(57)【要約】  光を透過する材料により形成された光学部材と、前記光学部材の表面に積層して形成された高屈折率層と低屈折率層と、前記高屈折率層及び前記低屈折率層のうち最も上の層の上に形成される表面保護層と、を有し、前記表面保護層は、ＳｉとＳｎとの混合酸化物を含む材料により形成されており、前記表面保護層における屈折率は、前記高屈折率層における屈折率以下、前記低屈折率層における屈折率以上であることを特徴とする光学素子を提供する。
2013183457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過する材料により形成された光学部材と、  前記光学部材の表面に積層して形成された高屈折率層と低屈折率層と、  前記高屈折率層及び前記低屈折率層のうち最も上の層の上に形成される表面保護層と、を有し、  前記表面保護層は、ＳｉとＳｎとの混合酸化物を含む材料により形成されており、  前記表面保護層における屈折率は、前記高屈折率層における屈折率以下、前記低屈折率層における屈折率以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
光を透過する材料により形成された光学部材と、  前記光学部材の表面に積層して形成された高屈折率層と低屈折率層と、  前記高屈折率層及び前記低屈折率層のうち最も上の層の上に形成される表面保護層と、を有し、  前記表面保護層は、ＳｉとＺｒとの混合酸化物を含む材料により形成されており、前記表面保護層における屈折率は、前記高屈折率層における屈折率以下、前記低屈折率層における屈折率以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
光を透過する材料により形成された光学部材と、  前記光学部材の表面に積層して形成された高屈折率層と低屈折率層と、  前記高屈折率層及び前記低屈折率層のうち最も上の層の上に形成される表面保護層と、を有し、  前記表面保護層は、ＳｉとＡｌとの混合酸化物を含む材料により形成されており、  前記表面保護層における屈折率は、前記高屈折率層における屈折率以下、前記低屈折率層における屈折率以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
前記表面保護層における屈折率は、１．４８以上、１．９以下である請求項１から３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記表面保護層の膜厚ｄｓは、１ｎｍ以上であって、  前記高屈折率層における屈折率をＮｈとし、前記表面保護層における屈折率をＮｓとした場合に、数１に示す式を満たすものである請求項１から４のいずれかに記載の光学素子。【数１】
2013183457.tif 000013
【請求項６】
前記表面保護層の膜厚ｄｓは、１ｎｍ以上であって、  前記高屈折率層における屈折率をＮｈとし、前記表面保護層における屈折率をＮｓとした場合に、数２に示す式を満たすものである請求項１から４のいずれかに記載の光学素子。【数２】
2013183457.tif 000014
【請求項７】
前記高屈折率層、前記低屈折率層及び前記表面保護層は、アモルファスである請求項１から６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
前記高屈折率層、前記低屈折率層及び前記表面保護層のうち、１または２層以上は、スティフィネス定数Ｃ３３が７×１０１０Ｎ／ｍ２以上である請求項１から７のいずれかに記載の光学素子。
【請求項９】
前記高屈折率層のうち１または２層以上は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３のいずれかであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１０】
前記表面保護層の上には、有機材料により形成された防汚コーティング層が形成されている請求項１から９のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１１】
光を透過する材料により形成された光学部材と、  前記光学部材の表面に積層して形成された高屈折率層と低屈折率層と、  前記高屈折率層及び前記低屈折率層のうち最も上の層の上に形成される防汚コーティング層とを有することを特徴とする請求項１〜９に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記低屈折率層は、屈折率が１．５以下の材料により形成されており、前記高屈折率層は、屈折率が２．０以上の材料により形成されている請求項１から１１のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１３】
前記光学部材が、レンズであることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１４】
前記光学部材は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６２〜６８％、Ａｌ２Ｏ３を６〜１２％、ＭｇＯを７〜１３％、Ｎａ２Ｏを９〜１７％、Ｋ２Ｏを０〜７％含有し、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計からＡｌ２Ｏ３含有量を減じた差が１０％未満であり、ＺｒＯ２を含有する場合その含有量が０．８％以下である材料により形成されている化学強化されたガラスである請求項１から１３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１５】
前記光学部材は、酸化物基準のモル百分率表示で、アルカリアルミノシリケートガラスであり、ＳｉＯ２を６０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３を６〜１４％、Ｂ２Ｏ３を０〜１５％、Ｌｉ２Ｏを０〜１５％、Ｎａ２Ｏを０〜２０％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜８％、ＣａＯを０〜１０％、ＺｒＯ２を０〜５％、ＳｎＯ２を０〜１％、ＣｅＯ２を０〜１％、Ａｓ２Ｏ３は５０ｐｐｍ未満およびＳｂ２Ｏ３は５０ｐｐｍ未満、ここで、１２％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０％および０％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０％の組成により形成された化学強化されたガラスである請求項１から１３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１６】
前記光学部材は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６３．０〜６７．５％、Ａｌ２Ｏ３を９．５〜１２．０％、Ｎａ２Ｏを８．５〜１５．５％、Ｋ２Ｏを２．５〜４．０％、ＭｇＯを３．０〜９．０％、Σ（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）を０〜２．５％、ＴｉＯ２を０．５〜１．５％、ＣｅＯ２を０．０２〜０．５％、Ａｓ２Ｏ３を  ０〜０．３５％、ＳｎＯ２を０〜１．０％、Ｆ２を０．０５〜２．６％、但し、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は５．３〜６．８５、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏは３．０〜５．６、Ａｌ２Ｏ３／Ｋ２Ｏは２．８〜３．６、Ａｌ２Ｏ３／（ＴｉＯ２＋ＣｅＯ２）は７．６〜１８．５を含有する化学強化されたガラスである請求項１から１３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１７】
前記光学部材が、サファイアであることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】  光学機器に用いられるレンズやカバーガラス等の光学素子は、ガラス等の光を透過する透明な材料により形成されているが、所定の屈折率を有しているため、表面又は裏面において約８％の光が反射される。このため、光学素子の表面又は裏面における反射の分、光の透過率が低下するため、レンズやカバーガラス等の光学素子の表面又は裏面に反射防止膜を形成し、光学素子の表面又は裏面における光の反射を抑制する方法が一般的になされている。このように反射防止膜を形成することにより、レンズやカバーガラス等の光学素子の透過率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−８１９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、携帯電話等の電子機器には、デジタルカメラ等のカメラ機能を有するものがあり、カメラ機能を有する部分にはレンズやカバーガラス等の光学素子が用いられている。しかしながら、携帯電話等は持ち運ばれることを前提として使用されるものであるため、レンズやカバーガラス等の光学素子の表面が露出していると、光学素子の表面が様々なものと接触し擦れる。このようにレンズやカバーガラス等の光学素子の表面が擦れると、光学素子の表面に反射防止膜が形成されている場合、反射防止膜は傷つきやすいため、擦れることにより傷つき光学素子における光学的な特性が低下してしまう。【０００５】  ところで、反射防止膜は、一般的には、誘電体等により形成された低屈折率材料と高屈折率材料を積層することにより形成されており、最表面となる最上層は低屈折率材料により形成されている。このように形成される反射防止膜において、低屈折率材料としてフッ化マグネシウムを用いた場合では、フッ化マグネシウム等のフッ化物は、極めて傷つきやすいため、擦れることにより光学素子の特性が低下してしまう。また、フッ化マグネシウム等のフッ化物を用いることなく、より強度の高い反射防止膜を形成する方法としては、低屈折率層等に酸化物を用いる方法がある。具体的には、例えば、低屈折率材料としてＳｉＯ２を用い、高屈折率材料としてＴａ２Ｏ５を用い、交互に積層形成する方法がある。しかしながら、フッ化マグネシウム程ではなくとも、形成されるＳｉＯ２は軟らかいため、擦れることにより傷がつき、光学素子の特性が低下してしまう。尚、図１は、酸化物による反射防止膜が形成された光学素子９００を示すものである。具体的には、ガラス等により形成されたレンズや基板等の光学部材９１０の上に、上述した酸化物による反射防止膜であるＴａ２Ｏ５からなる高屈折率層９２１とＳｉＯ２からなる低屈折率層９２２とが交互に２層ずつ積層されたもの、即ち、光学部材９１０の上に、高屈折率層９２１ａ、低屈折率層９２２ａ、高屈折率層９２１ｂ、低屈折率層９２２ｂが順次積層して形成されているものである。【０００６】  よって、本発明は、上述のような課題を鑑みてなされたものであり、擦れても傷がつきにくく、耐擦傷性の強い反射防止膜が形成された光学素子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】  本発明の一の特徴によれば、光を透過する材料により形成された光学部材と、前記光学部材の表面に積層して形成された高屈折率層と低屈折率層と、前記高屈折率層及び前記低屈折率層のうち最も上の層の上に形成される表面保護層と、を有し、前記表面保護層は、ＳｉとＳｎとの混合酸化物を含む材料により形成されており、前記表面保護層における屈折率は、前記高屈折率層における屈折率以下、前記低屈折率層における屈折率以上であることを特徴とする。【０００８】  また、本発明の他の特徴によれば、光を透過する材料により形成された光学部材と、前記光学部材の表面に積層して形成された高屈折率層と低屈折率層と、前記高屈折率層及び前記低屈折率層のうち最も上の層の上に形成される表面保護層と、を有し、前記表面保護層は、少なくともＳｉとＺｒとの混合酸化物を含む材料により形成されており、前記表面保護層における屈折率は、前記高屈折率層における屈折率以下、前記低屈折率層における屈折率以上であることを特徴とする。【０００９】  また、本発明の他の特徴によれば、光を透過する材料により形成された光学部材と、前記光学部材の表面に積層して形成された高屈折率層と低屈折率層と、前記高屈折率層及び前記低屈折率層のうち最も上の層の上に形成される表面保護層と、を有し、前記表面保護層は、少なくともＳｉとＡｌとの混合酸化物を含む材料により形成されており、前記表面保護層における屈折率は、前記高屈折率層における屈折率以下、前記低屈折率層における屈折率以上であることを特徴とする。【００１０】  また、本発明の他の特徴によれば、光を透過する材料により形成された光学部材と、前記光学部材の表面に積層して形成された高屈折率層と低屈折率層と、前記高屈折率層及び前記低屈折率層のうち最も上の層の上に形成される防汚コーティング層と、を有することを特徴とし、より好ましくは、前記高屈折率層、前記低屈折率層のうち、１または２層以上は、スティフィネス定数Ｃ３３が７×１０１０Ｎ／ｍ２以上であることを特徴とする。【００１１】  本願の他の目的、特徴、長所は、図面を参照して、下記の発明の詳細な説明を読むことでより明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の実施の形態では、擦れても傷がつきにくく、耐擦傷性の強い反射防止膜が形成された光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の光学素子の構造図
【図２】本実施の形態における光学素子１の構造図
【図３】本実施の形態における光学素子２の構造図
【図４】本実施の形態における光学素子３の構造図
【図５】従来の光学素子９００と光学素子１及び２における波長と反射率との相関図
【図６】光学素子３における波長と反射率との相関図
【図７】本実施の形態における光学素子の表面保護層の屈折率と膜厚との関係図（１）
【図８】本実施の形態における光学素子の表面保護層の屈折率と膜厚との関係図（２）
【図９】本実施の形態における光学素子４の構造図
【図１０】紫外・赤外光反射膜２３の分光透過率曲線の説明図
【図１１】本実施の形態における光学素子５の構造図
【図１２】本実施の形態における光学素子６の構造図
【図１３】例１における光学素子の構造図
【図１４】例２における光学素子の構造図
【図１５】例２における光学素子において設計される一例の反射率特性図
【図１６】例３における光学素子の構造図
【図１７】例３における光学素子において設計される一例の反射率特性図
【図１８】例４における光学素子の構造図
【図１９】例７における光学素子の構造図
【図２０】例８における光学素子の構造図
【図２１】例９における光学素子の構造図
【図２２】例１０における光学素子の構造図
【図２３】例１１における光学素子の構造図
【発明を実施するための形態】
【００１４】  本実施の形態における光学素子である光学素子１〜３について説明する。
【００１５】  （光学素子１）  最初に、本実施の形態における光学素子１について説明する。図２は、本実施の形態における反射防止膜が形成された光学素子１を示す。本実施の形態における光学素子１は、光を透過する光学部材１０の上に高屈折率層２１と低屈折率層２２とが交互に２層ずつ積層形成されており、最も上の低屈折率層の上に形成される最表層には、ＳｎとＳｉとの混合酸化物により表面保護層３１が形成されている。具体的には、光学部材１０の上に、高屈折率層２１ａ、低屈折率層２２ａ、高屈折率層２１ｂ、低屈折率層２２ｂ、表面保護層３１が順次積層して形成されているものである。
【００１６】  光学部材１０は、光を透過するガラス等により形成されており、例えば、基板やレンズ等である。また、高屈折率層２１は、屈折率が２．１であるＴａ２Ｏ５、屈折率が２であるＳｉ３Ｎ４、屈折率が２．３であるＺｒＯ２、屈折率が２．４であるＴｉＯ２等の屈折率が２以上の材料により形成されている。低屈折率層２２は、屈折率が１．４５であるＳｉＯ２またはＳｉとＺｒとの混合酸化物、またはＳｎとＳｉとの混合酸化物、またはＡｌとＳｉとの混合酸化物であって、屈折率は１．６以下の材料により形成されている。ここで、高屈折率層の屈折率としては１．７以上が好ましく、２以上であることがより好ましい。また、低屈折率層の屈折率としては１．７以下が好ましく、１．６以下であることがより好ましく、１．５以下であるとさらに好ましい。
【００１７】  表面保護層３１は、ＳｎとＳｉとの混合酸化物により形成されており、表面保護層３１の屈折率は、１．４７以上、２．０以下、好ましくは１．４８以上１．９以下、更に好ましくは１．４８以上１．６以下となるように形成されている。尚、本実施の形態において、屈折率とは、波長が６００ｎｍの屈折率を意味するものとする。また、高屈折率層２１及び低屈折率層２２は構造がアモルファスであることが好ましく、高屈折率層２１、低屈折率層２２及び表面保護層３１はスパッタリングにより形成されている。
【００１８】  なお、低屈折率層２２ｂがＳｉとＳｎの混合酸化物により形成されている場合、低屈折率層２２ｂを表面保護層３１と同一のものとして、表面保護層３１を省いた構成としてもよい。また、多層膜の順番として、光学部材１０の上の層を高屈折率層にすることに限らず低屈折率層としてもよい。
【００１９】  （光学素子２）  次に、本実施の形態における光学素子２について説明する。図３は、本実施の形態における反射防止膜が形成された光学素子２を示す。本実施の形態における光学素子２は、光学素子１とは異なるものであり、光を透過する光学部材１０の上に高屈折率層２１と低屈折率層２２とが交互に２層ずつ積層形成されており、最も上の低屈折率層の上に形成される最表層には、ＺｒとＳｉとの混合酸化物により表面保護層３２が形成されている。具体的には、光学部材１０の上に、高屈折率層２１ａ、低屈折率層２２ａ、高屈折率層２１ｂ、低屈折率層２２ｂ、表面保護層３２が順次積層して形成されているものである。
【００２０】  光学部材１０は、光を透過するガラス等により形成されており、例えば、基板やレンズ等である。また、高屈折率層２１は、屈折率が２．１であるＴａ２Ｏ５、屈折率が２であるＳｉ３Ｎ４、屈折率が２．３であるＺｒＯ２、屈折率が２．４であるＴｉＯ２等の屈折率が２以上の材料により形成されている。低屈折率層２２は、屈折率が１．４５であるＳｉＯ２またはＳｉとＺｒとの混合酸化物、または、ＳｎとＳｉとの混合酸化物、またはＡｌとＳｉとの混合酸化物であって、屈折率は１．６以下の材料により形成されている。ここで、高屈折率層の屈折率としては１．７以上が好ましく、２以上であることがより好ましい。また、低屈折率層の屈折率としては１．７以下が好ましく、１．６以下であることがより好ましく、１．５以下であるとさらに好ましい。
【００２１】  表面保護層３２は、ＺｒとＳｉとの混合酸化物により形成されており、表面保護層３２の屈折率は、１．４７以上、２．０以下、好ましくは１．４８以上１．９以下、更に好ましくは１．４８以上１．６以下となるように形成されている。尚、高屈折率層２１及び低屈折率層２２は構造がアモルファスであることが好ましく、高屈折率層２１、低屈折率層２２及び表面保護層３２はスパッタリングにより形成されている。
【００２２】  なお、低屈折率層２２ｂがＳｉとＺｒの混合酸化物により形成されている場合、低屈折率層２２ｂを表面保護層３２と同一のものとして、表面保護層３２を省いた構成としてもよい。また、多層膜の順番として、光学部材１０の上の層を高屈折率層にすることに限らず低屈折率層としてもよい。
【００２３】  （光学素子３）  次に、本実施の形態における光学素子３について説明する。図４は、本実施の形態における反射防止膜が形成された光学素子３を示す。本実施の形態における光学素子３は、光学素子１や２とは異なるものであり、光を透過する光学部材１０の上に高屈折率層２１と低屈折率層２２とが交互に２層ずつ積層形成されており、最も上の低屈折率層の上に形成される最表層には、ＡｌとＳｉとの混合酸化物により表面保護層３３が形成されている。具体的には、光学部材１０の上に、高屈折率層２１ａ、低屈折率層２２ａ、高屈折率層２１ｂ、低屈折率層２２ｂ、表面保護層３３が順次積層して形成されているものである。
【００２４】  光学部材１０は、光を透過するガラス等により形成されており、例えば、基板やレンズ等である。また、高屈折率層２１は、屈折率が２．１であるＴａ２Ｏ５、屈折率が２であるＳｉ３Ｎ４、屈折率が２．３であるＺｒＯ２、屈折率が２．４であるＴｉＯ２等の屈折率が２以上の材料により形成されている。低屈折率層２２は、屈折率が１．４５であるＳｉＯ２またはＳｉとＺｒとの混合酸化物、または、ＳｎとＳｉとの混合酸化物、またはＡｌとＳｉとの混合酸化物であって、屈折率は１．６以下の材料により形成されている。ここで、高屈折率層の屈折率としては１．７以上が好ましく、２以上であることがより好ましい。また、低屈折率層の屈折率としては１．７以下が好ましく、１．６以下であることがより好ましく、１．５以下であるとさらに好ましい。
【００２５】  表面保護層３３は、ＡｌとＳｉとの混合酸化物により形成されており、表面保護層３３の屈折率は、１．４７以上、２．０以下、好ましくは１．４８以上１．９以下、更に好ましくは１．４８以上１．６以下となるように形成されている。尚、高屈折率層２１及び低屈折率層２２は構造がアモルファスであることが好ましく、高屈折率層２１、低屈折率層２２及び表面保護層３３はスパッタリングにより形成されている。
【００２６】  なお、低屈折率層２２ｂがＳｉとＡｌの混合酸化物により形成されている場合、低屈折率層２２ｂを表面保護層３３と同一のものとして、表面保護層３３を省いた構成としてもよい。また、多層膜の順番として、光学部材１０の上の層を高屈折率層にすることに限らず低屈折率層としてもよい。
【００２７】  （光学素子の特性）  次に、本実施の形態における光学素子の特性について説明する。この説明においては、図２に示される本実施の形態における光学素子１は、厚さが１．１ｍｍのガラス基板等の光学部材１０の上に、厚さが１３．６ｎｍのＴａ２Ｏ５により形成された高屈折率層２１ａ、厚さが３３．７ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層２２ａ、厚さが１２１．９ｎｍのＴａ２Ｏ５により形成された高屈折率層２１ｂ、厚さが６７．６ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層２２ｂ、厚さが１０ｎｍの表面保護層３１が積層して形成されている。表面保護層３１は、ＳｎとＳｉとの混合酸化物により形成されており、屈折率が約１．８となるように、ＳｎとＳｉの組成が調整されている。
【００２８】  また、図３に示される本実施の形態における光学素子２は、厚さが１．１ｍｍのガラス基板等の光学部材１０の上に、厚さが１３．７ｎｍのＴａ２Ｏ５により形成された高屈折率層２１ａ、厚さが３３．３ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層２２ａ、厚さが１２１．４ｎｍのＴａ２Ｏ５により形成された高屈折率層２１ｂ、厚さが７０．９ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層２２ｂ、厚さが１０ｎｍの表面保護層３２が積層して形成されている。表面保護層３２は、ＺｒとＳｉとの混合酸化物により形成されており、屈折率が約１．７となるように、ＺｒとＳｉの組成が調整されている。
【００２９】  また、図４に示される本実施の形態における光学素子３は、厚さが１．１ｍｍのガラス基板等の光学部材１０の上に、厚さが１４．２ｎｍのＳｉ３Ｎ４により形成された高屈折率層２１ａ、厚さが３３．６ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層２２ａ、厚さが１２６．８ｎｍのＳｉ３Ｎ４により形成された高屈折率層２１ｂ、厚さが７６ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層２２ｂ、厚さが１０ｎｍの表面保護層３３が積層して形成されている。表面保護層３３は、ＡｌとＳｉとの混合酸化物により形成されており、屈折率が約１．４９となるように、ＡｌとＳｉの組成が調整されている。
【００３０】  また、図１に示される光学素子９００は、厚さが１．１ｍｍのガラス基板等の光学部材９１０の上に、厚さが１３．７ｎｍのＴａ２Ｏ５により形成された高屈折率層９２１ａ、厚さが３３．３ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層９２２ａ、厚さが１２１ｎｍのＴａ２Ｏ５により形成された高屈折率層９２１ｂ、厚さが８６．４ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層９２２ｂが積層して形成されている。
【００３１】  図５に基づき、本実施の形態における光学素子１及び２の反射防止特性について説明する。図５は、本実施の形態における光学素子１及び２と図１に示される光学素子９００における反射防止特性を示す。反射防止特性は、本実施の形態における光学素子１、本実施の形態における光学素子２、光学素子９００の順に良くなっているが、本実施の形態における光学素子１及び２は、ともに波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲において、反射率が０．８％以下であり反射防止機能が十分果たされている。
【００３２】  図６に基づき、本実施の形態における光学素子３の反射防止特性について説明する。図６は、本実施の形態における光学素子３における反射防止特性を示す。本実施の形態における光学素子３は、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲において、反射率が０．８％以下であり反射防止機能が十分果たされている。
【００３３】  （最表層）  次に、本実施の形態における光学素子の最表層の厚さについて説明する。本実施の形態における光学素子１、２及び３には、各々表面保護層３１、３２及び３３が形成されている。ところで、光学素子に形成される反射防止膜として機能させるためには、一般的には、反射率が１％以下となるものであることが求められている。
【００３４】  図７は、本実施の形態における光学素子において、高屈折率層２１における屈折率Ｎｈを２．０２、２．１８、２．４９と変えた場合に、波長が４００ｎｍから６５０ｎｍの範囲の光における反射率が１％以下となる表面保護層３１、３２及び３３の屈折率Ｎｓと膜厚ｄｓとの関係を示すものである。表面保護層３１、３２及び３３を形成することによるハードコートの効果は、表面保護層３１、３２及び３３の膜厚が、１ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上において顕著に表れることが知見として得られている。よって、図７に示される関係に基づくならば、表面保護層３１、３２及び３３の膜厚ｄｓは、１ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上であって、数１に示される範囲であることが好ましい。尚、高屈折率層２１が２種類以上の材料で形成され、異なる屈折率である場合、Ｎｈは高屈折率層２１の中で最も高い屈折率と定義されるものとする。
【００３５】
【数１】
2013183457.tif 000003
更に、図８は、本実施の形態における光学素子において、高屈折率層２１における屈折率Ｎｈを２．０２、２．１８、２．４９と変えた場合に、波長が４００ｎｍから６５０ｎｍの範囲の光における反射率が０．８％以下となる表面保護層３１、３２及び３３の屈折率Ｎｓと膜厚ｄｓとの関係を示すものである。以上より、図８に示される関係に基づくならば、表面保護層３１、３２及び３３の膜厚ｄｓは、１ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上であって、数２に示される範囲であることが更に好ましい。
【００３６】
【数２】
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また、数１及び数２に示される関係を一般的に記載すると数３に示される式になる。尚、数３に示される式においてＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は定数であり、反射率が１％以下とする場合には、Ｃ１＝６５０、Ｃ２＝−１４、Ｃ３＝１．４３、Ｃ４＝５０とすることにより、数１に示される式が得られ、反射率が０．８％以下とする場合には、Ｃ１＝７００、Ｃ２＝−１８、Ｃ３＝１．４４、Ｃ４＝４５とすることにより、数２に示される式とが得られる。
【００３７】
【数３】
2013183457.tif 000005
ところで、数３に示された式を満たす範囲で表面保護層３１、３２及び３３の膜厚ｄｓを厚くするには屈折率の低い表面保護層３１、３２及び３３を用いる必要がある。スパッタリングでＳｎとＳｉとの混合酸化物を表面保護層３１として形成する場合、Ｓｎ含有量が１０ａｔｍ％以下のＳｎとＳｉの混合物ターゲットを作製することが困難なため、表面保護層３１の屈折率を１．５３以下とするには、２つ以上のターゲット、例えばＳｎとＳｉの混合物ターゲットとＳｉターゲットを用いる必要があった。なお、ＳｎとＳｉの混合酸化物ターゲットからスパッタリングによりＳｎとＳｉの混合酸化物を形成することも可能であるが、生産性の観点からＳｎとＳｉの混合物ターゲットを用いる方が好ましい。また、スパッタリングでＺｒとＳｉとの混合酸化物を表面保護層３２として形成する場合、Ｚｒ含有量が１０ａｔｍ％以下のＺｒとＳｉの混合物ターゲットを作製することが困難なため、表面保護層３２の屈折率を１．５３以下とするには、２つ以上のターゲット、例えばＺｒとＳｉの混合物ターゲットとＳｉターゲットを用いる必要があった。なお、ＺｒとＳｉの混合酸化物ターゲットからスパッタリングによりＺｒとＳｉの混合酸化物を形成することも可能であるが、生産性の観点からＺｒとＳｉの混合物ターゲットを用いる方が好ましい。
【００３８】  一方で、スパッタリングでＡｌとＳｉとの混合酸化物を表面保護層３３として形成する場合、Ａｌ含有量が１０ａｔｍ％以下のＡｌとＳｉの混合物ターゲットを作製することが可能なため、２つ以上のターゲットを用いなくとも屈折率１．５３以下の表面保護層３３を得ることができる。このため、低屈折率層２２ｂを表面保護層と同一のものとして表面保護層を省いた構成を用いる場合、低反射率が得られる表面保護層の屈折率と膜厚の許容範囲の広さ、成膜装置の制約、コストの観点から、ＳｎとＳｉとの混合酸化物を低屈折率層２２ｂとして形成する、あるいはＺｒとＳｉとの混合酸化物を低屈折率層２２ｂとして形成するよりも、ＡｌとＳｉとの混合酸化物を低屈折率層２２ｂとして形成することがより好ましい。なお、１つのＡｌとＳｉの混合酸化物ターゲットからスパッタリングによりＡｌとＳｉの混合酸化物を形成することも可能であるが、生産性の観点からＡｌとＳｉの混合物ターゲットを用いる方が好ましい。
【００３９】  （光学部材）  本実施の形態における光学素子を形成している光学部材１０について説明する。この光学部材１０は、レンズや基板等であり、いわゆる強化ガラスにより形成されている。
【００４０】  光学部材１０は、ドラゴントレイルガラス（旭硝子社製：商品名）、ゴリラガラス（コーニング社製：商品名）、ショットセンセーション  カバー（ショット社製：商品名）、ショットセンセーション  カバー  スリーディー（ショット社製：商品名）の化学強化されたカバーガラスを使用できる。
【００４１】  光学部材１０は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６２〜６８％、Ａｌ２Ｏ３を６〜１２％、ＭｇＯを７〜１３％、Ｎａ２Ｏを９〜１７％、Ｋ２Ｏを０〜７％含有し、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計からＡｌ２Ｏ３含有量を減じた差が１０％未満であり、ＺｒＯ２を含有する場合その含有量が０．８％以下である化学強化用ガラスにより形成されている。例えば、光学部材１０は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２：６４％、Ａｌ２Ｏ３：８％、ＭｇＯ：１１％、Ｎａ２Ｏ：１２．５％、ＺｒＯ２：０．５％である化学強化されたガラスであってもよい。
【００４２】  また、光学部材１０は、酸化物基準のモル百分率表示で、アルカリアルミノシリケートガラスであり、ＳｉＯ２を６０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３を６〜１４％、Ｂ２Ｏ３を０〜１５％、Ｌｉ２Ｏを０〜１５％、Ｎａ２Ｏを０〜２０％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜８％、ＣａＯを０〜１０％、ＺｒＯ２を０〜５％、ＳｎＯ２を０〜１％、ＣｅＯ２を０〜１％、Ａｓ２Ｏ３は５０ｐｐｍ未満およびＳｂ２Ｏ３は５０ｐｐｍ未満、ここで、１２％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０％および０％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０％の組成により形成された化学強化されたガラスであってもよい。
【００４３】  また、光学部材１０は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６３．０〜６７．５％、Ａｌ２Ｏ３を９．５〜１２．０％、Ｎａ２Ｏを８．５〜１５．５％、Ｋ２Ｏを２．５〜４．０％、ＭｇＯを３．０〜９．０％、Σ（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）を０〜２．５％、ＴｉＯ２を０．５〜１．５％、ＣｅＯ２を０．０２〜０．５％、Ａｓ２Ｏ３を  ０〜０．３５％、ＳｎＯ２を０〜１．０％、Ｆ２を０．０５〜２．６％、但し、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は５．３〜６．８５、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏは３．０〜５．６、Ａｌ２Ｏ３／Ｋ２Ｏは２．８〜３．６、Ａｌ２Ｏ３／（ＴｉＯ２＋ＣｅＯ２）は７．６〜１８．５を含有する化学強化されたガラスであってもよい。
【００４４】  尚、上記においては、光学部材１０として、いわゆる強化ガラスについて説明したが、光学部材１０は、光を透過する材料に形成されているものであればよく、例えば、通常のガラス、石英、水晶、サファイア、また、ポリカーボネート等の樹脂材料等であってもよい。これらの材料の中でも、サファイアは、基材の強度あるいは硬度の観点から好ましい。
【００４５】  （光学素子４）  次に、本実施の形態における光学素子４について説明する。本実施の形態における光学素子４は、図９に示されるように、本実施の形態における光学素子１において、光学部材１０の表面保護層３１が形成されている面とは反対側の面に、紫外・赤外光反射膜２３が形成されているものである。
【００４６】  この紫外・赤外光反射膜２３は、誘電体層Ａと、誘電体層Ａが有する屈折率よりも高い屈折率を有する誘電体層Ｂとを、スパッタリング法や真空蒸着法等により、交互に積層した誘電体多層膜から構成される。
【００４７】  誘電体層Ａを構成する材料としては、屈折率が１．６以下、好ましくは１．２〜１．６の材料が使用される。具体的には、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ、フッ化ランタン、フッ化マグネシウム、六フッ化アルミニウムナトリウム等が使用される。また、誘電体層Ｂを構成する材料としては、屈折率が１．７以上、好ましくは１．７〜２．５の材料が使用される。具体的には、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア、五酸化タンタル、五酸化ニオブ、酸化ランタン、イットリア、酸化亜鉛、硫化亜鉛等が使用される。なお、ここでの屈折率は、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率をいう。
【００４８】  なお、紫外・赤外光反射膜２３は上記の構造のものに限られず、紫外・赤外光反射性能を有するものであれば用いることができる。また、誘電体多層膜に限られず、色素や顔料を含有した樹脂や色ガラスなどを用いてもよい。
【００４９】  誘電体多層膜は、前述したスパッタリング法や真空蒸着法の他、イオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等によっても形成できる。スパッタリング法やイオンプレーティング法は、いわゆるプラズマ雰囲気処理であることから、光学部材１０に対する密着性を向上できる。
【００５０】  （光学素子４の具体例）  次に、本実施の形態における光学素子４の具体例について説明する。光学部材１０は、φ６ｍｍ×０．６ｍｍの円形状の酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６４％、Ａｌ２Ｏ３を８％、ＭｇＯを１１％、Ｎａ２Ｏを１２．５％、ＺｒＯ２を０．５％で形成された化学強化されたガラスの一方の表面に、スパッタ法により、厚さが１３．６ｎｍのＴａ２Ｏ５により形成された高屈折率層２１ａ、厚さが３３．７ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層２２ａ、厚さが１２１．９ｎｍのＴａ２Ｏ５により形成された高屈折率層２１ｂ、厚さが６７．６ｎｍのＳｉＯ２膜により形成された低屈折率層２２ｂ、厚さが１０ｎｍの表面保護層３１が積層形成されている。表面保護層３１は、ＳｎとＳｉとの混合酸化物により形成されており、屈折率が約１．８となるように、ＳｎとＳｉの組成が調整されている。さらに、光学部材１０の反射防止膜が形成された面と反対の面に、表１に示される構成の紫外・赤外光反射膜２３を形成した。紫外・赤外光反射膜２３の分光透過率曲線（入射角度０度）を図１０に示す。なお、図１０に示される分光透過率曲線は、分光光度計（大塚電子社製  ＭＣＰＤ−３０００）を用いて測定した。
【００５１】
【表１】
2013183457.tif 000006
（光学素子５）  次に、本実施の形態における光学素子５について説明する。本実施の形態における光学素子５は、図１１に示されるように、本実施の形態における光学素子１において、表面保護層３１の上に、厚さ２０ｎｍ未満の防汚コーティング層４０が形成されているものである。
【００５２】  ここで防汚コーティング層４０は、ＡＦＰ（アンチフィンガープリント）と呼ばれるものであり、化１に示される防汚コーティング剤により形成される。
【００５３】
【化１】
2013183457.tif 000007
化１に示される防汚コーティング剤は、フッ素化シランを含有するコーティング組成物を適用することで生成するフッ素化シロキサンを含む。Ｒｆは１つ以上の炭素結合間に酸素原子を有する炭素数２〜４００の全フッ素化基である。Ｒ１は、アルキレン基もしくはアリーレン基のいずれかまたは両方からなる炭素数２〜１６の炭素鎖であり、１以上の炭素原子が酸素、窒素、又は硫黄から選ばれるヘテロ原子、またはカルボニル、アミド、スルホンアミドから選ばれる官能基で置換されていてもよい。なお、置換基を有する場合は、置換基以外の炭素数が２〜１６である。Ｒ２はそれぞれ独立に、炭素数１〜６のアルキル基である。Ｘはそれぞれ独立に、ハロゲン、または、炭素数１〜６のアルコキシ基もしくはアシルオキシ基である。ｘは０または１である。
【００５４】  防汚コーティング層４０の形成材料としては、下記一般式、化２および化３で表される化合物を用いても良い。
【００５５】
【化２】
2013183457.tif 000008
【００５６】
【化３】
2013183457.tif 000009
上記一般式、化２および化３中、Ｍｅはメチル基を示す。ｒ及びｓはそれぞれ１〜２００の整数であり、ｒ＋ｓ（平均）＝４０、ｒ／ｓ＝０．８〜０．９５である。
【００５７】  本実施の形態の防汚コーティング剤は、種々の方法によって光学部材１０の反射防止膜に適用できる。好ましくは、反射防止膜を、ヘテロ原子または官能基を有する有機部分を含むフッ素置換シラン（すなわち、フッ素化シラン）を含有するコーティング組成物（通常、溶液）で処理する。基材のすべての面または１面の一部のみを処理できるが、有利には光学部材１０の反射防止膜のみに適用する。吹付け、注型、ロール塗り、または浸漬などの種々の処理法を使用できるが、好ましい処理法は光学部材１０をコーティング組成物に浸漬する方法である。この方法は、溶液の放出が少なく、光学部材１０の反射防止膜を傷付ける危険性も低くなるため好ましい。コーティング組成物は、通常は比較的希薄な溶液であり、好ましくは約２．０重量％未満のフッ素化シランを含有し、より好ましくは約０．５重量％未満のフッ素化シランを含有し、最も好ましくは約０．３重量％未満のフッ素化シランを含有する。
【００５８】  重要なことは、コーティング処理する物品を、コーティング組成物（通常、コーティング溶液）に室温（すなわち、約２０℃〜約２５℃）で比較的短時間接触させることである。コーティング組成物（浸漬の場合）と短時間接触させた後、反射防止面が好ましくは実質的に自己非親和性（すなわち、実質的に完全に乾燥しており、コーティング組成物の被膜または液滴がほとんどまたはまったく付着しない）として現われるような速度で基材を引き上げる。通常、接触時間（すなわち、光学部材１０の反射防止膜がコーティング組成物と接触する全時間）は約３０分未満である。好ましくは、接触時間は約２０分未満であり、より好ましくは約１０分未満であり、最も好ましくは約５分未満である。
【００５９】  重要なことには、本発明の好ましい実施の形態では、高温での焼付けによる塗膜の硬化、研磨、または溶剤洗浄などの防汚塗膜の後処理を実質的に必要とせずに、所望の防汚特性の実現または反射防止特性の回復が可能である。光学部材１０の反射防止膜上に過剰のコーティング組成物が残らないようにするためには、十分に清浄にした光学部材１０の反射防止膜を使用し、十分に遅い速度（通常約０．１ｃｍ／ｓｅｃ〜約２．５ｃｍ／ｓｅｃの速度、好ましくは約０．５ｃｍ／ｓｅｃの速度）でコーティング組成物から光学部材１０の反射防止膜を取り出すことで実現する。上記においては、光学素子５は、表面保護層３１の上に、防汚コーティング層４０が形成されているものについて説明したが、表面保護層３１を形成することなく、高屈折率層２１及び低屈折率層２２が形成されているものの上に、防汚コーティング層４０を形成してもよい。
【００６０】  防汚コーティング層４０の厚さとしては２０ｎｍ以下であると誘電体多層膜の光学特性に与える影響が小さく好ましいが、これより厚い場合でも使用することができる。防汚コーティング層４０は化１に示される防汚コーティング剤に限らず、フッ素を含有する樹脂等の有機材料であれば使用することができる。また、防汚コーティング層４０として、シリコーン系の樹脂を用いてもよい。シリコーン系の樹脂の例としてシリコーンオイルなどを用いることができる。
【００６１】  （光学素子６）  次に、本実施の形態における光学素子６について説明する。本実施の形態における光学素子６は、図１２に示されるように、本実施の形態における光学素子１において、表面保護層３１の上に、厚さ２０ｎｍ未満の防汚コーティング層４０が形成されており、表面保護層３１が形成されている面とは反対側の面に、紫外・赤外光反射膜２３が形成されているものである。なお、防汚コーティング層４０は、光学素子５と同様のものであり、紫外・赤外光反射膜２３は、光学素子４と同様のものであるため、詳細な説明は省略する。尚、本実施の形態における光学素子２あるいは３についても、光学素子４〜６と同様の構造を適用することも可能である。また、表面保護層３１、３２、３３に代えて、最表面となる層をＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）により形成したものであってもよい。ＤＬＣは表面保護層３１、３２、３３の上に形成してもよい。
【００６２】  （高屈折率層２１及び低屈折率層２２）  次に、高屈折率層２１及び低屈折率層２２を形成する材料について説明する。本実施の形態においては、高屈折率層２１及び低屈折率層２２は硬い材料であることが、より好ましい。具体的には、スティフィネス定数Ｃ３３が、７×１０１０Ｎ／ｍ２以上であることが好ましく、更には、１７×１０１０Ｎ／ｍ２以上であることが好ましい。具体的には、ＳｉＯ２（８．３×１０１０Ｎ／ｍ２）、Ｎｂ２Ｏ５（１２．９×１０１０Ｎ／ｍ２）、Ｔａ２Ｏ５（１６．６×１０１０Ｎ／ｍ２）、ＺｒＯ２（２０〜２４×１０１０Ｎ／ｍ２）、ＴｉＯ２（２２．８〜２８×１０１０Ｎ／ｍ２）、Ｓｉ３Ｎ４（３０．４×１０１０Ｎ／ｍ２）、Ａｌ２Ｏ３（３９．３×１０１０Ｎ／ｍ２）、ＤＬＣ（１０〜８０×１０１０Ｎ／ｍ２）が好ましく、このうち更に、ＺｒＯ２（２０〜２４×１０１０Ｎ／ｍ２）、ＴｉＯ２（２２．８〜２８×１０１０Ｎ／ｍ２）、Ｓｉ３Ｎ４（３０．４×１０１０Ｎ／ｍ２）、Ａｌ２Ｏ３（３９．３×１０１０Ｎ／ｍ２）が好ましい。これらの多層膜の成膜方法としてはスパッタ法や真空蒸着法などを用いることができるが、スパッタ法やデジタルスパッタ法などを用いると硬度の高い成膜ができるので好ましい。
【００６３】  （表面保護層３１、３２、３３及び防汚コーティング層４０における動摩擦係数等）  本実施の形態における光学素子の最表面となる表面保護層３１、３２、３３及び防汚コーティング層４０は動摩擦係数の値が低いものが好ましい。具体的には、動摩擦係数が０．４５以下であることが好ましく、更には、０．３５以下であることが好ましく、０．２５以下であることがより一層好ましい。
【００６４】  また、表面保護層３１、３２、３３等の最表面となる層の成膜方法としては、スパッタリング等の成膜方法により形成されるが、この際、イオン照射、プラズマ照射、基板側へのバイアス印加などを成膜と並行して行うことで、成膜面の平滑化が可能であり、摩擦係数の小さい膜を得ること等が可能である。イオン照射、プラズマ照射、基板側へのバイアス印加などに用いるガスとしては、アルゴンや酸素などを用いることができ、イオン源としてはリニアイオン源（リニアイオンソース：ＬＩＳ）などを用いることができる。イオン照射、プラズマ照射などを行う場合には、スパッタなどを行う成膜室とイオン照射、プラズマ照射などの照射源を配置した照射室を分けて成膜とイオン照射、プラズマ照射などを交互に行ってもよい。なお、このような成膜方法は高屈折率層２１及び低屈折率層２２を形成する方法として用いてもよい。
【実施例】
【００６５】  本実施の形態における実施例を説明するため、以下に、例１〜１２の光学素子を示す。なお、例１〜１１においては基材となる光学部材１０として化学強化されたガラスを、例１２においては光学部材１０としてサファイアを用いた。【００６６】  （例１）  本実施の形態における例１について説明する。例１における光学素子の構造を図１３に示す。例１における光学素子は、光学部材１０の上に、高屈折率層２１（２１ａ、２１ｂ）と低屈折率層２２（２２ａ、２２ｂ）とが交互に積層して形成されており、更に、表面保護層３１が形成されている構造のものである。【００６７】  最初に、純水洗浄とアルコールを用いた洗浄を経た光学部材１０を準備し、薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。【００６８】  薄膜形成装置の真空度が２×１０−４Ｐａ以下になった後、アルゴンガスを４０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｔａターゲットを用い投入電力３ｋＷにてスパッタリングを行い、光学部材１０の上に厚さ１４ｎｍ、屈折率（ｎ）２．２０の高屈折率層２１ａを形成した。次に、アルゴンガスを３０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｉターゲットを用い投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、高屈折率層２１ａの上に厚さ３４ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４８の低屈折率層２２ａを形成した。【００６９】  この後、低屈折率層２２ａの上に、上述した高屈折率層２１ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが１２１ｎｍの高屈折率層２１ｂを形成し、さらに高屈折率層２１ｂの上に、上述した低屈折率層２２ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが７１ｎｍの低屈折率層２２ｂを形成した。【００７０】  次に、低屈折率層２２ｂの上に、アルゴンガスを８０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１４０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｎ含有ＳｉターゲットとＳｉターゲットを用いそれぞれ投入電力０．６ｋＷ、６ｋＷにてスパッタリングを行い、厚さ１０ｎｍ、屈折率（ｎ）１．５１の表面保護層３１を形成した。【００７１】  （例２）  本実施の形態における例２について説明する。例２における光学素子の構造を図１４に示す。例２における光学素子は、光学部材１０の上に、高屈折率層２１（２１ａ、２１ｂ）と低屈折率層２２（２２ａ、２２ｂ）とが交互に積層して形成されており、更に、表面保護層３１が形成され、表面保護層３１の上に、防汚コーティング層４０が形成されている構造のものである。【００７２】  最初に、純水洗浄とアルコールを用いた洗浄を経た光学部材１０を準備し、薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。【００７３】  薄膜形成装置の真空度が２×１０−４Ｐａ以下になった後、アルゴンガスを４０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｔａターゲットを用い投入電力３ｋＷにてスパッタリングを行い、光学部材１０の上に厚さ１４ｎｍ、屈折率（ｎ）２．２０の高屈折率層２１ａを形成した。次に、アルゴンガスを３０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｉターゲットを用い投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、高屈折率層２１ａの上に厚さ３４ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４８の低屈折率層２２ａを形成した。【００７４】  この後、低屈折率層��２ａの上に、上述した高屈折率層２１ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが１２１ｎｍの高屈折率層２１ｂを形成し、さらに高屈折率層２１ｂの上に、上述した低屈折率層２２ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが７１ｎｍの低屈折率層２２ｂを形成した。【００７５】  次に、低屈折率層２２ｂの上に、アルゴンガスを８０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１４０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｎ含有ＳｉターゲットとＳｉターゲットを用いそれぞれ投入電力０．６ｋＷ、６ｋＷにてスパッタリングを行い、厚さ１０ｎｍ、屈折率（ｎ）１．５１の表面保護層３１を形成した。【００７６】  次に、表面保護層３１の上に、フッ素系撥油剤（ダイキン工業社製、商品名「オプツールＤＳＸ」）を成膜して厚さ７ｎｍの防汚コーティング層４０を形成した。【００７７】  尚、図１５には、例２における光学素子を作製する際に設計される反射率特性の一例を示す。【００７８】  （例３）  本実施の形態における例３について説明する。例３における光学素子の構造を図１６に示す。例３における光学素子は、光学部材１０の上に、高屈折率層２１（２１ａ、２１ｂ）と低屈折率層２２（２２ａ、２２ｂ）とが交互に積層して形成されており、更に、防汚コーティング層４０が形成されている構造のものである。【００７９】  最初に、純水洗浄とアルコールを用いた洗浄を経た光学部材１０を準備し、薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。【００８０】  薄膜形成装置の真空度が２×１０−４Ｐａ以下になった後、アルゴンガスを８５ｓｃｃｍ、窒素ガスを１０５ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｉターゲットを用い投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、光学部材１０の上に厚さ２６ｎｍ、屈折率（ｎ）２．０６の高屈折率層２１ａを形成した。次に、アルゴンガスを８０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１４０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｎ含有ＳｉターゲットとＳｉターゲットを用いそれぞれ投入電力０．６ｋＷ、６ｋＷにてスパッタリングを行い、高屈折率層２１ａの上に厚さ３０ｎｍ、屈折率（ｎ）１．５１の低屈折率層２２ａを形成した。【００８１】  この後、低屈折率層２２ａの上に、上述した高屈折率層２１ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが５０ｎｍの高屈折率層２１ｂを形成し、さらに高屈折率層２１ｂの上に、上述した低屈折率層２２ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが８８ｎｍの低屈折率層２２ｂを形成した。【００８２】  次に、低屈折率層２２ｂの上に、フッ素系撥油剤（ダイキン工業社製、商品名「オプツールＤＳＸ」）を成膜して厚さ７ｎｍの防汚コーティング層４０を形成した。【００８３】  尚、図１７には、例３における光学素子を作製する際に設計される反射率特性の一例を示す。【００８４】  （例４）  本実施の比較例における例４について説明する。例４における光学素子の構造を図１８に示す。例４における光学素子は、光学部材１０の上に、低屈折率層５１と高屈折率層５２と低屈折率層５３を積層して形成されている構造のものである。【００８５】  最初に、純水洗浄とアルコールを用いた洗浄を経た光学部材１０を準備し、薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。【００８６】  スパッタリングにより厚さ５８ｎ��のＡｌ２Ｏ３を光学部材１０の上に形成し低屈折率層５１とした。次に、低屈折率層５１の上に厚さ１２７ｎｍのＺｒＯ２を形成し高屈折率層５２とした。次に真空蒸着法によって、高屈折率層５２の上に厚さ８９ｎｍのＭｇＦ２を形成し低屈折率層５３とした。【００８７】  （例５）  本実施の形態における例５について説明する。例５における光学素子の構造は、例１における光学素子の表面保護層３１の上に、厚さ３ｎｍのＤＬＣを成膜したものである。【００８８】  （例６）  本実施の形態における例６について説明する。例６における光学素子の構造は、例３と同様にして光学部材１０の上に、高屈折率層２１（２１ａ、２１ｂ）と低屈折率層２２（２２ａ、２２ｂ）とを交互に積層した光学素子の上に、厚さ３ｎｍのＤＬＣを成膜したものである。【００８９】  （例７）  本実施の比較例における例７について説明する。例７における光学素子の構造を図１９に示す。例７における光学素子は、光学部材１０の上に、高屈折率層２１（２１ａ、２１ｂ）と低屈折率層２２（２２ａ、２２ｂ）とが交互に積層して形成している構造のものである。【００９０】  最初に、純水洗浄とアルコールを用いた洗浄を経た光学部材１０を準備し、薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。【００９１】  薄膜形成装置の真空度が２×１０−４Ｐａ以下になった後、アルゴンガスを４０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｔａターゲットを用い投入電力３ｋＷにてスパッタリングを行い、光学部材１０の上に厚さ１４ｎｍ、屈折率（ｎ）２．２０の高屈折率層２１ａを形成した。次に、アルゴンガスを３０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｉターゲットを用い投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、高屈折率層２１ａの上に厚さ３３ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４８の低屈折率層２２ａを形成した。【００９２】  この後、低屈折率層２２ａの上に、上述した高屈折率層２１ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが１２１ｎｍの高屈折率層２１ｂを形成し、さらに高屈折率層２１ｂの上に、上述した低屈折率層２２ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが８１ｎｍの低屈折率層２２ｂを形成した。【００９３】  （例８）  本実施の形態における例８について説明する。例８における光学素子の構造を図２０に示す。例８における光学素子は、光学部材１０の上に、高屈折率層２１（２１ａ、２１ｂ）と低屈折率層２２（２２ａ、２２ｂ）とが交互に積層して形成されており、更に、防汚コーティング層４０が形成されている構造のものである。【００９４】  最初に、純水洗浄、かつ、アルコールを用いた洗浄を経た光学部材１０を準備し、薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。【００９５】  薄膜形成装置の真空度が２×１０−４Ｐａ以下になった後、アルゴンガスを４０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｔａターゲットを用い投入電力３ｋＷにてスパッタリングを行い、光学部材１０の上に厚さ１４ｎｍ、屈折率（ｎ）２．２０の高屈折率層２１ａを形成した。次に、アルゴンガスを３０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｉターゲットを用い投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、高屈折率層２��ａの上に厚さ３３ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４８の低屈折率層２２ａを形成した。【００９６】  この後、低屈折率層２２ａの上に、上述した高屈折率層２１ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが１２１ｎｍの高屈折率層２１ｂを形成し、さらに高屈折率層２１ｂの上に、上述した低屈折率層２２ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが８１ｎｍの低屈折率層２２ｂを形成した。【００９７】  次に、低屈折率層２２ｂの上に、フッ素系撥油剤（ダイキン工業社製、商品名「オプツールＤＳＸ」）を成膜して厚さ７ｎｍの防汚コーティング層４０を形成した。【００９８】  （例９）  本実施の形態における例９について説明する。例９における光学素子の構造を図２１に示す。例９における光学素子は、光学部材１０の上に、高屈折率層２１（２１ａ、２１ｂ）と低屈折率層２２（２２ａ、２２ｂ）とが交互に積層して形成されており、更に、表面保護層３２が形成されている構造のものである。【００９９】  最初に、純水洗浄とアルコールを用いた洗浄を経た光学部材１０を準備し、薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。【０１００】  薄膜形成装置の真空度が２×１０−４Ｐａ以下になった後、アルゴンガスを４０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｔａターゲットを用い投入電力３ｋＷにてスパッタリングを行い、光学部材１０の上に厚さ１４ｎｍ、屈折率（ｎ）２．２０の高屈折率層２１ａを形成した。次に、アルゴンガスを３０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｉターゲットを用い投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、高屈折率層２１ａの上に厚さ３３ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４８の低屈折率層２２ａを形成した。【０１０１】  この後、低屈折率層２２ａの上に、上述した高屈折率層２１ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが１２１ｎｍの高屈折率層２１ｂを形成し、さらに高屈折率層２１ｂの上に、上述した低屈折率層２２ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが７１ｎｍの低屈折率層２２ｂを形成した。【０１０２】  次に、低屈折率層２２ｂの上に、アルゴンガスを８０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１４０ｓｃｃｍで導入しながら、Ｚｒ含有Ｓｉターゲットを用い投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、厚さ１０ｎｍ、屈折率（ｎ）１．７の表面保護層３２を形成した。【０１０３】  （例１０）  本実施の形態における例１０について説明する。例１０における光学素子の構造を図２２に示す。例１０における光学素子は、光学部材１０の上に、高屈折率層２１（２１ａ、２１ｂ）と低屈折率層２２（２２ａ、２２ｂ）とが交互に積層して形成された構造のものである。ここで、低屈折率層２２ｂはＳｉとＡｌとの混合酸化物により形成された表面保護層と同一のものとし、表面保護層を省いた構成を用いた。【０１０４】  最初に、純水洗浄とアルコールを用いた洗浄を経た光学部材１０を準備し、薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。【０１０５】  薄膜形成装置の真空度が２×１０−４Ｐａ以下になった後、アルゴンガスを８５ｓｃｃｍ、窒素ガスを１０５ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｉターゲットを用い投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、光学部材１０の上に厚さ１５ｎｍ���屈折率（ｎ）２．０６の高屈折率層２１ａを形成した。次に、アルゴンガスを８０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１４０ｓｃｃｍで導入しながら、ＡｌターゲットとＳｉターゲットを用いそれぞれ投入電力２．５ｋＷ、６ｋＷにてスパッタリングを行い、高屈折率層２１ａの上に厚さ３５ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４９の低屈折率層２２ａを形成した。【０１０６】  この後、低屈折率層２２ａの上に、上述した高屈折率層２１ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが１３６ｎｍの高屈折率層２１ｂを形成し、さらに高屈折率層２１ｂの上に、上述した低屈折率層２２ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが９０ｎｍの低屈折率層２２ｂを形成した。【０１０７】  例１０では、低屈折率層を形成するためにＡｌターゲットとＳｉターゲットを用いてスパッタリングを行ったが、Ａｌ含有Ｓｉターゲットを用いてスパッタリングを行ってもよい。【０１０８】  （例１１）  本実施の形態における例１１について説明する。例１１における光学素子の構造を図２３に示す。例１１における光学素子は、光学部材１０の上に、高屈折率層２１（２１ａ、２１ｂ）と低屈折率層２２（２２ａ、２２ｂ）とが交互に積層され、更に、防汚コーティング層４０が形成された構造のものである。【０１０９】  最初に、純水洗浄とアルコールを用いた洗浄を経た光学部材１０を準備し、薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。【０１１０】  薄膜形成装置の真空度が２×１０−４Ｐａ以下になった後、アルゴンガスを８５ｓｃｃｍ、窒素ガスを１０５ｓｃｃｍで導入しながら、Ｓｉターゲットを用い投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、光学部材１０の上に厚さ１４ｎｍ、屈折率（ｎ）２．０６の高屈折率層２１ａを形成した。次に、アルゴンガスを８０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１４０ｓｃｃｍで導入しながら、ＡｌターゲットとＳｉターゲットを用いそれぞれ投入電力２．５ｋＷ、６ｋＷにてスパッタリングを行い、高屈折率層２１ａの上に厚さ３４ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４９の低屈折率層２２ａを形成した。【０１１１】  この後、低屈折率層２２ａの上に、上述した高屈折率層２１ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが１３５ｎｍの高屈折率層２１ｂを形成し、さらに高屈折率層２１ｂの上に、上述した低屈折率層２２ａと同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが８６ｎｍの低屈折率層２２ｂを形成した。【０１１２】  次に、低屈折率層２２ｂの上に、前記一般式、化２で示されたフッ素含有有機化合物を用いて、膜厚７ｎｍの防汚コーティング層４０を形成した。【０１１３】  例１１では、低屈折率層を形成するためにＡｌターゲットとＳｉターゲットを用いてスパッタリングを行ったが、Ａｌ含有Ｓｉターゲットを用いてスパッタリングを行ってもよい。【０１１４】  （例１２）  本実施の形態における例１２について説明する。例１２における光学素子の構造は例１１と同じ構造のものである。例１２では、光学部材１０がサファイアであり、各層の膜厚が以下になっている以外は例１１と同様にして各層を形成した。高屈折率層２１ａの膜厚は１７ｎｍ、低屈折率層２２ａの膜厚は２１ｎｍ、高屈折率層２１ｂの膜厚は１３４ｎｍ、低屈折率層２２ｂの膜厚は８２ｎｍ、���汚コーティング層４０の膜厚は７ｎｍとした。【０１１５】  （例１〜例１２における試験結果）  表２〜４に、例１〜例１２における光学素子の膜構成と動摩擦係数の値、砂消しゴム試験結果と擦り試験結果を示す。なお、動摩擦係数は新東科学製ＨＥＩＤＯＮ−１８Ｌを用いて、移動スピード：１５０ｍｍ／ｍｉｎ、荷重：５０ｇ、圧子：ＳＵＳ６ｍｍ球という条件にて測定した。砂消しゴム試験は、砂消しゴム（ＫＯＫＵＹＯ  ５１２）を先端部にセットした表面性試験機ＩＭＣ−１５５０を用いて、基板の移動スピードコントロール３０、基板の移動往復回数５０、荷重１００ｇ、ストローク６ｃｍという条件にて行った。擦りで発生した傷による光の散乱度合いを示す擦り前後のヘーズ率差から、砂消しゴムの擦りに対する耐性を評価した。また、こすり試験Ａはコットン材料によって１０回のラビングを行い、その後外観を目視にて確認した。こすり試験Ｂはスチールウール材によって５０回のラビングを行い、その後外観を目視にて確認した。こすり試験Ｃはスチールウール材によって６０００回のラビングを行い、その後外観を目視にて確認した。こすり試験Ａ、Ｂ、Ｃのいずれのこすり試験も外観に傷が見られなかったものを「○」とし、外観に傷が見られたものを「×」としている。また、空欄の項目については試験を行っていない。【０１１６】
【表２】
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【０１１７】
【表３】
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【０１１８】
【表４】
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砂消しゴム試験の結果では、例７の光学素子において試験前後のヘーズ率差が例１や例９の光学素子に比べて明らかに大きかった。これは、最表層にＳｉとＳｎとの混合酸化物あるいはＳｉとＺｒとの混合酸化物を形成したことにより傷が付きにくくなったためであると考えられる。動摩擦係数測定の結果では、例７の光学素子において０．３５であったのに対し、最表層にＳｉとＳｎとの混合酸化物が形成された例１の光学素子では０．２６、最表層にＳｉとＺｒとの混合酸化物が形成された例９の光学素子では０．３、最表層にＳｉとＡｌとの混合酸化物が形成された例１０の光学素子では０．１６となり、動摩擦係数の低減が認められた。
【０１１９】  こすり試験Ａの結果では、動摩擦係数が０．４８である例４における光学素子に傷が見られた。こすり試験Ｂの結果では、動摩擦係数が０．２６である例１における光学素子、動摩擦係数が０．４８である例４における光学素子、動摩擦係数が０．３５である例７における光学素子、動摩擦係数が０．１６である例１０における光学素子に傷が見られた。こすり試験Ｃの結果では、例２における光学素子と例８における光学素子には傷が見られたが、スティフネス定数Ｃ３３が３０．４×１０１０Ｎ／ｍ２のＳｉ３Ｎ４を用いた例３、例１１及び例１２における光学素子には傷が見られなかった。【０１２０】  以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。【０１２１】  本国際出願は、２０１２年６月８日に出願した日本国特許出願２０１２−１３０７１１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１２−１３０７１１号の全内容をここに本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０１２２】９００      従来の光学素子１          光学素子２          光学素子３          光学素子４          光学素子５          光学素子６          光学素子１０        光学部材２１        高屈折率層２１ａ      高屈折率層２１ｂ      高屈折率層２２        低屈折率層２２ａ      低屈折率層２２ｂ      低屈折率層３１        表面保護層３２        表面保護層３３        表面保護層４０        防汚コーティング層
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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