(57)【要約】【課題】製造時間や製造コストや総膜厚の増加を抑えつつ、良好な反射防止効果を奏する反射防止膜及びこれを有する光学部品を提供すること。【解決手段】基板２０側から順に第１層４０〜第５層８０を積層して成る反射防止膜３０であって、第１層４０は、屈折率が１．３０〜１．７５、物理膜厚が０〜２２０ｎｍであり、第２層５０は、屈折率が１．６０〜２．５０、物理膜厚が４〜１２０ｎｍであり、第３層６０は、屈折率が１．３０〜１．７５、物理膜厚が４〜１７０ｎｍであり、第４層７０は、屈折率が１．９０〜２．５０、物理膜厚が１０〜１６０ｎｍであり、第５層８０は、屈折率が１．３０〜１．５０、物理膜厚が８０〜１２０ｎｍである反射防止膜３０。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板側から順に第１層〜第５層を積層して成る反射防止膜であって、
第１層は、屈折率が１．３０〜１．７５、物理膜厚が０〜２２０ｎｍであり、
第２層は、屈折率が１．６０〜２．５０、物理膜厚が４〜１２０ｎｍであり、
第３層は、屈折率が１．３０〜１．７５、物理膜厚が４〜１７０ｎｍであり、
第４層は、屈折率が１．９０〜２．５０、物理膜厚が１０〜１６０ｎｍであり、
第５層は、屈折率が１．３０〜１．５０、物理膜厚が８０〜１２０ｎｍである
ことを特徴とする反射防止膜。
【請求項２】
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、ＷＯ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、及び、ＹＦ３から選択された少なくとも２種を混合した材料を、混合材料として規定した場合、
前記第１層及び前記第３層は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、ＭｇＯ、または、前記混合材料から成り、
前記第２層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、ＷＯ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、ＺｎＯ、または、前記混合材料から成り、
前記第４層は、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、ＷＯ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、ＺｎＯ、または、前記混合材料から成り、
前記第５層は、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｉＯ２、ＢａＦ２、ＹＦ３、または、前記混合材料から成る
ことを特徴とする請求項１に記載の反射防止膜。
【請求項３】
４３０〜６５０ｎｍの波長域における分光反射率が０．１％以下の反射防止効果を有す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１層〜前記第５層は、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング蒸着法、及び、ＣＶＤ法の群から選択される１つ以上の方法によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の反射防止膜。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の反射防止膜と、前記反射防止膜が形成された基板とを有することを特徴とする光学部品。
【請求項６】
前記基板の屈折率は、１．３〜２．４であることを特徴とする請求項５に記載の反射防止膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ、ビデオ、ＤＶＤ等の光学機器に搭載されるレンズ等の光学部品に適用される反射防止膜及びこれを有する光学部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より光学部品には、その用途により様々なコーティングが施されてきた。その中でも反射防止膜は最も一般的なコーティングであり、光学備品の表面反射率を低減するために多く用いられている。
【０００３】
すなわち、光学部品用の基板として一般に使用される光学ガラスＢＫ７（屈折率１．５２）を例に挙げると、入射光に対して片面で約４％、両面では約８％の反射損失があり、光学系においては、この反射が、光量損失やノイズや外光の写りこみといった様々な問題の発生原因となる。そのため、このような反射に起因した問題を解決するために反射防止膜が一般に用いられる。
【０００４】
通常、このような反射防止膜は、１〜４層構造で形成され、すなわち、基板上に単層膜を形成するか、基板上に高屈折率材料と低屈折率材料を交互に２層〜４層で積層することで形成され、これにより、薄膜による光の干渉作用を利用して反射防止効果を得ている。
【０００５】
ここで、一般的に用いられる４層構造の反射防止膜の構成の例を示す。
基板：ＢＫ７（屈折率１．５２）、第１層：（ＺｒＯ２、屈折率２．０５、物理膜厚２８．１ｎｍ）、第２層：（ＳｉＯ２、屈折率１．４６、物理膜厚２０．０ｎｍ）、第３層：（ＺｒＯ２、屈折率２．０５、物理膜厚７２．３ｎｍ）、第４層：（ＳｉＯ２、屈折率１．４６、物理膜厚９０．０ｎｍ）。
【０００６】
ところが、上述したような４層構造の反射防止膜では、４３０〜６５０ｎｍの波長域において分光反射率が０．５％以下程度と充分な低反射率を得ることができず、また、種々の屈折率を持つ基板に対して所望の反射率を得ることが難しいという欠点がある。
【０００７】
このような問題点を解決するためには、より多くの層から成る反射防止膜による反射防止処理が有効であり、このような反射防止膜の一例として、特許文献１〜３に記載の反射防止膜が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０５−００２１０１号公報
【特許文献２】特開昭５９−２０８５０１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１４１３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２では、５層の反射防止膜が開示されており、特に４００〜４５０ｎｍの範囲の反射率を落とすことができると記載されている。しかしながら、より広い可視域４３０〜６５０ｎｍの範囲では、充分な低反射率を得ることができないという問題がある。また、第１層にＭｇＦ２膜を使用しているが、フッ化物膜はプラズマ耐性が低く、フッ化物膜上へのアシスト成膜の妨げとなり、最終層以外への使用は機械特性を劣化させる原因となる。
【００１０】
また、特許文献３では、ＳｉＯ２／ＴｉＯ２の交互層で１１層の反射防止膜が開示されているが、層数が１１層と多く、総膜厚も５００〜６３０ｎｍと厚いため、実際の製造において成膜時間が長く、多大な製造コストを必要とするという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、製造時間や製造コストや総膜厚の増加を抑えつつ、良好な反射防止効果を奏する反射防止膜及びこれを有する光学部品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の反射防止膜は、基板側から順に第１層〜第５層を積層して成る反射防止膜であって、第１層は、屈折率が１．３０〜１．７５、物理膜厚が０〜２２０ｎｍであり、第２層は、屈折率が１．６０〜２．５０、物理膜厚が４〜１２０ｎｍであり、第３層は、屈折率が１．３０〜１．７５、物理膜厚が４〜１７０ｎｍであり、第４層は、屈折率が１．９０〜２．５０、物理膜厚が１０〜１６０ｎｍであり、第５層は、屈折率が１．３０〜１．５０、物理膜厚が８０〜１２０ｎｍであることにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明の光学部品は、前記反射防止膜と、前記反射防止膜が形成された基板とを有することにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１層を、屈折率：１．３０〜１．７５、物理膜厚：０〜２２０ｎｍ、第２層を、屈折率：１．６０〜２．５０、物理膜厚：４〜１２０ｎｍ、第３層を、屈折率：１．３０〜１．７５、物理膜厚：４〜１７０ｎｍ、第４層を、屈折率：１．９０〜２．５０、物理膜厚：１０〜１６０ｎｍ、第５層を、屈折率：１．３０〜１．５０、物理膜厚：８０〜１２０ｎｍで形成することにより、層数を少なく抑えて、製造時間や製造コストや総膜厚の増加を抑えつつ、良好な反射防止効果を奏することができ、特に、４３０〜６５０ｎｍの波長域における分光反射率を０．１％以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の光学部品の構成例を示す断面図。
【図２】第１実施例の解析結果を示す表及びグラフ。
【図３】第２実施例の解析結果を示す表及びグラフ。
【図４】第３実施例の解析結果を示す表及びグラフ。
【図５】第４実施例の解析結果を示す表及びグラフ。
【図６】第５実施例の解析結果を示す表及びグラフ。
【図７】第６実施例の解析結果を示す表及びグラフ。
【図８】第７実施例の解析結果を示す表及びグラフ。
【図９】第７実施例の計測結果を示す表及びグラフ。
【図１０】比較例の解析結果を示す表及びグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の光学部品を、添付の図面を用いて以下に説明する。
【００１６】
光学部品１０は、カメラ、ビデオ、ＤＶＤ等の光学機器に搭載されるレンズ等として構成され、図１に示すように、基板２０と、基板２０の片面に形成された反射防止膜３０とから構成されている。
【００１７】
基板２０は、屈折率が１．３〜２．４の値を示すものであり、このような基板２０の材料の例としては、ＢＫ７（屈折率１．５２）、合成石英ガラス（屈折率１．４６）、サファイアガラス（屈折率１．７７）、ＬｉＮｂＯ３（屈折率２．２）等が挙げられる。
【００１８】
反射防止膜３０は、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法（ＩＡＤ）、イオンプレーティング蒸着法（ＩＰ）、及び、ＣＶＤ法の群から選択される１つ以上の方法によって、図１に示すように、基板２０側から順に第１層４０〜第５層８０を積層することで構成される。
【００１９】
第１層４０は、屈折率が１．３０〜１．７５、物理膜厚が０〜２２０ｎｍとなるように形成され、第１層４０の材料としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、ＭｇＯ、または、下記の混合材料が挙げられる。
【００２０】
ここで、本明細書で用いられる「混合材料」とは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、ＷＯ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、及び、ＹＦ３から選択された少なくとも２種を混合した材料のことを意味する。
【００２１】
第２層５０は、屈折率が１．６０〜２．５０、物理膜厚が４〜１２０ｎｍとなるように形成され、第２層５０の材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、ＷＯ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、ＺｎＯ、または、前記混合材料が挙げられる。
【００２２】
第３層６０は、屈折率が１．３０〜１．７５、物理膜厚が４〜１７０ｎｍとなるように形成され、第３層６０の材料としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、ＭｇＯ、または、前記混合材料が挙げられる。
【００２３】
第４層７０は、屈折率が１．９０〜２．５０、物理膜厚が１０〜１６０ｎｍとなるように形成され、第４層７０の材料としては、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、ＷＯ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、ＺｎＯ、または、前記混合材料が挙げられる。
【００２４】
第５層８０は、屈折率が１．３０〜１．５０、物理膜厚が８０〜１２０ｎｍとなるように形成され、第５層８０の材料としては、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｉＯ２、ＢａＦ２、ＹＦ３、または、前記混合材料が挙げられる。
【００２５】
なお、図１に示す例では、反射防止膜３０の表面に何らの層を形成していないが、反射防止膜３０の表面に、サイトップ（登録商標、旭硝子（株）製）、パリレン、ポリパラキシリレン、テフロン(登録商標)、ポリエチレン、ダイヤモンドライクカーボン等から成る層を更に形成してもよい。
【００２６】
このようにして得られた光学部品１０では、４３０〜６５０ｎｍの波長域における分光反射率が０．１％以下の反射防止効果を有する。
【実施例】
【００２７】
以下に、本発明の複数の実施例について、図面に基づいて説明する。下記の各実施例は、基板２０及び各層４０〜８０の材料設計を様々に変更し、解析を行うことにより、４３０〜６５０ｎｍの波長域において分光反射率が０．１％以下になるように、各層４０〜８０の物理膜厚を最適化したものである。
【００２８】
［実施例１］
まず、本発明の第１実施例について、図２に基づいて以下に説明する。
【００２９】
第１実施例では、基板２０をＢＫ７（屈折率１．５２）を材料として設計し、第１層４０の材料をＡｌ２Ｏ３（屈折率１．６５）とし、第２層５０の材料をＬａ２Ｏ３及びＴｉＯ２の混合物（屈折率２．０）とし、第３層６０の材料をＡｌ２Ｏ３（屈折率１．６５）とし、第４層７０の材料をＴａ２Ｏ５（屈折率２．２）とし、第５層８０の材料をＭｇＦ２（屈折率１．３８）として設計した。
【００３０】
そして、この第１実施例の光学部品１０では、第１層４０の物理膜厚を７４．７ｎｍで設計し、第２層５０の物理膜厚を１１４．８ｎｍで設計し、第３層６０の物理膜厚を１３２．２ｎｍで設計し、第４層７０の物理膜厚を１１０．２ｎｍで設計し、第５層８０の物理膜厚を９１ｎｍで設計した場合に、４３０〜６５０ｎｍの波長域において、分光反射率が０．１％以下の値を示すことが確認された。
【００３１】
［実施例２］
次に、本発明の第２実施例について、図３に基づいて以下に説明する。
【００３２】
第２実施例では、基板２０を合成石英ガラス（屈折率１．４６）を材料として設計し、第１層４０〜第５層８０の材料を第１実施例と同様に設計した。
【００３３】
そして、この第２実施例の光学部品１０では、第１層４０の物理膜厚を７２ｎｍで設計し、第２層５０の物理膜厚を１１１．６ｎｍで設計し、第３層６０の物理膜厚を１３８．１ｎｍで設計し、第４層７０の物理膜厚を１１１ｎｍで設計し、第５層８０の物理膜厚を９０ｎｍで設計した場合に、４３０〜６５０ｎｍの波長域において、分光反射率が０．１％以下の値を示すことが確認された。
【００３４】
［実施例３］
次に、本発明の第３実施例について、図４に基づいて以下に説明する。
【００３５】
第３実施例では、基板２０をサファイアガラス（屈折率１．７７）を材料として設計し、第１層４０〜第５層８０の材料を第１実施例と同様に設計した。
【００３６】
そして、この第３実施例の光学部品１０では、第１層４０の物理膜厚を１５２ｎｍで設計し、第２層５０の物理膜厚を１１５ｎｍで設計し、第３層６０の物理膜厚を１２７．７ｎｍで設計し、第４層７０の物理膜厚を１１０．７ｎｍで設計し、第５層８０の物理膜厚を９１．７ｎｍで設計した場合に、４３０〜６５０ｎｍの波長域において、分光反射率が０．１％以下の値を示すことが確認された。
【００３７】
［実施例４］
次に、本発明の第４実施例について、図５に基づいて以下に説明する。
【００３８】
第４実施例では、基板２０をＬｉＮｂＯ３結晶（屈折率２．２）を材料として設計し、第１層４０〜第５層８０の材料を第１実施例と同様に設計した。
【００３９】
そして、この第４実施例の光学部品１０では、第１層４０の物理膜厚を０ｎｍで設計し、第２層５０の物理膜厚を７４ｎｍで設計し、第３層６０の物理膜厚を１６７ｎｍで設計し、第４層７０の物理膜厚を１２１．５ｎｍで設計し、第５層８０の物理膜厚を９５．８ｎｍで設計した場合に、４３０〜６５０ｎｍの波長域において、分光反射率が０．１％以下の値を示すことが確認された。
【００４０】
［実施例５］
次に、本発明の第５実施例について、図６に基づいて以下に説明する。
【００４１】
第５実施例では、基板２０をＢＫ７（屈折率１．５２）を材料として設計し、第１層４０の材料をＳｉＯ２（屈折率１．４６）とし、第２層５０の材料をＡｌ２Ｏ３（屈折率１．６５）とし、第３層６０の材料をＳｉＯ２（屈折率１．４６）とし、第４層７０の材料をＴａ２Ｏ５（屈折率２．２）とし、第５層８０の材料をＭｇＦ２（屈折率１．３８）として設計した。
【００４２】
そして、この第５実施例の光学部品１０では、第１層４０の物理膜厚を９１ｎｍで設計し、第２層５０の物理膜厚を４８．２ｎｍで設計し、第３層６０の物理膜厚を２３．３ｎｍで設計し、第４層７０の物理膜厚を１２１．５ｎｍで設計し、第５層８０の物理膜厚を９４ｎｍで設計した場合に、４３０〜６５０ｎｍの波長域において、分光反射率が０．１％以下の値を示すことが確認された。
【００４３】
［実施例６］
次に、本発明の第６実施例について、図７に基づいて以下に説明する。
【００４４】
第５実施例では、基板２０をＢＫ７（屈折率１．５２）を材料として設計し、第１層４０の材料をＳｉＯ２（屈折率１．４６）とし、第２層５０の材料をＴｉＯ２（屈折率２．４５）とし、第３層６０の材料をＳｉＯ２（屈折率１．４６）とし、第４層７０の材料をＴｉＯ２（屈折率２．４５）とし、第５層８０の材料をＳｉＯ２（屈折率１．４６）として設計した。
【００４５】
そして、この第６実施例の光学部品１０では、第１層４０の物理膜厚を３０．５ｎｍで設計し、第２層５０の物理膜厚を１２．４ｎｍで設計し、第３層６０の物理膜厚を３８．４ｎｍで設計し、第４層７０の物理膜厚を１１３ｎｍで設計し、第５層８０の物理膜厚を８９．７ｎｍで設計した場合に、４３０〜６５０ｎｍの波長域において、分光反射率が０．１％以下の値を示すことが確認された。
【００４６】
［実施例７］
次に、本発明の第７実施例について、図８に基づいて以下に説明する。
【００４７】
第７実施例では、基板２０をＢＫ７（屈折率１．５２）を材料として設計し、第１層４０の材料をＳｉＯ２（屈折率１．４６）とし、第２層５０の材料をＴａ２Ｏ５（屈折率２．２）とし、第３層６０の材料をＳｉＯ２（屈折率１．４６）とし、第４層７０の材料をＴａ２Ｏ５（屈折率２．２）とし、第５層８０の材料をＭｇＦ２（屈折率１．３８）として設計した。
【００４８】
そして、この第７実施例の光学部品１０では、第１層４０の物理膜厚を８０．２ｎｍで設計し、第２層５０の物理膜厚を１１ｎｍで設計し、第３層６０の物理膜厚を４６．５ｎｍで設計し、第４層７０の物理膜厚を１２４．８ｎｍで設計し、第５層８０の物理膜厚を９５ｎｍで設計した場合に、４３０〜６５０ｎｍの波長域において、分光反射率が０．１％以下の値を示すことが確認された。
【００４９】
また、上述した第７実施例においては、上記の条件で、真空蒸着法によって光学部品１０を実際に形成し、分光反射率を測定した。この測定結果を示す図９のグラフから分かるように、解析結果と測定結果との間には殆ど差が見られず、４３０〜６５０ｎｍの波長域において、分光反射率が０．１％以下の値を示すことが確認された。
【００５０】
［比較例］
次に、本発明の比較例について、図１０に基づいて以下に説明する。
【００５１】
この比較例では、一般的な４層構造の反射防止膜３０、すなわち、基板２０をＢＫ７（屈折率１．５２）を材料として設計し、第１層４０の材料をＴｉＯ２及びＺｒＯ２の混合物（屈折率２．０５）とし、第２層５０の材料をＳｉＯ２（屈折率１．４６）とし、第３層６０の材料をＴｉＯ２及びＺｒＯ２の混合物（屈折率２．０５）とし、第４層７０の材料をＳｉＯ２（屈折率１．４６）とした場合の反射防止膜３０について解析を行うことにより、４３０〜６５０ｎｍの波長域における分光反射率が低くなるように、各層４０〜７０の物理膜厚を最適化したものである。
【００５２】
そして、この比較例の解析結果から、４３０〜６５０ｎｍの波長域において、分光反射率を０．１％以下に抑えることができないことが分かった。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ・・・  光学部品
２０  ・・・  基板
３０  ・・・  反射防止膜
４０  ・・・  第１層
５０  ・・・  第２層
６０  ・・・  第３層
７０  ・・・  第４層
８０  ・・・  第５層
【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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