JP2022139912A - 光学素子、光学系、および、光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】環境耐久性が高い光学素子を提供する。【解決手段】樹脂材料（２００）からなる基材と反射防止膜（１００）とを有する光学素子（３００）であって、反射防止膜は、基材の上に形成された第１の膜（１１１）と、第１の膜の上に形成された第２の膜（１０１）とからなり、第２の膜は、第１の膜の上に形成された第１の層と、第１の層の上に形成された第２の層とからなり、第１の層は酸化ケイ素を含み、第２の層はフッ化マグネシウムを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子に関する。

特許文献１には、最外層をＳｉＯ_２又はＳｉＯを主成分とする層（酸化ケイ素層）とし、その下の層をＭｇＦ_２を主成分とする層（フッ化マグネシウム層）として形成された反射防止膜が開示されている。特許文献２には、酸化ケイ素層と酸化タンタル層とが交互に積層された多重層と、多重層の上に形成されたフッ化マグネシウム層と、最外層としてフッ化マグネシウム層の上に形成された酸化ケイ素層とからなる反射防止膜が開示されている。

特開２００２－２０２４０１号公報 特開２０１７－１３４４０４号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された反射防止膜の構成では、フッ化マグネシウムの引張り応力が強いため、光学素子の環境耐久性を高めることが難しい。その結果、樹脂材料からなるレンズ上の反射防止膜に膜割れや膜剥がれが発生する可能性がある。

そこで本発明は、環境耐久性が高い光学素子、光学系、および光学機器を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての光学素子は、樹脂材料からなる基材と反射防止膜とを有する光学素子であって、前記反射防止膜は、前記基材の上に形成された第１の膜と、該第１の膜の上に形成された第２の膜とからなり、前記第２の膜は、前記第１の膜の上に形成された第１の層と、該第１の層の上に形成された第２の層とからなり、前記第１の層は酸化ケイ素を含み、前記第２の層はフッ化マグネシウムを含む。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、環境耐久性が高い光学素子、光学系、および光学機器を提供することができる。

各実施例における光学素子の概略断面図である。 実施例１における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例２における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例３における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例４における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例５における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例６における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例７における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例８における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例９における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例１０における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例１１における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例１２における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例１３における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例１４における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例１５における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 比較例１における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 比較例２における光学素子の入射角０度の反射率特性である。 実施例１６における光学系の断面図である。 実施例１７における撮像装置の外観斜視図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態における光学素子３００の概略構成について説明する。図１は、光学素子３００を示す概略断面図である。光学素子３００は、透明樹脂基板（樹脂材料からなる基材）２００、および、透明樹脂基板２００の上に形成された反射防止膜１００を有する。反射防止膜１００は、透明樹脂基板２００から順に、多層膜（第１の膜）１１１と、多層膜（第２の膜）１０１とから構成される。すなわち反射防止膜１００は、透明樹脂基板２００の上に形成された多層膜１１１と、多層膜１１１の上に形成された（透明樹脂基板２００から最も遠くに形成された）多層膜１０１とからなる。

多層膜１１１は、透明樹脂基板２００から順に、層１１、１２、１３、１４、１５、１６からなる。なお本実施形態において、多層膜１１１は６層からなるが、これに限定されるものではない。多層膜１１１の層数は、１層以上であれば、何層であっても構わない。多層膜１０１は、多層膜１１１に近い側から順に、層（第１の層）０１および層（第２の層）の２層からなる。多層膜１０１を構成する層０１は酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含み、層０２はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）を含む。より具体的には、層０１は酸化ケイ素から構成されるか、または酸化ケイ素を主成分（重量比９０％以上の酸化ケイ素を含む層）として構成される。層０２は、フッ化マグネシウムから構成されるか、またはフッ化マグネシウムを主成分として構成される。

透明樹脂基板２００に反射防止膜１００を蒸着する場合、透明樹脂基板２００を無加熱（もしくは８０度以下の低温加熱）の状態で成膜を行う必要がある。無加熱（もしくは８０度以下の低温加熱）で蒸着したフッ化マグネシウムは、強い引張応力を有する。一方、酸化ケイ素は、無加熱（もしくは８０度以下の低温加熱）で蒸着すると、圧縮応力を有する。本実施形態では、多層膜１０１の構成のように、フッ化マグネシウム層の下層に酸化ケイ素層を有する構成にすることで、応力の相殺による密着性の向上が可能となる。

本実施形態において、層０１、０２のｄ線における屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２、層０１、０２の物理膜厚をそれぞれｄ１、ｄ２（ｎｍ）、ｄ線の波長をλとするとき、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。

λ／８≦ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２≦λ／２ …（１）
また本実施形態において、条件式（１）の数値範囲を以下の条件式（１ａ）のように設定することがより望ましい。

λ／６≦ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２≦λ／３ …（１ａ）
反射防止膜１００は、最外層（最上層）をより屈折率が低い材料とし、その光学膜厚をλ／４程度にすると、反射防止性能が向上する。本実施形態において、多層膜１０１を最外層の低屈折率材料と実質的に等価な層とみなし、式（１）を満足することで、反射防止性能の向上を図ることができる。

また本実施形態において、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。

０．２≦ｎ２ｄ２／（ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２）≦０．９ …（２）
また本実施形態において、条件式（２）の数値範囲を以下の条件式（２ａ）のように設定することがより望ましい。

０．６≦ｎ２ｄ２／（ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２）≦０．９ …（２ａ）
多層膜１０１の層０２の膜厚を厚くすると、多層膜１０１の平均屈折率は下がるが、引張応力の上昇により密着性の確保が難しくなる。一方、層０１の膜厚を厚くすると、引張応力が低下し密着性の確保が容易になるが、多層膜１０１の平均屈折率が上昇してしまう。それぞれの膜厚を条件式（２）を満足するように成膜することで、反射防止性能と密着性とを両立することができる。

透明樹脂基板２００は、温度上昇により膨張する。また、フッ化マグネシウムは大きな引っ張り応力を有する。一般的に、酸化ケイ素の蒸着膜は圧縮応力を有するが、フッ化マグネシウムの応力を相殺するには、より強い圧縮応力が必要である。そこで本実施形態では、微量のアルミニウムを含有させた酸化ケイ素材料を用いることで、圧縮応力を増強する。このため、層０１を構成する材料は、酸化ケイ素を主成分とし、微量なアルミニウムを含む材料であることが望ましい。このため、屈折率ｎ１は、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。

１．４≦ｎ１≦１．５ …（３）
また、層０１は、重量比１０％以下のアルミニウムを含むことが望ましい。アルミニウムの添加は、ごく微量でも効果がある。重量比０．００１％のアルミニウムを含有した酸化ケイ素膜でも、フッ化マグネシウム膜と組み合わせた際に、膜割れや膜剥がれの発生を防ぐことができる。

多層膜１１１は、高屈折率材料と中屈折率材料（ｄ線に関する屈折率が１．６～１．８程度）との組み合わせでもよいが、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した層（交互層）であることが望ましい。多層膜１１１に使用される高屈折率材料は、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ランタン、または酸化ジルコニアのいずれか一つ、または、これらの複数の混合物を主成分とする材料であることが望ましい。高屈折率材料は、引張応力を有する。多層膜１１１に使用される低屈折率材料は、作製の容易性や反射防止膜１００の応力を相殺する等の観点から、層０１と同一の材料であることが望ましい。高屈折率材料が引張応力を有し、低屈折率材料が圧縮応力を有するため、交互層とすることで応力が相殺される。なお交互層は、図１に示されるような６層に限定されるものではなく、少なくとも２種類の材料の層が一層ずつあればよい。

多層膜１１１の最下層である層１１は、層０１と同一材料であってもよい。透明樹脂基板２００は、一般的にガラスよりも大きな熱膨張係数を有する。透明樹脂基板２００上に、圧縮応力が強い材料を使用することで、高温化で透明樹脂基板２００が膨張した際の形状変化に層１１が追従することができ、膜割れを防止することができる。

多層膜１１１および多層膜１０１からなる反射防止膜１００の成膜方法は、蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法であれば、特に限定されるものではない。特に蒸着法は、フッ化物が分解しにくいため、より望ましい。蒸着法において、蒸着材料の加熱方法としては、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、レーザー蒸着法などがある。電子ビーム蒸着法は、膜材料を直接加熱できるため、基板に対しては無加熱状態で成膜できること、汚染が少なく、膜の品質が比較的高くなることから、より望ましい。また、イオンビームアシスト法を用いることも望ましい。独立したイオン源が、蒸着のアシストの役割を果たすことで、吸収や散乱が少なく、強度が高い緻密な膜を形成することができる。

本実施形態において、透明樹脂基板２００の屈折率（ｄ線における平均屈折率）をｎｄとするとき、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。

１．４８≦ｎｄ≦１．８０ …（４）
また本実施形態において、透明樹脂基板２００の線膨張係数をα（１０^－５／℃）とするとき、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。

１．５≦α≦３０．０ …（５）
以下、各実施例について具体的に説明する。

図１は、本発明の実施例１における光学素子３００の概略断面図である。本実施例の光学素子３００は、透明樹脂基板２００の上に反射防止膜１００が形成された光学素子である。透明樹脂基板２００は、屈折率１．５３（ｄ線）のＣＯＰ樹脂（日本ゼオン（株）「ＺＥＯＮＥＸ」）である。層材料として、層１１、１３、１５、０１がＳｉＯ_２、層１２、１４、１６がＺｒＯ_２とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表１は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。

本実施例の反射防止膜１００の成膜法は、以下のとおりである。反射防止膜１００は、蒸着法にて成膜される。蒸発材料の加熱には、電子ビームを使用した。また、より緻密な膜を形成するため、イオンビームアシスト蒸着法を行った。蒸着装置の真空チャンバ内は、２×１０^－３（Ｐａ）近傍の高真空領域まで無加熱状態で排気した。真空チャンバ内が高真空状態になったのを確認してから、不活性ガスとしてＡｒをイオン銃に導入し、イオン銃を放電させる。イオン銃が安定状態になってから、真空チャンバ内に酸素を導入し、真空圧が１×１０^－２（Ｐａ）程度で酸素イオンによるイオンアシスト蒸着を行う。

図２は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図２において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲において、反射率は０．２５％以下であり、非常に良い特性である。

フッ化マグネシウムからなる層０２は、強い引張応力を有する。一方、酸化ケイ素は、圧縮応力を有する。フッ化マグネシウム膜の下層を酸化ケイ素膜とすることで、多層膜１０１全体としては、応力が相殺された構成となっており、クラックや剥離が発生しない、環境信頼性に優れた膜となっている。

反射防止膜１００において、様々な条件下での耐久性を確認するため、下記のような耐久試験を実施した。
（高温高湿放置試験）
作製したサンプルを温度６０度、湿度９０％に設定された恒温槽に１０００時間放置した後、反射防止膜１００の外観を目視で観察した。
（低温放置試験）
作製したサンプルを温度－３０度に設定された恒温槽に１０００時間放置した後、反射防止膜１００の外観を目視で観察した。
（高温放置試験）
作製したサンプルを７０度に設定された恒温槽に１２時間放置した後、反射防止膜１００の外観を目視で観察した。
（密着性試験）
作製したサンプルの反射防止膜１００の表面に粘着テープを張り付けた後、膜面に対して垂直方向にテープを引きはがす。５回繰り返し、膜が剥離していないかどうかを目視で観察した。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例２の光学素子は、実施例１と同一の透明樹脂基板、同一の蒸着材料、および同一の蒸着条件で作製されている。表２は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図３は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図３において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２５％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例３の透明樹脂基板２００は、特殊ＰＣ樹脂（三井ガス化学（株）「ＥＰ－５０００」）である。層材料としては、層１１、１３、１５、０１が重量比０．００１％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１２、１４、１６がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表３は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。本実施例の反射防止膜１００の成膜方法は、実施例１と同様に、電子ビーム蒸着法およびイオンアシスト蒸着法を用いている。図４は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図４において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２５％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

本実施例において、層０１は、Ａｌを重量比０．００１％含むＳｉＯ_２層である。この層は、非常に圧縮応力が強い。ＭｇＦ_２は非常に引張応力が強く、また樹脂材料は膨張傾向が強い。本実施例によれば、これらの応力が相殺されるため、非常に環境耐久性の高い反射防止膜を提供することができる。

実施例４の透明樹脂基板２００は、ポリエステルフィルム（ＰＥＴ樹脂（東レ（株）「ルミラーＴ６０」）である。層材料としては、層１１、１３、１５、０１が重量比１．０％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１２、１４、１６がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表４は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図５は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図５において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例５の透明樹脂基板２００は、ＣＯＰ樹脂（日本ゼオン（株）「ＺＥＯＮＥＸ」）である。層材料としては、層１１、１３、１５、０１が重量比２．０％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１２、１４、１６がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表５は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図６は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図６において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２５％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例６の透明樹脂基板２００は、ＣＯＰ樹脂（日本ゼオン（株）「ＺＥＯＮＥＸ」）である。層材料としては、層１２、１４、０１が重量比３．０％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１１、１３、１５がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表６は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図７は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図７において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．３％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例７の透明樹脂基板２００は、特殊ＰＣ樹脂（三井ガス化学（株）「ＥＰ－５０００」）である。層材料としては、層１１、１３、１５、０１が重量比２．０％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１２、１４、１６がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表７は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図８は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図８において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．３％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例８の透明樹脂基板２００は、特殊ＰＣ樹脂（三井ガス化学（株）「ＥＰ－５０００」）である。層材料としては、層１２、１４、０１が重量比３．０％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１１、１３、１５がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表８は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図９は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図９において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．３％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例９の透明樹脂基板２００は、特殊ＰＣ樹脂（三井ガス化学（株）「ＥＰ－５０００」）である。層材料としては、層１２、１４、０１が重量比２．５％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１１、１３、１５がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表９は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図１０は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図１０において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２５％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例１０の透明樹脂基板２００は、ＣＯＰ樹脂（日本ゼオン（株）「ＺＥＯＮＥＸ」）である。層材料としては、層１１、１３、１５、０１が重量比４．５％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１２、１４、１６がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表１０は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図１１は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図１１において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例１１の透明樹脂基板２００は、ＣＯＰ樹脂（日本ゼオン（株）「ＺＥＯＮＥＸ」）である。層材料としては、層１１、１３、１５、０１が重量比５．２％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１２、１４、１６がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表１１は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図１２は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図１２において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．３％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例１２の透明樹脂基板２００は、ＣＯＰ樹脂（日本ゼオン（株）「ＺＥＯＮＥＸ」）である。層材料としては、層１２、１４、０１が重量比４．５％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１１、１３、１５がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表１２は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図１３は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図１３において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２５％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例１３の透明樹脂基板２００は、特殊ＰＣ樹脂（三井ガス化学（株）「ＥＰ－５０００」）である。層材料としては、層１１、１３、１５、０１が重量比１０．０％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１２、１４、１６がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表１３は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図１４は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図１４において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例１４の透明樹脂基板２００は、特殊ＰＣ樹脂（三井ガス化学（株）「ＥＰ－５０００」）である。層材料としては、層１２、１４、１６、０１が重量比５．２％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１１、１３、１５がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表１４は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図１５は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図１５において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２５％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

実施例１５の透明樹脂基板２００は、ポリエステルフィルム（ＰＥＴ樹脂）（東レ（株）「ルミラーＴ６０」）である。層材料としては、層１１、１３、１５、０１が重量比５．２％のＡｌを含むＳｉＯ_２、層１２、１４、１６がＴａ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２との混合物、および、層０２がＭｇＦ_２を用いている。表１５は、本実施例の光学素子の膜構成の詳細を示す。各材料の屈折率および膜厚は、式（１）、（２）を満足する。図１６は、本実施例における光学素子の反射率特性である。図１６において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．２％以下であり、非常に良い特性である。

耐久試験の結果を表１８に示す。いずれの試験においても、膜割れや膜剥がれが生じておらず、良好な反射防止膜が形成されていることが確認できる。

次に、図１９を参照して、実施例１６における光学系について説明する。図１９は、光学系４００の断面図である。光学系４００は、複数の光学素子Ｇ４０１～Ｇ４１１を有する。４０２は絞り、４０３は結像面である。光学素子Ｇ４０１～Ｇ４１１はそれぞれレンズである。これらのレンズのうち、入射面および射出面の少なくとも一方に、実施例１～１５のいずれかの反射防止膜が付与されている。すなわち光学系４００は、複数の光学素子Ｇ４０１～Ｇ４１１を有し、複数の光学素子Ｇ４０１～Ｇ４１１は、実施例１～１５のいずれかの反射防止膜が形成された光学素子３００を含む。

なお本実施例の光学系４００は、後述する撮像装置に用いられる撮像光学系に限定されるものではなく、双眼鏡、プロジェクタ、望遠鏡等の様々な用途の光学系に適用可能である。

次に、図２０を参照して、実施例１７における撮像装置について説明する。図２０は、撮像装置（デジタルカメラ５００）の外観斜視図である。

デジタルカメラ５００は、カメラ本体５０２と、カメラ本体５０２一体的に構成されたレンズ装置５０１とを有する。ただし本実施例は、これに限定されるものではなく、レンズ装置５０１は、一眼レフカメラ用やミラーレスカメラ用等の、カメラ本体５０２に対して着脱可能な交換レンズであってもよい。レンズ装置５０１は、実施例１～１５のいずれかの光学系４００を有する。カメラ本体５０２は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の撮像素子５０３を有する。撮像素子５０３は、光学系４００の結像面４０３に配置される。

（比較例１）
比較例１は、実施例１０と同一の蒸着材料および同一の透明樹脂基板を使用し、同一の蒸着条件で作製される。表１６は、本比較例の光学素子の膜構成である。多層膜１０１は、フッ化マグネシウム層のみで形成されている。図１７は、本比較例における光学素子の反射率特性である。図１７において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲において反射率は０．２以下であり、実施例１～１５よりも低反射率を実現している。

耐久試験の結果を表１８に示す。本比較例の最外層は、引張応力が強いフッ化マグネシウム膜で形成されている。このため本比較例の構成では、各耐久試験において膜割れや膜剥がれが生じており、反射防止膜として使用するには不適である。

（比較例２）
比較例２は、実施例１０と同一の蒸着材料および同一の透明樹脂基板を使用し、同一の蒸着条件で作製される。表１７は、本比較例の光学素子の膜構成である。多層膜１０１は、酸化ケイ素層のみで形成されている。

耐久試験の結果を表１８に示す。本比較例の最外層は、強度が強い酸化ケイ素膜で形成されている。このため、各耐久試験においても、膜割れや膜剥がれが生じていない。

図１８は、本比較例の反射率特性である。図１８において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）をそれぞれ示す。波長４２０～６８０ｎｍの範囲で反射率は０．５％程度であり、実施例１～１５よりも高い反射率を示している。このため本比較例の構成では、ゴーストやフレアの原因となる可能性がある。

各実施例によれば、環境耐久性が高い光学素子、光学系、および光学機器を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ 反射防止膜
１０１ 多層膜（第２の膜）
１１１ 多層膜（第１の膜）
２００ 透明樹脂基板（樹脂材料からなる基材）
３００ 光学素子

Claims (13)

1. 樹脂材料からなる基材と反射防止膜とを有する光学素子であって、
   前記反射防止膜は、前記基材の上に形成された第１の膜と、該第１の膜の上に形成された第２の膜とからなり、
   前記第２の膜は、前記第１の膜の上に形成された第１の層と、該第１の層の上に形成された第２の層とからなり、
   前記第１の層は酸化ケイ素を含み、
   前記第２の層はフッ化マグネシウムを含むことを特徴とする光学素子。
2. 前記第１の層のｄ線における屈折率をｎ１、前記第２の層のｄ線における屈折率をｎ２、前記第１の層の物理膜厚をｄ１（ｎｍ）、前記第２の層の物理膜厚をｄ２（ｎｍ）、ｄ線の波長をλ（ｎｍ）とするとき、
   λ／８≦ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２≦λ／２
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. λ／６≦ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２≦λ／３
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
4. 前記第１の層のｄ線における屈折率をｎ１、前記第２の層のｄ線における屈折率をｎ２、前記第１の層の物理膜厚をｄ１（ｎｍ）、前記第２の層の物理膜厚をｄ２（ｎｍ）とするとき、
   ０．２≦ｎ２ｄ２／（ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２）≦０．９
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学素子。
5. ０．６≦ｎ２ｄ２／（ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２）≦０．９
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
6. 前記第１の層のｄ線における屈折率をｎ１とするとき、
   １．４≦ｎ１≦１．５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学素子。
7. 前記第１の層は、重量比９０％以上の酸化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学素子。
8. 前記第１の層は、重量比１０％以下のアルミニウムを含むことを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
9. 前記第１の膜は、
   前記第２の膜の前記第１の層のそれぞれを構成する材料と、
   酸化タンタル、酸化チタン、酸化ランタン、または酸化ジルコニアの少なくとも一つを含む材料と、を交互に積層して構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学素子。
10. 前記樹脂材料のｄ線における平均屈折率をｎｄとするとき、
    １．４８≦ｎｄ≦１．８０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学素子。
11. 前記樹脂材料の線膨張係数をα（１０^－５／℃）とするとき、
    １．５≦α≦３０．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学素子。
12. 複数の光学素子を有し、
    前記複数の光学素子は、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光学素子を含むことを特徴とする光学系。
13. 撮像素子と、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学素子と、を有することを特徴とする光学機器。

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