JPWO2018216310A1 - 光学素子及び投影レンズ - Google Patents

Abstract

光学素子は、光学素子基板上に反射防止膜を有する。反射防止膜は、空気側から順に、ＳｉＯ2からなる低屈折率膜と、ＴｉＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，又はＴａ2Ｏ5からなる１種類以上の高屈折率膜と、が交互に８層以上積層された構造を有する。反射防止膜において、設計主波長を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第１層から第６層までの１／４波長光学膜厚が、第１層の低屈折率膜で０．９４±０．０５であり、第２層の高屈折率膜で１．２９±０．２５であり、第３層の低屈折率膜で０．０８±０．０５であり、第４層の高屈折率膜で０．４５±０．２０であり、第５層の低屈折率膜で２．０５±０．２０であり、第６層の高屈折率膜で０．４５±０．２０である。

Description

本発明は光学素子及び投影レンズに関するものであり、更に詳しくは、反射防止膜を有する光学素子と、それを備えたプロジェクター用投影レンズに関するものである。

プロジェクター用の投影レンズの高精度化に伴い、投影レンズ用のレンズ材料として、様々な屈折率でより低分散の光学ガラスやより高分散の光学ガラスが用いられるようになってきている。しかしながら、各光学ガラスメーカーが提供する製品の中には、従来の反射防止膜の製造方法で加熱するとガラス内部での光の吸収損失が増加してしまうものがある。例えば、ＨＯＹＡ社が提供するＦＤ２２５やＯＨＡＲＡ社が提供するＳ−ＮＰＨ１Ｗという光学ガラスでは、従来の製造方法の３００℃加熱にてコーティングを実施すると、波長４３０ｎｍで約１．５％もの光の吸収損失の増加が生じてしまう。そのため、１万ルーメン以上の大光量の光が光学ガラスを透過すると、わずかな吸収率であっても発熱が生じてしまい、それに起因する光学ガラスの屈折率変化が投影性能に影響を及ぼすことになる。

ガラス基板内部での光の吸収損失の増加を回避するには、コーティングを低温条件で実施する必要がある。そのため、従来よりよく用いられているＭｇＦ₂は、強度等の信頼性の面から使用することができない。したがって、ＭｇＦ₂を使用しない反射防止膜が必要となる。ＭｇＦ₂を使用しない反射防止膜としては、例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載の反射防止膜は、Ｎｂ₂Ｏ₅等の高屈折率膜とＳｉＯ₂からなる低屈折率膜との１３層の交互層で構成されており、可視光波長帯域での反射率は０．３％以下に抑えられている。

特開２０１０−２１７４４５号公報

しかし、特許文献１に記載の反射防止膜を有する光学素子では、膜層数が多い割りには反射防止性能が低く、また、可視光波長帯域全体にわたって安定した反射防止性能を得ることができない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、少ない膜層数でも反射防止性能が高く、かつ、可視光波長帯域全体にわたって反射防止性能が安定した反射防止膜を有するとともに、光学素子基板内部での光の吸収損失が小さい光学素子と、それを備えた投影レンズを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の光学素子は、光学素子基板上に反射防止膜を有する光学素子であって、
前記反射防止膜が、空気側から順に、ＳｉＯ₂からなる低屈折率膜と、ＴｉＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅，又はＴａ₂Ｏ₅からなる１種類以上の高屈折率膜と、が交互に８層以上積層された構造を有し、
前記反射防止膜において、設計主波長を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第１層から第６層までの１／４波長光学膜厚が、
第１層の低屈折率膜で０．９４±０．０５であり、
第２層の高屈折率膜で１．２９±０．２５であり、
第３層の低屈折率膜で０．０８±０．０５であり、
第４層の高屈折率膜で０．４５±０．２０であり、
第５層の低屈折率膜で２．０５±０．２０であり、
第６層の高屈折率膜で０．４５±０．２０であることを特徴とする。

本発明のプロジェクター用投影レンズは、本発明の光学素子をレンズ素子として有することを特徴とする。

本発明によれば、８層以上に積層された反射防止膜が第１層から第６層までに特徴的な膜構成を有しているため、少ない膜層数でも高い反射防止性能が得られるとともに、可視光波長帯域全体にわたって安定した反射防止性能が得られる。例えば、１０層からなる反射防止膜で反射率０．２％以下の反射防止性能を実現することができる。また、低温条件でのコーティングが可能な材料で反射防止膜が構成されているため、光学素子基板内部での光の吸収損失を小さくすることができるとともに、様々な屈折率の光学素子基板の使用が可能になることによって高い汎用性を得ることができる。したがって、少ない膜層数でも反射防止性能が高く、かつ、可視光波長帯域全体にわたって反射防止性能が安定した反射防止膜を有するとともに、光学素子基板内部での光の吸収損失が小さい光学素子と、それを備えた投影レンズを実現することが可能である。

反射防止膜を有する光学素子の一実施の形態を模式的に示す断面図。 図１の光学素子をレンズ素子として有する投影レンズの一実施の形態を示す光学構成図。 実施例１の反射防止特性を分光反射率で示すグラフ。 実施例２の反射防止特性を分光反射率で示すグラフ。 実施例３の反射防止特性を分光反射率で示すグラフ。 実施例４の反射防止特性を分光反射率で示すグラフ。 実施例５の反射防止特性を分光反射率で示すグラフ。 実施例６の反射防止特性を分光反射率で示すグラフ。 実施例７の反射防止特性を分光反射率で示すグラフ。 比較例１の反射防止特性を分光反射率で示すグラフ。 比較例２の反射防止特性を分光反射率で示すグラフ。 実施例６と比較例２の分光特性を光の吸収損失増加量で示すグラフ。

以下、本発明の実施の形態に係る光学素子，投影レンズ等を、図面を参照しつつ説明する。図１に、反射防止膜を有する光学素子の一実施の形態について、その反射防止膜ＡＲの積層構造を光学断面で模式的に示す。

図１に示す光学素子ＤＳは、光学素子基板ＳＵ上に反射防止膜ＡＲを有するものであり、その反射防止膜ＡＲが、空気（Ａｉｒ）側から順に、ＳｉＯ₂からなる低屈折率膜と、ＴｉＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅，又はＴａ₂Ｏ₅からなる１種類以上の高屈折率膜と、が交互に８層以上積層された構造を有している。空気側から数えてｉ番目（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）の層を第ｉ層Ｃｉとすると、第１層Ｃ１，第３層Ｃ３，第５層Ｃ５，第７層Ｃ７等の奇数番目の層がＳｉＯ₂からなる低屈折率膜であり、第２層Ｃ２，第４層Ｃ４，第６層Ｃ６，第８層Ｃ８等の偶数番目の層がＴｉＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅，又はＴａ₂Ｏ₅からなる高屈折率膜である。したがって、１つの反射防止膜ＡＲに含まれる膜のうち、低屈折率膜は１種類であるが、高屈折率膜は２種類又は３種類であってもよい。

反射防止膜ＡＲにおいて、設計主波長λ₀を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第１層Ｃ１から第６層Ｃ６までの１／４波長光学膜厚（ＱＷＯＴ：Quarter Wave Optical Thickness）は、
第１層Ｃ１の低屈折率膜で０．９４±０．０５であり、
第２層Ｃ２の高屈折率膜で１．２９±０．２５であり、
第３層Ｃ３の低屈折率膜で０．０８±０．０５であり、
第４層Ｃ４の高屈折率膜で０．４５±０．２０であり、
第５層Ｃ５の低屈折率膜で２．０５±０．２０であり、
第６層Ｃ６の高屈折率膜で０．４５±０．２０である。なお、１／４波長光学膜厚は式：ＱＷＯＴ＝４・ｎ・ｄ／λ₀で表される（式中、ｄ：物理膜厚，ｎ：屈折率，λ₀：設計主波長である。）。

光学素子基板ＳＵを構成する材料としては、例えば、ｄ線に対する屈折率ｎｄが１．８０８０９±０．００１、アッベ数νｄが２２．７６±０．３６のガラス基板が挙げられる。このようなガラス基板には、先に述べたように成膜時の加熱によって光の吸収損失が増加するものがある。つまり、ここで想定している光学素子基板ＳＵは、３００℃以上に１時間以上放置され反射防止膜ＡＲのコーティングが施されると、波長４３０ｎｍで１％以上の光の吸収損失の増加を生じるものである。この吸収損失の増加を避けるには、成膜を低温で行う必要がある。そこで本実施の形態では、成膜を低温で行うため、反射防止膜ＡＲが上記条件を満たす構成にしている。

上記構成によれば、８層以上に積層された反射防止膜ＡＲが第１層Ｃ１から第６層Ｃ６までに特徴的な膜構成を有しているため、少ない膜層数でも高い反射防止性能が得られるとともに、可視光波長帯域全体にわたって安定した反射防止性能が得られる。例えば、１０層からなる反射防止膜ＡＲで反射率０．２％以下の反射防止性能を実現することができる。また、低温条件でのコーティングが可能な材料で反射防止膜ＡＲが構成されているため、光学素子基板ＳＵ内部での光の吸収損失を小さくすることができるとともに、様々な屈折率の光学素子基板ＳＵの使用が可能になることによって高い汎用性を得ることができる。したがって、少ない膜層数でも反射防止性能が高く、かつ、可視光波長帯域全体にわたって反射防止性能が安定した反射防止膜ＡＲを有するとともに、光学素子基板ＳＵ内部での光の吸収損失が小さい光学素子ＤＳを実現することが可能である。

第７層Ｃ７以降の膜厚については、反射防止膜ＡＲにおいて第６層Ｃ６までを上記条件により限定すれば、光学薄膜設計ソフトウェア等を用いた最適化計算にて容易に得ることができる。そして、第７層Ｃ７以降の膜構成により、上記効果をバランス良く得るとともに、更に良好な反射防止性能等を得ることが可能になる。

例えば、総膜層数が１０層の反射防止膜ＡＲでは、設計主波長λ₀を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第７層Ｃ７から第１０層Ｃ１０までの１／４波長光学膜厚が、
第７層Ｃ７の低屈折率膜で０．１９±０．１０であり、
第８層Ｃ８の高屈折率膜で１．０３±０．３５であり、
第９層Ｃ９の低屈折率膜で０．２４±０．１５であり、
第１０層Ｃ１０の高屈折率膜で０．３０±０．１０であり、
波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率が０．２％以下であることが好ましい。

例えば、総膜層数が１３層の反射防止膜ＡＲでは、設計主波長λ₀を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第７層Ｃ７から第１３層Ｃ１３までの１／４波長光学膜厚が、
第７層Ｃ７の低屈折率膜で０．１１±０．１０であり、
第８層Ｃ８の高屈折率膜で１．３２±０．１０であり、
第９層Ｃ９の低屈折率膜で０．４２±０．１０であり、
第１０層Ｃ１０の高屈折率膜で０．３１±０．１０であり、
第１１層Ｃ１１の低屈折率膜で１．０５±０．３５であり、
第１２層Ｃ１２の高屈折率膜で０．２１±０．１５であり、
第１３層Ｃ１３の低屈折率膜で０．３８±０．１０であり、
波長４２０〜７８０ｎｍにおける最大反射率が０．４％以下であることが好ましい。

反射防止膜ＡＲの各層は、例えば１５０℃以下の加熱下における真空蒸着法で形成され、好ましくはイオンアシストを用いた真空蒸着法で形成される。イオンアシスト蒸着を利用することにより、真空蒸着法における真空度の変動等に起因する反射防止膜ＡＲの膜密度の変化や膜表面の粗さ等の低減が可能となる。これにより、膜密度の変化（つまり、膜の屈折率の変化）に起因する色ムラの発生や特性再現性の悪化を抑制することができる。また、反射防止膜ＡＲの形成にイオンアシスト蒸着を利用すると、反射防止膜ＡＲを構成する層に対して従来使用が比較的困難であった高屈折率材料を用いることが可能になる。

例えば、プロジェクター用投影レンズでは、それを構成しているレンズ素子を大光量の光が透過するため、レンズ素子内部での光の吸収損失がわずかであっても発熱が生じてしまう。その発熱によりレンズ素子の屈折率が変化すると、投影レンズの光学性能が低下するおそれがある。そこで、光学素子基板ＳＵとしてのレンズ基板上に前記構成を有する反射防止膜ＡＲを設ければ、レンズ基板内部での光の吸収損失が小さく反射防止性能が良好なレンズ素子を得ることができる。そして、そのような反射防止膜ＡＲを有するレンズ素子を投影レンズに用いれば、高い光学性能及び反射防止効果が安定かつ高い信頼性で得られるため、そのレンズ素子を搭載するプロジェクターの高画質化が可能になる。反射防止膜ＡＲを有するレンズ素子として前記光学素子ＤＳが適用された、プロジェクター用投影レンズの実施の形態を以下に説明する。

図２は、プロジェクター用投影レンズＬＮの光学構成図であり、ズームレンズである投影レンズＬＮのレンズ断面形状，レンズ配置等を、広角端（Ｗ）と望遠端（Ｔ）のそれぞれについて光学断面で示している。なお、投影レンズＬＮの縮小側には、プリズムＰＲ（例えば、ＴＩＲ(Total Internal Reflection)プリズム，色分解合成プリズム等）、及び画像表示素子のカバーガラスＣＧが配置されている。

投影レンズＬＮは、拡大側から順に、第１光学系ＬＮ１（第１面から中間像面ＩＭ１の前まで）と、第２光学系ＬＮ２（中間像面ＩＭ１の後から最終レンズ面まで）とからなり、画像表示素子の画像表示面ＩＭ２に表示される画像（縮小側像面）の中間像ＩＭ１を第２光学系ＬＮ２が形成し、その中間像ＩＭ１を第１光学系ＬＮ１が拡大投影する構成になっている。なお、開口絞りＳＴは第２光学系ＬＮ２の中央付近（第２ｃレンズ群Ｇｒ２ｃにおける最も拡大側）に位置している。

投影レンズＬＮは、全体で３０枚のレンズ成分で構成された非球面を含まない球面レンズ系であり、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２ａレンズ群Ｇｒ２ａ，第２ｂレンズ群Ｇｒ２ｂ，第２ｃレンズ群Ｇｒ２ｃ及び第２ｄレンズ群Ｇｒ２ｄからなり、ズーミングにおける中間像ＩＭ１の位置を固定として第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる（正正正正正の５群ズーム構成）。

図２中の矢印ｍ１，ｍ２ａ，ｍ２ｂ，ｍ２ｃ，ｍ２ｄは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーミングにおける第１レンズ群Ｇｒ１，第２ａ〜第２ｄレンズ群Ｇｒ２ａ〜Ｇｒ２ｄの移動又は固定をそれぞれ模式的に示している。つまり、第１レンズ群Ｇｒ１及び第２ｄレンズ群Ｇｒ２ｄが固定群、第２ａ〜第２ｃレンズ群Ｇｒ２ａ〜Ｇｒ２ｃが移動群となっており、第２ａ〜第２ｃレンズ群Ｇｒ２ａ〜Ｇｒ２ｃをそれぞれ光軸ＡＸに沿って移動させることによりズーミングを行う構成になっている。その広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２ａレンズ群Ｇｒ２ａは拡大側凸の軌跡で移動し（Ｕターン移動）、第２ｂレンズ群Ｇｒ２ｂと第２ｃレンズ群Ｇｒ２ｃがそれぞれ拡大側へ単調に移動する。

投影レンズＬＮは、上記のように移動群を画像表示面ＩＭ２に対して相対的に移動させて軸上での各群間隔を変化させることにより、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）までの変倍（すなわちズーミング）を行う構成になっている。第１レンズ群Ｇｒ１及び第２ｄレンズ群Ｇｒ２ｄのズーム位置が固定になっているので、変倍による光学系全長の変化がなく、移動部品が減少するため、変倍機構を簡素化することができる。なお、第２ｄレンズ群Ｇｒ２ｄの縮小側に位置するプリズムＰＲ及びカバーガラスＣＧのズーム位置も固定である。

第２光学系ＬＮ２が形成する中間像ＩＭ１は、投影レンズＬＮ全体の中央付近にあり、画像表示面ＩＭ２を拡大した像となる。このことにより、中間像ＩＭ１付近のレンズにおける軸外光線通過位置を高くすることが可能となり、非球面を用いずに高い光学性能を実現することが可能となる。この中間像ＩＭ１の拡大側に隣り合うように配置されている拡大側から１７枚目のレンズ素子Ｌ１７は、中間像ＩＭ１側に凹のメニスカス形状を有する正レンズであり、その少なくとも一方の面には前述の反射防止膜ＡＲ（図１）が設けられている。また、レンズ素子Ｌ１７の基板材料としては、ｄ線に対する屈折率ｎｄが１．８０８０９±０．００１、アッベ数νｄが２２．７６±０．３６であり、３００℃以上に１時間以上放置され反射防止膜ＡＲのコーティングが施されると、波長４３０ｎｍで１％以上の光の吸収損失の増加を生じるものを想定している。

画角の大きい投影レンズＬＮにおいて、図２に示すようにレンズ径を小さくしようとすると、像面湾曲や倍率色収差といった軸外収差が発生しやすくなる。しかし、軸外光線通過位置の高い中間像ＩＭ１の直前に位置するレンズ素子Ｌ１７に、上記のように屈折率が高く異常分散性が大きい基板材料を採用すると、像面湾曲と倍率色収差を効率良く補正することが可能となる。また、レンズ素子Ｌ１７の反射防止膜ＡＲは低温条件でのコーティングが可能な材料で構成されているため、レンズ素子Ｌ１７内部での光の吸収損失の増大を避けるとともに、良好な反射防止性能を得ることが可能となる。

以上の説明から分かるように、上述した実施の形態や後述する実施例には以下の特徴的な構成（＃１）〜（＃６）等が含まれている。

（＃１）：光学素子基板上に反射防止膜を有する光学素子であって、
前記反射防止膜が、空気側から順に、ＳｉＯ₂からなる低屈折率膜と、ＴｉＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅，又はＴａ₂Ｏ₅からなる１種類以上の高屈折率膜と、が交互に８層以上積層された構造を有し、
前記反射防止膜において、設計主波長を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第１層から第６層までの１／４波長光学膜厚が、
第１層の低屈折率膜で０．９４±０．０５であり、
第２層の高屈折率膜で１．２９±０．２５であり、
第３層の低屈折率膜で０．０８±０．０５であり、
第４層の高屈折率膜で０．４５±０．２０であり、
第５層の低屈折率膜で２．０５±０．２０であり、
第６層の高屈折率膜で０．４５±０．２０であることを特徴とする光学素子。

（＃２）：前記反射防止膜の総膜層数が１０層であり、
前記反射防止膜において、設計主波長を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第７層から第１０層までの１／４波長光学膜厚が、
第７層の低屈折率膜で０．１９±０．１０であり、
第８層の高屈折率膜で１．０３±０．３５であり、
第９層の低屈折率膜で０．２４±０．１５であり、
第１０層の高屈折率膜で０．３０±０．１０であり、
波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率が０．２％以下であることを特徴とする（＃１）記載の光学素子。

（＃３）：前記反射防止膜の総膜層数が１３層であり、
前記反射防止膜において、設計主波長を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第７層から第１３層までの１／４波長光学膜厚が、
第７層の低屈折率膜で０．１１±０．１０であり、
第８層の高屈折率膜で１．３２±０．１０であり、
第９層の低屈折率膜で０．４２±０．１０であり、
第１０層の高屈折率膜で０．３１±０．１０であり、
第１１層の低屈折率膜で１．０５±０．３５であり、
第１２層の高屈折率膜で０．２１±０．１５であり、
第１３層の低屈折率膜で０．３８±０．１０であり、
波長４２０〜７８０ｎｍにおける最大反射率が０．４％以下であることを特徴とする（＃１）記載の光学素子。

（＃４）：前記光学素子基板が、３００℃以上に１時間以上放置され前記反射防止膜のコーティングが施されると、波長４３０ｎｍで１％以上の光の吸収損失の増加を生じるものであることを特徴とする（＃１）〜（＃３）のいずれか１項に記載の光学素子。

（＃５）：前記光学素子基板において、ｄ線に対する屈折率が１．８０８０９±０．００１であり、アッベ数が２２．７６±０．３６であることを特徴とする（＃１）〜（＃４）のいずれか１項に記載の光学素子。

（＃６）：（＃１）〜（＃５）のいずれか１項に記載の光学素子をレンズ素子として有することを特徴とするプロジェクター用投影レンズ。

以下、本発明を実施した光学素子の構成等を、実施例１〜７及び比較例１，２を挙げて更に具体的に説明する。

表１〜表９に、光学素子ＤＳの実施例１〜７及び比較例１，２の構成を示す。表１〜表９では、反射防止膜ＡＲを構成している各層Ｃｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）について、成膜材料と１／４波長光学膜厚（ＱＷＯＴ）とｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率ｎｄとを示しており、ガラスからなる光学素子基板ＳＵについては屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄを示している。なお、１／４波長光学膜厚は式：ＱＷＯＴ＝４・ｎ・ｄ／λ₀で表され（式中、ｄ：物理膜厚，ｎ：屈折率，λ₀：設計主波長である。）、アッベ数は式：νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）で表される（式中、ｎｇ，ｎｄ，ｎＦ，ｎＣ：ｇ線，ｄ線，Ｆ線，Ｃ線に対する屈折率である。）。

実施例１〜７及び比較例１，２における各成膜材料の屈折率ｎｄは、ＳｉＯ₂で１．４４〜１．４８であり、Ｔａ₂Ｏ₅で２．２〜２．３であり、Ｎｂ₂Ｏ₅で２．３〜２．４であり、ＴｉＯ₂で２．４〜２．５であり、ＭｇＦ₂で１．３８〜１．３８６であり、Ａｌ₂Ｏ₃で１．５８〜１．６５であり、ＬａＴｉＯ₃で２．０〜２．１である。

図３〜図１１のグラフに、実施例１〜７及び比較例１，２の分光反射率特性を示す。図３〜図１１において、縦軸は反射率（％）であり、横軸は波長（ｎｍ）である。

実施例１では、表１に示すように、光学素子基板ＳＵ（ｎｄ＝１．８１）上の反射防止膜ＡＲがＴａ₂Ｏ₅とＳｉＯ₂との８層膜構成になっている。この反射防止膜ＡＲは、１５０℃以下の加熱下における真空蒸着法でイオンアシストを用いて成膜したものである。また、図３に示すように、波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率は０．３％以下であり、平均反射率は０．１８％である。

実施例２では、表２に示すように、光学素子基板ＳＵ（ｎｄ＝１．７０）上の反射防止膜ＡＲがＴｉＯ₂とＳｉＯ₂の１０層膜構成になっている。この反射防止膜ＡＲは、１５０℃以下の加熱下における真空蒸着法でイオンアシストを用いて成膜したものである。また、図４に示すように、波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率は０．２％以下であり、平均反射率は０．１０％である。

実施例３では、表３に示すように、光学素子基板ＳＵ（ｎｄ＝１．８１）上の反射防止膜ＡＲがＴｉＯ₂とＳｉＯ₂の１０層膜構成になっている。この反射防止膜ＡＲは、１５０℃以下の加熱下における真空蒸着法でイオンアシストを用いて成膜したものである。また、図５に示すように、波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率は０．２％以下であり、平均反射率は０．１０％である。

実施例４では、表４に示すように、光学素子基板ＳＵ（ｎｄ＝１．９０）上の反射防止膜ＡＲがＴｉＯ₂とＳｉＯ₂の１０層膜構成になっている。この反射防止膜ＡＲは、１５０℃以下の加熱下における真空蒸着法でイオンアシストを用いて成膜したものである。また、図６に示すように、波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率は０．２％以下であり、平均反射率は０．１０％である。

実施例５では、表５に示すように、光学素子基板ＳＵ（ｎｄ＝１．８１）上の反射防止膜ＡＲがＮｂ₂Ｏ₅とＳｉＯ₂の１０層膜構成になっている。この反射防止膜ＡＲは、１５０℃以下の加熱下における真空蒸着法でイオンアシストを用いて成膜したものである。また、図７に示すように、波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率は０．２％以下であり、平均反射率は０．１２％である。

実施例６では、表６に示すように、光学素子基板ＳＵ（ｎｄ＝１．８１）上の反射防止膜ＡＲがＴａ₂Ｏ₅とＳｉＯ₂の１０層膜構成になっている。この反射防止膜ＡＲは、１５０℃以下の加熱下における真空蒸着法でイオンアシストを用いて成膜したものである。また、図８に示すように、波長４２０〜７３０ｎｍにおける最大反射率は０．３％以下であり、平均反射率は０．２２％である。

実施例７では、表７に示すように、光学素子基板ＳＵ（ｎｄ＝１．８１）上の反射防止膜ＡＲがＴａ₂Ｏ₅とＳｉＯ₂の１３層膜構成になっている。この反射防止膜ＡＲは、１５０℃以下の加熱下における真空蒸着法でイオンアシストを用いて成膜したものである。また、図９に示すように、波長４２０〜７８０ｎｍにおける最大反射率は０．４％以下であり、平均反射率は０．２６％である。

比較例１では、表８に示すように、光学素子基板ＳＵ（ｎｄ＝１．８１）上の反射防止膜ＡＲがＭｇＦ₂を用いた一般的な４層膜構成になっている。この反射防止膜ＡＲは、３００℃の加熱下における真空蒸着法で成膜したものである。また、図１０に示すように、波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率は０．３％以下であり、平均反射率は０．１１％である。

比較例２では、表９に示すように、光学素子基板ＳＵ（ｎｄ＝１．８１）上の反射防止膜ＡＲがＭｇＦ₂を用いた一般的な６層膜構成になっている。この反射防止膜ＡＲは、３００℃の加熱下における真空蒸着法で成膜したものである。また、図１１に示すように、波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率は０．２％以下であり、平均反射率は０．０９％である。

図１２のグラフに、実施例６と比較例２の分光特性を光の吸収損失増加量で示す。図１２において、縦軸は光の吸収損失増加量（％）であり、横軸は波長（ｎｍ）である。図１２から、波長４３０ｎｍにおいて、比較例２は吸収損失が約１．５％増加しているのに対して、実施例６は吸収損失が増加していないことが分かる。また、実施例３（図５）と比較例１，２（図１０，図１１）とを比較すると、ＭｇＦ₂を使用せずとも良好な反射防止性能を有する反射防止膜ＡＲを実現できることが分かる。

ＤＳ 光学素子
ＡＲ 反射防止膜
ＳＵ 光学素子基板
Ｃｉ 第ｉ層（ｉ＝１，２，…，ｎ）
ＬＮ 投影レンズ
ＬＮ１ 第１光学系
ＬＮ２ 第２光学系
Ｇｒ１ 第１レンズ群
Ｇｒ２ａ 第２ａレンズ群
Ｇｒ２ｂ 第２ｂレンズ群
Ｇｒ２ｃ 第２ｃレンズ群
Ｇｒ２ｄ 第２ｄレンズ群
ＳＴ 開口絞り
ＩＭ１ 中間像（中間像面）
ＩＭ２ 画像表示面（縮小側像面）
Ｌ１７ レンズ素子（光学素子）
ＡＸ 光軸

Claims (6)

1. 光学素子基板上に反射防止膜を有する光学素子であって、
   前記反射防止膜が、空気側から順に、ＳｉＯ₂からなる低屈折率膜と、ＴｉＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅，又はＴａ₂Ｏ₅からなる１種類以上の高屈折率膜と、が交互に８層以上積層された構造を有し、
   前記反射防止膜において、設計主波長を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第１層から第６層までの１／４波長光学膜厚が、
   第１層の低屈折率膜で０．９４±０．０５であり、
   第２層の高屈折率膜で１．２９±０．２５であり、
   第３層の低屈折率膜で０．０８±０．０５であり、
   第４層の高屈折率膜で０．４５±０．２０であり、
   第５層の低屈折率膜で２．０５±０．２０であり、
   第６層の高屈折率膜で０．４５±０．２０である光学素子。
2. 前記反射防止膜の総膜層数が１０層であり、
   前記反射防止膜において、設計主波長を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第７層から第１０層までの１／４波長光学膜厚が、
   第７層の低屈折率膜で０．１９±０．１０であり、
   第８層の高屈折率膜で１．０３±０．３５であり、
   第９層の低屈折率膜で０．２４±０．１５であり、
   第１０層の高屈折率膜で０．３０±０．１０であり、
   波長４２０〜６８０ｎｍにおける最大反射率が０．２％以下である請求項１記載の光学素子。
3. 前記反射防止膜の総膜層数が１３層であり、
   前記反射防止膜において、設計主波長を５５０ｎｍとすると、空気側から数えて第７層から第１３層までの１／４波長光学膜厚が、
   第７層の低屈折率膜で０．１１±０．１０であり、
   第８層の高屈折率膜で１．３２±０．１０であり、
   第９層の低屈折率膜で０．４２±０．１０であり、
   第１０層の高屈折率膜で０．３１±０．１０であり、
   第１１層の低屈折率膜で１．０５±０．３５であり、
   第１２層の高屈折率膜で０．２１±０．１５であり、
   第１３層の低屈折率膜で０．３８±０．１０であり、
   波長４２０〜７８０ｎｍにおける最大反射率が０．４％以下である請求項１記載の光学素子。
4. 前記光学素子基板が、３００℃以上に１時間以上放置され前記反射防止膜のコーティングが施されると、波長４３０ｎｍで１％以上の光の吸収損失の増加を生じるものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
5. 前記光学素子基板において、ｄ線に対する屈折率が１．８０８０９±０．００１であり、アッベ数が２２．７６±０．３６である請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子をレンズ素子として有するプロジェクター用投影レンズ。

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