(57)【要約】  光学素子（１）は、光学薄膜（２０）を備えている。光学薄膜（２０）は、酸化アルミニウムを主成分とし、光学的膜厚（ｎｄ）及び中心波長（λ０）に基づいて規定される、０．０１０以上２．００以下の範囲の光学薄膜係数（ｘ）を有する酸化アルミニウム層（２１）を備え、中心波長帯域の同一波長において、常温時における第１の反射率（Ｒ１）と、加熱時における第２の反射率（Ｒ２）とのシフト量が０．５０％以下である。
2013172382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学薄膜を備える光学素子であって、
前記光学薄膜は、
酸化アルミニウムを主成分とし、光学的膜厚及び中心波長に基づいて規定される、０．０１０以上２．００以下の範囲の光学薄膜係数を有する酸化アルミニウム層を備え、
中心波長帯域の同一波長において、常温時における第１の反射率と、加熱時における第２の反射率とのシフト量が０．５０％以下である、光学素子。
【請求項２】
前記光学的膜厚は、屈折率及び物理的膜厚に基づいて規定され、
前記屈折率は、１．６４以上１．７０以下の範囲である、
請求の範囲第１項に記載の光学素子。
【請求項３】
前記物理的膜厚は、８．０ｎｍ以上５００．０ｎｍ以下の範囲である、
請求の範囲第２項に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光学薄膜は、前記酸化アルミニウム層により構成される単層膜であり、
前記シフト量は、０．１０％以下である、
請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記光学薄膜は、
複数の成膜材料を積層して形成される多層膜であり、
前記多層膜は、
酸化シリコンにより形成される酸化シリコン層と、
酸化タンタルにより形成される酸化タンタル層と、を含む、
請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の光学素子。
【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】
光学ガラスレンズ等の光学素子は、所望の光学特性を得るために、光学面となる表面が光学薄膜によってコーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）される。光学薄膜としては、近年、単層膜、又は、多層膜のものが知られ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層を含む多層構造の光学薄膜が用いられることがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５９８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、酸化アルミニウム層を含む光学薄膜は、光学素子の光学面をコーティングした場合に、光学素子の表面に色ムラが発生することがある。この色ムラは、光学面の面内における光学薄膜の膜質（膜の屈折率や膜密度など）が局所的に不均一になることから生じる。色ムラの発生は、光学薄膜の光学特性（例えば反射率やコート色品質（色味））の不均一性による製品歩留まりを低下させる要因となる。そのため、色ムラについては、その発生を未然に防止することが望まれる。【０００５】
この発明の目的は、酸化アルミニウム層を含む光学薄膜であっても、色ムラが発生することのない均一かつ緻密な膜質の光学薄膜を備えた光学素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために案出されたものである。
上記目的達成のために、本願発明者らは、先ず、色ムラの発生要因について検討した。その結果、色ムラの発生は、酸化アルミニウム層が、成膜中または成膜後に水分等を取り込んでしまうことが原因である。このことは、詳細を後述するシフト量（波長シフト、換言すれば、常温時と加熱時の分光特性の変化量）についての検証結果からも明らかと言える。【０００７】
そして、このような知見に基づき、本願発明者らは、さらに鋭意検討を重ねた結果、均一かつ緻密な膜質の酸化アルミニウム層を実現できれば、色ムラの発生要因となる水分等の取り込みを防止できるのではないかとの着想を得た。【０００８】
本発明は、上述した本願発明者らによる新たな知見および着想に基づいてなされたものである。つまり、本願発明者らは、上述した新たな知見および着想に基づき、以下に述べる課題解決手段に想到した。【０００９】
本発明の一形態に係る光学素子は、光学薄膜を備えている。光学薄膜は、酸化アルミニウムを主成分とし、光学的膜厚及び中心波長に基づいて規定される、０．０１０以上２．００以下の範囲の光学薄膜係数を有する酸化アルミニウム層を備え、中心波長帯域の同一波長において、常温時における第１の反射率と、加熱時における第２の反射率とのシフト量が０．５０％以下である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、酸化アルミニウム層を含む光学薄膜であっても、色ムラが発生することのない均一かつ緻密な膜質の光学薄膜を備える光学素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１が適用された光学素子の構成例を示す要部断面図である。
【図２】本発明の実施例１における光学薄膜（酸化アルミニウム層）の光の波長と光の反射率との関係の一具体例を二次元座標平面上にプロットした説明図である。
【図３】本発明の実施例１との比較対象となる比較例１についての説明図である。
【図４】本発明の実施形態２が適用された光学素子の構成例を示す要部断面図である。
【図５】本発明の実施例２における光学薄膜の光の波長と光の反射率との関係の一具体例を二次元座標平面上にプロットした説明図である。
【図６】本発明の実施例２との比較対象となる比較例２についての説明図である。
【図７】本発明の実施例３における光学薄膜の光の波長と光の反射率との関係の一具体例を二次元座標平面上にプロットした説明図である。
【図８】本発明の実施例４における光学薄膜の光の波長と光の反射率との関係の一具体例を二次元座標平面上にプロットした説明図である。
【図９】本発明の実施例５における光学薄膜の光の波長と光の反射率との関係の一具体例を二次元座標平面上にプロットした説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態１及び２を図面に基づいて説明する。
ここでは、各実施形態について、以下の順序で項分けをして説明を行う。
１．光学素子の全体構成
２．光学薄膜の構成
３．成膜手順
【００１３】
また、実施形態１及び２について、共通に下記の説明をする。
４．実施形態１及び２の効果
５．変形例
【００１４】
実施形態１では、光学素子の光学面上に構成された光学薄膜が、単層膜により構成されている。また、後述の実施形態２では、光学素子の光学面上に構成された光学薄膜が、多層膜により構成されている。
【００１５】
また、以下の実施形態において、中心波長帯域を、可視光の波長帯域を一例に挙げ、波長領域を４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、中心波長λ０を５５０ｎｍとして説明する。また、光学薄膜係数は、０．０１０〜２．００の範囲を取り得るものとして説明する。なお、波長領域以外の数値に関する記載において、特段の断りがない限り、「数値〜数値」は、両端の値を含む。
【実施形態１】
【００１６】
＜１．光学素子の全体構成＞
先ず、光学素子の全体構成について説明する。
【００１７】
光学素子とは、光（特に可視光）に対して何らかの光学的な処理を行う素子であり、具体的にはレンズ、プリズム、ミラー、フィルター、ライトガイド、回折素子等の光学デバイスが該当する。
【００１８】
図１は、本発明が適用された光学素子の構成例を示す要部断面図である。
図１に示すように光学素子１は、素子基材である光学素子基材１０の光学面５が、光学薄膜２０によってコーティングされている。
【００１９】
光学素子基材１０は、光学ガラス材からなり、光学素子基材１０の表面に光学面５となる、球面または非球面、平面、回折格子などの光学機能面が形成されている。また、光学素子基材１０の光学ガラス材として、例えば、Ｍ−ＴＡＦＤ３０５、Ｍ−ＬＡＣ１３０、Ｍ−ＢＡＣＤ１２、Ｍ−ＦＤＳ２、Ｍ−ＦＤ８０、Ｍ−ＴＡＦＤ３０７、Ｍ−ＦＣＤ１、Ｍ−ＦＣＤ５００、Ｍ−ＰＣＤ４、Ｍ−ＴＡＦ１０１、Ｅ−ＦＤＳ１、Ｅ−ＦＤＳ２、ＴＡＦＤ３０、ＴＡＦＤ３５、ＴＡＦ１、ＦＣＤ１００、ＦＣＤ５０５、ＢＡＣＤ５（ＨＯＹＡ株式会社製）などを用いることができる。
【００２０】
＜２．光学薄膜の構成＞
次に、光学素子１の光学素子基材１０の光学面５に形成される光学薄膜２０について説明する。
【００２１】
光学薄膜２０は、光学素子１の光学作用（光学特性）を補助する機能を有し、具体的にはレンズ表面での光の反射を低減（防止）させる機能を有する。
【００２２】
光学素子基材１０の光学面５に接する側に位置する層は、酸化アルミニウム（アルミナ）によって形成された層（以下、「酸化アルミニウム層」という。）２１である。ただし、本実施形態１において酸化アルミニウム層２１は、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させる成膜処理によって形成される。具体的には、後述するイオンビームアシスト蒸着(Ｉｏｎ−ｂｅａｍ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下「ＩＡＤ」と略す)を用いる。この酸化アルミニウム層２１は、光学薄膜２０として用いると、光の波長と光の反射率との関係について、水分を除去可能な所定温度までの加熱処理の前後で、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域における光の反射率の変化の最大値が０．５０％以下となる膜構造を有する。
【００２３】
ここで、「加熱処理の前」とは、光学薄膜２０を加熱する前（つまり、光学薄膜２０が常温時である場合）を示し、「加熱処理の後」とは、光学薄膜２０を加熱しているときの加熱時を示す。また、「光の反射率の変化の最大値」とは、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域の同一波長において、常温時における第１の反射率Ｒ１と、加熱時における第２の反射率Ｒ２との差の絶対値（以下、シフト量ΔＲ（＝｜Ｒ１−Ｒ２｜）と記載する）を示す。
【００２４】
また、本実施形態の好ましい態様として、酸化アルミニウム層２１は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域の同一波長において、常温時における第１の反射率Ｒ１と、加熱時における第２の反射率Ｒ２とのシフト量ΔＲが０．３０％以下となる膜構造を有する。なお、以下の説明においては、常温時とは、２５℃を意味し、加熱時とは、一例として、１５０℃に加熱したときを意味する。
【００２５】
また、本実施形態の態様として、酸化アルミニウム層２１の屈折率ｎが１．６４以上１．７０以下となっている。なお、酸化アルミニウム層２１を形成する成膜手順、酸化アルミニウム層２１の層構造等については、その詳細を後述する。
【００２６】
＜３．成膜手順＞
次に、上述した構成の光学薄膜２０の成膜手順について説明する。
光学薄膜２０は、光学素子１の光学素子基材１０の光学面５上に、薄膜成粒子を成膜させることによって形成する。
【００２７】
（成膜工程）
酸化アルミニウム層２１を形成する成膜工程について、詳しく説明する。
【００２８】
（酸化アルミニウム層の成膜手法）
本実施形態１の成膜工程では、酸化アルミニウム層２１は、イオンビームアシスト蒸着(Ｉｏｎ−ｂｅａｍ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下「ＩＡＤ」と略す)を用いて、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を光学素子基材１０の光学面５上に堆積させる成膜処理により形成される。
【００２９】
ここで、ＩＡＤは、真空蒸着中にイオン銃でガスイオン（および中和のための同量の電子）を被成膜物に対して照射し、その運動エネルギーを利用しつつ、膜構成粒子を堆積させる成膜処理である。このようなＩＡＤによれば、照射するイオンエネルギーを大きくすることができ、均一かつ緻密な膜質の膜を得ることができる。なお、ここで、光学薄膜２０が、酸化アルミニウム層１層から形成される場合における「均一かつ緻密な膜質」とは、光の波長と光の反射率との関係について、水分を除去可能な所定温度までの加熱処理の前後で、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域における光の反射率の変化の最大値が０．５０％以下となる膜構造を有しているものと定義する。また、光学薄膜２０が、酸化アルミニウム層を含む多層膜から形成される場合における「均一かつ緻密な膜質」とは、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域の同一波長において、常温時における第１の反射率Ｒ１と、加熱時における第２の反射率Ｒ２とのシフト量ΔＲが０．３０％となる膜構造を有しているものと定義する。なお、ここでいう「均一かつ緻密な膜質」を有する膜であれば、色ムラは発生しない。
【００３０】
（酸化アルミニウム層の成膜条件）
本実施形態１の成膜工程におけるＩＡＤの成膜条件は、以下の通りである。
【００３１】
例えば、ＩＡＤに用いるイオン銃が熱電子励起型イオン銃の場合には、成膜処理室内の導入ガスとして酸素とアルゴンの混合ガスを用いるとともに、その導入ガス流量については、酸素：０〜２００ＳＣＣＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｕｂｉｃ  Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ  ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅｓ）およびアルゴン：０〜２００ＳＣＣＭの少なくとも何れか一方を０ＳＣＣＭより多くする。イオン銃の出力については、イオン銃のフィラメントに印加する電圧、および、電流をそれぞれフィラメント電圧：１０〜１００Ｖ、フィラメント電流：１５〜１５０Ａとする。さらに、イオン銃のアノードに印加する電圧、および、電流をそれぞれアノード電圧：１０〜５００Ｖ、アノード電流１〜３０Ａとする。また、成膜レートについては、０．０１〜１．５０ｎｍ／ｓｅｃにする。
【００３２】
本実施形態１においては、熱電子励起型のイオン銃を備える薄膜形成装置を使用している（不図示）。この熱電子励起型のイオン銃は、イオン銃を構成する熱電子発生部材であるフィラメントの本数を増やすことにより、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させ、均一かつ緻密な膜質の層を形成することができる。
【００３３】
また、例えば、ＩＡＤに用いるイオン銃が高周波（ＲＦ）励起型イオン銃の場合には、イオン銃の出力については、イオン銃の加速電極に印加する電圧、および、電流をそれぞれ加速電圧：１０〜１５００Ｖ、加速電流：１０〜１５００ｍＡとする。なお、加速電極に対しては、電極およびアース間を＋に印加する。また、イオン銃のサプレッサー電極に印加する電圧、および、電流をそれぞれサプレッサー電圧：０〜１０００Ｖ、サプレッサー電流：１０〜１００ｍＡとする。なお、サプレッサーに対しては、電極およびアース間を−に印加する。また、そのほかは、上述した熱電子イオン銃の場合と同じ条件である。
【００３４】
（酸化アルミニウム層の膜質）
このような条件で成膜すると、光学素子基材１０の光学面５には、１０ｅＶ以上（具体的には、例えば１０００ｅＶ程度）のイオンエネルギーで酸化アルミニウム層２１の膜構成粒子が堆積される。そのため、光学素子基材１０の光学面５上には、均一かつ緻密な膜質の酸化アルミニウム層２１が形成される。
【００３５】
次に、実施例を挙げて、本発明の実施形態を具体的に説明する。ただし、本発明が、以下の実施例に限定されないことは勿論である。
【００３６】
また、層を構成する酸化物膜は、所望の膜質であればよく、その組成は特に限定されるものではない。酸化アルミニウム膜の組成については、化学量論組成である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含むものが安定であるため、以下の説明においてはＡｌ２Ｏ３層として記載するが、Ａｌ２Ｏ３に限定されるものではなく、組成をＡｌｘＯｙとした場合、例えば、ｙ／ｘ＝１〜２程度のものが存在していてもよい。以下で説明される酸化珪素膜、酸化タンタル膜などの各種酸化物膜についても同様のことが言える。
【００３７】
また、以下の説明において、層の番号は、レンズ基板１０の光学面５側から順に付す。また、各層の屈折率をｎ、物理的膜厚をｄ、光学的膜厚をｎｄ、光学薄膜係数をｘ、中心波長をλ０と、それぞれ示す。なお、光学的膜厚ｎｄは、屈折率ｎと物理的膜厚ｄとの積で表される。
【００３８】
なお、光学薄膜係数ｘは、次式（１）により表され、光学的膜厚ｎｄ及び中心波長λ０に基づいて規定される。
光学薄膜係数ｘ  ＝  ｎｄ×（１/（λ０/４））・・・式（１）
【００３９】
また、光学的膜厚ｎｄ及び中心波長λ０に基づいて規定され、酸化アルミニウムを主成分とする酸化アルミニウム層の光学薄膜係数ｘは、０．０１０以上２．０００以下の範囲で設定される。また、中心波長λ０は、５５０ｎｍとして説明するが、５００ｎｍ、１０００ｎｍや２０００ｎｍなどに設定することができる。また、酸化アルミニウム層の物理的膜厚ｄは、８．０ｎｍ以上５００．０ｎｍ以下の範囲で設定することができる。なお、上記式（１）及び以下の説明において、中心波長λ０を除する値として、「４」を用いているが、これに限られない。例えば、「２」や「６」などの整数とすることができる。
【００４０】
（実施例１）
具体的に、実施例１では、以下のような光学薄膜２０を形成した。
表１は、実施例１に係る光学薄膜２０の膜構成を示している。また、表２は、実施例１に係る光学薄膜２０の膜形成条件を示している。
【００４１】
【表１】
2013172382.tif 000003
【００４２】
【表２】
2013172382.tif 000004
【００４３】
光学素子基材１０は、ガラスモールドレンズ用硝種であるＭ−ＴＡＦＤ３０５（ＨＯＹＡ株式会社製）を用いた。そして、その光学素子基材１０の光学面５上には、単層構造の光学薄膜２０を形成した。光学薄膜２０は、物理的膜厚９２．９１ｎｍのＡｌ２Ｏ３層２１である。
【００４４】
Ａｌ２Ｏ３層２１は、９０ｅＶのイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させるべく、以下のような成膜条件で成膜処理した。すなわち、Ａｌ２Ｏ３層２１を成膜する成膜工程では、イオン銃として熱電子励起型イオン銃を用い、アノードに印加する電圧、および、電流をそれぞれアノード電圧：９０Ｖ、アノード電流：１５Ａとした。また、フィラメントに印加する電圧、および、電流をそれぞれフィラメント電圧：５５Ｖ、フィラメント電流：９０Ａとした。また、成膜処理室内の導入ガスとして酸素（Ｏ２）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガスを用い、Ｏ２のガス流量を３５ＳＣＣＭ、Ａｒのガス流量を５ＳＣＣＭとした。また、成膜処理対象物である光学素子基材１０の温度を２５０℃とした。また、Ａｌ２Ｏ３の蒸発速度（成膜レート）を０．１０ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００４５】
以上のような成膜条件で光学薄膜２０（酸化アルミニウム層２１により構成される単層膜）について、光の波長と光の反射率との関係を測定したところ、図２に示す結果が得られた。
【００４６】
図２は、実施例１における光学薄膜２０（酸化アルミニウム層２１）の光の波長と光の反射率との関係を二次元座標平面上にプロットした説明図である。図２では、酸化アルミニウム層２１に対して、常温時、及び、水分を除去可能な所定温度の一例である１５０℃まで加熱している時のそれぞれについて、光の波長と光の反射率との関係を、横軸が光の波長（単位：ｎｍ）、縦軸が光の反射率（単位：％）である二次元座標平面上にプロットしている。
【００４７】
なお、図２は、本実施形態１で説明した条件でＩＡＤを行って得られた酸化アルミニウム層２１について、光の波長と反射率との関係の一具体例を示している。また、図２の一部拡大図では、反射率Ｒ１及びＲ２は、所定の同一波長における常温時の反射率と加熱時の反射率をそれぞれ示している。
【００４８】
また、表３は、表３の左側５列に図２における波長４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍにおける（Ａ）常温時における反射率Ｒ１と、（Ｂ）加熱時における反射率Ｒ２と、シフト量ΔＲ（常温時における反射率Ｒ１と加熱時における反射率Ｒ２との差を絶対値で表したもの）を示している。また、表３の右側２列に図２における波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの最大シフト量ΔＲmax及び最小シフト量ΔＲminと、ΔＲmax及びΔＲminのときの波長をそれぞれ示している。
【００４９】
【表３】
2013172382.tif 000005
【００５０】
図２，表３に示した内容からも明らかなように、酸化アルミニウム層２１は、光の波長と反射率との関係についての二次元座標平面上へのプロット位置が、常温時と加熱時とではほとんど変化していないことがわかる。つまり、それぞれのプロット位置が重なる程に近寄っており、常温時と加熱時とで反射率の変化が極めて小さいことがわかる。
【００５１】
図２における常温時と加熱時での反射率のシフト（変化）量ΔＲは、具体的には以下のとおりである。
【００５２】
可視域である４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、反射率のシフト（変化）量ΔＲは、波長が４１５ｎｍのときが最も大きい。そして、常温時の反射率Ｒ１が６．８９３％であるのに対して、加熱時の反射率Ｒ２が６．９５１％であり、その差（常温時と加熱時の反射率のシフト量ΔＲ）が０．０５８％となっている。また、シフト量ΔＲが最も小さいのは、波長が４３３ｎｍ、６６５ｎｍおよび６６６ｎｍのときで、シフト量ΔＲが０．０１４％となっている。このような波長帯域においては、その他の波長についても、シフト量ΔＲが最小値０．０１４％〜最大値０．０５８％の範囲内に属している。つまり、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、シフト量ΔＲが０．０５８以下であり、極めて小さく抑えられている。
【００５３】
このように、シフト量ΔＲが極めて小さいのは、酸化アルミニウム層２１が均一かつ緻密な膜質を有しているからである。
【００５４】
図２、表３に示す測定結果によれば、少なくとも可視領域である４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域において、酸化アルミニウム層２１は均一かつ緻密な膜質であり、色ムラは発生しなかった。また、実施例１における光学薄膜２０であれば、可視領域において十分に反射防止機能が発揮され得ると言える。なお、実施例１において形成した光学薄膜２０は、酸化アルミニウム層により構成される単層膜であり、シフト量ΔＲを０．１０％以下にすることがより好ましい。
【００５５】
（比較例１）
図３は、本発明の実施例１との比較対象となる比較例１についての説明図である。また、図３は、図２に示した内容との比較のため、真空蒸着によって光学素子基材１０の光学面５上に構成された酸化アルミニウム層を成膜した場合について、光の波長と反射率との関係の一具体例を示している。
光学素子基材１０には、ガラスモールドレンズ用硝種であるＭ−ＢＡＣＤ１２（ＨＯＹＡ株式会社製）を用いた。そして、その光学素子基材１０の光学面５上には、単層膜からなる光学薄膜を形成した。
【００５６】
具体的に、比較例１では、以下のような光学薄膜を形成した。
表４は、比較例１に係る光学薄膜の膜構成を示している。また、表５は、比較例１に係る光学薄膜の膜形成条件を示している。
【００５７】
【表４】
2013172382.tif 000006
【００５８】
【表５】
2013172382.tif 000007
【００５９】
光学薄膜は、真空蒸着によって成膜された物理的膜厚８４．４１ｎｍのＡｌ２Ｏ３層である。また、Ａｌ２Ｏ３層は、Ａｌ２Ｏ３を蒸着させるべく、表５に示される成膜条件で成膜処理した。すなわち、Ａｌ２Ｏ３層の成膜工程では、成膜処理室内の導入ガスとして酸素（Ｏ２）ガスを用い、Ｏ２のガス流量を１５ＳＣＣＭとした。また、成膜処理対象物である光学素子基材１０の温度を２５０℃とした。また、Ａｌ２Ｏ３の蒸発速度（成膜レート）を０．８０ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００６０】
以上のような成膜条件で光学薄膜（酸化アルミニウム層により構成される単層膜）について、光の波長と光の反射率との関係を測定したところ、図３に示す結果が得られた。
【００６１】
図３に示した光の波長と反射率との関係は、二次元座標平面上へのプロット位置が、常温時と加熱時とで、大きく異なっていることがわかる。図３における常温時と加熱時での反射率のシフト（変化）量は、具体的には表６及び以下のとおりである。なお、表６は、表６の左側に図３における波長４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍにおける（Ａ）常温時における反射率Ｒ１（不図示）と、（Ｂ）加熱時における反射率Ｒ２（不図示）と、シフト量ΔＲ（常温時における反射率と加熱時における反射率との差を絶対値で表したもの）を示している。また、表６の一番右側の列に図３における波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの最大シフト量ΔＲmaxと、ΔＲmaxのときの波長を示している。
【００６２】
【表６】
2013172382.tif 000008
【００６３】
可視域である４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、反射率のシフト量ΔＲは、波長が４８９ｎｍおよび５０２ｎｍのときが最も大きい。波長が４８９ｎｍのときは、常温時の反射率が７．２９３％であるのに対して、加熱時の反射率が６．７８６％であり、その差（常温時と加熱時の反射率のシフト量ΔＲ）が０．５０７％となっている。また、波長が５０２ｎｍのときは、常温時の反射率が７．３４９％であるのに対して、加熱時の反射率が６．８４２％であり、その差（常温時と加熱時での反射率のシフト量ΔＲ）が０．５０７％となっている。
つまり、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、常温時と加熱時での反射率のシフト量ΔＲは、その最大値が０．５０％を超えるものとなっている。
【００６４】
このように、真空蒸着による酸化アルミニウム層の場合、シフト量ΔＲが大きいのは、形成された酸化アルミニウム層が多孔質であり、常温時（すなわち水分を除去するための処理の前）は水分等を取り込んでいるが、その加熱時には取り込んでいた水分等が除去されるためと考えられる。換言すると、シフト量ΔＲの最大値が０．５０％を超えるため、このような酸化アルミニウム層は、均一かつ緻密な膜質ではない。
【００６５】
以上に示した図２，３の内容を総合的に勘案すると、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域における常温時と加熱時の反射率のシフト量ΔＲの最大値が０．５０％以下（好ましくは０．３０％以下、より好ましくは０．１０％以下）であれば、酸化アルミニウム層２１は、均一かつ緻密な膜質であると言える。
【実施形態２】
【００６６】
次に、実施形態２を説明する。実施形態２では、上述したように、光学素子基材１０の光学面５上に構成された光学薄膜２０が、多層膜で構成されている。実施形態１と実施形態２とは、共通部分を多く含む。そのため、以下の実施形態２の説明では、実施形態１と異なる部分を重点的に説明する。
【００６７】
＜１．光学素子の全体構成＞
光学素子の全体構成は、実施形態１と同じである。
【００６８】
＜２．光学薄膜の構成＞
【００６９】
次に、図４に示されている光学素子１の光学素子基材１０の光学面５に形成される光学薄膜２０（多層膜）の構成について説明する。図４は、本発明の実施形態２が適用された光学素子１の例として光学素子の構成例を示す要部断面図である。図４に示されている光学薄膜２０は、反射防止膜機能を有するものであり、光学素子基材１０は、光学ガラスレンズである。また、光学薄膜２０は、反射防止機能が得られるように光学素子基材１０の光学面５の側から順に形成された第１層から第８層までを含む８層構造で構成されている。なお、光学薄膜２０は、８層以外のｍ層（ｍは２以上の整数）から構成されてもよい。
【００７０】
（第１層）
第１層の構成については、実施形態１と同じである。
【００７１】
（第２層〜第７層）
第１層から第８層までの多層膜のうち、第１層である酸化アルミニウム層２１に重ねて形成される第２層から第７層までは、低屈折率材料層と高屈折率材料層とが交互に積層された繰り返し構造部となっている。さらに詳しくは、第２層、第４層および第６層が低屈折率材料層２２，２４及び２６となっている。また、第３層、第５層および第７層が高屈折率材料層２３，２５及び２７となっている。低屈折率材料層２２，２４及び２６の形成材料としては、例えば屈折率ｎが１．４５〜１．５０である酸化ケイ素を用いることができる。また、高屈折率材料層２３，２５及び２７の形成材料としては、例えば屈折率ｎが２．００〜２．３５である酸化タンタルを用いることができる。
【００７２】
なお、ここで挙げた繰り返し構造部の層構造は、単なる一具体例に過ぎない。例えば、繰り返し構造部を構成する層数については、上述したような低屈折率材料層と高屈折率材料層がそれぞれ３層ずつ計６層ではなく、それぞれを４層ずつ計８層とするといったように、他の層構造のものであっても構わない。また、例えば、低屈折率材料層２２，２４及び２６の形成材料については、上述したような酸化ケイ素ではなく、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化イットリウム、フッ化ネオジウム等を用いても構わない。さらに、例えば、高屈折率材料層２３，２５及び２７の形成材料については、上述したような酸化タンタルではなく、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化パラジウム、酸化亜鉛等を用いても構わない。また、第２層から第８層の各層は、これらの材料を適量な割合で混合した混合材料を用いても構わない。
【００７３】
（第８層）
第１層から第８層までの多層膜のうち、外表面の側に位置する第８層は、フッ化マグネシウムによって形成された層２８である。なお、第８層は、保護膜としての機能を果たすものであれば、例えば酸化珪素、フッ化アルミニウム、フッ化イットリウム、フッ化ネオジウムのような、他の低屈折率材料によって形成されたものであっても構わない。
【００７４】
＜３．成膜手順＞
次に、上述した構成の光学薄膜２０の成膜手順について説明する。
光学薄膜２０は、光学素子１の光学素子基材１０の光学面５上に、第１層から第８層までを順に成膜する。
【００７５】
（第１層成膜工程）
第１層成膜工程は、実施形態１と同じであるため、説明を省略する。
【００７６】
（第２層成膜工程〜第８層成膜工程）
第１層成膜工程で酸化アルミニウム層２１を成膜した後は、次いで、第２層を成膜する第２層成膜工程、第３層を成膜する第３層成膜工程、第４層を成膜する第４層成膜工程、第５層を成膜する第５層成膜工程、第６層を成膜する第６層成膜工程、第７層を成膜する第７層成膜工程、および、第８層を成膜する第８層成膜工程を順に経る。
【００７７】
第２層成膜工程〜第８層成膜工程では、上述した実施形態１の成膜工程の場合と同様に、ＩＡＤによって、第２層〜第８層を成膜することができる。ただし、第２層成膜工程〜第８層成膜工程は、必ずしもＩＡＤによって行う必要はなく、例えば真空蒸着により成膜しても構わない。
【００７８】
なお、第２層成膜工程〜第８層成膜工程の詳細については、公知技術を利用して行えばよいため、ここではその説明を省略する。また、第２層成膜工程〜第ｍ層成膜工程にＩＡＤを用いる場合には、上述の成膜条件及び以下に具体的に示す条件により成膜することができる。
【００７９】
以上のような第１層成膜工程〜第８層成膜工程を順に経ることで、光学素子１の光学素子基材１０の光学面５をコーティングする光学薄膜２０が成膜される。
【００８０】
次に、実施例を挙げて、本発明の実施形態２を具体的に説明する。ただし、本発明が、以下の実施例に限定されないことは勿論である。
図５、図７〜９は、本発明の実施例２〜実施例５についての説明図である。また、図６は、比較例２についての説明図である。
【００８１】
また、各層を構成する酸化物膜は、所望の膜質であればよく、その組成は特に限定されるものではない。アルミニウム酸化膜の組成については、化学量論組成である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含むものが安定であるため、以下の説明においてはＡｌ２Ｏ３層として記載するが、Ａｌ２Ｏ３に限定されるものではなく、組成をＡｌｘＯｙとした場合、例えば、ｙ／ｘ＝１〜２程度のものが存在していてもよい。以下で説明される酸化珪素膜、酸化タンタル膜などの各種酸化物膜についても同様のことが言える。
【００８２】
（実施例２）
具体的に、実施例２では、表７に示される光学薄膜２０を形成した。
表７は、実施例２に係る光学薄膜２０の膜構成を示している。また、表８は、実施例２に係る光学薄膜２０の膜形成条件を示している。
【００８３】
【表７】
2013172382.tif 000009
【００８４】
【表８】
2013172382.tif 000010
【００８５】
実施例２では、光学素子基材１０に、ガラスモールドレンズ用硝種であるＭ−ＬＡＣ１３０（ＨＯＹＡ株式会社製）を用いた。そして、その光学素子基材１０の光学面５上には、８層構造の光学薄膜２０を形成した。すなわち、光学薄膜２０における第１層は、ＩＡＤによって成膜された物理的膜厚１０．００ｎｍのＡｌ２Ｏ３層２１である。
【００８６】
第２層〜第７層は、物理的膜厚４．２０ｎｍのＳｉＯ２層２２、物理的膜厚２８．４４ｎｍのＴａ２Ｏ５層２３、物理的膜厚１６．４５ｎｍのＳｉＯ２層２４、物理的膜厚７４．７１ｎｍのＴａ２Ｏ５層２５、物理的膜厚１５．０４ｎｍのＳｉＯ２層２６、物理的膜厚３０．８６ｎｍのＴａ２Ｏ５層２７が順に積層されてなる繰り返し構造部である。この繰り返し構造部を構成する第２層〜第７層についても、ＩＡＤによって成膜されている。
【００８７】
光学薄膜２０の最表面層となる第８層は、蒸着によって製膜された物理的膜厚９７．７４ｎｍのＭｇＦ２層２８である。
【００８８】
このように、光学薄膜２０は、複数の成膜材料を積層して形成される多層膜２１〜２８であり、多層膜２１〜２８は、酸化シリコンにより形成される酸化シリコン層２２，２４，２６と、酸化タンタルにより形成される酸化タンタル層２３，２５，２７とを含む。
【００８９】
これら多層膜のうち、Ａｌ２Ｏ３層２１は、９０ｅＶのイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させるべく、以下のような成膜条件で成膜処理した。すなわち、Ａｌ２Ｏ３層２１を成膜する第１層成膜工程では、イオン銃として熱電子励起型イオン銃を用い、アノードに印加する電圧、および、電流をそれぞれアノード電圧：９０Ｖ、アノード電流：１８Ａとした。また、フィラメントに印加する電圧、および、電流をそれぞれフィラメント電圧：５５Ｖ、フィラメント電流：９０Ａとした。さらにまた、成膜処理室内の導入ガスとしてＯ２とＡｒの混合ガスを用い、Ｏ２のガス流量を４０ＳＣＣＭ、Ａｒのガス流量を１０ＳＣＣＭとした。また、成膜処理対象物である光学素子基材１０の温度を２５０℃とした。また、Ａｌ２Ｏ３の蒸発速度（成膜レート）を０．１０ｎｍ／ｓｅｃとした。因みに、ＳｉＯ２の蒸発速度（成膜レート）は０．３０ｎｍ／ｓｅｃ、Ｔａ２Ｏ５の蒸発速度（成膜レート）は０．５０ｎｍ／ｓｅｃ、ＭｇＦ２の蒸発速度（成膜レート）は０．８０ｎｍ／ｓｅｃである。
【００９０】
以上のような成膜条件で成膜した光学薄膜２０について、光の波長と光の反射率との関係を測定したところ、図５に示す結果が得られた。
【００９１】
図５は、本発明の実施例２における光学薄膜の光の波長と光の反射率との関係の一具体例を二次元座標平面上にプロットした説明図である。なお、図５の一部拡大図では、反射率Ｒ１及びＲ２は、所定の同一波長における常温時の反射率Ｒ１と加熱時の反射率Ｒ２をそれぞれ示している。また、以下の説明において、常温時の反射率Ｒ１と加熱時の反射率Ｒ２の差の絶対値を、シフト量ΔＲとして記載する。
【００９２】
また、表９は、表９の左側５列に図５における波長４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍにおける（Ａ）常温時における反射率Ｒ１と、（Ｂ）加熱時における反射率Ｒ２と、シフト量ΔＲ（常温時における反射率Ｒ１と加熱時における反射率Ｒ２との差を絶対値で表したもの）を示している。また、表９の右側２列に図５における波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの最大シフト量ΔＲmax及び最小シフト量ΔＲminと、ΔＲmax及びΔＲminのときの波長をそれぞれ示している。
【００９３】
【表９】
2013172382.tif 000011
【００９４】
図５、表９に示した内容からも明らかなように、酸化アルミニウム層２１は、光の波長と反射率との関係についての二次元座標平面上へのプロット位置が、常温時と加熱時でほとんど変化していないことがわかる。つまり、それぞれのプロット位置が重なる程に近寄っており、常温時と加熱時の反射率Ｒ１、Ｒ２のシフト量ΔＲが極めて小さいことがわかる。また、波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、反射率は、０．５０％以下で反射防止機能を有することがわかる。
【００９５】
図５における常温時と加熱時の反射率のシフト量は、具体的には以下のとおりである。可視域である４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域に着目において、反射率のシフト量は、波長が４００ｎｍのときが最も大きい。そして、常温時の反射率Ｒ１が０．２２２％であるのに対して、加熱時の反射率Ｒ２が０．２７８％であり、その差（常温時と加熱時の反射率のシフト量ΔＲ）が０．０５６％となっている。また、シフト量ΔＲが最も小さいのは、波長が６７０ｎｍおよび６８０ｎｍのときで、常温時と加熱時の反射率の差が０％となっている。４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域においては、その他の波長についても、常温時と加熱時の反射率の差が最小値０％〜最大値０．０５６％の範囲内に属している。つまり、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域においては、常温時と加熱時の反射率Ｒ１、Ｒ２のシフト量ΔＲが０．３０％以下であり、酸化アルミニウム層２１は均一かつ緻密な膜質であると言える。実施例２における光学薄膜２０においては、色ムラは発生していなかった。また、可視領域において十分に反射防止機能が発揮され得ると言える。
【００９６】
（比較例２）
【００９７】
具体的に、比較例２では、反射防止機能を有する、以下のような光学薄膜を形成した。
表１０は、比較例２に係る光学薄膜の膜構成を示している。また、表１１は、比較例２に係る光学薄膜の膜形成条件を示している。
【００９８】
【表１０】
2013172382.tif 000012
【００９９】
【表１１】
2013172382.tif 000013
【０１００】
ここで、上述した実施例２との比較のために、比較例２について説明する。図６は、本発明の実施例２との比較対象となる比較例２についての説明図である。比較例２では、真空蒸着法を用いつつ、以下のような光学薄膜を形成した。
【０１０１】
光学素子１の光学素子基材１０には、ガラスモールドレンズ用硝種であるＭ−ＢＡＣＤ１２（ＨＯＹＡ株式会社製）を用いた。そして、その光学素子基材１０の光学面５上には、反射防止機能を有する、４層構造の光学薄膜を形成した。
【０１０２】
すなわち、光学薄膜における第１層〜第４層は、物理的膜厚５９．６６ｎｍのＡｌ２Ｏ３層、物理的膜厚９１．８４ｎｍのＡｌ２Ｏ３層、物理的膜厚１１５．５８ｎｍのＺｒＯ２＋ＴｉＯ２層、物理的膜厚８９．４３ｎｍのＭｇＦ２層が順に積層されてなる繰り返し構造部である。この繰り返し構造部を構成する第１層〜第４層については、以下の条件で成膜している。
【０１０３】
成膜処理室内の導入ガスであるＯ２のガス流量を、それぞれ第１層のＡｌ２Ｏ３層及び第３層のＺｒＯ２＋ＴｉＯ２層のときは、１５ＳＣＣＭ、第２層のＡｌ２Ｏ３層のときは１３ＳＣＣＭとした。また、成膜処理対象物である光学素子基材１０の温度を２５０℃とした。また、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２、ＭｇＦ２の蒸発速度（成膜レート）は、それぞれ０．８０ｎｍ／ｓｅｃである。
【０１０４】
図６は、以上のような条件で成膜した光学薄膜について、光の波長と光の反射率との関係を測定した結果を示している。また、表１２は、表１２の左側５列に図６における波長４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍにおける（Ａ）常温時における反射率Ｒ１（図６において不図示）と、（Ｂ）加熱時における反射率Ｒ２（図６において不図示）と、シフト量ΔＲ（常温時における反射率Ｒ１と加熱時における反射率Ｒ２との差を絶対値で表したもの）を示している。また、表１２の一番右列に図６における波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの最大シフト量ΔＲmaxと、ΔＲmaxのときの波長を示している。
【０１０５】
【表１２】
2013172382.tif 000014
【０１０６】
図６や表１２に示した光の波長と反射率との関係は、二次元座標平面上へのプロット位置が、常温時と加熱時で、大きく異なっていることがわかる。図６における常温時と加熱時の反射率のシフト量ΔＲは、具体的には以下のとおりである。可視域である４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、反射率のシフト量ΔＲは、波長が４００ｎｍのときが最も大きい。波長が４００ｎｍのときは、常温時の反射率Ｒ１が０．３５０％であるのに対して、加熱時の反射率Ｒ２が０％であり、その差（シフト量ΔＲ）が０．３５０％となっている。つまり、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、シフト量ΔＲは、その最大値が０．３０％を超える大きなものとなっており、均一かつ緻密な膜質とは言えない。比較例２における光学薄膜２０には、色ムラの発生が見られ、可視領域において十分に反射防止機能が発揮され得ると言えない。
【０１０７】
（実施例３〜実施例５）
次に、実施例３〜実施例５について説明する。実施例３〜実施例５においては、実施例２ですでに説明した内容については、説明を省略し、実施例２と相違する内容について記載する。
実施例３〜実施例５において、共通する説明を先に記載する。実施例３〜実施例５においては、実施例１及び２のような加熱処理の結果について示していないが、発明者らは、以下に示す実施例においても色ムラが発生しなかったことから本発明を適用することができると考える。
【０１０８】
実施例３〜実施例５では、光学素子基材１０に、Ｍ−ＬＡＣ１３０（ＨＯＹＡ株式会社製）を用いた。また、表１３，１５，１７は、各実施例に係る光学薄膜２０の膜構成を示している。また、表１４，１６，１８は、各実施例に係る光学薄膜２０の膜形成条件を示している。図７〜図９は、各実施例における光学薄膜の光の波長と光の反射率との関係の一具体例を二次元座標平面上にプロットした説明図である。また、上述の実施例と同様に、実施例３〜実施例５における光学薄膜２０は、反射防止機能を有する。なお、各表においても繰り返しになるものは説明を省略する。
【０１０９】
（実施例３）
実施例３では、第１層の酸化アルミニウム層の物理的膜厚ｄを変更し、第１層に加え、第３層及び第５層を酸化アルミニウム層により構成している。また、膜構成材料として、ＳｉＯ２を用いず、Ｔａ２Ｏ５により第２，４，６層を構成した。
【０１１０】
【表１３】
2013172382.tif 000015
【０１１１】
【表１４】
2013172382.tif 000016
【０１１２】
以上のような成膜条件で成膜して得られた光学薄膜２０について、光の波長と光の反射率との関係を測定したところ、図７に示す結果が得られた。図７に示す測定結果によれば、少なくとも可視領域である４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域においては反射率が低く抑えられていることがわかる。また、実施例３における光学薄膜２０において、色ムラは確認されなかった。
【０１１３】
また、この結果から、酸化アルミニウム層２１は、第１層だけでなく、第３層及び第５層に形成してもよく、物理的膜厚ｄを変更してよいことが言える。
【０１１４】
（実施例４）
実施例４では、第１層の酸化アルミニウム層を、ＲＦ励起型電子銃を用いたＩＡＤにより成膜している。また、光学薄膜２０の層数を、８層から１０層に変更している。
【０１１５】
【表１５】
2013172382.tif 000017
【０１１６】
【表１６】
2013172382.tif 000018
【０１１７】
以上のような成膜条件で成膜して得られた光学薄膜２０について、光の波長と光の反射率との関係を測定したところ、図８に示す結果が得られた。図例に示す測定結果によれば、少なくとも可視領域である４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域においては反射率が低く抑えられていることがわかる。また、実施例４における光学薄膜２０において、色ムラは確認されなかった。
【０１１８】
また、この結果から、酸化アルミニウム層２１は、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させる成膜処理であれば、高周波放電励起型電子銃であってもよいことが言える。また、光学薄膜２０の層数は、８層に限られず、複数層であってもよいことが確認された。
【０１１９】
（実施例５）
実施例５では、第１層の酸化アルミニウム層２１の物理的膜厚ｄを厚く形成するとともに、光学薄膜２０の層数を、８層から１０層に変更している。
【０１２０】
【表１７】
2013172382.tif 000019
【０１２１】
【表１８】
2013172382.tif 000020
【０１２２】
以上のような成膜条件で成膜して得られた光学薄膜２０について、光の波長と光の反射率との関係を測定したところ、図９に示す結果が得られた。図例に示す測定結果によれば、少なくとも可視領域である４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域においては反射率が低く抑えられていることがわかる。また、実施例５における光学薄膜２０において、色ムラは確認されなかった。
【０１２３】
また、この結果から、酸化アルミニウム層２１は、物理的膜厚ｄを厚くしてもよいと言える。
【０１２４】
（まとめ）
以上に挙げた実施例1〜５と、比較例１及び２の結果を勘案すると、実施例1〜５におけるＡｌ２Ｏ３層２１を含む光学薄膜２０であれば、Ａｌ２Ｏ３層２１が均一かつ緻密な膜質であるため、光学素子基材１０の光学面５をコーティングする場合であっても、色ムラが発生することなく、良好な反射防止機能を実現することが可能となる。
【０１２５】
＜４．実施形態１及び２の効果＞
実施形態１及び２で説明した光学薄膜２０によれば、以下に述べる効果が得られる。
【０１２６】
実施形態１及び２によれば、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させる成膜処理であるＩＡＤによって酸化アルミニウム層２１が形成されており、その酸化アルミニウム層２１が、均一な膜質を有したものとなっている。すなわち、酸化アルミニウム層２１は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域の同一波長において、常温時における第１の反射率Ｒ１と、加熱時における第２の反射率Ｒ２とのシフト量ΔＲが０．３０％以下となる膜構造を有している。
【０１２７】
そのため、実施形態１及び２における酸化アルミニウム層２１は、水分等を取り込む余地が殆ど無い、均一かつ緻密な膜質を有していることから、色ムラの発生要因となる水分等の取り込みを有効に防止することができる。したがって、光学素子基材１０の光学面５と接するように酸化アルミニウム層２１を位置させる場合や酸化アルミニウム層２１を第２層〜第ｍ層に形成する場合であっても、光学素子１の製品歩留まり低下等を招く要因となり得る色ムラが発生することがない。そのため、色ムラに起因する光学面５の面内における光学特性（例えば屈折率ｎや光透過率）の不均一さを是正することができる。つまり、本実施形態によれば、酸化アルミニウム層２１を含む光学薄膜であっても、色ムラが発生することない光学薄膜２０を得ることができる。
【０１２８】
また、実施形態１及び２によれば、ＩＡＤでの形成によって酸化アルミニウム層２１が「均一かつ緻密な膜質」を有することになるので、その酸化アルミニウム層２１の屈折率ｎについて、１．６４以上１．７０以下という高い屈折率を実現可能である。つまり、このような高い屈折率は、酸化アルミニウム層２１が均一な膜質を有した膜構造だから得られるものである。したがって、このような高い屈折率の酸化アルミニウム層２１を実現することによっても、光学素子１の製品歩留まり低下等を招く要因となり得る色ムラの発生を回避することができる。
【０１２９】
＜５．変形例＞
以上に実施形態１及び２を説明したが、上述した開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上述の例示的な実施形態に限定されるものではない。
【０１３０】
上述の実施形態では、酸化アルミニウム層２１の形成にあたり、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させる成膜処理として、ＩＡＤを行う場合を例に挙げている。ただし、酸化アルミニウム層２１を形成するための成膜処理は、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させるものであれば、例えばスパッタリングのようにＩＡＤ以外の手法による成膜処理であっても構わない。
【０１３１】
また、上述の実施形態２では、光学薄膜２０を構成する第２層〜第ｍ層の各層について、ＩＡＤを利用して形成する場合を例に挙げている。ただし、各層を形成するための成膜処理は、少なくとも酸化アルミニウム層について、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させる成膜処理であればよく、他の層については特に限定されるものではない。
【０１３２】
また、上述の実施形態２では、光学薄膜２０の成膜手順として、第１層から第８層又は第１０層までを順に成膜する場合を例に挙げている。ただし、光学薄膜２０は、上述の実施形態で説明した成膜手順ではなく、光学素子１の光学素子基材１０とは別体で形成されたものであってもよい。その場合に、光学素子基材１０と別体で形成された光学薄膜２０は、光学素子基材１０の光学面５に貼り付けられることで、光学面５をコーティングすることになる。
【０１３３】
また、上述の実施形態１及び２では、光学素子が光学ガラスレンズであり、その光学ガラスレンズのレンズ基材の光学面５を反射防止膜でコーティングする場合を例に挙げている。ただし、光学ガラスレンズ以外の例えば、球面ガラスレンズや非球面ガラスレンズ、光学フィルター、回折格子などの光学素子であっても、上述の実施形態の場合と同様に本発明を適用することができる。
【０１３４】
また、上述の実施形態１及び２では、中心波長帯域として可視光の波長帯域を一例に挙げ、波長領域を４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下（中心波長λ０は５５０ｎｍ）として説明したが、これに限られない。例えば、中心波長帯域は、２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲内において設定することができ、可視光領域として、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲に設定でき、好ましくは、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲に設定することができる。また、この他に、中心波長帯域は、２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の範囲（紫外領域）に設定することができる。また、中心波長帯域は、７８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲（赤外領域）に設定することができる。なお、中心波長λ０は、設定した波長帯域の範囲内において適宜設定することができ、中心波長帯域を４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲とした場合は、中心波長λ０を、５５０ｎｍに設定することが好ましい。
【０１３５】
また、上述した式（１）を用いて、実施例１における光学薄膜係数ｘの算出例を示す。
【０１３６】
（実施例１の場合の算出例）
式（１）及び表１より、実施例１における光学薄膜係数ｘの算出例を示す。
１．波長帯域を４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下と設定し、設定した波長帯域における中心波長λ０を５５０ｎｍとする。
２．次に、屈折率ｎ及び物理的膜厚ｄを規定する。実施例１においては、ｎ＝１．６７４５、ｄ＝９２．９１となる。
３．上記１，２において規定した数値を上記式（１）に代入し、光学薄膜係数ｘの値（ｘ＝１．１３１）を得る。
【０１３７】
また、上述の実施形態１及び２では、光学薄膜２０を例に説明したが、これに限られない。本願発明は、ＩＲカットフィルタ、ＵＶカットフィルタなどの光学薄膜に適用することができる。
【０１３８】
また、上述の実施形態１では、シフト量ΔＲが、０．５０％以下である例について説明したが、これに限られない。シフト量ΔＲは、０．３０％以下としてもよく、また、好ましくは、０．２０％以下としてもよい。さらに好ましくは、シフト量ΔＲを０．１０％以下とすることができ、０．０７０％以下とすることもできる。
【０１３９】
また、上述の実施形態２では、シフト量ΔＲが、０．３０％以下である例について説明したが、これに限られない。シフト量ΔＲは、０．２０％以下としてもよく、また、好ましくは、０．１５％以下としてもよい。さらに好ましくは、シフト量ΔＲを０．１０％以下とすることができ、０．０７０％以下とすることもできる。
【０１４０】
また、上述の実施例１の成膜条件により、平板状のガラス基板１０上に物理的膜厚が８９ｎｍとなるように成膜した酸化アルミニウム層２１の膜密度について、以下の条件、装置を用いて測定した。
【０１４１】
膜密度は、高分解能ラザフォード後方散乱分析法により、高分解能ＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）分析装置（株式会社神戸製鋼所社製）を用いて測定した。
【０１４２】
このようにして得られた酸化アルミニウム層２１の膜密度を測定した結果、膜密度は、２．９３ｇ/ｃｍ３であった。
【０１４３】
また、上述の実施例２〜５において、酸化アルミニウム層を第１層に設ける例について説明したが、これに限られない。酸化アルミニウム層は、第２層〜第ｍ層のいずれの層に配置することができる。
【０１４４】
また、上述の実施例３において、酸化アルミニウム層を第１，３，５層に３層設ける例について説明したが、これに限られない。酸化アルミニウム層は、第２，４層に２層設けてもよく、４層以上設けてもよい。また、酸化アルミニウム層は、例えば、第２，３層と連続して設けることができる。
【０１４５】
最後に、本発明の実施形態１及び２を、図等を用いて総括する。
【０１４６】
本発明の実施形態にかかる光学素子１は、図１及び図４に示されているように、光学薄膜２０を備えている。光学薄膜２０は、酸化アルミニウムを主成分とし、光学的膜厚ｎｄ及び中心波長λ０に基づいて規定される、０．０１０以上２．００以下の範囲の光学薄膜係数を有する酸化アルミニウム層２１を備え、中心波長帯域の同一波長において、常温時における第１の反射率Ｒ１と、加熱時における第２の反射率Ｒ２とのシフト量ΔＲが０．５０％以下である。
【０１４７】
また、好ましくは、光学的膜厚は、屈折率ｎ及び物理的膜厚ｄに基づいて規定され、屈折率ｎは、１．６４〜１．７０の範囲である、
【０１４８】
また、更に、好ましくは、物理的膜厚ｄは、８．０ｎｍ以上５００．０ｎｍ以下の範囲である。
【０１４９】
また、更に、好ましくは、光学薄膜２０は、酸化アルミニウム層２１により構成される単層膜であり、シフト量ΔＲは、０．１０％以下である。
【０１５０】
また、更に、好ましくは、光学薄膜２０は、複数の成膜材料を積層して形成される多層膜２１〜２８であり、多層膜２１〜２８）は、酸化シリコンにより形成される酸化シリコン層（２２，２４，２６）と、酸化タンタルにより形成される酸化タンタル層（２３，２５，２７）とを含む。
【０１５１】
また、別の他の局面では以下のように捉えることができる。本発明の実施形態にかかる光学薄膜２０は、図４に示されているように、多層膜（２１〜２８）が積層されてなる多層構造を有し、光学素子１の素子基材１０の光学面５に配されて用いられ、多層膜（２１〜２８）のうちの光学面５に接する側の第１層２１が、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させる成膜処理によって形成された酸化アルミニウム層２１であり、酸化アルミニウム層２１は、光の波長と光の反射率との関係について、水分を除去可能な所定温度までの加熱処理の前後で、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域における光の反射率の変化の最大値が０．５０％以下となる膜構造を有している。
【０１５２】
また、好ましくは、酸化アルミニウム層２１は、屈折率ｎが１．６４以上１．７０以下である。
【０１５３】
また、更に、好ましくは、多層膜（２１〜２８）は、酸化アルミニウム層２１の他に、低屈折率材料層（２２，２４、及び２６）と、高屈折率材料層（２３，２５、及び２７）とが交互に積層された繰り返し構造部を有する。
【０１５４】
また、別の他の局面では以下のように捉えることができる。本発明の実施形態にかかる光学素子１は、図４に示されているように、素子基材１０の光学面５が光学薄膜２０によってコーティングされ、光学薄膜２０は、多層膜（２１〜２８）が積層されてなる多層構造を有するとともに、多層膜（２１〜２８）のうちの光学面５に接する側の第１層２１が、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させる成膜処理によって形成された酸化アルミニウム層２１であり、酸化アルミニウム層２１は、光の波長と光の反射率との関係について、水分を除去可能な所定温度までの加熱処理の前後で、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域における光の反射率の変化の最大値が０．５０％以下となる膜構造を有している。
【０１５５】
また、好ましくは、光学素子１は、光学ガラスレンズからなる。
【０１５６】
また、別の他の局面では以下のように捉えることができる。本発明の実施形態にかかる光学薄膜２０の製造方法は、図４に示されているように、多層膜（２１〜２７）が積層されてなる多層構造を有し、光学素子１の素子基材１０の光学面５に配されて用いられる光学薄膜２０の製造方法であって、多層膜（２１〜２７）のうちの光学面５に接する側の第１層２１として、酸化アルミニウム層２１を、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させる成膜処理によって形成する第１層成膜工程を備え、第１層成膜工程で形成する酸化アルミニウム層２１は、光の波長と光の反射率との関係について、水分を除去可能な所定温度までの加熱処理の前後で、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域における光の反射率の変化の最大値が０．５０％以下となる膜構造を有している。
【０１５７】
また、別の他の局面では以下のように捉えることができる。本発明の実施形態にかかる光学素子１の製造方法は、図４に示されているように、素子基材１０の光学面５が光学薄膜２０によってコーティングされてなる光学素子１の製造方法であって、多層膜（２１〜２８）が積層されてなる多層構造を有する光学薄膜２０を光学面５に形成する光学薄膜成膜工程を備え、光学薄膜成膜工程は、多層膜（２１〜２８）のうちの光学面５に接する側の第１層２１として、酸化アルミニウム層２１を、１０ｅＶ以上のイオンエネルギーで膜構成粒子を堆積させる成膜処理によって形成する第１層成膜工程を含み、第１層成膜工程で形成する酸化アルミニウム層２１は、光の波長と光の反射率との関係について、水分を除去可能な所定温度までの加熱処理の前後で、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域における前記光の反射率の変化の最大値が０．５０％以下となる、膜構造を有している。
【０１５８】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内の全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５９】
１…光学素子
５…光学面
１０…光学素子基材
２０…光学薄膜
２１…酸化アルミニウム層
２２，２４，２６…低屈折率材料層
２３，２５，２７…高屈折率材料層
ｎ…屈折率
ｄ…物理的膜厚
ｘ…光学薄膜係数
λ０…中心波長
Ｒ１…第１の反射率
Ｒ２…第２の反射率
ΔＲ…シフト量。
【図１】
2013172382.tif 000021
【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】
2013172382.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月12日(2014.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学薄膜を備える光学素子であって、
前記光学薄膜は、
酸化アルミニウムを主成分とし、光学的薄膜及び中心波長に基づいて規定される、０．０１０以上２．００以下の範囲の光学薄膜係数を有する酸化アルミニウム層を備え、
４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光の波長領域の同一波長において、前記酸化アルミニウム層の常温時における第１の光の反射率と、水分を除去可能な所定温度での加熱時における第２の光の反射率とのシフト量の最大値が０．５０％以下である、光学素子。
【請求項２】
前記光学薄膜は、屈折率及び物理的膜厚に基づいて規定され、
前記屈折率は、１．６４以上１．７０以下の範囲である、
請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記物理膜厚は、８．０ｎｍ以上５００．０ｎｍ以下の範囲である、
請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光学薄膜は、前記酸化アルミニウム層により構成される単層膜であり、
前記シフト量の最大値は、０．１０％以下である、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記光学薄膜は、
複数の成膜材料を積層して形成される多層膜であり、
前記多層膜は、
酸化シリコンにより形成される酸化シリコン層と、
酸化タンタルにより形成される酸化タンタル層と、を含む、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記光学素子は、光学素子基材をさらに備え、
前記光学薄膜は前記光学素子基材上に設けられ、
前記光学素子基材は光学ガラスレンズである、
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光学素子。
【国際調査報告】
2013172382.tif 000030
2013172382.tif 000031