书签 分享 收藏 举报 版权申诉 / 26

反射防止膜、透镜、光学系统、物镜以及光学设备.pdf

  • 上传人:54
  • 文档编号:2241961
  • 上传时间:2018-08-06
  • 格式:PDF
  • 页数:26
  • 大小:6.60MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201180026803.9

    申请日:

    2011.08.30

    公开号:

    CN102918428A

    公开日:

    2013.02.06

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G02B 1/11申请日:20110830|||公开

    IPC分类号:

    G02B1/11; B32B7/02; G02B3/00; G02B21/16

    主分类号:

    G02B1/11

    申请人:

    奥林巴斯株式会社

    发明人:

    井藤佳人; 丰原延好

    地址:

    日本东京都

    优先权:

    2010.09.02 JP 2010-196543

    专利代理机构:

    北京三友知识产权代理有限公司 11127

    代理人:

    李辉;于英慧

    PDF完整版下载: PDF下载
    内容摘要

    提供对于紫外区域和可见区域这两个区域的光,光学上稳定,光的吸收较少,并且能够有效实现预定的反射防止的反射防止膜。具有在透明的基板上从空气侧向基板侧依次形成有第1层、第2层、第3层、第4层、第5层、第6层的6层以上的薄膜的结构,从空气侧起的第奇数个薄膜是低折射率膜,第偶数个薄膜是低折射率膜或折射率比低折射率膜大的中间折射率膜,在将中心波长λ0下的中间折射率膜和低折射率膜的折射率分别设为了NM、NL时,它们满足预定的式子,并且紫外区的波长λ1和可见区的波长λ2满足预定的式子。

    权利要求书

    权利要求书一种反射防止膜,其具有在透明的基板上从空气侧向所述基板侧依次形成有第1层、第2层、第3层、第4层、第5层、第6层的6层以上的薄膜的结构,从所述空气侧起的第奇数个薄膜是低折射率膜,第偶数个薄膜是低折射率膜或折射率比所述低折射率膜大的中间折射率膜,在将中心波长λ0下的所述中间折射率膜和所述低折射率膜的折射率分别设为了NM、NL时,同时满足下式(1)、(2)、(3),
    λ0=500nm···(1)

    1.  45≦NM≦1.8  ···(2)
    NL<1.45  ···(3)
    该反射防止膜的特征在于,在紫外区的波长λ1、和可见区的波长λ2处防止反射,
    同时满足下式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9),
    λ1=355nm···(4)
    400nm≦λ2≦700nm  ···(5)
    R1≦1.0%  ···(6)
    R2≦1.5%  ···(7)
    K1≦1.0%  ···(8)
    K2≦1.0%  ···(9)
    此处,
    R1是波长λ1下的反射率,
    R2是波长λ2下的反射率,
    K1是波长λ1下的膜吸收率,
    K2是波长λ2下的膜吸收率,
    所述膜吸收率为100-(100-(所述基板的反射率+所述基板的透射率))-(施加所述反射防止膜后的所述基板的反射率+施加所述反射防止膜后的所述基板的透射率)。
    根据权利要求1所述的反射防止膜,其特征在于,
    所述基板的折射率小于1.85。
    根据权利要求1所述的反射防止膜,其特征在于,
    所述基板的折射率为1.85以上。
    根据权利要求2所述的反射防止膜,其特征在于,
    所述反射防止膜同时满足下式(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16),

    0.  229×λ0≦d1≦0.234×λ0  ···(10)

    0.  260×λ0≦d2≦0.268×λ0  ···(11)

    0.  045×λ0≦d3≦0.077×λ0  ···(12)

    0.  074×λ0≦d4≦0.118×λ0  ···(13)

    0.  211×λ0≦d5≦0.277×λ0  ···(14)

    0.  035×λ0≦d6≦0.150×λ0  ···(15)

    0.  039×λ0≦d7≦0.207×λ0  ···(16)
    此处,
    d1是所述第1层的光学膜厚,
    d2是所述第2层的光学膜厚,
    d3是所述第3层的光学膜厚,
    d4是所述第4层的光学膜厚,
    d5是所述第5层的光学膜厚,
    d6是所述第6层的光学膜厚,
    d7是所述第7层的光学膜厚,
    所述光学膜厚为折射率×几何学厚度。
    根据权利要求3所述的反射防止膜,其特征在于,
    所述反射防止膜同时满足下式(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(22),

    0.  233×λ0≦d1≦0.234×λ0  ···(17)

    0.  269×λ0≦d2≦0.289×λ0  ···(18)

    0.  072×λ0≦d3≦0.073×λ0  ···(19)

    0.  106×λ0≦d4≦0.127×λ0  ···(20)

    0.  146×λ0≦d5≦0.211×λ0  ···(21)

    0.  253×λ0≦d6≦0.278×λ0  ···(22)
    此处,
    d1是所述第1层的光学膜厚,
    d2是所述第2层的光学膜厚,
    d3是所述第3层的光学膜厚,
    d4是所述第4层的光学膜厚,
    d5是所述第5层的光学膜厚,
    d6是所述第6层的光学膜厚,
    d7是所述第7层的光学膜厚,
    所述光学膜厚为折射率×几何学厚度。
    根据权利要求1~5中的任意一项所述的反射防止膜,其特征在于,
    所述中间折射率层的材料为Al2O3、SiO2、LaF3、NdF3、YF3、CeF3或包含这些化合物的混合物,
    所述低折射率层的材料为MgF2、BaF2、LiF、AlF3、NaF、CaF2或包含这些化合物的混合物。
    一种透镜,其特征在于,该透镜被施加了权利要求1~6中的任意一项所述的反射防止膜。
    一种光学系统,其特征在于,该光学系统具有权利要求7所述的透镜。
    一种物镜,其特征在于,该物镜具有权利要求8所述的光学系统。
    一种光学设备,其特征在于,该光学设备具有权利要求8所述的光学系统,使用所述光学系统进行观察并且会聚激光。

    说明书

    说明书反射防止膜、透镜、光学系统、物镜以及光学设备
    技术领域
    本发明涉及反射防止膜、使用了该反射防止膜的透镜、光学系统、物镜以及使用了该光学系统的光学设备。
    背景技术
    作为以往的紫外光用的反射防止膜,提出了专利文献1记载的反射防止膜。该反射防止膜是如下的膜:在透明基板面上交替形成包含Al2O3膜的中间折射率层、和包含MgF2的低折射率层并设为4层~7层,在波长248nm(KrF准分子激光波长)、和除此以外的波长(例如:He-Ne激光波长633nm)这两个波长处防止反射。此外,在专利文献2中,提出了层叠7层的膜,该膜是在波长350nm至波长800nm的范围内具有0.6%以下的宽频带反射性的防止膜。
    在使用激光进行处理的光学装置中,需要同时进行波长400nm~700nm的可见区(根据需要为紫外区或红外区)内的观察,和进行处理的激光波长、例如YAG激光的第3高次谐波(振荡波长355nm)的照射(透射)。
    此外,将以往提出的2波长反射防止膜设计为对准分子激光波长248nm和波长600nm~700nm以1.5%以下防止反射。
    现有技术文献
    专利文献
    专利文献1:日本特许第3232727号公报
    专利文献2:日本特许第4190773号公报
    发明内容
    发明所要解决的课题
    但是,在不变更上述反射防止膜的膜结构、而应用到YAG激光的第3高次谐波(振荡波长355nm)来进行波长移动时,存在反射率在波长400nm~600nm范围内变为3%以上,由此可见区内的观察变得困难的问题。
    此外,以往的反射防止膜使用TiO2那样的折射率超过1.8的高折射率材料构成。一般而言,TiO2那样的高折射率材料在波长400nm以下的紫外区域范围内的膜吸收率高。因此在使用紫外区的激光、例如YAG激光的第3高次谐波(振荡波长355nm)的情况下,存在如下问题:反射防止膜由于光的吸收而损伤,膜结构发生变化,从而不能得到预定的分光特性、例如反射防止特性。
    因此,本发明的目的在于能够通过适当设定反射防止膜的材质的折射率和膜结构,主要针对波长小于400nm的紫外区域、和波长400nm~700nm的可见区域这两个区域的光,提供光学上稳定、光的吸收较少,并且能够有效地实现预定的反射防止的反射防止膜。本发明的目的还在于,提供例如适于进行激光处理的各种光学透镜的2波长反射防止膜作为这种反射防止膜。
    用于解决课题的手段
    为了解决上述课题并达到目的,本发明的反射防止膜具有在透明的基板上从空气侧向基板侧依次形成有第1层、第2层、第3层、第4层、第5层、第6层的6层以上的薄膜的结构,从空气侧起的第奇数个薄膜是低折射率膜,第偶数个薄膜是低折射率膜或折射率比低折射率膜大的中间折射率膜,在将中心波长λ0下的中间折射率膜和低折射率膜的折射率分别设为NM、NL时,同时满足下式(1)、(2)、(3),
    λ0=500nm···(1)
    1.45≦NM≦1.8  ··(2)
    NL<1.45  ···(3)
    该反射防止膜的特征在于,在紫外区的波长λ1、和可见区的波长λ2处防止反射,
    同时满足下式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)。
    λ1=355nm···(4)
    400nm≦λ2≦700nm  ···(5)
    R1≦1.0%  ···(6)
    R2≦1.5%  ···(7)
    K1≦1.0%  ···(8)
    K2≦1.0%  ···(9)
    此处,
    R1是波长λ1下的反射率,
    R2是波长λ2下的反射率,
    K1是波长λ1下的膜吸收率,
    K2是波长λ2下的膜吸收率,
    膜吸收率为100-(100-(基板的反射率+基板的透射率))-(施加反射防止膜后的基板的反射率+施加反射防止膜后的基板的透射率)。
    本发明的反射防止膜优选的是,基板的折射率小于1.85。
    本发明的反射防止膜优选的是,基板的折射率为1.85以上。
    本发明的反射防止膜优选的是,同时满足下式(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)。
    0.229×λ0≦d1≦0.234×λ0    ···(10)
    0.260×λ0≦d2≦0.268×λ0    ···(11)
    0.045×λ0≦d3≦0.077×λ0    ···(12)
    0.074×λ0≦d4≦0.118×λ0    ···(13)
    0.211×λ0≦d5≦0.277×λ0    ···(14)
    0.035×λ0≦d6≦0.150×λ0    ···(15)
    0.039×λ0≦d7≦0.207×λ0    ···(16)
    此处,
    d1是第1层的光学膜厚,
    d2是第2层的光学膜厚,
    d3是第3层的光学膜厚,
    d4是第4层的光学膜厚,
    d5是第5层的光学膜厚,
    d6是第6层的光学膜厚,
    d7是第7层的光学膜厚,
    光学膜厚为折射率×几何学厚度。
    本发明的反射防止膜优选的是,同时满足下式(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(22)。
    0233×λ0≦d1≦0234×λ0    ···(17)
    0.269×λ0≦d2≦0.289×λ0    ···(18)
    0.072×λ0≦d3≦0.073×λ0    ···(19)
    0.106×λ0≦d4≦0.127×λ0    ···(20)
    0.146×λ0≦d5≦0.211×λ0    ···(21)
    0.253×λ0≦d6≦0.278×λ0    ···(22)
    此处,
    d1是第1层的光学膜厚,
    d2是第2层的光学膜厚,
    d3是第3层的光学膜厚,
    d4是第4层的光学膜厚,
    d5是第5层的光学膜厚,
    d6是第6层的光学膜厚,
    d7是第7层的光学膜厚,
    光学膜厚为折射率×几何学厚度。
    本发明的反射防止膜优选的是,中间折射率层的材料是Al2O3、SiO2、LaF3、NdF3、YF3、CeF3或包含这些化合物的混合物,低折射率层的材料是MgF2、BaF2、LiF、AlF3、NaF、CaF2或包含这些化合物的混合物。
    本发明的透镜的特征在于,被施加了上述任意一个反射防止膜。
    本发明的光学系统的特征在于,具有上述透镜。
    本发明的物镜的特征在于,具有上述光学系统。
    本发明的光学设备的特征在于,具有上述光学系统,使用光学系统进行观察并且会聚激光。
    发明的效果
    本发明的反射防止膜起到如下效果:主要针对波长小于400nm的紫外区域和波长400nm~700nm的可见区域这两个区域的光,在光学上稳定,光的吸收较少,并且能够有效地实现预定的反射防止。
    附图说明
    图1是示出表1所示的实施例1~9的反射防止膜的分光反射率特性的曲线图。
    图2是示出表1的实施例中的基材折射率的上下限的实施例1、9和从这些之间的实施例中选择出的实施例5的分光反射率特性的曲线图。
    图3是关于实施例1,针对波长绘制将基板的反射率和透射率进行相加后的值、以及将施加反射防止膜后的基板的反射率和透射率进行相加后的值的曲线图。
    图4是关于实施例1,针对波长绘制膜吸收率后的曲线图。
    图5是示出表2所示的实施例10~12的分光反射率特性的曲线图。
    图6是示出表3所示的实施例13、14的分光反射率特性的曲线图。
    图7是示出表4所示的比较例的分光反射率特性的曲线图。
    图8是示出第4实施方式的修补装置的结构的图。
    图9是示出第5实施方式的显微镜的结构的图。
    具体实施方式
    下面,根据附图来详细地说明本发明的反射防止膜的实施方式。另外,本发明不受以下实施方式的限定。
    首先,在实施方式的说明之前,对本发明的作用/效果进行说明。
    本发明的反射防止膜具有在透明的基板上从空气侧向基板侧依次形成有第1层、第2层、第3层、第4层、第5层、第6层的6层以上的薄膜的结构,从空气侧起的第奇数个薄膜是低折射率膜,第偶数个薄膜是低折射率膜或折射率比低折射率膜大的中间折射率膜,在将中心波长λ0下的中间折射率膜和低折射率膜的折射率分别设为NM、NL时,同时满足下式(1)、(2)、(3),
    λ0=500nm···(1)
    1.45≦NM≦1.8  ···(2)
    NL<1.45  ···(3)
    该反射防止膜的特征在于,在紫外区的波长λ1、和可见区的波长λ2处防止反射,
    同时满足下式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)。
    λ1=355nm···(4)
    400nm≦λ2≦700nm  ···(5)
    R1≦1.0%    ···(6)
    R2≦1.5%    ···(7)
    K1≦1.0%    ···(8)
    K2≦1.0%    ···(9)
    此处,
    R1是波长λ1下的反射率,
    R2是波长λ2下的反射率,
    K1是波长λ1下的膜吸收率,
    K2是波长λ2下的膜吸收率,
    膜吸收率为100-(100-(基板的反射率+基板的透射率))-(施加反射防止膜后的基板的反射率+施加反射防止膜后的基板的透射率)。
    另外,针对基板的反射率和施加反射防止膜后的基板的反射率应用上式(6)、(7)。
    在上式(6)~(9)中的任意一个以上超过了上限值的情况下,在光学上变得不稳定,光的吸收变多,从而难以有效实现预定的反射防止。
    本发明的反射防止膜优选的是,同时满足下式(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)。
    0.229×λ0≦d1≦0.234×λ0  ···(10)
    0.260×λ0≦d2≦0.268×λ0  ···(11)
    0.045×λ0≦d3≦0.077×λ0  ···(12)
    0.074×λ0≦d4≦0.118×λ0  ···(13)
    0.211×λ0≦d5≦0.277×λ0  ···(14)
    0.035×λ0≦d6≦0.150×λ0  ···(15)
    0.039×λ0≦d7≦0.207×λ0  ···(16)
    此处,
    d1是第1层的光学膜厚,
    d2是第2层的光学膜厚,
    d3是第3层的光学膜厚,
    d4是第4层的光学膜厚,
    d5是第5层的光学膜厚,
    d6是第6层的光学膜厚,
    d7是第7层的光学膜厚,
    光学膜厚为折射率×几何学厚度。
    在不满足上式(10)~(16)中的任意一个以上的情况下,在光学上变得不稳定,光的吸收变多,从而难以有效实现预定的反射防止。
    本发明的反射防止膜优选的是,同时满足下式(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(22)。
    0.233×λ0≦d1≦0.234×λ0  ···(17)
    0.269×λ0≦d2≦0.289×λ0  ···(18)
    0.072×λ0≦d3≦0.073×λ0  ···(19)
    0.106×λ0≦d4≦0.127×λ0  ···(20)
    0.146×λ0≦d5≦0.211×λ0  ···(21)
    0.253×λ0≦d6≦0.278×λ0  ···(22)
    此处,
    d1是第1层的光学膜厚,
    d2是第2层的光学膜厚,
    d3是第3层的光学膜厚,
    d4是第4层的光学膜厚,
    d5是第5层的光学膜厚,
    d6是第6层的光学膜厚,
    d7是第7层的光学膜厚,
    光学膜厚为折射率×几何学厚度。
    在不满足上式(17)~(22)中的任意一个以上的情况下,在光学上变得不稳定,光的吸收变多,从而难以有效实现预定的反射防止。
    表1是示出第1实施方式的7层结构的反射防止膜的结构的表。表2是示出第2实施方式的7层结构的反射防止膜的结构的表。表3是示出第3实施方式的6层结构的反射防止膜的结构的表。表4是示出作为比较例的6层结构的反射防止膜的结构的表。在表1~4中,按照相对于基板的层叠顺序示出了各层的材料和光学膜厚。光学膜厚是对各表记载的数值乘以各实施方式的设计波长λ0后的数值。此外,表和附图中的基板材料名称除了记载了具体的物质名称的名称以外,均为小原株式会社的商标。
    [表1]

    [表2]

    [表3]

    [表4]

    图1是示出表1所示的实施例1~9的反射防止膜的分光反射率特性的曲线图。图2是示出表1的实施例中的基材折射率的上下限的实施例1、9和从这些之间的实施例中选择出的实施例5的分光反射率特性的曲线图。图3是关于实施例1,针对波长绘制将基板的反射率和透射率进行相加后的值、以及将施加反射防止膜后的基板的反射率和透射率进行相加后的值的曲线图。图4是关于实施例1,针对波长绘制膜吸收率后的曲线图。图5是示出表2所示的实施例10~12的分光反射率特性的曲线图。图6是示出表3所示的实施例13、14的分光反射率特性的曲线图。图7是示出表4所示的比较例的分光反射率特性的曲线图。
    此处,图1、图2、图5~图7是示出取横轴为波长(单位nm)、纵轴为反射率(单位%)的2波长反射防止膜的分光反射率特性的图。此外,图4所示的膜吸收率使用图3所示的基板的反射率+基板的透射率(实线)、和施加反射防止膜后的基板的反射率+施加反射防止膜后的基板的透射率(虚线),根据“100-(100-(基板的反射率+基板的透射率))-(施加反射防止膜后的基板的反射率+施加反射防止膜后的基板的透射率)”计算。另外,在图3、图4中,不仅针对355nm和400~700nm,为了参考,还针对300~750nm之间的所有范围,示出了反射率+透射率以及膜吸收率。
    (第1实施方式)
    表1所示的实施例1~9的反射防止膜是在折射率1.5~1.85的基材上,将设计波长λ0设为500nm,层叠由作为低折射率材料的MgF2构成的第1、3、5、7层和由作为中间折射率材料的Al2O3构成的第2、4、6层后的7层结构。该反射防止膜是在设由中间折射率材料构成的层为M、由低折射率材料构成的层为L时,从空气侧(远离基板一侧)起为LMLMLML的7层结构。此外,由作为中间折射率材料的Al2O3构成的层的折射率NM为1.61,且满足1.45≦NM≦1.8,由作为低折射率材料的MgF2构成的层的折射率NL为1.38,且满足NL<1.45。
    第1实施方式的反射防止膜的各层在10‑2~10‑4Pa的真空区中通过真空蒸镀形成。另外,各层的形成方法不限于真空蒸镀,通过溅射法、离子镀法、离子辅助蒸镀法也能够得到具有同等特性的反射防止膜。
    此外,分别使用Al2O3作为中间折射率材料,使用MgF2作为低折射率材料,但是一般Al2O3、MgF2在可见区域和小于400nm的紫外区域中,光的吸收率较低。能够通过使用这些材料,抑制光的吸收造成的激光能量的蓄积和透射率的降低。但是,不限于该材料,只要是与各材料具有相同的折射率的材料,则能够得到具有同等特性的反射防止膜。例如,除了Al2O3以外,还能够使用SiO2、LaF3、NdF3、YF3、CeF3或这些的化合物作为中间折射率层用的材料。此外,除了MgF2以外,还能够使用BaF2、LiF、AlF3、NaF、CaF2或这些的化合物作为低折射率层用的材料。
    如图1、图2的分光反射率特性所示,紫外区的YAG激光的第3高次谐波的振荡波长355nm(λ1)下的反射率R1为1%以下,作为可见区的400nm至700nm的波长范围(λ2)下的反射率R2为1.5%以下。因此,相对于仅利用基材的反射率即大约4%,第1实施方式的反射防止膜实现了十分良好的反射防止性能。
    此处,如图3、图4所示,YAG激光的第3高次谐波的振荡波长355nm(λ1)下的膜吸收率K1(图4)为1%以下,400nm以上700nm以下的波长范围(λ2)下的膜吸收率K2(图4)为1.0%以下。虽然未图示,但关于实施例2~9也是同样的结果。
    另一方面,对于表4所示的、在双面或单面施加以往的反射防止膜后的光学透镜,如图7所示,在用YAG激光器照射了100次15mJ/mm2的光后产生损伤。与此相对,对于在双面或单面施加第1实施方式的反射防止膜后的光学透镜,虽然用YAG激光器照射了100次70mJ/mm2的光,但无论哪个光学元件都没有产生损伤。
    (第2实施方式)
    表2所示的实施例10~12的反射防止膜是在折射率小于1.5的基材上,将设计波长λ0设为500nm,层叠由作为低折射率材料的MgF2构成的第1、3、5、7层,由作为中间折射率材料的Al2O3构成的第2、4层以及由作为中间折射率材料的SiO2构成的第6层后的7层结构。该反射防止膜是在设由中间折射率材料构成的层为M、由低折射率材料构成的层为L时,从空气侧(远离基板一侧)起为LMLMLML的7层结构。此外,由作为中间折射率材料的Al2O3构成的层的折射率NM为1.61,由SiO2构成的层的折射率NM为1.46,均满足1.45≦NM≦1.8。并且,由作为低折射率材料的MgF2构成的层的折射率NL为1.38,满足NL<1.45。
    第2实施方式的反射防止膜的各层在10‑2~10‑4Pa的真空区中通过真空蒸镀形成。另外,各层的形成方法不限于真空蒸镀,通过溅射法、离子镀法、离子辅助蒸镀法也能够得到具有同等特性的反射防止膜。
    此外,分别使用Al2O3和SiO2作为中间折射率材料,使用MgF2作为低折射率材料,但是各层的材料不限于这些材料,只要是与各材料具有相同的折射率的材料,则能够得到具有同等特性的反射防止膜。例如,除了Al2O3、SiO2以外,还能够使用LaF3、NdF3、YF3、CeF3或这些的化合物作为中间折射率层用的材料。此外,除了MgF2以外,还能够使用BaF2、LiF、AlF3、NaF、CaF2或这些的化合物作为低折射率层用的材料。
    如图5的分光反射率特性所示,紫外区的YAG激光的第3高次谐波的振荡波长355nm(λ1)下的反射率R1为1%以下,作为可见区的400nm至700nm的波长范围(λ2)下的反射率R2为1.5%以下。因此,相对于仅利用基材的反射率即大约4%,第2实施方式的反射防止膜具有十分良好的反射防止性能。此处,虽然未图示,但与上述实施例1同样,YAG激光的第3高次谐波的振荡波长355nm(λ1)下的膜吸收率K1为1%以下,400nm以上700nm以下的波长范围(λ2)下的膜吸收率K2为1.0%以下。
    另一方面,对于表4所示的、在双面或单面施加以往的反射防止膜后的光学透镜,如图7所示,在用YAG激光器照射了100次15mJ/mm2的光后产生损伤。与此相对,对于在双面或单面施加第2实施方式的反射防止膜后的光学透镜,虽然用YAG激光器照射了100次70mJ/mm2的光,但无论哪个光学元件都没有产生损伤。
    (第3实施方式)
    表3所示的实施例13、14的反射防止膜是在折射率1.85以上的基材上,将设计波长λ0设为500nm,层叠由作为低折射率材料的MgF2构成的第1、3、5层和由作为中间折射率材料的Al2O3构成的第2、4、6层后的6层结构。该反射防止膜是在设由中间折射率材料构成的层为M、由低折射率材料构成的层为L时,从空气侧(远离基板一侧)起为LMLMLM的6层结构。此外,由作为中间折射率材料的Al2O3构成的层的折射率NM为1.61,满足1.45≦NM≦1.8。并且,由作为低折射率材料的MgF2构成的层的折射率NL为1.38,满足NL<1.45。
    第3实施方式的反射防止膜的各层在10‑2~10‑4Pa的真空区中通过真空蒸镀形成。另外,各层的形成方法不限于真空蒸镀,通过溅射法、离子镀法、离子辅助蒸镀法也能够得到具有同等特性的反射防止膜。
    此外,分别使用Al2O3作为中间折射率材料,使用MgF2作为低折射率材料,但是各层的材料不限于这些材料,只要是与各材料具有相同的折射率的材料,则能够得到具有同等特性的反射防止膜。例如,除了Al2O3以外,还能够使用LaF3、NdF3、YF3、CeF3或这些的化合物作为中间折射率层用的材料。此外,除了MgF2以外,还能够使用BaF2、LiF、AlF3、NaF、CaF2或这些的化合物作为低折射率层用的材料。
    如图6的分光反射率特性所示,紫外区的YAG激光的第3高次谐波的振荡波长355nm下的反射率为1%以下,作为可见区的400nm至700nm的波长范围下的反射率为1.5%以下。因此,相对于仅利用基材的反射率即大约4%,第3实施方式的反射防止膜具有十分良好的反射防止性能。此处,虽然未图示,但与上述实施例1同样,YAG激光的第3高次谐波的振荡波长355nm(λ1)下的膜吸收率K1为1%以下,400nm以上700nm以下的波长范围(λ2)下的膜吸收率K2为1.0%以下。
    另一方面,如图7所示,表4所示的、在双面或单面施加以往的反射防止膜后的光学透镜在用YAG激光器照射了100次15mJ/mm2的光后产生损伤。与此相对,对于在双面或单面施加第3实施方式的反射防止膜后的光学透镜,虽然用YAG激光器照射了100次70mJ/mm2的光,但无论哪个光学元件都没有产生损伤。
    (第4实施方式)
    以下,参照图8对作为光学装置的修补装置进行说明,该光学装置具有施加反射防止膜后的光学系统。
    图8是示出第4实施方式的修补装置(以下为激光修补机)的结构的图。该修补装置是照射激光来去除在液晶显示器的玻璃基板、半导体晶片、印刷基板等上产生的缺陷部的装置。
    图8所示的激光修补机具有加工用光源101、可变光圈102、透镜103、形成有反射防止膜的物镜106、半透半反镜104、半透半反镜105、观察光源109、透镜110、移动台112、移动驱动控制部121、作为摄像元件的CCD 122(电荷耦合元件)、TV监视器123、图像处理部124和驱动控制部125。
    加工用光源101是射出对修补对象进行加工的激光光束的加工用的光源,例如优选能够根据修补对象射出多个波长的激光光束。从加工用光源101射出的激光的控制,例如光强度、发光波长、脉冲振荡等的振荡模式、点亮熄灭控制由未图示的控制部进行。从加工用光源101射出的激光经由可变光圈102、透镜103、半透半反镜104、半透半反镜105、物镜106照射到移动台112上的被加工物111的表面(被修补面)。
    被加工物111能够与被移动驱动控制部121控制移动的移动台112一起在与来自加工用光源101的激光垂直的面内移动。利用移动驱动控制部121的被加工物111的位置控制为:后述的根据图像处理部124中的被加工物111表面的观察结果,由图像处理部124向移动驱动控制部121输出控制信息,使得来自加工用光源101的激光准确地照射到缺陷部。此外,根据图像处理部124中的被加工物111表面的观察结果,将设定来自加工用光源101的激光的光强度之外的照射条件的信息从图像处理部124输出到驱动控制部125,以与缺陷部的大小、深度及其他状态对应。
    可变光圈102使得与从加工用光源101射出的激光光束的光轴垂直的截面上的激光强度分布均匀。驱动控制部125根据来自图像处理部124的数据控制可变光圈102的动作。通过可变光圈102后的光束透过透镜103、半透半反镜104、半透半反镜105而由物镜106会聚到被加工物111上。该光束照射到被加工物111上的缺陷部,用于去除该缺陷部。
    此外,从观察光源109射出可见区域的照明光。该照明光在由透镜110会聚后由半透半反镜105反射,并经过物镜106照射到被加工物111。照明光在被加工物111的表面进行反射,透过物镜106、半透半反镜105后由半透半反镜104进行反射,由透镜107会聚并经过半透半反镜108入射到CCD 122。在CCD 122中,将入射光转换为电信号,显示在TV监视器123上,并且将转换后的信号输出到图像处理部124。
    在以往的激光修补机中,在加工时较大的输出能量的激光通过观察用的物镜,因此存在损坏物镜的问题,分开准备观察用和加工用物镜。
    但是,这样将会用观察用透镜进行观察来决定加工位置,并切换为加工用透镜进行加工,在时间方面耗费两倍的工时。此外,还需要观察用透镜和加工用透镜的对位等,工序在机械方面和软件方面都增加。
    与此相对,在第4实施方式的激光修补机中,将在可见~紫外区域中具有较高的透射率和耐久性的反射防止膜用于物镜106。因此,能够实现在可见~紫外区域中具有良好的光学性能的物镜,由此能够共用观察用和加工用的物镜,能够在观察后不切换透镜地大致同时进行激光加工,还不需要软件校正和机械控制,从而实现大幅度的时间缩短和装置的准确性提高。
    (第5实施方式)
    参照图9对作为具备物镜(物镜系统22)的光学设备的显微镜进行说明,该物镜具有施加反射防止膜后的光学系统。
    图9是示出第5实施方式的显微镜(紫外线显微镜)的结构的图。用该显微镜,能够进行被检体的可见区到紫外区的观察、被检体的紫外图像和可见彩色图像重叠后的显示,以及仅被检体的紫外像的观察。
    图9所示的紫外线显微镜为了机械地防止从基座258传递的振动,将紫外线显微镜的镜脚214设置在除振台260上。在镜脚214上,经由臂216支撑着镜筒212。镜筒212具备光源218,以及具有沿着其光路配置的照明透镜系统220、物镜系统222和成像透镜系统224的光学透镜系统。照明透镜系统220具有聚光透镜220a和聚光透镜220b,适当收敛光源218的光。通过聚光透镜220a、220b收敛后的光源218的光由半透半反镜226进行反射,通过物镜系统222对焦并入射到被检体228。
    由被检体228反射后的光被物镜系统222扩散,并透过半透半反镜226和成像透镜系统224。通过分色镜230a将成像透镜系统224的成像光路分离为紫外线的光路和可见光的光路。
    此处,紫外线由分色镜230a反射,并进一步由反射镜231反射,从而成像在紫外线电视摄像机234a的摄像面(未图示)上。电视摄像机234a将成像在其摄像面的输入像(紫外像)转换为电图像信号,并通过紫外线用的图像处理装置236a提供给显示器238a。显示器238a根据来自电视摄像机234a的输入信号,实时显示与被检体228的紫外区像对应的单色图像。
    另一方面,可见光透过分色镜230a,并依次由反射镜240、242反射,从而成像在彩色电视摄像机234b的摄像面(未图示)上。电视摄像机234b将成像在其摄像面的输入像(可见像)转换为电彩色图像信号,并通过可见图像的图像处理装置236b提供给显示器238b。显示器238b根据来自图像处理装置236b的输入信号,实时显示与被检体228的可见像对应的彩色图像。
    根据以上情况,能够通过显示器238a观察被检体228的微小区域的高分辨率的紫外图像,与此同时,能够通过显示器238b观察被检体228的微小区域的颜色。这能够应对例如半导体器件的缺陷检查。
    电视摄像机234a、234b分别具有用于对输入像进行变倍的放大透镜系统244a、244b。放大透镜系统244a、244b设为能够相互独立地进行倍率设定,由此能够以相互不同的倍率同时观察被检体228的紫外图像和彩色图像。
    图像处理装置236a、236b由控制器246控制,分别具有公知的图像处理功能。图像处理装置236a、236b分别能够向图像打印机248a、248b输出图像。
    在镜筒212内,配置有可截断光源218的光的快门250。该光源用的快门250的开闭可以手动控制,但优选通过控制器246控制。放大透镜系统244a、244b分别具有用于将向电视摄像机234a、234b的摄像面的入光量设为零的快门252a、252b。在关闭快门252a、252b并通过电视摄像机234a、234b进行无入光状态的摄像时,能够得到作为背景像的像。
    在紫外线显微镜的臂216上,为了保持被检体228,支撑有机械工作台254。机械工作台254具有被臂216支撑的Z工作台254z,以及依次安装在该Z工作台254z上的Y工作台254y和X工作台254x。X工作台254x、Y工作台254y和Z工作台254z分别可以通过调节螺钉256x、256y、256z进行手动驱动,也可以通过控制器246进行驱动控制。
    转换器262支撑多个物镜系统222,能够通过其旋转选择性地切换物镜系统。透镜旋转盘264a、264b分别支撑多个放大透镜系统244a、244b,能够通过其旋转选择性地切换放大透镜系统。通过这些物镜系统222和/或放大透镜系统244a、244b的切换,将紫外线显微镜的变倍率设为可变。
    物镜系统222的焦深与波长成比例地变浅,因此在观察紫外像时难以进行对焦。为了消除该困难,配备用于紫外电视摄像机234a的自动对焦装置278。
    伴随近年来的细微加工技术的发展,半导体器件等的结构处于进一步细微化的趋势。针对超微粒以下的细微结构,使用可见光的光学显微镜的分辨力不够,因此不能进行线宽的测量或缺陷的检测。另一方面,SEM(扫描型电子显微镜)和紫外线显微镜的分辨力够,但是可通过它们形成的显示图像仅为单色图像,不能得到作为检查的重要项目之一的颜色的信息。并且,SEM在观察时需要真空环境,因此操作不容易。
    与此相对,在第5实施方式的显微镜中,能够通过使用可见光~紫外光的光源,同时得到基于可见光的彩色图像和基于紫外光的图像,能够实现同时观察颜色信息和分辨力高的图像信息的显微镜系统。
    另外,在可调谐激光器等在紫外到可见光范围内透射的系统中,也能够通过在光源装置内的光学元件上形成上述反射防止膜,在全部波长范围内具有足够的透射率,并且具有足够的耐久性。
    如以上的实施方式所示,能够通过适当设定反射防止膜的材质的折射率和膜结构,提供主要针对波长小于400nm的紫外区域和波长400nm~700nm的可见区域这两个区域的光,光学上稳定、光的吸收较少、并且有效地进行了预定的反射防止的2波长反射防止膜,该2波长反射防止膜例如适于进行激光处理的光学透镜。
    产业上的可利用性
    如上所述,本发明的反射防止膜在对于紫外区域和可见区域这两个区域的光,光学上稳定、光的吸收较少、并且要求预定的反射防止性的光学系统上是有用的。
    标号说明
    101:加工用光源
    102:可变光圈
    103、107:透镜
    104、105、108:半透半反镜
    106:物镜
    109:观察光源
    110:透镜
    111:被加工物
    112:移动台
    121:移动驱动控制部
    122:CCD
    123:TV监视器
    124:图像处理部
    125:驱动控制部
    218:光源
    220:照明透镜系统
    220a、220b:聚光透镜
    222:物镜系统
    224:成像透镜系统
    226:半透半反镜
    228:被检体
    230a:分色镜
    231、240、242:反射镜
    234a、234b:电视摄像机
    236a、236b:图像处理装置
    238a、238b:显示器
    244a、244b:放大透镜系统
    246:控制器
    248a、248b:图像打印机
    250、252a、252b:快门
    254:机械工作台

    关 键  词:
    反射 防止 透镜 光学系统 物镜 以及 光学 设备
      专利查询网所有文档均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    0条评论

    还可以输入200字符

    暂无评论,赶快抢占沙发吧。

    关于本文
    本文标题:反射防止膜、透镜、光学系统、物镜以及光学设备.pdf
    链接地址:https://www.zhuanlichaxun.net/p-2241961.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1