JP2001100002A - 反射防止膜及びそれを用いた光学部材 - Google Patents

反射防止膜及びそれを用いた光学部材

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JP2001100002A JP27620399A JP27620399A JP2001100002A JP 2001100002 A JP2001100002 A JP 2001100002A JP 27620399 A JP27620399 A JP 27620399A JP 27620399 A JP27620399 A JP 27620399A JP 2001100002 A JP2001100002 A JP 2001100002A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光学部品に施される可視域(およそ波長400
〜700nm)用の多層膜を用いた反射防止膜及びそれ
を用いた光学部材を得ること。 【解決手段】透明な基板上に該基板側から空気側へ順に
第1層,第2層,〜第10層の誘電体より成る10層の
薄膜を施した反射防止膜であって、該第2,第4,第
6,第9層の材質の波長550nmでの屈折率Nh、該
第1,第8層の材質の波長550nmでの屈折率Nm
該第3,第5,第7,第10層の材質の波長550nm
での屈折率NLを各々適切に設定したこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は反射防止膜及びそれ
を用いた光学部材に関し、たとえば可視域(波長400
〜700nm)における所定の波長帯に対して反射防止
効果を有したテレビカメラ,ビデオカメラ,デジタルカ
メラ等の光学系において用いられるレンズ,プリズム等
の光学部材に適用するときに好適なものである。
【0002】
【従来の技術】写真用カメラや放送用カメラ等の光学機
器の用途に用いられる高変倍のズームレンズは、多数の
レンズからなっている。
【0003】一般的に、このようなズームレンズは少な
い場合でレンズ枚数が10枚程度、多い場合で40枚ほ
どのレンズで構成されている。
【0004】このようなレンズ枚数の多いズームレンズ
では各レンズの表面から生ずる反射光の総量が多くなる
為、各レンズ面には適切なる構成の反射防止膜を施して
いる。
【0005】そして、これらレンズやプリズム等の光学
部材のほとんど全てがその表面に基板の屈折率と異る
大,小の屈折率をもった誘電体と、その他の物質を組み
合わせた、単層,2層,3層等の膜構成を施している。
このときの膜厚は中心波長に対して、1/2λ、1/4
λで組み合わせることにより成る反射防止膜が施された
り、また、光の干渉を利用した反射防止法がとられてい
る。
【0006】このうち多層膜より成る反射防止膜として
例えば特開平10−20102号公報では全体として7
層の多層構造より成る可視域において反射防止効果を有
した反射防止膜を提案している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般的な反射防止膜を
多数のレンズより成るズームレンズに施した場合、例え
ば反射防止膜を施した1つのレンズ面の反射率が0.5
%で、そのズームレンズにおけるレンズ枚数が30枚
(レンズの面数は60面)であったとすると、透過率は
計算上74%となり、途中26%分もの光が反射しロス
してしまう結果となる。
【0008】しかも、その反射光が、多重反射を繰り返
しながら、フレアー,ゴーストの原因となってくる。ま
た、反射防止膜を施すレンズ表面の多くは曲率を持って
いる為、通常の成膜加工方法では膜厚ムラが起こり、そ
の膜厚ムラは分光反射特性を図3の様にシフトさせてし
まう。
【0009】この結果として、例えば図2のような反射
率の分光反射特性の形がW型である場合は、中心波長付
近の波長の光が、また、反射防止波長帯域が狭い反射防
止膜については、短、長波長域の波長の光の反射率のみ
高くなり、レンズの場所によって違う波長の光(色)が
反射する現象が起き、レンズ前面のカラーバランスがバ
ラついてしまうといった問題が生じてくる。
【0010】本発明は、できるだけ可視域の広い範囲に
渡り、分光反射率特性をフラット(平坦)な形にし、成
膜製造時の実特性を反射率で0.2%以内に抑え、製造
誤差を加味した設計上の同特性を0.1%以内に抑えた
反射防止膜及びそれを用いた光学部材の提供を目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の反射防
止膜は、透明な基板上に該基板側から空気側へ順に第1
層,第2層,〜第10層の誘電体より成る10層の薄膜
を施した反射防止膜であって、該第2,第4,第6,第
9層の材質の波長550nmでの屈折率をNh、該第
1,第8層の材質の波長550nmでの屈折率をNm
該第3,第5,第7,第10層の材質の波長550nm
での屈折率をNLとしたとき、 2.0≦Nh 1.5≦Nm≦1.8 NL≦1.46 を満足することを特徴としている。
【0012】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、前記第i層の光学的膜厚をndi、基準波長をλ0
とし、λ0=550nmとおいたとき、 0.02λ0≦nd1≦0.25λ0 0.02λ0≦nd2≦0.55λ0 0.01λ0≦nd3≦0.10λ0 0.32λ0≦nd4≦0.55λ0 0.03λ0≦nd5≦0.15λ0 0.01λ0≦nd6≦0.07λ0 0.20λ0≦nd7≦0.30λ0 0.08λ0≦nd8≦0.20λ0 0.37λ0≦nd9≦0.45λ0 0.20λ0≦nd10≦0.25λ0 を満たすことを特徴としている。
【0013】請求項3の発明は請求項2の発明におい
て、前記第1層の材質はAl23,第10層の材質はM
gF2であることを特徴としている。
【0014】請求項4の発明は請求項2又は3の発明に
おいて、前記基板の材質の屈折率をNgとしたとき 1.4≦Ng≦1.9 を満たすことを特徴としている。
【0015】請求項5の発明は請求項1から4のいずれ
か1項の発明において、前記反射防止膜は可視域で波長
帯270nmの光に対して反射率が0.1%以下の反射
防止効果があることを特徴としている。
【0016】請求項6の発明の光学部材は請求項1から
5のいずれか1項の反射防止膜を施したことを特徴とし
ている。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明の反射防止膜の実施
形態の要部断面概略図である。本実施形態の反射防止膜
はガラスや結晶等の透明な基板112面上に所定の屈折
率と光学的膜厚より成る誘電体を全体として10層施し
ている。
【0018】図1において、101は成膜される第1層
であるAl23、102は第2層のZrO2:TiO2
6:1の混合物、103は第3層のSiO2、104は
第4層のZrO2:TiO2=6:1の混合物、105は
第5層のSiO2、106は第6層のZrO2:TiO2
=6:1の混合物、107は第7層のSiO2、108
は第8層のAl23、109は第9層のZrO2:Ti
2=6:1の混合物、110は第10層のMgF2、1
11はAir、112は基板の光学用基板である。
【0019】本実施形態に係わる反射防止膜は、基板1
12上に高屈折率層(屈折率Nh)の第2,第4,第
6,第9層、中間屈折率層(屈折率Nm)の第1,第8
層、そして低屈折率層(屈折率NL)の第3,第5,第
7,第10層の10層より構成している。
【0020】本発明に係わる反射防止膜は、一般の光学
用基板に対して、可視光領域において十分な反射防止効
果を得ることができる高屈折率層の成膜材料として、酸
化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(TiO2)、
酸化タンタル(Ta25)、酸化ニオブ(Nb25)、
酸化ハフニウム(HfO2)、酸化セリウム(CeO2
及び、それらの混合物ならびに化合物等が挙げられる。
【0021】中間屈折率層の成膜材料として、酸化アル
ミニウム(Al23)、酸化ゲルマニウム(Ge
2)、酸化イットリウム(Y23)及び、それらの混
合物ならびに化合物等が挙げられる。
【0022】低屈折率層の成膜材料として、酸化シリコ
ン(SiO2)、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ
化アルミニウム(AlF3)及び、それらの混合物なら
びに化合物等が挙げられる。
【0023】本発明の反射防止膜は、光学用基板の屈折
率Ngが1.4≦Ng≦1.9を満たす場合において、そ
の基板に成膜される薄膜の屈折率が、基板側から空気側
に向けて高屈折率層の第2,第4,第6,第9層が2.
00≦Nhの条件を満たし、同じく中屈折率層の第1,
第8層が1.50≦Nm≦1.80の条件を満たし、同
じく低屈折率層の第3,第5,第7,第10層がNL
1.46を満たしている。
【0024】後述する実施例では第1層目は酸化アルミ
ニウム(Al23)、10層目はフッ化マグネシウム
(MgF2)を用いている。
【0025】本実施形態においては基準波長λ0をλ0
550nmとし、基板112側から空気111側に向け
て第1〜10層の光学的膜厚(屈折率n×厚さd)を夫
々nd1,nd2,nd3,nd4,nd5,nd6,n
7、nd8,nd9,nd10とする時、 0.02λ0≦nd1≦0.25λ0, 0.02λ0≦nd2≦0.55λ0, 0.01λ0≦nd3≦0.10λ0, 0.32λ0≦nd4≦0.55λ0, 0.03λ0≦nd5≦0.15λ0, 0.01λ0≦nd6≦0.07λ0, 0.20λ0≦nd7≦0.30λ0, 0.08λ0≦nd8≦0.20λ0, 0.37λ0≦nd9≦0.45λ0, 0.20λ0≦nd10≦0.25λ0 を満たすようにしている。
【0026】これによって可視域の広範囲にわたって良
好なる反射防止効果を得ている。このように本実施形態
では、一般光学用の硝材上に、基板側から空気側にかけ
て順に第1層〜第10層の10層構成の誘電体薄膜を施
し、入射光角度が0〜10°の場合で、可視域広波長帯
域(約270nm)に於いて、設計上反射率が0.1%
以下になるようにしている。
【0027】本発明のレンズ,プリズム,透明基板等の
光学部材は、前述した膜構成の反射防止膜を施してい
る。
【0028】本発明の反射防止膜を施したレンズを用い
ればテレビカメラのようなレンズ枚数の多いズームレン
ズであっても、反射率の少ない可視域全体にわたり高い
透過率を有したズームレンズを得ることができる。
【0029】以下、本発明の反射防止膜の各実施例につ
いて説明する。
【0030】表1及び表2に本発明の実施例1の成膜構
成を示す。この実施例は、図1の膜種構成時の場合であ
る。
【0031】表1と表2の違いは、成膜される基板(屈
折率)の種類が違うのと、それに伴い、各層の光学的膜
厚がそれぞれ違うことであり、膜種及び膜構成はどちら
も同じである。また、それぞれの膜種、膜構成時の反射
率特性図は表1の場合を図4、表2の場合を図5に示
す。
【0032】この構成時の波長430nm〜680nm
の範囲の平均反射率は設計上0.06〜0.07%であ
り、実成膜時の特性は製造時の成膜バラツキを加味して
も0.2%以下であった。
【0033】また、前記反射率の低い波長領域が広範囲
のため、膜厚ムラの起き易い曲率を持ったレンズ基板上
においても、その全面にわたって、低反射率が得られ易
い。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】表3に本発明の実施例2の成膜構成を示
す。そして、その反射率特性図を図6に示す。
【0037】この実施例2は、実施例1の膜構成のう
ち、高屈折率材料として、Ta25を用いた場合の例で
ある。この膜構成に於いても、基板の屈折率が1.4≦
g≦1.9の範囲内であれば、実施例1と同様に、各
層の膜厚を変化させることにより、同様の反射率特性が
得られる反射防止膜である。
【0038】
【表3】
【0039】表4に本発明の実施例3の成膜構成を示
す。そして、その反射率特性図を図7に示す。
【0040】この実施例3は、実施例1の膜構成のう
ち、1層目を除く8層目の中屈折率材料として、Y23
を用いた場合の例である。
【0041】この膜構成に於いても、基板の屈折率が
1.4≦Ng≦1.9の範囲内では、実施例1と同様に
各層の膜厚を変化させることにより、同様の反射率特性
が得られる反射防止膜である。
【0042】
【表4】
【0043】表5に本発明の実施例4の成膜構成を示
す。そして、その反射率特性図を図8に示す。
【0044】この実施例4は、実施例1の膜構成のう
ち、低屈折率材料として、MgF2を用いた場合の例で
ある。
【0045】この膜構成に於いても、基板の屈折率が
1.4≦Ng≦1.9の範囲内であれば、実施例1と同
様に各層の膜厚を変化させることにより、同様の反射率
特性が得られる反射防止膜である。
【0046】
【表5】
【0047】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く多層膜を構成
することにより、できるだけ可視域の広い範囲に渡り、
分光反射率特性をフラット(平坦)な形にし、成膜製造
時の実特性を反射率で0.2%以内に抑え、製造誤差を
加味した設計上の同特性を0.1%以内に抑えた反射防
止膜及びそれを用いた光学部材を達成することができ
る。
【0048】この他、本発明に係わる反射防止膜は、可
視域全域で極めて高い反射防止効果を奏する。
【0049】特に本発明では、広い領域の波長域に於い
て、設計上0.1%以下の反射率を得ることができるた
め、実際の反射率特性に於いては、製造誤差を加味して
も、反射率特性0.2%以下が確保できるため、光学系
に用いたときでも極めて高い透過率特性と、ゴースト,
フレアーを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる反射防止膜の断面図
【図2】従来のW型の広帯域反射防止膜反射率特性
【図3】反射防止膜を施したレンズの位置の違いによる
特性シフト図
【図4】実施例1の表1の反射率特性図
【図5】実施例1の表2の反射率特性図
【図6】実施例2の表3の反射率特性図
【図7】実施例3の表4の反射率特性図
【図8】実施例4の表5の反射率特性図
【符号の説明】 101 成膜される第1層であるAl23 102 成膜される第2層であるZrO2:TiO2
6:1の混合物 103 成膜される第3層であるSiO2 104 成膜される第4層であるZrO2:TiO2
6:1の混合物 105 成膜される第5層であるSiO2 106 成膜される第6層であるZrO2:TiO2
6:1の混合物 107 成膜される第7層であるSiO2 108 成膜される第8層であるAl23 109 成膜される第9層であるZrO2:TiO2
6:1の混合物 110 成膜される第10層であるMgF2 111 Air l12 光学用基板(BK7他)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2K009 AA09 BB02 CC03 CC06 4F100 AA00D AA00E AA06C AA19B AA20D AA21E AA27E AT00A BA07 BA11 BA13 BA26 GB41 GB90 JM02B JM02C JM02D JM02E JN01A JN06 JN18B JN18C JN18D JN18E YY00B YY00C YY00D YY00E

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明な基板上に該基板側から空気側へ順
    に第1層,第2層,〜第10層の誘電体より成る10層
    の薄膜を施した反射防止膜であって、該第2,第4,第
    6,第9層の材質の波長550nmでの屈折率をNh
    該第1,第8層の材質の波長550nmでの屈折率をN
    m、該第3,第5,第7,第10層の材質の波長550
    nmでの屈折率をNLとしたとき、 2.0≦Nh 1.5≦Nm≦1.8 NL≦1.46 を満足することを特徴とする反射防止膜。
  2. 【請求項2】 前記第i層の光学的膜厚をndi、基準
    波長をλ0とし、λ0=550nmとおいたとき、 0.02λ0≦nd1≦0.25λ0 0.02λ0≦nd2≦0.55λ0 0.01λ0≦nd3≦0.10λ0 0.32λ0≦nd4≦0.55λ0 0.03λ0≦nd5≦0.15λ0 0.01λ0≦nd6≦0.07λ0 0.20λ0≦nd7≦0.30λ0 0.08λ0≦nd8≦0.20λ0 0.37λ0≦nd9≦0.45λ0 0.20λ0≦nd10≦0.25λ0 を満たすことを特徴とする請求項1の反射防止膜。
  3. 【請求項3】 前記第1層の材質はAl23,第10層
    の材質はMgF2であることを特徴とする請求項2の反
    射防止膜。
  4. 【請求項4】 前記基板の材質の屈折率をNgとしたと
    き 1.4≦Ng≦1.9 を満たすことを特徴とする請求項2又は3の反射防止
    膜。
  5. 【請求項5】 前記反射防止膜は可視域で波長帯270
    nmの光に対して反射率が0.1%以下の反射防止効果
    があることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項
    の反射防止膜。
  6. 【請求項6】 請求項1から5のいずれか1項の反射防
    止膜を施したことを特徴とする光学部材。
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