(57)【要約】【課題】異なる金属間の境界面での膜の荒れの進行を防止してクラックが発生しないようにした。【解決手段】第１のアルミニウムからなる金属膜層３とこの第１の金属膜層３に隣接する第２のハフニウムからなる金属膜層２との境界にハフニウム酸化膜層あるいはアルミニウム酸化膜層からなる酸化膜層５を形成した。第１の金属膜層はアルミニウムからなり、第２の金属膜層はクロム６または銀７からなる。第１の金属膜層はクロム６からなり、第２の金属膜層は銀７からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に少なくとも２種類以上の金属膜を積層して形成される中性濃度フィルタにおいて、
第１の金属膜層とこの第１の金属膜層に隣接する第２の金属膜層との境界に酸化膜層を形成したことを特徴とする中性濃度フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の中性濃度フィルタにおいて、
第１の金属膜層はアルミニウムからなり、第２の金属膜層はハフニウムからなることを特徴とする中性濃度フィルタ。
【請求項３】
請求項２に記載の中性濃度フィルタにおいて、
酸化膜層はハフニウム酸化膜層あるいはアルミニウム酸化膜層であることを特徴とする中性濃度フィルタ。
【請求項４】
請求項１に記載の中性濃度フィルタにおいて、
第１の金属膜層はアルミニウムからなり、第２の金属膜層はクロムまたは銀からなることを特徴とする中性濃度フィルタ。
【請求項５】
請求項１に記載の中性濃度フィルタにおいて、
第１の金属膜層はクロムからなり、第２の金属膜層は銀からなることを特徴とする中性濃度フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜の荒れの進行を防止した耐久性を有する中性濃度フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
中性濃度フィルタ（以下ＮＤフィルタという）は、入射光を減光するために用いられる光学フィルタであり、例えば分光透過特性が偏るＨｆ（ハフニウム）膜及びＡｌ（アルミニウム）膜を合成石英の透明基板上にスパッタリングにより積層して形成される（特許文献１参照）。
図５（ａ）は、従来のＮＤフィルタの成膜構造の一例を示すもので、合成石英基板１上にＨｆ層２及びＡｌ層３を被着し、最外層に所望の光学特性を得ると共に酸化や傷付を防ぐためにＨｆＯ２（酸化ハフニウム）層４を被着した構造である。この場合、各層の膜厚形成はイオンビームスパッタリングにより行われ、一例として光学濃度ＯＤ値１．４８の例を示すと図５（ｂ）に示すように１７．５８ｎｍのＨｆ層２、１２．８４ｎｍのＡｌ層３、１４．３５ｎｍのＨｆＯ２層４という具合に成膜されて平坦な分光透過特性を得ている。
【０００３】
ＮＤフィルタとしては、この成膜後、予め使用環境下以上の熱負荷を加える熱処理が行われる。この熱処理は、金属膜が熱エネルギに晒される使用環境下での耐久性を向上させるために必要であり、経年変化により光学特性が変化しあるいは劣化を最小限とするため、事前に使用環境下以上の熱エネルギを与えて特性を固める処理となっている。
そして、ＮＤフィルタとしては、この熱処理後の品質が所望の耐久性を有し、しかも例えば平坦な分光透過特性となるように製造に当たり各金属膜の材質や各膜厚が選択・調整されることになる。
【特許文献１】特開２００５−３００９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように従来ＮＤフィルタの製造にあたっては、Ｈｆ層２及びＡｌ層３等からなる異なる金属膜を熱処理するという工程を取ることになる。ところが、この熱処理によって図６に示す写真（合成石英基板／Ｈｆ／Ａｌ／ＨｆＯ２からなる積層構造の写真）のようにＨｆ層とＡｌ層との境界面において膜の荒れが進行し顕著になることが判明した。この荒れは、金属膜間の熱拡散によって極小径のピンホールの形成という現象に発展し、主にＮＤフィルタの外観の劣化をもたらしひいてはピンホール同士がその後の熱エネルギによる経年変化にて連結することによりクラックとなり、結果的に耐久性が得られないという問題を有する。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑み、異なる金属間の境界面での膜の荒れの進行を防止してクラックが発生しないようにしたＮＤフィルタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成する本発明は、基板に少なくとも２種類以上の金属膜を積層して形成されるＮＤフィルタにおいて、第１の金属膜層とこの第１の金属膜層に隣接する第２の金属膜層との境界に酸化膜層を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、金属膜層間に酸化膜層を介在させることにより、金属膜層間の拡散による膜の荒れの進行を防止することができ、外観の劣化のみならずクラックの発生を防止してＮＤフィルタとして耐久性を得ることができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図１〜図４を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の図において図５と同一部分には同一符号を付す。  
〔第1実施形態〕
図１は、合成石英基板１上には第１の金属膜層として短波長になるほど光透過率が低下するＨｆ層２が被着され、このＨｆ層２上に酸化膜層であるＨｆＯ２層５が被着され、更にこのＨｆＯ２層５上には第２の金属膜層として短波長になるほど光透過率が上昇するＡｌ層３が被着され、そして最外層に所望の光学特性を得ると共に酸化や傷付を防ぐために保護膜であるＨｆＯ２層４が被着されている構造である。各層の膜厚形成はイオンビームスパッタリングにより行われ、光学濃度ＯＤ値１．４８の具体例を示すと、図１（ｂ）に示すように４８．５５ｎｍのＨｆ層２、１４．６５ｎｍのＨｆＯ２層５、４．７０ｎｍのＡｌ層３、最外層に１４．６５ｎｍのＨｆＯ２層４という具合に成膜され、Ｈｆ層２とＡｌ層３とＨｆＯ２層４、５を積層することで、全体として平坦な分光透過特性を得るようにしている。
【０００９】
ここで、酸化膜層ＨｆＯ２層５は、Ｈｆ層２とＡｌ層３との間にあって、これら両者間の境界で発生する熱処理時の拡散を防止し、金属膜２及び３間の膜の荒れの進行を防止するために設けられる。このＨｆＯ２層５の膜厚がきわめて薄い場合には膜の荒れの進行防止効果は少ないことが判明しているので、ある程度の厚さが必要であるが、上述の例ではＨｆＯ２層５の厚さとして、１４．６５ｎｍの膜厚は十分な厚さである。酸化膜層の膜厚としてはＮＤフィルタ全体として所望の光学濃度での平坦な分光透過特性を得る膜厚であることを前提として、膜の荒れの進行防止効果が十分な膜厚が必要となる。また、酸化膜層としては、拡散を防止し膜の荒れの進行を防止することから種々の金属酸化物が適用可能であり、例えばＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）膜を被着させるようにしても良い。なお、このＡｌ２Ｏ３膜は、最外層の保護膜ともなり得る。
【００１０】
こうして、酸化膜層を金属膜間に介在することによって平坦な分光透過特性を得ると共に熱処理後でも膜の荒れのない図２に示すような写真（合成石英基板／Ｈｆ／ＨｆＯ２／Ａｌ／ＨｆＯ２からなる積層構造の写真）のＮＤフィルタを得ることができる。
ＮＤフィルタにおいてＡｌ膜は、図１の例では該当しないが、その厚さが一定以上厚くなった場合には、クラックが生じ易いという性質がある。このため、図３は、このＡｌ膜の性質に着目して所望の分光透過特性を得ようとしてＡｌ層を厚くしようとするとき、１層の厚さを薄くした多層のＡｌ層を形成した例を示す。図３（ａ）はＨｆ層２の上層及び下層にＡｌ層３１、３２を分割して積層した例を示し、このＨｆ層２とＡｌ層３１及び３２との間にＨｆＯ２層やＡｌ２Ｏ３層５１、５２を形成した例を示す。また、図３（ｂ）は６層のＨｆ層２１、２２、２３とＡｌ層３１、３２、３３との間にＨｆＯ２層やＡｌ２Ｏ３層５１、５２、５３、５４、５５を形成した例を示す。なお、図３にて４は例えばＡｌ２Ｏ３からなる保護膜である。
【００１１】
〔第２実施形態〕
平坦な分光透過特性を得る他の例のＮＤフィルタとして、図４に示すようにＡｌ膜３にＣｒ（クロム）膜６を積層した構造のものがある。このＮＤフィルタは、透過率が一定で、ある波長域（４００〜７００ｎｍ）にてきわめて平坦な分光透過特性を得るものである。そして、図４（ａ）に示すような構造においても、Ａｌ膜３とＣｒ膜６との間にたとえばＡｌ２Ｏ３層５のような酸化膜層を形成することにより、膜の荒れの進行を防止することができる。
【００１２】
また、前述のようにＡｌ膜にクラックが生じ易いことから、図４（ｂ）ではＡｌ膜３に似た特性を有するＡｇ（銀）膜７をＡｌ膜３とＣｒ膜６との間に介在させているが、この場合もＡｌ膜３とＡｇ膜７との間、Ａｇ膜７とＣｒ膜６との間にそれぞれ例えばＡｌ２Ｏ３膜５１、５２のような酸化膜層を被着形成することにより、膜の荒れの進行を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態を例示する構成および説明図である。
【図２】図１に示す第１実施形態にかかる部分拡大写真である。
【図３】第１実施形態の変形例の構成図である。
【図４】第２実施形態を例示する構成図である。
【図５】従来例の構成および説明図である。
【図６】図５に示す従来例にかかる部分拡大写真である。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図６】
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