(57)【要約】【課題】比較的高い屈折率を有する光学基板に好適であり、より広い波長帯においてより低い反射率を示す反射防止膜を提供する。【解決手段】この反射防止膜Ｃ１は、ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示す光学基板１００の表面１００Ｓ上に、第１層１から第５層５までの各層を順に積層したものである。ここで、第１層１および第３層３はｄ線に対して１．５３以上１．８５以下の屈折率を示す中間屈折率材料からなり、第２の層２および第４の層４はｄ線に対して１．９０以上２．５０以下の屈折率を示す高屈折率材料からなり、第５層５はｄ線に対して１．３５以上１．５０以下の屈折率を示す低屈折率材料からなる。さらに、第１層１から第５層５は、条件式（１）〜（５）をそれぞれ満足するような光学膜厚を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示す基板上に形成された反射防止膜であって、
前記基板の側から順に積層された第１から第５の層を含み、かつ、第１の層における中心波長λ０に対する屈折率をＮ１とし、第１の層における物理的膜厚をｄ１としたときに以下の条件式（１）を満足するように構成されている
ことを特徴とする反射防止膜。
０．４５×λ０≦Ｎ１×ｄ１≦０．５５×λ０  ……  （１）
【請求項２】
さらに、以下の条件式（２）〜（５）を全て満足することを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜。
０．４５×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．５５×λ０  ……  （２）
０．４５×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．５５×λ０  ……  （３）
０．４５×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．５５×λ０  ……  （４）
０．２０×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．３０×λ０  ……  （５）
ただし、
λ０：中心波長
Ｎ２〜Ｎ５：第２の層から第５の層における中心波長λ０に対する屈折率
ｄ２〜ｄ５：第２の層から第５の層における物理的膜厚
【請求項３】
前記第１の層および第３の層は、ｄ線に対して１．５３以上１．８５以下の屈折率を示す中間屈折率材料からなり、
前記第２の層および第４の層は、ｄ線に対して１．９０以上２．５０以下の屈折率を示す高屈折率材料からなり、
前記第５の層は、ｄ線に対して１．３５以上１．５０以下の屈折率を示す低屈折率材料からなる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射防止膜。
【請求項４】
前記第５の層は、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）およびフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）のうちの少なくとも１種を含むものであり、
前記第１の層および第３の層は、プラセオジウムアルミネート（ＰｒＡｌＯ3）、ランタンアルミネート（Ｌａ2XＡｌ2YＯ3(X+Y)，Ｌａ2Ｏ3・３．３Ａｌ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）および酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）のうちの少なくとも１種を含むものであり、
前記第２の層および第４の層は、チタン酸ランタン（ＬａＴｉＯ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）および酸化セリウム（ＣｅＯ2）のうちの少なくとも１種を含むものである
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項５】
ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示す基板と、前記基板上に形成された反射防止膜とを備え、
前記反射防止膜が、
前記基板の側から順に積層された第１から第５の層を含み、かつ、第１の層における中心波長λ０に対する屈折率をＮ１とし、第１の層における物理的膜厚をｄ１としたときに以下の条件式（１）を満足するように構成されている
ことを特徴とする光学部材。
０．４５×λ０≦Ｎ１×ｄ１≦０．５５×λ０  ……  （１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレンズやフィルターなどの光学部材の一面に形成され、所定の波長帯の光に対して反射防止効果を発揮する反射防止膜およびそれを備えた光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、写真用カメラや放送用カメラなどの撮像装置においては、その光路上にレンズやプリズム、あるいはフィルターなどの光学部材が多数配置されている。各光学部材の表面では、光が入射するとその光の一部が反射光となる。ここで光学部材の総数が増加すると、それに応じて反射光の総量が増加してしまうことから、例えば放送用カメラでは映像にフレアやゴーストが発生するなどの障害が現れる。また、各光学部材の表面での反射率が入射光の波長に対して分布を有し、かつ、各光学部材の構成材料によって様々な反射率の波長依存性を示すことから、色度バランスが劣化し、撮像装置全体でのホワイトバランスを調整する必要がある。
【０００３】
こうしたことから、従来より、各光学部材の表面に反射防止膜を設けるようにしている。反射防止膜は互いに異なる屈折率を有する誘電体膜を組み合わせた多層膜であり、その構成については、例えば下記の非特許文献１に開示されている。この非特許文献１では、５層構造の反射防止膜が開示されており、より広帯域に亘って低い反射率を得るための試みがなされている。
【非特許文献１】「光・薄膜マニュアル」、オプトロニクス社、平成元年１０月９日、ｐ．２４６−２４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記非特許文献１に開示された反射防止膜は、例えばｄ線に対して１．７０を下回る屈折率を示す光学基板上に設けた場合には比較的良好な低反射率特性を発揮する。しかしながら、１．７５を上回るような高い屈折率を示す光学基板上に設けた場合には、以下に説明するように反射率分布の平坦性が失われ、特定の波長において反射率が上昇してしまう傾向があることがわかった。
【０００５】
表１および表２は、非特許文献１に開示された反射防止膜に相当する積層構造を有する反射防止膜（従来例１，２）の基本データ（構成材料、屈折率、光学膜厚）を表し、図１４は、表１および表２の基本データを有する反射防止膜の反射率分布を示すものである。
【０００６】
【表１】
2007333806.tif 000003
【０００７】
【表２】
2007333806.tif 000004
【０００８】
表１の従来例１は、反射防止膜が形成される光学基板の屈折率が比較的低い場合の構成例であり、表２の従来例２は、光学基板の屈折率が比較的高い場合の構成例である。図１４では、曲線２０Ａが従来例１の反射率分布を示し、曲線２０Ｂが従来例２の反射率分布を示している。このように、光学基板の屈折率が１．８８３０である従来例２では、反射率分布が平坦ではなく４２０ｎｍ付近、５１０ｎｍ付近および６５０ｎｍ付近にピークが生じてしまっている。こうしたことから、比較的少ない積層数でありながら、例えば１．７５を超えるような高屈折率の光学基板上への形成に適した良好な反射率特性を有する反射防止膜が望まれる。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、比較的高い屈折率を有する光学基板に好適な、より広い波長帯においてより低い反射率を示す反射防止膜を提供することにある。本発明の第２の目的は、そのような反射防止膜を備えた光学部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の反射防止膜は、ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示す基板上に形成されたものであって、基板の側から順に積層された第１から第５の層を含み、かつ、第１の層における中心波長λ０に対する屈折率をＮ１とし、第１の層における物理的膜厚をｄ１としたときに以下の条件式（１）を満足するように構成されたものである。ｄ線とは、５８７．５６ｎｍの波長を有する光線である。
０．４５×λ０≦Ｎ１×ｄ１≦０．５５×λ０  ……  （１）
また、本発明の光学部材は、上記のような反射防止膜を備えるようにしたものである。
【００１１】
本発明の反射防止膜および光学部材では、ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示す基板上に、条件式（１）を満たす光学的膜厚Ｎ１×ｄ１を有する第１の層を設けるようにしたので、より広い波長帯において十分に低い反射率特性が発揮される。
【００１２】
本発明の反射防止膜および光学部材では、さらに、以下の条件式（２）〜（５）を全て満足していることが望ましい。ただし、λ０は中心波長であり、Ｎ２〜Ｎ５は第２の層から第５の層における中心波長λ０に対する屈折率であり、ｄ２〜ｄ５は第２の層から第５の層における物理的膜厚である。
０．４５×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．５５×λ０  ……  （２）
０．４５×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．５５×λ０  ……  （３）
０．４５×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．５５×λ０  ……  （４）
０．２０×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．３０×λ０  ……  （５）
【００１３】
本発明の反射防止膜および光学部材では、第１の層および第３の層がｄ線に対して１．５３以上１．８５以下の屈折率を示す中間屈折率材料からなり、第２の層および第４の層がｄ線に対して１．９０以上２．５０以下の屈折率を示す高屈折率材料からなり、第５の層がｄ線に対して１．３５以上１．５０以下の屈折率を示す低屈折率材料からなるようにするとよい。
【００１４】
第５の層の構成材料（低屈折率材料）としては、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）およびフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）のうちの少なくとも１種を含むものを用いることができる。第１の層および第３の層の構成材料（中間屈折率材料）としては、プラセオジウムアルミネート（ＰｒＡｌＯ3）、ランタンアルミネート（Ｌａ2XＡｌ2YＯ3(X+Y)，Ｌａ2Ｏ3・３．３Ａｌ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）および酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）のうちの少なくとも１種を含むものを用いることができる。さらに、第２の層および第４の層の構成材料（高屈折率材料）としては、チタン酸ランタン（ＬａＴｉＯ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）および酸化セリウム（ＣｅＯ2）のうちの少なくとも１種を含むものを用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の反射防止膜および光学部材によれば、ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示す基板上に順に積層された第１から第５の層を含み、かつ、第１の層における屈折率ｎ１と物理的膜厚ｄ１との積である光学的膜厚ｎ１×ｄ１が所定の条件式（１）を満足するようにしたので、比較的少ない積層数でありながら、より広い波長帯に亘って反射率を十分に低減することができる。したがって、本発明の反射防止膜や光学部材を写真用カメラや放送用カメラなどの撮像装置における光学系に適用した場合には、フレアやゴーストの発生を抑制すると共に、より優れた色度バランス性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明における実施の形態について、図面を参照して各々詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明における一実施の形態としての反射防止膜Ｃ１を備えた光学部材の構成を示す概略断面図である。図１の反射防止膜Ｃ１は、後述の数値実施例（実施例１〜１１）に対応している。
【００１８】
反射防止膜Ｃ１は、光学基板１００の表面１００Ｓ上に設けられた合計５層からなる多層膜であり、第１層１から第５層５までの各層が、光学基板１００の側から順に積層されたものである。なお、ここでは表面１００Ｓを平面としたが、これに限らず曲面としてもよい。すなわち、光学基板１００として球面や非球面を有するレンズを用い、その球面や非球面の上に反射防止膜Ｃ１を設けるようにしてもよい。
【００１９】
光学基板１００は、ガラスや結晶材料などの透明材料によって構成されている。具体的には、ｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）に対して例えばｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示すＳＦ１１、ＬＡＳＦ−Ｎ２１、Ｓ−ＬＡＨ５８、ＦＤＳ１（いずれも独国ショット社製）などの光学ガラスを用いることが望ましい。
【００２０】
第１層１および第３層３は、ｄ線に対して１．５３以上１．８５以下の屈折率を示す中間屈折率材料からなる中間屈折率層である。第２層２および第４層４は、ｄ線に対して１．９０以上２．５０以下の屈折率を示す高屈折率材料からなる高屈折率層である。さらに、第５層５は、ｄ線に対して１．３５以上１．５０以下の屈折率を示す低屈折率材料からなる低屈折率層である。
【００２１】
低屈折率材料としては、例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、二酸化珪素ＳｉＯ2およびフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）、ならびにそれらの混合物および化合物を用いることができる。中間屈折率材料としては、例えばプラセオジウムアルミネート（ＰｒＡｌＯ3）、ランタンアルミネート（Ｌａ2XＡｌ2YＯ3(X+Y)）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）および酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、ならびにそれらの混合物および化合物を用いることができる。さらに、高屈折率材料としては、例えばチタン酸ランタン（ＬａＴｉＯ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）および酸化セリウム（ＣｅＯ2）、ならびにそれらの混合物および化合物を用いることができる。
【００２２】
また、第１層１から第５層５は、以下の条件式（１）〜（５）を全て満足するように構成されていることが望ましい。ただし、λ０は中心波長（単位：ｎｍ）であり、Ｎ１〜Ｎ５は第１層１から第５層５における中心波長λ０に対する屈折率であり、ｄ１〜ｄ５は第１層１から第５層５における物理的膜厚（単位：ｎｍ）である。
【００２３】
０．４５×λ０≦Ｎ１×ｄ１≦０．５５×λ０  ……  （１）
０．４５×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．５５×λ０  ……  （２）
０．４５×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．５５×λ０  ……  （３）
０．４５×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．５５×λ０  ……  （４）
０．２０×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．３０×λ０  ……  （５）
【００２４】
このように、本実施の形態の反射防止膜Ｃ１によれば、ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示す光学基板１００上に、条件式（１）を満たす光学的膜厚Ｎ１×ｄ１を有する第１層１を設けるようにしたので、５層構造という比較的少ない積層数でありながら、より広い波長帯に亘って反射率を十分に低減することができる。具体的には、少なくとも３５０ｎｍの幅をなす波長帯において０．５％以下の反射率に抑えることができる。
【００２５】
特に、第１層１から第５層５における屈折率を最適化すると共に各条件式（２）〜（５）を満たすように光学的膜厚Ｎ・ｄの最適化を図るようにしたので、上記の効果をよりいっそう高めることができる。したがって、この反射防止膜Ｃ１を写真用カメラや放送用カメラなどにおける光学系に適用した場合には、入射光の反射を低減することにより、フレアやゴーストの発生を抑制すると共に、より優れた色度バランス性を得ることができる。
【実施例】
【００２６】
次に、本実施の形態に係る反射防止膜の具体的な数値実施例について説明する。
【００２７】
ここでは、図１に示した反射防止膜Ｃ１に対応する第１〜第４の数値実施例（実施例１〜４）についてまとめて説明する。表３〜表６は、実施例１〜４の基本データをそれぞれ示している。さらに図２〜図５は、実施例１〜４の反射率分布をそれぞれ示している。
【００２８】
【表３】
2007333806.tif 000005
【００２９】
【表４】
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【００３０】
【表５】
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【００３１】
【表６】
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【００３２】
表３〜表６には、各層の構成材料、ｄ線に対する屈折率Ｎおよび光学膜厚Ｎ・ｄ（単位：ｎｍ）をそれぞれ示す。構成材料の欄における「Ｓｕｂ−Ｍ１」はＰｒＡｌＯ3を主成分とするサブスタンスＭ１（独国メルク社）を表し、「Ｓｕｂ−Ｍ２」はランタンアルミネート（Ｌａ2Ｏ3・３．３Ａｌ2Ｏ3）を主成分とするサブスタンスＭ２（独国メルク社）を表し、「Ｓｕｂ−Ｍ３」はランタンアルミネート（Ｌａ2XＡｌ2YＯ3(X+Y)）を主成分とするサブスタンスＭ３（独国メルク社）を表し、「Ｓｕｂ−Ｈ４」はＬａＴｉＯ3を主成分とするサブスタンスＨ４（独国メルク社）を表している。また光学膜厚Ｎ×ｄの欄に示した中心波長λ０については全て５００ｎｍとした。各表から明らかなように、各層の光学膜厚Ｎ×ｄの値は条件式（１）〜（５）を全て満足している。また、各層の屈折率Ｎについても、所定の範囲内の数値となっている。
【００３３】
一方、図２〜図５では、各実施例における反射率（％）の波長依存性を示している。各図においては、横軸を測定時の波長λ（ｎｍ）とすると共に縦軸を反射率（％）とした。各図から明らかなように、おおよそ３５０ｎｍから７００ｎｍの波長帯において反射率が０．５％以下に収まっていることが確認できた。
【００３４】
さらに表７および図６には、反射防止膜Ｃ１に対応する第５〜第１１の数値実施例（実施例５〜１１）として、光学基板の屈折率Ｎ１００に応じた、第１層から第５層の各層における最適な屈折率Ｎ１〜Ｎ５を示す。表７には具体的な数値を示し、図６には、表７の数値をグラフ化したものを示す。図６では、横軸が光学基板の屈折率Ｎ１００を表し、縦軸が第１層から第５層における各々の屈折率Ｎ１〜Ｎ５を表している。なお、第１層から第５層における光学膜厚Ｎ×ｄについても表７に示す。ここでは中心波長λ０を５００ｎｍとした。
【００３５】
【表７】
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【００３６】
表７および図６の構成に対応した反射率分布を図７〜図１３に示す。図２〜図５と同様に、横軸を測定時の波長λ（ｎｍ）とし、縦軸を反射率（％）とした。図７〜図１３の結果から明らかなように、実施例５〜１１においても、おおよそ３５０ｎｍから７００ｎｍの波長帯において反射率が０．５％以下に収まっていることが確認できた。
【００３７】
以上の各基本データおよび各反射率分布図から明らかなように、各実施例において極めて良好な反射率分布が発揮されている。すなわち、本発明の反射防止膜によれば、所定の波長帯における反射率を十分に低減し、かつ、その反射率の分布を十分に平坦化することが可能なことが確認された。
【００３８】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各層および各基板の屈折率および光学膜厚の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。また、各層および各基板を構成する材料種についても上記各数値実施例で示したものに限定されず、他の材料種を利用することが可能である。
【００３９】
さらに、各層を、等価膜理論に基づき、複数の膜によって構成してもよい。すなわち、２種類の屈折率膜を対称に積層することにより、光学的に単層として振る舞うように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明における一実施の形態としての光学部材の断面図である。
【図２】本発明の実施例１の基本データに対応する反射率分布図である。
【図３】本発明の実施例２の基本データに対応する反射率分布図である。
【図４】本発明の実施例３の基本データに対応する反射率分布図である。
【図５】本発明の実施例４の基本データに対応する反射率分布図である。
【図６】本発明の実施例５〜１１の各基本データを表した説明図である。
【図７】図５に示した実施例５の基本データに対応する反射率分布図である。
【図８】図５に示した実施例６の基本データに対応する反射率分布図である。
【図９】図５に示した実施例７の基本データに対応する反射率分布図である。
【図１０】図５に示した実施例８の基本データに対応する反射率分布図である。
【図１１】図５に示した実施例９の基本データに対応する反射率分布図である。
【図１２】図５に示した実施例１０の基本データに対応する反射率分布図である。
【図１３】図５に示した実施例１１の基本データに対応する反射率分布図である。
【図１４】従来例１，２の反射率分布図である。
【符号の説明】
【００４１】
１〜５…第１層〜第５層、Ｃ１…反射防止膜、１００…光学基板、１００Ｓ…表面。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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