专利名称:宽频带抗反射膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种宽频带抗反射膜，特别涉及下述宽频带抗反射膜，该宽频带抗反射膜成膜于光学元件的入射面、发射面上，并使入射光线的反射光量得到降低，该抗反射膜中的透射率特性能够得到宽频带化，同时其透射率特性的偏移能够得到降低。
背景技术：
在透镜、棱镜或者波长板等构成光学相关器件的光学元件的入射面、发射面上，为了防止入射光线的光量衰减，在入射面、发射面上成膜有用于降低光线反射的抗反射膜(专利文献1、2、3)。
图5是表示现有的抗反射膜的结构例的示意图。图5所示的现有的抗反射膜1被设计成在作为光学元件的基板2上层积有3层薄膜的结构，从而使之在可见光频带具有期望的性能。抗反射膜1具有从基板2的表面开始顺次层积有第一薄膜3、第二薄膜4和第三薄膜5的结构。第一薄膜3由作为中间折射率物质的Al2O3构成，第二薄膜4由作为高折射率物质的Merck公司制造的H4(La和TiO2的混合物)构成，第三薄膜5由作为低折射率物质的MgF2构成。
另外，上述高折射率物质是指折射率高于基板2的物质，低折射率物质是指折射率低于基板2的物质，中间折射率物质是指折射率处于高折射率物质和低折射率物质中间的物质。
下面，就现有抗反射膜的具体的透射率特性数据加以说明。
图6是表示现有抗反射膜的透射率特性的曲线图，图中的透射率特性表示的是包含背面反射的数值。图中所示曲线中的细线表示通过模拟获得的抗反射膜的透射率特性的设计值，粗线表示实际制造的现有的光学元件的抗反射膜的透射率特性的实测值。从图中可知，对于各透射率特性来说，在入射光线的波长大致为从450nm到650nm的范围内，通过模拟获得的透射率特性的数值、以及实测获得的透射率特性的数值均满足作为必要性能的透射率，该透射率在94.5％以上。
专利文献1特开2000-199802公报专利文献2特开2001-235602公报专利文献3特开2002-311209公报可是，当将现有抗反射膜成膜在用于可见光频带的光学元件等上时，在可见光频带附近的紫外频带和红外频带的透射率降低，对光学元件的光学特性造成相当大的不良影响，例如，如果在照相机等的光学器件上使用这种光学元件，则出现在色调上产生微小变化等的问题。
如上述图6所示，根据现有的抗反射膜的透射率特性，波长为400nm时，透射率的设计值、实测值均低于94.5％，另一方面，波长为700nm时，透射率的实测值低于94.5％。
另外，对于成膜有现有抗反射膜的光学元件来说，其在进行量产时会出现光学元件的透射光量的偏移，因此造成光学相关器件的光学特性会产生由各个光学元件所致的变化的问题。对于成膜有现有的抗反射膜的光学元件，对其在量产时的光学特性数据进行调查，结果发现在可见光频带中，最高透射率和最低透射率之间出现平均为0.66％左右的差值。
图7是表示现有的抗反射膜的透射率特性的偏移的曲线图。图7所示曲线的透射率特性是量产时的光学元件的实测值，挑选透射率特性的偏移大的9个光学元件，将其透射率特性进行重叠来显示。另外，透射率特性是包含背面反射的数值。
表1所示为所挑选的9个光学元件的透射率特性的偏移的具体数值。该具体数值所表示的是在波长频带从420nm到680nm的范围内，透射率最大值减去透射率最小值所得的透射率频带偏差。如表中所示，透射率频带偏差的平均值为0.66％左右。
表1
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种宽频带抗反射膜，所述宽频带抗反射膜在谋求抗反射膜的更宽频带化的同时，使得量产光学元件时抗反射膜的透射率特性的偏移得到降低。
为了实现上述目的，本发明的宽频带抗反射膜采用如下结构。
本发明的宽频带抗反射膜成膜在光学元件的入射面或者发射面的至少一个面上，以降低入射或者发射光线的反射光量，所述宽频带抗反射膜的特征在于，其具有将7层薄膜层积而成的结构。
另外，本发明的宽频带抗反射膜的特征在于，其为在上述光学元件的表面交替层积采用低折射率材料的薄膜和采用高折射率材料的薄膜而成的7层层积膜。
如此，所述宽频带抗反射膜通过以采用低折射率材料的薄膜和采用高折射率材料的薄膜交替地层积7层而形成，能够使该抗反射膜得到宽频带化，同时使该抗反射膜的透射率特性的偏移得到降低。因此，若将这种宽频带抗反射膜例如成膜于构成照相机等光学器件的光学元件上，则能够谋求对微小色调变化的改善。进而，由于宽频带抗反射膜使得在可见光频带附近的紫外频带和红外频带的透射率的下降得到降低，因而能够获得防止反光的效果，同时也可以防止由来自于抗反射膜的多次反射所致的反射重影的发生。
另外，由于宽频带抗反射膜降低了透射率特性的偏移，因而在将成膜有这种宽频带抗反射膜的光学元件用于光学相关器件时，光学相关器件的光学特性稳定，能够使光学相关器件的性能得到提高。
另外本发明的宽频带抗反射膜的特征在于，其具有在上述光学元件的表面顺次层积下述第一～第七薄膜而成的结构，所述第一～第七薄膜为以MgF2为材料的膜厚约为37.7nm的第一薄膜、以H4(La和TiO2的混合物)为材料的膜厚约为6.5nm的第二薄膜、以MgF2为材料的膜厚约为122.5nm的第三薄膜、以H4为材料的膜厚约为13.0nm的第四薄膜、以MgF2为材料的膜厚约为37.7nm的第五薄膜、以H4为材料的膜厚约为130.0nm的第六薄膜、以及以MgF2为材料的膜厚约为84.8nm的第七薄膜。
另外，本发明的宽频带抗反射膜的特征在于，其具有在光学元件的表面顺次层积下述第一～第七薄膜而成的结构，所述第一～第七薄膜为以MgF2为材料的膜厚约为37.7nm的第一薄膜、以OH5(ZrO2和TiO2的混合物)为材料的膜厚约为6.3nm的第二薄膜、以MgF2为材料的膜厚约为122.5nm的第三薄膜、以OH5为材料的膜厚约为12.6nm的第四薄膜、以MgF2为材料的膜厚约为37.7nm的第五薄膜、以OH5为材料的膜厚约为125.6nm的第六薄膜、以及以MgF2为材料的膜厚约为84.8nm的第七薄膜。
图1是表示本发明的宽频带抗反射膜的第一实施方式的结构图。
图2是表示本发明的宽频带抗反射膜的第二实施方式的结构图。
图3是表示宽频带抗反射膜的透射率特性的曲线图。
图4是表示宽频带抗反射膜的透射率特性的偏移的曲线图。
图5是表示现有的抗反射膜的结构例的示意图。
图6是表示现有的抗反射膜的透射率特性的曲线图。
图7是表示现有的抗反射膜的透射率特性的偏移的曲线图。
符号说明1抗反射膜、2基板、3第一薄膜、4第二薄膜、5第三薄膜、6宽频带抗反射膜、7基板、8第一薄膜、9第二薄膜、10第三薄膜、11第四薄膜、12第五薄膜、13第六薄膜、14第七薄膜、15宽频带抗反射膜、16基板、17第一薄膜、18第二薄膜、19第三薄膜、20第四薄膜、21第五薄膜、22第六薄膜、23第七薄膜具体实施方式
以下，根据图示的实施方式详细说明本发明。
在本发明中，作为将抗反射膜宽频带化的方法，采用了将层积在光学元件表面的构成抗反射膜的薄膜的层数增加，同时选择最佳的薄膜材料、设定最佳的薄膜厚度这一方法。通过增加层积的薄膜的层数，使抗反射膜同时具有透射率特性得到宽频带化和透射率特性的偏移得到降低的特性。另外，如果层数增加过多，则造成抗反射膜量产效率差、光学元件的成本高，因此，取得抗反射膜的透射率特性和所层积的薄膜的层数之间的平衡是有必要的。在本发明中，通过使用设计值的模拟和试制进行研究，由此将抗反射膜的最佳的薄膜层数定为7层。因此，本发明的抗反射膜具有下述特征其使用7层薄膜以谋求宽频带化，同时使得量产时抗反射膜的透射光量的偏移得到降低。
图1是表示本发明的宽频带抗反射膜的第一实施方式的结构图。如图1所示，第一实施方式的宽频带抗反射膜6被设计成层积有7层薄膜的结构，从而使之在可见光频带以及可见光频带附近的紫外频带和红外频带都保持期望的性能。其中宽频带抗反射膜6具有在作为光学元件的基板7的入射面、发射面上、即在基板7的表面上顺次层积下述薄膜而成的结构，所述薄膜为第一薄膜8、第二薄膜9、第三薄膜10、第四薄膜11、第五薄膜12、第六薄膜13、以及第七薄膜14。
另外，作为构成宽频带抗反射膜6的第一薄膜8的薄膜材料，是采用对基板7的附着性强(特别是对玻璃基板的相容性好)的MgF2进行成膜的。进而，接着，对于宽频带抗反射膜6中的第二薄膜9到第七薄膜14，是从第一薄膜8的表面开始顺次以采用高折射率材料的薄膜和采用低折射率材料的薄膜交替地层积6层而进行成膜的。
在第一实施方式中，作为薄膜的高折射率材料使用了折射率为2.00左右的H4(La和TiO2的混合物)，作为薄膜的低折射率材料使用了折射率为1.38左右的MgF2。因此，第二薄膜9的材料是H4，第三薄膜10的材料是MgF2，第四薄膜11的材料是H4，第五薄膜12的材料是MgF2，第六薄膜13的材料是H4，第七薄膜14的材料是MgF2。
下面，针对构成宽频带抗反射膜6的7层薄膜，分别列出求得最佳膜厚的计算式，并对具体的膜厚数值加以说明。
首先，若以dm(m＝1、2、3、4、5、6、7，表示薄膜的层位置)表示各层的物理膜厚，以n表示薄膜材料的折射率，以λ表示可见光的中心波长(520nm)，则式(1)dm＝λ/(4×n)成立。
其次，按如下所示将上述物理膜厚乘以规定的系数来设定各层的膜厚，从而获得期望的光学特性。
第一薄膜8的膜厚＝0.4×d1第二薄膜9的膜厚＝0.1×d2第三薄膜10的膜厚＝1.3×d3第四薄膜11的膜厚＝0.2×d4第五薄膜12的膜厚＝0.4×d5第六薄膜13的膜厚＝2.0×d6第七薄膜14的膜厚＝0.9×d7因此，使用上述式(1)通过如下的计算可以求得各薄膜的膜厚。另外，作为薄膜的低折射率材料的MgF2的折射率为1.38，作为薄膜的高折射率材料的H4的折射率为2.00。
第一薄膜8的膜厚＝0.4×d1＝0.4×λ/(4×n)＝0.4×520/(4×1.38)37.7(nm)第二薄膜9的膜厚＝0.1×d2＝0.1×λ/(4×n)＝0.1×520/(4×2.00)＝6.5(nm)第三薄膜10的膜厚＝1.3×d3＝1.3×λ/(4×n)＝1.3×520/(4×1.38)122.5(nm)
第四薄膜11的膜厚＝0.2×d4＝0.2×λ/(4×n)＝0.2×520/(4×2.00)＝13.0(nm)第五薄膜12的膜厚＝0.4×d5＝0.4×λ/(4×n)＝0.4×520/(4×1.38)37.7(nm)第六薄膜13的膜厚＝2.0×d6＝2.0×λ/(4×n)＝2.0×520/(4×2.00)＝130.0(nm)第七薄膜14的膜厚＝0.9×d7＝0.9×λ/(4×n)＝0.9×520/(4×1.38)84.8(nm)将上述说明的宽频带抗反射膜6的薄膜结构中的薄膜的层数、各薄膜的材料以及各薄膜的膜厚一并列于表中。下述表2是表示第一实施方式的宽频带抗反射膜的结构的图表。如表2所示，宽频带抗反射膜6是将规定材料的薄膜以规定的膜厚进行7层成膜而构成的。
表2
下面就本发明的第二实施方式加以说明。第二实施方式的特征在于，在与第一实施方式相同的薄膜结构中，作为高折射率材料使用了CanonOptron Inc.公司制造的OH5(ZrO2和TiO2的混合物)。
图2是表示本发明的宽频带抗反射膜的第二实施方式的结构图。如图2所示，第二实施方式的宽频带抗反射膜15被设计成层积有7层薄膜的结构，从而使之在可见光频带以及可见光频带附近的紫外频带和红外频带都保持期望的性能。其中，宽频带抗反射膜15具有在作为光学元件的基板16的入射面、发射面上、从基板16的表面开始顺次层积下述薄膜而成的结构，所述薄膜为第一薄膜17、第二薄膜18、第三薄膜19、第四薄膜20、第五薄膜21、第六薄膜22、以及第七薄膜23。
另外，在构成宽频带抗反射膜15的薄膜中，作为第一薄膜17的薄膜材料，是采用对基板16的附着性强(特别是对玻璃基板的相容性好)的已知的MgF2进行成膜的。进而，接着，对于宽频带抗反射膜15中的第二薄膜18到第七薄膜23，是从第一薄膜17的表面开始顺次以采用高折射率材料的薄膜和采用低折射率材料的薄膜交替地层积6层而进行成膜的。
在第二实施方式中，作为薄膜的高折射率材料使用了折射率为2.07左右的OH5，作为薄膜的低折射率材料使用了折射率为1.38左右的MgF2。因此，第二薄膜18的材料是OH5，第三薄膜19的材料是MgF2，第四薄膜20的材料是OH5，第五薄膜21的材料是MgF2，第六薄膜22的材料是OH5，第七薄膜23的材料是MgF2。
下面，针对构成宽频带抗反射膜15的7层薄膜，分别列出求得其膜厚的计算式，并对具体的膜厚数值加以说明。
首先，与第一实施方式相同，若以dm(m＝1、2、3、4、5、6、7，表示薄膜的层位置)表示各层的物理膜厚，以n表示薄膜材料的折射率，以λ表示可见光的中心波长(520nm)，则式(2)dm＝λ/(4×n)成立。
其次，按如下所示将上述物理膜厚乘以规定的系数来设定各层的膜厚，从而获得期望的光学特性。
第一薄膜17的膜厚＝0.4×d1第二薄膜18的膜厚＝0.1×d2第三薄膜19的膜厚＝1.3×d3第四薄膜20的膜厚＝0.2×d4第五薄膜21的膜厚＝0.4×d5第六薄膜22的膜厚＝2.0×d6第七薄膜23的膜厚＝0.9×d7因此，使用上述公式(2)通过如下的计算可以获得各薄膜的膜厚。另外，作为薄膜的低折射率材料的MgF2的折射率为1.38，作为薄膜的高折射率材料的OH5的折射率为2.07。
第一薄膜17的膜厚＝0.4×d1＝0.4×λ/(4×n)＝0.4×520/(4×1.38)37.7(nm)第二薄膜18的膜厚＝0.1×d2＝0.1×λ/(4×n)＝0.1×520/(4×2.07)6.3(nm)第三薄膜19的膜厚＝1.3×d3＝1.3×λ/(4×n)＝1.3×520/(4×1.38)122.5(nm)第四薄膜20的膜厚＝0.2×d4＝0.2×λ/(4×n)＝0.2×520/(4×2.07)12.6(nm)第五薄膜21的膜厚＝0.4×d5＝0.4×λ/(4×n)＝0.4×520/(4×1.38)37.7(nm)第六薄膜22的膜厚＝2.0×d6＝2.0×λ/(4×n)＝2.0×520/(4×2.07)125.6(nm)第七薄膜23的膜厚＝0.9×d7＝0.9×λ/(4×n)＝0.9×520/(4×1.38)84.8(nm)将上述说明的宽频带抗反射膜15的薄膜结构中的薄膜的层数、各薄膜的材料以及各薄膜的膜厚一并列于表中。表3是表示第二实施方式的宽频带抗反射膜的结构的图表。如表3所示，宽频带抗反射膜15是将规定材料的薄膜以规定的膜厚进行7层成膜而构成的。
表3
下面就本实施方式的宽频带抗反射膜的具体透射率特性的数值加以说明。以下所示的透射率特性的曲线图以及表格对于作为代表例的上述第一实施方式的宽频带抗反射膜的特性进行了描述。另外，在第二实施方式中说明的宽频带抗反射膜的透射率特性也具有相同的性能。
图3是表示宽频带抗反射膜的透射率特性的曲线图。图3所示曲线图的透射率特性是包含背面反射的数值，其中低折射率材料使用MgF2、高折射率材料使用H4。另外，图中所示曲线中的细线表示通过模拟获得的宽频带抗反射膜的透射率特性的设计值，粗线表示实际制造的光学元件的宽频带抗反射膜的透射率特性的实测值。从图中可知，在满足可见光频带的入射光线的波长从400nm到700nm的范围内，通过模拟获得的透射率特性的数值以及实测获得的透射率特性的数值均满足作为必要性能的透射率，该透射率在94.5％以上。因此，本发明的宽频带抗反射膜与现有的抗反射膜相比，其透射率特性能得到了宽频带化，同时在可见光频带附近的紫外频带和红外频带其透射率的下降也能够得到降低。
另外，通过模拟获得的数值和实测获得的数值的透射率的差值，是通过模拟获得的数值中不包含气相沉积物质分散值的差值。
图4是表示宽频带抗反射膜的透射率特性的偏移的曲线图。该图4所示的透射率特性是包含背面反射的数值，其中低折射率材料使用MgF2、高折射率材料使用H4。另外，该透射率特性是实际制造的光学元件的实测值，挑选透射率特性的偏移大的9个光学元件，将其透射率特性进行重叠来表示。
表4所示为挑选出的9个光学元件的透射率特性的偏移的具体数值。该具体数值所表示的是在波长频带从420nm到680nm的范围内，透射率最大值减去透射率最小值所得的透射率频带偏差。如表中所示，透射率频带偏差的平均值是0.31％左右。而现有的光学元件中，透射率最大值减去透射率最小值的透射率频带偏差的平均值是0.66％左右，由此可知，对于成膜有本发明的宽频带抗反射膜的光学元件来说，其透射率特性的偏移得到了大幅度的降低。
表4
如上所述，对于成膜有本发明的宽频带抗反射膜的光学元件来说，其在可见光频带内的透射率特性的波长依赖性和偏移得到了降低，因此将这种光学元件用于光学相关器件时，在谋求提高光学相关器件的性能上能发挥出较大的效果。
权利要求
1.一种宽频带抗反射膜，所述宽频带抗反射膜成膜在光学元件的入射面或者发射面的至少一个面上，以降低入射或者发射光线的反射光量，所述宽频带抗反射膜的特征在于，其具有将7层薄膜层积而成的结构。
2.根据权利要求
1所述的宽频带抗反射膜，其特征在于，所述宽频带抗反射膜是在所述光学元件的表面交替层积采用低折射率材料的薄膜和采用高折射率材料的薄膜而成的7层层积膜。
3.根据权利要求
1或2所述的宽频带抗反射膜，其特征在于，所述宽频带抗反射膜具有在所述光学元件的表面顺次层积下述第一～第七薄膜而成的结构，所述第一～第七薄膜为以MgF2为材料的膜厚约为37.7nm的第一薄膜、以H4为材料的膜厚约为6.5nm的第二薄膜、以MgF2为材料的膜厚约为122.5nm的第三薄膜、以H4为材料的膜厚约为13.0nm的第四薄膜、以MgF2为材料的膜厚约为37.7nm的第五薄膜、以H4为材料的膜厚约为130.0nm的第六薄膜、以及以MgF2为材料的膜厚约为84.8nm的第七薄膜；所述薄膜的材料中，所述H4为La和TiO2的混合物。
4.根据权利要求
1或2所述的宽频带抗反射膜，其特征在于，所述宽频带抗反射膜具有在光学元件的表面顺次层积下述第一～第七薄膜而成的结构，所述第一～第七薄膜为以MgF2为材料的膜厚约为37.7nm的第一薄膜、以OH5为材料的膜厚约为6.3nm的第二薄膜、以MgF2为材料的膜厚约为122.5nm的第三薄膜、以OH5为材料的膜厚约为12.6nm的第四薄膜、以MgF2为材料的膜厚约为37.7nm的第五薄膜、以OH5为材料的膜厚约为125.6nm的第六薄膜、以及以MgF2为材料的膜厚约为84.8nm的第七薄膜；所述薄膜的材料中，所述OH5为ZrO2和TiO2的混合物。
专利摘要
本发明的目的在于提供一种宽频带抗反射膜，所述宽频带抗反射膜谋求抗反射膜的宽频带化，同时在量产光学元件时使得抗反射膜的透射率特性的偏移得到降低。本发明的宽频带抗反射膜6具有在基板7上层积有7层薄膜的结构。作为构成薄膜的薄膜材料，采用对基板7的附着性强的已知的MgF
文档编号G02B1/11GK1991410SQ200610169979
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月26日
发明者山口晃司 申请人:爱普生拓优科梦株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan