JP4958594B2 - 反射防止膜、光学素子および光学系 - Google Patents
反射防止膜、光学素子および光学系 Download PDFInfo
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Description
本発明は、例えばレンズやフィルターなどの光学部材同士の接合面に形成され、所定の帯域の光に対して反射防止効果を発揮する反射防止膜、ならびにそれを備えた光学素子および光学系に関する。
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。これらの光学部材は透明な樹脂からなる接着層を介して互いに接合される場合があるが、その場合、接着層と光学部材との接合界面において入射光の一部が反射光となり、映像に現れるフレアやゴーストの原因となる可能性が生ずる。また、接合界面での反射率が入射光の波長に依存した分布を有するうえ、各光学部材の構成材料に応じてその反射率が異なった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。
こうしたことから、従来より、光学部材と接着層との間に反射防止膜を設けるようにしている。
この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、例えば下記の特許文献１，２に開示されたものが知られている。
特開２００１−７４９０３号公報
特開２００６−２８４６５６号公報
しかしながら、近年、ｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率Ｎｄが２．０前後の高い屈折率を有するガラスを採用した光学系が用いられることが多くなりつつあり、上記特許文献１，２に開示された反射防止膜では、一般的に可視域とされる帯域の上下限付近（すなわち４００ｎｍ付近および７００ｎｍ付近）において十分に反射率を低減することが困難となってきている。ここで、従来より高い屈折率を有する樹脂材料によって接着層を構成することで反射率の低減を実現する方法も考えられるが、現実には屈折率Ｎｄが１．６を超えるような適当な樹脂が存在しない。したがって、屈折率が２．０付近のガラスを貼り合わせるような場合であっても、優れた光透過性を発揮することのできる反射防止膜が求められている。
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、より高い屈折率を有する光学部材を接合する場合であっても、十分に広い帯域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素子および光学系を提供することにある。
［１］
光学部材と接着層との間に設けられ、前記接着層の側から順に積層された第１から第６の層を少なくとも含む多層膜からなり、
前記多層膜の全体としての等価屈折率は、前記光学部材の屈折率よりも低く、かつ、前記接着層の屈折率よりも高く、
前記第１および第３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り、
前記第２，第４および第６の層は、ｄ線に対して１．５５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５の層は、ｄ線に対して１．７０以上２．５０以下の範囲において前記中間屈折率材料よりも高い屈折率を示す高屈折率材料からなり、
以下の条件式（１）〜（６）を全て満足することを特徴とする反射防止膜。
０．０６×λ０≦Ｎ１・ｄ１≦０．１１×λ０ …… （１）
０．０７×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．１３×λ０ …… （２）
０．０６×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．１８×λ０ …… （３）
０．３１×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．４３×λ０ …… （４）
０．０４×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．０９×λ０ …… （５）
０．０６×λ０≦Ｎ６・ｄ６≦０．１８×λ０ …… （６）
ただし、
λ０：中心波長
Ｎ１〜Ｎ６：第１から第６の層における中心波長λ０に対する屈折率
ｄ１〜ｄ６：第１から第６の層における物理的膜厚
［２］
さらに、前記第６の層の光学部材側に、第７の層と第８の層とが順に積層されており、
前記第８の層は、ｄ線に対して１．５５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７の層は、ｄ線に対して１．７０以上２．５０以下の範囲において前記中間屈折率材料よりも高い屈折率を示す高屈折率材料からなり、
以下の条件式（７）および（８）を共に満足することを特徴とする上記［１］に記載の反射防止膜。
０．０５×λ０≦Ｎ７・ｄ７≦０．１４×λ０ …… （７）
０．０４×λ０≦Ｎ８・ｄ８≦０．０７×λ０ …… （８）
ただし、
λ０：中心波長
Ｎ７，Ｎ８：第７層および第８層における中心波長λ０に対する屈折率
ｄ７，ｄ８：第７層および第８層における物理的膜厚
［３］
前記低屈折率材料は、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ 2 ）、二酸化珪素（ＳｉＯ 2 ）およびフッ化アルミニウム（ＡｌＦ 3 ）のうちの少なくとも１種を含むものであり、
前記中間屈折率材料は、プラセオジウムアルミネート（ＰｒＡｌＯ 3 ）、ランタンアルミネート（Ｌａ 2X Ａｌ 2Y Ｏ 3(X+Y) ）、酸化アルミニウム（Ａｌ 2 Ｏ 3 ）、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ 2 ）および酸化イットリウム（Ｙ 2 Ｏ 3 ）のうちの少なくとも１種を含むものであり、
前記高屈折率材料は、チタン酸ランタン（ＬａＴｉＯ 3 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ 2 ）、酸化チタン（ＴｉＯ 2 ）、酸化タンタル（Ｔａ 2 Ｏ 5 ）、酸化ニオブ（Ｎｂ 2 Ｏ 5 ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ 2 ）および酸化セリウム（ＣｅＯ 2 ）のうちの少なくとも１種を含むものである
ことを特徴とする上記［１］または上記［２］に記載の反射防止膜。
［４］
前記光学部材はｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示し、
前記接着層はｄ線に対して１．４５以上１．６０以下の屈折率を示す
ことを特徴とする上記［１］から上記［３］のいずれか１項に記載の反射防止膜。
［５］
ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を有する光学部材と、他の光学部材とが接着層を介して接合された光学素子であって、
前記光学部材と前記接着層との間に、上記［１］から上記［３］のいずれか１項に記載の反射防止膜が設けられている
ことを特徴とする光学素子。
［６］
前記他の光学部材はｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を有し、
前記他の光学部材と前記接着層との間にも上記［１から上記［３のいずれか１項に記載の反射防止膜が設けられている
ことを特徴とする上記［５］に記載の光学素子。
［７］
上記［５］または上記［６］に記載の光学素子を備えたことを特徴とする光学系。
本発明は、上記［１］〜［７］に関するものであるが、参考のためにその他の事項についても記載した。
本発明の反射防止膜は、光学部材と接着層との間に設けられ、接着層の側から順に積層された第１から第６の層を少なくとも含む多層膜からなるものである。ここで、多層膜の全体としての等価屈折率は、光学部材の屈折率よりも低く、かつ、接着層の屈折率よりも高くなっている。また、第２，第４および第６の層の屈折率は、第１および第３の層の屈折率よりも高く、かつ、第５の層の屈折率よりも低くなっている。また、本発明の光学素子は、ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を有する光学部材と他の光学部材とが接着層を介して接合されたものあって、光学部材と接着層との間に本発明の反射防止膜を設けるようにしたものである。さらに、本発明の光学系は、本発明の光学素子を備えるようにしたものである。
光学部材と接着層との間に設けられ、前記接着層の側から順に積層された第１から第６の層を少なくとも含む多層膜からなり、
前記多層膜の全体としての等価屈折率は、前記光学部材の屈折率よりも低く、かつ、前記接着層の屈折率よりも高く、
前記第１および第３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り、
前記第２，第４および第６の層は、ｄ線に対して１．５５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５の層は、ｄ線に対して１．７０以上２．５０以下の範囲において前記中間屈折率材料よりも高い屈折率を示す高屈折率材料からなり、
以下の条件式（１）〜（６）を全て満足することを特徴とする反射防止膜。
０．０６×λ０≦Ｎ１・ｄ１≦０．１１×λ０ …… （１）
０．０７×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．１３×λ０ …… （２）
０．０６×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．１８×λ０ …… （３）
０．３１×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．４３×λ０ …… （４）
０．０４×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．０９×λ０ …… （５）
０．０６×λ０≦Ｎ６・ｄ６≦０．１８×λ０ …… （６）
ただし、
λ０：中心波長
Ｎ１〜Ｎ６：第１から第６の層における中心波長λ０に対する屈折率
ｄ１〜ｄ６：第１から第６の層における物理的膜厚
［２］
さらに、前記第６の層の光学部材側に、第７の層と第８の層とが順に積層されており、
前記第８の層は、ｄ線に対して１．５５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７の層は、ｄ線に対して１．７０以上２．５０以下の範囲において前記中間屈折率材料よりも高い屈折率を示す高屈折率材料からなり、
以下の条件式（７）および（８）を共に満足することを特徴とする上記［１］に記載の反射防止膜。
０．０５×λ０≦Ｎ７・ｄ７≦０．１４×λ０ …… （７）
０．０４×λ０≦Ｎ８・ｄ８≦０．０７×λ０ …… （８）
ただし、
λ０：中心波長
Ｎ７，Ｎ８：第７層および第８層における中心波長λ０に対する屈折率
ｄ７，ｄ８：第７層および第８層における物理的膜厚
［３］
前記低屈折率材料は、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ 2 ）、二酸化珪素（ＳｉＯ 2 ）およびフッ化アルミニウム（ＡｌＦ 3 ）のうちの少なくとも１種を含むものであり、
前記中間屈折率材料は、プラセオジウムアルミネート（ＰｒＡｌＯ 3 ）、ランタンアルミネート（Ｌａ 2X Ａｌ 2Y Ｏ 3(X+Y) ）、酸化アルミニウム（Ａｌ 2 Ｏ 3 ）、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ 2 ）および酸化イットリウム（Ｙ 2 Ｏ 3 ）のうちの少なくとも１種を含むものであり、
前記高屈折率材料は、チタン酸ランタン（ＬａＴｉＯ 3 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ 2 ）、酸化チタン（ＴｉＯ 2 ）、酸化タンタル（Ｔａ 2 Ｏ 5 ）、酸化ニオブ（Ｎｂ 2 Ｏ 5 ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ 2 ）および酸化セリウム（ＣｅＯ 2 ）のうちの少なくとも１種を含むものである
ことを特徴とする上記［１］または上記［２］に記載の反射防止膜。
［４］
前記光学部材はｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示し、
前記接着層はｄ線に対して１．４５以上１．６０以下の屈折率を示す
ことを特徴とする上記［１］から上記［３］のいずれか１項に記載の反射防止膜。
［５］
ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を有する光学部材と、他の光学部材とが接着層を介して接合された光学素子であって、
前記光学部材と前記接着層との間に、上記［１］から上記［３］のいずれか１項に記載の反射防止膜が設けられている
ことを特徴とする光学素子。
［６］
前記他の光学部材はｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を有し、
前記他の光学部材と前記接着層との間にも上記［１から上記［３のいずれか１項に記載の反射防止膜が設けられている
ことを特徴とする上記［５］に記載の光学素子。
［７］
上記［５］または上記［６］に記載の光学素子を備えたことを特徴とする光学系。
本発明は、上記［１］〜［７］に関するものであるが、参考のためにその他の事項についても記載した。
本発明の反射防止膜は、光学部材と接着層との間に設けられ、接着層の側から順に積層された第１から第６の層を少なくとも含む多層膜からなるものである。ここで、多層膜の全体としての等価屈折率は、光学部材の屈折率よりも低く、かつ、接着層の屈折率よりも高くなっている。また、第２，第４および第６の層の屈折率は、第１および第３の層の屈折率よりも高く、かつ、第５の層の屈折率よりも低くなっている。また、本発明の光学素子は、ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を有する光学部材と他の光学部材とが接着層を介して接合されたものあって、光学部材と接着層との間に本発明の反射防止膜を設けるようにしたものである。さらに、本発明の光学系は、本発明の光学素子を備えるようにしたものである。
本発明の反射防止膜、光学素子および光学系では、接着層の側から順に少なくとも第１から第６の層を含む多層膜が光学部材と接着層との中間の屈折率を有し、第２，第４および第６の層の屈折率が、第１および第３の層の屈折率よりも高く、かつ、第５の層の屈折率よりも低くなっているので、基板の屈折率Ｎｄが２．０を超える場合であっても、より広い帯域において反射率分布が十分に低減される。
本発明の反射防止膜、光学素子および光学系では、さらに、以下の条件式（１）〜（６）を全て満足していることが望ましい。但し、λ０は中心波長であり、Ｎ１〜Ｎ６は第１から第６の層における中心波長λ０に対する屈折率であり、ｄ１〜ｄ６は第１から第６の層における物理的膜厚である。
０．０６×λ０≦Ｎ１・ｄ１≦０．１１×λ０ …… （１）
０．０７×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．１３×λ０ …… （２）
０．０６×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．１８×λ０ …… （３）
０．３１×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．４３×λ０ …… （４）
０．０４×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．０９×λ０ …… （５）
０．０６×λ０≦Ｎ６・ｄ６≦０．１８×λ０ …… （６）
０．０６×λ０≦Ｎ１・ｄ１≦０．１１×λ０ …… （１）
０．０７×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．１３×λ０ …… （２）
０．０６×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．１８×λ０ …… （３）
０．３１×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．４３×λ０ …… （４）
０．０４×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．０９×λ０ …… （５）
０．０６×λ０≦Ｎ６・ｄ６≦０．１８×λ０ …… （６）
本発明の反射防止膜、光学素子および光学系では、さらに、第６の層の光学部材側に、第７の層と第８の層とを順に積層するようにしてもよい。ここで、第７の層の屈折率は第１から第４および第６の層よりも高いことが望ましく、第８の層の屈折率は、第１および第３の層の屈折率よりも高く、かつ、第５および第７の層の屈折率よりも低いことが望ましい。その場合、以下の条件式（７）および（８）を共に満足するようにするとよい。但し、Ｎ７およびＮ８はそれぞれ第７層および第８層における中心波長λ０に対する屈折率であり、ｄ７およびｄ８はそれぞれ第７層および第８層における物理的膜厚である。
０．０５×λ０≦Ｎ７・ｄ７≦０．１４×λ０ …… （７）
０．０４×λ０≦Ｎ８・ｄ８≦０．０７×λ０ …… （８）
０．０５×λ０≦Ｎ７・ｄ７≦０．１４×λ０ …… （７）
０．０４×λ０≦Ｎ８・ｄ８≦０．０７×λ０ …… （８）
本発明の反射防止膜、光学素子および光学系では、第１および第３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り、第２，第４，第６および第８の層がｄ線に対して１．５５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５および第７の層がｄ線に対して１．７０以上２．５０以下の範囲において中間屈折率材料よりも高い屈折率を示す高屈折率材料からなることが望ましい。
本発明の反射防止膜、光学素子および光学系では、低屈折率材料として、ＭｇＦ2 、ＳｉＯ2 およびＡｌＦ3 のうちの少なくとも１種を含むものを用い、中間屈折率材料として、ＰｒＡｌＯ3 、Ｌａ2X Ａｌ2Y Ｏ3(X+Y) 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＧｅＯ2 およびＹ2Ｏ3 のうちの少なくとも１種を含むものを用い、高屈折率材料として、ＬａＴｉＯ3 、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｔａ2Ｏ5 、Ｎｂ2Ｏ5 、ＨｆＯ2 および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。
本発明の反射防止膜によれば、光学部材と接着層との中間の屈折率を有すると共に第１から第６の層を含む多層膜からなり、この多層膜における第２，第４および第６の層の屈折率を、第１および第３の層の屈折率よりも高く、かつ、第５の層の屈折率よりも低くなるように設定したので、光学部材の屈折率が例えば２．０前後の場合であっても、十分に広い帯域においてより低い反射率を発現することができる。したがって、このような反射防止膜を用いた光学素子（例えば接合レンズなど）を含む写真用カメラや放送用カメラなどに搭載される光学系によれば、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。
以下、本発明におけるいくつかの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。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明における第１の実施の形態としての反射防止膜Ｃ１の構成を示す概略断面図である。図１の反射防止膜Ｃ１は、後述の第１の数値実施例（図４〜図１０）に対応している。
図１は、本発明における第１の実施の形態としての反射防止膜Ｃ１の構成を示す概略断面図である。図１の反射防止膜Ｃ１は、後述の第１の数値実施例（図４〜図１０）に対応している。
反射防止膜Ｃ１は、光学基板１００と接着層２００との間に設けられ、接着層２００の側から順に積層された第１〜第６の層１〜６を有する多層膜である。反射防止膜Ｃ１における全体としての等価屈折率は、光学基板１００の屈折率よりも低く、かつ、接着層２００の屈折率よりも高くなるように設定されている。なお、図１では、反射防止膜Ｃ１が設けられた光学基板１００の表面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。
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１．７５以上２．１０以下の屈折率を示すＳＦ−１４，ＳＦ６（以上、いずれも独国ショット社）、ＬＡＳＦ−Ｎ１７，Ｓ−ＮＰＨ２，Ｓ−ＴＩＨ５３，Ｓ−ＬＡＨ７９（以上、いずれもオハラ社）などによって構成することが望ましい。
接着層２００は、例えばエポキシ樹脂系の接着剤により構成されており、例えばｄ線に対して１．４５以上１．６０以下の屈折率を示すものである。
第１の層１および第３の層３は、例えば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。また、第２の層２，第４の層４および第６の層６は、例えばｄ線に対して１．５５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。さらに、第５の層５は、例えばｄ線に対して１．７０以上２．５０以下の範囲において中間屈折率材料よりも高い屈折率を示す高屈折率材料からなる高屈折率層である。
低屈折率材料としては、例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）、二酸化硅素（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。また、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（Ｌａ2X Ａｌ2Y Ｏ3(X+Y) ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、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。
第１の層１〜第６の層６については、以下の条件式（１）〜（６）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〜Ｎ６は第１の層１〜第６の層６における中心波長λ０に対する屈折率であり、ｄ１〜ｄ６は第１の層１から第６の層６における物理的膜厚（単位：ｎｍ）である。
０．０６×λ０≦Ｎ１・ｄ１≦０．１１×λ０ …… （１）
０．０７×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．１３×λ０ …… （２）
０．０６×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．１８×λ０ …… （３）
０．３１×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．４３×λ０ …… （４）
０．０４×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．０９×λ０ …… （５）
０．０６×λ０≦Ｎ６・ｄ６≦０．１８×λ０ …… （６）
０．０７×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．１３×λ０ …… （２）
０．０６×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．１８×λ０ …… （３）
０．３１×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．４３×λ０ …… （４）
０．０４×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．０９×λ０ …… （５）
０．０６×λ０≦Ｎ６・ｄ６≦０．１８×λ０ …… （６）
このように、本実施の形態の反射防止膜Ｃ１によれば、接着層２００の側から順に第１の層１〜第６の層６からなる多層膜が、全体として光学基板１００と接着層２００との中間の屈折率を有し、第２の層２，第４の層４および第６の層６の屈折率が、いずれも、第１の層１および第３の層３の屈折率よりも高く、かつ、第５の層５の屈折率よりも低くなるように設定されているので、光学基板１００の屈折率Ｎｄが２．０前後であっても、より広い帯域において反射率が十分に低減される。さらに、各条件式（１）〜（６）を満たすことにより光学膜厚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。具体的には、例えばｄ線に対する屈折率が２．００の光学基板１００と、ｄ線に対して例えば１．５０以上１．６０以下の屈折率を示す接着層２００との間に反射防止膜Ｃ１を設けた場合には、少なくとも４００ｎｍから７００ｎｍの帯域において垂直入射で０．０２％以下の反射率に抑えることができる。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。
さらに、反射防止膜の反射率分布は、一般的に入射角が大きくなるほど短波長側にシフトする傾向にある。したがって、本実施の形態の反射防止膜Ｃ１によれば、従来よりも広い帯域において反射率を低減できるので、より大きな入射角を有する入射光にも対応可能となる。
また、一般に、多層膜をレンズ面などの曲面に形成する場合、その曲面の曲率が比較的大きな領域ではそれ以外の領域（曲率の比較的小さな領域）よりも多層膜の厚みが薄くなりやすい傾向にある。しかしながら、本実施の形態の反射防止膜Ｃ１であれば従来より広い帯域において十分に低い反射率を発現するので、上記のようにその厚みに多少のばらつきが生じた場合であっても良好な光学特性を維持することができる。
［第２の実施の形態］
図２は、本発明における第２の実施の形態としての反射防止膜Ｃ２の構成を示す概略断面図である。図２の反射防止膜Ｃ２は、後述の第２の数値実施例（図１０〜図１６）に対応している。
図２は、本発明における第２の実施の形態としての反射防止膜Ｃ２の構成を示す概略断面図である。図２の反射防止膜Ｃ２は、後述の第２の数値実施例（図１０〜図１６）に対応している。
反射防止膜Ｃ２は、合計８層からなる多層膜であることを除き、上記第１の実施の形態における反射防止膜Ｃ１と同様の構成を有している。すなわち、反射防止膜Ｃ２は、反射防止膜Ｃ１における第６の層６の光学基板１００の側に第７の層７および第８の層８を追加して積層したものである。したがって、以下では、主に第７の層７および第８の層８に関する説明を記載することとし、その他の説明については適宜省略する。
第８の層８は、第２の層２，第４の層４および第６の層６と同じく、例えばｄ線に対して１．５５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。これに対し、第７の層７は、第５の層５と同様に、例えばｄ線に対して１．７０以上２．５０以下の範囲において上記の中間屈折率層よりも高い屈折率を示す高屈折率層である。
第７の層７および第８の層８については、以下の条件式（７）および条件式（８）を共に満足するように構成されていることが望ましい。
０．０５×λ０≦Ｎ７・ｄ７≦０．１４×λ０ …… （７）
０．０４×λ０≦Ｎ８・ｄ８≦０．０７×λ０ …… （８）
０．０４×λ０≦Ｎ８・ｄ８≦０．０７×λ０ …… （８）
このように、本実施の形態の反射防止膜Ｃ２によれば、接着層２００の側から順に第１の層１〜第８の層８からなる多層膜が、全体として光学基板１００と接着層２００との中間の屈折率を有し、第２の層２，第４の層４，第６の層６および第８の層８の各屈折率が、いずれも、第１の層１および第３の層３の各屈折率よりも高く、かつ、第５の層５および第７の層７の各屈折率よりも低くなるように設定されているので、光学基板１００の屈折率Ｎｄが２．０前後であっても、第１の実施の形態における反射防止膜Ｃ１よりもさらに広い帯域において反射率が十分に低減される。さらに、各条件式（１）〜（８）を満たすことにより光学膜厚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。具体的には、例えばｄ線に対する屈折率Ｎｄが２．００の光学基板１００と、ｄ線に対して例えば１．５０以上１．６０以下の屈折率を示す接着層２００との間に反射防止膜Ｃ２を設けた場合には、少なくとも４００ｎｍから９５０ｎｍの帯域において垂直入射で０．０２％以下の反射率に抑えることができる。
［第３の実施の形態］
図３は、本発明における第３の実施の形態としてのズームレンズの構成例を示している。このズームレンズには、上記第１の実施の形態における反射防止膜Ｃ１、または第２の実施の形態における反射防止膜Ｃ２が設けられたものである。
図３は、本発明における第３の実施の形態としてのズームレンズの構成例を示している。このズームレンズには、上記第１の実施の形態における反射防止膜Ｃ１、または第２の実施の形態における反射防止膜Ｃ２が設けられたものである。
図３において、符号Ｒｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお、符号Ｄｉについては、変倍に伴って変化する部分の面間隔のみ符号を付す。また、図３は、広角端でのレンズ配置を示している。
このズームレンズは、ディジタルスチルカメラなどの撮像機器に搭載されるものであり、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に第１から第５のレンズ群Ｇ１〜Ｇ５が配置されている。ここでは、第１および第４のレンズ群Ｇ１，Ｇ４は負の屈折力を有し、第３および第５のレンズ群Ｇ３，Ｇ５は正の屈折力を有している。なお第２のレンズ群Ｇ２は、光路折り曲げのためのプリズムＬ２１からなり、屈折力を有していない。また、第３のレンズ群Ｇ３には開口絞りＳｔが設けられている。
このズームレンズの結像面（撮像面）Ｓimgには、例えば図示しない撮像素子が配置される。第５のレンズ群Ｇ５と撮像面Ｓimgとの間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部品ＧＣが配置されている。光学部品ＧＣとしては、例えば撮像面保護用のカバーガラスや各種光学フィルタなどの平板状の部材が配置される。
このズームレンズでは、第１のレンズ群Ｇ１、第２のレンズ群Ｇ２および第５のレンズ群Ｇ５がズーム時に常時固定であり、第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４がズーム時に光軸Ｚ１上で別々に移動するようになっている。第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４は、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、図３に矢印で示したように、光軸Ｚ１上で物体側に移動する。
第４のレンズ群Ｇ４は、２枚のレンズＬ４１，Ｌ４２からなる接合レンズＬ４０と、１枚の負レンズＬ４３とを有している。レンズＬ４１，Ｌ４２は、いずれも、例えば屈折率Ｎｄが１．７５以上２．１０以下の屈折率を有する硝材などによって構成されている。図３では図示を省略するが、レンズＬ４１とレンズＬ４２との接合界面には図１に示した反射防止膜Ｃ１（または図２に示した反射防止膜Ｃ２）と接着層２００とが設けられている。具体的には、レンズＬ４１の像側の面およびレンズＬ４２の物体側の面のそれぞれに反射防止膜Ｃ１（または反射防止膜Ｃ２）が設けられており、それらが接着層２００によって接合されている。
このように、接合レンズＬ４０の接合界面に反射防止膜Ｃ１（または反射防止膜Ｃ２）を設けるようにしたので、レンズＬ４１，レンズＬ４２の屈折率Ｎｄが２．０前後であっても、従来よりも広い帯域においてより低い反射率を得ることができる。したがって、この接合レンズＬ４０を含む本実施の形態のズームレンズでは、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。
さらに、このズームレンズでは、反射防止膜Ｃ１（または反射防止膜Ｃ２）を設けることで、赤外域のゴーストを押さえつつ、近赤外域から可視域に亘る帯域での透過率を向上させることもできる。
なお、レンズＬ４１の像側の面またはレンズＬ４２の物体側の面のいずれかのみに反射防止膜Ｃ１（または反射防止膜Ｃ２）を設けるようにしてもよいが、双方に設けた場合のほうが上記の効果を得やすいので好ましい。
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。なお、ここでの反射率は、全て垂直入射を行った場合の値である。
＜第１の数値実施例＞
第１の数値実施例（実施例１−１〜１−６）を図４〜図９に示す。ここで図４（Ａ），図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ），図８（Ａ）および図９（Ａ）が、図１に示した反射防止膜Ｃ１に対応する実施例１−１〜１−６の基本データをそれぞれ示している。さらに、図４（Ｂ），図５（Ｂ），図６（Ｂ），図７（Ｂ），図８（Ｂ）および図９（Ｂ）が実施例１−１〜１−６の反射率分布をそれぞれ示している。
第１の数値実施例（実施例１−１〜１−６）を図４〜図９に示す。ここで図４（Ａ），図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ），図８（Ａ）および図９（Ａ）が、図１に示した反射防止膜Ｃ１に対応する実施例１−１〜１−６の基本データをそれぞれ示している。さらに、図４（Ｂ），図５（Ｂ），図６（Ｂ），図７（Ｂ），図８（Ｂ）および図９（Ｂ）が実施例１−１〜１−６の反射率分布をそれぞれ示している。
図４（Ａ），図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ），図８（Ａ）および図９（Ａ）には、各層の構成材料、ｄ線に対する屈折率Ｎ、物理的膜厚ｄ（単位：ｎｍ）および光学膜厚（単位：ｎｍ）をそれぞれ示す。構成材料の欄における「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５２０ｎｍとした。各図から明らかなように、各層の屈折率Ｎおよび光学膜厚Ｎ・ｄの値は条件式（１）〜（８）を全て満足している。一方、図４（Ｂ），図５（Ｂ），図６（Ｂ），図７（Ｂ），図８（Ｂ）および図９（Ｂ）では、縦軸を反射率（％）とし、横軸を測定時の波長λ（ｎｍ）とし、各実施例における反射率（％）の波長依存性を示している。図１０は、図４（Ｂ），図５（Ｂ），図６（Ｂ），図７（Ｂ），図８（Ｂ）および図９（Ｂ）のグラフをまとめて示したものである。各図から明らかなように、いずれにおいても、おおよそ４００ｎｍから６５０ｎｍの帯域において反射率が０．０２％未満となった。特に、実施例１−６を除けば、すなわち光学基板１００の屈折率Ｎが１．８０以上であればおおよそ４００ｎｍから７００ｎｍの帯域において反射率が０．０１％未満に収まることがわかった。
＜第２の数値実施例＞
第２の数値実施例（実施例２−１〜２−６）を図１１〜図１６に示す。
第２の数値実施例（実施例２−１〜２−６）を図１１〜図１６に示す。
ここで図１１（Ａ），図１２（Ａ），図１３（Ａ），図１４（Ａ），図１５（Ａ），および図１６（Ａ）が、図２に示した反射防止膜Ｃ２に対応する実施例２−１〜２−６の基本データをそれぞれ示している。光学膜厚Ｎ・ｄの欄に示した中心波長λ０については全て５２０ｎｍとした。各図から明らかなように、各層の屈折率Ｎおよび光学膜厚Ｎ・ｄの値は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
一方、図１１（Ｂ），図１２（Ｂ），図１３（Ｂ），図１４（Ｂ），図１５（Ｂ）および図１６（Ｂ）が、実施例２−１〜２−６の反射率分布をそれぞれ示している。図１７は、図１１（Ｂ），図１２（Ｂ），図１３（Ｂ），図１４（Ｂ），図１５（Ｂ）および図１６（Ｂ）のグラフをまとめて示したものである。各図から明らかなように、いずれにおいても、おおよそ４００ｎｍから９００ｎｍの帯域において反射率が０．０２％未満となった。特に、実施例２−６を除けば、すなわち光学基板１００の屈折率Ｎが１．８０以上であればおおよそ４００ｎｍから８５０ｎｍの帯域において反射率が０．０１％未満に収まることがわかった。
＜比較例＞
ここで、上記第１および第２の数値実施例に対する比較例として、図１８に示した反射防止膜Ｃ１０１の構成を有する比較例１−１〜１−５を図１９〜図２３に示す。図１８において、反射防止膜Ｃ１０１は全体として光学基板１００と接着層２００との中間の屈折率を有する。第１の層１１および第２の層１２は、いずれも、例えばｄ線に対して１．５５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が、第２の層１２のほうが第１の層１１よりも高い屈折率を有している。具体的な比較例１−１〜１−５の基本データは、図１９（Ａ），図２０（Ａ），図２１（Ａ），図２２（Ａ）および図２３（Ａ）に示した通りである。第１の層１１にはＡｌ2 Ｏ3 を用い、第２の層１２には「ｓｕｂ−ｍ２」で表示したランタンアルミネート（Ｌａ2 Ｏ3 ・３．３Ａｌ2 Ｏ3 ）を主成分とするサブスタンスＭ２（独国メルク社）を用いた。なお、光学膜厚Ｎ・ｄの欄に示した中心波長λ０については全て５２０ｎｍとした。
ここで、上記第１および第２の数値実施例に対する比較例として、図１８に示した反射防止膜Ｃ１０１の構成を有する比較例１−１〜１−５を図１９〜図２３に示す。図１８において、反射防止膜Ｃ１０１は全体として光学基板１００と接着層２００との中間の屈折率を有する。第１の層１１および第２の層１２は、いずれも、例えばｄ線に対して１．５５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が、第２の層１２のほうが第１の層１１よりも高い屈折率を有している。具体的な比較例１−１〜１−５の基本データは、図１９（Ａ），図２０（Ａ），図２１（Ａ），図２２（Ａ）および図２３（Ａ）に示した通りである。第１の層１１にはＡｌ2 Ｏ3 を用い、第２の層１２には「ｓｕｂ−ｍ２」で表示したランタンアルミネート（Ｌａ2 Ｏ3 ・３．３Ａｌ2 Ｏ3 ）を主成分とするサブスタンスＭ２（独国メルク社）を用いた。なお、光学膜厚Ｎ・ｄの欄に示した中心波長λ０については全て５２０ｎｍとした。
一方、図１９（Ｂ），図２０（Ｂ），図２１（Ｂ），図２２（Ｂ）および図２３（Ｂ）は、比較例１−１〜１−５の反射率分布をそれぞれ示している。図２４は、図１９（Ｂ），図２０（Ｂ），図２１（Ｂ），図２２（Ｂ）および図２３（Ｂ）のグラフをまとめて示したものである。
各図から明らかなように、光学基板１００の屈折率が約１．８５である比較例１−４を除き、いずれにおいても、おおよそ４００ｎｍから６５０ｎｍの帯域において反射率が０．０２％を大きく上回っている。比較例１−４においても、波長４００ｎｍでの屈折率が０．０３％を上回り、かつ、波長７００ｎｍでの屈折率が０．０１％を上回る結果となった。
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、各実施例では、２層構成の比較例と比べて大幅に反射率分布が改善されている。すなわち、本発明の反射防止膜によれば、従来よりも広い帯域において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。
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。
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。
１〜８…第１の層〜第８の層、Ｃ１，Ｃ２…反射防止膜、Ｇ１〜Ｇ５…第１〜第５のレンズ群、Ｓｔ…絞り、１００…光学基板、１００Ｓ…表面、２００…接着層。
Claims (7)
- 光学部材と接着層との間に設けられ、前記接着層の側から順に積層された第１から第６の層を少なくとも含む多層膜からなり、
前記多層膜の全体としての等価屈折率は、前記光学部材の屈折率よりも低く、かつ、前記接着層の屈折率よりも高く、
前記第１および第３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り、
前記第２，第４および第６の層は、ｄ線に対して１．５５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５の層は、ｄ線に対して１．７０以上２．５０以下の範囲において前記中間屈折率材料よりも高い屈折率を示す高屈折率材料からなり、
以下の条件式（１）〜（６）を全て満足することを特徴とする反射防止膜。
０．０６×λ０≦Ｎ１・ｄ１≦０．１１×λ０ …… （１）
０．０７×λ０≦Ｎ２・ｄ２≦０．１３×λ０ …… （２）
０．０６×λ０≦Ｎ３・ｄ３≦０．１８×λ０ …… （３）
０．３１×λ０≦Ｎ４・ｄ４≦０．４３×λ０ …… （４）
０．０４×λ０≦Ｎ５・ｄ５≦０．０９×λ０ …… （５）
０．０６×λ０≦Ｎ６・ｄ６≦０．１８×λ０ …… （６）
ただし、
λ０：中心波長
Ｎ１〜Ｎ６：第１から第６の層における中心波長λ０に対する屈折率
ｄ１〜ｄ６：第１から第６の層における物理的膜厚 - さらに、前記第６の層の光学部材側に、第７の層と第８の層とが順に積層されており、
前記第８の層は、ｄ線に対して１．５５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７の層は、ｄ線に対して１．７０以上２．５０以下の範囲において前記中間屈折率材料よりも高い屈折率を示す高屈折率材料からなり、
以下の条件式（７）および（８）を共に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。
０．０５×λ０≦Ｎ７・ｄ７≦０．１４×λ０ …… （７）
０．０４×λ０≦Ｎ８・ｄ８≦０．０７×λ０ …… （８）
ただし、
λ０：中心波長
Ｎ７，Ｎ８：第７層および第８層における中心波長λ０に対する屈折率
ｄ７，ｄ８：第７層および第８層における物理的膜厚 - 前記低屈折率材料は、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、
前記中間屈折率材料は、プラセオジウムアルミネート（ＰｒＡｌＯ3 ）、ランタンアルミネート（Ｌａ2X Ａｌ2Y Ｏ3(X+Y) ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、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、
前記高屈折率材料は、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または請求項２に記載の反射防止膜。 - 前記光学部材はｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を示し、
前記接着層はｄ線に対して１．４５以上１．６０以下の屈折率を示す
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。 - ｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を有する光学部材と、他の光学部材とが接着層を介して接合された光学素子であって、
前記光学部材と前記接着層との間に、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が設けられている
ことを特徴とする光学素子。 - 前記他の光学部材はｄ線に対して１．７５以上２．１０以下の屈折率を有し、
前記他の光学部材と前記接着層との間にも請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の反射防止膜が設けられている
ことを特徴とする請求項５に記載の光学素子。 - 請求項５または請求項６に記載の光学素子を備えたことを特徴とする光学系。
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