特許ウォッチ

公開番号2024122378
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-09
出願番号2023029894
出願日2023-02-28
発明の名称光学薄膜
出願人東海光学株式会社
代理人個人,個人
主分類G02B 5/28 20060101AFI20240902BHJP(光学)
要約【課題】基材の変形が十分に抑制され、より高い性能を有し、設計の自由度がより高く、形成がより容易でより低コストである光学薄膜を提供する。
【解決手段】光学薄膜1は、第1の材質を有する1以上の第1膜と、第2の材質を有する1以上の第2膜と、第3の材質を有する1以上の第3膜と、を備えている。第1の材質は、Ti及びLaを含んだ酸化化合物である。第1膜は、引張応力を有している。第1膜の屈折率及び第2膜の屈折率は、第3膜の屈折率より高い。第3膜は、圧縮応力を有している。光学薄膜1において、直径30mmで厚さ3mmの合成石英ガラス製の板状の基材2における片側の成膜対象面Uに対して形成された場合の成膜対象面Uの面精度変化が、λ=632.8nmとして、0.2λ以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の材質を有する１以上の第１膜と、
第２の材質を有する１以上の第２膜と、
第３の材質を有する１以上の第３膜と、
を備えており、
前記第１の材質は、Ｔｉ及びＬａを含んだ酸化化合物であり、
前記第１膜は、引張応力を有しており、
前記第１膜の屈折率及び前記第２膜の屈折率は、前記第３膜の屈折率より高く、
前記第３膜は、圧縮応力を有している
ことを特徴とする光学薄膜。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
基材に対して形成されており、
前記基材の線膨張係数は、２×１０
－６
／℃より小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の光学薄膜。
【請求項３】
直径３０ｍｍで厚さ３ｍｍの合成石英ガラス製の基板の片面に対して形成された場合の前記片面の面精度変化が、λ＝６３２．８ｎｍとして、０．２λ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学薄膜。
【請求項４】
前記第２の材質は、Ｔｉの酸化物であり、
前記第３の材質は、Ｓｉの酸化物である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学薄膜。
【請求項５】
前記第１膜又は前記第２膜と、前記第３膜とが交互に配置されており、
前記第２膜及び前記第３膜のペアの数を第１ペア数とし、前記第１膜及び前記第３膜のペアの数を第２ペア数とし、前記第１ペア数及び前記第２ペア数の合計に対する前記第１ペア数の割合を第１ペア数割合とした場合、
前記第１ペア数割合が、０．０９以上０．５５以下である
ことを特徴とする請求項４に記載の光学薄膜。
【請求項６】
前記第１膜の物理膜厚の合計である第１小計物理膜厚ｈと、前記第２膜の物理膜厚の合計である第２小計物理膜厚ｔと、前記第３膜の物理膜厚の合計である第３小計物理膜厚ｃと、の比である、物理膜厚比ｔ：ｈ：ｃは、ｔ：ｈ：ｃ＝０．１２～０．１９：０．１７～０．２８：０．６３～０．６４である
ことを特徴とする請求項４に記載の光学薄膜。
【請求項７】
基材に対して形成されており、
前記基材の線膨張係数は、２×１０
－６
／℃より小さく、
前記第２の材質は、Ｔｉの酸化物であり、
前記第３の材質は、Ｓｉの酸化物であり、
前記第１膜又は前記第２膜と、前記第３膜とが交互に配置されており、
前記第２膜及び前記第３膜のペアの数を第１ペア数とし、前記第１膜及び前記第３膜のペアの数を第２ペア数とし、前記第１ペア数及び前記第２ペア数の合計に対する前記第１ペア数の割合を第１ペア数割合とした場合、
前記第１ペア数割合が、０．０９以上０．５５以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学薄膜。
【請求項８】
前記第２の材質は、Ｔａの酸化物であり、
前記第３の材質は、Ｓｉの酸化物である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学薄膜。
【請求項９】
前記第１膜又は前記第２膜と、前記第３膜とが交互に配置されており、
前記第２膜及び前記第３膜のペアの数を第３ペア数とし、前記第１膜及び前記第３膜のペアの数を第２ペア数とし、前記第３ペア数及び前記第２ペア数の合計に対する前記第３ペア数の割合を第２ペア数割合とした場合、
前記第２ペア数割合が、０．０５以上０．２０以下である
ことを特徴とする請求項８に記載の光学薄膜。
【請求項１０】
前記第２の材質は、Ｎｂの酸化物であり、
前記第３の材質は、Ｓｉの酸化物である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学薄膜。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の膜が積層された光学薄膜に関する。
続きを表示（約 4,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特開昭５９－１０９０１号公報（特許文献１）に記載された光学積層物が知られている。この光学積層物では、積層される蒸着膜の内部応力によって変形を生じる基板の上に、ＴｉＯ
２
蒸着膜とＳｉＯ
２
蒸着膜とが交互に積層されている。又、この光学積層物では、ＴｉＯ
２
蒸着膜の内部応力とＳｉＯ
２
蒸着膜の内部応力とが釣り合っている。
この光学積層物では、引張応力を有するＴｉＯ
２
蒸着膜の内部応力と、圧縮応力を有するＳｉＯ
２
蒸着膜の内部応力とが釣り合うため、基板の変形が抑制される。
【０００３】
近時、複数の膜を有する光学薄膜における１以上の膜の膜密度が、光学薄膜の性能を向上する目的で、より高められている。ＴｉＯ
２
膜の膜密度がより高められると、ＴｉＯ
２
膜の引張応力はより小さくなり、更にはＴｉＯ
２
膜の引張応力は圧縮応力となる。従って、上記光学積層物による基板の変形の抑制は、膜密度がより高められたＴｉＯ
２
膜を用いる場合、行われない。
特開２００３－２７７９１１号公報（特許文献２）に記載された光学薄膜では、Ｔｉ及びＬａを含んだ酸化化合物が、ＴｉＯ
２
膜に代わり高屈折率膜の材質として用いられている。この場合、高屈折率膜は、高い膜密度を有しながら、引張応力を有することができる。よって、光学薄膜は、圧縮応力を有するＳｉＯ
２
製の低屈折率膜を組み合わせることで、基板の変形を抑制しつつ、高性能に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開昭５９－１０９０１号公報
特開２００３－２７７９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の光学薄膜は、高屈折率膜の光学膜厚が、低屈折率膜の圧縮応力に釣り合わせるため、低屈折率膜の膜厚の３倍とされた構造を有している。より詳しくは、膜構造について、低屈折率膜であることが「Ｌ」と示され、高屈折率膜であることが「Ｈ」と示され、それらの左隣において、設計波長をλ
Ｄ
としてλ
Ｄ
／４に相当する光学膜厚を１、その２倍の光学膜厚を２、・・・という要領において当該膜の光学膜厚を表す数字が示され、基板側を左側として、光学膜厚を表す数字及び「Ｈ」又は「Ｌ」が左から右へ順次並べて示される場合、上記の光学薄膜は、（１Ｌ３Ｈ）の繰り返し構造を有している。
又、上記の光学薄膜は、引張応力の膜及び圧縮応力の膜が必ず隣接する構造を有している。
上記の光学薄膜の設計は、かような構造により制限される。例えば、光学薄膜のうち、反射膜即ちミラーであって、所定の波長域の光を反射するものを上記の光学薄膜で形成すると、十分な反射率を有する波長域が極めて狭くなる。
又、上記の光学薄膜の形成の容易さ及びコストは、特に高屈折率膜の光学薄膜が厚いために、向上の余地がある。
【０００６】
そこで、本開示の主な目的は、基材の変形が十分に抑制された光学薄膜を提供することである。
更に、本開示の別の主な目的は、より高い性能を有する光学薄膜を提供することである。
又、本開示の更に別の主な目的は、設計の自由度がより高い光学薄膜を提供することである。
加えて、本開示の更に別の主な目的は、形成がより容易でより低コストである光学薄膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書は、光学薄膜を開示する。この光学薄膜は、第１の材質を有する１以上の第１膜を備えていても良い。光学薄膜は、第２の材質を有する１以上の第２膜を備えていても良い。光学薄膜は、第３の材質を有する１以上の第３膜を備えていても良い。第１の材質は、Ｔｉ及びＬａを含んだ酸化化合物であっても良い。第１膜は、引張応力を有していても良い。第１膜の屈折率及び第２膜の屈折率は、第３膜の屈折率より高くても良い。第３膜は、圧縮応力を有していても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の主な効果は、基材の変形が十分に抑制された光学薄膜が提供されることである。
更に、本開示の別の主な効果は、より高い性能を有する光学薄膜を提供されることである。
又、本開示の更に別の主な効果は、設計の自由度がより高い光学薄膜が提供されることである。
加えて、本開示の更に別の主な効果は、形成がより容易でより低コストである光学薄膜が提供されることである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の光学薄膜を含む光学製品の模式図である。
基板の反りδに関する模式図である。
実施例１に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例２に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例３に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例４に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例５に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例６に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例７に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例８に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例９に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例１０に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例１１に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例１２に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例１３に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例１４に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例１５に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
比較例１に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
比較例２に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
比較例３に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
比較例４に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
比較例５に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
比較例６に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
比較例７に係る設計波長を含む波長域におけるＳ偏光及びＰ偏光の各反射率分布を示すグラフである。
実施例１に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例２に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例３に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例４に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例５に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例６に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例７に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例８に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例９に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例１０に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例１１に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例１２に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例１３に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例１４に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例１５に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
比較例１に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
比較例２に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
比較例３に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
比較例４に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
比較例５に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
比較例６に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
比較例７に係るＧＤＤ
ｒｓ
及びＧＤＤ
ｒｐ
を示すグラフである。
実施例１～１５及び比較例１～７における、面精度の変化量と、Ｒ
ｐ
幅比率と、ＧＤＤ
ｒｐ
幅比率とを示すグラフ、及び第１ペア数割合ｐ
Ｔ
、及び物理膜厚比におけるｔ，ｈ，ｃの各値を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示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。本開示の形態は、これらの例に限定されない。
（【００１１】以降は省略されています）

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