(57)【要約】  本発明は光学部材及びそれを備えた光学装置に関する。特に、本発明は入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材及びそれを備えた光学装置に関する。  耐環境性に優れた反射防止構造体を提供する。  光学部材（反射防止構造体）（１）は、光学部材本体（１０）と、光学部材本体（１０）の表面（１０ａ）を被覆し、入射光を透過させる保護膜（２０）とを備えている。光学部材本体（１０）の表面（１０ａ）には、微細な凸部（１２）が複数配列されてなり、入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造（１１）が形成されている。
2008001662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な凸部又は凹部が複数配列されてなり、入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材本体と、
上記表面を被覆し、上記入射光を透過させる保護膜と、
を備えた光学部材。
【請求項２】
請求項１に記載された光学部材において、
上記光学部材本体は実質的にガラスからなるものである一方、上記保護膜は実質的に樹脂からなるものである光学部材。
【請求項３】
請求項１に記載された光学部材において、
上記保護膜は上記光学部材本体よりも化学的耐久性が高いものであることを特徴とする光学部材。
【請求項４】
請求項１に記載された光学部材において、
上記光学部材本体は上記入射光を透過するものであり、上記保護膜の該入射光の波長における屈折率は上記光学部材本体の同屈折率よりも低いことを特徴とする光学部材。
【請求項５】
請求項１に記載された光学部材において、
上記保護膜の表面は滑面に形成されている光学部材。
【請求項６】
請求項１に記載された光学部材において、
上記保護膜の表面には上記反射防止凹凸構造に対応した凹凸が形成されていることを特徴とする光学部材。
【請求項７】
請求項１に記載された光学部材において、
上記保護膜は、該保護膜の表面における反射光の位相と上記光学部材本体の表面における反射光の位相とが上記入射光の波長の半分だけずれるような厚みに形成されていることを特徴とする光学部材。
【請求項８】
請求項７に記載された光学部材において、
上記反射防止凹凸構造は、上記光学部材本体の表面における反射光の強度と上記保護膜の表面における反射光の強度とが相互に実質的に等しくなるように形成されていることを特徴とする光学部材。
【請求項９】
請求項１に記載された光学部材において、
上記反射防止凹凸構造は、線条の凸部又は凹部が相互に並行に複数配列されてなるもの、錐体状の凸部又は凹部が複数配列されてなるもの、錐台状の凸部又は凹部が複数配列されてなるもの、若しくは柱状の凸部又は凹部が複数配列されてなるものであることを特徴とする光学部材。
【請求項１０】
請求項１に記載された光学部材を備えた光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学部材及びそれを備えた光学装置に関する。特に、本発明は入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材及びそれを備えた光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光の反射を抑制する反射防止処理が表面に施された種々の光学素子が提案されている。反射防止処理としては、例えば、屈折率の比較的低い膜（低屈折率膜）や、低屈折率膜と屈折率の比較的高い膜（高屈折率膜）とを交互に積層してなる多層膜等で構成された反射防止多層膜を表面に形成する処理が挙げられる（例えば、特許文献１等）。【０００３】
しかしながら、低屈折率膜や反射防止多層膜は、その形成に際して蒸着工程やスパッタリング工程等の煩雑な工程を要する。このため、生産性が低く、生産コストが高いという問題がある。また、低屈折率膜や多層膜からなる反射防止膜は、その反射抑制特性に波長依存性及び入射角依存性が大きいという問題もある。【０００４】
このような問題に鑑み、反射抑制特性の入射角依存性及び波長依存性の比較的小さな反射防止処理として、例えば、光学部材の表面に入射光の波長以下のピッチで微細構造（例えば、規則的に配列された線条凹部又は線条凸部からなる微細構造や、規則的に配列された錐体状又は柱状の凹部又は凸部からなる微細構造等。以下、このような微細構造が複数配列されてなる構造を「反射防止凹凸構造：ＳＷＳ（Ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ）」とすることがある。）を形成する処理が提案されている（例えば、非特許文献１、２等）。ＳＷＳを表面に形成することによって、界面における急激な屈折率変化が抑制され、界面に緩やかな屈折率分布を形成することが可能となる。このため、特許文献１、２に記載された処理によれば、高い反射抑制効果を得ることができる。
【特許文献１】特開２００１−１２７８５２号公報
【非特許文献１】ダニエル  Ｈ．ラグイン（Ｄａｎｉｅｌ  Ｈ．  Ｒａｇｕｉｎ）  Ｇ．  マイケル  モリス（Ｇ．  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｍｏｒｒｉｓ）著、「アナリシス  オブ  アンチリフレクション  ストラクチャード  サーフェイス  ウィズ  コンティニュアス  ワン  ディメンジョナル  サーフェイス  プロフィールズ  （Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｒｏｆｉｌｅｓ）」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＳＷＳが表面に形成された光学部材（以下、「反射防止構造体」とすることがある。）は耐環境性（機械的耐久性及び化学的耐久性）が十分ではなく、製品寿命が短いという問題がある。特に、反射防止構造体がガラス製である場合は、化学的耐久性（耐水性、耐酸性等）が劣悪であり、白ヤケや青ヤケなどが生じる虞がある。【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐環境性に優れた反射防止構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するために、本発明に係る光学部材は、微細な凸部又は凹部が複数配列されてなり、入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材本体と、光学部材本体の表面を被覆し、入射光を透過させる保護膜とを備えていることを特徴とする。【０００８】
ここで、本明細書において、「入射光を透過させる」とは、入射光を実質的に１００％の透過率で透過させる場合のみならず、ある程度（例えば、１０％）以上の透過率で入射光を透過させる場合を含む概念であるものとする。【０００９】
また、本発明に係る光学装置は、上記本発明に係る光学部材を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐環境性に優れた反射防止構造体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態１に係る光学部材（反射防止構造体）１の平面図である。
【図２】図２は、図１中の切り出し線ＩＩ−ＩＩで切り出した部分の断面図である。
【図３】図３は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．３７９８６、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：１１０ｎｍ、凸部１２の頂部の直径ｆ：９０．５ｎｍとした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材１の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。
【図４】図４は、図３と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【図５】図５は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．３７９８６、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：１４０ｎｍ、凸部１２の頂部の直径ｆ：１３５ｎｍとした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材１の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。
【図６】図６は、図５と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【図７】図７は、変形例１に係る光学部材２の断面図である。
【図８】図８は、実施形態２に係る光学部材３の平面図である。
【図９】図９は、図８中の切り出し線ＩＸ−ＩＸで切り出した部分の断面図である。
【図１０】図１０は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．５１６７４、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．１００００、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：４０ｎｍとし、凸部１２の形状をｙ＝−ａｘ２（ａは任意の定数）に沿うようにした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材３の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。
【図１１】図１１は、図１０と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【図１２】図１２は、変形例２に係る光学部材４の断面図である。
【図１３】図１３は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．４９１６９、ｔ１：３００ｎｍ、ｔ２：８９ｎｍ、ｔ３：２４３ｎｍとし、凸部１２の形状をｙ＝−ａｘ２（ａは任意の定数）に沿うようにした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材４の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。
【図１４】図１４は、図１３と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【図１５】図１５は、実施形態３に係る撮像装置５の主要部の構成を表す図である。
【図１６】図１６は、レンズ鏡筒３１の斜視図である。
【図１７】図１７は、レンズ鏡筒３１の一部を拡大した断面図である。
【図１８】図１８は、実施形態４に係る光ピックアップ装置６の主要部の構成を表す図である。
【図１９】図１９は、対物レンズ４６の断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１、２、３、４      光学部材
５      撮像装置
６      光ピックアップ装置
１０      光学部材本体
１１、３６、４９      反射防止凹凸構造（ＳＷＳ）
１２      凸部
２０、３８、５１ａ、５１ｂ      保護膜
３０      レンズ鏡筒ユニット
３１      レンズ鏡筒
３２      結像光学系
３３      装置本体
３４      撮像素子
３５      鏡筒本体
３７      線条凸部
４１      レーザ光源
４２      コリメータ
４３      ビームスプリッタ
４５      検出器
４６      対物レンズ
４７      情報記録媒体
４７ａ    情報記録面
４８      レンズ本体
５０      錐体状凸部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。【００１４】
（実施形態１）
図１は本実施形態１に係る光学部材（反射防止構造体）１の平面図である。【００１５】
図２は図１中の切り出し線ＩＩ−ＩＩで切り出した部分の断面図である。【００１６】
本実施形態１に係る光学部材１は、平板状で光透過性の（入射光を透過させる）光学部材本体１０と、光透過性の（入射光を透過させる）保護膜２０とを備えている。光学部材本体１０の表面１０ａには、微細な凸部１２が複数配列されてなり、入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造（以下、「ＳＷＳ」とすることがある。）１１が形成されている。尚、反射防止凹凸構造１１は、光学部材本体１０の表面１０ａ近傍における屈折率変化をなだらかにするような形状のものであれば特に限定されるものではない。例えば、凸部１２は、円錐状、角錐状、円柱状、角柱状、円錐台状、ドーム状又は角錐台状であってもよい。また、反射防止凹凸構造１１を円錐状、角錐状、円柱状、角柱状、円錐台状、ドーム状又は角錐台状の凹部を複数配列して構成してもよいし、相互に並行に延びる線条凸部又は凹部により構成してもよい。【００１７】
ＳＷＳ１１が形成された表面１０ａは、保護膜２０によって被覆されている。従って、光学部材１の高い耐環境性を実現することができる。保護膜２０がない場合、微細な凸部１２は他の部材等と衝突することにより非常に変形・破損しやすいものであるところ、その微細な凸部１２を保護膜２０で被覆することによって、他の部材等と衝突した場合の凸部１２の変形・破損を効果的に抑制することができる。その結果、高い機械的耐久性を実現することができる。【００１８】
また、例えば、保護膜２０を光学部材本体１０よりも化学的耐久性の高いものとすることによって、光学部材１の化学的変性（ヤケ等）も効果的に抑制することができ、機械的耐久性に優れると共に、化学的耐久性にも優れた光学部材１を実現することが可能となる。特に、光学部材本体１０がヤケ等の化学的変性が生じやすいガラス製である場合は、化学的耐久性が比較的高い樹脂等からなる保護膜２０を表面１０ａ上に形成しておくことが好ましい。そうすることによって、ガラス製の光学部材本体１０を外気（例えば、酸素や水分等）から遮断することができ、光学部材本体１０の化学的な変性等を効果的に抑制することができる。従って、光学部材１の寿命を比較的長くすることができる。尚、本明細書において、「化学的耐久性が高い」とは、耐水性及び／又は耐酸性が高いことをいう。【００１９】
また、保護膜２０の入射光の波長における屈折率を光学部材本体１０の同屈折率よりも低く設定することにより、光学部材１の反射率を低下させることができる。例えば、高屈折率の光学部材の表面における反射率をＲ１とすると、その光学部材の表面に光学部材の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を形成した場合の光学部材の表面における反射率と低屈折率層表面における反射率との合計の反射率Ｒ２は、Ｒ１よりも小さくなる。すなわち、光学部材の表面に光学部材よりも屈折率が低い層を設けることによって、光学部材から生じる合計の反射率を小さくすることができる。そして、この反射率低減効果は、光学部材の表面の上に積層する低屈折率層（但し、光学部材本体１０から離れるほど低屈折率層の屈折率が低くなるように設定する）の層数が多くなればなるほど大きくなる。このところ、本実施形態１では、光学部材本体１０の表面１０ａにはＳＷＳ１１が形成されており、さらに、表面１０ａを覆うように保護膜２０が形成されている。そして、ＳＷＳ１１が形成されている表層部分の実効屈折率は、光学部材本体１０を構成する材料自体の屈折率と保護膜２０の材料自体の屈折率との中間となる。従って、本実施形態１のように、表面１０ａにＳＷＳ１１を形成すると共に、その表面１０ａの上に光学部材本体１０の屈折率よりも低い屈折率の保護膜２０を設けることによって、表面１０ａの上に、光学部材本体１０よりも低い屈折率の層（ＳＷＳ１１が形成されている表層部分の層）が形成されており、さらにその層の上に、その層よりもさらに屈折率が低い層（ＳＷＳ１１の上に位置し、保護層２０のみで構成されている部分）が形成されている状態を形成することができる。その結果、表面１０ａにＳＷＳ１１を形成し保護膜２０を形成しなかった場合や、ＳＷＳ１１を形成せず保護膜２０のみを形成した場合よりも光学部材１の反射率をさらに低減することができる。【００２０】
さらに、保護膜２０を、保護膜２０の表面２０ａにおける反射光の位相と、光学部材本体１０の表面１０ａにおける反射光の位相とが入射光の波長の半分だけずれるような厚みのものとすることが好ましい。具体的には、保護膜２０の膜厚を、光学部材本体１０の表面１０ａにおける反射光と保護膜２０の表面２０ａにおける反射光の実質上の光路差が入射光の波長の１／２だけずれるように設定することが好ましい。そうすることによって、保護膜２０の表面２０ａにおける反射光と光学部材本体１０の表面１０ａにおける反射光とを干渉させて弱めることができる。この結果、光学部材１の反射率をより低減することができる。この場合、反射防止凹凸構造１１の形状を変化させることにより光学部材本体１０の表面１０ａで生じる反射光の強度を保護膜２０の表面２０ａで生じる反射光の強度と実質的に等しくすることが特に好ましい。そうすることによって、実質的に反射光を生じさせないようにすることができる。すなわち、無反射構造体を実現することも可能となる。【００２１】
また、保護膜２０の膜厚を調整することによって、ある波長における反射率を選択的に低減させることや、波長依存性を低減させることも可能となる。【００２２】
以下、本実施形態１に係る光学部材１の具体的構成について、図１、図２を参照しながらより詳細に説明する。【００２３】
本実施形態１において、光学部材本体１０は、実質的にガラスからなるものであり、その表面１０ａには反射防止凹凸構造１１が形成されている。反射防止凹凸構造１１は、円柱状の凸部１２が複数規則的に配列されてなる。より具体的に、本実施形態１では、複数の凸部１２は、入射光の波長（詳細には、入射光が単一の波長の光でない場合は、入射光の最短波長）以下の周期（ピッチ）Λで相互に離間してマトリクス状に配列（正方配列）されている。そして、凸部１２の高さｔ１は入射光の波長の０．４倍以上（詳細には、入射光が単一の波長の光でない場合は、入射光の最長波長の０．４倍以上）に設定されている。このため、表面１０ａの表層部に緩やかに屈折率が変化する層が形成され、保護膜２０を介して表面１０ａに入射する入射光の反射が効果的に抑制されることとなる。【００２４】
尚、本実施形態１のように、凸部１２が柱状である場合であっても、凸部１２を設けることによって、凸部１２が存在する表層部分の実行屈折率を低下させることができる。従って、入射光の反射を効果的に低減することができる。【００２５】
この表面１０ａの上に、表面１０ａを被覆するように実質的に樹脂からなる保護膜２０が形成されている。具体的に、本実施形態１では、保護膜２０は、複数配列された凸部１２相互間の凹部を埋め、保護膜２０の光学部材本体１０側とは反対側の表面２０ａが滑面（凹凸のない面、本実施形態１においては平滑面等）となるように形成されている。このため、この保護膜２０によって、凸部１２は外部からの衝撃や振動から保護され、凸部１２の変形や損傷が効果的に抑制される。従って、高い機械的耐久性を実現することができる。【００２６】
ところで、一般的に、ガラスは化学的耐久性（耐水性や耐酸性）が低く、ガラス材が露出していると白ヤケや青ヤケが発生する。それに対して、樹脂はガラスよりも化学的耐久性が高いため、実質的に樹脂からなる保護膜２０によって光学部材１０を被覆することによって、実質的にガラスからなる光学部材本体１０の化学的変性（ヤケ等）を効果的に抑制することができる。【００２７】
本実施形態１において、保護膜２０は、その入射光の波長における屈折率が光学部材本体１０の同屈折率より低いものである。このため、上述のように光学部材本体１０の表面１０ａの上に光学部材本体１０よりも低屈折率な層が２層積層されているような状態となる。従って、光学部材１の反射率を効果的に低減することができる。【００２８】
凸部１２の頂部から表面２０ａまでの距離（本明細書では、この距離を保護膜２０の膜厚と規定する）ｔ２は、光学部材１の反射率と、光学部材１の反射率の波長依存性との両方に相関する。例えば、入射光が単一の波長の光である場合、保護膜２０の膜厚ｔ２を、光学部材本体１０の表面１０ａで生じる反射光の位相と保護膜２０の表面２０ａで生じる反射光の位相との差が入射光の波長の半分（１／２）となるように設定することによって、表面１０ａで生じる反射光と表面２０ａで生じる反射光とを干渉させて弱めることができる。従って、このように保護膜２０の膜厚ｔ２を設定することによって、ある波長の入射光に対する光学部材１の反射率をより効果的に低減することができる。この場合、凸部１２の高さｔ１を、表面１０ａで生じる反射光の強度と表面２０ａで生じる反射光の強度とを実質的に等しくなるようなものとすることが特に好ましい。そうすることによって、光学部材１の反射率を実質的にゼロにすることが可能となる。【００２９】
但し、このように保護膜２０の膜厚ｔ２を設定した場合、他の波長の入射光に対しては光学部材本体１０の表面１０ａで生じる反射光の位相と保護膜２０の表面２０ａで生じる反射光の位相との差が入射光の波長の半分（１／２）とはならないため、光学部材１の反射率の波長依存性は比較的大きくなる。【００３０】
以下、保護膜２０の膜厚ｔ２等の条件を変化させることにより、光学部材１の反射率やその波長依存性を変化させることができることについて具体例を挙げてさらに具体的に説明する。【００３１】
図３は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．３７９８６、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：１１０ｎｍ、凸部１２の頂部の直径ｆ：９０．５ｎｍとした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材１の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。尚、保護膜２０の分散は下記数式（１）により規定される。また、光学部材本体１０の分散は下記数式（２）により規定される。
ｎ２−１＝Ｋ１λ２／（λ２−Ｌ１）＋Ｋ２λ２／（λ２−Ｌ２）＋Ｋ３λ２／（λ２−Ｌ３）  ・・・（１）
但し、
Ｋ１＝０．４８７５５１０８、
Ｋ２＝０．３９８７５０３１、
Ｋ３＝２．３１２０３５３、
Ｌ１＝０．００６０００６９８６７、
Ｌ２＝０．００８９５１８８８４７、
Ｌ３＝５６６．１３５５９１、
である。
ｎ２＝ａ０＋ａ１λ２＋＋ａ２λ−２＋ａ３λ−４＋ａ４λ−６＋ａ５λ−８    ・・・（２）
但し、
ａ０＝３．７８７１７２５、
ａ１＝−０．０２０９７４４１４、
ａ２＝０．０５９２５８０１７、
ａ３＝０．００７９７００７９７、
ａ４＝−０．０００７０８８４５７８、
ａ５＝７．９３４５３２４ｅ−００５、
である。【００３２】
図４は図３と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。【００３３】
図５は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．３７９８６、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：１４０ｎｍ、凸部１２の頂部の直径ｆ：１３５ｎｍとした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材１の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。尚、保護膜２０の分散は上記数式（１）により規定される。また、光学部材本体１０の分散は上記数式（２）により規定される。【００３４】
図６は図５と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。【００３５】
尚、図３乃至図６において、Ａは本実施形態１の光学部材１の反射率を示している。Ｂは、ＳＷＳ１１を設けず、平坦な表面１０ａ上に保護膜２０を形成した場合の反射率を示している。Ｃは保護膜２０を設けなかった場合の反射率を示している。また、Ｄは、保護膜２０を設けず、且つ、凸部１２の高さｔ１を半分にした場合の反射率を示している。【００３６】
ここで、図３及び図４に示すグラフ（Ａ）の条件は、波長５８９ｎｍの入射光が入射した際に、光学部材本体１０の表面１０ａで生じる反射光の位相と保護膜２０の表面２０ａで生じる反射光の位相との差が入射光の波長の半分（１／２）となり、且つその場合の表面１０ａで生じる反射光と表面２０ａで生じる反射光との強度が相互に略同一となるような条件である。このような条件に設定することによって、図３、４に示すように、波長５８９ｎｍの垂直入射光（入射角０°の入射光）の反射をほぼ完全に抑制することができる。【００３７】
また、図４に示すように、保護膜２０を設けることによって、保護膜２０を設けない場合（Ｃ，Ｄ）よりも、特に小さな入射角の入射光の反射を効果的に抑制することができる。但し、図３に示すように、保護膜２０を設けない場合（ＣやＤの場合）よりも反射率の波長依存性が大きくなる傾向にある。【００３８】
それに対して、図５及び図６に示すグラフ（Ａ）の条件では、図３等に示す場合とは異なり、図５に示すように、光学部材１の反射率が実質的にゼロとなるような波長は現れなくなるものの、反射率の波長依存性をより低減することができる。図５及び図６に示す条件では、保護膜２０を設けない場合よりもさらに反射率の波長依存性を低減することができることがわかる。【００３９】
以上、本実施形態１では、光学部材本体１０が入射光を透過させるものである場合を例に挙げて本発明を実施した好ましい形態の一例について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、光学部材本体１０は入射光を吸収するもの、所謂黒体であってもよい。その場合であっても、保護膜２０を設けることにより、耐環境性を向上することができる。また、光反射率をより効果的に低減することができる。【００４０】
また、本実施形態１では、凸部１２がマトリクス状に正方配列されている例について説明したが、凸部１２の配列は特にこれに限定されるものではなく、例えば、三角格子状（デルタ状）に配列されていてもよい。凸部１２の配列は、凸部１２（反射防止凹凸構造１１）が形成されている表層部分においてなだらかな屈折率変化が生じる限りにおいて特に限定されるものではない。【００４１】
また、本実施形態１では、ＳＷＳ１１が形成されている面が平面である光学部材１を例に挙げて説明したが、下記実施形態に示すように、ＳＷＳ１１が設けられる面の形状は特に限定されるものではなく、また本発明に係る光学部材の形状も特に限定されるものではない。【００４２】
（変形例１）
図７は本変形例１に係る光学部材２の断面図である。【００４３】
本変形例１に係る光学部材２は上記実施形態１に係る光学部材１と保護膜２０の構成を除いては同様の構成を有する。ここでは、本変形例１における保護膜２０の構成について詳細に説明する。尚、本変形例１の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。【００４４】
上記実施形態１では、保護膜２０は、比較的厚いものであり、複数の凸部１２相互間に形成される凹部を埋めると共に、表面２０ａが滑面（例えば、平滑面）となるように形成されている。しかし、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、本変形例２のように、保護膜２０は、比較的薄く、反射防止凹凸構造１１に沿った形状に形成されていてもよい。すなわち、表面２０ａに反射防止凹凸構造１１に対応した凹凸が形成されていてもよい。この場合であっても、上記実施形態１の場合と同様に高い化学的耐久性を実現することができる。また、保護膜２０を設けない場合よりも高い機械的耐久性を実現することができる。【００４５】
また、上記実施例１の場合と同様に、保護膜２０の層厚や凸部１２の形状を適宜調整することによって、反射率の更なる効果的な低減や反射率の波長依存性の低減を図ることができる。【００４６】
（実施形態２）
図８は本実施形態２に係る光学部材３の平面図である。【００４７】
図９は図８中の切り出し線ＩＸ−ＩＸで切り出した部分の断面図である。【００４８】
本実施形態２に係る光学部材３は、上記実施形態１に係る光学部材１と反射防止凹凸構造１１の形状を除いては同様の形態を有するものである。ここでは、本実施形態２における反射防止凹凸構造１１の形状について詳細に説明する。尚、本実施形態２の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。【００４９】
図８及び図９に示すように、本実施形態２では、反射防止凹凸構造（ＳＷＳ）１１は、マトリクス状に密に配列された複数のドーム状の凸部１２によって構成されている。本実施形態２のように、複数のドーム状の凸部１２によって反射防止凹凸構造１１を構成することによって、複数の柱状の凸部１２によって反射防止凹凸構造１１を構成する場合より、表層部における屈折率変化をよりなだらかにすることができる。また、表面１０ａにおいて入射光が乱反射することとなる。従って、表面１０ａにおける反射率をより低減することができる。【００５０】
また、光学部材３の反射率の反射率の波長依存性をより低減することができる。さらに、光学部材３の反射率の入射角依存性をより低減することができ、比較的大きな入射角の入射光に対しても高い反射抑制効果を実現することができる。【００５１】
尚、本実施形態２の場合、光学部材本体１０の表面１０ａにおける反射率は表面１０ａに形成された凸部１２の高さに相関する。具体的に、凸部１２の高さが高くなるほど反射率は低くなり、逆に凸部１２の高さが低くなるほど反射率は高くなる傾向にある。上述のように、低屈折率材料からなる保護膜２０を設けることによって光学部材３の反射率（「光学部材の反射率」とは、表面１０ａに対して入射した光の強度に対する表面２０ａから射出される反射光（表面１０ａで生じる反射光と表面２０ａで生じる反射光との合成光）の強度をいう。）を低減することができるため、保護膜２０を設けることによって凸部１２の高さを低くした場合であっても所望の低反射率を実現することが可能となる。すなわち、保護膜２０を設けることによって、凸部１２の高さを比較的低くすることができ、光学部材３の製造を容易にすることができる。【００５２】
以下、更なる具体例を挙げて本実施形態２に係る光学部材３の反射抑制効果について具体的に説明する。【００５３】
図１０は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．５１６７４、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．１００００、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：４０ｎｍとし、凸部１２の形状をｙ＝−ａｘ２（ａは任意の定数）に沿うようにした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材３の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。但し、ｙ軸は表面１０ａのベース面の法線方向に延び、ｘ軸は凸部１２の中心を通る断面内においてｙ軸と直交する方向に延びるものとする。また、保護膜２０の屈折率の波長依存性はないものとしている。【００５４】
図１１は、図１０と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。【００５５】
尚、図１０及び図１１において、Ａは本実施形態２の光学部材３の反射率を示している。Ｂは、ＳＷＳ１１を設けず、平坦な表面１０ａ上に保護膜２０を形成した場合の反射率を示している。Ｃは保護膜２０を設けなかった場合の反射率を示している。また、Ｄは、保護膜２０を設けず、且つ、凸部１２の高さｔ１を半分にした場合の反射率を示している。【００５６】
図１０に示すように、本実施形態２の構成をとることによって、光学部材３の反射率及びその波長依存性をより効果的に低減することができる。また、図１１に示すように光学部材３の反射率の入射角依存性をより低減することができ、比較的入射角の大きな入射光に対する反射率をも効果的に低減することができる。【００５７】
（変形例２）
図１２は本変形例２に係る光学部材４の断面図である。【００５８】
図１３は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．４９１６９、ｔ１：３００ｎｍ、ｔ２：８９ｎｍ、ｔ３：２４３ｎｍとし、凸部１２の形状をｙ＝−ａｘ２（ａは任意の定数）に沿うようにした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材４の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。また、保護膜２０の分散は下記数式（３）により規定される。また、光学部材本体１０の分散は下記数式（４）により規定される。
ｎ２＝ａ０＋ａ１λ２＋＋ａ２λ−２＋ａ３λ−４＋ａ４λ−６＋ａ５λ−８    ・・・（３）
但し、
ａ０＝２．１８６４５８２、
ａ１＝−０．０００２４４７５３４８、
ａ２＝０．０１４１５５７８７、
ａ３＝−０．０００４４３２９７８１、
ａ４＝７．７６６４２５９ｅ−００５、
ａ５＝−２．９９３６３８２ｅ−００６、
である。
ｎ２＝ａ０＋ａ１λ２＋＋ａ２λ−２＋ａ３λ−４＋ａ４λ−６＋ａ５λ−８    ・・・（４）
但し、
ａ０＝３．７８７１７２５、
ａ１＝−０．０２０９７４４１４、
ａ２＝０．０５９２５８０１７、
ａ３＝０．００７９７００７９７、
ａ４＝−０．０００７０８８４５７８、
ａ５＝７．９３４５３２４ｅ−００５、
である。【００５９】
図１４は、図１３と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。【００６０】
尚、図１３及び図１４において、Ａは本変形例２の光学部材４の反射率を示している。Ｂは、ＳＷＳ１１を設けず、平坦な表面１０ａ上に保護膜２０を形成した場合の反射率を示している。Ｃは保護膜２０を設けなかった場合の反射率を示している。また、Ｄは、保護膜２０を設けず、且つ、凸部１２の高さｔ１を半分にした場合の反射率を示している。【００６１】
本変形例２に係る光学部材４は上記実施形態２に係る光学部材３と保護膜２０の構成を除いては同様の構成を有する。ここでは、本変形例２における保護膜２０の構成について詳細に説明する。尚、本変形例２の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１、２と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。【００６２】
上記実施形態２では、保護膜２０は、比較的厚いものであり、複数の凸部１２相互間に形成される凹部を埋めると共に、表面２０ａが滑面（例えば、平滑面）となるように形成されている。しかし、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、本変形例２のように、保護膜２０は、比較的薄く、反射防止凹凸構造１１に沿った形状に形成されていてもよい。すなわち、表面２０ａに反射防止凹凸構造１１に対応した凹凸が形成されていてもよい。この場合であっても、上記実施形態２の場合と同様に高い化学的耐久性を実現することができる。また、保護膜２０を設けない場合よりも高い機械的耐久性を実現することができる。【００６３】
また、図１３、図１４に示すように、上記実施例１の場合と同様に、保護膜２０の層厚や凸部１２の形状を適宜調整することによって、反射率の更なる効果的な低減や反射率の波長依存性の低減を図ることができる。【００６４】
次に、本発明を実施した光学部材を用いた光学装置について、実施形態３、４を例に挙げて説明する。【００６５】
（実施形態３）
図１５は本実施形態３に係る撮像装置５の主要部の構成を表す図である。【００６６】
図１５に示すように、本実施形態３に係る撮像装置５は、装置本体３３と、レンズ鏡筒ユニット３０と、撮像素子３４とを備えている。レンズ鏡筒ユニット３０は、筒状（詳細には円筒状）のレンズ鏡筒３１と、レンズ鏡筒３１の内部に収納された結像光学系３２とを備えている。結像光学系３２は、像側（図１５において左側）からレンズ鏡筒３１内に入射する光を結像するためのものである。本実施形態３では、結像光学系３２は、具体的に、第１のレンズ３２ａ、第２のレンズ３２ｂ及び第３のレンズ３２ｃにより構成されている。尚、結像光学系３２を構成するレンズ３２ａ〜３２ｃは、それぞれ光軸上に変位不能に配置されていてもよい。また、レンズ３２ａ〜３２ｃのうち少なくともひとつが光軸上を変位可能に構成されており、フォーカシングや変倍が可能な構成としてもよい。【００６７】
レンズ鏡筒ユニット３０は、装置本体３３に取り付けられている。レンズ鏡筒ユニット３０は装置本体３３に対して着脱可能であってもよく、また、装置本体３３に脱離不能に取り付けられていてもよい。【００６８】
装置本体３３には、撮像素子３４が設けられている。撮像素子３４は結像光学系３２の光軸上に配置されている。詳細には、撮像素子３４は撮像面を有し、その撮像面に結像光学系３２によって光学像が結像されるように配置されている。撮像素子３４は光検出器としての機能を有するものである。詳細には、撮像素子３４は光学像に結像された光学像を検出して、光学像に対応した電気信号を出力する機能を有するものである。撮像素子３４は、例えば、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＯＭＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等により構成することができる。【００６９】
本実施形態３では、撮像素子３４から出力された電気信号は、装置本体３３に収納された図示しない記録装置（例えば、ハードディスク等）に入力されて記録されるように構成されている。【００７０】
図１６はレンズ鏡筒３１の斜視図である。【００７１】
図１７はレンズ鏡筒３１の一部を拡大した断面図である。【００７２】
原則的に、結像光学系３２は、結像光学系３２に入射した光が撮像素子３４の撮像面上に結像されるように設計されている。しかしながら、結像光学系３２の最大画角以上の光など、結像光学系３２に入射する光の一部は直接撮像素子３４に結像されずに、レンズ鏡筒３１の内周面に入射することとなる。このため、レンズ鏡筒３１の内周面の光反射率が高い場合は、内周面において反射光（迷光）が生じ、それに起因してゴーストやフレア等が生じる虞がある。【００７３】
このところ、本実施形態３において、レンズ鏡筒３１は、筒状に形成された鏡筒本体３５と、鏡筒本体３５の内周面を覆うように形成され、可視光を透過させる保護膜３８とにより構成されている。鏡筒本体３５の内周面には全面にわたって、反射防止凹凸構造（所謂ＳＷＳ）３６が形成されている。反射防止凹凸構造３６は、各々レンズ鏡筒３１の延びる方向に相互に並行に延びる複数の微細な線条凸部３７が周面に沿って規則的に配列されてなるものである。詳細には、複数の線条凸部３７は、結像光学系３２からの光の波長以下のピッチ（ピッチ：隣接する線条凸部３７相互間の頂部間の距離）で配列されている。具体的に、例えば、結像光学系３２に可視光（波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光）が入射する場合、その入射光のうちで反射を抑制しようとする光（例えば、撮像素子３４が４５０ｎｍ以下の光を検出しないようなものである場合は、４５０ｎｍ以上の光とすることができる）のうち最も短波長な光の波長以下のピッチで配列されている。【００７４】
且つ、鏡筒本体３５は結像光学系３２からの光を吸収するように構成されている。具体的には、鏡筒本体３５は光吸収性材料（例えば、黒色染料や黒色顔料等）を含む構成とされている。このため、入射光の内周面における反射が効果的に抑制され、レンズ鏡筒３１への入射光が鏡筒本体３５によって高い吸収率で吸収される。従って、内周面における反射光等に起因する迷光の発生を抑制することができる。その結果、ゴーストやフレア等の発生を効果的に抑制することができ、高い光学性能を有する撮像装置５を実現することができる。【００７５】
また、本実施形態３では、図１７に示すように、反射防止凹凸構造３６の上に、反射防止凹凸構造３６を被覆するように保護膜３８が形成されているため、上記実施形態１で説明したように高い耐環境性を実現することができる。また、レンズ鏡筒３１の内周面近傍の表層部において屈折率分布をよりなだらかにすることができるため、レンズ鏡筒３１における反射光の発生をより効果的に抑制することができる。従って、撮像装置５のより高い光学性能を実現することができる。【００７６】
尚、さらに高い光学性能を実現する観点からＳＷＳ３６が形成されるレンズ鏡筒３１の内周面を粗面に形成しておくことが好ましい。そうすることによって、内周面における反射率の入射角依存性をより低減できると共に、正反射成分もより効果的に低減することができる。【００７７】
（実施形態４）
図１８は本実施形態４に係る光ピックアップ装置６の主要部の構成を表す図である。【００７８】
図１９は対物レンズ４６の断面図である。【００７９】
本実施形態４に係る光ピックアップ装置６は、情報記録媒体（例えば、光ディスク等）４７の情報記録面４７ａにレーザ光を合焦させて、情報記録面４７ａにおける反射光を検出することにより情報記録面４７ａに記録された情報を読み出し可能に構成されたものである。【００８０】
光ピックアップ装置６は、レーザ光源４１と、コリメータ４２と、ビームスプリッタ４３と、対物光学系を構成する対物レンズ４６と、検出器４５とを備えている。コリメータ４２はレーザ光源４１から射出されたレーザ光を平行光にする機能を有するものである。コリメータ４２により平行光に変換されたレーザ光はビームスプリッタ４３を透過して対物レンズ４６に入射する。対物レンズ４６はレーザ光を設置された情報記録媒体４７の情報記録面４７ａに合焦させるためのものである。対物レンズ４６により合焦されたレーザ光は情報記録面４７ａにより反射される。その反射光は対物レンズ４６を透過してビームスプリッタ４３に入射する。このビームスプリッタ４３に設けられた反射面で反射され、反射光は検出器４５に導かれる。検出器４５において反射光が検出され、検出された反射光に基づいてデータの読み出しが行われる。【００８１】
尚、本実施形態４では、１種類の情報記録媒体４７に対してレーザ光の合焦を行うタイプの光ピックアップ装置６を例に挙げて本発明例を説明するが、例えば、複数種類の情報記録媒体４７のそれぞれに対してレーザ光を合焦可能な所謂互換タイプのものであってもよい。【００８２】
ところで、上述のように、対物レンズ４６に入射するレーザ光は対物レンズ４６を透過する。しかしながら、対物レンズ４６の両レンズ面に反射防止処理が施されてなければ、対物レンズ４６の両レンズ面においてレーザ光の一部が反射されることとなる。対物レンズ４６の両レンズ面においてレーザ光の一部が反射されると、検出器４５において検出されるレーザ光の光量が低下するため、検出精度が低下する傾向にある。その結果、ノイズ等が生じる虞がある。【００８３】
このところ、本実施形態４では、対物レンズ４６は、レンズ本体４８と、レンズ本体４８の各レンズ面の上に各レンズ面を覆うように設けられた保護膜５１ａ、５１ｂとを備えている。そして、レンズ本体４８のレーザ光源４１側のレンズ面４８ａの少なくとも光学有効径内には複数の微細な錐体状凸部５０が規則的に配列されてなる反射防止凹凸構造４９が形成されている。詳細には、複数の錐体状凸部５０は、レーザ光源４１から射出されるレーザ光の波長以下のピッチ（最も近接して位置する錐体状凸部５０相互間における頂点間距離）で配列（例えば、正方配列又は三角格子状に配列）されている。【００８４】
また、レンズ本体４８の情報記録媒体４７側のレンズ面４８ｂの少なくとも光学有効径内にも複数の微細な錐体状凸部５０が規則的に配列されてなる反射防止凹凸構造４９が形成されている。詳細には、複数の錐体状凸部５０は、レーザ光源４１から射出されるレーザ光の波長以下のピッチ（最も近接して位置する錐体状凸部５０相互間における頂点間距離）で配列（例えば、正方配列又は三角格子状に配列）されている。【００８５】
このため、対物レンズ４６の両レンズ面におけるレーザ光の反射を抑制することができる。その結果、検出器４５において検出されるレーザ光の光量を比較的多くすることができ、ノイズの発生を効果的に抑制することができる。従って、高い光学性能を有する光ピックアップ装置６を実現することができる。【００８６】
また、本実施形態４では、レンズ本体４８の各レンズ面の上に反射防止凹凸構造４９を被覆するように保護膜５１ａ及び５１ｂが形成されている。このため、上記実施形態１で説明したように、高い耐環境性及びより高い反射抑制効果を実現することができる。従って、より高い光学性能を有する光ピックアップ装置６を実現することができる。【００８７】
尚、反射防止凹凸構造４９のピッチがレンズ面４８ａ、４６ｂの少なくとも光学有効径内においてレーザ光の波長以下である限りにおいて、反射防止凹凸構造４９のピッチがレンズ面４８ａ、４６ｂの光学有効径内の全域にわたって略一定であってもよい（すなわち周期的であってもよい）。また、反射防止凹凸構造４９のピッチが光学有効径内の各所によって相互に異なっていてもよい。すなわち、反射防止凹凸構造４９は非周期的であってもよい。反射防止凹凸構造４９を非周期的なものにすることによってレンズ面４８ａ、４６ｂにおける回折光の発生を効果的に抑制することができる。【００８８】
以上、実施形態３、４において、本発明を実施した光学部材を備えた光学装置の例として撮像装置及び光ピックアップ装置を例に挙げて説明したが、本発明は、その他、光走査装置等の各種光学装置にも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る光学部材は、反射防止効果及び高い耐環境性を有し、レンズ鏡筒や、レンズ等に代表される光学素子等として有用である。本発明に係る光学部材を用いることによって、高品位な結像光学系、対物光学系、走査光学系、ピックアップ光学系等の各種光学系、レンズ鏡筒ユニット、光ピックアップユニット、撮像ユニット等の各種光学ユニット、及び撮像装置、光ピックアップ装置、光走査装置等を実現することが可能となる。
【図１】
2008001662.tif 000003
【図２】
2008001662.tif 000004
【図３】
2008001662.tif 000005
【図４】
2008001662.tif 000006
【図５】
2008001662.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008001662.tif 000009
【図８】
2008001662.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2008001662.tif 000012
【図１１】
2008001662.tif 000013
【図１２】
2008001662.tif 000014
【図１３】
2008001662.tif 000015
【図１４】
2008001662.tif 000016
【図１５】
2008001662.tif 000017
【図１６】
2008001662.tif 000018
【図１７】
2008001662.tif 000019
【図１８】
2008001662.tif 000020
【図１９】
2008001662.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月22日(2008.12.22)
【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】
微細な凸部又は凹部が複数配列されてなり、入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材本体と、
上記表面を被覆し、上記入射光を透過させる保護膜と、
を備えた光学部材。
【請求項２】
請求項１に記載された光学部材において、
上記光学部材本体は実質的にガラスからなるものである一方、上記保護膜は実質的に樹脂からなるものである光学部材。
【請求項３】
請求項１に記載された光学部材において、
上記保護膜は上記光学部材本体よりも化学的耐久性が高いものであることを特徴とする光学部材。
【請求項４】
請求項１に記載された光学部材において、
上記光学部材本体は上記入射光を透過するものであり、上記保護膜の該入射光の波長における屈折率は上記光学部材本体の同屈折率よりも低いことを特徴とする光学部材。
【請求項５】
請求項１に記載された光学部材において、
上記保護膜の表面は滑面に形成されている光学部材。
【請求項６】
請求項１に記載された光学部材において、
上記保護膜の表面には上記反射防止凹凸構造に対応した凹凸が形成されていることを特徴とする光学部材。
【請求項７】
請求項１に記載された光学部材において、
上記保護膜は、該保護膜の表面における反射光の位相と上記光学部材本体の表面における反射光の位相とが上記入射光の波長の半分だけずれるような厚みに形成されていることを特徴とする光学部材。
【請求項８】
請求項７に記載された光学部材において、
上記反射防止凹凸構造は、上記光学部材本体の表面における反射光の強度と上記保護膜の表面における反射光の強度とが相互に実質的に等しくなるように形成されていることを特徴とする光学部材。
【請求項９】
請求項１に記載された光学部材において、
上記反射防止凹凸構造は、線条の凸部又は凹部が相互に並行に複数配列されてなるもの、錐体状の凸部又は凹部が複数配列されてなるもの、錐台状の凸部又は凹部が複数配列されてなるもの、若しくは柱状の凸部又は凹部が複数配列されてなるものであることを特徴とする光学部材。
【請求項１０】
請求項１に記載された光学部材を備えた光学装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学部材及びそれを備えた光学装置に関する。特に、本発明は入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材及びそれを備えた光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光の反射を抑制する反射防止処理が表面に施された種々の光学素子が提案されている。反射防止処理としては、例えば、屈折率の比較的低い膜（低屈折率膜）や、低屈折率膜と屈折率の比較的高い膜（高屈折率膜）とを交互に積層してなる多層膜等で構成された反射防止多層膜を表面に形成する処理が挙げられる（例えば、特許文献１等）。
【０００３】
しかしながら、低屈折率膜や反射防止多層膜は、その形成に際して蒸着工程やスパッタリング工程等の煩雑な工程を要する。このため、生産性が低く、生産コストが高いという問題がある。また、低屈折率膜や多層膜からなる反射防止膜は、その反射抑制特性に波長依存性及び入射角依存性が大きいという問題もある。
【０００４】
このような問題に鑑み、反射抑制特性の入射角依存性及び波長依存性の比較的小さな反射防止処理として、例えば、光学部材の表面に入射光の波長以下のピッチで微細構造（例えば、規則的に配列された線条凹部又は線条凸部からなる微細構造や、規則的に配列された錐体状又は柱状の凹部又は凸部からなる微細構造等。以下、このような微細構造が複数配列されてなる構造を「反射防止凹凸構造：ＳＷＳ（Ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ）」とすることがある。）を形成する処理が提案されている（例えば、非特許文献１、２等）。ＳＷＳを表面に形成することによって、界面における急激な屈折率変化が抑制され、界面に緩やかな屈折率分布を形成することが可能となる。このため、特許文献１、２に記載された処理によれば、高い反射抑制効果を得ることができる。
【特許文献１】特開２００１−１２７８５２号公報
【非特許文献１】ダニエル  Ｈ．ラグイン（Ｄａｎｉｅｌ  Ｈ．  Ｒａｇｕｉｎ）  Ｇ．  マイケル  モリス（Ｇ．  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｍｏｒｒｉｓ）著、「アナリシス  オブ  アンチリフレクション  ストラクチャード  サーフェイス  ウィズ  コンティニュアス  ワン  ディメンジョナル  サーフェイス  プロフィールズ  （Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｒｏｆｉｌｅｓ）」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＳＷＳが表面に形成された光学部材（以下、「反射防止構造体」とすることがある。）は耐環境性（機械的耐久性及び化学的耐久性）が十分ではなく、製品寿命が短いという問題がある。特に、反射防止構造体がガラス製である場合は、化学的耐久性（耐水性、耐酸性等）が劣悪であり、白ヤケや青ヤケなどが生じる虞がある。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐環境性に優れた反射防止構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するために、本発明に係る光学部材は、微細な凸部又は凹部が複数配列されてなり、入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造が表面に形成された光学部材本体と、光学部材本体の表面を被覆し、入射光を透過させる保護膜とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、本明細書において、「入射光を透過させる」とは、入射光を実質的に１００％の透過率で透過させる場合のみならず、ある程度（例えば、１０％）以上の透過率で入射光を透過させる場合を含む概念であるものとする。
【０００９】
また、本発明に係る光学装置は、上記本発明に係る光学部材を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐環境性に優れた反射防止構造体を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（実施形態１）
図１は本実施形態１に係る光学部材（反射防止構造体）１の平面図である。
【００１３】
図２は図１中の切り出し線ＩＩ−ＩＩで切り出した部分の断面図である。
【００１４】
本実施形態１に係る光学部材１は、平板状で光透過性の（入射光を透過させる）光学部材本体１０と、光透過性の（入射光を透過させる）保護膜２０とを備えている。光学部材本体１０の表面１０ａには、微細な凸部１２が複数配列されてなり、入射光の反射を抑制する反射防止凹凸構造（以下、「ＳＷＳ」とすることがある。）１１が形成されている。尚、反射防止凹凸構造１１は、光学部材本体１０の表面１０ａ近傍における屈折率変化をなだらかにするような形状のものであれば特に限定されるものではない。例えば、凸部１２は、円錐状、角錐状、円柱状、角柱状、円錐台状、ドーム状又は角錐台状であってもよい。また、反射防止凹凸構造１１を円錐状、角錐状、円柱状、角柱状、円錐台状、ドーム状又は角錐台状の凹部を複数配列して構成してもよいし、相互に並行に延びる線条凸部又は凹部により構成してもよい。
【００１５】
ＳＷＳ１１が形成された表面１０ａは、保護膜２０によって被覆されている。従って、光学部材１の高い耐環境性を実現することができる。保護膜２０がない場合、微細な凸部１２は他の部材等と衝突することにより非常に変形・破損しやすいものであるところ、その微細な凸部１２を保護膜２０で被覆することによって、他の部材等と衝突した場合の凸部１２の変形・破損を効果的に抑制することができる。その結果、高い機械的耐久性を実現することができる。
【００１６】
また、例えば、保護膜２０を光学部材本体１０よりも化学的耐久性の高いものとすることによって、光学部材１の化学的変性（ヤケ等）も効果的に抑制することができ、機械的耐久性に優れると共に、化学的耐久性にも優れた光学部材１を実現することが可能となる。特に、光学部材本体１０がヤケ等の化学的変性が生じやすいガラス製である場合は、化学的耐久性が比較的高い樹脂等からなる保護膜２０を表面１０ａ上に形成しておくことが好ましい。そうすることによって、ガラス製の光学部材本体１０を外気（例えば、酸素や水分等）から遮断することができ、光学部材本体１０の化学的な変性等を効果的に抑制することができる。従って、光学部材１の寿命を比較的長くすることができる。尚、本明細書において、「化学的耐久性が高い」とは、耐水性及び／又は耐酸性が高いことをいう。
【００１７】
また、保護膜２０の入射光の波長における屈折率を光学部材本体１０の同屈折率よりも低く設定することにより、光学部材１の反射率を低下させることができる。例えば、高屈折率の光学部材の表面における反射率をＲ１とすると、その光学部材の表面に光学部材の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を形成した場合の光学部材の表面における反射率と低屈折率層表面における反射率との合計の反射率Ｒ２は、Ｒ１よりも小さくなる。すなわち、光学部材の表面に光学部材よりも屈折率が低い層を設けることによって、光学部材から生じる合計の反射率を小さくすることができる。そして、この反射率低減効果は、光学部材の表面の上に積層する低屈折率層（但し、光学部材本体１０から離れるほど低屈折率層の屈折率が低くなるように設定する）の層数が多くなればなるほど大きくなる。このところ、本実施形態１では、光学部材本体１０の表面１０ａにはＳＷＳ１１が形成されており、さらに、表面１０ａを覆うように保護膜２０が形成されている。そして、ＳＷＳ１１が形成されている表層部分の実効屈折率は、光学部材本体１０を構成する材料自体の屈折率と保護膜２０の材料自体の屈折率との中間となる。従って、本実施形態１のように、表面１０ａにＳＷＳ１１を形成すると共に、その表面１０ａの上に光学部材本体１０の屈折率よりも低い屈折率の保護膜２０を設けることによって、表面１０ａの上に、光学部材本体１０よりも低い屈折率の層（ＳＷＳ１１が形成されている表層部分の層）が形成されており、さらにその層の上に、その層よりもさらに屈折率が低い層（ＳＷＳ１１の上に位置し、保護層２０のみで構成されている部分）が形成されている状態を形成することができる。その結果、表面１０ａにＳＷＳ１１を形成し保護膜２０を形成しなかった場合や、ＳＷＳ１１を形成せず保護膜２０のみを形成した場合よりも光学部材１の反射率をさらに低減することができる。
【００１８】
さらに、保護膜２０を、保護膜２０の表面２０ａにおける反射光の位相と、光学部材本体１０の表面１０ａにおける反射光の位相とが入射光の波長の半分だけずれるような厚みのものとすることが好ましい。具体的には、保護膜２０の膜厚を、光学部材本体１０の表面１０ａにおける反射光と保護膜２０の表面２０ａにおける反射光の実質上の光路差が入射光の波長の１／２だけずれるように設定することが好ましい。そうすることによって、保護膜２０の表面２０ａにおける反射光と光学部材本体１０の表面１０ａにおける反射光とを干渉させて弱めることができる。この結果、光学部材１の反射率をより低減することができる。この場合、反射防止凹凸構造１１の形状を変化させることにより光学部材本体１０の表面１０ａで生じる反射光の強度を保護膜２０の表面２０ａで生じる反射光の強度と実質的に等しくすることが特に好ましい。そうすることによって、実質的に反射光を生じさせないようにすることができる。すなわち、無反射構造体を実現することも可能となる。
【００１９】
また、保護膜２０の膜厚を調整することによって、ある波長における反射率を選択的に低減させることや、波長依存性を低減させることも可能となる。
【００２０】
以下、本実施形態１に係る光学部材１の具体的構成について、図１、図２を参照しながらより詳細に説明する。
【００２１】
本実施形態１において、光学部材本体１０は、実質的にガラスからなるものであり、その表面１０ａには反射防止凹凸構造１１が形成されている。反射防止凹凸構造１１は、円柱状の凸部１２が複数規則的に配列されてなる。より具体的に、本実施形態１では、複数の凸部１２は、入射光の波長（詳細には、入射光が単一の波長の光でない場合は、入射光の最短波長）以下の周期（ピッチ）Λで相互に離間してマトリクス状に配列（正方配列）されている。そして、凸部１２の高さｔ１は入射光の波長の０．４倍以上（詳細には、入射光が単一の波長の光でない場合は、入射光の最長波長の０．４倍以上）に設定されている。このため、表面１０ａの表層部に緩やかに屈折率が変化する層が形成され、保護膜２０を介して表面１０ａに入射する入射光の反射が効果的に抑制されることとなる。
【００２２】
尚、本実施形態１のように、凸部１２が柱状である場合であっても、凸部１２を設けることによって、凸部１２が存在する表層部分の実行屈折率を低下させることができる。従って、入射光の反射を効果的に低減することができる。
【００２３】
この表面１０ａの上に、表面１０ａを被覆するように実質的に樹脂からなる保護膜２０が形成されている。具体的に、本実施形態１では、保護膜２０は、複数配列された凸部１２相互間の凹部を埋め、保護膜２０の光学部材本体１０側とは反対側の表面２０ａが滑面（凹凸のない面、本実施形態１においては平滑面等）となるように形成されている。このため、この保護膜２０によって、凸部１２は外部からの衝撃や振動から保護され、凸部１２の変形や損傷が効果的に抑制される。従って、高い機械的耐久性を実現することができる。
【００２４】
ところで、一般的に、ガラスは化学的耐久性（耐水性や耐酸性）が低く、ガラス材が露出していると白ヤケや青ヤケが発生する。それに対して、樹脂はガラスよりも化学的耐久性が高いため、実質的に樹脂からなる保護膜２０によって光学部材１０を被覆することによって、実質的にガラスからなる光学部材本体１０の化学的変性（ヤケ等）を効果的に抑制することができる。
【００２５】
本実施形態１において、保護膜２０は、その入射光の波長における屈折率が光学部材本体１０の同屈折率より低いものである。このため、上述のように光学部材本体１０の表面１０ａの上に光学部材本体１０よりも低屈折率な層が２層積層されているような状態となる。従って、光学部材１の反射率を効果的に低減することができる。
【００２６】
凸部１２の頂部から表面２０ａまでの距離（本明細書では、この距離を保護膜２０の膜厚と規定する）ｔ２は、光学部材１の反射率と、光学部材１の反射率の波長依存性との両方に相関する。例えば、入射光が単一の波長の光である場合、保護膜２０の膜厚ｔ２を、光学部材本体１０の表面１０ａで生じる反射光の位相と保護膜２０の表面２０ａで生じる反射光の位相との差が入射光の波長の半分（１／２）となるように設定することによって、表面１０ａで生じる反射光と表面２０ａで生じる反射光とを干渉させて弱めることができる。従って、このように保護膜２０の膜厚ｔ２を設定することによって、ある波長の入射光に対する光学部材１の反射率をより効果的に低減することができる。この場合、凸部１２の高さｔ１を、表面１０ａで生じる反射光の強度と表面２０ａで生じる反射光の強度とを実質的に等しくなるようなものとすることが特に好ましい。そうすることによって、光学部材１の反射率を実質的にゼロにすることが可能となる。
【００２７】
但し、このように保護膜２０の膜厚ｔ２を設定した場合、他の波長の入射光に対しては光学部材本体１０の表面１０ａで生じる反射光の位相と保護膜２０の表面２０ａで生じる反射光の位相との差が入射光の波長の半分（１／２）とはならないため、光学部材１の反射率の波長依存性は比較的大きくなる。
【００２８】
以下、保護膜２０の膜厚ｔ２等の条件を変化させることにより、光学部材１の反射率やその波長依存性を変化させることができることについて具体例を挙げてさらに具体的に説明する。
【００２９】
図３は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．３７９８６、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：１１０ｎｍ、凸部１２の頂部の直径ｆ：９０．５ｎｍとした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材１の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。尚、保護膜２０の分散は下記数式（１）により規定される。また、光学部材本体１０の分散は下記数式（２）により規定される。
ｎ２−１＝Ｋ１λ２／（λ２−Ｌ１）＋Ｋ２λ２／（λ２−Ｌ２）＋Ｋ３λ２／（λ２−Ｌ３）  ・・・（１）
但し、
Ｋ１＝０．４８７５５１０８、
Ｋ２＝０．３９８７５０３１、
Ｋ３＝２．３１２０３５３、
Ｌ１＝０．００６０００６９８６７、
Ｌ２＝０．００８９５１８８８４７、
Ｌ３＝５６６．１３５５９１、
である。
ｎ２＝ａ０＋ａ１λ２＋＋ａ２λ−２＋ａ３λ−４＋ａ４λ−６＋ａ５λ−８    ・・・（２）
但し、
ａ０＝３．７８７１７２５、
ａ１＝−０．０２０９７４４１４、
ａ２＝０．０５９２５８０１７、
ａ３＝０．００７９７００７９７、
ａ４＝−０．０００７０８８４５７８、
ａ５＝７．９３４５３２４ｅ−００５、
である。
【００３０】
図４は図３と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【００３１】
図５は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．３７９８６、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：１４０ｎｍ、凸部１２の頂部の直径ｆ：１３５ｎｍとした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材１の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。尚、保護膜２０の分散は上記数式（１）により規定される。また、光学部材本体１０の分散は上記数式（２）により規定される。
【００３２】
図６は図５と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【００３３】
尚、図３乃至図６において、Ａは本実施形態１の光学部材１の反射率を示している。Ｂは、ＳＷＳ１１を設けず、平坦な表面１０ａ上に保護膜２０を形成した場合の反射率を示している。Ｃは保護膜２０を設けなかった場合の反射率を示している。また、Ｄは、保護膜２０を設けず、且つ、凸部１２の高さｔ１を半分にした場合の反射率を示している。
【００３４】
ここで、図３及び図４に示すグラフ（Ａ）の条件は、波長５８９ｎｍの入射光が入射した際に、光学部材本体１０の表面１０ａで生じる反射光の位相と保護膜２０の表面２０ａで生じる反射光の位相との差が入射光の波長の半分（１／２）となり、且つその場合の表面１０ａで生じる反射光と表面２０ａで生じる反射光との強度が相互に略同一となるような条件である。このような条件に設定することによって、図３、４に示すように、波長５８９ｎｍの垂直入射光（入射角０°の入射光）の反射をほぼ完全に抑制することができる。
【００３５】
また、図４に示すように、保護膜２０を設けることによって、保護膜２０を設けない場合（Ｃ，Ｄ）よりも、特に小さな入射角の入射光の反射を効果的に抑制することができる。但し、図３に示すように、保護膜２０を設けない場合（ＣやＤの場合）よりも反射率の波長依存性が大きくなる傾向にある。
【００３６】
それに対して、図５及び図６に示すグラフ（Ａ）の条件では、図３等に示す場合とは異なり、図５に示すように、光学部材１の反射率が実質的にゼロとなるような波長は現れなくなるものの、反射率の波長依存性をより低減することができる。図５及び図６に示す条件では、保護膜２０を設けない場合よりもさらに反射率の波長依存性を低減することができることがわかる。
【００３７】
以上、本実施形態１では、光学部材本体１０が入射光を透過させるものである場合を例に挙げて本発明を実施した好ましい形態の一例について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、光学部材本体１０は入射光を吸収するもの、所謂黒体であってもよい。その場合であっても、保護膜２０を設けることにより、耐環境性を向上することができる。また、光反射率をより効果的に低減することができる。
【００３８】
また、本実施形態１では、凸部１２がマトリクス状に正方配列されている例について説明したが、凸部１２の配列は特にこれに限定されるものではなく、例えば、三角格子状（デルタ状）に配列されていてもよい。凸部１２の配列は、凸部１２（反射防止凹凸構造１１）が形成されている表層部分においてなだらかな屈折率変化が生じる限りにおいて特に限定されるものではない。
【００３９】
また、本実施形態１では、ＳＷＳ１１が形成されている面が平面である光学部材１を例に挙げて説明したが、下記実施形態に示すように、ＳＷＳ１１が設けられる面の形状は特に限定されるものではなく、また本発明に係る光学部材の形状も特に限定されるものではない。
【００４０】
（変形例１）
図７は本変形例１に係る光学部材２の断面図である。
【００４１】
本変形例１に係る光学部材２は上記実施形態１に係る光学部材１と保護膜２０の構成を除いては同様の構成を有する。ここでは、本変形例１における保護膜２０の構成について詳細に説明する。尚、本変形例１の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【００４２】
上記実施形態１では、保護膜２０は、比較的厚いものであり、複数の凸部１２相互間に形成される凹部を埋めると共に、表面２０ａが滑面（例えば、平滑面）となるように形成されている。しかし、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、本変形例２のように、保護膜２０は、比較的薄く、反射防止凹凸構造１１に沿った形状に形成されていてもよい。すなわち、表面２０ａに反射防止凹凸構造１１に対応した凹凸が形成されていてもよい。この場合であっても、上記実施形態１の場合と同様に高い化学的耐久性を実現することができる。また、保護膜２０を設けない場合よりも高い機械的耐久性を実現することができる。
【００４３】
また、上記実施例１の場合と同様に、保護膜２０の層厚や凸部１２の形状を適宜調整することによって、反射率の更なる効果的な低減や反射率の波長依存性の低減を図ることができる。
【００４４】
（実施形態２）
図８は本実施形態２に係る光学部材３の平面図である。
【００４５】
図９は図８中の切り出し線ＩＸ−ＩＸで切り出した部分の断面図である。
【００４６】
本実施形態２に係る光学部材３は、上記実施形態１に係る光学部材１と反射防止凹凸構造１１の形状を除いては同様の形態を有するものである。ここでは、本実施形態２における反射防止凹凸構造１１の形状について詳細に説明する。尚、本実施形態２の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【００４７】
図８及び図９に示すように、本実施形態２では、反射防止凹凸構造（ＳＷＳ）１１は、マトリクス状に密に配列された複数のドーム状の凸部１２によって構成されている。本実施形態２のように、複数のドーム状の凸部１２によって反射防止凹凸構造１１を構成することによって、複数の柱状の凸部１２によって反射防止凹凸構造１１を構成する場合より、表層部における屈折率変化をよりなだらかにすることができる。また、表面１０ａにおいて入射光が乱反射することとなる。従って、表面１０ａにおける反射率をより低減することができる。
【００４８】
また、光学部材３の反射率の反射率の波長依存性をより低減することができる。さらに、光学部材３の反射率の入射角依存性をより低減することができ、比較的大きな入射角の入射光に対しても高い反射抑制効果を実現することができる。
【００４９】
尚、本実施形態２の場合、光学部材本体１０の表面１０ａにおける反射率は表面１０ａに形成された凸部１２の高さに相関する。具体的に、凸部１２の高さが高くなるほど反射率は低くなり、逆に凸部１２の高さが低くなるほど反射率は高くなる傾向にある。上述のように、低屈折率材料からなる保護膜２０を設けることによって光学部材３の反射率（「光学部材の反射率」とは、表面１０ａに対して入射した光の強度に対する表面２０ａから射出される反射光（表面１０ａで生じる反射光と表面２０ａで生じる反射光との合成光）の強度をいう。）を低減することができるため、保護膜２０を設けることによって凸部１２の高さを低くした場合であっても所望の低反射率を実現することが可能となる。すなわち、保護膜２０を設けることによって、凸部１２の高さを比較的低くすることができ、光学部材３の製造を容易にすることができる。
【００５０】
以下、更なる具体例を挙げて本実施形態２に係る光学部材３の反射抑制効果について具体的に説明する。
【００５１】
図１０は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．５１６７４、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．１００００、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：４０ｎｍとし、凸部１２の形状をｙ＝−ａｘ２（ａは任意の定数）に沿うようにした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材３の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。但し、ｙ軸は表面１０ａのベース面の法線方向に延び、ｘ軸は凸部１２の中心を通る断面内においてｙ軸と直交する方向に延びるものとする。また、保護膜２０の屈折率の波長依存性はないものとしている。
【００５２】
図１１は、図１０と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【００５３】
尚、図１０及び図１１において、Ａは本実施形態２の光学部材３の反射率を示している。Ｂは、ＳＷＳ１１を設けず、平坦な表面１０ａ上に保護膜２０を形成した場合の反射率を示している。Ｃは保護膜２０を設けなかった場合の反射率を示している。また、Ｄは、保護膜２０を設けず、且つ、凸部１２の高さｔ１を半分にした場合の反射率を示している。
【００５４】
図１０に示すように、本実施形態２の構成をとることによって、光学部材３の反射率及びその波長依存性をより効果的に低減することができる。また、図１１に示すように光学部材３の反射率の入射角依存性をより低減することができ、比較的入射角の大きな入射光に対する反射率をも効果的に低減することができる。
【００５５】
（変形例２）
図１２は本変形例２に係る光学部材４の断面図である。
【００５６】
図１３は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．４９１６９、ｔ１：３００ｎｍ、ｔ２：８９ｎｍ、ｔ３：２４３ｎｍとし、凸部１２の形状をｙ＝−ａｘ２（ａは任意の定数）に沿うようにした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材４の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。また、保護膜２０の分散は下記数式（３）により規定される。また、光学部材本体１０の分散は下記数式（４）により規定される。
ｎ２＝ａ０＋ａ１λ２＋＋ａ２λ−２＋ａ３λ−４＋ａ４λ−６＋ａ５λ−８    ・・・（３）
但し、
ａ０＝２．１８６４５８２、
ａ１＝−０．０００２４４７５３４８、
ａ２＝０．０１４１５５７８７、
ａ３＝−０．０００４４３２９７８１、
ａ４＝７．７６６４２５９ｅ−００５、
ａ５＝−２．９９３６３８２ｅ−００６、
である。
ｎ２＝ａ０＋ａ１λ２＋＋ａ２λ−２＋ａ３λ−４＋ａ４λ−６＋ａ５λ−８    ・・・（４）
但し、
ａ０＝３．７８７１７２５、
ａ１＝−０．０２０９７４４１４、
ａ２＝０．０５９２５８０１７、
ａ３＝０．００７９７００７９７、
ａ４＝−０．０００７０８８４５７８、
ａ５＝７．９３４５３２４ｅ−００５、
である。
【００５７】
図１４は、図１３と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【００５８】
尚、図１３及び図１４において、Ａは本変形例２の光学部材４の反射率を示している。Ｂは、ＳＷＳ１１を設けず、平坦な表面１０ａ上に保護膜２０を形成した場合の反射率を示している。Ｃは保護膜２０を設けなかった場合の反射率を示している。また、Ｄは、保護膜２０を設けず、且つ、凸部１２の高さｔ１を半分にした場合の反射率を示している。
【００５９】
本変形例２に係る光学部材４は上記実施形態２に係る光学部材３と保護膜２０の構成を除いては同様の構成を有する。ここでは、本変形例２における保護膜２０の構成について詳細に説明する。尚、本変形例２の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を実施形態１、２と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【００６０】
上記実施形態２では、保護膜２０は、比較的厚いものであり、複数の凸部１２相互間に形成される凹部を埋めると共に、表面２０ａが滑面（例えば、平滑面）となるように形成されている。しかし、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、本変形例２のように、保護膜２０は、比較的薄く、反射防止凹凸構造１１に沿った形状に形成されていてもよい。すなわち、表面２０ａに反射防止凹凸構造１１に対応した凹凸が形成されていてもよい。この場合であっても、上記実施形態２の場合と同様に高い化学的耐久性を実現することができる。また、保護膜２０を設けない場合よりも高い機械的耐久性を実現することができる。
【００６１】
また、図１３、図１４に示すように、上記実施例１の場合と同様に、保護膜２０の層厚や凸部１２の形状を適宜調整することによって、反射率の更なる効果的な低減や反射率の波長依存性の低減を図ることができる。
【００６２】
次に、本発明を実施した光学部材を用いた光学装置について、実施形態３、４を例に挙げて説明する。
【００６３】
（実施形態３）
図１５は本実施形態３に係る撮像装置５の主要部の構成を表す図である。
【００６４】
図１５に示すように、本実施形態３に係る撮像装置５は、装置本体３３と、レンズ鏡筒ユニット３０と、撮像素子３４とを備えている。レンズ鏡筒ユニット３０は、筒状（詳細には円筒状）のレンズ鏡筒３１と、レンズ鏡筒３１の内部に収納された結像光学系３２とを備えている。結像光学系３２は、像側（図１５において左側）からレンズ鏡筒３１内に入射する光を結像するためのものである。本実施形態３では、結像光学系３２は、具体的に、第１のレンズ３２ａ、第２のレンズ３２ｂ及び第３のレンズ３２ｃにより構成されている。尚、結像光学系３２を構成するレンズ３２ａ〜３２ｃは、それぞれ光軸上に変位不能に配置されていてもよい。また、レンズ３２ａ〜３２ｃのうち少なくともひとつが光軸上を変位可能に構成されており、フォーカシングや変倍が可能な構成としてもよい。
【００６５】
レンズ鏡筒ユニット３０は、装置本体３３に取り付けられている。レンズ鏡筒ユニット３０は装置本体３３に対して着脱可能であってもよく、また、装置本体３３に脱離不能に取り付けられていてもよい。
【００６６】
装置本体３３には、撮像素子３４が設けられている。撮像素子３４は結像光学系３２の光軸上に配置されている。詳細には、撮像素子３４は撮像面を有し、その撮像面に結像光学系３２によって光学像が結像されるように配置されている。撮像素子３４は光検出器としての機能を有するものである。詳細には、撮像素子３４は光学像に結像された光学像を検出して、光学像に対応した電気信号を出力する機能を有するものである。撮像素子３４は、例えば、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＯＭＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等により構成することができる。
【００６７】
本実施形態３では、撮像素子３４から出力された電気信号は、装置本体３３に収納された図示しない記録装置（例えば、ハードディスク等）に入力されて記録されるように構成されている。
【００６８】
図１６はレンズ鏡筒３１の斜視図である。
【００６９】
図１７はレンズ鏡筒３１の一部を拡大した断面図である。
【００７０】
原則的に、結像光学系３２は、結像光学系３２に入射した光が撮像素子３４の撮像面上に結像されるように設計されている。しかしながら、結像光学系３２の最大画角以上の光など、結像光学系３２に入射する光の一部は直接撮像素子３４に結像されずに、レンズ鏡筒３１の内周面に入射することとなる。このため、レンズ鏡筒３１の内周面の光反射率が高い場合は、内周面において反射光（迷光）が生じ、それに起因してゴーストやフレア等が生じる虞がある。
【００７１】
このところ、本実施形態３において、レンズ鏡筒３１は、筒状に形成された鏡筒本体３５と、鏡筒本体３５の内周面を覆うように形成され、可視光を透過させる保護膜３８とにより構成されている。鏡筒本体３５の内周面には全面にわたって、反射防止凹凸構造（所謂ＳＷＳ）３６が形成されている。反射防止凹凸構造３６は、各々レンズ鏡筒３１の延びる方向に相互に並行に延びる複数の微細な線条凸部３７が周面に沿って規則的に配列されてなるものである。詳細には、複数の線条凸部３７は、結像光学系３２からの光の波長以下のピッチ（ピッチ：隣接する線条凸部３７相互間の頂部間の距離）で配列されている。具体的に、例えば、結像光学系３２に可視光（波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光）が入射する場合、その入射光のうちで反射を抑制しようとする光（例えば、撮像素子３４が４５０ｎｍ以下の光を検出しないようなものである場合は、４５０ｎｍ以上の光とすることができる）のうち最も短波長な光の波長以下のピッチで配列されている。
【００７２】
且つ、鏡筒本体３５は結像光学系３２からの光を吸収するように構成されている。具体的には、鏡筒本体３５は光吸収性材料（例えば、黒色染料や黒色顔料等）を含む構成とされている。このため、入射光の内周面における反射が効果的に抑制され、レンズ鏡筒３１への入射光が鏡筒本体３５によって高い吸収率で吸収される。従って、内周面における反射光等に起因する迷光の発生を抑制することができる。その結果、ゴーストやフレア等の発生を効果的に抑制することができ、高い光学性能を有する撮像装置５を実現することができる。
【００７３】
また、本実施形態３では、図１７に示すように、反射防止凹凸構造３６の上に、反射防止凹凸構造３６を被覆するように保護膜３８が形成されているため、上記実施形態１で説明したように高い耐環境性を実現することができる。また、レンズ鏡筒３１の内周面近傍の表層部において屈折率分布をよりなだらかにすることができるため、レンズ鏡筒３１における反射光の発生をより効果的に抑制することができる。従って、撮像装置５のより高い光学性能を実現することができる。
【００７４】
尚、さらに高い光学性能を実現する観点からＳＷＳ３６が形成されるレンズ鏡筒３１の内周面を粗面に形成しておくことが好ましい。そうすることによって、内周面における反射率の入射角依存性をより低減できると共に、正反射成分もより効果的に低減することができる。
【００７５】
（実施形態４）
図１８は本実施形態４に係る光ピックアップ装置６の主要部の構成を表す図である。
【００７６】
図１９は対物レンズ４６の断面図である。
【００７７】
本実施形態４に係る光ピックアップ装置６は、情報記録媒体（例えば、光ディスク等）４７の情報記録面４７ａにレーザ光を合焦させて、情報記録面４７ａにおける反射光を検出することにより情報記録面４７ａに記録された情報を読み出し可能に構成されたものである。
【００７８】
光ピックアップ装置６は、レーザ光源４１と、コリメータ４２と、ビームスプリッタ４３と、対物光学系を構成する対物レンズ４６と、検出器４５とを備えている。コリメータ４２はレーザ光源４１から射出されたレーザ光を平行光にする機能を有するものである。コリメータ４２により平行光に変換されたレーザ光はビームスプリッタ４３を透過して対物レンズ４６に入射する。対物レンズ４６はレーザ光を設置された情報記録媒体４７の情報記録面４７ａに合焦させるためのものである。対物レンズ４６により合焦されたレーザ光は情報記録面４７ａにより反射される。その反射光は対物レンズ４６を透過してビームスプリッタ４３に入射する。このビームスプリッタ４３に設けられた反射面で反射され、反射光は検出器４５に導かれる。検出器４５において反射光が検出され、検出された反射光に基づいてデータの読み出しが行われる。
【００７９】
尚、本実施形態４では、１種類の情報記録媒体４７に対してレーザ光の合焦を行うタイプの光ピックアップ装置６を例に挙げて本発明例を説明するが、例えば、複数種類の情報記録媒体４７のそれぞれに対してレーザ光を合焦可能な所謂互換タイプのものであってもよい。
【００８０】
ところで、上述のように、対物レンズ４６に入射するレーザ光は対物レンズ４６を透過する。しかしながら、対物レンズ４６の両レンズ面に反射防止処理が施されてなければ、対物レンズ４６の両レンズ面においてレーザ光の一部が反射されることとなる。対物レンズ４６の両レンズ面においてレーザ光の一部が反射されると、検出器４５において検出されるレーザ光の光量が低下するため、検出精度が低下する傾向にある。その結果、ノイズ等が生じる虞がある。
【００８１】
このところ、本実施形態４では、対物レンズ４６は、レンズ本体４８と、レンズ本体４８の各レンズ面の上に各レンズ面を覆うように設けられた保護膜５１ａ、５１ｂとを備えている。そして、レンズ本体４８のレーザ光源４１側のレンズ面４８ａの少なくとも光学有効径内には複数の微細な錐体状凸部５０が規則的に配列されてなる反射防止凹凸構造４９が形成されている。詳細には、複数の錐体状凸部５０は、レーザ光源４１から射出されるレーザ光の波長以下のピッチ（最も近接して位置する錐体状凸部５０相互間における頂点間距離）で配列（例えば、正方配列又は三角格子状に配列）されている。
【００８２】
また、レンズ本体４８の情報記録媒体４７側のレンズ面４８ｂの少なくとも光学有効径内にも複数の微細な錐体状凸部５０が規則的に配列されてなる反射防止凹凸構造４９が形成されている。詳細には、複数の錐体状凸部５０は、レーザ光源４１から射出されるレーザ光の波長以下のピッチ（最も近接して位置する錐体状凸部５０相互間における頂点間距離）で配列（例えば、正方配列又は三角格子状に配列）されている。
【００８３】
このため、対物レンズ４６の両レンズ面におけるレーザ光の反射を抑制することができる。その結果、検出器４５において検出されるレーザ光の光量を比較的多くすることができ、ノイズの発生を効果的に抑制することができる。従って、高い光学性能を有する光ピックアップ装置６を実現することができる。
【００８４】
また、本実施形態４では、レンズ本体４８の各レンズ面の上に反射防止凹凸構造４９を被覆するように保護膜５１ａ及び５１ｂが形成されている。このため、上記実施形態１で説明したように、高い耐環境性及びより高い反射抑制効果を実現することができる。従って、より高い光学性能を有する光ピックアップ装置６を実現することができる。
【００８５】
尚、反射防止凹凸構造４９のピッチがレンズ面４８ａ、４６ｂの少なくとも光学有効径内においてレーザ光の波長以下である限りにおいて、反射防止凹凸構造４９のピッチがレンズ面４８ａ、４６ｂの光学有効径内の全域にわたって略一定であってもよい（すなわち周期的であってもよい）。また、反射防止凹凸構造４９のピッチが光学有効径内の各所によって相互に異なっていてもよい。すなわち、反射防止凹凸構造４９は非周期的であってもよい。反射防止凹凸構造４９を非周期的なものにすることによってレンズ面４８ａ、４６ｂにおける回折光の発生を効果的に抑制することができる。
【００８６】
以上、実施形態３、４において、本発明を実施した光学部材を備えた光学装置の例として撮像装置及び光ピックアップ装置を例に挙げて説明したが、本発明は、その他、光走査装置等の各種光学装置にも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係る光学部材は、反射防止効果及び高い耐環境性を有し、レンズ鏡筒や、レンズ等に代表される光学素子等として有用である。本発明に係る光学部材を用いることによって、高品位な結像光学系、対物光学系、走査光学系、ピックアップ光学系等の各種光学系、レンズ鏡筒ユニット、光ピックアップユニット、撮像ユニット等の各種光学ユニット、及び撮像装置、光ピックアップ装置、光走査装置等を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、実施形態１に係る光学部材（反射防止構造体）１の平面図である。
【図２】図２は、図１中の切り出し線ＩＩ−ＩＩで切り出した部分の断面図である。
【図３】図３は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．３７９８６、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：１１０ｎｍ、凸部１２の頂部の直径ｆ：９０．５ｎｍとした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材１の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。
【図４】図４は、図３と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【図５】図５は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．３７９８６、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：１４０ｎｍ、凸部１２の頂部の直径ｆ：１３５ｎｍとした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材１の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。
【図６】図６は、図５と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【図７】図７は、変形例１に係る光学部材２の断面図である。
【図８】図８は、実施形態２に係る光学部材３の平面図である。
【図９】図９は、図８中の切り出し線ＩＸ−ＩＸで切り出した部分の断面図である。
【図１０】図１０は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．５１６７４、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．１００００、ｔ１：１５０ｎｍ、ｔ２：４０ｎｍとし、凸部１２の形状をｙ＝−ａｘ２（ａは任意の定数）に沿うようにした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材３の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。
【図１１】図１１は、図１０と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【図１２】図１２は、変形例２に係る光学部材４の断面図である。
【図１３】図１３は、周期Λ：３００ｎｍ、光学部材本体１０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：２．００１３６、保護膜２０の波長５８９ｎｍにおける屈折率：１．４９１６９、ｔ１：３００ｎｍ、ｔ２：８９ｎｍ、ｔ３：２４３ｎｍとし、凸部１２の形状をｙ＝−ａｘ２（ａは任意の定数）に沿うようにした場合の、入射角０°の入射光に対する光学部材４の反射率と入射光の波長の相関を表すグラフである。
【図１４】図１４は、図１３と同条件における入射光（波長：５８９ｎｍ）の入射角と反射率との相関を表すグラフである。
【図１５】図１５は、実施形態３に係る撮像装置５の主要部の構成を表す図である。
【図１６】図１６は、レンズ鏡筒３１の斜視図である。
【図１７】図１７は、レンズ鏡筒３１の一部を拡大した断面図である。
【図１８】図１８は、実施形態４に係る光ピックアップ装置６の主要部の構成を表す図である。
【図１９】図１９は、対物レンズ４６の断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１、２、３、４      光学部材
５      撮像装置
６      光ピックアップ装置
１０      光学部材本体
１１、３６、４９      反射防止凹凸構造（ＳＷＳ）
１２      凸部
２０、３８、５１ａ、５１ｂ      保護膜
３０      レンズ鏡筒ユニット
３１      レンズ鏡筒
３２      結像光学系
３３      装置本体
３４      撮像素子
３５      鏡筒本体
３７      線条凸部
４１      レーザ光源
４２      コリメータ
４３      ビームスプリッタ
４５      検出器
４６      対物レンズ
４７      情報記録媒体
４７ａ    情報記録面
４８      レンズ本体
５０      錐体状凸部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008001662.tif 000022
【図２】
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【図３】
2008001662.tif 000024
【図４】
2008001662.tif 000025
【図５】
2008001662.tif 000026
【図６】
2008001662.tif 000027
【図７】
2008001662.tif 000028
【図８】
2008001662.tif 000029
【図９】
2008001662.tif 000030
【図１０】
2008001662.tif 000031
【図１１】
2008001662.tif 000032
【図１２】
2008001662.tif 000033
【図１３】
2008001662.tif 000034
【図１４】
2008001662.tif 000035
【図１５】
2008001662.tif 000036
【図１６】
2008001662.tif 000037
【図１７】
2008001662.tif 000038
【図１８】
2008001662.tif 000039
【図１９】
2008001662.tif 000040
【国際調査報告】
2008001662.tif 000041
2008001662.tif 000042
2008001662.tif 000043
2008001662.tif 000044