JPH046503A

JPH046503A - 光学干渉膜

Info

Publication number: JPH046503A
Application number: JP2108207A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Morimoto; 森本　幸博
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1992-01-10

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】［産業上の利用分野］この発明は、レンズや光学窓などの光学部品に用いられ
る基板材料の表面におけるフレネル反射を低減する反射
防止膜など、所望の光学特性を得るために基板材料の表
面上に形成される光学干渉膜に関するものである。

［従来の技術］従来、この種の光学干渉膜としては第７図に示すような
ものがあった。

第７図はプロシーディング５ＰＩＥ３８１゜１９８３年
、Ｐ１７７〜１８２に示された反射防止膜の構成を示す
断面図である。図において。

（１）はゲルマニウムからなる基板、（２）は硫化亜鉛
層（２１）、ゲルマニウム層（２２）、および、ダイヤ
モンドライクカーボン層（２３）からなる反射防止膜、
（３）はダイヤモンドライクカーボン層（２３）の最外
層、（４）は空気である。

反射防止膜（２）は、低屈折率層である硫化亜鉛層（２
１）と高屈折率層であるゲルマニウム層（２２）が交互
に積層されており、最外層（３）は硫化亜鉛層（２１）
がダイヤモンドライクカーボン層（２３）に置き換わっ
た構造をしている。

各層の厚さは、空気（４）と最外層（３）の間、各層間
、基板（１）と反射防止膜（２）の間の各境界面におけ
る反射光が互いに干渉しあって、第８図に示す残留反射
率の波長依存性のように広い波長範囲にわたってゲルマ
ニウム基板（１）の表面における反射を抑制するように
設定されており、波長範囲８〜１３μｍにおいて５％以
下の低残留反射が得られている。

また、最外層（３）に用いられているダイヤモンドライ
フカ−ボン層（２３）はヌープ硬度が２０００〜３００
０　ｋｇ／　ｍｍ２と高硬度を有しているので。

この反射防止膜には耐磨耗性など耐久性に優れている。

なお、上記の反射防止膜（２）の各層の厚さを約１／２
．５にすると波長範囲３〜５μｍにおいても上記と同様
の低残留反射が得られる。

［発明が解決しようとする課題］上記のような従来の光学干渉膜では耐久性の向上を図る
ため最外層（３）をダイヤモンドライクカーボン層（２
３）としているが、このダイヤモンドライクカーボン膜
は第９図に示す透過特性のように、波長範囲３〜５μｍ
あるいは波長範囲８〜Ｏ１３μｍにおいて正常な曲線か
ら落ち込んでおり、これらの波長範囲に吸収があるため
、上記波長範囲で使用する赤外光学系のレンズや光学窓
に適用した場合には吸収によって信号光が損失するとい
う問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、波長範囲３〜５μｍの赤外光学系のレンズや
光学窓などに適用できる。吸収による信号光の損失のな
い、耐磨耗性など耐久性に優れた光学干渉膜を得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段１この発明に係わる光学干渉膜は、赤外透過材料の表面上
に形成された光学干渉膜において、少なくとも一部分に
窒化シリコン膜、窒化ボロン膜。

あるいは、窒化アルミニウム膜を設けたものである。

［作用］上記のように構成された光学干渉膜においては、窒化シ
リコン膜、窒化ボロン膜、あるいは。

窒化アルミニウム膜が高い硬度を有するとともに波長範
囲３〜５μｍにおける吸収がないため、信号光の損失と
ならずに耐磨耗性など耐久性を発揮する。

［実施例］第１図はこの発明の光学干渉膜の一実施例の構成を示す
断面図である。図において、（１）はゲルマニウムから
なる基板、（２）は硫化亜鉛層（２１）。

ゲルマニウム層（２２）、および、窒化シリコン層（２
４）からなる反射防止膜、（３）は窒化シリコン層（２
４）の最外層、（４）は空気である。

反射防止膜（２）は、低屈折率である硫化亜鉛層（２１
）と高屈折率層であるゲルマニウム層（２２）が交互に
積層されており、最外層（３）の硫化亜鉛層（２１）が
窒化シリコン層（２４）に置き換わった構造をしている
。

各層の厚さは、第７図に示した従来の反射防止膜と同様
、空気（４）と最外層（３）の間、各層間。

基板（１）と反射防止膜（２）の間の各境界面における
反射光が互いに干渉しあって、所定の波長範囲にわたっ
て基板（１）の表面における反射を抑制するように設定
されている。

第２図は上記のように設定された第１図に示したこの発
明による反射防止膜の一例の各層の厚さを示す図である
。第２図に示すように設定した時の反射防止膜の残留反
射率の波長依存性を第３図に示す。残留反射率は波長範
囲３〜５μｍにおいて５％以下であり、この反射防止膜
により波長範囲３〜５μｍわたって基板（１）の表面に
おける反射が良好に抑制できることがわかる。

また、第４図は真空、第３２巻、第１号、Ｐ１４〜１９
に示されている窒化シリコン膜の赤外領域における透過
特性である。これは、シリコン・基板両面に反応性イオ
ンビームスパッタリング法で成膜したものである。波長
１０μｍ以下の赤外光に高い透過性を示しており、波長
範囲３〜５μｍにおいては本質的な吸収がない、。さら
に。

窒化シリコン（化学記号：５ｉ３Ｎ４）はヌープ硬度が
２５００〜，３０００ｋｇ／ｎｕｎ２と硬質材料である
。

従って、窒化シリコン層（２４）を最外層（３）に用い
ているこの発明による反射防止膜を波長範囲３〜５μｍ
帯の赤外光学系のレンズや光学窓に適用すれば、信号光
に対して吸収損失のない、耐磨耗性など耐久性に優れた
反射防止膜を形成できる。

なお、上記実施例では反射防止膜（２）の最外層（３）
に窒化シリコン層（２４）を用いた場合について説明し
たが、窒化シリコン以外にも、ヌープ硬度が４５００　
ｋｇ／　ｍｍ２である窒化ボロン（化学記号：ＢＮ）や
、ヌープ硬度が１０００〜１５００ｋｇ／ｍｍ２である
窒化アルミニウム（化学記号：ＡＩＮ）のような高硬度
を有する材料を上記反射防止膜（２）の最外層（３）に
用いることができる。

次（乙窒化ポロン膜および窒化アルミニウム膜の赤外領
域における透過特性について示す。

第５図は真空、第３１巻、第１２号、Ｐ９６８〜９７６
に示されている窒化ボロン膜の赤外領域における透過特
性である。これは、シリコン基板に反応性イオンブレー
ティング法で成膜したものである。上記透過性において
波長６μｍ以下では顕著な吸収は見られず、波長範囲３
〜５μｍ帯でほぼ良好な透過特性を示している。

第６図は、第５０回応物予稿集２７ｐ−Ｇ−８に示され
ている窒化アルミニウム膜の赤外領域における透過特性
である。これは、プラズマＣＶＤ法で成膜したものであ
る。上記透過特性において波長１０μｍ以下では顕著な
吸収は見られず、波長範囲３〜５μｍ帯でほぼ良好な透
過特性を示している。

従って、窒化シリコン層（２４）にかえて窒化ボロン層
あるいは窒化アルミニウム層を最外層（３）に用いた反
射防止膜を波長範囲３〜５μｍ帯の赤外光学系のレンズ
や光学窓に適用しても、信号光に対して吸収損失のない
、耐磨耗性など耐久性に優れた反射防止膜を形成できる
。

なお、上記実施例においては、窒化シリコン層、窒化ボ
ロン層、あるいは、窒化アルミニウム層を最外層（３）
に−要用いた反射防止膜を示したが、この−層に限らず
その他の硫化亜鉛層（２１）窒化シリコン層に置き換え
た構造としても良い。また、窒化シリコン膜、窒化ボロ
ン膜、あるいは。

窒化アルミニウム膜は一層全面に設けた場合を示したが
、所定の部分のみに設けても良い。

ところで１以上の説明では、この発明をゲルマニウム基
板用３〜５μｍ帯反射防止膜に適用する場合について述
べたが、波長範囲３〜５μｍ帯の赤外光学系用の光学部
品に用いられるシリコン。

硫化亜鉛、硫化セレン、あるいは、フッ化マグネシウム
などの赤外透過材料用の反射防止膜にも適用できること
は言うまでもなく、さらに、ロングパスフィルタやショ
ートバスフィルタやバンドパスフィルタなどの各種光学
干渉膜にも適用でき。

上記同様の効果を奏する。

なお、上記の窒化シリコン膜、窒化ボロン膜。

あるいは、窒化アルミニウム膜は耐湿性にも優れており
、潮解性の基板の溶解防止や光学干渉膜の特性の安定化
にも効果を奏する。

Ｆ発明の効果コ以上のようにこの発明によれば、赤外透過材料の表面上
に形成された光学干渉膜において、少な（とも一部分に
窒化シリコン膜、窒化ボロン膜。

あるいは、窒化アルミニウム膜を設けたので、波長範囲
３〜５μｍ帯の光に対して吸収損失のない、耐磨耗性な
ど耐久性に優れた光学干渉膜を形成できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光学干渉膜の一実施例の構成を示す
断面図、第２図はこの発明による反射防止膜の一例の各
層の厚さを示す図、第３図はこの発明の一実施例の反射
防止膜の残留反射率の波長依存性を示す特性図、第４図
は窒化シリコン膜の赤外領域における透過特性を示す特
性図、第５図は窒化ボロン膜の赤外領域における透過特
性を示す特性図、第６図は窒化アルミニウム膜の赤外領
域における透過特性を示す特性図、第７図は従来のゲル
マニウム用反射防止膜の構成を示す断面図、第８図は従
来のゲルマニウム用反射防止膜の残留反射率の波長依存
性を示す特性図、第９図はダイヤモンドライクカーボン
膜の透過特性を示す特性図である。図において、（１）は基板、（２）は反射防止膜。（３）は最外層、（４）は空気、　（２１）は硫化亜鉛
層。（２２）はゲルマニウム層は、　（２３）はダイヤモン
ドライクカーボン層、　（２４）は窒化シリコン層であ
る。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

赤外透過材料の表面上に形成された光学干渉膜において
、少なくとも一部分に窒化シリコン膜、窒化ボロン膜、
あるいは、窒化アルミニウム膜を設けたことを特徴する
光学干渉膜。