JP2005338366A - 反射防止膜及び光学部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 可視域（４００〜７００ｎｍ）から赤外域（７００〜１０００ｎｍ）に亘る広帯域で、高い反射防止性能を有すること。
【解決手段】光学基板２側から数えて第１、３、５及び７層に、屈折率が２．５以上３．１以下の高屈折率膜を成膜し、光学基板２側から数えて第２、４、６及び８層に、屈折率が１．５以上１．８以下の中間屈折率膜と、屈折率が１．３以上１．５未満の低屈折率膜との少なくとも一方を成膜したものであり、前記各層の光学的膜厚ｎｄが、設計波長λに対して、第１層は（０．０５〜０．２５）×λ／４、第２層は（０．２６〜１．１）×λ／４、第３層は（０．３９〜０．６８）×λ／４、第４層は（０．１５〜０．４０）×λ／４、第５層は（２．５７〜２．７６）×λ／４、第６層は（０．２９〜０．４７）×λ／４、第７層は（０．２５〜０．４２）×λ／４、第８層は（１．２４〜１．２８）×λ／４とした反射防止膜を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、近赤外域、可視域で使用される光学レンズ等の光学部品に施される反射防止
膜、該反射防止膜を表面に形成した光学部品に関するものである。

一般に、レンズやプリズム等の光学部品の表面には、反射防止膜が施されている。この反射防止膜の主な目的は、多数の光学部品により構成される光学部品ユニットの透過率を向上すること、特に、可視域の反射を抑えることで、像の明るさや見え易さを向上させた光学機器とすることである。
近年、広い波長域で使用する光学機器が開発されている。これに用いる光学部品には、使用される波長域に対応した反射防止膜が用いられている。このような広い波長域に対応できる従来の反射防止膜は、例えば、特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載された発明の光学部品によれば、光学基板上に設けられた反射防止膜として、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２の３種類の材料を用いた８層構成とすることで、可視域から近赤外域として４００ｎｍから９００ｎｍの広帯域で０．８％以下の低反射率を実現している。
特許第２７１１６９７号公報

ここで、４００ｎｍ〜９００ｎｍの帯域以上の広帯域で、低反射を必要とする光学機器、例えば、顕微鏡や内視鏡等の光学機器は、１つの光学系で可視域（４００〜７００ｎｍ）及び赤外域（７００〜１０００ｎｍ）での観察を行うため、光学系に用いるレンズは、可視域及び赤外域のそれぞれの波長範囲において反射防止作用を有する反射防止膜が施されたものが必要である。
上述した特許文献１記載の従来技術による反射防止膜を用いて、上述した条件でシュミレーションを行った場合、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域の平均反射率は０．８％を越え、９００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域における最大反射率は１．５％以上となる。従って、この反射防止膜を両面に施した光学基板１枚からなる光学部品での透過率は９５％以下となり、光学基板５枚からなる光学部品での透過率は７０％以下となる。

このため、光学部品を複数備える光学機器では、９００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域の光量が不足するため赤外域での観察を行うことが困難であった。つまり、この反射防止膜は、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域において可視域及び赤外域の同時観察を行う光学機器のレンズ等の反射防止膜として、対応させることが困難なものであった。

この発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、その目的は、可視域（４００〜７００ｎｍ）から赤外域（７００〜１０００ｎｍ）に亘る広帯域で、高い反射防止性能を有した反射防止膜及び該反射防止膜を光学基板上に備えて高い透過率を有し、４００ｎｍ〜１１００ｎｍに亘る広帯域で使用可能な光学部品を提供することである。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、複数の層を有して光学基板上に設けられる反射防止膜であって、前記光学基板側から数えて第１、３、５及び７層に、屈折率が２．５以上３．１以下の高屈折率膜を成膜し、前記光学基板側から数えて第２、４、６及び８層に、屈折率が１．５以上１．８以下の中間屈折率膜と、屈折率が１．３以上１．５未満の低屈折率膜との少なくとも一方を成膜したものであり、前記各層の光学的膜厚ｎｄ（ｎは薄膜の屈折率、ｄは物理的膜厚）が、設計波長λに対して、第１層は（０．０５〜０．２５）×λ／４、第２層は（０．２６〜１．１）×λ／４、第３層は（０．３９〜０．６８）×λ／４、第４層は（０．１５〜０．４０）×λ／４、第５層は（２．５７〜２．７６）×λ／４、第６層は（０．２９〜０．４７）×λ／４、第７層は（０．２５〜０．４２）×λ／４、第８層は（１．２４〜１．２８）×λ／４とした反射防止膜を提供する。

この発明に係る反射防止膜においては、各層を構成する膜の屈折率及び物理的膜厚を限定することにより、可視域（４００〜７００ｎｍ）から赤外域（７００から１１００ｎｍ）で高い反射防止効果を得ることができる。
具体的には、４００ｎｍから１１００ｎｍの波長域で、０．５％以下の平均反射率を実現することができる。また、設計波長λを変えることにより、反射防止の波長域をシフトさせることが可能であり、また、長波長側の設計波長λ（例えば、５２０ｎｍを６００ｎｍ）とすることで反射防止の波長域を広げたりすることも可能である。
なお、光学基板の材質は、ガラス、結晶材料やプラスチック等を適用することができる。また、基板の形状は、平板形状、レンズ形状やプリズム形状等のあらゆる形状に適用可能である。また、成膜方法についても、スパッタリング法やイオンアシスト法等、特に限定されるものではない。
更に、（０．２６〜１．１）×λ／４というのは、例えば、設計波長λを５２０ｎｍとしたときに、第２層の光学的膜厚ｎｄが（０．２６〜１．１）×５２０ｎｍ／４＝（０．２６〜１．１）×１３０ｎｍ＝３３．８〜１４３ｎｍとなることを意味するものである。また、他の層についても同様である。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の反射防止膜において、前記高屈折率膜、前記中間屈折率膜及び前記低屈折率膜の屈折率は、それぞれ３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域における屈折率である反射防止膜を提供する。

この発明に係る反射防止膜においては、低屈折率膜、中間屈折率膜及び高屈折率膜の各屈折率膜の屈折率の波長範囲を定めることで、４００〜１１００ｎｍの波長域で高い反射防止効果を得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の反射防止膜において、前記高屈折率膜を構成する原料は、その主成分がＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）であり、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｗ、Ｌａ及びＡＬのうち少なくともいずれか１つ、若しくはこれらの酸化物、或いはこれらの混合物を用いて成膜された反射防止膜を提供する。

この発明に係る反射防止膜においては、４００〜１１００ｎｍの波長域で高い反射防止効果を得ることができると共に、適当な膜を選択することにより、特定の波長域の反射率を低下させたものや、一定の波長帯域を拡大したものや、或いは、製造コストの低下が可能なもの等、その材料の特性を生かした反射防止膜を得ることができる。
また、高屈折率膜を構成する原料は、ＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）に各元素、或いは、これらの酸化物や混合物を混合することで、屈折率２．５以上３．１以下の膜を得ることができる。なお、ＴｉＯｘは、主成分として原料中に５０重量％以上含まれるものである。

請求項４に係る発明は、請求項１記載の反射防止膜において、前記中間屈折率膜が、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_５、ＣｅＦ_３、ＭｇＯ、ＬａＦ_３のいずれか１つ、又は、これらの混合物である反射防止膜を提供する。

この発明に係る反射防止膜においては、４００〜１１００ｎｍの波長域で高い反射防止効果を得ることができると共に、適当な膜を選択することにより、特定の波長域の反射率を低下させたものや、一定の波長帯域を拡大したものや、或いは、製造コストの低下が可能なもの等、その材料の特性を生かした反射防止膜を得ることができる。
なお、中間屈折率膜として、安価な材料であるＡｌ_２Ｏ_３を用いることが望ましい。

請求項５に係る発明は、請求項１記載の反射防止膜において、前記低屈折率膜が、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２のいずれか１つ、又は、これらの混合物である反射防止膜を提供する。

この発明に係る反射防止膜においては、４００〜１１００ｎｍの波長域で高い反射防止効果を得ることができると共に、適当な膜を選択することにより、特定の波長域の反射率を低下させたものや、一定の波長帯域を拡大したものや、或いは、製造コストの低下が可能なもの等、その材料の特性を生かした反射防止膜を得ることができる。
なお、第８層に、最も屈折率の低いＭｇＦ_２を用いることが望ましい。

請求項６に係る発明は、光学基板と、該光学基板上に設けられた請求項１から５のいずれか１項記載の反射防止膜とを有する光学部品を提供する。

この発明に係る光学部品においては、上述した反射防止膜を光学基板に設けることによって、４００〜１１００ｎｍの波長域で、光学基板１面毎に反射率が下がり、面数が増加したときに透過率を上げることができる。

本発明に係る反射防止膜によれば、各層を構成する膜の屈折率及び膜厚を限定することにより、可視域（４００〜７００ｎｍ）から赤外域（７００から１１００ｎｍ）で高い反射防止効果を得ることができる。
また、本発明に係る光学部品によれば、４００〜１１００ｎｍの波長域で高い透過率を得ることができる。

次に、本発明に係る反射防止膜及び光学部品の第１実施形態を、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態では、図１に示すイオンアシスト蒸着装置１により、基板（光学基板）２上に反射防止膜をイオンアシスト蒸着で成膜させる場合を例にして説明する。
この反射防止膜は、基板２側から数えて第１、３、５及び７層に、屈折率が２．５以上３．１以下の高屈折率膜を成膜し、基板２側から数えて第２、４、６及び８層に、屈折率が１．５以上１．８以下の中間屈折率膜と、屈折率が１．３以上１．５未満の低屈折率膜との少なくとも一方を成膜したものであり、各層の光学的膜厚ｎｄ（ｎは薄膜の屈折率、ｄは物理的膜厚）が、設計波長λに対して、第１層は（０．０５〜０．２５）×λ／４、第２層は（０．２６〜１．１）×λ／４、第３層は（０．３９〜０．６８）×λ／４、第４層は（０．１５〜０．４０）×λ／４、第５層は（２．５７〜２．７６）×λ／４、第６層は（０．２９〜０．４７）×λ／４、第７層は（０．２５〜０．４２）×λ／４、第８層は（１．２４〜１．２８）×λ／４とされている。これらについては、以下に詳細に説明する。

上記イオンアシスト蒸着装置１は、図１に示すように、右側面に排気口３、左側面にガス導入口４を有した真空チャンバ５を備えている。排気口３は、真空チャンバ５内を排気するものであり、ガス導入口４は、成膜中にＯ_２ガスを真空チャンバ５内に導入するものである。また、真空チャンバ５の底部には、坩堝６ａ、６ｂ、電子銃７ａ、７ｂ、シャッタ８ａ、８ｂ及びイオンガン９が設けられている。

上記坩堝６ａ、６ｂは、内部に蒸着材料（膜を形成するための原料）を保持している。上記電子銃７ａ、７ｂは、電子ビームを坩堝６ａ、６ｂに照射して、該坩堝６ａ、６ｂの内部に保持されている蒸着材料を蒸発させるようになっている。上記シャッタ８ａ、８ｂは、各坩堝６ａ、６ｂの上方に開閉可能に配されており、開閉動作されることで、成膜の開始及び終了を行うようになっている。上記イオンガン９は、真空チャンバ５の中央上部に設けられたドーム１０に設置された後述するヤトイ１１内の上記基板２に向かってイオンを照射させるようになっている。

上記ドーム１０は、上述したように基板２を入れたヤトイ１１が設置可能とされ、成膜中は回転するようになっている。また、真空チャンバ５上部には、クリスタル監視計１２と光学監視計１３とが設けられている。クリスタル監視計１２は、クリスタル基板１４に成膜される物理的膜厚及び成膜速度を測定するものであり、光学監視計１３は、成膜中のモニターガラス１５の反射率変化を測定するようになっている。

このように構成されたイオンアシスト蒸着装置１により、真空チャンバ５内を８．０×１０^−３まで排気した後、基板２上に反射防止膜を成膜した。
なお、本実施形態では、基板２として基板屈折率が１．５２のＳ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製）基板２Ａ、基板屈折率が１．６０９のＳ−ＢＳＭ１４（（株）オハラ製）基板２Ｂ、基板屈折率が１．７２１のＳ−ＬＡＬ８（（株）オハラ製）基板２Ｃの３種類を用い、それぞれ交換して３回に分けて各基板２Ａ、２Ｂ、２Ｃ上に、各基板屈折率に基づいてそれぞれに反射防止膜Ａ、Ｂ、Ｃを成膜した。

この際、設計波長λを５２０ｎｍ（即ち、高屈折率膜、中間屈折率膜及び低屈折率膜の屈折率が、それぞれ３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域における屈折率とされている）として、それぞれ基板２側から第１、３、５、７層に高屈折率膜としてＴｉＯ_１．９とＮｂ_２Ｏ_５との混合物（重量比９５：５）を原料としてチタン、ニオブ混合酸化膜を、第２、４、６層に低屈折率膜としてＳｉＯ_２を、第８層に低屈折率膜としてＭｇＦ_２を用いて、表１に示す光学的膜厚ｎｄ（設計波長における膜の屈折率×物理的膜厚）で成膜した。

成膜後の各層の屈折率は、５２０ｎｍの波長において、高屈折率膜が２．５３（上述した屈折率２．５以上３．１以下の範囲内）、低屈折率膜が１．４６及び１．３７（上述した屈折率１．３以上１．５未満の範囲内）の屈折率であった。
また、表１に示すように、各層の光学的膜厚ｎｄは、上述した範囲内に設定されている。

ここで、図２に、本実施形態の８層反射防止膜Ａ、Ｂ、Ｃを片面に成膜した上記基板２Ａ、２Ｂ、２Ｃの８層反射防止膜のみの分光反射率特性を示す。図２に示すように、いずれの基板２Ａ、２Ｂ、２Ｃの反射防止膜Ａ、Ｂ、Ｃも４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域における反射率が、０．７％以下であり、また、平均反射率は、４００ｎｍ〜１１００ｎｍで０．４５％以下、４００ｎｍ〜１１５０ｎｍでも０．４５％以下と低く、良好な反射防止性能を有している。

上述したように、４００ｎｍ〜１１００ｎｍまで、更には、４００ｎｍ〜１１５０ｎｍの波長域において、高い反射防止効果を持つ反射防止膜Ａ、Ｂ、Ｃを得ることができた。
ここで、表１に示す反射防止膜Ａを、両面に施した平面の基板２Ａが１枚のものを図３に示し、基板２Ａが５枚のものを図４に示す。
屈折率が１．５２の基板２Ａを、図３に示すように１枚配置した時と、図４に示すように５枚配置した時との分光透過率を測定した。また、同様に、屈折率１．６０９、１．７２１の基板２Ｂ、２Ｃについても分光透過率を測定した。この測定による分光透過率特性を、図５に示す。図５に示すように、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域における透過率は、基板が１枚で９８％以上、基板が５枚で９４％以上となり、光学部品として共に可視域から赤外域に亘る広帯域で良好な透過率を示した。

なお、本実施形態の反射防止膜Ａ、Ｂ、Ｃは、イオンアシスト蒸着により形成されたが、これに限定されるものではなく、スパッタリング法によっても同等の特性を得ることができる。
また、本実施形態では、高屈折率膜はＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）とＮｂ_２Ｏ_５との重量比９５：５の混合物を原料として形成した混合酸化物膜、低屈折率膜がＳｉＯ_２及びＭｇＦ_２としたが、これに限定されるものではなく、ＴｉＯｘにおいては、ｘ＝１．５〜１．９でも、ＴｉＯｘとＮｂ_２Ｏ_５との混合比が９８：２〜８０：２０でも、同様の効果が得られた。
また、高屈折率膜として、主成分をＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）とし、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｗ、Ｌａ及びＡｌのいずれか、或いは、その酸化物の混合物を原料とした混合酸化物膜、低屈折率膜として、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２のいずれか又はこれらの混合物というように、各膜と同様な屈折率を持つ膜であれば、同等の特性を有する反射防止膜Ａ、Ｂ、Ｃを得ることができる。

次に、本発明に係る反射防止膜及び光学部品の第２実施形態を、図１、図３、図４、図６及び図７を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
本実施形態では、図１に示すイオンアシスト蒸着装置１を用いて、真空槽内を８．０×１０^−４まで排気した後、基板２上に反射防止膜を成膜した、
なお、本実施形態では、基板２として基板屈折率が１．６０９のＳ−ＢＳＭ１４（（株）オハラ製）基板２Ｄ、基板屈折率が１．７２１のＳ−ＬＡＬ８（（株）オハラ製）基板２Ｅ、基板屈折率が１．８１８のＳ−ＬＡＨ５３（（株）オハラ製）基板２Ｆの３種類を用い、それぞれ交換して３回に分けて各基板２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ上に、各基板屈折率に基づいてそれぞれに反射防止膜Ｄ、Ｅ、Ｆを成膜した。

また、第１実施形態と同様に設計波長λを５２０ｎｍとして、それぞれ基板２側から第１、３、５、７層に高屈折率膜としてＴｉＯ_１．９５とＢｉ_２Ｏ_３との混合物（重量比６０：４０）を原料としてチタン、ビスマス混合酸化膜を、第２、４、６層に中間屈折率膜としてＡｌ_２Ｏ_３を、第８層に低屈折率膜としてＭｇＦ_２を用いて、表２に示す光学的膜厚ｎｄ（設計波長における膜の屈折率×物理的膜厚）で成膜した。

成膜後の各層の屈折率は、５２０ｎｍの波長において、高屈折率膜が２．５３（上述した屈折率２．５以上３．１以下の範囲内）、中間屈折率膜が１．６４（上述した屈折率１．５以上１．８以下の範囲内）、低屈折率膜が１．３７の（上述した屈折率１．３以上１．５未満の範囲内）屈折率であった。

ここで、図６に、本実施形態の８層反射防止膜Ｄ、Ｅ、Ｆを片面に成膜した上記基板２Ｄ、２Ｅ、２Ｆの８層反射防止膜のみの分光反射率特性を示す。図６に示すように、いずれの基板２Ｄ、２Ｅ、２Ｆの反射防止膜Ｄ、Ｅ、Ｆも４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域における反射率が０．６５％以下であり、また平均反射率は、４００ｎｍ〜１１００ｎｍで０．４２％以下、４００ｎｍ〜１１５０ｎｍで０．４５％以下と低く、良好な反射防止性能を有している。

上述したように、４００ｎｍ〜１１００ｎｍまで、更には、４００ｎｍ〜１１５０ｎｍの波長域において、高い反射防止効果を持つ反射防止膜Ｄ、Ｅ、Ｆを得ることができる。
ここで、表２に示す反射防止膜Ｄを、両面に施した平面の基板２Ｄ（屈折率１．６０９）を、図３に示すように１枚配置した時と、図４に示すように５枚配置した時との分光透過率を測定した。同様に、反射防止膜Ｅ、Ｆを両面に施した屈折率１．７２１、１．８１８の基板２Ｅ、２Ｆについても分光透過率を測定した。
この測定による分光透過率特性を、図７に示す。図７に示すように、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域における透過率は、基板が１枚で９８％以上、基板が５枚で９４％以上となり、光学部品として共に可視域から赤外域に亘る広帯域で良好な透過率を示した。

なお、本実施形態の反射防止膜Ｄ、Ｅ、Ｆは、第１実施形態と同様に、イオンアシスト蒸着により形成されたが、これに限定されるものではなく、スパッタリング法によっても同等の特性を得ることができる。
また、本実施形態では、高屈折率膜はＴｉＯ_１．９５とＢｉ_２Ｏ_３との６０：４０の混合物、中間屈折率膜がＡｌ_２Ｏ_３、低屈折率膜がＭｇＦ_２としたが、これに限定されるものではなく、ＴｉＯｘにおいては、ｘ＝１．７〜１．９８でも、重量比９８：２〜５０：５０でも同等の効果が得られた。
また、高屈折率膜として、主成分をＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）とし、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｗ、Ｌａ及びＡｌのいずれか、或いは、その酸化物の混合物を原料とした混合酸化物膜、中間屈折率膜として、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_５、ＣｅＦ_３、ＬａＦ_３、ＭｇＯのいずれか、又はこれらの混合物、低屈折率膜として、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２のいずれか又はこれらの混合物というように、各膜と同様な屈折率を持つ膜であれば、同等の特性を有する反射防止膜Ｄ、Ｅ、Ｆを得ることができる。
但し、中間屈折率膜として、安価な材料であるＡｌ_２Ｏ_３を用いることが望ましい。

次に、本発明に係る反射防止膜及び光学部品の第３実施形態を、図１、図３、図４、図８及び図９を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
本実施形態では、図１に示すイオンアシスト蒸着装置１を用いて、真空槽内を８．０×１０^−３Ｐａまで排気した後、基板２上に反射防止膜を成膜した。
なお、本実施形態では、基板２として基板屈折率が１．５２のＳ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製）基板２Ｇ、基板屈折率が１．６０９のＳ−ＢＳＭ１４（（株）オハラ製）基板２Ｈ、基板屈折率が１．７２１のＳ−ＬＡＬ８（（株）オハラ製）基板２Ｉの３種類を用い、交換してそれぞれ３回に分けて各基板２Ｇ、２Ｈ、２Ｉ上に、各基板屈折率に基づいてそれぞれに反射防止膜Ｇ、Ｈ、Ｉを成膜した。

また、第１実施形態と同様に設計波長λを５２０ｎｍとして、それぞれ基板２側から第１、３、５、７層に高屈折率膜としてＴｉＯ_１．５とＷＯ_３の混合物（重量比９０：１０）を原料としてチタン、タングステン混合酸化膜を、第２、４、６、８層に低屈折率膜としてＭｇＦ_２を用いて、表３に示す光学的膜厚ｎｄ（設計波長における膜の屈折率×物理的膜厚）で成膜した。

成膜後の各層の屈折率は、５２０ｎｍの波長において、高屈折率膜が２．５３（上述した屈折率２．５以上３．１以下の範囲内）、低屈折率膜が１．３７（上述した屈折率
１．３以上１．５未満の範囲内）の屈折率であった。

ここで、図８に、本実施形態の８層反射防止膜Ｇ、Ｈ、Ｉを片面に成膜した上記基板２Ｇ、２Ｈ、２Ｉの８層反射防止膜のみの分光反射率特性を示す。図８に示すように、いずれの基板２Ｇ、２Ｈ、２Ｉの反射防止膜Ｇ、Ｈ、Ｉも４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域における反射率が０．６％以下であり、また平均反射率は、４００ｎｍ〜１１００ｎｍで０．４２％以下、４００ｎｍ〜１２００ｎｍで０．５％以下と低く、良好な反射防止性能を有している。

上述したように、４００ｎｍ〜１１００ｎｍまで、更には、４００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長域において、高い反射防止効果を持つ反射防止膜Ｇ、Ｈ、Ｉを得ることができる。
ここで、表３に示す反射防止膜Ｇを、両面に施した平面の基板２Ｇ（屈折率が１．５２）を、図３に示すように１枚配置した時と、図４に示すように５枚配置した時との分光透過率を測定した。同様に、反射防止膜Ｈ、Ｉを両面に施した屈折率１．６０９、１．７２１の基板２Ｈ、２Ｉについても分光透過率を測定した。
この測定による分光透過率特性を、図９に示す。図９に示すように、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域における透過率は、基板が１枚で９７％以上、基板が５枚で９４％以上となり、光学部品として共に可視域から赤外域に亘る広帯域で良好な透過率を示した。

なお、本実施形態の反射防止膜Ｇ、Ｈ、Ｉは、第１実施形態と同様に、イオンアシスト蒸着により形成されたが、これに限定されるものではなく、スパッタリング法によっても同等の特性を得ることができる。
また、本実施形態では、高屈折率膜はＴｉＯｘ（ｘ＝１．５）とＷＯ_３との混合膜、低屈折率膜はＭｇＦ_２としたが、これに限定されるものではなく、例えば、高屈折率膜として主成分をＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）とし、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｌａ及びＡｌのいずれか、或いは、その酸化物の混合物を原料とした混合酸化物膜、低屈折率膜としてＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２のいずれか又はこれらの混合物というように、各膜と同様な屈折率を持つ膜であれば、同等の特性を有する反射防止膜Ｇ、Ｈ、Ｉを得ることができる。

次に、本発明に係る反射防止膜及び光学部品の第４実施形態を、図１、図３、図４、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
本実施形態では、図１に示すイオンアシスト蒸着装置１を用いて、真空槽内を８．０×１０^−３Ｐａまで排気した後、基板２上に反射防止膜を成膜した。
なお、本実施形態では、基板２として基板屈折率が１．６０９のＳ−ＢＳＭ１４（（株）オハラ製）基板２Ｊ、基板屈折率が１．７２１のＳ−ＬＡＬ８（（株）オハラ製）基板２Ｋ、基板屈折率が１．８１８のＳ−ＬＡＨ５３（（株）オハラ製）基板２Ｌの３種類を用い、それぞれ交換して３回に分けて各基板２Ｊ、２Ｋ、２Ｌに、各基板屈折率に基づいてそれぞれに反射防止膜Ｊ、Ｋ、Ｌを成膜した。

また、第１実施形態と同様に、設計波長λを５２０ｎｍとして、それぞれ基板２側から第１、３、５、７層に高屈折率膜としてＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）とＮｂ_２Ｏ_５との混合物（重量比９５：５）を原料としてチタン、ニオブ混合酸化膜を、第４層に中間屈折率膜としてＡｌ_２Ｏ_３を、第６層に低屈折率膜としてＳｉＯ_２を、第２、８層に低屈折率膜としてＭｇＦ_２を用いて、表４に示す光学的膜厚ｎｄ（設計波長における膜の屈折率×物理的膜厚）で成膜した。

成膜後の各層の屈折率は、５２０ｎｍの波長において、高屈折率膜が２．５３（上述した屈折率２．５以上３．１以下の範囲内）、中間屈折率膜が１．６４（上述した屈折率１．５以上１．８以下の範囲内）、低屈折率膜が１．３７（上述した屈折率１．３以上１．５未満の範囲内）の屈折率であった。

ここで、図１０に、本実施形態の８層反射防止膜Ｊ、Ｋ、Ｌを片面に成膜した上記基板２Ｊ、２Ｋ、２Ｌの８層反射防止膜のみの分光反射率特性を示す。図１０に示すように、いずれの基板２Ｊ、２Ｋ、２Ｌの反射防止膜Ｊ、Ｋ、Ｌも４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域における反射率が０．５５％以下であり、また平均反射率は４００ｎｍ〜１１００ｎｍで０．４３％以下、４００ｎｍ〜１１５０ｎｍで０．４５％以下と低く、良好な反射防止性能を有している。

上述したように、４００ｎｍ〜１１００ｎｍまで、更には、４００ｎｍ〜１１５０ｎｍの波長域において、高い反射防止効果を持つ反射防止膜Ｊ、Ｋ、Ｌを得ることができる。
ここで、表４に示す反射防止膜Ｊを両面に施した平面の基板２Ｊ（屈折率１．６０９）を、図３に示すように１枚配置した時と、図４に示すように５枚配置した時との分光透過率を測定した。同様に、反射防止膜Ｋ、Ｌを両面に施した屈折率１．７２１、１．８１８の基板２Ｋ、２Ｌについても分光透過率を測定した。
この測定による分光透過率特性を、図１１に示す。図１１に示すように、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域における透過率は、基板が１枚で９８％以上、基板が５枚で９３％以上となり、光学部品として共に可視域から赤外域に亘る広帯域で良好な透過率を示した。

なお、本実施形態の反射防止膜Ｊ、Ｋ、Ｌは、第１実施形態と同様に、イオンアシスト蒸着により形成されたが、これに限定されるものではなく、スパッタリング法によっても同等の特性を得ることができる。
また、本実施形態では、高屈折率膜はＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）とＮｂ_２Ｏ_５との混合膜、中間屈折率膜はＡｌ_２Ｏ_３、低屈折率膜はＳｉＯ_２及びＭｇＦ_２を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、高屈折率膜として、主成分をＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）とし、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｗ、Ｌａ及びＡｌのいずれか、或いは、その酸化物との混合物を原料とした形成した混合膜、中間屈折率膜としてＡｌ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_５、ＣｅＦ_３、ＬａＦ_３、ＭｇＯのいずれか、又はこれらの混合物、低屈折率膜としてＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２のいずれか又はこれらの混合物というように、各膜と同様な屈折率を持つ膜であれば、同等の特性を有する反射防止膜Ｊ、Ｋ、Ｌを得ることができる。
但し、中間屈折率膜として、安価な材料であるＡｌ_２Ｏ_３ を用いることが好ましい。

本発明に係る反射防止膜及び光学部品基板の第１実施形態で用いるイオンアシスト蒸着装置の縦断面図である。 本発明に係る第１実施形態の分光反射率特性を示す図である。 本発明に係る第１実施形態の反射防止膜を両面に施した基板１枚の断面図である。 本発明に係る第１実施形態の反射防止膜を両面に施した基板５枚の断面図である。 本発明に係る第１実施形態の反射防止膜を両面に施した図３に示す基板１枚の場合と、図４に示す基板５枚の場合との分光透過率特性を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の分光反射率特性を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の反射防止膜を両面に施した図３に示す基板１枚の場合と、図４に示す基板５枚の場合との分光透過率特性を示す図である。 本発明に係る第３実施形態の分光反射率特性を示す図である。 本発明に係る第３実施形態の反射防止膜を両面に施した図３に示す基板１枚の場合と、図４に示す基板５枚の場合との分光透過率特性を示す図である。 本発明に係る第４実施形態の分光反射率特性を示す図である。 本発明に係る第４実施形態の反射防止膜を両面に施した図３に示す基板１枚の場合と、図４に示す基板５枚の場合との分光透過率特性を示す図である。

符号の説明

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ 反射防止膜
２ 基板（光学基板）

Claims (6)

1. 複数の層を有して光学基板上に設けられる反射防止膜であって、
   前記光学基板側から数えて第１、３、５及び７層に、屈折率が２．５以上３．１以下の高屈折率膜を成膜し、
   前記光学基板側から数えて第２、４、６及び８層に、屈折率が１．５以上１．８以下の中間屈折率膜と、屈折率が１．３以上１．５未満の低屈折率膜との少なくとも一方を成膜したものであり、
   前記各層の光学的膜厚ｎｄ（ｎは薄膜の屈折率、ｄは物理的膜厚）が、設計波長λに対して、第１層は（０．０５〜０．２５）×λ／４、第２層は（０．２６〜１．１）×λ／４、第３層は（０．３９〜０．６８）×λ／４、第４層は（０．１５〜０．４０）×λ／４、第５層は（２．５７〜２．７６）×λ／４、第６層は（０．２９〜０．４７）×λ／４、第７層は（０．２５〜０．４２）×λ／４、第８層は（１．２４〜１．２８）×λ／４としたことを特徴とする反射防止膜。
2. 請求項１記載の反射防止膜において、
   前記高屈折率膜、前記中間屈折率膜及び前記低屈折率膜の屈折率は、それぞれ３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域における屈折率であることを特徴とする反射防止膜。
3. 請求項１記載の反射防止膜において、
   前記高屈折率膜を構成する原料は、その主成分がＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）であり、
   Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｗ、Ｌａ及びＡＬのうち少なくともいずれか１つ、若しくはこれらの酸化物、或いはこれらの混合物を用いて成膜されたことを特徴とする反射防止膜。
4. 請求項１記載の反射防止膜において、
   前記中間屈折率膜が、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_５、ＣｅＦ_３、ＭｇＯ、ＬａＦ_３のいずれか１つ、又は、これらの混合物であることを特徴とする反射防止膜。
5. 請求項１記載の反射防止膜において、
   前記低屈折率膜が、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２のいずれか１つ、又は、これらの混合物であることを特徴とする反射防止膜。
6. 光学基板と、該光学基板上に設けられた請求項１から５のいずれか１項記載の反射防止膜とを有することを特徴とする光学部品。
   
   
   
   

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