JPH08166501A

JPH08166501A - 光学薄膜およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08166501A
Application number: JP6311788A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Mitamura; 宣明三田村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-12-15
Filing date: 1994-12-15
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】少なくとも全応力が圧縮応力ではなく、高
温、高湿度の環境下においてもシワ状の変形を生じない
ような、エネルギー硬化性樹脂上に設ける光学薄膜およ
びその製造方法を提供する。【構成】エネルギー硬化性樹脂２の表面に、少なくと
も圧縮応力を有する層と引張応力を有する層とを積層す
ることにより光学薄膜３を形成し、光学薄膜３の全体に
生じる全応力（応力×膜厚）を、多くても１０Ｐａ・ｍ
以下の引張応力に制御した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー硬化性樹脂
を有する基板の樹脂表面に形成する反射防止膜、エッジ
フィルター、ビームスプリッター等の光学薄膜およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レンズやミラー、プリズム等の光
学部品の素材として合成樹脂を用いる頻度が高くなって
いる。合成樹脂製光学部品は、ガラス製光学部品と比較
して低コスト化や軽量化等を図ることができ、かつ複雑
な形状の光学部品の形状などではガラス製のものよりも
加工し易いという利点を有している。

【０００３】これら合成樹脂にて構成した部品は、ガラ
スや金属に比して耐摩耗性、耐擦傷性が劣るために、表
面保護のために保護膜等を形成することがある。また、
特に合成樹脂を光学部品として用いる場合には、表面保
護の目的だけでなく、透過率等の光学性能を向上させる
ために、光学ガラスの場合と同様に光学薄膜を形成する
場合が多い。そして、この光学薄膜は、生産性が高い等
の理由から通常、真空蒸着法により形成されている。

【０００４】上記光学薄膜の形成にあたり、光学ガラス
の場合は、光学ガラス基板を加熱して光学薄膜を蒸着す
ることができるので光学ガラス基板と光学薄膜の密着性
が高く、また光学薄膜自体の耐擦傷性も良好である。し
かしながら、合成樹脂基板に光学薄膜を成形する際、合
成樹脂は耐熱性が低いため、合成樹脂基板を加熱するこ
とができないので、合成樹脂基板に対する光学薄膜の密
着性や光学薄膜自体の耐擦傷性が著しく劣化するという
問題がある。

【０００５】そこで、上記のような問題点を解決するた
めに数多くの提案がなされている。光学薄膜の中でも反
射防止膜の場合では、従来、例えば特開平３−１３２６
０１号公報に開示されているような反射防止膜が知られ
ている。この反射防止膜は、合成樹脂製光学部品の表面
に、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）からなる第１層を形成し、
その上に第１層より屈折率が高い一酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ）からなる第２層を形成し、次に二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ₂）からなる第３層を第２層の上に形成してなる３層
構造の多層膜に構成されている。ここでは合成樹脂とし
て、例えばアクリル等の熱可塑性樹脂が用いられてい
る。

【０００６】上記従来の反射防止膜をアクリルのような
熱可塑性樹脂に成膜したものは、基材との密着性が高
く、また耐湿性や耐熱衝撃性等の耐久性も高いという利
点を有している。

【０００７】ところで最近、合成樹脂の中でもエネルギ
ー硬化性樹脂、とりわけ紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂と光
学ガラスを接合した複合型光学部品が注目されている。
この複合型光学部品は、球面ガラスの上にＵＶ硬化性樹
脂を塗布し、非球面形状をした金型を押しつけた後にＵ
Ｖ光を照射して、ＵＶ硬化性樹脂を硬化させることによ
り金型の面形状を転写させて製造するもので、熱可塑性
樹脂を射出成形して製造する光学部品に比べて、大口径
の光学部品を得ることができるとともに、基板にガラス
を用いているので、屈折率が高くかつ屈折率が温度や湿
度にも安定な光学部品が得られるという利点がある。ま
た、ガラスに比べても非球面形状が容易に得られる利点
があり、ガラスと合成樹脂の利点を兼ね備えた光学部品
といえるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
な複合型光学部品のエネルギー硬化性樹脂の表面に、前
述の従来技術、特開平３−１３２６０１号公報の反射防
止膜を形成した場合、７０℃・４０％の高温常湿度放置
試験と４０℃・９０％の常温高湿度放置試験において、
熱可塑性樹脂基板ではみられなかったシワ状の変形が生
じ、失透してしまうという重大な問題点が発生した。

【０００９】この原因について鋭意研究を重ねた結果、
エネルギー硬化性樹脂は熱可塑性樹脂に比べて可撓性
（粘性）が高く、高温や高湿度の環境下では極めて変形
が起こり易い状態にあり、さらに従来技術の反射防止膜
が強い圧縮方向の応力を有しているため、反射防止膜の
圧縮応力によりエネルギー硬化性樹脂と反射防止膜とが
シワ状に変形したものであることが判明した。このよう
に、複合型光学部品のようにエネルギー硬化性樹脂を有
する光学部品に光学薄膜を蒸着するに当たっては、従来
技術をそのまま適用することは困難であるという問題が
ある。

【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、少なくとも全応力が圧縮応力ではな
く、高温、高湿度の環境下においてもシワ状の変形を生
じないような、エネルギー硬化性樹脂への光学薄膜およ
びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のように構成した。請求項１の発明
は、エネルギー硬化性樹脂の表面に形成される光学薄膜
において、この光学薄膜の全応力（応力×膜厚）が多く
ても１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力であるようにした。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１記載の光学薄
膜にあって、光学薄膜が、少なくとも二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ₂）を含む層と、少なくとも酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）を含む層と
を含むようにした。

【００１３】請求項３の発明は、エネルギー硬化性樹脂
の表面に光学薄膜を形成する方法において、少なくとも
圧縮応力を有する層と引張応力を有する層とを積層して
光学薄膜を形成し、この光学薄膜の全応力を多くても１
０Ｐａ・ｍ以下の引張応力に制御することとした。

【００１４】請求項４の発明は、請求項３記載の光学薄
膜の製造方法にあって、圧縮応力を有する層が少なくと
も二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を含み、引張応力を有する
層が少なくとも酸化チタン（ＴｉＯ₂）または酸化ジル
コニウム（ＺｒＯ₂）を含むようにした。

【００１５】請求項１および請求項３にあって、本発明
の光学薄膜とは、目的に応じて反射防止膜、エッジフィ
ルター、ビームスプリッター、位相膜等が用いられる
が、いずれでも構わない。また、本発明でいう光学薄膜
の全応力とは、膜の応力に膜厚を乗じたもので、多層膜
の場合は、各層の応力と膜厚を乗じたものの総和であ
る。本発明の作用、効果を充分に享し得るためには、光
学薄膜の全応力は多くても１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力
であることが必要である。

【００１６】なお、本発明のエネルギー硬化性樹脂に
は、例えば紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂、可視光硬化性樹
脂、電子線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることが
でき、特に限定されるものではない。

【００１７】また、請求項２および請求項４にあって、
本発明の光学薄膜のＳｉＯ₂を含む層あるいはＴｉＯ₂
またはＺｒＯ₂を含む層に、他の酸化物やフッ化物が小
量含まれていたり、ＳｉＯ₂を含む層、ＴｉＯ₂または
ＺｒＯ₂を含む層以外に、他の酸化物やフッ化物からな
る層が多少含まれていても、応力が１０Ｐａ・ｍ以下で
あれば問題はない。

【００１８】

【作用】請求項１の構成にあって、エネルギー硬化性樹
脂上に形成する光学薄膜は、その全応力が多くても１０
Ｐａ・ｍ以下の引張応力となっている。ここで、エネル
ギー硬化性樹脂に形成した光学薄膜の全応力が圧縮応力
である場合、高温、高湿度の環境下において、樹脂の可
撓性が高く、変形し易くなると、膜の圧縮応力によりシ
ワ状の変形が生じてしまう。また、光学薄膜の全応力が
１０Ｐａ・ｍより大きい引張応力の場合、高温、高湿度
の環境下でシワ状の変形は生じないが、特に高温の環境
下で、樹脂の膨張により膜にクラック（ひび割れ）が発
生してしまうので好ましくない。このように、本発明の
エネルギー硬化性樹脂への光学薄膜は、高温、高湿度の
環境下においてシワ状の変形およびクラックの発生がな
いような、最適な全応力を有するものである。

【００１９】請求項２の構成にあって、エネルギー硬化
性樹脂上に形成する光学薄膜は、請求項１において、少
なくともＳｉＯ₂を含む層と、少なくともＴｉＯ₂また
はＺｒＯ₂を含む層を含んでいる。ここで、屈折率は、
通常ＳｉＯ₂が１．４５〜１．４７と相対的に低いのに
対し、ＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂は１．８５〜２．０５と
相対的に高い。このため、それらの層を所望の膜厚と層
数の構成で積層することにより、所望の光学特性が得ら
れる。

【００２０】また、応力は、通常ＳｉＯ₂が１〜２×１
０⁸Ｐａ程度の圧縮応力を有しているのに対し、ＴｉＯ
₂またはＺｒＯ₂は１〜２×１０⁸Ｐａ程度の引張応力
を有している。このため、少なくともＳｉＯ₂を含む層
と、少なくともＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂を含む層とを積
層した場合、応力が互いに逆方向なので、応力を互いに
相殺でき、各々の膜厚や層数を調整することにより、全
応力を所望の方向と大きさに制御することが可能とな
る。したがって、請求項１のように、全応力を多くても
１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力とすることが容易となり、
高温、高湿度の環境下においてシワ状の変形やクラック
の発生がないような、最適な全応力にすることが可能と
なる。

【００２１】請求項３のエネルギー硬化性樹脂上に光学
薄膜を製造する方法は、少なくとも圧縮応力を有する層
と引張応力を有する層とを積層することにより、この光
学薄膜の全応力を多くても１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力
に制御しているので、請求項１で説明下と同様の作用に
より高温、高湿度の環境下においてシワ状の変形やクラ
ックの発生がないような光学薄膜を製造することができ
るものである。

【００２２】請求項４のエネルギー硬化性樹脂上に光学
薄膜を製造する方法は、請求項３において、圧縮応力を
有する層が少なくともＳｉＯ₂を含み、引張応力を有す
る層が少なくともＴｉＯ₂またはＺｒＯ₂を含んでい
る。ここで、ＳｉＯ₂は前述したように１〜２×１０⁸
Ｐａ程度の圧縮応力を有しており、また屈折率が１．４
５〜１．４７と相対的に低い。そして、ＴｉＯ₂または
ＺｒＯ₂は前述の通り１〜２×１０⁸Ｐａ程度の引張応
力を有しており、また屈折率が１．８５〜２．０５と相
対的に高い。

【００２３】このため、それらの層を、所望の膜厚と層
数の構成で積層することにより、所望の光学特性を有す
ると同時に、応力が互いに相殺でき、全応力を多くても
１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力とすることが容易となるの
で、高温、高湿度の環境下においてシワ状の変形やクラ
ックの発生がないような、光学薄膜を容易に製造できる
ものである。

【００２４】

【実施例】以下、図１〜図６を用いて、本発明に係る光
学薄膜およびその製造方法の各実施例を説明する。［実施例１］図１は、本発明の実施例１の光学薄膜の製
造方法により製造した複合型光学部品および光学薄膜の
断面を示している。複合型光学部材のガラス１は、硝材
ＢＫ−７（オハラ製）により作成されており、ガラス１
の一方の面にはエネルギー硬化性樹脂層２が形成されて
いる。以下、樹脂層２の作成方法を説明する。

【００２５】まず、ガラス１の表面上にエタノールで希
釈したシランカップリング剤「ＫＢＭ−５０３」（信越
化学（株））をスピンコートした後、１００℃、２０分
の条件で乾燥させることにより表面処理を行う。この
後、液状のＵＶ硬化性ウレタンアクリレート系の樹脂を
ガラス１の中心部に適量塗布し、この上から非球面等所
望の形状に形成された金型を樹脂に気泡が入らないよう
に静かに押し付け、樹脂層の厚さが中心で１００μｍに
なるところで停止する。次に、ガラス１の下部から高圧
水銀灯により紫外線（主に３６５ｎｍ）を照射し、樹脂
を硬化させた後、金型を離型する。

【００２６】こうして得られたエネルギー硬化性樹脂層
２の表面に、本実施例の光学薄膜３を形成するもので、
以下、本実施例の光学薄膜３の形成方法を説明する。本
実施例の光学薄膜３は反射防止膜として機能するもので
ある。

【００２７】まず、複合型光学部品をエネルギー硬化性
樹脂２側の面を下にしてチャンバー径が８００ｍｍの真
空蒸着装置にセットした後、真空蒸着チャンバー内を１
×１０^-3Ｐａ以下の真空に排気する。基板の加熱は行わ
なかった。その後、蒸着材料としてＳｉＯ₂を用い、電
子線加熱蒸着を行って、ＳｉＯ₂からなる屈折率ｎ＝
１．４６、光学的膜厚ｎｄ＝２５ｎｍの第１層をエネル
ギー硬化性樹脂２の上に形成する。次に、蒸着材料とし
てＴｉＯ₂を用い、Ｏ₂ガスを２×１０^-2Ｐａの圧力で
導入しつつ、電子線加熱蒸着を行って、ＴｉＯ₂からな
る屈折率ｎ＝２．００、光学的膜厚ｎｄ＝３０ｎｍの第
２層を上記第１層の上に形成する。次に、Ｏ₂ガスの導
入を止め、蒸着材料としてＳｉＯ₂を用い、電子線加熱
蒸着を行って、ＳｉＯ₂からなる屈折率ｎ＝１．４６、
光学的膜厚ｎｄ＝４７ｎｍの第３層を上記第２層の上に
形成する。次に、蒸着材料としてＴｉＯ₂を用い、Ｏ₂
ガスを２×１０^-2Ｐａの圧力で導入しつつ、電子線加熱
蒸着を行って、ＴｉＯ₂からなる屈折率ｎ＝２．００、
光学的膜厚ｎｄ＝２６０ｎｍの第４層を上記第３層の上
に形成する。次に、Ｏ₂ガスの導入を止め、蒸着材料と
してＳｉＯ₂を用い、電子線加熱蒸着を行って、ＳｉＯ
₂からなる屈折率ｎ＝１．４６、光学的薄膜ｎｄ＝１２
２ｎｍの第５層を上記４層の上に形成する。以上のよう
な工程により、本実施例の５層構造からなる光学薄膜３
が製造される。本実施例の光学薄膜３の構成を表１に示
す。

【００２８】

【表１】

【００２９】（作用）本実施例の光学薄膜３を構成する
ＳｉＯ₂およびＴｉＯ₂の単層膜を厚さ５００μｍのＳ
ｉウェハーにそれぞれ蒸着した後、Ｓｉウェハーの反り
量を測定することにより、各層膜に生ずる各応力を求め
たところ、ＳｉＯ₂は−１．４５×１０⁸Ｐａ、ＴｉＯ
₂は＋１．５０×１０⁸Ｐａであった。ここで、応力の
符号−は圧縮方向を示し、＋は引張方向を示す。

【００３０】その結果から、光学薄膜３の各層の全応力
（物理的膜厚×応力）は表１のように計算され、光学薄
膜３全体の全応力の総和は＋２．４８Ｐａ・ｍであっ
た。このように、ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂からなる膜に生じ
る応力が互いに逆方向なので、応力を互いに相殺でき、
全応力の総和を全応力を１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力と
することが可能となる。

【００３１】また、ＳｉＯ₂は屈折率が１．４６と相対
的に低く、ＴｉＯ₂は屈折率が２．００と相対的に高い
ため、これらの材料で構成することにより、光学薄膜３
は所望の光学特性を得ることができる。

【００３２】（効果）本実施例のエネルギー硬化性樹脂
への光学薄膜３に対し、７０℃・４０％の高温常湿度１
週間放置試験と４０℃・９０％の常温高湿度１週間放置
試験を行った結果、表２に示すように全く問題がなかっ
た。このように、本実施例のエネルギー硬化性樹脂２へ
の光学薄膜３は、全応力が１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力
となっているので、高温、高湿度の環境下において、樹
脂２の可撓性が高く、変形し易くなっても、シワ状の変
形が生じない。さらに、高温の環境下で、樹脂２が膨張
しても光学薄膜３にクラック（ひび割れ）が発生しな
い。

【００３３】

【表２】

【００３４】また、本実施例の光学薄膜３の分光反射率
特性を分光計にて測定したところ、図２のように、可視
域（４００〜７００ｎｍ）で良好な反射防止効果を有し
ていた。

【００３５】［実施例２］本発明の実施例２は、実施例
１と同様なガラス１とエネルギー硬化性樹脂層２とから
なる複合型光学部品を用い、エネルギー硬化性樹脂層２
の表面に光学薄膜３を形成した。本実施例の光学薄膜３
も実施例１と同様、反射防止膜として機能するものであ
る。

【００３６】以下、本実施例の光学薄膜３の形成方法を
説明する。まず、実施例１と同様に、複合型光学部品を
真空蒸着装置にセットし、基板の加熱をせずに真空チャ
ンバー内を真空に排気した。その後、蒸着材料としてＺ
ｒＯ₂を用い、電子線加熱蒸着を行って、ＺｒＯ₂から
なる屈折率ｎ＝１．９５、光学的膜厚ｎｄ＝２５ｎｍの
第１層をエネルギー硬化性樹脂層２の上に形成する。次
に、蒸着材料としてＳｉＯ₂を用い、電子線加熱蒸着を
行って、ＳｉＯ₂からなる屈折率ｎ＝１．４６、光学的
膜厚ｎｄ＝４５ｎｍの第２層を上記第１層の上に形成す
る。次に、蒸着材料としてＺｒＯ₂を用い、電子線加熱
蒸着を行って、ＺｒＯ₂からなる屈折率ｎ＝１．９５、
光学的膜厚ｎｄ＝２６０ｎｍの第３層を上記第２層の上
に形成する。次に、蒸着材料としてＳｉＯ₂を用い、電
子線加熱蒸着を行って、ＳｉＯ₂からなる、屈折率ｎ＝
１．４６、光学的膜厚ｎｄ＝１２２ｎｍの第４層を上記
第３層の上に形成する。以上のような工程により、本実
施例の４層構造から成る光学薄膜３は製造される。本実
施例の光学薄膜３の構成を表３に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】（作用）本実施例の光学薄膜３を構成する
ＳｉＯ₂およびＺｉＯ₂の単層膜を厚さ５００μｍのＳ
ｉウェハーにそれぞれ蒸着した後、Ｓｉウェハーの反り
量を測定することにより、各材料の応力を求めたとこ
ろ、ＳｉＯ₂は実施例１と同様に−１．４５×１０⁸Ｐ
ａであり、ＺｉＯ₂は＋１．６０×１０⁸Ｐａであっ
た。

【００３９】その結果から、光学薄膜３の各層の全応力
（物理的膜厚×応力）は表３のように計算され、光学薄
膜３全体の全応力の総和は＋６．８０Ｐａ・ｍであっ
た。このように、ＳｉＯ₂とＺｉＯ₂の各層に生じる応
力が互いに逆方向なので、光学薄膜３の全体に生じる応
力を互いに相殺でき、その全応力の総和を全応力を１０
Ｐａ・ｍ以下の引張応力とすることが可能となる。

【００４０】また、ＳｉＯ₂は屈折率が１．４６と相対
的に低く、ＺｉＯ₂は屈折率が１．９５と相対的に高い
ため、これらの材料で構成することにより、光学薄膜３
は所望の光学特性を得ることができる。

【００４１】（効果）本実施例のエネルギー硬化性樹脂
上に設けた光学薄膜３に対し、実施例１と同様、７０℃
・４０％の高温常湿度１週間放置試験と４０℃・９０％
の常温高湿度１週間放置試験を行った結果、前記表２に
示すように全く問題がなかった。このように、本実施例
のエネルギー硬化性樹脂２への光学薄膜３は、全応力が
１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力となっているので、高温、
高湿度の環境下において、樹脂２の可撓性が高く、変形
し易くなっても、シワ状の変形が生じない。さらに、高
温の環境下で、樹脂２が膨張しても光学薄膜３にクラッ
ク（ひび割れ）が発生しない。

【００４２】また、本実施例の光学薄膜３の分光反射率
特性を分光計にて測定したところ、図３のように、可視
域（４００〜７００ｎｍ）で良好な反射防止効果を有し
ていた。

【００４３】［実施例３］本発明の実施例３は、実施例
１と同様なガラス１とエネルギー硬化性樹脂層２とから
なる複合型光学部品を用い、エネルギー硬化性樹脂層２
の表面に光学薄膜３を形成した。本実施例の光学薄膜３
は、Ｈｅ−Ｎｅレーザー（６３３ｎｍ）用のビームスプ
リッターとして機能するものである。

【００４４】以下、本実施例の光学薄膜３の形成方法を
説明する。まず、実施例１と同様に、複合型光学部品を
真空蒸着装置にセットし、基板の加熱をせずに真空チャ
ンバー内を真空に排気した。その後、蒸着材料としてＴ
ｉＯ2 を用い、Ｏ₂ガスを２×１０^-2Ｐａの圧力で導入
しつつ、電子線加熱蒸着を行って、ＴｉＯ₂からなる屈
折率ｎ＝２．００、光学的膜厚ｎｄ＝１５８ｎｍの第１
層をエネルギー硬化性樹脂層２の上に形成する。次に、
Ｏ₂ガスの導入を止め、蒸着材料としてＳｉＯ₂を用
い、電子線加熱蒸着を行って、ＳｉＯ₂からなる屈折率
ｎ＝１．４６、光学的膜厚ｎｄ＝１５８ｎｍの第２層を
上記第１層の上に形成する。次に、蒸着材料としてＴｉ
Ｏ₂を用い、Ｏ₂ガスを２×１０^-2Ｐａの圧力で導入し
つつ、電子線加熱蒸着を行って、ＴｉＯ₂からなる屈折
率ｎ＝２．００、光学的膜厚ｎｄ＝１５８ｎｍの第３層
を上記第２層の上に形成する。以上のような工程によ
り、本実施例の３層構造からなる光学薄膜３が製造され
る。本実施例の光学薄膜３の構成を表４に示す。

【００４５】

【表４】

【００４６】（作用）本実施例の光学薄膜３を構成する
ＳｉＯ₂およびＴｉＯ₂の単層膜の応力は、実施例１と
同様に、ＳｉＯ₂は−１．４５×１０⁸Ｐａ、ＴｉＯ₂
は＋１．５０×１０⁸Ｐａであった。

【００４７】その結果から、光学薄膜３の各層の全応力
（物理的膜厚×応力）は表４のように計算され、光学薄
膜３全体の全応力の総和は＋８．０１Ｐａ・ｍであっ
た。このように、ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂の各層に生ずる応
力が互いに逆方向なので、応力を互いに相殺でき、全応
力の総和を全応力を１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力とする
ことが可能となる。

【００４８】また、実施例１と同様に、ＳｉＯ₂は屈折
率が１．４６と相対的に低く、ＴｉＯ2 は屈折率が２．
００と相対的に高いため、これらの材料で構成すること
により、光学薄膜３は所望の光学特性を得ることができ
る。

【００４９】（効果）本実施例のエネルギー硬化性樹脂
への光学薄膜３に対し、実施例１と同様、７０℃・４０
％の高温常湿度１週間放置試験と４０℃・９０％の常温
高湿度１週間放置試験を行った結果、前記表２に示すよ
うに全く問題がなかった。このように、本実施例のエネ
ルギー硬化性樹脂への光学薄膜３は、全応力が１０Ｐａ
・ｍ以下の引張応力となっているので、高温、高湿度の
環境下において、樹脂２の可撓性が高く、変形し易くな
っても、シワ状の変形が生じない。さらに、高温の環境
下で、樹脂２が膨張しても光学薄膜３にクラック（ひび
割れ）が発生しない。

【００５０】また、本実施例の光学薄膜３の分光反射率
特性を分光計にて測定したところ、図４のように、Ｈｅ
−Ｎｅレーザーの波長域（６３３ｎｍ）で５５％透過、
４５％反射の良好なビームスプリッターが得られた。

【００５１】［比較例１］比較例１は、実施例１と同様
なガラス１とエネルギー硬化性樹脂層２とからなる複合
型光学部品を用い、エネルギー硬化性樹脂層２の表面に
光学薄膜３を形成した。本比較例の光学薄膜３も実施例
１と同様、反射防止膜としてとして機能するものであ
る。

【００５２】以下、本比較例の光学薄膜３の形成方法を
説明する。まず、実施例１と同様に、複合型光学部品を
真空蒸着装置にセットし、基板の加熱をせずに真空チャ
ンバー内を真空に排気した。その後、蒸着材料として一
酸化ケイ素（ＳｉＯ）を用い、Ｏ₂ガスを２×１０^-2Ｐ
ａの圧力で導入しつつ、電子線加熱蒸着を行って、Ｓｉ
Ｏからなる屈折率ｎ＝１．７０、光学的膜厚ｎｄ＝１３
０ｎｍの第１層を形成する。次に、Ｏ₂ガスの導入を止
め、蒸着材料としてＳｉＯを用い、電子線加熱蒸着を行
って、ＳｉＯからなる屈折率ｎ＝１．９０、光学的膜厚
ｎｄ＝１３０ｎｍの第２層を第１層の上に形成する。次
に、蒸着材料としてＳｉＯ₂を用い、電子線加熱蒸着を
行って、ＳｉＯ₂からなる屈折率ｎ＝１．４６、光学的
膜厚ｎｄ＝１３０ｎｍの第３層を第２層の上に形成す
る。以上のような工程により、本比較例の３層構造から
成る光学薄膜３が製造される。本比較例の光学薄膜３の
構成を表５に示す。

【００５３】

【表５】

【００５４】本比較例の光学薄膜３を構成するＳｉＯ
（Ｏ₂ガスを導入して成膜した場合とＯ₂ガスを導入し
なで成膜した場合）、ＳｉＯ₂の単層膜を厚さ５００μ
ｍのＳｉウェハーにそれぞれ蒸着した後、Ｓｉウェハー
の反り量を測定することにより、各膜層に生ずる応力を
求めたところ、Ｏ₂ガスを導入して成膜した場合のＳｉ
Ｏは−１．３０×１０⁸Ｐａ、Ｏ₂ガスを導入しないで
成膜した場合のＳｉＯは−１．００×１０⁸、ＳｉＯ₂
は実施例１と同様に−１．４５×１０⁸Ｐａであった。

【００５５】その結果から、光学薄膜３の各層の全応力
（物理的膜厚×応力）は表５のように計算され、光学薄
膜全体の全応力の総和は−２９．６９Ｐａ・ｍであっ
た。このように、本比較例の光学薄膜３全体の全応力は
３０Ｐａ・ｍ程度の圧縮応力であった。

【００５６】本比較例のエネルギー硬化性樹脂２への光
学薄膜３に対し、実施例１と同様、７０℃・４０％の高
温常湿度１週間放置試験と４０℃・９０％の常温高湿度
１週間放置試験を行った結果、前記表２に示すように、
シワが発生し、失透してしまった。このように、本比較
例のエネルギー硬化性樹脂２上に形成した光学薄膜３
は、全応力が圧縮応力となっているので、高温、高湿度
の環境下において、樹脂２の可撓性が高く、変形し易く
なった際、シワ状の変形が生じる。なお、本比較例の光
学薄膜３の分光反射率特性を図５に示す。

【００５７】［比較例２］比較例２は、実施例１と同様
なガラス１とエネルギー硬化性樹脂層２とからなる複合
型光学部品を用い、エネルギー硬化性樹脂層２の表面に
光学薄膜３を形成した。本比較例の光学薄膜３も実施例
１と同様、反射防止膜として機能するものである。

【００５８】以下、本比較例の光学薄膜３の形成方法を
説明する。まず、実施例１と同様に、複合型光学部品を
真空蒸着装置にセットし、基板の加熱をせずに真空チャ
ンバー内を真空に排気した。その後、蒸着材料として酸
化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を用い、電子線加熱蒸着
を行って、Ａｌ₂Ｏ₃からなる屈折率ｎ＝１．６２、光
学的膜厚ｎｄ＝１３０ｎｍの第１層をエネルギー硬化性
樹脂層２の上に形成する。次に、蒸着材料としてＺｒＯ
₂を用い、電子線加熱蒸着を行って、ＺｒＯ₂からなる
屈折率ｎ＝１．９５、光学的膜厚ｎｄ＝２６０ｎｍの第
２層を第１層の上に形成する。次に、蒸着材料としてＳ
ｉＯ₂を用い、電子線加熱蒸着を行って、ＳｉＯ₂から
なる屈折率ｎ＝１．４６、光学的膜厚ｎｄ＝１３０ｎｍ
の第３層を第２層の上に形成する。以上のような工程に
より、本比較例の３層構造からなる光学薄膜３が製造さ
れる。本比較例の光学薄膜３の構成を表６に示す。

【００５９】

【表６】

【００６０】本比較例の光学薄膜３を構成するＡｌ₂Ｏ
₃、ＳｉＯ₂およびＺｒＯ₂の単層膜を厚さ５００μｍ
のＳｉウェハーにそれぞれ蒸着した後、Ｓｉウェハーの
反り量を測定することにより、各膜層に生ずる応力を求
めたところ、Ａｌ₂Ｏ₃は＋４．００×１０⁷Ｐａ、Ｓ
ｉＯ₂は実施例１と同様に−１．４５×１０⁸Ｐａ、Ｚ
ｒＯ₂は実施例１と同様に＋１．６０×１０⁸Ｐａであ
った。

【００６１】その結果から、光学薄膜３の各層の全応力
（膜厚×応力）は表６のように計算され、光学薄膜３全
体の全応力の総和は＋１１．５２Ｐａ・ｍであった。こ
のように、本比較例の光学薄膜３全体の全応力は１０Ｐ
ａ・ｍより大きい引張応力であった。

【００６２】本比較例のエネルギー硬化性樹脂への光学
薄膜３に対し、実施例１と同様、７０℃・４０％の高温
常湿度１週間放置試験と４０℃・９０％の常温高湿度１
週間放置試験を行った結果、前記表２に示すように、ク
ラックが発生した。このように、本比較例３のエネルギ
ー硬化性樹脂２上に形成した光学薄膜３は、全応力が１
０Ｐａより大きい引張応力となっているので、高温の環
境下で樹脂２が膨張した際に光学薄膜３にクラックが発
生した。なお、本比較例の光学薄膜３の分光反射率特性
を図６に示す。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１のエネ
ルギー硬化性樹脂の表面に形成した光学薄膜によれば、
全応力が多くても１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力なので、
高温、高湿度の環境下においてもシワ状の変形およびク
ラックが生じないような、エネルギー硬化性樹脂への光
学薄膜を提供することができる。

【００６４】本発明の請求項２のエネルギー硬化性樹脂
の表面に形成した光学薄膜は、請求項１において、少な
くともＳｉＯ₂を含む層と、少なくともＴｉＯ₂または
ＺｒＯ₂を含む層とを含んでいるので、容易に全応力を
多くても１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力にすることがで
き、高温、高湿度の環境下においてもシワ状の変形およ
びクラックが生じないような、エネルギー硬化性樹脂へ
の光学薄膜を提供することができる。

【００６５】本発明の請求項３のエネルギー硬化性樹脂
の表面に光学薄膜を製造する方法は、少なくとも圧縮応
力を有する層と、引張応力を有する層とを積層すること
により、この光学薄膜の全応力を多くても１０Ｐａ・ｍ
以下の引張応力に制御しているので、高温、高湿度の環
境下においてもシワ状の変形およびクラックが生じない
ような、エネルギー硬化性樹脂への光学薄膜の製造方法
を提供することができる。

【００６６】本発明の請求項４のエネルギー硬化性樹脂
の表面に光学薄膜を製造する方法は、請求項３におい
て、圧縮応力を有する層が少なくともＳｉＯ2 を含み、
引張応力を有する層が少なくともＴｉＯ2 またはＺｒＯ
2 を含んでいるので、容易に全応力を多くても１０Ｐａ
・ｍ以下の引張応力に制御することができ、高温、高湿
度の環境下においてもシワ状の変形およびクラックが生
じないような、エネルギー硬化性樹脂への光学薄膜の製
造方法を提供することできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例におけるエネルギー硬化性樹
脂の表面に形成した光学薄膜を示す図である。

【図２】本発明の実施例１の光学薄膜の分光反射率特性
を示す図である。

【図３】本発明の実施例２の光学薄膜の分光反射率特性
を示す図である。

【図４】本発明の実施例３の光学薄膜の分光反射率特性
を示す図である。

【図５】比較例１の光学薄膜の分光反射率特性を示す図
である。

【図６】比較例２の光学薄膜の分光反射率特性を示す図
である。

【符号の説明】

１ガラス２エネルギー硬化性樹脂３光学薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エネルギー硬化性樹脂の表面に形成され
る光学薄膜において、この光学薄膜の全応力（応力×膜
厚）が多くても１０Ｐａ・ｍ以下の引張応力であること
を特徴とする光学薄膜。
【請求項２】光学薄膜が、少なくとも二酸化ケイ素
（ＳｉＯ₂）を含む層と、少なくとも酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）を含む層と
を含んでいることを特徴とする請求項１記載の光学薄
膜。
【請求項３】エネルギー硬化性樹脂の表面に光学薄膜
を形成する方法において、少なくとも圧縮応力を有する
層と引張応力を有する層とを積層して光学薄膜を形成
し、この光学薄膜の全応力を多くても１０Ｐａ・ｍ以下
の引張応力に制御することを特徴とする光学薄膜の製造
方法。
【請求項４】圧縮応力を有する層が少なくとも二酸化
ケイ素（ＳｉＯ₂）を含み、引張応力を有する層が少な
くとも酸化チタン（ＴｉＯ₂）または酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ₂）を含むことを特徴とする請求項３記載の光
学薄膜の製造方法。