JPH01167701A - 二波長域反射防止膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 皮呈上立科度豆！ 本発明は、例えば可視光と赤外光のように比較的離れた
三波長域の多層反射防止膜に関する。

ｌ来肢歪 従来の反射防止膜は、単波長域のみの反射防止であり、
例えば可視域の３層反射防止膜では、赤外域の反射が基
板のまま以上に増加してしまう。

従って、使用波長域が単波長域では問題はないが、２波
長域、例えば可視と赤外域を同一光学系で使用するとき
は、ゴーストやフレアーが発生したり光量不足となった
りする。一方、上記３層反射防止膜を赤外域（例えば、
λ。−３７５０ｎｍ）で反射防止するようにすると、可
視域での反射防止が困難となる。しかし、λ。／３、λ
。１５、・・・の波長帯域では反射防止になっており、
従来はこのような２次、３次・・・の反射防止帯域を利
用して三波長域の反射防止を行なっていたが、波長域は
上述のようにλａ／３、λ。１５、・・・に限ぎられて
おり利用の制約が大きかった。

ｌＩＩ口１直 本発明は、従来の三波長帯域に対する反射防止膜の上述
の問題点に鑑みてなされたものであって、任意の三波長
帯域について反射防止が可能な反射防止膜を提供するこ
とを目的とし、かつ該三波長帯域のうちの短波長の反射
防止帯域が広い反射防止膜を提供することを目的とする
。

１里■盪底 本発明は、基板Ｓ上に順次積層する多層膜であって、中
心波長λ１、λバλ、〈λ２）の二波長について の反射防止膜において、 波長λ、に対する第１基板屈折率調整層と、第１反射防
止層を有し、基板Ｓと第１基板屈折率調整層、第１基板
屈折率調整層と第１反射防止層、及び第１反射防止層と
媒質との間の少なくとも１ケ所に波長λ、に対する不関
与層を挿入した膜構成であり、不関与層の構成が、ｎｔ
（λＩ／２）の整数倍、またはｎ、（λｔ／４）−ｎｚ
（λＩ／２）−ｎ、（λＩ／４）のどちらか一方、又は
、それらの組合わせからなり、上記第１不関与層の屈折
率は上記第１基板屈折率調整層、第１反射防止層及び第
１不関与層がλ２に対して基板屈折率調整層及び反射防
止層に相　当するように、上記不関与層の屈折率が選択
されていることを特徴とする二波長反射防止膜である。

原１！Ｉ【吸 ２１１反射防止膜（Ｖコート）の基本型は、基板Ｓの屈
折率をｎ□、とすると、ｎ５ｕｂ／ｎ（（λ、／４）−
ｎｇ（λ＋／−４）／ａｉｒの二層構成である。ｎ２（
λ１／４）は、通常ＭｇＦｚ　（ｎ＝１．３８）を使用
するが、そのときｎ箇はｎ、　ｙ　、／”ｉｉ”譜τ・
ｎ２にすれば中心波長λ１にて反射率０となる。・・・
・・・・・（１）例えば、ＢＫ７（ｎ＝１．５２）／１
．７０（λ、／４）−１，３８（λｌ／　４　）　／ａ
ｉｒ（ｎ　ｎ＝　１　）つまりある波長λ、にて反射防
止を効率よく行うためには、光学的膜厚ｎ、ｄ、−λＩ
／４、ｎ、ｍＪ−π・ｎ２の基板屈折率調整層と、ｎ、
ｄｔ＝λ１／４の低屈折率物質ｎ２の反射防止層が必要
となる。

通常は、ｎ、の物質として八１２０３　、ｎｚの物質と
してＭｇ　Ｆ、を用いる。

しかし、この２層反射防止膜（Ｖコート）では、λ、近
傍では反射防止となるが、他の波長λ！（＞　Ａ　＋）
においては、通常、反射防止膜無しの基板自体の反射率
より増大する。すなわち、長波長域では、λ８〉〉λ、
である場合、基板とほぼ同じになる。言い換えれば、長
波長域においては膜厚が薄く無視できる。

一方、λｔについては、■コートにより反射防止を行う
と、λ諺より短波長側ではλｇ／３、λ８１５、λ！／
７、・・・において反射防止になっているが、その帯域
は非常に狭い。

λいλ、の三波長域で効率よく反射防止を行うためには
、λ、でのＶコートの特性をくずさずに、λ８で反射防
止ができるようにλ霊基板屈折率調整層とλ２反射防止
層を設ければよい、λ１の特性をくずさない層（λ１に
関与しない層）は、λ、の波長に応じてλ８が短かいと
きは薄く、長いときは厚（する。

このλ、に関与しない層とは、屈折率ｎａＳｎ＝、ｎｃ
の物質に対して ｎａ（λ１／２）、ｎｓ（λ＋／４）　−ｎ　ｃ（λ＋
／２）　−ｎ　ｍ（λ１／４）、等を示す。これらは膜
の特性行列Ｍ となるため、λ、での特性に関与しないことが理解でき
る。

このようなλ１不関与層の群を（１）、（Ｉｆ）、（１
′）、（■′）とすると、λ１のＶコートを組合せた という構成の膜はいずれもλ、でのＶコートとなる。こ
こで、Ａ　：　　ＡｊｌｔＯｓ（λ、／４）層、Ｍ；Ｍ
ｇＦｚ（λ１／４）層を示す。

（３）の構成でさらにλ２についても反射防止とするた
めには、前半部がλ２２基板屈折率調整、後半がλ３反
射防止層となるように、つまり前半部の数層の等価膜な
屈折率をＮｌ、膜厚（膜厚）をＤＩ、後半のそれらをＮ
＊　、Ｄｚとすると、（１）より、となるように（１）
、（ＩＩ）、（■′）、（■′）等の屈折率、暦数ある
いは、組合せを決定すればよい。

このとき、λ、不関与層（１）、（ＩＩ）、（■′）、
（■′）は、ｎ（λｌ／２）の広帯域化層を含めること
によってλ、での反射防止帯域を本来のＶコートより広
帯域化することも可能である。

λ１基板屈折率調整層　λ１反射防止層λ２基板屈折率
調整層　λ２反射防止層（関連技術の説明） まず、ガラス基板と空気の境界面での複素振幅反射率ｒ
（ｒｅｉδ）は、第５図に示すように、横軸Ｘを実数軸
、縦軸Ｙを虚数軸とすると、実数軸Ｙの−０，２０の点
０　＋　（ｒ　＝　０．２０、δ＝１８０°）で表わさ
れる。これはＡｐｆｅ１表示と呼ばれる。そして、この
ガラス基板に薄膜が蒸着されると、ｒの値が変化する。

例えば、Ｚｎ５ｉ（ｎ　Ｉ＝　２．３０　）に蒸着する
と、光学的膜厚ｎ、ｄ、が増加し、第５図の点０ｘ（ｒ
＝　　０．３９）を中心に半径０．０２の円周上を描き
、該円周上の点Ｐから原点Ｏまでの路次に、二層反射防
止を考える。ｎ５ｕｂ＝１．５２の基板をｎ＝１．３８
の第１層を用いてλ。で残留反射θ％とするためには、
ｎ　Ｓｕｂ　＝１．５２を等価膜にｎ、。−１，９にし
てやればよいことが知られている。そのためには、第６
図に示すように、ｎ　＝　１．７の物質をλ。／４蒸着
し、さらにｎ＝１．３８をλ。／４蒸着すればよいこと
がわかる。なお、第６図において点線１Ｏ１１２は反射
率Ｒ＝１％、０．５％（７）領域を示し、マタ点１１４
．１６．１８の波長比ν＝１．１、ν＝１．２、ν＝１
．３を示す。

ｎ　＝　１．７の物質が得られない場合は、第６図に示
すように、ｎ　＞　ｌ、　７なる物質例えばＺｒＯｇ（
ｎ−２，０３）と、ｎ　＜　１．７なる物質、例えばＭ
ｇＦ。

（ｎ＝１．３８）でｎ　＝　１．７と等価になるように
、２．０３（位相膜厚：δ、）−１，３８（位相膜厚：
６２）で置換すればよい。これは二層等価膜（またはコ
ンポジット膜と呼ばれるもので、三層対称等価膜ととも
に、単波長においてｎＨ＜ｎ＜ｎＬの屈折率の単層膜と
等価の膜を得るため極めて有効な手法である。ただしこ
の場合、膜厚をλ。７４以下で制御する技術が必要にな
る。

以上述べてきた二層反射防止膜では、前半の１．７（λ
（１／４）　、２．０３　（δ目）−１，３８（δ２）
という層は、後半の１．３８（λ。／４）層で無反射す
るための、すなわち基板の屈折率を等価膜にｎｓｗｂ’
−１，３８”＝１．９にするための基板屈折率調整層と
考えることができる。

これらの二層反射防止膜（Ｖコート）は単波長域反射防
止膜であり、中心波長以外においては、波長比によって
第６図の点線１４．１６．１８で示すように反射率は単
調に増加する。

大皇旦曵 （１）紫外域可視域二波長反射防止膜（λＩ−２５０ｎ
ｓ、λ３　諺　６３３ｎｓ） Ａ　　　　　　　　　Ｍ この構成は（５）の条件より、同時に非常に大雑把な近
イ以により １．５０／Ｎｓ（λ！／４）　　Ｎｚ（λ１八）／ａｉ
ｒ　・・（６’）を満足すればよい、これを第１図に１
０４により示す。

厳密には、Ｎ　ｌ　（λ、／４）層は第１図の実線１０
０■−■に、Ｎバス８／４）層は、実線ｉｏｏ■−■に
相当するが、簡単のために全光学的膜厚（λ、／４）×
６の半分（λＩ／４）Ｘ３、つまり１．４６（λ１／４
）−１，９０（λＩ／２）の部分をＮ　＋　（λｔ／４
）と考え、１、４６　（λｔ／４）　　１．６３（λ、
／４）−１，３８（λＩ／４）の部分をＮｘ（λ！／４
）と考える。このとき、Ｎ　ｔ　Ｄ　ｔ　”　Ｎ　ｔ　
Ｄオー（λ＋／４）　Ｘ　３諺７５０／４　ｌｑ　６３
３／４　（−λ８／４）　　・・・（７）Ｄｒ 故に、ＮＩ　”ｉｌ、７２７　　　Ｎｘ　１＝１１．４
８３よって、（６′）はＩＯ２で示されるように、１．
５０／１，７２７（７５０ｎｍ／４）−１，４８３（７
５０ｎｍ／４）／ａｉｒ　・・Ｑｌと表わされる。しか
し、α・は厳密には、（５）の条件を満していない、す
なわち、ｎ！＝１．４８３ならば、１０６で示すように
、ｎ□、＝１．５０に対してはｎｔ−１，８１６となる
。

ところで、（５）の条件は、あくまで反射Ｏの条件であ
るが、反射防止の種類によっては、波長λ１−又はλ８
について反射率≦１％、あるいは基板自身の反射より減
少すれば良いという緩い条件のものもある。なお、（６
）の厳密な複素振幅グラフは第１図に１０２として示さ
れる。また、Ｑｌの反射特性は、第２図に示す通りであ
り、λ１における反射率は０．２５％である。これは屈
折率の加乗平均に相当する。　厳密には上に述べたよう
に（６）の構成は６３３ｎ■において、第１図の実線１
００■〜■〜■のような等価膜なＶコートになっている
。

第１図からＮい　Ｎ８を求めると実線１０４■〜■〜■
テ近似してＮＩＩ＝１１．８８、Ｎｚ＃１．５０となる
。

叉施■盟 可視・赤外二波長域反射防止（可視：λ１＝４３０〜６
５０ｎｍ、赤外：λｇ＝３．０〜５．０μｍ）へりの構
成も、λ２においては、第３図の実線２０００〜［相］
〜０のような等価膜になり、２０４に示すようにＮｔ＝
　１．７４７、Ｎ、−１，４２０と近似される。　・　
・　・　・　・　・　・　（１１’　）大雑把な近似と
して実施例（１）と同様に考゛えると全光学的膜厚は（
λｌ／４）Ｘ１２となり前半部１．６３（λＩ／４）　
−２，０３（λ、／２）−１，６３（，１１／４）　−
１，４６（λＩ／２）をλ２基板屈折率調整層、後半部
１．４６（λ、／２）−１，３８（λ、／２）−１，６
３（λｌ／４）　−１，３８（λ、／４）をλ２反射防
止層と考える。このとき、 Ｎ　ｒ　Ｄ　ｔ　＝　Ｎ　ｔ　Ｄ　ｔ　＝　（λＩ／　
４　）　Ｘ　６　＝　（５５０／４）Ｘ　６−　（３３
００／４）二（３７５０／４）＝　（λｔ／４）故に、
Ｎ、＝１．６７５、Ｎｚ−１，４３３よって、ａυの近
似は、２０６で示されるように、１．５０／　１．６７
５　（３３００ｎｍ／　４）　−１，４３３（３３００
ｎｓ／　４）　　／ａｉｒ　　・・−−・・・−・・Ｑ
２１となる。これは厳密には（５）の条件を満していな
いが、その反射特性は第４図に示す通りであり、実用上
反射防止膜として十分使用できるものである。

なおαυの厳密な複素振幅グラフを第３図に２０２とし
て示す。

【図面の簡単な説明】

第１ＷＪは本発明の第１実施例のＡｐｆｅ１表示による
複素振幅反射率グラフ図、第２図は第１実施例の反射特
性図、第３図は第２実施例のＡｐｆｅ１表示による複素
振幅反射率グラフ図、第４図は第２実施例の反射特性図
、第５図及び第６図はＡｐｆｅ１表示による複素反射率
グラフの説明図である。 １０・・・反射率１％の領域を示すグラフ１２・・・反
射率０．５％の領域を示すグラフ１４・・・波長比１．
１ １６・・・波長比１．２ １８・・・波長比１．３ １００・・・第１実施例の複素振幅反射率グラフ２００
・・・第２実施例の複素振幅反射率グラフ手続補正書（
方式） １．事件の表示　　　昭和６２年特許願第３２６１７６
号２、発明の名称　　　二波長域反射防止膜３、補正を
する者 事件との関係　　出願人 名　称　　東京光学機械株式会社 ４、代理人 ６、補正の対象　　　　　全図面 ７、補正の内容 願書に最初に添付した図面の浄書

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板Ｓ上に順次積層する多層膜であって、中心波
   長λ＿１、λ＿２（λ＿１＜λ＿２）の二波長について
   の反射防止膜において、 波長λ＿１に対する第１基板屈折率調整層と、第１反射
   防止層を有し、基板Ｓと第１基板屈折率調整層、第１基
   板屈折率調整層と第１反射防止層、及び第１反射防止層
   と媒質との間の少なくとも１ヶ所に波長λ＿１に対する
   不関与層を挿入した膜構成であり、不関与層の構成が、 ｎ（λ＿１／２）の整数倍、またはｎ＿１（λ＿１／４
   ）−ｎ＿２（λ＿１／２）−ｎ＿１（λ＿１／４）のど
   ちらか一方、又は、それらの組合わせからなり、上記第
   １不関与層の屈折率は上記第１基板屈折率調整層、第１
   反射防止層及び第１不関与層がλ＿２に対して基板屈折
   率調整層及び反射防止層に相当するように、上記不関与
   層の屈折率が選択されていることを特徴とする二波長反
   射防止膜。
2. （２）上記第１基板屈折率調整層、上記第１反射防止層
   及び第１不関与層の膜厚の和が略λ＿２／２に等しく、
   これらを略λ＿２／４の膜厚で２分したときの基板側の
   膜の屈折率の加重平均をＮ＿１、他方の膜の屈折率の加
   重平均をＮ＿２としたとき、Ｎ＿１≒√（ｎ＿ｓ＿ｕ＿
   ｂ）・Ｎ＿２ なる関係となるように構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の二波長反射防止膜。
3. （３）上記第１反射防止層の構成のうち、ｎ（λ＿１／
   ２）の膜をｎ（λ＿１／４）−ｎ′（λ＿１／４）また
   はｎ＿１（λ＿１／４）−ｎ＿２（λ＿１／２）−ｎ＿
   １（λ＿１／４）の膜をｎ＿１、（λ＿１／４）−ｎ＿
   ２（λ＿１／２）−ｎ′＿１（λ＿１／４）に置き換え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の二波長
   反射防止膜。