(57)【要約】【課題】  従来の反射防止膜に対して、より広い波長域におけるゴースト・フレアを低減するとともに、反射防止膜の多層構造を三層に抑え、光の入射角が大きい場合でも十分な反射防止性能を確保する。【解決手段】  基材２の表面２ｆに設ける多層構造を有する反射防止膜であって、三つの膜層部３１，３２，３３を有する三層構造部３における空気Ａ側から基材２側への屈折率を、ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎｓとし、かつ空気Ａ側から基材２側における各膜層部３１，３２，３３の物理膜厚を、ｄ１，ｄ２，ｄ３としたとき、光Ｃの波長λが４００乃至７５０〔ｎｍ〕の範囲で、１．１＜ｎ１＜１．３となり、かつｎ１＜ｎ２＜ｎ３＜ｎｓとなることを前提にして、（ｎ１・ｄ１）／λ＝０．２５，０．０１＜（ｎ２・ｄ２）／λ＜０．２５，及び０．０５＜（ｎ３・ｄ３）／λ＜０．２５、又は０．２＜（ｎ２・ｄ２＋ｎ３・ｄ３）／λ＜０．４、の成膜条件を満たしてなる。【選択図】  図１
2016080943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に設ける多層構造を有する反射防止膜であって、三つの膜層部を有する三層構造部における空気側から前記基材側への屈折率を、ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎｓとし、かつ空気側から前記基材側における各膜層部の物理膜厚を、ｄ１，ｄ２，ｄ３としたとき、光の波長λが４００乃至７５０〔ｎｍ〕の範囲で、１．１＜ｎ１＜１．３となり、かつｎ１＜ｎ２＜ｎ３＜ｎｓとなることを前提にして、次の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）、又は（Ｘ）の条件を満たしてなることを特徴とする反射防止膜。
（Ａ）            （ｎ１・ｄ１）／λ＝０．２５
（Ｂ）  ０．０１＜（ｎ２・ｄ２）／λ＜０．２５
（Ｃ）  ０．０５＜（ｎ３・ｄ３）／λ＜０．２５
（Ｘ）  ０．２＜（ｎ２・ｄ２＋ｎ３・ｄ３）／λ＜０．４
【請求項２】
前記空気側における最表層となる膜層部は、中空部を有する多数の中空粒子の集合体により設けることを特徴とする請求項１記載の反射防止膜。
【請求項３】
前記中空粒子は、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）により形成した中空シリカ粒子を用いることを特徴とする請求項２記載の反射防止膜。
【請求項４】
前記中空シリカ粒子の外径は、４０乃至７５〔ｎｍ〕の範囲に選定してなることを特徴とする請求項３記載の反射防止膜。
【請求項５】
前記膜層部間，又は前記膜層部と前記基材間における少なくとも一つの界面には、屈折率をｎａとし、かつ物理膜厚をｄａとしたとき、ｎ１＜ｎａ，（ｎａ・ｄａ）／λ＜０．０７の条件を満たす補助膜部を設けてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の反射防止膜。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一つの反射防止膜を設けた基材を備えることを特徴とする光学素子。
【請求項７】
前記基材は、レンズであることを特徴とする請求項６記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面に設ける多層構造の反射防止膜及びこの反射防止膜を設けた光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レトロフォーカスレンズ（広角レンズ）は、広い範囲を撮影できるため、広がりを持った風景写真等を撮影できるメリットがある反面、太陽や天井灯等の強い光が無用なゴースト・フレアとなって写り込む問題がある。このため、通常、レンズやフィルタ等の表面に反射防止膜、特に、屈折率を考慮した多層構造の反射防止膜を設けることによりゴースト・フレアの原因となる不要な反射光を低減させている。
【０００３】
従来、このような目的の反射防止膜としては、特許文献１で開示される反射防止膜及び特許文献２で開示される反射防止膜が知られている。特許文献１で開示される反射防止膜は、短波長の光に対する角度特性を向上し易いと同時に、積層数を抑えることが可能な反射防止膜の提供を目的としたものであり、具体的には、複数層が積層され、入射媒質に接する第１層の屈折率が１．３以下となり、２層構造乃至６層構造にするとともに、代表形態となる反射防止膜は、基材上に積層された屈折率の異なる２つの層からなる反射防止膜であって、基材の屈折率をｎｓｕｂ、入射媒質側から基材側までの各層の屈折率をｎ１，ｎ２とし、光学膜厚をｄ１，ｄ２とし、λｏを設計中心波長としたとき、ｎ１≦１．３０、かつｎｓｕｂ＝ｎ１１．５０〜２．８７＜ｎ２，ｄ１＝０．２５・λｏ±２１％，ｄ２＝０．５０・λｏ±３０％、の条件を満たすようにしたものである。
【０００４】
また、特許文献２で開示される反射防止膜は、広い波長範囲において十分に高度な反射防止性能を発揮することが可能な反射防止膜の提供を目的としたものであり、具体的には、光学基板と媒質との界面における光線を低減させるため、光学基板の光学面上に形成された反射防止膜であって、隣接する層同士の屈折率が異なるようにして８層以上の層が積層されてなり、媒質と接する最表層の屈折率をｎ１が設計中心波長λｏにおいて１．３以下であり、かつ波長範囲がλｏ±１２０〔ｎｍ〕の範囲にある入射光に対する反射率Ｒが、光線入射角０〜１０度の範囲において０．１％以下となるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０２１１３号公報
【特許文献２】特開２００９−００８９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した特許文献１及び２に開示される従来の反射防止膜は、次のような解決すべき課題が存在した。
【０００７】
第一に、ゴースト・フレアを広い波長域において低減する観点からは必ずしも十分であるとはいえない。即ち、実用帯域を考慮した場合、少なくとも４００〜７５０〔ｎｍ〕の波長域におけるゴースト・フレアを十分に低減することが望ましいが、この要請に応え得る反射防止膜が実用化されていないのが実情である。特に、レンズに対する高性能化の要求や曲率が大きくなるなどのレンズ構造の多様化により、ゴースト・フレアの低減に対する要請はより大きくなっている。
【０００８】
第二に、反射防止膜の多層構造を数層程度に抑えつつ、光の入射角が大きくなっても十分な反射防止性能を確保するには、反射防止膜の最表層の屈折率を少なくとも１．２程度まで低くすることが必要となるが、この要求に応える最表層の素材、特に、性能面及び品質面における十分な安定性を有し、かつコスト面の要求にも応え得る素材の確保が困難であり、技術的な側面からの実現も容易でないのが実情である。
【０００９】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した反射防止膜及び光学素子の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る反射防止膜１は、上述した課題を解決するため、基材２の表面２ｆに設ける多層構造を有する反射防止膜であって、三つの膜層部３１，３２，３３を有する三層構造部３における空気Ａ側から基材２側への屈折率を、ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎｓとし、かつ空気Ａ側から基材２側における各膜層部３１，３２，３３の物理膜厚を、ｄ１，ｄ２，ｄ３としたとき、光Ｃの波長λが４００乃至７５０〔ｎｍ〕の範囲で、１．１＜ｎ１＜１．３となり、かつｎ１＜ｎ２＜ｎ３＜ｎｓとなることを前提にして、（ｎ１・ｄ１）／λ＝０．２５，０．０１＜（ｎ２・ｄ２）／λ＜０．２５，及び０．０５＜（ｎ３・ｄ３）／λ＜０．２５、又は０．２＜（ｎ２・ｄ２＋ｎ３・ｄ３）／λ＜０．４、の成膜条件を満たしてなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、好適な態様により、空気Ａ側における最表層となる膜層部３１は、中空部Ｆｏ…を有する多数の中空粒子Ｆ…の集合体により設けることができ、この中空粒子Ｆ…は、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素：シリカ）により形成した中空シリカ粒子Ｆｓ…を用いることができる。この場合、中空シリカ粒子Ｆｓの外径ｄｓは、４０乃至７５〔ｎｍ〕の範囲に選定することが望ましい。さらに、膜層部３１，３２，３３間，又は膜層部３３と基材２間における少なくとも一つの界面には、屈折率をｎａとし、かつ物理膜厚をｄａとしたとき、ｎ１＜ｎａ，（ｎａ・ｄａ）／λ＜０．０７の条件を満たす補助膜部４を設けることもできる。
【００１２】
一方、本発明に係る光学素子Ｐは、前述した課題を解決するため、上述した反射防止膜１を設けてなる基材２を備えることを特徴とする。この場合、基材２には、レンズＰｃを適用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成を有する本発明に係る反射防止膜１及び光学素子Ｐによれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１４】
（１）  実用帯域を考慮した、少なくとも４００〜７５０〔ｎｍ〕の波長域におけるゴースト・フレアを十分に低減することができ、従来の反射防止膜に対して、より広い波長域におけるゴースト・フレアを低減できるとともに、レンズに対する高性能化の要求や曲率が大きくなるなどのレンズ構造の多様化によるゴースト・フレアの低減に対する更なる要請にも十分に応えることができる。しかも、この場合であっても反射防止膜１における多層構造を三層に抑えることができる。
【００１５】
（２）  特に、反射防止膜１を設けた基材２を備える光学素子Ｐ、具体的には、レンズやフィルタ等の光学素子Ｐに適用することにより、ゴースト・フレアの発生しない、よりグレードの高い各種カメラや各種レンズ（交換レンズ）を容易に得ることができる。
【００１６】
（３）  好適な態様により、空気Ａ側における最表層となる膜層部３１を、中空部Ｆｏ…を有する多数の中空粒子Ｆ…の集合体により設ければ、特に、最表層となる膜層部３１の屈折率を１．２程度まで容易に低くすることができる。この結果、反射防止膜１の性能面及び品質面における安定性を十分に確保できるなど、技術的な側面からもゴースト・フレアの低減に対するニーズに的確に応えることができる。
【００１７】
（４）  好適な態様により、中空粒子Ｆ…に、シリカにより形成した中空シリカ粒子Ｆｓ…を用いれば、中空粒子Ｆ…を確保するに際し、性能面，コスト面及び製造面を有利化する観点から最適な素材として実施できる。
【００１８】
（５）  好適な態様により、中空シリカ粒子Ｆｓ…の外径ｄｓを、４０乃至７５〔ｎｍ〕の範囲に選定すれば、低減目標とする波長領域、即ち、４００〜７５０〔ｎｍ〕の１／１０程度の大きさにできるため、中空シリカ粒子Ｆｓ…を製造するに際し、散乱光に影響されない最適化した形態により実施でき、もって、目標とする１．２の屈折率を容易かつ確実に確保できる。
【００１９】
（６）  好適な態様により、膜層部３１，３２，３３間，又は膜層部３３と基材２間における少なくとも一つの界面に、屈折率をｎａとし、かつ物理膜厚をｄａとしたとき、ｎ１＜ｎａ，（ｎａ・ｄａ）／λ＜０．０７の成膜条件を満たす補助膜部４を設けた場合であっても、基本となる三層構造部３の性能を損なうことがないなど、安定性の高い反射防止膜１を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好適実施形態に係る反射防止膜の構造説明図、
【図２】同反射防止膜における基材の反射率をパラメータとし、光の入射角が０°と１５°の場合の波長に対する反射防止膜全体の反射率特性図、
【図３】同反射防止膜における基材の反射率をパラメータとし、光の入射角が０°と６３°付近の場合の波長に対する反射防止膜全体の反射率特性図、
【図４】同反射防止膜により発生したゴースト・フレア現象を示す画像写真、
【図５】一般市販レンズの反射防止膜により発生したゴースト・フレア現象の画像写真、
【図６】本発明の好適実施形態に係る反射防止膜を曲率の大きいレンズに形成した場合の半径方向の異なる位置における波長に対する反射防止膜全体の反射率特性図、
【図７】一般市販レンズに用いられる反射防止膜を曲率の大きいレンズに形成した場合の半径方向の異なる位置における波長に対する反射防止膜全体の反射率特性図、
【図８】同反射防止膜であって、補助膜部を付加した場合の構造説明図、
【図９】図８に示した反射防止膜における光の入射角が０°と１５°の場合及び入射角が０°と６３°付近の場合の波長に対する反射防止膜全体の反射率特性図、
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
まず、本実施形態に係る反射防止膜１の構造及び形成方法について、図１を参照して説明する。
【００２３】
図１中、２は基材であり、例示の基材２は、光学ガラスを用いたレンズＰｃである。本実施形態に係る反射防止膜１は、このレンズＰｃ（基材２）の表面に設ける三層構造（多層構造）を基本構造として有する。したがって、反射防止膜１を設けたレンズＰｃが本実施形態に係る光学素子Ｐとなる。
【００２４】
反射防止膜１は、入射媒質となる空気Ａ側から基材２側へ三つの膜層部、即ち、第一膜層部３１，第二膜層部３２，第三膜層部３３からなる三層構造部３を有する。したがって、第一膜層部３１は空気Ａに接する最表層になるとともに、第三膜層部３３は基材２（レンズＰｃ）の表面２ｆに接する最下層になる。以下、各膜層部３１，３２，３３について具体的に説明する。
【００２５】
第一膜層部３１は、図１に示すように、中空部Ｆｏ…を有する多数の中空粒子Ｆ…の集合体により形成する。このように、空気Ａ側における最表層となる膜層部３１を多数の中空粒子Ｆ…の集合体により形成すれば、特に、反射防止膜１における最表層の屈折率を、１．２程度まで容易に低くすることができ、反射防止膜１の性能面及び品質面における安定性を十分に確保できる利点がある。したがって、技術的な側面からゴースト・フレアの低減に対するニーズに的確に応えることができる。
【００２６】
この場合、中空粒子Ｆ…には、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素：シリカ）により形成した中空シリカ粒子Ｆｓ…を用いる。これにより、中空粒子Ｆ…を確保するに際し、性能面，コスト面及び製造面を有利化する観点から最適な素材として実施できる。また、中空シリカ粒子Ｆｓ…の外径ｄｓは、図１に示すように、４０乃至７５〔ｎｍ〕の範囲に選定する。このような大きさを選定すれば、低減目標とする波長領域、即ち、４００〜７５０〔ｎｍ〕の１／１０程度の大きさにできるため、中空シリカ粒子Ｆｓ…を製造するに際し、散乱光に影響されない最適化した形態により実施でき、もって、目標とする１．２の屈折率を容易かつ確実に確保できる。なお、第一膜層部３１の形成方法については後述する。
【００２７】
一方、第二膜層部３２と第三膜層部３３は、特別な考慮は不要となり、通常の実施範疇で形成できる。即ち、上述した第一膜層部３１を多数の中空シリカ粒子Ｆｓ…の集合体により形成し、第一膜層部３１の屈折率ｎ１を、１．２まで十分に低く設定できるため、第二膜層部３２の屈折率ｎ２，及び第三膜層部３３の屈折率ｎ３、さらに、基材２の屈折率ｎｓに対する設定を無理なく行うことができ、第二膜層部３２及び第三膜層部３３の素材は、反射防止膜として従来より使用されている素材を使用できる。例示の場合、第二膜層部３２は、素材として、ＭｇＦ２（弗化マグネシウム）を使用するとともに、第三膜層部３３は、素材として、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）を使用した。したがって、第二膜層部３２及び第三膜層部３３の素材としては、このような例示素材の他、各種素材、具体的には、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム），ＺｒＯ２（二酸化ジルコニウム），ＴｉＯ２（二酸化チタン）等の各単体物やこれらの混合物を使用することができる。
【００２８】
このような構造を有する本実施形態に係る反射防止膜１は、次のように形成することができる。
【００２９】
まず、基材２を用意する。例示の基材２は、デジタルカメラ等に使用するレンズＰｃであり、このレンズＰｃの表面（２ｆ）に三層構造部３を有する反射防止膜１を形成する。これにより、レンズＰｃの表面に反射防止膜１が形成された本実施形態に係る光学素子Ｐを得ることができる。
【００３０】
最初に、基材２の表面２ｆに第三膜層部３３を形成する。例示の場合、第三膜層部３３には、素材として、ＳｉＯ２を使用し、例えば、湿式成膜法，真空蒸着法，ＣＶＤ法，ＡＬＤ法等、公知の形成方法を利用して成膜する。次いで、形成した第三膜層部３３の上面に、第二膜層部３２を形成する。例示の場合、第二膜層部３２には、素材として、ＭｇＦ２を使用し、この場合も第三膜層部３３と同様に、例えば、湿式成膜法，真空蒸着法，ＣＶＤ法，ＡＬＤ法等、の公知の形成方法を利用して成膜する。
【００３１】
次いで、第二膜層部３２の上面に第一膜層部３１を形成する。第一膜層部３１は、中空シリカ粒子Ｆｓ…の集合体により構成するため、次の手順に従って形成できる。まず、外郭（シェル）をＳｉＯ２により形成した中空シリカ粉末を用意する。なお、中空シリカ粉末は、無機テンプレート法，有機テンプレート法等の公知の製法により得ることができる。無機テンプレート法の場合、コア（無機化合物）−シェル粒子を生成し、この生成粒子からコア粒子を除去することにより、内部が空洞となるシリカ粉末、即ち、中空シリカ粒子Ｆｓ…を得ることができる。この中空シリカ粒子Ｆｓ…の外径ｄｓは、前述したように、４０乃至７５〔ｎｍ〕の範囲となるように考慮し、目標とする屈折率ｎ１（＝１．２）が安定して得られるように適宜設定する。
【００３２】
そして、得られた中空シリカ粒子Ｆｓ…に所定のバインダ成分を混合し、さらに、溶剤等により適切な濃度に希釈してコーティング液を生成する。得られたコーティング液は、スピンコート法，スプレー法，スクリーン印刷法等の所定のコーティング手法を利用することにより、第二膜層部３２の上面に塗布する。本実施形態では、スピンコート法を利用した。この際、目的の層厚が得られるように、回転速度や回転時間等を設定する。塗布が終了したなら、熱処理等により溶媒を揮発させることにより、図１に示す第一膜層部３１を形成することができる。
【００３３】
以上が、本実施形態に係る反射防止膜１の基本的な構造及び形成方法となる。したがって、第一膜層部３１，第二膜層部３２及び第三膜層部３３の物理膜厚ｄ１，ｄ２，ｄ３は、後述する設定例に従って設定し、各膜層部３１，３２，３３の形成時に膜厚を考慮した形成を行う。
【００３４】
次に、本実施形態に係る反射防止膜１のより具体的な構造となる各膜層部３１，３２，３３の成膜条件について説明する。
【００３５】
本実施形態に係る反射防止膜１は、三つの膜層部、即ち、第一膜層部３１，第二膜層部３２，第三膜層部３３からなる三層構造部３を有するため、この三層構造部３は、空気Ａ側から基材２側への屈折率をｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎｓとし、かつ空気Ａ側から基材２側における各膜層部３１，３２，３３の物理膜厚をｄ１，ｄ２，ｄ３としたとき、光Ｃの波長λが４００乃至７５０〔ｎｍ〕の範囲で、１．１＜ｎ１＜１．３となり、かつｎ１＜ｎ２＜ｎ３＜ｎｓとなることを前提にして、次の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）の全ての成膜条件を満たすように形成する。
（Ａ）            （ｎ１・ｄ１）／λ＝０．２５
（Ｂ）  ０．０１＜（ｎ２・ｄ２）／λ＜０．２５
（Ｃ）  ０．０５＜（ｎ３・ｄ３）／λ＜０．２５
【００３６】
この場合、（ｎ１・ｄ１）は第一膜層部３１の光学膜厚、（ｎ２・ｄ２）は第二膜層部３２の光学膜厚、（ｎ３・ｄ３）は第三膜層部３３の光学膜厚となる。また、（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）の全ての成膜条件を満たす代わりに、より簡易表現した次の（Ｘ）の成膜条件を満たすようにしてもよい。
（Ｘ）    ０．２＜（ｎ２・ｄ２＋ｎ３・ｄ３）／λ＜０．４
【００３７】
このような成膜条件を満たすことにより、基材２の屈折率ｎｓが１．５乃至２．０の範囲であって、光Ｃの入射角Ｑｉ（図１参照）が０°乃至１５°の範囲では、反射率を０．２５％以下にすることができる。即ち、光Ｃの入射角Ｑｉが１５°以下の狭い範囲では、反射率を０．２５％以下まで低減させることができる。
【００３８】
また、基材２の屈折率ｎｓが１．５乃至２．０の範囲であって、光Ｃの入射角Ｑｉが、０°乃至６３°の範囲では、反射率を２．０％以下にすることができる。即ち、反射率を２．０％以下に低減するという成膜条件を設定した場合、光Ｃの入射角Ｑｉを、６３°まで許容することができる。
【００３９】
以下、〔表１〕，〔表２〕，図２及び図３に示す具体的な設定例を参照し、上記成膜条件の有為性について検証する。
最初に、〔表１〕及び図２を参照し、入射角Ｑｉが１５°以下の狭い範囲について検証する。〔表１〕は、基材２の屈折率ｎｓをパラメータ、即ち、屈折率ｎｓを、「１．５」，「１．６」，「１．７」，「１．８」，「１．９」，「２．０」に設定した場合の各膜層部３１，３２，３３の屈折率ｎ１，ｎ２，ｎ３と、物理膜厚ｄ１，ｄ２，ｄ３の設定例を示す。なお、基材２の屈折率ｎｓは、使用するガラスの種類により選定できる。
【００４０】
【表１】
2016080943.tif 000003
【００４１】
〔表１〕において、例えば、基材２の屈折率ｎｓが１．５の場合、第一膜層部３１の設定項目は、次のようになる。なお、「層」欄における「３１」が第一膜層部３１を示している。この場合、「ｎ」欄における第一膜層部３１に対応するデータ１．２００は、第一膜層部３１の屈折率「ｎ１」の大きさを示す。また、「ｄ」欄における第一膜層部３１に対応するデータ１０２．１７８は、第一膜層部３１の物理膜厚「ｄ１」の大きさを示す。
【００４２】
一方、「ｎ・ｄ／λｋ」の項目は単位波長当たりの光学膜厚の大きさを示す。反射光を打消すには、第一膜層部３１に対応する「ｎ・ｄ／λｋ」のデータ（＝（Ａ））として、０．２５０００が必要になるため、第一膜層部３１に対応する「ｎ・ｄ／λｋ」のデータは０．２５０００の固定値として設定した。なお、第一膜層部３１に対応する「ｎ・ｄ／λｏ」の計算値は、０．２４５２３となるが、固定値（＝０．２５０００）を使用するため、修正したλｋ（＝４９０．４５３５）を使用して各「ｎ・ｄ／λｋ」を算出した。
【００４３】
そして、第一膜層部３１の屈折率「ｎ１」を、１．２００とし、第一膜層部３１の「ｎ・ｄ／λｋ」を、０．２５０００とした場合、第一膜層部３１の物理膜厚「ｄ１」及び他の膜層部３２，３３の各ディメンションは、例えば、コンピュータの演算処理により、その最適値を自動計算できる。この際、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３＜ｎｓの条件が考慮される。そして、得られた算出結果が〔表１〕となる。
【００４４】
〔表１〕から明らかなように、例えば、基材２の屈折率「ｎｓ」を１．７とした場合、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３＜ｎｓは、１．２００＜１．４６０＜１．６２０＜１．７となる。また、第二膜層部３２の「ｎ・ｄ／λｋ」は、０．２０８７１となり、０．０１＜（ｎ２・ｄ２）／λ＜０．２５（＝（Ｂ））の成膜条件を満たしている。さらに、第三膜層部３３の「ｎ・ｄ／λｋ」は、０．１７４５４となり、０．０５＜（ｎ３・ｄ３）／λ＜０．２５（＝（Ｃ））の成膜条件を満たしている。
【００４５】
他方、図２は、〔表１〕の設定結果に基づく反射防止膜１における基材２の屈折率ｎｓが「１．５」，「１．７」，「１．９」の場合の光Ｃの波長〔ｎｍ〕に対する光Ｃの入射角Ｑｉが０°と１５°における反射率〔％〕をシミュレーションしたものである。図２から明らかなように、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の成膜条件を満たす場合、光Ｃの入射角Ｑｉが０°乃至１５°では、波長４００〔ｎｍ〕と波長７００〔ｎｍ〕付近のいずれの波長においても反射率は０．２５％以下となる。即ち、光Ｃの入射角Ｑｉが１５°以下の狭い範囲では、反射率を０．２５％以下まで低減させることができる。なお、屈折率ｎｓが「１．６」，「１．８」，「２．０」の場合については図示を省略したが、いずれの場合も反射率が０．２５％以下となることを確認した。
【００４６】
次に、〔表２〕及び図３を参照し、光Ｃの入射角Ｑｉが６３°以下の比較的広い範囲について検証する。〔表２〕は、入射角Ｑｉが０°と６３°における反射率〔％〕が波長４００〔ｎｍ〕と波長７００〔ｎｍ〕のいずれの波長においても、反射率が２％以下となるようにした設定例を示す。
【００４７】
【表２】
2016080943.tif 000004
【００４８】
〔表２〕の設定項目も上述した〔表１〕と同じである。この場合も、反射光を打消すには、第一膜層部３１に対応する「ｎ・ｄ／λｋ」のデータ（＝（Ａ））として、０．２５０００が必要になるため、第一膜層部３１に対応する「ｎ・ｄ／λｋ」のデータは０．２５０００の固定値として設定した。なお、第一膜層部３１に対応する「ｎ・ｄ／λｏ」の計算値は、０．３５１４２となるが、固定値（＝０．２５０００）を使用するため、修正したλｋ（＝７０２．８３６９）を使用して各「ｎ・ｄ／λｋ」を算出した。
【００４９】
そして、第一膜層部３１の屈折率「ｎ１」を、１．２００とし、第一膜層部３１の「ｎ・ｄ／λｋ」を、０．２５０００とした場合、第一膜層部３１の物理膜厚「ｄ１」及び他の膜層部３２，３３の各ディメンションは、例えば、コンピュータの演算処理により、その最適値を自動計算できる。この際、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３＜ｎｓの条件が考慮される。そして、得られた算出結果が〔表２〕となる。
【００５０】
〔表２〕から明らかなように、例えば、基材２の屈折率「ｎｓ」を１．７とした場合、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３＜ｎｓは、１．２００＜１．４６０＜１．６２０＜１．７となる。また、第二膜層部３２の「ｎ・ｄ／λｋ」は、０．１７６０９となり、０．０１＜（ｎ２・ｄ２）／λ＜０．２５（＝（Ｂ））の成膜条件を満たしている。さらに、第三膜層部３３の「ｎ・ｄ／λｋ」は、０．１０００９となり、０．０５＜（ｎ３・ｄ３）／λ＜０．２５（＝（Ｃ））の成膜条件を満たしている。
【００５１】
他方、図３は、〔表２〕の設定結果に基づく反射防止膜１における基材２の屈折率ｎｓが「１．５」，「１．７」，「１．９」の場合の光Ｃの波長〔ｎｍ〕に対する光Ｃの入射角Ｑｉが０°と６３°における反射率〔％〕をシミュレーションしたものである。図３から明らかなように、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の成膜条件を満たす場合、光Ｃの入射角Ｑｉが０°乃至６３°では、波長４００〔ｎｍ〕と波長７００〔ｎｍ〕付近のいずれの波長においても反射率は２％以下となる。即ち、反射率を２％以下の条件にした場合、光Ｃの入射角Ｑｉとして概ね６３°程度まで許容することができる。なお、屈折率ｎｓが「１．６」，「１．８」，「２．０」の場合については図示を省略したが、いずれの場合も反射率が２％以下となることを確認した。
【００５２】
図４及び図５は、本実施形態に係る反射防止膜１と従来からの一般的な反射防止膜の反射防止効果を比較するための撮影画像写真を示す。いずれも暗室に設置したデジタルカメラにより、レンズ光軸に対して４５〔°〕の位置に照明灯を配した場合の撮影画像写真である。
【００５３】
図４は、本実施形態に係る反射防止膜１を適用したカメラレンズを用いた撮影画像である。図４から明らかなように、ゴースト・フレア現象の写り込みはほとんど発生していない。これに対して、比較例として示す図５は、従来の反射防止膜を有する一般市販レンズを用いた撮影画像であり、画像の右側位置には比較的大きなゴースト・フレア現象の発生を確認できる。
【００５４】
また、図６及び図７も、本実施形態に係る反射防止膜１と従来からの一般的な反射防止膜の反射防止効果を比較するためのデータである。いずれも比較的曲率が大きいレンズに反射防止膜を適用した場合におけるレンズの中心から径方向位置における反射率特性を示したものであり、Ｈｏは中心位置、Ｈ２は中心から半径の２割の距離だけ外方へオフセットした位置、Ｈ４は同４割の距離だけオフセットした位置、Ｈ６は同６割の距離だけオフセットした位置、Ｈ８は同８割の距離だけオフセットした位置、Ｈ９は同９割の距離だけオフセットした位置をそれぞ示す。
【００５５】
図７は、従来の反射防止膜を有する一般市販レンズのデータを示すが、図７から明らかなように、波長が５００〔ｎｍ〕付近を越えた波長領域ＨＡでは、全体に反射率が大きくなることに加え、レンズの位置により反射率のムラも大きくなる傾向がある。特に、レンズ周辺側の反射率は５〔％〕を越えてしまうなど、反射率はひじょうに大きくなる。
【００５６】
一方、図６は、本実施形態に係る反射防止膜１を有するレンズのデータを示す。図６から明らかなように、全体の反射率がひじょうに小さいとともに、レンズの位置による反射率のムラもほとんど発生しない。特に、波長が５００〔ｎｍ〕付近を越えた波長領域であっても、図７に示した従来データとは大きく異なり、全ての位置で反射率は０．３〔％〕以下の低い反射率に抑えられ、ひじょうに大きな低減効果を得ることができる。
【００５７】
このように、本実施形態に係る反射防止膜１によれば、実用帯域を考慮した、少なくとも４００〜７５０〔ｎｍ〕の波長域におけるゴースト・フレアを十分に低減することができ、従来の反射防止膜に対して、より広い波長域におけるゴースト・フレアを低減できるとともに、レンズに対する高性能化の要求や曲率が大きくなるなどのレンズ構造の多様化によるゴースト・フレアの低減に対する更なる要請にも十分に応えることができる。しかも、この場合であっても反射防止膜１における多層構造を三層に抑えることができる。
【００５８】
したがって、反射防止膜１を設けた基材２を備える光学素子Ｐ、具体的には、レンズやフィルタ等の光学素子Ｐに適用することにより、ゴースト・フレアの発生しない、よりグレードの高い各種カメラや各種レンズ（交換レンズ）を容易に得ることができる。
【００５９】
他方、図８及び図９には、図１に示した基本構造の実施形態に対して補助膜部４を追加した変更例を示す。図８（ａ）は、第二膜層部３２と第三膜層部３３間に比較的薄い補助膜部４を設けた構造を示すとともに、図８（ｂ）は、第一膜層部３１と第二膜層部３２間に比較的薄い補助膜部４を設けた構造を示す。
【００６０】
いずれの場合も、基本的には、各膜層部３１，３２，３３の相互間，又は第三膜層部３３と基材２間における少なくとも一つの界面に、屈折率をｎａとし、かつ物理膜厚をｄａとしたとき、ｎ１＜ｎａ，（ｎａ・ｄａ）／λ＜０．０７の成膜条件を満たす補助膜部４を設けている。
【００６１】
〔表３〕の（ａ）及び（ｂ）に、図４（ａ）及び（ｂ）に対応した設定例を示す。
【００６２】
【表３】
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【００６３】
〔表３〕の（ａ）及び（ｂ）は、前述した〔表１〕及び〔表２〕と同様のデータを示している。また、図９は、反射率を示しており、４００乃至７００〔ｎｍ〕の波長に対応する屈折率ｎｓが１．７の場合における１５°以下の反射率と６３°以下の反射率を示している。なお、補助膜部４は、特に、四層目を意味するものではなく、三層構造部３に対する補助的な層を意味する。例示の補助膜部４には、素材として、ＭｇＦ２を使用した。
【００６４】
表３及び図９から明らかなように、各膜層部３１，３２，３３の相互間，又は第三膜層部３３と基材２間における少なくとも一つの界面に、屈折率をｎａとし、かつ物理膜厚をｄａとしたとき、ｎ１＜ｎａ，（ｎａ・ｄａ）／λ＜０．０７の成膜条件を満たす補助膜部４を設けた場合であっても、基本となる三層構造部３の性能を損なうことがないなど、安定性の高い反射防止膜１を形成できる。
【００６５】
以上、変更例を含む好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値，手法（方法）等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００６６】
例えば、中空粒子Ｆ…は、ＳｉＯ２を用いた中空シリカ粒子Ｆｓ…を用いた場合を示したが、形成する素材はＳｉＯ２以外の素材、例えば、第二膜層部３２及び第三膜層部３３を形成した素材として例示した各種素材を用いることができるなど、他の素材の使用を排除するものではない。また、中空シリカ粒子Ｆｓ…の外径ｄｓは、４０乃至７５〔ｎｍ〕の範囲に選定することが望ましいが、この範囲を外れる場合を排除するものではない。特に、外径ｄｓやシェルの厚さは、使用する素材の種類等に応じて適宜選定できる。さらに、レンズＰｃはガラス製であってもよいしプラスチック製であってもよく、その素材は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る反射防止膜は、特に、デジタルカメラ用レンズをはじめ、フィルタやプリズム等の各種光学素子に利用できるとともに、反射防止の必要性のある表面を有する各種基材に利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１：反射防止膜，２：基材，２ｆ：基材の表面，３：三層構造部，３１：膜層部（第一膜層部），３２：膜層部（第二膜層部），３３：膜層部（第三膜層部），４：補助膜部，Ａ：空気，ｄ１：膜層部（第一膜層部）の物理膜厚，ｄ２：膜層部（第二膜層部）の物理膜厚，ｄ３：膜層部（第三膜層部）の物理膜厚，ｄｓ：中空シリカ粒子の外径，ｄａ：物理膜厚，Ｆ：中空粒子，Ｆｏ：中空部，Ｆｓ：中空シリカ粒子，Ｐ：光学素子，Ｐｃ：レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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【図５】
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