JP2007041347A - 光学多層膜フィルタ及び光学多層膜フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 誘電体多層膜の内部応力による基板の反りの発生を防ぐと共に、誘電体多層膜の剥がれ、クラック等の発生、あるいは光学的歪を防止した高性能の光学特性を有する光学多層膜フィルタ及び光学多層膜フィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】 光学多層膜フィルタは、ガラス基板２の一方の面の表面に、光重合性樹脂からなる樹脂層３が形成される。樹脂層３は、光エネルギーを照射して基板の表面の周縁部に沿って形成された光重合性樹脂の硬化した領域３ｂと、光重合性樹脂の液状の領域３ｃと、フェムト秒レーザパルスビームを照射して、光重合性樹脂の液状の領域３ｃの誘電体多層膜の最下層部分に接する部分が硬化した領域３ｄとからなり、樹脂層３上に屈折率が異なる少なくとも２種類の膜が交互に積層された誘電体多層膜が形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光学部品に用いられる反射防止膜やハーフミラー等の光学多層膜フィルタ、及び光学多層膜フィルタの製造方法に関する。

従来より、ガラス基板上に高屈折率材料層と、高屈折率材料層を交互に多数層形成して所定のフィルタ特性を有する光学多層膜フィルタが知られている。こうした光学多層膜フィルタは、ガラス基板とガラス基板上に形成された多層膜との熱膨張率の差等により発生する内部応力により、ガラス基板が歪んだり、ガラス基板上に形成された膜の剥がれ等が発生する。
また、光学多層膜フィルタは、通常、スパッタ法や真空蒸着法等により成膜されるが、形成される薄膜層の内部応力は、膜が縮まろうとする方向の引張応力と、膜が広がろうとする圧縮応力とがある。膜が形成されたガラス基板は、膜の内部応力が引張応力の場合には、膜が形成された面が凹形状となり、圧縮応力の場合には凸形状となる。

こうした課題に対応するために、基板と光学多層膜の間に、光学多層膜の内部応力を緩和する材料と膜厚を選択して形成されたバッファ層を介在させる光学多層膜フィルタ（例えば、特許文献１参照。）、あるいは、基板上に屈折率が異なる少なくとも２種類の膜が交互に積層され、隣接する膜の内部応力が互いに相殺する方向に生じる膜材料を用いて形成された光学薄膜が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平８−２６２２２４号公報 特開２００３−２７７９１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるバッファ層は、多層膜の内部応力を緩和する効果を得るためには、相当数の膜厚を形成する必要があり、光路長が増大して、伝搬光の散乱が発生し易い。また、特許文献２に記載の光学薄膜は、圧縮応力を内部応力とする薄膜と、引張応力を内部応力とする薄膜を交互に積層された多層膜により、多層膜全体の内部応力が緩和され、基板の表面を歪ませることは少ないが、基板とこれに接する第１層の薄膜との間で膜剥がれが発生し易い懸念がある。
そこで本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、誘電体多層膜の内部応力による基板の反りの発生を防ぐと共に、誘電体多層膜の剥がれ、クラック等の発生、あるいは光学的歪の発生を防止した、高性能の光学特性を有する光学多層膜フィルタ及び光学多層膜フィルタの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光学多層膜フィルタは、基板上に屈折率が異なる少なくとも２種類の膜が交互に積層された誘電体多層膜を有する光学多層膜フィルタにおいて、前記基板と前記誘電体多層膜の間に、前記誘電体多層膜の内部応力を吸収する樹脂層が形成されたことを特徴とする。
これによれば、基板と誘電体多層膜の間（基板の表面）に形成された樹脂層により、樹脂層上に形成される誘電体多層膜の内部応力が、樹脂層に広がることにより、内部応力が樹脂層に吸収されて、基板の反りの発生を防ぐことができる。反りの発生を防ぐことで、誘電体多層膜の剥がれ、クラック等の発生、あるいは光学的歪の発生を防止した高性能の光学特性を有する光学多層膜フィルタが得られる。

また、本発明の光学多層膜フィルタは、前記樹脂層は光重合性樹脂からなり、活性エネルギー線を照射して前記基板の表面の周縁部に沿って形成された前記光重合性樹脂の硬化した領域と、前記光重合性樹脂の液状の領域と、フェムト秒レーザパルスビームを照射して、前記誘電体多層膜の最下層部分に接する部分が硬化した領域と、を有することを特徴とする。

これによれば、基板と誘電体多層膜の間（基板の表面）に形成された樹脂層が光重合性樹脂からなり、活性エネルギー線を照射して基板の表面の周縁部に沿って形成された光重合性樹脂の硬化した領域と、光重合性樹脂の液状の領域と、フェムト秒レーザパルスビームを照射して、誘電体多層膜の最下層部分に接する部分が硬化した領域とを有することにより、樹脂層上に形成される誘電体多層膜による膜応力（内部応力）が、液状の領域（未硬化の領域）に広がることにより、膜応力が液状の領域に吸収されて、基板の反りの発生を防ぐことができる。

また、本発明の光学多層膜フィルタは、前記光重合性樹脂の液状の領域は、前記基板と、前記活性エネルギー線を照射して光重合性樹脂の硬化した領域と、前記誘電体多層膜の最下層部分に接する部分が硬化した領域と、で把持されていることを特徴とする。
これによれば、光重合性樹脂の液状の領域が、基板と、活性エネルギー線を照射して光重合性樹脂の硬化した領域と、誘電体多層膜の最下層部分に接する部分が硬化した領域とで把持されることにより、液状の領域が基板上に保持されて、樹脂層上に形成される誘電体多層膜による膜応力（内部応力）が、液状の領域（未硬化の領域）に広がることにより、膜応力が液状の領域に吸収されて、基板の反りの発生を防ぐことができる。

また、本発明の光学多層膜フィルタの製造方法は、基板上に屈折率が異なる少なくとも２種類の膜が交互に積層された誘電体多層膜を有する光学多層膜フィルタの製造方法であって、前記基板の一方の面の表面に、光重合性樹脂からなる塗布層を形成する塗布工程と、前記基板の周縁部に沿った前記塗布層に活性エネルギー線を照射して硬化した領域と前記光重合性樹脂の液状の領域を形成する活性エネルギー線照射工程と、前記液状の領域にフェムト秒レーザパルスビームを照射して前記誘電体多層膜の最下層部分に接する部分を硬化するレーザー照射工程と、を含み樹脂層が形成され、前記樹脂層上に前記誘電体多層膜が形成されることを特徴とする。

この製造方法によれば、基板の一方の面の表面に形成された光重合性樹脂からなる塗布層に、基板の周縁部に沿った塗布層に活性エネルギー線を照射して硬化した領域と、光重合性樹脂の液状の領域が形成され、さらに液状の領域にフェムト秒レーザパルスビームを照射して誘電体多層膜の最下層部分に接する部分が硬化されて、樹脂層が形成されることにより、樹脂層の液状の領域が、基板の表面に保持されて、樹脂層上に形成される誘電体多層膜による内部応力が、液状の領域に広がることにより、内部応力が液状の領域に吸収されて、基板の反りの発生を防いだ光学多層膜フィルタが得られる。また、樹脂層の形成工程は、例えば、基板製作工程に付加する等により、長い成膜時間を要する誘電体多層膜の形成工程と分離することが可能であり、成膜不良等により製造コストが嵩むことなく、効率的な製造を行うことができる。

以下、本発明の光学多層膜フィルタの実施形態を説明する。
本実施形態の光学多層膜フィルタは、例えば、可視波長域の光を透過し、所定波長以下の紫外波長域と、所定波長以上の赤外波長域での光の吸収が少ない反射特性を有する、いわゆる、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ（Ultraviolet-Infrared cut filter）に適用した場合の一例である。

図１は、本発明の光学多層膜フィルタに形成される膜構成を説明するための断面模式図である。
図１において、光学多層膜フィルタ１は、光を透過する基板としてのガラス基板２と、ガラス基板２の一方の面上に、ガラス基板２の表面から順に、樹脂層３、高屈折率材料層Ｈと低屈折率材料層Ｌとが交互に積層された誘電体多層膜４が形成されている。

ガラス基板２は、白板ガラス（透過率、ｎ＝１．５２）からなり、例えば平面が、略５０ｍｍ程度の矩形形状で、略０．５ｍｍ程度の板厚である。
樹脂層３は、樹脂層３の上層に形成される誘電体多層膜４の内部応力により、ガラス基板２に反り等が発生するのを防ぐための緩衝層であり、光重合性樹脂からなる薄膜層である。光重合性樹脂は、例えば、硬化温度が１８０℃以上の透明な紫外線硬化樹脂が用いられる。紫外線硬化樹脂としては、ポリイミド樹脂、あるいはエポキシ樹脂を好ましく用いることができる。

このように構成された光学多層膜フィルタ１の製造方法を説明する。
光学多層膜フィルタ１は、誘電体多層膜４の形成の前に、予め、ガラス基板２の一方の面の表面に、樹脂層３が形成される。

図２は、樹脂層の形成工程の態様を示すガラス基板の模式断面図であり、（ａ）は塗布工程後のガラス基板を示し、（ｂ）は紫外線照射工程におけるガラス基板を示し、（ｃ）は紫外線照射工程後のガラス基板を示し、（ｄ）はレーザー照射工程におけるガラス基板を示し、（ｅ）は樹脂層の形成後のガラス基板を示す。図３はレーザー照射装置の概略構成図である。なお、図２に示す模式断面図は、説明の便宜のために、各構成要素の寸法や比率は実際のものとは異なる。

樹脂層３は、塗布工程と、活性エネルギー線照射工程としての紫外線照射工程と、レーザー照射工程を経て形成される。
先ず、図２（ａ）に示すように、塗布工程において、ガラス基板２の一方の面の表面に、光重合性樹脂としての紫外線硬化樹脂が塗布されて塗布層３ａが形成される。紫外線硬化樹脂は、例えば、硬化温度が１８０℃以上の透明なエポキシ樹脂が用いられる。

紫外線硬化樹脂の塗布方法は、例えばスピンコート法により行われる。スピンコート法を用いることにより、塗布される塗布層３ａの膜厚を容易に制御することができる。形成される塗布層３ａの膜厚みは、０．０１〜１０μｍ程度の範囲に形成される。なお、紫外線硬化樹脂には、ガラス基板２と樹脂層３との接着性付与成分であるシランカップリング剤、重合開始剤などを適宜含むことができる。
そして、塗布層３ａが形成されたガラス基板２は、紫外線照射工程に移行する。

紫外線照射工程では、光学多層膜フィルタとして用いる所定の光学有効領域外となるガラス基板２の表面の周縁部に沿った領域のみに、紫外線が照射される。
紫外線の照射は、図２（ｂ）に示すように、所定の光学有効領域外となる領域に開口部５ａが形成されたマスク５が、塗布層３ａが形成されたガラス基板２上に配置される。そして、いずれも図示しない紫外線照射装置に配備された高圧水銀灯から生成された活性エネルギー線としての紫外線ＵＲが、マスク５の上面側からマスク５の開口部５ａ（塗布層３ａ）に向けて局所照射される。なお、所定の光学有効領域は、ガラス基板２の外形形状に係わらず、矩形形状、あるいは円形形状等、光学物品に応じた所望の形状に設定することができる。

紫外線硬化樹脂は、本来、短時間に硬化させると収縮による応力が残留し易く、ある程度の時間を要して硬化させるのが望ましいが、本実施形態における硬化時間は、硬化される塗布層部分に収縮の応力が残留するように、０．２〜０．５秒程度の短い時間に設定される。これにより、後に、樹脂層３上に形成される高屈折率材料層Ｈの膜の引張応力と釣り合いを保つ一要因として作用する。

塗布層３ａに紫外線ＵＲが照射されると、図２（ｃ）に示すように、紫外線ＵＲが照射されて硬化した領域３ｂと、紫外線硬化樹脂の塗布状態が維持された液状の領域（未硬化の領域）３ｃが形成される。この紫外線硬化樹脂が硬化した領域３ｂは、液状の領域３ｃの紫外線硬化樹脂がガラス基板２の外周方向に流れ出すのを防止する側壁としての機能を有する。そして、塗布層３ａに紫外線ＵＲが照射されたガラス基板２は、レーザー照射工程に移行する。

レーザー照射工程では、塗布層３ａの液状の領域３ｃにレーザー照射装置からフェムト秒レーザパルスビーム（以後、ビームと表す場合がある。）ＬＢが照射される。
レーザー照射工程の説明に先立ち、図３に基づいてレーザー照射装置１０について説明する。

レーザー照射装置１０は、フェムト秒レーザーパルスビームＬＢを出射するフェムト秒レーザー発振器１１と、フェムト秒レーザー発振器１１から出射されたビームＬＢのビーム径を調節するビームエキスパンダ１２、ビームＬＢのビーム強度を調節する強度調節器１３、ビームＬＢの進行方向を調節するミラー１４、集光レンズ１５、移動ステージ１６、移動ステージ１６の移動を制御するステージコントローラ１７、ステージコントローラ１７を制御するコンピュータ１８を備えている。

集光レンズ１５は、フェムト秒レーザー発振器１１から出射されたビームＬＢを、塗布層３ａの液状の領域３ｃ（図２参照）の表面に集光する。
移動ステージ１６は、ステージコントローラ１７に制御され、移動ステージ１６の直交座標系のＸ軸方向、Ｙ軸方向ならびにＺ軸方向に任意に移動可能なように構成され、集光レンズ１５により集光するビームＬＢの集光位置を、ガラス基板２の面に沿った方向に相対移動する。この移動ステージ１６上に、紫外線ＵＲが照射されたガラス基板２が載置される。

なお、本実施形態においては、ビームＬＢの照射方向（ミラー１４）は、予め位置決め固定されている。したがって、移動ステージ１６上に載置されたガラス基板２は、移動ステージ１６がＸ軸方向、Ｙ軸方向ならびにＺ軸方向に任意に移動することにより、塗布層３ａの液状の領域３ｃの表面に集光されるビームＬＢの集光位置を任意に走査することができる。

このように構成されたレーザー照射装置１０を用いて、図２（ｄ）に示すように、塗布層３ａの液状の領域３ｃの表面部、すなわち、後述する誘電体多層膜４の最下層部分（高屈折率材料のＴｉＯ₂膜Ｈ１）に接する部分にフェムト秒レーザパルスビームＬＢの照射が行われる。
フェムト秒レーザー発振器１１から出射されるフェムト秒レーザパルスビームＬＢは、例えば、波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓ（フェムト秒）、繰り返し周波数２２０ＫＨｚ、平均出力２００ｍＷに設定される。

フェムト秒レーザー発振器１１から出射されたビームＬＢは、ビームエキスパンダ１２、強度調節器１３、ミラー１４を介して集光レンズ１５に入射する。そして、集光レンズ１５に入射したビームＬＢは、集光レンズ１５により、移動ステージ１６上に載置されたガラス基板２上に形成された塗布層３ａの液状の領域３ｃの表面部に集光される。ビームＬＢの集光スポット径は、液状の領域３ｃの表面において２５μｍ程度に調節されている。

そして、ステージコントローラ１７に制御されて移動ステージ１６が、Ｘ軸方向、およびＹ軸方向に移動することにより、集光レンズ１５により集光するビームＬＢの集光スポットの位置が、ガラス基板２の面に沿った方向に相対移動する走査が行われる。集光スポットの走査は、液状の領域３ｃの表面を、１ｍｍ／秒程度の一定速度で行われる。
集光スポットが、液状の領域３ｃの表面全体に、所定間隔で走査されると、液状の領域３ｃの表面部のみが硬化され、図２（ｅ）に示すように、液状の領域３ｃが、ガラス基板２の表面と、紫外線照射工程において紫外線硬化樹脂が硬化した領域３ｂと、フェムト秒レーザパルスビームＬＢの照射により硬化した領域３ｄとで、取り囲むようにして把持され、樹脂層３が形成される。

フェムト秒レーザパルスビームＬＢの照射は、光重合性樹脂（紫外線硬化樹脂）に、８００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度の近赤外光が照射されることにより、その集光点のフォトン密度の高い微小空間のみ多光過程が生じ、光重合作用により液状の領域３ｃの表面部のみが硬化して、硬化した領域３ｄを形成することができる。
なお、フェムト秒レーザパルスビームＬＢを用いることにより、通常レーザを用いた場合に生じる不必要な熱反応が起こらないために、樹脂自体に内部応力が生じることがない。また、集光スポットの走査速度をより遅くすることにより、硬化される紫外線硬化樹脂の屈折率を高くすると共に、表面部分が硬化した領域３ｄを、精度良く、より薄く形成することができる。

そして、樹脂層３が形成されたガラス基板２は、樹脂層３の表面に誘電体多層膜４が形成される。
誘電体多層膜４の形成は、樹脂層３が形成されたガラス基板２を成膜用のサセプタに取り付けて真空蒸着チャンバー内に投入し、真空蒸着法を用いてＴｉＯ₂の高屈折率層ＨとＳｉＯ₂の低屈折率層Ｌとを交互に多層で成膜して形成する（図１参照）。

図１において、誘電体多層膜４は、高屈折率材料層Ｈが、ＴｉＯ₂（屈折率：２．４０）、低屈折率材料層ＬがＳｉＯ₂（屈折率：１．４６）の成膜材料で成膜される。
誘電体多層膜４は、第１層として、高屈折率材料のＴｉＯ₂膜Ｈ１が積層され、積層された高屈折率材料のＴｉＯ₂膜Ｈ１の上面に、低屈折率材料のＳｉＯ₂膜Ｌ１が積層さる。以下、低屈折率材料のＳｉＯ₂膜Ｌ１の上面に高屈折率材料のＴｉＯ₂膜と低屈折率材料のＳｉＯ₂膜が順次、交互に積層され、最上膜層は、低屈折率材料のＳｉＯ₂膜Ｌ３０が積層されて、高屈折率材料層と低屈折率材料層が各３０層、計６０層の誘電体の層が形成される。

この誘電体多層膜４の膜構成の詳細を説明する。
以下に説明する膜厚構成の表記は、高屈折率材料層Ｈの膜厚を光学膜厚ｎｄ＝１／４λの値を１Ｈとして表記し、低屈折率材料層Ｌを同様に１Ｌと表記する。また、（ｘＨ、ｙＬ）^Sで表すＳの表記は、スタック数と呼ばれる繰り返しの回数で、括弧内の構成を周期的に繰り返すことを表している。なお、設計波長λは５５０ｎｍである。

誘電体多層膜４の膜厚構成は、樹脂層３の上面に、第１層の高屈折率材料のＴｉＯ₂膜（高屈折率材料層）Ｈ１が０．６０Ｈ、第２層の低屈折率材料のＳｉＯ₂膜（低屈折率材料層）Ｌ１が０．２０Ｌ、以下、順次１．０５Ｈ、０．３７Ｌ、（０．６８Ｈ、０．５３Ｌ）⁴、０．６９Ｈ、０．４２Ｌ、０．５９Ｈ、１．９２Ｌ、（１．３８Ｈ、１．３８Ｌ）⁶、１．４８Ｈ、１．５２Ｌ、１．６５Ｈ、１．７１Ｌ、１．５４Ｈ、１．５９Ｌ、１．４２Ｈ、１．５８Ｌ、１．５１Ｈ、１．７２Ｌ、１．８４Ｈ、１．８０Ｌ、１．６７Ｈ、１．７７Ｌ、（１．８７Ｈ、１．８７Ｌ）⁷、１．８９Ｈ、１．９０Ｌ、１．９０Ｈと、最上層に０．９６Ｌの低屈折率材料のＳｉＯ₂膜Ｌ３０が形成され、計６０層が形成される。
誘電体多層膜４が形成されて、光学多層膜フィルタ１が完成する。

そして、完成した光学多層膜フィルタ１が、真空蒸着チャンバー内から取り出されて、自然冷却される。
本来、高屈折率材料層Ｈと低屈折率材料層Ｌとが、交互に成膜されて多層が形成された光学多層膜フィルタ１（ガラス基板２）は、低屈折率材料のＳｉＯ₂膜の強い圧縮応力と、高屈折率材料のＴｉＯ₂膜の弱い引張応力により、成膜された多層面が凸になるように反りが発生する。しかし、光学多層膜フィルタ１は、自然冷却されることにより、ガラス基板２の表面に形成された樹脂層３の液状の領域（未硬化の紫外線硬化樹脂の領域）３ｃにより、おだやかに冷やされると共に、高屈折率層Ｈ１の膜応力（多層膜全体の内部応力）が、液状の領域３ｃに広がることにより、膜応力が液状の領域３ｃに吸収されて、光学多層膜フィルタ１（ガラス基板２）の反りの発生を防ぐことができる。

このように、光学多層膜フィルタ１の反りの発生を防ぐことにより、誘電体多層膜４の剥がれ、あるいはクラック等の発生を防ぐことができる。また、反りの発生を防ぐことにより、少なくても１枚の光学多層膜フィルタ１を含む２枚以上のガラス基板を張り合わせて使用する光学物品の場合等において、張り合わせ精度が向上し、高性能の光学特性を得ることができる。特に、ガラス基板の間に樹脂等の変形し易い基板等を挟んで使用する光学物品の場合に、反りの発生による変形をより抑えることが可能となる。

また、光学多層膜フィルタ１は、例えば、ガラス基板２が透明な水晶で構成されることにより、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ機能の光学多層膜フィルタを一体的に構成した光学ローパスフィルタを容易に得ることができる。

図４は、光学ローパスフィルタの構造及び光学軸と光線の進行方向について説明する模式図である。なお図４は、光学ローパスフィルタを構成する各層を分解して斜視図により示している。
光学ローパスフィルタ１００は、複屈折性を有する２つの水晶板２０，３０と、水晶からなる１／４波長板４０を備え、２つの水晶板２０，３０の間に、１／４波長板４０を挿入した３層構造の４５度分離タイプの一例である。これら３層構造を構成する水晶板２０と、１／４波長板４０と、水晶板３０は、それぞれが光学接着剤等によって気泡が発生しないように一体に貼り合わされている。

水晶板２０は、複屈折性を有する透明な水晶からなる光学多層膜フィルタであり、光入射側に配置される。水晶板２０の光入射側の面には、前述のように、表面から順に樹脂層３、誘電体多層膜４が形成されている（図示せず、図１および図２参照。）。

また、水晶板２０は、光入射面と直交し、かつ紙面と平行な面（ｘ−ｚ平面）において、ｚ軸と約４５度の方位角をなす方向（矢印Ａ１により示す方向）に光学軸（光学的主軸）を有している。この水晶板２０に入射した光線Ｌ１０は、水晶板２０の有する複屈折性によって、互いに直交する２つの光線Ｌ１１，Ｌ１２に分離される。これらの光線Ｌ１１，Ｌ１２は、それぞれ偏光状態が直線偏光に変換されて１／４波長板４０に出射する。

１／４波長板４０は、光入射面（ｘ−ｙ平面）において、ｘ軸と略４５度の方位角をなす方向（矢印Ａ２により示す方向）に光学軸を有している。これにより、１／４波長板４０に入射した光線Ｌ１１，Ｌ１２は、それぞれ直線偏光光から円偏光光に偏光状態が変換されて、２つの光線Ｌ１３，Ｌ１４となって水晶板３０に出射する。

光出射側に配置される水晶板３０は、光入射面と直交し、かつ紙面と直交する面（ｙ−ｚ平面）において、ｙ軸と略４５度の方位角をなす方向（矢印Ａ３により示す方向）に光学軸を有している。この水晶板３０に入射した円偏光光線Ｌ１３は、水晶板３０の有する複屈折性によって、入射面に対して水平方向と垂直方向の互いに直交する２つの光線Ｌ１５，Ｌ１６に分離されて出射する。同様に、水晶板３０に入射した光線Ｌ１４は、入射面に対して水平方向と垂直方向の互いに直交する２つの光線Ｌ１７，Ｌ１８に分離されて出射する。これらの光線Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８は、それぞれ偏光状態が直線偏光に変換されて出射される。

このように構成された、光学ローパスフィルタ１００は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ機能を一体的に構成した光学ローパスフィルタを得ることができる。特に、構成するそれぞれの水晶板が貼り合わされて一体構造になっている構成において、反りの少ない、光学的歪を防止した光学ローパスフィルタ１００を得ることができる。

このようにＵＶ−ＩＲカットフィルタ機能が一体的に構成された光学ローパスフィルタ１００は、例えば、デジタルスチルカメラ等に用いることができる。また、光学ローパスフィルタ１００を防塵ガラス機能として配置することも可能であり、貼り合せ制度が良い、良好な光学特性のデジタルスチルカメラ等が得られる。
光学ローパスフィルタ１００は、デジタルスチルカメラ以外の電子機器装置として、例えば、カメラ付き携帯電話、カメラ付携帯パソコン（パーソナルコンピュータ）等の撮像部に用いることができる。

以上のように、本実施形態の光学多層膜フィルタ１によれば、ガラス基板２の表面に形成された樹脂層３の液状の領域（未硬化の紫外線硬化樹脂の領域）３ｃにより、樹脂層３上に形成される誘電体多層膜４による膜応力（内部応力）が、液状の領域３ｃに広がることにより、膜応力が液状の領域３ｃに吸収されて、光学多層膜フィルタ１（ガラス基板２）の反りの発生を防ぐことができる。反りの発生を防ぐことで、誘電体多層膜４の剥がれ、あるいはクラック等の発生を防ぐと共に、高性能の光学特性を有する光学多層膜フィルタが得られる。

また、本実施形態の光学多層膜フィルタの製造方法によれば、ガラス基板２の反りの発生を防いだ光学多層膜フィルタ１が得られると共に、樹脂層３の形成工程を、例えば、ガラス基板２の製作工程に付加する等により、長い成膜時間を要する誘電体多層膜の形成工程と分離することが可能であり、成膜不良等により製造コストが嵩むことなく、効率的な製造を行うことができる。

以上の実施形態において、光学多層膜フィルタ１は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタに適用した場合で説明したが、高反射膜、ＩＲカットフィルタ（Infrared cut filter）、反射防止膜、ハーフミラー等の光学多層膜フィルタに適用することができる。
また、光学多層膜フィルタ１は、光を透過する基板としてのガラス基板２に、白板ガラスを用いた場合で説明したが、これに限定されず、水晶、ＢＫ７、サファイアガラス、ホウケイ酸ガラス、青板ガラス、ＳＦ３、ＳＦ７、あるいは、一般に市販されている光学ガラス等の透明基板を用いることができる。

また、高屈折率材料層Ｈの成膜材料としてＴｉＯ₂を用いた場合で説明したが、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅を適用することができる。一方、低屈折率材料層Ｌの成膜材料としてＳｉＯ₂を用いた場合で説明したが、ＭｇＦ₂を用いることができる。
また、誘電体多層膜４の成膜は、真空蒸着法を用いた場合で説明したが、イオンアシスト蒸着法やイオンプレーティング法、スパッタリング法等を用いることができる。さらに、樹脂層３を形成する紫外線硬化樹脂の塗布は、スピンコート法を用いた場合で説明したが、ロールコート法を用いた場合であってもよい。

また、光学多層膜フィルタ１は、平面が略５０ｍｍ程度の矩形形状のガラス基板２を用いて、ガラス基板２上に一つの光学多層膜フィルタ１を製造する場合で説明したが、より大きな平面サイズのガラス基板を用いて、多数の光学多層膜フィルタを一度に製造することができる。この場合には、樹脂層３及び誘電体多層膜４が形成され、冷却されたガラス基板を、レーザカッタ、あるいはダイシングカッタ等を用いて切断することにより、多数の光学多層膜フィルタを一度に完成することができる。

また、活性エネルギー線照射工程における活性エネルギー線として、紫外線照射装置の高圧水銀灯から生成された紫外線ＵＲを用いた場合で説明したが、紫外線の他に、Ｘ線、γ線、電子線等の活性エネルギー線を用いることができる。また、紫外線源としてケミカルランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等を用いることができる。

本発明の光学多層膜フィルタの構成を説明するための断面模式図。 樹脂層の形成工程の態様を示すガラス基板の断面模式図であり、（ａ）は塗布工程後のガラス基板、（ｂ）は紫外線照射工程におけるガラス基板、（ｃ）は紫外線照射工程後のガラス基板、（ｄ）はレーザー照射工程におけるガラス基板、（ｅ）は樹脂層の形成後のガラス基板を示す。 レーザー照射装置の概略構成図。 本発明の光学多層膜フィルタを用いた光学ローパスフィルタの構造及び光学軸と光線の進行方向について説明する模式図。

符号の説明

１…光学多層膜フィルタ、２…基板としてのガラス基板、３…樹脂層、３ａ…塗布層、３ｂ…紫外線を照射して硬化した領域、３ｃ…液状の領域、３ｄ…フェムト秒レーザパルスビームを照射して硬化した領域、４…誘電体多層膜、５…マスク、５ａ…開口部、１０…レーザー照射装置、１１…フェムト秒レーザー発振器、１５…集光レンズ、１６…移動ステージ、２０，３０…水晶板、４０…１／４波長板、１００…光学ローパスフィルタ、Ｈ…高屈折率材料層、Ｌ…低屈折率材料層、ＬＢ…フェムト秒レーザパルスビーム、ＵＲ…紫外線。

Claims (4)

1. 基板上に屈折率が異なる少なくとも２種類の膜が交互に積層された誘電体多層膜を有する光学多層膜フィルタにおいて、
   前記基板と前記誘電体多層膜の間に、前記誘電体多層膜の内部応力を吸収する樹脂層が形成されたことを特徴とする光学多層膜フィルタ。
2. 請求項１に記載の光学多層膜フィルタにおいて、
   前記樹脂層は光重合性樹脂からなり、
   活性エネルギー線を照射して前記基板の表面の周縁部に沿って形成された前記光重合性樹脂の硬化した領域と、
   前記光重合性樹脂の液状の領域と、
   フェムト秒レーザパルスビームを照射して、前記誘電体多層膜の最下層部分に接する部分が硬化した領域と、
   を有することを特徴とする光学多層膜フィルタ。
3. 請求項２に記載の光学多層膜フィルタにおいて、
   前記光重合性樹脂の液状の領域は、
   前記基板と、
   前記活性エネルギー線を照射して光重合性樹脂の硬化した領域と、
   前記誘電体多層膜の最下層部分に接する部分が硬化した領域と、
   で把持されていることを特徴とする光学多層膜フィルタ。
4. 基板上に屈折率が異なる少なくとも２種類の膜が交互に積層された誘電体多層膜を有する光学多層膜フィルタの製造方法であって、
   前記基板の一方の面の表面に、
   光重合性樹脂からなる塗布層を形成する塗布工程と、
   前記基板の周縁部に沿った前記塗布層に活性エネルギー線を照射して硬化した領域と前記光重合性樹脂の液状の領域を形成する活性エネルギー線照射工程と、
   前記液状の領域にフェムト秒レーザパルスビームを照射して前記誘電体多層膜の最下層部分に接する部分を硬化するレーザー照射工程と、
   を含み樹脂層が形成され、
   前記樹脂層上に前記誘電体多層膜が形成されることを特徴とする光学多層膜フィルタの製造方法。
   

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