レーザ光用光学ミラー
【課題】従来のレーザ光用光学ミラーにおいては、Ａｕ膜もしくはＡｇ膜あるいはＡｕ膜もしくはＡｇ膜の上にさらに増反射膜もしくは表面保護膜が形成されていたが、Ａｕ膜もしくはＡｇ膜はレーザ光用光学ミラーを凹面形状に変形させるため好ましくなく、また、増反射膜にて凸面形状に変形させた構成ではレーザ耐力を低下させるという問題があった。
【解決手段】基材層と、基材層の上に形成され基材層を凸面形状に変形させる応力調整膜と、この応力調整膜基材の上に形成された反射膜を有するミラー基板を用い、レーザ耐力を低下させることなく、基材層の変形を抑制したレーザ光用光学ミラーを実現する。
【解決手段】基材層と、基材層の上に形成され基材層を凸面形状に変形させる応力調整膜と、この応力調整膜基材の上に形成された反射膜を有するミラー基板を用い、レーザ耐力を低下させることなく、基材層の変形を抑制したレーザ光用光学ミラーを実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光を反射して、そのレーザ光の照射位置を調整するガルバノミラーなどに使用されるレーザ光用光学ミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光による穴あけや印字においては、レーザ光をガルバノミラーと呼ばれる光学ミラーによりスキャンし、所望の位置にレーザ光を照射している。このレーザ光の照射位置を調整するガルバノミラーは、高速駆動するために、できる限り軽量化することが求められる。そのため、ミラー基板の基材層を構成する材料として、原子番号が小さく、一定の剛性を確保した上で軽量化が容易なベリリウム（Ｂｅ）や炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などが用いられ、さらに、ミラー基板を薄くした上で、特許文献１に示すように、その裏面に補強構造を配置している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１６９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、ミラー基板の具体的な構成は開示されていないが、発明者らの調査によれば、基材層の表面にＡｕ膜またはＡｇ膜、あるいはＡｕ膜またはＡｇ膜の上にさらに増反射膜または表面保護膜がコーティングされた構成を有していると考えられる。通常、反射膜を蒸着する前の基材層は、入射レーザ光に対し、全体的に緩やかな凸面形状を有しているが、発明者らが基材層の裏面に、中央補強部材と、この中央補強部材に交差する補強リブを有する補強構造を備えたレーザ光用光学ミラーを試作したところ、Ａｕ膜、Ａｇ膜は基材層に弱い引張り応力を与え、中央補強部材と平行な方向には、緩やかな凸面形状が残るが、補強リブと平行な方向では、基材層に凹面形状の変形を生じさせることが干渉計により確認された。
【０００５】
ガルバノミラーには、照射されるレーザ光の位置を精度良く制御することが求められるが、中央補強部材に平行な方向と、補強リブに平行な方向とで逆向きの変形状態を持つと、レーザ光の正確な位置制御が困難となる。なお、増反射膜を構成する膜として、硫化亜鉛（ＺｎＳ）のような圧縮応力を有する膜を用いると、基材層に圧縮応力が付与され、補強リブと平行な方向にのみ凹面形状の変形を生じることはないが、Ａｕ膜の上に増反射膜を設けると、レーザ耐力が低下するという問題があった。
【０００６】
この発明は、必要なレーザ耐力を有し、しかも中央補強部材に平行な方向と、補強リブに平行な方向とで逆向きの変形状態が生じる問題を改善することのできるレーザ光用光学ミラーを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の観点によるレーザ光用光学ミラーは、ミラー基板、およびこのミラー基板の裏面側に配置された補強構造を備え、前記ミラー基板の表面側において、レーザ光を反射するレーザ光用光学ミラーであって、前記補強構造は、中央補強部材と、この中央補強部材に交差するように延びる複数のリブとを有し、前記ミラー基板の裏面を補強しており、前記ミラー基板は、表面と裏面を有する基材層と、この基材層の表面に接合する応力調整膜と、この応力調整膜の上に形成された反射膜とを有し、前記基材層は、その裏面に前記補強部材を有し、前記反射膜はレーザ光を反射し、また、前記応力調整膜は、前記基材層の表面が凸面形状となるような応力を前記基材層に付与することを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の第２の観点によるレーザ光用光学ミラーは、ミラー基板、およびこのミラー基板の裏面側に配置された補強構造を備え、前記ミラー基板の表面側において、レーザ光を反射するレーザ光用光学ミラーであって、前記補強構造は、中央補強部材と、この中央補強部材に交差するように延びる複数のリブとを有し、前記ミラー基板に裏面を補強しており、前記ミラー基板は、表面と裏面を有する基材層と、この基材層の表面に接合する反射膜と、この反射膜の上に形成された応力調整膜とを有し、前記基材層は、その裏面に前記補強部材を有し、前記反射膜はレーザ光を反射し、また、前記応力調整膜は、前記レーザ光の波長をλとしたときに、λ／４より薄い膜厚を有し、前記基材層の表面が凸面形状となるような応力を前記基材層に付与することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の第１の観点によるレーザ光用光学ミラーによれば、基材層と反射膜との間に、基材層の表面が凸面形状となるように基材層に応力を付与する応力調整膜を設けたので、基材層の表面が凸面形状を保持し、しかも必要なレーザ耐力を有するレーザ光用光学ミラーを実現することができる。
また、この発明の第２の観点によるレーザ光用光学ミラーによれば、反射膜の上に、基材層の表面が凸面形状となるように基材層に応力を付与する応力調整膜をλ／４よりも薄い膜厚で設けたので、レーザ耐力を低下させることなく、基材層の表面に凸面形状を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照し、この発明によるレーザ光用光学ミラーのいくつかの実施の形態について説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態におけるミラー基板を示す断面図である。この実施の形態１のレーザ光用光学ミラーは、ガルバノミラーであり、そのミラー基板１０は、相対向する表面１０ａと裏面１０ｂを有する。このミラー基板１０は、基材層１１と、応力調整膜１２と、反射膜１３とを含む。応力調整膜１２と、反射膜１３は、基材層１１上に積層されている。
【００１２】
基材層１１は、表面１１ａと裏面１１ｂを有し、裏面１１ｂが、ミラー基板１０の裏面１０ｂを形成する。応力調整膜１２は、基材層１１の表面１１ａに接合するように、その表面１１ａ上に形成される。反射膜１３は、さらに、応力調整膜１２上に、この応力調整膜１２と接合するように形成される。応力調整膜１２は、基材層１１と反射膜１３との間に、それらに接合するように配置される。
【００１３】
基材層１１は、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、または炭化珪素（Ｓｉｃ）を主成分とする炭化物セラミックス、またはベリリウム（Ｂｅ）を用いて構成される。具体的には、実施の形態１では、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）を主成分とする炭化物セラミックスを用いて、基板層１１を構成した。この基材層１１には、表面１１ａの平滑性を確保するために、表面１１ａに表面研磨が行なわれる。図２は、干渉計により、この表面研磨後の基材層１１の形状を観察したものである。基材層１１は剛性が高く、通常は、前記表面研磨により、表面１１ａが、図２に示すように、レーザ光ＲＬを反射する側で全体的に緩やかな凸面形状を呈する。図２において、その上面が表面１１ａであり、この表面１１ａが、入射するレーザ光ＲＬに対して、緩やかな凸面形状となっている。基材層１１は、例えば、長径が５０ｍｍ、短径が４０ｍｍの楕円形状に形成され、その厚さは約３ｍｍである。
【００１４】
応力調整膜１２は、基材層１１の表面１１ａが、その全域において凸面形状となるような応力を、基材層１１に圧縮応力を付与する。この圧力調整膜１１は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、または酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の少なくとも１つ材料から構成される。これらの材料を混合して、圧力調整膜１２を構成することもできる。反射膜１３は、レーザ光ＲＬを反射する。この反射膜１３は、Ａｕ膜またはＡｇ膜で構成される。具体的には、実施の形態１では、反射膜１３はＡｕ膜で構成された。
【００１５】
ミラー基板１０の裏面１０ｂには、図３に示す補強構造２０が配置される。この補強構造２０は、中央補強部材２１と、複数のリブ２２と、枠部材２３を一体に有する。この補強構造は、ミラー基板１０の裏面１０ｂに形成される。中央補強部材２１は、楕円形状の基材層１１の長径の方向に延びるようにして、その中央部分に設けられる。複数のリブ２２は、楕円形状の基材層１１の短径の方向に延びるように形成され、中央補強部材２１に直交する。枠部材２３は、各補強リブ２２の外周端を結ぶように、楕円形状とされ、楕円形状の基材層１１の裏面１１ｂの外周部に形成される。なお、枠部分２３は、必ずしも必要なものではなく、削除することも可能である。
【００１６】
基材層１１の表面１１ａに応力調整膜１２を設けずに、直接、反射膜１３を形成した場合、この反射膜１３を構成するＡｕ膜は、基材層１１の表面１１ａに引張応力を与える。基材層１１は、前述の通り、表面１１ａに対する表面研磨の結果、表面１１ａが、レーザ光ＲＬに対して緩やかな凸面形状となっているが、基材層１１の裏面１１ｂに、補強構造２０を設け、また、圧力調整膜１２を設けずに、直接、反射膜１３を基材層１１の表面１１ａに形成すると、基材層１１の表面１１ａにおいて、中央補強部材２１に平行な方向では、レーザ光ＲＬに対して緩やかな凸面形状が維持されるが、補強リブ２２に平行な方向では、レーザ光ＲＬに対して凹面形状の変形部が形成される。すなわち、中央補強部材２１が補強リブ２２に比較して、充分な強度を有するため、この中央補強部材２１に平行な方向では、基材層１１の表面研磨による緩やかな凸面形状が維持されるのに対し、補強リブ２２の強度が小さいため、この補強リブ２２に平行な方向では、反射膜１３からの引張応力が優勢となり、レーザ光ＲＬに対して凹面形状の変形部が形成される。
【００１７】
図４は、基材層１１の裏面１０ｂに補強構造２０を設け、その表面１１ａに、応力調整膜１２を設けずに、直接、反射膜１３を形成した場合におけるミラー基板１０の表面形状を干渉計により観察したものである。図４の例では、図２の例と同じに、基材層１１は炭化硼素（Ｂ４Ｃ）を主成分とする炭化物セラミックスで楕円形状に構成され、その長径は５０ｍｍ、短径は４０ｍｍ、厚さは約３ｍｍとされ、反射膜１３は、Ａｕ膜を１０００Åの厚さで、基材層１１の表面１１ａに真空蒸着された。図４において、奥行きの方向が、中央補強部材２１に平行な方向であり、また、左右の方向が、補強リブ２２に平行な方向である。図４における左右の方向の外端、すなわち補強リブ２２の方向の外端に、凹面形状が見られる。ミラー基板１０がこのような形状を呈した場合、凹面形状の変形部に入射したレーザ光ＲＬをガルバノミラーで正確な位置に照射することが困難となる。
【００１８】
これに対し、実施の形態１のレーザ光用光学ミラーでは、基材層１１の表面１１ａが凸面形状となるような圧縮応力を付与する応力調整膜１２を、基材層１１と反射膜１３との間に配置している。この応力調整膜１２を設けることにより、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が発生するのを防ぐことが可能となる。
【００１９】
図５、図６は、実施の形態１のレーザ光用光学ミラーについて、反射膜１３の蒸着の前後における形状変化を示す。図５は、反射膜１３の蒸着前に、基材層１１の表面１１ａ上に応力調整膜１２を形成したミラー基板１０の形状を干渉計で観察したものである。図６は、その後に、応力調整膜１２上に、反射膜１３を蒸着した後のミラー基板１０の形状を
干渉計で観察したものである。基材層１１は炭化硼素（Ｂ４Ｃ）を主成分とする炭化物セラミックスで構成し、応力調整膜１２は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）により、４０００Åの厚さに形成し、反射膜１３はＡｕ膜で、１０００Åの厚さに形成している。図５、図６から、反射膜１３の蒸着の前後で、ミラー基板１０の表面形状に大きな変化が生じないことが理解され、とくに、反射膜１３を蒸着した状態において、図４に示すような、補強リブ２２に平行な方向の外端にも、凹面形状の変形部が発生せず、ミラー基板１０の表面１０ａが、全体として緩やかな凸面形状を持つことが理解される。
【００２０】
なお、通常の真空蒸着による成膜を行った場合に引張り応力を呈することが知られている膜は、例えば、反射膜として用いられるＡｕ、Ａｇのような金属膜の他、弗化マグネシウム（ＭｇＦ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ３）など多数あり、逆に圧縮応力を有することが知られている膜は、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が代表として挙げられる。
【００２１】
従来のＡｕ膜もしくはＡｇ膜の上に、硫化亜鉛（ＺｎＳ）のような基材層１１に圧縮応力を付与する膜を、増反射膜として形成した場合にも、基材層１１の変形が抑制されることが確認されている。しかしながら、誘電体にて増反射膜を形成する場合、光の干渉作用を利用するため、入射レーザ光の波長の１／４の光学的な膜厚とすることが一般的に行なわれる。この場合、入射レーザ光の電界強度が最も高くなる位置が誘電体の膜界面と一致することになる。レーザ光のようなパワーの強い光が入射すると、この強い電界強度の形成により、膜がダメージを受ける場合がある。通常は、この膜がダメージを受けるときの入射レーザパワーが、レーザ耐力に相当する。従って、誘電体にて形成された増反射膜は、通常、膜界面にて損傷を生じる。一方、表面に増反射膜を有しない金属膜の場合、反射は極く表層で生じるため、上記したような界面での膜損傷は生じ難い。以上のことから、表面に誘電体にて構成された増反射膜が設けられた場合、Ａｕ膜単独もしくはＡｇ膜単独の場合に比してレーザ耐力が低下する。
【００２２】
実施の形態１によるレーザ光用光学ミラーに対し、波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザを照射し、レーザ耐力を確認したところ、反射膜１３を構成するＡｕ膜の上に、増反射膜が形成されたＧｅ／ＺｎＳ／Ａｕ／Ｂ４Ｃの４層構成に比較して、実施の形態１によるＡｕ膜／ＺｎＳ／Ｂ４Ｃの３層構成では、レーザ耐力が約３００％となることが分かった。なお、Ａｕ膜／ＺｎＳ／Ｂ４Ｃの４層構成と、Ａｕ膜／Ｂ４Ｃの２層構成とを比較すると、両者に、レーザ耐力に差異は認められなかった。
【００２３】
なお、実施の形態１においては反射膜１３としてＡｕ膜を用いたが、反射膜１３としてＡｇ膜を用いた場合にも、図４に示すと同様の凹面形状の変形部が生じることが確認されており、反射膜１３としてＡｇ膜を用いた場合にも、この反射膜１３と基材層１１との間に、応力調整膜１２を配置する構成を採用することで、ミラー基板１０の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのを抑制した上で、高レーザ耐力を実現することができる。
【００２４】
また、実施の形態１においては、反射膜１３を構成するＡｕ膜の上に保護膜等は形成されていないが、Ａｕ膜の上に、弗化マグネシウム（ＭｇＦ２）または弗化イットリウム（ＹＦ３）、弗化イッテルビウム（ＹｂＦ３）のような保護膜を形成しても構わない。発明者らの試作によれば、この保護膜を１０００Åの厚さで、反射膜１３を構成するＡｕ膜の表面に形成した場合、反射率、レーザ耐力とも、Ａｕ膜のみの構成の場合と差異は認められなかった。
【００２５】
実施の形態１においては、応力調整膜１２として、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を４０００Åの
厚さで形成した場合を示したが、硫化亜鉛（ＺｎＳ）は、これより薄くても効果があることが確認されており、例えば、３０００Å、２０００Å、１０００Åの膜厚の硫化亜鉛（ＺｎＳ）を形成した場合においても、ミラー基板１０の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのが抑制されることが確認された。
【００２６】
さらに、実施の形態１においては、基材層１１として、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ベリリウム（Ｂｅ）を代表例として示したが、基材層１１としては、これら材料に限られることなく、所定の剛性および表面平滑性を保持できるものであればどのようなものでも構わない。
【００２７】
また、実施の形態１においては、照射レーザ光が炭酸ガスレーザ光である場合について説明したが、照射レーザ光は、炭酸ガスレーザ光に限られることはなく、例えば、ＹＡＧレーザやエキシマレーザ等、印字や加工に使用することができるレーザ光であればいずれに対しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２８】
以上のように、実施の形態１と前述の各変形例によれば、ミラー基板１０が、基材層１１の表面１１ａに接合する応力調整膜１２と、この圧力調整膜１２の上に形成された反射膜１３を有し、応力調整膜１２が、基材層１１の表面１１ａが凸面形状となるような応力を基材層１１に付与することにより、必要なレーザ耐力を保持しながら、基材層１１の変形、すなわち基材層１１の凹面形状の変形が生じるのを抑制したレーザ光用光学ミラーを容易に実現することができる。
【００２９】
実施の形態２．
図７は、この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態２におけるミラー基板を示す断面図である。この実施の形態２におけるミラー基板１０Ａは、実施の形態１におけるミラー基板１０に置き換えて使用される。その他は実施の形態１と同じに構成され、ミラー基板１０Ａの裏面１０ｂにも、図３に示す補強構造２０が形成される。
【００３０】
実施の形態２におけるミラー基板１０Ａでは、基材層１１の表面１１ａ上に、イオンアシストにより作成された応力調整膜１２Ａが形成され、この応力調整膜１２Ａ上に、反射膜１３が形成される。この応力調整膜１２Ａは、実施の形態１における応力調整膜１２と同様に、基材層１１Ａの表面１１ａが、凸面形状となるような圧縮応力を基材層１１に付与する。基材層１１、および反射膜１３は、実施の形態１と同じに構成される。イオンアシストにより作成された応力調整膜１２Ａは、膜充填率が高くなることから圧縮応力を示す場合が多く、実施の形態１にて示した膜の他、通常の真空蒸着にては引張り応力を示す酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの膜がイオンアシストにより圧縮応力を示すことが知られている。
【００３１】
実施の形態２においては、基材層１１と、反射膜１３を構成するＡｕ膜の間に、イオンアシストによる応力調整膜１２Ａを設けることにより、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのを抑制し、ミラー基板１０Ａの変形を抑制した。応力調整膜１２Ａとして用いたのは、イオンアシストによる酸化チタン（ＴｉＯ２）であり、その膜厚は２０００Åとした。この構成により、実施の形態１と同様な効果を得ることができた。
【００３２】
なお、ここでは、応力調整膜１２Ａとしてイオンアシスト膜を用いる場合について説明したが、圧力調整膜１２Ａはイオンアシスト膜に限られることはなく、プラズマアシスト膜、イオンプレーティング膜、スパッタ膜など物理的なアシストにより、圧縮応力を示す膜であれば、いずれの膜でも同様の効果を生じることは言うまでもない。
【００３３】
以上、実施の形態２によれば、実施の形態１に示した効果に加え、基材層１１が入射レーザ光に対し凸面形状を呈するような応力を付与する応力調整膜１２Ａの選択肢がより広がり、実用性が向上する。
【００３４】
実施の形態３
図８は、この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態３におけるミラー基板１０Ｂを示す断面図である。このミラー基板１０Ｂは、実施の形態１におけるミラー基板１０に置き換えて使用される。その他は、実施の形態１と同じに構成され、ミラー基板１０Ｂの裏面１０ｂにも、図３に示す補強構造２０が配置される。
【００３５】
実施の形態３のミラー基板１０Ｂにおいては、基材層１１の表面１１ａに接合するように、反射膜１３を構成するＡｕ膜が形成され、この反射膜１３の上に、入射レーザ光ＲＬに対し、基材層１１の表面１１ａが凸面形状を呈するような圧縮応力を付与する応力調整膜１２Ｂが形成される。基材層１１、反射膜１３は、実施の形態１と同じにされ、また、応力調整膜１２Ｂの材料も、実施の形態と同じにされる。
【００３６】
この実施の形態３における応力調整膜１２Ｂは、あくまで、基材層１１の変形を抑制するためのものであり、増反射膜のように厚く形成する必要はない。実施の形態１にて示したように、発明者らの試作により、炭酸ガスレーザ光を入射レーザ光とし、反射膜１３を構成するＡｕ膜を１０００Åとし、応力調整膜１２Ｂに硫化亜鉛（ＺｎＳ）を使用した場合、硫化亜鉛（ＺｎＳ）は、厚み１０００Å以上あれば、基材層１１の変形、すなわち基材層１１の凹面形状の変形が生じるのを抑制することが判明している。応力調整膜１２Ｂの厚みが、前述したように、入射するレーザ光ＲＬの波長をλとしたとき、λ／４の光学的な膜厚となると、膜界面に強度の高い電界が形成され、レーザ耐力を低下させるため、実施の形態３では、応力調整膜１２Ｂの膜厚をλ／４の光学的な膜厚よりも、薄くしたものである。応力調整膜１２Ｂの膜厚は、λ／４の光学的な膜厚よりも、できるだけ薄くすることが望ましい。
【００３７】
実施の形態３では、具体的には、応力調整膜１２Ｂの膜厚は、λ／８以下とすることが望ましい。この実施の形態３で使用された応力調整膜１２Ｂは、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのを抑制することを目的とするものであり、膜厚は薄くてもよく、膜界面にレーザ耐力の低下に繋がる強い電界を生じないようにすることが重要である。実施の形態１にて示したように、反射膜１３を構成するＡｕ膜の上に増反射膜を形成すると、レーザ耐力は低下するが、基材層１１の表面１１ａに接合して反射膜１３を構成するＡｕ膜の表面に、１０００Åの応力調整膜１２Ｂを形成した場合、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのを抑制した上で、反射率、レーザ耐力ともに低下することはないことが確認された。なお、入射レーザ光ＲＬは、炭酸ガスレーザであり、その波長λは、１０．６μｍである。
【００３８】
なお、ＹＡＧレーザの基本波（１．０６μｍ）を照射レーザ光Ｒとする場合、硫化亜鉛（ＺｎＳ）（ｎ＝２．３）を応力調整膜１２Ｂとして用いた場合、λ／８は５７６Å（物理膜厚）であるため、反射膜１３を構成するＡｕ膜３の上に形成する応力調整膜１２Ｂは５７６Å以下の膜厚とすることが好ましい。発明者らが、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）を用いた基材層１１上に、反射膜１３を構成する１０００ÅのＡｕ膜を形成し、さらにその上に、５００Åの硫化亜鉛（ＺｎＳ）膜を形成したところ、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのが抑制されることが確認された。また、このレーザ光用光学ミラーに対しレーザ照射試験を実施したが、Ａｕ／Ｂ４Ｃの２層構造の光学ミラーにおけるレーザ耐力と同等のレーザ耐力を有することを確認している。
【００３９】
以上のように、実施の形態３では、ミラー基板１０Ｂが、基材層１１の表面１１ａに接
合する反射膜１３と、この反射膜１３の上に形成された応力調整膜１２Ｂを有し、応力調整膜１２Ｂが、λ／４より薄い膜厚を有し、基材層１１の表面１１ａが凸面形状となるような応力を基材層１１に付与することにより、レーザ耐力を低下させることなく、基材層１１の変形、すなわち基材層１１の凹面形状の変形が生じるのを抑制したレーザ光用光学ミラーを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態１におけるミラー基板を示す断面図である。
【図２】従来の蒸着前のミラー基板の形状を説明する斜視図である。
【図３】実施の形態１における補強構造の構成を説明する斜視図である。
【図４】従来の反射膜の蒸着後のミラー基板の形状を説明する斜視図である。
【図５】実施の形態１における反射膜の蒸着前のミラー基板の形状を説明する斜視図である。
【図６】実施の形態１における反射膜の蒸着後のミラー基板の形状を説明する斜視図である。
【図７】この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態２におけるミラー基板を示す断面図である。
【図８】この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態３におけるミラー基板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０、１０Ａ、１０Ｂ：ミラー基板、１１：基材層、１１ａ：表面、１１ｂ：裏面、
１２、１２Ａ、１２Ｂ：応力調整膜、１３：反射膜、２０：補強構造、２１：中央補強部材、２２；補強リブ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光を反射して、そのレーザ光の照射位置を調整するガルバノミラーなどに使用されるレーザ光用光学ミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光による穴あけや印字においては、レーザ光をガルバノミラーと呼ばれる光学ミラーによりスキャンし、所望の位置にレーザ光を照射している。このレーザ光の照射位置を調整するガルバノミラーは、高速駆動するために、できる限り軽量化することが求められる。そのため、ミラー基板の基材層を構成する材料として、原子番号が小さく、一定の剛性を確保した上で軽量化が容易なベリリウム（Ｂｅ）や炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などが用いられ、さらに、ミラー基板を薄くした上で、特許文献１に示すように、その裏面に補強構造を配置している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１６９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、ミラー基板の具体的な構成は開示されていないが、発明者らの調査によれば、基材層の表面にＡｕ膜またはＡｇ膜、あるいはＡｕ膜またはＡｇ膜の上にさらに増反射膜または表面保護膜がコーティングされた構成を有していると考えられる。通常、反射膜を蒸着する前の基材層は、入射レーザ光に対し、全体的に緩やかな凸面形状を有しているが、発明者らが基材層の裏面に、中央補強部材と、この中央補強部材に交差する補強リブを有する補強構造を備えたレーザ光用光学ミラーを試作したところ、Ａｕ膜、Ａｇ膜は基材層に弱い引張り応力を与え、中央補強部材と平行な方向には、緩やかな凸面形状が残るが、補強リブと平行な方向では、基材層に凹面形状の変形を生じさせることが干渉計により確認された。
【０００５】
ガルバノミラーには、照射されるレーザ光の位置を精度良く制御することが求められるが、中央補強部材に平行な方向と、補強リブに平行な方向とで逆向きの変形状態を持つと、レーザ光の正確な位置制御が困難となる。なお、増反射膜を構成する膜として、硫化亜鉛（ＺｎＳ）のような圧縮応力を有する膜を用いると、基材層に圧縮応力が付与され、補強リブと平行な方向にのみ凹面形状の変形を生じることはないが、Ａｕ膜の上に増反射膜を設けると、レーザ耐力が低下するという問題があった。
【０００６】
この発明は、必要なレーザ耐力を有し、しかも中央補強部材に平行な方向と、補強リブに平行な方向とで逆向きの変形状態が生じる問題を改善することのできるレーザ光用光学ミラーを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の観点によるレーザ光用光学ミラーは、ミラー基板、およびこのミラー基板の裏面側に配置された補強構造を備え、前記ミラー基板の表面側において、レーザ光を反射するレーザ光用光学ミラーであって、前記補強構造は、中央補強部材と、この中央補強部材に交差するように延びる複数のリブとを有し、前記ミラー基板の裏面を補強しており、前記ミラー基板は、表面と裏面を有する基材層と、この基材層の表面に接合する応力調整膜と、この応力調整膜の上に形成された反射膜とを有し、前記基材層は、その裏面に前記補強部材を有し、前記反射膜はレーザ光を反射し、また、前記応力調整膜は、前記基材層の表面が凸面形状となるような応力を前記基材層に付与することを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の第２の観点によるレーザ光用光学ミラーは、ミラー基板、およびこのミラー基板の裏面側に配置された補強構造を備え、前記ミラー基板の表面側において、レーザ光を反射するレーザ光用光学ミラーであって、前記補強構造は、中央補強部材と、この中央補強部材に交差するように延びる複数のリブとを有し、前記ミラー基板に裏面を補強しており、前記ミラー基板は、表面と裏面を有する基材層と、この基材層の表面に接合する反射膜と、この反射膜の上に形成された応力調整膜とを有し、前記基材層は、その裏面に前記補強部材を有し、前記反射膜はレーザ光を反射し、また、前記応力調整膜は、前記レーザ光の波長をλとしたときに、λ／４より薄い膜厚を有し、前記基材層の表面が凸面形状となるような応力を前記基材層に付与することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の第１の観点によるレーザ光用光学ミラーによれば、基材層と反射膜との間に、基材層の表面が凸面形状となるように基材層に応力を付与する応力調整膜を設けたので、基材層の表面が凸面形状を保持し、しかも必要なレーザ耐力を有するレーザ光用光学ミラーを実現することができる。
また、この発明の第２の観点によるレーザ光用光学ミラーによれば、反射膜の上に、基材層の表面が凸面形状となるように基材層に応力を付与する応力調整膜をλ／４よりも薄い膜厚で設けたので、レーザ耐力を低下させることなく、基材層の表面に凸面形状を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照し、この発明によるレーザ光用光学ミラーのいくつかの実施の形態について説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態におけるミラー基板を示す断面図である。この実施の形態１のレーザ光用光学ミラーは、ガルバノミラーであり、そのミラー基板１０は、相対向する表面１０ａと裏面１０ｂを有する。このミラー基板１０は、基材層１１と、応力調整膜１２と、反射膜１３とを含む。応力調整膜１２と、反射膜１３は、基材層１１上に積層されている。
【００１２】
基材層１１は、表面１１ａと裏面１１ｂを有し、裏面１１ｂが、ミラー基板１０の裏面１０ｂを形成する。応力調整膜１２は、基材層１１の表面１１ａに接合するように、その表面１１ａ上に形成される。反射膜１３は、さらに、応力調整膜１２上に、この応力調整膜１２と接合するように形成される。応力調整膜１２は、基材層１１と反射膜１３との間に、それらに接合するように配置される。
【００１３】
基材層１１は、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、または炭化珪素（Ｓｉｃ）を主成分とする炭化物セラミックス、またはベリリウム（Ｂｅ）を用いて構成される。具体的には、実施の形態１では、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）を主成分とする炭化物セラミックスを用いて、基板層１１を構成した。この基材層１１には、表面１１ａの平滑性を確保するために、表面１１ａに表面研磨が行なわれる。図２は、干渉計により、この表面研磨後の基材層１１の形状を観察したものである。基材層１１は剛性が高く、通常は、前記表面研磨により、表面１１ａが、図２に示すように、レーザ光ＲＬを反射する側で全体的に緩やかな凸面形状を呈する。図２において、その上面が表面１１ａであり、この表面１１ａが、入射するレーザ光ＲＬに対して、緩やかな凸面形状となっている。基材層１１は、例えば、長径が５０ｍｍ、短径が４０ｍｍの楕円形状に形成され、その厚さは約３ｍｍである。
【００１４】
応力調整膜１２は、基材層１１の表面１１ａが、その全域において凸面形状となるような応力を、基材層１１に圧縮応力を付与する。この圧力調整膜１１は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、または酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の少なくとも１つ材料から構成される。これらの材料を混合して、圧力調整膜１２を構成することもできる。反射膜１３は、レーザ光ＲＬを反射する。この反射膜１３は、Ａｕ膜またはＡｇ膜で構成される。具体的には、実施の形態１では、反射膜１３はＡｕ膜で構成された。
【００１５】
ミラー基板１０の裏面１０ｂには、図３に示す補強構造２０が配置される。この補強構造２０は、中央補強部材２１と、複数のリブ２２と、枠部材２３を一体に有する。この補強構造は、ミラー基板１０の裏面１０ｂに形成される。中央補強部材２１は、楕円形状の基材層１１の長径の方向に延びるようにして、その中央部分に設けられる。複数のリブ２２は、楕円形状の基材層１１の短径の方向に延びるように形成され、中央補強部材２１に直交する。枠部材２３は、各補強リブ２２の外周端を結ぶように、楕円形状とされ、楕円形状の基材層１１の裏面１１ｂの外周部に形成される。なお、枠部分２３は、必ずしも必要なものではなく、削除することも可能である。
【００１６】
基材層１１の表面１１ａに応力調整膜１２を設けずに、直接、反射膜１３を形成した場合、この反射膜１３を構成するＡｕ膜は、基材層１１の表面１１ａに引張応力を与える。基材層１１は、前述の通り、表面１１ａに対する表面研磨の結果、表面１１ａが、レーザ光ＲＬに対して緩やかな凸面形状となっているが、基材層１１の裏面１１ｂに、補強構造２０を設け、また、圧力調整膜１２を設けずに、直接、反射膜１３を基材層１１の表面１１ａに形成すると、基材層１１の表面１１ａにおいて、中央補強部材２１に平行な方向では、レーザ光ＲＬに対して緩やかな凸面形状が維持されるが、補強リブ２２に平行な方向では、レーザ光ＲＬに対して凹面形状の変形部が形成される。すなわち、中央補強部材２１が補強リブ２２に比較して、充分な強度を有するため、この中央補強部材２１に平行な方向では、基材層１１の表面研磨による緩やかな凸面形状が維持されるのに対し、補強リブ２２の強度が小さいため、この補強リブ２２に平行な方向では、反射膜１３からの引張応力が優勢となり、レーザ光ＲＬに対して凹面形状の変形部が形成される。
【００１７】
図４は、基材層１１の裏面１０ｂに補強構造２０を設け、その表面１１ａに、応力調整膜１２を設けずに、直接、反射膜１３を形成した場合におけるミラー基板１０の表面形状を干渉計により観察したものである。図４の例では、図２の例と同じに、基材層１１は炭化硼素（Ｂ４Ｃ）を主成分とする炭化物セラミックスで楕円形状に構成され、その長径は５０ｍｍ、短径は４０ｍｍ、厚さは約３ｍｍとされ、反射膜１３は、Ａｕ膜を１０００Åの厚さで、基材層１１の表面１１ａに真空蒸着された。図４において、奥行きの方向が、中央補強部材２１に平行な方向であり、また、左右の方向が、補強リブ２２に平行な方向である。図４における左右の方向の外端、すなわち補強リブ２２の方向の外端に、凹面形状が見られる。ミラー基板１０がこのような形状を呈した場合、凹面形状の変形部に入射したレーザ光ＲＬをガルバノミラーで正確な位置に照射することが困難となる。
【００１８】
これに対し、実施の形態１のレーザ光用光学ミラーでは、基材層１１の表面１１ａが凸面形状となるような圧縮応力を付与する応力調整膜１２を、基材層１１と反射膜１３との間に配置している。この応力調整膜１２を設けることにより、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が発生するのを防ぐことが可能となる。
【００１９】
図５、図６は、実施の形態１のレーザ光用光学ミラーについて、反射膜１３の蒸着の前後における形状変化を示す。図５は、反射膜１３の蒸着前に、基材層１１の表面１１ａ上に応力調整膜１２を形成したミラー基板１０の形状を干渉計で観察したものである。図６は、その後に、応力調整膜１２上に、反射膜１３を蒸着した後のミラー基板１０の形状を
干渉計で観察したものである。基材層１１は炭化硼素（Ｂ４Ｃ）を主成分とする炭化物セラミックスで構成し、応力調整膜１２は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）により、４０００Åの厚さに形成し、反射膜１３はＡｕ膜で、１０００Åの厚さに形成している。図５、図６から、反射膜１３の蒸着の前後で、ミラー基板１０の表面形状に大きな変化が生じないことが理解され、とくに、反射膜１３を蒸着した状態において、図４に示すような、補強リブ２２に平行な方向の外端にも、凹面形状の変形部が発生せず、ミラー基板１０の表面１０ａが、全体として緩やかな凸面形状を持つことが理解される。
【００２０】
なお、通常の真空蒸着による成膜を行った場合に引張り応力を呈することが知られている膜は、例えば、反射膜として用いられるＡｕ、Ａｇのような金属膜の他、弗化マグネシウム（ＭｇＦ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ３）など多数あり、逆に圧縮応力を有することが知られている膜は、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が代表として挙げられる。
【００２１】
従来のＡｕ膜もしくはＡｇ膜の上に、硫化亜鉛（ＺｎＳ）のような基材層１１に圧縮応力を付与する膜を、増反射膜として形成した場合にも、基材層１１の変形が抑制されることが確認されている。しかしながら、誘電体にて増反射膜を形成する場合、光の干渉作用を利用するため、入射レーザ光の波長の１／４の光学的な膜厚とすることが一般的に行なわれる。この場合、入射レーザ光の電界強度が最も高くなる位置が誘電体の膜界面と一致することになる。レーザ光のようなパワーの強い光が入射すると、この強い電界強度の形成により、膜がダメージを受ける場合がある。通常は、この膜がダメージを受けるときの入射レーザパワーが、レーザ耐力に相当する。従って、誘電体にて形成された増反射膜は、通常、膜界面にて損傷を生じる。一方、表面に増反射膜を有しない金属膜の場合、反射は極く表層で生じるため、上記したような界面での膜損傷は生じ難い。以上のことから、表面に誘電体にて構成された増反射膜が設けられた場合、Ａｕ膜単独もしくはＡｇ膜単独の場合に比してレーザ耐力が低下する。
【００２２】
実施の形態１によるレーザ光用光学ミラーに対し、波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザを照射し、レーザ耐力を確認したところ、反射膜１３を構成するＡｕ膜の上に、増反射膜が形成されたＧｅ／ＺｎＳ／Ａｕ／Ｂ４Ｃの４層構成に比較して、実施の形態１によるＡｕ膜／ＺｎＳ／Ｂ４Ｃの３層構成では、レーザ耐力が約３００％となることが分かった。なお、Ａｕ膜／ＺｎＳ／Ｂ４Ｃの４層構成と、Ａｕ膜／Ｂ４Ｃの２層構成とを比較すると、両者に、レーザ耐力に差異は認められなかった。
【００２３】
なお、実施の形態１においては反射膜１３としてＡｕ膜を用いたが、反射膜１３としてＡｇ膜を用いた場合にも、図４に示すと同様の凹面形状の変形部が生じることが確認されており、反射膜１３としてＡｇ膜を用いた場合にも、この反射膜１３と基材層１１との間に、応力調整膜１２を配置する構成を採用することで、ミラー基板１０の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのを抑制した上で、高レーザ耐力を実現することができる。
【００２４】
また、実施の形態１においては、反射膜１３を構成するＡｕ膜の上に保護膜等は形成されていないが、Ａｕ膜の上に、弗化マグネシウム（ＭｇＦ２）または弗化イットリウム（ＹＦ３）、弗化イッテルビウム（ＹｂＦ３）のような保護膜を形成しても構わない。発明者らの試作によれば、この保護膜を１０００Åの厚さで、反射膜１３を構成するＡｕ膜の表面に形成した場合、反射率、レーザ耐力とも、Ａｕ膜のみの構成の場合と差異は認められなかった。
【００２５】
実施の形態１においては、応力調整膜１２として、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を４０００Åの
厚さで形成した場合を示したが、硫化亜鉛（ＺｎＳ）は、これより薄くても効果があることが確認されており、例えば、３０００Å、２０００Å、１０００Åの膜厚の硫化亜鉛（ＺｎＳ）を形成した場合においても、ミラー基板１０の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのが抑制されることが確認された。
【００２６】
さらに、実施の形態１においては、基材層１１として、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ベリリウム（Ｂｅ）を代表例として示したが、基材層１１としては、これら材料に限られることなく、所定の剛性および表面平滑性を保持できるものであればどのようなものでも構わない。
【００２７】
また、実施の形態１においては、照射レーザ光が炭酸ガスレーザ光である場合について説明したが、照射レーザ光は、炭酸ガスレーザ光に限られることはなく、例えば、ＹＡＧレーザやエキシマレーザ等、印字や加工に使用することができるレーザ光であればいずれに対しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２８】
以上のように、実施の形態１と前述の各変形例によれば、ミラー基板１０が、基材層１１の表面１１ａに接合する応力調整膜１２と、この圧力調整膜１２の上に形成された反射膜１３を有し、応力調整膜１２が、基材層１１の表面１１ａが凸面形状となるような応力を基材層１１に付与することにより、必要なレーザ耐力を保持しながら、基材層１１の変形、すなわち基材層１１の凹面形状の変形が生じるのを抑制したレーザ光用光学ミラーを容易に実現することができる。
【００２９】
実施の形態２．
図７は、この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態２におけるミラー基板を示す断面図である。この実施の形態２におけるミラー基板１０Ａは、実施の形態１におけるミラー基板１０に置き換えて使用される。その他は実施の形態１と同じに構成され、ミラー基板１０Ａの裏面１０ｂにも、図３に示す補強構造２０が形成される。
【００３０】
実施の形態２におけるミラー基板１０Ａでは、基材層１１の表面１１ａ上に、イオンアシストにより作成された応力調整膜１２Ａが形成され、この応力調整膜１２Ａ上に、反射膜１３が形成される。この応力調整膜１２Ａは、実施の形態１における応力調整膜１２と同様に、基材層１１Ａの表面１１ａが、凸面形状となるような圧縮応力を基材層１１に付与する。基材層１１、および反射膜１３は、実施の形態１と同じに構成される。イオンアシストにより作成された応力調整膜１２Ａは、膜充填率が高くなることから圧縮応力を示す場合が多く、実施の形態１にて示した膜の他、通常の真空蒸着にては引張り応力を示す酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの膜がイオンアシストにより圧縮応力を示すことが知られている。
【００３１】
実施の形態２においては、基材層１１と、反射膜１３を構成するＡｕ膜の間に、イオンアシストによる応力調整膜１２Ａを設けることにより、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのを抑制し、ミラー基板１０Ａの変形を抑制した。応力調整膜１２Ａとして用いたのは、イオンアシストによる酸化チタン（ＴｉＯ２）であり、その膜厚は２０００Åとした。この構成により、実施の形態１と同様な効果を得ることができた。
【００３２】
なお、ここでは、応力調整膜１２Ａとしてイオンアシスト膜を用いる場合について説明したが、圧力調整膜１２Ａはイオンアシスト膜に限られることはなく、プラズマアシスト膜、イオンプレーティング膜、スパッタ膜など物理的なアシストにより、圧縮応力を示す膜であれば、いずれの膜でも同様の効果を生じることは言うまでもない。
【００３３】
以上、実施の形態２によれば、実施の形態１に示した効果に加え、基材層１１が入射レーザ光に対し凸面形状を呈するような応力を付与する応力調整膜１２Ａの選択肢がより広がり、実用性が向上する。
【００３４】
実施の形態３
図８は、この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態３におけるミラー基板１０Ｂを示す断面図である。このミラー基板１０Ｂは、実施の形態１におけるミラー基板１０に置き換えて使用される。その他は、実施の形態１と同じに構成され、ミラー基板１０Ｂの裏面１０ｂにも、図３に示す補強構造２０が配置される。
【００３５】
実施の形態３のミラー基板１０Ｂにおいては、基材層１１の表面１１ａに接合するように、反射膜１３を構成するＡｕ膜が形成され、この反射膜１３の上に、入射レーザ光ＲＬに対し、基材層１１の表面１１ａが凸面形状を呈するような圧縮応力を付与する応力調整膜１２Ｂが形成される。基材層１１、反射膜１３は、実施の形態１と同じにされ、また、応力調整膜１２Ｂの材料も、実施の形態と同じにされる。
【００３６】
この実施の形態３における応力調整膜１２Ｂは、あくまで、基材層１１の変形を抑制するためのものであり、増反射膜のように厚く形成する必要はない。実施の形態１にて示したように、発明者らの試作により、炭酸ガスレーザ光を入射レーザ光とし、反射膜１３を構成するＡｕ膜を１０００Åとし、応力調整膜１２Ｂに硫化亜鉛（ＺｎＳ）を使用した場合、硫化亜鉛（ＺｎＳ）は、厚み１０００Å以上あれば、基材層１１の変形、すなわち基材層１１の凹面形状の変形が生じるのを抑制することが判明している。応力調整膜１２Ｂの厚みが、前述したように、入射するレーザ光ＲＬの波長をλとしたとき、λ／４の光学的な膜厚となると、膜界面に強度の高い電界が形成され、レーザ耐力を低下させるため、実施の形態３では、応力調整膜１２Ｂの膜厚をλ／４の光学的な膜厚よりも、薄くしたものである。応力調整膜１２Ｂの膜厚は、λ／４の光学的な膜厚よりも、できるだけ薄くすることが望ましい。
【００３７】
実施の形態３では、具体的には、応力調整膜１２Ｂの膜厚は、λ／８以下とすることが望ましい。この実施の形態３で使用された応力調整膜１２Ｂは、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのを抑制することを目的とするものであり、膜厚は薄くてもよく、膜界面にレーザ耐力の低下に繋がる強い電界を生じないようにすることが重要である。実施の形態１にて示したように、反射膜１３を構成するＡｕ膜の上に増反射膜を形成すると、レーザ耐力は低下するが、基材層１１の表面１１ａに接合して反射膜１３を構成するＡｕ膜の表面に、１０００Åの応力調整膜１２Ｂを形成した場合、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのを抑制した上で、反射率、レーザ耐力ともに低下することはないことが確認された。なお、入射レーザ光ＲＬは、炭酸ガスレーザであり、その波長λは、１０．６μｍである。
【００３８】
なお、ＹＡＧレーザの基本波（１．０６μｍ）を照射レーザ光Ｒとする場合、硫化亜鉛（ＺｎＳ）（ｎ＝２．３）を応力調整膜１２Ｂとして用いた場合、λ／８は５７６Å（物理膜厚）であるため、反射膜１３を構成するＡｕ膜３の上に形成する応力調整膜１２Ｂは５７６Å以下の膜厚とすることが好ましい。発明者らが、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）を用いた基材層１１上に、反射膜１３を構成する１０００ÅのＡｕ膜を形成し、さらにその上に、５００Åの硫化亜鉛（ＺｎＳ）膜を形成したところ、基材層１１の変形、すなわち基材層１１に凹面形状の変形が生じるのが抑制されることが確認された。また、このレーザ光用光学ミラーに対しレーザ照射試験を実施したが、Ａｕ／Ｂ４Ｃの２層構造の光学ミラーにおけるレーザ耐力と同等のレーザ耐力を有することを確認している。
【００３９】
以上のように、実施の形態３では、ミラー基板１０Ｂが、基材層１１の表面１１ａに接
合する反射膜１３と、この反射膜１３の上に形成された応力調整膜１２Ｂを有し、応力調整膜１２Ｂが、λ／４より薄い膜厚を有し、基材層１１の表面１１ａが凸面形状となるような応力を基材層１１に付与することにより、レーザ耐力を低下させることなく、基材層１１の変形、すなわち基材層１１の凹面形状の変形が生じるのを抑制したレーザ光用光学ミラーを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態１におけるミラー基板を示す断面図である。
【図２】従来の蒸着前のミラー基板の形状を説明する斜視図である。
【図３】実施の形態１における補強構造の構成を説明する斜視図である。
【図４】従来の反射膜の蒸着後のミラー基板の形状を説明する斜視図である。
【図５】実施の形態１における反射膜の蒸着前のミラー基板の形状を説明する斜視図である。
【図６】実施の形態１における反射膜の蒸着後のミラー基板の形状を説明する斜視図である。
【図７】この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態２におけるミラー基板を示す断面図である。
【図８】この発明によるレーザ光用光学ミラーの実施の形態３におけるミラー基板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０、１０Ａ、１０Ｂ：ミラー基板、１１：基材層、１１ａ：表面、１１ｂ：裏面、
１２、１２Ａ、１２Ｂ：応力調整膜、１３：反射膜、２０：補強構造、２１：中央補強部材、２２；補強リブ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラー基板、およびこのミラー基板の裏面側に配置された補強構造を備え、前記ミラー基板の表面側において、レーザ光を反射するレーザ光用光学ミラーであって、
前記補強構造は、中央補強部材と、この中央補強部材に交差するように延びる複数のリブとを有し、前記ミラー基板の裏面を補強しており、
前記ミラー基板は、表面と裏面を有する基材層と、この基材層の表面に接合する応力調整膜と、この応力調整膜の上に形成された反射膜とを有し、前記基材層は、その裏面に前記補強部材を有し、前記反射膜はレーザ光を反射し、また、前記応力調整膜は、前記基材層の表面が凸面形状となるような応力を前記基材層に付与することを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ光用光学ミラーであって、前記基材層が、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）または炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とする炭化物セラミックスにより形成されていることを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項３】
請求項１または２記載のレーザ光用光学ミラーであって、前記応力調整膜が、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、または酸化珪素（ＳｉＯ２）のいずれかを含んでいることを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項４】
請求項１または２記載のレーザ光用光学ミラーであって、前記応力調整膜が、イオンもしくはプラズマを含む物理的なアシストにより形成されたことを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項５】
ミラー基板、およびこのミラー基板の裏面側に配置された補強構造を備え、前記ミラー基板の表面側において、レーザ光を反射するレーザ光用光学ミラーであって、
前記補強構造は、中央補強部材と、この中央補強部材に交差するように延びる複数のリブとを有し、前記ミラー基板に裏面を補強しており、
前記ミラー基板は、表面と裏面を有する基材層と、この基材層の表面に接合する反射膜と、この反射膜の上に形成された応力調整膜とを有し、前記基材層は、その裏面に前記補強部材を有し、前記反射膜はレーザ光を反射し、また、前記応力調整膜は、前記レーザ光の波長をλとしたときに、λ／４より薄い膜厚を有し、前記基材層の表面が凸面形状となるような応力を前記基材層に付与することを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項６】
請求項５記載のレーザ光用光学ミラーであって、前記応力調整膜の膜厚が前記レーザ光のλ／８以下であることを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項１】
ミラー基板、およびこのミラー基板の裏面側に配置された補強構造を備え、前記ミラー基板の表面側において、レーザ光を反射するレーザ光用光学ミラーであって、
前記補強構造は、中央補強部材と、この中央補強部材に交差するように延びる複数のリブとを有し、前記ミラー基板の裏面を補強しており、
前記ミラー基板は、表面と裏面を有する基材層と、この基材層の表面に接合する応力調整膜と、この応力調整膜の上に形成された反射膜とを有し、前記基材層は、その裏面に前記補強部材を有し、前記反射膜はレーザ光を反射し、また、前記応力調整膜は、前記基材層の表面が凸面形状となるような応力を前記基材層に付与することを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ光用光学ミラーであって、前記基材層が、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）または炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とする炭化物セラミックスにより形成されていることを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項３】
請求項１または２記載のレーザ光用光学ミラーであって、前記応力調整膜が、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、または酸化珪素（ＳｉＯ２）のいずれかを含んでいることを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項４】
請求項１または２記載のレーザ光用光学ミラーであって、前記応力調整膜が、イオンもしくはプラズマを含む物理的なアシストにより形成されたことを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項５】
ミラー基板、およびこのミラー基板の裏面側に配置された補強構造を備え、前記ミラー基板の表面側において、レーザ光を反射するレーザ光用光学ミラーであって、
前記補強構造は、中央補強部材と、この中央補強部材に交差するように延びる複数のリブとを有し、前記ミラー基板に裏面を補強しており、
前記ミラー基板は、表面と裏面を有する基材層と、この基材層の表面に接合する反射膜と、この反射膜の上に形成された応力調整膜とを有し、前記基材層は、その裏面に前記補強部材を有し、前記反射膜はレーザ光を反射し、また、前記応力調整膜は、前記レーザ光の波長をλとしたときに、λ／４より薄い膜厚を有し、前記基材層の表面が凸面形状となるような応力を前記基材層に付与することを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【請求項６】
請求項５記載のレーザ光用光学ミラーであって、前記応力調整膜の膜厚が前記レーザ光のλ／８以下であることを特徴とするレーザ光用光学ミラー。
【図１】
【図３】
【図７】
【図８】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図７】
【図８】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１１６２６３（Ｐ２００９−１１６２６３Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９２１９６（Ｐ２００７−２９２１９６）
【出願日】平成１９年１１月９日（２００７．１１．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月９日（２００７．１１．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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