JP2835535B2 - 光学部品の反射防止膜 - Google Patents

光学部品の反射防止膜

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、媒質から45゜の角度で入射する様な光に対
して有利に使用される光学部品に施される反射防止膜に
関するものである。
[従来技術] レンズ、反射鏡などの光学用品の表面には反射防止膜
が備えられていることが多いが、そのような反射防止膜
を必要とする理由としては、主として次の二つの理由が
挙げられる。一つの理由は、構成される光学部品が多く
なると、その為に生じる表面の反射損失により、得られ
る透過光が減少する傾向があり、その透過光の減少を防
止するためである。他の主な理由は、構成される光学部
品からの反射像が他の部品に悪影響を及ぼす場合があ
り、その反射像の形成を防止する為である。
上記のような理由により、光学部品には従来より、単
層あるいは多層の反射防止膜をコートすることが知られ
ている。ただし、実際には単層反射防止膜は低反射波長
域が狭く、残留反射率が大きいという欠点がある。これ
に対して、多層反射防止膜は、膜の材料の選択、膜厚の
調整などの手段により、例えば可視領域(400nm〜700n
m)の広い範囲にわたって反射防止効果を持たせたもの
などが得られるため、今日では一般的に利用されてい
る。そして、多層反射防止膜としては、800nm、さらに
は900nmの近赤外領域まで反射防止効果を持たせたもの
などが開発され、さらに広帯域化が進められている。
ところで、従来のレンズ、反射鏡などの光学用品の大
多数では、光が、その表面に垂直もしくは略垂直に入射
するため、それらの光学用品に設けられる多層反射膜
は、表面に垂直に入射する光に対して良好な反射防止効
果を示すように調製されていた。
一方、入射光が光学部品に対して垂直ではなく、例え
ば媒質から45゜の角度で入射する光学系も利用されてお
り、そのような光学系の光学部品(反射ミラー等)に
は、ガラス基板上にビームスプリッター膜またはダイク
ロイック膜と、その反対側に多層反射防止膜が設けられ
たものが知られている。最近、これらの斜入射を利用す
る光学系の光学部品が、たとえば液晶ビジョンと呼ばれ
る投射型ディスプレイに採用されてきており、その際用
いられる多層反射防止膜に対しても、反射防止効果の広
帯域化が望まれている。
[発明が解決しようとする問題点] これまでに提案されている反射防止膜は、空気などの
媒質から垂直に入謝する光に対する光反射特性を考慮し
て設計されており、斜入射、特に媒質から45゜の角度で
入射する様な光に対して広い波長領域にわたって平坦で
低反射率である反射防止膜は知られていない。しかし、
斜入射での基板表面の反射損失は垂直入射のそれと比べ
大きくなり、光学部品を多数使用する場合には特に、透
過光がより多く減少するとの問題がある。
そこで本発明の目的は、入射光に対して斜め、特に45
゜の角度で使用される光学部品に悪影響を及ぼすフレア
や光の純度の低下、さらには光学部品の表面での反射損
失による透過光の減少という問題点を、広い波長領域に
わたって防止することが可能となる光学部品の反射防止
膜を提供する事である。
[問題を解決する手段] 本発明が提供する上記問題点を解決する反射防止膜
は、下記のような、7層膜、9層膜、あるいは11層膜か
らなる多層膜である。
(1)7層膜型 d線に対する屈折率(nd)が1.50〜1.54の範囲にある
光学ガラス基板上に形成され、媒質側から45゜の角度で
入射する光に対して反射防止効果を示す多層膜からなる
反射防止膜であって、 その多層膜が、媒質側から基板側に向って、順に、第
1層、第2層、第3層、第4層、第5層、第6層、第7
層と名付ける7層膜からなり、 偶数層が、基板の屈折率より高くかつ2.20〜2.45の範
囲にある屈折率を有する高屈折率物質からなり、 奇数層が、基板の屈折率より低くかつ1.40〜1.48の範
囲にある屈折率を有する低屈折率物質からなり、そして 第i層の屈折率をni、そして第i層の光学的膜厚をni
nd(iは1〜7の整数)とする時、各層の光学的膜厚
が以下の条件: 0.29012λ<n1d1<0.30806λ 0.16820λ<n2d2<0.18590λ 0.01805λ<n3d3<0.02441λ 0.32446λ<n4d4<0.35150λ 0.10049λ<n5d5<0.10887λ 0.06516λ<n6d6<0.07496λ 0.57885λ<n7d7<0.66599λ 但し、λ0;設計主波長 を満足する反射防止膜。
(2)9層膜型 d線に対する屈折率(nd)が1.50〜1.54の範囲にある
光学ガラス基板上に形成され、媒質側から45゜の角度で
入射する光に対して反射防止効果を示す多層膜からなる
反射防止膜であって、 その多層膜が、媒質側から基板側に向って、順に、第
1層、第2層、第3層、第4層、第5層、第6層、第7
層、第8層、第9層と名付ける9層膜からなり、 偶数層が、基板の屈折率より高くかつ2.20〜2.45の範
囲にある屈折率を有する高屈折率物質からなり、 奇数層が、基板の屈折率より低くかつ1.40〜1.48の範
囲にある屈折率を有する低屈折率物質からなり、そして 第i層の屈折率をni、そして第i層の光学的膜厚をni
nd(iは1〜9の整数)とする時、各層の光学的膜厚
が以下の条件: 0.29600λ<n1d1<0.30800λ 0.16100λ<n2d2<0.17700λ 0.02050λ<n3d3<0.02770λ 0.33300λ<n4d4<0.36100λ 0.10200λ<n5d5<0.11000λ 0.07440λ<n6d6<0.08060λ 0.26200λ<n7d7<0.29600λ 0.00674λ<n8d8<0.01250λ 0.20600λ<n9d9<0.03100λ 但し、λ0;設計主波長 を満足する反射防止膜。
(3)11層膜型 d線に対する屈折率(nd)が1.50〜1.54の範囲にある
光学ガラス基板上に形成され、媒質側から45゜の角度で
入射する光に対して反射防止効果を示す多層膜からなる
反射防止膜であって、 その多層膜が、媒質側から基板側に向って、順に、第
1層、第2層、第3層、第4層、第5層、第6層、第7
層、第8層、第9層、第10層、第11層と名付ける11層膜
からなり、 偶数層が、基板の屈折率より高くかつ2.20〜2.45の範
囲にある屈折率を有する高屈折率物質からなり、 奇数層が、基板の屈折率より低くかつ1.40〜1.48の範
囲にある屈折率を有する低屈折率物質からなり、そして 第i層の屈折率をni、そして第i層の光学的膜厚をni
nd(iは1〜11の整数)とする時、各層の光学的膜厚
が以下の条件: 0.2940λ<n1 d1 <0.3060λ 0.1540λ<n2 d2 <0.1700λ 0.0166λ<n3 d3 <0.0248λ 0.3540λ<n4 d4 <0.3920λ 0.0923λ<n5 d5 <0.1020λ 0.0864λ<n6 d6 <0.0954λ 0.1490λ<n7 d7 <0.1830λ 0.0107λ<n8 d8 <0.0161λ 0.0242λ<n9 d9 <0.0725λ 0.0100λ<n10d10<0.0186λ 0.0279λ<n11d11<0.0836λ 但し、λ0;設計主波長 を満足する反射防止膜。
なお、上記の奇数層を構成する屈折率1.40〜1.48の範
囲にある低屈折率物質の例としては、SiO2、およびSiO2
を主成分とし上記範囲の屈折率を示す物質を挙げること
ができる。また、上記の偶数層を構成する屈折率2.20〜
2.45の範囲にある高屈折率物質の例としては、TiO2、お
よびTiO2を主成分とし上記範囲の屈折率を示す物質を挙
げることができる。
本発明の反射防止膜は、上記の高屈折率物質と低屈折
率物質とを、たとえば、真空蒸着法のような公知の薄膜
形成技術を利用して、それぞれの光学的膜厚が上記の範
囲を満足するように、交互に基板の上に蒸着積層するこ
とにより形成することができる。基板としては、通常、
ガラスが利用される。
本発明の反射防止膜の使用形態および作用効果の例を
第1図により説明する。
第1図は、基板1、ビームスプリッター膜または赤反
射ダイクロイック膜2および本発明に従う反射防止膜7
とからなる光学部品の例を示す。入射光3は、基板1に
45゜の角度にて斜めに入射する。この入射光3は、ビー
ムスプリッター膜2により、反射光(表面反射光)4と
透過光5とに分離される。この透過光5の一部は、基板
1の裏面で反射され、裏面反射光6として、裏側から再
度ビームスプリッター膜2を通過し、表面反射光4と一
緒に(すなわち、合成されて)出てゆく。この結果、得
られる反射光は、フレヤや二重像を形成しやすくなる。
このようなフレヤや二重像を形成に起因する反射光の純
度の低下を防止するため基板1の裏面に反射防止膜7が
設けられる。
また、第1図で、2が赤反射ダイクロイック膜である
場合には、基板1に斜メに入射した光3は、赤反射ダイ
クロイック膜2により、赤色を示す反射光(表面反射
光)4と、シアンの透過光5に分離される。この透過光
5の一部は、基板1の裏面で反射され、裏面反射光6と
して、裏側から再度赤反射ダイクロイック膜2を通過
し、表面反射光4と一緒に合成されて出てゆく。この結
果、赤色の表面反射光4の純度の低下が発生する。この
ような反射光の純度の低下を防止するため基板1の裏面
に反射防止膜7が設けられる。
なお、本発明の反射防止膜は、一般に上記のように基
板の裏側のみに設けられる。また、ビームスプリッター
膜または赤反射ダイクロイックを設けず、基板表裏の両
面に設けてもよい。このような基板両面に設けた光学系
部品としてはコンペンセーターを挙げることができる。
さらに、本発明の反射防止膜はレンズ用に使用すること
もできる。
[発明の作用効果] 本発明に従う反射防止膜は、後述の実施例から明らか
なように、特に基板に45゜の角度にて斜めに入射する光
に対して、広い波長帯域にて優れた反射防止効果を示
す。本発明の反射防止膜を備えた光学製品は、従来のよ
うに、膜表面に垂直に光が入射する場合に光反射防止膜
としても有効であるが、特に、本発明の反射防止膜を、
基板に対して45゜の角度にて斜めに入射する光を利用す
る光学部品の表面に付設した場合には、従来より知られ
ている各種の多層反射防止膜に比較して、広い波長帯域
において顕著に優れた反射防止効果を示し、この結果、
基板の裏面にて反射する裏面反射光によるフレアの発
生、二重像の形成、色の濁り、などの好ましくない現象
の顕著な減少が実現する。
[実施例] (1)7層膜型 光学ガラス基板に、奇数層にSiO2を用い、偶数層にTi
O2を用いた多層反射防止膜を、第2図に模式的に示すよ
うな7層構成にて、そしてそれぞれが第1表記載の光学
的膜厚となるように真空蒸着により形成する。
第3図は、上記の7層型の多層反射防止膜の、入射角
45゜での分光反射率特性を示すスペクトルである。この
スペクトルから、上記7層型の多層反射防止膜は、入射
角45゜の入射光に対して400nmから700nmまで広帯域で、
非常に平坦な反射防止効果を示す事がわかる。
(2)9層膜型 光学ガラス基板に、奇数層にSiO2を用い、偶数層にTi
O2を用いた多層反射防止膜を、第4図に模式的に示すよ
うな9層構成にて、そしてそれぞれが第2表記載の光学
的膜厚となるように真空蒸着により形成する。
第5図は、上記の9層型の多層反射防止膜の、入射角
45゜での分光反射率特性を示すスペクトルである。この
スペクトルから、上記9層型の多層反射防止膜は、入射
角45゜の入射光に対して400nmから700nmまで広帯域で、
非常に平坦な反射防止効果を示す事がわかる。
(3)11層膜型 光学ガラス基板に、奇数層にSiO2を用い、偶数層にTi
O2を用いた多層反射防止膜を、第6図に模式的に示すよ
うな11層構成にて、そしてそれぞれが第3表記載の光学
的膜厚となるように真空蒸着により形成する。
第7図は、上記の11層型の多層反射防止膜の、入射角
45゜での分光反射率特性を示すスペクトルである。この
スペクトルから、上記11層型の多層反射防止膜は、入射
角45゜の入射光に対して400nmから700nmまで広帯域で、
非常に平坦な反射防止効果を示す事がわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の反射防止膜の使用の態様および作用
を示す模式図である。 第2図は、本発明の7層型の反射防止膜の構成図であ
り、第3図はその反射防止膜の代表的な分光反射率特性
を示すスペクトルである。 第4図は、本発明の9層型の反射防止膜の構成図であ
り、第5図はその反射防止膜の代表的な分光反射率特性
を示すスペクトルである。 第6図は、本発明の11層型の反射防止膜の構成図であ
り、第7図はその反射防止膜の代表的な分光反射率特性
を示すスペクトルである。 1:基板 2:ビームスプリッター膜または赤反射ダイクロイック膜 3:入射光 4:反射光(表面反射光) 5:透過光 6:裏面反射光 7:反射防止膜

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】d線に対する屈折率(nd)が1.50〜1.54の
    範囲にある光学ガラス基板上に形成され、媒質側から45
    ゜の角度で入射する光に対して反射防止効果を示す多層
    膜からなる反射防止膜であって、 その多層膜が、媒質側から基板側に向って、順に、第1
    層、第2層、第3層、第4層、第5層、第6層、第7層
    と名付ける7層膜からなり、 偶数層が、基板の屈折率より高くかつ2.20〜2.45の範囲
    にある屈折率を有する高屈折率物質からなり、 奇数層が、基板の屈折率より低くかつ1.40〜1.48の範囲
    にある屈折率を有する低屈折率物質からなり、そして 第i層の屈折率をni、そして第i層の光学的膜厚をni n
    d(iは1〜7の整数)とする時、各層の光学的膜厚が
    以下の条件: 0.29012λ<n1d1<0.30806λ 0.16820λ<n2d2<0.18590λ 0.01805λ<n3d3<0.02441λ 0.32446λ<n4d4<0.35150λ 0.10049λ<n5d5<0.10887λ 0.06516λ<n6d6<0.07496λ 0.57885λ<n7d7<0.66599λ 但し、λ0;設計主波長 を満足する反射防止膜。
  2. 【請求項2】d線に対する屈折率(nd)が1.50〜1.54の
    範囲にある光学ガラス基板上に形成され、媒質側から45
    ゜の角度で入射する光に対して反射防止効果を示す多層
    膜からなる反射防止膜であって、 その多層膜が、媒質側から基板側に向って、順に、第1
    層、第2層、第3層、第4層、第5層、第6層、第7
    層、第8層、第9層と名付ける9層膜からなり、 偶数層が、基板の屈折率より高くかつ2.20〜2.45の範囲
    にある屈折率を有する高屈折率物質からなり、 奇数層が、基板の屈折率より低くかつ1.40〜1.48の範囲
    にある屈折率を有する低屈折率物質からなり、そして 第i層の屈折率をni、そして第i層の光学的膜厚をni
    di(iは1〜9の整数)とする時、各層の光学的膜厚が
    以下の条件: 0.29600λ<n1d1<0.30800λ 0.16100λ<n2d2<0.17700λ 0.02050λ<n3d3<0.02770λ 0.33300λ<n4d4<0.36100λ 0.10200λ<n5d5<0.11000λ 0.07440λ<n6d6<0.08060λ 0.26200λ<n7d7<0.29600λ 0.00674λ<n8d8<0.01250λ 0.20600λ<n9d9<0.03100λ 但し、λ0;設計主波長 を満足する反射防止膜。
  3. 【請求項3】d線に対する屈折率(nd)が1.50〜1.54の
    範囲にある光学ガラス基板上に形成され、媒質側から45
    ゜の角度で入射する光に対して反射防止効果を示す多層
    膜からなる反射防止膜であって、 その多層膜が、媒質側から基板側に向って、順に、第1
    層、第2層、第3層、第4層、第5層、第6層、第7
    層、第8層、第9層、第10層、第11層と名付ける11層膜
    からなり、 偶数層が、基板の屈折率より高くかつ2.20〜2.45の範囲
    にある屈折率を有する高屈折率物質からなり、 奇数層が、基板の屈折率より低くかつ1.40〜1.48の範囲
    にある屈折率を有する低屈折率物質からなり、そして 第i層の屈折率をni、そして第i層の光学的膜厚をni
    di(iは1〜11の整数)とする時、各層の光学的膜厚が
    以下の条件: 0.2940λ<n1 d1 <0.3060λ 0.1540λ<n2 d2 <0.1700λ 0.0166λ<n3 d3 <0.0248λ 0.3540λ<n4 d4 <0.3920λ 0.0923λ<n5 d5 <0.1020λ 0.0864λ<n6 d6 <0.0954λ 0.1490λ<n7 d7 <0.1830λ 0.0107λ<n8 d8 <0.0161λ 0.0242λ<n9 d9 <0.0725λ 0.0100λ<n10d10<0.0186λ 0.0279λ<n11d11<0.0836λ 但し、λ0;設計主波長 を満足する反射防止膜。
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