(57)【要約】【課題】低コストで製造可能であり、屈折率１．９以上の基板に適用しても良好な反射防止特性を発揮する反射防止膜を提供する。【解決手段】光学ガラスからなる屈折率１．９以上の光学ガラス基板１００上に、薄膜が５層以上の奇数層積層されて形成された反射防止膜１０は、薄膜のうち、光学ガラス基板１００側から数えた第１層１及び第３層３は、屈折率１．５以下の物質からなり、光学ガラス基板１００側から数えた第２層２は、屈折率１．８以上の物質からなり、反射防止膜１０の設計波長をλとするとき、第１層１の光学膜厚は、（0.1〜0.20）×λ/４、第２層２の光学膜厚は、（0.7〜1.0）×λ/４、第３層３の光学膜厚は、（0.1〜0.32）×λ/４にそれぞれ設定されている。【選択図】図１
2010271404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ガラスからなる屈折率１．９以上の基板上に、薄膜が５層以上の奇数層積層されて形成された反射防止膜であって、
前記薄膜のうち、
前記基板側から数えた第１層及び第３層は、屈折率１．５以下の物質からなり、
前記基板側から数えた第２層は、屈折率１．８以上の物質からなり、
前記反射防止膜の設計波長をλとするとき、
前記第１層の光学膜厚は、（0.1〜0.20）×λ/４、
前記第２層の光学膜厚は、（0.7〜1.0）×λ/４、
前記第３層の光学膜厚は、（0.1〜0.32）×λ/４、
にそれぞれ設定されていることを特徴とする反射防止膜。
【請求項２】
前記薄膜のうち、
前記基板側から数えた第５層は、屈折率１．５以下の物質からなり、
前記基板側から数えた第４層は、屈折率１．８以上の物質からなり、
前記第４層の光学膜厚は、（2.3〜2.45）×λ/４、
前記第５層の光学膜厚は、（1.0〜1.１）×λ/４、
にそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜。
【請求項３】
前記薄膜は、前記基板上に５層積層されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス基板の表面に形成される反射防止膜に関し、特に高屈折率の基板に好適に使用できる反射防止膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学部品のダウンサイズのために、基板屈折率が１．９から２．３程度の、いわゆる高屈折率の光学材料が使用されることが多くなっている。これは、より光学的パワーの強い光学材料を用いることによって、当該光学部品を使用した各種装置の更なる小型化を可能とするためである。
【０００３】
この流れにともなって、高屈折率の光学材料からなる基板に適用可能な反射防止膜が要望されている。例えば、特許文献１には、高屈折率層、中間屈折率層、及び低屈折率層の３種類の成膜材料を用いた６層構造の反射防止膜が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４７００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の反射防止膜は、３種類の成膜材料を使用して形成するため、製造コストが高いという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、低コストで製造可能であり、屈折率１．９以上の基板に適用しても良好な反射防止特性を発揮す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】
【０００７】
本発明の反射防止膜は、光学ガラスからなる屈折率１．９以上の基板上に、薄膜が５層以上の奇数層積層されて形成された反射防止膜であって、前記薄膜のうち、前記基板側から数えた第１層及び第３層は、屈折率１．５以下の物質からなり、前記基板側から数えた第２層は、屈折率１．８以上の物質からなり、前記反射防止膜の設計波長をλとするとき、前記第１層の光学膜厚は、（0.1〜0.20）×λ/４、前記第２層の光学膜厚は、（0.7〜1.0）×λ/４、前記第３層の光学膜厚は、（0.1〜0.32）×λ/４にそれぞれ設定されていることを特徴とする。
【０００８】
前記薄膜のうち、前記基板側から数えた第５層は、屈折率１．５以下の物質からなり、前記基板側から数えた第４層は、屈折率１．８以上の物質からなり、前記第４層の光学膜厚は、（2.3〜2.45）×λ/４、前記第５層の光学膜厚は、（1.0〜1.１）×λ/４にそれぞれ設定されてもよい。
【０００９】
前記薄膜は、前記基板上に５層積層されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の反射防止膜によれば、低コストで製造可能であり、屈折率１．９以上の基板に適用しても良好な反射防止特性を発揮する反射防止膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の反射防止膜の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は同反射防止膜の実施例１の層構成を示す表であり、（ｂ）は実施例１の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。
【図３】（ａ）は比較例１の反射防止膜の層構成を示す表であり、（ｂ）は比較例１の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。
【図４】（ａ）は同反射防止膜の実施例２の層構成を示す表であり、（ｂ）は実施例２の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。
【図５】（ａ）は同反射防止膜の実施例３の層構成を示す表であり、（ｂ）は実施例３の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。
【図６】（ａ）は同反射防止膜の実施例４の層構成を示す表であり、（ｂ）は実施例４の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。
【図７】（ａ）は同反射防止膜の実施例５の層構成を示す表であり、（ｂ）は実施例５の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態について、図１から図７（ｂ）を参照して説明する。図１は、本実施形態の反射防止膜１０の構成を示す図である。
本実施形態の反射防止膜１０は、１．９以上の高屈折率を有する光学ガラス基板１００の面上に、複数の薄膜が５層（奇数層）積層されて形成されたものであり、光学ガラス基板１００に接触する第１層１と、第１層１上に形成される第２層２と、第２層２上に形成される第３層３と、第３層３上に形成される第４層４と、第４層４上に形成される最外層の第５層５とを備えている。
【００１３】
この５つの層のうち、第１層１、第３層３、及び第５層５は、屈折率が１．５以下の低屈折率材料を用いて形成されている。このような低屈折率材料の主なものとしては、MgF2（屈折率１．３８）やSiO2（屈折率１．４６）、及びこれらの材料の少なくともいずれかを含む混合物等を挙げることができる。SiO2の混合物としては、例えばメルク社製の商品名サブスタンスＬ５（屈折率１．４８）等を好適に採用することができる。
【００１４】
第２層２及び第４層４は、屈折率が１．８以上の高屈折率材料を用いて形成されている。このような高屈折率材料としては、チタン（Ti）及びランタン（La）を含むTi/La複合酸化物（LatiOx）や、チタンの酸化物（例えばTiO2）、タンタル（Ta）の酸化物（例えばTa2O5）、ジルコニウム（Zr）の酸化物（例えばZrO2）、セリウム（Ce）の酸化物（例えばCeO2）、ハフニウム（Hf）の酸化物（例えばHfO2）、及びこれらの混合物を挙げることができる。Ti/La複合酸化物としては、例えばメルク社製の商品名サブスタンスＨ４を好適に採用することができる。Ti/La複合酸化物の屈折率は、サブスタンスＨ４の場合、波長５００ｎｍの光に対して２．１程度である。
【００１５】
上述した反射防止膜１０の各層は、光学ガラス基板１００を加熱して行う真空蒸着により好適に積層して形成することが可能である。各層の薄膜を形成する方法としては、真空蒸着のほか、スパッタリング、イオンプレーティング等も適用可能である。
【００１６】
上述のように、低屈折率材料からなる層と、高屈折率材料からなる層とを光学ガラス基板１００側から交互に積層した反射防止膜は、屈折率が１．９以下の屈折率を有するガラス基板に対しては既に使用されている。しかし、高屈折率を有する光学ガラス基板１００に当該反射防止膜を適用しても十分な反射防止効果を得ることは困難である。そこで、屈折率ｎと物理的膜厚ｄとの積で表される第１層１から第３層３の各層の光学的膜厚ｎｄは、それぞれ所定の範囲に最適化されている。
【００１７】
具体的には、反射防止膜１０の設計波長をλとするとき、第１層１の光学膜厚は、（0.10〜0.20）×λ/４、第２層２の光学膜厚は、（0.7〜1.0）×λ/４、第３層３の光学膜厚は、（0.1〜0.32）×λ/４、にそれぞれ設定されている。このようにすることで、４００ｎｍから７００ｎｍの波長域においては、０．５%以下、４４０ｎｍから６５０ｎｍの波長域においては、０．３%以下という好適な平均反射率を実現することができる。
【００１８】
また、上記設定に加えて、第４層４の光学膜厚を（2.3〜2.45）×λ/４、第５層５の光学膜厚を、（1.0〜1.1）×λ/４の範囲内にそれぞれ設定することで、さらに平均反射率が低下し、４４０ｎｍから６５０ｎｍの波長域で平均反射率０．２%以下という、より好適な反射防止効果を得ることが可能である。
【００１９】
本発明の反射防止膜は、上記の例に限られず、５層以上の奇数層からなるものであればよい。例えば、７層や９層構造で形成されてもよい。この場合、第６層以降についても同様に、光学ガラス基板１００側から数えて奇数番目の層は低屈折率材料で形成され、偶数番目の層は高屈折率材料で形成される。したがって、本発明の反射防止膜は、何層構造であっても、低屈折率材料と高屈折率材料との２種類の材料で形成することができる。
【００２０】
続いて、本実施形態の反射防止膜について、実施例を用いてさらに説明する。
（実施例１）
図２（ａ）は、実施例１の反射防止膜の層構成を示す表である。第１層１、第３層３、及び第５層５を形成する低屈折材料としてはMgF2（屈折率１．３８）を用いた。一方、第２層２及び第４層４を形成する高屈折率材料としては上述のサブスタンスＨ４を用いた。設計波長λは５００ｎｍとし、各層の光学膜厚を、λ/４に図２（ａ）に記載の光学的膜厚係数を乗じた値に設定した。
【００２１】
光学ガラス基板１００としては、商品名Ｓ−ＬＡＨ７９（屈折率１．９０、株式会社オハラ製）を使用し、これを３００℃に加熱して、第１層１から第５層５を、順番に電子銃蒸着を用いて、それぞれ上記の光学膜厚となるように成膜した。
【００２２】
（比較例１）
実施例１の反射防止膜と比較するため、屈折率が１．９以下のガラス基板に使用される一般的な５層構成の反射防止膜を作製した。
図３（ａ）は、実施例１の反射防止膜の層構成を示す表である。光学ガラス基板としては、実施例１と同一のＳ−ＬＡＨ７９を使用した。高屈折率材料としてTa2O5とZrO2との９：１混合物（屈折率２．０５）を使用し、低屈折率材料としては、実施例１と同様にMgF2を用いた。
設計波長λは実施例１と同様５００ｎｍとし、各層の光学膜厚を、λ/４に図３（ａ）に記載の光学的膜厚係数を乗じた値に設定して、真空蒸着法により各層を成膜して比較例１の反射防止膜を得た。
【００２３】
上記実施例１及び比較例１の反射防止膜について、反射防止特性を検討した結果を以下に示す。
図２（ｂ）及び図３（ｂ）は、それぞれ実施例１及び比較例１の反射防止特性を示すグラフである。図２（ｂ）に示すように、実施例１の反射防止膜１０では、４００ｎｍから７００ｎｍの全域反射率が０．５％以下であり、４４０ｎｍから６５０ｎｍの波長域における平均反射率は０．１６％と良好な反射防止特性が得られた。
一方、従来の反射防止膜をそのまま高屈折率を有する光学ガラス基板１００に適用した比較例１においては、図３（ｂ）に示すように、４００ｎｍから７００ｎｍの全域反射率が１．５％以下、４４０ｎｍから６５０ｎｍの波長域における平均反射率は０．３５％と、いずれも本実施例１と比べると反射防止効果は低かった。
【００２４】
以上のように、本実施形態の反射防止膜によれば、屈折率が１．９以上の高屈折率の光学ガラス基板１００に適用した場合も良好な反射防止性能を発揮する反射防止膜を高屈折率材料と低屈折率材料との２種類の材料で形成することが可能である。したがって、材料数の減少により、より低コストで製造することが可能になり、高屈折率の光学ガラス基板１００に適用可能な反射防止膜としては、よりコストパフォーマンスに優れたものとすることができる。
【００２５】
続いて、実施例１と異なる膜厚及び膜材料構成の反射防止膜について、実施例２から５を用いて説明する。
（実施例２）
図４（ａ）に実施例２の反射防止膜の層構成を示す。設計波長λ及び各層を構成する材料は実施例１と同一であり、各層の光学膜厚は、λ／４に図４（ａ）記載の光学的膜厚係数を乗じた値となるように設定した。
光学ガラス基板１００としては、実施例１のものよりも高い屈折率を有する商品名Ｋ−ＰＳＦｎ２１４（屈折率２．１４３、株式会社住田光学製）を使用し、真空蒸着によって成膜を行った。
図４（ｂ）は実施例２の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。４００ｎｍから７００ｎｍの全域反射率は０．５％以下であり、４４０ｎｍから６５０ｎｍの波長域における平均反射率は０．１７％と良好な反射防止特性が確保されていた。
【００２６】
（実施例３）
図５（ａ）に実施例３の反射防止膜の層構成を示す。設計波長λ及び第１層１、第３層３、及び第５層５を構成する材料は実施例１と同一である。第２層２及び第４層４を形成する高屈折率材料として、比較例１と同一のTa2O5とZrO2との９：１混合物を用いた。各層の光学膜厚は、λ／４に図５（ａ）記載の光学的膜厚係数を乗じた値となるように設定した。
光学ガラス基板１００としては、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）からなるもの（屈折率２．３：株式会社山寿セラミックス製）を使用し、真空蒸着によって成膜を行った。
図５（ｂ）は実施例３の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。４００ｎｍから７００ｎｍの全域反射率は０．５％以下であり、４４０ｎｍから６５０ｎｍの波長域における平均反射率は０．２％と良好な反射防止特性が確保されていた。したがって、比較例１と同じ材料を用いても各層の膜厚を最適化することによって、高屈折率の光学ガラス基板１００に好適に適用可能な反射防止膜１０を構成することができることが示された。
【００２７】
（実施例４）
図６（ａ）に実施例４の反射防止膜の層構成を示す。設計波長λは実施例１と同一とし、光学ガラス基板１００は実施例２と同一のものを使用した。
第１層１、第３層３、及び第５層５を構成する低屈折率材料として、二酸化ケイ素（SiO2、屈折率１．４６）を使用し、第２層２及び第４層４を形成する高屈折率材料として、Ta2O5（屈折率２．１）を使用した。各層の光学膜厚は、λ／４に図６（ａ）記載の光学的膜厚係数を乗じた値となるように設定し、真空蒸着によって成膜を行った。
図６（ｂ）は実施例４の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。４００ｎｍから７００ｎｍの全域反射率は０．５％以下であり、４４０ｎｍから６５０ｎｍの波長域における平均反射率は０．３％と良好な反射防止特性が確保されていた。
【００２８】
（実施例５）
図７（ａ）に実施例５の反射防止膜の層構成を示す。設計波長λ、高屈折率材料、及び低屈折率材料は実施例１と同一とし、各層の光学膜厚は、λ／４に図７（ａ）記載の光学的膜厚係数を乗じた値となるように設定した。光学ガラス基板１００としては、実施例１と同一のものを使用し、真空蒸着によって成膜を行った。
図７（ｂ）は実施例５の反射防止膜の反射防止特性を示すグラフである。４００ｎｍから７００ｎｍの全域反射率は１．０％以下であり、４００ｎｍから７００ｎｍの波長域における平均反射率は０．３５％と良好な反射防止特性が確保されていた。したがって、本発明の反射防止膜は、少なくとも第１層１ないし第３層３の光学膜厚が所定範囲内に設定されれば、良好な反射防止特性を発揮することが確認された。
【符号の説明】
【００２９】
１  第１層
２  第２層
３  第３層
４  第４層
５  第５層
１０  反射防止膜
１００  光学ガラス基板
【図１】
2010271404.tif 000003
【図２】
2010271404.tif 000004
【図３】
2010271404.tif 000005
【図４】
2010271404.tif 000006
【図５】
2010271404.tif 000007
【図６】
2010271404.tif 000008
【図７】
2010271404.tif 000009