JP5885595B2 - 反射防止膜、および、それを有する光学素子、光学系、光学機器 - Google Patents
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Description
1.30≦N1≦1.50
22nm≦D1≦45nm
1.42≦N2≦1.52
18nm≦D2≦35nm
1.35≦N3≦1.52
180nm≦D3≦320nm
N1<Nsub
N1<N2
N3≦N2
(Neff2−1)/(Neff2+2)=ff(Nm2−1)/(Nm2+2)
を用いて求めることができる。すなわち、波長以下のピッチで空間充填率が連続に変化するような構造体を形成することで、実質的に屈折率が連続に変化する膜を形成することが可能となる。
図3(a)は、本実施例の反射防止膜の屈折率構造を示している。本実施例における光学基板101の屈折率Nsubは1.518である。第1層103の屈折率N1は1.360であり、膜厚D1は26.0nmである。第2層104の屈折率N2は1.464であり、膜厚D2は24.4nmである。第3層105の膜厚D3は248.4nmであり、屈折率N3が1.444から1.0に向かって図3(a)に示したようなプロファイルで連続に変化する。
(Neff2−1)/(Neff2+2)=ffa(Na2−1)/(Na2+2)+ffb(Nb2−1)/(Nb2+2)
によって算出することができる。ただし、Neffは混合後の媒質の有効屈折率、一方の媒質の空間充填率(体積比率)、屈折率をそれぞれ、ffa、Na、もう一方の媒質の空間充填率、屈折率をそれぞれffb、Nbとする。したがって、
ffa+ffb=1
である。これらの式から有機樹脂材料の屈折率を1.480とすれば、体積比率で有機樹脂と中空シリカ微粒子の比率を0.53:0.47にすれば、屈折率1.360を実現できることになる。他にも、屈折率1.360で膜厚26.0nmの層を形成できる方法であれば、どのような方法でも構わない。
図4(a)は、本実施例の反射防止膜の屈折率構造を示したものである。本実施例における光学基板101の屈折率Nsubは1.585である。第1層103の屈折率N1は1.415であり、膜厚D1は29.5nmである。第2層104の屈折率N2は1.475であり、膜厚D2は28.1nmである。第3層105の膜厚D3は267.8nmであり、屈折率N3は1.435から1.0に向かって図4(a)に示したようなプロファイルで連続に変化する。
図5(a)は、本実施例の反射防止膜の屈折率構造を示したものである。本実施例における光学基板102の屈折率Nsubは1.435である。第1層103の屈折率N1は1.310であり、膜厚D1は33.0nmである。第2層104の屈折率N2は、1.443であり、膜厚D2は23.2nmである。第3層105の膜厚D3は207.7nmであり、屈折率N3は1.373から1.0に向かって図5(a)に示したようなプロファイルで連続に変化する。
図6(a)は、本実施例の反射防止膜の屈折率構造を示したものである。本実施例における光学基板101の屈折率Nsubは1.644である。第1層103の屈折率N1は1.450であり、膜厚D1は37.0nmである。第2層104の屈折率N2は1.480であり、膜厚D2は24.9nmである。第3層105の膜厚D3は238.7nmであり、屈折率N3は1.480から1.0に向かって図6(a)に示したようなプロファイルで連続に変化する。
図7(a)は、本実施例の反射防止膜の屈折率構造を示したものである。本実施例における光学基板101の屈折率Nsubは1.603である。第1層103の屈折率N1は1.430であり、膜厚D1は34.0nmである。第2層104の屈折率N2は1.480であり、膜厚D2は23.2nmである。第3層105の膜厚D3は262.0nmであり、屈折率N3は1.435から1.0に向かって図7(a)に示したようなプロファイルで連続に変化する。
1.30 ≦ N1 ≦ 1.50 (2)
22nm ≦ D1 ≦ 45nm (3)
1.42 ≦ N2 ≦ 1.52 (4)
18nm ≦ D2 ≦ 35nm (5)
1.35 ≦ N3 ≦ 1.52 (6)
180nm ≦ D3 ≦ 320nm (7)
N1 ≦ Nsub (8)
N1 ≦ N2 (9)
N3 ≦ N2 (10)
さらに、以下の条件を満たすことがより好ましいと考えられる。
24nm ≦ D1 ≦ 40nm (3a)
1.43 ≦ N2 ≦ 1.49 (4a)
20nm ≦ D2 ≦ 32nm (5a)
1.36 ≦ N3 ≦ 1.50 (6a)
200nm ≦ D3 ≦ 280nm (7a)
次に、本発明の効果、特に数値を規定した効果を明確にするために、比較例として規定値から外れた場合の反射率特性を示す。
図8(a)は、比較例1の反射防止膜の屈折率構造を示している。本比較例は、実施例1と比較して第3層105の膜厚D3が規定値から外れており、第3層105の膜厚D3は178.5nmである。
図9(a)は、比較例2の反射防止膜の屈折率構造を示している。本比較例では、実施例2と比較して第1層103の膜厚D1が規定値から外れており、第1層103の膜厚D1は52.0nmである。
図10(a)は、比較例3の反射防止膜の屈折率構造を示している。本比較例では、実施例3と比較して第1層103の屈折率N1と膜厚D1が異なる。第1層103の屈折率N1は1.460であり、膜厚D1は30.0nmである。すなわち、
N1 > Nsub
N1 > N2
の関係になっている。
図11は、本発明の実施例1〜5の反射防止膜を光学系に適用した場合の要部断面図である。本光学系のレンズ設計値を数値実施例1に示す。
単位mm
面データ
面番号 r d nd vd
物面
1 43.611 3.10 1.69680 55.5
2 26.108 11.30
3 58.696 5.83 1.60311 60.7
4 52.318 0.15
5 36.653 1.70 1.69680 55.5
6 17.777 6.39
7 48.633 1.30 1.77250 49.6
8 20.569 8.24
9 260.012 1.50 1.69680 55.5
10 15.580 10.11 1.59551 39.2
11 -50.458 3.24
12 54.936 8.21 1.56732 42.8
13 -10.586 1.50 1.77250 49.6
14 -14.355 0.82
15 -14.991 0.90 1.77250 49.6
16 -42.782 0.50
17 (絞り) 1.40
18 84.663 8.63 1.60311 60.7
19 -69.334 4.00 1.74320 49.3
20 78.755 0.67
21 -180.599 0.80 1.92286 21.3
22 32.151 5.88 1.48749 70.2
23 -18.364 0.15
24 352.989 3.30 1.80400 46.6
25 -38.634
102 反射防止膜
103 第1層
104 第2層
105 第3層
Claims (18)
- 屈折率がNsubである光学基板上に形成される反射防止膜であって、
前記光学基板側から順に、
屈折率がN1で膜厚がD1である第1層と、
屈折率がN2で膜厚がD2である第2層と、
微細凹凸構造体からなり、屈折率がN3から1.0に向かって変化し、膜厚がD3である第3層と、を含み、
前記屈折率Nsub、N1、N2、N3を波長550nmの光に対する値とするとき、以下の条件を満たすことを特徴とする反射防止膜。
1.43≦Nsub≦1.65
1.30≦N1≦1.50
22nm≦D1≦45nm
1.42≦N2≦1.52
18nm≦D2≦35nm
1.35≦N3≦1.52
180nm≦D3≦320nm
N1<Nsub
N1<N2
N3≦N2 - 以下の条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の反射防止膜。
1.30≦N1≦1.48
24nm≦D1≦40nm
1.43≦N2≦1.49
20nm≦D2≦32nm
1.36≦N3≦1.50
200nm≦D3≦280nm - 前記第1層は、有機樹脂材料を含む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。
- 前記第1層は、粒径が1〜40nmの範囲のシリカ(SiO 2 )またはフッ化マグネシウム(MgF 2 )を含有する多孔質粒子または中空微粒子を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の反射防止膜。
- 前記第2層は、酸化アルミニウムを含有する層であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の反射防止膜。
- 前記第3層は、酸化アルミニウムを含有する微細凹凸構造体であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の反射防止膜。
- 前記微細凹凸構造体は複数の突起を含み、該複数の突起の平均ピッチは400nm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の反射防止膜。
- 前記第3層について、膜厚方向における中心部の屈折率をNcとし、N3−Nc=ΔNa、Nc−1=ΔNb、とするとき、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の反射防止膜。
ΔNa>ΔNb - 前記第3層は、前記光学基板側から順に、膜厚がD31で屈折率の平均変化率がR1である第1領域と、膜厚がD32で屈折率の平均変化率がR2である第2領域と、膜厚がD33で屈折率の平均変化率がR3である第3領域と、を含み、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の反射防止膜。
D31<D32<D33
R1>R2>R3 - 以下の式を満たすことを特徴とする請求項9に記載の反射防止膜。
D31+D32+D33=D3 - 波長400〜700nmの帯域において、0〜45°の入射角で入射する光線に対する反射率は0.6%以下であり、60°の入射角で入射する光線に対する反射率は2.5%以下であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の反射防止膜。
- 波長400〜700nmの帯域において、0〜45°の入射角で入射する光線に対する反射率は0.3%以下であり、60°の入射角で入射する光線に対する反射率は1.8%以下であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の反射防止膜。
- 以下の式を満たすことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の反射防止膜。
207.7nm≦D3≦267.8nm - 以下の式を満たすことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の反射防止膜。
0.030≦N2−N1≦0.133 - 以下の式を満たすことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の反射防止膜。
0.125≦Nsub−N1≦0.194 - 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の反射防止膜と、該反射防止膜が形成された前記光学基板と、を有することを特徴とする光学素子。
- 請求項16に記載の光学素子と、絞りと、を有することを特徴とする光学系。
- 請求項17に記載の光学系と、該光学系からの光を受光する撮像素子と、を有することを特徴とする光学機器。
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