実施例１では、ベース部材として、ＯＨＡＲＡ社製Ｓ−ＢＳＭ１４を用意した。波長６５０ｎｍにおける屈折率は、１．６０３３であった。ベース部材上に、図９に示すような屈折率構造のグレーデッド層を形成した。ｎ_ｓは１．５３０、ｎ_ｉは１．０、ｔ_ｉは３５０ｎｍであった。
式（１）より、ｎ_ｔは１．０５３であり、式（２）の値は０．７２であった。実施例１の反射率特性を図１０に示す。実施例１では、反射率特性に２つの極小値があり、可視域全域で反射率０．２％以下という低い反射率を実現した。
［参考例１］

参考例１では、ベース部材として、ＯＨＡＲＡ社製Ｓ−ＢＳＭ１４を用意した。波長５５０ｎｍにおける屈折率は、１．６０８８であった。ベース部材上に、屈折率が１．５０で光学膜厚が１１３ｎｍの光学干渉層を形成し、さらにその表面に図１１に示すような屈折率構造のグレーデッド層を形成した。参考例１の光学素子の屈折率構造を図１２に示す。光学膜厚が負となっている部分は、ベース部材の屈折率を示している。ｎ_ｓは１．３８、ｎ_ｉは１．０、ｔ_ｉは４８５ｎｍであった。
式（１）より、ｎ_ｔは１．０３８であり、式（２）の値は０．５０であった。参考例１の反射率特性を図１３に示す。参考例１では、反射率特性に２つの極小値があり、可視域全域で反射率０．１％以下という低い反射率を実現した。
［参考例２］

参考例２では、ベース部材として、ＯＨＡＲＡ社製Ｓ−ＬＡＨ５５を用意した。波長５５０ｎｍにおける屈折率は、１．８３９０であった。ベース部材上に、屈折率が１．５６で光学膜厚が１０５ｎｍの光学干渉層を形成し、さらにその表面に図１４に示すような屈折率構造のグレーデッド層を形成した。グレーデッド層は、ゾルゲル法により酸化アルミを主成分とする薄膜を形成し、それを熱水処理することで微細構造層として形成した。この微細構造層を分光エリプソメトリーで解析した。参考例２における光学素子の屈折率構造を図１５に示す。光学膜厚が負となっている部分は、ベース部材の屈折率を示している。ｎ_ｓは１．３９、ｎ_ｉは１．０、ｔ_ｉは２５０ｎｍであった。
式（１）式より、ｎ_ｔは１．０３９であり、式（２）の値は０．５３であった。参考例２の反射率特性を図１６に示す。参考例２では、可視域全域で反射率０．４％以下という低い反射率を実現した。
［実施例２］

実施例２では、ベース部材として、ＯＨＡＲＡ社製Ｓ−ＢＳＭ１４を用意した。波長６５０ｎｍにおける屈折率は、１．６０３３であった。ベース部材上に、図１７に示すような屈折率構造のグレーデッド層を形成した。ｎ_ｓは１．５３０、ｎ_ｉは１．０、ｔ_ｉは３５０ｎｍであった。
式（１）より、ｎ_ｔは１．０５３であり、式（２）の値は０．５１であった。実施例２の反射率特性を図１８に示す。実施例２では、反射率特性に２つの極小値があり、可視域全域で反射率０．４％以下となる低い反射率を実現した。
［実施例３］

実施例３では、ベース部材として、ＯＨＡＲＡ社製Ｓ−ＢＳＭ１４を用意した。波長６５０ｎｍにおける屈折率は、１．６０３３であった。ベース部材上に、図２４に示すような屈折率構造のグレーデッド層を形成した。ｎ_ｓは１．５３０、ｎ_ｉは１．０、ｔ_ｉは３５０ｎｍであった。
式（１）式より、ｎ_ｔは１．０５３であり、式（２）の値は０．７８であった。実施例３の反射率特性を図２５に示す。実施例３では、反射率特性に２つの極小値があり、可視域全域で反射率０．５％以下となる低い反射率を実現した。
［実施例４］

実施例４では、ベース部材として、ＯＨＡＲＡ社製Ｓ−ＢＳＭ１４を用意した。波長６５０ｎｍにおける屈折率は、１．６０３３であった。ベース部材上に、図２６に示すような屈折率構造のグレーデッド層を形成した。ｎ_ｓは１．５３０、ｎ_ｉは１．０、ｔ_ｉは５００ｎｍであった。
式（１）式より、ｎ_ｔは１．０５３であり、式（２）の値は０．５１であった。実施例４の反射率特性を図２７に示す。実施例４では、反射率特性に２つの極小値があり、可視域全域で反射率０．４％以下となる低い反射率を実現した。
（比較例１）
比較例１では、ベース部材として、ＯＨＡＲＡ社製Ｓ−ＢＳＭ１４を用意した。波長５５０ｎｍにおける屈折率は、１．６０８８だった。ベース部材上に図１９に示すような屈折率構造のグレーデッド層を形成した。ｎ_ｓは１．５１、ｎ_ｉは１．０、ｔ_ｉは４４０ｎｍであった。図１９に示したグレーデッド層は、物理膜厚に対して屈折率が直線的に変化する膜により形成した。
式（１）より、ｎ_ｔは１．０５１であり、式（２）の値は１．１９であった。この比較例は、式（２）の条件を満足していない。比較例１の反射率特性を図２０に示す。この比較例は、実施例１と比べると、広帯域特性で劣っている。
（比較例２）
比較例２では、ベース部材として、ＯＨＡＲＡ社製Ｓ−ＢＳＭ１４を用意した。波長６５０ｎｍにおける屈折率は、１．６０３３だった。ベース部材上に図２１に示すような屈折率構造のグレーデッド層を形成した。ｎ_ｓは１．５３、ｎ_ｉは１．０、ｔ_ｉは３５０ｎｍであった。
式（１）より、ｎ_ｔは１．０５３であり、式（２）の値は０．４８であった。この比較例は、式（２）の条件を満足していない。比較例２の反射率特性を図２２に示す。この比較例は、実施例１に比べて同じ光学膜厚でも特性が大きく変化している様子がわかる。
（比較例３）
比較例３では、ベース部材として、ＯＨＡＲＡ社製Ｓ−ＢＳＭ１４を用意した。波長６５０ｎｍにおける屈折率は、１．６０３３だった。ベース部材上に図２８に示すような屈折率構造のグレーデッド層を形成した。ｎ_ｓは１．５３、ｎ_ｉは１．０、ｔ_ｉは５００ｎｍであった。
式（１）より、ｎ_ｔは１．０５３であり、式（２）の値は０．４８であった。この比較例は、式（２）の条件を満足していない。比較例３の反射率特性を図２９に示す。この比較例は、実施例１に比べて同じ光学膜厚でも特性が大きく変化している様子がわかる。
実施例１〜４および参考例１〜２の各数値を表１に、比較例１〜３の各数値を表２にまとめて記載する。

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。

広帯域特性や入射角度特性に優れた反射抑制機能（反射防止機能）を有する光学素子及びこれを含む光学機器を提供できる。

０１１ グレーデッド層の光学膜厚に対する屈折率
０２１ グレーデッド層
０２２，０３２，０８２ ベース部材
０２３ グレーデッド層の屈折率構造の模式図
０３１ 厚み方向に均一な屈折率を有する薄膜層
０３３ 薄膜層の屈折率構造の模式図
０４１ 薄膜層の屈折率と光学膜厚
０４２ 薄膜層の表面で反射した光の波
０４３ 薄膜層とベース部材との界面で反射した光の波
０５１ 光学膜厚に対する屈折率
０５２ グレーデッド層の各位置で反射した光の波の一部
０６１，０７１ ベース部材のみの反射率特性
０６２，０７２ ベース部材にグレーデッド層を付与した場合の反射率特性
０８１ 微細構造層

Claims (8)

1. ベース部材と、該ベース部材上に形成された反射防止膜と、を有する光学素子であって、
   前記反射防止膜は、前記ベース部材側から表面側にかけて屈折率が次第に小さくなるグレーデッド層を含み、
   前記グレーデッド層の使用中心波長λ＝６５０ｎｍにおける屈折率の変化量は０.０５以上であり、
   前記グレーデッド層の前記使用中心波長における光学膜厚は３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、
   波長３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲における反射率が０．８％以下であり、
   以下の条件を満足することを特徴とする光学素子。
   
   ただし、ｎ_ｉは前記グレーデッド層における前記表面側の部分の前記使用中心波長における屈折率であり、ｎ_ｓは前記グレーデッド層における前記ベース部材側の部分の前記使用中心波長における屈折率であり、ｔ（ｎ_ｔ）は前記使用中心波長における屈折率がｎ_ｔとなる前記グレーデッド層の光学膜厚であり、ｎ｛ｔ（ｎ_ｔ）／２｝は前記光学膜厚がｔ（ｎ_ｔ）／２となる位置での前記使用中心波長における屈折率である。
2. 前記グレーデッド層の使用中心波長λ＝６５０ｎｍにおける屈折率の変化量は０.５３以上であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲における反射率が０．５％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
4. 前記ベース部材は、光学ガラスから成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子。
5. 前記光学ガラスの屈折率は１．６０３３であることを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
6. 前記グレーデッド層における屈折率の変化量は、前記ベース部材側よりも前記表面側の方が緩やかであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学素子。
7. 前記グレーデッド層は、前記使用中心波長よりも小さい複数の構造部から成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学素子。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子を有することを特徴とする光学機器。