WO2005116696A1 - 反射防止膜 - Google Patents

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refractive index
antireflection film
substrate
layers
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French (fr)
Inventor
Yasuhisa Watanabe
Yoshiyuki Shirai
Original Assignee
Tamron Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115—Multilayers

Definitions

  • the present invention is a strong demand from unlimited users for devices and instruments related to antireflection coatings applied to optical components having a substrate refractive index of 1.9 to 2.1, and therefore there is a strong demand for this.
  • Downsizing of the included optics is an important proposition of optical design. In order to downsize optical components, it is required to use an optical material having a high refractive index, an antireflection performance is high, processing cost is low, and an antireflection film of an optical material having a high refractive index is required. You.
  • a conventional antireflection film is composed of a seven-layer component film on a substrate having a refractive index of 1.4 to 1.9 at an arbitrary design reference wavelength in the wavelength range near the visible region.
  • has been proposed for example, see Patent Document 1).
  • This film configuration does not include a thin film, hardly causes optical inhomogeneity and manufacturing error of the film thickness, and has an excellent antireflection effect in the entire visible light region.
  • an alternate multilayer film composed of six thin films laminated on a substrate having a high refractive index of 2.0 or more is provided.
  • the layer, the third layer, and the fifth layer are high refractive index layers having a lower refractive index than the substrate, the second layer and the fourth layer are medium refractive index layers or low refractive index layers, respectively, and the sixth layer is low refractive index layer.
  • An antireflection film as a refractive index layer has been proposed (for example, see Patent Document 2). According to this antireflection film, the reflectance at a wavelength of 400 nm to 700 nm in the entire visible region can be reduced to 0.5% or less.
  • the antireflection film As another conventional antireflection film, it is composed of a three-layer dielectric multilayer film.
  • the incident medium force which is mainly air, is directed toward the surface of the optical component substrate, and the first, second, and third layers are formed.
  • optical film thickness n d, n d, and n d have a predetermined relationship with respect to the design wavelength.
  • a membrane has been proposed (for example, see Patent Document 3).
  • This reflective film is placed on the optical component substrate.
  • the surface reflectance can be kept low over a wide band of visible light, and the manufacturing cost can be kept low because the processing means is not complicated.
  • an antireflection film is formed on an intermediate refractive index layer, a high refractive index layer formed on the intermediate refractive index layer, and a high refractive index layer formed on the high refractive index layer.
  • the intermediate refractive index layer be made of a mixture of a material of a high refractive index layer and a material of a low refractive index layer (for example, see Patent Document 4). This is characterized in that the reflectance in the visible light region and the peak value of the reflectance at the design center wavelength do not depend on the refractive index of the substrate.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-20102 Claims and Examples
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-347002 Claims and Examples
  • Patent Document 3 JP-A-4-260001 Patents Claims, Examples
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-202405 Claims and Examples
  • the antireflection film disclosed in Patent Document 1 has a multilayer structure of seven layers on a substrate having a refractive index of 1.4 to 1.9 at an arbitrary design reference wavelength within a wavelength range near the visible region. Although it is a film, if the refractive index is 2.0 or more, there is a problem that the reflectance becomes 15% to 20%.
  • the antireflection film disclosed in Patent Document 2 is laminated on a substrate having a high refractive index of 2.0 or more.
  • the antireflection film has a multilayer structure of six layers and has a problem of high manufacturing cost.
  • the antireflection film disclosed in Patent Document 3 is composed of a three-layer dielectric multilayer film, and can suppress surface reflectance in a wide band of visible light only by laminating three thin films on an optical component substrate.
  • the manufacturing cost can be reduced because the processing means is not complicated.
  • the reflectance in the visible region of 400 nm to 700 nm cannot be reduced to 1% or less when the substrate refractive index is 1.90 or more, and the antireflection effect in the visible region is insufficient. There is a problem.
  • the antireflection film of the optical element disclosed in Patent Document 4 has an intermediate refractive index layer, a high refractive index layer formed on the intermediate refractive index layer, and a high refractive index layer. There are three layers consisting of low refractive index layers.
  • This film thickness structure that is, the substrate-0.25 ⁇ -0.5 ⁇ -0.25 ⁇ -
  • the substrate refractive index is 1.90 or more
  • the reflectance in the visible region of 400 nm to 700 nm cannot be reduced to 1% or less, and there is a problem that the antireflection effect in the visible region is insufficient.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional antireflection film, and has a high antireflection function that can be used for, for example, an optical material having a high refractive index for downsizing an optical component.
  • ⁇ ⁇ ⁇ An object is to provide an antireflection film.
  • Another object of the present invention is to provide an anti-reflection film capable of controlling the film thickness easily due to the small number of layers and the large thickness of the layers, and making it possible to keep the manufacturing cost low because the manufacturing process is complicated. I do.
  • the first invention is a first invention
  • An anti-reflection film characterized by comprising three layers.
  • Embodiments of the first invention are as follows.
  • the material of the first layer is any one of A0 and A10.
  • the material of the second layer is any one of a mixture of ZrO + TiO, Ti ⁇ , Ta ⁇ , and Nb ⁇
  • the material of the third layer is one of SiO and MgF.
  • the first to third layers are formed by sputtering, ion assist, or ion plating.
  • V characterized by being formed by deviation.
  • the second invention is a first invention
  • Refractive index 1 An anti-reflection film to be formed on a substrate having an optical material strength of 90 or more.
  • the anti-reflection film is selected from Y O (yttrium trioxide) and A10 (aluminum trioxide), and is thicker than the third layer.
  • ZrO zirconium dioxide
  • TiO titanium dioxide
  • Ta O tantadium oxide
  • An anti-reflection film comprising a selected third layer.
  • An embodiment of the second invention is characterized in that the first to third layers are formed by sputtering or ion assist.
  • the third invention is:
  • the refractive index n of the substrate is 2.10 or less, the refractive index n of the first layer is lower than the refractive index n, and the refractive index n of the second layer is higher than the refractive index n.
  • Refractive index n is lower than said refractive index n
  • An antireflection film characterized in that the maximum value of the reflectance characteristic in the visible region is 0.5% or less.
  • Embodiments of the third invention are as follows.
  • the reflectance characteristic rises sharply at the short wavelength side end and the long wavelength side end of the visible light region.
  • the optical thickness n d of the first layer is twice the optical thickness n d of the third layer
  • the optical thickness n d of the second layer is twice the optical thickness n d of the third layer.
  • the refractive index n of the third layer is the refractive index n of the substrate, the refractive index n of the first layer,
  • the refractive index n of the first layer is the refractive index n of the substrate, the refractive index n of the second layer,
  • the lower limit of the refractive index of the first layer of the present invention is exceeded, there is a problem that the reflectance in the entire visible region increases, and if it exceeds the upper limit, there is a problem that the visible band reflection band bandwidth becomes narrow. . If the lower limit of the optical thickness of the first layer is exceeded, the peak reflectance in the visible region of 520 to 650 nm will be higher than 0.5% . If the upper limit is exceeded, the peak reflectance of the visible region will be 450 to 500 nm. There is a problem that the reflectance is higher than 0.5%.
  • the peak reflectance in the visible range of 420 to 460 nm and 570 to 650 nm becomes higher than 0.5%.
  • the bandwidth of the visible reflection band becomes narrow. If the lower limit of the optical thickness of the second layer is exceeded, the peak reflectance in the visible region of 420 to 470 nm will be higher than 0.5%, and if it exceeds the upper limit, the peak reflectance of 550 to 620 nm will be exceeded. Is higher than 0.5%.
  • the refractive index of the third layer of the present invention exceeds the lower limit of the refractive index, there is a problem that the visible band reflection band bandwidth is narrowed, and when the upper limit is exceeded, the reflectivity of the entire visible region becomes high. There is. If the lower limit of the optical thickness of the third layer is exceeded, the peak reflectivity at 550 to 620 nm increases.If the upper limit is exceeded, the peak reflectivity at 420 to 470 nm in the visible region increases. is there.
  • n ⁇ n ⁇ n of the present invention is that the antireflection effect over the entire visible range can be achieved with a small number of layers.
  • the condition n ⁇ n ⁇ n of the present invention is a condition for determining the balance between the reflection band bandwidth and the reflectance.
  • the reflectance is low but the reflection bandwidth is narrow, or the reflection bandwidth is wide but the reflectance is high. That is, according to the present invention, by setting and combining the optimum refractive index, film thickness, and material of each layer, the visible light reflection band width is widened with respect to the reflectance of the visible light castle, The reflectance in the region can be reduced, and the peak value can be suppressed to about 0.5% or less, and the average value can be suppressed to about 0.2% or less.
  • the antireflection film of the present invention can be used as an optical material having a high refractive index for downsizing an optical component, has a high antireflection function, and has an effect of forming an antireflection film.
  • the antireflection film of the present invention also has an effect that the number of layers is small and the thickness of the layer is large, so that the film thickness can be easily controlled and the production cost can be kept low without complicated production processing.
  • the first layer 2 which is a medium refractive index layer, and the high refractive index
  • a second layer 3 as a layer and a third layer 4 as a low refractive index layer are provided.
  • FIG. 2 shows the reflectance of the antireflection film of the first embodiment at an incident angle of 0 ° to 10 °.
  • the solid-line reflectance characteristic curve in Fig. 2 it has the effect of reducing the reflectance on the short wavelength side and the long wavelength side in the visible light region.
  • the gradient can be steeper.
  • the reflectance in the visible light region, the reflectance can be suppressed to about 0.5% or less, and the force can be suppressed to about 0.2% on average.
  • Comparative Example 1 In FIG. 2, a dotted line graph A shows a case where the refractive index of the second layer is 2.50, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. Comparative Example 1 has a narrow visible light transmission bandwidth and a high peak value reflectivity of 0.7%.
  • Comparative Example 2 In FIG. 2, a dotted line graph B shows a case where the refractive index of the substrate is 1.80 and the other configuration is the same as that of the first embodiment. Comparative Example 2 has a slightly improved visible light transmission bandwidth compared to Comparative Example 1, and the power peak value reflectivity exceeds 0.5%.
  • the anti-reflection film of the first embodiment was flattened without a peak in the reflectivity where the visible light transmission bandwidth was wide, and the reflectivity was 0.5%. It is understandable that it is below.
  • FIG. 3 shows the reflectance of the antireflection film of the second embodiment at an incident angle of 0 ° to 10 °.
  • the antireflection film of the second embodiment has a substrate with a larger refractive index of 2.00 and a second layer with a refractive index of 2.35.
  • the reflectance characteristic curve indicated by the solid line in Fig. 3 two peaks are formed in the visible light transmission bandwidth, although relatively gentle, and the peaks of the reflectance are all 0.3% or less. .
  • the repulsion was also able to be reduced significantly in the area where the three troughs were formed.
  • the gradient of the characteristic curve on the short wavelength side and the long wavelength side on both sides in the visible light region can be made steep, which also has the effect of reducing the reflectance.
  • the reflectivity can be suppressed to about 0.2% or less on average. In particular, in the visible light transmission bandwidth, the reflectance is about 0.3% or less even at the peak value of the peak.
  • FIG. 4 shows the reflectance of the antireflection film of the third embodiment at an incident angle of 0 ° to 10 °.
  • the refractive index of the substrate was 2.1
  • the refractive index of the second layer was 2.40
  • the material of the second layer was Ti02.
  • two peaks are formed in the visible light region, and the characteristic curves are very similar. This is a characteristic curve in which the height difference between the peaks is sharp, and the decrease in the reflectance at the valleys becomes more remarkable.
  • the steepness of the characteristic curves on the short wavelength side and the long wavelength side described above becomes steeper. It was about 0.2%.
  • FIG. 5 shows the reflectance of the antireflection film of the fourth embodiment at an incident angle of 0 ° to 10 °.
  • the refractive index of the substrate is 2.00
  • the refractive index of the first layer is 1.63
  • the refractive index of the second layer is 2.23
  • the refractive index of the third layer is 1. 39.
  • the material of the first layer is AI2o3
  • the material of the second layer is Ta205
  • the material of the third layer is MgF2.
  • the reflectance in the visible light transmission bandwidth, the reflectance is about 0.4% or less even at the peak value of the peak, and about 0.2% at the average. However, since they are common to the embodiments, detailed description will be omitted.
  • FIG. 6 shows the reflectance of the antireflection film of the fifth embodiment at an incident angle of 0 ° to 10 °.
  • a ZrO + TiO mixture or CeO was used as a material having a refractive index of the substrate of 2.00 and a refractive index of the second layer of 2.10.
  • the reflectance was as low as 0.3% on average over the entire visible light transmission band from 400 nm to 700 nm.
  • FIG. 7 shows the reflectance at an incident angle of 0 ° to 10 ° of the antireflection film of the sixth embodiment.
  • TaO was used as a material having a substrate with a refractive index of 2.10 and a second layer with a refractive index of 2.23.
  • the antireflection film of the sixth embodiment In the antireflection film of the sixth embodiment,
  • the reflectance was as low as 0.5% on average over the entire visible transmitted light band of 700 nm.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the material of the substrate may be any material as long as it has the refractive index described in claim 1,
  • the materials and substances are not limited to those described in the embodiments, and can be arbitrarily applied as long as similar effects can be obtained.
  • the refractive index, curtain thickness, and the like of each layer are appropriately set to optimal values by selecting a substance.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an antireflection film of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the reflectance of the antireflection film according to the first embodiment of the present invention, and the antireflection films of Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 3 is a graph showing the reflectance of an antireflection film according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the reflectance of an antireflection film according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the reflectance of an antireflection film according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the reflectance of an antireflection film according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the reflectance of an antireflection film according to a sixth embodiment of the present invention.

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Abstract

　光学部品のダウンサイズのための高屈折率の光学材料に使用でき、また、層数が少なくまた層の厚さが大きいことにより膜厚制御が容易で製造加工が複雑でなく、製造コストを低く押さえることができる反射防止膜を提供すること。 　可視域内及び近傍の波長範囲内の任意の設計基準波長λにおいて、屈折率１．９０≦ｎs≦２．１０の基板上に、 　　　　　　　　　屈折率　　　　　　　　　　　　　光学的膜厚 　第１層　　１．５４≦ｎ1≦２．００　　０．４６５λ≦ｎ1ｄ1≦０．５７５λ 　第２層　　１．９５≦ｎ2≦２．６３　　０．４９０λ≦ｎ2ｄ2≦０．５０８λ 　第３層　　１．３５≦ｎ3≦１．５５　　０．２４５λ≦ｎ3ｄ3≦０．２５５λ の３層を設けたことを特徴とする反射防止膜。

Description

反射防止膜
技術分野
[0001] 本発明は、基板屈折率 1. 9ないし 2. 1の光学部品に施される反射防止膜に関する 装置、器械の小型化は、限度のない需要者の強い要望であり、そのためそこに含ま れる光学部品のダウンサイズは光学設計の重要な命題である。光学部品のダウンサ ィズのためには、高屈折率の光学材料を使用することが要求され、反射防止性能が 高く加工コストが低 、高屈折率の光学材料の反射防止膜が要望されて 、る。
背景技術
[0002] 従来の反射防止膜としては、可視域近傍の波長範囲内の任意の設計基準波長に おいて、屈折率が 1. 4ないし 1. 9の基板上に 7層の構成膜からなるものが提案され ている（例えば、特許文献 1参照)。
この膜構成は、薄い膜を含んでおらず、光学的不均質や膜厚の製造誤差が生じ難 くかつ可視光全域において優れた反射防止効果を奏するものである。
[0003] 従来の他の反射防止膜として、 2. 0以上の高屈折率の基板に積層された 6層の薄 膜なる交互多層膜を有し、該交互多層膜の前記基板側から第 1層、第 3層、第 5層が 前記基板より屈折率の低い高屈折率層であり、第 2層及び第 4層がそれぞれ中屈折 率層または低屈折率層であり、第 6層が低屈折率層である反射防止膜が提案されて いる（例えば、特許文献 2参照)。この反射防止膜によれば、可視域全域の波長 400 nmないし 700nmにおける反射率を 0. 5%以下に下げることができる。
[0004] 従来の他の反射防止膜として、 3層の誘電体多層膜からなり、主として空気である 入射媒質力も光学部品基体表面に向力つて、第 1層、第 2層、第 3層の膜の屈折率 n 、 n、 n【こつ ヽて、
1 2 3
n <n <n
1 2 3
であり、光学膜厚 n d、 n d、 n dが設計波長に関する所定の関係である反射防止
1 1 2 2 3 3
膜が提案されている (例えば、特許文献 3参照)。この反射膜は、光学部品基体上に 3層の薄膜を積層するだけで可視光の広帯域で表面反射率を低く押さえることがで き、また、加工手段も複雑でなぐ製造コストを低く押さえることができる。
[0005] 従来の反射防止膜を有する光学素子として、反射防止膜が、中間屈折率層と、中 間屈折率層の上に形成された高屈折率層と、高屈折率層の上に形成された低屈折 率層からなり、中間屈折率層は高屈折率層の材料と低屈折率層の材料の混合から なるものが提案されている（例えば、特許文献 4参照)。これは、可視光領域における 反射率と設計中心波長にある反射率のピーク値が基板の屈折率に依存しないで小 さい特徴がある。
[0006] 特許文献 1 :特開平 10— 20102号 特許請求の範囲、実施例
特許文献 2 :特開 2000— 347002号 特許請求の範囲、実施例
特許文献 3 :特開平 4— 260001号 特許請求の範囲、実施例
特許文献 4:特開 2003— 202405号 特許請求の範囲、実施例
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 特許文献 1に開示された反射防止膜は、可視域近傍の波長範囲内の任意の設計 基準波長において、屈折率が 1. 4ないし 1. 9の基板上に 7層という多層の構成膜で あるが、屈折率 2. 0以上では反射率が 15%ないし 20%になってしまう問題がある。
[0008] 特許文献 2に開示された反射防止膜は、 2. 0以上の高屈折率の基板に積層された ものであるが、 6層と多層であり、製造コストが高い問題がある。
[0009] 特許文献 3に開示された反射防止膜は、 3層の誘電体多層膜からなり、光学部品 基体上に 3層の薄膜を積層するだけで可視光の広帯域で表面反射率を低く押さえる ことができ、また、加工手段も複雑でなぐ製造コストを低く押さえることができる。しか し、この屈折率構成および膜厚構成では、基板屈折率 1. 90以上において、可視域 400nmないし 700nmの反射率を 1%以下にはできず、可視域での反射防止効果が 不充分である問題がある。
[0010] 特許文献 4に開示された光学素子の反射防止膜は、中間屈折率層と、中間屈折率 層の上に形成された高屈折率層と、高屈折率層の上に形成された低屈折率層から なる 3層である。し力し、この膜厚構成すなわち基板- 0.25 λ -0.5 λ -0.25 λ -空気で は、基板屈折率 1. 90以上において、可視域 400nmないし 700nmの反射率を 1 % 以下にはできず、可視域での反射防止効果が不充分である問題がある。
[0011] (発明の目的）
本発明は、従来の反射防止膜の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、 例えば、光学部品のダウンサイズのための高屈折率の光学材料に使用できる、反射 防止機能が高!ヽ反射防止膜を提供することを目的とする。
本発明はまた、層数が少なくまた層の厚さが大きいことにより膜厚制御が容易で製 造加工が複雑でなぐ製造コストを低く押さえることができる反射防止膜を提供するこ とを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 第 1発明は、
可視域内及び近傍の波長範囲内の任意の設計基準波長えにおいて、前記基板 上に基板に近い順に、
屈折率 n 光学的膜厚 nd
基板 1. 90≤n≤2. 10
s
第 1層 1. 54≤n≤2. 00 0. 465 λ≤n d≤0. 575 λ
1 1 1
1. 95≤η≤2. 63 0. 490 λ≤n d≤0. 508
2 2 2
1. 35≤n≤1. 55 0. 245 λ≤n d≤0. 255 λ
3 3 3
の 3層からなることを特徴とする反射防止膜である。
[0013] 第 1発明の実施態様は、以下のとおりである。
η < η < η、または
3 1 2
η < η < η
1 s 2
であることを特徴とする。
前記第 1層の材料が、 Υ 0及び A1 0のうちのいずれかであることを特徴とする。
2 3 2 3
前記第 2層の材料が、 ZrO +TiO混合物、 Ti〇、 Ta〇、 Nb〇なのうちのいずれか
2 2 2 2 5 2 5
であることを特徴とする。
前記第 3層の材料が、 SiO及び MgFのうちのいずれかであることを特徴とする。
2 2
前記第 1層ないし第 3層が、スパッタリング、イオンアシスト、イオンプレーティングの V、ずれかで形成されたことを特徴とする。
[0014] 第 2発明は、
屈折率 1. 90以上の光学材料力もなる基板に形成する反射防止膜であって、 Y O (三酸化イットリウム）、 A1 0 (三酸ィ匕アルミニウム)から選択され、第 3層より厚
2 3 2 3
い光学的膜厚で前記基板上に形成された第 1層と、
ZrO (二酸化ジルコニウム）， TiO (二酸化チタン）、又はこれらの化合物、 Ta O (
2 2 2 5 五酸化タンタル)、 Nb O (五酸ィ匕ニオブ)から選択され、第 3層より厚い光学的膜厚
2 5
で前記基板上に形成された第 2層と、
SiO (二酸化珪素）、 MgF (フッ化マグネシウム）、 CaF (フッ化カルシウム）から選
2 2 2
択された第 3層とからなることを特徴とする反射防止膜である。
第 2発明の実施態様は、前記第 1層ないし第 3層が、スパッタリング、イオンアシスト
、イオンプレーティングの 、ずれかで形成されたことを特徴とする。
[0015] 第 3発明は、
基板の屈折率 nが 2. 10以下であり、第 1層の屈折率 nが前記屈折率 nより低ぐ s I s 第 2層の屈折率 nが前記屈折率 nより高ぐ第 3層の屈折率 nが前記屈折率 nより低
2 s 3 s い反射防止膜であって、
可視領域における反射率特性の最大値が 0. 5%以下であることを特徴とする反射 防止膜である。
[0016] 第 3発明の実施態様は、以下のとおりである。
前記反射率特性が、可視光領域の短波長側端部及び長波長側端部において急 峻に立ち上がって 、ることを特徴とする。
前記第 1層の光学的膜厚 n dが前記第 3層の光学的膜厚 n dの 2倍であり、前記
1 1 3 3
第 2層の光学的膜厚 n dが前記第 3層の光学的膜厚 n dの 2倍であることを特徴とす
2 2 3 3
る。
前記第 3層の屈折率 nが、前記基板の屈折率 n、前記第 1層の屈折率 n、前記第
3 s 1
2層の屈折率 nのいずれよりも低いことを特徴とする。
2
前記第 1層の屈折率 nが、前記基板の屈折率 n、前記第 2層の屈折率 n、前記第
1 s 2
3層の屈折率 nのいずれよりも低いことを特徴とする。 [0017] (発明の作用）
本発明の第 1層の屈折率に関する下限を超えると、可視域全域での反射率が上が るという問題があり、上限を超えると、可視域反射帯帯域幅が狭くなるという問題があ る。第 1層の光学的膜厚に関する下限を超えると、可視域 520ないし 650nmのピー ク反射率が 0. 5%より高くなるという問題があり、上限を超えると、可視域 450ないし 5 OOnmのピーク反射率が 0. 5%より高くなるという問題がある。
[0018] 本発明の第 2層の屈折率に関する下限を超えると、可視域 420ないし 460nm及び 570ないし 650nmのピーク反射率が 0. 5%より高くなるという問題があり、上限を超 えると、可視域反射帯帯域幅が狭くなるという問題がある。第 2層の光学的膜厚に関 する下限を超えると、可視域 420ないし 470nmのピーク反射率が 0. 5%より高くなる という問題があり、上限を超えると， 550ないし 620nmのピーク反射率が 0. 5%より 高くなるという問題がある。
[0019] 本発明の第 3層の屈折率に関する下限を超えると、可視域反射帯帯域幅が狭くな るという問題があり、上限を超えると、可視域全体での反射率が高くなるという問題が ある。第 3層の光学的膜厚に関する下限を超えると、 550ないし 620nmのピーク反射 率が高くなるという問題があり、上限を超えると、可視域 420ないし 470nmのピーク 反射率が高くなると 、う問題がある。
[0020] 本発明の条件 n < n < nは、少な 、層数で可視域全体にわたり反射防止効果を
3 1 2
得るための条件であり、この条件を外れると、反射帯帯域幅が狭くなつたり、局所的に 反射率が高ぐカラーバランスの悪い反射特性になるという問題がある。
[0021] 本発明の条件 n <n <nは、反射帯帯域幅と反射率のバランスを決めるための条
1 s 2
件条件であり、この条件を外れると、反射率は低いが、反射帯帯域幅は狭い特性に なるか、または反射帯帯域幅は広いが、反射率が高い特性になるという問題がある。 即ち、本発明によれば、各層における最適な屈折率、膜厚、材質を設定、組み合わ せ創作したことにより、可視光城の反射率に関して、可視域反射帯帯域幅を広くし、 且つ可視光領域での反射率を低減することができ、ピーク値でも約 0. 5%以下、平 均値でも約 0. 2%以下に抑えることが可能となる。
発明の効果 [0022] 本発明の反射防止膜は、光学部品のダウンサイズのための高屈折率の光学材料 に使用できる、反射防止機能が高!、反射防止膜を構成できる効果を有する。
本発明の反射防止膜はまた、層数が少なくまた層の厚さが大きいことにより膜厚制 御が容易で製造加工が複雑でなぐ製造コストを低く押さえることができる効果を有す る。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下に発明を実施するための最良の形態について、図に基づいて説明する。可視 域内及び近傍の波長範囲内の任意の設計基準波長えにおいて、図 1に示すように、 基板 1に、基板上に基板に近い順に、中屈折率層である第 1層 2、高屈折率層である 第 2層 3、低屈折率層である第 3層 4を設ける。
[0024] (第 1実施形態）
本発明の第 1実施形態の反射防止膜は、基板屈折率 1. 90、 λ =510ηπιであり、 次表のとおりである。
[表 1]
Figure imgf000008_0001
[0025] 第 1実施態様の反射防止膜の入射角度 0° ないし 10° の反射率を、図 2に示す。
図 2の実線の反射率特性曲線によって示すように、可視光領域における短波長側、 長波長側の反射率を低減させる効果があり、その両側の短波長側、長波長側の反射 率特性の勾配を急峻にすることができる。これによつて、可視光領域では、反射率を 約 0. 5%以下に抑えることができ、し力も、平均的には約 0. 2%程度に抑えることが できる。
[0026] (比較例 1)図 2において、点線グラフ Aは、第 2層の屈折率 2. 50とし、他の構成は第 1実施形態と同一とした場合を示す。比較例 1は、可視光透過帯域幅が狭くなり、ピ ーク値反射率が 0. 7%と高くなつている。 (比較例 2)図 2において、点線グラフ Bは、基板屈折率を 1. 80とし、他の構成は第 1 実施形態と同一とした場合を示す。比較例 2は、比較例 1に比較して、可視光透過帯 域幅が若干改善されている力 ピーク値反射率が 0. 5%を超えている。
比較例 1及び 2から、第 1実施形態の反射防止膜が、可視光透過帯域幅が広ぐ反 射率のピークも現れておらず平坦化されており、しかも反射率が 0. 5%を下回ってお り、優れていることが理解できる。
[0027] (第 2実施形態）
本発明の第 2実施形態は、基板屈折率 2. 00、 =510nmであり、次表のとおりで ある。
[表 2]
Figure imgf000009_0001
[0028] 第 2実施態様の反射防止膜の入射角度 0° ないし 10° の反射率を、図 3に示す。
第 2実施形の反射防止膜は、基板の屈折率がより大きい 2. 00、第 2層の屈折率が 2 . 35である。図 3の実線における反射率特性曲線に示すように、可視光透過帯域幅 において、比較的緩やかではあるが 2つの山状を形成し、その反射率のピークがい ずれも 0. 3%以下である。し力も、 3つの谷状を形成している部分において顕著に反 射率を低減させることができた。更に、可視光領域におけるその両側の短波長側、長 波長側の特性曲線の勾配を急峻にすることができ、これによつても、反射率を低減さ せる効果がある。反射率は、平均的には約 0. 2%程度以下に抑えることができる。特 に、可視光透過帯域幅では、反射率が山状のピーク値でも約 0. 3%以下である。
[0029] (第 3実施形態）
本発明の第 3実施形態は、基板屈折率 2. 10、 =510nmであり、次表のとおりで ある。
[表 3]
Figure imgf000010_0001
[0030] 第 3実施態様の反射防止膜の入射角度 0° ないし 10° の反射率を、図 4に示す。
第 3実施形態の反射防止膜は、基板屈折率 2. 1、第 2層の屈折率 2. 40、更に第 2 層の材料を Ti02にした。この第 3実施形態の反射防止膜においては、前記第 2実施 形態の反射防止膜に比較して、可視光領域では 2つの山状を形成し酷似する特性 曲線ではあるが、その山状、谷状のピークの高低差が激しい特性曲線であり、谷状 部分での反射率の低下が更に顕著となる。前述の短波長側、長波長側の特性曲線 の勾配の急峻がより大きくなり、総合的に考察すると、可視光領域では反射率を、山 状のピーク値でも約 0. 4%以下、平均でも約 0. 2%程度にすることができた。
[0031] (第 4実施態様）
本発明の第 4実施態様は、基板屈折率 2. 00、 =510nmであり、次表のとおりで ある。
[表 4]
Figure imgf000010_0002
[0032] 第 4実施態様の反射防止膜の入射角度 0° ないし 10° の反射率を、図 5に示す。
第 4実施形態の反射防止膜は、基板の屈折率が 2. 00、第 1層の屈折率が 1. 63、 第 2層の屈折率が 2. 23、第 3層の屈折率が 1. 39、第 1層の材料が AI2o3、第 2層 の材料が Ta205、第 3層の材料が MgF2である。なを、第 4実施形態の反射防止膜 に係る図 5に示す特性曲線は、前述した第 2実施形態の反射防止膜に係る図 3に示 す特性曲線と、第 3実施形態の反射防止膜に係る図 4に示す特性曲線との丁度中間 的な特性曲線を示すものである。第 4実施形態の反射防止膜は、可視光透過帯域幅 では、反射率が、山状のピーク値でも約 0. 4%以下、平均でも約 0. 2%程度であり、 特徴的部分は前述し各実施形態と共通するので詳細な説明を省略する。
[0033] (第 5実施形態）
本発明の第 5実施形態は、基板屈折率 2. 00、 =510nmであり、次表のとおりで ある。
[表 5]
Figure imgf000011_0001
[0034] 第 5実施態様の反射防止膜の入射角度 0° ないし 10° の反射率を、図 6に示す。
第 5実施形態の反射防止膜は、基板の屈折率 2. 00、第 2層の屈折率 2. 10の材料 として ZrO +TiO混合物または CeOを使用した。この第 5実施形態の反射防止膜
2 3 2
においては、 400nmないし 700nmの可視透過光帯域全域において平均 0. 3%の 低い反射率であった。
[0035] (第 6実施態様）
本発明の第 6実施態様は、基板屈折率 2. 10、 =510nmであり、次表のとおりで ある。
[表 6]
Figure imgf000011_0002
[0036] 第 6実施態様の反射防止膜の入射角度 0° ないし 10° の反射率を、図 7に示す。 第 6実施形態の反射防止膜は、基板の屈折率が 2. 10、第 2層の屈折率 2. 23の材 料として Ta Oを使用した。この第 6実施形態の反射防止膜においては、 400nmな
2 5
V、し 700nmの可視透過光帯域全域お 、て平均 0. 5%の低 、反射率であった。
[0037] なを、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなぐ基板の材質は、請求 項 1に記載した屈折率のものであればどのような材料、材質でも良ぐ各層部分の材 料、物質も、各実施形態に挙げたもののみに限らず、同様の作用効果が得られるも のであれば任意に適用可能である。また、各層における屈折率、幕厚等は、物質の 選択により適宜、最適値を設定するものとする。
図面の簡単な説明
[0038] [図 1]本発明の反射防止膜の構成を示す説明図である。
[図 2]本発明の第 1実施形態様の反射防止膜、比較例 1及び比較例 2の反射防止膜 の反射率を示すグラフである。
[図 3]本発明の第 2実施形態の反射防止膜の反射率を示すグラフである。
[図 4]本発明の第 3実施形態の反射防止膜の反射率を示すグラフである。
[図 5]本発明の第 4実施形態の反射防止膜の反射率を示すグラフである。
[図 6]本発明の第 5実施形態の反射防止膜の反射率を示すグラフである。
[図 7]本発明の第 6実施形態の反射防止膜の反射率を示すグラフである。
符号の説明
[0039] 1 基板
2 第 1層
3 第 2層
4 第 3層

Claims

請求の範囲 [1] 可視域内及び近傍の波長範囲内の任意の設計基準波長 λにおいて、前記基板 上に基板に近い順に、 屈折率 η 光学的膜厚 nd 基板 1. 90≤n≤2. 10 s 第 1層 1. 54≤n≤2. 00 0. 465 λ≤n d≤0. 575 λ 1 1 1
1. 95≤η≤2. 63 0. 490 λ≤n d≤0. 508
2 2 2
1. 35≤n≤1. 55 0. 245 λ≤n d≤0. 255 λ
3 3 3
の 3層からなることを特徴とする反射防止膜。
[2] 前記第 1層ないし第 3層の屈折率 ηが、
η < η < η、または
3 1 2
η < η < η
1 s 2
であることを特徴とする請求項 1記載の反射防止膜。
[3] 前記第 1層ないし第 3層が、スパッタリング、イオンアシスト、イオンプレーティングの いずれかで形成されたことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の反射防止膜。
[4] 前記第 1層の材料が、 Υ 0及び A1 0のうちのいずれかであることを特徴とする請求
2 3 2 3
項 1又は 2記載の反射防止膜。
[5] 前記第 2層の材料が、 ZrO +ΤΪΟ混合物、 TiO、 Ta O、 Nb 0なのうちのいずれか
2 2 2 2 5 2 5
であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の反射防止膜。
[6] 前記第 3層の材料が、 SiO及び MgFのうちのいずれかであることを特徴とする請求
2 2
項 1又は 2に記載の反射防止膜。
[7] 屈折率 1. 90以上の光学材料力もなる基板に形成する反射防止膜であって、
Y O (三酸化イットリウム）、 A1 0 (三酸ィ匕アルミニウム)から選択され、第 3層より厚
2 3 2 3
い光学的膜厚で前記基板上に形成された第 1層と、
ZrO (二酸化ジルコニウム）， TiO (二酸化チタン）、又はこれらの化合物、 Ta O (
2 2 2 5 五酸化タンタル)、 Nb O (五酸ィ匕ニオブ)から選択され、第 3層より厚い光学的膜厚
2 5
で前記基板上に形成された第 2層と、
SiO (二酸化珪素）、 MgF (フッ化マグネシウム）、 CaF (フッ化カルシウム）から選
2 2 2 択された第 3層とからなることを特徴とする反射防止膜。
[8] 前記第 1層ないし第 3層が、スパッタリング、イオンアシスト、イオンプレーティングの いずれかで形成されたことを特徴とする請求項 7記載の反射防止膜。
[9] 基板の屈折率 nが 2. 10以下であり、第 1層の屈折率 nが前記屈折率 nより低ぐ s I s 第 2層の屈折率 nが前記屈折率 nより高ぐ第 3層の屈折率 nが前記屈折率 nより低
2 s 3 s い反射防止膜であって、
可視領域における反射率特性の最大値が 0. 5%以下であることを特徴とする反射 防止膜。
[10] 前記反射率特性が、可視光領域の短波長側端部及び長波長側端部において急 峻に立ち上がつていることを特徴とする請求項 9記載の反射防止膜。
[11] 前記第 1層の光学的膜厚 n dが前記第 3層の光学的膜厚 n dの 2倍であり、前記
1 1 3 3
第 2層の光学的膜厚 n dが前記第 3層の光学的膜厚 n dの 2倍であることを特徴とす
2 2 3 3
る請求項 11、 2、 6、 8ないし 10のうちの 1項に記載の反射防止膜。
[12] 前記第 3層の屈折率 n 1S 前記基板の屈折率 n、前記第 1層の屈折率 n、前記第
3 s 1
2層の屈折率 nの 、ずれよりも低 、ことを特徴とする請求項 7な 、し 11の 、ずれか 1
2
項に記載の反射防止膜。
[13] 前記第 1層の屈折率 n 1S 前記基板の屈折率 n、前記第 2層の屈折率 n、前記第
1 s 2
3層の屈折率 nの 、ずれよりも低 、ことを特徴とする請求項 7な 、し 11の 、ずれか 1
3
項に記載の反射防止膜。
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