KR20090077489A - 반사 방지 코팅 - Google Patents

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KR20090077489A
KR20090077489A KR1020080003474A KR20080003474A KR20090077489A KR 20090077489 A KR20090077489 A KR 20090077489A KR 1020080003474 A KR1020080003474 A KR 1020080003474A KR 20080003474 A KR20080003474 A KR 20080003474A KR 20090077489 A KR20090077489 A KR 20090077489A
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Abstract

반사 방지 코팅이 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 반사 방지 코팅은 입사광의 반사 광량을 줄이기 위해 광학소자의 일면에 형성되는 것으로, 가시광 범위 내에서 반사율이 0.5% 보다 크고 2% 이하인 파장 대역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

반사 방지 코팅{Anti-reflection coating}
본 발명은 카메라 등 광학기기에 사용되는 렌즈에 입사하는 광의 반사율을 줄이는 반사 방지 코팅에 대한 것이다.
일반적으로, 광학 관련 기기를 구성하는 광학 소자의 입출사면에는 입사되는 광의 반사를 저감시키는 반사 방지 코팅이 마련된다.
예를 들어, 카메라 등의 광학기기에 사용되는 모든 렌즈는 각각 요구되는 굴절률을 가지며 이들 굴절률은 공기의 굴절률 1.0과 다른 값을 가지기 때문에 렌즈 표면으로 입사하는 광의 반사가 일어나는데, 이러한 반사를 줄여 광학계를 투과하는 총 광량을 크게 하기 위해 모든 렌즈에는 반사 방지 코팅이 형성된다. 사람의 눈이 인식할 수 있는 가시광 영역에서 사용되는 카메라 등의 광학기기는 반사 방지 효과를 나타내는 대역폭이 가시광 영역인 400~700nm의 범위 내가 되도록 반사 방지 코팅이 설계된다.
렌즈 면에 형성되는 반사 방지 코팅으로, 렌즈의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 물질을 사용하는 단층 코팅 또는 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 번갈아 사용하는 다층 코팅이 있다. 이 중에서, 반사율 대역폭을 보다 넓힐 수 있는 다층 코팅이 선호된다.
도 1은 종래기술에 의한 반사 방지 코팅의 예를 보인다. 도면을 참조하면, 기판(0) 위에 제1층 내지 제6층(1~6)이 순차 적층된 구조로 반사 방지 코팅(9)이 형성되어 있다. 다음 표 1은 도 1의 각 구성요소의 재질, 굴절률 및 두께를 나타낸다.
물질 굴절률 두께(nm)
6 SiO2 1.47197 90.44
5 TiO2 2.36626 31.19
4 SiO2 1.47197 8.05
3 TiO2 2.36626 76.07
2 SiO2 1.47197 17.42
1 TiO2 2.36626 18.34
0 NBFD10 1.84733
도 2a 및 도 2b는 도 1의 반사방지코팅(9)에 대하여 입사각이 각각 0°및 50°인 경우 반사율 특성을 보이는 그래프이다. 도 2a를 참조하면, 대략, 파장 440~660nm 대역에서 반사율이 0.5%이하이다. 입사각이 커지는 경우 반사율 특성은 달라진다. 도 2b를 참조하면, 입사각이 50°인 경우의 반사율 그래프는 상대적으로 파장이 짧은 쪽으로 이동하고 있으며, 반사율도 높아진다. 특히, 파장 650~700nm 대역의 반사율이 급격히 증가하는 것을 볼 수 있다. 곡률을 가지는 렌즈의 경우, 곡률에 의해 렌즈의 중앙부와 주변부에서의 입사각이 다르게 되기 때문에, 이렇게 입사각에 따라 반사율 그래프가 이동하는 현상은 렌즈의 중앙부와 주변부의 코팅색이 다르게 나타나게 하는 주원인이 된다. 또한, 이러한 렌즈가 광학시스템에 채용될 때, 이미지 품질을 저하시키는 고스트 현상이 일어나게 된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점에 따라 안출된 것으로, 가시광 범위 내에서 대역폭이 넓은 반사율 특성을 가지면서도, 입사각 증가에 따른 반사율의 증가량이 적은 구조의 반사 방지 코팅을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 반사 방지 코팅은 입사광의 반사 광량을 줄이기 위해 광학소자의 일면에 형성되는 것으로, 가시광 범위 내에서 반사율이 0.5% 보다 크고 2% 이하인 파장 대역을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 파장 대역의 폭이 300nm 이상이 될 수 있다.
반사 방지 코팅은 복수개의 층이 적층되어 형성될 수 있다.
반사 방지 코팅은 고굴절률 물질과 저굴절률 물질이 교번 적층되어 형성될 수 있으며, 고굴절률 물질로는 ZrO2, HfO2, CeO2, Ta2O5, TiO2, Ti2O3, Ti3O5, ZnS, ZnSe 중 어느 하나가 채용될 수 있고, 저굴절률 물질로는 CaF2, LaF3, MgF2, Na3AlF6, SiO2, Al2O3 중 어느 하나가 채용될 수 있다.
또한, 반사 방지 코팅은 광학소자의 일면에 형성된 제1층; 상기 제1층 위에 상기 제1층을 이루는 물질과 굴절률이 다른 물질로 형성되는 제2층;으로 이루어질 수 있다.
상기 제1층을 이루는 물질의 굴절률은 상기 제2층을 이루는 물질의 굴절률보 다 높게 형성될 수 있고, 상기 제2층의 광학 두께는 상기 파장 대역내의 기준 파장이 λ일 때, 0.25λ가 될 수 있다.
상기 제1층을 이루는 물질의 굴절률이 상기 광학소자의 굴절률보다 높게 형성될 수 있고, 상기 제1층의 광학 두께는 0.5λ가 될 수 있다.
상기 제1층을 이루는 물질의 굴절률이 상기 광학소자의 굴절률보다 낮게 형성될 수 있고, 상기 제1층의 광학 두께는 0.5λ가 될 수 있다.
상기 제1층을 이루는 물질의 굴절률은 1.5 내지 1.7 사이의 값을 가질 수 있다.
상기 광학소자는 곡률을 가지는 렌즈가 될 수 있다.
본 발명에 따른 반사 방지 코팅은 입사각이 0°인 경우의 반사율을 상대적으로 높이고 입사각이 커짐에 따른 반사율 증가는 가능한 줄이기 위한 구조로서, 적층수를 줄이는 구조를 채용하고 있으므로, 제조 비용이 절감된다. 또한, 가시광 범위 내에서, 입사각 변화에 따른 반사율의 급격한 증가가 일어나지 않으므로, 예를 들어, 카메라와 같은 광학기기의 렌즈에 채용되었을 때 고품질의 이미지를 형성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 반사 방지 코팅(19)의 구조를 보인다. 도면을 참조하면, 반사 방지 코팅(19)은 기판(10)의 일면에 순차 적층된 제1층(11)과 제2층(12)을 포함한다. 기판(10)은 광학 소자로서, 예를 들어, 곡률을 가지는 렌즈가 될 수 있다. 표 2는 도 3의 각 구성요소의 재질, 굴절률 및 두께를 나타내며, 기준 파장(λ)은 500nm이다.
물질 굴절률 두께(nm) 광학 두께 (λ)
12 MgF2 1.38504 90.25 0.25
11 Al2O3 1.67300 74.72 0.25
10 NBFD10 1.84733
기판(10), 제1층(11), 제2층(12)의 재질로 각각 MgF2 , Al2O3 , NBFD10 를 채용하였고, 제2층(12)의 굴절률은 제1층(11)의 굴절률보다 낮으며, 이에 따라 제2층(12)의 광학 두께는 0.25 λ 로 형성하고 있다. 또한, 제1층(11)의 굴절률은 기판(10)의 굴절률보다 낮으며, 이에 따라 제1층(11)의 광학 두께는 0.25 λ 로 형성하고 있다.
도 4는 제1실시예의 반사 방지 코팅(19)의 반사율 특성을 입사각 0°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다. 그래프를 참조하면, 가시광 범위 내의 파장 대역에서 반사율은 대략 0.5%보다 높고 2% 이하의 값을 나타낸다. 이는 종래의 반사 방지 코팅의 설계에 있어 관심있는 파장 대역에서의 반사율을 0.5% 이하로 설정하는 것과는 차이가 있다. 즉, 종래의 반사 방지 코팅의 경우, 입사각이 0°인 경우 관심 파장 대역에서의 반사율은 0.5% 이하의 값을 갖지만, 입사각이 커짐에 따라서 반사율이 급격히 증가하여, 예를 들어, 고스트 현상과 같이 광학 성능을 저하시키는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명에서는 입사각 0°에서의 반사율을 다소 높이더라도 큰 입사각에서 반사율의 급격한 증가가 줄어들도록 이와 같은 구조를 채택한 것이다.
도 5은 본 발명의 제2실시예에 의한 반사 방지 코팅(29)의 구조를 보인다. 도면을 참조하면, 반사 방지 코팅(29)은 기판(20)의 일면에 순차 적층된 제1층(21)과 제2층(22)을 포함한다. 기판(10)은 광학 소자로서, 예를 들어, 곡률을 가지는 렌즈가 될 수 있다. 표 3은 도 5의 각 구성요소의 재질, 굴절률 및 두께를 나타내며, 기준 파장(λ)은 530nm이다.
물질 굴절률 두께(nm) 광학 두께 (λ)
22 MgF2 1.38358 95.77 0.25
21 Al2O3 1.63821 161.76 0.5
20 FCD1 1.49920
기판(20), 제1층(21), 제2층(22)의 재질로 각각 MgF2 , Al2O3 , FCD1를 채용하였고, 제2층(22)의 굴절률은 제1층(21)의 굴절률보다 낮으며, 이에 따라 제2층(22)의 광학 두께는 0.25 λ 로 형성하고 있다. 또한, 제1층(21)의 굴절률은 기판(20)의 굴절률보다 높으며, 이에 따라 제1층(21)의 광학 두께는 0.5 λ 로 형성하고 있다.
도 6a 및 도 6b는 제2실시예의 반사 방지 코팅(29)의 반사율 특성을 각각 입사각 0° 및 50°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다. 그래프들을 참조하면, 가시광 범위 내의 파장 대역에서 입사각 0°에서의 반사율은 대략 0.5%보다 높고 2% 이하의 값을 나타내어 종래 구조의 경우에 비해 다소 높은 반사율 값을 갖는다. 그러나, 입사각이 50°인 입사광에 대한 반사율 그래프를 살펴보면, 가시광 범위의 파장 대역에서 반사율인 전체적으로 3%를 넘지 않고 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 반사 방지 코팅(39)의 구조를 보인다. 도면을 참조하면, 반사 방지 코팅(39)은 기판(30)의 일면에 순차 적층된 제1층(31)과 제2층(32)을 포함한다. 기판(30)은 광학 소자로서, 예를 들어, 곡률을 가지는 렌즈가 될 수 있다. 표 4는 도 7의 각 구성요소의 재질, 굴절률 및 두께를 나타내며, 기준 파장(λ)은 580nm이다.
물질 굴절률 두께(nm) 광학 두께 (λ)
32 MgF2 1.38115 104.98 0.25
31 Al2O3 1.60336 90.44 0.25
30 FD1 1.71831
기판(30), 제1층(31), 제2층(32)의 재질로 각각 MgF2 , Al2O3 , FD1를 채용하였고, 제2층(32)의 굴절률은 제1층(31)의 굴절률보다 낮으며, 이에 따라 제2층(32)의 광학 두께는 0.25 λ 로 형성하고 있다. 또한, 제1층(31)의 굴절률은 기판(30)의 굴절률보다 낮으며, 이에 따라 제1층(31)의 광학 두께는 0.25 λ 로 형성하고 있다.
도 8는 제3실시예의 반사 방지 코팅(39)의 반사율 특성을 입사각 0°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다. 그래프를 참조하면, 가시광 범위 내의 파장 대역에서 반사율은 대략 0.5%보다 높고 2% 이하의 값을 나타낸다.
도 9은 본 발명의 제4실시예에 의한 반사 방지 코팅(49)의 구조를 보인다. 도면을 참조하면, 반사 방지 코팅(49)은 기판(40)의 일면에 순차 적층된 제1층(41)과 제2층(42)을 포함한다. 기판(40)은 광학 소자로서, 예를 들어, 곡률을 가지는 렌즈가 될 수 있다. 표 5는 도 9의 각 구성요소의 재질, 굴절률 및 두께를 나타내며, 기준 파장(λ)은 560nm이다.
물질 굴절률 두께(nm) 광학 두께 (λ)
42 MgF2 1.38212 101.29 0.25
41 Al2O3 1.65068 84.81 0.25
40 L-LAH84 1.80781
기판(40), 제1층(41), 제2층(42)의 재질로 각각 MgF2 , Al2O3 , L-LAH84를 채용하였고, 제2층(42)의 굴절률은 제1층(41)의 굴절률보다 낮으며, 이에 따라 제2층(42)의 광학 두께는 0.25 λ 로 형성하고 있다. 또한, 제1층(41)의 굴절률은 기판(40)의 굴절률보다 낮으며, 이에 따라 제1층(41)의 광학 두께는 0.25 λ 로 형성하고 있다.
도 10a 및 도 10b는 제4실시예의 반사 방지 코팅(49)의 반사율 특성을 각각 입사각 0° 및 50°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다. 그래프들을 참조하면, 본 실시예에서도 가시광 범위 내의 파장 대역에서 입사각 0°에서의 반사율은 대략 0.5%보다 높고 2% 이하의 값을 나타내어 종래 구조의 경우에 비해 다소 높은 반사율 값을 갖는다. 그러나, 입사각이 50°인 입사광에 대한 반사율 그래프를 살펴보면, 가시광 범위의 파장 대역에서 반사율은 전체적으로 3%를 넘지 않고 있다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 의한 반사 방지 코팅(59)의 구조를 보인다. 도면을 참조하면, 반사 방지 코팅(59)은 기판(50)의 일면에 순차 적층된 제1층(51)과 제2층(52)을 포함한다. 기판(50)은 광학 소자로서, 예를 들어, 곡률을 가지는 렌즈가 될 수 있다. 표 6은 도 10의 각 구성요소의 재질, 굴절률 및 두께를 나타내며, 기준 파장(λ)은 560nm이다.
물질 굴절률 두께(nm) 광학 두께 (λ)
52 MgF2 1.38212 101.29 0.25
51 Y2O3 1.70793 81.97 0.25
50 TAFD30 1.88642
기판(50), 제1층(51), 제2층(52)의 재질로 각각 MgF2 , Y2O3 , TAFD30를 채용하였고, 제2층(52)의 굴절률은 제1층(51)의 굴절률보다 낮으며, 이에 따라 제2층(52)의 광학 두께는 0.25 λ 로 형성하고 있다. 또한, 제1층(51)의 굴절률은 기판(50)의 굴절률보다 낮으며, 이에 따라 제1층(51)의 광학 두께는 0.25 λ 로 형성하고 있다.
도 12a 및 도 12b는 제5실시예의 반사 방지 코팅(59)의 반사율 특성을 각각 입사각 0° 및 50°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다. 그래프들을 참조하면, 본 실시예에서도 가시광 범위 내의 파장 대역에서 입사각 0°에서의 반사율은 대략 0.5%보다 높고 2% 이하의 값을 나타내어 종래 구조의 경우에 비해 다소 높은 반사율 값을 갖는다. 그러나, 입사각이 50°인 입사광에 대한 반사율 그래프를 살펴보면, 가시광 범위의 파장 대역에서 반사율은 전체적으로 2.5%보다 작은 값을 가지고 있어, 종래 구조에 비해 개선된 특성을 나타내고 있다.
이상에서는 몇 가지 실시예를 예를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 범위가 설명된 예에 제한되는 것은 아니다. 본원 발명은 입사각 0°에서의 반사율을 다소 높이더라도 입사각이 커짐에 따른 반사율의 증가를 가능한 줄이는 설계를 도출하고자 하는 점에 특징이 있으며, 따라서, 반사 방지 코팅의 층수, 재질, 두께 등은 이러한 범주내에서 다양하게 변형될 수 있다.
이러한 본원 발명인 반사 방지 코팅은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 의한 반사 방지 코팅의 예를 보인다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 반사방지코팅에 대하여 입사각이 각각 0°및 50°인 경우 반사율 특성을 보이는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 반사 방지 코팅의 구조를 보인다.
도 4는 제1실시예의 반사 방지 코팅의 반사율 특성을 입사각 0°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 반사 방지 코팅의 구조를 보인다.
도 6a 및 도 6b는 제2실시예의 반사 방지 코팅의 반사율 특성을 각각 입사각 0° 및 50°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다.
도 7는 본 발명의 제3실시예에 의한 반사 방지 코팅의 구조를 보인다.
도 8은 제3실시예의 반사 방지 코팅의 반사율 특성을 입사각 0°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 반사 방지 코팅의 구조를 보인다.
도 10a 및 도 10b는 제4실시예의 반사 방지 코팅의 반사율 특성을 각각 입사각 0° 및 50°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다.
도 11는 본 발명의 제5실시예에 의한 반사 방지 코팅의 구조를 보인다.
도 12a 및 도 12b는 제5실시예의 반사 방지 코팅의 반사율 특성을 각각 입사각 0° 및 50°인 입사광에 대하여 보이는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10,20,30,40,50...기판
19,29,39,49,59...반사 방지 코팅

Claims (12)

  1. 입사광의 반사 광량을 줄이기 위해 광학소자의 일면에 형성되는 것으로,
    가시광 범위 내에서 반사율이 0.5% 보다 높고 2% 이하인 파장 대역을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파장 대역의 폭이 300nm 이상인 반사 방지 코팅.
  3. 제1항에 있어서,
    복수개의 층이 적층 형성된 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  4. 제3항에 있어서,
    고굴절률 물질과 저굴절률 물질이 교번 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고굴절률 물질은 ZrO2, HfO2, CeO2, Ta2O5, TiO2, Ti2O3, Ti3O5, ZnS, ZnSe 중 어느 하나이고,
    상기 저굴절률 물질은 CaF2, LaF3, MgF2, Na3AlF6, SiO2, Al2O3 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광학소자의 일면에 형성된 제1층;
    상기 제1층 위에 상기 제1층을 이루는 물질과 굴절률이 다른 물질로 형성되는 제2층;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1층을 이루는 물질의 굴절률은 상기 제2층을 이루는 물질의 굴절률보다 높은 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2층의 광학 두께는 상기 파장 대역내의 기준 파장이 λ일 때, 0.25λ인 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1층을 이루는 물질의 굴절률이 상기 광학소자의 굴절률보다 높고,
    상기 제1층의 광학 두께는 상기 파장 대역내의 기준 파장이 λ일 때, 0.5λ 인 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1층을 이루는 물질의 굴절률이 상기 광학소자의 굴절률보다 낮고,
    상기 제1층의 광학 두께는 상기 파장 대역내의 기준 파장이 λ일 때, 0.5λ인 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1층을 이루는 물질의 굴절률은 1.5 내지 1.7 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학소자는 곡률을 가지는 렌즈인 것을 특징으로 하는 반사 방지 코팅.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110068187A (ko) * 2009-12-15 2011-06-22 삼성전자주식회사 원고대, 화상독취부 및 이를 구비하는 화상형성장치
KR20140077450A (ko) * 2012-12-14 2014-06-24 엘지디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 표시 패널 및 그 제조 방법
JP2019070756A (ja) * 2017-10-10 2019-05-09 グンゼ株式会社 反射防止フィルム
WO2023113226A1 (ko) * 2021-12-13 2023-06-22 한국기계연구원 다중 굴절률층을 이용한 빔스플리터 및 이를 포함하는 불량소자 검출장치

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