(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子基材と、
前記光学素子基材の一面の非光路部の少なくとも一部および端面を覆う第１遮光膜と、
前記光学素子基材の光路部、前記第１遮光膜の少なくとも一部、および、前記光学素子基材の端面を覆う、前記光学素子基材よりも屈折率が低い低屈折率層と、前記光学素子基材よりも屈折率が高い高屈折率層とを積層してなる中間層と、
前記光学素子基材の端面、および、前記中間層あるいはさらに前記第１遮光膜の少なくとも一部を覆う機能膜と、
前記光学素子基材の端面、および、前記光学素子基材の非光路部の少なくとも一部において前記機能膜を覆う第２遮光膜とを有し、
前記機能膜が、前記第２遮光膜に覆われない領域は、金属または合金の水和物からなり、透明で、かつ、凹凸構造を有し、前記第２遮光膜に覆われる領域は、前記金属または合金からなり、光反射性を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第２遮光膜は、前記機能膜の光反射性を有する領域と接触する部分が、前記第１遮光膜以下の大きさである請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記金属がアルミニウムで、前記合金がアルミニウム合金である請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
光学素子基材の一面の非光路部の少なくとも一部および端面に第１遮光膜を形成する工程、
前記光学素子基材の光路部、前記第１遮光膜の少なくとも一部、および、前記光学素子基材の端面を覆って、前記光学素子基材よりも屈折率が低い低屈折率層と、前記光学素子基材よりも屈折率が高い高屈折率層とを積層してなる中間層を形成する工程、
前記光学素子基材の端面、および、前記中間層、あるいはさらに前記第１遮光膜の少なくとも一部を覆って、金属または合金からなる反射膜を形成する工程、
前記光学素子基材の端面、および、前記光学素子基材の非光路部の少なくとも一部において前記反射膜を覆う第２遮光膜を形成する工程、および、
前記反射膜の温水処理を行うことにより、前記反射膜の前記第２遮光膜に覆われない領域に前記金属または合金の水和物からなる透明な凹凸構造を形成する工程を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記第２遮光膜を、前記反射膜と接触する部分が、前記第１遮光膜以下の大きさとなるように形成する請求項４に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記反射膜が、アルミニウム膜もしくはアルミニウム合金膜である請求項４または５に記載の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、レンズ等の光学素子に関する。詳しくは、フレア特性が良好で、ゴーストの発生も抑制できる光学素子、および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスやプラスチックなどの透光性媒質を用いたレンズ等の光学素子は、表面反射が多いとフレアやゴーストが多く発生し、また透過率が低下する。
そのため、このような光学素子の表面には、誘電体膜等からなる反射防止膜が形成されている。【０００３】
反射防止膜には、光学素子に入射する光束の入射角度の範囲が広くても、良好な反射防止効果が得られることが要望される。
広い入射角度範囲で高い反射防止効果を得るためには、空気と層との間や、層と層との界面を構成する膜の屈折率の差が小さいことが必要である。このためには、誘電体膜よりも低屈折率の機能膜を用いることが有効である。このような反射防止膜として、凹凸構造を有する反射防止膜が知られている。【０００４】
凹凸構造を持つ反射防止膜は、広帯域であり低〜高角度からの光線に対して反射率を低く抑えることが可能である。
このような凹凸構造を有する反射防止膜を有する光学素子として、例えば、特許文献１には、光路部（光線有効部）にアルミニウムまたは酸化アルミニウムを含む使用波長以下のサブ波長構造体が形成されており、非光路部（非光線有効部）に遮光膜（不透明な膜）が形成されており、この遮光膜が、エポキシ樹脂と、脂環式酸無水物からなる硬化剤との硬化物を含む光学素子が記載されている。【０００５】
また、特許文献２には、基材上の光路部および非光路部を覆う保護層と、非光路部の保護膜上に形成された遮光膜と、光路部の保護膜上に形成された、表面に凹凸構造を有する酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶膜とを有する光学素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４５６２７号公報
【特許文献２】特開２０１２−７３５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１および２に記載される凹凸構造を有する反射防止膜は、酸化アルミニウム膜やアルミニウム膜に温水処理を施すことで形成される、いわゆるベーマイト膜である。
また、特許文献１および２に記載されるように、光学素子の非光路部には、ゴーストやフレアの原因となる余分な光が光学素子に侵入することを防止する遮光膜が設けられる。【０００８】
ベーマイト膜は、凹凸形状であるが故に耐傷性が悪く、極弱い力で摺接されただけで、傷が生じてしまう。そのため、ベーマイト膜を形成した後に遮光膜を形成すると、遮光膜の形成の際にベーマイト膜を傷つける可能性がある。
この問題を解決するためには、酸化アルミニウム膜等の上に遮光膜を形成し、その後、温水処理を行ってベーマイト膜を形成する必要が有る。【０００９】
ここで、特許文献２にも示されるように、ベーマイト膜からなる反射防止膜は、多くの場合、酸化アルミニウム膜を温水処理することで形成される。
これに対し、本発明者らの検討によれば、酸化アルミニウム膜を温水処理して形成したベーマイト膜よりも、アルミニウム膜を温水処理して形成したベーマイト膜の方が、ヘイズが少なく、フレア特性等の点で有利である。【００１０】
しかしながら、同じく本発明者らの検討によれば、アルミニウム膜を温水処理して形成したベーマイト膜を反射防止膜として用いる光学素子では、特許文献１や特許文献２に示されるような、不要な領域への光入射を防止する遮光膜を形成しても、アルミニウム膜によって光が反射して、ゴーストが発生してしまう。
そのため、フレア特性等の点で有利で有るにも関わらず、従来の構成を有する光学素子では、アルミニウム膜から形成したベーマイト膜を利用することができない。【００１１】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、ヘイズの少ない金属膜あるいは合金膜から形成した凹凸構造を有する反射防止膜を有し、しかも、金属膜あるいは合金膜への光の入射も防止した、フレア特性に優れ、かつ、ゴーストの発生も抑制した光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決するために、本発明の光学素子は、光学素子基材と、
光学素子基材の一面の非光路部の少なくとも一部および端面を覆う第１遮光膜と、
光学素子基材の光路部および第１遮光膜の少なくとも一部を覆う、光学素子基材よりも屈折率が低い低屈折率層と、光学素子基材よりも屈折率が高い高屈折率層とを積層してなる中間層と、
中間層あるいはさらに第１遮光膜の少なくとも一部を覆う機能膜と、
光学素子基材の非光路部の少なくとも一部において機能膜を覆う第２遮光膜とを有し、
機能膜が、第２遮光膜に覆われない領域は、金属または合金の水和物からなり、透明で、かつ、凹凸構造を有し、第２遮光膜に覆われる領域は、金属または合金からなり、光反射性を有することを特徴とする光学素子を提供する。
【００１３】
このような本発明の光学素子において、第２遮光膜は、機能膜の光反射性を有する領域と接触する部分が、第１遮光膜以下の大きさであるのが好ましい。
また、中間膜、機能膜および第２遮光膜は、光学素子基材の端面にも覆われているのが好ましい。
また、金属がアルミニウムで、合金がアルミニウム合金であるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の光学素子の製造方法は、光学素子基材の一面の非光路部の少なくとも一部および端面に第１遮光膜を形成する工程、
光学素子基材の光路部および第１遮光膜の少なくとも一部を覆って、光学素子基材よりも屈折率が低い低屈折率層と、光学素子基材よりも屈折率が高い高屈折率層とを積層してなる中間層を形成する工程、
中間層、あるいはさらに第１遮光膜の少なくとも一部を覆って、金属または合金からなる反射膜を形成する工程、
光学素子基材の非光路部の少なくとも一部において反射膜を覆う第２遮光膜を形成する工程、および、
反射膜の温水処理を行うことにより、反射膜の第２遮光膜に覆われない領域に金属または合金の水和物からなる透明な凹凸構造を形成する工程を有することを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
【００１５】
このような本発明の光学素子の製造方法において、第２遮光膜を、反射膜と接触する部分が、第１遮光膜以下の大きさとなるように形成するのが好ましい。
また、中間膜、機能膜および第２遮光膜を、光学素子基材の端面にも形成するのが好ましい。
また、反射膜が、アルミニウム膜もしくはアルミニウム合金膜であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このような本発明によれば、金属膜あるいは合金膜から形成した凹凸構造を有する、ヘイズの少ない反射防止膜を有することによって、良好なフレア特性を有し、かつ、第１の遮光膜および第２の遮光膜を有することによって、不要な光が光学素子内に侵入することを防止すると共に、金属膜等によって光が不要に反射されることも防止できる。
そのため、本発明によれば、フレア特性が良好で、かつ、ゴーストの発生も抑制した、高性能な光学素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の光学素子の一例を概念的に示す図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１の部分拡大図、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、本発明の光学素子の別の例の概念図である。
【図３】実施例における光反射率の測定結果を示すグラフである。
【図４】実施例における空間周波数の測定結果を示すグラフである。
【図５】実施例における散乱光強度測定の方法を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の光学素子および光学素子の製造方法について、添付の図面に示される好適例を基に、詳細に説明する。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む。
【００１９】
図１に、本発明の光学素子の一例を概念的に示す。また、図２（Ａ）に、その部分拡大図を示す。
図１に示す光学素子１０は、光学素子基材１２と、反射防止コート１４と、第１遮光膜１６と、中間層１８と、機能膜２０と、第２遮光膜２４とを有して構成される。なお、光学素子１０は、図中上方から光が入射するものであり、光入射側における凹状の領域が光路部で、その外側の領域が非光路部である。光路部とは、言い換えれば有効領域である。また、非光路部とは、言い換えれば非有効領域である。
なお、本発明において、光路部とは、光学素子の設計上、光の通過を想定した領域であり、通過する光を有効に調光できる領域（有効領域）である。また、非光路部とは、光学素子の光路部以外の領域（非有効領域）である。
【００２０】
［光学素子基材］
光学素子基材１２は、公知の光学素子である。光学素子基材１２としては、具体的には、凸レンズ、凹レンズ、メニスカスレンズなどのレンズや、平板ガラス等が例示される。
図示例の光学素子基材１２（光学素子１０）は、一例として、凹レンズである。また、光学素子基材１２の平面形状は、一例として、円形である。光学素子基材１２の平面形状とは、言い換えれば、光学素子基材１２を光軸方向から見た形状である。
【００２１】
光学素子基材１２の形成材料は、ガラスや樹脂材料等、光学素子に利用される公知の各種の透明な材料が利用可能である。また、光学素子基材１２は、光学素子の形成材料に利用される市販されているものを利用してもよい。
ここで、「透明」とは、４００〜７００ｎｍの波長領域の光に対して透過率が１０％以上であることをいう。この点に関しては、後述する機能膜等においても同様である。
【００２２】
［反射防止コート］
光学素子１０において、光学素子基材１２の凹状を有する面と逆側の光出射面には、反射防止コート１４が設けられる。反射防止コート１４は、好ましい態様として設けられるものであり、レンズ等の光学素子に利用される公知の反射防止コートである。
【００２３】
反射防止コート１４としては、例えば、高屈折率の誘電体層と、低屈折率の誘電体層とを積層してなる、誘電体多層膜が例示される。高屈折率の誘電体層の形成材料としては、例えば、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｓ3、Ｂｉ２Ｏ3、ＣｅＯ2、ＣｅＦ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11、Ｓｃ2Ｏ3、ＳｉＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＴｌＣｌ、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｒＯ2等が例示される。
また、低屈折率の誘電体層の形成材料としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣａＦ2、ＬａＦ3、ＰｂＣｌ2、ＰｂＦ2、ＬｉＦ、ＭｇＦ2、ＭｇＯ、ＮｄＦ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ2Ｏ3、ＮａＦ、ＴｈＯ2、ＴｈＦ4、などが挙げられる。
【００２４】
反射防止コート１４、および、反射防止コートを形成する各誘電体層の厚さは、各層の形成材料等に応じて、目的とする機能を発現する厚さを、適宜、設定すればよい。
【００２５】
［第１遮光膜］
一方、光学素子基材１２の光入射面側の非光路部には、第１遮光膜１６が形成される。なお、図示例の光学素子１０においては、好ましい態様として、第１遮光膜１６は、光学素子基材１２の光入射面のみならず、光学素子基材１２の端面にも形成される。この点に関しては、後述する中間層１８、機能膜２０および第２遮光膜２４も同様である。光学素子基材１２の端面とは、言い換えれば、光軸と直交する側の面である。
第１遮光膜１６は、後述する機能膜２０の光反射性を有する領域に光が入射することを防止するものである。
本発明の光学素子１０は、光路部に金属あるいは合金を温水処理して形成される凹凸構造を有する機能膜２０を反射防止膜として有する光学素子において、光学素子で一般的に形成される不要な光の入射を防止するための第２遮光膜２４に加え、このような第１遮光膜１６を有する。本発明の光学素子１０は、この第１遮光膜１６を有することにより、後述する機能膜の光反射性を有する領域によって光が反射されることを防止して、フレア特性が良好で、かつ、ゴーストの発生を抑制した、高性能な光学素子１０を実現している。
【００２６】
第１遮光膜１６の形成材料は、光学素子で遮光用に用いられている公知の材料が、各種、利用可能である。
一例として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のバインダに、タール、ピッチ、染料、顔料、マイカ粒子、シリカ粒子等を分散してなるものや、遮光用に用いられる各種の塗料等が例示される。
また第１遮光膜１６は、キヤノン化成社製のＧＴ−７、ＧＴ７−Ａ、ＧＴ−１０００等の市販されているものを用いてもよい。
【００２７】
第１遮光膜１６の厚さは、第１遮光膜１６の形成材料に応じて、目的とする遮光性を得られる厚さを、適宜、設定すればよい。
具体的には、第１遮光膜１６の厚さは、２〜１０μｍが好ましく、４〜６μｍがより好ましい。
【００２８】
なお、第１遮光膜１６は、必ずしも光学素子基材１２の非光路部の全面を覆う必要はない。例えば、光学素子基材１２において、後述する機能膜２０が形成されない領域や、第２遮光膜２４が形成されない領域には、第１遮光膜１６を形成しなくてもよい。
【００２９】
［中間層］
図示例の光学素子１０においては、第１遮光膜１６および光学素子基材１２の光路部を覆って、中間層１８が形成される。なお、中間層１８は、必ずしも、第１遮光膜１６の全域を覆う必要は無い。
中間層１８は、好ましい態様として設けられるものであり、光学素子基材１２と、後述する機能膜２０との屈折率の差に由来する反射光を干渉により抑制することを目的とする層である。本発明において、中間層１８は、光学素子基材１２の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率層と、光学素子基材１２の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率層とを交互に積層してなる中間層１８が好ましい。
【００３０】
中間層１８の具体的な構成としては、例えば、光学素子基材１２側から、低屈折率層および高屈折率層をこの順に有する構成；  高屈折率層および低屈折率層をこの順に有する構成；  低屈折率層、高屈折率層、低屈折率層および高屈折率層をこの順に有する構成；  高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層および低屈折率層をこの順に有する構成；  低屈折率層、高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層、低屈折率層および高屈折率層をこの順に有する構成；  高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層および低屈折率層をこの順に有する構成；  等が挙げられる。
【００３１】
低屈折率層および高屈折率層の屈折率は、隣接する層と相対的に決まるため特に限定されないが、低屈折率層の屈折率は１．４５〜１．８が好ましく、高屈折率層の屈折率は１．６〜２．４が好ましい。
また、低屈折率層および高屈折率層の厚さは、それぞれ、屈折率と反射光波長等との関係から適宜設定すればよい。具体的には、低屈折率層の厚さは８〜１６０ｎｍが好ましく、高屈折率層の厚さは４〜１６ｎｍが好ましい。
【００３２】
低屈折率層の材料としては、具体的には、例えば、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物、ガリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ランタン酸化物、ランタンフッ化物、マグネシウムフッ化物などが挙げられる。
高屈折率層の材料としては、具体的には、例えば、シリコン酸窒化物、ニオブ酸化物、シリコンニオブ酸化物、ジルコニウム酸化物、タンタル酸化物、シリコン窒化物、チタン酸化物などが挙げられる。
【００３３】
［機能膜］
機能膜２０は、光路部の表面に凹凸を有するものであり、反射防止膜として作用する。
ここで、機能膜２０は、第２遮光膜２４に覆われない領域は、金属もしくは合金を温水処理して形成される金属水和物あるいは合金水和物からなる、透明で、かつ、凹凸構造を有する。また、機能膜２０の第２遮光膜２４に覆われた領域は、金属もしくは合金からなり光反射性を有する。
【００３４】
特許文献１や特許文献２にも示されるように、光学素子に反射防止膜として用いられるベーマイト膜は、酸化アルミニウムを温水処理して形成されるのが通常である。
これに対し、本発明の光学素子１０は、アルミニウム等の金属やアルミニウム合金等の合金を温水処理することによって、凹凸構造を有する領域と、光反射性を有する領域とからなる機能膜２０を形成する。これにより、酸化アルミニウムを温水処理してなるベーマイト膜に比して、光路部となる凹凸構造を有する領域のヘイズを押さえ、フレア特性の良好な、光学素子１０を実現している。
【００３５】
機能膜２０の凹凸構造は、反射防止すべき光の波長よりも小さい平均凸部間距離（平均ピッチ）を有する凹凸構造であればよい。
通常、凹凸構造は、平均凸部間距離（平均ピッチ）は、数１０〜数１００ｎｍオーダーであり、１５０ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましい。
なお、「凸部間距離」（ピッチ）とは、凹部を隔てた最隣接凸部の頂点同士の距離である。「平均凸部間距離」（平均ピッチ）とは、機能膜２０の表面を走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）で撮影した画像に画像処理を施して２値化し、統計的処理によって求めた値である。
【００３６】
機能膜２０の凹凸構造の空間周波数のピーク値には、特に限定はないが、散乱光を好適に抑制できる等の点で、高い方が好ましい。
具体的には、機能膜２０の凹凸構造の空間周波数のピーク値は、６．５μｍ-1以上が好ましく、９μｍ-1以上がより好ましく、１０〜３０μｍ-1が特に好ましい。
ここで、「機能膜２０の空間周波数のピーク値」とは、機能膜２０表面のＳＥＭ画像を二次元フーリエ変換し、得られる二次元の空間周波数強度スペクトルを方位角方向に積算して算出される、空間周波数の大きさに対応する強度スペクトルのピーク値である。
【００３７】
また、機能膜２０の凹凸構造を有する領域すなわち第２遮光膜２４で覆われない領域の厚さは、５０〜４００ｎｍが好ましく、１００〜２５０ｎｍがより好ましい。
ここで、「機能膜２０の凹凸構造を有する領域の厚さ」とは、凸部頂点から、機能膜２０と中間層との界面までの垂線の長さをいう。中間層が無い場合には、「機能膜２０の凹凸構造を有する領域の厚さ」とは、凸部頂点から、機能膜２０と光学素子基材との界面までの垂線の長さをいう。
なお、機能膜２０の非光路部すなわち光反射性を有する領域は、凹凸構造を形成する前の金属層あるいは合金層の厚さと同じである。温水処理後に形成される凹凸構造を有する領域の厚さは、温水処理を施す前の金属層あるいは合金層よりも厚くなる。従って、機能膜２０の光反射性を有する領域の厚さは、凹凸構造を有する領域よりも薄くなる。
【００３８】
このような機能膜２０の凹凸構造の形成材料は、各種の金属や合金を温水処理することで形成される、各種の金属水和物や合金水和物が利用可能である。
具体的には、アルミニウム、チタン等の金属や、アルミニウム／チタン合金、アルミニウム／シリコン合金等の合金を温水処理してなる金属水和物や合金水和物が例示される。
従って、機能膜２０の光反射性を有する領域の形成材料は、これらの金属や合金が例示される。
【００３９】
［第２遮光膜］
機能膜２０の上の非光路部には、第２遮光膜２４が形成される。
第２遮光膜２４は光学素子１０に不要な光が侵入するのを防ぐための遮光膜である。
【００４０】
第２遮光膜２４は、前述の第１遮光膜１６と同様の材料で形成すればよい。
また、第２遮光膜２４の厚さは、第２遮光膜２４の形成材料に応じて、目的とする遮光性を得られる厚さを、適宜、設定すればよい。具体的には、第２遮光膜２４の厚さは、２〜１０μｍが好ましく、４〜６μｍがより好ましい。
【００４１】
ここで、第１遮光膜１６および第２遮光膜２４は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に概念的に示すように、第２遮光膜２４の機能膜２０に接触する領域の大きさを、第１遮光膜１６の対応する領域の大きさ以下とするのが好ましい。
言い換えれば、第２遮光膜２４の機能膜２０に接触する領域が、膜の面方向において、第１遮光膜１６に包含されるように、第１遮光膜１６および第２遮光膜２４を形成するのが好ましい。
【００４２】
前述のように、本発明の光学素子１０において、機能膜２０の第２遮光膜２４に覆われる領域（非光路部）は、金属あるいは合金からなるものであり、光反射性を有する。ここで、図２（Ｃ）に概念的に示すように、第１遮光膜１６が第２遮光膜２４よりも小さいとすなわち、第１遮光膜１６に対して、第２遮光膜２４が機能膜２０の面方向に突出していると、図中矢印ｃで示すように、機能膜２０の光反射性を有する領域に光が入射して、反射されてしまい、ゴーストの原因となる。
これに対して、第１遮光膜１６を第２遮光膜２４と同じ大きさ（図２（Ａ））、あるいは、第１遮光膜１６を第２遮光膜２４より大きく（図２（Ｂ））することにより、機能膜２０の非光路部すなわち光反射性を有する領域に光が入射することを防止して、これに起因するゴーストを防止できる。
【００４３】
ここで、第１遮光膜１６と第２遮光膜２４との大きさの差、具体的には、図２（Ｂ）に示す、面方向における第２遮光膜２４に対する第１遮光膜１６の突出量ａは、０μｍ以上であればよい。
【００４４】
なお、第２遮光膜２４は、必ずしも光学素子基材１２の非光路部の全面を覆う必要はない。例えば、光学素子１０を対応する光学機器に装着した際に、光学機器の取付け部材等によって遮光される部分には、第２遮光膜２４を形成しなくてもよい。
【００４５】
［光学素子の製造方法］
以下、光学素子１０の製造方法を説明することにより、本発明の光学素子１０について、より詳細に説明する。
まず、光学素子基材１２を用意する。光学素子基材１２は、レンズ硝材等の光学材料を研磨あるいはモールドして作製してもよく、市販のレンズ等の単品の光学素子を用いてもよい。
次いで、光学素子基材１２の光出射面に、誘電体多層膜からなる反射防止コート１４を形成する。反射防止コート１４は、形成材料等に応じて、スパッタリングや真空蒸着等の公知の方法で形成すればよい。
【００４６】
次いで、光学素子基材１２の非光路部に第１遮光膜１６を形成する。図示例においては、好ましい態様として、光学素子基材１２の端面にも、第１遮光膜１６を形成する。
第１遮光膜１６は、形成材料等に応じて、塗布法、インクジェット法などの印刷法等の公知の方法で形成すればよい。
【００４７】
次いで、光学素子基材１２の光路部および第１遮光膜１６を覆って、中間層１８を形成する。従って、中間層１８も、光学素子基材１２の端面まで形成される。
前述のように、中間層１８は、低屈折率層および高屈折率層からなるものである。このような中間層１８は、各層の形成材料に応じて、真空蒸着、プラズマスパッタ、電子サイクロトロンスパッタ、イオンプレーティングなど公知の気相成膜法で形成すればよい。
【００４８】
次いで、中間層１８を覆って、機能膜２０となる金属膜あるいは合金膜を形成する。従って、機能膜２０となる金属膜あるいは合金膜も、光学素子基材１２の端面まで形成される。
金属膜あるいは合金膜の形成も、形成材料に応じて、スパッタリング、真空蒸着、プラズマＣＶＤ、イオンプレーティングなどの公知の気相成膜法で形成すればよい。
【００４９】
次いで、金属膜あるいは合金膜の非光路部に第２遮光膜２４を形成する。図示例においては、好ましい態様として、光学素子基材１２の端面にも、第２遮光膜２４を形成する。
第２遮光膜２４は、第１遮光膜１６と同様に形成すればよい。また、第２遮光膜２４は、機能膜２０すなわち金属膜あるいは合金膜と接触する領域は、第１遮光膜１６の対応する領域よりも小さくするのが好ましいのは、前述のとおりである。
【００５０】
第２遮光膜２４を形成したら、金属膜あるいは合金膜に温水処理を施す。これにより、第２遮光膜２４で覆われている領域が光反射性を有し、第２遮光膜２４で覆われていない領域が透明で、かつ、凹凸構造を有する、機能膜２０を形成する。
ここで、温水処理の方法は、特に限定されず、公知の各種の方法が利用可能である。一例として、
（１）６０℃〜沸騰温度以下の温水（沸騰水も含む）に１分以上浸漬する方法（Ａ方法）；
（２）６０℃〜沸騰温度以下のアルカリ水溶液に１分以上浸漬する方法（Ｂ方法）；
（３）水蒸気にさらす方法；  などが挙げられる。
このような温水処理を施すことにより、金属膜あるいは合金膜が解膠作用等を受け、金属水和物あるいは合金水和物に転化され、第２遮光膜２４で覆われていない光路部に凹凸構造が形成され、かつ、光路部が透明になる。
また、金属膜あるいは合金膜の第２遮光膜２４で覆われている非光路部は、温水処理が行われないので、光反射性を有する金属あるいは合金のままである。
【００５１】
本発明においては、温水処理は、Ａ方法またはＢ方法であるのが好ましく、温水ないしアルカリ水溶液の原料に用いる水として、電気抵抗率が１０ＭΩ・ｃｍ以上の純水を用いるのがより好ましい。
なお、電気抵抗率は、水温２５℃における電気抵抗率とする。
【００５２】
本発明は、このように、金属膜あるいは合金膜を温水処理した透明かつ凹凸構造の領域を有する機能膜２０を有し、かつ、第１遮光膜１６を有することにより、フレア特性に優れ、かつ、ゴーストの発生も抑制した光学素子を実現したものである。
特許文献２等に示されるように、凹凸構造を有する反射防止膜には、通常、酸化アルミニウムを温水処理してなる、いわゆるベーマイト膜が利用される。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、酸化アルミニウムではなく、アルミニウム等の金属膜や、アルミニウム合金等の合金膜を温水処理して得られる、金属水和物あるいは合金水和物からなる凹凸構造を有する膜の方が、ヘイズが低く、フレア特性が良好な反射防止膜を形成できる。
その反面、第２遮光膜２４が形成された領域は、温水処理が施されないので、機能膜２０の非光路部は、光反射性を有する金属膜や合金膜であり、此処に光が入射すると、反射され、ゴーストの原因となる。これに対し、本発明の光学素子１０は、光学素子基材１２の非光路部に第１遮光膜１６を有するので、機能膜２０の非光路部すなわち光反射領域に光が入射することを防止できるので、ゴーストの発生を抑制できる。
【００５３】
ここで、金属膜あるいは合金膜を形成した後、第２遮光膜２４を形成する前に、金属膜あるいは合金膜の温水処理を行うことで、金属膜あるいは合金膜の全面を透明にして、かつ、凹凸構造を有する形状にできる。
しかしながら、金属膜あるいは合金膜を温水処理して得られる金属水和物あるいは合金水和物からなる凹凸構造は、凹凸構造であるが故に、耐傷性が低い。そのため、若干の力で摺接されても、直ぐに損傷してしまい、光学特性が悪化する。従って、金属膜あるいは合金膜を温水処理して、凹凸構造を形成した後に第２遮光膜２４を形成すると、第２遮光膜２４の形成の際に凹凸構造を損傷してしまい、この傷等に起因して光学素子の光学特性が大幅に低下してしまう可能性が有る。
これに対し、本発明においては、第２遮光膜２４を形成した後に、温水処理を行うことにより、第２遮光膜２４の形成に起因する機能膜２０の凹凸構造の損傷を防止できる。
【００５４】
すなわち、本発明においては、金属膜あるいは合金膜を温水処理して機能膜２０を形成し、かつ、温水処理に先立って第２遮光膜２４を形成することで、強いて機能膜２０に光反射性の領域を残すと共に、第１遮光膜１６を有することより機能膜２０の光反射性の領域に入射する光を無くして、フレア特性に優れ、かつ、ゴーストの発生も抑制し、尚且つ、機能膜２０の損傷も抑制した、高性能な光学素子１０を実現している。
【００５５】
以上、本発明の光学素子および光学素子の製造方法について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。
［実施例１］
レンズ硝材（オハラ社製、Ｓ−ＮＰＨ３）を研磨することで、図１に示すような形状の光学素子基材１２（凹レンズ単品）を形成した。
この光学素子基材１２の光射出側の表面に、真空蒸着法によって、ＭｇＦ2／ＺｒＯ2／ＳｉＯ2／ＺｒＯ2／ＳｉＯ2／ＺｒＯ2／ＳｉＯ2／Ｇｌａｓｓからなる、厚さ３２７ｎｍの誘電体多層膜を反射防止コート１４として形成した。【００５７】
次いで、光学素子基材１２の非光路部および端面に、光学素子用塗料（キヤノン化成社製、ＧＴ−１０００）を用いて、厚さ５μｍの第１遮光膜１６を形成した。【００５８】
次いで、第１遮光膜１６および光学素子基材１２の光路部を覆って、スパッタリングによって、酸窒化シリコンからなる中間層１８を形成した。中間層１８は、厚さ６３ｎｍで屈折率が１．８４５（５４０ｎｍ）の基材側の第１層と、その上の厚さ１１０ｎｍで屈折率が１．６８４（５４０ｎｍ）の第２層とからなる、２層構成とした。
次いで、中間層１８を覆って、スパッタリングによって、厚さ４０ｎｍのアルミニウム膜（Ａｌ膜）を形成した。【００５９】
次いで、アルミニウム膜の上の非光路部および端面に、光学素子用塗料（キヤノン化成社製、ＧＴ−１０００）を用いて、厚さ５μｍの第２遮光膜２４を形成した。【００６０】
さらに、第２遮光膜２４を形成した光学素子基材１２を、沸騰した超純水（電気抵抗率１２ＭΩ・ｃｍ以上）に３分間浸漬することにより、アルミニウム膜の温水処理を行った。この温水処理により、第２遮光膜２４に覆われた光反射性を有する領域と、第２遮光膜２４に覆われていない透明な凹凸構造の領域とを有する機能膜２０を形成して、光学素子１０（凹レンズ）を作製した。機能膜２０の凹凸構造を有する領域の厚さは３００ｎｍであった。【００６１】
一方で、レンズ硝材（オハラ社製、Ｓ−ＮＰＨ３）からなる平板ガラスを用意した。
この平板ガラスの一面の半分の領域に、光学素子用塗料（キヤノン化成社製、ＧＴ−１０００）を用いて、厚さ５μｍの第１遮光膜を形成した。【００６２】
次いで、平板ガラスの第１遮光膜の形成面の全面を覆って、スパッタリングによって、酸窒化シリコンからなる中間層を形成した。中間層１８は、厚さ６３ｎｍで屈折率が１．８４５（５４０ｎｍ）の平板ガラス側の第１層と、その上の厚さ１１０ｎｍで屈折率が１．６８４（５４０ｎｍ）の第２層からなる、２層構成とした。
次いで、中間層を覆って、スパッタリングによって、厚さ４０ｎｍのアルミニウム膜を形成した。【００６３】
次いで、中間層の上に、先に形成した第１遮光膜と同じ半分の領域を覆って、光学素子用塗料（キヤノン化成社製、ＧＴ−１０００）を用いて、厚さ５μｍの第２遮光膜を形成した。【００６４】
さらに、第２遮光膜を形成した平板ガラスを、沸騰した超純水（電気抵抗率１２ＭΩ・ｃｍ）に３分間浸漬することにより、アルミニウム膜の温水処理を行った。この温水処理により、第２遮光膜で覆われた光反射性を有する領域と第２遮光膜で覆われていない透明な凹凸構造の領域とを有する機能膜を形成した。機能膜の凹凸構造を有する領域の厚さは３００ｎｍであった。【００６５】
［比較例１］
第１遮光膜１６を形成しない以外は、実施例１と同様にして、中間層１８、光反射性を有する領域と透明な凹凸構造の領域とを有する機能膜２０、および、第２遮光膜２４を有する光学素子（凹レンズ）を形成した。機能膜２０の凹凸構造を有する領域の厚さは３００ｎｍであった。
また、第１遮光膜を形成しない以外は、実施例１と同様にして、１面に、中間層、光反射性を有する領域と透明な凹凸構造の領域とを有する機能膜、および、半面を覆う第２遮光膜を有する平板ガラスを作製した。機能膜の凹凸構造を有する領域の厚さは３００ｎｍであった。【００６６】
［比較例２］
第１遮光膜１６を形成せず、かつ、機能膜を、アルミニウム膜に変えて、厚さ８０ｎｍの酸化アルミニウム膜（Ａｌ2Ｏ3膜）を温水処理することで形成した以外は、実施例１と同様にして、中間層１８、透明な凹凸構造の領域を有する機能膜、および、第２遮光膜２４を有する光学素子（凹レンズ）を形成した。機能膜２０の凹凸構造を有する領域の厚さは３００ｎｍであった。
また、第１遮光膜を形成せず、かつ、機能膜を、アルミニウム膜に変えて、厚さ８０ｎｍの酸化アルミニウム膜を温水処理することで形成した以外は、実施例１と同様にして、１面に、中間層、透明な凹凸構造の領域を有する機能膜、および、半面を覆う第２遮光膜を有する平板ガラスを作製した。機能膜の凹凸構造を有する領域の厚さは３００ｎｍであった。
なお、本例では、機能膜を酸化アルミニウム膜の温水処理で形成しているので、機能膜は、光反射性の領域を有さない。【００６７】
［顕微分光反射率の測定］
作製した平板ガラス板の第２遮光膜を形成した面とは逆側の面から、第２遮光膜を形成した領域における顕微分光反射率を測定した。
結果を図３に示す。
図３に示されるように、第１遮光膜を有する実施例１、および、酸化アルミニウム膜を用いて機能膜を形成した比較例２は、可視域の反射率が５％以下であり、非光路部の機能膜に光が入射することに起因するゴーストが抑えられることが確認できる。
これに対し、機能膜をアルミニウム膜で形成し、かつ、第１遮光膜を有さない比較例１は、可視域の反射率が８０〜９０％であり、非光路部の機能膜に光が入射することに起因するゴーストを抑えることができない。【００６８】
［空間周波数ピーク値の測定］
作製した平板ガラス板の凹凸構造の空間周波数ピーク値を測定した。空間周波数ピーク値は、走査型電子顕微鏡（日立社製、Ｓ−４１００）で撮影した電子顕微鏡写真に二次元フーリエ変換を施して、空間周波数スペクトルを求めることで算出した。
結果を図４に示す。
図４に示されるように、実施例１および比較例１の空間周波数ピーク値は９μｍ-1で、比較例２の空間周波数ピーク値は７μｍ-1であった。従って、アルミニウム膜を温水処理して形成した機能膜を有する実施例１および比較例１は、酸化アルミニウム膜を温水処理して形成した機能膜を有する比較例２に比して、光散乱を抑制できる。【００６９】
［散乱光量の測定］
作製した平板ガラス板の凹凸構造の散乱光量を測定した。
散乱光量は以下のように測定した。すなわち、図５に概念的に示すように、Ｘｅランプ光源３０から射出された光を開口径３ｍｍのアイリス３２で絞り、ｆ＝１００ｍｍの集光レンズ３４によって、試料となる平板ガラス板Ｓの凹凸構造を有する領域に入射角４５°で集光させた。
この状態で、焦点距離ｆ＝８５ｍｍ、Ｆ値４．０のレンズ（ニコン社製）を装着したデジタルスチルカメラ３６（富士フイルム社製、FinepixS3 pro）によって、平板ガラス板Ｓの表面を、ＩＳＯ感度２００、シャッタースピード１／２ｓｅｃで撮影した。１２８×１２８ピクセルの集光領域のピクセル値の平均値を散乱光量とした。
その結果、実施例１および比較例１の散乱光量は８．５で、比較例２の散乱光量は１３．４であった。従って、アルミニウム膜を温水処理して形成した機能膜を有する実施例１および比較例１は、酸化アルミニウム膜を温水処理して形成した機能膜を有する比較例２に比して、光散乱を抑制できる。【００７０】
［レンズ特性］
作製した光学素子（凹レンズ）を、カメラレンズの光学系に組み込んで、実写でゴースト像を観察した。
その結果、実施例１の光学素子では、光学素子に起因するゴーストの発生は認められなかった。また、フレア特性や光学素子の外観も良好であった。
これに対し、第１遮光膜１６を有さない比較例１の光学素子は、フレア特性および光学素子の外観は良好であった。しかしながら、光学素子に起因するゴーストが認められた。
また、機能層を酸化アルミニウム膜で形成した比較例２の光学素子は、光学素子に起因するゴーストの発生は認められなかった。しかしながら、フレア特性は他の例よりも劣り、さらに、光学素子に、やや白みが見られた。
以上の結果を、下記の表にまとめて示す。【００７１】
【表１】
0006505736.tif 000002
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
カメラのレンズ等の各種の光学素子に、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  光学素子
１２  光学素子基材
１４  反射防止機コート
１６  第１遮光膜
１８  中間層
２０  機能膜
２４  第２遮光膜
【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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