JP7404673B2 - 反射防止膜及びその製造方法及び光学部品 - Google Patents
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Description
図1は本発明の一実施例による広帯域反射防止膜を備えた光学部品を示す図である。図1に示す光学部品は、光学基材10と、基材10の表面に形成された反射防止膜20とを有する。反射防止膜20は、基材10から順に第1層11~第6層16が形成されている。
図1に示す基材10は平板状であるが、本発明はこれに限定されず、レンズ状でも良く、光学部品に用いる基材であれば適用可能である。例えば、表面に曲率を有するレンズ、プリズム、ライトガイド、フィルム又は回折素子でも良い。基材10の屈折率Nsubは、1.42以上1.815未満である。基材及び反射防止膜の各層の屈折率は、波長587.56 nmのHe光源のd線に対する屈折率である。
反射防止膜20は、基材10から順に、屈折率N1=Nsub+0.02~Nsub+0.22の第1層21、屈折率N2=1.86~2.1の第2層22、屈折率N3=2.1~2.6の第3層23、屈折率N4=1.3~1.75の第4層24、屈折率N5=2.1~2.6の第5層25、及び屈折率N6=1.1~1.4の第6層26が形成されている。基材10の表面に、基材10の屈折率Nsubの屈折率に対して屈折率N1=Nsub+0.02~Nsub+0.22の第1層を設け、その上に上記の屈折率の第2層~第6層を設けることにより、1.42以上1.815未満の範囲の屈折率Nsubを有する基材10に対し、6層構成という層数の少ない反射防止膜で波長400~900 nmの広帯域で優れた反射防止効果が得られる。屈折率N1はNsub+0.03~Nsub+0.21であるのが好ましい。
反射防止膜の第1層21~第5層25は、気相成膜法で形成するのが好ましい。気相成膜法としては、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、スパッタリング法等の物理成膜法や、化学蒸着法(CVD)が挙げられる。中でも加工精度の面において真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法が好ましい。
図2は本発明の他の実施例による広帯域反射防止膜を備えた光学部品を示す図である。図2に示す光学部品は、光学基材30と、基材30の表面に形成された反射防止膜40とを有する。反射防止膜40は、基材30から順に第1層41~第5層45が形成されている。
本発明の反射防止膜は、種々の機能性を付与するために、機能性を備える膜がさらに形成されていても良い。また反射防止膜の少なくとも1層に機能性が付与された層を用いても良い。機能性膜の例を以下に示す。
本発明の反射防止膜は、最外層の表面にSiO2からなる耐湿膜をさらに設けても良い。最外層は、第一の実施態様の第6層26に相当し、第二の実施態様の第5層45に相当する。SiO2からなる耐湿膜をことにより、反射防止膜の耐湿性を向上することができ、特に最外層として耐湿性に課題があるMgF2を用いるときに有用である。耐湿膜の光学膜厚は5~50 nmであるのが好ましく、7~48 nmであるのがより好ましい。
本発明の反射防止膜は、防汚膜をさらに設けても良い。それにより、指紋や汚れ等の付着を防止することができる。防汚膜は、最外層の表面にSiO2からなる耐湿膜を設けた後、耐湿膜の上にさらに設けるのが好ましい。防汚膜の光学膜厚は1~40 nmであるのが好ましい。
本発明の反射防止膜は、防曇膜をさらに設けても良い。それにより、反射防止膜の表面に防曇性を付与することができる。防曇膜は、最外層の表面にSiO2からなる耐湿膜を設けた後、耐湿膜の上にさらに設けるのが好ましい。防曇膜の光学膜厚は1~40 nmであるのが好ましい。
本発明の反射防止膜の少なくとも1層に帯電防止機能を備えた膜を用いても良い。帯電防止機能を備えた膜を用いることにより塵埃付着の原因の一つであるクーロン力を低減でき、耐塵埃付着性が向上する。帯電防止機能を備えた膜は、例えば、NbドープTiO2,SnドープIn2O3,SbドープSnO2,FドープSnO2,AlドープZnO及びGaドープZnOからなる群から選ばれる少なくとも1種の帯電防止材料からなるのが好ましい。
本発明の反射防止膜を前述の基板に施すことにより、400~900 nmの広帯域において、優れた反射防止効果を有する光学部品が得られる。かかる光学部品は、例えばテレビカメラ、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するレンズ、プリズム、フィルタ、回折素子等が挙げられる。
S-FPL53(株式会社オハラ製、nd=1.439)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表1に示す構成で第1層~第6層を順次成膜した。入射光の媒質を空気とし、この基材の表面に形成された反射防止膜に5°傾けて光線を入射させたときの5°入射分光反射率を求めた。得られた結果を図3に示す。
S-BSL7(株式会社オハラ製、nd=1.516)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表2に示す構成で第1層~第6層を順次成膜し、実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。得られた結果を図4に示す。
S-PHM52(株式会社オハラ製、nd=1.618)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表3に示す構成で第1層~第6層を順次成膜し、実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。得られた結果を図5に示す。
S-LAH52(株式会社オハラ製、nd=1.800)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表4に示す構成で第1層~第6層を順次成膜し、実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。得られた結果を図6に示す。
E-FDS1(HOYA株式会社製、nd=1.923)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表5に示す構成で第1層~第5層を順次成膜し、実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。得られた結果を図7に示す。
S-LAH58(株式会社オハラ製、nd=1.883)からなる基材(レンズ)に、表6に示す構成で、スパッタリング法により第1層を成膜し、イオンアシスト蒸着法により第2層を成膜し、真空蒸着法により第3層を成膜し、イオンアシスト蒸着法により第4層を成膜し、真空蒸着法により第5層、耐湿膜及び防汚膜を順次成膜した。実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。得られた結果を図8に示す。
S-LAL18(株式会社オハラ製、nd=1.729)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表7に示す構成で第1層~第6層、耐湿膜及び防汚膜を順次成膜し、実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。得られた結果を図9に示す。
S-FPL51(株式会社オハラ製、nd=1.497)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表8に示す構成で第1層~第6層及び耐湿膜を順次成膜し、その後スピンコート法により防曇膜を成膜した。実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。得られた結果を図10に示す。
S-LAH59(株式会社オハラ製、nd=1.816)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表9に示す構成で第1層~第5層、耐湿膜及び防汚膜を順次成膜し、実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。第5層のシリカエアロゲル膜は、ゾル-ゲル法により形成し、スピンコート法により成膜した。得られた結果を図11に示す。
S-FSL5(株式会社オハラ製、nd=1.487)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表10に示す構成で第1層~第6層、耐湿膜及び防曇膜を順次成膜し、実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。第6層のシリカエアロゲル膜は、ゾル-ゲル法により形成し、スピンコート法により成膜し、防曇膜はスピンコート法により成膜した。得られた結果を図12に示す。
S-BSL7(株式会社オハラ製、nd=1.516)からなる基材(レンズ)に、真空蒸着法により、表11に示す構成で第1層~第8層を順次成膜し、実施例1と同様に5°入射分光反射率を求めた。得られた結果を図13に示す。
20,40・・・反射防止膜
Claims (13)
- 屈折率Nsub=1.42以上1.815未満の光学基材上に、前記光学基材から順に、屈折率N1が屈折率Nsubに対して0.02以上0.22以下大きい値の第1層、屈折率N2=1.86~2.1の第2層、屈折率N3=2.1~2.6の第3層、屈折率N4=1.3~1.75の第4層、屈折率N5=2.1~2.6の第5層、及び屈折率N6=1.1~1.4の第6層が形成されており、
Nsub < N1 < N2 < N3の関係を満たし、
前記第1層の光学膜厚が55~163 nmであり、前記第2層の光学膜厚が49~204 nmであり、前記第3層の光学膜厚が34~313 nmであり、前記第4層の光学膜厚が11~84 nmであり、前記第5層の光学膜厚が35~61 nmであり、前記第6層の光学膜厚が52~176 nm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、全層の合計光学膜厚が451~905 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、前記第6層は、Na5Al3F14,Na3AlF6,LiF,AlF3,MgF2,SrF2及びフッ素樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料からなる膜,MgF2のナノ多孔質膜,SiO2のナノ多孔質膜,又はAl2O3のナノ多孔質膜であることを特徴とする反射防止膜。
- 屈折率Nsub=1.815以上2.01以下の光学基材上に、前記光学基材から順に、屈折率N2=1.86~2.1の第1層、屈折率N3=2.1~2.6の第2層、屈折率N4=1.3~1.75の第3層、屈折率N5=2.1~2.6の第4層、屈折率N6=1.1~1.4の第5層が形成されており、
Nsub < N2 < N3の関係を満たし、
前記第1層の光学膜厚が49~204 nmであり、前記第2層の光学膜厚が34~313 nmであり、前記第3層の光学膜厚が11~84 nmであり、前記第4層の光学膜厚が35~61 nmであり、前記第5層の光学膜厚が52~176 nmであることを特徴とする反射防止膜。 - 請求項4に記載の反射防止膜において、全層の合計光学膜厚が396~838 nmであることを特徴とする反射防止膜。
- 請求項4又は5に記載の反射防止膜において、前記第5層は、Na5Al3F14,Na3AlF6,LiF,AlF3,MgF2,SrF2及びフッ素樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料からなる膜,MgF2のナノ多孔質膜,SiO2のナノ多孔質膜,又はAl2O3のナノ多孔質膜であることを特徴とする反射防止膜。
- 請求項1~6のいずれかに記載の反射防止膜において、少なくとも1層がNbドープTiO2,SnドープIn2O3,SbドープSnO2,FドープSnO2,AlドープZnO及びGaドープZnOからなる群から選ばれる少なくとも1種の帯電防止材料からなることを特徴とすることを特徴とする反射防止膜。
- 請求項1~7のいずれかに記載の反射防止膜において、最外層の表面に光学膜厚5~50 nmのSiO2からなる耐湿膜が形成されていることを特徴とする反射防止膜。
- 請求項1~7のいずれかに記載の反射防止膜において、最外層の表面に光学膜厚5~50 nmのSiO2からなる耐湿膜が形成され、さらに防汚膜が形成されていることを特徴とする反射防止膜。
- 請求項1~7のいずれかに記載の反射防止膜において、最外層の表面に光学膜厚5~50 nmのSiO2からなる耐湿膜が形成され、さらに防曇膜が形成されていることを特徴とする反射防止膜。
- 請求項1~10のいずれかに記載の反射防止膜において、前記屈折率N6が1.3~1.4であることを特徴とする反射防止膜。
- 請求項1~11のいずれかに記載の反射防止膜を備えることを特徴とする光学部品。
- 請求項1~11のいずれかに記載の反射防止膜を製造する方法であって、気相成膜法により一連で成膜すること特徴とする反射防止膜の製造方法。
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