(57)【要約】【課題】  紫外から可視に及ぶ波長範囲で優れた反射防止効果を示す反射防止膜を提供する。【解決手段】  波長280〜700 nmの範囲において、入射角５°で測定された反射率が１％以下である反射防止膜。【選択図】  図１
2008026820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長280〜700 nmの範囲において、入射角５°で測定された反射率が１％以下であることを特徴とする反射防止膜。
【請求項２】
請求項１に記載の反射防止膜において、屈折率1.35〜1.95の基板上に形成され、前記基板側から
屈折率1.42〜1.77の材料からなり、光学膜厚１〜140 nmの第１層、
屈折率1.35〜1.42の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第２層、
屈折率1.42〜1.77の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第３層、
屈折率1.35〜1.42の材料からなり、光学膜厚１〜140 nmの第４層、
屈折率1.87〜2.27の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第５層、
屈折率1.35〜1.42の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第６層、
屈折率1.87〜2.27の材料からなり、光学膜厚１〜70 nmの第７層、
屈折率1.42〜1.77の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第８層、
屈折率1.87〜2.27の材料からなり、光学膜厚60〜170 nmの第９層、
屈折率1.42〜1.77の材料からなり、光学膜厚１〜120 nmの第10層、
屈折率1.87〜2.27の材料からなり、光学膜厚１〜80 nmの第11層及び
屈折率1.35〜1.42の材料からなり、光学膜厚80〜130 nmの第12層を有することを特徴とする反射防止膜。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の反射防止膜において、前記屈折率1.35〜1.42の材料がフッ化マグネシウム及び／又はフッ素樹脂であることを特徴とする反射防止膜。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の反射防止膜において、前記屈折率1.42〜1.77の材料が酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及びフッ化セリウムからなる群より選択された少なくとも一種であることを特徴とする反射防止膜。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の反射防止膜において、前記屈折率1.87〜2.27の材料が酸化タンタル、酸化タングステン、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化イットリウムからなる群より選択された少なくとも一種であることを特徴とする反射防止膜。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の反射防止膜において、前記基板が石英ガラス、蛍石、光学ガラス及び光学結晶からなる群より選択された少なくとも一種からなることを特徴とする反射防止膜。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の反射防止膜を有することを特徴とする光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外から可視に及ぶ広い波長範囲で優れた反射防止効果を示す反射防止膜及び係る反射防止膜を有する光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料にその励起光を照射し、試料から発せられる蛍光を観察する蛍光顕微鏡は、生体物質の研究等に広く利用されてきた。蛍光観察に利用される励起光は通常波長365 nm以上であるので、蛍光顕微鏡のレンズには、近紫外から可視の波長範囲で反射防止効果を示すような反射防止膜が設けられる。
【０００３】
一方、最近では、タンパク質等の蛍光寿命を測定することができる時間分解蛍光スペクトル測定のために、サブナノ秒のパルス波長光が利用されるようになってきた。サブナノ秒のパルス波長光は発光ダイオード等を光源として発せられ、従来の蛍光顕微鏡に用いられる光よりはるかに短い波長のものも利用されている。例えばPico Quant社の「サブナノ秒パルスLED」の場合、中心波長は280 nm、295 nm、310 nm、340 nm、370 nm、460 nm、510 nm及び600 nmであり、いわゆる紫外光も含んでいる。従って、測定装置の光学部材には、これらの中心波長のすべてに対して反射防止特性を示すことが求められる。
【０００４】
特開2000-111702号（特許文献１）には、屈折率が1.6以上の高屈折率物質からなる層と、屈折率が1.5以下の低屈折率物質からなる層が、光学部品の表面側から空気側に交互に14層積層された反射防止膜が記載されている。この反射防止膜は、波長320〜720 nmの範囲で１％以下の反射率を示すので、近紫外から可視の波長の光が照射される蛍光顕微鏡のレンズに設けると、良好な反射防止特性を示すと考えられる。しかし、320 nm未満の波長の光に対する反射率は高いので（特許文献１  図２〜７）サブナノ秒のパルス波長光を利用した装置の光学部材には適していない。
【０００５】
特開2001-141904号（特許文献２）には、基板上に形成される６層以上11層以下の反射防止膜であって、第１層の屈折率が1.6以上2.15以下（波長500 nm）であり、最終層がフッ化マグネシウムからなるものが記載されている。この反射防止膜は波長340〜750 nmの範囲では１％以下の反射率を示すものの、340 nm未満の波長の光に対する反射率は高い（特許文献２  図１〜３）。よって、この反射防止膜もサブナノ秒のパルス波長光を利用した装置の光学部材には適していない。
【０００６】
紫外光、可視光のそれぞれに対して優れた反射防止効果（例えば反射率１％以下）を示す反射防止膜はもちろん知られているので、反射防止域の異なる複数の光学部材を装置に設け、それらを利用波長に応じてを使い分けることも考えられなくはない。しかし、装置の小型化やコストの低減を鑑みると、実用的ではない。
【０００７】
【特許文献１】特開2000-111702号公報
【特許文献２】特開2001-141904号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、紫外から可視に及ぶ波長範囲で優れた反射防止効果を示す反射防止膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、波長280〜700 nmの範囲において反射防止効果を示す反射防止膜は、広い波長範囲の光が利用される装置の光学部材に適することを発見し、本発明に想到した。
【００１０】
すなわち本発明の反射防止膜は、波長280〜700 nmの範囲において、入射角５°で測定された反射率が１％以下であることを特徴とする。
【００１１】
反射防止膜は屈折率1.35〜1.95の基板上に形成され、前記基板側から
屈折率1.42〜1.77の材料からなり、光学膜厚１〜140 nmの第１層、
屈折率1.35〜1.42の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第２層、
屈折率1.42〜1.77の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第３層、
屈折率1.35〜1.42の材料からなり、光学膜厚１〜140 nmの第４層、
屈折率1.87〜2.27の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第５層、
屈折率1.35〜1.42の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第６層、
屈折率1.87〜2.27の材料からなり、光学膜厚１〜70 nmの第７層、
屈折率1.42〜1.77の材料からなり、光学膜厚１〜90 nmの第８層、
屈折率1.87〜2.27の材料からなり、光学膜厚60〜170 nmの第９層、
屈折率1.42〜1.77の材料からなり、光学膜厚１〜120 nmの第10層、
屈折率1.87〜2.27の材料からなり、光学膜厚１〜80 nmの第11層及び
屈折率1.35〜1.42の材料からなり、光学膜厚80〜130 nmの第12層を有するのが好ましい。
【００１２】
前記屈折率1.35〜1.42の材料はフッ化マグネシウム及び／又はフッ素樹脂であるのが好ましい。前記屈折率1.42〜1.77の材料は酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及びフッ化セリウムからなる群より選択された少なくとも一種であるのが好ましい。前記屈折率1.87〜2.27の材料は酸化タンタル、酸化タングステン、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化イットリウムからなる群より選択された少なくとも一種であるのが好ましい。前記基板は石英ガラス、蛍石、光学ガラス及び光学結晶からなる群より選択された少なくとも一種からなるのが好ましい。
【００１３】
本発明の光学部材は、本発明の反射防止膜を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の反射防止膜は、紫外から可視に及ぶ広い波長域で、優れた反射防止特性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の光学部材の一例を示す。図１に示すように、この光学部材は板状の基板Bとその上に形成された反射防止膜Mとからなり、反射防止膜Mは基板B側から順に第１層m1、第２層m2、第３層m3、・・・第12層m12を有する。図１に示す例では、簡単のために反射防止膜Mの各層は同じ厚さに描かれているが、各層は所望の光学特性を示す厚さにそれぞれ設けられればよい。
【００１６】
基板Bは板状のものに限定されず、レンズ、プリズム等、光学部材の基板となるような形状であれば良い。基板Bの屈折率は、1.35〜1.95であるのが好ましい。1.35〜1.95の屈折率を有する基板は、紫外から可視域に利用波長を有する装置の光学部材に好適である。より好ましい基板Bの屈折率は、1.4〜1.9である。基板Bは石英ガラス、蛍石、光学ガラス（例えばSK16、LaSF09、BK7、FK5、PK1、LaF3、LaSK01等）及び光学結晶（例えばフッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウム、LBO、CLBO、BBO、KTP、KDP、DKDP又はADPからなる結晶）からなる群より選択された少なくとも一種からなるのが好ましい。
【００１７】
反射防止膜Mは、波長280〜700 nmの範囲において、入射角５°で測定された反射率が１％以下である。280〜700 nmという紫外から可視域に渡る広い波長範囲で１％以下という小さな反射率を示す光学部材は、サブナノ秒のパルス波長光を利用した光学装置に好適である。レンズのように基板Bの表面が球面である場合、光学部材に照射される光には５°より大きい入射角のもの有り得るが、入射角５°で測定された反射率が１％以下であれば、実用上問題のない反射防止効果を得ることができる。
【００１８】
図１に示す反射防止膜Mは、表１の層構成を有する。
【表１】
2008026820.tif 000003
＊層番号は、基板B側から順に第１層、第２層、・・・第12層とする。
【００１９】
図１に示す例において、第１〜８層、第10層及び第11層の光学膜厚の下限値は１nmであるが、これらの層における現実的な光学膜厚の下限値は５nmであり、より好ましい下限値は７nmである。
【００２０】
表１に示すように、第１層、第３層、第８層及び第10層はいずれも屈折率1.42〜1.77の材料からなる。これらの層は同じ材料からなっても良いし、異なる材料からなっても良い。屈折率1.42〜1.77の材料は酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及びフッ化セリウムからなる群より選択された少なくとも一種であるのが好ましい。
【００２１】
第２層、第４層、第６層及び第12層はいずれも屈折率1.35〜1.42の材料からなる。これらの層も同じ材料からなっても良いし、異なる材料からなっても良い。屈折率1.35〜1.42の材料はフッ化マグネシウム及び／又はフッ素樹脂であるのが好ましい。好ましいフッ素樹脂の例として、フッ素含有オレフィン系化合物の重合体、並びにフッ素含有オレフィン系化合物及びこれと共重合可能な単量体からなる共重合体が挙げられる。そのような（共）重合体の例として、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、テトラエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（PFEP）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（PETFE）、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−テル共重合体（PFA）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（PECTFE）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（PEPE）、ポリクロロトリフルオロエチレン（PCTFE）、ポリビニリデンフルオライド（PVDF）及びポリフッ化ビニル（PVF）が挙げられる。フッ素樹脂として市販のフッ素含有組成物を重合させたものを使用してもよい。市販のフッ素含有組成物として例えばオプスター（ジェイエスアール株式会社製）及びサイトップ（旭硝子株式会社製）が挙げられる。
【００２２】
第５層、第７層、第９層及び第11層は屈折率1.87〜2.27の材料からなり、同一でも異なっても良い。屈折率1.87〜2.27の材料は酸化タンタル、酸化タングステン、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化イットリウムからなる群より選択された少なくとも一種であるのが好ましい。
【００２３】
反射防止膜Mは、波長280〜700の範囲において、入射角０°の光の透過率が95％以上であるのが好ましく、98％以上であるのがより好ましい。０°入射光の透過率が95％未満であると、光学装置の特性を損なう。また可視域に吸収がある場合には光学部材が着色して見え易いので好ましくない。
【００２４】
反射防止膜Mの各層を形成する方法の例として真空蒸着法、スパッタリング法及びイオンプレーティング法が挙げられる。真空蒸着法の試料加熱には電子線加熱法、抵抗加熱法が用いられるが、電子線加熱法が一般的である。また真空蒸着においてイオンビームアシスト法を利用するのは、膜の充填率や屈折率の観点から好ましい。スパッタリング法としてはイオンビームスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法が好ましく用いられる。
【実施例】
【００２５】
本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
蛍石（屈折率nd＝1.44）からなる基板上に、HfO2（屈折率nd＝2.00）層、SiO2（屈折率nd＝1.46）層及びMgF2（屈折率nd＝1.38）層を表２に示す層構成となるように、真空蒸着法により形成した。得られた反射防止膜の入射角５°における分光反射率と、入射角０°の光の分光透過率を測定した。結果を図２及び３にそれぞれ示す。
【００２７】
【表２】
2008026820.tif 000004
【００２８】
実施例２
基板として石英ガラス（屈折率nd＝1.46）からなるものを用い、層構成を表３に示すとなるようにした以外実施例１と同様にして反射防止膜を作製し、その分光反射率及び分光透過率を測定した。結果を図４及び５にそれぞれ示す。
【００２９】
【表３】
2008026820.tif 000005
【００３０】
実施例３
光学ガラスであるSK16（屈折率nd＝1.62）からなる基板上に、HfO2（屈折率nd＝2.00）層、Al2O3（屈折率nd＝1.64）層及びMgF2（屈折率nd＝1.38）層を表４に示す層構成となるように、真空蒸着法により形成した。得られた反射防止膜の入射角５°における分光反射率及び入射角０°の光の分光透過率を測定した。結果を図６及び７にそれぞれ示す。
【００３１】
【表４】
2008026820.tif 000006
【００３２】
実施例４
基板として光学ガラスであるLaSF09（屈折率nd＝1.82）からなるものを用い、層構成を表５のとおりとした以外実施例３と同様にして反射防止膜を作製し、得られた反射防止膜の分光反射率及び分光透過率を測定した。結果を図８及び９にそれぞれ示す。
【００３３】
【表５】
2008026820.tif 000007
【００３４】
比較例１
特開2000-11702号公報を参考にして、光学ガラスであるBK7（屈折率nd＝1.52）上に、ZrO2（屈折率nd＝2.00）層及びMgF2（屈折率nd＝1.38）層を表６に示す14層構成となるように真空蒸着によって形成した。得られた反射防止膜の入射角５°における分光反射率及び入射角０°の光の分光透過率を測定した。結果を図10及び11にそれぞれ示す。
【００３５】
【表６】
2008026820.tif 000008
【００３６】
比較例２
特開2001-141904号公報を参考にして、石英ガラス基板（屈折率nd＝1.46）上に、サブスタンスH4（商品名、メルク社製、屈折率nd＝2.00）及びMgF2（屈折率nd＝1.38）層を表７に示す６層構成となるように真空蒸着によって形成した。得られた反射防止膜の入射角５°における分光反射率、及び入射角０°の光の分光透過率を測定した。結果を図12及び13にそれぞれ示す。
【００３７】
【表７】
2008026820.tif 000009
【００３８】
比較例３
特開2002-267803号公報を参考にして、蛍石基板（屈折率nd＝1.44）上に、HfO2（屈折率nd＝2.00）層、SiO2（屈折率nd＝1.46）層及びMgF2（屈折率nd＝1.38）層を表８に示す９層構成となるように真空蒸着によって形成した。得られた反射防止膜の入射角５°における分光反射率及び入射角０°の光の分光透過率を測定した。結果を図14及び15に示す。
【００３９】
【表８】
2008026820.tif 000010
【００４０】
実施例１〜４の分光反射率から分かるように、本発明の反射防止膜は波長280〜700 nmの範囲において、入射角５°の光の反射率が１％以下であった。また波長280〜700 nmの範囲における０°入射光の透過率は98％以上であり、非常に高かった。一方、比較例１〜３の反射防止膜は320〜350 nmより短い波長の光に対しては、反射率が高かった。また比較例１〜３の反射防止膜は、350 nm、340 nm又は320 nmより短い波長の光に対しては透過率が低かった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の光学部材の一例を示す断面図である。
【図２】実施例１の反射防止膜の入射角５°における分光反射率を示すグラフである。
【図３】実施例１の反射防止膜の０°入射光の分光透過率を示すグラフである。
【図４】実施例２の反射防止膜の入射角５°における分光反射率を示すグラフである。
【図５】実施例２の反射防止膜の０°入射光の分光透過率を示すグラフである。
【図６】実施例３の反射防止膜の入射角５°における分光反射率を示すグラフである。
【図７】実施例３の反射防止膜の０°入射光の分光透過率を示すグラフである。
【図８】実施例４の反射防止膜の入射角５°における分光反射率を示すグラフである。
【図９】実施例４の反射防止膜の０°入射光の分光透過率を示すグラフである。
【図１０】比較例１の反射防止膜の入射角５°における分光反射率を示すグラフである。
【図１１】比較例１の反射防止膜の０°入射光の分光透過率を示すグラフである。
【図１２】比較例２の反射防止膜の入射角５°における分光反射率を示すグラフである。
【図１３】比較例２の反射防止膜の０°入射光の分光透過率を示すグラフである。
【図１４】比較例３の反射防止膜の入射角５°における分光反射率を示すグラフである。
【図１５】比較例３の反射防止膜の０°入射光の分光透過率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
M・・・反射防止膜
m1・・・第１層
m2・・・第２層
m3・・・第３層
m4・・・第４層
m5・・・第５層
m6・・・第６層
m7・・・第７層
m8・・・第８層
m9・・・第９層
m10・・・第10層
m11・・・第11層
m12・・・第12層
B・・・基板
【図１】
2008026820.tif 000011
【図２】
2008026820.tif 000012
【図３】
2008026820.tif 000013
【図４】
2008026820.tif 000014
【図５】
2008026820.tif 000015
【図６】
2008026820.tif 000016
【図７】
2008026820.tif 000017
【図８】
2008026820.tif 000018
【図９】
2008026820.tif 000019
【図１０】
2008026820.tif 000020
【図１１】
2008026820.tif 000021
【図１２】
2008026820.tif 000022
【図１３】
2008026820.tif 000023
【図１４】
2008026820.tif 000024
【図１５】
2008026820.tif 000025