TWI554779B - 防反射膜及光學元件 - Google Patents

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Description

防反射膜及光學元件
本發明係關於一種防反射膜及具有其之光學元件。
於在照相用攝像機(包括數位相機)、廣播用攝像機、設置於室外或車上之監視攝像機、天體望遠鏡等中所使用之透鏡或覆蓋玻璃之表面，為抑制透光量之損失或者防止重影或光斑而設置有防反射膜。作為防反射膜，提出有以如下方式設計之膜構造，即，積層低折射率膜與高折射率膜，使於各層之介面產生之反射光與入射至各層之光線藉由干涉而相互抵消。
例如專利文獻1中揭示有如下4層之防反射膜，即，對於入射至光學構件之光學面之波長區域為400nm以上且700nm以下之光線，光線之入射角為0度以上且25度以下時之反射率為0.5%，且光線之入射角為0度以上且60度以下時之反射率為3.5%以下。又，專利文獻2中揭示有於波長為280~700nm之範圍內於5度之入射角下測定之反射率未滿1%的12層之防反射膜。又，專利文獻3中揭示有包括11層積層膜之防反射膜、及包括13層積層膜之防反射膜。
重影或光斑係由於入射至透鏡之光於透鏡表面反射，該反射光入射至攝像面而產生。因此，為減少重影或光斑，較為有效的是於透鏡表面設置於可以人眼感知之可見光區域中 具有較低之反射率之防反射膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-284040號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-26820號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-217445號公報
近年來，對光學系統要求之光學性能變高，隨之，亦對防反射膜要求性能之提昇。又，近年來，透鏡之大口徑化或廣角化發展，隨之，存在入射至透鏡之光線之入射角範圍擴大之傾向。若光線之入射角範圍擴大，則容易產生重影。
於光學面為球面之凹凸透鏡之情形時，由於光學面之曲率固定，故而存在由光學面反射之重影光均一地分散於攝像面內之傾向。與此相對，於光學面為非球面之凹凸透鏡之情形時，由於光學面之面角度之變化率或曲率不一致，故而存在由光學面反射之重影光集中於攝像面之一部分之傾向。因此，即便於球面之凹凸透鏡中，藉由防反射膜之形成而將重影抑制得充分低，於將分光反射率特性與其相同之防反射膜形成於非球面之凹凸透鏡之情形時，亦有於影像之一部分產生明顯之紅色重影之情形。
先前，藉由使防反射膜之膜數多層化，或適當設定各層之 構成材料或折射率、膜厚等參數，而將可見光區域中之反射率一致抑制得較低。
然而，若僅將可見光區域中之反射率一致抑制得較低，則存在難以充分滿足近年來對光學系統所要求之光學性能之情形。
本發明之主要目的在於提供一種即便為光學面形成為非球面之尤其係凹凸透鏡等非球面透鏡，亦可滿足近年來對光學系統所要求之光學性能，且可有效地減少重影的防反射膜及具有其之光學元件。
本發明之第1態樣係一種防反射膜，其形成於光學構件之光學面，防止入射至上述光學面之光線之反射，且 作為光線以0度之入射角入射至上述光學面時之分光反射率特性，第1波長區域中之最大反射率P1與相較上述第1波長區域為長波長側之第2波長區域中之最大反射率P2滿足P1>P2之關係， 藉由使反射率為既定值以下之波長範圍向相較上述第2波長區域為長波長側偏移，而使上述第2波長區域中之反射率降低，並且以使上述第1波長區域與上述第2波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使上述第1波長區域中之反射率增加。
本發明之第2態樣係如上述第1態樣之防反射膜，其中包 括自上述光學構件側向空氣側依序積層之下述層：具有第1折射率之第1層；具有第2折射率之第2層；及具有第3折射率之第3層；且於上述第2折射率大於上述第1折射率，且上述第1折射率大於上述第3折射率之情形時，光線以0度之入射角入射至上述光學面時之450nm~550nm之波長區域中之短波長側之反射率之最大值係大於600nm~750nm之波長區域中之長波長側之反射率之最大值。
本發明之第3態樣係如上述第2態樣之防反射膜，其中上述第1層係由組合具有上述第2折射率之至少一層與具有上述第3折射率之至少一層之複數層所構成。
本發明之第4態樣係如上述第1至第3態樣中任一項之防反射膜，其中達到上述最大反射率P1之波長為470nm以上且未滿550nm。
本發明之第5態樣係如上述第2至第4態樣中任一項之防反射膜，其中上述第1折射率係1.55~1.80，上述第2折射率係1.80~2.60，上述第3折射率係1.30~1.55。
本發明之第6態樣係如上述第2至第5態樣中任一項之防反射膜，其中上述第1層係由包含氧化鋁、氧化鋯、氧化矽中之任一者之材料所構成， 上述第2層係由包含氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭中之任一者之材料所構成， 上述第3層係由包含氟化鎂、氧化矽中之任一者之材料所構成。
本發明之第7態樣係一種光學元件，其包括具有光學面之光學構件、及形成於上述光學面上之防反射膜，其特徵在於：對於上述防反射膜，作為光線以0度之入射角入射至上述光學面時之分光反射率特性，第1波長區域中之最大反射率P1與相較上述第1波長區域為長波長側之第2波長區域中之最大反射率P2滿足P1>P2之關係，藉由使反射率為既定值以下之波長範圍向相較上述第2波長區域為長波長側偏移，而使上述第2波長區域中之反射率降低，並且以使上述第1波長區域與上述第2波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使上述第1波長區域中之反射率增加。
本發明之第8態樣係如上述第7態樣之光學元件，其中上述光學構件係具有非球面形狀之凹面之凹凸透鏡，上述防反射膜形成於上述凹凸透鏡之凹面。
根據本發明，由於包括更少之層數之防反射膜，故而防反射膜整體之光學特性之偏差較少，從而可有效地減少重影。
以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態詳細地進行說明。
首先，對本發明係於何種技術思想下完成者進行描述。
先前之防反射膜之設計思想係於可見光區域中將光線之反射一致抑制得較低。又，利用防反射膜的光之防反射效果係藉由於防反射膜之表面反射之光與於防反射膜之背面反射之光干涉，藉此消除彼此之光波而獲得。此時，可獲得防反射效果之波段根據防反射膜之構成材料、折射率、膜厚等參數而改變。因此，若使防反射膜多層化，則可於更廣之波長區域內將光線之反射抑制得更低。因此，先前之設計思想係使防反射膜多層化而獲得所需之反射率特性。
然而，於本發明者進行之實驗之結果中，即便於先前之設計思想下，使用將可見光區域內之光線之反射抑制得較低之防反射膜，亦觀察到無法有效地減少攝像光學系統中之重影之產生之現象。具體而言，於將凹凸透鏡用於第1透鏡之攝像光學系統中，對凹面形成為球面之凹凸透鏡、及凹面形成為非球面之凹凸透鏡，分別形成基於先前之設計思想的同一特性之防反射膜，確認攝像光學系統中之重影之產生狀況。重影之評價存在以光學資料(亮度之資料等)評價之情形、及以人眼觀察所拍攝之影像而進行評價之情形，本發明者係以人眼觀察而進行評價。其結果，於使用凹面形成為球面之凹 凸透鏡之情形時，即便入射至透鏡之光學面的光線之入射角改變，亦可充分地抑制重影之產生。與此相對，於使用凹面形成為非球面之凹凸透鏡之情形時，於光線之入射角在特定之範圍(30°~70°)內時，觀察到重影之產生變得明顯之現象。
鑒於上述事實，本發明者不僅考慮將可見光區域內之光線之反射一致抑制得較低之先前之設計思想，亦考慮實際上於攝像光學系統中產生之重影之色彩平衡，而構思對重影之減少有效之防反射膜之光學特性。以下進行說明。
首先，本發明之主要之技術思想係作為形成於光學構件之光學面、而防止入射至該光學面之光線之反射之防反射膜的光線以0度之入射角入射至光學面時之分光反射率特性，第1波長區域中之最大反射率P1與相較第1波長區域為長波長側之第2波長區域中之最大反射率P2滿足P1>P2之關係，藉由使反射率為既定值以下之波長範圍向相較第2波長區域為長波長側偏移，而使第2波長區域中之反射率降低，並且以使第1波長區域與第2波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使第1波長區域中之反射率增加。第1波長區域係波長為450nm以上且未滿550nm之範圍內之波長區域，若以光之顏色進行表現，則相當於黃色~紅色之波長區域。 第2波長區域係600nm以上且未滿750nm之範圍內之波長區域，若以光之顏色進行表現，則相當於藍色~綠色之波長區域。
所謂重影之亮度差異係指成為重影之產生主要原因的光(以下亦稱為「重影光」)之每種顏色之亮度之差異。若重影光之顏色成分中之黃色~紅色、尤其係紅色之亮度變高，則實際上於所拍攝之影像中，實像與重影之色差變得明顯，因此，重影會顯眼。因此，於本發明中，作為防反射膜之光學特性，藉由以使重影顯眼之黃色~紅色之波長區域中之反射率降低，而且，使黃色~紅色之波長區域與藍色~綠色之波長區域之重影之亮度差異減小(較佳為使該亮度差異相互抵消之程度)之方式，使藍色~綠色之波長區域中之反射率增加，而謀求重影之減少。使藍色~綠色之波長區域中之反射率以何種程度增加根據例如欲使此時殘存於影像中之重影之亮度差異以何種程度減小，或於藍色與紅色中以何種程度不同等決定即可。
又，於本發明中，作為光線以0度之入射角入射至光學面時之分光反射率特性，使反射率為既定值以下之波長範圍向相較黃色~紅色之波長區域為長波長側偏移，藉此使黃色~紅色之波長區域中之反射率降低。
又，於本發明中，作為光線以0度之入射角入射至光學面時之分光反射率特性，相較黃色之波長區域為短波長側之反射率R1、與相較黃色之波長區域為長波長側之反射率R2滿足R1≧R2之關係，以此方式使藍色~綠色之波長區域中之反射率增加。
此處描述之「入射角」係入射至光學面之光線相對於與光學面垂直之軸所成之角度。因此，例如若光學面為透鏡之表面，則入射至透鏡之表面之光線相對於透鏡之光軸所成之角度成為入射角。
根據具有上述光學特性之防反射膜，藉由使黃色~紅色之波長區域中之反射率降低，而將黃色~紅色之波長區域之重影之亮度抑制得較低。而且，若使藍色~綠色之波長區域中之反射率增加，則修正原本紅色容易顯眼之重影之色彩平衡。具體而言，藉由藍色~綠色之波長區域(第一區域)之重影，而消除黃色~紅色之波長區域(第二區域)之重影。因此，可使重影(尤其係紅色之重影)為不顯眼之狀態。再者，相對而言為短波長側之第一區域與為長波長側之第二區域係以黃色之波段與綠色之波段之邊界之波長為基準得以區分。
(防反射膜之光學特性)
以下，對基於本發明之技術思想的防反射膜之光學特性進行說明。
圖1係表示本發明之實施形態之防反射膜之分光反射率特性之圖。於圖1中，關於形成於光學構件之光學面之防反射膜，以縱軸為光之反射率(%)，以橫軸為波長(nm)，而以實線曲線表示光線以0度之入射角入射至光學面時之分光反射率特性。
又，圖中之符號表示以下事項。
W1：第1波長區域之波長寬度
W2：第2波長區域之波長寬度
P1：第1波長區域(W1)中之最大反射率
P2：第2波長區域(W2)中之最大反射率
Q1：第1波長區域(W1)中之最小反射率
Q2：第2波長區域(W2)中之最小反射率
H1：第1波長區域(W1)中之最大反射率P1與最小反射率Q1之差(反射率差)
H2：第2波長區域(W2)中之最大反射率P2與最小反射率Q2之差(反射率差)
作為第1波長區域之W1自分光反射率特性中之最短波長側之極小點向長波長側具有既定之波長寬度(50nm~200nm)。成為W1之短波長側之一端(極小點)包含於400nm至500nm之範圍內。W1之長波長側之另一端包含於500nm~600nm之範圍內。
作為第2波長區域之W2自W2之短波長側之一端向長波長側具有既定之波長寬度(50nm~200nm)。W2之短波長側之一端與分光反射率特性中之W1之長波長側之另一端相同。因此，W2之短波長側之一端包含於500nm~600nm之範圍內。W2之長波長側之另一端包含於550nm~750nm之範圍內。
根據以上內容，第1波長區域(W1)之短波長側之一端在400nm~500nm之範圍內，且係藉由存在於該範圍內之極小點之位置(波長)決定。又，第1波長區域之長波長側之另一端在500nm~600nm之範圍內，且決定於自以上述方式決定之第1波長區域(W1)之短波長側之一端以既定之波長寬度W1向長波長側偏移後之位置。與此相對，第2波長區域(W2)之短波長側之另一端決定於與第1波長區域(W1)之長波長側之另一端相同之位置。又，第2波長區域之長波長側之一端在550nm~750nm之範圍內，且決定於自以上述方式決定之第2波長區域(W2)之短波長側之一端以既定之波長寬度W2向長波長側偏移後之位置。
因此，第2波長區域(W2)之長波長側之另一端可取之波長範圍係藉由以下內容決定，即，第1波長區域(W1)之短波長側之一端為哪一位置(波長)，而且，第1波長區域(W1)之長波長側之另一端及第2波長區域(W2)之短波長側之一端存在於自該位置起相隔何種程度之波長寬度之位置，進而，第2波長區域(W2)之長波長側之另一端存在於自該位置起相隔既定之波長寬度之位置。因此，例如若第1波長區域(W1)之短波長側之一端位於400nm之位置，W1之波長寬度為200nm，W2之波長寬度為200nm，則第2波長區域(W2)之長波長側之另一端因上述波長範圍之限制而成為750nm之位置。又，若第1波長區域(W1)之短波長側之一 端位於450nm之位置，W1之波長寬度為50nm，W2之波長寬度為100nm，則第2波長區域(W2)之長波長側之另一端成為600nm之位置。
(朝長波長側之偏移)
於所圖示之防反射膜之分光反射率特性中，反射率為既定值以下之波長範圍向相較紅色之波長區域為長波長側偏移。作為一例，若將既定值設為1.0%，則反射率為1.0%以下之波長範圍大致為430nm~820nm之範圍。於該情形時，反射率為1.0%以下之波長範圍之中心波長成為約625nm。與此相對，若將可見光區域設為400nm~700nm，則可見光區域之中心波長成為550nm。根據該內容，反射率為1.0%以下之波長範圍之中心波長向相較可見光區域之中心波長為長波長側偏移。具體而言，自可見光區域之中心波長偏移超過50nm之75nm之程度。因此，若以可見光區域為中心進行觀察，則分光反射率特性之特性曲線整體向長波長側偏移。而且，將至相較紅色之波長區域(~780nm)為長波長側之波長820nm為止之範圍之反射率抑制為1.0%以下。即，反射率為1.0%以下之波長區域超過紅色之波長區域而向長波長側擴大。
(短波長側與長波長側之反射率之相對關係)
作為上述防反射膜之分光反射率特性，相較黃色之波長區域為短波長側之反射率R1、與相較黃色之波長區域為長波 長側之反射率R2滿足R1≧R2之關係。短波長側之反射率R1相當於由波長寬度W1規定之第1波長區域中之最大反射率，長波長側之反射率R2相當於由波長寬度W2規定之第2波長區域中之最大反射率。最大反射率P1存在於波長為450nm以上且未滿550nm之範圍內。最大反射率P2存在於波長為600nm以上且未滿750nm之範圍內。於波長為450nm以上且未滿550nm之波長範圍內，將反射率成為最大之位置設為「最大反射率P1」即可。於在波長為450nm以上且未滿550nm之波長範圍內存在多個極大值之情形時，將反射率相對較高之極大值設為「最大反射率P1」即可。同樣地，於波長為600nm以上且未滿750nm之範圍內，將反射率成為最大之位置設為「最大反射率P2」即可。於在波長為600nm以上且未滿750nm之波長範圍內存在多個極大值之情形時，將反射率相對較高之極大值設為「最大反射率P2」即可。
最大反射率P1較佳為存在於波長為450nm以上且未滿550nm之範圍內，進而較佳為存在於波長為470nm以上且未滿530nm之範圍內。於本實施形態中，最大反射率P1存在於波長500nm之附近。若以按波長區分之光之顏色成分觀察，則波長500nm係正好相當於藍色與綠色之邊界部分之波長。最大反射率P2存在於波長為600nm以上且未滿750nm之範圍內的波長650nm之附近。若以按波長區分 之光之顏色成分觀察，則波長650nm係正好相當於紅色成分之波段之中間部分之波長。
最大反射率P1例如為0.5%以上且3.0%以下、0.5%以上且2.5%以下，較佳為0.5%以上且2.0%以下，進而較佳為0.6%以上且1.5%以下，進而較佳為0.6%以上1.0%以下。於本實施形態中，最大反射率P1為約0.75%。以滿足上述R1≧R2之關係為條件，最大反射率P2例如為2.5%以下，較佳為1.5%以下，進而較佳為1.0%以下，進而較佳為0.5%以下。於本實施形態中，最大反射率P2下之反射率為約0.45%。最大反射率P1下之反射率R1成為波長為450nm以上且未滿550nm之範圍內之最大反射率，最大反射率P2下之反射率R2成為波長為600nm以上且未滿750nm之範圍內之最大反射率。
於表示防反射膜之分光反射率特性之特性曲線中，所謂最大反射率係指與於上側以凸形狀分佈為山形之波形之頂部對應之反射率。於不存在該頂部之波長區域中，最大反射率係指該波長區域中之最大之反射率。波形之頂部之數量由防反射膜之層數決定。於本實施形態中，作為一例，假定3層構造之防反射膜。因此，頂部之數量為2。又，於本說明書中，將經由波形之頂部而分佈為山形之波形定義為「峰波形」，根據該定義，將經由最大反射率P1時之頂部而分佈為山形之波形設為峰波形1，將經由最大反射率P2時之頂部 而分佈為山形之波形設為峰波形2。峰波形1存在於為短波長側之第1波長區域(W1)內，峰波形2存在於為長波長側之第2波長區域(W2)內。峰波形1較佳為形成為以最大反射率P1時之頂部為大致中心左右對稱之形狀。於該方面，峰波形2亦相同。又，峰波形之分佈寬度係設為將自峰波形之一(短波長側)底部部分至另一(長波長側)底部部分之寬度以波長換算進行規定者，峰波形之高度係指將峰波形之頂部與底部部分之高低差以反射率換算進行規定者。規定峰波形之高度時應用之底部部分係應用反射率相對較低之底部部分。
作為第1波長區域之W1例如以波長換算而為50nm以上且200nm以內之範圍，較佳為設為100nm以上且150nm以內之範圍。於圖1所示之本實施形態中，W1為約120nm。 又，作為第2波長區域之W2大於W1。具體而言，W2以波長換算而為約180nm。
以(P1-Q1)表示之反射率差H1例如以反射率換算為0.3%以上，較佳為0.4%以上，進而較佳為0.5%以上。於本實施形態中，反射率差H1以反射率換算而為約0.7%。又，以(P2-Q2)表示之反射率差H2低於反射率差H1。具體而言，反射率差H2以反射率換算而為約0.4%。
於上述防反射膜之分光反射率特性中，使反射率為既定值以下之波長範圍向相較紅色之波長區域為長波長側偏移，藉 此使黃色~紅色之波長區域中之反射率降低。因此，可減輕黃色~紅色之波長區域之重影。又，於上述防反射膜之分光反射率特性中，藉由將相較黃色之波長區域為短波長側之反射率設為長波長側之反射率以上，而使藍色~綠色之波長區域中之反射率相對增加。因此，可利用藍色~綠色之波長區域之重影消除黃色~紅色之波長區域之重影。
又，若藉由使黃色~紅色之波長區域中之反射率降低，且使藍色~綠色之波長區域中之反射率增加，而使重影之亮度差異減小，則消除重影之色彩平衡之偏差。因此，可大幅度地減少作為重影容易顯眼之黃色~紅色(尤其係紅色)之重影。
又，圖1所示之本實施形態之防反射膜構成為具備具有上述峰波形1之分光反射率特性，根據該峰波形1，利用反射率較高之顏色成分之光線，而消除重影。因此，若與為將可見光區域之反射率一致抑制得較低而進行多層化之先前之防反射膜相比，則可以與其相比更少之層數有效地減少重影。又，於利用相同層數之防反射膜進行比較之情形時，可獲得較僅將可見光區域內之反射率抑制得較低之設計思想之防反射膜高之重影減少效果。又，作為防反射膜12之分光反射率特性，由於包括於波長為450nm以上且未滿550nm之範圍內存在最大反射率P1之峰波形1，故而可有效地減少於攝像光學系統中容易顯眼之黃色~紅色成分(尤其係 紅色成分)之重影。此時，藉由最大反射率P1之存在而使藍色~綠色之波長區域之反射率增加，增加之程度為使黃色~紅色之波長區域與藍色~綠色之波長區域之重影之亮度差異減小之程度即可，較佳為設為相互抵消之程度。
此處，為進行比較，將先前之防反射膜及分光反射率特性以及本發明之實施形態之防反射膜之分光反射率特性示於圖2。於圖2中，以虛線表示先前之防反射膜之分光反射率特性，以實線表示本發明之實施形態之防反射膜之分光反射率特性。根據圖可知，於先前之防反射膜之分光反射率特性中，於波長為400nm以上且未滿500nm之範圍內存在最大反射率P3，並且於波長為500nm以上且未滿660nm之範圍內存在最大反射率P4。其中最大反射率P3下之反射率低於0.5%。又，最大反射率P3下之反射率低於最大反射率P4下之反射率。進而，反射率為1.0%以下之波長範圍(405nm~735nm)之中心波長(570nm)位於可見光區域之中心波長附近。又，自波長700nm至800nm，反射率急遽上升，波長800nm下之反射率較高為約3.5%。與此相對，於本發明之實施形態之防反射膜之分光反射率特性中，存在於波長為450nm~550nm之範圍內表現較高之反射率之特殊之頻帶。又，於本發明之防反射膜之分光反射率特性中，與先前相比，將反射率抑制為1.0%以下之波長頻帶整體向長波長側偏移，其波長範圍亦變寬。
圖3係表示本發明之實施形態之光學元件之構成例之剖面圖，圖4係圖3之K部(光軸附近部)放大圖。
所圖示之光學元件10係使用凹凸透鏡11作為光學構件之一例之構成。凹凸透鏡11係以例如高折射率(設為折射率nd為1.50以上即可、較佳為1.70以上、進而較佳為1.85以上之玻璃)之光學玻璃為透鏡基材而一體地成形而成者。凹凸透鏡11具有分別成為光學面之第1面r1及第2面r2。第1面r1為大致平坦之面。但，第1面r1亦可為與平坦之狀態相比略突出之非球面形狀之凸面，或與平坦之狀態相比略凹下之非球面形狀之凹面。第2面r2為自平坦之狀態較大地凹下之凹面，進而詳細而言，為非球面形狀之凹面。該情形時之最大面角度可設為40~70°，於以下之實施例中設為43°。
於凹凸透鏡11之第2面r2(非球面形狀)形成有防反射膜12。該防反射膜12係具有上述圖1所示之分光反射率特性之膜。該情形時之分光反射率特性係於光線以0度之入射角入射至凹凸透鏡11之光學中心時獲得者。防反射膜12為包括第1層12a、第2層12b及第3層12c之3層構造。各層係自距凹凸透鏡11之第2面r2較近之側按照第1層12a(具有第1折射率之第1層)、第2層12b(具有第2折射率之第2層)及第3層12c(具有第3折射率之第3層)之順序得以積層。各層係利用相互不同之構成材料形成。
本發明之實施形態之防反射膜之基本之膜構成例如若為上述3層構造，則設為自透鏡基材側向空氣側(外側)依序積層有xM、yH、zL之構造。記號M、H、L分別係指薄膜材料之折射率，可設為M係1.55~1.80(第1折射率)，H係1.80~2.60(第2折射率)，L係1.30~1.55(第3折射率)，可以M、H、L之值不重複之方式設定。又，記號x、y、z分別係指光學膜厚，可以Sub/xM/yH/zL/Air之方式表示。該光學膜厚可表示為nd=k/4×λ0，k係光學膜厚係數。此處，設為λ0=550nm。又，記號x、y、z之數值可應用以下數值範圍。
x=0.70~2.40
y=0.70~2.40
z=0.70~1.30
又，本發明之實施形態之防反射膜可替換為等效膜。
再者，防反射膜之層構造並不限於3層，可將具有第1折射率M之第1層替換為不包括複數層之等效膜。與該第1折射率M等效之等效膜具有與第1層同等之特性，如下所述，可應用至4~7層。又，作為各層之膜材料，可應用氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化矽、氧化鈮、氧化鉭、氟化鎂等，例如可將氧化鋯與氧化鈦以既定之比例混合，作為1層膜材使用。更佳為如下所述。又，於以下說明中，設為Air之折射率為1.0000者進行說明。
再者，設為上述表1係應用於以下說明之所有實施例、及變形例中者。
表2表示防反射膜之具體之第1實施例(膜構成：Sub/xM/yH/zL/Air)。於表2中，表示有將基準波長λ0設為550nm時之光之折射率n。又，各層之膜厚係並記有膜厚d與光學膜厚。光學膜厚以數學式“nd=k/4×λ0”表示。K係指光學膜厚係數。首先，對構成材料進行描述，於凹凸透鏡11之基材中使用HOYA股份有限公司製造之光學玻璃(玻璃種類名：M-TAF101)。又，於構成防反射膜之各層中，第1層12a包括氧化鋁(Al2O3)，第2層12b包括Canon Optron公司製造之光學膜材料(製品名：OH-5(氧化鋯與氧化鈦之混合膜(ZrO2+TiO2)))，第3層12c包括氟化鎂(MgF2)。又，構成第2層之混合物之比率係設為ZrO2：TiO2=9：1。各層之膜構成如表2所記載。
(防反射膜之製造方法)
上述構成之防反射膜可應用周知之成膜方法形成。例如可應用真空蒸鍍法、離子輔助蒸鍍法、離子電鍍法、濺鍍法、 離子束濺鍍法等物理蒸鍍法、熱CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法、電漿CVD法、光CVD法等化學蒸鍍法、溶膠-凝膠法等。作為一實施例，本發明者藉由真空蒸鍍法形成防反射膜。以下，對具體之形成條件進行描述。
第1層：Al2O3膜之形成條件
1次性進行第1層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧導入氧後之成膜時真空度：7.2×10-3Pa(但，可設定於7.1~7.3×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第2層：ZrO2+TiO2混合膜之形成條件
1次性進行第2層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧導入氧後之成膜時真空度：8.5×10-3Pa(但，可設定於8.4~8.6×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第3層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第3層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範 圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
(第一實施例之變形例1)
又，作為上述第一實施例之變形例1，將使上述第一實施例中之第1層及第2層分2次成膜的3層之防反射膜之膜構成示於表3，並且，以下對該防反射膜之形成方法進行描述。再者，藉由將相對較厚之膜分為2次，可使膜厚方向之膜質(折射率、膜密度等)之均一性提昇，且可提高成膜膜厚控制性，因此，可使具有所需膜設計值(光學膜厚)之膜穩定地成膜。
第1層：Al2O3膜之形成條件
分2次進行第1層之成膜，且以膜構成相等之方式進行。
(第1次成膜)
‧基板加熱溫度：約260℃
‧導入氧後之成膜時真空度：7.2×10-3Pa
‧成膜速度：約0.5nm/sec
(第2次成膜)
‧基板加熱溫度：約260℃
‧導入氧後之成膜時真空度：7.2×10-3Pa
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第2層：ZrO2+TiO2混合膜之形成條件
分2次進行第2層之成膜，且以膜構成相等之方式進行。
(第1次成膜)
‧基板加熱溫度：約260℃
‧導入氧後之成膜時真空度：8.5×10-3Pa(但，可設定於8.4~8.6×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
(第2次成膜)
‧基板加熱溫度：約260℃
‧導入氧後之成膜時真空度：8.5×10-3Pa(但，可設定於8.4~8.6×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第3層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第3層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
圖5係表示第一實施例及其變形例1之防反射膜之分光反射特性之圖。於所圖示之分光反射特性中，最大反射率P1時之波長為約520nm，P2時之波長為約630nm，波長寬度W1為約90nm，W2為約150nm，反射率差H1為約0.3%，H2為約0.2%。
(第一實施例之變形例2)
又，作為上述第一實施例之變形例2，將使上述第一實施例中之第1層及第2層分2次且以於膜構成方面對第一次成膜與第二次成膜設置差異而對光學特性進行微調整之方式成膜的3層之防反射膜之膜構成示於表4，並且，以下，對該防反射膜之形成方法進行描述。再者，於變形例2中，使第1層及第2層分2次且於膜構成方面設置差異地成膜之原因在於：於存在膜厚方向之膜質變化之情形時，於相同之構成材料中，藉由對成膜條件設置差異，可消除膜厚方向之膜質變化，且可使具有所需之膜設計值(光學膜厚)之膜穩定地成膜。即，可抑制蒸鍍中之異常粒子成長，而可均一地使光散射較小之光學膜成膜。
第1層：Al2O3膜之形成條件
分2次進行第1層之成膜。
(第1次成膜)
‧基板加熱溫度：約260℃
‧導入氧後之成膜時真空度：7.2×10-3Pa
‧成膜速度：約0.5nm/sec
(第2次成膜)
‧基板加熱溫度：約260℃
‧導入氧後之成膜時真空度：7.2×10-3Pa
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第2層：ZrO2+TiO2混合膜之形成條件
分2次進行第2層之成膜。
(第1次成膜)
‧基板加熱溫度：約260℃
‧導入氧後之成膜時真空度：8.45×10-3Pa(但，可設定於8.4~8.5×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
(第2次成膜)
‧基板加熱溫度：約260℃
‧導入氧後之成膜時真空度：8.45×10-3Pa(但，可設定於8.4~8.5×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第3層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第3層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
此處，如上述變形例2般，於在凹凸透鏡11之第2面r2形成防反射膜12之第1層12a之情形時，藉由利用相同之構成材料分2次成膜，例如於因膜質之偏差而無法獲得所需之光學特性時，可於第1次成膜與第2次成膜中對光學膜厚係數k或折射率n設置差異，而對光學特性進行微調整。該方面於形成第2層12b或第3層12c之情形時亦相同。又， 不僅於無法獲得所需之光學特性之情形時，於可獲得所需之光學特性之情形時，亦可分兩次以上成膜。
圖6係表示第一實施例之變形例2之防反射膜之分光反射特性之圖。於所圖示之分光反射特性中，最大反射率P1時之波長為約490nm，P2時之波長為約665nm，波長寬度W1為約125nm，W2為約170nm，反射率差H1為約0.7%，H2為約0.4%。
於上述說明中，關於3層之防反射膜，表示了藉由進行一次或兩次成膜而使各層成膜之例，於以下之說明中，表示藉由利用一次成膜使1層成膜而獲得之4層至7層之防反射膜之例，對本發明進行說明。再者，雖表示藉由一次成膜使1層成膜之例，但本發明並不限定於此，亦可藉由兩次或三次以上之成膜使任意之1層成形。
(第二實施例)
表5表示防反射膜之具體之第二實施例(4層之膜構成：Sub/x1L/x2M/yH/zL/Air)。首先，對構成材料進行描述，於凹凸透鏡11之基材中使用HOYA股份有限公司製造之光學玻璃(玻璃種類名：M-BACD12)。又，於構成防反射膜之各層中，第1層12a包括氟化鎂(MgF2)，第2層12b包括氧化鋁(Al2O3)，第3層12c包括Canon Optron公司製造之光學膜材料(製品名：OH-5(氧化鋯與氧化鈦之混合膜(ZrO2+TiO2)))，第4層12d包括氟化鎂(MgF2)。又，構成第 3層之混合物之比率係設為ZrO2：TiO2=9：1。又，記號x、y、z之數值可應用以下數值範圍。
x1=0.01~0.50
x2=1.00~1.60
y=0.70~2.30
z=0.70~1.30
各層之膜構成如表5所記載。
(防反射膜之製造方法)
上述構成之防反射膜係與上述第一實施例同樣地藉由真空蒸鍍法形成防反射膜。以下，對具體之形成條件進行描述。
第1層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第1層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
第2層：Al2O3之形成條件
1次性進行第2層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧導入氧後之成膜時真空度：7.2×10-3Pa(但，可設定於7.1~7.3×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第3層：ZrO2+TiO2膜之形成條件
1次性進行第3層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧導入氧後之成膜時真空度：8.45×10-3Pa(但，可設定於8.4~8.5×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第4層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第4層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
圖7係表示第二實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。於所圖示之分光反射特性中，最大反射率P1時之波長為約490nm，P2時之波長為約680nm，波長寬度W1為約135nm，W2為約115nm，反射率差H1為約0.6%，H2為約0.3%。
(第三實施例)
表6表示防反射膜之具體之第三實施例(4層之膜構成：Sub/x1L/x2M/yH/zL/Air)。首先，對構成材料進行描述，於 凹凸透鏡11之基材中使用HOYA股份有限公司製造之光學玻璃(玻璃種類名：M-BACD12)。又，於構成防反射膜之各層中，第1層12a包括氧化矽(SiO2)，第2層12b包括氧化鋁(Al2O3)，第3層12c包括Canon Optron公司製造之光學膜材料(製品名：OH-5(氧化鋯與氧化鈦之混合膜(ZrO2+TiO2)))，第4層12d包括氟化鎂(MgF2)。又，構成第3層之混合物之比率係設為ZrO2：TiO2=9：1。又，記號x、y、z之數值可應用以下數值範圍。
x1=0.01~0.50
x2=1.00~1.60
y=0.70~2.30
z=0.70~1.30
各層之膜構成如圖7所記載。
(防反射膜之製造方法)
上述構成之防反射膜係與上述第一實施例同樣地藉由真空蒸鍍法形成防反射膜。以下，對具體之形成條件進行描述。
第1層：SiO2膜之形成條件
1次性進行第1層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
第2層：Al2O3之形成條件
1次性進行第2層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧導入氧後之成膜時真空度：7.2×10-3Pa(但，可設定於7.1~7.3×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第3層：ZrO2+TiO2膜之形成條件
1次性進行第3層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧導入氧後之成膜時真空度：8.5×10-3Pa(但，可設定於8.4~8.6×10-3Pa之範圍內)
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第4層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第4層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
圖8係表示第三實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。於所圖示之分光反射特性中，最大反射率P1時之波長 為約490nm，P2時之波長為約700nm，波長寬度W1為約130nm，W2為約150nm，反射率差H1為約0.6%，H2為約0.3%。
於上述實施例中之膜構成中，對包括具有折射率M之第1層、具有折射率H之第2層、及具有折射率L之第3層的3層構造之防反射膜進行了說明，但，第1層亦可替換為由具有折射率M之複數層形成之下述等效膜構成。
具體而言，如表7所示，防反射膜之膜構成為5層，第1層之折射率為L，第2層之折射率為H，第3層之折射率為L，第4層之折射率為H，第5層之折射率為L。於此種情形時，可將組合第1層至第3層之3層等效地看作反射率為M之單層(第1層)。又，除此以外，例如亦可將組合第2層與第3層之2層等效地看作反射率為M之單層(第1層)。
如表8所示，防反射膜之膜構成為6層，第1層之折射率為H，第2層之折射率為L，第3層之折射率為H，第4層之折射率為L，第5層之折射率為H，第6層之折射率為L，於該情形時，可將組合第1層至第4層之4層等效地看作反射率為M之單層(第1層)。又，除此以外，例如亦可將組合第1層與第2層之2層等效地看作反射率為M之單層(第1層)，或將組合第3層與第4層之2層等效地看作反射率為M之單層(第1層)。
如表9所示，防反射膜之膜構成為7層，第1層之折射 率為L，第2層之折射率為H，第3層之折射率為L，第4層之折射率為H，第5層之折射率為L，第6層之折射率為H，第7層之折射率為L，於該情形時，可將組合第1層至第5層之5層等效地看作反射率為M之單層(第1層)。又，除此以外，例如亦可將組合第1層至第3層之3層等效地看作反射率為M之單層(第1層)，或將組合第4層與第5層之2層等效地看作反射率為M之單層(第1層)。
以下，具體地進行描述。
「第四實施例(第一實施例之變形例)」
表7表示防反射膜之具體之第四實施例(5層之膜構成：Sub/x1L/y1H/x2L/y2H/zL/Air)(對記號標註之數字係為識別各記號而標註)。首先，對構成材料進行描述，於凹凸透鏡11之基材中使用HOYA股份有限公司製造之光學玻璃(玻璃種類名：M-TAFD305)。又，於構成防反射膜之各層中，第1層12a包括氟化鎂(MgF2)，第2層12b包括氧化鋯(ZrO2)，第3層12c包括氟化鎂(MgF2)，第4層12d包括氧化鋯(ZrO2)，第5層包括氟化鎂(MgF2)。又，記號x、y、z之數值可應用以下數值範圍。
x1=0.01~0.50
x2=0.01~0.50
y1=0.30~0.90
y2=0.70~2.60
z=0.70~1.30
各層之膜構成如表7所記載。
(防反射膜之製造方法)
上述構成之防反射膜係與上述第一實施例同樣地藉由真空蒸鍍法形成防反射膜。以下，對具體之形成條件進行描述。
第1層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第1層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
第2層：ZrO2膜之形成條件
1次性進行第2層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第3層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第3層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
第4層：ZrO2膜之形成條件
1次性進行第4層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第5層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第5層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
圖9係表示第四實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。於所圖示之分光反射特性中，最大反射率P1時之波長為約480nm，P2時之波長為約640nm，波長寬度W1為約120nm，W2為約170nm，反射率差H1為約0.8%，H2為約0.35%。
「第五實施例(第一實施例之變形例)」
表8表示防反射膜之具體之第五實施例(6層之膜構成：Sub/y1H/x1L/y2H/x2L/y3H/zL/Air)(對記號標註之數字係為識別各記號而標註)。首先，對構成材料進行描述，於凹凸透 鏡11之基材中使用HOYA股份有限公司製造之光學玻璃(玻璃種類名：M-TAFD305)。又，於構成防反射膜之各層中，第1層12a包括氧化鋯(ZrO2)，第2層12b包括氟化鎂(MgF2)，第3層12c包括氧化鋯(ZrO2)，第4層包括氟化鎂(MgF2)，第5層包括氧化鋯(ZrO2)，第6層包括氟化鎂(MgF2)。又，記號x、y、z之數值可應用以下數值範圍。
x1=0.01~0.50
x2=0.01~0.50
y1=0.10~0.80
y2=0.90~1.60
y3=0.20~0.90
z=0.70~1.30
各層之膜構成如表8所記載。
(防反射膜之製造方法)
上述構成之防反射膜係與上述第一實施例同樣地藉由真空蒸鍍法形成防反射膜。以下，對具體之形成條件進行描述。
第1層：ZrO2膜之形成條件
一次性進行第1層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第2層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第2層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
第3層：ZrO2膜之形成條件
1次性進行第3層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第4層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第4層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
第5層：ZrO2膜之形成條件
1次性進行第5層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第6層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第6層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
圖10係表示第5實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。於所圖示之分光反射特性中，最大反射率P1時之波長為約515nm，P2時之波長為約750nm，波長寬度W1為約200nm，W2為約110nm，反射率差H1為約0.5%，H2為約0.2%。
「第六實施例(第一實施例之變形例)」
表9表示防反射膜之第6實施例(7層之膜構成：Sub/x1L/y1H/x2L/y2H/x3L/y3H/zL/Air)(對記號標註之數字係為識別各記號而標註)。首先，對構成材料進行描述，於凹凸透鏡11之基材中使用HOYA股份有限公司製造之光學玻璃(玻璃種類名：M-TAFD305)。又，於構成防反射膜之各層中，第1層12a包括氟化鎂(MgF2)，第2層12b包括氧化鋯(ZrO2)，第3層12c包括氟化鎂(MgF2)，第4層12d包括氧化鋯(ZrO2)，第5層12e包括氟化鎂(MgF2)，第6層12f包 括氧化鋯(ZrO2)，第7層12g包括氟化鎂(MgF2)。又，記號x、y、z之數值可應用以下數值範圍。
x1=0.01~0.50
x2=0.01~0.60
x3=0.01~0.50
y1=0.30~1.00
y2=0.80~1.50
y3=0.40~1.00
z=0.70~1.30
各層之膜構成如表9所記載。
(防反射膜之製造方法)
上述構成之防反射膜係與上述第一實施例同樣地藉由真空蒸鍍法形成防反射膜。以下，對具體之形成條件進行描述。
第1層：MgF2膜之形成條件
一次性進行第1層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
第2層：ZrO2膜之形成條件
1次性進行第2層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範 圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第3層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第3層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
第4層：ZrO2膜之形成條件
1次性進行第4層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第5層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第5層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
第6層：ZrO2膜之形成條件
1次性進行第6層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約0.8nm/sec
第7層：MgF2膜之形成條件
1次性進行第7層之成膜。
‧基板加熱溫度：約260℃(可設定於250℃~270℃之範圍內)
‧氧導入：無
‧成膜速度：約1.0nm/sec
圖11係表示第六實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。於所圖示之分光反射特性中，最大反射率P1時之波長為約480nm，P2時之波長為約630nm，波長寬度W1為約110nm，W2為約180nm，反射率差H1為約0.4%，H2為約0.2%。
再者，於上述第一實施例~第三實施例中，對3層之膜構成(第1層具有折射率M、第2層具有折射率H、第3層具有折射率L之3層之膜構成)進行了說明，於上述第四實施例~第六實施例中，對替換為由與具有折射率M之第1層等效之3層~5層之複數層形成之等效膜之情形進行了說明。
關於第四實施例，為方便說明，記載有表7所示之第1層至第5層，表7所示之第1層至第3層形成具有折射率M之第1層之等效膜，表7之第4層形成第2層，而且，表7之第5層形成第3層。
關於第五實施例，與第四實施例同樣地，表8所示之第1層至第4層形成具有折射率M之第1層之等效膜，表8之第5層形成第2層，而且，表8之第6層形成第3層。
又，關於第六實施例，與第四、五實施例同樣地，藉由表9所示之第1層至第5層形成具有折射率M之第1層之等效膜，表9之第6層形成第2層，而且，表9之第7層形成第3層。
根據表7、表8、表9可知，形成第1層之各層係折射率L與H交替地配置。而且，形成第1層之最表層之層之折射率L(表7之第3層、表8之第4層、表9之第5層)相對於第2層之折射率H(表7之第4層、表8之第5層、表9之第6層)而言較小。
於上述內容中，作為3層之膜構成，以第1層具有折射率M、第2層具有折射率H、第3層具有折射率L之膜構成之情形為例進行了說明，但亦可為將第1層設為折射率M、將第2層設為折射率L、將第3層設為折射率H之膜構成。 於該情形時，亦可藉由與上述方法相同之方法，將具有折射率M之第1層替換為由複數層形成之等效膜。
(利用光學特性之偏移之優勢)
一般而言，於藉由真空蒸鍍法等於球面或非球面之光學面形成防反射膜之情形時，即便以透鏡中心部成為所需之膜厚之方式設定成膜條件，於遠離透鏡中心部之透鏡周緣部有時亦無法獲得所需之膜厚。具體而言，隨著自透鏡中心部向透鏡周緣部變位，存在膜厚逐漸變薄之傾向。於該情形時，伴隨膜厚之變化，而於透鏡中心部與透鏡周緣部，於防反射膜之分光反射率特性方面產生差異。具體而言，隨著防反射膜之膜厚變薄，而低反射之波長區域向短波長側偏移。尤其係於上述光學功能面成形為非球面形狀之凹凸透鏡11之情形時，該傾向變強。其原因在於：由於第2面r2為非球面之凹面，其面角度自透鏡中心部向透鏡周緣部變得陡峭，故而於成膜時膜厚變薄。可應用本發明之非球面形狀之凹凸透鏡之凹面之最大面角度可設為例如40~70°。
於上述情形時，作為防反射膜之分光反射率特性，若預先使反射率為既定值(例如1.0%)以下之波長範圍向相較紅色之波長區域為長波長側偏移，則即便假設因成膜時之膜厚之變化而導致低反射之波長區域向短波長側偏移，亦可遍及透鏡之直徑方向整個區域而獲得良好之防反射效果。又，雖亦存在對球面或非球面以均一之膜厚形成防反射膜之技術(以下稱為「膜厚均一化技術」)，但根據本發明，即便不特地應用此種技術，亦可良好地維持透鏡整體之反射率特性。 但，本發明並非將應用膜厚均一化技術之防反射膜排除在外。
又，於光學面為球面之凹凸透鏡之情形時，由於光學面之曲率固定，故而存在由光學面反射之重影光均一地分散於攝像面內之傾向。與此相對，於光學面為非球面之凹凸透鏡之情形時，由於光學面之面角度不一致，故而存在由光學面反射之重影光集中於攝像面之一部分之傾向。因此，即便於前者之凹凸透鏡中，藉由防反射膜之形成而將重影抑制得充分低，於將分光反射率特性與其相同之防反射膜形成於後者之凹凸透鏡之情形時，亦有於影像之一部分產生明顯之紅色重影之情形。尤其係於光學面為凹面且其面角度於透鏡周緣部側變得陡峭之凹凸透鏡之情形時，由於光學面相對於透鏡之光軸所成之角度於透鏡周緣部側突然變大，故而於特定之入射角範圍內容易產生重影光之集中。於此種情形時，若預先將本發明之防反射膜形成於光學面，則可藉由利用防反射膜的亮度差異之相互抵消，而大幅度地減輕於光學面為非球面之凹凸透鏡中產生之重影。但，本發明並不限定於非球面透鏡，亦可應用於球面透鏡。
此處，利用表10及表11對本發明者進行之模擬之結果進行說明。
首先，於表10及表11中，表示於光線之每個入射角下，將下述先前例、實施例、比較例之防反射膜分別形成於成形 為非球面之凹凸透鏡之第2面之情形時獲得的R(紅)、G(綠)、B(藍)之各顏色成分之重影之亮度。又，圖中之(A)表示以廣角攝像之情形，(B)表示於標準狀態下攝像之情形，(C)表示於望遠狀態下攝像之情形。
(先前例)
具有以上述圖2之虛線曲線表示之分光反射率特性之防反射膜。
(實施例)
具有以上述圖2實線曲線表示之分光反射率特性之防反射膜。
(比較例)
使防反射膜為9層構造且具有使低反射之波長頻帶自可見光區域至紅外線區域擴大變寬之分光反射率特性的防反射膜。
又，於表10(A)至(C)中，將使用先前例之防反射膜之情形時獲得之RGB之亮度記作「L1」，將使用實施例之防反射膜之情形時獲得之重影之RGB之亮度記作「L2」，針對RGB各自之亮度及各入射角度，將亮度L2相對於亮度L1之比率記作「△La」。另一方面，於表11(A)至(C)中，將使用先前例之防反射膜之情形時獲得之RGB之亮度記作「L1」，將使用比較例之防反射膜之情形時獲得之RGB之亮度記作「L3」，將於將亮度L1設為100%時之亮度L3之變化率記 作「△Lb」。
根據所圖示之模擬之結果可知，於使用實施例之防反射膜之情形時，與使用先前例之防反射膜之情形相比，本實施例之重影之R之亮度降低至先前例之大概百分之二十幾之左右(大概降低80%之左右)。另一方面，於使用比較例之防反射膜之情形時，與使用先前例之防反射膜之情形時相比，R之亮度雖亦大幅度地降低，但與實施例之情形相比，降低幅度較小。又，於使用實施例之防反射膜之情形時，與使用先前例之防反射膜之情形相比，G及B之亮度雖略降低，但收斂於大概60%~100%之範圍內。因此，於使用實施例之防反射膜之情形時，可抑制重影部之色彩平衡之劣化，且可藉由R之亮度之降低使重影降低。又，對比表10(A)至(C)可知，R之亮度之降低率係與標準攝影或望遠攝影相比，廣角攝影時最大。根據該內容，於使用實施例之防反射膜之情形，尤其可利用廣角之攝影發揮明顯之效果。
於實際之本發明者進行實驗之結果中，於入射角為40度~70度之範圍內產生之重影(紅色為主體)亦於形成實施例之防反射膜後，於以人眼進行之評價中改善至重影幾乎不顯眼之級別。
另一方面，於使用比較例之防反射膜之情形時，與使用先前例之防反射膜之情形相比，B之亮度於各入射角下增加至130%以上，最大來看增加至200%以上。因此，於使用比較 例之防反射膜之情形時，可認為即便藉由R之亮度之降低而抑制重影之產生，但因B之過度之亮度之增加而導致重影部之藍色之亮度變強，亦會導致影像質量明顯降低。又，於使用比較例之防反射膜之情形時，如表11(B)及(C)所示，於標準攝像中，於入射角42度、43度下，G之亮度過高，於望遠攝影中，於入射角54度、55度下，G之亮度過高。可認為該方面亦為影像質量降低之原因之一。
(對於斜入射之光線之分光反射率特性)
於上述實施形態中，作為防反射膜之光學特性，將入射角為0度時之分光反射率特性示於圖1，為便於參考，將入射角超過0度之情形時之分光反射率特性示於以下。
圖12係表示考慮有入射角為20度及30度時之膜厚分佈之分光反射率特性之圖。
圖13係表示考慮有入射角為40度及50度時之膜厚分佈之分光反射率特性之圖。
圖14係表示考慮有入射角為60度及70度時之膜厚分佈之分光反射率特性之圖。
<變形例等>
本發明之技術範圍並不限定於上述實施形態，於可導出藉由發明之構成必要條件或其組合而獲得之特定之效果的範圍內，亦包括施以各種變更或改良之形態。
例如，亦可適當變更構成防反射膜之各層之構成材料、折 射率、膜厚等參數、或形成防反射膜之透鏡等之基材。
又，本發明不僅可作為上述防反射膜12或光學元件10而實現，亦可作為包括具有上述防反射膜12之光學元件10、且使入射至該光學元件10之光成像的成像光學系統而實現，或作為包括接收利用該成像光學系統成像之光之攝像元件的攝像光學系統而實現。於該情形時，作為成像光學系統之一例，可考慮攝像機用之透鏡單元等。又，作為攝像光學系統之一例，可考慮照相用攝像機等。
又，於即便應用本發明亦殘留有重影(介意)之情形時，亦可併用影像處理或彩色濾光片，而進一步謀求重影之減少。 即，本發明並非將藉由影像處理或彩色濾光片減少重影之技術之應用排除在外。
(附記)
以下，附記本發明較佳之其他形態。
[附記1]
一種防反射膜，其形成於光學構件之光學面，防止入射至上述光學面之光線之反射，其特徵在於：使黃色~紅色之波長區域中之反射率降低，並且以使黃色~紅色之波長區域與藍色~綠色之波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使藍色~綠色之波長區域中之反射率增加。
[附記2]
如附記1之防反射膜，其中作為光線以0度之入射角入射至上述光學面時之分光反射率特性，而使反射率為既定值以下之波長範圍向相較黃色~紅色之波長區域為長波長側偏移，藉此使上述黃色~紅色之波長區域中之反射率降低。
[附記3]
如附記1或2之防反射膜，其中作為光線以0度之入射角入射至上述光學面時之分光反射率特性，而使相較黃色之波長區域為短波長側之反射率R1、與相較黃色之波長區域為長波長側之反射率R2滿足R1≧R2之關係，以此方式使藍色~綠色之波長區域中之反射率增加。
[附記4]
一種光學元件，其包括具有光學面之光學構件、及形成於 上述光學面上之防反射膜，其特徵在於：對於上述防反射膜，使黃色~紅色之波長區域中之反射率降低，並且以使黃色~紅色之波長區域與藍色~綠色之波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使藍色~綠色之波長區域中之反射率增加。
[附記5]
如附記4之光學元件，其中上述光學構件係具有非球面形狀之凹面之凹凸透鏡，上述防反射膜形成於上述凹凸透鏡之凹面。
[附記6]
一種防反射膜之設計方法，該防反射膜形成於光學構件之光學面，防止入射至上述光學面之光線之反射，該防反射膜之設計方法之特徵在於：設為如下分光反射率特性，即，使紅色之波長區域中之反射率降低，並且以使紅色之波長區域與藍色之波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使藍色之波長區域中之反射率增加。
[附記7]
一種防反射膜之製造方法，該防反射膜形成於光學構件之光學面，防止入射至上述光學面之光線之反射，該防反射膜之製造方法之特徵在於： 以成為如下分光反射率特性之方式成膜，即，使紅色之波長區域中之反射率降低，並且以使紅色之波長區域與藍色之波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使藍色之波長區域中之反射率增加。
[附記8]
一種成像光學系統，其使用有包括具有光學面之光學構件、及形成於上述光學面之防反射膜的光學元件，其特徵在於：上述防反射膜係使紅色之波長區域中之反射率降低，並且以使紅色之波長區域與藍色之波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使藍色之波長區域中之反射率增加。
[附記9]
一種攝像光學系統，其特徵在於包括：如附記8之成像光學系統；及接收利用上述成像光學系統成像之光之攝像元件。
1、2‧‧‧峰波形
10‧‧‧光學元件
11‧‧‧凹凸透鏡
12‧‧‧防反射膜
12a‧‧‧第1層
12b‧‧‧第2層
12c‧‧‧第3層
H1、H2‧‧‧反射率差
P1、P2、P3、P4‧‧‧最大反射率
Q1、Q2‧‧‧最小反射率
r1‧‧‧第1面
r2‧‧‧第2面
W1、W2‧‧‧波長寬度
圖1係表示本發明之實施形態之防反射膜之分光反射率特性之圖。
圖2係對先前之防反射膜及分光反射率特性與本發明之實施形態之防反射膜之分光反射率特性進行比較之圖。
圖3係表示本發明之實施形態之光學元件之構成例之剖面圖。
圖4係表示圖3之K部(光軸附近部)放大圖。
圖5係表示第一實施例及其變形例1之防反射膜之分光反射特性之圖。
圖6係表示第一實施例之變形例2之防反射膜之分光反射特性之圖。
圖7係表示第二實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。
圖8係表示第三實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。
圖9係表示第四實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。
圖10係表示第五實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。
圖11係表示第六實施例之防反射膜之分光反射特性之圖。
圖12(A)及(B)係表示入射角為20度及30度時之分光反射率特性之圖。
圖13(A)及(B)係表示入射角為40度及50度時之分光反射率特性之圖。
圖14(A)及(B)係表示入射角為60度及70度時之分光反射率特性之圖。
1、2‧‧‧峰波形
H1、H2‧‧‧反射率差
P1、P2‧‧‧最大反射率
Q1、Q2‧‧‧最小反射率
W1、W2‧‧‧波長寬度

Claims (8)

  1. 一種防反射膜，其形成於光學構件之光學面，防止入射至上述光學面之光線之反射，其特徵在於：上述防反射膜係具備以波長換算分佈寬度成為50nm以上200nm以內之第1波長區域、與以波長換算分佈寬度成為180nm以內之第2波長區域，作為光線以0度之入射角入射至上述光學面時之分光反射率特性；上述第1波長區域包含：設置於400nm以上區域之第1底部部分、與較上述第1底部部分為長波長側且設置於與上述第1底部部分相鄰之第2底部部分；上述第2波長區域係自上述第2底部部分呈連續而設置於長波長側；上述分光反射率特性，係上述第1波長區域中之最大反射率P1與上述第2波長區域中之最大反射率P2滿足P1>P2之關係，藉由使既定值以下之波長範圍偏移至相較上述第2波長區域為長波長側，而使上述第2波長區域中之反射率降低，並且以使上述第1波長區域與上述第2波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使上述第1波長區域中之反射率增加。
  2. 如申請專利範圍第1項之防反射膜，其中，包括自上述光學構件側向空氣側依序積層之下述層：具有第1折射率之第1層； 具有第2折射率之第2層；及具有第3折射率之第3層；於上述第2折射率大於上述第1折射率，且上述第1折射率大於上述第3折射率之情形時，光線以0度之入射角入射至上述光學面時之450nm~550nm之波長區域中之短波長側之反射率之最大值係大於600nm~750nm之波長區域中之長波長側之反射率之最大值。
  3. 如申請專利範圍第2項之防反射膜，其中，上述第1層係由組合具有上述第2折射率之至少一層與具有上述第3折射率之至少一層之複數層所構成。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之防反射膜，其中，達到上述最大反射率P1之波長為470nm以上且未滿550nm。
  5. 如申請專利範圍第2或3項之防反射膜，其中，上述第1折射率係1.55~1.80，上述第2折射率係1.80~2.60，上述第3折射率係1.30~1.55。
  6. 如申請專利範圍第2或3項之防反射膜，其中，上述第1層係由包含氧化鋁、氧化鋯、氧化矽中之任一者之材料所構成，上述第2層係由包含氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭中之任一者之材料所構成，上述第3層係由包含氟化鎂、氧化矽中之任一者之材料所 構成。
  7. 一種光學元件，其包括具有光學面之光學構件、及形成於上述光學面上之防反射膜，其特徵在於：上述防反射膜係具備以波長換算分布寬度成為50nm以上200nm以內之第1波長區域、與以波長換算分布寬度成為180nm以內之第2波長區域，作為光線以0度之入射角入射至上述光學面時之分光反射率特性；上述第1波長區域包含：設置於400nm以上區域之第1底部部分、與較上述第1底部部分為長波長側且設置於與上述第1底部部分相鄰之第2底部部分；上述第2波長區域係自上述第2底部部分呈連續而設置於長波長側；上述分光反射率特性，係上述第1波長區域中之最大反射率P1與上述第2波長區域中之最大反射率P2滿足P1>P2之關係，藉由使既定值以下之波長範圍偏移至相較上述第2波長區域為長波長側，而使上述第2波長區域中之反射率降低，並且以使上述第1波長區域與上述第2波長區域之重影之亮度差異減小之方式，使上述第1波長區域中之反射率增加。
  8. 如申請專利範圍第7項之光學元件，其中，上述光學構件係具有非球面形狀之凹面之凹凸透鏡，上述防反射膜形成於上述凹凸透鏡之凹面。
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