JP2019139016A - Optical product, mirror, and filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に光学多層膜が形成された光学製品、並びに、レーザーを略全反射する全反射ミラー、レーザーを2本の光路に分岐するハーフミラー、及び励起光を透過して発振波長の光を反射するダイクロイックミラー等のミラー、及び所定波長域の光を透過するロングウェーブパスフィルター,ショートウェーブパスフィルター,バンドパスフィルター等のフィルターに関する。 The present invention relates to an optical product having an optical multilayer film formed on a substrate, a total reflection mirror that substantially totally reflects a laser, a half mirror that branches the laser into two optical paths, and an oscillation wavelength that transmits excitation light. The present invention relates to a mirror such as a dichroic mirror that reflects light, and a filter such as a long wave pass filter, a short wave pass filter, and a band pass filter that transmits light in a predetermined wavelength range.
特許第3034668号公報(特許文献1)に記載されているように、表側面に多層膜を蒸着した基板の裏側面に、この基板と特定の波長で略同じ屈折率を有する対称構造の等価屈折率膜ユニットを、繰り返し積層し、多層膜と略等しい厚さにする、干渉フィルターが知られている。
この干渉フィルターでは、表側面の多層膜の応力により基板に反りが発生するところ、裏側面に等価屈折率膜ユニットが多層膜と略等しい厚さとなるように繰り返し積層されることで、その反りを相殺するような応力が付与され、基板の反りが緩和される。しかも、等価屈折率膜ユニットの屈折率が基板の屈折率と略同等であるため、等価屈折率膜ユニットが付与されても、等価屈折率ユニットの対象とする波長での光学特性に影響が出ない。
特許第3034668号公報の実施例では、L=SiO2,H=TiO2で(L/H/L)のユニットが構成され、基板の表側面への15ユニットの積層によりダイクロイックフィルターが形成される。又、M=Al2O3で(L/M/L)の等価屈折率ユニットが構成され、23ユニットの繰り返しの積層によりダイクロイックフィルター(表側面の多層膜)と略等しい厚さの多層膜が裏面側に形成される。かように反りの緩和された実施例に係るダイクロイックフィルターは、高精細液晶ビジョンにおける液晶パネルの手前に配置されれば、反りによる集光あるいは拡散光の発生が抑制されるので、良好なRGB分離特性を呈する。
As described in Japanese Patent No. 3034668 (Patent Document 1), the equivalent refraction of a symmetric structure having substantially the same refractive index at a specific wavelength as that of the substrate on the back side of the substrate having a multilayer film deposited on the front side. There is known an interference filter in which rate film units are repeatedly laminated to have a thickness substantially equal to that of a multilayer film.
In this interference filter, when the substrate is warped due to the stress of the multilayer film on the front side surface, the equivalent refractive index film unit is repeatedly laminated on the back side surface so as to have substantially the same thickness as the multilayer film. A stress that cancels out is applied, and the warpage of the substrate is alleviated. In addition, since the refractive index of the equivalent refractive index film unit is substantially equal to the refractive index of the substrate, even if the equivalent refractive index film unit is provided, the optical characteristics at the target wavelength of the equivalent refractive index unit are affected. Absent.
In the embodiment of Japanese Patent No. 3034668, L = SiO 2 and H = TiO 2 constitute a unit of (L / H / L), and a dichroic filter is formed by stacking 15 units on the front side of the substrate. . Further, an equivalent refractive index unit of (L / M / L) is configured with M = Al 2 O 3 , and a multilayer film having a thickness substantially equal to that of the dichroic filter (multilayer film on the front side surface) is formed by repeating the stacking of 23 units. It is formed on the back side. Thus, if the dichroic filter according to the embodiment in which the warpage is mitigated is arranged in front of the liquid crystal panel in the high-definition liquid crystal vision, the generation of the condensed light or the diffused light due to the warpage is suppressed. It exhibits characteristics.
上記の干渉フィルターでは、基板の裏側面に対する等価屈折率ユニットの繰り返しの積層により、表側面の多層膜の応力によって生じる基板の反りが緩和されるものの、表側面の多層膜の膜厚に対して等価屈折率ユニットの膜厚の自然数倍でしか調節することができず、又光学的機能が付与される多層膜と同様の膜厚にするために等価屈折率ユニットが多数回繰り返して積層される必要があるので、等価屈折率ユニットひいては干渉フィルターの設計及び製造が難しい。
そこで、本発明の主な目的は、設計及び製造がより簡単な状態で基板の反りが除去される光学製品,ないしはその光学製品に属するミラー及びフィルターを提供することである。
In the above interference filter, the repeated stacking of the equivalent refractive index units on the back side surface of the substrate alleviates the warpage of the substrate caused by the stress of the multilayer film on the front side surface, but the film thickness of the multilayer film on the front side surface is reduced. It can be adjusted only by a natural number multiple of the film thickness of the equivalent refractive index unit, and the equivalent refractive index unit is repeatedly laminated many times in order to obtain the same film thickness as a multilayer film to which an optical function is imparted. Therefore, it is difficult to design and manufacture an equivalent refractive index unit and thus an interference filter.
Therefore, a main object of the present invention is to provide an optical product in which the warpage of the substrate is removed in a simpler design and manufacture, or a mirror and a filter belonging to the optical product.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、光学製品において、基板と、前記基板の第1面に形成された第1膜と、前記基板の第2面に形成された第2膜と、を備えており、前記第1膜及び前記第2膜の少なくとも一方は、光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成されており、前記第1膜の応力と前記第2膜の応力とが、当該挿入及び除去の少なくとも一方がなされる前に比べて、より釣り合うように調整されていることを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、上記発明において、前記第1膜は、高屈折率層及び低屈折率層を含む光学多層膜であり、前記第2膜は、前記光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成された反り補正膜であることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、ミラーにおいて、請求項1又は請求項2に記載の前記第1膜が、前記光学的不在層に係る波長λ0の光を反射するミラー膜とされたことを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、上記発明において、前記第2膜は、高屈折率層及び低屈折率層を含むことにより反射防止機能を有すると共に、前記光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成された反射防止反り補正膜であることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、フィルターにおいて、上記発明における前記第1膜及び前記第2膜の一方が、第1所定波長を超える波長域における光の透過率が抑制されて前記第1所定波長以下の波長域における光を比較的に多く透過するショートウェーブパスフィルター膜とされ、他方が、前記第1所定波長より小さい第2所定波長以下の波長域における光の透過率が抑制されて前記第2所定波長より大きい波長域における光を比較的に多く透過するロングウェーブパスフィルター膜とされており、前記第2所定波長以下、又は前記第1所定波長以上の範囲内に、前記光学的不在層に係る波長λ0が入っていることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、フィルターにおいて、上記発明における請求項1又は請求項2に記載の前記第1膜が、前記光学的不在層に係る波長λ0の光を透過するショートウェーブパスフィルター膜、ロングウェーブパスフィルター膜又はバンドパスフィルター膜とされていることを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明は、上記発明において、前記第2膜は、高屈折率層及び低屈折率層を含むことにより反射防止機能を有すると共に、前記光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成された反射防止反り補正膜であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided an optical product, comprising: a substrate; a first film formed on the first surface of the substrate; and a second film formed on the second surface of the substrate. And at least one of the first film and the second film is formed in a state where at least one of insertion and removal of the optical absence layer is performed, and the stress of the first film The stress of the second film is adjusted so as to be more balanced than before the insertion and / or removal is performed.
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, in the mirror, the first film according to the first or second aspect is a mirror film that reflects light having a wavelength λ 0 related to the optical absence layer. It is a feature.
According to a fourth aspect of the present invention, in the above invention, the second film has an antireflection function by including a high refractive index layer and a low refractive index layer, and at least insertion and removal of the optical absence layer. It is an antireflection warpage correction film formed in a state where one of the two is made.
According to a fifth aspect of the present invention, in the filter, one of the first film and the second film in the invention has a light transmittance in a wavelength region exceeding the first predetermined wavelength, and the first predetermined wavelength is suppressed. A short wave pass filter film that transmits a relatively large amount of light in the following wavelength range, and the other is that the transmittance of light in a wavelength range equal to or less than a second predetermined wavelength that is smaller than the first predetermined wavelength is suppressed. 2. A long wave pass filter film that transmits a relatively large amount of light in a wavelength region greater than a predetermined wavelength, wherein the optical absence layer is within the second predetermined wavelength or less, or within the first predetermined wavelength or more. The wavelength λ 0 related to is included.
The invention according to
According to a seventh aspect of the present invention, in the above invention, the second film includes a high refractive index layer and a low refractive index layer, thereby having an antireflection function, and at least insertion and removal of the optical absence layer. It is an antireflection warpage correction film formed in a state where one of the two is made.
本発明の主な効果は、設計及び製造がより簡単な状態で基板の反りが除去される光学製品,ないしはその光学製品に属するミラー及びフィルターが提供されることである。 The main effect of the present invention is to provide an optical product in which the warpage of the substrate is removed in a simpler design and manufacture, or a mirror and a filter belonging to the optical product.
以下、本発明に係る実施の形態の例が、適宜図面に基づいて説明される。尚、本発明の形態は、これらの例に限定されない。 Hereinafter, an example of an embodiment according to the present invention will be described based on the drawings as appropriate. The embodiment of the present invention is not limited to these examples.
図1(b)に示されるように、本発明に係る光学製品1は、基板2と、その表側面(第1面3)に形成された、所定の機能を有する第1膜としての光学多層膜4と、第2膜としての反り補正膜6と、を有する。
基板2の材質は、特に限定されず、例えば光学ガラスBK7、サファイア、石英ガラス、光学用樹脂である。
光学多層膜4の機能は、例えばレーザーを2本の光路に分岐する機能(ハーフミラー)、あるいはレーザーの励起光を透過してレーザーを反射する機能(ダイクロイックミラー)、所定波長以下(以上)の波長の光を透過する機能(ショートウェーブパスフィルター,ロングウェーブパスフィルター)、又は所定の波長域のみを透過する機能(バンドパスフィルター)である。光学多層膜4は、最外層への防汚層の配置及び最も基板2に近い層への密着促進層の配置の少なくとも一方が施されること等により、複数の機能を備えていても良い。
As shown in FIG. 1B, an
The material of the board |
The function of the
光学多層膜4は、好ましくは誘電体材料を用いた無機多層膜であり、又低屈折率層と高屈折率層との交互膜である。高屈折率層及び低屈折率層の層数及び材質の選択、並びに各層における厚み(層に係る物理膜厚あるいは光学膜厚)の増減といった設計要素の変更により、光学多層膜4の設計が変更される。
高屈折率層は、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化ハフニウム(HfO2)、若しくは酸化ランタン(La2O3)又はこれらの二種以上の混合物といった高屈折率材料から形成される。
又、低屈折率層は、酸化ケイ素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、フッ化カルシウム(CaF2)、若しくはフッ化マグネシウム(MgF2)、又はこれらの二種以上の混合物といった低屈折率材料から形成される。
光学多層膜4の低屈折率層及び高屈折率層は、真空蒸着法あるいはイオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法等により形成される。
各高屈折率層の応力の合計と各低屈折率層の応力の合計とが重畳することにより、光学多層膜4は全体として応力を有しており、基板2に反りをもたらす。光学多層膜4が圧縮応力を呈すれば、基板2に引張応力が及び、後述の反り補正膜6のない光学製品1は、光学多層膜4側に凸となるように反る(図1(a)参照)。他方、光学多層膜4が引張応力を呈すれば、基板2に圧縮応力が及び、後述の反り補正膜6のない光学製品1は、光学多層膜4と反対側に凸となるように反る。
The
The high refractive index layer is formed of, for example, zirconium oxide (ZrO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), hafnium oxide (HfO 2 ), or lanthanum oxide. It is formed from a high refractive index material such as (La 2 O 3 ) or a mixture of two or more thereof.
The low refractive index layer is made of silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium fluoride (CaF 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), or a mixture of two or more of these. It is formed from a low refractive index material.
The low refractive index layer and the high refractive index layer of the
By superimposing the total stress of each high refractive index layer and the total stress of each low refractive index layer, the
本発明に係る光学製品1は、更に、基板2の裏側面(第1面3と対称的な位置の第2面5)に、第2膜,光学膜としての反り補正膜6を有する。
反り補正膜6は、光学的不在層を含んでいる。
光学的不在層は、光学膜厚nd(nは屈折率,dは膜厚)が、λ0/2あるいはその自然数倍である層である。ある光学膜に対して光学的不在層が挿入されたとしても、波長λ0の光に対する当該光学膜の光学特性は、光学的不在層が挿入される前と変わらない。光学的不在層は、光学膜と基板2との間に配置されても光学特性を変えないし、基板2と反対側に配置されても光学特性を変えないし、双方共に配置されても光学特性を変えないし、多層膜の層間に配置されても光学特性を変えない。以下、λ0が、不在波長と呼ばれることがある。
光学的不在層は、例えば、可視域の波長域に対する反射防止膜の広帯域化に用いられている。反射防止膜に対し、不在波長λ0=550nm(ナノメートル)に係る光学的不在層を挿入すると、波長λ0の光に係る反射率は変わらず、その短波長側及び長波長側の反射率を更に低減することができる。
The
The
Optical absence layer optical thickness nd (n is the refractive index, d is the film thickness) is lambda 0/2 or layer is a natural number multiple thereof. Even if an optical absence layer is inserted into a certain optical film, the optical properties of the optical film with respect to light of wavelength λ 0 are the same as before the optical absence layer is inserted. The optical absence layer does not change the optical characteristics even if it is disposed between the optical film and the
The optical absence layer is used, for example, to broaden the antireflection film with respect to the visible wavelength range. When an optical absence layer with a wavelength λ 0 = 550 nm (nanometer) is inserted into the antireflection film, the reflectance with respect to the light with the wavelength λ 0 does not change, and the reflectance on the short wavelength side and the long wavelength side thereof does not change. Can be further reduced.
反り補正膜6は、光学的不在層を含んでいることにより、第1面3の光学多層膜4及び基板2の波長λ0の光に対する光学特性に影響を与えない。又、反り補正膜6が配置されても、波長λ0に隣接する波長域の光の光学特性の変化は、軽微となる。
そして、光学的不在層も応力を有しており、その大きさは光学的不在層の膜厚に比例するために当該膜厚で調節することができ、光学多層膜4の応力の大きさと同様に調節されれば、基板2の反りが解消されあるいは緩和されて、光学製品1が平坦になり、あるいはより一層平坦に近づく。
Since the
The optical absence layer also has a stress, and its magnitude is proportional to the film thickness of the optical absence layer, so that it can be adjusted by the film thickness, and is similar to the stress magnitude of the
反り補正膜6は、1つの層のみを有する単層膜であっても良いし、複数の層を有する多層膜であっても良い。反り補正膜6は、好ましくは誘電体材料から形成される。
多層膜の場合、光学的不在層が複数の層において挿入されていても良い。この場合、複数の光学的不在層において、基準となる波長λ0の値が、互いに近似する状態で異なっていても良い。
又、多層膜は、好ましくは低屈折率層と高屈折率層との交互膜である。高屈折率層及び低屈折率層の層数及び材質の選択、並びに各層における厚み(層に係る物理膜厚あるいは光学膜厚)の増減といった設計要素の変更により、反り補正膜6の設計が変更される。高屈折率層に係る高屈折率材料及び低屈折率層に係る低屈折率材料は、光学多層膜4と同様のものを用いることができる。
反り補正膜6は、その応力による反り補正機能と併せて、他の機能を有していても良い。例えば、反り補正膜6は、反射防止機能を有していても良い(反射防止反り補正膜)。又、反り補正膜6は、所定波長以上(以下)の波長の光を透過する機能を有していても良い(ロングウェーブパスフィルター反り補正膜,ショートウェーブパスフィルター反り補正膜)。
これらの膜は、多層膜に係る反り補正膜6によって形成可能である。反り補正膜6は、当該他の機能を有する多層膜が設計された後で、少なくとも何れか1つの層において光学的不在層が挿入されても良いし、少なくとも何れか1つの層において光学的不在層が除去されても良い。何れの場合でも、反り補正膜6は、全体として第1面3の光学多層膜4の応力(膜応力と物理膜厚との積)に釣り合うような応力を呈するように形成される。又、第1面3の光学多層膜4において、光学的不在層が挿入され又は除去されることで、光学多層膜4の応力が反り補正膜6(光学膜)と釣り合うようにされても良い。あるいは、第1面3の光学多層膜4及び第2面5の反り補正膜6の双方において、光学的不在層が挿入され又は除去されることで、光学多層膜4の全体応力が反り補正膜6(光学膜)と釣り合うようにされても良い。又、光学多層膜4及び反り補正膜6(光学膜)のうちの少なくとも一方において、光学的不在層の挿入及び除去が共に施されても良い。更に、光学多層膜4の応力と反り補正膜6(光学膜)の応力とは、完全に釣り合う必要はなく、光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされる前に比べて、完全な釣り合いに近づく状態となれば良く、この場合でも基板2ないし光学製品1の反りは軽減される。
第1面3の光学多層膜4が、第1所定波長以下の波長の光を透過して第1所定波長より大きい波長の光の透過を抑制するショートウェーブパスフィルターであり、第2面5の反り補正膜6が、第1所定波長より小さい波長である第2所定波長以上の波長の光を透過して第2所定波長未満の波長の光の透過を抑制するロングウェーブパスフィルター反り補正膜であると、光学製品1は、第2所定波長以上第1所定波長以下の波長域の光を透過する、反りの補正されたバンドパスフィルターとなる。又、第1面3の光学多層膜4がロングウェーブパスフィルターであり、第2面5の反り補正膜6がショートウェーブパスフィルター反り補正膜であっても、同様に光学製品1がバンドパスフィルターとなる。
The
In the case of a multilayer film, the optical absence layer may be inserted in a plurality of layers. In this case, in the plurality of optical absence layers, the value of the reference wavelength λ 0 may be different in a state of being approximate to each other.
The multilayer film is preferably an alternating film of a low refractive index layer and a high refractive index layer. The design of the
The
These films can be formed by the
The
第1面3の光学多層膜4及び第2面5の反り補正膜6が形成された場合であって、双方の膜が1種類の高屈折率材料に係る高屈折率層と1種類の低屈折率材料に係る低屈折率層との交互膜であり、基板2が半径l,板厚bの円盤形状であるときの反りについて、以下更に詳述される。
光学製品1全体の反りδは、基板2単独の反り(初期の反り)をδ0とし、第1面3の光学多層膜4の成膜により生じる反り(第1の反り)をδ1とし、第2面5の反り補正膜6の成膜により生じる反り(第2の反り)をδ2とすると、次の[数1]で表される。
In the case where the
そして、第1の反りδ1及び第2の反りδ2は、各膜に係る各層の膜応力にその層の物理膜厚を乗じた値を、多層膜全体で総和した値に比例する。各膜における各層の膜応力は膜の材質(高屈折率材料,低屈折率材料)及び成膜法、成膜条件に依存する。
よって、第1の反りδ1は、第1面3の光学多層膜4に係る高屈折率層の膜応力をσH1とし、第1面3の光学多層膜4に係る各高屈折率層の物理膜厚の合計をdH1とし、第1面3の光学多層膜4に係る低屈折率層の膜応力をσL1とし、第1面3の光学多層膜4に係る各低屈折率層の物理膜厚の合計をdL1とすると、(dH1σH1+dL1σL1)に比例する。
又、第2の反りδ2は、第2面5の反り補正膜6に係る高屈折率層の膜応力をσH2とし、第2面5の反り補正膜6に係る各高屈折率層の物理膜厚の合計をdH2とし、第2面5の反り補正膜6に係る低屈折率層の膜応力をσL2とし、第2面5の反り補正膜6に係る各低屈折率層の物理膜厚の合計をdL2とすると、(dH2σH2+dL2σL2)に比例する。
更に、これらの比例係数は、基板2のヤング率をEsとし、基板2のポアソン比をνsとすると、3(1−νs)l2/Esb2である。
従って、全体の反りδは、次の[数2]で表される。
The first warp δ 1 and the second warp δ 2 are proportional to a value obtained by multiplying the film thickness of each layer related to each film by the physical film thickness of the layer and totaling the entire multilayer film. The film stress of each layer in each film depends on the film material (high refractive index material, low refractive index material), film forming method, and film forming conditions.
Therefore, the first warp δ 1 is set to σ H1 as the film stress of the high refractive index layer related to the
Further, the second warp δ 2 is set to σ H2 as the film stress of the high refractive index layer related to the
Further, these proportional coefficients are 3 (1-ν s ) l 2 / E s b 2, where E s is the Young's modulus of the
Accordingly, the overall warpage δ is expressed by the following [Equation 2].
本発明の光学製品1では、所定の機能をもたらすために第1面3に付与された光学多層膜4により生じた全体の反りδが、0に可及的に近づくように、dH2,σH2,dL2,σL2が選択されて、第2面5に反り補正膜6が形成される。
反り補正膜6は、(特に不在波長λ0の光において)所定の機能へ影響を及ぼさないようにするため、光学的不在層とされる。従って、反り補正膜6において、光学膜厚がλ0/2あるいはその自然数倍と離散的となり、屈折率(高屈折率材料の屈折率nH2,低屈折率材料の屈折率nL2)が材料の選定により一定となることから、物理膜厚dH2,dL2が離散的となるところ、光学膜厚nH2dH2=λ0/2,nL2dL2=λ0/2は比較的に微少であるし、又材料の選定により屈折率nH2,nL2の調節が可能であり、あるいは基板2の半径l及び板厚bの少なくとも一方が調節可能であるから、全体の反りδは、調整された反り補正膜6の付与ないしは基板2の調節により、必要な精度へ抑え込むことができる。
In the
かような本発明の光学製品1は、好適には、レーザーを2本の光路に分岐する機能を有するハーフミラー、及びレーザーの励起光を透過してレーザーを反射する機能を有するダイクロイックミラーを含むミラー、及びレーザー等の光を通すフィルターであり、更に好適には、レーザーの単色性から不在波長λ0が選定し易く(λ0をレーザーの波長と同じとすれば良い)レーザーに影響を与えないレーザー用ミラー,レーザー用フィルターである。
The
かように、本発明の光学製品1は、基板2と、基板2の第1面3に形成された第1膜としての光学多層膜4と、基板2の第2面5に形成された第2膜としての反り補正膜6と、を備えており、光学多層膜4及び反り補正膜6の少なくとも一方は、光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成されており、光学多層膜4の応力と反り補正膜6の応力とが、当該挿入及び除去の少なくとも一方がなされる前に比べて、より釣り合うように調整されている。よって、光学多層膜4及び反り補正膜6の少なくとも一方が発揮する機能を提供しながら、基板2ひいては全体における反りが抑制される。
又、第1膜は、高屈折率層及び低屈折率層を含む光学多層膜4であり、第2膜は、光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成された反り補正膜6である。よって、光学多層膜4は、光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされず、その設計及び製造が容易である。又、光学多層膜4は、反り補正膜6により反りの抑制された状態となり、光学多層膜4への光が拡散したり集光したりする事態が防止される。
Thus, the
The first film is an
更に、光学多層膜4が、光学的不在層に係る波長λ0の光を反射するミラー膜とされ、即ち光学的不在層は、不在波長λ0がミラーの反射の波長λ0と同一であるものであり、光学製品1が波長λ0に係るミラーとなる。よって、反りの補正されたミラーが提供される。
又、反り補正膜6は、高屈折率層及び低屈折率層を含むことにより反射防止機能を有すると共に、光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成された反射防止反り補正膜である。よって、光学的不在層はミラーの反射に影響を与えないし、反り補正膜6はミラーの反りを補正すると共に反射防止機能を提供し、反射光の拡散及び集光が防止され、更に迷光が防止され、ハーフミラーの場合には透過光の減光が抑制される。
Furthermore, the
The
加えて、光学多層膜4及び反り補正膜6の一方が、第1所定波長を超える波長域における光の透過率が抑制されて当該第1所定波長以下の波長域における光を比較的に多く透過するショートウェーブパスフィルター膜とされ、他方が、当該第1所定波長より小さい第2所定波長以下の波長域における光の透過率が抑制されて当該第2所定波長より大きい波長域における光を比較的に多く透過するロングウェーブパスフィルター膜とされ、光学製品1がバンドパスフィルターとなり、当該第2所定波長以下、又は当該第1所定波長以上の範囲内に、ショートウェーブパスフィルター膜あるいはロングウェーブパスフィルター膜における光学的不在層に係る波長λ2が入っている。よって、バンドパスフィルター機能に対する影響が抑制された状態で反りが適切に補正されたバンドパスフィルターが提供される。
更に、光学多層膜4が、前記光学的不在層に係る波長λ0の光を透過するショートウェーブパスフィルター膜、ロングウェーブパスフィルター膜又はバンドパスフィルター膜とされ、即ち光学的不在層は、不在波長λ0がフィルターの透過域の波長λ0に含まれるものであり、光学製品1が波長λ0に係るフィルターとなる。よって、反りの補正されたフィルターが提供される。
又、反り補正膜6は、高屈折率層及び低屈折率層を含むことにより反射防止機能を有すると共に、光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成された反射防止反り補正膜である。よって、光学的不在層はフィルターの性能に多大な影響を与えないし、反り補正膜6はフィルターの反りを補正すると共に反射防止機能を提供し、反射光及び透過光の拡散及び集光が防止され、更に迷光が防止され、透過光の減光が抑制される。
In addition, one of the
Further, the
The
次に、本発明の実施例が示される。
但し、実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。特に、実施例における光学的不在層の基準の波長λ0は、ネオジムNdが添加されたYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザー(Nd:YAGレーザー)の波長に対応して1064nmとされ、あるいは610nm以上650nm以下の波長域の光を略100%の透過率で透過すると共に580nm以下及び690以上の波長域を略0%の透過率で抑制するバンドパスフィルターの透過域に対応して632.8nmとされ、又はHeNeレーザ(ヘリウムネオンレーザ)の波長に対応して632.8nmとされているところ、本発明における波長λ0は、これらのものに限られない。
又、本発明の捉え方により、実施例が本発明の範囲外となる実質的な比較例となったり、比較例が本発明の範囲内である実質的な実施例となったりすることがある。同様に、下記の参考例は本発明の範囲内である実質的な実施例となったり本発明の範囲外となる実質的な比較例となったりする。
Next, examples of the present invention will be described.
However, the examples do not limit the scope of the present invention. In particular, the reference wavelength λ 0 of the optical absence layer in the embodiment is 1064 nm or 610 nm corresponding to the wavelength of a YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser (Nd: YAG laser) to which neodymium Nd is added. 632.8 nm corresponding to the transmission region of a bandpass filter that transmits light in the wavelength region of 650 nm or less with a transmittance of approximately 100% and suppresses the wavelength region of 580 nm or less and 690 or more with a transmittance of approximately 0%. Or 632.8 nm corresponding to the wavelength of the HeNe laser (helium neon laser), the wavelength λ 0 in the present invention is not limited to these.
Further, depending on the way of understanding the present invention, the embodiment may become a substantial comparative example that falls outside the scope of the present invention, or the comparative example may become a substantial embodiment that falls within the scope of the present invention. . Similarly, the following reference examples may be substantial examples that are within the scope of the present invention, or may be substantial comparative examples that are outside the scope of the present invention.
[実施例1]
本発明の実施例1は、半径l=15mm(ミリメートル),板厚b=3mmの円形である合成石英製の基板2の第1面3に、波長λ0=632.8nmを基準としてλ/4積層ミラーとなるように光学多層膜4が形成され、更に基板2の第2面5に、その光学多層膜4の応力による基板2の反り(第1の反りδ1)を補正して全体の反りδを略0とするための反り補正膜6が形成されたものである。
光学多層膜4は、高屈折率材料がTa2O5であり、低屈折率材料がSiO2であって、最も基板2側の層を低屈折率層として全25層が交互に積層された膜である。光学多層膜4は、低屈折率材料と高屈折率材料とを交互に蒸着することで形成される。光学多層膜4の合計物理膜厚は3.9μm(マイクロメートル)であり、全体としての膜応力(MPa,メガパスカル)と物理膜厚との積は、約1580MPa・μmである。光学多層膜4は、HeNeレーザーを反射率99.9%で反射するレーザー用ミラー膜である。光学多層膜4は、基板2へかような膜応力と物理膜厚との積に応じた圧縮応力を及ぼし(図1(a)参照)、反り補正膜6の付与前において、基板2を光学多層膜4側に凸に反らせる。
反り補正膜6は、波長λ0=632.8nmに係るTa2O5の光学的不在層及びSiO2の光学的不在層の少なくとも一方が含まれるように形成される。Ta2O5の光学的不在層の光学膜厚は、λ0/4となる光学膜厚(Hとする)を単位として、qHH(qH=0,2,4,・・・)となり、SiO2の光学的不在層の光学膜厚は、λ0/4となる光学膜厚(Lとする)を単位として、qLL(qL=0,2,4,・・・)となる。
[Example 1]
In Example 1 of the present invention, a
In the
The
図2は、実施例1等における各種膜の応力についてのグラフであり、図3は、実施例1等における光学製品1の全体の反りδについてのグラフである。
図2に示されるように、反り補正膜6に関するTa2O5の光学的不在層においてqHが増えていくと、その光学的不在層の物理膜厚(横軸)が増加し、膜応力と物理膜厚の積(縦軸)が比例的に増加する。同様に、SiO2の光学的不在層においてqLが増えていくと、その光学的不在層の物理膜厚が増加し、膜応力と物理膜厚の積が比例的に増加する。
これらの光学的不在層を反り補正膜6の要素としていくと、図2に示されるように反り補正膜6の応力が増加し、図3に示されるように、qH=0の場合においてqL=16で最も補正後の全体の反りδ(縦軸)が0に近づき、qL=18以上で反り補正膜6の応力と膜厚の積が光学多層膜4の応力と膜厚の積を上回り、反り補正膜6による補正が過剰となって、基板2が反り補正膜6側に凸になる(図1(c)参照)。他方、qL=0の場合においてqH=52で補正後の全体の反りδ(縦軸)が略0となり、qH=54以上で反り補正膜6による補正が過剰となる(図1(c)参照)。
従って、初期の反りδ0=0(上述の[数2]参照)とすれば、反り補正膜6は、qH=0,qL=16であるSiO2の光学的不在層から成るものとされても良いし、qL=0,qH=52であるTa2O5の光学的不在層から成るものとされても良い。あるいは、反り補正膜6は、それぞれの応力及び膜厚の積の合計が光学多層膜4の応力及び膜厚の積と釣り合うようにして、SiO2の光学的不在層とTa2O5の光学的不在層とから成るものとされても良い。かような反り補正膜6として、例えば、(qL,qH)=(10,22),(14,10),(16,4)の何れかの場合が挙げられる。
FIG. 2 is a graph for the stress of various films in Example 1 and the like, and FIG. 3 is a graph for the overall warp δ of the
As shown in FIG. 2, when q H increases in the optical absence layer of Ta 2 O 5 related to the
When these optically absent layers are used as elements of the
Therefore, if the initial warpage δ 0 = 0 (see the above [Equation 2]), the
又、図2において、3種の参考例として、光学多層膜4が反射率66%,95%,99%であるミラー膜(66%のものはハーフミラー膜)である場合(順に参考例1〜3とする)について示されている。これらの光学多層膜4は、全層数及び全物理膜厚を除いて何れも実施例1と同様な膜構成を有しており、全層数は順に7,13,19であって、全物理膜厚は1.1μm,2.0μm,3.0μmである。
これらの参考例1〜3においても、反り補正膜6は実施例1と同様に形成される。例えば、光学多層膜4が66%ハーフミラー膜である参考例1の場合、反り補正膜6は、全体の反りδを0に近づけるため、(qL,qH)=(0,16),(4,2)の何れかの光学的不在層を含むものとされる。同様に、光学多層膜4が95%ミラー膜である参考例2の場合、反り補正膜6は(qL,qH)=(8,2)の光学的不在層を含むものとされ、光学多層膜4が99%ミラー膜である参考例3の場合、反り補正膜6は(qL,qH)=(12,4)の光学的不在層を含むものとされる。
Further, in FIG. 2, as three types of reference examples, the
In these reference examples 1 to 3, the
更に、実施例1において基板2の板厚bのみ変更した2種の参考例(板厚b=1mm,5mm、順に参考例4,5とする)及び実施例1に係る、SiO2の光学的不在層でのqLを変化させた場合の光学製品1の全体の反りδについてのグラフが、図4に示される。
これらの参考例4,5及び実施例1において、qLが1増加した場合の光学製品1の全体の反りδの変化分をΔδとすると、Δδは、上記[数2]より、次の[数3]となる。
Furthermore, the optical reference of SiO 2 according to two reference examples (thickness b = 1 mm, 5 mm, sequentially referred to as Reference Examples 4 and 5) and Example 1 in which only the thickness b of the
In Reference Examples 4 and 5 and Example 1, when ΔL is a change in the overall warp δ of the
[数3]によれば、基板2の板厚bが大きいほどΔδが小さくなり、板厚bが大きく調整されれば、光学的不在層に係るqLが離散的であっても、全体の反りδはより高精度で0に近づけ易くなる。よって、参考例5,実施例1,参考例4の順で、全体の反りδが0に近づけ易い。
又、[数3]によれば、基板2の半径lが小さいほどΔδが小さくなり、半径lが小さく調整されれば、光学的不在層に係るqLが離散的であっても、全体の反りδはより高精度で0に近づけ易くなる。
これらのことは、反り補正膜6がTa2O5の光学的不在層を含む場合、及びこれらの光学的不在層が併用される場合にも当てはまる。
According to [Equation 3], Δδ decreases as the plate thickness b of the
Further, according to [Equation 3], as the radius l of the
These also apply when the
[実施例2−1〜2−9]
本発明の実施例2に係る反り補正膜6は、光学製品1がNd:YAGレーザーのミラーとなることを想定して波長λ0=1064nmとされており、反射防止機能を具備している。又、基板2は光学ガラスBK7製であって、その屈折率は1.52である。
かような反り補正膜6は、高屈折率層HがTa2O5製であり、低屈折率層LがSiO2製であって、最も基板2側の層を低屈折率層Lとして全3層が交互に積層された反射防止膜(L/H/L)をベース(参考例6)とし、これにTa2O5の光学的不在層及びSiO2の光学的不在層の少なくとも一方が適宜挿入されて構成される。
参考例6は、基板に接する低屈折率層Lの光学膜厚が2であり、その隣の高屈折率層Hの同光学膜厚が2.40であり、その隣(空気に接する最外層)の低屈折率層Lの同光学膜厚が1.28である。尚、低屈折率層L(SiO2)の屈折率は1.48であり、高屈折率層H(Ta2O5)の屈折率は2.09であり、空気の屈折率は1.00である。
従って、反り補正膜6の光学膜厚の設計は、i,j,kを何れも0以上の整数として、順に次のように表すことができる。反り補正膜6の設計の記載において、“L”は低屈折率層であることを示すために付与され、“H”は高屈折率層であることを示すために付与され、以下同様である。
基板;(2+2i)L;(2.40+2j)H;(1.28+2k)L
[Examples 2-1 to 2-9]
The
In such a
In Reference Example 6, the optical film thickness of the low refractive index layer L in contact with the substrate is 2, the optical film thickness of the adjacent high refractive index layer H is 2.40, and the next (outermost layer in contact with air) ) Of the low refractive index layer L is 1.28. The refractive index of the low refractive index layer L (SiO 2 ) is 1.48, the refractive index of the high refractive index layer H (Ta 2 O 5 ) is 2.09, and the refractive index of air is 1.00. It is.
Therefore, the design of the optical film thickness of the
Substrate; (2 + 2i) L; (2.40 + 2j) H; (1.28 + 2k) L
ここで、(i,j,k)=(0,0,0)であれば、反り補正膜6は参考例6となる。
又、(i,j,k)=(1,0,0)では、基板2に接する低屈折率層Lの光学膜厚のみが、SiO2の光学的不在層の挿入により、2L増加したものとなる(実施例2−1)。
同様に、(i,j,k)=(0,1,0),(0,0,1),(2,0,0),(0,2,0),(0,0,2),(1,1,0),(0,1,1),(1,0,1)となる反り補正膜6は、順に実施例2−2〜2−9とされる。
Here, if (i, j, k) = (0, 0, 0), the
In (i, j, k) = (1, 0, 0), only the optical film thickness of the low refractive index layer L in contact with the
Similarly, (i, j, k) = (0, 1, 0), (0, 0, 1), (2, 0, 0), (0, 2, 0), (0, 0, 2) , (1, 1, 0), (0, 1, 1), (1, 0, 1) are
SiO2の膜応力σL2は529.2MPaであり、Ta2O5の膜応力σH2は243.5MPaである。更に、低屈折率層Lの物理膜厚はその光学膜厚に比例し、高屈折率層Hの物理膜厚はその光学膜厚に比例する。よって、参考例6,実施例2−1〜2−9における反り補正膜6の物理膜厚と膜応力との積は、次の[表1]で示される通りとなる。
従って、Nd:YAGレーザーの反射のために付与される光学多層膜4における物理膜厚と膜応力との積に応じて、実施例2−1〜2−9(あるいは他のi,j,kの組み合わせ)を選択することができる。
The film stress σ L2 of SiO 2 is 529.2 MPa, and the film stress σ H2 of Ta 2 O 5 is 243.5 MPa. Furthermore, the physical film thickness of the low refractive index layer L is proportional to the optical film thickness, and the physical film thickness of the high refractive index layer H is proportional to the optical film thickness. Therefore, the product of the physical film thickness and the film stress of the
Therefore, according to the product of the physical film thickness and the film stress in the
又、図5に示されるように、実施例2−1〜2−9は、反射防止性能を呈する参考例6に光学的不在層が付加されたものであるため、何れも参考例6と同様の反射防止機能を備えており、波長λ0=1064nmにおける片面反射率(入射角Angle Of Incidence(AOI)=0°)は、何れも略0である。
参考例6,実施例2−1〜2−9のように、波長λ0=1064nmにおいて反射防止機能を有すると、Nd:YAGレーザー用のミラーにおいて、次のような迷光防止効果をもたらす。
即ち、100%完全にNd:YAGレーザーを反射する光学多層膜4は現状あり得ず、光学多層膜4において例えば0.1%程度の僅かな透過光が発生する。その透過光は基板2も透過して反り補正膜6に至る。ここで、反り補正膜6が反射防止機能を備えないとすると、当該透過光は反り補正膜6により基板2側に反射され、光学多層膜4で反射されるNd:YAGレーザー側に迷い込んでしまう(迷光)。これに対し、参考例6,実施例2−1〜2−9の反り補正膜6は、反射防止機能を備えているため、当該透過光は反射されずに反り補正膜6も透過することとなり、Nd:YAGレーザー側に進まず、迷光とはならないのである。
尚、光学多層膜4がレーザーの反射と透過によりレーザーを2つの光路とするためのハーフミラー膜である場合、反り補正膜6が反射防止機能を有すれば、迷光の防止に加え、レーザーの透過光量の確保も行える。
又、光学多層膜4がYb:YAGレーザーの励起光(波長969nm)を透過して発振光(波長域1020nm以上1040nm以下)を反射するためのダイクロイックミラー膜である場合、反り補正膜6において波長969nmにおける反射防止機能が付与されていれば、迷光の防止に加え、励起光の透過光量の確保も行える。
Further, as shown in FIG. 5, Examples 2-1 to 2-9 are the same as Reference Example 6 because an optical absence layer is added to Reference Example 6 that exhibits antireflection performance. The single-sided reflectance (incident angle Angle Of Incidence (AOI) = 0 °) at the wavelength λ 0 = 1064 nm is almost zero.
As in Reference Example 6 and Examples 2-1 to 2-9, when the antireflection function is provided at the wavelength λ 0 = 1064 nm, the following stray light prevention effect is brought about in the mirror for the Nd: YAG laser.
That is, there is no
When the
When the
[実施例3−1〜3−13]
本発明の実施例3に係る反り補正膜6は、光学製品1がNd:YAGレーザーのミラーとなることを想定して波長λ0=1064nmとされており、反射防止機能を具備している。又、基板2はサファイア製であって、その屈折率は1.76である。
かような反り補正膜6は、高屈折率層HがTa2O5製であり、低屈折率層LがSiO2製であって、最も基板2側の層を高屈折率層Hとして全2層が交互に積層された反射防止膜(H/L)をベース(参考例7)とし、その基板2と高屈折率層Hとの間にSiO2の光学的不在層が適宜挿入されて構成される。
参考例7は、基板2に接する高屈折率層Hの光学膜厚が0.495Hであり、その隣(空気に接する最外層)の低屈折率層Lの同光学膜厚が1.142Lである。
従って、反り補正膜6の光学膜厚は、qを0又は偶数として、順に次のように表すことができる。
基板;qL;0.495H;1.142L
[Examples 3-1 to 3-13]
The
In such a
In Reference Example 7, the optical film thickness of the high refractive index layer H in contact with the
Therefore, the optical film thickness of the
Substrate; qL; 0.495H; 1.142L
ここで、q=0であれば、反り補正膜6は参考例7となり、このときのみ基板2に高屈折率層Hが接する全2層となる。
又、q=2では、基板に接する低屈折率層Lの光学膜厚が、SiO2の光学的不在層の挿入により、2Lとなる(実施例3−1)。
同様に、q=4,6,8,10,12,14,16,18,20,30,34,40となる反り補正膜6は、順に実施例3−2〜3−13とされる。
Here, if q = 0, the
When q = 2, the optical film thickness of the low refractive index layer L in contact with the substrate becomes 2L due to the insertion of the optically absent layer of SiO 2 (Example 3-1).
Similarly, the
参考例7,実施例3−1〜3−13における反り補正膜6の物理膜厚と膜応力との積は、次の[表2]で示される通りとなる。
従って、Nd:YAGレーザーの反射のために付与される光学多層膜4における物理膜厚と膜応力との積に応じて、実施例3−1〜3−13(あるいは他のqの値)を選択することができる。
The product of the physical film thickness and the film stress of the
Therefore, according to the product of the physical film thickness and the film stress in the
又、図6に示されるように、実施例3−1〜3−13は、反射防止性能を呈する参考例7に光学的不在層が付加されたものであるため、何れも反射防止機能を備えており、波長λ0=1064nmにおける片面反射率(AOI=0°)は、何れも略0である。
参考例7,実施例3−1〜3−13のように、波長λ0=1064nmにおいて反射防止機能を有すると、光学製品1としてのNd:YAGレーザー用のミラーは、迷光防止効果を奏する。
Further, as shown in FIG. 6, each of Examples 3-1 to 3-13 has an antireflection function because an optical absence layer is added to Reference Example 7 that exhibits antireflection performance. The single-sided reflectance (AOI = 0 °) at the wavelength λ 0 = 1064 nm is substantially zero.
As in Reference Example 7 and Examples 3-1 to 3-13, when having an antireflection function at the wavelength λ 0 = 1064 nm, the mirror for the Nd: YAG laser as the
[実施例4−1〜4−8]
本発明の実施例4に係る反り補正膜6は、光学製品1がNd:YAGレーザーのミラーとなることを想定して波長λ0=1064nmとされており、反射防止機能を具備している。又、基板2はサファイア製であって、その屈折率は1.76である。
かような反り補正膜6は、高屈折率層HがTa2O5製であり、低屈折率層LがSiO2製であって、最も基板2側の層を低屈折率層Lとして全7層が交互に積層された反射防止膜をベース(参考例8)とし、その基板2に隣接する低屈折率層LにSiO2の光学的不在層が適宜挿入(除去)されて構成される。
参考例8は、基板に接する低屈折率層Lの光学膜厚が8.281Lであり、更に各層の光学膜厚が、順に2.258H,10.530L,2.153H,10.086L,0.418H,1.225Lである。
従って、反り補正膜6の光学膜厚は、q’を0又は8以下の偶数若しくは−8以上の負の偶数として、順に次のように表すことができる。
基板;(8.281+q’)L;2.258H;10.530L;2.153H;10.086L;0.418H;1.225L
[Examples 4-1 to 4-8]
The
In such a
In Reference Example 8, the optical film thickness of the low refractive index layer L in contact with the substrate is 8.281 L, and the optical film thickness of each layer is 2.258H, 10.530L, 2.153H, 10.086L, 0 in order. 418H, 1.225L.
Accordingly, the optical film thickness of the
Substrate; (8.281 + q ′) L; 2.258H; 10.530L; 2.153H; 10.086L; 0.418H; 1.225L
ここで、q’=−8であれば、反り補正膜6は、基板に接する低屈折率層Lにおいて最も厚い光学的不在層が除去された状態となり、基板に接する低屈折率層Lの光学膜厚が最も薄い状態となる(実施例4−1)。
同様に、q’=−6,−4,−2となる反り補正膜6は、順に実施例4−2〜4−4とされる。
又、q’=0であれば、反り補正膜6は参考例8となる。
同様に、q’=2,4,6,8となる反り補正膜6は、順に実施例4−5〜4−8とされる。
Here, if q ′ = − 8, the
Similarly, the
Further, when q ′ = 0, the
Similarly, the
参考例8,実施例4−1〜4−8における反り補正膜6の物理膜厚と膜応力との積は、次の[表3]で示される通りとなる。
従って、Nd:YAGレーザーの反射のために付与される光学多層膜4における物理膜厚と膜応力との積に応じて、実施例4−1〜4−8(あるいは10以上の偶数である他のq’の値)を選択することができる。
The product of the physical film thickness and the film stress of the
Therefore, according to the product of the physical film thickness and the film stress in the
又、図7に示されるように、実施例4−1〜4−8は、反射防止性能を呈する参考例8に光学的不在層が付加(除去)されたものであるため、何れも反射防止機能を備えており、波長λ0=1064nmにおける片面反射率(AOI=0°)は、何れも略0である。
参考例8,実施例4−1〜4−8のように、波長λ0=1064nmにおいて反射防止機能を有すると、光学製品1としてのNd:YAGレーザー用のミラーは、迷光防止効果を奏する。
Further, as shown in FIG. 7, Examples 4-1 to 4-8 are obtained by adding (removing) an optical absence layer to Reference Example 8 exhibiting antireflection performance. The single-sided reflectance (AOI = 0 °) at the wavelength λ 0 = 1064 nm is substantially zero.
As in Reference Example 8 and Examples 4-1 to 4-8, when having an antireflection function at the wavelength λ 0 = 1064 nm, the mirror for the Nd: YAG laser as the
[実施例5−1〜5−13]
本発明の実施例5に係る反り補正膜6は、光学製品1がNd:YAGレーザーのミラー(AOI=45°,p偏光)となることを想定して波長λ0=1064nmとされており、反射防止機能を具備している。又、基板2はサファイア製であって、その屈折率は1.76である。
かような反り補正膜6は、高屈折率層HがTa2O5製であり、低屈折率層LがSiO2製であって、最も基板2側の層を高屈折率層Hとして全2層が交互に積層された反射防止膜(H/L)をベース(参考例9)とし、その基板2と高屈折率層Hとの間にSiO2の光学的不在層が適宜挿入されて構成される。
参考例9は、基板に接する高屈折率層Hの光学膜厚が2.328Hであり、その隣(空気に接する最外層)の低屈折率層Lの同光学膜厚が1.315Lである。
従って、反り補正膜6の光学膜厚は、qを0又は偶数として、順に次のように表すことができる。実施例5では、AOI=45°を中心とするミラーの使用が想定され、反り補正膜6に入射する光の反り補正膜6内での光路がAOI=0°の場合と比べて増加することから、光学膜厚を調整する係数1/cosθLがかかる。ここで、θL=sin−1(sin45°/nL2)であり、nL2は反り補正膜6における低屈折率材料(SiO2)の光学的不在層の屈折率(1.48)である。
基板;(q/cosθL)L;2.328H;1.315L
[Examples 5-1 to 5-13]
The
In such a
In Reference Example 9, the optical film thickness of the high refractive index layer H in contact with the substrate is 2.328H, and the optical film thickness of the low refractive index layer L adjacent thereto (the outermost layer in contact with air) is 1.315L. .
Therefore, the optical film thickness of the
Substrate; (q / cos θ L ) L; 2.328H; 1.315L
ここで、q=0であれば、反り補正膜6は参考例9となり、このときのみ基板2に高屈折率層Hが接する全2層となる。
又、q=2では、基板に接する低屈折率層Lの光学膜厚が、SiO2の光学的不在層の挿入により、2/cosθLLとなる(実施例5−1)。
同様に、q=4,6,8,10,12,14,16,18,20,30,34,40となる反り補正膜6は、順に実施例5−2〜5−13とされる。
Here, if q = 0, the
When q = 2, the optical film thickness of the low refractive index layer L in contact with the substrate becomes 2 / cos θ L L due to the insertion of the optically absent layer of SiO 2 (Example 5-1).
Similarly, the
参考例9,実施例5−1〜5−13における反り補正膜6の物理膜厚と膜応力との積は、次の[表4]で示される通りとなる。
従って、Nd:YAGレーザーのAOI=45°を中心とした反射のために付与される光学多層膜4における物理膜厚と膜応力との積に応じて、実施例5−1〜5−13(あるいは他のqの値)を選択することができる。
The product of the physical film thickness and the film stress of the
Therefore, according to the product of the physical film thickness and the film stress in the
又、図8に示されるように、実施例5−1〜5−13は、AOI=45°を中心として少なくとも波長λ0=1064nmで反射防止性能を呈する参考例9に光学的不在層が付加されたものであるため、何れも反射防止機能を備えており、波長λ0=1064nmにおける片面反射率(AOI=45°,p偏光)は、何れも略0である。
参考例9,実施例5−1〜5−13のように反射防止機能を有すると、光学製品1としてのNd:YAGレーザー用のミラーは、迷光防止効果を奏する。
Further, as shown in FIG. 8, in Examples 5-1 to 5-13, an optical absence layer is added to Reference Example 9 which exhibits antireflection performance at least at a wavelength λ 0 = 1064 nm centering on AOI = 45 °. Therefore, each has an antireflection function, and the single-sided reflectance (AOI = 45 °, p-polarized light) at the wavelength λ 0 = 1064 nm is almost zero.
When having an antireflection function as in Reference Example 9 and Examples 5-1 to 5-13, the mirror for the Nd: YAG laser as the
[実施例6−1〜6−5]
本発明の実施例6に係る光学製品1は、610nm以上650nm以下の波長域の光を略100%の透過率で透過すると共に580nm以下及び690nm以上の波長域を略0%の透過率で抑制するバンドパスフィルターである。
実施例6の基板2は、光学ガラスBK7製であって、その屈折率は1.52である。
[Examples 6-1 to 6-5]
The
The
実施例6における光学多層膜4は、第1所定波長(650nm)を超える波長域における光の透過率が抑制されて当該第1所定波長以下の波長域における光を比較的に多く透過するショートウェーブパスフィルター膜である。光学多層膜4は、設計中心波長λ1=770nmにおいて設計されている。
光学多層膜4は、高屈折率層HがTa2O5製であり、低屈折率層LがSiO2製であって、最も基板2側の層を高屈折率層Hとして全32層が交互に積層されたものである。光学多層膜4における各層の光学膜厚は、次の[表5]に示される通りである。
The
In the
他方、実施例6に係る反り補正膜6は、第2所定波長(610nm)以下の波長域における光の透過率が抑制されて当該第2所定波長より大きい波長域における光を比較的に多く透過するロングウェーブパスフィルター膜としての機能も有する。反り補正膜6は、設計中心波長λ2=545nmにおいて設計されている。
かような反り補正膜6は、高屈折率層HがTa2O5製であり、低屈折率層LがSiO2製であって、最も基板2側の層を高屈折率層Hとして全32層が交互に積層された膜をベース(参考例10)とする。参考例10における各層の光学膜厚は、次の[表6]に示される通りである。
On the other hand, the
In such a
反り補正膜6は、参考例10における基板2に隣接する高屈折率層Hと基板2との間に、不在波長λ0=632.8nmに係るSiO2の光学的不在層が適宜挿入(除去)されて構成される。不在波長λ0は、上記の第2所定波長以上で第1所定波長以下である範囲内に入っている。当該光学的不在層の光学膜厚は、qを0又は偶数とすると、次の[数4]で表される。ここで、nL1は光学多層膜4の低屈折率材料(SiO2)における屈折率(1.486)であり、nL2は反り補正膜6の低屈折率材料(SiO2)における屈折率(1.490)である。
In the
ここで、q=0であれば、反り補正膜6は参考例10となり、このときのみ基板2に高屈折率層Hが接する全32層となる。
又、q=2では、基板2に接する低屈折率層Lの光学膜厚が、SiO2の光学的不在層の挿入により、2{(λ2/nL2)/(λ0/nL1)}Lとなる(実施例6−1)。
同様に、q=4,6,8,10となる反り補正膜6は、順に実施例6−2〜6−5とされる。
実施例6−1〜6−5の反り補正膜6は、全33層となる。
Here, if q = 0, the
When q = 2, the optical film thickness of the low refractive index layer L in contact with the
Similarly, the
The
参考例10,実施例6−1〜6−5における反り補正膜6の物理膜厚と膜応力との積は、次の[表7]で示される通りとなる。
従って、ショートウェーブパスフィルターである光学多層膜4における物理膜厚と膜応力との積に応じて、実施例6−1〜6−5(あるいは他のqの値)を選択することができる。実施例6では、光学多層膜4における膜厚及び応力の積が1356.8MPa・μmであるため、初期の反りδ0=0である場合、実施例6−3(膜厚及び応力の積=1345.7MPa・μm)が最も近いものとなって基板2ないし光学製品1が平らとなり、参考例10及び実施例6−1〜6−2は実施例6−3に比べて光学多層膜4側に凸に反り、実施例6−4〜6−5は実施例6−3に比べて反り補正膜6側に凸に反る。
The product of the physical film thickness and the film stress of the
Therefore, Examples 6-1 to 6-5 (or other values of q) can be selected according to the product of the physical film thickness and the film stress in the
又、図9及び図10に示されるように、実施例6−1〜6−5は、ロングウェーブパスフィルター性能を呈する参考例10に光学的不在層が付加されたものであるため、何れもロングウェーブパスフィルター機能を備えており、波長λ0=632.8nmにおける透過率(AOI=0°)は、何れも略99%である。尚、波長λ0の隣接域(610nm以上650nm以下)においても、実施例6−1〜6−5の透過率は、参考例10と同様に、99%程度で維持されている。
参考例10,実施例6−1〜6−5のようにロングウェーブパスフィルター機能を有する反り補正膜6が、ショートウェーブパスフィルター機能を有する光学多層膜4と組み合わせられると、光学製品1がバンドパスフィルターとなる。
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, each of Examples 6-1 to 6-5 is obtained by adding an optical absence layer to Reference Example 10 exhibiting long wave pass filter performance. A long wave pass filter function is provided, and the transmittance (AOI = 0 °) at the wavelength λ 0 = 632.8 nm is approximately 99%. In the adjacent region of wavelength λ 0 (610 nm or more and 650 nm or less), the transmittances of Examples 6-1 to 6-5 are maintained at about 99% as in Reference Example 10.
When the
[実施例7−1〜7−5]
本発明の実施例7に係る光学製品1は、光学的不在層の挿入位置を除き、実施例6と同様に成る。
実施例7では、低屈折率材料(SiO2)の光学的不在層が、参考例10の最も空気側の低屈折率層L(最外層)の上に、上記[数4]で表される光学膜厚で挿入される。従って、実施例7では、最外層の低屈折率層Lの光学膜厚は、[1.756+q{(λ2/nL2)/(λ0/nL1)}]Lとなる(次の[数5]参照)。
[Examples 7-1 to 7-5]
The
In Example 7, the optical absence layer of the low refractive index material (SiO 2 ) is expressed by the above [Equation 4] on the low refractive index layer L (outermost layer) on the most air side of Reference Example 10. Inserted with optical film thickness. Therefore, in Example 7, the optical film thickness of the outermost low refractive index layer L is [1.756 + q {(λ 2 / n L2 ) / (λ 0 / n L1 )}] L (the following [ (See Equation 5]).
q=2では、参考例10に対して付加される低屈折率層Lの光学膜厚が、SiO2の光学的不在層の挿入により、2{(λ2/nL2)/(λ0/nL1)}Lとなる(実施例7−1)。
同様に、q=4,6,8,10となる反り補正膜6は、順に実施例7−2〜7−5とされる。
実施例7−1〜7−5の反り補正膜6は、参考例10と同様に、全32層となる。
When q = 2, the optical film thickness of the low refractive index layer L added to Reference Example 10 is 2 {(λ 2 / n L2 ) / (λ 0 / by insertion of the optically absent layer of SiO 2. nL1 )} L (Example 7-1).
Similarly, the
The
参考例10,実施例7−1〜7−5における反り補正膜6の物理膜厚と膜応力との積は、実施例6−1〜6−5を順に実施例7−1〜7−5に置き換えた状態の上記[表7]で示される通りとなる。
従って、ショートウェーブパスフィルターである光学多層膜4における物理膜厚と膜応力との積に応じて、実施例7−1〜7−5(あるいは他のqの値)を選択することができる。実施例7では、光学多層膜4における膜厚及び応力の積が1356.8MPa・μmであるため、初期の反りδ0=0である場合、実施例7−3(膜厚及び応力の積=1345.7MPa・μm)が最も近いものとなって基板2ないし光学製品1が平らとなり、参考例10及び実施例7−1〜7−2は実施例7−3に比べて光学多層膜4側に凸に反り、実施例7−4〜7−5は実施例7−3に比べて反り補正膜6側に凸に反る。
The product of the physical film thickness and the film stress of the
Therefore, Examples 7-1 to 7-5 (or other values of q) can be selected according to the product of the physical film thickness and the film stress in the
又、図11及び図12に示されるように、実施例7−1〜7−5は、ロングウェーブパスフィルター性能を呈する参考例10に光学的不在層が付加されたものであるため、何れもロングウェーブパスフィルター機能を備えており、波長λ0=632.8nmにおける透過率(AOI=0°)は、何れも略99%である。尚、波長λ0の隣接域(610nm以上650nm以下)においても、実施例6−1〜6−5の透過率は、97%〜99%程度で維持されている。
参考例10,実施例7−1〜7−5のようにロングウェーブパスフィルター機能を有する反り補正膜6が、ショートウェーブパスフィルター機能を有する光学多層膜4と組み合わせられると、光学製品1がバンドパスフィルターとなる。
Further, as shown in FIGS. 11 and 12, each of Examples 7-1 to 7-5 is obtained by adding an optical absence layer to Reference Example 10 exhibiting long wave pass filter performance. A long wave pass filter function is provided, and the transmittance (AOI = 0 °) at the wavelength λ 0 = 632.8 nm is approximately 99%. In the adjacent region (610 nm or more and 650 nm or less) of the wavelength λ 0 , the transmittances of Examples 6-1 to 6-5 are maintained at about 97% to 99%.
When the
[実施例8−1〜8−6]
本発明の実施例8に係る光学製品1は、1040nm以上1080nm以下の波長域の光を略100%の透過率で透過すると共に1020nm以下及び1100nm以上の波長域を略0%の透過率で抑制するバンドパスフィルターである。
実施例8の基板2は、光学ガラスBK7製であって、その屈折率は1.52である。
[Examples 8-1 to 8-6]
The
The
実施例8における光学多層膜4は、第3所定波長(1020nm)未満の波長域における光の透過率及び第4所定波長(1100nm)を超える波長域における光の透過率が何れも抑制されて当該第3所定波長以上第4所定波長以下の波長域における光を比較的に多く透過するバンドパスフィルター膜である。光学多層膜4は、設計中心波長λ1=1064nmにおいて設計されている。
光学多層膜4は、高屈折率層HがTa2O5製であり、低屈折率層LがSiO2製であって、最も基板2側の層を高屈折率層Hとして全38層が交互に積層されたものである。光学多層膜4における各層の光学膜厚は、次の[表8]に示される通りである。光学多層膜4における物理膜厚と膜応力との積は、2094.0MPa・μmである。尚、基板2側から数えて6層目,18層目,30層目の「2.000L」は、光学的不在層として形成されたものではなく、バンドパスフィルターの特性を出すために設計されたものである。
In the
In the
他方、実施例8に係る反り補正膜6は、反射防止膜としての役割も果たす。反り補正膜6は、設計中心波長λ2=1064nmにおいて設計されている。
かような反り補正膜6は、高屈折率層HがTa2O5製であり、低屈折率層LがSiO2製であって、最も基板2側の層を低屈折率層Lとして全7層が交互に積層された膜をベース(参考例11)とし、その基板2から数えて1層目,3層目,5層目における低屈折率層Lから光学的不在層が適宜除去されて構成される。
参考例11は、基板に接する低屈折率層L(1層目)の光学膜厚が8.021Lであり、以下順に光学膜厚が2.031H,10.573L,1.993H,9.649L,0.403H,1.258Lである。
従って、反り補正膜6の光学膜厚は、i’,j’を0又は負の偶数として、順に次のように表すことができる。
基板;(8.021+i’)L;2.031H;(10.573+j’)L;1.993H;9.649L;0.403H;1.258L
On the other hand, the
In such a
In Reference Example 11, the optical film thickness of the low refractive index layer L (first layer) in contact with the substrate is 8.021L, and the optical film thicknesses are 2.031H, 10.573L, 1.993H, and 9.649L in the following order. , 0.403H, 1.258L.
Accordingly, the optical film thickness of the
Substrate; (8.021 + i ′) L; 2.031H; (10.573 + j ′) L; 1.993H; 9.649L; 0.403H; 1.258L
ここで、(i’,j’)=(0,0)であれば、反り補正膜6は参考例11となる。
又、(i’,j’)=(−2,0)では、基板に接する低屈折率層Lの光学膜厚が、SiO2の光学的不在層の除去により、6.021Lとなる(実施例8−1)。
同様に、(i’,j’)=(−2,0),(−4,0),(−6,0),(−6,−2),(−6,−4)となる反り補正膜6は、順に実施例8−2〜8−6とされる。
Here, if (i ′, j ′) = (0, 0), the
Further, in (i ′, j ′) = (− 2, 0), the optical film thickness of the low refractive index layer L in contact with the substrate becomes 6.021 L by removing the optically absent layer of SiO 2 (implementation). Example 8-1).
Similarly, the warp becomes (i ′, j ′) = (− 2, 0), (−4, 0), (−6, 0), (−6, −2), (−6, −4). The
参考例11,実施例8−1〜8−6における反り補正膜6の物理膜厚と膜応力との積は、次の[表9]で示される通りとなる。
従って、バンドパスフィルターである光学多層膜4における物理膜厚と膜応力との積に応じて、実施例8−1〜8−6(あるいは他のi’,j’の値)を選択することができる。実施例8では、光学多層膜4における膜厚及び応力の積が2094.0MPa・μmであるため、初期の反りδ0=0である場合、実施例8−4,8−5(膜厚及び応力の積=2179.9MPa・μm,1989.9MPa・μm)が平坦性確保のために選択される。
基板2ないしは光学製品1が平坦になれば、光学製品1の反射光及び透過光が集光し又は拡散することが防止され、バンドパスフィルターとしての所定波長域の光の方向不変の透過を確実に行える。又、複数の光学製品1の製造時、まずウェハに光学多層膜4及び反り補正膜6が形成され、次いでウェハを切り分けて各光学製品1が得られるようにすることがある。この場合において、反り補正膜6によりウェハの反りも防止される。よって、ウェハの切断が、ウェハが反っている場合に比べて、所望の位置で確実且つ簡単に行われ、所望の形状の平坦な光学製品1が、各1回の光学多層膜4及び反り補正膜6の成膜で一度に複数得られる。
The product of the physical film thickness and the film stress of the
Therefore, Examples 8-1 to 8-6 (or other values of i ′ and j ′) are selected according to the product of the physical film thickness and the film stress in the
If the
又、図13に示されるように、実施例8−1〜8−6は、光学多層膜4がバンドパスフィルターであると共に反り補正膜6が反射防止膜である参考例11において、反り補正膜6の層から光学的不在層が除去されたものであるため、何れもバンドパスフィルター機能を備えており、波長λ0=1064nmにおける透過率(AOI=0°)は、何れも略99%である。尚、波長λ0の隣接域(1040nm以上1080nm以下)においても、実施例8−1〜8−6の透過率は、参考例11と同様に、99%程度で維持されている。
参考例11,実施例8−1〜8−6のように反射防止機能を有する反り補正膜6が、バンドパスフィルター機能を有する光学多層膜4と組み合わせられると、光学製品1は、迷光が防止され、透過光の減光が抑制されたバンドパスフィルターとなる。
参考例11,実施例8−1〜8−6では、光学多層膜4がバンドパスフィルターとされているところ、その光学多層膜4はバンドパスフィルターに代えてロングウェーブパスフィルターとされても良いし、ショートウェーブパスフィルターとされても良い。
Further, as shown in FIG. 13, the examples 8-1 to 8-6 are the same as those in the reference example 11 in which the
When the
In Reference Example 11 and Examples 8-1 to 8-6, the
尚、上記実施例等において、第2面5に形成される反り補正膜6において光学的不在層が挿入されあるいは除去されることで、第1面3に光学多層膜4を有する基板2の反りが軽減されあるいは除去されているところ、光学多層膜4において光学的不在層が挿入されあるいは除去されることで、第2面5に反り補正膜6(光学膜)を有する基板2の反りが軽減されあるいは除去されても良いし、光学多層膜4及び反り補正膜6の双方において光学的不在層が挿入されあるいは除去されることで、基板2(光学製品1)の反りが軽減されあるいは除去されても良い。
又、反り補正膜6において、光学的不在層が複数箇所(例えば基板2との間及び最外層の上)において挿入又は除去されても良いし、光学的不在層の挿入と除去とが併用されても良い。この点、光学多層膜4においても、同様である。
更に、光学多層膜4の全層数は上記実施例等のものに限定されず、1層であっても良いし(単層膜)、より多くの層数であっても良い。光学多層膜4における低屈折率材料及び高屈折率材料の少なくとも一方についても、上記実施例等のものに限定されないし、3種以上の材料が用いられても良い。このことは、反り補正膜6についても同様である。又、反り補正膜6において、光学多層膜4と異なる材料が用いられても良い。
In the above-described embodiment, the warp of the
Further, in the
Further, the total number of layers of the
1・・光学製品、2・・基板、3・・(基板の)第1面、4・・光学多層膜(第1膜)、5・・(基板の)第2面、6・・反り補正膜(第2膜)。
1..
Claims (7)
前記基板の第1面に形成された第1膜と、
前記基板の第2面に形成された第2膜と、
を備えており、
前記第1膜及び前記第2膜の少なくとも一方は、光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成されており、前記第1膜の応力と前記第2膜の応力とが、当該挿入及び除去の少なくとも一方がなされる前に比べて、より釣り合うように調整されている
ことを特徴とする光学製品。 A substrate,
A first film formed on the first surface of the substrate;
A second film formed on the second surface of the substrate;
With
At least one of the first film and the second film is formed in a state where at least one of insertion and removal of the optical absence layer is performed, and the stress of the first film and the stress of the second film are An optical product characterized in that the optical product is adjusted to be more balanced than before at least one of the insertion and removal.
前記第2膜は、前記光学的不在層の挿入及び除去の少なくとも一方がなされた状態で形成された反り補正膜である
ことを特徴とする請求項1に記載の光学製品。 The first film is an optical multilayer film including a high refractive index layer and a low refractive index layer,
The optical product according to claim 1, wherein the second film is a warp correction film formed in a state where at least one of insertion and removal of the optical absence layer is performed.
ことを特徴とするミラー。 3. The mirror according to claim 1, wherein the first film according to claim 1 is a mirror film that reflects light having a wavelength of [lambda] 0 related to the optical absence layer.
ことを特徴とする請求項3に記載のミラー。 The second film includes an antireflective function by including a high refractive index layer and a low refractive index layer, and at least one of insertion and removal of the optical absence layer is performed. 4. The mirror according to claim 3, wherein the mirror is a film.
前記第2所定波長以下、又は前記第1所定波長以上の範囲内に、前記第2膜における前記光学的不在層に係る波長λ2が入っている
ことを特徴とするフィルター。 In one of the first film and the second film according to claim 1 or 2, the transmittance of light in a wavelength region exceeding a first predetermined wavelength is suppressed, and a wavelength region of the first predetermined wavelength or less is suppressed. It is a short wave pass filter film that transmits a relatively large amount of light, and the other is less than the second predetermined wavelength that is smaller than the first predetermined wavelength and has a light transmittance that is greater than the second predetermined wavelength. It is a long wave pass filter film that transmits a relatively large amount of light in the wavelength range,
Said second predetermined wavelength or less, or the in the first predetermined wavelength or range, the filter being characterized in that when the wavelength lambda 2 is entered according to said optical absence layer in the second layer.
ことを特徴とするフィルター。 The first film according to claim 1 or 2 is a short wave pass filter film, a long wave pass filter film, or a band pass filter film that transmits light having a wavelength λ 0 related to the optical absence layer. A filter characterized by
ことを特徴とする請求項6に記載のフィルター。 The second film includes an antireflective function by including a high refractive index layer and a low refractive index layer, and at least one of insertion and removal of the optical absence layer is performed. The filter according to claim 6, wherein the filter is a membrane.
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