JPH08334603A - 赤外域用光学膜および光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線の波長３〜５μｍと８〜１２μｍの両
方の帯域に反射防止特性を有する反射防止膜と、赤外線
を波長３〜５μｍと８〜１２μｍの２つの波長帯域に分
離するためのビームスプリッタ用光学膜とビームスプリ
ッタ。 【構成】 Ｇｅ、ＺｎＳ基板上に、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｎ
Ｓ、ＺｎＳｅ、金属酸化物、金属フッ化物から選ばれる
材料で多層膜を構成することにより、赤外域の波長３〜
５μｍと８〜１２μｍの２つの帯域に対して反射防止特
性を有する赤外域用反射防止膜が提供できる。また、Ｚ
ｎＳ基板上に、ＧｅとＺｎＳの交互層と、金属酸化物
層、金属フッ化物層を組み合わせることにより、波長３
〜５μｍと８〜１２μｍの２つの帯域に分離するための
ビームスプリッタ用の光学膜と、ビームスプリッタ素子
が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外域での光学膜およ
び光学素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の航空機、ミサイル、船舶、戦車な
どの防衛装備品に備えられる赤外線探知機や赤外線カメ
ラは高性能化の一途を辿っている。たとえば、探知装置
の広帯域化や複数の帯域を探知するマルチバンド化はそ
の１つであり、大気中において赤外線が透過しやすい
（大気による吸収の小さい）大気の窓と称する赤外線の
波長範囲（以下、帯域ともいう）３〜５μｍと８〜１２
μｍの両方か、または波長範囲３〜１２μｍのすべての
帯域に亘る探知能力を有することによって、その探知性
能と耐妨害性を大幅に向上することができる。しかしな
がら、これらの実現のためには装置の光学系を形成する
レンズの透過率やフィルタの特性の改良が重要である。
なお、本明細書においては、波長範囲３〜１２μｍを赤
外域という。

【０００３】従来の技術では、赤外域用の反射防止膜に
対しては、大気の窓のうちの波長範囲３〜５μｍ帯域内
のみの反射防止効果をねらったものやそれをわずかに拡
大したもの、または波長範囲８〜１２μｍ帯域内のみの
反射防止効果をねらったものやそれをわずかに拡大した
ものなどがあった。また、フィルタに対しても、帯域以
外の赤外線侵入の阻止を目的とした長波長透過フィルタ
や短波長透過フィルタ、またはバンドパスフィルタなど
があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の技術で
は、波長範囲３〜５μｍと８〜１２μｍの両方の帯域の
探知を１つの光学系で行うような光学装置のレンズやウ
ィンドウの反射防止膜として使うことはできないことは
自明である。またフィルタに対しても、このような光学
系は赤外線センサとして波長範囲３〜５μｍ用と８〜１
２μｍ用の２種類を具備することが多いが、入射した波
長範囲３〜５μｍと８〜１２μｍの赤外光を２つの波長
帯に分離し、波長範囲３〜５μｍ用のセンサと８〜１２
μｍ用のセンサとにそれぞれ分岐するような光学素子と
してもつかうことはできない。なお、波長範囲３〜５μ
ｍと８〜１２μｍの２つの波長帯域に分離する目的の光
学素子を、以下ビームスプリッタと称する。通常のビー
ムスプリッタが、所望する波長帯域に対して、５０％の
反射と５０％の透過特性を利用して光を分岐することと
は異なっていることを注意すべきである。

【０００５】本発明は、前述のような問題点を解消する
ためになされたものであり、波長範囲３〜５μｍと８〜
１２μｍの両方の帯域を透過するレンズ系と波長範囲３
〜５μｍ、８〜１２μｍの２つのセンサを有する光学装
置に対して、波長範囲３〜５μｍと８〜１２μｍの両方
の帯域の反射防止特性に優れた反射防止膜と、波長範囲
３〜５μｍを反射し、８〜１２μｍを透過することによ
りこの２つの帯域を分離するビームスプリッタ用の光学
多層膜、および波長範囲３．５〜５μｍを透過し、８〜
１１μｍを反射することによりこの２つの帯域を分離す
るビームスプリッタ用の光学多層膜、ならびにビームス
プリッタ素子を提供することを目的としている。本明細
書中では、かかる光学多層膜とは複数の薄膜を積層させ
て特定の波長の光を反射させたり透過させたりする性質
を有する多層膜のことをいう。なお、後者のビームスプ
リッタ用光学多層膜において、波長範囲３〜５μｍでは
なく３．５〜５μｍ、また波長範囲８〜１２μｍではな
く８〜１１μｍとしたのは、どのような膜の構成を考え
ても波長範囲３〜５μｍの透過と８〜１２μｍの反射の
両方の帯域を同時に満たすことが光学的に不可能なため
である。そのため、前者に比べて分離する帯域が狭くは
なるが、本発明の目的のためには充分有効なものであ
る。

【０００６】さらに強調すべきことは、従来技術におけ
るフィルタが本発明の目的にそのまま適用できないの
は、従来技術のフィルタのうち、たとえば長波長透過フ
ィルタにおいては、重要な課題は所望する透過帯域の短
波長側をなるべくシャープにカットすることである。そ
のため、光の透過を阻止する高反射帯と、光を透過させ
る透過帯とがちょうど隣りあって出現するような設計を
おこなったり、透過帯域から離れたところでは吸収によ
って阻止帯域を設けるようなことがある。すなわち、長
波長透過フィルタは所望する波長の透過率については高
い透過率を有するように設計を行うが、反射率について
はとくに考慮しないのが一般的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の赤外域用反射防
止膜は、Ｇｅからなる基板上に形成される赤外域用光学
膜において前記基板からの第１層目がＺｎＳ、第２層目
がＳｉまたはＧｅ、第３層目がＺｎＳ、第４層目が金属
酸化物、第５層目が金属フッ化物であることを特徴とす
るものである。

【０００８】また、本発明の別の赤外域用反射防止膜
は、ＺｎＳからなる基板上に形成される赤外域用光学膜
において前記基板からの第１層目がＳｉまたはＧｅ、第
２層目がＺｎＳ、第３層目がＳｉまたはＧｅ、第４層目
がＺｎＳ、第５層目が金属酸化物、第６層目が金属フッ
化物であることを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の別の赤外域用反射防止膜
は、Ｇｅからなる基板上に形成される赤外域用光学膜に
おいて前記基板からの第１層目がＳｉ、第２層目がＺｎ
Ｓ、第３層目が金属酸化物、第４層目が金属フッ化物で
あることを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明の別の赤外域用反射防止膜
は、ＺｎＳからなる基板上に形成される赤外域用光学膜
において前記基板からの第１層目がＺｎＳｅ、第２層目
がＺｎＳまたはＴｉＯ₂のうちのいずれかの膜、第３層
目がＹ₂Ｏ₃またはＳｃ₂Ｏ₃のうちのいずれかの膜、第４
層目が金属フッ化物であることを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、本発明の赤外域用反射防止膜におい
て、前記金属酸化物はＹ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｔ
ｉＯ₂またはＺｒＯ₂のうちの１つから選ばれることが好
ましい。

【００１２】また、本発明の赤外域用反射防止膜におい
て、前記金属フッ化物はＹＦ₃、ＣｅＦ₃、ＣａＦ₂また
はクライオライト（Ｎａ₃ＡｌＦ₆）のうちの１つから選
ばれることが好ましい。

【００１３】また、本発明の赤外域用光学多層膜は、Ｚ
ｎＳからなる基板上に形成される赤外域用光学膜におい
て、前記基板から順にＧｅとＺｎＳを交互に１７層以上
７３層以下奇数回積層し、その上に最外層として金属酸
化物を積層することによって、波長３〜５μｍの範囲内
の赤外線を反射し、かつ、波長８〜１２μｍの範囲内の
赤外線を透過することを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明の別の赤外域用光学多層膜
は、ＺｎＳからなる基板上に形成される赤外域用光学膜
において前記基板からの第１層目にＴｉＯ₂またはＺｒ
Ｏ₂を積層し、その上に順にＺｎＳとＧｅを交互に７層
以上５１層以下奇数回積層し、さらにその上に最外層と
して金属フッ化物を積層することによって、波長３．５
〜５μｍの範囲内の赤外線を透過し、かつ、波長８〜１
１μｍの範囲内の赤外線を反射することを特徴とするも
のである。

【００１５】また、本発明の赤外域用光学多層膜におい
て、前記金属酸化物がＹ₂Ｏ₃、Ｓｃ ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｔ
ｉＯ₂またはＺｒＯ₂のうちの１つから選ばれることが好
ましい。

【００１６】また、本発明の赤外域用光学多層膜におい
て、前記金属フッ化物がＹＦ₃、ＣｅＦ₃、ＣａＦ₂また
はクライオライトのうちの１つから選ばれることが好ま
しい。

【００１７】また、波長範囲３〜５μｍの赤外線を反射
し、かつ波長範囲８〜１２μｍの赤外線を透過する赤外
域用光学多層膜において、基板からの第１層目のＧｅの
光学膜厚（＝屈折率×物理的な膜厚）が０．５６μｍ、
第２層目からのＺｎＳとＧｅの交互層は７層以上３５層
以下奇数回積層し、その光学膜厚はすべて１．１３μ
ｍ、その上のＧｅ層の光学膜厚は１．００μｍ、その上
からのＺｎＳとＧｅの交互層は７層以上３５層以下奇数
回積層し、その光学膜厚はすべて０．８８μｍ、その上
のＧｅ層の光学膜厚は０．４４μｍ、さらにその上の金
属酸化物の光学膜厚は２．６９μｍであることが好まし
い。

【００１８】また、波長範囲３．５〜５μｍの赤外線を
透過し、かつ波長範囲８〜１１μｍの赤外線を反射する
赤外域用光学多層膜において、基板からの第１層目のＴ
ｉＯ₂またはＺｒＯ₂の光学膜厚が１．００μｍ、第２層
目のＺｎＳ層の光学膜厚は１．１５μｍ、第３層目から
のＧｅとＺｎＳの交互層は５層以上４９層以下奇数回積
層し、その光学膜厚はすべて２．３０μｍ、その上のＺ
ｎＳ層の光学膜厚は１．１５μｍ、さらにその上の金属
フッ化物層の光学膜厚は０．５９μｍであることが好ま
しい。

【００１９】なお、前述のごとく、光学膜厚を規定した
が、光学膜厚を決めるばあい、どの波長の屈折率値を使
うかを決める必要がある。これは、光学膜厚が材料の屈
折率と物理的な膜厚の積で定義されるため、材料の屈折
率の分散（屈折率が波長に依存すること）を考えなくて
はならないためである。通常、光学膜厚の決定には、使
用する波長域の中心である“中心波長”の値に基づいて
決めることが行われており、本発明に関する光学膜厚に
ついても波長範囲３〜１２μｍの中心である７．５μｍ
の屈折率値に基づいて決めた。ただし、本発明に関する
膜厚の許容値はかなり大きくて、±８％程度の誤差は認
められるため、材料の屈折率分散を考慮したとしても、
実際には波長範囲３〜１２μｍのどの波長に対する値を
用いてもよい。

【００２０】また、前記奇数回積層する積層回数の下限
値は、所望の波長範囲における反射率または透過率につ
いて所定の効果がえられるかどうかという観点からきめ
られ、一方、積層回数の上限値は製造コストがアップす
ることに対して前記所定の効果がえられるかどうかとい
う観点からきめられる。本発明によってえられる光学多
層膜の反射率または透過率は、実施例２４〜３８におい
てそれぞれの光学多層膜について測定された反射率また
は透過率を示す図３３〜４７に示されている。

【００２１】また、本発明の赤外線ビームスプリッタ
は、平行平板としたＺｎＳの片面に、波長範囲３〜５μ
ｍの赤外線を反射し、かつ、波長範囲８〜１２μｍの赤
外線を透過する多層膜をコーティングし、他方の面に波
長３〜５μｍと８〜１２μｍの両方の帯域に反射防止特
性を有する多層膜をコーティングすることによって、波
長範囲３〜５μｍの赤外線を反射し、波長範囲８〜１２
μｍの赤外線を透過することにより赤外線の２つの波長
帯を分離することを特徴とするものである。

【００２２】また、本発明の別の赤外線ビームスプリッ
タは、平行平板としたＺｎＳの片面に波長範囲３．５〜
５μｍの赤外線を透過し、かつ、波長範囲８〜１１μｍ
の赤外線を反射する多層膜をコーティングし、他方の面
に、波長範囲３．５〜５μｍと８〜１１μｍの両方の帯
域に反射防止特性を有する多層膜をコーティングするこ
とによって波長範囲３．５〜５μｍの赤外線を透過し、
波長範囲８〜１１μｍの赤外線を反射することにより赤
外線の２つの波長帯を分離することを特徴とするもので
ある。

【００２３】

【作用】本発明の反射防止膜は、基板をＧｅとして、基
板からの第１層目がＺｎＳ、第２層目がＳｉまたはＧ
ｅ、第３層目がＺｎＳ、第４層目が金属酸化物、第５層
目が金属フッ化物であるように形成したので、波長範囲
３〜５μｍと８〜１２μｍの両方の帯域で反射防止効果
のある赤外域用反射防止膜となる。

【００２４】また、本発明の別の反射防止膜は、基板を
ＺｎＳとして、基板からの第１層目がＳｉまたはＧｅ、
第２層目がＺｎＳ、第３層目がＳｉまたはＧｅ、第４層
目がＺｎＳ、第５層目が金属酸化物、第６層目が金属フ
ッ化物であるように形成したので、波長範囲３〜５μｍ
と８〜１２μｍの両方の帯域で反射防止効果のある赤外
域用反射防止膜となる。

【００２５】また、本発明の別の反射防止膜は、基板を
Ｇｅとして、基板から第１層目がＳｉ、第２層目がＺｎ
Ｓ、第３層目が金属酸化物、第４層目が金属フッ化物で
あるように形成したので、波長範囲３〜５μｍと８〜１
２μｍの両方の帯域で反射防止効果のある赤外域用防止
膜となる。

【００２６】また、本発明の別の反射防止膜は、基板を
ＺｎＳとして、基板から第１層目がＺｎＳｅ、第２層目
がＺｎＳまたはＴｉＯ₂のうちのいずれかの膜、第３層
目がＹ₂Ｏ₃またはＳｃ₂Ｏ₃のうちのいずれかの膜、第４
層目が金属フッ化物であるように形成したので、波長範
囲３〜５μｍと８〜１２μｍの両方の帯域で反射防止効
果のある赤外域用反射防止膜となる。

【００２７】また、本発明の反射防止膜において、前記
金属酸化物がＹ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＴｉＯ₂また
はＺｒＯ₂のうちの１つから選ばれるばあい、波長範囲
３〜５μｍと８〜１２μｍの両方の帯域で反射防止効果
の優れた赤外域用反射防止膜となる。

【００２８】また、本発明の反射防止膜において、前記
金属フッ化物がＹＦ₃、ＣｅＦ₃、ＣａＦ₂またはクライ
オライトのうちの１つから選ばれるばあい、波長範囲３
〜５μｍと８〜１２μｍの両方の帯域で反射防止効果の
優れた赤外域用反射防止膜となる。

【００２９】また、本発明の赤外域用光学多層膜は、Ｚ
ｎＳを基板として、基板から順にＧｅとＺｎＳを交互に
１７層以上７３層以下奇数回積層し、その上に最外層と
して金属酸化物層を積層することによって、波長範囲３
〜５μｍの赤外線を反射し、かつ、波長範囲８〜１２μ
ｍの赤外線を透過する特徴を有する赤外域用用光学多層
膜となる。

【００３０】また、本発明の赤外域用光学多層膜は、Ｚ
ｎＳを基板として、基板からの第１層目にＴｉＯ₂また
はＺｒＯ₂を積層し、その上に順にＺｎＳとＧｅを交互
に７層以上５１層以下奇数回積層し、さらにその上に最
外層として金属フッ化物を積層することによって、波長
範囲３．５〜５μｍの赤外線を透過し、かつ、波長範囲
８〜１１μｍの赤外線を反射する特徴を有する赤外域用
光学多層膜となる。

【００３１】また、本発明の、波長範囲３〜５μｍの赤
外線を反射し、かつ、波長範囲８〜１２μｍの赤外線を
透過する赤外域用光学多層膜において、前記金属酸化物
がＹ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂
のうちの１つから選ばれるばあい、波長範囲８〜１２μ
ｍの赤外線の透過特性が良好なものとなる。

【００３２】また、本発明の、波長範囲３．５〜５μｍ
の赤外線を透過し、かつ、波長範囲８〜１１μｍの赤外
線を反射する赤外域用光学多層膜において、前記金属フ
ッ化物がＹＦ₃、ＣｅＦ₃、ＣａＦ₂またはクライオライ
トのうちの１つから選ばれるばあい、波長範囲３．５〜
５μｍの赤外線の透過特性が良好なものとなる。

【００３３】また、本発明の、波長範囲３〜５μｍの赤
外線を反射し、かつ、波長範囲８〜１２μｍの赤外線を
透過する赤外域用光学多層膜において、基板からの第１
層目のＧｅの光学膜厚が０．５６μｍ、第２層目からの
ＺｎＳとＧｅの交互層は７層以上３５層以下奇数回積層
し、その光学膜厚はすべて１．１３μｍ、その上のＧｅ
層の光学膜厚は１．００μｍ、その上からのＺｎＳとＧ
ｅの交互層は７層以上３５層以下奇数回積層し、その光
学膜厚はすべて０．８８μｍ、その上のＧｅ層の光学膜
厚は０．４４μｍ、さらにその上の金属酸化物層の光学
膜厚は２．６９μｍとしたばあい、波長範囲３〜５μｍ
の反射特性と波長範囲８〜１２μｍの透過特性が良好な
ものとなる。

【００３４】また、本発明の、波長範囲３．５〜５μｍ
の赤外線を透過し、かつ、波長範囲８〜１１μｍの赤外
線を反射する赤外域用光学多層膜において、基板からの
第１層目のＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂の光学膜厚が１．００
μｍ、第２層目のＺｎＳ層の光学膜厚は１．１５μｍ、
第３層目からのＧｅとＺｎＳの交互層は５層以上４９層
以下奇数回積層し、その光学膜厚はすべて２．３０μ
ｍ、その上のＺｎＳ層の光学膜厚は１．１５μｍ、さら
にその上の金属フッ化物層の光学膜厚は０．５９μｍと
したばあい、波長範囲３．５〜５μｍの透過特性と波長
範囲８〜１１μｍの反射特性が良好なものとなる。

【００３５】また、本発明の、波長３〜５μｍの範囲内
の赤外線を反射し、かつ、波長８〜１２μｍの範囲内の
赤外線を透過することにより該２つの波長帯域を分離す
る赤外線ビームスプリッタにおいて、平行平板としたＺ
ｎＳの片面に波長３〜５μｍの範囲内の赤外線を反射
し、かつ、波長８〜１２μｍの範囲内の赤外線を透過す
る多層膜をコーティングし、他方の面には前記波長３〜
５μｍの範囲内と前記波長８〜１２μｍの範囲内の両方
の帯域に反射防止特性を有する多層膜をコーティングす
ることによって、前記波長３〜５μｍの範囲内における
高い反射率と前記波長８〜１２μｍの範囲内における高
い透過率により、該２つの波長帯域を分離することがで
き、しかも基板内の多重反射の小さい赤外線ビームスプ
リッタとなる。

【００３６】また、本発明の、波長３．５〜５μｍの範
囲内の赤外線を透過し、かつ、波長８〜１１μｍの範囲
内の赤外線を反射することにより、該２つの波長帯域を
分離する赤外線ビームスプリッタにおいて、平行平板と
したＺｎＳの片面に波長３．５〜５μｍの範囲内の赤外
線を透過し、かつ、波長８〜１１μｍの範囲内の赤外線
を反射する多層膜をコーティングし、他方の面には前記
波長３．５〜５μｍの範囲内と前記波長８〜１１μｍの
範囲内の両方の帯域に反射防止特性を有する多層膜をコ
ーティングすることによって、前記波長３．５〜５μｍ
の範囲内における高い透過率と前記波長８〜１１μｍの
範囲内における高い反射率により、この２つの波長帯を
分離することができ、しかも基板内の多重反射の小さい
赤外線ビームスプリッタとなる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の赤外域用光学膜および光学素
子について添付図面を参照して詳細に説明する。

【００３８】図１ないし図４は、本発明の赤外域用反射
防止膜の実施例の構造を示す断面説明図である。図５お
よび図６は、本発明のビームスプリッタ用光学膜の実施
例の構造を示す断面説明図である。図７および図８は、
本発明のビームスプリッタの説明図である。図９は、本
発明の赤外域用光学膜の製造に用いられる蒸着装置の一
例の断面説明図である。図１０ないし図３２は、本発明
の実施例１ないし実施例２３でそれぞれえられた赤外域
用反射防止膜を有するＧｅ基板およびＺｎＳ基板の赤外
線分光透過率を示す図である。図３３ないし図４７は、
本発明の実施例２４ないし実施例３８でそれぞれえられ
たビームスプリッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外
線分光透過率を示す図である。図４８ないし図４９は、
本発明の実施例３９ないし実施例４０でそれぞれえられ
たＺｎＳを基板とするビームスプリッタの入射角４５°
の赤外分光反射率および分光透過率を示す図である。

【００３９】まず、本発明の赤外域用反射防止膜は、図
１に示されるように、Ｇｅ製のレンズやウィンドウを基
板１として、順番にＺｎＳ層２、ＳｉまたはＧｅ層３、
ＺｎＳ層２、金属酸化物層４、金属フッ化物層５を配し
たことに特徴がある。なお、本発明における赤外域とは
波長３〜１２μｍの範囲を意味し、ばあいによっては大
気の窓である波長３〜５μｍと波長８〜１２μｍの２つ
の範囲に分けて取り扱う。

【００４０】また、本発明の別の赤外域用反射防止膜
は、図２に示されるように、ＺｎＳ製のレンズやウィン
ドウを基板６として、順番にＳｉまたはＧｅ層３、Ｚｎ
Ｓ層２、ＳｉまたはＧｅ層３、ＺｎＳ層２、金属酸化物
層４、金属フッ化物層５を配したことに特徴がある。

【００４１】また、本発明の別の赤外域用反射防止膜
は、図３に示されるように、Ｇｅ製のレンズやウィンド
ウを基板１として、順番にＳｉ層７、ＺｎＳ層２、金属
酸化物層４、金属フッ化物層５を配したことに特徴があ
る。

【００４２】また、本発明の別の赤外域用反射防止膜
は、図４に示されるように、ＺｎＳ製のレンズやウィン
ドウを基板６として、順番にＺｎＳｅ層８、ＺｎＳまた
はＴｉＯ₂層９、Ｙ₂Ｏ₃またはＳｃ₂Ｏ₃層１０、金属フ
ッ化物層５を配したことに特徴がある。

【００４３】これらの材料の配し方は、本発明者らが本
発明の目的に合致するように、コンピュータによる光学
多層膜の演算と試作を繰り返し、あらゆる組み合わせの
中から鋭意研究してきた結果として選ばれたものであ
る。

【００４４】前記金属酸化物層としては、たとえばＡｌ
₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂
Ｏ₃、ＳｉＯ、Ｔａ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、
ＴｈＯ₂などの酸化物をあげることができ、そのうち、
波長３〜１２μｍの光に対して透明であることや、材料
の屈折率、毒性がないことなどからＹ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、
ＨｆＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂から選ばれた１種であるこ
とが好ましい。

【００４５】また、前記の金属フッ化物としては、たと
えばＭｇＦ₂、ＣｅＦ₃、ＹＦ₃、ＣａＦ₂、クライオライ
ト、ＡｌＦ₃、ＬｉＦ₂、ＢａＦ₂、ＴｈＦ₄などの金属フ
ッ化物をあげることができ、そのうち波長３〜１２μｍ
の光に対し透明であることや、材料の屈折率や毒性、ま
た多層膜の最外層としての耐久性を考慮すれば、Ｙ
Ｆ₃、ＣｅＦ₃、ＣａＦ₂またはクライオライトから選ば
れた１種であることが好ましい。

【００４６】一方、本発明のビームスプリッタ用の光学
多層膜は、図５に示されるように、ＺｎＳ製の基板６上
に、基板から順にＧｅ層１１とＺｎＳ層２を交互に１７
層以上７３層以下奇数回積層し、その上にさらに金属酸
化物層４を積層することに特徴がある。

【００４７】Ｇｅ層とＺｎＳ層の積層については、波長
範囲３〜５μｍの赤外線を反射するように膜厚と層数が
選ばれるならばいずれの構成であってもよく、前述した
コンピュータによる光学多層膜の演算による特性の予測
と試作を繰り返すことによって、膜厚と層数とを決める
ことができる。

【００４８】また、前記金属酸化物層は、ＧｅとＺｎＳ
の交互層による反射帯域の外側の透過帯におけるリップ
ルの低減を行うものである。かかる金属酸化物層として
は、たとえばＡｌ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｉｎ
₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、ＳｉＯ、Ｔａ₂Ｏ₃、ＴｉＯ
₂、Ｙ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＴｈＯ₂などの酸化物をあげるこ
とができ、波長範囲３〜１２μｍで透明であることや、
材料の屈折率、毒性がないことなどからＹ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂
Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂のうちから選ばれた１
種であることが好ましい。

【００４９】なお、本発明の赤外域用光学多層膜に波長
範囲３〜５μｍでの良好な反射特性と、波長範囲８〜１
２μｍでの良好な透過特性を付与したいばあいは、第１
層目のＧｅの光学膜厚を０．５６μｍ、第２層目からの
ＺｎＳとＧｅの交互層を少なくとも７層以上３５層以下
奇数回積層し、その光学膜厚をすべて１．１３μｍ、そ
の上のＧｅ層の光学膜厚を１．００μｍ、その上からの
ＺｎＳとＧｅの交互層を少なくとも７層以上３５層以下
奇数回積層し、その光学膜厚をすべて０．８８μｍ、そ
の上のＧｅの光学膜厚を０．４４μｍ、さらにその上の
金属酸化物層の光学膜厚を２．６９μｍとすることが好
ましい。

【００５０】これらの光学膜厚は、前述の数値になるべ
く近いことが特性上望まれるが、±８％程度の誤差が製
造上に発生したとしても、充分な特性がえられる。

【００５１】また、本発明の別の赤外域用光学多層膜
は、図６に示されるように、ＺｎＳ製の基板上６に、基
板からの第１層目にＴｉＯ₂層またはＺｒＯ₂層１２を積
層し、その上に順にＺｎＳ層とＧｅ層を交互に７層以上
５１層以下奇数回積層し、さらにその上に金属フッ化物
層を積層することを特徴とするものである。

【００５２】ＺｎＳ層とＧｅ層の積層については、波長
８〜１１μｍの範囲内の赤外線を反射するように膜厚と
層数が選ばれるならばいずれの構成であってもよく、前
述したコンピュータによる光学多層膜の演算による特性
の予測と試作を繰り返すことによって、膜厚と層数とを
決めることができる。

【００５３】ただし、ここでＺｎＳとＧｅの交互層を、
さらに広い帯域である波長８〜１２μｍの範囲内の赤外
線を反射するように選ぶと、光の反射率の高い高反射帯
域が波長範囲３〜４μｍのあいだにも発生し、この波長
帯域において高い透過率は望めない。波長範囲８〜１１
μｍの帯域に限定すると、高反射帯域は３．５μｍ以下
にとどまり、本発明の目的に対して完全ではないが充分
合致するものとなる。

【００５４】また、第１層のＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂層と
最外層の金属フッ化物層は、ＧｅとＺｎＳの交互層によ
る高反射帯域の外側の透過帯のリップルの低減を行うも
のである。第１層としてＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂が選ばれ
るのは、リップルの低減を行う上で好ましい屈折率を有
しているためである。また最外層の金属フッ化物層とし
ては、ＭｇＦ₂、ＣｅＦ₃、ＹＦ₃、ＣａＦ₂、クライオラ
イト、ＡｌＦ₃、ＬｉＦ₂、ＢａＦ₂またはＴｈＦ₄などの
金属フッ化物があげられるが、波長範囲３〜１２μｍで
透明であることや、材料の屈折率や毒性、また多層膜の
最外層としての耐久性を考慮すれば、ＹＦ₃、ＣｅＦ₃、
ＣａＦ₂またはクライオライトのうちから選ばれた１種
であることが好ましい。

【００５５】なお、本発明の赤外域用光学多層膜に波長
３．５〜５μｍの範囲内での良好な透過特性と、波長８
〜１１μｍの範囲内での良好な反射特性を付与したいば
あいは、第１層目のＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂の光学膜厚を
１．００μｍ、第２層目のＺｎＳ層を１．１５μｍ、第
３層目からのＧｅとＺｎＳ層の交互層を５層以上４９層
以下奇数回積層しその光学膜厚をすべて２．３０μｍ、
そのＺｎＳ層の光学膜厚を１．１５μｍ、その上の金属
フッ化物層の光学膜厚を０．５９μｍとすることが好ま
しい。

【００５６】これらの光学膜厚は、前述の数値になるべ
く近いことが特性上望まれるが、±８％程度の誤差が製
造上に発生したとしても、充分な特性がえられる。

【００５７】つづいて本発明の赤外域用ビームスプリッ
タについて説明する。

【００５８】本発明の赤外域用ビームスプリッタは、平
行平板であるＺｎＳを基板として、基板の片面に波長３
〜５μｍの範囲内の赤外線を反射し、かつ波長８〜１２
μｍの範囲内の赤外線を透過する多層膜をコーティング
し、他方の面に波長３〜５μｍの範囲内と８〜１２μｍ
の範囲内の両方の帯域に反射防止特性を有する多層膜を
コーティングすることを特徴とするものである。

【００５９】図７は、本ビームスプリッタの使用法の一
例を示したものである。ＺｎＳ基板１３の赤外線の入射
面側に波長３〜５μｍの範囲内の赤外線を反射し、か
つ、波長８〜１２μｍの範囲内の赤外線を透過する多層
膜１４を、また出射面側に波長３〜５μｍの範囲内と８
〜１２μｍの範囲内の両方の帯域に反射防止特性を有す
る多層膜１５を配したものである。そのため、入射した
赤外線１６のうち波長３〜５μｍの範囲内の赤外線１７
は反射、波長８〜１２μｍの範囲内の赤外線１８は透過
することにより、この２つの波長帯域が分離される。し
かも、出射面側の反射防止膜は波長３〜５μｍの範囲内
と８〜１２μｍの範囲内両方の帯域で反射防止特性を有
しているので、出射面側での赤外線の反射１９は小さく
（すなわち、基板の表裏２つの面のあいだの反射を繰り
返す多重反射の小さい）ビームスプリッタとして良好な
特性をうることができる。

【００６０】また、本発明の別の赤外域用ビームスプリ
ッタは、平行平板であるＺｎＳを基板として、基板の片
面に波長３．５〜５μｍの範囲内の赤外線を透過し、か
つ波長８〜１１μｍの範囲内の赤外線を透過する多層膜
をコーティングし、他方の面に波長３〜５μｍの範囲内
と８〜１１μｍの範囲内の両方の帯域に反射防止特性を
有する多層膜をコーティングすることを特徴とするもの
である。

【００６１】図８は、本ビームスプリッタの使用法の一
例を示したものである。ＺｎＳ基板１３の赤外線の入射
面側に波長３．５〜５μｍの範囲内の赤外線を透過し、
かつ、波長８〜１１μｍの範囲内の赤外線を反射する多
層膜２０を、また出射面側に波長３〜５μｍの範囲内と
８〜１２μｍの範囲内の両方の帯域に反射防止特性を有
する多層膜２１を配したものである。そのため、入射し
た赤外線１６のうち波長８〜１１μｍの範囲内の赤外線
２２は反射、波長３．５〜５μｍの範囲内の赤外線２３
は透過することにより、この２つの波長帯域が分離され
る。しかも、出射面側の反射防止膜は波長３〜５μｍと
８〜１２μｍの両方の帯域で反射防止特性を有している
ので、出射面側での赤外線の反射２４は小さく（すなわ
ち基板内の多重反射の小さい）ビームスプリッタとして
良好な特性をうることができる。

【００６２】なお、ＺｎＳ基板にコーティングされるこ
れらの特性を有する光学膜は、すでに述べてきた本発明
の赤外域用光学膜が適用できることはいうまでもない。

【００６３】赤外域用の光学膜の形成法については、と
くに限定されないが、たとえば真空蒸着法、イオンプレ
ーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などがあげ
られる。なかでも光学多層膜の形成を目的とした真空蒸
着法が膜厚のコントロールと膜厚の均一性の点から好ま
しい。以下、該方法および該方法を実施するばあいの真
空蒸着装置について説明する。

【００６４】図９は、その蒸着装置の一例の断面説明図
を示す。図９において、３３は高真空をうるための真空
容器、２５は蒸着すべき基板２６を取り付けるための基
板取り付けドームで、蒸着中は膜の均一性を向上させる
ために回転される。２７は蒸着物質を入れるるつぼで、
必要な材料と量をるつぼに入れたのち、るつぼ回転ステ
ージ２８に配置する。るつぼ２７はるつぼ回転ステージ
２８によって、蒸着されるべき物質の入ったるつぼが電
子銃２９から放出される電子ビームの当たる位置に移動
される。電子ビームによって加熱され、蒸発した物質は
基板２６の表面に蒸着され、膜となる。この蒸着膜の厚
さは、真空容器３３の上方に取り付けられた反射式光学
膜厚計３０により、モニタ用ガラス基板３１の膜厚を計
測することによって測定され、所望の厚さになったとき
シャッタ３２が閉じる。以下、同様にして順次異なる層
の蒸着膜を所定の厚さだけ形成することによって、本発
明の赤外域用光学膜がえられる。

【００６５】なお、後述する各実施例における電子ビー
ム蒸着法は、前記方法により行ったが、蒸着物質の加熱
には電子ビーム法だけでなく、金属製のるつぼに電流を
流して加熱する抵抗加熱法をも用いることができる。ま
た、光学式膜厚計としても、反射式だけでなく、真空容
器の下部に光源を設けた透過式膜厚計をも用いることが
できる。

【００６６】つぎに、具体的な実施例により、本発明の
赤外域用光学膜と光学素子について、さらに詳細に説明
する。

【００６７】［実施例１〜７］直径３０ｍｍφ、厚さ１
ｍｍの両面を研磨したＧｅ製の基板を、蒸着装置の基板
取り付けドームに取り付け、真空度１×１０^-4ｔｏｒｒ
以下で、電子ビーム蒸着法によって基板から順に表１記
載の材料と光学膜厚を有する膜を積層して赤外域用反射
防止膜を形成した。なお、光学膜厚を決めるための屈折
率値は赤外線の波長７．５μｍ近傍での値を使うことと
した。

【００６８】基板の反対の面についても同じ手順により
蒸着を行い、赤外域の反射防止膜を両面に形成したＧｅ
基板をそれぞれえた。

【００６９】えられた基板の透過率を、フーリエ変換赤
外分光光度計（日本電子（株）製ＪＩＲ−７０００）に
より測定した。その分光透過率曲線を図１０〜１６に示
す。

【００７０】［実施例８〜１１］直径３０ｍｍφ、厚さ
１ｍｍの両面を研磨したＧｅ製の基板を、実施例１〜７
と同様の方法によって、基板の両面に表２記載の材料と
光学膜厚を有する膜を積層して赤外域用反射防止膜を形
成した。えられた基板の透過率を、実施例１〜７と同様
の方法により測定した。その分光透過率曲線を図１７〜
２０に示す。

【００７１】［実施例１２〜１９］直径３０ｍｍφ、厚
さ１ｍｍの両面を研磨したＺｎＳ製の基板を、実施例１
〜７と同様の方法によって、基板の両面に表３記載の材
料と光学膜厚を有する膜を積層して赤外域用反射防止膜
を形成した。えられた基板の透過率を、実施例１〜７と
同様の方法により測定した。その分光透過率曲線を図２
１〜２８に示す。

【００７２】［実施例２０〜２３］直径３０ｍｍφ、厚
さ１ｍｍの両面を研磨したＺｎＳ製の基板を、実施例１
〜７と同様の方法によって、基板の両面に表４記載の材
料と光学膜厚を有する膜を積層して赤外域用反射防止膜
を形成した。えられた基板の透過率を実施例１〜７と同
様の方法により測定した。その分光透過率曲線を図２９
〜３２に示す。

【００７３】

【表１】

【００７４】

【表２】

【００７５】

【表３】

【００７６】

【表４】

【００７７】図１０〜３２に示す透過率の測定結果か
ら、本発明の実施例のばあいには、所望する透過帯域に
おいて高い透過率がえられていることがわかる。

【００７８】［実施例２４〜３０］直径５０ｍｍφ、厚
さ１ｍｍの両面を研磨したＺｎＳ製の基板を、蒸着装置
の基板取り付けドームに取り付け、真空度１×１０^-4ｔ
ｏｒｒ以下で、電子ビーム蒸着法によって基板から順に
表５〜７記載の材料と光学膜厚を有する膜を積層してビ
ームスプリッタ用の光学膜を基板の片面に形成した。

【００７９】えられた基板の分光透過率と分光反射率
を、フーリエ変換赤外分光光度計（日本電子（株）製Ｊ
ＩＲ−７０００）と反射測定ホルダ（日本電子（株）製
ＩＲ−ＲＳＣ１００）により測定した。その分光透過率
曲線および分光反射率曲線を図３３〜３９に示す。

【００８０】［実施例３１〜３７］直径５０ｍｍφ、厚
さ１ｍｍの両面を研磨したＺｎＳ製の基板を、実施例２
４〜３０と同様の方法によって、表８〜１１記載の材料
と光学膜厚を有する膜を積層してビームスプリッタ用の
光学膜を形成した。えられた基板の分光透過率と分光反
射率を、実施例２４〜３０と同様の方法により測定し
た。その分光透過率曲線および分光反射率曲線を図４０
〜４７に示す。

【００８１】

【表５】

【００８２】

【表６】

【００８３】

【表７】

【００８４】

【表８】

【００８５】

【表９】

【００８６】

【表１０】

【００８７】

【表１１】

【００８８】図３３〜３９に示す透過率と反射率の測定
結果から、本発明の実施例のばあいには、波長３〜５μ
ｍの範囲内で高い反射率を有し、かつ、波長８〜１２μ
ｍの範囲内で高い透過率を有するビームスプリッタ用の
光学膜がえられていることがわかる。

【００８９】また、図４０〜４７に示す透過率と反射率
の測定結果から、本発明の実施例のばあいには、波長
３．５〜５μｍの範囲内で高い透過率を有し、かつ、波
長８〜１１μｍの範囲内で高い反射率を有するビームス
プリッタ用の光学膜がえられていることがわかる。

【００９０】［実施例３９］直径５０ｍｍφ、厚さ１ｍ
ｍの両面を研磨したＺｎＳ製の基板に対し、基板の片面
には実施例１２にしたがった反射防止膜、他の面には実
施例２４にしたがった光学膜を形成し、波長３〜５μｍ
の範囲内の赤外線を反射し、かつ、波長８〜１２μｍの
範囲内の赤外線を透過することにより２つの波長帯域を
分離するビームスプリッタを作製した。

【００９１】作製したビームスプリッタの入射角４５°
の透過率と反射率を、フーリエ変換赤外分光光度計（日
本電子（株）製ＪＩＲ−７０００）と角度可変型反射測
定ホルダ（ＩＲ−ＲＳＣ１１０）により測定した。入射
角を４５°としたのは、反射光を透過光に対し９０°の
方向変換を行うことにより赤外線の分離を試みたためで
ある。測定結果を図４８に示す。

【００９２】［実施例４０］直径５０ｍｍφ、厚さ１ｍ
ｍの両面を研磨したＺｎＳ製の基板に対し、基板の片面
には実施例１３にしたがった反射防止膜、他の面には実
施例３１にしたがった光学膜を形成し、波長３．５〜５
μｍの範囲内の赤外線を透過し、かつ、波長８〜１１μ
ｍの範囲内の赤外線を反射することにより２つの波長帯
域を分離するビームスプリッタを作製した。

【００９３】作製したビームスプリッタの入射角４５度
の透過率と反射率を、実施例３９と同様の方法により測
定した。測定結果を図４９に示す。

【００９４】図４８に示す透過率と反射率の測定結果か
ら、本発明の実施例のばあいには、入射角４５°の入射
赤外線の波長３〜５μｍの範囲を反射、波長８〜１２μ
ｍの範囲を透過し、反射光は透過光に対し９０°方向と
なるビームスプリッタがえられていることがわかる。

【００９５】また、図４９に示す透過率と反射率の測定
結果から、本発明の実施例のばあいには、入射角４５°
の入射赤外線の波長３．５〜５μｍの範囲を透過、波長
８〜１１μｍの範囲を反射し、反射光は透過光に対し９
０°方向となるビームスプリッタがえられていることが
わかる。

【００９６】

【発明の効果】本発明による反射防止膜によれば、基板
をＧｅとして、基板からの第１層目がＺｎＳ、第２層目
がＳｉまたはＧｅ、第３層目がＺｎＳ、第４層目が金属
酸化物、第５層目が金属フッ化物であるように形成した
ので、波長範囲３〜５μｍと８〜１２μｍの両方の帯域
で反射防止効果のある赤外域用反射防止膜がえられる効
果がある。

【００９７】また、本発明による別の反射防止膜によれ
ば、基板をＺｎＳとして、基板からの第１層目がＳｉま
たはＧｅ、第２層目がＺｎＳ、第３層目がＳｉまたはＧ
ｅ、第４層目がＺｎＳ、第５層目が金属酸化物、第６層
目が金属フッ化物であるように形成したので、波長範囲
３〜５μｍと８〜１２μｍの両方の帯域で反射防止効果
のある赤外域用反射防止膜がえられる効果がある。

【００９８】また、本発明による別の反射防止膜によれ
ば、基板をＧｅとして、基板から第１層目がＳｉ、第２
層目がＺｎＳ、第３層目が金属酸化物、第４層目が金属
フッ化物であるように形成したので、波長範囲３〜５μ
ｍと８〜１２μｍの両方の帯域で反射防止効果のある赤
外域用反射防止膜がえられる効果がある。

【００９９】また、本発明による別の反射防止膜によれ
ば、基板をＺｎＳとして、基板から第１層目がＺｎＳ
ｅ、第２層目がＺｎＳまたはＴｉＯ₂のうちいずれかの
膜、第３層目がＹ₂Ｏ₃またはＳｃ₂Ｏ₃のうちいずれかの
膜、第４層目が金属フッ化物であるように形成したの
で、波長範囲３〜５μｍと８〜１２μｍの両方の帯域で
反射防止効果のある赤外域用反射防止膜がえられる効果
がある。

【０１００】また、前記金属酸化物がＹ₂Ｏ₃、Ｓｃ
₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂のうちの１つか
ら選ばれるばあい、波長範囲３〜５μｍと８〜１２μｍ
の両方の帯域で反射防止効果の優れた赤外域用反射防止
膜がえられる効果がある。

【０１０１】また、前記金属フッ化物がＹＦ₃、Ｃｅ
Ｆ₃、ＣａＦ₂またはクライオライトのうち１つから選ば
れるばあい、波長範囲３〜５μｍと８〜１２μｍの両方
の帯域で反射防止効果の優れた赤外域用反射防止膜がえ
られる効果がある。

【０１０２】また、本発明の赤外域用光学多層膜によれ
ば、ＺｎＳを基板として、基板から順にＧｅとＺｎＳを
交互に１７層以上７３層以下奇数回積層し、その上にさ
らに金属酸化物層を積層することによって、波長範囲３
〜５μｍの赤外線を反射し、かつ波長範囲８〜１２μｍ
の赤外線を透過する特徴を有する赤外域用光学多層膜が
えられる効果がある。

【０１０３】また、本発明の別の赤外域用光学多層膜に
よれば、ＺｎＳを基板として、基板からの第１層目にＴ
ｉＯ₂またはＺｒＯ₂を積層し、その上に順にＺｎＳとＧ
ｅを交互に７層以上５１層以下奇数回積層し、さらにそ
の上に最外層として金属フッ化物を積層することによっ
て波長範囲３．５〜５μｍの赤外線を透過し、かつ波長
範囲８〜１１μｍの赤外線を反射する特徴を有する赤外
域用光学多層膜がえられる効果がある。

【０１０４】また、本発明の波長範囲３〜５μｍの赤外
線を反射し、かつ、波長範囲８〜１２μｍの赤外線を透
過する赤外域用光学多層膜において、前記金属酸化物が
Ｙ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂の
うちの１つから選ばれるばあい、波長範囲８〜１２μｍ
の赤外線の透過特性が良好なものがえられる効果があ
る。

【０１０５】また、本発明の波長範囲３．５〜５μｍの
赤外線を透過し、かつ、波長範囲８〜１１μｍの赤外線
を反射する赤外域用光学多層膜において、前記金属フッ
化物がＹＦ₃、ＣｅＦ₃、ＣａＦ₂またはクライオライト
のうちの１つから選ばれるばあい、波長範囲３．５〜５
μｍの赤外線の透過特性が良好なものがえられる効果が
ある。

【０１０６】また、本発明の波長範囲３〜５μｍの赤外
線を反射し、かつ、波長範囲８〜１２μｍの赤外線を透
過する赤外域用光学多層膜において、基板からの第１層
目のＧｅの光学膜厚が０．５６μｍ、第２層目からのＺ
ｎＳとＧｅの交互層は７層以上３５層以下奇数回積層
し、その光学膜厚はすべて１．１３μｍ、その上のＧｅ
層の光学膜厚は１．００μｍ、その上からのＺｎＳとＧ
ｅの交互層は７層以上３５層以下奇数回積層し、その光
学膜はすべて０．８８μｍ、その上のＧｅ層の光学膜層
は０．４４μｍ、さらにその上の金属酸化物層の光学膜
厚は２．６９μｍとしたばあい、波長範囲３．５〜５μ
ｍの反射特性と波長範囲８〜１２μｍの透過特性が良好
なものがえられる効果がある。

【０１０７】また、本発明の赤外線の波長範囲３．５〜
５μｍの赤外線を透過し、かつ、波長範囲８〜１１μｍ
の赤外線を反射する赤外域用光学多層膜において、基板
からの第１層目のＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂の光学膜厚が
１．００μｍ、第２層目のＺｎＳ層の光学膜厚は１．１
５μｍ、第３層目からのＧｅとＺｎＳの交互層は５層以
上４９層以下奇数回積層しその光学膜厚はすべて２．３
０μｍ、その上のＺｎＳ層の光学膜厚は１．１５μｍ、
さらにその上の金属フッ化物層の光学膜厚は０．５９μ
ｍとしたばあい、波長範囲３．５〜５μｍの透過特性と
波長範囲８〜１１μｍの反射特性が良好なものがえられ
る効果がある。

【０１０８】また、本発明による波長３〜５μｍの範囲
内の赤外線を反射し、かつ、波長８〜１２μｍの範囲内
の赤外線を透過することにより該２つの波長帯域を分離
する赤外線ビームスプリッタによれば、平行平板とした
ＺｎＳの片面に波長３〜５μｍの範囲内の赤外線を反射
し、かつ波長８〜１２μｍの範囲内の赤外線を透過する
多層膜をコーティングし、他方の面に波長３〜５μｍの
範囲内と８〜１２μｍの範囲内の両方の帯域に反射防止
特性を有する多層膜をコーティングすることによって、
波長３〜５μｍの範囲内における高い反射率と波長８〜
１２μｍの範囲内における高い透過率により、該２つの
波長帯域を分離することができ、しかも基板内の多重反
射の小さい赤外線ビームスプリッタがえられる効果があ
る。

【０１０９】また、本発明による波長３．５〜５μｍの
範囲内の赤外線を透過し、かつ波長８〜１１μｍの範囲
内の赤外線を反射することにより該２つの波長帯域を分
離する別の赤外線ビームスプリッタにおいて、平行平板
としたＺｎＳの片面に波長３．５〜５μｍの範囲内の赤
外線を透過し、かつ波長８〜１１μｍの範囲内の赤外線
の反射する多層膜をコーティングし、他方の面に波長
３．５〜５μｍの範囲内と８〜１１μｍの範囲内の両方
の帯域に反射防止特性を有する多層膜をコーティングす
ることによって、波長３．５〜５μｍの範囲内における
高い透過率と８〜１１μｍの範囲内における高い反射率
により、この２つの波長帯を分離することができ、しか
も基板内の多重反射の小さい赤外線ビームスプリッタが
えられる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の赤外域用反射防止膜の実施例の構造
を示す断面説明図である。

【図２】 本発明の赤外域用反射防止膜の別の実施例の
構造を示す断面説明図である。

【図３】 本発明の赤外域用反射防止膜の別の実施例の
構造を示す断面説明図である。

【図４】 本発明の赤外域用反射防止膜の別の実施例の
構造を示す断面説明図である。

【図５】 本発明のビームスプリッタ用光学膜の一実施
例の構造を示す断面説明図である。

【図６】 本発明のビームスプリッタ用光学膜の他の実
施例の構造を示す断面説明図である。

【図７】 本発明のビームスプリッタを説明する図であ
る。

【図８】 本発明の他のビームスプリッタを説明する図
である。

【図９】 本発明の赤外域用光学膜の製造に用いられる
蒸着装置の一例の断面説明図である。

【図１０】 本発明の実施例１でえられた赤外域用反射
防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図で
ある。

【図１１】 本発明の実施例２でえられた赤外域用反射
防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図で
ある。

【図１２】 本発明の実施例３でえられた赤外域用反射
防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図で
ある。

【図１３】 本発明の実施例４でえられた赤外域用反射
防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図で
ある。

【図１４】 本発明の実施例５でえられた赤外域用反射
防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図で
ある。

【図１５】 本発明の実施例６でえられた赤外域用反射
防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図で
ある。

【図１６】 本発明の実施例７でえられた赤外域用反射
防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図で
ある。

【図１７】 本発明の実施例８でえられた赤外域用反射
防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図で
ある。

【図１８】 本発明の実施例９でえられた赤外域用反射
防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図で
ある。

【図１９】 本発明の実施例１０でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図
である。

【図２０】 本発明の実施例１１でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＧｅ基板の赤外線分光透過率を示す図
である。

【図２１】 本発明の実施例１２でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図２２】 本発明の実施例１３でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図２３】 本発明の実施例１４でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図２４】 本発明の実施例１５でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図２５】 本発明の実施例１６でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図２６】 本発明の実施例１７でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図２７】 本発明の実施例１８でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図２８】 本発明の実施例１９でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図２９】 本発明の実施例２０でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図３０】 本発明の実施例２１でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図３１】 本発明の実施例２２でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図３２】 本発明の実施例２３でえられた赤外域用反
射防止膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光透過率を示す
図である。

【図３３】 本発明の実施例２４でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図３４】 本発明の実施例２５でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図３５】 本発明の実施例２６でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図３６】 本発明の実施例２７でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図３７】 本発明の実施例２８でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図３８】 本発明の実施例２９でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図３９】 本発明の実施例３０でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図４０】 本発明の実施例３１でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図４１】 本発明の実施例３２でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図４２】 本発明の実施例３３でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図４３】 本発明の実施例３４でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図４４】 本発明の実施例３５でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図４５】 本発明の実施例３６でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図４６】 本発明の実施例３７でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図４７】 本発明の実施例３８でえられたビームスプ
リッタ用光学膜を有するＺｎＳ基板の赤外線分光反射率
および分光透過率を示す図である。

【図４８】 本発明の実施例３９でえられたＺｎＳを基
板とするビームスプリッタの入射角４５°の赤外線分光
反射率および分光透過率を示す図である。

【図４９】 本発明の実施例４０でえられたＺｎＳを基
板とするビームスプリッタの入射角４５°の赤外線分光
反射率および分光透過率を示す図である。

【符号の説明】

１ Ｇｅ基板、２ ＺｎＳ層、３ ＳｉまたはＧｅ層、
４ 金属酸化物層、５ 金属フッ化物層、６ ＺｎＳ基
板、７ Ｓｉ層、８ ＺｎＳｅ層、９ ＺｎＳまたはＴ
ｉＯ₂層、１０ Ｙ₂Ｏ₃またはＳｃ₂Ｏ₃層、１１ Ｇｅ
層、１２ ＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂層、１３ ＺｎＳ基
板、１４ ３〜５μｍ反射および８〜１２μｍ透過の光
学膜、１５ ３〜５μｍおよび８〜１２μｍの反射防止
膜、１６ 入射赤外線、１７ 基板の入射面で反射した
３〜５μｍ赤外線、１８ 透過した８〜１２μｍ赤外
線、１９ 基板の出射面で反射した赤外線、２０ ３．
５〜５μｍ透過および８〜１１μｍ反射の光学膜、２１
３．５〜５μｍおよび８〜１１μｍの反射防止膜、２
２ 基板の入射面で反射した８〜１１μｍの赤外線、２
３ 透過した３．５〜５μｍ赤外線、２４ 基板の出射
面で反射した赤外線、２５ 基板取り付けドーム、２６
基板、２７ るつぼ、２８ 回転ステージ、２９ 電
子銃、３０ 反射式光学膜厚計、３１ モニタ用ガラス
基板、３２ シャッタ、３３ 真空容器。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｇｅからなる基板上に形成される赤外域
   用光学膜において、前記基板からの第１層目がＺｎＳ、
   第２層目がＳｉまたはＧｅ、第３層目がＺｎＳ、第４層
   目が金属酸化物、第５層目が金属フッ化物であることを
   特徴とする赤外域用反射防止膜。
2. 【請求項２】 ＺｎＳからなる基板上に形成される赤外
   域用光学膜において、前記基板からの第１層目がＳｉま
   たはＧｅ、第２層目がＺｎＳ、第３層目がＳｉまたはＧ
   ｅ、第４層目がＺｎＳ、第５層目が金属酸化物、第６層
   目が金属フッ化物であることを特徴とする赤外域用反射
   防止膜。
3. 【請求項３】 Ｇｅからなる基板上に形成される赤外域
   用光学膜において、前記基板からの第１層目がＳｉ、第
   ２層目がＺｎＳ、第３層目が金属酸化物、第４層目が金
   属フッ化物であることを特徴とする赤外域用反射防止
   膜。
4. 【請求項４】 ＺｎＳからなる基板上に形成される赤外
   域用光学膜において、前記基板からの第１層目がＺｎＳ
   ｅ、第２層目がＺｎＳまたはＴｉＯ₂のうちのいずれか
   の膜、第３層目がＹ₂Ｏ₃またはＳｃ₂Ｏ₃のうちのいずれ
   かの膜、第４層目が金属フッ化物であることを特徴とす
   る赤外域用反射防止膜。
5. 【請求項５】 前記金属酸化物がＹ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、Ｈ
   ｆＯ₂、ＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂のうちの１つから選ばれ
   る請求項１、２または３記載の赤外域用反射防止膜。
6. 【請求項６】 前記金属フッ化物がＹＦ₃、ＣｅＦ₃、Ｃ
   ａＦ₂またはクライオライト（Ｎａ₃ＡｌＦ₆）のうちの
   １つから選ばれる請求項１、２、３または４記載の赤外
   域用反射防止膜。
7. 【請求項７】 ＺｎＳからなる基板上に形成される赤外
   域用光学膜において、前記基板から順にＧｅとＺｎＳを
   交互に１７層以上７３層以下奇数回積層し、その上に最
   外層として金属酸化物層を積層することによって、波長
   ３〜５μｍの範囲内の赤外線を反射し、かつ波長８〜１
   ２μｍの範囲内の赤外線を透過することを特徴とする赤
   外域用光学多層膜。
8. 【請求項８】 ＺｎＳからなる基板上に形成される赤外
   域用光学膜において、前記基板からの第１層目にＴｉＯ
   ₂またはＺｒＯ₂を積層し、その上に順にＺｎＳとＧｅを
   交互に７層以上５１層以下奇数回積層し、さらにその上
   に最外層として金属フッ化物を積層することによって、
   波長３．５〜５μｍの範囲内の赤外線を透過し、かつ波
   長８〜１１μｍの範囲内の赤外線を反射することを特徴
   とする赤外域用光学多層膜。
9. 【請求項９】 前記金属酸化物がＹ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、Ｈ
   ｆＯ₂、ＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂のうちの１つから選ばれ
   る請求項７記載の赤外域用光学多層膜。
10. 【請求項１０】 前記金属フッ化物がＹＦ₃、ＣｅＦ₃、
    ＣａＦ₂またはクライオライト（Ｎａ₃ＡｌＦ₆）のうち
    の１つから選ばれることを特徴とする請求項８記載の赤
    外域用光学多層膜。
11. 【請求項１１】 前記基板からの第１層目のＧｅの光学
    膜厚が０．５６μｍ、第２層目からのＺｎＳとＧｅの交
    互層は７層以上３５層以下奇数回積層し、その光学膜厚
    はすべて１．１３μｍ、その上のＧｅ層の光学膜厚は
    １．００μｍ、その上からのＺｎＳとＧｅの交互層は７
    層以上３５層以下奇数回積層し、その光学膜厚はすべて
    ０．８８μｍ、その上のＧｅ層の光学膜厚は０．４４μ
    ｍ、さらにその上の金属酸化物層の光学膜厚は２．６９
    μｍである請求項７記載の赤外域用光学多層膜。
12. 【請求項１２】 前記基板からの第１層目のＴｉＯ₂ま
    たはＺｒＯ₂の光学膜厚が１．００μｍ、第２層目のＺ
    ｎＳ層の光学膜厚は１．１５μｍ、第３層目からのＧｅ
    とＺｎＳの交互層は５層以上４９層以下奇数回積層し、
    その光学膜厚はすべて２．３０μｍ、その上のＺｎＳ層
    の光学膜厚は１．１５μｍ、さらにその上の金属フッ化
    物層の光学膜厚は０．５９μｍである請求項８記載の赤
    外域用光学多層膜。
13. 【請求項１３】 ＺｎＳからなる基板を含む赤外域用光
    学素子において、平行平板としたＺｎＳの片面に波長３
    〜５μｍの範囲内の赤外線を反射しかつ波長８〜１２μ
    ｍの範囲内の赤外線を透過する多層膜をコーティング
    し、他方の面に前記波長３〜５μｍの範囲内と前記波長
    ８〜１２μｍの範囲内の両方の帯域に反射防止特性を有
    する多層膜をコーティングすることによって、前記波長
    ３〜５μｍの範囲内の赤外線を反射し、前記波長８〜１
    ２μｍの範囲内の赤外線を透過することにより赤外線の
    ２つの波長帯域を分離する赤外線ビームスプリッタ。
14. 【請求項１４】 ＺｎＳからなる基板を含む赤外域用光
    学素子において、平行平板としたＺｎＳの片面に波長
    ３．５〜５μｍの範囲内の赤外線を透過し、かつ波長８
    〜１１の範囲内の赤外線を反射する多層膜をコーティン
    グし、他方の面に前記波長３．５〜５μｍの範囲内と前
    記波長８〜１１μｍの範囲内の両方の帯域に反射防止特
    性を有する多層膜をコーティングすることによって前記
    波長３．５〜５μｍの範囲内の赤外線を透過し、前記波
    長８〜１１μｍの範囲内の赤外線を反射することにより
    赤外線の２つの波長帯域を分離する赤外線ビームスプリ
    ッタ。