(57)【要約】  全般的に、発明は可視範囲において光を透過させる光学素子のための無色反射防止膜に関し、反射防止膜は、（ａ）屈折率が１.３５〜１.５の範囲の膜材料Ａ，（ｂ）屈折率が１.９〜２.４の範囲の膜材料Ｂ及び（Ｃ）屈折率が１.６〜１.８の範囲の膜材料Ｃからなる群から選ばれる少なくとも２つの膜材料を含む３層または４層の構造を有し、反射防止膜は可視範囲において光を透過させる基板の第１の面または第２の面に、または第１の面及び第２の面のいずれにも、配置される。発明はさらに上記反射防止膜を有する光学素子に向けられる。
2008525861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視範囲において光を透過させる光学素子のための無色反射防止膜において、
前記反射防止膜が、
（ａ）屈折率が１.３５〜１.５の範囲の膜材料Ａ，
（ｂ）屈折率が１.９〜２.４の範囲の膜材料Ｂ，及び
（ｃ）屈折率が１.６〜１.８の範囲の膜材料Ｃ、
からなる群から選ばれる少なくとも２つの膜材料を含む４層構造を有し、
前記反射防止膜が、可視範囲において光を透過させるＤＭＤ窓の、第１の面または第２の面に、または前記第１の面及び前記第２の面のいずれにも、配置され、
前記膜材料のそれぞれの厚さが６５〜１４０ｎｍの範囲にあり、ただし、ＳｉＯ２が前記低屈折率膜材料Ａである場合には前記膜材料Ａの厚さは３０〜１４０ｎｍの範囲にある、
ことを特徴とする反射防止膜。
【請求項２】
前記４層反射防止膜の層順が、前記反射防止膜が前記ＤＭＤ窓の前記第１の面または前記第２の面に配置される場合は、Ａ/Ｂ/Ｃ/Ｂ/ＤＭＤ窓またはＡ/Ｂ/Ａ/Ｂ/ＤＭＤ窓であり、前記反射防止膜が前記ＤＭＤ窓の前記第１の面及び前記第２の面のいずれにも配置される場合は、Ａ/Ｂ/Ｃ/Ｂ/ＤＭＤ窓/Ｂ/Ｃ/Ｂ/ＡまたはＡ/Ｂ/Ａ/Ｂ/ＤＭＤ窓/Ｂ/Ａ/Ｂ/Ａであ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ＤＶＤ窓が、いずれもが可視範囲において光を透過させる、ガラス、ガラス−セラミック、石英ガラス及び高純度石英ガラスからなる群から選ばれ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４】
前記膜材料Ａが、ＭｇＦ２，ＳｉＯ２，ＢａＦ２及び、屈折率が１.３５〜１.５の範囲にあり、可視範囲において光を透過させる、その他の材料からなる群から選ばれ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５】
前記膜材料Ｂが、Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＴｉＯ２：Ｐｒ２Ｏ３混合酸化物，ＴｉＯ２：ＺｒＯ２混合酸化物，ＺｒＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＨｆＯ２及び、屈折率が１.９〜２.４の範囲にあり、可視範囲において光を透過させる、その他の材料からなる群から選ばれ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６】
前記膜材料Ｃが、Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３及び、屈折率が１.６〜１.８の範囲にあり、可視範囲において光を透過させる、その他の材料からなる群から選ばれ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７】
好ましくは前記膜材料Ａ及び前記膜材料Ｂの厚さが９０〜１４０ｎｍの範囲にあり、ただしＳｉＯ２の場合にはその厚さが３０〜１４０ｎｍの範囲にあ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８】
前記膜材料Ｃの厚さが６５〜９０ｎｍの範囲にあ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９】
可視波長範囲において光を透過させる光学素子において、前記光学素子が、
可視波長範囲において光を透過させるＤＭＤ窓、及び
前記ＤＭＤ窓上の被膜であって、
（ａ）屈折率が１.３５〜１.５の範囲の膜材料Ａ，
（ｂ）屈折率が１.９〜２.４の範囲の膜材料Ｂ，及び
（ｃ）屈折率が１.６〜１.８の範囲の膜材料Ｃ、
からなる群から選ばれる少なくとも２つの材料を含む被膜、
を有し、
前記被膜が、可視範囲において光を透過させるＤＭＤ窓の第１の面または第２の面に、または前記第１の面及び前記第２の面のいずれにも、配置され、
前記膜材料のそれぞれの厚さが６５〜１４０ｎｍの範囲にあり、ただし、ＳｉＯ２が前記低屈折率膜材料Ａである場合には前記膜材料Ａの厚さは３０〜１４０ｎｍの範囲にある、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項１０】
好ましくは前記膜材料Ａ及び前記膜材料Ｂの厚さが９０〜１４０ｎｍの範囲にあり、ただしＳｉＯ２の場合にはその厚さが３０〜１４０ｎｍの範囲にあり、
前記膜材料Ｃの厚さが６５〜９０ｎｍの範囲にある、
ことを特徴とする請求項９に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記膜材料Ａが、ＭｇＦ２，ＳｉＯ２，ＢａＦ２及び、屈折率が１.３５〜１.５の範囲にあり、可視範囲において光を透過させる、その他の材料からなる群から選ばれ、
前記膜材料Ｂが、Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＴｉＯ２：Ｐｒ２Ｏ３混合酸化物，ＴｉＯ２：ＺｒＯ２混合酸化物，ＺｒＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＨｆＯ２及び、屈折率が１.９〜２.４の範囲にあり、可視範囲において光を透過させる、その他の材料からなる群から選ばれ、
前記膜材料Ｃが、Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３及び、屈折率が１.６〜１.８の範囲にあり、可視範囲において光を透過させる、その他の材料からなる群から選ばれる、
ことを特徴とする請求項９に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００４年１２月２９日に出願された、名称を「光学窓及び素子のための反射防止膜（Anti-Reflective Coating For Optical Windows and Elements）」とする、米国仮特許出願第６０/６４０７２９号の恩典優先権を主張し、米国特許法第１２０条の下に優先権の恩典を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、レンズ及び窓のような光学素子に用いるための反射防止膜に向けられる。特に、本発明はデジタル投映システムに用いられるデジタル光処理ミラー（ＤＬＰ）を含むデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）の窓に施すことができる反射防止膜に向けられる。
【背景技術】
【０００３】
デジタル光処理法を用いる画像の投映には一般に、スクリーン上に光を集束させるための複数のミラーまたはマイクロミラー、すなわちミラーまたはマイクロミラーのアレイ（図１を見よ）の使用が必要になる。図１に見られるように、アレイはそれぞれを選択された角度に傾けることができる複数のミラーを有する。これらのミラー及びアレイを用いるデバイスの現在の例には、リアプロジェクションテレビ、ビジネス及び映画鑑賞環境での使用のため、及びマーキーディスプレイのための前方投映デバイスがある。図２は、その中に配置されたミラーへのまたはミラーからの光の通過のための窓１０２を有する気密封止ハウジング１００内に複数のミラーが収められている、テキサスインスツルメンツ（Texas Instruments）社のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の図である。
【０００４】
図３Ａは複数のミラーすなわちミラーアレイを有する代表的なＤＭＤ１０の原理的素子の略図である。図３Ａでは図２に示されるようなデバイスを囲むハウジングは示されていない。ＤＭＤの原理的素子は、ミラー１２のアレイ、クロムアパーチャ１４（斑入りの矩形）及び、アパーチャ及びミラーアレイに重なる、窓１６である。ＤＭＤが、例えば投映システムに、用いられる場合、光源２０からの（実線の円錐内の）入射光２２はある角度で、例えばミラーアレイに重なる窓１６の面に立てた垂線から１０〜３０°の範囲の角度で、集束される。入射光２２は窓１６を通過し、アレイのミラーに当たって、個々のミラーで反射される。アレイのそれぞれのミラーは製造業者によって定められる選ばれた角度に傾けることができる。アレイのミラーがオン位置にあるように傾けられていると、光は（一点鎖線の円錐内の）矢印３０で示されるように検出器４０に向けて窓の面に垂直に反射される。アレイのミラーがオフ位置にあるように傾けられていると、反射された光は窓１６を通って、例えば（破線の円錐内の）矢印３２で示されるような、検出器４０を逸れる方向に向かう。オン位置またはオフ位置のいずれにおいても光は窓１６を通過する。オン位置とオフ位置の間の強度（Ｉ）の比は「コントラスト比（ＣＲ）」として定義され、ＣＲ＝Ｉオン/Ｉオフである。
【０００５】
図３Ａに示されるように、ＤＭＤはｆ/３.０の光円錐で照射される。図示されるように、入射白色照明光は窓１６に立てた垂線に対して２６°の角度で１００Ｗのタングステンランプ（または白色光をつくることができる他のランプ）から来る。検出器４０はｆ/３.０の円錐において光を集め、図示されるように、ＤＭＤの上方で窓１６の法線上に中心をおいて配置される。ＤＭＤはオン状態及びオフ状態で動作する。オン状態において、Ｉオンは窓１６の背後にあるオン状態のミラーから検出器に向けて反射される光のＤＬＰ窓１６の垂直透過によって支配される。オフ状態において、Ｉオフは１０°〜３０°の入射角における窓１６からの残留反射によって支配される。Ｉオフの値は小さく、反射防止膜（ＡＲＣ）残留反射がＩオフに大きく寄与するから、Ｉオフが最小化されるようにＡＲＣを構成することが重要である。特に、広い波長範囲にわたり、偏波依存性を最小にして、選ばれた入り光入射角において最小の反射率を有するＡＲＣを構成することが必要とされている。上例においては、４８０〜６４０ｎｍの波長範囲で、偏波依存性を最小にして、２６°の入射角において最小の反射率を有するＡＲＣを構成することが望まれるであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＤＭＤの窓のための反射防止膜は既知であるが、窓１６の反射防止膜を斜め入射動作に対して最適化する努力はほとんどまたは全くなされていなかった。例えば１/４波長厚の３０層膜が知られている。Ｉオフの最小化に極めて重要であるという反射防止膜の特質を考えれば、最適化反射防止膜の開発がＤＭＤ及びＤＭＤを利用するシステムの将来の開発に重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明はＩオフを最小化するための最適化反射防止膜を提示する。
【０００８】
本発明はデジタル投映プロセスに用いられるデジタルミラーデバイスの窓に用いるための反射防止膜に向けられる。本発明の反射防止膜はＤＭＤ窓のいずれかの面または両面に用いることができ、両面に用いられることが好ましい。
【０００９】
一態様において、本発明はデジタル投映プロセスに用いられるデジタルミラーデバイスのガラス及びガラス−セラミックの窓のための３層反射防止膜に向けられ、このプロセスでは０°〜５０°の範囲、好ましくは１０°〜３０°の範囲、さらに好ましくは２０°〜３０°の範囲の角度で窓に入射する光が利用される。３層膜は、ガラスまたはガラス−セラミックを含めて、Ａ/Ｂ/Ｃ/ガラスと表され、ここで、Ａはｎ（屈折率）が１.３５〜１.５の範囲の低屈折率膜材料であり、Ｂはｎが１.９〜２.４の範囲の高屈折率膜材料であり、Ｃはｎが１.６〜１.８の範囲の中屈折率膜材料である。反射防止膜がガラスの両面に施される場合、反射防止膜付窓はＡ/Ｂ/Ｃ/ガラス/Ｃ/Ｂ/Ａ窓と称することができる。
【００１０】
別の態様において、本発明はデジタル投映プロセスに用いられるデジタルミラーデバイスのガラス窓のための４層反射防止膜に向けられ、このプロセスでは２０°〜３０°の範囲の角度で窓に入射する光が利用される。４層膜は、ガラスを含めて、Ａ/Ｂ/Ｃ/Ｂ/ガラスと表され、ここで、Ａはｎ（屈折率）が１.３５〜１.５の範囲の低屈折率膜材料であり、Ｂはｎが１.９〜２.４の範囲の高屈折率膜材料であり、Ｃはｎが１.６〜１.８の範囲の中屈折率膜材料である。反射防止膜がガラスの両面に施される場合、反射防止膜付窓はＡ/Ｂ/Ｃ/Ｂ/ガラス/Ｂ/Ｃ/Ｂ/Ａ窓と称することができる。
【００１１】
４層膜に向けられる別の態様において、膜の層順は、ガラスを含めて、ガラスの一方の面が被覆される場合はＡ/Ｂ/Ａ/Ｂ/ガラス、ガラスの両面が被覆される場合はＡ/Ｂ/Ａ/Ｂ/ガラス/Ｂ/Ａ/Ｂ/Ａとすることができる。
【００１２】
また別の態様において、本発明は、ＭｇＦ２（ｎ＝１.３８），ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）及び屈折率が１.５〜１.６の範囲の技術上既知のその他の膜材料からなる群から選ばれる低屈折率膜材料Ａ、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.０〜２.２），ＴｉＯ２（ｎ＝２.１〜２.３），ＴｉＯ２：Ｐｒ（ｎ＝２.０〜２.３），ＺｒＯ２（ｎ＝１.９〜２.２），Ｎｂ２Ｏ５（ｎ＝２.０〜２.２）及び屈折率が１.９〜２.３の範囲の技術上既知のその他の膜材料からなる群から選ばれる高屈折率膜材料Ｂ、及び、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６２〜１.６８），Ｙ２Ｏ３（ｎ＝１.７〜１.９）及び屈折率が１.６〜１.８の範囲の技術上既知のその他の膜材料からなる群から選ばれる中屈折率膜材料Ｃを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の反射防止膜は可視光範囲において、すなわちほぼ４００〜７００ｎｍの波長範囲の全てまたは一部において、電磁波を透過させるいかなるガラスまたはガラス−セラミックの基板または材料にも用いることができる。しかし、様々な参考文献は可視光範囲を下は３８０ｎｍから上は７８０ｎｍまでであるとして挙げている。本明細書に説明される本発明は、可視光範囲が３８０〜７８０ｎｍまたは４００〜７００ｎｍのいずれと定義されるとしても、可視光範囲全体にわたって適用できる。
【００１４】
本明細書で用いられるように、用語「ガラス」は可視光波長範囲の全てまたは一部において電磁波を透過させるガラス材料及びガラス−セラミック材料の両者を意味する。本発明の反射防止膜に用いられるガラス材料またはガラス−セラミック材料の（透過特性を含む）選択は、デバイスの製造業者によってなされるであろう選択である。本発明の反射防止膜は可視光を透過させる全てのガラス材料及びガラス−セラミック材料とともに使用できる。
【００１５】
本明細書でＤＭＤの「窓」に関して用いられるように、用語「第１の面」は光源からの入射光が最初に窓に当たる面を指し、用語「第２の面」は光が窓をでてデバイスの傾動可能なミラーまで進み続ける面を指すであろう。ミラーアレイから見ると、ミラーアレイで反射された光は初めに窓の第２の面に当たり、第１の面で窓をでる。
【００１６】
ガラス基板及び反射防止膜についてなされた、反射防止膜の反射測定及び表面粗さ測定と結びつけられる反射及び散乱の理論的研究により、発明者等は反射率がＩオフ光の主因であると判定した。発明者等は反射とコントラストを相関させた。発明者等の研究の結果、発明者等は、技術上既知の反射防止膜の使用はＤＭＤデバイスに十分ではなく、用いられるはずの光入射角において最小の反射率を有する反射防止膜を構成することが必要であり、そのような反射防止膜は広い波長範囲にわたって可能な最小の偏波依存性も有するべきであると判定した。ほぼ４００〜７００ｎｍの範囲の可視光を用い、光が１０°〜３０°の範囲の角度で反射面に入射する、ＤＭＤシステムに対して、発明者等は可視光範囲、例えばほぼ４００〜７００ｎｍの範囲において反射率を最小にし、したがってＩオフを最小にするために用いることができる、選ばれた３層膜及び４層膜を見いだした。本発明の反射防止膜は、投映型高精細度テレビセット、ワイドスクリーン用ビジネス及び映画投映機並びに、技術上既知であるか、同じ技術を用いる開発中または将来開発される、同様の投映システムのような、ＤＭＤシステムに用いることができる。
【００１７】
全般的に、本発明は可視範囲において光を透過させる光学素子のための無色反射防止膜に関し、反射防止膜は、
（ａ）屈折率が１.３５〜１.５の範囲の膜材料Ａ、
（ｂ）屈折率が１.９〜２.４の範囲の膜材料Ｂ、及び
（ｃ）屈折率が１.６〜１.８の範囲の膜材料Ｃ、
からなる群から選ばれる少なくとも２つの膜材料を含む３層構造または４層構造を有し、反射防止膜は可視範囲において光を透過させる基板の第１の面または第２の面に、あるいは第１の面及び第２の面のいずれにも、配置される。
【００１８】
本発明はさらに可視波長範囲において光を透過させる光学素子に向けられ、光学素子は、
可視波長範囲において光を透過させる基板、及び
基板上の被膜、
を有し、この被膜は、
（ａ）屈折率が１.３５〜１.５の範囲の膜材料Ａ、
（ｂ）屈折率が１.９〜２.４の範囲の膜材料Ｂ、及び
（ｃ）屈折率が１.６〜１.８の範囲の膜材料Ｃ、
からなる群から選ばれる少なくとも２つの材料を含む。
【００１９】
本発明は可視波長範囲において光を透過させるＤＭＤデバイスの窓（図３Ａの素子１６）に配置される３層及び４層の被膜に向けられる。本発明の被膜は、それらがＤＭＤデバイスを用いるシステム（例えば投映機及びテレビ）内にあるかまたはそのようなデバイスを用いないシステム（例えば光学望遠鏡、カメラ、眼鏡等）内にあるかにかかわらず、その他の光学素子とともに用いることもできる。本発明の被膜は、（イオンビームアシスト有または無しの）電子ビーム（Ｅビーム）によるスパッタリング、イオンスパッタリング、化学的気相成長（ＣＶＤ）、レーザアブレーション、原子層成長及び当業者には既知のその他の方法を含むがこれらには限定されない、基板上に本明細書に説明されるような膜材料を被着するための技術上既知のいずれかの方法によって、可視光範囲において光を透過させる基板上に被着される。好ましい方法はＥビーム被着及びイオンアシストＥビーム被着である。
【００２０】
本発明の被膜の被着のための基板は可視光範囲において電磁波を透過させるいずれかの材料とすることができる。好ましい基板はガラス及びガラス−セラミック、例えば、コーニング（Corning）７０５６ガラス、石英ガラス（溶融ＳｉＯ２）、コーニング高純度石英ガラス（ＨＰＦＳ（登録商標））及び可視範囲において光を透過させる技術上既知のその他のガラスまたはガラス−セラミックの基板である。膜材料の被着に先立ち、ガラス基板の表面を研磨し、微量の、研磨剤、油脂及び膜材料の被着に悪影響を与え得るその他の物質を除去するために、洗浄することができる。膜材料は窓の第１の面または第２の面、あるいは第１の面及び第２の面のいずれにも、施すことができる。好ましい実施形態においては、基板の両面が本発明の反射防止材料で被覆される。
【００２１】
本発明にしたがう被膜は、本明細書でＡ/Ｂ/Ｃ膜と表される、３層膜とするか、あるいは、本明細書でＡ/Ｂ/Ｃ/Ｂ膜またはＡ/Ｂ/Ａ/Ｂ膜と表される、４層膜とすることができる。ガラス基板が含まれる場合に、３層膜の場合、被膜付ガラス基板は、被膜がガラスの一方の面に施されるときにはＡ/Ｂ/Ｃガラス素子または窓と表され、被膜がガラスの両面に施されるときにはＡ/Ｂ/Ｃガラス/Ｃ/Ｂ/Ａ素子または窓と表される。被膜がガラスの一方の面または両面に施された４層膜の場合、被膜付素子はそれぞれ、Ａ/Ｂ/Ｃ/Ｂガラス、Ａ/Ｂ/Ｃ/Ｂガラス/Ｂ/Ｃ/Ｂ/Ａ、Ａ/Ｂ/Ａ/ＢガラスまたはＡ/Ｂ/Ａ/Ｂガラス/Ｂ/Ａ/Ｂ/Ａ窓または素子と表すことができる。図３Ｂは、本発明にしたがう、ガラス基板１８の一方の面上に３層膜Ａ/Ｂ/Ｃを有するＡ/Ｂ/Ｃガラス窓１６を示す。両面上への被着及び基板１８上への４層膜の被着は上述した順序になるであろう。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態において、本発明の３層及び４層の反射防止膜は窓の両面に施される。デバイスの使用時に、入射光は窓の第１の面に入り、窓を通過して、第２の面で窓をでる。光は次いでミラーに当たって反射される。反射された光は窓の第２の面に入り、窓を通過して、第１の面で窓をでる。この結果、反射率が関与する４回の機会がある。本発明の反射防止膜を窓の第１の面及び第２の面のいずれにも施すことによって、反射率が最小限に抑えられる。
【００２３】
膜材料Ａはｎ（屈折率）が１.３５〜１.５の範囲の低屈折率膜材料である。膜材料Ｂはｎが１.９〜２.４の範囲の高屈折率膜材料である。膜材料Ｃはｎが１.６〜１.８の範囲の中屈折率膜材料である。低屈折率膜材料Ａは、ＭｇＦ２（ｎ＝１.４７），ＢａＦ２（ｎ＝１.２５），ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）及び屈折率が１.５〜１.６の範囲の技術上既知のその他の膜材料からなる群から選ばれる。高屈折率膜材料Ｂは、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.０〜２.２），ＴｉＯ２（ｎ＝２.１〜２.３），ＴｉＯ２：Ｐｒ２Ｏ３（ｎ＝２.０〜２.３；ここで、ＴｉＯ２：Ｐｒ２Ｏ３はＴｉＯ２とＰｒ２Ｏ３の混合物あるいは複金属化合物ＴｉＰｒＯ５とすることができる），ＺｒＯ２（ｎ＝１.９〜２.２），Ｎｂ２Ｏ３（ｎ＝２.０〜２.２），ＨｆＯ２（ｎ＝約１.９５〜２.２）及び屈折率が１.９〜２.３の範囲の技術上既知のその他の膜材料からなる群から選ばれる。中屈折率膜材料Ｃは、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６２〜１.６８），Ｙ２Ｏ３（ｎ＝１.７〜１.９）及び屈折率が１.６〜１.８の範囲の技術上既知のその他の膜材料からなる群から選ばれる。ＡがＭｇＦ２である場合、ＭｇＦ２層をいかなる有害な環境要素との反応からも保護するため、必要に応じて、膜材料Ａを覆うＡｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２の極薄保護層をさらに施すことができる。極薄保護層は３〜５０ｎｍの範囲の厚さで施される。
【００２４】
膜材料の屈折率は用いられる光の波長によって変わるであろう。このことが、本発明にしたがう被膜を作成するために用いられ得る材料のいくつかの網羅的ではないリストである、以下の表１に例示される。表１からわかるように、それぞれの材料についての屈折率の変化は、４００〜７００ｎｍとして表１に例示される、可視光範囲においては小さい。
【表１】
2008525861.tif 000003
【００２５】
光が初めに０°〜３０°の範囲の角度で入射するシステムについては、本発明にしたがう膜材料はそれぞれ６５〜１４０ｎｍの範囲の厚さで施される。ただし、低屈折膜材料として、ＳｉＯ２を用いる場合にはＳｉＯ２層の厚さを３０〜１４０ｎｍの範囲とすることができ、ＨｆＯ２を用いる場合にはＨｆＯ２層の厚さを１０〜１４０ｎｍの範囲とすることができる。低屈折材料Ａ及び高屈折材料Ｂは９０〜１４０ｎｍの範囲の厚さで施されることが好ましく（ただし、ＳｉＯ２は３０〜１４０ｎｍの範囲とすることができ、ＨｆＯ２は１０〜１４０ｎｍの範囲とすることができる）、中屈折材料Ｃは６５〜９０ｎｍの範囲の厚さで施されることが好ましい。
【００２６】
実施例１
研磨及び洗浄したコーニング７０５６ガラスのガラス基板をＭｇＦ２（１０１.５ｎｍ）/Ｔａ２Ｏ５（１２１.８ｎｍ）/Ａｌ２Ｏ３（７２.４ｎｍ）で被覆して、被膜付Ａ/Ｂ/Ｃ/ガラス窓を形成した。それぞれの層の厚さは括弧内に与えてある。被膜は窓の第１の面に施した。この被膜付窓の光学性能を図４に示す。図４の上側の曲線は透過率（Ｔ）であり、下側の曲線群は反射率（Ｒ）である。１２°入射光及び３０°入射光を用いてデータを得た。
【００２７】
図４のデータは１２°及び３０°の光入射角のいずれについても４６０〜６４０ｎｍの波長範囲において平均反射率測定値が０.１％より小さく、４２０〜７２０ｎｍの波長範囲において平均透過率測定値が９９％より大きいことを示す。さらに、実施例１の試料の直交（ｓ）偏波／平行（ｐ）偏波分離能力は広い光入射角範囲にわたって小さいと判定した。
【００２８】
図５は実施例１の３層膜の反射率の偏波依存性を示すシミュレーション結果である。実施例１の試料は、被着プロセス依存変動に対する感度が低められていることによりフォトニック性能変動性も低められており、従来の４層反射防止膜より少ない極薄層の被着により、複雑性も低められている。
【００２９】
図６，７Ａ及び７Ｂは、本発明の様々な３層及び４層の反射防止膜の反射率を示す。図６及び７Ａにおいては、０°〜６０°の範囲において１０°刻みの角度変化依存性について反射率を測定した。図７Ｂにおいては、１２°及び３０°の光入射角について反射率を測定した。本発明の３層膜（図６）は４４０〜６６０ｎｍの波長範囲において０°と４０°の間で図７Ａの４層膜より小さな角度依存性及び反射率を示す。図７Ａの４層膜はより広い帯域幅を有するが、反射率が若干高く、図６の３層膜より入射角に若干敏感である。図７Ｂは、高屈折率材料として図７Ａで用いたＨｆＯ２の代りにＴａ２Ｏ５（ｎ＝２.０〜２.２）を用いた好ましい４層膜を示す。しかし、本発明の３層膜及び４層膜はいずれも、技術上既知の被膜に優る改善である。表２は、従来技術の被膜付窓（試料Ａ〜Ｇ）の光損失を本発明の３層窓に対して比較している。光損失は無窓ＤＭＤに対して測定している。したがって、％損失はＤＭＤ上への窓の配置の効果を示している。
【表２】
2008525861.tif 000004
【００３０】
表２のデータを図６，７Ａ及び７Ｂのデータと合わせて見れば、本発明の３層及び４層の反射防止膜のいずれもが従来技術の反射防止膜に優るかなりの改善を示すことは明らかである。
【００３１】
本発明の３層反射防止膜は無色原理を利用して人間の眼の色感度を考慮している。人間の眼には杆体及び錐体がある。杆体は白黒だけを知覚することができ、色に対する感度より光強度に対する感度が高い。錐体は色を知覚するために用いられ、人間の眼は、３原色の赤、青及び緑のそれぞれに対して１つずつの、３つのタイプの感色錐体を有する。それぞれのタイプの錐体で受け取られる光強度を組み合せることで色が知覚される。様々な波長に対する３つのタイプの錐体の感度は「視感度」と称される。視感度の個々の差が色知覚の差を生じる。
【００３２】
図８は様々な光波長に対する人間の眼の感度を示す。図８から、人間の眼は〜５２０ｎｍから６００ｎｍの波長範囲において光に対する感度が非常に高いことがわかる。この高感度の結果として、本発明の反射防止膜は、残留窓面反射によるいかなる色劣化も避けるため、この範囲及びこの範囲の両側での低反射率に焦点を合わせている。３層反射防止膜構造は４層反射防止膜構造に比較して帯域幅が狭いため、３層膜は極薄層厚に対してそれほど敏感ではない。本明細書に開示される３層反射防止膜は、４５０ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲の波長帯域において３０°の入射角で０.２％より小さい反射率を与える。
【００３３】
本発明の被膜は当業者には既知の方法で被着される。そのように被着された膜は吸収がなく（吸光係数Ｋ＝０）、薄膜の分散、すなわち屈折率の波長依存性により反射率及び透過率のスペクトル形状が決定される。図９の屈折率対波長のグラフは、現在利用できる装置及びモニタリング法を用いて、被膜のそれぞれの層の分散を非常に精確に制御できることを示す。その結果が、仕掛品毎に反復して作成できる、高品質反射防止膜である。
【００３４】
表３は図９に示される膜１５０〜１９０を表す。
【００３５】
発明者等は（米国仮特許出願第６０/６４０７２９号明細書では図８であった）図９から反射防止膜の組成を与える。
【表３】
2008525861.tif 000005
【００３６】
図１０は同じ成膜装置を用いた１１回の成膜作業による結果を要約している。図１０に示される反射率曲線は入射角３０°における曲線である。データは、成膜プロセスの再現性が非常に良好であり、膜厚制御誤差は２〜４％の範囲であっても、このプロセスが製造に適していることを示す。本明細書で説明したように作成した３層窓についての光損失は、損失が９〜１５％の範囲の現在入手できる被膜付窓に対して、２〜２.５％の範囲であった。
【００３７】
本発明の被膜は、低反射率であるため、広範な用途を有し、光入射角が０°〜５０°の範囲にあるシステムに用いることができる。
【００３８】
実施例２
ガラス基板上の３層膜を表４のように作成した。
【表４】
2008525861.tif 000006
【００３９】
実施例３
ガラス基板上の４層膜を表５のように作成した（それぞれの被膜の屈折率はプロセスに敏感であり、±１〜１０％変化し得る）。
【表５】
2008525861.tif 000007
【００４０】
本発明の被膜のさらなる説明として、コントラスト比を、
「無窓」ＤＭＤ、
従来技術の被膜を有する、番号が振られた、窓を用いた同じデバイス、及び
本発明の３層膜を用いて試験したデバイス、
について決定した。
【００４１】
結果を表６に挙げる。
【表６】
2008525861.tif 000008
【００４２】
本発明の精神及び範囲を逸脱することなく様々な改変及び変形が本発明になされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価物の範囲に入れば、本発明はそれらの改変及び変形を包含するとされる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】技術上既知のデジタルミラーデバイスに入っているようなミラーアレイを示す
【図２】市販の（複数の傾動可能なミラーが入っている）デジタルミラーデバイスの、とりわけ、デバイスのハウジング及び窓を示す、斜視図である
【図３Ａ】デバイスの選択された特徴及び光がどのようにミラーアレイに入射してミラーアレイによって反射されるかを示す、デジタルミラーデバイスの簡略な側面図である
【図３Ｂ】３層膜を有する図３Ａの窓１６を示す
【図３Ｃ】デバイスの様々な要素及びそれぞれの相互関係を示す、ハウジングを含む、デジタルミラーデバイスの簡略な側面図である
【図４】本発明にしたがうイオンビームアシストＥビーム蒸着で形成された３層反射防止膜の性能を示す
【図５】２６°入射光に対する３層反射防止膜の反射率を示す
【図６】３層膜の反射率の角度依存性を、０°〜６０°の範囲の角度について１０°刻みで示す
【図７Ａ】４層膜の反射率の角度依存性を、０°〜６０°の範囲の角度について１０°刻みで示す
【図７Ｂ】Ｔａ２Ｏ５を用いる好ましい４層膜の１２°及び３０°における反射率を示す
【図８】光の波長に対する人間の眼の感度（視感度）を示すカラー図である
【図９】ガラス基板上に電子ビーム蒸着によって被着された、ＭｇＦ２膜，ＳｉＯ２膜，Ａｌ２Ｏ３膜，Ｔａ２Ｏ５膜及びＨｆＯ２膜の材料分散を示す
【図１０】１１の反射防止膜被着実験についての３０°入射角における反射率曲線を示す
【符号の説明】
【００４４】
１６    窓
１８    基板
Ａ，Ｂ，Ｃ    膜材料
【図１】
2008525861.tif 000009
【図２】
2008525861.tif 000010
【図３Ａ】
2008525861.tif 000011
【図３Ｂ】
2008525861.tif 000012
【図３Ｃ】
2008525861.tif 000013
【図４】
2008525861.tif 000014
【図５】
2008525861.tif 000015
【図６】
2008525861.tif 000016
【図７Ａ】
2008525861.tif 000017
【図７Ｂ】
2008525861.tif 000018
【図８】
2008525861.tif 000019
【図９】
2008525861.tif 000020
【図１０】
2008525861.tif 000021
【国際調査報告】
2008525861.tif 000022
2008525861.tif 000023