JP3052400B2 - 反射防止膜被覆イットリア光学部品 - Google Patents
反射防止膜被覆イットリア光学部品Info
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- JP3052400B2 JP3052400B2 JP3049198A JP4919891A JP3052400B2 JP 3052400 B2 JP3052400 B2 JP 3052400B2 JP 3049198 A JP3049198 A JP 3049198A JP 4919891 A JP4919891 A JP 4919891A JP 3052400 B2 JP3052400 B2 JP 3052400B2
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- Japan
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- yttria
- film
- optical
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- antireflection film
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イットリア基材表面に
反射防止膜を有する可視及び赤外透過用のイットリア光
学部品に関する。
反射防止膜を有する可視及び赤外透過用のイットリア光
学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】イットリア（Y2O3）は2350℃以下におい
て結晶型が立方晶であるため、単結晶は言うに及ばず、
多結晶体においても結晶粒界での散乱がなく、複屈折を
示さないので、焼結体でも高密度に焼結すれば非常に高
い透光性を示すことが知られている。
て結晶型が立方晶であるため、単結晶は言うに及ばず、
多結晶体においても結晶粒界での散乱がなく、複屈折を
示さないので、焼結体でも高密度に焼結すれば非常に高
い透光性を示すことが知られている。
【０００３】通常、かかる透光性イットリアの直線透過
率は可視光領域の0.3μm付近から高くなり、赤外光領域
である2〜6μm付近で最高になり、吸収係数で言えば上
記の広い波長領域で通常0.2cm-1以下である。又、機械
的強度、耐湿性、耐薬品性にも優れ、500℃以上の高温
においても機械的・光学的特性の低下が少ない。従っ
て、イットリアの焼結体は可視から赤外にわたる領域で
の透過型光学部品、例えば窓やレンズ等として非常に適
している。
率は可視光領域の0.3μm付近から高くなり、赤外光領域
である2〜6μm付近で最高になり、吸収係数で言えば上
記の広い波長領域で通常0.2cm-1以下である。又、機械
的強度、耐湿性、耐薬品性にも優れ、500℃以上の高温
においても機械的・光学的特性の低下が少ない。従っ
て、イットリアの焼結体は可視から赤外にわたる領域で
の透過型光学部品、例えば窓やレンズ等として非常に適
している。
【０００４】しかしながら、イットリア結晶は屈折率が
1.80〜1.90であるから、表面での反射損失が多く、実際
の直線透過率はせいぜい82％程度である。そこで、光学
部品として用いるため更に直線透過率を高める場合に
は、透明な誘電体からなる反射防止膜を表面に形成する
のが通例である。
1.80〜1.90であるから、表面での反射損失が多く、実際
の直線透過率はせいぜい82％程度である。そこで、光学
部品として用いるため更に直線透過率を高める場合に
は、透明な誘電体からなる反射防止膜を表面に形成する
のが通例である。
【０００５】一般に、反射防止膜に関する公知の光学理
論によれば、反射防止膜の最適な膜構成は次式に基づい
て定められる： 単層の場合 振幅条件 ｎ1 2＝ｎs 位相条件 ｎ1ｄ1＝λc／４ ２層の場合 振幅条件 ｎ1 2＝ｎ2 2ｎs 位相条件 ｎ1ｄ1＝ｎ2ｄ2＝λc／４ ３層の場合 振幅条件 ｎ1ｎ3＝ｎ2 2＝ｎs 位相条件 ｎ1ｄ1＝ｎ2ｄ2＝ｎ3ｄ3＝λc
／４ 但し、ｎi（ｉ＝1、2、3）は基材側からｉ番目の膜の屈
折率 ｎsは基材の屈折率 λcは目的とする光の中心波長 ｄ（ｉ＝1、2、3）は基材側からｉ番目の膜の膜厚
論によれば、反射防止膜の最適な膜構成は次式に基づい
て定められる： 単層の場合 振幅条件 ｎ1 2＝ｎs 位相条件 ｎ1ｄ1＝λc／４ ２層の場合 振幅条件 ｎ1 2＝ｎ2 2ｎs 位相条件 ｎ1ｄ1＝ｎ2ｄ2＝λc／４ ３層の場合 振幅条件 ｎ1ｎ3＝ｎ2 2＝ｎs 位相条件 ｎ1ｄ1＝ｎ2ｄ2＝ｎ3ｄ3＝λc
／４ 但し、ｎi（ｉ＝1、2、3）は基材側からｉ番目の膜の屈
折率 ｎsは基材の屈折率 λcは目的とする光の中心波長 ｄ（ｉ＝1、2、3）は基材側からｉ番目の膜の膜厚
【０００６】しかし、上記の式に基づいて設計を行って
も、可視光と赤外光の異なる２つの波長領域で高い直線
透過率を得ることは出来なかった。即ち、設計波長を赤
外光領域に設定すると可視光領域での直線透過率が高低
に振動し、可視光領域の大部分で90％以上の直線透過率
を達成することは到底出来なかった。一方、設計波長を
可視光領域に設定すると赤外光領域では反射防止膜の効
果が得られず、赤外光領域での直線透過率を90％以上に
向上させることは困難であった。
も、可視光と赤外光の異なる２つの波長領域で高い直線
透過率を得ることは出来なかった。即ち、設計波長を赤
外光領域に設定すると可視光領域での直線透過率が高低
に振動し、可視光領域の大部分で90％以上の直線透過率
を達成することは到底出来なかった。一方、設計波長を
可視光領域に設定すると赤外光領域では反射防止膜の効
果が得られず、赤外光領域での直線透過率を90％以上に
向上させることは困難であった。
【０００７】又、光学分野における従来の技術では、カ
メラレンズ等で用いられている広帯域の反射防止膜はあ
るが可視領域だけであり、可視及び赤外の異なる２つの
波長領域で共に直線透過率が90％以上という反射防止膜
は殆ど知られていない。
メラレンズ等で用いられている広帯域の反射防止膜はあ
るが可視領域だけであり、可視及び赤外の異なる２つの
波長領域で共に直線透過率が90％以上という反射防止膜
は殆ど知られていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、可視光領域及び赤外光領域の異なる２つの
波長領域において、極めて高い直線透過率を示す反射防
止膜被覆イットリア光学部品を提供することを目的とす
る。
事情に鑑み、可視光領域及び赤外光領域の異なる２つの
波長領域において、極めて高い直線透過率を示す反射防
止膜被覆イットリア光学部品を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明における反射防止膜被覆イットリア光学部品
は、透光性イットリア基材の表面上に、該基材側から順
に屈折率1.55〜1.63の透明誘電体からなる第１反射防止
膜と、屈折率1.35〜1.40の透明誘電体からなる第２反射
防止膜とを備え、波長0.45〜0.80μmの可視光領域及び
波長3〜5μmの赤外光領域に対する直線透過率がいずれ
も90％以上であることを特徴とする。
め、本発明における反射防止膜被覆イットリア光学部品
は、透光性イットリア基材の表面上に、該基材側から順
に屈折率1.55〜1.63の透明誘電体からなる第１反射防止
膜と、屈折率1.35〜1.40の透明誘電体からなる第２反射
防止膜とを備え、波長0.45〜0.80μmの可視光領域及び
波長3〜5μmの赤外光領域に対する直線透過率がいずれ
も90％以上であることを特徴とする。
【００１０】第１及び第２反射防止膜の光学的膜厚（屈
折率×膜厚）は、目的とする可視光領域の中心波長をλ
CとするとλC／４のＮi倍（Ｎi＝1、2、3、…、8）とな
り得るが、可視光領域と同時に赤外光領域における透過
率も優れた値となるように光学的膜厚の範囲、並びに第
１及び第２反射防止膜の光学的膜厚の組み合わせを決定
する必要がある。そこで実際に、第１反射防止膜の屈折
率ｎ1＝1.63及び第２反射防止膜の屈折率ｎ2＝1.35の場
合について、上記Ｎiの8通りの光学的膜厚の組み合わせ
を検討したところ、表１に◎で示した組み合わせのみが
可視光及び赤外光の両領域で90％以上の直線透過率を達
成することが判った。又、光学的膜厚は上記λC／４の
Ｎi倍に限らず、その値の前後数％の範囲（表１の註に
示す）においても同様の直線透過率が得られることが判
った。尚、屈折率ｎ1とｎ2の他の組み合わせの場合も表
１と同じ結果が得られる。
折率×膜厚）は、目的とする可視光領域の中心波長をλ
CとするとλC／４のＮi倍（Ｎi＝1、2、3、…、8）とな
り得るが、可視光領域と同時に赤外光領域における透過
率も優れた値となるように光学的膜厚の範囲、並びに第
１及び第２反射防止膜の光学的膜厚の組み合わせを決定
する必要がある。そこで実際に、第１反射防止膜の屈折
率ｎ1＝1.63及び第２反射防止膜の屈折率ｎ2＝1.35の場
合について、上記Ｎiの8通りの光学的膜厚の組み合わせ
を検討したところ、表１に◎で示した組み合わせのみが
可視光及び赤外光の両領域で90％以上の直線透過率を達
成することが判った。又、光学的膜厚は上記λC／４の
Ｎi倍に限らず、その値の前後数％の範囲（表１の註に
示す）においても同様の直線透過率が得られることが判
った。尚、屈折率ｎ1とｎ2の他の組み合わせの場合も表
１と同じ結果が得られる。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【作用】本発明の反射防止膜被覆イットリア光学部品に
おいては、基材側に屈折率1.55〜1.63の第１反射防止膜
及び表面側に屈折率1.35〜1.40の第２反射防止膜の合計
２層の反射防止膜を有し、各反射防止膜の光学的膜厚が
前記した通常の光学理論の位相条件だけでは説明できな
い組み合わせであっても、適切な組み合わせを選択する
ことによって、波長0.45〜0.80μmの可視光領域及び波
長3〜5μmの赤外光領域に対する直線透過率がいずれも9
0％以上という優れた透光性が得られる。
おいては、基材側に屈折率1.55〜1.63の第１反射防止膜
及び表面側に屈折率1.35〜1.40の第２反射防止膜の合計
２層の反射防止膜を有し、各反射防止膜の光学的膜厚が
前記した通常の光学理論の位相条件だけでは説明できな
い組み合わせであっても、適切な組み合わせを選択する
ことによって、波長0.45〜0.80μmの可視光領域及び波
長3〜5μmの赤外光領域に対する直線透過率がいずれも9
0％以上という優れた透光性が得られる。
【００１３】反射防止膜を構成する透明な誘電体材料と
して、屈折率1.55〜1.63の第１反射防止膜については弗
化ランタン、弗化イットリウム、弗化セリウム、酸化ア
ルミニウム等があり、屈折率1.35〜1.40の第２反射防止
膜については弗化マグネシウム、弗化バリウム、弗化カ
ルシウム等が好ましい。これらの誘電体材料は、通常の
真空蒸着法やスパッタリング法等により緻密で常に屈折
率の安定した膜として形成でき、又直径150mm以上の基
材に対しても均一な厚さに形成できるので、大口径の光
学部品としても適している。
して、屈折率1.55〜1.63の第１反射防止膜については弗
化ランタン、弗化イットリウム、弗化セリウム、酸化ア
ルミニウム等があり、屈折率1.35〜1.40の第２反射防止
膜については弗化マグネシウム、弗化バリウム、弗化カ
ルシウム等が好ましい。これらの誘電体材料は、通常の
真空蒸着法やスパッタリング法等により緻密で常に屈折
率の安定した膜として形成でき、又直径150mm以上の基
材に対しても均一な厚さに形成できるので、大口径の光
学部品としても適している。
【００１４】又、反射防止膜のうち表面側の最外層を構
成する第２反射防止膜は、直接外部と接触することにな
るので、特に耐湿性並びに外部からの保護作用に優れた
弗化マグネシウム又は弗化カルシウムが好ましい。
成する第２反射防止膜は、直接外部と接触することにな
るので、特に耐湿性並びに外部からの保護作用に優れた
弗化マグネシウム又は弗化カルシウムが好ましい。
【００１５】尚、イットリア基材は通常の透光性イット
リア、即ち可視光領域の0.4μm付近から赤外光領域の5
μm付近までの広い波長領域にわたり、吸収係数が0.2cm
-1以下である単結晶又は多結晶であれば良い。又、イッ
トリア基材の形状については何等制限はなく、平板状の
ほか、ドーム或はレンズ等の様々な用途に対応した特殊
な形状であつてもよい。
リア、即ち可視光領域の0.4μm付近から赤外光領域の5
μm付近までの広い波長領域にわたり、吸収係数が0.2cm
-1以下である単結晶又は多結晶であれば良い。又、イッ
トリア基材の形状については何等制限はなく、平板状の
ほか、ドーム或はレンズ等の様々な用途に対応した特殊
な形状であつてもよい。
【００１６】
【実施例１】真空蒸着法により透光性イットリア基材上
に順番に、第１反射防止膜として弗化セリウム（光学的
膜厚0.156μm）、及び第２反射防止膜として弗化マグネ
シウム（光学的膜厚0.625μm）を成膜した。得られた反
射防止膜被覆イットリア光学部品の直線透過率を分光光
度計で測定したところ図１が得られ、波長0.45〜0.8μm
の可視光領域及び波長3〜5μmの赤外光領域で共に90％
以上であつた。
に順番に、第１反射防止膜として弗化セリウム（光学的
膜厚0.156μm）、及び第２反射防止膜として弗化マグネ
シウム（光学的膜厚0.625μm）を成膜した。得られた反
射防止膜被覆イットリア光学部品の直線透過率を分光光
度計で測定したところ図１が得られ、波長0.45〜0.8μm
の可視光領域及び波長3〜5μmの赤外光領域で共に90％
以上であつた。
【００１７】又、粘着テープによる剥離試験を行なつた
が、反射防止膜各層に剥離は生じなかつた。更に、試験
規格MIL-STD-810Cに基き、恒温恒湿槽を用いて温度71℃
及び相対湿度95％の条件で10日間の湿度サイクル試験を
行なつた。その後も直線透過率の低下は認められず、上
記剥離試験によつても層剥離は生じなかつた。
が、反射防止膜各層に剥離は生じなかつた。更に、試験
規格MIL-STD-810Cに基き、恒温恒湿槽を用いて温度71℃
及び相対湿度95％の条件で10日間の湿度サイクル試験を
行なつた。その後も直線透過率の低下は認められず、上
記剥離試験によつても層剥離は生じなかつた。
【００１８】
【実施例２】真空蒸着法により透光性イットリア基材上
に順番に、第１反射防止膜として弗化セリウム（光学的
膜厚0.156μm）、及び第２反射防止膜として弗化カルシ
ウム（光学的膜厚0.625μm）を成膜した。得られた反射
防止膜被覆イットリア光学部品の直線透過率は図２の通
りであり、波長0.45〜0.8μmの可視光領域及び波長3〜5
μmの赤外光領域で共に90％以上であつた。
に順番に、第１反射防止膜として弗化セリウム（光学的
膜厚0.156μm）、及び第２反射防止膜として弗化カルシ
ウム（光学的膜厚0.625μm）を成膜した。得られた反射
防止膜被覆イットリア光学部品の直線透過率は図２の通
りであり、波長0.45〜0.8μmの可視光領域及び波長3〜5
μmの赤外光領域で共に90％以上であつた。
【００１９】又、実施例１と同様の剥離試験によつても
層剥離はなく、実施例１と同様の湿度サイクル試験後に
おいても直線透過率の低下は認められず、再度同じ剥離
試験を行っても層剥離は生じなかつた。
層剥離はなく、実施例１と同様の湿度サイクル試験後に
おいても直線透過率の低下は認められず、再度同じ剥離
試験を行っても層剥離は生じなかつた。
【００２０】
【実施例３】真空蒸着法により透光性イットリア基材上
に順番に、第１反射防止膜として弗化ランタン（光学的
膜厚0.156μm）、及び第２反射防止膜として弗化マグネ
シウム（光学的膜厚0.625μm）を成膜した。得られた反
射防止膜被覆イットリア光学部品の直線透過率は図３の
通りであり、波長0.45〜0.8μmの可視光領域及び波長3
〜5μmの赤外光領域で共に90％以上であつた。
に順番に、第１反射防止膜として弗化ランタン（光学的
膜厚0.156μm）、及び第２反射防止膜として弗化マグネ
シウム（光学的膜厚0.625μm）を成膜した。得られた反
射防止膜被覆イットリア光学部品の直線透過率は図３の
通りであり、波長0.45〜0.8μmの可視光領域及び波長3
〜5μmの赤外光領域で共に90％以上であつた。
【００２１】又、実施例１と同様の剥離試験によつても
層剥離はなく、実施例１と同様の湿度サイクル試験後に
おいても直線透過率の低下は認められず、再度同じ剥離
試験を行っても層剥離は生じなかつた。
層剥離はなく、実施例１と同様の湿度サイクル試験後に
おいても直線透過率の低下は認められず、再度同じ剥離
試験を行っても層剥離は生じなかつた。
【００２２】
【比較例１】真空蒸着法により透光性イットリア基材上
に反射防止膜として弗化マグネシウム（光学的膜厚1.00
μm）を１層のみ成膜し、得られた反射防止膜被覆イッ
トリア光学部品の直線透過率を測定したところ図４の通
りであり、波長3〜5μmの赤外光領域では90％以上であ
るが、波長0.45〜0.8μmの可視光領域では一部で90％に
達しなかつた。
に反射防止膜として弗化マグネシウム（光学的膜厚1.00
μm）を１層のみ成膜し、得られた反射防止膜被覆イッ
トリア光学部品の直線透過率を測定したところ図４の通
りであり、波長3〜5μmの赤外光領域では90％以上であ
るが、波長0.45〜0.8μmの可視光領域では一部で90％に
達しなかつた。
【００２３】
【比較例２】真空蒸着法により透光性イットリア基材上
に反射防止膜として弗化マグネシウム（光学的膜厚0.15
μm）を１層のみ成膜し、得られた反射防止膜被覆イッ
トリア光学部品の直線透過率を測定したところ図５の通
りであり、波長0.45〜0.8μmの可視光領域では90％以上
であるが、波長3〜5μmの赤外光領域では約82％に低下
した。
に反射防止膜として弗化マグネシウム（光学的膜厚0.15
μm）を１層のみ成膜し、得られた反射防止膜被覆イッ
トリア光学部品の直線透過率を測定したところ図５の通
りであり、波長0.45〜0.8μmの可視光領域では90％以上
であるが、波長3〜5μmの赤外光領域では約82％に低下
した。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、可視光領域及び赤外光
領域の異なる２つの波長領域において90％以上の極めて
高い直線透過率を示す反射防止膜被覆イットリア光学部
品を提供することが出来る。
領域の異なる２つの波長領域において90％以上の極めて
高い直線透過率を示す反射防止膜被覆イットリア光学部
品を提供することが出来る。
【００２５】この反射防止膜被覆イットリア光学部品は
可視・赤外透過用として有用であつて、最外層の第２反
射防止膜として弗化マグネシウム等の耐湿性及び保護作
用に優れた材料を使用すれば、悪環境下における使用に
耐え得る耐久性の可視・赤外透過用窓等として好適であ
る。
可視・赤外透過用として有用であつて、最外層の第２反
射防止膜として弗化マグネシウム等の耐湿性及び保護作
用に優れた材料を使用すれば、悪環境下における使用に
耐え得る耐久性の可視・赤外透過用窓等として好適であ
る。
【図１】実施例１の反射防止膜被覆イットリア光学部品
の直線透過率を示すグラフである。
の直線透過率を示すグラフである。
【図２】実施例２の反射防止膜被覆イットリア光学部品
の直線透過率を示すグラフである。
の直線透過率を示すグラフである。
【図３】実施例３の反射防止膜被覆イットリア光学部品
の直線透過率を示すグラフである。
の直線透過率を示すグラフである。
【図４】比較例１の反射防止膜被覆イットリア光学部品
の直線透過率を示すグラフである。
の直線透過率を示すグラフである。
【図５】比較例２の反射防止膜被覆イットリア光学部品
の直線透過率を示すグラフである。
の直線透過率を示すグラフである。
Claims (7)
- 【請求項１】 透光性イットリア基材の表面上に、該基
材側から順に屈折率1.55〜1.63の透明誘電体からなる第
１反射防止膜と、屈折率1.35〜1.40の透明誘電体からな
る第２反射防止膜とを備え、波長0.45〜0.80μmの可視
光領域及び波長3〜5μmの赤外光領域に対する直線透過
率がいずれも90％以上であることを特徴とする反射防止
膜被覆イットリア光学部品。 - 【請求項２】 第１反射防止膜の光学的膜厚が0.14〜0.
16μmであり、第２反射防止膜の光学的膜厚が0.54〜1.1
4μmであることを特徴とする、請求項１記載の反射防止
膜被覆イットリア光学部品。 - 【請求項３】 第１反射防止膜の光学的膜厚が0.41〜0.
49μmであり、第２反射防止膜の光学的膜厚が0.54〜0.6
7μm又は0.82〜0.98μmであることを特徴とする、請求
項１記載の反射防止膜被覆イットリア光学部品。 - 【請求項４】 第１反射防止膜の光学的膜厚が0.54〜0.
67μmであり、第２反射防止膜の光学的膜厚が0.41〜0.4
9μmであることを特徴とする、請求項１記載の反射防止
膜被覆イットリア光学部品。 - 【請求項５】 第１反射防止膜の光学的膜厚が0.68〜0.
82μmであり、第２反射防止膜の光学的膜厚が0.14〜0.1
6μmであることを特徴とする、請求項１記載の反射防止
膜被覆イットリア光学部品。 - 【請求項６】 第１反射防止膜の光学的膜厚が0.82〜0.
98μmであり、第２反射防止膜の光学的膜厚が0.14〜0.1
6μm又は0.41〜0.49μmであることを特徴とする、請求
項１記載の反射防止膜被覆イットリア光学部品。 - 【請求項７】 第２反射防止膜が弗化マグネシウム又
は弗化カルシウムであることを特徴とする、請求項１記
載の反射防止膜被覆イットリア光学部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049198A JP3052400B2 (ja) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | 反射防止膜被覆イットリア光学部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049198A JP3052400B2 (ja) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | 反射防止膜被覆イットリア光学部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04270189A JPH04270189A (ja) | 1992-09-25 |
| JP3052400B2 true JP3052400B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=12824307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3049198A Expired - Lifetime JP3052400B2 (ja) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | 反射防止膜被覆イットリア光学部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3052400B2 (ja) |
-
1991
- 1991-02-21 JP JP3049198A patent/JP3052400B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04270189A (ja) | 1992-09-25 |
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