JP3353948B2 - Beam splitter - Google Patents

Beam splitter

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JP3353948B2
JP3353948B2 JP14018693A JP14018693A JP3353948B2 JP 3353948 B2 JP3353948 B2 JP 3353948B2 JP 14018693 A JP14018693 A JP 14018693A JP 14018693 A JP14018693 A JP 14018693A JP 3353948 B2 JP3353948 B2 JP 3353948B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ビームスプリッターに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam splitter.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、樹脂製の光学部品は、ガラス製
の光学部品と比較して複雑形状化、低コスト化及び軽量
化を図ることができ、複雑な形状の光学部品の成形など
ではガラス製のものよりも加工し易いという利点を有し
ている。このため、近年、レンズやミラー、プリズム等
の光学部品を素材として樹脂製部品を用いる頻度が高く
なっている。しかしながら、樹脂製のビームスプリッタ
ーは、これまであまり使用されていない。
2. Description of the Related Art In general, resin optical parts can be made more complicated, lower in cost and lighter in weight than glass optical parts. It has the advantage that it is easier to process than those made of. For this reason, in recent years, the frequency of using resin parts using optical parts such as lenses, mirrors, and prisms as materials is increasing. However, resin-made beam splitters have not been used so far.

【0003】一方、ガラス製のビームスプリッターとし
ては、従来からの多くの提案がなされており、例えば、
特開昭60−28603号公報には、ガラス製の基板
(プリズム)側から第1層目にAl2 3 、第2層目に
Ag、第3層目にZrO2 、TiO2 、CeO2 、Zn
S等からなる薄膜を形成したビームスプリッターが開示
されている。
[0003] On the other hand, many conventional proposals have been made for a glass beam splitter.
JP-A-60-28603 discloses that from the glass substrate (prism) side, the first layer is Al 2 O 3 , the second layer is Ag, and the third layer is ZrO 2 , TiO 2 , CeO 2. , Zn
A beam splitter in which a thin film made of S or the like is formed is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】広い波長域にわたって
充分な特性を有するビームスプリッターを得るために
は、必ず高屈折率物質が必要となり、この高屈折率物質
としては、上記従来技術のようにZrO2 、TiO2
CeO2 、ZnS等が用いられる場合が多い。
In order to obtain a beam splitter having sufficient characteristics over a wide wavelength range, a high-refractive-index material is always required. 2 , TiO 2 ,
CeO 2 , ZnS or the like is often used.

【0005】しかしながら、樹脂製の基板を用いた場
合、ZrO2 やTiO2 等は融点が高く、通常のガラス
基板上に膜を形成する場合と同じ装置を用い、ガラス基
板と同様にセッティングする方法では、樹脂基板が蒸発
源からの輻射熱の影響に加熱され、樹脂基板の表面がダ
メージを受けて形成する膜との密着性が弱まったり、あ
るいは、光学部品にとって最も重要である面精度を劣化
させる恐れがあった。これは、特に熱に弱いアクリル樹
脂(PMMA)を基板に用いた場合に顕著である。その
対策としては、蒸発源から樹脂基板までの距離を長くし
たり、蒸発源と樹脂基板との間に遮蔽板を設けて蒸発源
からの輻射熱の影響を少なくする方法が考えられる。し
かし、上記方法はいずれも成膜装置の大幅な改造が必要
となるため、従来のガラス基板上への膜を形成するため
の装置としてそのまま使用することができないという不
具合があった。また、上記方法では、必然的に蒸着時間
が長くなり、生産性の点でも好ましくなかった。
However, when a resin substrate is used, ZrO 2 , TiO 2 and the like have a high melting point, and the same apparatus is used as in the case of forming a film on a normal glass substrate. In, the resin substrate is heated by the influence of radiant heat from the evaporation source, and the surface of the resin substrate is damaged and the adhesion with a film formed is weakened, or the surface accuracy which is most important for optical components is deteriorated. There was fear. This is particularly noticeable when a heat-sensitive acrylic resin (PMMA) is used for the substrate. As a countermeasure, a method of increasing the distance from the evaporation source to the resin substrate or providing a shielding plate between the evaporation source and the resin substrate to reduce the influence of radiant heat from the evaporation source can be considered. However, each of the above methods requires a significant modification of a film forming apparatus, and thus has a disadvantage that it cannot be used as it is as a conventional apparatus for forming a film on a glass substrate. In addition, the above method inevitably requires a longer deposition time, which is not preferable in terms of productivity.

【0006】樹脂基板を用いた場合の上記問題点は、蒸
発源からの輻射熱が低い材料を用いることにより解決で
き、かかる材料としては、上記従来技術に用いられてい
るCeO2 及びZnSを挙げることができる。しかし、
CeO2 は傷つきやすく耐湿性が低いうえに、短波長域
に大きな吸収があるという欠点がある。また、ZnSは
CeO2 よりもさらに弱く傷つきやすく、耐湿性も低く
水溶性があり、成膜後に大気中に放置すると特性が変化
してしまうという欠点がある。
The above problem in the case of using a resin substrate can be solved by using a material having a low radiant heat from the evaporation source. Examples of such a material include CeO 2 and ZnS used in the above-mentioned prior art. Can be. But,
CeO 2 is disadvantageous in that it is easily damaged, has low moisture resistance, and has large absorption in a short wavelength region. In addition, ZnS is weaker and more easily damaged than CeO 2 , has low moisture resistance, is water-soluble, and has the disadvantage that its properties change when left in the air after film formation.

【0007】さらに、ガラス基板に用いられてきた従来
の膜構成をそのまま樹脂基板に適用すると、樹脂基板は
ガラス基板と比較して膨張率が大きいために膜に大きな
応力がかかり、形成した膜にクラックが発生し易いとい
う問題点があった。
Further, when a conventional film configuration used for a glass substrate is applied to a resin substrate as it is, a large stress is applied to the film because the resin substrate has a larger expansion coefficient than the glass substrate, and the formed film has a large stress. There is a problem that cracks are easily generated.

【0008】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、基板がガラスであるか樹脂であるかにかかわら
ず、膜との密着性が高く、基板の面精度を劣化させず、
また、基板に熱によるダメージを与えることなく従来の
蒸着装置を用いて容易に成膜することができ、生産性も
良く、耐久性の優れたビームスプリッターを提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has high adhesion to a film regardless of whether the substrate is glass or resin, and does not deteriorate the surface accuracy of the substrate.
It is another object of the present invention to provide a beam splitter which can easily form a film using a conventional vapor deposition apparatus without damaging a substrate by heat, has good productivity, and has excellent durability.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明に係るビームスプリッターは、ガラスま
たは樹脂からなる基板と、前記基板上に形成されたシリ
コン酸化物の第1誘電体薄膜層と、前記第1誘電体薄膜
層上にPVD法により形成されたMoO3 およびWO3
の少なくとも一方を含む第2誘電体薄膜層と、を有する
ものである。
In order to achieve the above object, a beam splitter according to a first aspect of the present invention comprises a substrate made of glass or resin, and a first dielectric of silicon oxide formed on the substrate. A thin film layer, and MoO 3 and WO 3 formed on the first dielectric thin film layer by a PVD method.
And a second dielectric thin film layer including at least one of the following.

【0010】また、第2の発明に係るビームスプリッタ
ーは、第1の発明のビームスプリッターにおいて、前記
第1誘電体薄膜層と前記第2誘電体薄膜層を含む誘電体
薄膜層の最表層を、撥水効果を有する層としたものであ
る。
The beam splitter according to a second aspect of the present invention is the beam splitter according to the first aspect, wherein the outermost layer of the dielectric thin film layer including the first dielectric thin film layer and the second dielectric thin film layer is This is a layer having a water-repellent effect.

【0011】[0011]

【作用】すなわち、第1の発明のビームスプリッター
は、ガラス製または樹脂製の基板上の第1誘電体薄膜層
をシリコン酸化物層としているため、特にヒートサイク
ルに強く、クラックの生じないものとすることができ
る。また、第1誘電体薄膜層上の第2誘電体薄膜層をP
VD法により形成したMoO3 およびWO3 の少なくと
も一方を含む層としているため、低いエネルギーで容易
に蒸発でき、熱によるダメージを基板に与えることがな
い。第2の発明のビームスプリッターは、誘電体薄膜層
の最表層が撥水効果を有するため、極端な高湿度下でも
密着性や光学特性が劣化することのない。
In other words, the beam splitter of the first invention uses a silicon oxide layer as the first dielectric thin film layer on the glass or resin substrate, so that it is particularly resistant to heat cycles and does not cause cracks. can do. The second dielectric thin film layer on the first dielectric thin film layer is
Since the layer contains at least one of MoO 3 and WO 3 formed by the VD method, it can be easily evaporated with low energy, and does not damage the substrate due to heat. In the beam splitter of the second invention, since the outermost layer of the dielectric thin film layer has a water-repellent effect, the adhesion and the optical characteristics are not deteriorated even under extremely high humidity.

【0012】[0012]

【実施例1】まず、本発明の具体的な実施例を説明する
前に、本発明の概要を説明する。MoO3 及びWO
3 は、低いエネルギーで容易に蒸発させることができる
材料であり蒸発源からの輻射熱を低く抑えることができ
るため、熱によるダメージを基板に与えることがない。
また、従来技術に挙げられているCeO2 及びZnSよ
りも傷つきにくく、比較的耐湿性も高い。さらに、完全
に酸化した状態で成膜すれば可視光の吸収もない、その
屈折率は1.85〜2.1程度(成膜条件によって変化
する)である。したがって、MoO3 ,WO3 を高屈折
率物質として使用し、ビームスプリッターを形成するこ
とができる。
Embodiment 1 First, before describing a specific embodiment of the present invention, an outline of the present invention will be described. MoO 3 and WO
3 is a material that can be easily evaporated with low energy and can suppress the radiation heat from the evaporation source to a low level, so that the substrate is not damaged by heat.
Further, it is less susceptible to damage than CeO 2 and ZnS described in the prior art, and has relatively high moisture resistance. Further, if the film is formed in a completely oxidized state, there is no absorption of visible light, and its refractive index is about 1.85 to 2.1 (depending on the film forming conditions). Therefore, a beam splitter can be formed by using MoO 3 and WO 3 as high refractive index substances.

【0013】また、基板から第1層目をシリコン酸化物
層とし、さらに誘電体薄膜層の少なくとも1層をPVD
法(物理的蒸着法)により形成したMoO3 あるいはW
3の少なくともいずれか一方を含む層であるようにビ
ームスプリッターを構成することにより、特にヒートサ
イクルに強くクラックの生じないものとすることができ
る。これは、第1層目のシリコン酸化物層が、基板の膨
張または収縮により膜にかかる応力を緩和する作用を持
つからである。この効果については、実施例6の中で具
体的に説明する。
The first layer from the substrate is a silicon oxide layer, and at least one of the dielectric thin film layers is PVD.
3 or W formed by the physical vapor deposition method
By configuring the beam splitter so as to be a layer containing at least one of O 3 , cracks can be prevented from being particularly strong in a heat cycle. This is because the first silicon oxide layer has an effect of reducing stress applied to the film due to expansion or contraction of the substrate. This effect will be specifically described in a sixth embodiment.

【0014】また、薄膜層の最表層が撥水効果を有する
層であるようにビームスプリッターを構成することによ
り、極端な高湿度下でも密着性や光学特性が劣化するこ
とのない、特に耐湿性に優れたビームスプリッターとす
ることができる。
Further, by configuring the beam splitter so that the outermost layer of the thin film layer is a layer having a water repellent effect, adhesion and optical characteristics are not deteriorated even under extremely high humidity, And a beam splitter excellent in quality.

【0015】ここで基板とは、ガラスはもちろんのこ
と、アクリル,ポリカーボネート,アモルファスポリオ
レフィン,CR−39,エネルギー硬化型樹脂等の合成
樹脂等を含む。また、膜の形成には、真空蒸着法や、ス
パッタリング法などのPVD法を用いることができる。
Here, the substrate includes not only glass but also synthetic resin such as acrylic, polycarbonate, amorphous polyolefin, CR-39, and energy curable resin. In addition, a PVD method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method can be used for forming the film.

【0016】上記撥水効果を有する層としては、フッ素
系シリコーンオイルを含浸させた多孔質物質からオイル
成分のみを蒸発させて成膜することができ、また、フッ
素樹脂系ターゲットやフッ素ガスを用いて得られる含フ
ッ素系高分子膜、例えば、PTFE、ポリフルオロアル
キメタクリレート、ポリトリフルオロエチレン、パーフ
ルオロアルキルシラン重合体、パーフロオロアルキルア
セチレン重合体等の膜により構成できるが、その材料と
成膜方法としては、十分な撥水効果及び耐久性を有する
膜が得られるものであれば限定されない。また、層の厚
さは、光学膜の機能を担う程度に(例えば100nm)
に厚くしても良いし、光学的に影響を及ぼさない程度
(10nm〜1nm程度)のものでも良い。
The layer having the water repellent effect can be formed by evaporating only an oil component from a porous material impregnated with a fluorine-based silicone oil, and using a fluorine resin-based target or fluorine gas. Fluorine-containing polymer film obtained by the above method, for example, PTFE, polyfluoroalkyl methacrylate, polytrifluoroethylene, perfluoroalkylsilane polymer, perfluoroalkylacetylene polymer, etc. The method is not limited as long as a film having a sufficient water repellency and durability can be obtained. Further, the thickness of the layer is set to such a level as to perform the function of the optical film (for example, 100 nm).
The thickness may be as thick as possible, or may be such that it does not affect optically (about 10 nm to 1 nm).

【0017】次に、本発明の具体的な実施例を図に基づ
いて説明する。図1は、本発明の実施例1を示す構成図
である。本実施例は、屈折率n=1.52のアモルファ
スポリオレフィン樹脂からなるプラスチック基板1の表
面に、半透過膜2を設けて半透過鏡といわれるビームス
プリッターを構成した。半透過膜2は、基板1からSi
とWOを交互に13層を積層して形成し、その膜
構成は表1に示すようにした。
Next, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a semi-transmissive film 2 is provided on the surface of a plastic substrate 1 made of an amorphous polyolefin resin having a refractive index of n = 1.52 to constitute a beam splitter called a semi-transmissive mirror. The semi-permeable film 2 is made of Si
O 2 and WO 3 were alternately formed by laminating 13 layers, and the film configuration was as shown in Table 1.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】図2は、上記構成の半透過膜2を成膜する
真空蒸着装置を示す概略構成図である。10は真空チャ
ンバで、真空チャンバ10内の下方位置には抵抗加熱蒸
発源11および電子銃蒸発源12がそれぞれ配設されて
いる。13は抵抗加熱蒸発源11に取り付けた抵抗加熱
用溶融ボートで、14は電子銃蒸発源のハースである。
真空チャンバ10内の上方位置には、基板1を取付可能
にし、軸中心に回転自在の回転ドーム15が配設されて
いる。16は図示を省略した真空ポンプに接続された真
空排気管である。蒸発源から基板までの距離は約520
mmである。上記の説明からわかるように、本装置は、
従来のガラス基板上に半透過膜を形成する装置と何ら異
なる点はない。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a vacuum evaporation apparatus for forming the semi-transmissive film 2 having the above configuration. Reference numeral 10 denotes a vacuum chamber, and a resistance heating evaporation source 11 and an electron gun evaporation source 12 are provided at lower positions in the vacuum chamber 10, respectively. Reference numeral 13 denotes a melting boat for resistance heating attached to the resistance heating evaporation source 11, and reference numeral 14 denotes a hearth of an electron gun evaporation source.
At an upper position in the vacuum chamber 10, a rotating dome 15 that allows the substrate 1 to be mounted and is rotatable about an axis is provided. Reference numeral 16 denotes a vacuum exhaust pipe connected to a vacuum pump (not shown). The distance from the evaporation source to the substrate is about 520
mm. As can be seen from the above description, this device
There is no difference from a conventional apparatus for forming a semi-permeable film on a glass substrate.

【0020】次に、上記真空蒸着装置に基づいて、上記
半透過膜2を基板1上に形成する方法を説明する。回転
ドーム15にアモルファスポリオレフィン製の基板1を
固定し、真空チャンバ10の中がオイルディフュージョ
ンポンプを用いて1×10−6Torrになるまで排気
する。各SiO層は、SiOを顆粒状にしたものを
ハース14に入れて電子銃により加熱して形成した。ま
た、各WO層は、WOに少量(3wt%)のAl
を添加してペレット状に形成したものを電子銃によ
り加熱して蒸発させ、真空チャンバ10内に酸素ガスを
1×10−5Torrまで導入しながら形成した。この
とき、AlはWOと比較して大幅に蒸発圧が低
いために、WO膜中にはAlは存在しない。し
かし、Alを添加したことで、ペレットの割れを
防止して帯電を少なくし、またスプラッシュを防止する
効果が得られる。
Next, a method for forming the semi-transmissive film 2 on the substrate 1 based on the above-mentioned vacuum deposition apparatus will be described. The substrate 1 made of amorphous polyolefin is fixed to the rotating dome 15, and the inside of the vacuum chamber 10 is evacuated to 1 × 10 −6 Torr using an oil diffusion pump. Each SiO 2 layer was formed by putting SiO 2 into granules and putting it in a hearth 14 and heating it with an electron gun. In addition, each WO 3 layer contains a small amount (3 wt%) of Al 2 in WO 3.
A pellet formed by adding O 3 was heated and evaporated by an electron gun, and was formed while introducing oxygen gas into the vacuum chamber 10 up to 1 × 10 −5 Torr. In this case, Al 2 O 3 is due to the low significant evaporation pressure as compared to WO 3, during WO 3 film Al 2 O 3 is absent. However, by adding Al 2 O 3 , effects of preventing cracking of the pellets, reducing electrification, and preventing splash can be obtained.

【0021】このようにして形成した本実施例の半透過
鏡といわれるビームスプリッターによれば、その反射率
は、図3に示すように可視域全域でほぼ50%であり、
十分な光学特性を有していた。また、セロハンテープを
用いて密着性試験を行ったところ、半透過膜2の剥離は
発生せず、十分な密着性を有していることが確認され
た。
According to the beam splitter which is called a semi-transmissive mirror of this embodiment formed as described above, its reflectivity is almost 50% over the entire visible range as shown in FIG.
It had sufficient optical characteristics. Further, when an adhesion test was performed using a cellophane tape, it was confirmed that the semi-permeable membrane 2 did not peel off and had sufficient adhesion.

【0022】[0022]

【実施例2】本実施例は、上記実施例1の半透過鏡とい
われるビームスプリッターの最表面に撥水処理層を設け
て形成したもので、その膜成を表2に示す。
[Embodiment 2] In this embodiment, a water repellent treatment layer is provided on the outermost surface of the beam splitter referred to as the semi-transmissive mirror of Embodiment 1 above.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】SiO2 層及びWO2 層は実施例1と同様
の手法にて成膜し、撥水処理層は、フッ素系シリコーン
オイルを含浸させた多孔質物質を抵抗加熱用溶融ボート
13に入れて加熱することにより、含浸させたオイル成
分のみを蒸発させて形成した。その膜厚は光学的膜厚n
dで3nm程度であり、光学特性には全く影響を及ぼさ
ない程度であるが、水の濡れ角は97°であり、十分な
撥水効果を有している。
The SiO 2 layer and the WO 2 layer were formed in the same manner as in Example 1, and the water-repellent layer was formed by placing a porous material impregnated with a fluorine-based silicone oil in a melting boat 13 for resistance heating. And heated to evaporate only the impregnated oil component. The film thickness is the optical film thickness n
Although d is about 3 nm, which does not affect the optical characteristics at all, the wetting angle of water is 97 °, and has a sufficient water repellent effect.

【0025】このようにして形成した本実施例のビーム
スプリッターは、セロハンテープを用いた密着性試験に
より膜が剥離することはなく、十分な密着性を有してい
ることが確認された。さらに、温度45℃、湿度95%
の環境下で300時間放置した後に膜の密着性や光学特
性を調べたが、放置前と比較して変化はなく、十分な耐
湿性を有していることが確認された。
The thus-formed beam splitter of this example was confirmed to have sufficient adhesion without peeling off the film by an adhesion test using a cellophane tape. Furthermore, temperature 45 ° C, humidity 95%
After the film was left for 300 hours in the above environment, the adhesion and optical characteristics of the film were examined. As a result, there was no change compared to before the film was left, and it was confirmed that the film had sufficient moisture resistance.

【0026】比較のために、最表層の撥水処理層を設け
ない実施例1のサンプルを温度45℃、湿度95%の環
境に300時間放置した後にテープによる密着性試験を
行ったところ、半透過膜は剥離してしまった。したがっ
て、本実施例のように、撥水処理層を最表面に設けるこ
とで耐湿性を向上させることが分かる。
For comparison, the sample of Example 1 without the outermost water-repellent layer was left in an environment of a temperature of 45 ° C. and a humidity of 95% for 300 hours and then subjected to an adhesion test using a tape. The permeable membrane has peeled off. Therefore, it is understood that the moisture resistance is improved by providing the water-repellent treatment layer on the outermost surface as in this example.

【0027】[0027]

【実施例3】図4は、本発明の実施例3を示す構成図で
ある。本実施例は、表3に示す膜構成で図4に示すビー
ムスプリッターを形成した。すなわち、基板として屈折
率n=1.52のBK系の光学ガラスからなる三角形の
プリズム3を用い、このプリズム3の表面に実施例1と
同様の手法によってSiO層とWO層とを交互に1
3層成膜積層して膜4を形成した後、膜4の最表層上に
同一素材から成る三角形のプリズム5を接合して構成し
た。接着剤には、粘度300cpsの紫外線硬化型接着
剤を用い、10μmの厚さで接合した。
Third Embodiment FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the beam splitter shown in FIG. That is, a triangular prism 3 made of BK optical glass having a refractive index of n = 1.52 is used as a substrate, and an SiO 2 layer and a WO 3 layer are alternately formed on the surface of the prism 3 by the same method as in the first embodiment. 1 in
After the film 4 was formed by laminating three layers, a triangular prism 5 made of the same material was bonded on the outermost layer of the film 4. As the adhesive, an ultraviolet-curable adhesive having a viscosity of 300 cps was used, and joined at a thickness of 10 μm.

【0028】[0028]

【表3】 [Table 3]

【0029】本実施例のビームスプリッターは、図5に
示すような光学特性を有していた。なお、図において、
s はS偏光波の反射率を、Rp はP偏光波の反射率を
示している。
The beam splitter of this embodiment has optical characteristics as shown in FIG. In the figure,
R s is the reflectance of S-polarized light wave, R p denotes reflectance of P-polarized light wave.

【0030】[0030]

【実施例4】本実施例のビームスプリッターは、表4に
示す膜構成で構成した。すなわち、基板としてアクリル
樹脂(PMMA)製のプリズムを用い、その表面に第1
層目としてAg層を形成し、Ag層の上に第2層目とし
てWO3 層を形成した後、WO3 層上にもう1つのPM
MA製のプリズムを接合して構成した。Ag層は、Ag
製のワイヤーを切断したものをタングステン製のボート
に入れて抵抗加熱法により成膜し、WO3 層は実施例1
と同様の手法により成膜した。また、接着剤には、粘度
300cpsの紫外線硬化型接着剤を用い、10μmの
厚さで接合した。
Embodiment 4 The beam splitter of this embodiment has the film configuration shown in Table 4. That is, an acrylic resin (PMMA) prism is used as the substrate, and the first surface is formed on the surface thereof.
An Ag layer is formed as a layer, a WO 3 layer is formed as a second layer on the Ag layer, and another PM layer is formed on the WO 3 layer.
A prism made of MA was joined. The Ag layer is made of Ag
A material obtained by cutting the manufactured wire was formed by resistance heating method put in a tungsten boat, WO 3 layer Example 1
A film was formed in the same manner as described above. In addition, an ultraviolet curable adhesive having a viscosity of 300 cps was used as the adhesive, and was bonded to a thickness of 10 μm.

【0031】[0031]

【表4】 [Table 4]

【0032】本実施例のビームスプリッターは、図6に
示すような光学特性を有していた。なお、図において、
Tsは、S偏光波の透過率を、TはP偏光波の透過率
を示している。本実施例では、特に熱に弱いPMMA樹
脂を基板に用いたが、基板に面精度の劣化やその他熱に
よるダメージは全く生じなかった。
The beam splitter of this embodiment has optical characteristics as shown in FIG. In the figure,
Ts is the transmittance of S-polarized light wave, T p represents the transmittance <br/> of P-polarized light wave. In this example, a PMMA resin, which is particularly vulnerable to heat, was used for the substrate, but no deterioration in surface accuracy or other heat damage occurred on the substrate.

【0033】[0033]

【実施例5】本実施例のビームスプリッターは、表5
示す膜構成で構成した。すなわち、基板として屈折率n
=1.52のBK系の光学ガラスからなるプリズム上
に、WO層、Ag層、ZrO+TiO層の3層を
順次積層して形成した後、ZrO+TiO層上にも
う1つの同一ガラス素材からなるプリズムを接合して構
成した。接着剤には、粘度300cpsのシリコーン系
縮合型接着剤を用い、10μmの厚さで接合した。
Embodiment 5 The beam splitter of this embodiment has the film configuration shown in Table 5 . That is, the refractive index n as a substrate
= 1.52, three layers of WO, an Ag layer, and a layer of ZrO 2 + TiO 2 are sequentially laminated on a prism made of BK-based optical glass, and then another layer is formed on the ZrO 2 + TiO 2 layer. Prisms made of the same glass material were joined together. As the adhesive, a silicone-based condensation-type adhesive having a viscosity of 300 cps was used, and joined at a thickness of 10 μm.

【0034】[0034]

【表5】 [Table 5]

【0035】上記WO3 層は、WO3 製のターゲットを
用い、ZrO2 +TiO2 層は、ZrO2 とTiO2
を重量比で9:1に混合して焼結したものをターゲット
として用い、WO3 層及びZrO2 +TiO2 層のいず
れも、ArガスとO2 ガスをあわせて真空チャンバ10
内に7×10-2Torrまで導入しながらRFマグネト
ロンスパッタリング法により成膜した。また、Ag層
は、Ag製のターゲットを用いて、Arガスを真空チャ
ンバ10内に2×10-2Torrまで導入しながらRF
マグネトロンスパッタリング法により成膜した。上記の
ように構成した本実施例のビームスプリッターは、図7
に示すような光学特性を有していた。
The WO 3 layer uses a WO 3 target, and the ZrO 2 + TiO 2 layer uses as a target a mixture of ZrO 2 and TiO 2 mixed at a weight ratio of 9: 1 and sintered. In both the WO 3 layer and the ZrO 2 + TiO 2 layer, Ar gas and O 2 gas are combined to form a vacuum chamber 10.
The film was formed by an RF magnetron sputtering method while introducing the film to 7 × 10 −2 Torr. The Ag layer is formed by using an Ag target while introducing Ar gas into the vacuum chamber 10 up to 2 × 10 −2 Torr.
The film was formed by a magnetron sputtering method. The beam splitter of the present embodiment configured as described above has a structure shown in FIG.
The optical characteristics as shown in FIG.

【0036】[0036]

【実施例6】本実施例のビームスプリッターは、表6に
示す膜構成で構成した。すなわち、基板としてアモルフ
ァスポリオレフィン樹脂製のプリズムを用い、このプリ
ズム上に、プリズム側から第1層目としてSiO2 層を
形成し、このSiO2 層上にWO3 層、Ag層、WO3
層、SiO2 層を順次形成して5層とし、最表層のSi
2 層上にもう1つの同一材質からなるプリズムを接合
して構成した。
[Embodiment 6] The beam splitter of this embodiment had the film configuration shown in Table 6. That is, a prism made of an amorphous polyolefin resin is used as a substrate, an SiO 2 layer is formed as a first layer from the prism side on the prism, and a WO 3 layer, an Ag layer, and a WO 3 layer are formed on the SiO 2 layer.
Layer and an SiO 2 layer are sequentially formed into five layers, and the outermost layer Si
Another prism made of the same material was joined on the O 2 layer.

【0037】[0037]

【表6】 [Table 6]

【0038】本実施例のビームスプリッターは、図8に
示すような光学特性を有していた。また、本実施例のビ
ームスプリッターについて、−40℃1時間→20℃3
0分→80℃1時間→20℃30分を1サイクルとした
ヒートサイクル試験を30サイクル行ったが、クラック
や剥離等の問題は一切生じなかった。
The beam splitter of this embodiment had optical characteristics as shown in FIG. Further, regarding the beam splitter of the present embodiment, -40 ° C. for 1 hour → 20 ° C. 3
A heat cycle test was performed for 30 cycles in which 0 minute → 80 ° C. for 1 hour → 20 ° C. for 30 minutes, but no problems such as cracks and peeling occurred.

【0039】比較として、第1層目のSiO2 の厚さを
変えて上記と同様のヒートサイクル試験を行った結果を
表7に示す。
For comparison, Table 7 shows the results of the same heat cycle test as described above, except that the thickness of the first layer of SiO 2 was changed.

【0040】[0040]

【表7】 [Table 7]

【0041】これによれば、SiO2 層の厚さを2nm
以上に成膜することでクラックを防ぐ効果のあることが
わかり、SiO2 層の厚さを5nm以上とすることによ
り著しい効果が認められた。これは、他の膜構成の場合
でも同様の結果であった。本実施例のSiO2 層に変え
てSiOX (x=1〜2)層にしても同様の効果が得ら
れた。
According to this, the thickness of the SiO 2 layer is 2 nm.
It was found that the above film formation had an effect of preventing cracks, and a remarkable effect was recognized by setting the thickness of the SiO 2 layer to 5 nm or more. This is the same result in the case of another film configuration. Similar effects were obtained by using a SiO x (x = 1 to 2) layer instead of the SiO 2 layer of this embodiment.

【0042】[0042]

【実施例7】本実施例のビームスプリッターは、表8に
示す膜構成で構成した。すなわち、ポリカーボネート
(PC)製のプリズム上に、プリズム側からSiO
(x=1〜2)層、MoO層、Ag層、MoO
の4層を順次形成し、最表層のMoO上にアモルファ
スポリオレフィン製のプリズムを接合して構成した。
[Embodiment 7] The beam splitter of this embodiment has the film configuration shown in Table 8. That is, SiO 2 is placed on a polycarbonate (PC) prism from the prism side.
An X (x = 1 to 2) layer, a MoO 3 layer, an Ag layer, and a MoO 3 layer were sequentially formed, and an amorphous polyolefin prism was bonded to the outermost layer of MoO 3 .

【0043】[0043]

【表8】 [Table 8]

【0044】本実施例のビームスプリッターは、図9に
示すような光学特性を有しており、また、耐ヒートサイ
クル性も良好であった。
The beam splitter of this example had the optical characteristics shown in FIG. 9 and also had good heat cycle resistance.

【0045】[0045]

【実施例8】本実施例のビームスプリッターは、表9に
示す膜構成で構成し、その透過率が20%となるように
形成した。すなわち、基板としてアモルファスポリオレ
フィン樹脂のプリズムを用い、このプリズム上にWO
層、Ag層、WO の3層を順次形成した後、最表層
WO 上に同一材質のプリズムを接合して構成し
た。
[Embodiment 8] The beam splitter of this embodiment was formed so as to have a film configuration shown in Table 9 and to have a transmittance of 20%. In other words, amorphous poly
Using a fin resin prism, WO 3
Layer, Ag layer, after sequentially forming a third layer of WO 3 layer was formed by joining the prisms of the same material as the outermost layer of WO 3 layer on.

【0046】[0046]

【表9】 [Table 9]

【0047】本実施例のビームスプリッターは、図10
に示すように、S偏光波、P偏光波とも約20%の透過
率が得られる光学特性を有していた。
FIG. 10 shows a beam splitter according to this embodiment.
As shown in the figure, both the S-polarized wave and the P-polarized wave had optical characteristics such that a transmittance of about 20% was obtained.

【0048】[0048]

【実施例9】本実施例のビームスプリッターは、表10
に示す膜構成により半透過膜を構成した。なすわち、屈
折率n=1.52のアモルファスポリオレフィン樹脂か
らなるプラスチック基板の表面に、プラスチック基板側
からSiO2 層とMoO3 層とを交互に13層積層して
半透過膜を形成し、さらに、最表層のSiO2 層上に撥
水処理層を設けて構成した。なお、撥水処理層およびそ
の成膜方法は、上記実施例2と同じとした。
Embodiment 9 The beam splitter of this embodiment is shown in Table 10.
The semi-permeable membrane was constituted by the membrane constitution shown in (1). That is, a semi-transmissive film is formed by alternately stacking 13 layers of SiO 2 layers and MoO 3 layers from the plastic substrate side on the surface of a plastic substrate made of an amorphous polyolefin resin having a refractive index of n = 1.52, Further, a water-repellent treatment layer was provided on the outermost SiO 2 layer. The water-repellent layer and the method of forming the same were the same as those in Example 2.

【0049】[0049]

【表10】 [Table 10]

【0050】本実施例のビームスプリッターは、図11
に示すような光学特性を有していた。また、セロハンテ
ープを用いた密着性試験により膜が剥離することはな
く、十分な密着性を有していることが確認された。さら
に、温度45℃、湿度95%の環境に300時間放置し
た後に膜の密着性や光学特性を調べたが、放置前と比較
して変化は無く、十分な耐湿性を有していることが確認
された。以上に説明したように、各実施例のビームスプ
リッターによれば、高屈折率層としてPVD法により形
成されたMoO3 あるいはWO3 を使用したので、基板
がガラスであるか樹脂であるかかかわらず、密着性が高
く、基板の綿製度を劣化させず、また、基板に熱による
ダメージを与えることが無くなる。よって従来の装置を
用いて容易に成膜することができ、生産性も良いものと
することができる。また、基板から第1層目は光学的膜
厚が2nm以上のシリコン酸化物とすることにより、特
に耐ヒートサイクル性の高いビームスプリッターを得る
ことができる。さらに、薄膜層の最表層の撥水効果を有
する層とすることにより、特に耐湿性の高いビームスプ
リッターを得ることができる。
The beam splitter of this embodiment is similar to that of FIG.
The optical characteristics as shown in FIG. Further, the film was not peeled off by an adhesion test using a cellophane tape, and it was confirmed that the film had sufficient adhesion. Furthermore, the film was left to stand in an environment of a temperature of 45 ° C. and a humidity of 95% for 300 hours, and the adhesion and the optical characteristics of the film were examined. confirmed. As described above, according to the beam splitter of each embodiment, MoO 3 or WO 3 formed by the PVD method is used as the high refractive index layer, so that the substrate is made of glass or resin. It has high adhesion, does not degrade the cottoniness of the substrate, and does not damage the substrate due to heat. Therefore, a film can be easily formed using a conventional apparatus, and the productivity can be improved. In addition, a beam splitter having particularly high heat cycle resistance can be obtained by using a silicon oxide having an optical thickness of 2 nm or more as the first layer from the substrate. Further, by making the outermost layer of the thin film layer a layer having a water-repellent effect, a beam splitter having particularly high moisture resistance can be obtained.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、ガラ
ス製または樹脂製の基板上の第1誘電体薄膜層をシリコ
ン酸化物層とし、第1誘電体薄膜層上の第2誘電体薄膜
層をPVD法により形成したMoO3 およびWO3 の少
なくとも一方を含む層としているため、基板がガラスで
あるか樹脂であるかかかわらず、密着性が高く、基板の
綿製度を劣化させず、また、基板に熱によるダメージを
与えることがないビームスプリッターとすることができ
る。また、本発明は、第1誘電体薄膜層にシリコン酸化
物を用いているため、特に耐ヒートサイクル性の高いビ
ームスプリッターとすることができる。さらに、腕発明
は、薄膜層の最表層を、撥水効果を有する層とすること
により、特に耐湿性の高いビームスプリッターを得るこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the first dielectric thin film layer on the glass or resin substrate is formed as a silicon oxide layer, and the second dielectric thin film on the first dielectric thin film layer is formed. Since the thin film layer is a layer containing at least one of MoO 3 and WO 3 formed by a PVD method, regardless of whether the substrate is glass or resin, the adhesion is high, and the cotton production of the substrate is not deteriorated. Further, a beam splitter that does not damage the substrate due to heat can be provided. Further, according to the present invention, since a silicon oxide is used for the first dielectric thin film layer, a beam splitter having particularly high heat cycle resistance can be obtained. Further, according to the arm invention, a beam splitter having particularly high moisture resistance can be obtained by using the outermost layer of the thin film layer as a layer having a water-repellent effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の各実施例の成膜に用いる真空蒸着装置
を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a vacuum evaporation apparatus used for film formation in each embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1の光学特性を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing optical characteristics of Example 1 of the present invention.

【図4】本発明の実施例3を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例3の光学特性を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing optical characteristics of Example 3 of the present invention.

【図6】本発明の実施例4の光学特性を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing optical characteristics of Example 4 of the present invention.

【図7】本発明の実施例5の光学特性を示すグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph showing optical characteristics of Example 5 of the present invention.

【図8】本発明の実施例6の光学特性を示すグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing optical characteristics of Example 6 of the present invention.

【図9】本発明の実施例7の光学特性を示すグラフであ
る。
FIG. 9 is a graph showing optical characteristics of Example 7 of the present invention.

【図10】本発明の実施例8の光学特性を示すグラフで
ある。
FIG. 10 is a graph showing optical characteristics of Example 8 of the present invention.

【図11】本発明の実施例9の光学特性を示すグラフで
ある。
FIG. 11 is a graph showing optical characteristics of Example 9 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラスチック基板 2 半透過膜 3,5 プリズム 4 膜 Reference Signs List 1 plastic substrate 2 semi-transmissive film 3,5 prism 4 film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 5/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ガラス製または樹脂製の基板と、 前記基板上に形成されたシリコン酸化物の第1誘電体薄
膜層と、 前記第1誘電体薄膜層上にPVD法により形成されたM
oO3 およびWO3 の少なくとも一方を含む第2誘電体
薄膜層と、 を有することを特徴とするビームスプリッター。
1. A substrate made of glass or resin, a first dielectric thin film layer of silicon oxide formed on the substrate, and an M layer formed on the first dielectric thin film layer by a PVD method.
a second dielectric thin film layer containing at least one of oO 3 and WO 3 .
【請求項2】 前記第1誘電体薄膜層と前記第2誘電体
薄膜層を含む誘電体薄膜層の最表層は、撥水効果を有す
る層であることを特徴とする請求項1に記載のビームス
プリッター。
2. The device according to claim 1, wherein the outermost layer of the dielectric thin film layer including the first dielectric thin film layer and the second dielectric thin film layer is a layer having a water-repellent effect. Beam splitter.
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