JP4612827B2

JP4612827B2 - 反射防止膜

Info

Publication number: JP4612827B2
Application number: JP2004309649A
Authority: JP
Inventors: 光治沢村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: JP2006119525A

Description

本発明はカメラレンズ等の表面に設けられる反射防止膜の膜構成に関するものであって、特にはスパッタ法を用いて形成するカラーバランス調整用の反射防止膜に関するものである。

従来、カメラレンズ等の硝材の表面に設けられる反射防止膜としては、ＭｇＦ２単層膜、空気側の最終層にＭｇＦ２膜を設けた多層反射防止膜がよく知られている。多層反射防止膜は、可視域で単層膜よりも反射防止性能に優れ、カメラの鏡筒内のレンズ面に多用されるが、全てのレンズ面に多層反射防止膜を設けるとレンズ全体の透過光のカラーバランス（色味）が偏ってしまい、そのためにカラーバランス調整用としてＭｇＦ２単層膜が用いられる。又、ＭｇＦ２単層膜は曲率の強いレンズ形状で発生する膜厚ムラに依存する反射光の色味の変化が目立たないという利点も有する。従って、一方の片面が多層反射防止膜、他の片面がＭｇＦ２単層膜を有するレンズが必要となっている。

通常、前記のレンズへの反射防止膜の加工には、多層反射防止膜の最終層がＭｇＦ２膜であるため、多層反射防止膜が加工できる蒸着装置（アシストも含む）が使用される。しかしながら、多層反射防止膜の加工に限っては、スパッタ法でも行われており、例えば特許文献１、特許文献２が上げられる。共に、高屈折率膜と低屈折率膜で構成される５層、又は６層からなる多層反射防止膜である。スパッタ法の場合、良質なＭｇＦ２膜を蒸着法と同等のコストで得るのは困難なため、多層反射防止膜の最終層はＳｉＯ２膜で構成されている。
特公平７−１１１４８２号公報特許第２５６６６３４号公報

しかしながら、前記従来例では、レンズの一方の片面の多層反射防止膜をスパッタ法を用いて加工する場合、他の片面のＭｇＦ２単層膜を加工するためには、蒸着法を用いねばならなく、片面ごとに異なる装置を用いるため、コスト上不利という問題点が有った。

又他の片面のＭｇＦ２単層膜を加工するためにスパッタ法を用いるとすると、良質なＭｇＦ２膜を得るにはフッ素ガス雰囲気中でのスパッタが必要となり、安定性、排ガス処理等歩留まり、コスト上不利という問題点が有った。

又他の片面のＭｇＦ２単層膜に換えてスパッタ法を適用できるＳｉＯ２単層膜を用いた場合、ＭｇＦ２膜よりも屈折率が高いため、反射防止効果、カラーバランス調整用としては不十分であるという問題点が有った。

本発明の目的は、一方の片面が多層反射防止膜特性、他の片面がＭｇＦ２の単層膜特性を必要とするレンズを加工する場合、スパッタ法のみを用いて両面加工が可能な、ＭｇＦ２の単層膜特性を有する多層反射防止膜を提供することにある。

前記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、反射防止膜の基準波長をλ０とした時、λ０における屈折率が２．１以上の高屈折率膜（ｎＨ）と１．６５以下の低屈折率膜（ｎＬ）の交互層で構成される６層の反射防止膜において、
空気側最終層がＳｉＯ２膜で形成され、可視域（４０５〜７００ｎｍ）の基準波長λ０に対して各層のλ０における光学膜厚（ｎＨ＊ｄ、ｎＬ＊ｄ）が基板側から、
０．１１≧ｎＨ＊ｄ１／λ０≧０．０１
０．２６≧ｎＬ＊ｄ２／λ０≧０．０５
０．２３≧ｎＨ＊ｄ３／λ０≧０．０３
０．２１≧ｎＬ＊ｄ４／λ０≧０．０４
０．２２≧ｎＨ＊ｄ５／λ０≧０．０３
０．３８≧ｎＬ＊ｄ６／λ０≧０．２６……（１１）
（１１）式を満たし、且つ
０．９４≧総光学膜厚／λ０≧０．８……（１２）
（１２）式を満たし、且つ
可視域（４０５〜７００ｎｍ）の各波長の反射率をＲ（λ）、同一基準波長λ０の単層ＭｇＦ２膜の各波長の反射率をＲ単（λ）とした時、
｜Ｒ（λ）−Ｒ単（λ）｜≦０．４％……（１３）
を満たすことを特徴とする。

前記構成において、本発明は、カラーバランス調整用反射防止膜として単層ＭｇＦ２膜と同等の効果を示す。（１）式において０．３％を超える特性の場合は、単層ＭｇＦ２膜と色味が異なり、特に光線の入射角が大きくなると色味（反射率）の変化が大きくなり好ましくない。

本出願に係る第２の発明は、反射防止膜の基準波長をλ０とした時、λ０における屈折率が２．１以上の高屈折率膜（ｎＨ）と１．６５以下の低屈折率膜（ｎＬ）の交互層で構成される７層の反射防止膜において、
空気側最終層がＳｉＯ２膜で形成され、可視域（４０５〜７００ｎｍ）の基準波長λ０に対して、各層のλ０における光学膜厚（ｎＨ＊ｄ、ｎＬ＊ｄ）が基板側から、
０．１３≧ｎＬ＊ｄ１／λ０≧０．０３
０．１３≧ｎＨ＊ｄ２／λ０≧０．０１
０．１８≧ｎＬ＊ｄ３／λ０≧０．０９
０．２≧ｎＨ＊ｄ４／λ０≧０．０３
０．２≧ｎＬ＊ｄ５／λ０≧０．０７
０．２１≧ｎＨ＊ｄ６／λ０≧０．０３
０．３７≧ｎＬ＊ｄ７／λ０≧０．２８……（２１）
（２１）式を満たし、且つ
１．１２≧総光学膜厚／λ０≧０．８１……（２２）
（２２）式を満たし、且つ
可視域（４０５〜７００ｎｍ）の各波長の反射率をＲ（λ）、同一基準波長λ０の単層ＭｇＦ２膜の各波長の反射率をＲ単（λ）とした時、
｜Ｒ（λ）−Ｒ単（λ）｜≦０．４％……（２３）
を満たすことを特徴とする。

前記構成において、本発明は、カラーバランス調整用反射防止膜として単層ＭｇＦ２膜と同等の効果を示す。

本出願に係る第３の発明は、反射防止膜の基準波長をλ０とした時、λ０における屈折率が２．１以上の高屈折率膜（ｎＨ）と１．６５以下の低屈折率膜（ｎＬ）の交互層で構成される８層の反射防止膜であって、
空気側最終層がＳｉＯ２膜で形成され、可視域（４０５〜７００ｎｍ）の基準波長λ０に対して、各層のλ０における光学膜厚（ｎＨ＊ｄ、ｎＬ＊ｄ）が基板側から、
０．０９≧ｎＨ＊ｄ１／λ０≧０．０１
０．２６≧ｎＬ＊ｄ２／λ０≧０．０６
０．１９≧ｎＨ＊ｄ３／λ０≧０．０３
０．２≧ｎＬ＊ｄ４／λ０≧０．０４
０．３≧ｎＨ＊ｄ５／λ０≧０．０５
０．１８≧ｎＬ＊ｄ６／λ０≧０．０２
０．２４≧ｎＨ＊ｄ７／λ０≧０．０３
０．３６≧ｎＬ＊ｄ８／λ０≧０．２６……（３１）
（３１）式を満たし、且つ
１．２≧総光学膜厚／λ０≧１．０１……（３２）
（３２）式を満たし、且つ
可視域（４０５〜７００ｎｍ）の各波長の反射率をＲ（λ）、同一基準波長λ０の単層ＭｇＦ２膜の各波長の反射率をＲ単（λ）とした時、
｜Ｒ（λ）−Ｒ単（λ）｜≦０．４％……（３３）
を満たすことを特徴とする。

本出願に係る第４の発明は、第１、２、３いずれかの発明に記載の反射防止膜において、全層がスパッタ法で形成されることを特徴とする。

前記構成において、本発明は、単層ＭｇＦ２膜に比較して、より耐久性（膜強度、クモリ、特性経時変化）に優れたカラーバランス調整用反射防止膜としての効果を示す。

前記のように構成された本発明の反射防止膜を用いる事により、単層ＭｇＦ２膜と同等のカラーバランス調整効果を得る事が出来る。又、第２、３、４の発明によれば、基板側から第１層目の低屈折率膜としてＡｌ２Ｏ３膜を用いる事により、単層ＭｇＦ２膜に比較して、より耐久性（膜強度、クモリ、特性経時変化）に優れたカラーバランス調整用反射防止膜を得る事が出来る。又全層をスパッタ法で形成する事により、単層ＭｇＦ２膜に比較して、より耐久性（膜強度、クモリ、特性経時変化）に優れたカラーバランス調整用反射防止膜を得る事が出来る。又全層をスパッタ法で形成する事により、スパッタ法のみを用いたレンズの両面加工が可能となる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、各硝子基板ＢＳＬ７（ｎ＝１．５２）、ＢＳＭ１５（ｎ＝１．６２）、ＢａＳＦ０８（ｎ＝１．７２）、ＴＩＨ６（ｎ＝１．８１）上にＴｉＯ２（ｎ＝２．５３）とＳｉＯ２（ｎ＝１．４７）の交互層からなる６層反射防止膜を形成した。目標特性は、λ０＝５００ｎｍとした時、ｎ＊ｄ＝１２５ｎｍのＭｇＦ２（ｎ＝１．３８）単層で得られる特性（マゼンタ）である。ターゲット材としては、金属Ｔｉ、単結晶Ｓｉを用いた。表１に膜構成、図１に入射角０度の時の膜特性を示す。図１の縦軸は反射率（％）、横軸は波長（ｎｍ）を示す。表１の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、実施例１と同様Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２．１８）とＳｉＯ２の交互層からなる６層反射防止膜を形成した。ターゲット材としては、金属Ｔａ、単結晶Ｓｉを用いた。表２に膜構成、図２に膜特性を示す。表２の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、実施例１と同様ＴｉＯ２とＳｉＯ２の交互層からなる６層反射防止膜を形成した。但し第２層はＡＬ２Ｏ３膜（ｎ＝１．６３）とした。ターゲット材としては、金属Ｔｉ、金属Ａｌ、単結晶Ｓｉを用いた。表３に膜構成、図３に膜特性を示す。本構成の場合、ＢＳＬ７用としては特性にリップルを生じ不適であった。表２の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、実施例１と同様Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２の交互層からなる６層反射防止膜を形成した。但し第２層はＡＬ２Ｏ３膜（ｎ＝１．６３）とした。ターゲット材としては、金属Ｔａ、金属Ａｌ、単結晶Ｓｉを用いた。表４に膜構成、図４に膜特性を示す。本構成の場合、ＢＳＬ７用としては特性にリップルを生じ不適であった。表４の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、実施例１と同様ＴｉＯ２とＳｉＯ２の交互層からなる７層反射防止膜を形成した。但し第１層はＡＬ２Ｏ３膜（ｎ＝１．６３）とした。ターゲット材としては、金属Ｔｉ、金属Ａｌ、単結晶Ｓｉを用いた。表５に膜構成、図５に膜特性を示す。表５の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。本構成においては、第１層をＡＬ２Ｏ３膜とする事により、耐久性（クモリ）が向上した。ＡＬ２Ｏ３膜の厚さは０．０３λ０以下ではクモリ防止効果が不足であり、０．１３λ０以上では反射防止特性、生産性に劣る。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、実施例５と同様Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２の交互層からなる７層反射防止膜を形成した。但し第１層はＡＬ２Ｏ３膜（ｎ＝１．６３）とした。ターゲット材としては、金属Ｔａ、金属Ａｌ、単結晶Ｓｉを用いた。表６に膜構成、図６に膜特性を示す。表６の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。本構成においては、第１層をＡＬ２Ｏ３膜とする事により、耐久性（クモリ）が向上した。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、実施例１と同様にＴｉＯ２とＳｉＯ２の交互層からなる８層反射防止膜を形成した。ターゲット材としては、金属Ｔｉ、単結晶Ｓｉを用いた。表７に膜構成、図７に膜特性を示す。表７の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、実施例７と同様にＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２の交互層からなる８層反射防止膜を形成した。ターゲット材としては、金属Ｔａ、単結晶Ｓｉを用いた。表８に膜構成、図８に膜特性を示す。表８の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、実施例７と同様にＴｉＯ２とＳｉＯ２の交互層からなる８層反射防止膜を形成した。但し第２層はＡＬ２Ｏ３膜とした。ターゲット材としては、金属Ｔｉ、金属Ａｌ、単結晶Ｓｉを用いた。表９に膜構成、図９に膜特性を示す。本構成の場合、ＢＳＬ７用としては特性にリップルを生じ不適であった。表９の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。

反応性ＤＣスパッタ法を用いて、実施例７と同様にＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２の交互層からなる８層反射防止膜を形成した。但し第２層はＡＬ２Ｏ３膜とした。ターゲット材としては、金属Ｔａ、金属Ａｌ、単結晶Ｓｉを用いた。表１０に膜構成、図１０に膜特性を示す。本構成の場合、ＢＳＬ７用としては特性にリップルを生じ不適であった。表１０の構成において、同一λ０の時、単層ＭｇＦ２膜との反射率の差は０．４％以下であった。

［従来例１］
真空上蒸着法により、各硝子基板ＢＳＬ７（ｎ＝１．５２）、ＢＳＭ１５（ｎ＝１．６２）、ＢａＳＦ０８（ｎ＝１．７２）、ＴＩＨ６（ｎ＝１．８１）上にＭｇＦ２（ｎ＝１．３８）単層からなる反射防止膜を形成した。目標特性は、λ０＝５００ｎｍとした時、ｎ＊ｄ＝１２５ｎｍの単層で得られる特性（マゼンタ）である。表１１に膜構成、図１１に膜特性を示す。蒸着単層膜は、カラーバランス調整用膜としては作成も簡便であり、成膜時間も短くコスト的にも有利であるが、クモリ易い硝子に対して防止効果に劣る欠点がある。

本発明の構成により、小型、少量加工、低コストスパッタ成膜装置を用いて、真空蒸着法に近い成膜時間で反射防止膜を加工することが可能となった。

実施例１の特性図実施例２の特性図実施例３の特性図実施例４の特性図実施例５の特性図実施例６の特性図実施例７の特性図実施例８の特性図実施例９の特性図実施例１０の特性図従来例１の特性図

Claims

反射防止膜の基準波長をλ０とした時、λ０における屈折率が２．１以上の高屈折率膜（ｎＨ）と１．６５以下の低屈折率膜（ｎＬ）の交互層で構成される６層の反射防止膜において、
空気側最終層がＳｉＯ２膜で形成され、可視域（４０５〜７００ｎｍ）の基準波長λ０に対して各層のλ０における光学膜厚（ｎＨ＊ｄ、ｎＬ＊ｄ）が基板側から、
０．１１≧ｎＨ＊ｄ１／λ０≧０．０１
０．２６≧ｎＬ＊ｄ２／λ０≧０．０５
０．２３≧ｎＨ＊ｄ３／λ０≧０．０３
０．２１≧ｎＬ＊ｄ４／λ０≧０．０４
０．２２≧ｎＨ＊ｄ５／λ０≧０．０３
０．３８≧ｎＬ＊ｄ６／λ０≧０．２６……（１１）
（１１）式を満たし、且つ
０．９４≧総光学膜厚／λ０≧０．８……（１２）
（１２）式を満たし、且つ
可視域（４０５〜７００ｎｍ）の各波長の反射率をＲ（λ）、同一基準波長λ０の単層ＭｇＦ２膜の各波長の反射率をＲ単（λ）とした時、
｜Ｒ（λ）−Ｒ単（λ）｜≦０．４％……（１３）
を満たすことを特徴とする反射防止膜。
反射防止膜の基準波長をλ０とした時、λ０における屈折率が２．１以上の高屈折率膜（ｎＨ）と１．６５以下の低屈折率膜（ｎＬ）の交互層で構成される７層の反射防止膜において、
空気側最終層がＳｉＯ２膜で形成され、可視域（４０５〜７００ｎｍ）の基準波長λ０に対して、各層のλ０における光学膜厚（ｎＨ＊ｄ、ｎＬ＊ｄ）が基板側から、
０．１３≧ｎＬ＊ｄ１／λ０≧０．０３
０．１３≧ｎＨ＊ｄ２／λ０≧０．０１
０．１８≧ｎＬ＊ｄ３／λ０≧０．０９
０．２≧ｎＨ＊ｄ４／λ０≧０．０３
０．２≧ｎＬ＊ｄ５／λ０≧０．０７
０．２１≧ｎＨ＊ｄ６／λ０≧０．０３
０．３７≧ｎＬ＊ｄ７／λ０≧０．２８……（２１）
（２１）式を満たし、且つ
１．１２≧総光学膜厚／λ０≧０．８１……（２２）
（２２）式を満たし、且つ
可視域（４０５〜７００ｎｍ）の各波長の反射率をＲ（λ）、同一基準波長λ０の単層ＭｇＦ２膜の各波長の反射率をＲ単（λ）とした時、
｜Ｒ（λ）−Ｒ単（λ）｜≦０．４％……（２３）
を満たすことを特徴とする反射防止膜。
反射防止膜の基準波長をλ０とした時、λ０における屈折率が２．１以上の高屈折率膜（ｎＨ）と１．６５以下の低屈折率膜（ｎＬ）の交互層で構成される８層の反射防止膜であって、
空気側最終層がＳｉＯ２膜で形成され、可視域（４０５〜７００ｎｍ）の基準波長λ０に対して、各層のλ０における光学膜厚（ｎＨ＊ｄ、ｎＬ＊ｄ）が基板側から、
０．０９≧ｎＨ＊ｄ１／λ０≧０．０１
０．２６≧ｎＬ＊ｄ２／λ０≧０．０６
０．１９≧ｎＨ＊ｄ３／λ０≧０．０３
０．２≧ｎＬ＊ｄ４／λ０≧０．０４
０．３≧ｎＨ＊ｄ５／λ０≧０．０５
０．１８≧ｎＬ＊ｄ６／λ０≧０．０２
０．２４≧ｎＨ＊ｄ７／λ０≧０．０３
０．３６≧ｎＬ＊ｄ８／λ０≧０．２６……（３１）
（３１）式を満たし、且つ
１．２≧総光学膜厚／λ０≧１．０１……（３２）
（３２）式を満たし、且つ
可視域（４０５〜７００ｎｍ）の各波長の反射率をＲ（λ）、同一基準波長λ０の単層ＭｇＦ２膜の各波長の反射率をＲ単（λ）とした時、
｜Ｒ（λ）−Ｒ単（λ）｜≦０．４％……（３３）
を満たすことを特徴とする反射防止膜。
全層がスパッタ法で形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の反射防止膜。