(57)【要約】【課題】高温に曝露された場合でも、クラックが入り難いという優れた耐熱性を有する光学素子、撮像装置、電子機器、光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】光学素子１は、光学基材１１と、光学基材１１に積層された中間層１２と、中間層１２に積層された反射防止膜１３とを備える。光学基材１１は耐熱性樹脂で形成され、中間層１２の厚さは１μｍ以上、中間層１２のヤング率は光学基材１１のヤング率の１４倍以上、中間層１２の熱膨張係数は反射防止膜１３の熱膨張係数と同程度としてある。中間層１２は、酸化物、窒化物、弗化物、硫化物のいずれか一つ、もしくはこれらの化合物で構成される無機材料で形成してある。【選択図】図１
2010072451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学基材と、該光学基材に積層された中間層と、該中間層に積層された反射防止膜とを備える光学素子であって、
前記光学基材は耐熱性樹脂で形成され、前記中間層の厚さは１μｍ以上、前記中間層のヤング率は前記光学基材のヤング率の１４倍以上、前記中間層の熱膨張係数は前記反射防止膜の熱膨張係数と同程度としてあること
を特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子であって、
前記中間層は、酸化物、窒化物、弗化物、硫化物のいずれか一つ、もしくはこれらの化合物で構成される無機材料で形成してあること
を特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学素子であって、
前記中間層の熱膨張係数は、前記光学基材の熱膨張係数に対して１／１０以下であること
を特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の光学素子であって、
前記中間層のヤング率は、前記反射防止膜のヤング率に対して同程度以上であること
を特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の光学素子であって、
前記耐熱性樹脂は、加熱によってヤング率が低下する特性を有すること
を特徴とする光学素子。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の光学素子であって、
前記光学基材の屈折率をｎ１、前記中間層の屈折率をｎ２としたとき、（ｎ１−ｎ２の絶対値）≦（０．１×ｎ１）の関係を有すること
を特徴とする光学素子。
【請求項７】
光を入射させる光学素子と、該光学素子を透過した光を受光して光電変換する光電変換素子と、該光電変換素子を実装した実装基材とを備える撮像装置であって、
前記光学素子は、請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の光学素子であること
を特徴とする撮像装置。
【請求項８】
光学素子または撮像装置を備える電子機器であって、
前記光学素子は、請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の光学素子であり、前記撮像装置は、請求項７に記載の撮像装置であること
を特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の光学素子の製造方法であって、
前記光学基材に前記中間層を積層する中間層積層工程と、前記中間層に前記反射防止膜を積層する反射防止膜積層工程とを備え、
前記中間層積層工程で、前記中間層は、前記光学基材を１００℃以上で前記光学基材の融点以下あるいは熱分解温度以下の温度に加熱した状態で成膜して積層されること
を特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学基材、中間層、反射防止膜が順次積層された光学素子、このような光学素子を備える撮像装置、このような光学素子または撮像装置を備える電子機器、およびこのような光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子としての樹脂製レンズは、軽量、耐衝撃性、加工容易性などの利点を有することから、例えば、眼鏡用レンズ、カメラ用レンズなどの光学部品としての適用が可能であり、急速に普及をしている。中でも、携帯電話用カメラモジュールなどに適用される小型の樹脂製レンズでは、樹脂製レンズを組み込んだカメラモジュールの状態で、後の工程処理を施すことが可能となる技術開発が望まれている。
【０００３】
例えば、後の工程処理として半田をリフローするリフロー処理工程などが存在することから、樹脂製レンズに耐熱性を持たせる技術が求められている。つまり、樹脂製レンズが高温に曝露されても特性が変化しないような耐熱性樹脂の開発が進められてきた。
【０００４】
しかし、上述したとおり、例えばカメラモジュール全体をまとめた状態で後の工程処理を施したいという要求があることから、樹脂製レンズのみに耐熱性を持たせただけでは不十分である。すなわち、樹脂製レンズ上に施したハードコートや反射防止（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）膜（反射防止膜）といった各種コーティング層についても、樹脂製レンズと同様に後の工程処理での加熱に対する耐熱性が問題になる。
【０００５】
特に反射防止膜については、無機材料からなる薄膜であることが多いことから、樹脂材料で形成されたレンズ基材（樹脂製レンズ）との熱膨張係数の差は非常に大きくなる。その結果として、高温に曝露されたとき、レンズ基材と反射防止膜との間に大きな熱応力が働き、反射防止膜にクラックが入ってしまうという問題点がある。
【０００６】
また、環境温度が昇温した場合に生じる熱応力への対策として反射防止膜とレンズ基材との間にハードコート層を導入する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図６は、従来例１に係る光学素子の構造の断面状態を示す断面図である。
【０００８】
特許文献１に記載された従来例１に係る光学素子１０１は、レンズ基材１１１、プライマー層１１２ｆ、ハードコート層１１２ｓ、反射防止膜１１３を順次積層してある。ハードコート層１１２ｓは、レンズ基材１１１から反射防止膜１１３に向かって熱膨張係数が小さくなるように内部に熱膨張係数の分布を有することによって熱応力を小さくしようとしている。
【０００９】
反射防止膜１１３とレンズ基材１１１との間に挿入されるハードコート層１１２ｓは、無機材料と有機材料のハイブリッド材料にグラデーションをつけて成膜される。つまり、ハードコート層１１２ｓの熱膨張係数は、レンズ基材１１１との界面においてはレンズ基材１１１の熱膨張係数に近く、反射防止膜１１３との界面においては反射防止膜１１３の熱膨張係数に近くなるように、膜厚方向での熱膨張係数の分布を構成している。
【００１０】
この構成とすることで、従来例１に係る光学素子１０１は、反射防止膜１１３の熱膨張係数とレンズ基材１１１の熱膨張係数との差による熱応力の影響を緩和することができるとしている。
【００１１】
また、眼鏡レンズ上に積層させる反射防止膜自体を無機薄膜と有機薄膜の多層構造とすることによって熱膨張係数差を緩和し、耐熱性を付与するという技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）
図７は、従来例２に係る光学素子の構造の断面状態を示す断面図である。
【００１２】
特許文献２に記載された従来例２に係る光学素子１０１は、レンズ基材１１１、ハードコート層１１２ｓ、反射防止膜１１３を順次積層してある。なお、反射防止膜１１３は、少なくとも１層の無機層１１３ｆ、無機層１１３ｆに積層された少なくとも１層の有機層１１３ｓを有する。無機層１１３ｆ、有機層１１３ｓを積層することで、無機層のみからなる場合と比較して耐熱性が高く、かつ反射防止性能の高い光学素子１０１を実現できるとしている。
【００１３】
しかし、従来例１、従来例２に係る光学素子１０１では、使用上の環境温度として想定した１００℃程度までの耐熱性しか考慮されていない（特許文献１の段落００４２ないし段落００４４参照。特許文献２の段落００６４参照。）。したがって、耐熱温度としては１００℃程度が設定されているに過ぎない。
【００１４】
一般的に高温にするほど熱膨張係数は単純に増大する。また、半田リフローなどの２００℃を超えるような高温環境に曝露される場合には、その温度がガラス転移温度を超える場合もあり、その場合熱膨張係数は急峻に増大し、室温での値と比較して倍程度の値を持つような場合も少なくない。
【００１５】
したがって、１００℃程度を超える高温では、熱膨張によってコーティング層（プライマー層１１２ｆ、ハードコート層１１２ｓ）とレンズ基材１１１との間に生じる熱応力とが１００℃程度におけるものよりも更に大きくなることから、従来例１、従来例２に開示された技術によっては反射防止膜１１３に生じるクラックを回避することができないという問題がある。
【００１６】
また、従来例１、従来例２では、ハードコート層１１２ｓによって、光学素子１０１としての性能・性質についても変化が生じることから、光学素子１０１の性能・性質を維持するためにはハードコート層１１２ｓの膜厚・材質に合わせて反射防止膜の設計をその都度やりなおす必要が生じるという問題がある。
【特許文献１】特開２００７−１５６３４２号公報
【特許文献２】特開２００７−７８７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述したとおり、従来技術では、１００℃を超えるような高温（例えばリフロー温度）での耐熱性に関し、光学基材および反射防止膜に対する中間層の相関関係についての検討、研究が十分されていないことから十分な耐熱性を得るには至っていない。
【００１８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、光学基材、中間層、反射防止膜の３層構造を有する光学素子であって、光学基材、中間層、反射防止膜の３層相互間の特性を規定することによって、例えばリフロー温度のような高温に曝露された場合でも、クラック（その他の変形も含めて単にクラックという。）が入り難いという優れた耐熱性を有する光学素子を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、本発明に係る光学素子を備える撮像装置とすることによって、優れた耐熱性を備えた撮像装置を提供することを他の目的とする。
【００２０】
また、本発明は、本発明に係る光学素子または撮像装置を備える電子機器とすることによって、優れた耐熱性を備えた電子機器を提供することを他の目的とする。
【００２１】
また、本発明は、本発明に係る光学素子を製造する光学素子の製造方法であって、中間層を積層するときに光学基材を１００℃以上で光学基材の融点あるいは熱分解温度以下の温度に加熱した状態とすることによって、中間層の膜質を制御して優れた耐熱性を有する光学素子の製造方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る光学素子は、光学基材と、該光学基材に積層された中間層と、該中間層に積層された反射防止膜とを備える光学素子であって、前記光学基材は耐熱性樹脂で形成され、前記中間層の厚さは１μｍ以上、前記中間層のヤング率は前記光学基材のヤング率の１４倍以上、前記中間層の熱膨張係数は前記反射防止膜の熱膨張係数と同程度としてあることを特徴とする。
【００２３】
この構成により、光学素子が高温曝露された場合、光学基材の伸びを中間層との界面で抑制することが可能となり、光学基材から反射防止膜へ伝わる熱応力を小さくすることが可能となることから、さらに大きい耐熱性を反射防止膜に持たせて、反射防止膜にクラックが発生することを防止することができる。
【００２４】
また、本発明に係る光学素子では、前記中間層は、酸化物、窒化物、弗化物、硫化物のいずれか一つ、もしくはこれらの化合物で構成される無機材料で形成してあることを特徴とする。
【００２５】
この構成により、中間層のヤング率を光学基材よりも大きな値に設定すること、中間層の熱膨張係数を反射防止膜と同程度に小さい熱膨張係数とすること、また、中間層に可視領域で透明性を持たせることが容易に可能となる。つまり、中間層に無機材料を適用することによって、光学素子の光学特性を変化させずに耐熱性を向上させることが可能となり、また、材料の選択肢が増えることから、安価に大量生産することが可能で工業的にも有利な材料を選択することが可能になる。
【００２６】
また、本発明に係る光学素子では、前記中間層の熱膨張係数は、前記光学基材の熱膨張係数に対して１／１０以下であることを特徴とする。
【００２７】
この構成により、光学素子が高温曝露された場合、光学基材の伸長の影響を受ける中間層の伸長量を大幅に低減することができることから、反射防止膜の伸長量を抑制することが可能となるので、反射防止膜にかかる熱応力を小さくし、結果として反射防止膜の耐熱温度を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明に係る光学素子では、前記中間層のヤング率は、前記反射防止膜のヤング率に対して同程度以上であることを特徴とする。
【００２９】
この構成により、光学素子が高温曝露された場合、特に反射防止膜と中間層との間に働く熱応力を小さくすることが可能となる。
【００３０】
また、本発明に係る光学素子では、前記耐熱性樹脂は、加熱によってヤング率が低下する特性を有することを特徴とする。
【００３１】
この構成により、光学素子が高温曝露された場合、光学基材と中間層との間に生じる熱応力の値を低く維持することが可能となるので、反射防止膜にかかる熱応力を小さくすることが可能となり、結果として、反射防止膜の耐熱温度を向上させることができる。
【００３２】
また、本発明に係る光学素子では、前記光学基材の屈折率をｎ１、前記中間層の屈折率をｎ２としたとき、（ｎ１−ｎ２の絶対値）≦（０．１×ｎ１）の関係を有することを特徴とする。
【００３３】
この構成により、反射防止膜によって得られた反射防止特性が損なわれないように、反射防止膜と中間層、および光学基材と中間層との間での反射率を小さくすることが可能となる。
【００３４】
また、本発明に係る撮像装置は、光を入射させる光学素子と、該光学素子を透過した光を受光して光電変換する光電変換素子と、該光電変換素子を実装した実装基材とを備える撮像装置であって、前記光学素子は、本発明に係る光学素子であることを特徴とする。
【００３５】
この構成により、実装基材に光電変換素子を例えば半田によって実装するときのリフロー温度による光学素子への影響を抑制して光学素子の不良の発生を防止することが可能となるので、光学素子の特性の変動、劣化を防止して信頼性と生産性の高い撮像装置とすることができる。
【００３６】
また、本発明に係る電子機器は、光学素子または撮像装置を備える電子機器であって、前記光学素子は、本発明に係る光学素子であり、前記撮像装置は、本発明に係る撮像装置であることを特徴とする。
【００３７】
この構成により、光学素子または撮像装置を組み込んで実装した電子機器の内部で、光学素子または撮像装置が放熱性の低い状態で稼動する場合でも、光学素子または撮像装置の特性の変動、劣化を防止して信頼性の高い電子機器とすることが可能となる。
【００３８】
また、本発明に係る光学素子の製造方法は、前記光学基材に前記中間層を積層する中間層積層工程と、前記中間層に前記反射防止膜を積層する反射防止膜積層工程とを備え、前記中間層積層工程で、前記中間層は、前記光学基材を１００℃以上で前記光学基材の融点以下あるいは熱分解温度以下の温度に加熱した状態で成膜して積層されることを特徴とする。
【００３９】
この構成により、従来の低温度での積層方法に比較して相対的に高温度で中間層を形成できることから、中間層の膜質を向上させ、中間層のヤング率を光学基材のヤング率より大きくし、中間層の熱膨張係数を光学基材の熱膨張係数より小さく設定することが可能となるので、優れた耐熱性を有する光学素子を製造することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係る光学素子によれば、光学基材と、該光学基材に積層された中間層と、該中間層に積層された反射防止膜とを備える光学素子であって、前記光学基材は耐熱性樹脂で形成され、前記中間層の厚さは１μｍ以上、前記中間層のヤング率は前記光学基材のヤング率の１４倍以上、前記中間層の熱膨張係数は前記反射防止膜の熱膨張係数と同程度としてあることから、光学素子が高温曝露された場合、光学基材の伸びを中間層との界面で抑制することが可能となり、光学基材から反射防止膜へ伝わる熱応力を小さくすることが可能となるので、さらに大きい耐熱性を反射防止膜に持たせて、反射防止膜にクラックが発生することを防止することができるという効果を奏する。
【００４１】
また、本発明に係る撮像装置によれば、光を入射させる光学素子と、該光学素子を透過した光を受光して光電変換する光電変換素子と、該光電変換素子を実装した実装基材とを備える撮像装置であって、前記光学素子は、本発明に係る光学素子であることから、実装基材に光電変換素子を例えば半田によって実装するときのリフロー温度による光学素子への影響を抑制して光学素子の不良の発生を防止することが可能となるので、光学素子の特性の変動、劣化を防止して信頼性と生産性の高い撮像装置とすることができるという効果を奏する。
【００４２】
また、本発明に係る電子機器によれば、光学素子または撮像装置を備える電子機器であって、前記光学素子は、本発明に係る光学素子であり、前記撮像装置は、本発明に係る撮像装置であることから、光学素子または撮像装置を組み込んで実装した電子機器の内部で、光学素子または撮像装置が放熱性の低い状態で稼動する場合でも、光学素子または撮像装置の特性の変動、劣化を防止して信頼性の高い電子機器とすることが可能となるという効果を奏する。
【００４３】
また、本発明に係る光学素子の製造方法によれば、前記光学基材に前記中間層を積層する中間層積層工程と、前記中間層に前記反射防止膜を積層する反射防止膜積層工程とを備え、前記中間層積層工程で、前記中間層は、前記光学基材を１００℃以上で前記光学基材の融点以下あるいは熱分解温度以下の温度に加熱した状態で成膜して積層されることから、従来の低温度での積層方法に比較して相対的に高温度で中間層を形成でき、中間層の膜質を向上させ、中間層のヤング率を光学基材のヤング率より大きくし、中間層の熱膨張係数を光学基材の熱膨張係数より小さく設定することが可能となるので、優れた耐熱性を有する光学素子を製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４５】
＜実施の形態１＞
図１ないし図４に基づいて、本実施の形態に係る光学素子およびその製造方法について説明する。
【００４６】
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学素子の構造の断面状態を示す断面図である。
【００４７】
本実施の形態に係る光学素子１は、光学基材１１と、光学基材１１に積層された中間層１２と、中間層１２に積層された反射防止膜１３とを備える構造としてある。つまり、中間層１２と光学基材１１との相関関係、および中間層１２と反射防止膜１３との相関関係を規定することによって、反射防止膜１３での熱応力を抑制し、耐熱性を有する光学素子１を実現することが可能となる。
【００４８】
なお、光学素子１は、例えばレンズ状に成形され、撮像装置２（実施の形態２参照）の撮像用レンズなどとして利用される。つまり、樹脂製レンズなど必要に応じて適宜の形状に成形されるが、説明および理解を容易にするために平板状として説明する。
【００４９】
光学基材１１に対する条件は、耐熱性樹脂（例えば、熱硬化型シリコーン樹脂などの耐熱性が高い樹脂。）で形成されていることである。具体的には、熱硬化性樹脂であれば熱分解温度、熱可塑性樹脂であれば融点が例えば２００℃以上であるような材料である。つまり、本願発明が課題を解決する対象としている高温での光学特性を維持できることが必要である。
【００５０】
なお、本願でいう高温とは、光学素子１に対して通常の状態では印加されない温度を想定している。具体的には、光学素子１を撮像装置２に実装するときの半田のリフロー温度（例えば２００℃を超える。）、あるいは光学素子１を電子機器（実施の形態３参照）に実装するときに印加される温度（半田のリフロー温度と同程度の温度が印加される場合がある。）、さらには撮像装置／電子機器に実装された光学素子１が放熱性の低い状態で稼動する場合の異常に高い環境温度（放熱性の状態、周囲の電子部品の動作状態などによって半田のリフロー温度と同程度の温度が印加される場合がある。）などを高温という。したがって、耐熱性とは、上述したとおり、熱分解温度、融点が例えば約２００℃以上の温度であることを意味する。
【００５１】
光学素子１（光学基材１１／中間層１２／反射防止膜１３の３層を備える積層構造）では、光学基材１１のヤング率、熱膨張係数、および、中間層１２のヤング率、熱膨張係数、膜厚によって反射防止膜１３に生じる熱応力が変動する。したがって、個々の特性の相関関係に起因して生じる耐熱性を制御するためには、光学基材１１／中間層１２／反射防止膜１３が有する個々の特性の相関関係と耐熱性との関係（関連性、影響度）を把握して規定することが重要となる。
【００５２】
本実施の形態では、光学基材１１／中間層１２／反射防止膜１３の３層に対して有限要素法を適用し、個々の特性と得られる耐熱性との関係を抽出することによって、要求される耐熱性を実現する上で必要となる個々の特性を規定した。なお、個々の特性と得られる耐熱性との関係を把握するに際し、計算機によるシミュレーション手法を適用した。
【００５３】
つまり、光学基材１１／中間層１２／反射防止膜１３という積層構造を有する光学素子１を計算機上で再現し、有限要素法を用いて反射防止膜１３に生じる熱応力を温度との関係で抽出した。
【００５４】
熱応力の値としては、反射防止膜１３の中央部分において生じる値を採用した。このとき、反射防止膜１３は中間層１２、光学基材１１に比較して十分に薄く（具体的には、中間層１２の膜厚の１／５以下とした。）、膜厚方向（積層方向）に応力分布は生じていないものとした。また、シミュレーションを適用する試料の特性は、光学素子１を構成する材料の特性（素材の性質、形状など）を考慮して次のとおりとした。
【００５５】
光学基材１１については、形状は５ｍｍ角、厚さ２ｍｍの平板とし、ヤング率は０．５ＧＰａ（Ｐａ：パスカル）、熱膨張係数は１００ｐｐｍ／Ｋ（ｐｐｍ：ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ。Ｋ：ケルビン）とした。
【００５６】
光学基材１１上に積層した中間層１２については、熱膨張係数は１０ｐｐｍ／Ｋ、膜厚は１μｍ、５μｍ、１０μｍの３種類、ヤング率は１０ＧＰａ、７０ＧＰａ、２００ＧＰａの３種類とした。
【００５７】
また、中間層１２上に積層した反射防止膜１３については、膜厚は２００ｎｍ、ヤング率は１０ＧＰａ、熱膨張係数は１０ｐｐｍ／Ｋとした。
【００５８】
熱膨張係数については、光学基材１１の熱膨張係数に対して中間層１２および反射防止膜１３の熱膨張係数は予め小さいものを選定してある（具体的な条件については、後述する。）。つまり、光学基材１１の伸長に対して中間層１２および反射防止膜１３の伸長を抑制させるためである。
【００５９】
上述した光学基材１１の条件を満たすような材料としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリイミドアミド（ＰＡＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、シリコーン樹脂などがある。また、これらの材料の２種類以上をハイブリッドにした材料を用いることも可能である。
【００６０】
光学基材１１の材料は、中間層１２と比較してヤング率が低いものが望ましい。具体的には中間層１２のヤング率に対して光学基材１１のヤング率は１／１４程度もしくはそれ以下であることが望ましく、また、できるだけ低い方が望ましい。換言すれば、中間層１２のヤング率は、光学基材１１のヤング率の１４倍以上であることが望ましい。
【００６１】
つまり、光学基材１１のヤング率に対する中間層１２のヤング率の倍数が低い場合には、光学素子１が高温曝露されたとき、中間層１２が光学基材１１の伸長に追随してしまい、結果として反射防止膜１３に対して大きな熱応力を印加してしまうからである。中間層１２のヤング率を光学基材１１のヤング率に比較して大幅に高くすることで、光学基材１１の伸長による影響を抑制し、反射防止膜１３に発生する熱応力を小さくすることができる。なお、１４倍という数値の具体的な理由は、後に示す実施例に基づいて説明する。
【００６２】
また、中間層１２の厚さは１μｍ以上であることが望ましい。つまり、光学素子１が高温曝露された場合、光学基材１１と中間層１２との間に発生する熱応力について、中間層１２が厚いほどその熱応力を膜厚方向に広く分散させることが可能となることから、熱応力自体の値を低く抑えることができ、また、中間層１２と反射防止膜１３との界面に生じる熱応力をさらに小さく抑制することができるからである。なお、１μｍという数値の具体的な理由は、図２に示す特性グラフに基づいてさらに説明する。
【００６３】
また、中間層１２の熱膨張係数は反射防止膜１３の熱膨張係数と同程度であることが望ましい。理由は、高温曝露時に中間層１２と反射防止膜１３との界面に発生する熱応力を小さくするためである。
【００６４】
中間層１２の熱膨張係数は、光学基材１１に対しては小さい方が望ましい。具体的には、中間層１２の熱膨張係数は、光学基材１１の熱膨張係数に対して１／１０以下であることが望ましい。
【００６５】
この構成により、光学素子１が高温曝露された場合、光学基材１１の伸長の影響を受ける中間層１２の伸長量を大幅に低減することができることから、反射防止膜１３の伸長量を抑制することが可能となるので、反射防止膜１３にかかる熱応力を小さくし、結果として反射防止膜１３の耐熱温度を向上させることができる。つまり、発生する熱応力を中間層１２に集中させることが可能となるので、反射防止膜１３に与える影響を低減することができる。
【００６６】
なお、中間層１２の熱膨張係数を光学基材１１の熱膨張係数１／１０以下とするのは、中間層１２の熱膨張係数を光学基材１１の熱膨張係数の１割程度以下に抑制しておけば、光学基材１１からの熱膨張による影響を確実に抑制することが可能となるからである。
【００６７】
換言すれば、光学素子１が加熱された場合、光学基材１１が伸長したときでも中間層１２の追随量を抑制して小さくすることが可能となり、結果として反射防止膜１３の伸長量を小さくすることができる。つまり、反射防止膜１３にかかる熱応力を小さくし、結果として反射防止膜１３の耐熱温度を向上させることが可能となる。
【００６８】
また、中間層１２は、後述するとおり、無機材料で構成することが望ましい。つまり、無機材料の中間層１２と有機材料の光学基材１１との組み合わせとした場合、適用可能な無機材料および有機材料の一般的な熱膨張係数を考慮すれば、中間層１２の熱膨張係数／光学基材１１の熱膨張係数＝１／１０以下のレベルとなる。したがって、中間層１２の熱膨張係数を光学基材１１の熱膨張係数１／１０以下としておくことが望ましい。
【００６９】
また、耐熱性樹脂などの樹脂材料は、一般に温度によってヤング率が変化する。したがって、光学基材１１を構成する耐熱性樹脂は、加熱される場合に、加熱によって（つまり、温度上昇に伴って）ヤング率が減少していく特性を有する材料であることが望ましい。
【００７０】
この構成により、光学素子１が高温曝露された場合、光学基材１１と中間層１２との間に生じる熱応力の値を低く維持することが可能となるので、反射防止膜１３にかかる熱応力を小さくすることが可能となり、結果として、反射防止膜１３の耐熱温度を向上させることができる。
【００７１】
上述したとおり、本実施の形態に係る光学素子１では、積層構造の相関関係を規定するパラメータとして、中間層１２の厚さは１μｍ以上、中間層１２のヤング率は光学基材１１のヤング率の１４倍以上、中間層１２の熱膨張係数は反射防止膜１３の熱膨張係数と同程度としてあることが望ましい。
【００７２】
この構成により、光学素子１が高温に曝露された場合、光学基材１１の伸びを中間層１２との界面で抑制することが可能となり、光学基材１１から反射防止膜１３へ伝わる熱応力を小さくすることが可能となることから、さらに大きい耐熱性を反射防止膜１３に持たせて、反射防止膜１３にクラックが発生することを防止することができる。
【００７３】
また、中間層１２のヤング率は、反射防止膜１３のヤング率に対して同程度以上であることが望ましい。この構成により、光学素子１が高温曝露された場合、特に反射防止膜１３と中間層１２との間に働く熱応力を小さくすることが可能となる。
【００７４】
中間層１２のヤング率を反射防止膜１３のヤング率に対して同程度以上とする理由は、光学素子１が高温曝露された場合、中間層１２と反射防止膜１３との界面に生じる熱応力を小さくすることで、反射防止膜１３のクラッキングを防ぐことが可能となるからである。
【００７５】
中間層１２の材料の屈折率は、光学基材１１の屈折率に対して差が小さいことが望ましい。理由は、中間層１２と光学基材１１との界面における反射を抑制するためであり、光学素子１全体での性能を劣化させないためには重要である。
【００７６】
光学基材１１の屈折率をｎ１、中間層１２の屈折率をｎ２としたとき、光が垂直に入射する場合の反射率Ｒは以下の式（１）で決まる。
【００７７】
Ｒ＝（（ｎ１−ｎ２）の２乗）／（（ｎ１＋ｎ２）の２乗）・・・（１）
したがって、反射率Ｒを小さくするために２種類の材料（光学基材１１、中間層１２）間での屈折率差（（ｎ１−ｎ２）の絶対値）を小さくする必要がある。屈折率差の具体的な値としては、屈折率差について以下の式（２）が成立する程度であることが望ましい。
【００７８】
（ｎ１−ｎ２）の絶対値≦（０．１×ｎ１）・・・（２）
つまり、屈折率差を光学基材１１の屈折率ｎ１の１割程度に抑制することが望ましい。屈折率ｎ１の１割程度に中間層１２と光学基材１１との間の屈折率差が小さければ、中間層１２と光学基材１１とを一体の光学基材と見なすことができるようになる。
【００７９】
また、反射防止膜１３の屈折率は、光学基材１１の屈折率ｎ１を考慮して設計されるので、反射防止膜１３と中間層１２との界面での反射も小さくなる。したがって、中間層１２を設けることによって反射防止膜１３の設計を変える必要は生じないか、もしくはあっても微小な変更に留めることが可能となる。
【００８０】
つまり、式（２）の関係を持たせることによって、反射防止膜１３によって得られた反射防止特性が損なわれないように、反射防止膜１３と中間層１２、および光学基材１１と中間層１２との間での反射率を小さくすることが可能となる。
【００８１】
本実施の形態に係る光学素子１は、上述したとおり、光学基材１１、中間層１２、反射防止膜１３の積層構造としてあり、光学基材１１に中間層１２を積層する中間層積層工程と、中間層１２に反射防止膜１３を積層する反射防止膜積層工程とを備える。各工程の詳細な条件については、後述する実施例に関連して説明する。
【００８２】
図２は、図１に示した光学素子での中間層のヤング率と反射防止膜にかかる応力との相関を示す特性グラフである。
【００８３】
同図は、中間層１２のヤング率を横軸とし、反射防止膜１３にかかる応力を縦軸として各試料をパラメータとした特性を示している。具体的には、例えば半田のリフロー温度にほぼ対応する２５０℃で、反射防止膜１３にかかる応力（熱応力）を各試料（中間層１２の膜厚は、１μｍ、５μｍ、１０μｍの３種類。中間層１２のヤング率は、１０ＧＰａ、７０ＧＰａ、２００ＧＰａの３種類。つまり、全部で９種類の試料とした。）に対応させて抽出した結果を示している。
【００８４】
つまり、中間層１２の膜厚１μｍは特性曲線ＣＣａ、膜厚５μｍは特性曲線ＣＣｂ、膜厚１０μｍは特性曲線ＣＣｃで示されている。また、特性曲線ＣＣａ、特性曲線ＣＣｂ、および特性曲線ＣＣｃのそれぞれに対応させて、中間層１２のヤング率１０ＧＰａ、７０ＧＰａ、２００ＧＰａの場合を記号（例：塗りつぶした四角形は、特性曲線ＣＣｃに対応する。）で示している。
【００８５】
なお、同図に参考として記載した特性参照線ＣＣｎは、中間層１２を設けない場合に温度１５０℃で反射防止膜１３にかかる応力を示す。つまり、特性参照線ＣＣｎで示される応力の許容限界以上の応力が印加されると反射防止膜１３にクラックが生じることがある。
【００８６】
また、同図に参考として記載した特性参照点ＣＣｎｐは、中間層１２を設けない場合に温度２５０℃で反射防止膜１３にかかる応力を示す。つまり、中間層１２を設けない場合に温度２５０℃で反射防止膜１３にかかる応力は、約２９０ＭＰａとなり、ほとんどの場合、反射防止膜１３にクラックが生じることとなる。
【００８７】
中間層１２の膜厚をパラメータとする特性曲線ＣＣａ、特性曲線ＣＣｂ、特性曲線ＣＣｃの特性から、反射防止膜１３にかかる応力は、中間層１２のヤング率によって変動することが判明した。すなわち、中間層１２のヤング率が増大するのに伴って反射防止膜１３にかかる応力は小さくなっている。
【００８８】
中間層１２のヤング率の増大に伴って反射防止膜１３にかかる応力が減少する理由は、光学基材１１の熱膨張に伴う応力は、主に光学基材１１と中間層１２との界面部分にかかっていると考えられ、中間層１２のヤング率の増大に伴って光学基材１１の熱膨張が界面部分で抑制されるためと考えられる。
【００８９】
中間層１２の膜厚が１μｍの特性曲線ＣＣａの場合では、ヤング率が約１７０ＧＰａ（グラフ上から読み取った値）であれば反射防止膜１３にかかる応力は特性参照線ＣＣｎを下回っており、２５０℃における耐熱性を確保できることとなる。
【００９０】
同様に、中間層１２の膜厚が５μｍの特性曲線ＣＣｂの場合では、ヤング率が約２０ＧＰａ（グラフ上から読み取った値）であれば反射防止膜１３にかかる応力は特性参照線ＣＣｎを下回っており、２５０℃における耐熱性を確保できることとなる。また、中間層１２の膜厚が１０μｍの特性曲線ＣＣｃの場合では、ヤング率が約１０ＧＰａ以上であれば反射防止膜１３にかかる応力は特性参照線ＣＣｎを下回っており、２５０℃における耐熱性を確保できることとなる。
【００９１】
光学基材１１のヤング率と中間層１２のヤング率の関係についてさらに説明する。
【００９２】
上述したとおり、光学基材１１のヤング率は０．５ＧＰａであり、中間層１２のヤング率は１０ＧＰａ、７０ＧＰａ、２００ＧＰａの３種類としてある。
【００９３】
また、中間層１２の膜厚を１０μｍ（特性曲線ＣＣｃ）としたとき、中間層１２のヤング率が１０ＧＰａ以上（光学基材１１のヤング率０．５ＧＰａの２０倍）であれば反射防止膜１３にかかる応力は特性参照線ＣＣｎより小さくなって十分な耐熱性が得られる。
【００９４】
中間層１２の膜厚を５μｍ（特性曲線ＣＣｂ）としたとき、中間層１２のヤング率が２０ＧＰａ（グラフ上から読み取った値）以上であれば反射防止膜１３にかかる応力は特性参照線ＣＣｎより小さくなって十分な耐熱性が得られる。
【００９５】
中間層１２の膜厚を１μｍ（特性曲線ＣＣａ）としたとき、中間層１２のヤング率が１７０ＧＰａ（グラフ上から読み取った値）以上であれば反射防止膜１３にかかる応力は特性参照線ＣＣｎより小さくなって十分な耐熱性が得られる。
【００９６】
つまり、上述したとおり、反射防止膜１３について、リフロー温度までの耐熱性を付与させたい場合、図２の特性をそのまま理論的に適用すれば、中間層１２のヤング率は、光学基材１１のヤング率（０．５ＧＰａ）の２０倍以上であることが望ましい（中間層１２の膜厚が最大の例である膜厚１０μｍで許容限界値（特性参照線ＣＣｎ）以下の応力を確保できる１０ＧＰａのとき、１０ＧＰａ／０．５ＧＰａ＝２０であり、２０倍以上とすることによって、反射防止膜１３に対して許容限界値以下の応力を確保することができる。）。
【００９７】
また、後に示す実施例において具体的な数値として把握できる数値を適用した場合、一般的な環境温度以上の高温領域における耐熱性を反射防止膜１３に対して付与しようとするのであれば、少なくとも、中間層１２のヤング率は、光学基材１１のヤング率の１４倍以上であることが望ましい。
【００９８】
また、特性曲線ＣＣａ、特性曲線ＣＣｂ、および特性曲線ＣＣｃの相互比較から、反射防止膜１３にかかる応力は、中間層１２の膜厚によって変動することが判明した。すなわち、中間層１２の膜厚が厚くなるに従って反射防止膜１３にかかる応力は逆に小さくなっている。
【００９９】
中間層１２の膜厚の増加に対して反射防止膜１３にかかる応力が減少する理由は、中間層１２の膜厚が大きいほど、光学基材１１によって発生する熱応力を中間層１２の膜厚方向へ長く分散させることができ、結果として中間層１２から反射防止膜１３に印加される熱応力の値が小さくなるためと考えられる。
【０１００】
中間層１２の厚さは１μｍ以上であるとすることについてさらに説明する。
【０１０１】
上述したとおり、中間層１２の膜厚は、１μｍ（特性曲線ＣＣａ）、５μｍ（特性曲線ＣＣｂ）、１０μｍ（特性曲線ＣＣｃ）の３種類としてある。中間層１２の膜厚が１μｍのとき、中間層１２のヤング率が１７０ＧＰａ以上であれば反射防止膜１３にかかる応力は特性参照線ＣＣｎより小さくなって十分な耐熱性が得られる。中間層１２の膜厚が５μｍのとき、中間層１２のヤング率が２０ＧＰａ以上であれば反射防止膜１３にかかる応力は特性参照線ＣＣｎより小さくなって十分な耐熱性が得られる。中間層１２の膜厚が１０μｍのとき、中間層１２のヤング率が１０ＧＰａ以上であれば反射防止膜１３にかかる応力は特性参照線ＣＣｎより小さくなって十分な耐熱性が得られる。
【０１０２】
つまり、上述したとおり、中間層１２の厚さを１μｍ以上とすることによって、反射防止膜１３にかかる応力を特性参照線ＣＣｎより小さくすることが可能となり、十分な耐熱性が得られる。
【０１０３】
したがって、中間層１２のヤング率が高い程、また、中間層１２の膜厚が大きい程、反射防止膜１３に加わる熱応力は小さくできることが判明した。
【０１０４】
上述した結果から、中間層１２に要求される第１条件としては、ヤング率が高いこと（特性曲線ＣＣａ、特性曲線ＣＣｂ、および特性曲線ＣＣｃの横軸特性参照）、熱膨張係数が低いこと、加熱時に光学基材１１との間に生じる熱応力によって伸長し難いこと（光学基材１１に対する中間層１２および反射防止膜１３の熱膨張係数の選定）があげられる。
【０１０５】
また、中間層１２に要求される第２条件としては、一定の厚さを有する膜（厚膜）として成膜できること（特性曲線ＣＣａ、特性曲線ＣＣｂ、および特性曲線ＣＣｃの縦軸特性での膜厚パラメータ参照）、光学基材１１との間に生じる熱応力をその膜の中で十分に分散できることがあげられる。
【０１０６】
なお、本実施の形態で、中間層１２の厚さを１μｍ以上とする具体的な理由は、図２に示す中間層１２のヤング率と反射防止膜１３にかかる応力との関係からも言える。すなわち、反射防止膜１３にかかる応力の許容限界は、中間層１２を設けない場合に温度１５０℃で反射防止膜１３にかかる応力を示す特性参照線ＣＣｎで示される。反射防止膜１３にかかる応力を許容限界より小さい値とするには、特性曲線ＣＣａ（中間層１２の膜厚１μｍ）、特性曲線ＣＣｂ（中間層１２の膜厚５μｍ）、膜厚１０μｍは特性曲線ＣＣｃ（中間層１２の膜厚１０μｍ）の関係が示すとおり、中間層１２の厚さを１μｍ以上（中間層１２のヤング率が２００ＧＰａ）とすれば良いからである。
【０１０７】
さらに、中間層１２に要求される第３条件としては、光学素子１として基本的な特性である透明性を維持できることがあげられる。つまり、透明であって光学素子１としての性質を劣化させない材料で構成されることが必要である。
【０１０８】
一般的に無機材料には、ヤング率を光学基材１１よりも大きな値に設定することができるものが多く、また可視領域で透明となる材料が多い。したがって、中間層１２に要求される第１条件ないし第３条件を満たす材料としては、主に無機材料を適用することが可能である。
【０１０９】
例えばＳｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｗ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｆｅなどの元素から選ばれる１種類以上の元素の酸化物（例：ＳｉＯ2、ＴｉＯ、ＺｒＯ2、Ｇａ2Ｏ3）、窒化物（例：ＳｉＮ、ＡｌＮ）、弗化物（例：ＭｇＦ2、ＬｉＦ）、硫化物（例：ＺｎＳ、ＭｇＳ）のいずれか一つ、もしくはこれらの化合物（例：ＩｎＧａＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ）を適用することが可能である。また、形状としては、上述したとおり薄膜とすることが望ましい。
【０１１０】
この構成により、中間層１２のヤング率を光学基材１１よりも大きな値に設定すること、中間層１２の熱膨張係数を反射防止膜１３と同程度に小さい熱膨張係数とすること、また、中間層１２に可視領域で透明性を持たせることが容易に可能となる。つまり、中間層１２に無機材料を適用することによって、光学素子１の光学特性を変化させずに耐熱性を向上させることが可能となり、また、材料の選択肢が増えることから、安価に大量生産することが可能で工業的にも有利な材料を選択することが可能になる。
【０１１１】
なお、中間層１２に要求される第１条件ないし第３条件を満たす材料であれば、透明な耐熱性有機材料を用いることも可能である。例えば、光学基材１１と同様な耐熱性樹脂を適用することが可能である。
【０１１２】
中間層１２を光学基材１１上に積層する手法（中間層積層工程）としては、湿式法と乾式法の両方がある。
【０１１３】
湿式法としては、金属の有機化合物からなる前駆体物質を溶媒中に分散させたものを、スピンコート、ディップコート、スプレーコートなどのコーティング手法を用いて光学基材１１上に塗布した後、乾燥処理を施して形成することが可能である。
【０１１４】
また、乾式法としては、無機材料などを抵抗加熱や電子ビーム加熱、イオンプレーティングなどによって蒸着することが可能である。あるいは、金属を含んだ化合物をガスあるいはキャリアガスに溶解させた状態で用いて、化学的に堆積させたり、結晶成長させたりすることが可能である。
【０１１５】
いずれの手法を用いるにあたっても、処理温度は、光学基材１１の熱分解温度あるいは融点を超えてはならない。しかし、一般的に処理温度が高い程膜質が良好となる成膜手法が多いことから、処理温度はそれらのトレードオフを考慮して設定することとなる。つまり、熱分解温度や融点を超えず、かつなるべく高い処理温度を設定することによって良好な膜質を持った中間層１２を安定して得ることが可能となる。
【０１１６】
すなわち、本実施の形態に係る光学素子１の製造方法は、光学基材１１に中間層１２を積層する中間層積層工程と、中間層１２に反射防止膜１３を積層する反射防止膜積層工程とを備え、中間層積層工程で、中間層１２は、光学基材１１を１００℃以上で光学基材１１の融点あるいは熱分解温度以下の温度に加熱した状態で成膜して積層されることが望ましい。
【０１１７】
なお、光学基材１１の加熱温度を１００℃以上とするのは、一般的な環境温度（周囲温度）の上限として想定される１００℃以上での効果を実現するためである。
【０１１８】
この構成により、従来の低温度での積層方法に比較して相対的に高温度で中間層１２を形成できることから、中間層１２の膜質を向上させ、中間層１２のヤング率を光学基材１１のヤング率より大きくし、中間層１２の熱膨張係数を光学基材１１の熱膨張係数より小さく設定することが可能となるので、優れた耐熱性を有する光学素子１を製造することができる。
【０１１９】
中間層１２を良好の膜質とすることによって、ヤング率をより高く、熱膨張係数をより低く所望の値に操作することが可能となる。光学基材１１は、耐熱性樹脂で形成されているので、従来の樹脂材料と比較してそのトレードオフの領域は広くなり、良好な膜質の中間層１２を得やすいという利点がある。
【０１２０】
中間層１２を形成した後、反射防止膜１３を中間層１２上に形成する（反射防止膜積層工程）。反射防止膜１３は、単層あるいは多層の無機材料からなる薄膜である。反射防止膜１３の材料および成膜手法としては、中間層１２の成膜材料および成膜手法と同様とすることが可能である。
【０１２１】
反射防止膜１３の材料としては、例えばＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2などを適用することが可能である。また、反射防止膜１３の成膜では、中間層１２の積層と同様、光学基材１１の熱分解温度あるいは融点以下の温度で加熱成膜することが可能である。つまり、反射防止膜１３は、光学基材１１および中間層１２を１００℃以上で光学基材１１の融点／熱分解温度以下の温度で加熱して成膜される。
【０１２２】
反射防止膜１３を加熱成膜することによって、反射防止膜１３の膜質を向上させることが可能となる。また、反射防止膜１３の膜内部に残留すると考えられる応力（残留応力／圧縮応力／膜内応力）を加熱成膜の条件によって操作することが可能となるという利点がある。
【０１２３】
つまり、反射防止膜１３を加熱成膜することによって、反射防止膜１３内に常温状態で圧縮応力を発生させることが可能となり、光学素子１が高温曝露された場合、反射防止膜１３にかかる引っ張り方向の熱応力を小さくすることができ、加熱成膜した温度付近において膜内応力を０とすることが可能であると考えられる。すなわち、光学素子１が高温曝露された場合、圧縮応力の残留分によって熱応力にオフセットが入ることとなり、オフセットに応じて光学素子１（反射防止膜１３）の耐熱性を向上させることが可能となる。
【０１２４】
また、反射防止膜１３を中間層１２と同じく無機材料で構成した場合、無機材料は可視領域で透明性を有するものが多いことから、光学素子１に対して都合良く適用することが可能となる。
【０１２５】
以下、本実施の形態に係る具体的な実施例について説明する。本実施の形態の効果を明確にするため、中間層１２を設けない従来例を比較例１とし、本実施の形態に基づく光学素子１としての実施例１、実施例２について説明する。
【０１２６】
光学基材１１は、熱硬化型シリコーン樹脂で形成してある。熱硬化型シリコーン樹脂は、物性として、２００℃以上の熱分解温度を持ち、熱膨張係数は常温で１００ｐｐｍ／Ｋ以下、ガラス転移温度を超えると熱膨張係数は値が倍程度になる。ヤング率は３ＧＰａ程度であった。また、厚さを２ｍｍの平板状に成形したものを試料として用いた。
【０１２７】
比較例１は、中間層１２を形成しないで光学基材に反射防止膜を直接積層した光学素子である。光学基材は、上述したとおり、シリコーン樹脂で形成された厚さ２ｍｍの平板である。低温成膜が可能なイオンアシスト成膜を用いて反射防止膜を光学基材に成膜した。反射防止膜はＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2などの薄膜からなる多層膜であり、合計の厚さは２００ｎｍ程度とした。成膜後に測定した反射率は０．５％（波長λ=５００ｎｍ）程度となり、良好な反射防止性能を持っていることを確認した。
【０１２８】
実施例１は、上述したとおり、光学基材１１、中間層１２、反射防止膜１３の３層構造とした。光学基材１１は、上述したとおり、比較例１と同様であり、シリコーン樹脂で形成された厚さ２ｍｍの平板である。
【０１２９】
光学基材１１に対して、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）の薄膜を重ね塗りすることで中間層１２としてのＳｉＯ2膜を成膜した（中間層積層工程）。ＳＯＧは無機ポリシラザンを主成分としたもので、低温で焼成しても緻密なＳｉＯ2の薄膜を得られるという特徴を有する。
【０１３０】
また、成膜にあたってシリコーン樹脂の平板に対してＯ2プラズマ（酸素プラズマ）による表面親水化処理を行った。プラズマによる表面親水化処理の処理条件は、Ｏ2流量が１２０ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）、プラズマ出力は３００Ｗ、処理時間は１５分とした。表面親水化処理によって表面にＯＨ基が多数形成されることから、本来疎水性であるシリコーン樹脂平板の試料の表面は親水性を持つこととなる。
【０１３１】
表面親水化処理を施した後、上述したＳＯＧの成膜を行った。塗布はディップコートで行い、温度６０℃／湿度８０%ＲＨの恒温槽で１０分間の仮硬化をした。１回のコーティングでは数μｍの膜厚を達成することはできないので、重ね塗りをすることで約５μｍの成膜を行った。仮硬化しながら５μｍを重ね塗りした後、温度６０℃／湿度８０％ＲＨで２４時間の本焼成を行った。
【０１３２】
なお、反射防止膜１３は、比較例１と同様のものを中間層１２に積層した（反射防止膜積層工程）。
【０１３３】
実施例２は、実施例１と基本的には同様であるので、主に異なる事項について説明する。
【０１３４】
表面親水化処理を行った後、低温プラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によってＳｉＯ2を成膜した。成膜に用いたガスの主成分はＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）およびＯ2であり、成膜温度は１２０℃以下である。膜厚は実施例１と同様、５μｍまで成膜を行った（中間層積層工程）。
【０１３５】
なお、反射防止膜１３は、比較例１と同様のものを中間層１２に積層した（反射防止膜積層工程）。
【０１３６】
作成した試料（比較例１、実施例１、実施例２）に対して、特性評価を実施した。特性評価の項目は、耐熱温度およびヤング率とした。
【０１３７】
耐熱温度の評価は、窒素パージしながらリフロー加熱炉でリフロー試験を行い、過渡的な熱応答に対する耐性を調べた。
【０１３８】
図３は、本実施の形態に係る光学素子に対するリフロー試験でのリフロープロファイルを模式的に示すプロファイルダイアグラムである。
【０１３９】
図４は、本実施の形態に係る光学素子の特性評価結果を示す図表である。
【０１４０】
リフロープロファイル（図３）は、加熱時間ｔｒ、最高処理温度Ｔｐｅａｋでの処理時間ｔｐ、冷却時間ｔｆと、これら各時間に対応する温度（処理温度）とで画定される。つまり、加熱時間ｔｒは、室温から最高処理温度Ｔｐｅａｋに到達する時間であり、３分以上とした。処理時間ｔｐは、最高処理温度Ｔｐｅａｋを保持する時間であり、１０秒とした。冷却時間ｔｆは、最高処理温度Ｔｐｅａｋから１００℃に冷却するまでの時間であり、約３０分程度となるように設定した。なお、最高処理温度Ｔｐｅａｋとして、１５０℃（従来例１への対応）、１７５℃、２００℃、２１０℃、２３０℃の５段階の設定値を設定し、それぞれについてリフロー試験を施した。
【０１４１】
冷却した後、試料をリフロー加熱炉から取り出し、試料の表面を光学顕微鏡で観察し、中間層１２および反射防止膜１３にクラックが生じているか否かを確認した。クラックが生じた温度（最高処理温度Ｔｐｅａｋ）から一段階低い最高処理温度Ｔｐｅａｋの設定値を耐熱温度として採用した。例えば、最高処理温度Ｔｐｅａｋを２１０℃としたリフロープロファイルではクラックが発生せず、最高処理温度Ｔｐｅａｋを２３０℃としたリフロープロファイルではクラックが発生した試料に対しては、耐熱温度を２１０℃とする。
【０１４２】
各試料の耐熱温度（図４）は、比較例１では１５０℃、実施例１では２００℃、実施例２では２１０℃であった。
【０１４３】
また、耐熱温度に加え、中間層１２のヤング率を評価した。ヤング率の測定は、微小圧子（バーコビッチ圧子）による押し込み試験を採用し、曲げ弾性率を測定することによって行った。なお、押し込み荷重は０．０２５ｇｆに固定した。
【０１４４】
各試料の中間層１２のヤング率は、実施例１では２０ＧＰａ程度、実施例２では４０ＧＰａであった。つまり、（中間層１２のヤング率）／（光学基材１１のヤング率）＝２０／３〜４０／３＝６．７〜１３．３となる。したがって、制御性、製造工程でのバラツキ（中間層１２の膜厚が薄く形成された場合）、より高い耐熱性の実現性を考慮し、より優れた特性を示す実施例２の結果に対して少数以下を切り上げた値を採用すると、（中間層１２のヤング率）／（光学基材１１のヤング率）＝１４以上とすることがより望ましい。なお、比較例１では中間層が存在しないことから測定値は存在しない。
【０１４５】
図４の特性評価結果から、中間層が無い場合よりもある場合の方が、耐熱温度を向上させることが可能となっている。また、中間層のヤング率が高い場合の方が、耐熱温度を向上させることが可能となっている。
【０１４６】
従来技術を施した比較例１に対して、本実施の形態に係る実施例１、実施例２の方が、同じ材質で構成した光学基材１１を同様に採用した場合でも、耐熱性（耐熱温度）を向上させていることは明白である。また、実施例１と実施例２を比較すると、中間層１２のヤング率が高い方、つまり硬い膜質であるほど、耐熱性が向上していることが分かる。
【０１４７】
＜実施の形態２＞
図５に基づいて、本実施の形態に係る撮像装置について説明する。
【０１４８】
図５は、本発明の実施の形態２に係る撮像装置の構造の断面を示す断面図である。
【０１４９】
本実施の形態に係る撮像装置２は、撮像用レンズとして光を入射させる光学素子１と、光学素子１を透過した光を受光して光電変換する光電変換素子２１と、光電変換素子２１を実装した実装基材２２とを備える。光学素子１は、実施の形態１に係る光学素子１と同様である。光学素子１は、光学素子支持部２３によって実装基材２２に固定されている。
【０１５０】
実施の形態１で求めたとおり、中間層１２のヤング率を光学基材１１のヤング率の１４倍以上とした場合（さらには、理論的な数値としての２０倍以上とした場合）、この構成により、実装基材２２に光電変換素子２１を例えば半田によって実装するときのリフロー温度による光学素子１への影響を抑制して光学素子１の不良の発生を防止することが可能となり、光学素子１の特性の変動、劣化を防止して信頼性と生産性の高い撮像装置２とすることができる。
【０１５１】
つまり、光学素子支持部２３を介して実装基材２２に光学素子１を配置した状態で光電変換素子２１を実装基材２２に半田によって実装する場合、半田のリフロー温度によって、光電変換素子２１、実装基材２２に限らず光学素子１に対してもリフロー温度が及び、光学素子１は、高温に曝露されることとなる。
【０１５２】
しかし、高温に曝露された場合でも、本発明に係る光学素子１を適用することによって、光学素子１の反射防止膜１３にクラックが生じることがなく、不良品の発生を抑制できることから、生産性が良く、信頼性の高い撮像装置２とすることが可能となる。なお、撮像装置２の具体的な例としては、例えばカメラモジュールなどがある。
【０１５３】
＜実施の形態３＞
本実施の形態に係る電子機器（不図示）について説明する。
【０１５４】
本実施の形態に係る電子機器は、光学素子１または撮像装置２を備える電子機器であって、光学素子１は、実施の形態１に係る光学素子１であり、撮像装置２は、実施の形態２に係る撮像装置２である。
【０１５５】
この構成により、光学素子１または撮像装置２を組み込んで実装した電子機器の内部で、光学素子１または撮像装置２が放熱性の低い状態で稼動する場合でも、光学素子１または撮像装置２の特性の変動、劣化を防止して信頼性の高い電子機器とすることが可能となる。なお、電子機器としては、例えば、光通信機器、光応用処理機器、光学式測定機器、カメラなどの各種光学機器が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学素子の構造の断面状態を示す断面図である。
【図２】図１に示した光学素子での中間層のヤング率と反射防止膜にかかる応力との相関を示す特性グラフである。
【図３】本実施の形態に係る光学素子に対するリフロー試験でのリフロープロファイルを模式的に示すプロファイルダイアグラムである。
【図４】本実施の形態に係る光学素子の特性評価結果を示す図表である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る撮像装置の構造の断面を示す断面図である。
【図６】従来例１に係る光学素子の構造の断面状態を示す断面図である。
【図７】従来例２に係る光学素子の構造の断面状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１  光学素子
１１  光学基材
１２  中間層
１３  反射防止膜
２  撮像装置
２１  光電変換素子
２２  実装基材
２３  光学素子支持部
ＣＣａ  特性曲線
ＣＣｂ  特性曲線
ＣＣｃ  特性曲線
ＣＣｎ  特性参照線
ＣＣｎｐ  特性参照点
ｔｆ  冷却時間
ｔｐ  処理時間
ｔｒ  加熱時間
Ｔｐｅａｋ  最高処理温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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