JP2020064136A - 遮光膜、光学素子、および光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光反射性の表面を有する遮光膜において光反射性の表面と反対側の表面における反射光を抑制できるようにする。【解決手段】遮光膜３は、アルミニウム層６と、クロム層７と、クロム層７上に積層された酸化クロム（ＩＩＩ）層８と、誘電体層９と、を含む。アルミニウム層６、クロム層７、酸化クロム（ＩＩＩ）層８、および誘電体層９は、基材２側からこの順に積層されている。【選択図】図３

Description

本発明は、遮光膜、光学素子、および光学機器に関する。

光学機器において、機能上不必要な光束を遮光する目的で種々の遮光部材が設けられている。遮光部材としては、基材と、基材上に形成された遮光膜と、を有する構成が知られている。
例えば、遮光膜として黒色塗装による塗膜が用いられる場合がある。しかし、黒色塗装において、例えば、薄層では高い遮光性能が得られない、基材を汚染しやすい、といった問題がある。したがって、黒色塗装は、光学素子の表面に形成する遮光膜には適していない。
薄層でも高い遮光性を得られる技術として、高反射率を有する反射層と、低反射率を有する低反射層と、を積層させることが知られている。例えば、特許文献１には、電気光学装置において、アルミニウムからなる層、クロムからなる層、および酸化クロムからなる層で構成された遮光膜を用いることが記載されている。

特開２００３−１６７５３４号公報

しかしながら、上記のような従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献１に記載の遮光膜において、アルミニウムからなる層（以下、アルミニウム層）は反射層、酸化クロムからなる層（以下、酸化クロム層）は低反射層として用いられている。クロムからなる層（以下、クロム層）は、アルミニウム層に対する親和性が低い酸化クロム層を、アルミニウム層上に容易に形成する目的で用いられている。具体的には、アルミニウムの表面にクロムが積層された後、クロムが酸化されることによって、酸化クロム層が形成される。アルミニウム層と酸化クロム層との間にクロム層が介在することによって、酸化クロム層が強固にアルミニウム層に固定される。

この遮光膜の光学特性は、アルミニウム層から酸化クロム層に向かう光と、酸化クロム層からアルミニウム層に向かう光とで異なる。
例えば、外部からアルミニウム層に入射する第１の入射光は、アルミニウム層の反射率に応じて反射される。第１の入射光のうち反射光を除く透過光成分は、クロム層の透過率に応じてクロム層を透過する。酸化クロム層に到達する透過光成分は、第１の入射光に比べて低光量である。透過光成分は酸化クロム層において一部が吸収される。この結果、酸化クロム層を透過する遮光膜透過成分は、第１の入射光に比べて格段に低光量になる。
しかし、この遮光膜に酸化クロム層の方から入射する第２の入射光は、酸化クロム層およびクロム層を透過して、アルミニウム層で大部分が反射される。アルミニウム層における反射光成分は、酸化クロム層およびクロム層の透過率に応じて透過する。
この結果、第２の入射光および第１の入射光の光量が互いに等しい場合、遮光膜で反射される第２の入射光の反射光量は、遮光膜を透過する第１の入射光の透過光量よりも格段に大きくなる。
このように、特許文献１に記載の遮光膜は、アルミニウム層の方からの入射光に対しては、高反射率の反射膜として機能する。さらに、特許文献１に記載の遮光膜は、酸化クロム層の方からの入射光に対してもある程度の反射性を有している。

したがって、酸化クロム層から外部に向かう反射光がゴースト、フレアなど（以下、迷光と称する）の原因になる光学系では、特許文献１に記載の遮光膜は使用できないという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、光反射性の表面を有する遮光膜において光反射性の表面と反対側の表面における反射光を抑制できる遮光膜を提供することを目的とする。
さらに本発明は、迷光の発生を抑制することができる光学素子および光学機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の遮光膜は、透光性基材の上に形成される遮光膜であって、アルミニウム層と、クロム層と、酸化クロム（ＩＩＩ）層と、前記酸化クロム（ＩＩＩ）層に積層された誘電体層と、を備え、前記アルミニウム層、前記クロム層、前記酸化クロム（ＩＩＩ）層、および前記誘電体層が、前記透光性基材側からこの順に積層されている。

上記遮光膜においては、前記誘電体層は前記酸化クロム（ＩＩＩ）層とともに、前記誘電体層に外部から入射する入射光の反射を抑制してもよい。
上記遮光膜においては、前記誘電体層は、フッ化マグネシウム、二酸化ケイ素、および酸化アルミニウムからなる群から選ばれた１以上の誘電体を含んでもよい。
上記遮光膜においては、前記誘電体層の物理膜厚は８０ｎｍ以下であってもよい。
上記遮光膜においては、前記入射光に対する反射率は、０％以上１５％以下であってもよい。
上記遮光膜においては、前記透光性基材は、ガラス基材であってもよい。

本発明の第２の態様の光学素子は、透光性基材と、前記透光性基材上に形成された上記第１の態様の遮光膜と、を備える。

上記光学素子においては、前記透光性基材は、光束が出射可能な光学面を有しており、前記遮光膜は、前記光学面の一部に設けられ、前記光学面の前記一部からの前記光束の出射を規制してもよい。

本発明の第３の態様の光学機器は、上記第２の態様の光学素子を備える。

本発明の遮光膜によれば、光反射性の表面を有する遮光膜において光反射性の表面と反対側の表面における反射光を抑制できる。
本発明の光学素子および光学機器によれば、迷光の発生を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態の光学機器の主要部の一例を示す模式的な構成図である。 本発明の第１の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。 本発明の第１の実施形態の遮光膜の一例を示す模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例の遮光膜の一例を示す模式的な断面図である。 本発明の第２の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。 図５におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の第３の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。 図７におけるＢ−Ｂ断面図である。 実施例の遮光膜の分光反射率を示すグラフである。 比較例の遮光膜の分光反射率を示すグラフである。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の遮光膜、光学素子、および光学機器について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の光学機器の主要部の一例を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態の遮光膜の一例を示す模式的な断面図である。図４は、本発明の第１の実施形態の変形例の遮光膜の一例を示す模式的な断面図である。

図１に主要部を示すように、観察装置５０は、被検体Ｓを観察したり、被検体Ｓの光学特性を測定したりする装置である。例えば、観察装置５０は、顕微鏡、内視鏡、映像解析装置などであってもよい。
本実施形態の観察装置５０（光学機器）は、対物光学系１、プリズム４（光学素子）、および集光光学系５を備える。対物光学系１、プリズム４、および集光光学系５は、観察装置５０の光軸Ｏ５０上において物体側から像側に向かってこの順に配置されている。対物光学系１および集光光学系５の各光軸は、光軸Ｏ５０に同軸に配置されている。

対物光学系１は、１以上のレンズを含む。対物光学系１は、被検体Ｓからの光を略平行光束に集光する。被検体Ｓからの光は、被検体Ｓを透過した透過光であってもよいし、被検体Ｓで反射した反射光であってもよい。
対物光学系１のレンズ構成は特に限定されない。例えば、図１に示す例では、対物光学系１は、物体側から像側に向かって、第１レンズ１Ａ、第２レンズ１Ｂ、および第３レンズ１Ｃを備える。第１レンズ１Ａ、第２レンズ１Ｂ、および第３レンズ１Ｃの構成は、対物光学系１全体として正の屈折力を有していれば、特に限定されない。

プリズム４は、基材２（透光性基材）と、遮光膜３と、を備える。
プリズム４は、対物光学系１において第３レンズ１Ｃから出射される光束Ｌ０のうち、光束Ｌ１を光軸Ｏ５０に沿って透過させる。プリズム４は、光束Ｌ０のうち、周辺部の光束Ｌ２を光軸Ｏ５０に交差する方向に反射する。

基材２の形状は、第１面２ａ、第２面２ｂ、および第３面２ｃで囲まれた三角柱である。図２に示すように、基材２の平面視形状は矩形である。三角柱の延在方向の両端部のそれぞれには、第１端面２ｄと第２端面２ｅとが形成されている。第１端面２ｄおよび第２端面２ｅは、一例として、光軸Ｏ５０に平行な平面である。

図１に示すように、第１面２ａは、光軸Ｏ５０に直交する平面からなる。第１面２ａは、対物光学系１の第３レンズ１Ｃに対向して配置されている。
第２面２ｂは、光軸Ｏ５０に対して斜め方向に交差する平面からなる。第２面２ｂは、第１面２ａよりも像側に配置されている。光軸Ｏ５０に沿う方向から見ると、第２面２ｂは、第１面２ａに対向している。
例えば、第２面２ｂの第１面２ａに対する傾斜角は、鋭角の範囲であれば特に限定されない。例えば、第２面２ｂの第１面２ａに対する傾斜角は４５度であってもよい。
第３面２ｃは、第１面２ａおよび第２面２ｂの間に配置された平面からなる。例えば、第３面２ｃは、第１面２ａと直交する平面であってもよい。

基材２は、例えば、ガラス、透明樹脂などの透光性材料で形成される。基材２は、透過率が高いガラス基材であることがより好ましい。

本実施形態の遮光膜３は、光束Ｌ２を遮光し、かつ光束Ｌ２を光軸Ｏ５０に交差する方向に反射させる目的で設けられている。
図２に示すように、遮光膜３は、基材２の上に形成されている。具体的には、遮光膜３は、基材２の第２面２ｂにおいて、光束Ｌ２と覆う平面視帯状の範囲に形成されている。
図３に示すように、遮光膜３は、アルミニウム層６、クロム層７、酸化クロム（ＩＩＩ）層８、および誘電体層９を備える。アルミニウム層６、クロム層７、酸化クロム（ＩＩＩ）層８、および誘電体層９は、第２面２ｂから基材２の外部に向かって、この順に積層されている。以下では簡単のため、図３の図示例に合わせて、第２面２ｂから基材２の外部に向かう方向を上方向、その反対の方向を下方向と称する。層状部において上方向の表面は上面、下方向の表面は下面と称する。

アルミニウム層６は、第２面２ｂに密着して積層されている。アルミニウム層６は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる層状部である。アルミニウム層６は、基材２からアルミニウム層６に入射する光束Ｌ２を高反射率で反射させる目的で設けられる。
アルミニウム層６に用いる材料の反射率は、例えば、波長７００ｎｍにおいて、８０％以上であることがより好ましい。

例えば、アルミニウム層６の材料として、純アルミニウムが用いられる場合、アルミニウム層６の層厚は６０ｎｍ以上であることがより好ましい。
例えば、アルミニウム層６の層厚が６０ｎｍ未満であると、光が透過しやすくなる。この結果、光反射性、遮光性が低下してしまう。

クロム層７は、アルミニウム層６の上面と対向して配置されている。クロム層７は、純クロムまたはクロム合金からなる層状部である。本実施形態では、一例として、クロム層７は、アルミニウム層６の上面に積層している。クロムは、アルミニウムと良好に密着するので、このような構成によれば、クロム層７は、アルミニウム層６と高強度に密着する。
ただし、遮光膜３として必要な膜強度が得られれば、アルミニウム層６の上面とクロム層７の下面との間には、他材料で形成された１層以上の層状部が積層されてもよい。
例えば、アルミニウム層６の上面とクロム層７の下面との間には、アルミニウムおよびクロムを含有する中間層が形成されていてもよい。このような中間層は、アルミニウム層６およびクロム層７との密着性に優れるので、アルミニウム層６とクロム層７との間における膜強度が向上する。この中間層は、層厚方向においてアルミニウムおよびクロムの比率が変化する傾斜層であってもよい。
例えば、アルミニウム層６とクロム層７との間には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）のような層状部が積層されていてもよい。

クロム層７は、さらに、アルミニウム層６を透過してクロム層７に入射する光の透過率を低減する作用も有する。

酸化クロム（ＩＩＩ）層８は、クロム層７の上面と対向して配置されている。酸化クロム（ＩＩＩ）層８は、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ_２Ｏ_３）からなる層状部である。本実施形態では、一例として、酸化クロム（ＩＩＩ）層８は、クロム層７の上面に積層している。
ただし、遮光膜３として必要な膜強度および光学特性が得られれば、クロム層７と酸化クロム（ＩＩＩ）層８との間には、他材料で形成された１層以上の層状部が積層されてもよい。
例えば、クロム層７と酸化クロム（ＩＩＩ）層８との間には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）のような層状部が積層されていてもよい。

酸化クロム（ＩＩＩ）層８は、後述する誘電体層９とともに、多層膜干渉による反射防止膜を構成する。多層膜干渉による反射防止膜は、高屈折率を有する光学薄膜と、低屈折率を有する光学薄膜とが交替に積層される。各光学薄膜の層厚（物理膜厚）は、入射光に対する反射率が目標値以下になる干渉を起こす光学膜厚が得られる大きさに設定される。
本実施形態では、酸化クロム（ＩＩＩ）層８と、後述する誘電体層９とは、誘電体層９に外部から入射する光（以下、外部入射光と称する）の反射を抑制する反射防止膜を構成している。
酸化クロム（ＩＩＩ）の波長５００ｎｍにおける屈折率は、２．４２である。本実施形態では、酸化クロム（ＩＩＩ）層８は、反射防止膜における高屈折率層として用いられている。
酸化クロム（ＩＩＩ）層８の層厚（物理膜厚）は、後述する誘電体層９と合わせて、外部入射光の反射率が低減できる膜厚が選ばれる。

誘電体層９は、酸化クロム（ＩＩＩ）層８の上面に積層されている。誘電体層９は、酸化クロム（ＩＩＩ）層８とともに、多層膜干渉による反射防止膜を構成する。
例えば、誘電体層９は、１層の誘電体で形成されてもよい。この場合、誘電体層９の屈折率は、酸化クロム（ＩＩＩ）層８の屈折率よりも低く設定される。例えば、誘電体層９は、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、および酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる群から選ばれた１以上の材料からなる誘電体であってもよい。フッ化マグネシウム、二酸化ケイ素、および酸化アルミニウムの波長５００ｎｍに対する屈折率は、それぞれ、１．３８、１．４６、および１．６２である。
誘電体層９の層厚（物理膜厚）は、外部入射光の反射成分が干渉によって減少する光学膜厚が得られる大きさに設定される。例えば、外部入射光が可視光の場合、誘電体層９の層厚は、０ｎｍを超え、８０ｎｍ以下であってもよい。

誘電体層９が単層からなる場合、遮光膜３の製造工程が簡素になる。この結果、遮光膜３の製造に要する時間を短縮できるとともに材料費が低減される。したがって、遮光膜３およびプリズム４の製造コストおよび部品コストを低減できる。

例えば、誘電体層９は、複数の光学薄膜が積層する多層膜であってもよい。この場合、酸化クロム（ＩＩＩ）層８および誘電体層９からなる積層体において、積層方向の屈折率の高低が交替する構成が用いられる。積層体における各光学薄膜の光学膜厚は、外部入射光に対する分光反射特性の必要に応じて設定される。
多層膜からなる誘電体層９の各光学薄膜の材料は特に限定されない。例えば、多層膜からなる誘電体層９の材料には、上述のフッ化マグネシウム、二酸化ケイ素、および酸化アルミニウムのいずれかが含まれてもよい。
誘電体層９が多層膜からなる場合、外部入射光に対する分光反射特性は、積層体の各光学薄膜における屈折率の大きさおよび各光学膜厚によって決まる。したがって、外部入射光に対する分光反射特性の調整可能なパラメータが増える。この結果、外部入射光に対する分光反射特性の調整がより容易になる。例えば、外部入射光の反射率を広範囲の波長域で低減できる。例えば、外部入射光の反射率を特定の波長域において略０％にすることができる。

酸化クロム（ＩＩＩ）層８および誘電体層９からなる反射防止膜の分光反射率特性は、必要に応じて設定できる。例えば、観察装置５０における迷光発生を抑制する目的では、外部入射光の波長範囲において、分光反射率が０％以上１５％以下とされてもよい。迷光発生を抑制する目的では、分光反射率は、０％に近いほどより好ましい。例えば、分光反射率は、０％以上１０％以下であることがより好ましい。
例えば、可視光の迷光を抑制する目的では、反射防止膜の反射率は、波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲でよく、また波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下から選ばれた１以上の測定用波長に対して、上述の反射率の範囲が得られてもよい。波長を限定する場合、例えば、測定用波長としては、４００ｎｍ、６３３ｎｍ、および７００ｎｍの少なくとも１つの波長が用いられてもよい。

このようなプリズム４は、透光性材料から基材２が形成された後、第２面２ｂ上に、遮光膜３を成膜することによって製造される。
遮光膜３の成膜方法としては、特に限定されない。遮光膜３の成膜方法は、遮光膜３を構成する層の材料に応じて異なっていてもよい。
例えば、遮光膜３の成膜に用いることができる成膜方法の例としては、真空蒸着、イオンアシスト蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリングなどが挙げられる。

図１に示すように、集光光学系５は、プリズム４の第１面２ａおよび第２面２ｂを透過した光束Ｌ２を集光する。集光光学系５としては、単レンズまたはレンズ群が用いられる。図１には、一例として、最も物体側にレンズ５Ａが配置されている。レンズ５Ａの光軸は、光軸Ｏ５０と同軸である。レンズ５Ａは、光軸Ｏ５０に沿う方向において、プリズム４の第２面２ｂおよび遮光膜３に対向している。レンズ５Ａの物体側には、レンズ面５ａが形成されている。
集光光学系５のレンズ構成は、図示略の観察手段の必要に応じて、適宜の構成が用いられる。ここで、図示略の観察手段の例としては、接眼レンズ、撮像素子などが挙げられる。

以上、観察装置５０の主要部の構成について説明した。観察装置５０は、必要に応じて、図示しない他の装置部分を備えてもよい。
例えば、観察装置５０は、物体面を照明する照明部を備えていてもよい。照明の種類としては、透過照明でもよいし、落射照明でもよい。
例えば、光束Ｌ３の光路上には、光束Ｌ３を集光したり分岐したりする光学素子と、光束Ｌ３を受光する受光部と、が配置されてもよい。受光部としては、例えば、光量を検出するフォトセンサ、パワーメータなどが用いられてもよい。

次に、観察装置５０におけるプリズム４および遮光膜３の作用にについて説明する。
被検体Ｓが照明されると、対物光学系１は、被検体Ｓの光学的な情報を含む光束Ｌ０を集光する。図１では、光束Ｌ０の一例として、被検体Ｓと光軸Ｏ５０とが交差する部分から発する光束Ｌ０が示されている。
光束Ｌ０は、対物光学系１の第１レンズ１Ａ、第２レンズ１Ｂ、および第３レンズ１Ｃを順次透過することによって、光軸Ｏ５０上を進む略平行光束とされる。第３レンズ１Ｃを透過した光束Ｌ０は、プリズム４の第１面２ａに向かって出射される。

プリズム４の内部を進む光束Ｌ０は、第２面２ｂにおいて、遮光膜３を除く部位に達する光束Ｌ１と、遮光膜３に照射される光束Ｌ２と、で光路が分かれる。
光束Ｌ１は、光軸Ｏ５０上を直進して第２面２ｂから集光光学系５に向かって進む。

光束Ｌ２は、遮光膜３における第２面２ｂ上のアルミニウム層６によって大部分が反射される。アルミニウム層６による反射光束は光束Ｌ３として、第３面２ｃに向かう。光束Ｌ３は、第３面２ｃを透過して、例えば、図示略の観察手段に到達する。

光束Ｌ２において光束Ｌ３を除く成分（以下、透過成分と称する）は、アルミニウム層６を透過する。アルミニウム層６には、クロム層７および酸化クロム（ＩＩＩ）層８がこの順に積層している。クロム層７および酸化クロム（ＩＩＩ）層８は、光束Ｌ２に対する透過率が低い不透明材料である。この結果、光束Ｌ２の透過成分は減衰する。光束Ｌ２の透過成分は、さらに誘電体層９の透過率に応じて減衰した後、誘電体層９から外部に出射する。
このように、遮光膜３は、基材２の内部を進む光束Ｌ２の大部分を内部反射するとともに、光束Ｌ２の透過成分をさらに減衰させる。
この結果、プリズム４の第２面２ｂを透過する光束は、実質的に光束Ｌ１のみである。

集光光学系５に達した光束Ｌ１は、集光光学系５によって集光されて、さらに光軸Ｏ５０上を進む。
しかし、集光光学系５の各レンズの透過率は１００％ではないので、光束Ｌ１の一部（以下、反射成分と称する）は、物体側に反射される。第２面２ｂは光束Ｌ１に対する透過率が高いので、光束Ｌ１の反射成分も第２面２ｂにおいてほとんど反射されない。光束Ｌ１の反射成分が第２面２ｂにおいて反射されるとしても、迷光として問題になる程度の光量にはならない。

一方、図１に外部入射光Ｌとして示すように、光束Ｌ１の反射成分の一部は、プリズム４の外部から遮光膜３に入射する。外部入射光Ｌは、典型的には、集光光学系５の最も物体側のレンズ面５ａの表面反射光である。
外部入射光Ｌの光路上には、遮光膜３の誘電体層９、酸化クロム（ＩＩＩ）層８、クロム層７、およびアルミニウム層６が配置されている。特に、アルミニウム層６を備えることで、外部入射光Ｌはほとんどが遮光膜３を透過することなく像側に反射される。
しかし、遮光膜３の表面には、外部入射光Ｌに対する反射防止膜を構成する誘電体層９および酸化クロム（ＩＩＩ）層８が設けられている。外部入射光Ｌは、遮光膜３内の各層で反射される過程において干渉を起こす結果、反射光の光量は、外部入射光Ｌの光量に比べて格段に低減される。さらに、観察装置５０において迷光となる可能性を有するのは、例えば、図１に示す反射光ＬＲである。反射光ＬＲは、外部入射光Ｌの反射光のうち、集光光学系５の光学開口の範囲に再入射する反射光成分である。
したがって、反射光ＬＲの光量は、遮光膜３の分光反射率特性に応じて減衰済みの外部入射光Ｌの反射光量よりもさらに低い。このため、反射光ＬＲの光量は、迷光として問題になる程度の光量にはならない。

以上、迷光の原因が、集光光学系５で反射された戻り光の場合の例で説明したが、例えば、落射照明のように、照明光が遮光膜３に照射される場合も同様である。この場合、遮光膜３に照射される照明光が外部入射光になる。照明光は、集光光学系５で反射された戻り光よりも大光量である。しかし、酸化クロム（ＩＩＩ）層８および誘電体層９で構成される反射防止膜の分光反射率を必要な大きさに設定することによって、迷光の発生は防止される。

このように、遮光膜３は、プリズム４の内部光に対しては高反射率を有する一方、外部入射光Ｌに対しては低反射率を有する。この結果、プリズム４の内部光の反射率を低減させることなく、迷光の原因となる外部入射光Ｌの反射を抑制することができる。
例えば、光束Ｌ３を物体面の照明光の光量調整に用いる場合、物体面の照明強度を正確に検出することが可能になる。

以上説明したように、本実施形態の遮光膜３によれば、アルミニウム層６によって形成された光反射性の表面と反対側の表面における反射光を抑制できる。
本実施形態のプリズム４および観察装置５０によれば、遮光膜３を備えるので、迷光の発生を抑制することができる。

［変形例］
次に、本実施形態の変形例の光学素子について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態の変形例の遮光膜の一例を示す模式的な断面図である。

図１に示すように、本変形例のプリズム１４（光学素子）は、第１の実施形態の基材２に代えて、基材部１２を備える。プリズム１４は、第１の実施形態のプリズム４に代えて、観察装置５０に用いることができる。
以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

図４に示すように、基材部１２は、基材２と、コート層１０と、を備える。
コート層１０は、基材２の第２面２ｂにおいて、少なくとも光束Ｌ０が透過する全領域に配置されている。コート層１０は、第２面２ｂに適宜の光学特性を付与する目的で設けられる。
例えば、コート層１０は、第２面２ｂの透過率を向上することを目的として設けられた反射防止コート層であってもよい。
例えば、コート層１０は、第２面２ｂをビームスプリッタ面とすることを目的として設けられたハーフミラーコート層であってもよい。
例えば、コート層１０は、第２面２ｂを偏光面とすることを目的として設けられた偏光コート層であってもよい。
例えば、コート層１０は、第２面２ｂを偏光ビームスプリッタ面とすることを目的として設けられた偏光ビームスプリッタコート層であってもよい。

本変形例における遮光膜３は、コート層１０の出射面１２ｂに積層されている点のみが、第１の実施形態と異なる。

プリズム１４は、基材２の第２面２ｂにコート層１０を形成した後、遮光膜３が形成される以外は、第１の実施形態と同様にして製造される。

本変形例のプリズム１４によれば、第２面２ｂにコート層１０の種類に応じた光学特性が付与される以外は、第１の実施形態と同様の作用を備える。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の光学素子について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。図６は、図５におけるＡ−Ａ断面図である。

図５、６に示すように、本実施形態のレンズ２４（光学素子）は、レンズ本体２２と、遮光膜２３と、を備える。
レンズ本体２２は、レンズ種類の応じた外形を有する。例えば、図６には、レンズ本体２２が両凸レンズの場合の例が示されている。ただし、レンズ本体２２は、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、メニスカスレンズなどの外形に形成されてもよい。
図４に示すように、レンズ本体２２は、ガラス基材２２Ａ（透光性基材）と、反射防止コート層２２Ｂと、を備える。

ガラス基材２２Ａは、レンズ本体２２と略同様の外形に整形されている。ガラス基材２２Ａの厚さ方向の両端面には、レンズ面２２ａ、２２ｂがそれぞれ形成されている。
反射防止コート層２２Ｂは、レンズ本体２２の透過率を向上する目的で設けられている。図４に示すように、反射防止コート層２２Ｂはレンズ面２２ａに積層されている。特に図示しないが、反射防止コート層２２Ｂは、レンズ面２２ｂにも同様に積層されている。
各反射防止コート層２２Ｂは、少なくとも、レンズ面２２ａ、２２ｂのそれぞれのレンズ有効領域を覆っている。

図５、６に示すように、遮光膜２３は、レンズ面２２ａに積層されている。遮光膜２３は、レンズ２４の光軸Ｏ２４を中心とする円環状に形成されている。
図４に示すように、遮光膜２３は、第１の実施形態の遮光膜３と同様の層構成を有する。遮光膜２３のアルミニウム層６は、反射防止コート層２２Ｂの表面２２ｃに積層されている。
このような層構成によって、遮光膜２３は、レンズ本体２２の内部光束に対しては高反射率を有する反射膜として機能する。さらに、遮光膜２３はレンズ本体２２の外部入射光束に対しては反射防止機能を有する遮光膜として機能する。

遮光膜２３の内縁２３ａの径は、レンズ２４に必要な遮光領域および反射領域の大きさとされる。例えば、レンズ２４をミラーレンズなどの光束分割機能を有する光学素子として用いる場合には、遮光膜２３の内縁２３ａは、レンズ有効領域内に配置される。例えば、遮光膜２３が開口絞りとして用いられる場合には、遮光膜２３の内縁２３ａは、レンズ有効領域の外周部に配置される。例えば、遮光膜２３がレンズ有効領域外の遮光を目的として設けられる場合には、遮光膜２３は、レンズ有効領域の外側に配置される。

このような構成により、レンズ２４では、遮光膜２３よりも内側の中心部において、透過レンズが形成されている。さらに、レンズ２４では、透過レンズよりも外周側に、レンズ面２２ｂから入射する光束を反射する反射面が形成されているので、レンズ２４をミラーレンズとして使用することが可能である。

本実施形態のレンズ２４によれば、レンズ面２２ａに遮光膜２３を備えるので、レンズ面２２ａに向かって外部から入射する外部入射光に起因する迷光を抑制することができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の光学素子について説明する。
図７は、本発明の第３の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。図８は、図７におけるＢ−Ｂ断面図である。

図７、８に示すように、本実施形態のミラー３４（光学素子）は、ガラス平板３２（透光性基材）と、遮光膜３３と、を備える。
ガラス平板３２の平面視外形は特に限定されない。図７には、一例として、外形が円形のガラス平板３２が描かれている。
ガラス平板３２は、板厚方向において、第１面３２ａと、第２面３２ｂと、を有する。
第１面３２ａは、ミラー３４の入射面である。第１面３２ａには、第１面３２ａに外部から入射する光の表面反射光を抑制する目的で、反射防止膜が形成されていてもよい。
第２面３２ｂは、後述する遮光膜３３が形成される表面である。第２面３２ｂにも第１面３２ａと同様の反射防止膜が形成されてもよいが、本実施形態では一例として、反射防止膜は形成されていない。

遮光膜３３は、ガラス平板３２の第２面３２ｂに積層されている。遮光膜３３は、ミラー３４の外形の中心軸線Ｏ３４を中心とする円環状に形成されている。遮光膜３３の内縁３３ａは、中心軸線Ｏ３４を中心とする円形に形成されている。
図３に示すように、遮光膜３３は、第１の実施形態の遮光膜３と同様の層構成を有する。遮光膜３３のアルミニウム層６は、ガラス平板３２の第２面３２ｂに積層されている。
このような層構成によって、遮光膜３３は、ガラス平板３２の内部光束に対しては高反射率を有する反射膜として機能する。さらに、遮光膜３３はガラス平板３２の外部から第２面３２ｂに入射する外部入射光束に対しては反射防止機能を有する遮光膜として機能する。

このような構成により、ミラー３４では、遮光膜３３の内縁３３ａの内側には、ガラス平板３２を第１面３２ａ、第２面３２ｂの双方から入射する外部入射光を透過させる光透過窓３５が形成されている。光透過窓３５においては外部光束の入出射が可能である。
さらに、ミラー３４では、光透過窓３５よりも外周側に、第１面３２ａから入射する光束を反射する反射面が形成されている。

本実施形態のミラー３４によれば、第２面３２ｂに遮光膜３３を備えるので、第２面３２ｂに向かって外部から入射する外部入射光に起因する迷光を抑制することができる。

なお、上記第１の実施形態および変形例では、観察装置５０のプリズム４、１４に遮光膜３が設けられた場合の例で説明した。しかし、遮光膜３は、外部入射光の遮光または内部光の反射が必要とされるいずれも光学素子に設けられてもよい。

上記第１の実施形態および変形例では、遮光膜３が第２面２ｂにおいて対物光学系１寄りに設けられた場合の例で説明した。しかし、遮光膜３の配置位置は、これに限定されない。例えば、遮光膜３は、第２面２ｂと第３面２ｃとが交差する角部の近傍に設けられてもよい。

上記第１の実施形態および変形例では、光学機器が観察装置５０である場合の例で説明した。しかし、光学機器は、光学素子が含まれる装置であれば、観察装置には限定されない。例えば、光学機器は、光学素子を用いた計測器、観察機器などでもよい。

上記第２および第３の実施形態では、遮光膜が設けられる透光性基材がガラス基材の場合の例で説明した。しかし、遮光膜が設けられる透光性基材の材料として、透光性を有する樹脂材料が用いられてもよい。

上記各実施形態および変形例では、遮光膜が光学面の一部に設けられ、光学面の一部からの光束の出射を規制する場合の例で説明した。このような構成によれば、遮光膜の側方から出射した光束が他の部材に反射して外部入射光として戻る可能性があるので、遮光膜による迷光防止の必要性が特に高い。
しかし、遮光膜が設けられた光学素子から光束が出射しなくても、外部入射光が発生する場合には、遮光膜は迷光防止機能を有することがより好ましい。
したがって、本発明の遮光膜は、光学素子の光学面の全体に設けられてもよい。さらに、遮光膜が光学面の一部に設けられる場合であっても、遮光膜で覆われていない光学面から光束が出射しなくてもよい。

次に、上述した第１の実施形態の遮光膜の実施例１〜４について、比較例１〜４とともに説明する。

下記［表１］に、実施例１〜４、比較例１〜４の遮光膜の構成を示す。ただし、［表１］において、各層厚は、物理膜厚を表す。

[実施例１]
実施例１の遮光膜は、透光性基材（［表１］では「基材」と表記）上に、第１層から第４層がこの順に積層されて構成された。
透光性基材の材料としては、Ｓ−ＬＡＨ５８（商品名；(株)オハラ製）が用いられた。
透光性基材の形状は、平面視外形が１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚さが１５ｍｍの矩形平板とされた。
第１層は、アルミニウム層６に対応する層とされた。第１層は、層厚１５０ｎｍの純アルミニウムによって形成された。第１層は透光性基材において３ｍｍ×１５ｍｍの大きさの矩形状に形成された。
第２層は、クロム層７に対応する層とされた。第２層は、層厚６３ｎｍの純クロムの層によって形成された。第２層は第１層の全体に積層された。
第３層は、酸化クロム（ＩＩＩ）層８に対応する層とされた。第３層は、層厚１７１ｎｍの酸化クロム（ＩＩＩ）の層によって形成された。
第４層は、誘電体層９に対応する層とされた。第４層は、層厚５１ｎｍの酸化アルミニウムの層によって形成された。第４層は第３層の全体に積層された。
第１層〜第４層の成膜方法としては、いずれも真空蒸着が用いられた。

[実施例２〜４]
実施例２の遮光膜は、第３層および第４層の層厚がそれぞれ１５１ｎｍ、７７ｎｍとされた以外は、実施例１の遮光膜と同様に形成された。
実施例３の遮光膜は、実施例１と材料のみが異なる透光性基材上に形成された。実施例３に用いられた透光性基材の材料としては、Ｓ−ＢＳＬ７（商品名；(株)オハラ製）が用いられた。
実施例３の遮光膜は、第３層の層厚が１６１ｎｍとされ、第４層として層厚８０ｎｍの二酸化ケイ素層が用いられた点と、各層がスパッタリングによって成膜された点と、以外は、実施例１の遮光膜と同様に形成された。
実施例４の遮光膜は、第３層の層厚が１７１ｎｍとされ、第４層の材料としてフッ化マグネシウムが用いられた以外は、実施例３の遮光膜と同様に形成された。

[比較例１〜４]
比較例１の遮光膜は、透光性基材、第１層、および第２層がこの順に積層されて構成された。透光性基材および第１層は、実施例１と同様とされた。第２層としては、層厚８５ｎｍの二酸化ケイ素の層が用いられた。比較例１の各層の成膜方法としては真空蒸着が用いられた。比較例１は、クロム層および酸化クロム（ＩＩＩ）層を有しない例になっていた。
比較例２の遮光膜は、実施例１において第３層および第４層を削除した構成とされた。比較例２は、酸化クロム（ＩＩＩ）層および誘電体層を有しない例になっていた。
比較例３の遮光膜は、実施例１において第２層から第４層を削除した構成とされた。比較例３は、クロム層、酸化クロム（ＩＩＩ）層および誘電体層を有しない例になっていた。
比較例４の遮光膜は、比較例２の遮光膜の第２層に、層厚４８ｎｍの酸化クロム（ＩＩＩ）の層を積層して形成された。比較例４は、アルミニウム層、クロム層、および酸化クロム（ＩＩＩ）層を有しているが、誘電体層を有しない例になっていた。

［評価］
実施例１〜４、比較例１〜４の評価としては、遮光膜の外部入射光に対する分光反射率および分光透過率とが測定された。
分光反射率および分光透過率は、分光光度計ＵＨ４１５０（商品名；日立ハイテクサイエンス製）を用いて測定された。測定光の被検体への入射角は５度とされた。

［評価結果］
各実施例、各比較例における分光透過率は、いずれも４００ｎｍから７００ｎｍの波長域で、０．５％以下になり、顕著な差が見られなかった。透過率が０．５％以下であれば、良好な遮光性能であると考えられる。そこで、測定結果の詳細は省略した。
以下では、測定結果に顕著な差が見られた、各実施例、各比較例における分光反射率の評価結果について説明する。
図９は、実施例の遮光膜の分光反射率を示すグラフである。図１０は、比較例の遮光膜の分光反射率を示すグラフである。各グラフにおいて、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は反射率［％］を示す。

図９には、実施例１〜４の分光反射率を、それぞれ曲線１０１〜１０４で示した。
曲線１０１に示されたように、実施例１の遮光膜の分光反射率は、波長４００ｎｍで０．１３％、波長５１０ｎｍで１０．３％（極大値）、波長６３１ｎｍで０％（極小値）、波長７００ｎｍで８．８％、となる波型の分布を示した。
実施例１では、波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で、反射率は１０．３％以下になっていた。

曲線１０２に示されたように、実施例２の遮光膜の分光反射率は、波長４００ｎｍで５％、波長４４１ｎｍで０．３％（極小値）、波長５４１ｎｍで６．９％（極大値）、波長６１３ｎｍ４．８％（極小値）、波長７００ｎｍで１２．６％、となる波型の分布を示した。
実施例２では、波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で、反射率は１２．６％以下になっていた。特に、波長４００ｎｍから６８２ｎｍの範囲では、反射率は１０％以下になっていた。

曲線１０３に示されたように、実施例３の遮光膜の分光反射率は、波長４００ｎｍで５．９％、波長４６４ｎｍで０．９％（極小値）、波長５４５ｎｍで２．２％（極大値）、波長５７８ｎｍで２．０％（極小値）、波長７００ｎｍで１４．１％、となる波型の分布を示した。
実施例４では、波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で、反射率は１４．１％以下になっていた。特に、波長４００ｎｍから６７６ｎｍの範囲では、反射率は１０％以下になっていた。

曲線１０４に示されたように、実施例４の遮光膜の分光反射率は、波長４００ｎｍで５．３％、波長５０９ｎｍで６．１％（極大値）、波長６４０ｎｍで０．３８％（極小値）、波長７００ｎｍで４．９％、となる波型の分布を示した。
実施例４では、波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で、反射率は６．１％以下になっていた。

図１０には、比較例１〜４の分光反射率を、それぞれ曲線２０１〜２０４で示した。
曲線２０１〜２０３に示されたように、比較例１〜３の分光反射率は、波長４００ｎｍから７００ｎｍの間で、略平坦な分布を有していた。比較例１の反射率は８３％から９０％、比較例２の反射率は６３％から６８％、比較例３の反射率は９１％から９２％の範囲で変化していた。
曲線２０４に示されたように、比較例４の分光反射率は、波長４００ｎｍで１１．１％、波長５１１ｎｍで０％（極小値）、波長７００ｎｍで１７．６％、となるＵ字型の分布を示した。
比較例４では、波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で、反射率は１７．６％以下になっていた。特に、波長６７９ｎｍから７００ｎｍの範囲では、反射率は１５％を超えていた。特に、波長４００ｎｍから４０８ｎｍと、波長６３８ｎｍから７００ｎｍと、の範囲では、反射率は１０％を超えていた。

以上説明したように、実施例１〜４は、波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で反射率１５％以下になった。実施例１〜４では、外部入射光の反射が良好に抑制できると考えられる。
これに対して、比較例１〜３は、いずれも波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で６０％を超える高反射率であった。比較例１〜３では、外部入射光による迷光がきわめて発生しやすいと考えられる。
特に、比較例３においては高反射率のアルミニウム層が露出していたことが原因で、比較例３の反射率が最も高くなったと考えられる。
比較例１においてはアルミニウム層を透明な二酸化ケイ素層が覆っているのみであったので、比較例１の反射率は、比較例３よりもわずかに低下した程度であったと考えられる。
比較例２においてはアルミニウム層がより低反射率のクロム層で覆われたので、反射率が低下した。しかし、クロム層では多層膜干渉のような顕著な反射防止作用は見られなかった。

比較例４の場合、クロム層にさらに、不透明な酸化クロム（ＩＩＩ）層が積層されたことで、反射率が最も低減されたが、反射率が１５％以上になる波長帯域が存在した。このため、外部入射光の波長によっては、迷光が発生しやすいと考えられる。

以上、本発明の好ましい各実施形態、変形例を、各実施例とともに説明したが、本発明はこの各実施形態、変形例、および各実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

１ 対物光学系
２ 基材（透光性基材）
２ｂ 第２面（光束が出射可能な光学面）
３、２３、３３ 遮光膜
４、１４ プリズム（光学素子）
５ 集光光学系
６ アルミニウム層
７ クロム層
８ 酸化クロム（ＩＩＩ）層
９ 誘電体層
１０ コート層
１２ 基材部
２２ レンズ本体
２２Ａ ガラス基材（透光性基材）
２２Ｂ 反射防止コート層
２２ａ レンズ面（光束が出射可能な光学面）
２４ レンズ（光学素子）
３２ ガラス平板（透光性基材）
３２ｂ 第２面（光束が出射可能な光学面）
３４ ミラー（光学素子）
５０ 観察装置（光学機器）
Ｌ 外部入射光（入射光）
ＬＲ 反射光
Ｓ 被検体

Claims (9)

1. 透光性基材の上に形成される遮光膜であって、
   アルミニウム層と、
   クロム層と、
   酸化クロム（ＩＩＩ）層と、
   前記酸化クロム（ＩＩＩ）層に積層された誘電体層と、
   を備え、
   前記アルミニウム層、前記クロム層、前記酸化クロム（ＩＩＩ）層、および前記誘電体層が、前記透光性基材側からこの順に積層されている、
   遮光膜。
2. 前記誘電体層は前記酸化クロム（ＩＩＩ）層とともに、前記誘電体層に外部から入射する入射光の反射を抑制する、
   請求項１に記載の遮光膜。
3. 前記誘電体層は、
   フッ化マグネシウム、二酸化ケイ素、および酸化アルミニウムからなる群から選ばれた１以上の誘電体を含む、
   請求項１に記載の遮光膜。
4. 前記誘電体層の物理膜厚は８０ｎｍ以下である、
   請求項１に記載の遮光膜。
5. 前記入射光に対する反射率は、０％以上１５％以下である、
   請求項１に記載の遮光膜。
6. 前記透光性基材は、ガラス基材である、
   請求項１記載の遮光膜。
7. 透光性基材と、
   前記透光性基材上に形成された請求項１に記載の遮光膜と、
   を備える、光学素子。
8. 前記透光性基材は、
   光束が出射可能な光学面を有しており、
   前記遮光膜は、
   前記光学面の一部に設けられ、前記光学面の前記一部からの前記光束の出射を規制する、
   請求項７に記載の光学素子。
9. 請求項７に記載の光学素子を備える、光学機器。

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