JP4780845B2 - 反射防止膜及び光学部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外、可視或いは赤外領域で使用される光学機器の光学部品に施される反射防止膜及び反射防止膜が施された光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、レンズやプリズムなどの光学部品の表面には反射防止膜が施される。反射防止膜を形成することにより、数多くの光学部品により構成される光学機器全体の透過率が向上し、特に可視域の反射を抑えて像の明るさや鮮明さ（見え易さ）が向上するためである。
【０００３】
これまでの光学機器の多くは、可視域やそれよりも狭い光の波長域で使用されるため、反射防止膜も可視域やそれよりも狭い光の波長域の反射を十分に落とすことにより、その目的に十分供することができた。しかし近年は、より広い波長域で使用する光学機器が必要となり、それに対応した光学部品および反射防止膜が必要となっている。
【０００４】
従来の反射防止膜としては、特許第２７１１６９７号に記載されている。この反射防止膜は、蒸着材料としてＴｉＯ２、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２の３種類の材料を用いた８層構成とすることにより、４００ｎｍ〜９００ｎｍの広い波長域で低い反射率を可能としている。
【０００５】
一方、反射防止膜を成膜する際のゴミ、異物付着、シミなどは成膜不良となり、このような成膜不良の光学部品は、十分な光学特性が得られないため、製品として使用できない。このような場合、レンズ、フィルター、プリズム等の光学部品の基板が高価であるため、成膜不良の光学部品から反射防止膜を剥離して再生利用することにより、不良率、損金を減らすことができる。このような基板を再生するための反射防止膜の剥離には、アルカリ溶液や酸溶液による浸漬溶解方法や再研磨による物理的剥離方法が用いられている。
【０００６】
基板からの反射防止膜の除去方法として、従来では特公平１−５７３２３号公報が知られている。この方法は、屈折率が基板の屈折率と等しく、且つ酸や弱アルカリの溶液に溶解する薄膜を基板表面に設けるものであり、基板を酸や弱アルカリヘ浸漬することによって基板から反射防止膜を分離することを可能としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、近年の光学機器は、可視、赤外域に加え、紫外域でも使用するものがあり、それに対応した光学部品及び反射防止膜が必要となっている。例えば、顕微鏡においては、可視域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における透過率を高くすることはもちろん、様々な紫外域や赤外域の光をプローブとして用いる観察を並列して行うために、近紫外域（３４０ｎｍ〜４００ｎｍ）、赤外域（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）においても透過率を高くする必要がある。このためには、近紫外域から赤外域までの広い波長域で高い透過率を有した光学部品および近紫外域から赤外域までの広い波長域で反射率を抑えることのできる反射防止膜が必要となる。
【０００８】
上述した特許第２７１１６９７号の反射防止膜では、４００ｎｍ以下の波長域で強い吸収を示すＴｉＯ２を使用しているため、この反射防止膜を施した光学部品は紫外域において高い透過率を確保できないという問題がある。また、同様の膜設計において４００ｎｍ以下で吸収を持たない材料を使用したとしても、十分に広い波長帯域において反射を落とすことが困難である問題がある。
【０００９】
また、特公平１−５７３２２号公報に記載された方法では、高い屈折率の物質と低い屈折率の物質をそれぞれの蒸発源から制御良く蒸発させて基板と同じ屈折率の剥離層を形成する必要がある。しかしながら、真空蒸着では、２種類の材料を混合して屈折率を高精度に制御することが非常に難しく、現実的でなく、しかも、対象となる材料が限定される問題を有している。また、目的とする屈折率によっては、剥離層の屈折率が安定しないため、反射防止膜の光学特性が不安定ともなっている。さらに、目的とする屈折率によって成膜に用いる材料の量が異なるため、溶解性に差が生じて剥離性能が変動する問題も有している。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、紫外域から赤外域まで反射防止性能を有することにより、紫外域から赤外域まで高い透過率を備え、また、条件出しが容易で、屈折率が安定し、剥離が容易な反射防止膜及びこの反射防止膜を備えた光学部品を提供することを目的とする。
【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、基板側から数えて第１層目は基板と比べて屈折率が小さい材料を、第２，４，６，８層目に高屈折率材料を、第３，５，７，９層目に低屈折率材料をそれぞれ形成したものであり、設計波長をλとしたときの各層の光学的膜厚が、第１層は（２．１〜２．７）×λ／４、第２層は（０．１２〜０．３）×λ／４、第３層は（０．５〜０．７）×λ／４、第４層は（０．４〜０．５６）×λ／４、第５層は（０．１〜０．３）×λ／４、第６層は（１．３〜２．５）×λ／４、第７層は（０．１５〜０．２８）×λ／４、第８層は（０．３６〜０．５２）×λ／４、第９層は（１．０〜１．２）×λ／４となっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の反射防止膜において、前記高屈折率材料が、ＨｆＯ ２ 、ＺｒＯ ２ 、Ｔａ ２ Ｏ ５ 、ＬａＴｉ ｘ Ｏ ｙ 、Ｙ ２ Ｏ ３ のいずれか又はこれらの混合物であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、基板側から数えて１、３、５、７層目にＨｆＯ ２ 、ＺｒＯ ２ 、Ｔａ ２ Ｏ ５ 、ＬａＴｉ ｘ Ｏ ｙ 、Ｙ ２ Ｏ ３ のいずれか又はこれらの混合物からなる高屈折率材料を、第２、４、６、８層目に低屈折率材料をそれぞれ形成したものであり、設計波長をλとしたときの各層の光学的膜厚が、第１層は（０．１〜０．６）×λ／４、第２層は（０．１５〜０．７）×λ／４、第３層は（０．４〜０．７）×λ／４、第４層は０．０５〜０．３）×λ／４、第５層は（１．４〜２．０）×λ／４、第６層は（０．１〜０．９）×λ／４、第７層は０．３５〜０．５５）×λ／４、第８層は（０．９〜１．２）×λ／４となっていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１及び３の発明では、高屈折率材料と低屈折率材料とを順次、所定の光学膜厚で積層することにより、紫外域、赤外域の反射を防止することが可能となり、広域の波長に対して反射防止することができる。
【００１６】
これらの発明の反射防止膜は、設計波長を変えることにより異なった波長域においても、広い波長域の反射防止能を有している。例えば、設計波長を４００ｎｍとすれば、３００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の波長域で反射防止能を有した反射防止膜とすることができる。また、例えば、設計波長を４８０ｎｍとすれば、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の波長域で、５６０ｎｍとすれば４００ｎｍ〜１１５０ｎｍ程度の波長域で反射防止能を有した広帯域反射防止膜とすることができ、目的に応じて有効な広帯域反射防止膜となる。このような反射防止膜は、従来の反射防止帯域が４００ｎｍ〜９００ｎｍであることと比較した場合、より広い反射防止帯域となっている。このため、この反射防止膜を用いた光学部品や光学機器は従来の反射防止膜を用いたものと比較して、より広い波長域において高い透過率を有したものとなる。
【００１７】
請求項１及び３の発明の反射防止膜では、様々な波長帯域において使用することができるが、最終的な透過率を保証するため、反射防止帯域において吸収がないことが必要である。また、紫外域においても吸収のない材料であるＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＬａＴｉｘＯｙ、Ｙ２Ｏ３を使用することにより、紫外域から赤外域まで高い反射防止効果効果を得ることができる。ここで、ＳｉＯ２は透過帯域が２００ｎｍ〜２０００ｎｍ、ＭｇＦ２は２００ｎｍ〜７０００ｎｍ、Ａｌ２Ｏ３は２００ｎｍ〜５０００ｎｍ、ＨｆＯ２は２３０ｎｍ〜２５００ｎｍ２、ＺｒＯ２は３２０ｎｍ〜７０００ｎｍ、Ｔａ２Ｏ５は３５０ｎｍ〜７０００ｎｍ、ＬａＴｉｘＯｙは３５０ｎｍ〜７０００ｎｍ、Ｙ２Ｏ３は２５０ｎｍ〜８０００ｎｍである。
【００１８】
請求項１及び３の発明における低屈折率材料としては、紫外域においても吸収のない材料の中でも特に屈折率の低いＳｉＯ２、ＭｇＦ２を用いることができる。請求項１の発明では、第９層として最も屈折率の低いＭｇＦ２を用いることが好ましい。また、請求項３の発明においても、第８層としてＭｇＦ２を用いることが好ましい。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射防止膜において、前記基板と１層目の間にＡ１ ２ Ｏ ３ の層が配置されていることを特徴とする。
【００２０】
高屈折率材料としてＨｆＯ２を用いた場合、２３０ｎｍ程度以上の波長域から反射防止が可能であり、特に高い効果を有している。また、高屈折率材料としてＺｒＯ２を用いた場合、ＺｒＯ２がＨｆＯ２よりも価格が安いために、３２０ｎｍ以上で使用する反射防止膜においては製造コストを抑えることができる。高屈折率材料としてＴａ２Ｏ５もしくはＬａＴｉｘＯｙを用いた場合、これらは蒸発温度よりも低い温度で溶ける材料のため、成膜が安定する。また、材料を繰り返し使用できることからコスト的により有利であり、屈折率もＨｆＯ２、ＺｒＯ２に比べて高く、より良好な光学特性を得やすいものとすることができる。これらの材料は、必要な反射防止域が３６０ｎｍ程度以上の場合において非常に効果が高い。
【００２１】
以上の高屈折率材料を混合した材料を用いる場合でも、それぞれ効果を得ることができる。
【００２２】
請求項５の発明は、基板側から数えて１、３、５、７層目に高屈折率材料を、第２、４、６、８層目に低屈折率材料をそれぞれ形成したものであり、設計波長をλとしたときの各層の光学的膜厚が、第１層は（０．１〜０．６）×λ／４、第２層は（０．１５〜０．７）×λ／４、第３層は（０．４〜０．７）×λ／４、第４層は０．０５〜０．３）×λ／４、第５層は（１．４〜２．０）×λ／４、第６層は（０．１〜０．９）×λ／４、第７層は０．３５〜０．５５）×λ／４、第８層は（０．９〜１．２）×λ／４となっており、前記基板と、この基板と比べ屈折率が小さい材料からなる１層目の間にＡ１ ２ Ｏ ３ の層が配置されていることを特徴とする。
【００２３】
Ａ１２Ｏ３はアルカリ溶液に容易に溶解する。本発明では、基板と第１層の材料との間にアルカリ溶液に容易に溶解する層を配置することにより、基板をアルカリ溶液に浸漬することによって、その上に成膜されている反射防止膜を剥離することができる。従って、様々な屈折率を有した基板であっても、反射防止膜の剥離性能を低下させることがなくなる。
【００２４】
アルカリ溶液に容易に溶解、剥離する層としては、ＭｇＦ２，Ａｌ２Ｏ３等を用いることができるが、アルカリ溶液に対する溶解性のより良好なＡ１２Ｏ３が好適である。
【００２５】
アルカリ溶液に容易に溶解、剥離する層は、剥離層がＡｌ２Ｏ３の場合、物理的膜厚ｄが１０ｎｍ以上で有れば剥灘可能である。また、反射防止効果を考慮したとき、剥離する層の光学的膜厚は１．０×λ／４以下とすることが望ましい。
【００２６】
請求項６の発明の光学部品は、請求項１〜５のいずれかに記載の反射防止膜が光学面に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
このように請求項１〜５のいずれかに記載の反射防止膜を用いることにより、広い波長域において高い透過率を有した光学部品となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１〜４）
実施の形態１〜４では、成膜に用いる使用材料がＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２であり、基板の屈折率が１．４４、１．５０、１．５２、１．５６の場合について説明する。
【００２９】
表１は屈折率が１．４４、１．５０、１．５２、１．５６の基板上に形成した反射防止膜を示す。表１の項目において光学的膜厚の値は、設計波長λとしたときのλ／４の倍数で記載している。ここでの設計波長は４８０ｎｍである。
【００３０】
表１に実施の形態１〜４における膜設計値を記載してある。また、図１〜図４は実施の形態１〜４のそれぞれにおける反射防止膜の分光反射率特性である。表２は実施の形態１〜４における反射防止膜の特性を示す代表値である。図１〜図４及び表２から明らかなように、各実施の形態における反射防止膜は、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有しており、請求項１の反射防止膜となっている。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
実施の形態１〜４を比較して判るように、ガラスからなる基板と、基板の屈折率よりも屈折率が小さい材料との屈折率差が大きいほど、分光反射率特性の波うちがより大きくなる。これは反射防止帯域を広げるのには役立つが、波うちにより可視域において色づきが発生しやすくなる。実施の形態４では、基板と第１層目の屈折率差が０．１程度となっているが、これよりも屈折率差が大きくなると、波うちによる弊害が大きくなって好ましくない。従って、基板と第１層目の屈折率差は０．１以内程度であることが好ましい。
【００３４】
実施の形態１〜４では、膜材料としてＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２を使用しているが、これに留まらず、これらの材料と同様の屈折率を有した材料であれば、同様の実施は可能である。特に、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＬａＴｉｘＯｙ，Ｙ２Ｏ３またはこれらの混合物やこれらを主成分とする材料は、反射防止帯域において有意な吸収を持たない膜を形成することが可能である。これに加えて、蒸着条件によって実施の形態におけるＨｆＯ２に近い屈折率の膜を形成できるため、ＨｆＯ２の代替の材料として使用することができる。
【００３５】
これらの実施の形態においては、基板を２５０℃程度に加熱して行う真空蒸著法により反射防止膜の形成を行った結果を示しているが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着などの他の手法によっても同等の光学特性を有する反射防止膜を得ることができる。
【００３６】
また、これらの実施の形態においては、屈折率が１．４４〜１．５６の範囲の基板を用いたが、設計上は１．４０〜１．６０の範囲の基板に対して高い反射防止性能を有した反射防止膜を得ることができる。但し、入手性が良い中で最も低い屈折率を有する光学ガラス（基板）の屈折率が約１．４４であり、また上述したように基板と第１層目との屈折率差が０．１以下が好ましいことから、屈折率１．４４〜１．５６の範囲の基板に対して高い効果を得ることができる。すなわち１．４４〜１．５６の範囲の基板を用いた場合には、安定した屈折率を得やすいＭｇＦ２、ＳｉＯ２を第１層目の成膜材料として用いることができるため、反射防止膜の特性をより安定させることができる．
【００３７】
このような実施の形態では、紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域で高い反射防止効果を有する反射防止膜とすることができる。この反射防止膜をその光学面に形成することにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００３８】
（実施の形態５〜７）
実施の形態５〜７では、成膜に用いる使用材料がＭｇＦ２，ＳｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５であり、基板の屈折率が１．５２の場合について説明する。
【００３９】
表３は屈折率が１．５２の基板上に設けた反射防止膜を示す。表３の項目において光学的膜厚の値は設計波長λとしたときのλ／４の倍数で記載してある。
【００４０】
表３に実施の形態５〜７における膜設計値を記載してある。また、図５〜図７は実施の形態５〜７のそれぞれにおける反射防止膜の分光反射率特性である。表４は実施の形態５〜７における反射防止膜の特性を示す代表値である。図５〜図７及び表４から明らかなように、各実施の形態における反射防止膜は、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有している。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【表４】
【００４３】
実施の形態５は、近紫外域及び可視域での反射が特に低くなっており、目的により有用性が高いが、９００ｎｍ付近で反射率が２％を越えるなど、請求項１の反射防止膜とはなっていない。実施の形態６，７はより広帯域な特性を有し、特に赤外域における反射率が低く、請求項１の反射防止膜となっている。これから明らかなように、各実施の形態における反射防止膜は、それぞれ紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有しており、目的により使い分けることができ、それぞれ高い効果を有している。
【００４４】
これらの実施の形態においては、膜材料としてＭｇＦ２，ＳｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５を使用しているが、これに留まらず、これらの材料と同様の屈折率を有する材料で有れば、同様に実施することができる。特に、ＺｒＯ２，ＬａＴｉｘＯｙまたはこれらの混合物やこれらを主成分とする材料は、反射防止帯域において有意な吸収を持たない膜を形成することが可能である。これに加えて、蒸着条件によって実施の形態におけるＴａ２Ｏ５に近い屈折率の膜を形成できるため、Ｔａ２Ｏ５の代替の材料として使用することにより、同等の光学特性を有する広帯域の反射防止膜とすることができる。
【００４５】
これらの実施の形態においては、基板を２５０℃程度に加熱して行う真空蒸著法により反射防止膜の形成を行つた結果を示しているが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着などの他の手法によっても同等の光学特性を有する反射防止膜を得ることができる。
【００４６】
これらの実施の形態では、紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域で高い反射防止効果を有する反射防止膜とすることができる。そして、この反射防止膜をその光学面に形成することにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００４７】
（実施の形態８〜１０）
実施の形態８〜１０では、成膜に用いる使用材料がＭｇＦ２及びＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５との混合物であり、基板の屈折率が１．４４の場合について説明する。
【００４８】
表５は屈折率が１．４４の基板上に設けた反射防止膜を示す。表５の項目において光学的膜厚の値は設計波長λとしたときのλ／４の倍数で記載してある。
【００４９】
表５に実施の形態８〜１０における膜設計値を記載してある。また、図８〜図１０は実施の形態８〜１０のそれぞれにおける反射防止膜の分光反射率特性である。表６は実施の形態８〜１０における反射防止膜の特性を示す代表値である。図８〜図１０及び表６から明らかなように、各実施の形態における反射防止膜は、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有している。また、使用している材料がＭｇＦ２とＺｒＯ２及びＴａ２Ｏ５の混合物との２種類であり、生産管理上有利となっている。
【００５０】
【表５】
【００５１】
【表６】
【００５２】
実施の形態８では、各層の膜厚が最適化されており、請求項１の反射防止膜となっている。実施の形態９，１０は実施の形態８の各層の膜厚に対して、意図杓に第１層の膜厚を変えているが、それぞれ広帯域の反射防止膜となっている。これから明らかなように、第１層の膜厚は反射防止膜の光学特性に比較的大きい影響を与えにくい。
【００５３】
これらの実施の形態においては、膜材料としてＭｇＦ２及びＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５との混合物を使用しているが、これに留まらず、これらの材料と同様の屈折率を有する材料であれば、同様に実施することができる。特に、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５，ＬａＴｉｘＯｙ、Ｙ２Ｏ３またはこれらの混合物やこれらを主成分とする材料は、反射防止帯域において有意な吸収を持たない膜を形成することが可能である。これに加えて、蒸着条件によって、実施の形態におけるＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５の混合物に近い屈折率の膜を成膜できるため、ＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５の混合物の代替の材料として使用することにより、同等の光学特性を有した広帯域反射防止膜とすることができる。
【００５４】
これらの実施の形態においては、基板を２５０℃程度に加熱して行う真空蒸著法により反射防止膜の形成を行つた結果を示しているが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着などの他の手法によっても同等の光学特性を有する反射防止膜を得ることができる。
【００５５】
これらの実施の形態では、紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域で高い反射防止効果を有する反射防止膜とすることができる。そして、この反射防止膜をその光学面に形成することにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００５６】
（実施の形態１１）
この実施の形態では、成膜に用いる使用材料がＡｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２であり、基板の屈折率が１．５２の場合について説明する。また、この実施の形態では、Ａｌ２Ｏ３からなる剥離層を有している。
【００５７】
表７は屈折率が１．５２の基板上に設けた反射防止膜を示す。表７の項目において光学的膜厚の値は設計波長λとしたときのλ／４の倍数で記載してある。
【００５８】
表７にこの実施の形態における膜設計値を記載してある。また、図１１はこの実施の形態における反射防止膜の分光反射率特性である。表８は反射防止膜の特性を示す代表値である。図１１及び表８から明らかなように、この実施の形態における反射防止膜は、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有しており、請求項１の反射防止膜となっている。
【００５９】
【表７】
【００６０】
【表８】
【００６１】
本実施の形態の反射防止膜を施した基板を３分間アルカリ溶液に浸漬したところ、基板への影響なく反射防止膜を基板から剥離することができた。これはＡｌ２Ｏ３層がアルカリ溶液に対し、容易に溶解するため、その上に積層された反射防止層と基板との解離が容易となるためである．ここでは、アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液（９０ｗｔ％）を用いた。また、剥離層として用いたＡｌ２Ｏ３は、使い勝手が良く、耐環境性も高いため、反射防止膜の材料として使用することができる。さらに、成膜にあたっての条件設定が容易であり、得られる反射防止膜の特性も安定しやすい。なお、この剥離層の物理膜厚は約１１ｎｍである。
【００６２】
この実施の形態では、膜材料として、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２を使用しているが、これに留まらず、これらの材料と同様の屈折率を有する材料で有れば、同様に実施することができる。特に、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＬａＴｉｘＯｙ、Ｙ２Ｏ３またはこれらの混合物やこれらを主成分とする材料は、反射防止帯域において有意な吸収を持たない膜を形成することが可能である。これに加えて、蒸着条件によって、この実施の形態におけるＨｆＯ２に近い屈折率の膜を形成できるため、ＨｆＯ２の代替の材料として使用することにより、同等の光学特性を有する反射防止膜とすることができる。
【００６３】
この実施の形態においては、基板を２５０℃程度に加熱して行う真空蒸著法により反射防止膜の形成を行つた結果を示しているが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着などの他の手法によっても同等の光学特性を有する反射防止膜を得ることができる。
【００６４】
この実施の形態では、紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域で高い反射防止効果を有し、しかもアルカリ溶液への浸漬によって容易に基板から剥離することの可能な反射防止膜とすることができる。そして、この反射防止膜をその光学面に形成することにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００６５】
（実施の形態１２〜１４）
表９に実施の形態１２〜１４の膜設計値を記載してある。表１０は実施の形態１２〜１４における反射防止膜の特性を示す代表値である。反射防止膜は、１０−４〜１０−６Ｔｏｒｒの真空域内での真空蒸着により薄膜を形成した。反射防止膜の形成方法は、これに限定されるものでなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着によっても形成することができる。
【００６６】
これらの実施の形態では、低屈折率材料としてＭｇＦ２及びＳｉＯ２を用い、高屈折率材料としてＨｆＯ２を用いたが、これに限定されるものではなく、これらの材料と同様な屈折率を有する材料であれば、同様な反射防止膜を得ることができる。
【００６７】
【表９】
【００６８】
【表１０】
【００６９】
図１２〜図１４は実施の形態１２〜１４の分光反射率特性をそれぞれ示している。および表１０から明らかなように、各種屈折率を有する基板に対し、波長３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有している。
【００７０】
また、これらの実施の形態では、低屈折率材料としてＭｇＦ２とＳｉＯ２を用いているが、このように中間層（２、４、６層）にＳｉＯ２を用いることで、膜による光の散乱を減らし、全体の透過率を増やすことが可能となる。
【００７１】
これらに実施の形態では、紫外域から赤外域にわたる広い波長帯域において、有効な反射防止効果を有したものとなっている。そして、この反射防止膜を光学面に設けた光学部品とすることにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００７２】
（実施の形態１５〜１７）
表１１に実施の形態１５〜１７の膜設計値を記載してある。表１２は実施の形態１５〜１７における反射防止膜の特性を示す代表値である。反射防止膜は、１０−４〜１０−６Ｔｏｒｒの真空域内での真空蒸着イオンアシストにより薄膜を形成した。反射防止膜の形成方法は、これに限定されるものでなく、スパッタリング、イオンプレーティングによっても形成することができる。
【００７３】
これらの実施の形態では、低屈折率材料としてＭｇＦ２を用い、高屈折率材料としてＴａ２Ｏ５を用いたが、これに限定されるものではなく、これらの材料と同様な屈折率を有する材料であれば、同様な反射防止膜を得ることができる。
【００７４】
【表１１】
【００７５】
【表１２】
【００７６】
図１５〜図１７は実施の形態１５〜１７の分光反射率特性をそれぞれ示している。および表１２から明らかなように、各種屈折率を有する基板に対し、波長３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる広い帯域において反射防止効果を有している。
【００７７】
また、これらの実施の形態では、高屈折率材料として高い屈折率を有するＴａ２Ｏ５を用いることにより、各波長域帯で反射率を更に低下させることができる。
【００７８】
これらの実施の形態では、より高い屈折率を有する高屈折率材料を用いることにより、紫外域から赤外域にわたる広い波長帯域において、より高い反射防止効果を有したものとなっている。そして、この反射防止膜を光学面に設けた光学部品とすることにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とするこてとができる。
【００７９】
（実施の形態１８〜２０）
表１３に実施の形態１８〜２０の設計値を記載してある。表１４は実施の形態１８〜２０における反射防止膜の特性を示す代表値である。反射防止膜は、１０−４〜１０−６Ｔｏｒｒの真空域内での真空蒸着薄膜を形成した。また、基板と第１層との間に、Ａｌ２Ｏ３層を光学的膜厚で（０．１９〜０．２１）×λ／４形成した。
【００８０】
【表１３】
【００８１】
【表１４】
【００８２】
図１８〜図２０は実施の形態１８〜２０の分光反射率特性をそれぞれ示している。および表１４から明らかなように、各種屈折率を有する基板に対し、波長３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる広い帯域において反射防止効果を有している。
【００８３】
表１５に反射防止膜のアルカリ溶液浸漬時の剥離性を示す。アルカリ溶液としては水酸化ナトリウム水溶液（９０ｗｔ％）を用いた。
【００８４】
膜の剥離は基板をアルカリ溶液に浸漬し、反射防止膜の剥離までの時間を計測した。その結果、実施の形態１８〜２０の剥離時間がもっとも短く、剥離性が高いことが分かる。また、屈折率の異なる基板に対しても、同様の剥離時間となっている。これは、Ａ１２Ｏ３層がアルカリ溶液に対し、容易に溶解するため、その上に積層された反射防止膜と基板の解離が容易となるためである。
【００８５】
【表１５】
【００８６】
これらの実施の形態では、紫外域から赤外域にわたる広い波長帯域において、有効な反射防止効果を有すると共に、アルカリ浸漬により容易に剥離することができる。このため、高価な光学部品の再生が可能となる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の反射防止膜によれば、紫外域から赤外域までの広い波長域において反射防止能を有し、特に可視域において反射率が著しく低くなる。従って、広い波長帯域において高い透過率が要求される光学部品、光学機器に適用することができる。
【００８９】
本発明の光学部品によれば、広い波長帯域において高い透過率を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の分光反射特性図である。
【図２】実施の形態２の分光反射特性図である。
【図３】実施の形態３の分光反射特性図である。
【図４】実施の形態４の分光反射特性図である。
【図５】実施の形態５の分光反射特性図である。
【図６】実施の形態６の分光反射特性図である。
【図７】実施の形態７の分光反射特性図である。
【図８】実施の形態８の分光反射特性図である。
【図９】実施の形態９の分光反射特性図である。
【図１０】実施の形態１０の分光反射特性図である。
【図１１】実施の形態１１の分光反射特性図である。
【図１２】実施の形態１２の分光反射特性図である。
【図１３】実施の形態１３の分光反射特性図である。
【図１４】実施の形態１４の分光反射特性図である。
【図１５】実施の形態１５の分光反射特性図である。
【図１６】実施の形態１６の分光反射特性図である。
【図１７】実施の形態１７の分光反射特性図である。
【図１８】実施の形態１８の分光反射特性図である。
【図１９】実施の形態１９の分光反射特性図である。
【図２０】実施の形態２０の分光反射特性図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外、可視或いは赤外領域で使用される光学機器の光学部品に施される反射防止膜及び反射防止膜が施された光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、レンズやプリズムなどの光学部品の表面には反射防止膜が施される。反射防止膜を形成することにより、数多くの光学部品により構成される光学機器全体の透過率が向上し、特に可視域の反射を抑えて像の明るさや鮮明さ（見え易さ）が向上するためである。
【０００３】
これまでの光学機器の多くは、可視域やそれよりも狭い光の波長域で使用されるため、反射防止膜も可視域やそれよりも狭い光の波長域の反射を十分に落とすことにより、その目的に十分供することができた。しかし近年は、より広い波長域で使用する光学機器が必要となり、それに対応した光学部品および反射防止膜が必要となっている。
【０００４】
従来の反射防止膜としては、特許第２７１１６９７号に記載されている。この反射防止膜は、蒸着材料としてＴｉＯ２、ＳｉＯ２，ＭｇＦ２の３種類の材料を用いた８層構成とすることにより、４００ｎｍ〜９００ｎｍの広い波長域で低い反射率を可能としている。
【０００５】
一方、反射防止膜を成膜する際のゴミ、異物付着、シミなどは成膜不良となり、このような成膜不良の光学部品は、十分な光学特性が得られないため、製品として使用できない。このような場合、レンズ、フィルター、プリズム等の光学部品の基板が高価であるため、成膜不良の光学部品から反射防止膜を剥離して再生利用することにより、不良率、損金を減らすことができる。このような基板を再生するための反射防止膜の剥離には、アルカリ溶液や酸溶液による浸漬溶解方法や再研磨による物理的剥離方法が用いられている。
【０００６】
基板からの反射防止膜の除去方法として、従来では特公平１−５７３２３号公報が知られている。この方法は、屈折率が基板の屈折率と等しく、且つ酸や弱アルカリの溶液に溶解する薄膜を基板表面に設けるものであり、基板を酸や弱アルカリヘ浸漬することによって基板から反射防止膜を分離することを可能としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、近年の光学機器は、可視、赤外域に加え、紫外域でも使用するものがあり、それに対応した光学部品及び反射防止膜が必要となっている。例えば、顕微鏡においては、可視域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における透過率を高くすることはもちろん、様々な紫外域や赤外域の光をプローブとして用いる観察を並列して行うために、近紫外域（３４０ｎｍ〜４００ｎｍ）、赤外域（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）においても透過率を高くする必要がある。このためには、近紫外域から赤外域までの広い波長域で高い透過率を有した光学部品および近紫外域から赤外域までの広い波長域で反射率を抑えることのできる反射防止膜が必要となる。
【０００８】
上述した特許第２７１１６９７号の反射防止膜では、４００ｎｍ以下の波長域で強い吸収を示すＴｉＯ２を使用しているため、この反射防止膜を施した光学部品は紫外域において高い透過率を確保できないという問題がある。また、同様の膜設計において４００ｎｍ以下で吸収を持たない材料を使用したとしても、十分に広い波長帯域において反射を落とすことが困難である問題がある。
【０００９】
また、特公平１−５７３２２号公報に記載された方法では、高い屈折率の物質と低い屈折率の物質をそれぞれの蒸発源から制御良く蒸発させて基板と同じ屈折率の剥離層を形成する必要がある。しかしながら、真空蒸着では、２種類の材料を混合して屈折率を高精度に制御することが非常に難しく、現実的でなく、しかも、対象となる材料が限定される問題を有している。また、目的とする屈折率によっては、剥離層の屈折率が安定しないため、反射防止膜の光学特性が不安定ともなっている。さらに、目的とする屈折率によって成膜に用いる材料の量が異なるため、溶解性に差が生じて剥離性能が変動する問題も有している。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、紫外域から赤外域まで反射防止性能を有することにより、紫外域から赤外域まで高い透過率を備え、また、条件出しが容易で、屈折率が安定し、剥離が容易な反射防止膜及びこの反射防止膜を備えた光学部品を提供することを目的とする。
【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、基板側から数えて第１層目は基板と比べて屈折率が小さい材料を、第２，４，６，８層目に高屈折率材料を、第３，５，７，９層目に低屈折率材料をそれぞれ形成したものであり、設計波長をλとしたときの各層の光学的膜厚が、第１層は（２．１〜２．７）×λ／４、第２層は（０．１２〜０．３）×λ／４、第３層は（０．５〜０．７）×λ／４、第４層は（０．４〜０．５６）×λ／４、第５層は（０．１〜０．３）×λ／４、第６層は（１．３〜２．５）×λ／４、第７層は（０．１５〜０．２８）×λ／４、第８層は（０．３６〜０．５２）×λ／４、第９層は（１．０〜１．２）×λ／４となっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の反射防止膜において、前記高屈折率材料が、ＨｆＯ ２ 、ＺｒＯ ２ 、Ｔａ ２ Ｏ ５ 、ＬａＴｉ ｘ Ｏ ｙ 、Ｙ ２ Ｏ ３ のいずれか又はこれらの混合物であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、基板側から数えて１、３、５、７層目にＨｆＯ ２ 、ＺｒＯ ２ 、Ｔａ ２ Ｏ ５ 、ＬａＴｉ ｘ Ｏ ｙ 、Ｙ ２ Ｏ ３ のいずれか又はこれらの混合物からなる高屈折率材料を、第２、４、６、８層目に低屈折率材料をそれぞれ形成したものであり、設計波長をλとしたときの各層の光学的膜厚が、第１層は（０．１〜０．６）×λ／４、第２層は（０．１５〜０．７）×λ／４、第３層は（０．４〜０．７）×λ／４、第４層は０．０５〜０．３）×λ／４、第５層は（１．４〜２．０）×λ／４、第６層は（０．１〜０．９）×λ／４、第７層は０．３５〜０．５５）×λ／４、第８層は（０．９〜１．２）×λ／４となっていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１及び３の発明では、高屈折率材料と低屈折率材料とを順次、所定の光学膜厚で積層することにより、紫外域、赤外域の反射を防止することが可能となり、広域の波長に対して反射防止することができる。
【００１６】
これらの発明の反射防止膜は、設計波長を変えることにより異なった波長域においても、広い波長域の反射防止能を有している。例えば、設計波長を４００ｎｍとすれば、３００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の波長域で反射防止能を有した反射防止膜とすることができる。また、例えば、設計波長を４８０ｎｍとすれば、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の波長域で、５６０ｎｍとすれば４００ｎｍ〜１１５０ｎｍ程度の波長域で反射防止能を有した広帯域反射防止膜とすることができ、目的に応じて有効な広帯域反射防止膜となる。このような反射防止膜は、従来の反射防止帯域が４００ｎｍ〜９００ｎｍであることと比較した場合、より広い反射防止帯域となっている。このため、この反射防止膜を用いた光学部品や光学機器は従来の反射防止膜を用いたものと比較して、より広い波長域において高い透過率を有したものとなる。
【００１７】
請求項１及び３の発明の反射防止膜では、様々な波長帯域において使用することができるが、最終的な透過率を保証するため、反射防止帯域において吸収がないことが必要である。また、紫外域においても吸収のない材料であるＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＬａＴｉｘＯｙ、Ｙ２Ｏ３を使用することにより、紫外域から赤外域まで高い反射防止効果効果を得ることができる。ここで、ＳｉＯ２は透過帯域が２００ｎｍ〜２０００ｎｍ、ＭｇＦ２は２００ｎｍ〜７０００ｎｍ、Ａｌ２Ｏ３は２００ｎｍ〜５０００ｎｍ、ＨｆＯ２は２３０ｎｍ〜２５００ｎｍ２、ＺｒＯ２は３２０ｎｍ〜７０００ｎｍ、Ｔａ２Ｏ５は３５０ｎｍ〜７０００ｎｍ、ＬａＴｉｘＯｙは３５０ｎｍ〜７０００ｎｍ、Ｙ２Ｏ３は２５０ｎｍ〜８０００ｎｍである。
【００１８】
請求項１及び３の発明における低屈折率材料としては、紫外域においても吸収のない材料の中でも特に屈折率の低いＳｉＯ２、ＭｇＦ２を用いることができる。請求項１の発明では、第９層として最も屈折率の低いＭｇＦ２を用いることが好ましい。また、請求項３の発明においても、第８層としてＭｇＦ２を用いることが好ましい。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射防止膜において、前記基板と１層目の間にＡ１ ２ Ｏ ３ の層が配置されていることを特徴とする。
【００２０】
高屈折率材料としてＨｆＯ２を用いた場合、２３０ｎｍ程度以上の波長域から反射防止が可能であり、特に高い効果を有している。また、高屈折率材料としてＺｒＯ２を用いた場合、ＺｒＯ２がＨｆＯ２よりも価格が安いために、３２０ｎｍ以上で使用する反射防止膜においては製造コストを抑えることができる。高屈折率材料としてＴａ２Ｏ５もしくはＬａＴｉｘＯｙを用いた場合、これらは蒸発温度よりも低い温度で溶ける材料のため、成膜が安定する。また、材料を繰り返し使用できることからコスト的により有利であり、屈折率もＨｆＯ２、ＺｒＯ２に比べて高く、より良好な光学特性を得やすいものとすることができる。これらの材料は、必要な反射防止域が３６０ｎｍ程度以上の場合において非常に効果が高い。
【００２１】
以上の高屈折率材料を混合した材料を用いる場合でも、それぞれ効果を得ることができる。
【００２２】
請求項５の発明は、基板側から数えて１、３、５、７層目に高屈折率材料を、第２、４、６、８層目に低屈折率材料をそれぞれ形成したものであり、設計波長をλとしたときの各層の光学的膜厚が、第１層は（０．１〜０．６）×λ／４、第２層は（０．１５〜０．７）×λ／４、第３層は（０．４〜０．７）×λ／４、第４層は０．０５〜０．３）×λ／４、第５層は（１．４〜２．０）×λ／４、第６層は（０．１〜０．９）×λ／４、第７層は０．３５〜０．５５）×λ／４、第８層は（０．９〜１．２）×λ／４となっており、前記基板と、この基板と比べ屈折率が小さい材料からなる１層目の間にＡ１ ２ Ｏ ３ の層が配置されていることを特徴とする。
【００２３】
Ａ１２Ｏ３はアルカリ溶液に容易に溶解する。本発明では、基板と第１層の材料との間にアルカリ溶液に容易に溶解する層を配置することにより、基板をアルカリ溶液に浸漬することによって、その上に成膜されている反射防止膜を剥離することができる。従って、様々な屈折率を有した基板であっても、反射防止膜の剥離性能を低下させることがなくなる。
【００２４】
アルカリ溶液に容易に溶解、剥離する層としては、ＭｇＦ２，Ａｌ２Ｏ３等を用いることができるが、アルカリ溶液に対する溶解性のより良好なＡ１２Ｏ３が好適である。
【００２５】
アルカリ溶液に容易に溶解、剥離する層は、剥離層がＡｌ２Ｏ３の場合、物理的膜厚ｄが１０ｎｍ以上で有れば剥灘可能である。また、反射防止効果を考慮したとき、剥離する層の光学的膜厚は１．０×λ／４以下とすることが望ましい。
【００２６】
請求項６の発明の光学部品は、請求項１〜５のいずれかに記載の反射防止膜が光学面に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
このように請求項１〜５のいずれかに記載の反射防止膜を用いることにより、広い波長域において高い透過率を有した光学部品となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１〜４）
実施の形態１〜４では、成膜に用いる使用材料がＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２であり、基板の屈折率が１．４４、１．５０、１．５２、１．５６の場合について説明する。
【００２９】
表１は屈折率が１．４４、１．５０、１．５２、１．５６の基板上に形成した反射防止膜を示す。表１の項目において光学的膜厚の値は、設計波長λとしたときのλ／４の倍数で記載している。ここでの設計波長は４８０ｎｍである。
【００３０】
表１に実施の形態１〜４における膜設計値を記載してある。また、図１〜図４は実施の形態１〜４のそれぞれにおける反射防止膜の分光反射率特性である。表２は実施の形態１〜４における反射防止膜の特性を示す代表値である。図１〜図４及び表２から明らかなように、各実施の形態における反射防止膜は、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有しており、請求項１の反射防止膜となっている。
【００３１】
【表１】
【表２】
実施の形態１〜４を比較して判るように、ガラスからなる基板と、基板の屈折率よりも屈折率が小さい材料との屈折率差が大きいほど、分光反射率特性の波うちがより大きくなる。これは反射防止帯域を広げるのには役立つが、波うちにより可視域において色づきが発生しやすくなる。実施の形態４では、基板と第１層目の屈折率差が０．１程度となっているが、これよりも屈折率差が大きくなると、波うちによる弊害が大きくなって好ましくない。従って、基板と第１層目の屈折率差は０．１以内程度であることが好ましい。
【００３４】
実施の形態１〜４では、膜材料としてＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２を使用しているが、これに留まらず、これらの材料と同様の屈折率を有した材料であれば、同様の実施は可能である。特に、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＬａＴｉｘＯｙ，Ｙ２Ｏ３またはこれらの混合物やこれらを主成分とする材料は、反射防止帯域において有意な吸収を持たない膜を形成することが可能である。これに加えて、蒸着条件によって実施の形態におけるＨｆＯ２に近い屈折率の膜を形成できるため、ＨｆＯ２の代替の材料として使用することができる。
【００３５】
これらの実施の形態においては、基板を２５０℃程度に加熱して行う真空蒸著法により反射防止膜の形成を行った結果を示しているが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着などの他の手法によっても同等の光学特性を有する反射防止膜を得ることができる。
【００３６】
また、これらの実施の形態においては、屈折率が１．４４〜１．５６の範囲の基板を用いたが、設計上は１．４０〜１．６０の範囲の基板に対して高い反射防止性能を有した反射防止膜を得ることができる。但し、入手性が良い中で最も低い屈折率を有する光学ガラス（基板）の屈折率が約１．４４であり、また上述したように基板と第１層目との屈折率差が０．１以下が好ましいことから、屈折率１．４４〜１．５６の範囲の基板に対して高い効果を得ることができる。すなわち１．４４〜１．５６の範囲の基板を用いた場合には、安定した屈折率を得やすいＭｇＦ２、ＳｉＯ２を第１層目の成膜材料として用いることができるため、反射防止膜の特性をより安定させることができる．
【００３７】
このような実施の形態では、紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域で高い反射防止効果を有する反射防止膜とすることができる。この反射防止膜をその光学面に形成することにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００３８】
（実施の形態５〜７）
実施の形態５〜７では、成膜に用いる使用材料がＭｇＦ２，ＳｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５であり、基板の屈折率が１．５２の場合について説明する。
【００３９】
表３は屈折率が１．５２の基板上に設けた反射防止膜を示す。表３の項目において光学的膜厚の値は設計波長λとしたときのλ／４の倍数で記載してある。
【００４０】
表３に実施の形態５〜７における膜設計値を記載してある。また、図５〜図７は実施の形態５〜７のそれぞれにおける反射防止膜の分光反射率特性である。表４は実施の形態５〜７における反射防止膜の特性を示す代表値である。図５〜図７及び表４から明らかなように、各実施の形態における反射防止膜は、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有している。
【００４１】
【表３】
【表４】
実施の形態５は、近紫外域及び可視域での反射が特に低くなっており、目的により有用性が高いが、９００ｎｍ付近で反射率が２％を越えるなど、請求項１の反射防止膜とはなっていない。実施の形態６，７はより広帯域な特性を有し、特に赤外域における反射率が低く、請求項１の反射防止膜となっている。これから明らかなように、各実施の形態における反射防止膜は、それぞれ紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有しており、目的により使い分けることができ、それぞれ高い効果を有している。
【００４４】
これらの実施の形態においては、膜材料としてＭｇＦ２，ＳｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５を使用しているが、これに留まらず、これらの材料と同様の屈折率を有する材料で有れば、同様に実施することができる。特に、ＺｒＯ２，ＬａＴｉｘＯｙまたはこれらの混合物やこれらを主成分とする材料は、反射防止帯域において有意な吸収を持たない膜を形成することが可能である。これに加えて、蒸着条件によって実施の形態におけるＴａ２Ｏ５に近い屈折率の膜を形成できるため、Ｔａ２Ｏ５の代替の材料として使用することにより、同等の光学特性を有する広帯域の反射防止膜とすることができる。
【００４５】
これらの実施の形態においては、基板を２５０℃程度に加熱して行う真空蒸著法により反射防止膜の形成を行つた結果を示しているが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着などの他の手法によっても同等の光学特性を有する反射防止膜を得ることができる。
【００４６】
これらの実施の形態では、紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域で高い反射防止効果を有する反射防止膜とすることができる。そして、この反射防止膜をその光学面に形成することにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００４７】
（実施の形態８〜１０）
実施の形態８〜１０では、成膜に用いる使用材料がＭｇＦ２及びＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５との混合物であり、基板の屈折率が１．４４の場合について説明する。
【００４８】
表５は屈折率が１．４４の基板上に設けた反射防止膜を示す。表５の項目において光学的膜厚の値は設計波長λとしたときのλ／４の倍数で記載してある。
【００４９】
表５に実施の形態８〜１０における膜設計値を記載してある。また、図８〜図１０は実施の形態８〜１０のそれぞれにおける反射防止膜の分光反射率特性である。表６は実施の形態８〜１０における反射防止膜の特性を示す代表値である。図８〜図１０及び表６から明らかなように、各実施の形態における反射防止膜は、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有している。また、使用している材料がＭｇＦ２とＺｒＯ２及びＴａ２Ｏ５の混合物との２種類であり、生産管理上有利となっている。
【００５０】
【表５】
【表６】
実施の形態８では、各層の膜厚が最適化されており、請求項１の反射防止膜となっている。実施の形態９，１０は実施の形態８の各層の膜厚に対して、意図杓に第１層の膜厚を変えているが、それぞれ広帯域の反射防止膜となっている。これから明らかなように、第１層の膜厚は反射防止膜の光学特性に比較的大きい影響を与えにくい。
【００５３】
これらの実施の形態においては、膜材料としてＭｇＦ２及びＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５との混合物を使用しているが、これに留まらず、これらの材料と同様の屈折率を有する材料であれば、同様に実施することができる。特に、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５，ＬａＴｉｘＯｙ、Ｙ２Ｏ３またはこれらの混合物やこれらを主成分とする材料は、反射防止帯域において有意な吸収を持たない膜を形成することが可能である。これに加えて、蒸着条件によって、実施の形態におけるＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５の混合物に近い屈折率の膜を成膜できるため、ＺｒＯ２とＴａ２Ｏ５の混合物の代替の材料として使用することにより、同等の光学特性を有した広帯域反射防止膜とすることができる。
【００５４】
これらの実施の形態においては、基板を２５０℃程度に加熱して行う真空蒸著法により反射防止膜の形成を行つた結果を示しているが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着などの他の手法によっても同等の光学特性を有する反射防止膜を得ることができる。
【００５５】
これらの実施の形態では、紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域で高い反射防止効果を有する反射防止膜とすることができる。そして、この反射防止膜をその光学面に形成することにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００５６】
（実施の形態１１）
この実施の形態では、成膜に用いる使用材料がＡｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２であり、基板の屈折率が１．５２の場合について説明する。また、この実施の形態では、Ａｌ２Ｏ３からなる剥離層を有している。
【００５７】
表７は屈折率が１．５２の基板上に設けた反射防止膜を示す。表７の項目において光学的膜厚の値は設計波長λとしたときのλ／４の倍数で記載してある。
【００５８】
表７にこの実施の形態における膜設計値を記載してある。また、図１１はこの実施の形態における反射防止膜の分光反射率特性である。表８は反射防止膜の特性を示す代表値である。図１１及び表８から明らかなように、この実施の形態における反射防止膜は、３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有しており、請求項１の反射防止膜となっている。
【００５９】
【表７】
【表８】
本実施の形態の反射防止膜を施した基板を３分間アルカリ溶液に浸漬したところ、基板への影響なく反射防止膜を基板から剥離することができた。これはＡｌ２Ｏ３層がアルカリ溶液に対し、容易に溶解するため、その上に積層された反射防止層と基板との解離が容易となるためである．ここでは、アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液（９０ｗｔ％）を用いた。また、剥離層として用いたＡｌ２Ｏ３は、使い勝手が良く、耐環境性も高いため、反射防止膜の材料として使用することができる。さらに、成膜にあたっての条件設定が容易であり、得られる反射防止膜の特性も安定しやすい。なお、この剥離層の物理膜厚は約１１ｎｍである。
【００６２】
この実施の形態では、膜材料として、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２を使用しているが、これに留まらず、これらの材料と同様の屈折率を有する材料で有れば、同様に実施することができる。特に、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＬａＴｉｘＯｙ、Ｙ２Ｏ３またはこれらの混合物やこれらを主成分とする材料は、反射防止帯域において有意な吸収を持たない膜を形成することが可能である。これに加えて、蒸着条件によって、この実施の形態におけるＨｆＯ２に近い屈折率の膜を形成できるため、ＨｆＯ２の代替の材料として使用することにより、同等の光学特性を有する反射防止膜とすることができる。
【００６３】
この実施の形態においては、基板を２５０℃程度に加熱して行う真空蒸著法により反射防止膜の形成を行つた結果を示しているが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着などの他の手法によっても同等の光学特性を有する反射防止膜を得ることができる。
【００６４】
この実施の形態では、紫外波長域から赤外波長域にわたる非常に広い帯域で高い反射防止効果を有し、しかもアルカリ溶液への浸漬によって容易に基板から剥離することの可能な反射防止膜とすることができる。そして、この反射防止膜をその光学面に形成することにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００６５】
（実施の形態１２〜１４）
表９に実施の形態１２〜１４の膜設計値を記載してある。表１０は実施の形態１２〜１４における反射防止膜の特性を示す代表値である。反射防止膜は、１０−４〜１０−６Ｔｏｒｒの真空域内での真空蒸着により薄膜を形成した。反射防止膜の形成方法は、これに限定されるものでなく、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着によっても形成することができる。
【００６６】
これらの実施の形態では、低屈折率材料としてＭｇＦ２及びＳｉＯ２を用い、高屈折率材料としてＨｆＯ２を用いたが、これに限定されるものではなく、これらの材料と同様な屈折率を有する材料であれば、同様な反射防止膜を得ることができる。
【００６７】
【表９】
【表１０】
図１２〜図１４は実施の形態１２〜１４の分光反射率特性をそれぞれ示している。および表１０から明らかなように、各種屈折率を有する基板に対し、波長３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる非常に広い帯域において反射防止効果を有している。
【００７０】
また、これらの実施の形態では、低屈折率材料としてＭｇＦ２とＳｉＯ２を用いているが、このように中間層（２、４、６層）にＳｉＯ２を用いることで、膜による光の散乱を減らし、全体の透過率を増やすことが可能となる。
【００７１】
これらに実施の形態では、紫外域から赤外域にわたる広い波長帯域において、有効な反射防止効果を有したものとなっている。そして、この反射防止膜を光学面に設けた光学部品とすることにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とすることができる。
【００７２】
（実施の形態１５〜１７）
表１１に実施の形態１５〜１７の膜設計値を記載してある。表１２は実施の形態１５〜１７における反射防止膜の特性を示す代表値である。反射防止膜は、１０−４〜１０−６Ｔｏｒｒの真空域内での真空蒸着イオンアシストにより薄膜を形成した。反射防止膜の形成方法は、これに限定されるものでなく、スパッタリング、イオンプレーティングによっても形成することができる。
【００７３】
これらの実施の形態では、低屈折率材料としてＭｇＦ２を用い、高屈折率材料としてＴａ２Ｏ５を用いたが、これに限定されるものではなく、これらの材料と同様な屈折率を有する材料であれば、同様な反射防止膜を得ることができる。
【００７４】
【表１１】
【表１２】
図１５〜図１７は実施の形態１５〜１７の分光反射率特性をそれぞれ示している。および表１２から明らかなように、各種屈折率を有する基板に対し、波長３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる広い帯域において反射防止効果を有している。
【００７７】
また、これらの実施の形態では、高屈折率材料として高い屈折率を有するＴａ２Ｏ５を用いることにより、各波長域帯で反射率を更に低下させることができる。
【００７８】
これらの実施の形態では、より高い屈折率を有する高屈折率材料を用いることにより、紫外域から赤外域にわたる広い波長帯域において、より高い反射防止効果を有したものとなっている。そして、この反射防止膜を光学面に設けた光学部品とすることにより、非常に広い帯域で高い透過率を有する光学部品とするこてとができる。
【００７９】
（実施の形態１８〜２０）
表１３に実施の形態１８〜２０の設計値を記載してある。表１４は実施の形態１８〜２０における反射防止膜の特性を示す代表値である。反射防止膜は、１０−４〜１０−６Ｔｏｒｒの真空域内での真空蒸着薄膜を形成した。また、基板と第１層との間に、Ａｌ２Ｏ３層を光学的膜厚で（０．１９〜０．２１）×λ／４形成した。
【００８０】
【表１３】
【表１４】
図１８〜図２０は実施の形態１８〜２０の分光反射率特性をそれぞれ示している。および表１４から明らかなように、各種屈折率を有する基板に対し、波長３４０ｎｍ〜１０００ｎｍにわたる広い帯域において反射防止効果を有している。
【００８３】
表１５に反射防止膜のアルカリ溶液浸漬時の剥離性を示す。アルカリ溶液としては水酸化ナトリウム水溶液（９０ｗｔ％）を用いた。
【００８４】
膜の剥離は基板をアルカリ溶液に浸漬し、反射防止膜の剥離までの時間を計測した。その結果、実施の形態１８〜２０の剥離時間がもっとも短く、剥離性が高いことが分かる。また、屈折率の異なる基板に対しても、同様の剥離時間となっている。これは、Ａ１２Ｏ３層がアルカリ溶液に対し、容易に溶解するため、その上に積層された反射防止膜と基板の解離が容易となるためである。
【００８５】
【表１５】
これらの実施の形態では、紫外域から赤外域にわたる広い波長帯域において、有効な反射防止効果を有すると共に、アルカリ浸漬により容易に剥離することができる。このため、高価な光学部品の再生が可能となる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の反射防止膜によれば、紫外域から赤外域までの広い波長域において反射防止能を有し、特に可視域において反射率が著しく低くなる。従って、広い波長帯域において高い透過率が要求される光学部品、光学機器に適用することができる。
【００８９】
本発明の光学部品によれば、広い波長帯域において高い透過率を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の分光反射特性図である。
【図２】実施の形態２の分光反射特性図である。
【図３】実施の形態３の分光反射特性図である。
【図４】実施の形態４の分光反射特性図である。
【図５】実施の形態５の分光反射特性図である。
【図６】実施の形態６の分光反射特性図である。
【図７】実施の形態７の分光反射特性図である。
【図８】実施の形態８の分光反射特性図である。
【図９】実施の形態９の分光反射特性図である。
【図１０】実施の形態１０の分光反射特性図である。
【図１１】実施の形態１１の分光反射特性図である。
【図１２】実施の形態１２の分光反射特性図である。
【図１３】実施の形態１３の分光反射特性図である。
【図１４】実施の形態１４の分光反射特性図である。
【図１５】実施の形態１５の分光反射特性図である。
【図１６】実施の形態１６の分光反射特性図である。
【図１７】実施の形態１７の分光反射特性図である。
【図１８】実施の形態１８の分光反射特性図である。
【図１９】実施の形態１９の分光反射特性図である。
【図２０】実施の形態２０の分光反射特性図である。
Claims (6)
- 基板側から数えて第１層目は基板と比べて屈折率が小さい材料を、第２，４，６，８層目に高屈折率材料を、第３，５，７，９層目に低屈折率材料をそれぞれ形成したものであり、設計波長をλとしたときの各層の光学的膜厚が、第１層は（２．１〜２．７）×λ／４、第２層は（０．１２〜０．３）×λ／４、第３層は（０．５〜０．７）×λ／４、第４層は（０．４〜０．５６）×λ／４、第５層は（０．１〜０．３）×λ／４、第６層は（１．３〜２．５）×λ／４、第７層は（０．１５〜０．２８）×λ／４、第８層は（０．３６〜０．５２）×λ／４、第９層は（１．０〜１．２）×λ／４となっていることを特徴とする反射防止膜。
- 前記高屈折率材料が、ＨｆＯ ２ 、ＺｒＯ ２ 、Ｔａ ２ Ｏ ５ 、ＬａＴｉ ｘ Ｏ ｙ 、Ｙ ２ Ｏ ３ のいずれか又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１記載の反射防止膜。
- 基板側から数えて１、３、５、７層目にＨｆＯ ２ 、ＺｒＯ ２ 、Ｔａ ２ Ｏ ５ 、ＬａＴｉ ｘ Ｏ ｙ 、Ｙ ２ Ｏ ３ のいずれか又はこれらの混合物からなる高屈折率材料を、第２、４、６、８層目に低屈折率材料をそれぞれ形成したものであり、設計波長をλとしたときの各層の光学的膜厚が、第１層は（０．１〜０．６）×λ／４、第２層は（０．１５〜０．７）×λ／４、第３層は（０．４〜０．７）×λ／４、第４層は０．０５〜０．３）×λ／４、第５層は（１．４〜２．０）×λ／４、第６層は（０．１〜０．９）×λ／４、第７層は０．３５〜０．５５）×λ／４、第８層は（０．９〜１．２）×λ／４となっていることを特徴とする反射防止膜。
- 前記基板と１層目の間にＡ１ ２ Ｏ ３ の層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射防止膜。
- 基板側から数えて１、３、５、７層目に高屈折率材料を、第２、４、６、８層目に低屈折率材料をそれぞれ形成したものであり、設計波長をλとしたときの各層の光学的膜厚が、第１層は（０．１〜０．６）×λ／４、第２層は（０．１５〜０．７）×λ／４、第３層は（０．４〜０．７）×λ／４、第４層は０．０５〜０．３）×λ／４、第５層は（１．４〜２．０）×λ／４、第６層は（０．１〜０．９）×λ／４、第７層は０．３５〜０．５５）×λ／４、第８層は（０．９〜１．２）×λ／４となっており、前記基板と、この基板と比べ屈折率が小さい材料からなる１層目の間にＡ１ ２ Ｏ ３ の層が配置されていることを特徴とする反射防止膜。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の反射防止膜が光学面に形成されていることを特徴とする光学部品。
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