JPH04260001A - 反射防止膜を有する光学部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラやビデオカメラ等
に使うレンズやプリズム等光学部品の可視光広帯域に渡
っての反射防止効果を向上させるための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】レンズやプリズム等の光学部品基体上に
誘電体多層膜を積層して表面反射を減少させ、透過率を
増加させる反射防止膜を有した光学部品に関して、カメ
ラ、ビデオカメラ等に該光学部品を適用した場合、可視
光全域において有効な反射防止効果を得ることが必要と
なる。

【０００３】従来、反射防止膜を有した光学部品として
は種々のものが提案されてきた。この場合、低い屈折率
をもつ光学部品基体表面は可視光全域にわたり、有効な
反射防止効果は得られるが、屈折率が１．７０以上の光
学部品基体表面に対しては、低反射率領域が狭くなり、
特に短波長域で反射率が急激に上昇するという欠点があ
った。

【０００４】そこで、高い屈折率をもつ光学部品基体上
に広帯域波長領域で有効な反射防止効果を得るために特
公昭５６−１８９２１号公報、特開昭５６−１２３５０
２号公報に示されるような手段が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高屈折率をもつ光学部
品基体の表面反射防止効果の広波長域化を実現するため
には、反射防止膜の基本３層構成において、中間の約λ
０／２（λ０は中心波長、５００≦λ０≦５５０）の高
屈折率層の屈折率を光学部品基体表面側から、空気側に
向って徐々に低下させていけばよいことが知られている
。すなわち、基本３層構成反射防止膜（空気側から、光
学部品基体表面側に向って１層、２層、３層とすると、
各層の屈折率をｎｉ、光学膜厚をｎｉｄｉとし、第１層
目は低屈折率材料の光学膜厚が設計波長λ０の約１／４
、第２層目は高屈折率材料の光学膜厚がλ０の約１／２
の層、第３層目は中間屈折率材料であり光学膜厚がλ０
の約１／４の層）において、第２層目の屈折率が、光学
部品基体表面側から、空気側に向って、減少する様な特
性を持てば、高い屈折率の光学部品基体表面に対して、
広帯域な反射防止効果が得られるというものである。こ
の様な屈折率特性を持つ蒸着材料としては、酸化ジルコ
ニウムが良く知られている。酸化ジルコニウムは、蒸着
膜厚の厚さ方向に向って屈折率が減少するいわゆる負の
非均質性という特徴を示す材料である。酸化ジルコニウ
ムを基本３層構成の第２層目として使用した場合高い屈
折率をもつ光学部品基体表面に対しても、低反射率波長
領域の広い反射防止膜が実現できる。

【０００６】しかし、酸化ジルコニウムは、膜硬度が低
く、また特殊なガラス硝材と反応し白濁するという化学
的安定性に欠ける材料である。このような材料の層を多
層反射防止膜の中で用いることは問題がある。

【０００７】また、特許公告昭５６−１８９２１号公報
では、第２層目の高屈折率層を３層以上に分割し、光学
部品基体表面側から、空気側に各層ごと順に屈折率を減
少させた膜で構成することで、反射防止帯域を広げるこ
とが提案されている。しかし、これを実現するためには
、３種以上の屈折率の近接した高屈折率材料が必要とな
る。膜の特性が安定した高屈折率の蒸着材料は現在でも
種類は限られており、この様な構成で、反射防止膜の有
効波長領域を広げることは、現実的に考えて難しい。ま
た構成膜層数が多くなり、作成時間がかかる等の欠点が
ある。

【０００８】また特開昭５６−１２３５０２号公報では
、非対称等価膜を用いて近似的に非均質膜を構成した例
が示されている。

【０００９】近似非均質膜を用いることで光学特性は改
善されているものの、総構成膜数が多くなること、又非
常に薄い層の膜厚コントロールを精度良く行わなければ
ならないために、歩留りが悪い等の欠点があった。

【００１０】本発明は、このような問題点を解消して高
屈折率光学部品基体表面上に、総構成層数が少なくしか
も、広範囲波長領域で有効な反射防止効果が得られる反
射防止膜を有する光学部品を提供することを課題目的に
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的は次のａ項、ｂ
項、又はｃ項の技術手段によって達成される。

【００１２】（ａ）反射防止膜を有する光学部品におい
て、該反射防止膜が３層の誘電体多層膜から成り、入射
媒質（主として空気）から光学部品基体表面に向って、
第１層、第２層、第３層に構成されるそれぞれの層の膜
の屈折率ｎｉ、及び光学膜厚ｎｉｄｉ（ｉ＝１，２，３
）は次の関係を満足することを特徴とする反射防止膜を
有する光学部品。

【００１３】ｎ１＜ｎ２＜ｎ３ 　　　　　　　　　　　　０．１０λ０≦ｎ１ｄ１≦０
．２２λ０　　　　　　　　　　　　０．０３λ０≦ｎ
２ｄ２≦０．１５λ０　　　　　　　　　　　　０．４
０λ０≦ｎ３ｄ３≦０．５０λ０　　ここにλ０は設計
波長、ｄｉは膜厚である。

【００１４】（ｂ）前記各層の膜の屈折率がｎ１、ｎ２
、ｎ３が １．３７≦ｎ１≦１．４６ １．６０≦ｎ２≦１．７０ １．９０≦ｎ３≦２．３５ の範囲内であることを特徴とするａ項記載の反射防止膜
を有する光学部品。

【００１５】（ｃ）上記光学部品基体上に施される反射
防止膜の構成材料として、光学部品基体に接する第３層
目は、酸化プラセオジウムと酸化チタニウムの混合物で
あることを特徴とするａ項記載の反射防止膜を有する光
学部品。

【００１６】（ｄ）上記光学部品基体上に施される反射
防止膜の構成材料として、第１層がフッ化マグネシウム
、第２層目が酸化アルミニウム又は酸化アルミニウムと
酸化ジルコニウムの混合物であることを特徴とするａ項
又はｂ項又はｃ項記載の反射防止膜を有する光学部品。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例の層構成の模式図を図１に示
す。４は光学部品の基体である光学ガラスであり、その
上に３層の薄膜が積層されており、１は第１層であり屈
折率ｎがｎ１、膜厚ｄがｄ１光学膜厚がｎ１ｄ１、２は
第２層であり、ｎがｎ２ｄがｄ２光学膜厚がｎ２ｄ２、
３は第３層であり、ｎがｎ３ｄがｄ３光学膜厚がｎ３ｄ
３である。そして各層は次の条件を満足するものである
。

【００１８】 １．４６≧ｎ１≧１．３７　　　　　　　　０．２２λ
０≧ｎ１ｄ１≧０．１０λ０１．７≧ｎ２≧１．６　　
　　　　　　　　０．１５λ０≧ｎ２ｄ２≧０．０３λ
０２．３５≧ｎ３≧１．９　　　　　　　　　　０．５
λ０≧ｎ３ｄ３≧０．４０λ０　　第１層目の低屈折率
材料としては、フッ化マグネシウムを用いる。第２層目
の中間屈折率材料としては、酸化アルミニウム、又は酸
化アルミニウムと酸化ジルコニウムの混合物の中から選
び、第３層目の高屈折率材料としては、酸化チタニウム
、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸
化プラセオジウム及びそれらの混合物の中から選ぶこと
ができるが、蒸着安定性、膜質等から考えて、酸化チタ
ニウムと酸化プラセオジウムの混合物（ＭＥＲＣＫ社製
Ｓｕｂ−ＩＩ）を用いることが好ましい。また酸化ジル
コニウムは、基板と反応し白濁する可能性があるので単
独で第３層目に用いるのは好ましくない。

【００１９】本発明の目的は従来、反射防止効果の広波
長域化が難しかった高屈折率光学部品基体の反射防止膜
を３層という少ない層数で実現するものである。そのた
めに、空気側から数えて１層目の膜厚を設計波長λ０の
１／４よりもずらして、他の層との膜厚調整により最適
値を選んだ。

【００２０】以下に実施例を示す。

【００２１】次の表１に本発明による設計例を挙げる。 光学部品基体４として光学ガラスＳＦ６（ｎ＝１．８２
）上に、真空蒸着法により、所定の厚さづつ積層を行っ
た。

【００２２】

【表１】

【００２３】真空室内を約３５０℃にまで加熱し、真空
度が約２．０×１０−５ｍｂａｒにまでなったところで
、反応ガスとして酸素ガスを１．５×１０−４ｍｂａｒ
になるまで導入し、蒸着を行った。膜厚のコントロール
は、光学モニターを用いて設計値の膜厚が基板上に蒸着
される様制御を行った。

【００２４】以上の様にして作成した反射防止膜のＲ特
性を図２の曲線Ａに示す。

【００２５】比較例として光学基板ＳＦ６上に、従来の
基本２層構成を適用した時の設計例を次の表２に、Ｒ特
性を図２の曲線Ｂに示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】この比較例と実施例１を比較して、実施例
では４５０ｎｍ〜６００ｎｍにおいては比較例よりもＲ
は増加しているものの、４００ｎｍ付近７００ｎｍ付近
においては、比較例にみられる様なＲの急激な立ちあが
りはみられず、可視光全域にわたり、バランス良く反射
防止効果が得られることがわかる。この様に高屈折率層
と低屈折率層の間に中間屈折率をもつ層を挿入し、それ
ぞれの膜の厚さを最適値が得られる様調整することによ
り、少ない層数で可視光全域にわたり、バランス良く反
射防止効果のある膜を作成することができる。

【００２８】また第２層目の中間屈折率層の膜厚（ｎ２
ｄ２）は次の条件 ０．１５λ０≧ｎ２ｄ２≧０．０３λ０を満足するもの
でなくてはならない。なぜならばｎ２ｄ２が０．１５λ
０より大きくなれば、設計波長（λ０）付近におけるＲ
が増加し、１％を越えてしまい、多層反射防止膜として
は残存反射率が大きすぎるからであり、またｎ２ｄ２が
０．０３λ０より小さければ、広波長域化が実現できな
いからである。また１層目、３層目は光学部品基体ガラ
スの屈折率、第２層目の膜厚等から、前述の条件の範囲
内で最適値を選ぶことにより、広帯域化が図れることが
確かめられた。

【００２９】実施例２として、光学ガラスＬａＦＯ４（
ｎ＝１．７５７）とした時の本発明による設計例を次の
表３に、Ｒ特性を図３のグラフに示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】実施例１と同様の方法により作製すること
が可能である。

【００３２】本実施例においては、真空蒸着法を用いた
が製膜法としては、その他イオンプレーティング法、イ
オンアシスト蒸着法、スパッタリング法等でも本発明の
効果を得ることが可能である。

【００３３】又、反射防止膜の膜付を向上させる為に、
光学部品基体表面に紫外線硬化樹脂又は熱硬化型樹脂等
の塗布膜を形成し、その後に蒸着膜をコートする事も可
能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明により光学部品基体上に僅か３層
の薄膜の積層を行うだけで可視光の広帯域で表面反射率
を低く押さえた反射防止膜を提供することが可能になっ
た。そして、その加工手段も複雑になることなく、安定
確実に行うことが可能になり、従ってコスト面の軽減で
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の構成の模式図。図２は反射防止膜の特性
曲線。図３は反射防止膜の特性曲線。

【符号の説明】

１・・・薄膜第１層 ２・・・薄膜第２層 ３・・・薄膜第３層 ４・・・光学部品基体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　反射防止膜を有する光学部品において
   、該反射防止膜が３層の誘電体多層膜から成り、入射媒
   質（主として空気）から光学部品基体表面に向って、第
   １層、第２層、第３層に構成されそれぞれの層の膜の屈
   折率ｎ１、ｎ２、ｎ３及び光学膜厚ｎ１ｄ１、ｎ２ｄ２
   、ｎ３ｄ３は次の関係を満足することを特徴とする反射
   防止膜を有する光学部品。 ｎ１＜ｎ２＜ｎ３ 　　　　　　　　　　　　　　　　０．１０λ０≦ｎ１
   ｄ１≦０．２２λ０　　　　　　　　　　　　　　　　
   ０．０３λ０≦ｎ２ｄ２≦０．１５λ０　　　　　　　
   　　　　　　　　　０．４０λ０≦ｎ３ｄ３≦０．５０
   λ０　　　　　　　　　　　　　　　　ここにλ０は設
   計波長である。
2. 【請求項２】　　前記各層の膜の屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ
   ３が１．３７≦ｎ１≦１．４６ １．６０≦ｎ２≦１．７０ １．９０≦ｎ３≦２．３５ の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の反射防
   止膜を有する光学部品。
3. 【請求項３】　　上記光学部品基体上に施される反射防
   止膜の構成材料として、光学部品基体に接する第３層目
   は、酸化プラセオジウムと酸化チタニウムの混合物であ
   ることを特徴とする請求項１記載の反射防止膜を有する
   光学部品。
4. 【請求項４】　　上記光学部品基体上に施される反射防
   止膜の構成材料として、第１層がフッ化マグネシウム、
   第２層目が酸化アルミニウム又は酸化アルミニウムと酸
   化ジルコニウムの混合物であることを特徴とする請求項
   １乃至請求項３記載のいずれか１項に記載の反射防止膜
   を有する光学部品。