JPH05323103A - 光学素子 - Google Patents
光学素子Info
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- JPH05323103A JPH05323103A JP4132892A JP13289292A JPH05323103A JP H05323103 A JPH05323103 A JP H05323103A JP 4132892 A JP4132892 A JP 4132892A JP 13289292 A JP13289292 A JP 13289292A JP H05323103 A JPH05323103 A JP H05323103A
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- Japan
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- film
- multilayer film
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- optical multilayer
- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学多層膜における水分の蒸発・吸着に起因
する光学特性の変動や膜剥離が起こる恐れが少ない高信
頼性の光学素子を提供する。 【構成】 気相成長法で形成された光学多層膜を備えた
光学素子において、前記光学多層膜１では、少なくとも
最上層にフッ素化合物３を混在させるようにすることを
特徴とする。
する光学特性の変動や膜剥離が起こる恐れが少ない高信
頼性の光学素子を提供する。 【構成】 気相成長法で形成された光学多層膜を備えた
光学素子において、前記光学多層膜１では、少なくとも
最上層にフッ素化合物３を混在させるようにすることを
特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、気相成長法で形成さ
れた光学多層膜を備えた光学素子に関する。
れた光学多層膜を備えた光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ミラーやフィルターに使われる光学素子
として、気相成長法で形成された光学多層膜を備えた光
学素子がある。光学多層膜タイプのフィルターの場合、
気相成長法（真空蒸着法、ＲＦイオンプレーティング
法、スパッタリング法など）を用いて、透明基板の上に
高屈折率膜と低屈折率膜を交互に堆積することで設けた
光学多層膜を備えた構成である。
として、気相成長法で形成された光学多層膜を備えた光
学素子がある。光学多層膜タイプのフィルターの場合、
気相成長法（真空蒸着法、ＲＦイオンプレーティング
法、スパッタリング法など）を用いて、透明基板の上に
高屈折率膜と低屈折率膜を交互に堆積することで設けた
光学多層膜を備えた構成である。
【０００３】しかしながら、従来の光学多層膜タイプの
光学素子には、光学特性が変化し易かったり、膜が剥離
する恐れがあったりという問題がある。気相成長法によ
る膜の場合、図２にみるように、粒子Ａと粒子Ａの間に
出来た隙間（欠陥）Ｂがあって、水分が隙間Ｂを出入り
することで光学素子の光学特性が変化する。例えば、図
３にみるように、実線で示す光学特性から破線で示す光
学特性に変化する。また、水分の出入り（蒸発，吸着）
で膜で結晶結合の崩壊が生じて膜が剥離する恐れもある
のである。
光学素子には、光学特性が変化し易かったり、膜が剥離
する恐れがあったりという問題がある。気相成長法によ
る膜の場合、図２にみるように、粒子Ａと粒子Ａの間に
出来た隙間（欠陥）Ｂがあって、水分が隙間Ｂを出入り
することで光学素子の光学特性が変化する。例えば、図
３にみるように、実線で示す光学特性から破線で示す光
学特性に変化する。また、水分の出入り（蒸発，吸着）
で膜で結晶結合の崩壊が生じて膜が剥離する恐れもある
のである。
【０００４】勿論、光学素子の種類や利用形態によって
は少々の特性変動が問題とならない場合もないではない
が、例えば、バンドパスフィルターなどのように精度が
要求される場合には致命的な欠陥である。光学多層膜に
保護用のトップコートを施す場合でも、光学多層膜を一
旦は空気中に曝してしまうため水分吸着が起こり、水分
吸着で光学特性が変化するだけでなくトップコートで吸
着水分が閉じ込めたられた状態のままとなり、使用形態
によっては封じた吸着水分の膨張で膜が剥離するという
恐れも出てくる。
は少々の特性変動が問題とならない場合もないではない
が、例えば、バンドパスフィルターなどのように精度が
要求される場合には致命的な欠陥である。光学多層膜に
保護用のトップコートを施す場合でも、光学多層膜を一
旦は空気中に曝してしまうため水分吸着が起こり、水分
吸着で光学特性が変化するだけでなくトップコートで吸
着水分が閉じ込めたられた状態のままとなり、使用形態
によっては封じた吸着水分の膨張で膜が剥離するという
恐れも出てくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑み、光学多層膜における水分の蒸発・吸着に起因す
る光学特性の変動や膜剥離が起こる恐れが少ない高信頼
性の光学素子を提供することを課題とする。
に鑑み、光学多層膜における水分の蒸発・吸着に起因す
る光学特性の変動や膜剥離が起こる恐れが少ない高信頼
性の光学素子を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明は、気相成長法で形成された光学多層膜を
備えた光学素子において、前記光学多層膜では、少なく
とも最上層にフッ素化合物を混在させようにしている。
以下、この発明を具体的に説明する。
め、この発明は、気相成長法で形成された光学多層膜を
備えた光学素子において、前記光学多層膜では、少なく
とも最上層にフッ素化合物を混在させようにしている。
以下、この発明を具体的に説明する。
【０００７】この発明の光学素子は、例えば、図１にみ
るように、基板（例えば、透明基板）２の上に、フッ素
化合物３混入の高屈折率膜４とフッ素化合物３混入の低
屈折率膜５を交互に合計で例えば１０〜３０層程度積み
重ねた光学多層膜１を設けた構成である。光学素子の種
類には、フィルターやミラーなどが挙げられる。この発
明の光学素子では、光学多層膜の全層にフッ素化合物が
混在している必要は必ずしもない。この発明の場合、光
学多層膜の最上層だけにフッ素化合物が混在している形
態もある。勿論、水分の出入りによる不都合解消という
点では光学多層膜の全層にフッ素化合物が混在している
形態が好ましい。
るように、基板（例えば、透明基板）２の上に、フッ素
化合物３混入の高屈折率膜４とフッ素化合物３混入の低
屈折率膜５を交互に合計で例えば１０〜３０層程度積み
重ねた光学多層膜１を設けた構成である。光学素子の種
類には、フィルターやミラーなどが挙げられる。この発
明の光学素子では、光学多層膜の全層にフッ素化合物が
混在している必要は必ずしもない。この発明の場合、光
学多層膜の最上層だけにフッ素化合物が混在している形
態もある。勿論、水分の出入りによる不都合解消という
点では光学多層膜の全層にフッ素化合物が混在している
形態が好ましい。
【０００８】そして、この発明の光学素子では、フッ素
化合物が混在する層のフッ素化合物の含有率は５〜２０
ｖｏｌ％（体積％）が適当である。フッ素化合物混在層
全体を１００ｖｏｌ％とすると、そのうち５〜２０ｖｏ
ｌ％をフッ素化合物が占めることが好ましいのである。
５ｖｏｌ％未満ではフッ素化合物の混在効果が薄く、２
０ｖｏｌ％を越すとそれ以上の効果の向上がないだけで
なく膜の屈折率変動という不都合が顕著となる傾向があ
るからである。
化合物が混在する層のフッ素化合物の含有率は５〜２０
ｖｏｌ％（体積％）が適当である。フッ素化合物混在層
全体を１００ｖｏｌ％とすると、そのうち５〜２０ｖｏ
ｌ％をフッ素化合物が占めることが好ましいのである。
５ｖｏｌ％未満ではフッ素化合物の混在効果が薄く、２
０ｖｏｌ％を越すとそれ以上の効果の向上がないだけで
なく膜の屈折率変動という不都合が顕著となる傾向があ
るからである。
【０００９】光学多層膜用の膜材には、ＴｉＯ2 、Ｓｉ
Ｏ2 やＭｇＦ2 などが挙げられる。一方、混在させるフ
ッ素化合物は、特定のものに限定されないが、膜に撥水
性を十分にもたせられ、膜の透明性や耐熱性・密着性を
損なわない傾向が強いものほど好ましく、具体的には、
例えば、フロロアルキルシランやテトラフルオロエチレ
ンなどの有機系フッ素化合物が挙げられる。
Ｏ2 やＭｇＦ2 などが挙げられる。一方、混在させるフ
ッ素化合物は、特定のものに限定されないが、膜に撥水
性を十分にもたせられ、膜の透明性や耐熱性・密着性を
損なわない傾向が強いものほど好ましく、具体的には、
例えば、フロロアルキルシランやテトラフルオロエチレ
ンなどの有機系フッ素化合物が挙げられる。
【００１０】光学多層膜を形成する気相成長法として
は、真空蒸着法、ＲＦイオンプレーティング法、スパッ
タリング法などが挙げられ、フッ素化合物雰囲気で製膜
を行い、製膜と同時にフッ素化合の混入を行うようにす
る。
は、真空蒸着法、ＲＦイオンプレーティング法、スパッ
タリング法などが挙げられ、フッ素化合物雰囲気で製膜
を行い、製膜と同時にフッ素化合の混入を行うようにす
る。
【００１１】
【作用】この発明の光学素子では、光学多層膜に導入さ
れたフッ素化合物で膜中の粒子の隙間（欠陥）が充たさ
れるとともに膜に撥水性がついており、水分の出入りが
抑えられるため、光学特性の変化や膜の剥離が起こり難
くなる。フッ素化合物は、膜自体の屈折率や耐熱性およ
び密着性への悪影響が少なく、フッ素化合物の混入に伴
い新たに検討しなくてはならない問題が生じるようなこ
ともない。
れたフッ素化合物で膜中の粒子の隙間（欠陥）が充たさ
れるとともに膜に撥水性がついており、水分の出入りが
抑えられるため、光学特性の変化や膜の剥離が起こり難
くなる。フッ素化合物は、膜自体の屈折率や耐熱性およ
び密着性への悪影響が少なく、フッ素化合物の混入に伴
い新たに検討しなくてはならない問題が生じるようなこ
ともない。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この発
明は、下記の実施例に限らないことは言うまでもない。 −実施例１− 実施例１の光学素子は、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜を交互
に合計１５層積み重ねた光学多層膜を基板上に設けた構
成であって、光学多層膜の全層にフッ素化合物が混在し
ている。フッ素化合物の含有率は、１３．５ｖｏｌ％で
あった。
明は、下記の実施例に限らないことは言うまでもない。 −実施例１− 実施例１の光学素子は、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜を交互
に合計１５層積み重ねた光学多層膜を基板上に設けた構
成であって、光学多層膜の全層にフッ素化合物が混在し
ている。フッ素化合物の含有率は、１３．５ｖｏｌ％で
あった。
【００１３】光学多層膜は、真空蒸着法を用い、真空雰
囲気中にフロロアルキルシランを導入しておいて、Ｔｉ
Ｏ2 とＳｉＯ2 を適当なタイミングで蒸発させフッ素化
合物の混在するＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜を同一膜構成で
交互に基板上に堆積することにより形成した。 −比較例１− 実施例１において、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜にフッ素化
合物が混在していな他は、実施例１と同様である。
囲気中にフロロアルキルシランを導入しておいて、Ｔｉ
Ｏ2 とＳｉＯ2 を適当なタイミングで蒸発させフッ素化
合物の混在するＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜を同一膜構成で
交互に基板上に堆積することにより形成した。 −比較例１− 実施例１において、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜にフッ素化
合物が混在していな他は、実施例１と同様である。
【００１４】−実施例２− 実施例１において、フロロアルキルシランの代わりにテ
トラフルオロエチレンを用い、フッ素化合物の含有率が
１７．１ｖｏｌ％となっている他は、実施例１と同じで
ある。 −比較例２− 実施例２において、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜にフッ素化
合物が混在していな他は、実施例２と同様である。
トラフルオロエチレンを用い、フッ素化合物の含有率が
１７．１ｖｏｌ％となっている他は、実施例１と同じで
ある。 −比較例２− 実施例２において、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜にフッ素化
合物が混在していな他は、実施例２と同様である。
【００１５】−実施例３− 実施例３の光学素子は、ＴｉＯ2 膜とＭｇＦ2 膜を交互
に合計１５層積み重ねた光学多層膜を基板上に設けた構
成であって、光学多層膜の全層にフッ素化合物が混在し
ている。フッ素化合物の含有率は、１５．８ｖｏｌ％で
あった。光学多層膜は、真空蒸着法を用い、真空雰囲気
中にフロロアルキルシランを導入しておいて、ＴｉＯ2
とＭｇＦ2 を適当なタイミングで蒸発させフッ素化合物
の混在するＴｉＯ2 膜とＭｇＦ2 膜を同一膜構成で交互
に基板上に堆積することにより形成した。
に合計１５層積み重ねた光学多層膜を基板上に設けた構
成であって、光学多層膜の全層にフッ素化合物が混在し
ている。フッ素化合物の含有率は、１５．８ｖｏｌ％で
あった。光学多層膜は、真空蒸着法を用い、真空雰囲気
中にフロロアルキルシランを導入しておいて、ＴｉＯ2
とＭｇＦ2 を適当なタイミングで蒸発させフッ素化合物
の混在するＴｉＯ2 膜とＭｇＦ2 膜を同一膜構成で交互
に基板上に堆積することにより形成した。
【００１６】−比較例３− 実施例３において、ＴｉＯ2 膜とＭｇＦ2 膜にフッ素化
合物が混在していな他は、実施例３と同様である。 −実施例４− 実施例３において、フロロアルキルシランの代わりにテ
トラフルオロエチレンを用い、フッ素化合物の含有率が
１９．２ｖｏｌ％となっている他は、実施例３と同じで
ある。
合物が混在していな他は、実施例３と同様である。 −実施例４− 実施例３において、フロロアルキルシランの代わりにテ
トラフルオロエチレンを用い、フッ素化合物の含有率が
１９．２ｖｏｌ％となっている他は、実施例３と同じで
ある。
【００１７】−比較例４− 実施例４において、ＴｉＯ2 膜とＭｇＦ2 膜にフッ素化
合物が混在していな他は、実施例４と同様である。 −実施例５− 実施例５の光学素子は、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜を交互
に合計２７層積み重ねた光学多層膜を基板上に設けた構
成であって、光学多層膜の全層にフッ素化合物が混在し
ている。フッ素化合物の含有率は、１８．１ｖｏｌ％で
あった。
合物が混在していな他は、実施例４と同様である。 −実施例５− 実施例５の光学素子は、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜を交互
に合計２７層積み重ねた光学多層膜を基板上に設けた構
成であって、光学多層膜の全層にフッ素化合物が混在し
ている。フッ素化合物の含有率は、１８．１ｖｏｌ％で
あった。
【００１８】光学多層膜は、真空蒸着法を用い、真空雰
囲気中にフロロアルキルシランを導入しておいて、Ｔｉ
Ｏ2 とＳｉＯ2 を適当なタイミングで蒸発させフッ素化
合物の混在するＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜を同一膜構成で
交互に基板上に堆積することにより形成した。 −比較例５− 実施例５において、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜にフッ素化
合物が混在していな他は、実施例５と同様である。
囲気中にフロロアルキルシランを導入しておいて、Ｔｉ
Ｏ2 とＳｉＯ2 を適当なタイミングで蒸発させフッ素化
合物の混在するＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜を同一膜構成で
交互に基板上に堆積することにより形成した。 −比較例５− 実施例５において、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜にフッ素化
合物が混在していな他は、実施例５と同様である。
【００１９】なお、フッ素化合物の含有率を求めるにあ
たっては、ＦＴ−ＩＲによる測定結果から膜の組成を求
め、これに基づきフッ素化合物の含有率を算出するよう
にした。また、実施例および比較例の光学素子を３００
℃で２時間の加熱処理を行い、光学特性の変動を測定し
た。
たっては、ＦＴ−ＩＲによる測定結果から膜の組成を求
め、これに基づきフッ素化合物の含有率を算出するよう
にした。また、実施例および比較例の光学素子を３００
℃で２時間の加熱処理を行い、光学特性の変動を測定し
た。
【００２０】光学多層膜作製時には次式が成り立つ。 ｎｄ＝λ／４・・・ 〔但し：ｄは膜厚、λは設定波長（全反射域のセンタ
ー）〕 一方、水分の吸着・蒸発で膜の屈折率ｎは変化する。そ
して、ｎの変化に伴いλも変化する。この様子を分光特
性を測定することにより観察した。
ー）〕 一方、水分の吸着・蒸発で膜の屈折率ｎは変化する。そ
して、ｎの変化に伴いλも変化する。この様子を分光特
性を測定することにより観察した。
【００２１】透過率５０％の波長λを加熱開始から、１
分、６分、１１分、１６分、２１分経過後それぞれ調べ
るとともに、２時間経過後、実施例と対応する比較例の
透過率５０％の波長λの差を求めた。結果を、以下に示
す。 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例１ 573.1nm 570.3nm 570.3nm 570.3nm 570.4nm 570.4nm 比較例１ 570.8nm 561.5nm 566.4nm 566.6nm 566.7nm 566.7nm ２時間後の波長差 ６．５ｎｍ 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例２ 568.6nm 567.3nm 567.3nm 567.3nm 567.4nm 567.4nm 比較例２ 570.8nm 561.5nm 566.4nm 566.6nm 566.7nm 566.7nm ２時間後の波長差 ８．０ｎｍ 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例３ 563.1nm 560.6nm 560.7nm 560.8nm 560.8nm 560.8nm 比較例３ 570.8nm 561.5nm 566.4nm 566.6nm 566.7nm 566.7nm ２時間後の波長差 ６．８ｎｍ 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例４ 575.2nm 573.3nm 573.4nm 573.4nm 573.5nm 573.5nm 比較例４ 570.8nm 561.5nm 566.4nm 566.6nm 566.7nm 566.7nm ２時間後の波長差 ７．４ｎｍ 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例５ 610.2nm 607.4nm 607.8nm 607.9nm 608.0nm 608.0nm 比較例５ 627.5nm 617.3nm 623.8nm 624.1nm 624.1nm 624.3nm ２時間後の波長差 ７．４ｎｍ また、実施例と比較例の加熱開始前と加熱開始後１分の
測定値の差を算出した。結果を以下に示す。
分、６分、１１分、１６分、２１分経過後それぞれ調べ
るとともに、２時間経過後、実施例と対応する比較例の
透過率５０％の波長λの差を求めた。結果を、以下に示
す。 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例１ 573.1nm 570.3nm 570.3nm 570.3nm 570.4nm 570.4nm 比較例１ 570.8nm 561.5nm 566.4nm 566.6nm 566.7nm 566.7nm ２時間後の波長差 ６．５ｎｍ 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例２ 568.6nm 567.3nm 567.3nm 567.3nm 567.4nm 567.4nm 比較例２ 570.8nm 561.5nm 566.4nm 566.6nm 566.7nm 566.7nm ２時間後の波長差 ８．０ｎｍ 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例３ 563.1nm 560.6nm 560.7nm 560.8nm 560.8nm 560.8nm 比較例３ 570.8nm 561.5nm 566.4nm 566.6nm 566.7nm 566.7nm ２時間後の波長差 ６．８ｎｍ 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例４ 575.2nm 573.3nm 573.4nm 573.4nm 573.5nm 573.5nm 比較例４ 570.8nm 561.5nm 566.4nm 566.6nm 566.7nm 566.7nm ２時間後の波長差 ７．４ｎｍ 加熱前 １分後 ６分後 11分後 16分後 21分後 実施例５ 610.2nm 607.4nm 607.8nm 607.9nm 608.0nm 608.0nm 比較例５ 627.5nm 617.3nm 623.8nm 624.1nm 624.1nm 624.3nm ２時間後の波長差 ７．４ｎｍ また、実施例と比較例の加熱開始前と加熱開始後１分の
測定値の差を算出した。結果を以下に示す。
【００２２】 実施例１・・・ ２．８ｎｍ 比較例１・・・ ９．３ｎｍ 実施例２・・・ １．３ｎｍ 比較例２・・・ ９．３ｎｍ 実施例３・・・ ２．５ｎｍ 比較例３・・・ ９．３ｎｍ 実施例４・・・ １．９ｎｍ 比較例４・・・ ９．３ｎｍ 実施例５・・・ ２．８ｎｍ 比較例５・・・１０．２ｎｍ この算出結果にみるように、実施例の光学素子の光学多
層膜の場合、フッ素化合物の混在で水分の出入りが抑え
られ、光学特性の変動が少なくなっていることがよく分
かる。
層膜の場合、フッ素化合物の混在で水分の出入りが抑え
られ、光学特性の変動が少なくなっていることがよく分
かる。
【００２３】
【発明の効果】この発明の光学素子では、光学多層膜に
導入されたフッ素化合物により水分の出入りが抑えられ
るため、光学特性の変化や膜の剥離が起こり難くなって
おり、非常に有用である。
導入されたフッ素化合物により水分の出入りが抑えられ
るため、光学特性の変化や膜の剥離が起こり難くなって
おり、非常に有用である。
【図１】この発明の光学素子の構成例をあらわす説明図
である。
である。
【図２】気相成長法による膜の微細構造を模式的にあら
わす説明図である。
わす説明図である。
【図３】光学素子における光学特性の変化を説明するた
めのグラフである。
めのグラフである。
１ 光学多層膜 ２ 基板 ３ フッ素化合物 ４ 高屈折率膜 ５ 低屈折率膜
Claims (2)
- 【請求項１】 気相成長法で形成された光学多層膜を備
えた光学素子において、前記光学多層膜では、少なくと
も最上層にフッ素化合物が混在していることを特徴とす
る光学素子。 - 【請求項２】 フッ素化合物が混在する層における前記
フッ素化合物の含有率が５〜２０ｖｏｌ％である請求項
１記載の光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4132892A JPH05323103A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4132892A JPH05323103A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05323103A true JPH05323103A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=15091994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4132892A Pending JPH05323103A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05323103A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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