説明

光学部材の製造法および光学部材

【課題】光学部材を製造するに当たり、分光反射率を均一にしやすい光学部材の製造法を提供し、分光反射率の均一な光学部材を製造しやすい構成を有する光学部材を提供する。
【解決手段】表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜3を形成するレンズ1の製造方法において、膜の層数を7から9とし、反射防止膜3が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つまたは3つ有するように膜の配置条件を調整する。また、そのように膜の配置条件を調整してレンズ1を得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学部材の製造法および光学部材に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に可視光とされる波長が400nmから700nmの範囲において、人間の目の感度の比較的高い波長である450nmから650nmの範囲での波長での分光反射率を1%以下、さらに好ましくは0.5%以下とすることを目的とした反射防止材が提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1記載の反射防止材は、シリカの層およびチタニアの層を交互に積層し、全部で4層の膜としたものである。
【0003】
【特許文献1】特開2002−122705号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1記載の反射防止材は、その成膜条件等によっては目的とする分光反射率を得ることが困難な場合がある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、光学部材を製造するに当たり、分光反射率を均一にしやすい光学部材の製造法を提供することおよび分光反射率の均一な光学部材を製造しやすい構成を有する光学部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の光学部材の製造方法は、表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法において、膜の層数を7から9とし、反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つまたは3つ有するように膜の配置条件を調整する。
【0007】
上記目的を達成するため、本発明の光学部材の製造方法は、表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法において、膜の層数を7から11とし、反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つから4つ有するように、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をxとしたとき「(350nm/x)/1.6」の値以上となるように膜の配置条件を調整する。
【0008】
ここで、配置条件の調整が、膜の厚さの調整であることが好ましい。
【0009】
また、波長が600から650nmの間にピーク値の1つが存在することが好ましい。
【0010】
上記目的を達成するため、本発明の光学部材は、表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材において、反射防止膜の膜の層数が7から9であり、反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つまたは3つ有する。
【0011】
上記目的を達成するため、本発明の光学部材は、表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材において、反射防止膜の膜の層数が7から11であり、反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つから4つ有し、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をxとしたとき「(350nm/x)/1.6」の値以上である。
【0012】
ここで、ピーク値保有帯域を2つとし、ピーク値を緑色となる490から575nmの波長以外の波長とすることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明では、光学部材を製造するに当たり、分光反射率を均一にしやすい光学部材の製造法を提供することおよび分光反射率の均一な光学部材を製造しやすい構成を有する光学部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
本発明の実施の形態に係る光学部材の製造方法は、表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法である。この光学部材の製造方法では、膜の層数を7から9としている。そして、反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するようにしている。そして、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つまたは3つ有するように膜の配置条件を調整している。
【0015】
また、本発明の実施の形態に係る光学部材の製造方法は、表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法である。この光学部材の製造方法では、膜の層数を7から11としている。そして、反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するようにしている。そして、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つから4つ有するようにしている。さらに、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をxとしたとき「(350nm/x)/1.6」の値以上となるように膜の配置条件を調整している。
【0016】
ここで、配置条件の調整は、膜の厚さの調整である。また、波長が600から650nmの間にピーク値の1つが存在する。
【0017】
本発明の実施の形態に係る光学部材は、表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材である。そして、反射防止膜の膜の層数が7から9である。そして、反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有している。そして、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つまたは3つ有している。
【0018】
また、本発明の実施の形態に係る光学部材は、表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備えている。そして、反射防止膜の膜の層数が7から11である。そして、反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有している。そして、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つから4つ有している。そして、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をxとしたとき「(350nm/x)/1.6」の値以上である。
【0019】
ここで、ピーク値保有帯域を2つとし、ピーク値を緑色となる490から575nmの波長以外の波長としている。
【0020】
以下、本発明の実施の形態に係る光学部材としてのレンズの概略構成およびそのレンズの製造方法について、具体例に図面を参照しながら説明する。
【0021】
(第1の実施の形態に係るレンズの概略構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るレンズ1の概略構成を示す縦断面図である。レンズ1は、ガラスからなるレンズ本体2と、レンズ本体2の表面に配置される酸化アルミニウム(Al)からなる反射防止効果を有するアルミナ層3Aと、を備えている。そして、レンズ1は、さらにアルミナ層3Aの図1における上面に酸化チタン(TiO)と酸化ジルコニウム(ZrO)とが混合され反射防止効果を有する混合層3B1と、混合層3B1の図1における上面にフッ化マグネシウム(MgF)からなり反射防止効果を有するマグネシウム層3C1と、を備えている。そして、このマグネシウム層3C1の図1における上面には、さらに混合層3B1と同じ成分の混合層3B2,3B3とマグネシウム層3C1と同じ成分のマグネシウム層3C2,3C3とが交互に2層ずつ積層されている。この結果、レンズ1の反射防止膜3の膜の層数は7となっている。
【0022】
つまり、レンズ1は、レンズ本体2から図1における上方向に、アルミナ層3A、混合層3B1、マグネシウム層3C1、混合層3B2、マグネシウム層3C2、混合層3B3、マグネシウム層3C3の順に各層が積層されている。これら7層の合計の物理膜厚は、300nmとなっている。
【0023】
以下、この7層からなる反射防止膜3の全体を指し示すときは、反射防止膜3と記載する。また、混合層3B1,3B2,3B3の全体を指し示すときは、混合層3Bと記載する。また、マグネシウム層3C1,3C2,3C3の全体を指し示すときは、マグネシウム層3Cと記載する。
【0024】
図2には、反射防止膜3を構成する各層の厚みを示している。この膜厚は、光学膜厚(λ/4=0.25)として示している(以下、図5、図6および図7について同じ。)。光学膜厚のλは、反射防止膜3の設計時に用いる中心波長となる。レンズ1では「λ=510nm」に設定している。そして、光学膜厚は、屈折率をn、物理膜厚をdとすると、(n×d)/λの関係を有する。ここで、アルミナ層3Aの屈折率は1.63、混合層3Bの屈折率は2.1、マグネシウム層3Cの屈折率は1.38である。また、レンズ本体2の屈折率は1.52である。すると、アルミナ層3Aの物理膜厚は、22.84nmとなり、混合層3B1の物理膜厚は17.49nmとなり、マグネシウム層3C1の物理膜厚は29.93nmとなる。なお、屈折率の値の有効桁数によって、計算上多少の値の変動が生じ得る。
【0025】
反射防止膜3の各層の中では、マグネシウム層3C3が最も厚い。その次に厚い層は混合層3B2である。そして、その次に厚い層は混合層3B3である。その他の層は、混合層3B3の半分以下の厚みであり、混合層3B1、アルミナ層3A、混合層3B1、マグネシウム層3C2の順に厚みが減少している。
【0026】
図3には、レンズ1の波長に対する分光反射率の変化を示している。レンズ1は、400から750nmの帯域において分光反射率が0.5%以下を保つバンド幅帯域を有している。そして、レンズ1は、そのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域4を2つ有している。ピーク値保有帯域4のうち、短波長帯域に存在する方のピーク値保有帯域4をピーク帯域4Aと記載し、長波長帯域に存在する方のピーク値保有帯域4をピーク帯域4Bと記載する。
【0027】
ピーク帯域4Aは、波長が410nmから530nmの範囲を占めている。また、ピーク帯域4Bは、波長が530nmから725nmの範囲を占めている。レンズ1のピーク値保有帯域4の数が2つであり、ピーク値保有帯域4の帯域幅の最小値を有するピーク帯域4Aは、「(350nm/2)/1.6=109.375nm」の値以上である120nmの帯域幅を有している。上述の計算式で得られる値以上の帯域幅を持っていると、ピーク値に対してなだらかな裾野を持つピーク値保有帯域4となる。このようななだらかな裾野を持つピーク値保有帯域4の場合、製造に当たりピーク値保有帯域4のピーク値を所望の範囲内に制御しやすいものとなる。
【0028】
また、ピーク帯域4Aのピーク値の波長は、455nmである。また、ピーク帯域4Bのピーク値の波長は、625nmである。よって、レンズ1は、ピーク値保有帯域4を2つ有し、ピーク帯域4A,4Bのピーク値が、緑色となる490から575nmの波長以外の波長となっている。このため、プロジェクタ用レンズとして使用すると、赤青緑の3原色のうち、少なくとも緑色に対しての透過率が大きくなり、プロジェクタ用としては好ましいものとなる。
【0029】
(レンズ1の製造法)
レンズ1は、真空蒸着法によってアルミナ層3A、混合層3B1、マグネシウム層3C1、混合層3B2、マグネシウム層3C2、混合層3B3、マグネシウム層3C3の順にレンズ本体2の表面へと配置することで製造される。その際には、蒸着速度および/または蒸着時間を調整し、各層の膜厚を調整する。
【0030】
(本発明の第1の実施の形態によって得られる主な効果)
レンズ1は、反射防止膜3の膜の層数が7である。この層数を7以上に増やすことで、600nmを超える長波長帯域の反射防止の効果が得られやすくなる。よって、レンズ1は、通常の可視光帯域である400から700nmに加え、750nmまでの帯域において反射防止の効果を得ることができる。また、レンズ1は、400から750nmの帯域において分光反射率が0.5%以下を保つバンド幅帯域を有することができる。具体的には、図3に示すように、400から790nmの範囲で分光反射率が0.5%以下となっている。
【0031】
図4には、参考として反射防止膜3の膜の層数を5としたレンズの、波長に対する分光反射率の変化を図3と同様に示している。図5には、このレンズの反射防止膜を構成する各層の厚みを示している。このレンズは、図5に示すように混合層3B3およびマグネシウム層3C3に相当する層が無く、アルミナ層3A、混合層3B1、マグネシウム層3C1、混合層3B2、およびマグネシウム層3C2に相当する層の厚みをレンズ1におけるものとは異ならせている。このことによって、このレンズは、アルミナ層、混合層、およびマグネシウム層を用い反射防止膜の膜の層数を5とした場合の反射防止効果の最適化がなされている。
【0032】
この反射防止膜の膜の層数を5とした場合の反射防止効果の最適化された反射防止膜の各層の厚みは、マグネシウム層3C2に相当する層とアルミナ層3Aに相当する層が共に最も厚い。そして、次に混合層3B2に相当する層が厚く、次いで混合層3B1に相当する層、マグネシウム層3C1に相当する層の順で厚みが減少していく。
【0033】
図4に示すように、このレンズでは、700nmを超える長波長帯域における反射防止効果が、図3に示すレンズ1におけるものよりも劣っている。このようなレンズは、扱う光域の狭いプロジェクタ等では優位性があるものの、可視光域全域を扱うカメラ用レンズ等には不十分な反射防止効果しか得られない。このことにより、反射防止膜3の膜の層数を7としたレンズ1の反射防止効果の優位性が実証される。なお、このレンズのピーク値保有帯域は、440nmから略600nmまでの大領域を占める1つのみである。
【0034】
また、反射防止膜3の層数を9以下または11以下にすることで、各層の配置回数が増えることによる製造の負担が軽減されると共に、各層の厚みを一定以上に厚くでき厚みの制御を容易にすることができる。
【0035】
また、レンズ1は、反射防止膜3が、400から785nmの帯域において分光反射率が0.5%以下を保つバンド幅帯域を有しているため、良好な反射防止特性が得られている。そして、レンズ1は、分光反射率が0.5%以下のバンド幅帯域および分光反射率が2%以下のバンド幅帯域においてピーク値保有帯域4を2つ有している。ピーク値保有帯域4が2つの場合は、400から750nmの帯域において分光反射率を略均一にできる反射防止膜3の配置条件を容易に設定しやすく、製造しやすい。そのため、本発明の実施の形態によって、レンズ1を製造するに当たり、分光反射率を均一にしやすいレンズの製造法を提供することおよび分光反射率の均一なレンズ1を製造しやすい構成を有するレンズ1を提供することができる。
【0036】
上述のように、400から785nmの帯域において分光反射率を略均一にできる反射防止膜3の配置条件を容易に設定しやすくなる理由を説明する。ピーク値保有帯域4が2つある場合には、一方のピーク値保有帯域4のピーク値を小さく設定すると、他方のピーク値保有帯域4のピーク値が大きくなり、一方のピーク値保有帯域4のピーク値を大きく設定すると、他方のピーク値保有帯域4のピーク値が小さくなる傾向にある。このような傾向は、ピーク値保有帯域4が3つ以上の場合も同様である。すなわち、3つまたは4つあるピーク値保有帯域4のうち、1つのピーク値保有帯域4のピーク値を小さく設定すると、他のピーク値保有帯域4のピーク値が大きくなり、1つのピーク値保有帯域4のピーク値を大きく設定すると、他のピーク値保有帯域4のピーク値が小さくなる傾向にある。
【0037】
このことから、全てのピーク値保有帯域4のピーク値を均一に設定する際には、レンズ1では着目すべきピーク値保有帯域4の個数が2つと少ないため、反射防止膜3の配置条件を容易に設定しやすくなるのである。反射防止膜3の層数を8層、9層、10層と増加させていくと、ピーク値保有帯域4の数は増加する傾向にある。この点を考慮すると、7層、8層、または9層の場合は、ピーク値保有帯域4を2つまたは3つとするのが好ましく、7層、8層、9層、10層または11層の場合は、ピーク値保有帯域4を2つ、3つまたは4つとするのが好ましい。
【0038】
なお、その着目すべきピーク値保有帯域4の数は、2つが最も好ましく、3つがその次に好ましく、4つがその次に好ましくなる。ここで、着目すべきピーク値保有帯域4の数は、反射防止膜3の膜の層数が7から9または7から11のように多くなると、1つにすることが困難であるため、現実的な個数として2つ、3つまたは4つが好ましくなる。
【0039】
また、レンズ1は、ピーク値保有帯域4の帯域幅の最小値であるピーク4Aの帯域幅が、ピーク値保有帯域4の数をxとしたとき「(350nm/x)/1.6」の値以上となっている。このことによって、400から750nmの光域である350nmの範囲に存在するピーク値保有帯域4の占める帯域幅を一定以上にできる。すると、全てのピーク値保有帯域4のピーク値を所定値以内に設定する際のピーク値の変化率を小さくでき、その設定を安定して行うことができる。
【0040】
また、レンズ1は、ピーク値保有帯域4を2つとし、ピーク値を緑色となる490から575nmの波長以外の波長としている。そのため、色の3原色のうちの1つの緑色については、反射防止を特に良好に行うことができる。
【0041】
レンズ1の製造法では、真空蒸着法によってアルミナ層3A等の各層を配置し、その配置の際には蒸着速度および/または蒸着時間を調整し、各層の膜厚を調整している。そのため、分光反射率を均一にするのが容易なレンズの製造法を提供することができる。
【0042】
(第2の実施の形態に係るレンズについて)
次に、図6、図7を参照しながら第2の実施の形態に係るレンズ10について説明する。図6には、第2の実施の形態に係るレンズ10として、レンズ1におけるマグネシウム層3C1,3C2に代えてシリカ(SiO)の層を用いたレンズ10の各層に相当する層の光学膜厚を示している。図6では、レンズ1におけるマグネシウム層3C1に相当するシリカ層としてシリカ層3D1の符号を用い、レンズ1におけるマグネシウム層3C2に相当するシリカ層としてシリカ層3D2の符号を用いている。以下、これらのシリカ層3D1,3D2を総称するときは、シリカ層3Dと記載する。レンズ10は、これらの各層の構成以外は、レンズ1におけるものと同一の構成である。そしてこの7層の総物理膜厚は320nmである。レンズ10の製造法はレンズ1の製造法と同様のものである。なお、シリカ層3Dの屈折率は1.46である。
【0043】
このレンズ10は、図7に示す分光反射率の特性を有している。短波長帯域のピーク値保有帯域は、410nmから540nmを占めている。長波長帯域のピーク値保有帯域は、540nmから750nmを占めている。このレンズ10は、特に長波長帯域の反射防止効果を好適に得ることができている。そのため、このレンズ10は、レンズ1よりも広帯域に渡る反射防止効果を得ることができている。また、レンズ10は、400から750nmの帯域において分光反射率が概ね0.5%以下を保つバンド幅帯域を有している。
【0044】
また、レンズ10は、380から850nmの帯域において分光反射率が1%以下となっており、さらに375から900nmの帯域において分光反射率が2%以下となっている。
【0045】
図6に示す膜厚から、各層の中で混合層3B2に相当する層が光学膜厚としては最も厚い。その次に厚い層はマグネシウム層3C3に相当する層である。その他の層は、マグネシウム層3C3に相当する層の略半分以下程度の厚みであり、混合層3B1に相当する層、アルミナ層3Aに相当する層、混合層3B3に相当する層、シリカ層3D1に相当する層、シリカ層3D2に相当する層の順に厚みが減少している。なお、レンズ10は、レンズ1と同様の効果を奏する。
【0046】
(第3の実施の形態に係るレンズについて)
次に、図8、図9を参照しながら第3の実施の形態に係るレンズ20について説明する。図8には、第3の実施の形態に係るレンズ20として、レンズ1の最外層であるマグネシウム層3C3の表面に混合層3B4と、その混合層3B4の表面にマグネシウム層3C4を形成し、各層の厚みを反射防止の観点から最適化したレンズ20の縦断面図を図1と同様に示している。なお、図8における混合層3B4およびマグネシウム層3C4以外の各構成要素に付された符号は、レンズ1における各構成要素に相当するものとしてレンズ1における符号と同一の符号としている。また、混合層3B4は、混合層3B1,3B2,3B3と同じ成分であり、マグネシウム層3C4は、マグネシウム層3C1,3C2,3C3と同じ成分である。このレンズ20は、レンズ1よりも反射防止膜の膜の層数が2つ多い9である。そしてこの9層の総物理膜厚は570nmである。レンズ20の製造法はレンズ1の製造法と同様のものである。
【0047】
図9には、レンズ20の波長に対する分光反射率の変化を図3と同様に示している。このレンズ20は、400から750nmの帯域においてピーク値保有帯域4を3つ有している。最も短波長の帯域のピーク値保有帯域4は、400nmから465nmを占めている。次に短波長の帯域のピーク値保有帯域4は、465nmから590nmを占めている。最も長波長の帯域のピーク値保有帯域4は、590nmから775nmを占めている。
【0048】
図9に示す3つのピーク値保有帯域4は、それらの分光反射率のピーク値が1%に近く、分光反射率が1%以下を保つバンド幅帯域がレンズ1のそれよりも広がりやすくできる。なお、レンズ20は、レンズ1と同様の効果を奏する。
【0049】
(他の形態)
以上、本発明の実施の形態におけるレンズ1の製造法およびレンズ1,10,20について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更実施可能である。以下、レンズ1,10,20の変形例について説明する場合の各構成要素に付する符号は、レンズ1に相当するものについては、それらと同一の符号を付する。
【0050】
本発明の実施の形態では、光学部材としてレンズ1,10,20を採用しているが、その他のレンズ、ミラー、光学フィルタ、プリズム、太陽電池の受光面に配置される反射防止部材等、各種の光学部材を採用できる。
【0051】
レンズ1,10の反射防止膜3の膜の層数は、7であるが、8、9、10または11とすることができる。また、レンズ20の反射防止膜3の膜の層数は、9であるが、7、8、10または11とすることができる。各層の配置の負担の軽減および各層の厚みの制御を容易にする観点から、レンズ1,10,20の反射防止膜3の膜の層数は少ない値である、7、8または9とすることが好ましい。
【0052】
レンズ1の反射防止膜3は、上述しているようにアルミナ層3A、混合層3B1、マグネシウム層3C1、混合層3B2、マグネシウム層3C2、混合層3B3、マグネシウム層3C3の順にレンズ本体2へと配置されている。レンズ10,20についても上述したとおりに配置されている。これらの各層の配置の順序、配置する層の材質、組成等は変更することができる。たとえば、同種の物質を隣り合わせて重ねて配置しても良い。また、たとえば、アルミナ層3Aは、レンズ本体2に直接配置されていなくても良いし、混合層3Bとマグネシウム層3Cとの間、混合層3Bとシリカ層3Dとの間、シリカ層3Dとマグネシウム層3Cとの間、等に配置されていても良い。
【0053】
また、反射防止膜3は、アルミナ層3Aを用いているが、アルミナ層3Aに代えてPrAlOや、La・8.8Alや、Yや、または、ZrOとAlとの混合物等を用いることができる。
【0054】
また、反射防止膜3の一部には、混合層3Bが用いられているが、混合層3Bの全部または一部に代えてTiOや、ZrOや、Taや、LaTiOや、HfOや、Nb等を用いることができる。さらに、反射防止膜3の一部には、マグネシウム層3Cが用いられているが、レンズ10のように、マグネシウム層3Cの全部または一部に代えてSiO等を用いることができる。さらに、反射防止膜3の各層の厚みは変更することができる。
【0055】
レンズ1は、400から750nmの帯域においてピーク値保有帯域4を2つ有している。しかし、そのピーク値保有帯域4の数は、3つまたは4つとすることができる。また、ピーク帯域4Aとピーク帯域4Bは隣接してるが、両者の間に同じ分光反射率の値が続く部分があることで複数のピーク値保有帯域4は、波長軸に離れて出現しても良い。
【0056】
レンズ1,10は、400から750nmの帯域において分光反射率が0.5%以下を保つバンド幅帯域を有している。しかし、そのような低い分光反射率を保つ必要は無い。400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保っていれば、レンズは十分な反射防止効果が得られる。この分光反射率は小さいことが好ましい。よって、2%よりも1.5%、1.5%よりも1%、1%よりも0.5%が好ましく、0.5%よりも小さい0.4%、0.3%または0.2%以下がより好ましいことは言うまでもない。
【0057】
レンズ1,10は、ピーク値保有帯域4を2つ有し、ピーク値を緑色となる490から575nmの波長以外の波長としている。しかし、このような条件を満たす必要は、必ずしも無い。たとえば、ピーク値を赤色となる610から750nmの波長以外の波長等としても良い。そうすることによって、赤色については、反射防止を特に良好に行うことができる。また、たとえば、ピーク値を青色となる435から480nmの波長以外の波長等としても良い。そうすることによって、青色については、反射防止を特に良好に行うことができる。
【0058】
レンズ20と同様な9層かつ膜厚570nmで、9層目のマグネシウム層(レンズ20ではマグネシウム層3C4)以外のマグネシウム層をシリカ層としたレンズ(レンズ20の変形レンズ)とすると分光反射率が1%以下の帯域が広くなる。しかし、このレンズ20の変形レンズは、分光反射率が低いバンド幅帯域をレンズ20のそれよりも広げようして各層の厚みを調整すると、ピーク値、特に最も短波長側のピーク値の分光反射率が1.3%程度になる。また、レンズ20の変形レンズにおいて、分光反射率が低いバンド幅帯域を400から900nmまで広げようして各層の厚みを調整すると、ピーク値の分光反射率が1.8%程度になる。
【0059】
レンズ20と同様の構成のレンズにおいて、その最外層であるマグネシウム層3C4の表面に新たな混合層3Bを配置し、その混合層3Bの表面にさらに新たなマグネシウム層3Cを配置したレンズについて説明する。このレンズは、レンズ20よりも反射防止膜の膜の層数が2つ多い11である。このレンズは、層数が多いため、各層の厚みを薄くすることが好ましい。その理由は、この層数で反射防止効果を最適化すると、反射防止膜の総厚がレンズ1の反射防止膜3の2倍以上となり、製造コストが大きくなるためである。なお、反射防止膜3の総物理膜厚を700nmにした場合は、最小厚みの層の物理膜厚が14nmで、1%以下の分光反射率の帯域が400から850nmでピーク値が0.6%以下となる例がある。
【0060】
そこで、レンズの各層の厚みを変更し反射防止効果を適切なものとしようとすると、各層の一部に物理膜厚が5または6nmの薄いものが含まれる。すると、その薄い層の膜厚の均一性が得られにくい。このようなものの例は、反射防止膜3の総物理膜厚が360nmで、1%以下の分光反射率の帯域が400から850nmでピーク値が0.7%以下のものである。そこで、最薄膜厚の物理膜厚を18nm以上にして薄い層の膜厚の均一性を得るようにし、かつ反射防止効果を適切なものとしようとすると、分光反射率のピーク値が2%近くになる。
【0061】
なお、反射防止膜3の膜の層数が9または11のレンズについても、 レンズを製造するに当たり、分光反射率を均一にしやすいレンズの製造法を提供することおよび分光反射率の均一なレンズを製造しやすい構成を有するレンズを提供することができる効果を有している。
【0062】
レンズ1,10,20は、ピーク値保有帯域4の帯域幅の最小値であるピーク値保有帯域4の帯域幅が、ピーク値保有帯域4の数をxとしたとき「(350nm/x)/1.6」の値以上となっている。この値以上とするのが好ましいが、このような条件を満たす必要は必ずしも無い。たとえば、ピーク値保有帯域4の帯域幅の帯域幅が「(350nm/x)/1.4」の値以上である条件等を満たすこととしても良い。また、この「1.4」の数値に代えて「1.2」、「1.3」、「1.5」、「1.7」、または「1.8」等の数値とすることができる。
【0063】
レンズ本体2にはガラスを用いているが、ガラスでなくアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル等の透光性を有する樹脂等を用いることとしても良い。また、レンズ本体2には、屈折率が1.52のものを用いているが、屈折率が1.6、1.65,1.7,1.75,1.8、1.85,1.9、1.95,2.0のものを用いることができる。このようにレンズ本体の屈折率を変化させても、反射防止膜3の各層の物質の選択、厚みの調整等をすることによって、反射防止効果がレンズ1と同程度に優れるレンズを得ることができる。
【0064】
レンズ1,10,20の製造法では、反射防止膜3の各層の配置条件の調整を膜の厚さの調整としているが、必ずしもそのようにする必要は無い。たとえば、配置する膜の材質の変更、配置する膜の層数の増減等によって各層の配置条件の調整を行っても良い。
【0065】
また、レンズ1,10,20の製造法においては、真空蒸着法によって反射防止膜3の各層の配置を行っているが、必ずしもそのようにする必要は無い。たとえば、スパッタリング法、化学気相成長等によって各層を配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【0066】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るレンズの概略構成を示す縦断面図である。
【図2】図1に示すレンズの反射防止膜を構成する各層の光学膜厚と物理膜厚とレンズ本体の屈折率を示す図である。
【図3】図1に示すレンズの、波長に対する分光反射率の変化を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るレンズと比較するためのもので、反射防止膜の膜の層数を5としたレンズの、波長に対する分光反射率の変化を示す図である。
【図5】図4に示す分光反射率を有するレンズの反射防止膜を構成する各層の光学膜厚を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係るレンズの反射防止膜の各層の光学膜厚とレンズ本体の屈折率を示す図である。
【図7】図6に示すレンズの波長に対する分光反射率の変化を示す図である。
【図8】本発明の第3の実施の形態に係るレンズの概略構成を示す縦断面図である。
【図9】図8に示すレンズの、波長に対する分光反射率の変化を示す図である。
【符号の説明】
【0067】
1,10,20 レンズ(光学部材)
3 反射防止膜
4 ピーク値保有帯域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法において、
上記膜の層数を7から9とし、
上記反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つまたは3つ有するように上記膜の配置条件を調整することを特徴とする光学部材の製造法。
【請求項2】
表面に複数層の膜を配置して、反射防止膜を形成する光学部材の製造方法において、
上記膜の層数を7から11とし、
上記反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つから4つ有するように、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をxとしたとき「(350nm/x)/1.6」の値以上となるように上記膜の配置条件を調整することを特徴とする光学部材の製造法。
【請求項3】
請求項1または2記載の光学部材の製造法において、前記配置条件の調整が、前記膜の厚さの調整であることを特徴とする光学部材の製造法。
【請求項4】
請求項1、2または3記載の光学部材の製造法において、波長が600から650nmの間に前記ピーク値の1つが存在することを特徴とする光学部材の製造法。
【請求項5】
表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材において、
上記反射防止膜の膜の層数が7から9であり、
上記反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つまたは3つ有することを特徴とする光学部材。
【請求項6】
表面に複数の層の膜からなる反射防止膜を備える光学部材において、
上記反射防止膜の膜の層数が7から11であり、
上記反射防止膜が、400から750nmの帯域において分光反射率が2%以下を保つバンド幅帯域を有するように、かつそのバンド幅帯域において波長が大きくなるに従い徐々に分光反射率が高くなりピーク値が出現しさらに波長が大きくなるに従いそのピーク値から徐々に分光反射率が低くなる分光反射率のピーク値保有帯域を2つから4つ有し、および、そのピーク値保有帯域の帯域幅の最小値がピーク値保有帯域の数をxとしたとき「(350nm/x)/1.6」の値以上であることを特徴とする光学部材。
【請求項7】
請求項5または6に記載の光学部材において、前記ピーク値保有帯域を2つとし、前記ピーク値を緑色となる490から575nmの波長以外の波長としたことを特徴とする光学部材。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2010−79013(P2010−79013A)
【公開日】平成22年4月8日(2010.4.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−248205(P2008−248205)
【出願日】平成20年9月26日(2008.9.26)
【出願人】(000227364)日東光学株式会社 (151)
【Fターム(参考)】