(57)【要約】【課題】波長が約１２６０ｎｍ〜１６２０ｎｍの光が光学ガラスに入射されたときに、ｐ偏光およびｓ偏光の両偏光の反射率を０．１％以下に抑える。【解決手段】光学ガラス１０の一面に積層される反射防止膜１１として、光学ガラス１０のガラス面側から、高屈折率膜Ｈ、超高屈折率膜ＵＨ、高屈折率膜Ｈ、低屈折率膜Ｌ、高屈折率膜Ｈ、低屈折率膜Ｌの順に積層させた６層薄膜から構成され、光学ガラスの屈折率が１．６以上の場合には、光学ガラスと６層薄膜との間に屈折率補正用の低屈折率膜を設ける。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ガラスの一面に形成される反射防止膜において、
前記光学ガラス側から、高屈折率膜、超高屈折率膜、高屈折率膜、低屈折率膜、高屈折率膜、低屈折率膜の順に積層させた６層薄膜からなることを特徴とする反射防止膜。
【請求項２】
前記光学ガラスに入射する光の波長は１２６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の反射防止膜。
【請求項３】
前記光学ガラスに入射する光は、前記光学ガラスに対して４０°乃至４７°の角度で入射することを特徴とする請求項１記載の反射防止膜。
【請求項４】
前記低屈折率膜は屈折率が１．３２乃至１．５の範囲にある材料であって、前記高屈折率膜は屈折率が１．９乃至２．４５の範囲にある材料であって、前記超高屈折率膜は屈折率が２．９乃至４．２の範囲にある材料であることを特徴とする請求項１記載の反射防止膜
【請求項５】
前記低屈折率膜はＳｉＯ２，ＭｇＦ２のいずれかから選択され、また前記高屈折率膜はＴａ２Ｏ５，ＺｎＳ，ＣｅＯ２，ＺｒＯ２，ＳｉＯ，ＨｆＯ２，Ｎｄ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ３，チタン酸化物のいずれかから選択されるものであることを特徴とする請求項４記載の反射防止膜。
【請求項６】
前記超高屈折率膜は、ＳｉまたはＧｅであることを特徴とする請求項４記載の反射防止膜。
【請求項７】
前記光学ガラスの屈折率が１．６以上のものであって、前記光学ガラスと前記６層薄膜との間に屈折率補正用の低屈折率膜を設けたことを特徴とする請求項１記載の反射防止膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部品に用いられる光学ガラスに形成される反射防止膜に関し、特に反射率を低減させた反射防止膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、一面に光学的機能を持たせた光学部品として用いられる光学ガラスの他面に入射光が不要な反射を起こさないようにするための反射防止膜がコーティングされる。
【０００３】
例えば、図１３を参照すると、光学ガラス１の一面に反射防止膜２が、その反対面にはハーフミラーとして機能する膜が積層されて、ハーフミラー面３となっている。光源４からの入射光５は、ハーフミラー面３において、５０％透過して透過光６となり、５０％反射して反射光７となる。このうち、透過光６は、光学ガラス１の中を進み、入射面とは反対の面（以下、裏面）から外に射出する。このとき、光学ガラス１と空気との屈折率は異なるため、その一部が境界部で反射する。このように、透過光の一部が反射することにより、光量ロスとなって、Ｓ／Ｎ比が低下することになり、またノイズの発生の原因ともなる。反射防止膜２はこのように光量ロスが発生するのを防止するために設けられる。
【０００４】
以上のように構成される反射防止膜２として、光学ガラス１上に高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に４層積層することにより、光学ガラス１の裏面での光の反射を低減させるようにしたものは従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、低屈折率膜としては屈折率が１．４６のＳｉＯ２を用い、高屈折率膜としては屈折率が２．３のＴｉＯ２を用い、このような低屈折率の膜と高屈折率の膜とを、光学ガラス１のガラス面側から、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、の順に積層するのが一般的である。このように高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に４層積層することにより、上述した光学ガラス１の裏面で反射する光による干渉を低減させることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２１８７２２号公報（３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、光ファイバ通信システムにおいて、主に伝送帯域が１５００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長を持つ光が用いられる。このシステムにおいて、従来の４層積層した反射防止膜をコーティングした光学ガラスを用いて、それぞれの膜厚として、例えば中心波長λ＝１５５０ｎｍ  ｎｄ／λとしたときに、光学ガラス側から第１層目のＴｉＯ２の膜厚を０．０６４９４４とし、第２層目のＳｉＯ２  の厚みを０．０８８３３３とし、第３層目のＴｉＯ２を０．４３６９５、第４層目のＳｉＯ２を０．２６７０７３とした場合において、ｐ偏光およびｓ偏光の光を透過させると、図１４に示したように、上述した帯域での反射率は、ｐ偏光およびｓ偏光とも０．４％〜０．５％という値が得られている。しかしながら、より安定した光通信を実現するためには、反射率をさらに低減させる必要がある。
【０００７】
本発明では、上述した問題点に鑑みて、波長が光通信用として用いられる約１２６０ｎｍ〜１６２０ｎｍの光が光学ガラスに入射されたときに、ｐ偏光およびｓ偏光の両偏光の反射率を極力、好ましくは０．１％以下に抑えることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学ガラスの一面上に形成される反射防止膜は、光学ガラス側から、高屈折率膜を第１層に、超高屈折率膜を第２層に、高屈折率膜を第３層に、低屈折率膜を第４層に、高屈折率膜を第５層に、低屈折率膜を第６層に６層積層構造としたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、低屈折率膜の組成としては、ＳｉＯ２  が最適であり、これ以外にも、例えばＭｇＦ２等を用いることができる。そして、この低屈折率膜の屈折率は１．３２〜１．５とする。また、高屈折率膜の組成は、Ｔａ２Ｏ５，ＺｎＳ，ＣｅＯ２，ＺｒＯ２，ＳｉＯ，ＨｆＯ２，Ｎｄ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ３，チタン酸化物（ＴｉＯ，ＴｉＯ２，Ｔｉ３Ｏ５，Ｔｉ４Ｏ７を含む）等から選択され、この高屈折率膜の屈折率は１．９乃至２．４５の範囲とする。さらに、超高屈折率膜はＳｉ，Ｇｅ等で形成され、その屈折率の範囲は２．９〜４．２とする。ここで、超高屈折率膜は基材としての光学ガラス側から第２番目の層とするのが必須である。
【００１０】
適用される光学部品としては、特に限定されないが、その代表的なものとしてはハーフミラーである。ハーフミラーとして構成する場合には、光の入射側をハーフミラー面とし、その反対側の面に本発明の反射防止膜を設ける。そして、このハーフミラーへの入射角は４５°とするが、４０°〜４７°の入射光であっても、ほぼ同等の特性を有する。
【００１１】
ここで、本発明の反射防止膜において、１０００ｎｍ以下の波長ではＳｉ層により光の吸収作用があるので、十分な透過率が得られない。従って、入射される光の波長は１０００ｎｍ以上とする。通常、光通信用として用いられる波長は１２６０ｎｍ〜１６２０ｎｍの範囲であり、１５００ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長域が最も利用頻度が高い。従って、特に１５００ｎｍ乃至１６００ｎｍにおいて、ｐ偏光の光であれ、またｓ偏光の光であれ、反射率を極力低下させるようになし、より好ましくは０．１％以下に低減させることができ、光通信用の光学部品における反射防止膜として適用するのに最適である。
【００１２】
そして、基材としての光学ガラスの屈折率が１．６以上の場合、前述した６層構造の反射防止膜と光学ガラスとの間に屈折率を補正するための低屈折率膜を設けるようにする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
Ａ．本発明の第１の実施形態
本発明の第１の実施形態では、図１に示したように、光学ガラス１０に、例えば真空蒸着等の手段により積層される反射防止膜１１を、ガラス面側から順に高屈折率膜Ｈ、超高屈折率膜ＵＨ、高屈折率膜Ｈ、低屈折率膜Ｌ、高屈折率膜Ｈ、低屈折率膜Ｌの６層構造とする。ここで、低屈折率膜Ｌとしては、屈折率が１．４６のＳｉＯ２とし、高屈折率膜Ｈとしては、屈折率が１．９９のＴａ２Ｏ５とした。さらに、超高屈折率膜としては、屈折率が３．４４のＳｉを用いた。また、入射光は光学ガラスに対して４５°の角度で入射することとする。
【００１４】
実施例１
以上の膜構成において、光学ガラスとしてＢＳＣ７（製品名：ＨＯＹＡ社製）、光学ガラスの屈折率、反射防止膜を構成する各層の屈折率及び膜厚を表１のようにした。
【００１５】
【表１】
2004233377.tif 000002
この反射防止膜にｐ偏光およびｓ偏光の光を照射して、その反射率を測定したところ、図２に示した結果を得た。それによると、入射光の波長が１５００ｎｍ〜１６００ｎｍの間の場合、ｐ偏光およびｓ偏光ともに反射率は０．１％以下に低減することができた。
【００１６】
実施例２
光学ガラスとして石英ガラスを用いて、表２に示した屈折率及び膜厚とした反射防止膜を用いて、反射率を測定した。
【００１７】
【表２】
2004233377.tif 000003
その結果を図３に示す。同図から明らかなように、入射光の波長が１５００ｎｍ〜１６００ｎｍの間の場合、ｐ偏光およびｓ偏光ともに反射率は０．１％以下である。
【００１８】
Ｂ．本発明の第２の実施の形態
基材としての光学ガラスの屈折率が高い場合には、具体的には屈折率が１．６を超える場合には、図４に示したように、光学ガラス１０と反射防止膜１１との間に屈折率補正用の低屈折率膜（ＳｉＯ２）１２を設けるようにする。従って、この実施の形態では、実質的に７層膜となる。
【００１９】
実施例３
光学ガラスとしてＥ−Ｆ２（製品名：ＨＯＹＡ社製）を用いて、下記表３に示した屈折率及び膜厚を形成することによって反射防止膜を形成した。
【００２０】
【表３】
2004233377.tif 000004
この反射防止膜の反射率を測定した結果を図５に示す。同図から明らかなように、入射光の波長が１５００ｎｍ〜１６００ｎｍの間の場合、ｐ偏光およびｓ偏光ともに反射率はほぼ０％である。
【００２１】
実施例４
光学ガラスとしてＦＤ１１０（製品名：ＨＯＹＡ社製）を用いて、下記表４に示した屈折率及び膜厚を形成することによって反射防止膜を形成した。
【００２２】
【表４】
2004233377.tif 000005
この反射防止膜の反射率を測定した結果を図６に示す。同図から明らかなように、入射光の波長が１５００ｎｍ〜１６００ｎｍの間の場合、ｐ偏光およびｓ偏光ともに反射率はほぼ０％である。
【００２３】
実施例５
光学ガラスとしてＬｉＮｂＯ３（製品名：ＮＥＬクリスタル社製）を用いて、下記表５に示した屈折率及び膜厚を形成することによって反射防止膜を形成した。
【００２４】
【表５】
2004233377.tif 000006
この反射防止膜の反射率を測定した結果を図７に示す。同図から明らかなように、入射光の波長が１５００ｎｍ〜１６００ｎｍの間の場合、ｐ偏光およびｓ偏光ともに反射率は０％に近い値となる。
【００２５】
ここで、超高屈折率膜ＵＨは光学ガラス１０側から第２層目（第２の実施の形態では光学ガラス１０と反射防止膜１１との間に屈折率補正用の低屈折率膜１２が設けられているので、これを含めると第３層目）としなければならない。これ以外の層を超高屈折率膜ＵＨとすると、必要とする特性が得られない。
【００２６】
比較例１
超高屈折率膜ＵＨを構成するＳｉを第１層に積層した場合において、下記表６の構成としたものの反射率を測定した。
【００２７】
【表６】
2004233377.tif 000007
結果を図８に示す。この図に示されるように、Ｓｉを第１層に積層した場合、ｐ偏光およびｓ偏光の両偏光とも反射率は０．１％を大きく超えてしまう。
【００２８】
比較例２
超高屈折率膜ＵＨを構成するＳｉを第３層に積層した場合において、下記表７の構成としたものの反射率を測定した。
【００２９】
【表７】
2004233377.tif 000008
その結果を図９に示す。ｐ偏光およびｓ偏光の両偏光とも反射率は０．２％以上となってしまう。
【００３０】
比較例３
超高屈折率膜ＵＨを構成するＳｉを第４層に積層した場合において、下記表８の構成としたものの反射率を測定した。
【００３１】
【表８】
2004233377.tif 000009
その結果は、図１０に示したように、ｐ偏光およびｓ偏光の両偏光とも反射率は０．２％に達しない。
【００３２】
比較例４
超高屈折率膜ＵＨを構成するＳｉを第５層に積層した場合において、下記表９の構成とした反射防止膜を形成した。
【００３３】
【表９】
2004233377.tif 000010
この反射防止膜の反射率を図１１に示す。この図に示されるように、Ｓｉを第４層に積層した場合、ｐ偏光およびｓ偏光の両偏光とも反射率は０．１％を大きく超えてしまう。
【００３４】
比較例５
超高屈折率膜ＵＨを構成するＳｉを第６層に積層した場合において、下記表１０の構成とした反射防止膜を形成した。
【００３５】
【表１０】
2004233377.tif 000011
この場合の反射率は図１２に示したように、ｓ偏光の反射率は０．１％以下に低減させることができるが、ｐ偏光の反射率は０．４％以上になり、０．１％を大きく超えてしまう。
【００３６】
なお、本発明では、入射光は光学ガラスに対して４５度の角度で入射することとしたが、多少の角度のずれがあっても、即ち４０°〜４７°の間であれば、反射率を０．１％以下に低減させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明では、光学ガラス上に積層される反射防止膜の第２層にＳｉ等の超高屈折率膜を入れることにより、光学ガラスの裏面における反射率を最小限、具体的には０．１％以下に低減させることができ、より安定した光通信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を構成する反射防止膜の構成説明図である。
【図２】実施例１の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図３】実施例２の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を構成する反射防止膜の構成説明図である。
【図５】実施例３の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図６】実施例４の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図７】実施例５の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図８】比較例１の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図９】比較例２の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図１０】比較例３の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図１１】比較例４の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図１２】比較例５の膜構成とした場合におけるｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【図１３】光学部品として、ハーフミラーの構成説明図である。
【図１４】従来技術による４層構造の反射防止膜のｐ偏光およびｓ偏光の反射率を表す図である。
【符号の説明】
１０  光学ガラス
１１  反射防止膜
１２  屈折率補正用の低屈折率膜
Ｈ  高屈折率膜
Ｌ  低屈折率膜
ＵＨ  超高屈折率膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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