WO2019082417A1 - 光学素子、光学系、光学装置、及び、光学素子の製造方法 - Google Patents

光学素子、光学系、光学装置、及び、光学素子の製造方法

Info

Publication number
WO2019082417A1
WO2019082417A1 PCT/JP2018/015395 JP2018015395W WO2019082417A1 WO 2019082417 A1 WO2019082417 A1 WO 2019082417A1 JP 2018015395 W JP2018015395 W JP 2018015395W WO 2019082417 A1 WO2019082417 A1 WO 2019082417A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
optical element
cured product
element according
inorganic material
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/015395
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昌宏 逢坂
信一 平木
米山　健司
涼子 鈴木
Original Assignee
株式会社ニコン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ニコン filed Critical 株式会社ニコン
Publication of WO2019082417A1 publication Critical patent/WO2019082417A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02B1/111—Anti-reflection coatings using layers comprising organic materials

Definitions

  • the present invention relates to an optical element, an optical system, an optical device, and a method of manufacturing an optical element.
  • An anti-reflection film is formed on a lens used for an imaging device or the like.
  • the anti-reflective film of 4 layer structure described in patent document 1 is mentioned, for example.
  • the thickness of the antireflective film differs between the central portion and the peripheral portion of the lens, and the desired thickness over the entire lens surface is desired. It has tended to be difficult to obtain anti-reflection characteristics.
  • the optical element has a substrate, and a reflection having at least a first layer, a second layer, and a third layer in order from the substrate side directly or indirectly to the substrate.
  • An optical element having a protective film wherein the first layer contains a first cured product obtained by curing the first composition, and the second layer cures the second composition.
  • the third layer contains inorganic material particles, and the refractive index to the d-line of the substrate, the first layer, the second layer and the third layer is respectively When n S , n 1 , n 2 and n 3 are satisfied, both of the following expressions n S n n 1 n n 2 n n 3 and 1.05 n n 3 1.25 1.25 are satisfied.
  • the optical system comprises an optical element according to the first aspect.
  • an optical device comprises an optical system according to the second aspect.
  • a method of manufacturing an optical element is the method of manufacturing an optical element according to the first aspect, wherein the first composition is directly or indirectly applied to the substrate. Applying and curing to form the first layer; applying the second composition onto the first layer and curing it to form the second layer; and the second layer Applying a solution containing the particles of the inorganic material thereon, and evaporating the solvent contained in the solution to form the third layer.
  • FIG. 1 is a view showing a configuration example of the optical element 1 of the present embodiment.
  • the optical element 1 includes a base material 10 such as optical glass and an antireflective film 20 for reducing reflection.
  • the antireflective film 20 includes a first layer 21, a second layer 22, and a third layer 23, and is formed on the surface of the substrate 10.
  • the antireflective film 20 is preferably composed of three or more layers, and in the present embodiment, is composed of three layers of a first layer 21, a second layer 22, and a third layer 23.
  • the shape of the base material 10 is not specifically limited.
  • the surface of the substrate 10 may be a flat surface or a curved surface.
  • the antireflective film 20 may be provided on both sides of the substrate 10, respectively.
  • the refractive index to the d-line (wavelength 587.56 nm) of the base material 10, the first layer 21, the second layer 22 and the third layer 23 is n S , n 1 , n 2 and n 3 respectively.
  • n S n n 1 n n 2 ⁇ n 3 and 1.05 n n 3 1.25 1.25 are satisfied.
  • the optical element 1 which satisfies such conditions can set the reflectance of the light beam incident on the anti-reflection film 20 to a low value in a wide wavelength range.
  • the refractive index refers to the refractive index at the d-line unless otherwise specified.
  • the first layer 21 is formed on the surface of the base material 10 and is configured to contain a first cured product 41 made of an organic material and inorganic material particles 30.
  • the second layer 22 is formed by being laminated on the first layer 21 and is configured to contain the second cured product 42 made of an organic material and the inorganic material particle 30.
  • the third layer 23 is formed by being laminated on the second layer 22 and is configured to contain the inorganic material particles 30.
  • the first layer 21, the second layer 22, and the third layer 23 are sequentially formed by, for example, a wet film formation method.
  • the first layer 21 may be formed indirectly on the surface of the substrate 10 via another layer.
  • the optical element 1 at least the first layer 21, the second layer 22, and the third layer 23 are provided in order from the base 10 side directly or indirectly on the base 10, and the third layer is provided. 23 is the furthest from the substrate 10 (herein referred to as the outermost layer).
  • the first cured product 41 and the second cured product 42 are each formed of an organic material such as an energy ray curable resin.
  • the energy ray curable resin is cured by being irradiated with energy rays such as ultraviolet rays and electron beams, and becomes the first cured product 41 and the second cured product 42.
  • the first cured product 41 and the second cured product 42 may be formed of a thermosetting resin.
  • the refractive index of the inorganic material particle 30 contained in each layer of the first layer 21, the second layer 22, and the third layer 23 is lower than that of any of the first cured product 41 and the second cured product 42. Too small.
  • MgF 2 particles are used as the inorganic material particles 30.
  • SiO 2 particles may be used, or both MgF 2 particles and SiO 2 particles may be used.
  • the refractive index of the inorganic material particles 30 is smaller than the refractive index of any of the first cured product 41 and the second cured product 42, that is, the refractive index is different. Therefore, the refractive index of the first layer 21 can be adjusted by the content ratio (for example, mass ratio) of the first cured product 41 and the inorganic material particle 30, and the content ratio of the second cured product 42 and the inorganic material particle 30 ( For example, the refractive index of the second layer 22 can be adjusted by the mass ratio. That is, as the content ratio of the inorganic material particles 30 to the first cured product 41 in the first layer 21 increases, the refractive index of the first layer 21 decreases.
  • the content ratio for example, mass ratio
  • the refractive index of the second layer 22 decreases as the content ratio of the inorganic material particles 30 to the second cured product 42 in the second layer 22 increases.
  • the mass ratio of the inorganic material particles 30 to the first cured product 41 in the first layer 21 is smaller than the mass ratio of the inorganic material particles 30 to the second cured product 42 in the second layer 22.
  • the third layer 23 is formed by fixing the inorganic material particles 30 with a binder such as an amorphous silicon oxide material.
  • the third layer 23 in the present embodiment is formed by spin coating. For example, a solution in which inorganic material particles 30 are dispersed in a medium is applied to the substrate 10 on which the first layer 21 and the second layer 22 are formed, and then it is rotated to form a solution layer.
  • the thickness of the third layer 23 and the gap between the inorganic material particles 30 contained in the third layer 23 Is adjusted. Specifically, the thickness of the third layer 23 is thinner as the rotation speed is higher, and the refractive index of the third layer 23 can be lowered as the space between the inorganic material particles 30 is increased.
  • the refractive index n 3 of the third layer 23 is adjusted to be within a range between 1.05 and 1.25.
  • the first layer 21 and the second layer 22 are formed so as to satisfy 1.40 ⁇ n 1 ⁇ 1.52 and 1.30 ⁇ n 2 ⁇ 1.40, respectively.
  • the first layer 21 may contain only the first cured product 41.
  • the first cured product 41 may be made of an organic material or may be made of an inorganic material.
  • the second layer 22 may contain only the second cured product 42.
  • the second cured product 42 may be made of an organic material or may be made of an inorganic material.
  • the first cured product 41 and the second cured product 42 may be configured using the same material, or may be configured using different materials.
  • FIG. 2 is a diagram showing calculation results (simulation results) of the spectral reflectance of the optical element 1 according to the present embodiment.
  • a substrate 10 of quartz (n s 1.45)
  • the refractive index n 1 1.40 of the first layer 21
  • the thickness 110nm of the first layer 21 the refractive index n 2 of the second layer 22
  • the film thickness of the second layer 22 is 118 nm
  • the refractive index n 3 of the third layer 23 is 1.21
  • the film thickness of the third layer 23 is 127 nm.
  • the horizontal axis indicates the wavelength (unit: nm)
  • the vertical axis indicates the reflectance (unit:%).
  • the spectral reflectance of the optical element 1 indicates the reflectance of light incident perpendicularly to the antireflection film 20.
  • the spectral reflectance of the optical element 1 is 1% or less in the wavelength range of 400 to 1600 nm.
  • the optical element 1 according to the present embodiment achieves low reflectance over a wide wavelength range, the characteristics of spectral reflectance may be changed according to the application.
  • the spectral reflectance may be 1% or less in the wavelength range of 400 to 700 nm.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining the measurement conditions of the spectral reflectance of the optical element 1 according to the present embodiment.
  • ) 1.88 obtained by dividing the effective diameter D by the absolute value
  • the radius of curvature is a positive value if the surface of the base material is a convex surface, and the radius of curvature is a negative value if it is a concave surface.
  • the optical element 1 spectral reflection of light incident perpendicularly to the anti-reflection film 20 at each of the central portion (T in FIG. 3A) and the outer peripheral portion (S in FIG. 3A) The rate was measured. The measurement results are shown in FIG. 3 (b).
  • FIG. 3 (b) is a diagram showing the measurement results (measured values) of the spectral reflectance of the optical element 1.
  • the horizontal axis shows the wavelength (unit: nm), and the vertical axis shows the reflectance (unit:% ) Is shown.
  • the solid line is the measurement result of the spectral reflectance at the central portion of the optical element 1 (corresponding to T in FIG. 3A), and the dotted line is the outer peripheral portion of the optical element 1
  • It is a measurement result of the spectral reflectance of 3 (a) corresponding to S).
  • the wavelength at which the reflectance rises to 1% as the wavelength of the incident light beam decreases is about 270 nm.
  • the wavelength at which the reflectance rises to 1% is about 285 nm. That is, within the effective diameter of the optical element 1, the wavelength on the short wavelength side where the reflectance of light incident perpendicularly to the anti-reflection film 20 is 1% is approximately about the central portion and the outer peripheral portion of the optical element 1. There is a difference of 15 nm.
  • the spectral reflectance was also measured in the same manner as described above for the optical element 1 using the base material 10 having a value of D /
  • the reflectance is 1% even in the optical element 1 in which the value of D /
  • the fluctuation range of the short wavelength side wavelength which becomes is smaller than 70 nm. That is, even if the base material 10 has a relatively large value such as D /
  • the optical element 1 has a variation in film thickness of the antireflective film 20 small.
  • film thickness variation is expressed as a ratio of the maximum film thickness dmax to the minimum film thickness dmin
  • the ratio of the maximum film thickness dmax to the minimum film thickness dmin is 1.1 or less. That is, since it is possible to provide an optical element in which the anti-reflection film 20 having a small film thickness variation is formed on the base material 10 of various shapes, the degree of freedom in optical design can be enhanced.
  • the optical element 1 according to the present embodiment is formed so as to satisfy both n S n n 1 n n 2 n n 3 and 1.05 ⁇ n 3 1.25 1.25.
  • the optical element 1 having a low reflectance in a wide wavelength range.
  • the reflectance can be made 1% or less in the wavelength range of 400 to 1600 nm.
  • the optical element 1 according to the present embodiment can be applied as an optical element 1 such as a lens provided in an optical device such as a camera or a microscope.
  • an optical device such as a camera or a microscope.
  • a multi-photon microscope and an imaging device to which the optical element 1 is applied will be described.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a multiphoton microscope 100 provided with an optical system using the optical element 1 according to the present embodiment.
  • the multiphoton microscope 100 includes an objective lens 106 including the optical element 1, a condensing lens 108, and an imaging lens 110.
  • the pulse laser device 101 emits, for example, ultrashort pulse light having a wavelength of near infrared (about 1000 nm) and a pulse width of femtoseconds (for example, 100 femtoseconds).
  • the ultrashort pulse light emitted from the pulse laser device 101 is converted into linearly polarized light having a polarization plane in a predetermined direction.
  • the pulse splitting device 102 splits the ultrashort pulse light from the pulse laser device 101 into pulse light of a further short pulse width, and emits ultrashort pulse light having a high repetition frequency.
  • the beam adjustment unit 103 has a function of adjusting the beam diameter of the ultrashort pulse light incident from the pulse division device 102 in accordance with the pupil diameter of the objective lens 106. Further, the beam adjustment unit 103 is configured to adjust the focusing angle of the ultrashort pulse light to correct on-axis chromatic aberration (focus difference) between the wavelength of the multiphoton excitation light emitted from the sample S and the wavelength of the ultrashort pulse light. It has a function to adjust the divergence angle. Furthermore, in order to correct that the pulse width of the ultrashort pulse light spreads due to the group velocity dispersion while passing through the optical system, the beam adjustment unit 103 prechirps to give the reverse group velocity dispersion to the ultrashort pulse light. It has a function (group velocity dispersion compensation function) and the like.
  • the ultrashort pulse light emitted from the beam adjustment unit 103 is reflected by the dichroic mirror 104, passes through the dichroic mirror 105, is condensed by the objective lens 106, and is irradiated onto the sample S.
  • the ultrashort pulse light may be scanned on the observation surface of the sample S by using a scanning means (not shown).
  • the fluorescent dye of the dye that dyes the sample S is multiphoton-excited in the region to be irradiated with the ultrashort pulse light and in the vicinity thereof. It emits fluorescence with a short wavelength (hereinafter referred to as "observation light").
  • observation light The observation light emitted in the direction of the objective lens 106 is collimated by the objective lens 106 and is reflected by the dichroic mirror 105 or transmitted through the dichroic mirror 105 according to the wavelength of the fluorescence.
  • the fluorescence detection unit 107 includes, for example, a barrier filter, a PMT (photo multiplier tube), and the like, receives observation light, and outputs an electrical signal according to the light amount.
  • the fluorescence detection unit 107 detects observation light on the observation surface of the sample S in response to the scanning of the ultrashort pulse light.
  • the fluorescence detection unit 111 includes, for example, a barrier filter, a PMT, and the like, receives the observation light focused on the light receiving surface of the fluorescence detection unit 111 by the imaging lens 110, and outputs an electrical signal according to the light amount.
  • the fluorescence detection unit 111 detects observation light on the observation surface of the sample S in response to the scanning of the ultrashort pulse light. Note that, by configuring the dichroic mirror 105 so as to be removed from the optical path, all the observation light emitted from the sample S toward the objective lens 106 can be detected by the fluorescence detection unit 111.
  • the observation light emitted from the sample S in the opposite direction to the objective lens 106 is reflected by the dichroic mirror 112 and is incident on the fluorescence detection unit 113.
  • the fluorescence detection unit 113 includes, for example, a barrier filter, a PMT, and the like, receives the observation light reflected by the dichroic mirror 112, and outputs an electrical signal according to the light amount.
  • the fluorescence detection unit 113 detects observation light across the observation surface of the sample S in response to the scanning of the ultrashort pulse light.
  • the electrical signals output from the fluorescence detection units 107, 111, and 113 are input to a computer (not shown), and the computer generates an observation image based on the input electric signal, and generates an observation image generated. Is displayed on a display device (not shown), or data of an observation image is stored in a storage unit (not shown).
  • the image quality of the observation image obtained by the multiphoton microscope 100 provided with the optical system using the optical element 1 of the present embodiment was evaluated. As a result, it was confirmed that the brightness of the observation image by the multiphoton microscope 100 was about 1.35 times the brightness of the observation image by the current product. It has been confirmed that the optical element 1 of the present embodiment has good antireflection performance over a wide wavelength range, so that the transmissivity of the objective lens of the multiphoton microscope 100 is higher than that of the current one.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a configuration example of an imaging device 200 provided with an optical system using the optical element 1.
  • the imaging device 200 (optical device) is a so-called digital single-lens reflex camera, and the imaging lens 202 is detachably attached to a lens mount (not shown) of the camera body 201.
  • the imaging lens 202 is configured to include a lens 203 as the optical element 1 according to the present embodiment.
  • the light passing through each lens including the lens 203 of the imaging lens 202 is imaged on the sensor chip (solid-state imaging device) 204 of the multi-chip module 206 disposed on the back side of the camera body 201.
  • the sensor chip 204 is a CMOS image sensor or the like, and captures a formed subject image.
  • the sensor chip 204 outputs an electrical signal according to the light amount.
  • the imaging device 200 generates an observation image based on the electric signal generated by the sensor chip 204, displays the generated observation image on a display device, or stores data of the observation image in a storage device.
  • the optical element 1 is an anti-reflection film having at least a first layer 21, a second layer 22 and a third layer 23 sequentially from the base 10 side, directly or indirectly on the base 10 and the base 10.
  • the first layer 21 contains the first cured product 41 formed by curing the first composition
  • the second layer 22 has the second composition cured.
  • the third layer 23 contains the inorganic material particles 30, and the refraction of the substrate 10, the first layer 21, the second layer 22 and the third layer 23 with respect to the d-line.
  • the reflectance of the light beam incident on the optical element 1 can be 1% or less in the wavelength range of 400 to 1600 nm. For this reason, it is possible to obtain the optical element 1 having a good antireflective performance by the antireflective film having a small number of layers.
  • FIG. 6A is a view showing the configuration of the optical element 1a according to the first embodiment.
  • the optical element 1a was produced by the following procedure.
  • the mirror surface was subjected to mirror polishing.
  • the diameter D 14.2 mm and D /
  • 1.58.
  • the preparation of the organic material to be used to form the first layer 21a and the second layer 22a is performed according to the following procedure.
  • 1-propanol manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • dipentaerythritol pentaacrylate manufactured by Sigma-Aldrich
  • DAROCURE 1173 manufactured by Ciba Specialty Chemicals
  • the total addition and mixing were carried out to prepare a dipentaerythritol pentaacrylate solution containing 20% by mass of the resin precursor.
  • Adjustment of the inorganic material particles 30 is performed according to the following procedure.
  • a hydrofluoric acid / magnesium acetate was prepared such that the mass ratio of hydrofluoric acid / magnesium acetate was 1.99, and these were mixed and reacted in a methanol solvent and synthesized to prepare MgF 2 fine particles.
  • the amount of methanol was adjusted to prepare an MgF 2 sol solution in which the content of MgF 2 fine particles was 1% by mass.
  • the MgF 2 sol solution was maintained at 135 ° C. for 24 hours.
  • the particle diameter of MgF 2 fine particles in this MgF 2 sol solution was measured, and the average particle diameter was 20 nm.
  • concentration of the MgF 2 sol solution using a rotary evaporator diluted with solvent displacement with methanol solvent in 1-propanol, MgF 2 fine particle-containing solution content of 3.8 mass% of MgF 2 particles was prepared.
  • the mass ratio of the above-mentioned dipentaerythritol pentaacrylate solution to the solution containing MgF 2 fine particles is such that the mass ratio of these is 0.79: 10, 0.36: 10 and 0:10.
  • the mass ratio of dipentaerythritol pentaacrylate to MgF 2 is 1: 2.4 (first solution), 1: 5.2 (second solution) and 0: 1 (third solution: dipenta), respectively.
  • the coating liquid used as erythritol pentaacrylate was not prepared.
  • the formation of the first layer 21a was performed in the following procedure.
  • the substrate 10 is set on a spin coater with the first surface (concave surface) facing up, the first solution is dropped near the center of the first surface, and the spin coater is rotated at a rotation speed of 6000 rpm for 30 seconds.
  • the first layer 21a was formed by irradiating ultraviolet light with a xenon flash lamp at an irradiation energy of 30,000 mJ / cm 2 and curing.
  • the thickness of the formed first layer 21a was about 106 nm, and the refractive index was 1.45.
  • the formation of the second layer 22a was performed in the following procedure.
  • the above-mentioned substrate 10a on which the first layer 21a is formed is set on a spin coater so that the first surface (concave surface) is on the upper side, and the second solution is dropped near the center of the first surface.
  • the second solution layer is formed on the first layer 21a by rotating for 30 seconds at a rotation speed of
  • the second layer 22 a was formed on the first layer 21 a by irradiating the ultraviolet light with irradiation energy of 30,000 mJ / cm 2 with a xenon flash lamp and curing.
  • the thickness of the formed second layer 22a was about 115 nm, and the refractive index was 1.33.
  • the formation of the third layer 23a was performed in the following procedure.
  • the base 10a on which the first layer 21a and the second layer 22a are formed is set on a spin coater so that the first surface (concave surface) is on the upper side, and the third solution is dropped near the center of the first surface.
  • the spin coater was rotated at a rotational speed of 6000 rpm for 30 seconds to form a third solution layer on the second layer 22a.
  • the third layer 23a was formed on the second layer 22a by volatilizing the solvent contained in the layer of the third solution.
  • the thickness of the formed third layer 23a was about 127 nm, and the refractive index was 1.21.
  • the first surface of the base 10a is composed of three layers of the first layer 21a, the second layer 22a, and the third layer 23a from the side closer to the base 10a.
  • An antireflective film 20a was formed.
  • MgF 2 fine particles as the inorganic material particles 30 are dispersed in the cured product of dipentaerythritol pentaacrylate which is the organic material.
  • Layer. The mass ratio of the inorganic material particles 30 to the organic material is larger in the second layer 22a than in the first layer 21a.
  • the third layer 23a does not contain an organic material, and is a layer having a configuration in which MgF 2 fine particles as inorganic material particles 30 are adsorbed to each other.
  • the reflectance of the anti-reflection film 20a of Example 1 described above was measured in the following procedure.
  • the substrate 10a on which the antireflective film 20a is formed in Example 1 is set in the reflectance measurement device.
  • position of the base material 10a is adjusted so that the radiation
  • the reflectance is measured at a plurality of locations within the effective diameter of the base 10a.
  • the measurement was performed while changing the wavelength of the outgoing beam in the range of 250 to 700 nm.
  • the reflectance for light with a wavelength of 350 to 1800 nm was obtained by numerical calculation. As a result, the reflectance was 1% or less in the wavelength range of 400 to 1600 nm.
  • FIG. 6 (b) is a view showing the configuration of the optical element 1 b according to the second embodiment.
  • the optical element 1b was produced by the following procedure.
  • the diameter D 30 mm.
  • the organic material and the inorganic material particles 30 are prepared by the same procedure as in Example 1, and the mass ratio of the dipentaerythritol pentaacrylate solution to the solution containing MgF 2 fine particles is 1: 0, 0.36: 10 and 0:
  • the mass ratio of dipentaerythritol pentaacrylate to MgF 2 is 1: 0 (first solution: MgF 2 fine particles are not contained) by mixing the two so as to have three types of mass ratio of 10, 1 Coating solutions were prepared: 5.2 (second solution) and 0: 1 (third solution: no dipentaerythritol pentaacrylate contained).
  • the formation of the first layer 21b was performed in the following procedure.
  • the substrate 10b is set on a spin coater with the first surface facing up, the first solution is dropped near the center of the first surface, and then the spin coater is rotated at a rotational speed of 6000 rpm for 30 seconds to A layer of the first solution was formed on one side.
  • the first layer 21 b was formed by irradiating ultraviolet light with a xenon flash lamp at an irradiation energy of 30,000 mJ / cm 2 and curing.
  • the thickness of the formed first layer 21 b was about 103 nm, and the refractive index was 1.52.
  • the formation of the second layer 22b was performed in the following procedure.
  • the substrate 10 on which the first layer 21b is formed is set in a spin coater with the first surface facing up, the second solution is dropped near the center of the first surface, and then the spin coater is rotated at 6000 rpm. For 30 seconds to form a layer of the second solution on the first layer 21b.
  • the second layer 22 b was formed on the first layer 21 b by irradiating the ultraviolet light with irradiation energy of 30,000 mJ / cm 2 with a xenon flash lamp and curing.
  • the thickness of the formed second layer 22 b was about 114 nm, and the refractive index was 1.33.
  • the formation of the third layer 23b was performed in the following procedure.
  • the substrate 10 on which the first layer 21b and the second layer 22b are formed is set in a spin coater so that the first surface is on the upper side, and the third solution is dropped near the center of the first surface.
  • the third layer 23 b was formed on the second layer 22 by volatilizing the solvent contained in the layer of the third solution.
  • the thickness of the formed third layer 23 b was about 127 nm, and the refractive index was 1.21.
  • the first surface of the base 10b is composed of three layers of the first layer 21b, the second layer 22b, and the third layer 23b from the side close to the base 10b.
  • An antireflective film 20b was formed.
  • the first layer 21b is a layer of a cured product of dipentaerythritol pentaacrylate.
  • the second layer 22 b is a layer in which MgF 2 fine particles as the inorganic material particles 30 are dispersed in a cured product of dipentaerythritol pentaacrylate which is an organic material.
  • the third layer 23 b does not contain an organic material, and is a layer having a configuration in which MgF 2 fine particles as inorganic material particles 30 are adsorbed to each other.
  • the reflectance of the optical element 1b of Example 2 was measured and calculated in the same manner as in Example 1. As a result, the reflectance was 1% or less in the wavelength range of 400 to 1600 nm.
  • FIG. 6C is a view showing the configuration of the optical element 1c according to the third embodiment.
  • the optical element 1c was produced by the following procedure.
  • the diameter D 30 mm.
  • Preparation of organic material and inorganic material particles 30 was performed in the same manner as in Example 1.
  • 264 g of methanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 14.8 g of tetramethoxyorthosilicate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are placed in a three-necked flask and heated at 75 ° C. for 30 minutes while refluxing with a hot stirrer.
  • 48 g of 1 M nitric acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise, and the mixture was further stirred at 75 ° C. for 5 hours while refluxing to prepare a silica precursor solution.
  • the mass ratio of the dipentaerythritol pentaacrylate solution, the silica precursor solution, and the solution containing MgF 2 fine particles is three types of mass ratio of 1: 0: 0, 0: 0.85: 5, and 0: 0: 1.
  • the mass ratio of the dipentaerythritol pentaacrylate, the silica-forming component, and the MgF 2 is 1: 0: 0 (first solution: MgF 2 fine particles are not contained) by mixing so as to be 0: 0.29.
  • a coating solution was prepared which was: 1 (second solution: no dipentaerythritol pentaacrylate), and 0: 0: 1 (third solution: dipentaerythritol pentaacrylate, no silica forming component).
  • the formation of the first layer 21c was performed in the following procedure.
  • the substrate 10c is set in a spin coater with the first surface facing up, the first solution is dropped near the center of the first surface, and then the spin coater is rotated at a rotational speed of 6000 rpm for 30 seconds to A layer of the first solution was formed on one side.
  • the first layer 21c was formed by curing by irradiating ultraviolet light with irradiation energy of 30,000 mJ / cm 2 with a xenon flash lamp.
  • the thickness of the formed first layer 21c was about 100 nm, and the refractive index was 1.52.
  • the formation of the second layer 22c was performed in the following procedure.
  • the substrate 10 on which the first layer 21c is formed is set in a spin coater so that the first surface is on the upper side, the second solution is dropped near the center of the first surface, and then the spin coater is rotated at 6000 rpm. For 30 seconds to form a layer of the second solution on the first layer 21c. Further, the layer of the second solution was cured by heating at 160 ° C. for 1 hour using an oven to form a second layer 22 c on the first layer 21 c.
  • the thickness of the formed second layer 22c was about 100 nm, and the refractive index was 1.38.
  • the formation of the third layer 23 was performed in the following procedure.
  • the substrate 10 on which the first layer 21c and the second layer 22c are formed is set in a spin coater such that the first surface is on the upper side, and the third solution is dropped near the center of the first surface.
  • the third layer 23c was formed on the second layer 22 by volatilizing the solvent contained in the layer of the third solution.
  • the thickness of the formed third layer 23c was about 127 nm, and the refractive index was 1.21.
  • an antireflection film 20c consisting of three layers of a first layer 21c, a second layer 22c, and a third layer 23c is formed on the first surface of the substrate 10c from the side close to the substrate 10c.
  • the first layer 21c is a layer made of a cured product of an organic material.
  • the second layer 22c does not contain an organic material, and is a layer having a configuration in which the hardened material (silica) of the inorganic material contains MgF 2 fine particles which are the inorganic fine particles 30.
  • the third layer 23c does not contain an organic material, and is a layer having a configuration in which MgF 2 fine particles as inorganic material particles 30 are adsorbed to each other.
  • the reflectance of the optical element 1c of Example 3 was measured and calculated in the same manner as in Example 1. As a result, the reflectance was 1% or less in the wavelength range of 400 to 1600 nm.
  • FIG. 6D is a view showing the configuration of the optical element 4d according to the fourth embodiment.
  • the optical element 4d was produced by the following procedure.
  • the first surface was a convex surface, the curvature radius R was 16.1 mm, and the second surface was processed to be a flat surface, and each surface was subjected to mirror polishing.
  • the diameter D 30 mm, and D /
  • 1.86.
  • Adjustment of the organic material to be used to form the first layer 21d and the second layer 22d is performed according to the following procedure.
  • 1-propanol manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • dipentaerythritol pentaacrylate manufactured by Sigma Aldrich
  • DAROCURE 1173 manufactured by Ciba Specialty Chemicals
  • Adjustment of the inorganic material particles 30 is performed according to the following procedure.
  • a hydrofluoric acid / magnesium acetate was prepared such that the mass ratio of hydrofluoric acid / magnesium acetate was 1.99, and these were mixed and reacted in a methanol solvent and synthesized to prepare MgF 2 fine particles.
  • this MgF 2 sol solution was maintained in a high temperature and high pressure atmosphere at 135 ° C. for 24 hours.
  • the particle diameter of MgF 2 fine particles in this MgF 2 sol solution was measured, and the average particle diameter was 20 nm.
  • MgF 2 fine particle-containing solution content of 3.8 mass% of MgF 2 particles Was prepared.
  • the mass ratio of the above-mentioned dipentaerythritol pentaacrylate solution to the solution containing MgF 2 fine particles is 3 such that the mass ratio of 0.84: 10, 0.42: 10 and 0:10 is obtained.
  • the weight ratio of dipentaerythritol pentaacrylate to MgF 2 is 1: 2.3 (first solution), 1: 4.5 (second solution) and 0: 1 (third solution: dipenta), respectively.
  • the coating liquid used as erythritol pentaacrylate was not prepared.
  • the formation of the first layer 21d was performed in the following procedure.
  • the substrate 10d is set on a spin coater with the first surface (convex surface) facing up, the first solution is dropped near the center of the first surface, and the spin coater is rotated for 30 seconds at a rotation speed of 6000 rpm.
  • the first layer 21d was formed by curing by irradiating ultraviolet light with irradiation energy of 30,000 mJ / cm 2 with a xenon flash lamp.
  • the thickness of the formed first layer 21d was about 60 nm, and the refractive index was 1.44.
  • the formation of the second layer 22d was performed in the following procedure.
  • the substrate 10d on which the first layer 21d is formed is set on a spin coater so that the first surface (convex surface) is on the upper side, and the second solution is dropped near the center of the first surface.
  • the second solution layer was formed on the first layer 21d by rotating for 30 seconds at a rotation speed of
  • the second layer 22 d was formed on the first layer 21 d by irradiating the ultraviolet light with irradiation energy of 30,000 mJ / cm 2 with a xenon flash lamp to be cured.
  • the formed second layer 22d had a thickness of about 87 nm and a refractive index of 1.36.
  • the formation of the third layer 23d was performed in the following procedure.
  • the substrate 10d on which the first layer 21d and the second layer 22d are formed is set on a spin coater so that the first surface (convex surface) is on the upper side, and the third solution is dropped near the center of the first surface.
  • the spin coater was rotated at a rotational speed of 6000 rpm for 30 seconds to form a third solution layer on the second layer 22d.
  • the third layer 23d was formed on the second layer 22d by volatilizing the solvent contained in the layer of the third solution.
  • the formed third layer 23d had a thickness of about 82 nm and a refractive index of 1.21.
  • the first surface of the base material 10d is composed of three layers of the first layer 21d, the second layer 22d, and the third layer 23d from the side close to the base material 10d.
  • An antireflective film 20d was formed.
  • MgF 2 fine particles as the inorganic material particles 30 are dispersed in the cured product of dipentaerythritol pentaacrylate which is the organic material.
  • Layer. The mass ratio of the inorganic material particles 30 to the organic material is larger in the second layer 22 d than in the first layer 21 d.
  • the third layer 23d does not contain an organic material, and is a layer having a configuration in which MgF 2 fine particles, which are inorganic material particles 30, are adsorbed to each other.
  • the reflectance of the anti-reflection film 20d of the above-mentioned Example 4 was measured in the following procedure.
  • the base material 10d in which the anti-reflection film 20d is formed in Example 4 is set in the reflectance measurement device.
  • position of the base material 10d is adjusted so that the radiation
  • the reflectance is measured at a plurality of locations within the effective diameter of the substrate 10d.
  • the measurement was performed while changing the wavelength of the outgoing beam in the range of 250 to 700 nm.
  • the reflectance was 1% or less in the wavelength range of 280 to 700 nm.
  • the thickness of each layer and the distribution thereof should appropriately set the viscosity of the first solution, the second solution and the third solution, and the number of rotations and / or the rotation time of the spin coater. It is possible to change in That is, with regard to the formation of the first layer 21 to the third layer 23, the higher the rotation speed of the spin coater and / or the longer the rotation time, the smaller the thickness of the formed layer. In addition, the smaller the viscosity of the first solution, the second solution and the third solution, the smaller the thickness of the formed layer. In Examples 1 to 3, regarding the first solution and the second solution, when adjusting the organic material, for example, the viscosity can be reduced as the content ratio of 1-propanol is increased. Further, with regard to the third solution, the viscosity can be reduced as the ratio of the solvent for diluting MgF 2 is increased.
  • Modification 1 Although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which comprises the anti-reflective film 20 by three layers, it is also possible to comprise the anti-reflective film 20 by three or more layers. In this case, the refractive index can be made lower over a wider wavelength range than in the case of the three-layer configuration, and reflection can be reduced in a wide band.
  • the optical element 1 described in the above-described embodiment includes various types of lenses, prisms, and the like used in various optical devices such as a camera, a microscope, binoculars, a projector, a display device, and a semiconductor inspection device. It can be applied to a member or an optical system.
  • SYMBOLS 1 Optical element, 10 ... Base material, 20 ... Anti-reflective film, 21 ... 1st layer, 22 ... 2nd layer, 23 ... 3rd layer, 30 ... Inorganic material particle, 41 ... 1st hardened

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

光学素子は、基材と、前記基材に直接的または間接的に、前記基材側から順に少なくとも第１層、第２層および第３層を有する反射防止膜とを有する光学素子であって、前記第１層は、第１の組成物が硬化してなる第１の硬化物を含有し、前記第２層は、第２の組成物が硬化してなる第２の硬化物を含有し、前記第３層は、無機材料粒子を含有し、前記基材、前記第１層、前記第２層および前記第３層のｄ線に対する屈折率をそれぞれｎS、ｎ１、ｎ２およびｎ３とした場合、次式ｎS≧ｎ１≧ｎ２≧ｎ３、１．０５≦ｎ３≦１．２５を共に満足する。

Description

光学素子、光学系、光学装置、及び、光学素子の製造方法
　本発明は、光学素子、光学系、光学装置、及び、光学素子の製造方法に関する。
　撮像装置等に用いられるレンズには反射防止膜が形成されている。このような反射防止膜としては、例えば、特許文献１に記載された４層構成の反射防止膜が挙げられる。しかしながら、レンズの曲率半径が大きい場合、従来の反射防止膜を成膜しようとすると、レンズの中心部と周辺部とで反射防止膜の厚さが異なってしまい、レンズ表面全体に亘って所望の反射防止特性を得ることが困難な傾向にあった。
日本国特開２０１２－７８５９７号公報
　本発明の第１の態様によると、光学素子は、基材と、前記基材に直接的または間接的に、前記基材側から順に少なくとも第１層、第２層および第３層を有する反射防止膜とを有する光学素子であって、前記第１層は、第１の組成物が硬化してなる第１の硬化物を含有し、前記第２層は、第２の組成物が硬化してなる第２の硬化物を含有し、前記第３層は、無機材料粒子を含有し、前記基材、前記第１層、前記第２層および前記第３層のｄ線に対する屈折率をそれぞれｎS、ｎ１、ｎ２およびｎ３とした場合、次式ｎS≧ｎ１≧ｎ２≧ｎ３、１．０５≦ｎ３≦１．２５を共に満足する。
　本発明の第２の態様によると、光学系は、第１の態様による光学素子を含む。
　本発明の第３の態様によると、光学装置は、第２の態様による光学系を備える。
　本発明の第４の態様によると、光学素子の製造方法は、第１の態様による光学素子の製造方法であって、前記基材に、直接的または間接的に、前記第１の組成物を塗布し、硬化させて前記第１層を形成することと、前記第１層上に、前記第２の組成物を塗布し、硬化させて前記第２層を形成することと、前記第２層上に、前記無機材料粒子を含む溶液を塗布し、前記溶液に含まれる溶媒を揮発させることで前記第３層を形成することと、を有する。
実施の形態に係る光学素子の構成例を示す図である。 実施の形態に係る光学素子の分光反射率の一例を示す図である。 実施の形態に係る光学素子の分光反射率のバラツキを説明するための図である。 光学素子を用いた光学系を備える多光子顕微鏡の構成例を示す図である。 光学素子を用いた光学系を備える撮像装置の構成例を示す斜視図である。 実施例に係る光学素子の構成例を示す図である。
（実施の形態）
　図１は、本実施の形態の光学素子１の構成例を示す図である。光学素子１は、光学ガラス等の基材１０と、反射を低減するための反射防止膜２０とを備える。反射防止膜２０は、第１層２１、第２層２２、および第３層２３を備え、基材１０の表面に形成される。反射防止膜２０は、３以上の層から構成されることが好ましく、本実施の形態では、第１層２１、第２層２２、および第３層２３の３層で構成されている。なお、基材１０の形状は、特に限定されるものではない。基材１０の表面は、平坦な面であってもよいし、曲面であってもよい。反射防止膜２０は、基材１０の両面にそれぞれ設けられてもよい。
　本実施の形態では、基材１０、第１層２１、第２層２２、および第３層２３のｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれｎＳ、ｎ１、ｎ２、ｎ３とした場合に、ｎＳ≧ｎ１≧ｎ２≧ｎ３、および、１．０５≦ｎ３≦１．２５を満たす。このような条件を満たす光学素子１は、反射防止膜２０に入射する光線の反射率を、広い波長範囲で低い値とすることができる。以下、本実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書において、屈折率とは、特に断らない限り、ｄ線における屈折率をいう。
　図１において、第１層２１は、基材１０の表面に形成され、有機材料からなる第１の硬化物４１と無機材料粒子３０とを含有して構成される。第２層２２は、第１層２１に積層して形成され、有機材料からなる第２の硬化物４２と無機材料粒子３０とを含有して構成される。第３層２３は、第２層２２に積層して形成され、無機材料粒子３０を含有して構成される。第１層２１、第２層２２、および第３層２３は、例えば湿式成膜法によって順次形成される。なお、第１層２１は基材１０の表面に別の層を介して間接的に形成されてもよい。このように、光学素子１では、基材１０に直接的または間接的に、基材１０側から順に少なくとも第１層２１、第２層２２および第３層２３が設けられており、第３層２３は、基材１０から最も遠い（本明細書では最外層という）。
　第１の硬化物４１および第２の硬化物４２は、それぞれエネルギー線硬化樹脂等の有機材料により形成される。エネルギー線硬化樹脂は、紫外線や電子線等のエネルギー線が照射されることで硬化し、第１の硬化物４１や第２の硬化物４２となる。なお、第１の硬化物４１および第２の硬化物４２は、熱硬化性樹脂により形成するようにしてもよい。
　第１層２１、第２層２２、および第３層２３の各々の層に含まれる無機材料粒子３０の屈折率は、第１の硬化物４１および第２の硬化物４２のいずれの屈折率よりも小さい。本実施の形態では、無機材料粒子３０としてＭｇＦ２粒子を用いる。なお、無機材料粒子３０として、ＳｉＯ２粒子を用いてもよく、ＭｇＦ２粒子とＳｉＯ２粒子の両方を用いてもよい。
　上記の通り、無機材料粒子３０の屈折率が、第１の硬化物４１および第２の硬化物４２のいずれの屈折率より小さい、即ち、屈折率が異なる。従って、第１の硬化物４１と無機材料粒子３０の含有比（例えば質量比）によって第１層２１の屈折率は調整可能であり、第２の硬化物４２と無機材料粒子３０の含有比（例えば質量比）によって第２層２２の屈折率は調整可能である。即ち、第１層２１において、無機材料粒子３０の第１の硬化物４１に対する含有比が大きいほど、第１層２１の屈折率は小さくなる。同様に、第２層２２において、無機材料粒子３０の第２の硬化物４２に対する含有比が大きいほど、第２層２２の屈折率は小さくなる。本実施の形態では、第１層２１における無機材料粒子３０の第１の硬化物４１に対する質量比は、第２層２２における無機材料粒子３０の第２の硬化物４２に対する質量比より小さい。
　第３層２３は、無機材料粒子３０が非晶質酸化ケイ素系材料などのバインダにより固定されて形成される。本実施の形態の第３層２３は、スピンコート法により形成する。例えば、無機材料粒子３０を媒質に分散させた溶液を、第１層２１と第２層２２とが形成された基材１０に塗布した後、回転させて溶液の層を形成する。溶液に含有させる無機材料粒子３０の濃度や、スピンコートにおける回転速度等の条件を調整することで、第３層２３の厚さと第３層２３に含有される無機材料粒子３０間の間隙（空隙）とが調整される。具体的には、回転数が速いほど第３層２３の厚さは薄く、また、無機材料粒子３０間の空隙を増加させるほど、第３層２３の屈折率を低くすることができる。
　このようにして、第３層２３の屈折率ｎ３は、１．０５～１．２５の範囲内となるように調整される。第１層２１の屈折率ｎ１、および第２層２２の屈折率ｎ２は、基材１０の屈折率ｎｓと第３層２３の屈折率ｎ３とに応じて、ｎＳ≧ｎ１≧ｎ２≧ｎ３の関係を満たすように適宜選択される。例えば、第１層２１および第２層２２は、それぞれ１．４０≦ｎ１≦１．５２、１．３０≦ｎ２≦１．４０を満たすように形成される。
　なお、第１層２１は、第１の硬化物４１のみを含有してもよい。この場合、第１の硬化物４１は、有機材料により構成されていてもよいし、あるいは無機材料により構成されてもよい。また、第２層２２は、第２の硬化物４２のみを含有してもよい。この場合、第２の硬化物４２は、有機材料により構成されていてもよいし、あるいは無機材料により構成されていてもよい。なお、第１の硬化物４１と第２の硬化物４２とは、同じ材料を用いて構成されてもよいし、異なる材料を用いて構成されてもよい。
　図２は、本実施の形態に係る光学素子１の分光反射率の計算結果（シミュレーション結果）を示す図である。シミュレーション条件として、基材１０を石英(ｎｓ＝１．４５)、第１層２１の屈折率ｎ１＝１．４０、第１層２１の膜厚１１０ｎｍ、第２層２２の屈折率ｎ２＝１．３０、第２層２２の膜厚１１８ｎｍ、第３層２３の屈折率ｎ３＝１．２１、第３層２３の膜厚１２７ｎｍとした。
　図２において、横軸は波長（単位はｎｍ）を示しており、縦軸は反射率（単位は％）を示している。なお、図２において、光学素子１の分光反射率は、反射防止膜２０に対して垂直に入射する光線の反射率を示したものである。
　図２に示すように、光学素子１の分光反射率は、波長４００～１６００ｎｍの範囲で１％以下となっている。このように、本実施の形態による光学素子１は、広い波長域にわたって低い反射率を実現するが、分光反射率の特性は用途に応じて変更してもよい。例えば、波長４００～７００ｎｍの範囲で分光反射率を１％以下とする構成としてもよい。
　次に、光学素子１の中心部と外周部の分光反射率について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は、本実施の形態に係る光学素子１の分光反射率の測定条件を説明するための図である。ここでは、基材１０として球面レンズを用いた。この球面レンズは、有効直径Ｄ＝３０ｍｍ、球面の曲率半径Ｒ＝１６ｍｍ、有効直径Ｄを曲率半径の絶対値｜Ｒ｜で除した値（Ｄ／｜Ｒ｜）＝１．８８である。なお、本明細書において、基材の表面が凸面であれば曲率半径は正の値であり、凹面であれば曲率半径は負の値である。この光学素子１に対して、中心部（図３（ａ）のＴ）と外周部（図３（ａ）のＳ）のそれぞれにおいて、反射防止膜２０に対して垂直に入射する光線の分光反射率の測定を行った。測定結果を、図３（ｂ）に示す。
　図３（ｂ）は、光学素子１の分光反射率の測定結果（実測値）を示す図であり、横軸は波長（単位はｎｍ）を示しており、縦軸は反射率（単位は％）を示している。また、図３（ｂ）において、実線は、光学素子１の中心部（図３（ａ）のＴに対応）の分光反射率の測定結果であり、点線は、光学素子１の外周部（図３（ａ）のＳに対応）の分光反射率の測定結果である。光学素子１の中心部において、入射する光線の波長が短くなるのに伴って、反射率が１％まで上昇する波長は、約２７０ｎｍである。一方、光学素子１の外周部では、反射率が１％まで上昇する波長は、約２８５ｎｍである。即ち、光学素子１の有効径内において、反射防止膜２０に対して垂直に入射する光線の反射率が１％となる短波長側の波長は、光学素子１の中心部と外周部とで約１５ｎｍの違いがある。
　Ｄ／｜Ｒ｜の値が１．８８とは異なる値の基材１０を用いた光学素子１についても、上記と同様にして分光反射率の測定を行った。その結果、本実施の形態による光学素子１では、Ｄ／｜Ｒ｜の値が１．４以上、即ち、Ｄ／｜Ｒ｜の値が比較的大きい光学素子１においても、反射率が１％となる短波長側波長の変動幅は７０ｎｍより小さいことが確認された。即ち、Ｄ／｜Ｒ｜が１．４以上のように比較的大きな値の基材１０であっても、反射防止膜２０が膜厚のバラツキを小さく抑えられた状態で基材１０に成膜されていることがわかる。
　このように、本実施の形態による光学素子１は、有効直径Ｄが大きく、曲率半径の絶対値｜Ｒ｜が小さい形状を有する基材１０であっても、反射防止膜２０の膜厚バラツキは小さい。例えば、膜厚バラツキを最小膜厚ｄｍｉｎに対する最大膜厚ｄｍａｘの比で表すと、最小膜厚ｄｍｉｎに対する最大膜厚ｄｍａｘの比は１．１以下である。即ち、種々の形状の基材１０に膜厚バラツキが小さい反射防止膜２０が形成された光学素子を提供できるため、光学設計の自由度を高めることができる。
　上述のように、本実施の形態に係る光学素子１は、ｎS≧ｎ１≧ｎ２≧ｎ３、および、１．０５≦ｎ３≦１．２５を共に満たすように形成される。これにより、広い波長範囲で低い反射率となる光学素子１を得ることができる。例えば、反射防止膜２０に対して垂直入射する光線に対して、波長４００～１６００ｎｍの範囲で反射率を１％以下とすることができる。
　本実施の形態に係る光学素子１は、カメラや顕微鏡等の光学装置の備えるレンズ等の光学素子１として適用され得る。以下、光学素子１を適用した多光子顕微鏡、撮像装置について説明する。
＜多光子顕微鏡＞
　図４は、本実施の形態に係る光学素子１を用いた光学系を備える多光子顕微鏡１００の構成例を示す図である。多光子顕微鏡１００は、光学素子１を含む対物レンズ１０６、集光レンズ１０８、および結像レンズ１１０を備える。パルスレーザ装置１０１は、例えば、波長が近赤外波長（約１０００ｎｍ）、パルス幅がフェムト秒単位の（例えば、１００フェムト秒の）超短パルス光を射出する。パルスレーザ装置１０１から射出された超短パルス光は、所定方向に偏光面を有する直線偏光に変換される。パルス分割装置１０２は、パルスレーザ装置１０１からの超短パルス光をさらに短いパルス幅のパルス光に分割して、繰り返し周波数の高い超短パルス光を射出する。
　ビーム調整部１０３は、パルス分割装置１０２から入射される超短パルス光のビーム径を、対物レンズ１０６の瞳径に合わせて調整する機能を有する。また、ビーム調整部１０３は、試料Ｓから発せられる多光子励起光の波長と超短パルス光の波長との軸上の色収差（ピント差）を補正するために、超短パルス光の集束角度および発散角度を調整する機能を有する。さらに、ビーム調整部１０３は、超短パルス光のパルス幅が光学系を通過する間に群速度分散により広がってしまうのを補正するために、逆の群速度分散を超短パルス光に与えるプリチャープ機能（群速度分散補償機能）等を有する。
　ビーム調整部１０３から射出された超短パルス光は、ダイクロイックミラー１０４により反射されダイクロイックミラー１０５を通過し、対物レンズ１０６により集光されて試料Ｓに照射される。このとき、走査手段（不図示）を用いることにより、超短パルス光を試料Ｓの観察面上に走査させてもよい。
　試料Ｓを蛍光観察する場合について説明する。超短パルス光が照射された試料Ｓでは、超短パルス光の被照射領域およびその近傍において、試料Ｓを染色した染料の蛍光色素が多光子励起され、赤外波長である超短パルス光より波長が短い蛍光（以下、「観察光」という）を発する。対物レンズ１０６の方向に発せられた観察光は、対物レンズ１０６によりコリメートされ、蛍光の波長に応じて、ダイクロイックミラー１０５により反射されるか、あるいは、ダイクロイックミラー１０５を透過する。
　観察光がダイクロイックミラー１０５により反射される場合、観察光は蛍光検出部１０７に入射する。蛍光検出部１０７は、例えば、バリアフィルタ、ＰＭＴ（ｐｈｏｔｏ　ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ　ｔｕｂｅ：光電子増倍管）等により構成され、観察光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力する。超短パルス光を試料Ｓの観察面において走査する場合には、蛍光検出部１０７は、超短パルス光の走査に対応して、試料Ｓの観察面における観察光を検出する。
　一方、観察光がダイクロイックミラー１０５を透過する場合、観察光は走査手段（不図示）によりデスキャンされ、ダイクロイックミラー１０４を透過する。ダイクロイックミラー１０４を透過した観察光は、集光レンズ１０８により集光され、対物レンズ１０６の焦点位置とほぼ共役な位置に設けられたピンホール１０９を通過し、結像レンズ１１０により蛍光検出部１１１に結像する。蛍光検出部１１１は、例えば、バリアフィルタ、ＰＭＴ等により構成され、結像レンズ１１０により蛍光検出部１１１の受光面において結像した観察光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力する。超短パルス光を試料Ｓの観察面において走査する場合には、蛍光検出部１１１は、超短パルス光の走査に対応して、試料Ｓの観察面における観察光を検出する。なお、ダイクロイックミラー１０５を光路から外せるように構成することにより、試料Ｓから対物レンズ１０６に向けて発した全ての観察光を蛍光検出部１１１で検出することもできる。
　試料Ｓから対物レンズ１０６とは逆の方向に発せられた観察光は、ダイクロイックミラー１１２により反射され、蛍光検出部１１３に入射する。蛍光検出部１１３は、例えば、バリアフィルタ、ＰＭＴ等により構成され、ダイクロイックミラー１１２により反射された観察光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力する。超短パルス光を試料Ｓの観察面において走査する場合には、蛍光検出部１１３は、超短パルス光の走査に対応して、試料Ｓの観察面にわたる観察光を検出する。
　蛍光検出部１０７、１１１、１１３からそれぞれ出力された電気信号は、例えば、コンピュータ（不図示）に入力され、コンピュータは、入力された電気信号に基づいて、観察画像を生成し、生成した観察画像を表示装置（不図示）に表示し、あるいは観察画像のデータを記憶部（不図示）に記憶する。
　本実施の形態の光学素子１を用いた光学系を備える多光子顕微鏡１００により得られる観察画像について、画質の評価を行った。その結果、多光子顕微鏡１００による観察画像の明るさは、現行品による観察画像の明るさに対して約１．３５倍となることが確認された。本実施の形態の光学素子１が広い波長範囲にわたって良好な反射防止性能を有し、そのため、多光子顕微鏡１００の対物レンズの透過率は、現行のものよりも高いことが確認された。
＜撮像装置＞
　図５は、光学素子１を用いた光学系を備える撮像装置２００の構成例を示す斜視図である。撮像装置２００（光学装置）は、いわゆるデジタル一眼レフカメラであり、カメラボディ２０１のレンズマウント（不図示）に撮像レンズ２０２が着脱自在に取り付けられる。撮像レンズ２０２は、本実施の形態に係る光学素子１としてのレンズ２０３を含んで構成されている。
　撮像レンズ２０２のレンズ２０３を含む各レンズを通過した光は、カメラボディ２０１の背面側に配置されたマルチチップモジュール２０６のセンサチップ（固体撮像素子）２０４上に結像される。センサチップ２０４は、ＣＭＯＳイメージセンサー等であり、形成された被写体像を撮像する。センサチップ２０４は、光量に応じた電気信号を出力する。撮像装置２００では、センサチップ２０４により生成された電気信号に基づいて、観察画像を生成し、生成した観察画像を表示装置に表示し、あるいは観察画像のデータを記憶装置に記憶する。
　上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）光学素子１は、基材１０と、基材１０に直接的または間接的に、基材１０側から順に少なくとも第１層２１、第２層２２および第３層２３を有する反射防止膜２０とを有する光学素子１であって、第１層２１は、第１の組成物が硬化してなる第１の硬化物４１を含有し、第２層２２は、第２の組成物が硬化してなる第２の硬化物４２を含有し、第３層２３は、無機材料粒子３０を含有し、基材１０、第１層２１、第２層２２および第３層２３のｄ線に対する屈折率をそれぞれｎS、ｎ１、ｎ２およびｎ３とした場合、次式、ｎS≧ｎ１≧ｎ２≧ｎ３、１．０５≦ｎ３≦１．２５を共に満足する。本実施の形態では、光学素子１に入射する光線に対して、波長４００～１６００ｎｍの範囲で反射率を１％以下とすることができる。このため、少ない層数の反射防止膜により、反射防止性能が良好な光学素子１を得ることができる。次に、図６を参照して、実施例について説明する。
（実施例１）
　図６（ａ）は、実施例１に係る光学素子１ａの構成を示す図である。光学素子１ａは以下の手順により作製した。基材１０ａとして光学ガラスＪ-ＳＫ１１（光ガラス製：屈折率ｎｄ＝１．５６）を用意し、第１面は凹面で曲率半径Ｒ＝－９ｍｍ、第２面は平面に加工し、それぞれの表面に鏡面研磨を施した。直径Ｄ＝１４．２ｍｍであり、Ｄ／｜Ｒ｜＝１．５８である。
　第１層２１ａおよび第２層２２ａの形成に用いるための有機材料の調製は次の手順により行う。１－プロパノール（和光純薬工業製）に対して、樹脂前駆体としてのジペンタエリスリトールペンタアクリレート（シグマ・アルドリッチ社製）と、光重合開始剤としてのＤＡＲＯＣＵＲＥ１１７３（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）を合計添加して混合し、樹脂前駆体を２０質量％含有するジペンタエリスリトールペンタアクリレート溶液を調製した。
　無機材料粒子３０の調整は次の手順により行う。フッ酸と酢酸マグネシウムとをフッ酸／酢酸マグネシウム質量比が１．９９となるように用意し、これらをメタノール溶媒中で混合して反応させ合成し、ＭｇＦ２微粒子を作製した。この時、メタノールの量を調整してＭｇＦ２微粒子の含有量が１質量％のＭｇＦ２ゾル溶液となるように調製した。次に、このＭｇＦ２ゾル溶液を１３５℃の雰囲気に２４時間維持した。このＭｇＦ２ゾル溶液中のＭｇＦ２微粒子の粒径を測定したところ、平均粒径は２０ｎｍであった。さらに、ロータリーエバポレーターを用いてこのＭｇＦ２ゾル溶液を濃縮した後、メタノール溶媒を１－プロパノールで溶媒置換して希釈して、ＭｇＦ２微粒子の含有量が３．８質量％のＭｇＦ２微粒子含有溶液を調製した。
　上記の、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート溶液とＭｇＦ２微粒子含有溶液との質量比が、０．７９：１０、０．３６：１０および０：１０の３種類の質量比となるように両者を混合することで、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとＭｇＦ２との質量比が、それぞれ１：２．４（第１溶液）、１：５．２（第２溶液）および０：１（第３溶液：ジペンタエリスリトールペンタアクリレートは含有されない）となる塗布液を調製した。
　第１層２１ａの形成は次の手順で行った。スピンコーターに上記基材１０を第１面（凹面）が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第１溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第１面に第１溶液の層を形成した。さらに、キセノンフラッシュランプにより３００００ｍＪ／ｃｍ２の照射エネルギーで紫外光を照射して硬化させることで第１層２１ａを形成した。形成された第１層２１ａの厚さは約１０６ｎｍ、屈折率は１．４５であった。
　第２層２２ａの形成は次の手順で行った。スピンコーターに第１層２１ａを形成した上記基材１０ａを第１面（凹面）が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第２溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第１層２１ａの上に第２溶液の層を形成した。さらに、キセノンフラッシュランプにより３００００ｍＪ／ｃｍ２の照射エネルギーで紫外光を照射して硬化させることで第１層２１ａの上に第２層２２ａを形成した。形成された第２層２２ａの厚さは約１１５ｎｍ、屈折率は１．３３であった。
　第３層２３ａの形成は次の手順で行った。スピンコーターに第１層２１ａおよび第２層２２ａを形成した上記基材１０ａを第１面（凹面）が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第３溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第２層２２ａの上に第３溶液の層を形成した。第３溶液の層に含まれる溶剤を揮発させることにより第２層２２ａの上に第３層２３ａを形成した。形成された第３層２３ａの厚さは約１２７ｎｍ、屈折率は１．２１であった。
　以上の手順により、図６（ａ）に示すように、基材１０ａの第１面に、基材１０ａに近い側から第１層２１ａ、第２層２２ａ、第３層２３ａの３層からなる反射防止膜２０ａが形成された。上記の通り、実施例１の反射防止膜２０ａは、第１層２１ａおよび第２層２２ａは、有機材料であるジペンタエリスリトールペンタアクリレートの硬化物に無機材料粒子３０であるＭｇＦ２微粒子が分散された層である。有機材料に対する無機材料粒子３０の質量比は、第１層２１ａより第２層２２ａにおいて大きい。また、第３層２３ａには有機材料は含まれておらず、無機材料粒子３０であるＭｇＦ２微粒子が互いに吸着した構成の層である。
　上記の実施例１の反射防止膜２０ａの反射率を次の手順で測定した。反射率測定装置に、実施例１において反射防止膜２０ａを形成した基材１０ａをセットする。この時、反射率測定装置からの出射ビームは、基材１０ａの第１面に対して常に垂直入射するように基材１０ａの姿勢を調整する。基材１０ａの有効径内の複数個所において反射率を測定する。このようにして、出射ビームの波長を２５０～７００ｎｍの範囲で変化させながら測定を行った。また、数値計算により、波長３５０～１８００ｎｍの光に対する反射率を求めた。その結果、波長４００～１６００ｎｍの範囲で反射率は１％以下となった。
（実施例２）
　図６（ｂ）は、実施例２に係る光学素子１ｂの構成を示す図である。光学素子１ｂは以下の手順により作製した。基材１０ｂとして光学ガラスＢＳＣ７（ＨＯＹＡ株式会社製：屈折率ｎｄ＝１．５２）を用意し、第１面、第２面をそれぞれ平面に加工し、それぞれの表面に鏡面研磨を施した。直径Ｄ＝３０ｍｍである。
　実施例１と同様の手順により有機材料および無機材料粒子３０の調整を行い、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート溶液とＭｇＦ２微粒子含有溶液との質量比が、１：０、０．３６：１０および０：１０の３種類の質量比となるように両者を混合することで、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとＭｇＦ２との質量比が、それぞれ１：０（第１溶液：ＭｇＦ２微粒子は含有されない）、１：５．２（第２溶液）および０：１（第３溶液：ジペンタエリスリトールペンタアクリレートは含有されない）となる塗布液を調製した。
　第１層２１ｂの形成は次の手順で行った。スピンコーターに上記基材１０ｂを第１面が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第１溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第１面に第１溶液の層を形成した。さらに、キセノンフラッシュランプにより３００００ｍＪ／ｃｍ２の照射エネルギーで紫外光を照射して硬化させることで第１層２１ｂを形成した。形成された第１層２１ｂの厚さは約１０３ｎｍ、屈折率は１．５２であった。
　第２層２２ｂの形成は次の手順で行った。スピンコーターに第１層２１ｂを形成した上記基材１０を第１面が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第２溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第１層２１ｂの上に第２溶液の層を形成した。さらに、キセノンフラッシュランプにより３００００ｍＪ／ｃｍ２の照射エネルギーで紫外光を照射して硬化させることで第１層２１ｂの上に第２層２２ｂを形成した。形成された第２層２２ｂの厚さは約１１４ｎｍ、屈折率は１．３３であった。
　第３層２３ｂの形成は次の手順で行った。スピンコーターに第１層２１ｂおよび第２層２２ｂを形成した上記基材１０を第１面が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第３溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第２層２２ｂの上に第３溶液の層を形成した。第３溶液の層に含まれる溶剤を揮発させることにより第２層２２の上に第３層２３ｂを形成した。形成された第３層２３ｂの厚さは約１２７ｎｍ、屈折率は１．２１であった。
　以上の手順により、図６（ｂ）に示すように、基材１０ｂの第１面に、基材１０ｂに近い側から第１層２１ｂ、第２層２２ｂ、第３層２３ｂの３層からなる反射防止膜２０ｂが形成された。上記の通り、実施例２の反射防止膜２０ｂは、第１層２１ｂは、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートの硬化物による層である。第２層２２ｂは、有機材料であるジペンタエリスリトールペンタアクリレートの硬化物に無機材料粒子３０であるＭｇＦ２微粒子が分散された層である。第３層２３ｂには有機材料は含まれておらず、無機材料粒子３０であるＭｇＦ２微粒子が互いに吸着した構成の層である。実施例２の光学素子１ｂの反射率を、実施例１と同様の手順により測定および数値計算を行った。その結果、波長４００～１６００ｎｍの範囲で反射率は１％以下となった。
（実施例３）
　図６（ｃ）は、実施例３に係る光学素子１ｃの構成を示す図である。光学素子１ｃは以下の手順により作製した。基材１０ｃとして光学ガラスＥ－ＳＫ１０（光ガラス製：屈折率ｎｄ＝１．６２）を用意し、第１面、第２面をそれぞれ平面に加工し、それぞれの表面に鏡面研磨を施した。直径Ｄ＝３０ｍｍである。
　実施例１と同様の手順により有機材料および無機材料粒子３０の調整を行った。また、メタノール（和光純薬工業株式会社）２６４ｇとテトラメトキシオルトシリケート（東京化成工業株式会社）１４．８ｇを三口フラスコに入れ、ホットスターラにて還流しながら７５℃で３０分間加熱した後、０．１Ｍ硝酸（和光純薬工業株式会社）を４８ｇ滴下し、更に還流しながら７５℃で５時間攪拌してシリカ前駆体溶液を調整した。ジペンタエリスリトールペンタアクリレート溶液とシリカ前駆体溶液とＭｇＦ２微粒子含有溶液との質量比が、１：０：０、０：０．８５：５、および０：０：１の３種類の質量比となるように混合することで、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとシリカ形成成分とＭｇＦ２との質量比が、それぞれ１：０：０（第１溶液：ＭｇＦ２微粒子は含有されない）、０：０．２９：１（第２溶液：ジペンタエリスリトールペンタアクリレートは含有されない）、および０：０：１（第３溶液：ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、シリカ形成成分は含有されない）となる塗布液を調製した。
　第１層２１ｃの形成は次の手順で行った。スピンコーターに上記基材１０ｃを第１面が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第１溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第１面に第１溶液の層を形成した。さらに、キセノンフラッシュランプにより３００００ｍＪ／ｃｍ２の照射エネルギーで紫外光を照射して硬化させることで第１層２１ｃを形成した。形成された第１層２１ｃの厚さは約１００ｎｍ、屈折率は１．５２であった。
　第２層２２ｃの形成は次の手順で行った。スピンコーターに第１層２１ｃを形成した上記基材１０を第１面が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第２溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第１層２１ｃの上に第２溶液の層を形成した。さらに、オーブンを用いて第２溶液の層を１６０℃で１時間加熱することにより硬化させ、第１層２１ｃの上に第２層２２ｃを形成した。形成された第２層２２ｃの厚さは約１００ｎｍ、屈折率は１．３８であった。
　第３層２３の形成は次の手順で行った。スピンコーターに第１層２１ｃおよび第２層２２ｃを形成した上記基材１０を第１面が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第３溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第２層２２ｃの上に第３溶液の層を形成した。第３溶液の層に含まれる溶剤を揮発させることにより第２層２２の上に第３層２３ｃを形成した。形成された第３層２３ｃの厚さは約１２７ｎｍ、屈折率は１．２１であった。
　以上の手順により、基材１０ｃの第１面に、基材１０ｃに近い側から第１層２１ｃ、第２層２２ｃ、第３層２３ｃの３層からなる反射防止膜２０ｃが形成された。上記の通り、実施例３の反射防止膜２０ｃは、第１層２１ｃは、有機材料の硬化物による層である。第２層２２ｃには有機材料は含まれておらず、無機材料の硬化物（シリカ）に無機微粒子３０であるＭｇＦ２微粒子を含む構成の層である。第３層２３ｃには有機材料は含まれておらず、無機材料粒子３０であるＭｇＦ２微粒子が互いに吸着した構成の層である。実施例３の光学素子１ｃの反射率を、実施例１と同様の手順により測定および数値計算を行った。その結果、波長４００～１６００ｎｍの範囲で反射率は１％以下となった。
（実施例４）
　図６（ｄ）は、実施例４に係る光学素子４ｄの構成を示す図である。光学素子４ｄは以下の手順により作製した。基材１０ｄとして球面石英平凸レンズ（シグマ光機製：ＳＬＳＱ－３０－３５Ｐ、屈折率ｎｄ＝１．４６）を用意した。第１面は凸面で曲率半径Ｒ＝１６．１ｍｍ、第２面は平面に加工し、それぞれの表面に鏡面研磨を施した。直径Ｄ＝３０ｍｍであり、Ｄ／｜Ｒ｜＝１．８６である。
　第１層２１ｄおよび第２層２２ｄの形成に用いるための有機材料の調整は次の手順により行う。１－プロパノール（和光純薬工業製）に対して、樹脂前駆体としてのジペンタエリスリトールペンタアクリレート（シグマ・アルドリッチ社製）と光重合開始剤としてのＤＡＲＯＣＵＲＥ１１７３（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）を合計添加して混合し、樹脂前駆体を２０質量％含有するジペンタエリスリトールペンタアクリレート溶液を調製した。
　無機材料粒子３０の調整は次の手順により行う。フッ酸と酢酸マグネシウムとをフッ酸／酢酸マグネシウム質量比が１．９９となるように用意し、これらをメタノール溶媒中で混合して反応させ合成し、ＭｇＦ２微粒子を作製した。次に、このＭｇＦ２ゾル溶液を１３５℃の高温および高圧の雰囲気に２４時間維持した。このＭｇＦ２ゾル溶液中のＭｇＦ２微粒子の粒径を測定したところ、平均粒径は２０ｎｍであった。さらに、ロータリーエバポレーターを用いてこのＭｇＦ２ゾル溶液を濃縮した後、メタノール溶媒を１－プロパノールで溶媒置換して希釈して、ＭｇＦ２微粒子の含有量が３．８質量％のＭｇＦ２微粒子含有溶液を調製した。
　上記の、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート溶液とＭｇＦ２微粒子含有溶液との質量比が、０．８４：１０、０．４２：１０および０：１０の３種類の質量比となるように両者を混合することで、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとＭｇＦ２との質量比が、それぞれ１：２．３（第１溶液）、１：４．５（第２溶液）および０：１（第３溶液：ジペンタエリスリトールペンタアクリレートは含有されない）となる塗布液を調製した。
　第１層２１ｄの形成は次の手順で行った。スピンコーターに上記基材１０ｄを第１面（凸面）が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第１溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第１面に第１溶液の層を形成した。さらに、キセノンフラッシュランプにより３００００ｍＪ／ｃｍ２の照射エネルギーで紫外光を照射して硬化させることで第１層２１ｄを形成した。形成された第１層２１ｄの厚さは約６０ｎｍ、屈折率は１．４４であった。
　第２層２２ｄの形成は次の手順で行った。スピンコーターに第１層２１ｄを形成した上記基材１０ｄを第１面（凸面）が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第２溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第１層２１ｄの上に第２溶液の層を形成した。さらに、キセノンフラッシュランプにより３００００ｍＪ／ｃｍ２の照射エネルギーで紫外光を照射して硬化させることで第１層２１ｄの上に第２層２２ｄを形成した。形成された第２層２２ｄの厚さは約８７ｎｍ、屈折率は１．３６であった。
　第３層２３ｄの形成は次の手順で行った。スピンコーターに第１層２１ｄおよび第２層２２ｄを形成した上記基材１０ｄを第１面（凸面）が上側になるようにセットし、第１面の中央付近に上記第３溶液を滴下した後、スピンコーターを６０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、第２層２２ｄの上に第３溶液の層を形成した。第３溶液の層に含まれる溶剤を揮発させることにより第２層２２ｄの上に第３層２３ｄを形成した。形成された第３層２３ｄの厚さは約８２ｎｍ、屈折率は１．２１であった。
　以上の手順により、図６（ｄ）に示すように、基材１０ｄの第１面に、基材１０ｄに近い側から第１層２１ｄ、第２層２２ｄ、第３層２３ｄの３層からなる反射防止膜２０ｄが形成された。上記の通り、実施例４の反射防止膜２０ｄは、第１層２１ｄおよび第２層２２ｄは、有機材料であるジペンタエリスリトールペンタアクリレートの硬化物に無機材料粒子３０であるＭｇＦ２微粒子が分散された層である。有機材料に対する無機材料粒子３０の質量比は、第１層２１ｄより第２層２２ｄにおいて大きい。また、第３層２３ｄには有機材料は含まれておらず、無機材料粒子３０であるＭｇＦ２微粒子が互いに吸着した構成の層である。
　上記の実施例４の反射防止膜２０ｄの反射率を次の手順で測定した。反射率測定装置に、実施例４において反射防止膜２０ｄを形成した基材１０ｄをセットする。この時、反射率測定装置からの出射ビームは、基材１０ｄの第１面に対して常に垂直入射するように基材１０ｄの姿勢を調整する。基材１０ｄの有効径内の複数個所において反射率を測定する。このようにして、出射ビームの波長を２５０～７００ｎｍの範囲で変化させながら測定を行った。その結果、中心部分と外周部分において、波長２８０～７００ｎｍの範囲で反射率は１％以下となった。
　なお、実施例１～実施例４において、各層の厚さおよびその分布は、第１溶液、第２溶液および第３溶液の粘度と、スピンコーターの回転数および／または回転時間を適宜設定することで変化させることが可能である。即ち、第１層２１から第３層２３の形成に関して、スピンコーターの回転数が高いほど、および／または、回転時間が長いほど、形成される層の厚さは小さくなる。また、第１溶液、第２溶液および第３溶液の粘度が小さいほど、形成される層の厚さは小さくなる。実施例１～実施例３において、第１溶液および第２溶液に関しては、有機材料を調整する際、例えば、１－プロパノールの含有比率を大きくするほど粘度を小さくできる。また、第３溶液に関しては、ＭｇＦ２を希釈する溶媒の比率を大きくするほど粘度を小さくすることができる。
　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
　上述の実施の形態では、反射防止膜２０を３層により構成する例について説明したが、反射防止膜２０を３層以上により構成することも可能である。この場合、３層構成の場合よりも広い波長範囲にわたって低い屈折率とすることが可能であり、広帯域で反射を低減することができる。
（変形例２）
　上述の実施の形態で説明した光学素子１は、カメラ、顕微鏡、双眼鏡、プロジェクター、表示装置、半導体検査装置など各種の光学装置に使用される各種のレンズ、プリズムなど、光が照射される各種の部材や光学系に適用され得る。
　上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特許出願２０１７年第２０８５３３号（２０１７年１０月２７日出願）
１…光学素子、１０…基材、２０…反射防止膜、２１…第１層、２２…第２層、２３…第３層、３０…無機材料粒子、４１…第１の硬化物、４２…第２の硬化物、１００…多光子顕微鏡、２００…撮像装置

Claims (24)

  1. 　基材と、前記基材に直接的または間接的に、前記基材側から順に少なくとも第１層、第２層および第３層を有する反射防止膜とを有する光学素子であって、
    　前記第１層は、第１の組成物が硬化してなる第１の硬化物を含有し、
    　前記第２層は、第２の組成物が硬化してなる第２の硬化物を含有し、
    　前記第３層は、無機材料粒子を含有し、
    　前記基材、前記第１層、前記第２層および前記第３層のｄ線に対する屈折率をそれぞれｎS、ｎ１、ｎ２およびｎ３とした場合、次式
    　ｎS≧ｎ１≧ｎ２≧ｎ３
    　１．０５≦ｎ３≦１．２５
    を共に満足する、光学素子。
  2. 　請求項１に記載の光学素子において、
    　前記第３層は最外層である、光学素子。
  3. 　請求項１または２に記載の光学素子において、
    　前記反射防止膜は、前記第１層、前記第２層および前記第３層のみで構成される、光学素子。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記反射防止膜に対して垂直入射する光線の反射率は、４００～１６００ｎｍの波長範囲に亘って１％以下である、光学素子。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記第１層は、前記第１の硬化物と、前記第１の硬化物中に配置された前記無機材料粒子とを含有し、
    　前記第２層は、前記第２の硬化物と、前記第２の硬化物中に配置された前記無機材料粒子とを含有する、光学素子。
  6. 　請求項５に記載の光学素子において、
    　前記第１層における前記無機材料粒子の前記第１の硬化物に対する質量比は、前記第２層における前記無機材料粒子の前記第２の硬化物に対する質量比以下である、光学素子。
  7. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記第１層は、前記第１の硬化物のみを含有し、
    　前記第２層は、前記第２の硬化物と、前記第２の硬化物中に配置された前記無機材料粒子とを含有する、光学素子。
  8. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記第１層は、前記第１の硬化物のみを含有し、
    　前記第２層は、前記第２の硬化物のみを含有し、
    　前記第１の硬化物と前記第２の硬化物とは互いに異なる材料からなる、光学素子。
  9. 　請求項１から８のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記第１の硬化物は有機材料からなる、光学素子。
  10. 　請求項１から８のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記第１の硬化物は無機材料からなる、光学素子。
  11. 　請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記第２の硬化物は有機材料からなる、光学素子。
  12. 　請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記第２の硬化物は無機材料からなる、光学素子。
  13. 　請求項１から７のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記第１の硬化物と前記第２の硬化物は同じ材料からなる、光学素子。
  14. 　請求項１３に記載の光学素子において、
    　前記第１の硬化物と前記第２の硬化物は有機材料からなる、光学素子。
  15. 　請求項１３に記載の光学素子において、
    　前記第１の硬化物と前記第２の硬化物は無機材料からなる、光学素子。
  16. 　請求項１から請求項１５までのいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記無機材料粒子は、ＭｇＦ２粒子またはＳｉＯ２粒子のいずれか一方または両方であり、
    　前記第３層は、前記無機材料粒子が非晶質酸化ケイ素系材料により固定されて形成されている、光学素子。
  17. 　請求項９、１１、１４のいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記有機材料は、エネルギー線硬化樹脂である、光学素子。
  18. 　請求項１７に記載の光学素子において、
    　前記エネルギー線硬化樹脂は、ＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）である、光学素子。
  19. 　請求項１から請求項１８までのいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記基材の直径をＤ、前記基材の前記反射防止膜を備える面の曲率半径をＲとした場合、次式
    　Ｄ／｜Ｒ｜≧１．４
    を満足する、光学素子。
  20. 　請求項１から請求項１９までのいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記光学素子の有効径内において、前記反射防止膜に対して垂直に入射する光線の反射率が１％となる短波長側波長の変動幅が７０ｎｍより小さい、光学素子。
  21. 　請求項１から請求項２０までのいずれか一項に記載の光学素子において、
    　前記第１層、前記第２層および前記第３層の各層において、最小膜厚ｄｍｉｎに対する最大膜厚ｄｍａｘの比は１．１以下である、光学素子。
  22. 　請求項１から請求項２１までのいずれか一項に記載の光学素子を含む、光学系。
  23. 　請求項２２に記載の光学系を備えた光学装置。
  24. 　請求項１から請求項２１のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法であって、
    　前記基材に、直接的または間接的に、前記第１の組成物を塗布し、硬化させて前記第１層を形成することと、
    　前記第１層上に、前記第２の組成物を塗布し、硬化させて前記第２層を形成することと、
    　前記第２層上に、前記無機材料粒子を含む溶液を塗布し、前記溶液に含まれる溶媒を揮発させることで前記第３層を形成することと、
    　を有する光学素子の製造方法。
PCT/JP2018/015395 2017-10-27 2018-04-12 光学素子、光学系、光学装置、及び、光学素子の製造方法 WO2019082417A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-208533 2017-10-27
JP2017208533A JP2021012224A (ja) 2017-10-27 2017-10-27 光学素子、光学系、及び、光学装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019082417A1 true WO2019082417A1 (ja) 2019-05-02

Family

ID=66247787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/015395 WO2019082417A1 (ja) 2017-10-27 2018-04-12 光学素子、光学系、光学装置、及び、光学素子の製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2021012224A (ja)
WO (1) WO2019082417A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023092764A (ja) * 2021-12-22 2023-07-04 ホヤ レンズ タイランド リミテッド 光学部材の製造方法、光学部材及び眼鏡

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009274324A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Jsr Corp 積層体
JP2012018286A (ja) * 2010-07-08 2012-01-26 Hoya Corp ３層構成の反射防止膜を有する光学部材
JP2014167621A (ja) * 2013-01-29 2014-09-11 Nitto Denko Corp 反射防止フィルムおよびその製造方法
JP2015127810A (ja) * 2013-11-27 2015-07-09 キヤノン株式会社 光学用部材及びその製造方法
JP2016080943A (ja) * 2014-10-20 2016-05-16 株式会社コシナ 反射防止膜及び光学素子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009274324A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Jsr Corp 積層体
JP2012018286A (ja) * 2010-07-08 2012-01-26 Hoya Corp ３層構成の反射防止膜を有する光学部材
JP2014167621A (ja) * 2013-01-29 2014-09-11 Nitto Denko Corp 反射防止フィルムおよびその製造方法
JP2015127810A (ja) * 2013-11-27 2015-07-09 キヤノン株式会社 光学用部材及びその製造方法
JP2016080943A (ja) * 2014-10-20 2016-05-16 株式会社コシナ 反射防止膜及び光学素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021012224A (ja) 2021-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10416365B2 (en) Optical arrangement for camera modules, camera modules with optical arrangements, and method of manufacture
JP6317954B2 (ja) レンズユニット、撮像モジュール、及び電子機器
US9470820B2 (en) Microlens array, image pickup element package, and method for manufacturing microlens array
US9753299B2 (en) Optical element
US20240118458A1 (en) Cemented lens, optical system including the same, optical apparatus, and method for manufacturing cemented lens
JP5854628B2 (ja) 光学系、およびそれを用いた光学機器
TW201837520A (zh) 光學元件及光學元件之製造方法
JP2013114235A (ja) 光学素子、光学素子の製造方法、光学系および光学機器
CN111580267A (zh) 光学系统及投影装置
JPH11326760A (ja) 集光光学素子
WO2019082417A1 (ja) 光学素子、光学系、光学装置、及び、光学素子の製造方法
JP2013114103A (ja) 光学系および光学機器
Shrestha et al. Multi-element meta-lens systems for imaging
JP2003279702A (ja) ２波長反射防止膜および該２波長反射防止膜を施した対物レンズ
WO2019004196A1 (ja) 接合レンズ及び車載カメラ
US20200308415A1 (en) Optical member, optical device and coating liquid
US11103957B1 (en) Ultrafast laser inscribed structures for signal concentration in focal plan arrays
JP2004524585A (ja) 複数の波長領域のための検査顕微鏡、及び複数の波長領域のための検査顕微鏡のための減反射層
WO2020196851A1 (ja) 多孔質膜、光学素子、光学系、交換レンズ、光学装置および多孔質膜の製造方法
JP2019039961A (ja) 反射防止膜を有する光学系および光学装置
JP2013114098A (ja) 光学素子、光学系および光学機器
US20230339817A1 (en) Article including porous layer containing inorganic particles,and coating liquid for forming porous layer containinginorganic particles
JP7401351B2 (ja) 部材、光学機器、塗工液、部材の製造方法、多孔質膜
JP2023036412A (ja) 光学素子、光学系、レンズ装置、および撮像装置
JP2015011161A (ja) 光学部材及び撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18870871

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18870871

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP