(57)【要約】【課題】撥水性、撥油性、防汚性等の機能を付与した高性能な反射防止膜を得る。【解決手段】ガラスから成る基板１上に、１層目として無機系酸化膜２を成膜する。この無機系酸化膜２上の２層目には、無機系酸化膜３を成膜する。無機系酸化膜３上の３層目には、無機系被膜４のフッ化化合物として、ＭｇＦ2膜を成膜する。更に、最表層の最も外気側に位置する４層目には、有機系被膜５としてフッ素含有有機化合物を成膜することにより、４層構造から成る多層膜６を形成する。最表層に有機系被膜５として、フッ素含有有機化合物を成膜することにより、撥水性、撥油性、防汚性等の機能を付与した高性能な反射防止膜を形成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に屈折率が異なる２種以上の材料を２層以上に成膜した反射防止膜において、最も外気側に成膜する層を有機系被膜とし、外気側から２層目に成膜する層をフッ化化合物から成る無機系被膜とすることを特徴とする反射防止膜。
【請求項２】
４３０〜６３０ｎｍの波長帯域において、分光反射率が０．２％以下であり、４層以上で構成す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】
前記フッ化化合物はＭｇＦ2から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射防止膜。
【請求項４】
前記有機系被膜はフッ素含有有機化合物であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の反射防止膜。
【請求項５】
請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載の反射防止膜を、最も外気側の光学部材の表面に設けたことを特徴とする撮影レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の光学部材に用いる反射防止膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビカメラやビデオカメラ、写真カメラの撮影レンズ等の光学部材の両面又は片面には、透過光量を上げると共に不要光によるゴーストやフレアを回避するための反射防止膜が成膜されている。これらの反射防止膜は高屈折率と低屈折率の無機系誘電体材料が交互に成膜されており、最表層には反射防止効果を向上させるために、低屈折率の無機系誘電体材料が使用されている。また、低屈折率の無機系誘電体材料として、ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）やＳｉＯ2（二酸化珪素）が使われている。
【０００３】
例えば、雨の中で使用する監視カメラや、お天気カメラのように常時屋外に設置されている場合には、光学部材の表面が水滴や塵埃に晒されるため、特に最表層に施されている反射防止膜の反射防止性能が劣化し易い。このような場合には、汚染された部分を布や紙で拭き取ったり、ワイパ機構を持たせたりして、汚染を除去する方法が知られている。
【０００４】
しかし、反射防止膜を構成する誘電体膜は、表面の摩擦抵抗が大きいため、汚染を完全に除去することは極めて困難であり、拭きむらが発生して著しく光学特性が劣化し、反射防止性能が失われるという問題を有している。
【０００５】
そこで、汚れや水滴が容易に除去できる反射防止膜が要求されており、従来から無機系誘電体膜上に有機系被膜を形成することにより、撥水性、撥油性、防汚性等の機能を向上させることが広く知られている。
【０００６】
特許文献１においては、防汚光学部品の製造方法として、防汚層を形成する基板最表面の反射防止膜は、ＳｉＯ2を主成分とする層であることが開示されている。
【０００７】
また、特許文献２においては、有機系被膜を無機コート膜上に形成する表面処理方法において、無機コート層の最表層がＳｉＯ2から成る反射防止膜であることが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３０１２０８号公報
【特許文献２】特開平６−３４０９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２に記載されているような有機系被膜の下層膜として、ＳｉＯ2膜を使用した場合には、メガネレンズ等の反射防止効果としては特に問題のない性能が得られる。
【００１０】
しかし、撮影レンズに使用される反射防止膜としては、反射防止の効果は不十分であり、ゴーストやフレアの原因となり、満足できるほどの十分な性能は得られない。
【００１１】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、高性能な撥水性、撥油性、防汚性等の機能を有する反射防止膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る反射防止膜の技術的特徴は、基板の上に屈折率が異なる２種以上の材料を２層以上に成膜した反射防止膜において、最も外気側に成膜する層を有機系被膜とし、外気側から２層目に成膜する層をフッ化化合物から成る無機系被膜とすることにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撥水性、撥油性、防汚性等の機能を有しつつも、透過光量が高い反射防止膜が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本実施例１における反射防止膜の膜構成図を示しており、先ずｄ線屈折率１．５２のガラスから成る基板１の上に、１層目としてｄ線屈折率１．６３で光学的膜厚が１１３ｎｍの無機系酸化膜２を成膜する。この無機系酸化膜２上の２層目には、ｄ線屈折率２．１０で光学的膜厚が２４３ｎｍの無機系酸化膜３を成膜する。
【００１６】
そして、無機系酸化膜３上の３層目には、無機系被膜４のフッ化化合物として、ｄ線屈折率１．３８で光学的膜厚が１１５ｎｍのＭｇＦ2膜を成膜する。更に、最表層の最も外気側に位置する４層目には、有機系被膜５としてｄ線屈折率１．３６で光学的膜厚が１０ｎｍのフッ素含有有機化合物を成膜することにより、４層構造から成る多層膜６を形成する。
【００１７】
無機系被膜４のフッ化化合物の屈折率と有機系被膜５の屈折率差は０．０２である。有機系被膜５の屈折率が無機系被膜４のフッ化化合物の屈折率よりも高くなってしまうと反射防止性能が悪化してしまうため、０．１以下の屈折率差であることが望ましい。有機系被膜５は膜厚を厚くし過ぎた場合には、表面が白濁して機能が損なわれるため、１０ｎｍ程度の膜厚が望ましい。
【００１８】
フッ素含有有機化合物としては、特許文献３に記載されているジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、ジフェニルビニルジクロロシランなどのハロゲン化シラン化合物が適用可能である。また、特許文献４に記載されているジメチルジエトキシシラン、ジメトキシメチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシラン、などのアルコキシシラン化合物も適用可能である。更に、特許文献５に記載されているビス（ジメチルアミノ）メチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、１，１，３，３，５，５，７，７−オクチルメチルシクロテトラシラザンなどのアミノシラン化合物も適用可能である。また、特許文献６に記載されているフッ素含有アミノシラン化合物も適用可能である。これらのフッ素含有有機化合物については、撥水性、撥油性、防塵性等の機能を付与し得るものであれば、特に限定されることはない。
【００１９】
【特許文献３】特開昭６３−１６９１０２号公報
【特許文献４】特開昭６２−１７８９０３号公報
【特許文献５】特開昭６２−２４７３０２号公報
【特許文献６】特開昭６２−２９６００２号公報
【００２０】
なお、無機系酸化膜２、３及び無機系被膜４の成膜条件としては、成膜温度を２００℃以上で真空蒸着方法を用いて成膜し、最表層の有機系被膜５のフッ素含有有機化合物は１００℃以下の低温で成膜する。
【００２１】
図２は上述の方法により成膜した反射防止膜の反射特性のグラフ図を示しており、４３０〜６３０ｎｍの波長帯域において、分光反射率が０．２％以下の高性能な反射防止膜が実現できることが確認できた。
【００２２】
本実施例では、反射防止特性の範囲を４３０〜６３０ｎｍとしているが、この帯域に限定されるものではなく、上述の光学的膜厚を変化させることにより、短波長側又は長波長側に移動可能であり、同程度の反射防止効果を得ることができる。
【００２３】
また、本実施例においては、反射防止膜である多層膜６は屈折率が異なる４種類の材料を４層に成膜したが、４層に限定されるものではなく、４層以上に成膜することも可能である。
【００２４】
そして、最表層に有機系被膜５として、フッ素含有有機化合物が成膜することにより、撥水性、撥油性、防汚性等の機能、例えば水との接触角が９０度以上、転落角が２８度以下の機能を付与した高性能な反射防止膜が得られる。
【実施例２】
【００２５】
図３は実施例２における反射防止膜の膜構成図を示している。本実施例においては、先ずｄ線屈折率１．８０のガラスレンズ等の基板１１の上に、１層目としてｄ線屈折率１．６３で光学的膜厚が２４６ｎｍの無機系酸化膜１２を成膜する。この無機系酸化膜１２上の２層目には、ｄ線屈折率２．１０で光学的膜厚が２４７ｎｍの無機系酸化膜１３を成膜する。
【００２６】
そして、無機系酸化膜１３上の３層目に無機系被膜１４のフッ化化合物として、ｄ線屈折率１．３８で光学的膜厚が１２１ｎｍのＭｇＦ2膜を成膜する。更に、最表層の最も外気側に位置する４層目には、有機系被膜１５として、ｄ線屈折率１．３６で光学的膜厚が１０ｎｍのフッ素含有有機化合物を成膜することにより４層構造から成る多層膜１６を形成する。なお、無機系酸化膜１２、１３、無機系被膜１４、有機系被膜１５の成膜方法及び成膜温度は実施例１と同様である。
【００２７】
図４は上述の方法により成膜した反射防止膜の反射特性のグラフ図を示しており、４２０〜６５０ｎｍの波長帯域において分光反射率が０．２％以下の高性能な反射防止膜が実現できる。
【００２８】
本実施例においても、反射防止特性の範囲を短波長側又は長波長側に移動可能である。反射防止膜である多層膜１６は４層に限定されるものではない。
【実施例３】
【００２９】
図５は実施例３における反射防止膜の膜構成図を示している。本実施例においては、ｄ線屈折率１．５２のガラスレンズ等の基板２１の上に、１層目として無機系被膜２２のフッ化化合物として、ｄ線屈折率１．３８で光学系膜厚が１２０ｎｍのＭｇＦ2膜を成膜する。そして、この無機系被膜２２上に２層目の有機系被膜２３として、ｄ線屈折率が１．３６で光学的膜厚は１０ｎｍのフッ素含有有機化合物を成膜することにより２層構造から成る多層膜２４を形成する。
【００３０】
無機系被膜２２であるＭｇＦ2は、真空蒸着方法において成膜温度を２００℃以上で成膜し、有機系被膜２３のフッ素含有有機化合物は１００℃以下の低温条件で成膜する。
【００３１】
図６は上述の方法により成膜した反射防止膜の反射特性のグラフ図を示しており、波長４００〜７００ｎｍの範囲で分光反射率が２．０％以下で、５２０ｎｍの波長帯域において１．３％以下と良好な反射防止膜が得られている。なお、本実施例においては、最も反射の少ない波長帯域を５２０ｎｍ程度としているが、上述のように光学的膜厚を変化させることにより、最小反射率波長域を変えることも可能である。更に、反射防止膜である多層膜２４は２層構造に限定されることはなく、２種以上の材料を２層以上に積層することによっても得られる。
【実施例４】
【００３２】
図７は実施例４における反射防止膜の膜構成図を示している。本実施例においては、ｄ線屈折率１．８１のガラスレンズ等の基板３１の上に、１層目の無機系被膜３２のフッ化化合物として、ｄ線屈折率１．３８で光学的膜厚が１２０ｎｍのＭｇＦ2膜を成膜する。そして、この無機系被膜３２上に２層目の有機系被膜３３として、ｄ線屈折率１．３６で光学的膜厚１０ｎｍのフッ素含有有機化合物を成膜することにより、２層構造から成る多層膜３４を形成する。
【００３３】
図８は上述の方法により成膜した反射防止膜の反射特性のグラフ図を示しており、５２０ｎｍの波長帯域において、分光反射率が０．１％以下と良好な反射防止膜が得られている。
【００３４】
本実施例においては最も反射の少ない波長帯域を５２０ｎｍ程度としているが、上述の光学的膜厚を変化させることにより、最小反射率波長域を変えることもできる。
【実施例５】
【００３５】
図９は屋外で使用されるお天気カメラ等のパン、チルト機構を持つ撮影システムの正面図を示している。撮影レンズ４１は光学部材として保護ガラス４２を備え、保護ガラス４２の表面には、上述の実施例による反射防止膜が施されている。また、保護ガラス４２上を水滴除去機構としてワイパ４３が動作するようにされている。
【００３６】
本実施例においては、雨に濡れることにより保護ガラス４２の表面に水滴が付着した場合や、塵埃等が付着した場合には、外部からの遠隔操作によりワイパ４３が稼働し、水滴や汚れを除去することができる。
【００３７】
従来例のように、最表層に無機系被膜が形成されている場合には、表面の摩擦抵抗が大きいため、ワイパ４３によっても水滴や汚れを完全に除去することはできない。更に、ワイパ４３のブレードが摩耗し、反射防止膜が剥がれ、反射防止性能が低下するのみならず、光学性能にも影響を与えることになる。
【００３８】
本実施例においては、保護ガラス４２の外気側である最表層に、フィルタとして実施例１〜４の反射防止膜に施すことにより、水の接触角が例えば９０度以上と大きくなり、転落角が例えば２８度以下と小さくなるため、水滴が付着し難くなる。更に、汚れの付着力も低下し、表面の摩擦抵抗も小さくなるため、ワイパ４３により水滴や汚れが簡単に除去できる。
【００３９】
また、ワイパ４３に対する摩擦力も弱まるため、反射防止膜を剥離することもなく、良好な光学性能を維持することができるだけでなく、ワイパ４３の駆動機構の簡易化、モータの省電力化にも効果がある。
【実施例６】
【００４０】
図１０は撮影レンズ鏡筒の部分断面図を示している。鏡筒５１には光学部材としてレンズ５２が組み込まれ、レンズ５２はねじ状の抑え環５３により鏡筒５１に保持されている。その際に、鏡筒５１とレンズ面の接触抵抗が大きいと、レンズ５２に偏心やレンズ面の歪みが生じ、光学性能が劣化することがある。
【００４１】
レンズ５２の外気側の表面に、実施例１〜４の反射防止膜５４を成膜すると、組み込み時に塵埃や汚れが付着しても、レンズクリーニング紙に溶剤を含ませて拭くことにより、容易に塵埃等を除去することができる。
【００４２】
従来においては、レンズ５２の表面の摩擦抵抗が大きいと、拭きむらが残り完全に汚れを除去できなかった。しかし、本実施例６によれば、組み込み時の汚れ除去の拭きむらを防止するだけではなく、摩擦抵抗が小さいため、レンズの偏心や歪みを小さくすることができ、高い光学性能を維持することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
反射防止機能を有する光学系に対し、防汚耐久性向上に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例１の反射防止膜の膜構成図である。
【図２】実施例１の分光反射特性のグラフ図である。
【図３】実施例２の反射防止膜の膜構成図である。
【図４】実施例２の分光反射特性のグラフ図である。
【図５】実施例３の反射防止膜の膜構成図である。
【図６】実施例３の分光反射特性のグラフ図である。
【図７】実施例４の反射防止膜の膜構成図である。
【図８】実施例４の分光反射特性のグラフ図である。
【図９】撮影システムの正面図である。
【図１０】撮影レンズの鏡筒の部分断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１１、２１、３１  基板
２、３、１２、１３  無機系酸化膜
４、１４、２２、３２  無機系被膜
５、１５、２３、３３  有機系被膜
６、１６、２４、３４  多層膜
４１  撮影レンズ
４２  保護ガラス
４３  ワイパ
５１  鏡筒
５２  レンズ
５３  抑え環
５４  反射防止膜
【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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