[发明专利]防反射膜和光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用光学干涉作用来防止入射光的反射的防反射膜、及具备该防反射膜的光学元件。

背景技术

在构成光学设备的透镜、棱镜等光学元件基材的表面，以提高光透过率为目的来设置防反射膜。在防反射膜中，主要是利用光学干涉作用来抑制入射光的反射。在由单层构成的防反射膜的情况下，一部分入射光在防反射膜表面和防反射膜与基材的界面反射。在防反射膜的光学膜厚为入射光波长λ的1/4时，界面反射光的相位相对于表面反射光的相位反转，由于光学干涉作用表面反射光和界面反射光相互抵消。入射媒介为空气时，如果基材的折射率为n（sub），则防反射膜的折射率为（（sub））时，可以使其对于波长λ的入射光的反射率为0%。但是，如果是这样的设计，就只能确保较窄带域（设计中心波长附近）的低反射率。

因此，为制作反射率低、且较宽带域的防反射膜，需要采用折射率不同的多层组合的多层膜。作为配置于该多层膜和空气的界面上的低折射率层，通常采用使用了无机材料的蒸镀膜，具体地，采用折射率1.38左右的氟化镁膜、或折射率为1.49的二氧化硅膜。防反射膜的性能很大程度上被配置于与该空气的界面上的低折射率层的折射率所左右，其折射率越低防反射性能越高。但是，在蒸镀法中能用作成膜材料的材料是有限制的，难以利用蒸镀膜来实现进一步的低折射率化。于是，近年，能将空气收纳入膜的湿式成膜材料的开发有所发展，利用湿式成膜法实现了1.15~1.35的低折射率层。

另外，在现有技术中，光学设备多数为使用在特定的较窄入射角范围入射的光线的设备，因此防反射膜以在该特定的入射角范围内发挥优异的防反射效果的方式来进行设计。近年来，伴随着透镜的小型化、高性能化，逐渐使用数值孔径大、透镜曲率大的透镜。使用透镜曲率大的透镜的情况下，透镜周边部分的光线入射角变大。因此，要求对于在更宽入射角范围入射的整个可见光区域的光线具有优异防反射効果的防反射膜。

从以上这些观点来看，例如，在专利文献1（日本专利第4378972号公报）中提出了，利用湿式成膜法用中空微粒子来成膜，由此使折射率为1.20~1.50的低折射率层构成的防反射膜。在专利文献1中，作为成膜材料采用中空微粒子，在层内导入空隙，由此实现层的低折射率化。另外，用第1粘合剂使中空微粒子相互结合，并用第2粘合剂在该中空微粒子间的空隙填充40%以上，由此提高耐久性。

另外，在专利文献2（日本申请公开公报：特开2006-215542号公报）中公开了，为实现防反射膜的宽帯域化，从单层基材侧按顺序具有致密层和二氧化硅气凝胶多孔质层的双层结构的防反射膜。在该专利文献2公开的防反射膜中，通过使折射率相对于光学膜厚从基材到媒介侧呈平滑的阶梯状变化，利用在各层界面产生的界面反射光来使表面反射光相抵消，并且即使在入射光波长为较宽带域且入射光的入射角为较宽范围的情况下，也能发挥优异的防反射効果。

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，上述专利文献1公开的低折射率层和上述专利文献2公开的二氧化硅气凝胶多孔质层的任一个都是用湿式成膜法成膜的。但是，在湿式成膜法中，难以在作为曲面的透镜表面高精度地形成防反射膜。特别是在曲率大的透镜表面高精度地形成极薄的防反射膜是极其困难的。另外，如果透镜表面有异物等微小突起物或伤痕等微小凹陷等表面缺陷处时，以该表面缺陷处为基点，在较宽范围膜厚出现不均匀。其结果，可能出现防反射膜的品质变化，或防反射性能降低、外观变差的现象。

另外，在专利文献1公开的防反射膜中，采用通过利用第2粘合剂填充中空微粒子间的空隙来提高耐久性的方法。层内空隙率高者折射率降低，但同时耐久性也降低。另一方面，如果增加第2粘合剂的填充率并减小层内的空隙率，则耐久性提高但折射率增加。这样，折射率和耐久性存在制衡的关系，为了得到实用方面的充分的耐久性，不能很大程度地降低层的折射率，难以得到更高的防反射性能。

进而，在专利文献1公开的防反射膜中，没有对该低折射率层的密合性进行充分研究，可能出现低折射率层相对于基材的密合性低的情况。另外，在专利文献1中，为提高该低折射率层相对于基材的密合性，还公开了经由硬涂层来设置低折射率层的结构。但是，硬涂层自身也是由湿式成膜法形成的，因此难以在透镜曲率大透镜上形成膜厚均一的硬涂层。另外，在专利文献1公开的防反射膜中，该硬涂层没有作为光学干涉层发挥作用。因此，该防反射膜由单层的光学干涉层构成，如上所述，入射光的波长偏离设计波长时，或入射角范围为较宽范围时，存在无法得到充分的防反射性能的问题。