反射防止膜を有する光学素子
【課題】ゴーストやフレアを低減し、良好な反射率特性の反射防止膜を有する光学素子を提供すること。
【解決手段】光学素子であって、第ｍ番目の光学面に形成され、関数Ｆｍ(ｘ)で表される反射率特性を有する反射防止膜と、第ｎ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｎ(ｘ)で表される反射率特性を有する反射防止膜と、を有し、関数Ｆｍ(ｘ)及び関数Ｆｎ(ｘ)の少なくとも一方の関数は、所定の波長において反射率の極大値を有し、Ｗ型の特性を有し、他方の関数は、一方の関数の少なくとも一つの極大値を打ち消すような波形を有し、関数Ｆｍ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜は、関数Ｆｎ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜よりも、光源に近い側の光学面に形成されていることを特徴とする反射防止膜を有する。
ここで、ｍ、ｎは、それぞれ正の整数ｍ＜ｎである。
【解決手段】光学素子であって、第ｍ番目の光学面に形成され、関数Ｆｍ(ｘ)で表される反射率特性を有する反射防止膜と、第ｎ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｎ(ｘ)で表される反射率特性を有する反射防止膜と、を有し、関数Ｆｍ(ｘ)及び関数Ｆｎ(ｘ)の少なくとも一方の関数は、所定の波長において反射率の極大値を有し、Ｗ型の特性を有し、他方の関数は、一方の関数の少なくとも一つの極大値を打ち消すような波形を有し、関数Ｆｍ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜は、関数Ｆｎ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜よりも、光源に近い側の光学面に形成されていることを特徴とする反射防止膜を有する。
ここで、ｍ、ｎは、それぞれ正の整数ｍ＜ｎである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止膜を有する光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラや顕微鏡、内視鏡、双眼鏡等に使用されるレンズやプリズムなどの光学素子は、表面反射を抑えて、光学素子の光の透過率を高めるために、光学素子の表面に反射防止（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜が形成される。
【０００３】
反射防止膜にはいくつかの基本的な構成が知られている。例えば、非特許文献１には、以下の膜構成が記載されている。基準波長λ０（単位：ｎｍ）における光学的膜厚λ０／４＝１．００とした時に、ガラス基板（屈折率ｎ＝１．５２）、１層目（屈折率ｎ＝１．９０、光学的膜厚１．００）、２層目（屈折率ｎ＝２．００、光学的膜厚１．００）、３層目（屈折率ｎ＝１．３８、光学的膜厚１．００）、空気、の膜構成が記載されている。
【０００４】
筆者らがこの膜構成から可視域の反射防止膜として、基準波長λ０＝５３０ｎｍとして、反射率特性を計算した結果を図１に示す。反射率特性の曲線は、横軸を波長（単位：ｎｍ）、縦軸を反射率（単位：％）とした時、Ｗ型の波形を持っている。このことから、Ｗコートと呼ばれている。また、特許文献１では生産性の面から、高低二種類の屈折率を有する膜材料を使用した５層や７層構成のＷコートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５２−７６９４２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】光学薄膜 １２７頁 H.A.Maclaod著、小倉繁太郎他訳 日刊工業新聞社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レンズやプリズムなどの光学素子において、ゴーストやフレアは極力低減されていることが望ましい。画面や視野内にゴーストやフレアが発生すると、画質が劣化したり、対象物の観察の邪魔になったりするからである。ゴーストやフレアは、レンズの表裏やレンズ間において、光が複数回反射して発生するものである。
【０００８】
特定の光学面に反射防止膜を形成しても、上述したＷ型の特性を有しているため、所望の波長範囲のすべての範囲において、一様に反射率特性を低減するのは困難である。これにより、反射防止膜が形成された光学面において、光の強度を低減しきれない波長の光は、ある光学面（第一反射面）において光が反射され、他の光学面（第二反射面）に入射する。さらに、第二反射面から反射した光が結像面で結像することや撮像素子に入射することにより、ゴーストやフレアが発生してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みて考案されたものであって、ゴーストやフレアを低減し、良好な反射率特性の反射防止膜を有する光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の反射防止膜を有する光学素子は、
光源から発生した光を撮像素子や結像面へ導くための光学系に用いられる光学素子であって、
光源側から数えて、第ｍ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｍ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜と、
光源側から数えて、第ｎ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｎ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜と、を有し、
関数Ｆｍ(ｘ)及び関数Ｆｎ(ｘ)の少なくとも一方の関数は、所定の波長において反射率の極大値を有し、Ｗ型の特性を有し、
他方の関数は、一方の関数の少なくとも一つの極大値を打ち消すような波形を有し、
関数Ｆｍ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜は、関数Ｆｎ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜よりも、光源に近い側の光学面に形成されていることを特徴とする反射防止膜を有する。
ここで、ｍ、ｎは、それぞれ正の整数ｍ＜ｎである。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、反射防止膜への光線の入射角度ｚ（単位：度）の範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
Ｇ(ｘ)＝（Ｆｍ(ｘ)＋Ｆｎ(ｘ)）／２
としたとき、
前記範囲内の所定入射角度における波長ｘ＝４５０〜６５０ｎｍでの関数Ｆｎ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｆ％と、
前記所定入射角度における関数Ｇ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｇ％とが、ｇ≦ｆであることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、反射防止膜への光線の入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
前記範囲内の所定入射角度におけるＦｍ(ｘ）の反射防止帯域Ｕｚ（単位：ｎｍ）とし、
前記所定入射角度におけるＦｎ（ｘ）の反射防止帯域Ｖｚ（単位：ｎｍ）とした時、
Ｖｚ≦Ｕｚ
であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、反射防止膜への光線の入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦４５°において、
波長ｘ＝４５０〜６５０ｎｍの範囲において、
Ｆｎ（ｘ）≦２．０％
であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ゴーストやフレアを低減し、良好な反射率特性の反射防止膜を有する光学素子を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】非特許文献１記載の反射率特性を示す図である。
【図２】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°のときの、第ｎ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｎの反射率特性を示す図である。
【図３】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°のときの、第ｎ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｎの反射率特性を示す図である。
【図４】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例１に関する反射率特性を示す図である。
【図５】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例２に関する反射率特性を示す図である。
【図６】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例３に関する反射率特性を示す図である。
【図７】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例４に関する反射率特性を示す図である。
【図８】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例５に関する反射率特性を示す図である。
【図９】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例６に関する反射率特性を示す図である。
【図１０】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例７に関する反射率特性を示す図である。
【図１１】入射角度＝０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ１、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ２の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１２】入射角度＝０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ３、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ４の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１３】入射角度＝０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と、第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ５、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ６、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ７の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１４】入射角度＝０°において、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１、Ｗ２、をそれぞれ有する２通りの反射防止膜を、第ｍ番目の光学面にも形成した場合の、計３通りの反射率特性を加算した結果を示す図である。
【図１５】入射角度＝３０°において、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１、Ｗ２、をそれぞれ有する２通りの反射防止膜を、第ｍ番目の光学面にも形成した場合の、計３通りの反射率特性を加算した結果を示す図である。
【図１６】入射角度＝３０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ１、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ２の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１７】入射角度＝３０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ３、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ４の反射率特性の平均値を示す別の図である。
【図１８】入射角度＝３０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と、第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ５、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ６、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ７の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１９】反射防止膜を有する光学素子を備える光学系１０の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる反射防止膜を有する光学素子の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
本実施例では三種類の屈折率を有する硝材のレンズとその硝材の屈折率に対応した反射防止膜同士が組み合わさった場合について表記する。しかしながら、これに限定されるものではない。また、本実施例で示した硝材の屈折率に限定されるものでもない。
【００１７】
レンズやプリズム上の反射防止膜の形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン成膜法、化学的気相蒸着法、スピンコート法、ディッピング法等何でも良い。
また、本実施例の膜構成の光学的膜厚とは、基準波長λ０（単位：ｎｍ）におけるλ０／４＝１．００とした時の値である。
【００１８】
以下、実施形態に係る反射防止膜を有する光学素子について説明する。
図１９は、反射防止膜を有する光学素子を備える光学系１０の概略構成を示す図である。光源１１側から順に、レンズＬａ、レンズＬｂが配置されている。なお、不図示の物体を撮像素子１２上に結像させるための光学系１０において、レンズＬａ、レンズＬｂ以外のレンズの図示は省略している。
【００１９】
光学系１０は、光源１１からの光を撮像素子１２へ導くために用いられる。レンズＬａ、レンズＬｂは、光学系１０が備える光学素子である。
光源１１側から数えて、第ｍ番目の光学面には、関数Ｆｍ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜Ｌｍが形成されている。
【００２０】
また、光源１１側から数えて、第ｎ番目の光学面には、関数Ｆｎ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜Ｌｎが形成されている。
ここで、ｍ、ｎは、それぞれ正の整数ｍ＜ｎである。
【００２１】
図２は、反射防止膜Ｗ１に対する入射角度ｚ＝０°と３０°のときの、第ｎ番目の光学面に形成されている反射防止膜Ｌｎの反射率特性（Ｗ１＿００、Ｗ１＿３０）を示す図である。以下、反射率特性は、横軸に波長（単位：ｎｍ）、縦軸に反射率（単位：％）とするグラフを用いて説明する。
【００２２】
図３は、反射防止膜Ｗ２に対する入射角度ｚ＝０°と３０°のときの、第ｎ番目の光学面に形成されている反射防止膜Ｌｎの反射率特性（Ｗ２＿００、Ｗ２＿３０）を示す図である。
【００２３】
図２、図３において、２種類の反射防止膜Ｗ１、Ｗ２のそれぞれに関して、反射率特性を示している。
反射率特性を表す曲線を関数Ｆｎ(ｘ)とする。関数Ｆｎ（ｘ）は、図２、図３から明らかなように、所定の波長において反射率の極大値を有し、Ｗ型の特性を有している。
【００２４】
（表１）
Ｗ１、Ｗ２の膜構成
Ｗ１の膜構成
基準波長λ０：５２０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 BK7 1.52
第１層 MGF2 1.38 0.360 34
第２層 ZrO2 2.10 0.276 17
第３層 MGF2 1.38 0.424 40
第４層 ZrO2 2.10 0.792 49
第５層 MGF2 1.38 0.208 20
第６層 ZrO2 2.10 0.668 41
第７層 MGF2 1.38 1.068 101
Ｗ２の膜構成
基準波長λ０：５２０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 TIH1 1.72
第１層 MGF2 1.38 0.138 13
第２層 ZrO2 2.10 0.743 46
第３層 MGF2 1.38 0.244 23
第４層 ZrO2 2.10 0.743 46
第５層 MGF2 1.38 1.136 107
【００２５】
図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０は、反射防止膜に対する入射角度＝０° 、３０° 、４５° のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの反射率特性を示す図である。
図４は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ１に関する、反射率特性Ｈ１＿００、Ｈ１＿３０、Ｈ１＿４５を示している。
図５は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ２に関する、反射率特性Ｈ２＿００、Ｈ２＿３０、Ｈ２＿４５を示している。
図６は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ３に関する、反射率特性Ｈ３＿００、Ｈ３＿３０、Ｈ３＿４５を示している。
【００２６】
図７は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ４に関する、反射率特性Ｈ４＿００、Ｈ４＿３０、Ｈ４＿４５を示している。
図８は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ５に関する、反射率特性Ｈ５＿００、Ｈ５＿３０、Ｈ５＿４５を示している。
図９は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ６に関する、反射率特性Ｈ６＿００、Ｈ６＿３０、Ｈ６＿４５を示している。
図１０は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ７に関する、反射率特性Ｈ７＿００、Ｈ７＿３０、Ｈ７＿４５を示している。
【００２７】
反射防止膜Ｈ１〜Ｈ７までの７種類の実施例の構成を、それぞれ以下の表２〜表８に掲げる。
【００２８】
（表２）
第１実施例
Ｈ１の構成：
基準波長λ０：５００ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH60 1.85
第１層 MgF2 1.38 0.244 22
第２層 ZrO2 2.07 0.308 19
第３層 MgF2 1.38 2.161 196
第４層 ZrO2 2.07 0.272 16
第５層 MgF2 1.38 0.192 17
第６層 ZrO2 2.07 1.762 106
第７層 MgF2 1.38 1.005 91
【００２９】
（表３）
第２実施例
Ｈ２の構成：
基準波長λ０：５００ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 BK7 1.53
第１層 MgF2 1.38 0.268 24
第２層 ZrO2 2.07 0.106 6
第３層 MgF2 1.38 2.077 188
第４層 ZrO2 2.07 0.202 12
第５層 MgF2 1.38 0.345 31
第６層 ZrO2 2.07 2.024 122
第７層 MgF2 1.38 1.018 92
【００３０】
（表４）
第３実施例
Ｈ３の構成：
基準波長λ０：５００ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH60 1.85
第１層 ZrO2 2.07 0.541 33
第２層 MgF2 1.38 0.292 26
第３層 ZrO2 2.07 0.515 31
第４層 MgF2 1.38 2.323 210
第５層 ZrO2 2.07 0.518 31
第６層 MgF2 1.38 0.112 10
第７層 ZrO2 2.07 1.357 82
第８層 MgF2 1.38 1.018 92
【００３１】
（表５）
第４実施例
Ｈ４の構成：
基準波長λ０：５５０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 BK7 1.52
第１層 Ta2O5 2.14 0.183 12
第２層 SiO2 1.46 0.425 40
第３層 Ta2O5 2.14 0.643 41
第４層 SiO2 1.46 0.279 26
第５層 Ta2O5 2.14 0.530 34
第６層 SiO2 1.46 2.070 195
第７層 Ta2O5 2.14 0.635 41
第８層 SiO2 1.46 0.159 15
第９層 Ta2O5 2.14 0.808 52
第１０層 MgF2 1.38 0.961 96
【００３２】
（表６）
第５実施例
Ｈ５の構成：
基準波長λ０：５５０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH58 1.89
第１層 TiO2 2.32 0.376 22
第２層 MgF2 1.38 0.149 15
第３層 TiO2 2.32 0.977 58
第４層 MgF2 1.38 0.175 17
第５層 TiO2 2.32 0.650 39
第６層 MgF2 1.38 0.346 35
第７層 TiO2 2.32 0.592 35
第８層 MgF2 1.38 0.222 22
第９層 TiO2 2.32 1.245 74
第１０層 MgF2 1.38 0.121 12
第１１層 TiO2 2.32 0.478 28
第１２層 MgF2 1.38 0.967 96
【００３３】
（表７）
第６実施例
Ｈ６の構成：
基準波長λ０：５５０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH58 1.89
第１層 ZrO2 2.06 0.373 25
第２層 Al2O3 1.65 0.216 18
第３層 ZrO2 2.06 0.732 49
第４層 Al2O3 1.65 0.209 18
第５層 ZrO2 2.06 2.276 152
第６層 Al2O3 1.65 0.618 52
第７層 ZrO2 2.06 0.189 13
第８層 Al2O3 1.65 0.927 77
第９層 ZrO2 2.06 0.798 53
第１０層 Al2O3 1.65 0.130 11
第１１層 ZrO2 2.06 0.812 54
第１２層 MgF2 1.38 0.962 96
【００３４】
（表８）
第７実施例
Ｈ７の構成：
基準波長λ０：５５０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH58 1.89
第１層 TiO2 2.32 0.211 13
第２層 SiO2 1.46 0.168 16
第３層 Ta2O5 2.14 1.646 106
第４層 Al2O3 1.67 0.160 13
第５層 TiO2 2.32 0.318 19
第６層 Al2O3 1.67 0.720 60
第７層 TiO2 2.32 0.213 13
第８層 Al2O3 1.67 0.627 52
第９層 Ta2O5 2.14 1.269 82
第１０層 SiO2 1.46 0.121 11
第１１層 TiO2 2.32 0.386 23
第１２層 MgF2 1.38 0.975 97
【００３５】
次に、入射角度０°における反射防止膜Ｌｎ（Ｗ１、Ｗ２の２種類）と、反射防止膜Ｌｍ（Ｈ１〜Ｈ７の７種類）との反射率特性の平均値を算出した結果を示す。
【００３６】
図１１は、入射角度ｚ＝０° における、以下の２通りの平均値の結果Ｇ１＿００、Ｇ２＿００を示す図である。
Ｇ１＿００＝（Ｈ１＿００＋Ｗ１＿００）／２
Ｇ２＿００＝（Ｈ２＿００＋Ｗ２＿００）／２
【００３７】
図１２は、入射角度ｚ＝０° における以下の２通りの平均値の結果Ｇ３＿００、Ｇ４＿００を示す図である。
Ｇ３＿００＝（Ｈ３＿００＋Ｗ１＿００）／２
Ｇ４＿００＝（Ｈ４＿００＋Ｗ２＿００）／２
【００３８】
図１３は、入射角度ｚ＝０° における以下の３通りの平均値の結果Ｇ５＿００、Ｇ６＿００、Ｇ７＿００を示す図である。
Ｇ５＿００＝（Ｈ５＿００＋Ｗ１＿００）／２
Ｇ６＿００＝（Ｈ６＿００＋Ｗ２＿００）／２
Ｇ７＿００＝（Ｈ７＿００＋Ｗ２＿００）／２
【００３９】
比較参考のための反射率特性の平均値を計算した従来例を示す。
図１４は、入射角度ｚ＝０°において、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１、Ｗ２をそれぞれ有する２通りの反射防止膜を、第ｍ番目の光学面にも形成した場合の以下３通りの組み合わせを計算している。そして、それぞれの反射率特性の平均値を計算した結果Ｗ１＿００、Ｗ２＿００、Ｗａ＿００を示す。
比較例１として Ｗ１＿００＝（Ｗ１＿００＋Ｗ１＿００）／２、
比較例２として Ｗ２＿００＝（Ｗ２＿００＋Ｗ２＿００）／２、
比較例３として Ｗａ＿００＝（Ｗ１＿００＋Ｗ２＿００）／２、
【００４０】
図１５は、入射角度ｚ＝３０°における第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１、Ｗ２をそれぞれ有する２通りの反射防止膜を、第ｍ番目の光学面にも形成した場合の以下３通りの組み合わせを計算している。そして、それぞれの反射率特性の平均値を計算した結果Ｗ１＿３０、Ｗ２＿３０、Ｗａ＿３０を示す。
比較例１として Ｗ１＿３０＝（Ｗ１＿３０＋Ｗ１＿３０）／２、
比較例２として Ｗ２＿３０＝（Ｗ２＿３０＋Ｗ２＿３０）／２、
比較例３として Ｗａ＿３０＝（Ｗ１＿３０＋Ｗ２＿３０）／２、
【００４１】
図１６は、入射角度ｚ＝３０° における、以下の２通りの平均値の結果Ｇ１＿３０、Ｇ２＿３０を示す図である。
Ｇ１＿３０＝（Ｈ１＿３０＋Ｗ１＿３０）／２
Ｇ２＿３０＝（Ｈ２＿３０＋Ｗ２＿３０）／２
【００４２】
図１７は、入射角度ｚ＝３０° における以下の２通りの平均値の結果Ｇ３＿３０、Ｇ４＿３０を示す図である。
Ｇ３＿３０＝（Ｈ３＿３０＋Ｗ１＿３０）／２
Ｇ４＿３０＝（Ｈ４＿３０＋Ｗ２＿３０）／２
【００４３】
図１８は、入射角度ｚ＝３０° における以下の３通りの平均値の結果Ｇ５＿３０、Ｇ６＿３０、Ｇ７＿３０を示す図である。
Ｇ５＿３０＝（Ｈ５＿３０＋Ｗ１＿３０）／２
Ｇ６＿３０＝（Ｈ６＿３０＋Ｗ２＿３０）／２
Ｇ７＿３０＝（Ｈ７＿３０＋Ｗ２＿３０）／２
【００４４】
図１１〜１８から、波長４５０〜６５０ｎｍの範囲における反射率の最大値と最小値の差を表９に示す。
【００４５】
（表９）
反射率差 ％
入射角度 ０° ３０°
Ｇ１ 0.03 0.25
Ｇ２ 0.08 0.30
Ｇ３ 0.06 0.26
Ｇ４ 0.11 0.26
Ｇ５ 0.07 0.27
Ｇ６ 0.10 0.27
Ｇ７ 0.10 0.30
比較例１ 0.27 0.31
比較例２ 0.24 0.51
比較例３ 0.25 1.29
【００４６】
表９に示したように、光線の反射防止膜に対する入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
Ｇ(ｘ)＝（Ｆｍ(ｘ)＋Ｆｎ(ｘ)）／２
としたとき、
前記範囲内の所定入射角度における波長ｘ＝４５０〜６５０ ｎｍの範囲において、前記関数Ｆｎ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｆ％と、
前記所定入射角度における前記関数Ｇ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｇ％とが、
ｇ≦ｆ
を満足する。
これにより、ゴーストやフレアが低減される。
【００４７】
本実施例では、反射防止膜Ｌｎとして、Ｗ１とＷ２との２種類を述べている。Ｗ１の反射率特性は図２に、Ｗ２の反射率特性は図３に示したとおりである。ここで、上述の反射率差ｆは、これらの図から得られたものである。
【００４８】
次に、入射角度ｚが０°と３０°における反射防止膜Ｌｍ（Ｈ１〜Ｈ７の７種類）と、Ｌｎ（Ｗ１、Ｗ２の２種類）との反射防止帯域（反射率が１％以下となるときの波長範囲を読み取り、範囲の一の位を四捨五入した値）を表１０に示す。
（表１０）
反射防止帯域、ｎｍ
入射角度 ０° ３０°
実施例１：Ｈ１ 350 340
実施例２：Ｈ２ 360 330
実施例３：Ｈ３ 350 330
実施例４：Ｈ４ 350 330
実施例５：Ｈ５ 360 340
実施例６：Ｈ６ 350 330
実施例７：Ｈ７ 370 340
比較例１：Ｗ１ 340 320
比較例２：Ｗ２ 300 270
【００４９】
表１０が示すように、入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦３０°において、反射防止帯域はＶｚ≦Ｕｚとなっている。
これにより、波長範囲において、光の反射が防止され、ゴーストやフレアが低減される。
【００５０】
図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０が示す様に、反射防止膜への光線の入射角度ｚが４５°以下の範囲において、
波長範囲４５０〜６５０ｎｍにおいて、反射率は２．０％以下である。
これにより、入射角度の広い範囲において、光の反射が防止され、ゴーストやフレアが低減される。
【００５１】
ｍ面目の光学面上に形成された反射防止膜の反射率特性を表す曲線を関数Ｆｍ(ｘ)とする。関数Ｆｍ（ｘ）は、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０から明らかなように、図２、図３で示すｎ面目の光学面上に形成された反射防止膜の反射率特性を表す曲線の関数Ｆｎ（ｘ）の少なくとも一つの極大値を打ち消すような波形を有している。
【００５２】
また、関数Ｆｍ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜Ｌｍは、関数Ｆｎ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜Ｌｎよりも、光源１１に近い側の光学面に形成されている。
これにより、第ｎ番目の光学面からの反射光を、第ｍ番目の光学面で低減できる。このため、フレア、ゴーストを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明は、フレア、ゴーストを低減するためのレンズやプリズムなどを有する光学系に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 光学系
１１ 光源
１２ 撮像素子（結像面）
Ｌａ、Ｌｂ レンズ（光学素子）
Ｌｍ、Ｌｎ 反射防止膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止膜を有する光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラや顕微鏡、内視鏡、双眼鏡等に使用されるレンズやプリズムなどの光学素子は、表面反射を抑えて、光学素子の光の透過率を高めるために、光学素子の表面に反射防止（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜が形成される。
【０００３】
反射防止膜にはいくつかの基本的な構成が知られている。例えば、非特許文献１には、以下の膜構成が記載されている。基準波長λ０（単位：ｎｍ）における光学的膜厚λ０／４＝１．００とした時に、ガラス基板（屈折率ｎ＝１．５２）、１層目（屈折率ｎ＝１．９０、光学的膜厚１．００）、２層目（屈折率ｎ＝２．００、光学的膜厚１．００）、３層目（屈折率ｎ＝１．３８、光学的膜厚１．００）、空気、の膜構成が記載されている。
【０００４】
筆者らがこの膜構成から可視域の反射防止膜として、基準波長λ０＝５３０ｎｍとして、反射率特性を計算した結果を図１に示す。反射率特性の曲線は、横軸を波長（単位：ｎｍ）、縦軸を反射率（単位：％）とした時、Ｗ型の波形を持っている。このことから、Ｗコートと呼ばれている。また、特許文献１では生産性の面から、高低二種類の屈折率を有する膜材料を使用した５層や７層構成のＷコートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５２−７６９４２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】光学薄膜 １２７頁 H.A.Maclaod著、小倉繁太郎他訳 日刊工業新聞社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レンズやプリズムなどの光学素子において、ゴーストやフレアは極力低減されていることが望ましい。画面や視野内にゴーストやフレアが発生すると、画質が劣化したり、対象物の観察の邪魔になったりするからである。ゴーストやフレアは、レンズの表裏やレンズ間において、光が複数回反射して発生するものである。
【０００８】
特定の光学面に反射防止膜を形成しても、上述したＷ型の特性を有しているため、所望の波長範囲のすべての範囲において、一様に反射率特性を低減するのは困難である。これにより、反射防止膜が形成された光学面において、光の強度を低減しきれない波長の光は、ある光学面（第一反射面）において光が反射され、他の光学面（第二反射面）に入射する。さらに、第二反射面から反射した光が結像面で結像することや撮像素子に入射することにより、ゴーストやフレアが発生してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みて考案されたものであって、ゴーストやフレアを低減し、良好な反射率特性の反射防止膜を有する光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の反射防止膜を有する光学素子は、
光源から発生した光を撮像素子や結像面へ導くための光学系に用いられる光学素子であって、
光源側から数えて、第ｍ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｍ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜と、
光源側から数えて、第ｎ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｎ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜と、を有し、
関数Ｆｍ(ｘ)及び関数Ｆｎ(ｘ)の少なくとも一方の関数は、所定の波長において反射率の極大値を有し、Ｗ型の特性を有し、
他方の関数は、一方の関数の少なくとも一つの極大値を打ち消すような波形を有し、
関数Ｆｍ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜は、関数Ｆｎ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜よりも、光源に近い側の光学面に形成されていることを特徴とする反射防止膜を有する。
ここで、ｍ、ｎは、それぞれ正の整数ｍ＜ｎである。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、反射防止膜への光線の入射角度ｚ（単位：度）の範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
Ｇ(ｘ)＝（Ｆｍ(ｘ)＋Ｆｎ(ｘ)）／２
としたとき、
前記範囲内の所定入射角度における波長ｘ＝４５０〜６５０ｎｍでの関数Ｆｎ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｆ％と、
前記所定入射角度における関数Ｇ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｇ％とが、ｇ≦ｆであることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、反射防止膜への光線の入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
前記範囲内の所定入射角度におけるＦｍ(ｘ）の反射防止帯域Ｕｚ（単位：ｎｍ）とし、
前記所定入射角度におけるＦｎ（ｘ）の反射防止帯域Ｖｚ（単位：ｎｍ）とした時、
Ｖｚ≦Ｕｚ
であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、反射防止膜への光線の入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦４５°において、
波長ｘ＝４５０〜６５０ｎｍの範囲において、
Ｆｎ（ｘ）≦２．０％
であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ゴーストやフレアを低減し、良好な反射率特性の反射防止膜を有する光学素子を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】非特許文献１記載の反射率特性を示す図である。
【図２】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°のときの、第ｎ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｎの反射率特性を示す図である。
【図３】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°のときの、第ｎ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｎの反射率特性を示す図である。
【図４】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例１に関する反射率特性を示す図である。
【図５】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例２に関する反射率特性を示す図である。
【図６】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例３に関する反射率特性を示す図である。
【図７】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例４に関する反射率特性を示す図である。
【図８】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例５に関する反射率特性を示す図である。
【図９】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例６に関する反射率特性を示す図である。
【図１０】反射防止膜に対する入射角度＝０°と３０°と４５°のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの実施例７に関する反射率特性を示す図である。
【図１１】入射角度＝０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ１、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ２の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１２】入射角度＝０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ３、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ４の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１３】入射角度＝０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と、第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ５、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ６、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ７の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１４】入射角度＝０°において、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１、Ｗ２、をそれぞれ有する２通りの反射防止膜を、第ｍ番目の光学面にも形成した場合の、計３通りの反射率特性を加算した結果を示す図である。
【図１５】入射角度＝３０°において、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１、Ｗ２、をそれぞれ有する２通りの反射防止膜を、第ｍ番目の光学面にも形成した場合の、計３通りの反射率特性を加算した結果を示す図である。
【図１６】入射角度＝３０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ１、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ２の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１７】入射角度＝３０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ３、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ４の反射率特性の平均値を示す別の図である。
【図１８】入射角度＝３０°における、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１と、第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ５、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ６、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ２と第ｍ番目の光学面に形成した構成Ｈ７の反射率特性の平均値を示す図である。
【図１９】反射防止膜を有する光学素子を備える光学系１０の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる反射防止膜を有する光学素子の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
本実施例では三種類の屈折率を有する硝材のレンズとその硝材の屈折率に対応した反射防止膜同士が組み合わさった場合について表記する。しかしながら、これに限定されるものではない。また、本実施例で示した硝材の屈折率に限定されるものでもない。
【００１７】
レンズやプリズム上の反射防止膜の形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン成膜法、化学的気相蒸着法、スピンコート法、ディッピング法等何でも良い。
また、本実施例の膜構成の光学的膜厚とは、基準波長λ０（単位：ｎｍ）におけるλ０／４＝１．００とした時の値である。
【００１８】
以下、実施形態に係る反射防止膜を有する光学素子について説明する。
図１９は、反射防止膜を有する光学素子を備える光学系１０の概略構成を示す図である。光源１１側から順に、レンズＬａ、レンズＬｂが配置されている。なお、不図示の物体を撮像素子１２上に結像させるための光学系１０において、レンズＬａ、レンズＬｂ以外のレンズの図示は省略している。
【００１９】
光学系１０は、光源１１からの光を撮像素子１２へ導くために用いられる。レンズＬａ、レンズＬｂは、光学系１０が備える光学素子である。
光源１１側から数えて、第ｍ番目の光学面には、関数Ｆｍ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜Ｌｍが形成されている。
【００２０】
また、光源１１側から数えて、第ｎ番目の光学面には、関数Ｆｎ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜Ｌｎが形成されている。
ここで、ｍ、ｎは、それぞれ正の整数ｍ＜ｎである。
【００２１】
図２は、反射防止膜Ｗ１に対する入射角度ｚ＝０°と３０°のときの、第ｎ番目の光学面に形成されている反射防止膜Ｌｎの反射率特性（Ｗ１＿００、Ｗ１＿３０）を示す図である。以下、反射率特性は、横軸に波長（単位：ｎｍ）、縦軸に反射率（単位：％）とするグラフを用いて説明する。
【００２２】
図３は、反射防止膜Ｗ２に対する入射角度ｚ＝０°と３０°のときの、第ｎ番目の光学面に形成されている反射防止膜Ｌｎの反射率特性（Ｗ２＿００、Ｗ２＿３０）を示す図である。
【００２３】
図２、図３において、２種類の反射防止膜Ｗ１、Ｗ２のそれぞれに関して、反射率特性を示している。
反射率特性を表す曲線を関数Ｆｎ(ｘ)とする。関数Ｆｎ（ｘ）は、図２、図３から明らかなように、所定の波長において反射率の極大値を有し、Ｗ型の特性を有している。
【００２４】
（表１）
Ｗ１、Ｗ２の膜構成
Ｗ１の膜構成
基準波長λ０：５２０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 BK7 1.52
第１層 MGF2 1.38 0.360 34
第２層 ZrO2 2.10 0.276 17
第３層 MGF2 1.38 0.424 40
第４層 ZrO2 2.10 0.792 49
第５層 MGF2 1.38 0.208 20
第６層 ZrO2 2.10 0.668 41
第７層 MGF2 1.38 1.068 101
Ｗ２の膜構成
基準波長λ０：５２０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 TIH1 1.72
第１層 MGF2 1.38 0.138 13
第２層 ZrO2 2.10 0.743 46
第３層 MGF2 1.38 0.244 23
第４層 ZrO2 2.10 0.743 46
第５層 MGF2 1.38 1.136 107
【００２５】
図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０は、反射防止膜に対する入射角度＝０° 、３０° 、４５° のときの、第ｍ番目の面に形成されている反射防止膜Ｌｍの反射率特性を示す図である。
図４は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ１に関する、反射率特性Ｈ１＿００、Ｈ１＿３０、Ｈ１＿４５を示している。
図５は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ２に関する、反射率特性Ｈ２＿００、Ｈ２＿３０、Ｈ２＿４５を示している。
図６は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ３に関する、反射率特性Ｈ３＿００、Ｈ３＿３０、Ｈ３＿４５を示している。
【００２６】
図７は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ４に関する、反射率特性Ｈ４＿００、Ｈ４＿３０、Ｈ４＿４５を示している。
図８は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ５に関する、反射率特性Ｈ５＿００、Ｈ５＿３０、Ｈ５＿４５を示している。
図９は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ６に関する、反射率特性Ｈ６＿００、Ｈ６＿３０、Ｈ６＿４５を示している。
図１０は、反射防止膜に対する入射角度ｚ＝０° 、３０° 、４５° のときの、反射防止膜Ｈ７に関する、反射率特性Ｈ７＿００、Ｈ７＿３０、Ｈ７＿４５を示している。
【００２７】
反射防止膜Ｈ１〜Ｈ７までの７種類の実施例の構成を、それぞれ以下の表２〜表８に掲げる。
【００２８】
（表２）
第１実施例
Ｈ１の構成：
基準波長λ０：５００ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH60 1.85
第１層 MgF2 1.38 0.244 22
第２層 ZrO2 2.07 0.308 19
第３層 MgF2 1.38 2.161 196
第４層 ZrO2 2.07 0.272 16
第５層 MgF2 1.38 0.192 17
第６層 ZrO2 2.07 1.762 106
第７層 MgF2 1.38 1.005 91
【００２９】
（表３）
第２実施例
Ｈ２の構成：
基準波長λ０：５００ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 BK7 1.53
第１層 MgF2 1.38 0.268 24
第２層 ZrO2 2.07 0.106 6
第３層 MgF2 1.38 2.077 188
第４層 ZrO2 2.07 0.202 12
第５層 MgF2 1.38 0.345 31
第６層 ZrO2 2.07 2.024 122
第７層 MgF2 1.38 1.018 92
【００３０】
（表４）
第３実施例
Ｈ３の構成：
基準波長λ０：５００ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH60 1.85
第１層 ZrO2 2.07 0.541 33
第２層 MgF2 1.38 0.292 26
第３層 ZrO2 2.07 0.515 31
第４層 MgF2 1.38 2.323 210
第５層 ZrO2 2.07 0.518 31
第６層 MgF2 1.38 0.112 10
第７層 ZrO2 2.07 1.357 82
第８層 MgF2 1.38 1.018 92
【００３１】
（表５）
第４実施例
Ｈ４の構成：
基準波長λ０：５５０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 BK7 1.52
第１層 Ta2O5 2.14 0.183 12
第２層 SiO2 1.46 0.425 40
第３層 Ta2O5 2.14 0.643 41
第４層 SiO2 1.46 0.279 26
第５層 Ta2O5 2.14 0.530 34
第６層 SiO2 1.46 2.070 195
第７層 Ta2O5 2.14 0.635 41
第８層 SiO2 1.46 0.159 15
第９層 Ta2O5 2.14 0.808 52
第１０層 MgF2 1.38 0.961 96
【００３２】
（表６）
第５実施例
Ｈ５の構成：
基準波長λ０：５５０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH58 1.89
第１層 TiO2 2.32 0.376 22
第２層 MgF2 1.38 0.149 15
第３層 TiO2 2.32 0.977 58
第４層 MgF2 1.38 0.175 17
第５層 TiO2 2.32 0.650 39
第６層 MgF2 1.38 0.346 35
第７層 TiO2 2.32 0.592 35
第８層 MgF2 1.38 0.222 22
第９層 TiO2 2.32 1.245 74
第１０層 MgF2 1.38 0.121 12
第１１層 TiO2 2.32 0.478 28
第１２層 MgF2 1.38 0.967 96
【００３３】
（表７）
第６実施例
Ｈ６の構成：
基準波長λ０：５５０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH58 1.89
第１層 ZrO2 2.06 0.373 25
第２層 Al2O3 1.65 0.216 18
第３層 ZrO2 2.06 0.732 49
第４層 Al2O3 1.65 0.209 18
第５層 ZrO2 2.06 2.276 152
第６層 Al2O3 1.65 0.618 52
第７層 ZrO2 2.06 0.189 13
第８層 Al2O3 1.65 0.927 77
第９層 ZrO2 2.06 0.798 53
第１０層 Al2O3 1.65 0.130 11
第１１層 ZrO2 2.06 0.812 54
第１２層 MgF2 1.38 0.962 96
【００３４】
（表８）
第７実施例
Ｈ７の構成：
基準波長λ０：５５０ｎｍ
層番号 材料 屈折率 光学的膜厚 物理的膜厚(ｎｍ)
基板 LAH58 1.89
第１層 TiO2 2.32 0.211 13
第２層 SiO2 1.46 0.168 16
第３層 Ta2O5 2.14 1.646 106
第４層 Al2O3 1.67 0.160 13
第５層 TiO2 2.32 0.318 19
第６層 Al2O3 1.67 0.720 60
第７層 TiO2 2.32 0.213 13
第８層 Al2O3 1.67 0.627 52
第９層 Ta2O5 2.14 1.269 82
第１０層 SiO2 1.46 0.121 11
第１１層 TiO2 2.32 0.386 23
第１２層 MgF2 1.38 0.975 97
【００３５】
次に、入射角度０°における反射防止膜Ｌｎ（Ｗ１、Ｗ２の２種類）と、反射防止膜Ｌｍ（Ｈ１〜Ｈ７の７種類）との反射率特性の平均値を算出した結果を示す。
【００３６】
図１１は、入射角度ｚ＝０° における、以下の２通りの平均値の結果Ｇ１＿００、Ｇ２＿００を示す図である。
Ｇ１＿００＝（Ｈ１＿００＋Ｗ１＿００）／２
Ｇ２＿００＝（Ｈ２＿００＋Ｗ２＿００）／２
【００３７】
図１２は、入射角度ｚ＝０° における以下の２通りの平均値の結果Ｇ３＿００、Ｇ４＿００を示す図である。
Ｇ３＿００＝（Ｈ３＿００＋Ｗ１＿００）／２
Ｇ４＿００＝（Ｈ４＿００＋Ｗ２＿００）／２
【００３８】
図１３は、入射角度ｚ＝０° における以下の３通りの平均値の結果Ｇ５＿００、Ｇ６＿００、Ｇ７＿００を示す図である。
Ｇ５＿００＝（Ｈ５＿００＋Ｗ１＿００）／２
Ｇ６＿００＝（Ｈ６＿００＋Ｗ２＿００）／２
Ｇ７＿００＝（Ｈ７＿００＋Ｗ２＿００）／２
【００３９】
比較参考のための反射率特性の平均値を計算した従来例を示す。
図１４は、入射角度ｚ＝０°において、第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１、Ｗ２をそれぞれ有する２通りの反射防止膜を、第ｍ番目の光学面にも形成した場合の以下３通りの組み合わせを計算している。そして、それぞれの反射率特性の平均値を計算した結果Ｗ１＿００、Ｗ２＿００、Ｗａ＿００を示す。
比較例１として Ｗ１＿００＝（Ｗ１＿００＋Ｗ１＿００）／２、
比較例２として Ｗ２＿００＝（Ｗ２＿００＋Ｗ２＿００）／２、
比較例３として Ｗａ＿００＝（Ｗ１＿００＋Ｗ２＿００）／２、
【００４０】
図１５は、入射角度ｚ＝３０°における第ｎ番目の光学面に形成した構成Ｗ１、Ｗ２をそれぞれ有する２通りの反射防止膜を、第ｍ番目の光学面にも形成した場合の以下３通りの組み合わせを計算している。そして、それぞれの反射率特性の平均値を計算した結果Ｗ１＿３０、Ｗ２＿３０、Ｗａ＿３０を示す。
比較例１として Ｗ１＿３０＝（Ｗ１＿３０＋Ｗ１＿３０）／２、
比較例２として Ｗ２＿３０＝（Ｗ２＿３０＋Ｗ２＿３０）／２、
比較例３として Ｗａ＿３０＝（Ｗ１＿３０＋Ｗ２＿３０）／２、
【００４１】
図１６は、入射角度ｚ＝３０° における、以下の２通りの平均値の結果Ｇ１＿３０、Ｇ２＿３０を示す図である。
Ｇ１＿３０＝（Ｈ１＿３０＋Ｗ１＿３０）／２
Ｇ２＿３０＝（Ｈ２＿３０＋Ｗ２＿３０）／２
【００４２】
図１７は、入射角度ｚ＝３０° における以下の２通りの平均値の結果Ｇ３＿３０、Ｇ４＿３０を示す図である。
Ｇ３＿３０＝（Ｈ３＿３０＋Ｗ１＿３０）／２
Ｇ４＿３０＝（Ｈ４＿３０＋Ｗ２＿３０）／２
【００４３】
図１８は、入射角度ｚ＝３０° における以下の３通りの平均値の結果Ｇ５＿３０、Ｇ６＿３０、Ｇ７＿３０を示す図である。
Ｇ５＿３０＝（Ｈ５＿３０＋Ｗ１＿３０）／２
Ｇ６＿３０＝（Ｈ６＿３０＋Ｗ２＿３０）／２
Ｇ７＿３０＝（Ｈ７＿３０＋Ｗ２＿３０）／２
【００４４】
図１１〜１８から、波長４５０〜６５０ｎｍの範囲における反射率の最大値と最小値の差を表９に示す。
【００４５】
（表９）
反射率差 ％
入射角度 ０° ３０°
Ｇ１ 0.03 0.25
Ｇ２ 0.08 0.30
Ｇ３ 0.06 0.26
Ｇ４ 0.11 0.26
Ｇ５ 0.07 0.27
Ｇ６ 0.10 0.27
Ｇ７ 0.10 0.30
比較例１ 0.27 0.31
比較例２ 0.24 0.51
比較例３ 0.25 1.29
【００４６】
表９に示したように、光線の反射防止膜に対する入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
Ｇ(ｘ)＝（Ｆｍ(ｘ)＋Ｆｎ(ｘ)）／２
としたとき、
前記範囲内の所定入射角度における波長ｘ＝４５０〜６５０ ｎｍの範囲において、前記関数Ｆｎ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｆ％と、
前記所定入射角度における前記関数Ｇ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｇ％とが、
ｇ≦ｆ
を満足する。
これにより、ゴーストやフレアが低減される。
【００４７】
本実施例では、反射防止膜Ｌｎとして、Ｗ１とＷ２との２種類を述べている。Ｗ１の反射率特性は図２に、Ｗ２の反射率特性は図３に示したとおりである。ここで、上述の反射率差ｆは、これらの図から得られたものである。
【００４８】
次に、入射角度ｚが０°と３０°における反射防止膜Ｌｍ（Ｈ１〜Ｈ７の７種類）と、Ｌｎ（Ｗ１、Ｗ２の２種類）との反射防止帯域（反射率が１％以下となるときの波長範囲を読み取り、範囲の一の位を四捨五入した値）を表１０に示す。
（表１０）
反射防止帯域、ｎｍ
入射角度 ０° ３０°
実施例１：Ｈ１ 350 340
実施例２：Ｈ２ 360 330
実施例３：Ｈ３ 350 330
実施例４：Ｈ４ 350 330
実施例５：Ｈ５ 360 340
実施例６：Ｈ６ 350 330
実施例７：Ｈ７ 370 340
比較例１：Ｗ１ 340 320
比較例２：Ｗ２ 300 270
【００４９】
表１０が示すように、入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦３０°において、反射防止帯域はＶｚ≦Ｕｚとなっている。
これにより、波長範囲において、光の反射が防止され、ゴーストやフレアが低減される。
【００５０】
図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０が示す様に、反射防止膜への光線の入射角度ｚが４５°以下の範囲において、
波長範囲４５０〜６５０ｎｍにおいて、反射率は２．０％以下である。
これにより、入射角度の広い範囲において、光の反射が防止され、ゴーストやフレアが低減される。
【００５１】
ｍ面目の光学面上に形成された反射防止膜の反射率特性を表す曲線を関数Ｆｍ(ｘ)とする。関数Ｆｍ（ｘ）は、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０から明らかなように、図２、図３で示すｎ面目の光学面上に形成された反射防止膜の反射率特性を表す曲線の関数Ｆｎ（ｘ）の少なくとも一つの極大値を打ち消すような波形を有している。
【００５２】
また、関数Ｆｍ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜Ｌｍは、関数Ｆｎ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜Ｌｎよりも、光源１１に近い側の光学面に形成されている。
これにより、第ｎ番目の光学面からの反射光を、第ｍ番目の光学面で低減できる。このため、フレア、ゴーストを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明は、フレア、ゴーストを低減するためのレンズやプリズムなどを有する光学系に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 光学系
１１ 光源
１２ 撮像素子（結像面）
Ｌａ、Ｌｂ レンズ（光学素子）
Ｌｍ、Ｌｎ 反射防止膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発生した光を結像面へ導くための光学系に用いられる光学素子であって、
前記光源側から数えて、第ｍ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｍ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜と、
前記光源側から数えて、第ｎ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｎ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜と、を有し、
前記関数Ｆｍ(ｘ)及び前記関数Ｆｎ(ｘ)の少なくとも一方の関数は、所定の波長において反射率の極大値を有し、Ｗ型の特性を有し、
他方の前記関数は、一方の前記関数の少なくとも一つの極大値を打ち消すような波形を有し、
前記関数Ｆｍ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜は、前記関数Ｆｎ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜よりも、前記光源に近い側の光学面に形成されていることを特徴とする反射防止膜を有する光学素子。
ここで、ｍ、ｎは、それぞれ正の整数ｍ＜ｎである。
【請求項２】
反射防止膜への光線の入射角度ｚ（単位：度）の範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
Ｇ(ｘ)＝（Ｆｍ(ｘ)＋Ｆｎ(ｘ)）／２
としたとき、
前記範囲内の所定入射角度における波長ｘ＝４５０〜６５０ｎｍでの前記関数Ｆｎ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｆ％と、
前記所定入射角度における前記関数Ｇ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｇ％とが、
ｇ≦ｆ
であることを特徴とする請求項２に記載の反射防止膜を有する光学素子。
【請求項３】
反射防止膜への光線の入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
前記範囲内の所定入射角度におけるＦｍ（ｘ）の反射防止帯域をＵｚ（単位：ｎｍ）とし、
前記所定入射角度におけるＦｎ（ｘ）の反射防止帯域をＶｚ（単位：ｎｍ）とした時、
Ｖｚ≦Ｕｚ
であることを特徴とする請求項２に記載の反射防止膜を有する光学素子。
【請求項４】
反射防止膜への光線の入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦４５°において、
波長ｘ＝４５０〜６５０ｎｍの範囲において、
Ｆｎ（ｘ）≦２．０％
であることを特徴とする請求項２または３に記載の反射防止膜を有する光学素子。
【請求項１】
光源から発生した光を結像面へ導くための光学系に用いられる光学素子であって、
前記光源側から数えて、第ｍ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｍ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜と、
前記光源側から数えて、第ｎ番目の光学面に形成され、反射率特性を関数Ｆｎ(ｘ)（ここで、ｘは波長）で表される反射率特性を有する反射防止膜と、を有し、
前記関数Ｆｍ(ｘ)及び前記関数Ｆｎ(ｘ)の少なくとも一方の関数は、所定の波長において反射率の極大値を有し、Ｗ型の特性を有し、
他方の前記関数は、一方の前記関数の少なくとも一つの極大値を打ち消すような波形を有し、
前記関数Ｆｍ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜は、前記関数Ｆｎ(ｘ)で示される反射率特性を有する反射防止膜よりも、前記光源に近い側の光学面に形成されていることを特徴とする反射防止膜を有する光学素子。
ここで、ｍ、ｎは、それぞれ正の整数ｍ＜ｎである。
【請求項２】
反射防止膜への光線の入射角度ｚ（単位：度）の範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
Ｇ(ｘ)＝（Ｆｍ(ｘ)＋Ｆｎ(ｘ)）／２
としたとき、
前記範囲内の所定入射角度における波長ｘ＝４５０〜６５０ｎｍでの前記関数Ｆｎ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｆ％と、
前記所定入射角度における前記関数Ｇ(ｘ)の最大値と最小値との反射率差ｇ％とが、
ｇ≦ｆ
であることを特徴とする請求項２に記載の反射防止膜を有する光学素子。
【請求項３】
反射防止膜への光線の入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦３０°において、
前記範囲内の所定入射角度におけるＦｍ（ｘ）の反射防止帯域をＵｚ（単位：ｎｍ）とし、
前記所定入射角度におけるＦｎ（ｘ）の反射防止帯域をＶｚ（単位：ｎｍ）とした時、
Ｖｚ≦Ｕｚ
であることを特徴とする請求項２に記載の反射防止膜を有する光学素子。
【請求項４】
反射防止膜への光線の入射角度ｚの範囲が０°≦ｚ≦４５°において、
波長ｘ＝４５０〜６５０ｎｍの範囲において、
Ｆｎ（ｘ）≦２．０％
であることを特徴とする請求項２または３に記載の反射防止膜を有する光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１６３７７９（Ｐ２０１２−１６３７７９Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２２３（Ｐ２０１１−２４２２３）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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