(57)【要約】【課題】  従来のＸ立方体では、継ぎ目箇所において層システム同士が中断していたが、このような欠点のないＸ立方体とその製造工程を提供する。【解決手段】  第一の光学層システム（５’，５”）が立方体対（２０ａ，２０ｄ／２０ｂ，２０ｃ）の間にそれぞれ埋設され、その結果得られた立方体の対の少なくとも一つの表面上にもう一つの層システム（７）が連続的に布設される光学部材、特にＸ立方体が提案される。ここでは、後にもう一つの層システム（７）をその間に受容する立方体の対の表面に、機械的な表面処理があらかじめ連続的に施される。各々の表面処理および相対位置決めを極めて容易にする、部分立方体ならびに最終的に得られる立方体（２２）の立方体形状は最終的には、光学層システム（５’，５”，７）が対角線上の表面に並ぶ最終形態となる。【選択図】図８
2006119665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を有し、かつ、該間隙に交差する方向に該間隙を挟んで連続して延びる本体表面を有する基礎本体（２０’、２０”）と、光学的に作用する層システム（５’，７）とを備えた、光透過用の光学部材であって、
前記層システムは、
前記基礎本体（２０’、２０”）の前記本体表面に沿った表面を有し、前記間隙をまたいで延在する、光学的に作用する第一の層システム（７）と、
前記間隙内において前記基礎本体に埋設され、前記本体表面に連続する表面をなす端面を有する、光学的に作用する第二の層システム（５’）と、
を含み、
前記第二の層システムの前記端面は、前記間隙および前記本体表面に隣接する継ぎ目領域（３０）において、前記第一の層システムの前記表面と直に接する構造を有し、
前記基礎本体の前記本体表面および前記第二の層システムの前記端面は、共通の連続する機械的表面処理を施され、
前記継ぎ目領域（３０）において、前記第二の層システムの前記端面に生じる窪みの、前記基礎本体の前記本体表面からの前記間隙側への最大深度（ｄ）を５μｍ以下とすることにより、該窪みによる前記継ぎ目領域を透過する光の干渉を抑制することを特徴とする、光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１ないし８のプリアンブルによる、基礎本体と、その基礎本体上に少なくとも一つの層システム表面がある光学的に作用する層システムとを含む、光学部材に関するものである。
【０００２】
この発明はさらに、請求項２０のプリアンブルによるその製造工程、請求項４１によるそのような部材ないし工程の使用、ならびに請求項４２ないし４３による、そのような部材を備えた光学投影配置ないしＣＣＤカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
はじめに
例えばＤＥ−４０ ３３ ８４２では、複色性層を備える複数の単独プリズムからなる直方体形状の光学部材は「複色性プリズマ」と呼ばれている。
上記の文献においては、そのような部材について、 Ｘ立方体という表現が用いられている。
【０００４】
この発明は、例えば上記ＤＥ−４０ ３３ ８４２に記されているような周知のＸ立方体およびその製造において生じる問題を前提としている。しかしながら、そのような部材における問題解決のために発明されたこの発明は、その他多数の光学部材にも適用可能である。
【０００５】
したがって、この明細書は特にＸ立方体において解決されるべき問題を前提としながら、次に一般化しながら、この発明の利用についてのより原理的な説明を行う。
説明
まず図１を参照して、Ｘ立方体の基本的作動方式について説明がなされる。このような光学部材は主に投影機に使用され、可視光線のスペクトル領域において赤色／緑色および青色チャネルを再結合する。図１によると、そのようなＸ立方体１は四つの単独プリズム２ａから２ｄを含む。ここで用いられ得るのは例えばＢＫ７ガラスからなるガラスプリズマである。それらの断面は直角二等辺三角形を成し、９０°の角度の公差は通常±６０角度秒以上であり、４５°の斜辺角度の公差は２，３角度分である。斜辺の長さは５ｍｍから５０ｍｍが一般的であり、４０ｍｍが望ましい。二つのうち一方のプリズマ対２ａおよび２ｂ、ならびに他方の２ｄおよび２ｃの間には光学的に作用する層５が埋設される。この層５は、青色領域における可視光線を完全に反射する一方、緑色領域ないし赤色領域における可視光線は完全に透過する。図１には、この青反射材層システムの一方が光分割システムとして５’で、他方が５”で示される。
【０００６】
二つのプリズマ対２ａおよび２ｄ、ならびに２ｂおよび２ｃの間には、光学的に作用するもう一つの層システム７が埋設される。この層システム７は、赤色領域における可視光線を完全に反射する一方、緑色領域および青色領域においては完全に透過する。図１では同様に、色分割システムとしての赤色反射材層システムの両辺が７’および７”で示される。
【０００７】
Ｘ立方体においてはしたがって、例えばＬＣＤ制御されたそれぞれの光源からの赤色、緑色および青色光線の三つの入力チャネルと、再結合された入力信号を有する出力チャネルとが存在する。上記プリズマ対間の反射材システムにおいてはそれぞれ、４５°で入射する該当色の光線、特にＳ偏光が反射される。さらに、プリズマ２の斜辺表面は通常反射防止層システムで被覆され得る。
【０００８】
赤―緑―青の入力チャネルの画素は出来る限り正確に重ならねばならないので、プリズマ２および組み立てられたＸ立方体１における角度の公差は極めて小さなものでなければならない。
【０００９】
公差が大きすぎると、像が鮮明に重なり合わないために結像の質が悪化し、ぼけないし色フリンジが生じる。
【００１０】
図１に破線で示された、四つの単独プリズマ２が出会う箇所９は像を結ぶ光線経路においても存在する。この箇所において発生する光の干渉は、出力チャネルＯＵＴの像においても上述のように例えばぼけとして現れる。特にこの箇所９において生じる干渉を最小限に抑えることが、このような部材およびその製造工程において求められる。
【００１１】
例えばＤＥ−４０ ３３ ８４２より、図１のように四つのプリズマ２からＸ立方体を製造することが知られている。四つの個々のプリズマはまず、フライス盤による切削加工、研削および研磨によって正確な寸法に仕上げられる。次に、その斜辺平面に沿って、しかるべき層システムによる被覆が行われ、場合によってはそれらの斜辺表面に反射を防止する反射防止層システムが布設される。最後に、被覆された単独プリズマ２が接合剤によって固定される。
【００１２】
既にＤＥ−ＯＳ ４０ ３３ ８４２よりかなり前に、すなわちＵＳ−Ａ−２７３７ ０７６によって、プリズマの斜辺表面に様々な光学層システムを布設する際に、頂点すなわち図１における領域９において層システムの継ぎ目箇所に関する問題が生じることが知られていた。上記の文献においてはこれを解決するために、二つの９０°プリズマにおいてそれぞれ一つの斜辺表面に遮蔽層を布設し、遮蔽表面を有するこれら双方のプリズマを、他方の側の両斜辺が一直線となるように並置することが提案される。これら他方の斜辺には硫化物およびフッ化物層が布設される。次にこれらのプリズマは再び二つに分けられ、既に被覆された斜辺表面と、被覆されていないプリズマの一方の斜辺表面とが遮蔽されて並べられ、以前に布設された遮蔽マスクが除去された後、同様に一直線に配置された被覆されていない斜辺表面に硫化亜鉛およびフッ化鉛の層が布設される。後者の材料は累積的に作用する抗接触剤である。前記プリズマは再び分割される。次に、溶剤によって遮蔽材料が除去された後、上記のようにようにして被覆された四つの単独プリズマが一つのＸ立方体に統合される。
【００１３】
ＧＢ−７５４ ５９０はさらに進んで、既に被覆された個々のプラズマを精確に一つに統合するのは極めて困難である、という前提に立つ。ここではしたがって、以下のような措置がとられる。
− それぞれ一方の斜辺が真っ直ぐに揃えられ、頂点を合わせられた二つの９０ °のプリズマが、他方の互いに向き合う斜辺の間に間隙が生じるように、位 置決めされる。
− この間隙の頂点領域は、可溶性の遮蔽マスクによって閉ざされる。
− 一直線をなす斜辺表面が共に被覆され、プリズマは再び分割されてマスクが 除去される。この際、被覆は頂点に平行して破られる。
− 被覆された斜辺表面と、被覆されていないプリズマの一方の斜辺表面とが、それぞれ他方の斜辺表面が光学的に平らなブロック上において真っ直ぐに揃 えられる一方で、接合剤で固定される。この際、一直線をなす表面に除去可能なように接合された皮膜によって、頂点部における接合剤の流出が妨げられる。
− この皮膜および流出した接合剤が除去された後、一直線をなすプリズマ対の 両表面が被覆される。
− このようにして被覆されたプリズマ対と、一直線をなす表面が被覆されてい ないプリズマ対とが、それらの相対位置を入念に注意かつ調整しながら、接 合剤によって固定さ
れる。
従来の工程および従来のＸ立方体の欠点
− 例えばＧＢ−７５４ ５９０またはＤＥ−４０ ３３ ８４２によって知ら れているＸ立方体の製造方法における処理には極めて高額の費用がかかる。
すなわち、まずガラス処理のために図１の個々のプリズマ２の三つの側面が 各々、石膏、接合剤または密着によって固定されねばならない。次にこれら の表面は、個々のプリズマ２を被覆するため洗浄され、被覆プロセスのため に固定され、その後再び固定から解かれねばならない。この際、ＤＥ−４０ ３３ ８４２では個々のプリズマにつき平均して二つの側面が被覆されねば ならない。この費用のかかる処理によって、そのようなＸ立方体の製造コス トが益々押し上げられる。
− 図１の、特に部分９を見ると、赤色および青色反射材として働く層システム の被覆は、個々のプリズマの９０°の角の周りが決して被覆されないように 行われなければならない。これには、被覆層を固定するために、ないし被覆 されるべきでない斜辺を被膜で覆うために、高額の費用が必要となる。これ に関しては、ＧＢ−７５４ ５９０およびＵＳ−Ａ−２７３７０７６（Rock 他）に記載の被膜を参照のこと。
− 個々のプリズマ２の被覆の際、および全ての取り扱いにおいて、特に９０° のプリズマの角が保護されず剥き出しであるが、これらの角は上述の実施例 によると極めて精確でなければならないものである。これらの角を十二分に 保護するために高額の費用を費やさなければ、必らず亀裂が入ることになり 、ここでもコストがかさむことになる。
− 例えば個々のプリズマ２の被覆において何らかの失敗があると、そのプリズ マを放棄しない限り、それを再び固定し、研削し、さらに研磨しなければな らない。したがって、修正プロセスには労力がかかるばかりである。
− 個々のプリズマ２を正確な相対位置において接合剤で固定するのは、極めて 難しく、かつ費用がかかる。このためには、ＤＥ−４０ ３３ ８４２に記 載されているような複雑な措置をとらねばならない。ＧＢ−７５４ ５９０ においても部分的に個々のプリズマが接合剤によって固定されるが、これに は時間的、したがって経済的負担を余儀なくされる。
− 上述の欠点とは全く別に、ＤＥ−４０ ３３ ８４２による周知の方法によ って、図１の領域９には図２の拡大部分図に示されたような構造が生じる。
【００１４】
図２においては図１と同様の参照番号が使用されている。位置番号１１は接 合継ぎ目を示す。ＧＢ−７５４ ５９０によると継ぎ目箇所は破断線からな り、この破断線は図示されたプリズマの斜辺とほぼ全般に並行して延び得る が、この線の延びを正確に制御することはほとんど不可能である。
【００１５】
以上より、ＤＥ−４０ ３３ ８４２によると、接合継ぎ目１１は赤色反射材層システム７（７’および７”からなる）と青色反射材層システム５（５’および５”からなる）とを中断することになり、また、ＧＢ−７５４ ５９０によると、中断された層システムの継ぎ目が連続接続するのはほぼ偶然によるものであることがわかる。
− さらに、ＧＢ−７５４ ５９０ならびにＤＥ−４０ ３３ ８４２において は、個々のプリズマ２を接合剤によって固定することによってＸ立方体が製 造され、その９０°の角は製造プロセスの流れの中で保護されず様々な影響 に晒されるので、個々のプリズマ２の９０°の角に亀裂が入ることによって 領域９に不可避的に干渉が生じる。
【特許文献１】ドイツ特許ＤＥ−４０ ３３ ８４２
【特許文献２】イギリス特許ＧＢ−７５４ ５９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
この発明の課題は、ＧＢ−７５４ ５９０によって周知のものとなった部材に基づきながら、図２に示されたような欠点を有しない光学部材、特にＸ立方体を提案することであ
る。さらにこの発明の課題は、特に前述のＸ立方体の製造にあたって上記のような欠点を有しない製造工程を提案することである。発明されるべき製造工程はさらに、高い精度を達成し工程段階数を減らしながらも、高い経済性を保証するものでなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
これは、はじめに述べられたような放射光学部材において、基礎本体の表面に連続的に表面処理が施されることによって解決する。これによって、第二の層システムが明確に、かつ極めて正確に第一の層システム表面に隣接するように、はじめに述べられた光学的効果を有する連続して平らな層システムを実現することが可能となる。これによって、図２に示されたような構造も回避することができる。すなわち、図２における層システムの一つ、好ましくは７が連続して延び、個々の部分７’および７”はもはや存在しない。この発明によると、第二の層システム、好ましくはシステム５および５’が正確かつ明確に連続した層システム７に隣接し、Ｘ立方体の場合は、最後に第三のシステム５”に隣接する。これは図２の周知の継ぎ目構造においては図示されない。この発明による部材はさらに、請求項９の特徴において優れている。
【００１８】
この発明の部材、ないし請求項９によるこの発明の部材の好ましい一実施例における層システムは、光を高屈折および低屈折させる層を連続して含む。高屈折層の材料の少なくとも主成分には酸化物または酸窒化物が用いられるのが好ましく、以下の内の少なくとも一つが用いられるのが好ましい。すなわち、 ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ5，ＨｆＯ2，ＺｒＯ2，ＳｉＯxＮyさらに、低屈折層の材料の少なくとも主成分には酸化物または酸窒化物が用いられるのが好ましく、以下の材料の少なくとも一つが用いられるのが好ましい。
すなわち、 ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯxＮy 上述のこの発明による部材における層の充填密度は少なくとも０．９５であるのが好ましく、０．９７が非常に好ましい。
【００１９】
充填密度の定義については、H.A．MACLEODの「薄膜光学フィルタ／Thin Film Optical Filters」、第二版、３９８頁、Adam Hilger有限会社、Bristol、を参照されたい。
上記の層材料およびその高充填密度を選択することによって、前述のように、基礎本体の表面ならびに上記の第二層システムの横方向表面を、連続的に平らに機械的に処理することが容易に可能となる。
【００２０】
さらに、請求項１によるこの発明の部材の好ましい実施例、および請求項９による部材においては、層がしばしばＸ線検査において非結晶質である。特にそのスペクトル特性は、２０℃から１００℃の温度領域のスペクトルにおいて最大５ｎｍ変位するだけである。好ましくは請求項１による、および請求項９によるこの発明の部材においてはさらに、その層システムがＭＩＬ−Ｍ−１３５０８ Ｃの基準（Ｌ−Ｔ−９０ＤないしＡ−Ａ１１３Ｂ）を機械的に満たし、さらにＭＩＬ−Ｃ−６７５ Ｂ／Ｃの基準を機械的および化学的に満たす。
【００２１】
この発明の工程は、前述の課題を解決するために部材の基礎本体の少なくとも二つの部分本体につき各々一つの表面が設置され、前記少なくとも二つの部分本体における前記二つの表面が相補的である、すなわちわずかな公差で互いに重なり合う、という点において優れている。次に、これらの相補的表面の少なくとも一つに光学的効果のある層システムが、製造さるべき部材がＸ立方体である場合には、特に赤色ないし青色反射材層システムのような層システムが布設される。
【００２２】
その後、前記部分本体は前記相補的表面に沿って、その間の層システムと共に互いに、例えば接合剤によって、固定される。こうして、一つの部分本体が組み立てられる。この組み立てられた部分本体において、互いに接合された前記相補的表面に対して角度を有す
る、少なくとも二つの部分本体に共通した表面に機械的表面処理が施される。これによって、部分本体がそれに沿って接合された相補的表面が、その間に挟まれた層システムと共に、共通の表面処理された表面に隣接する。最後に、機械的に処理されたこの共通表面に沿って、光学的効果を有するもう一つの層システムが布設される。
【００２３】
この発明の部材ないし工程の好ましい実施例は従属項において特定される。
【００２４】
上述のこの発明による工程についてはまた特に、直方体形状の部分本体からこの部材が組み立てられ、直方体表面に対して斜角の表面は最後に形成されるという点に、合理的な、したがって安価な製造のための本質的局面がうかがえる。これによって、利用される本体においては最後まで平行表面しか存在しないため、極めて正確な位置決めおよび表面処理段階が可能となる。
【００２５】
この発明の部材は好ましくはＸ立方体として用いられ、あるいはこの発明の工程はそのようなＸ立方体の製造に用いられる。さらに、Ｘ立方体として形成されたこの発明による部材を少なくとも一つ備えた光学投影配置が提案される。この部材は、特に図１の９に示された高感度の中央領域における光学干渉がこの発明によって少ないために、光学的に優れた特性を有する。ここでは特に、色分割のためにそのようなＸ立方体を備えたＣＣＤカメラが提案される。そのような光学機器においては干渉区域の大きさが、今日では４μｍの大きさである画素より小さくなければならない。
【００２６】
Ｘ立方体として形成されたこの発明による部材を少なくとも一つ備える光学投影配置においては、特に図２の中央領域９における光学誤差が大幅に減じられ、その製造は、上に提案された工程によって、はるかに安価で精確である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に図面を参照して、この発明がさらに説明される。
【００２８】
図３には、この発明によるＸ立方体の製造において既にそれ自体がこの発明によるものである中間生産物、すなわち四つの部分直方体２０ａから２０ｄより成る直方体形成物が図示される。部分直方体対２０ａおよび２０ｄと、他方の２０ｂおよび２０ｃとの間には、Ｘ立方体製造においては図１と同様に層システム７で示される、光学的効果を有する第一の層システムがあり、さらに立方体対２０ａおよび２０ｂと、２０ｄおよび２０ｃとの間には、Ｘ立方体製造および図１においては部分５’および５”を有する層システム５で示される、光学的効果を有するもう一つの層システムがある。Ｘ立方体を製造するには、図１の図平面に垂直に測定した場合、直方体２２の長さは１から８、またはそれ以上のＸ立方体の長さ、特にＸ立方体４つ分の長さである。この形成物の製造については後で説明されるが、この形成物は基本的には以下の点において優れている。すなわち、− 全ての角度が９０°であるために、部分本体２０自体および中間生産物であ る２２は極めて容易に製造可能である。これは、特にそれぞれ相対する側面 に同時に、例えば両面ラッピングないし両面ポリシング等の処理を施すこと が可能であるからである。このため、特に隣接する直方体表面において非常 に優れた平面性が得られるので、干渉計検査において見られる干渉リングは 最大でも２０、好ましくは最大１０、最も好ましくは最大５である。
− 同時に両面処理することによってまた、相対する表面についてそれぞれ優れ た平行性が得られ、好ましくは偏差は長さ１５０ｍｍにつき２μｍ以下であ る。さらに各々の表面につき高い平面性が得られ、例えばその平面性偏差は １５０ｍｍの長さにつき１μｍ以下である。
− 全ての角度が９０°（±公差）であるので、部分本体２０ａから２０ｄおよ び２２の各々が堅牢で、容易に位置決め可能である。両面ラッピングないし 両面ポリシングにお
いてはそもそも費用のかかる固定が不要であり、当該部 分は研磨盤に容易に挿入され得る。例えば密着、石膏または接合剤等によっ て各部分本体を固定することが、有利なことでなくなり得る。
− 全ての角度が例外なく９０°であり、例えば製造がはるかに困難な４５°で はないので、高精度で製造することが可能である。特に部分本体２０の９０ °の中央角の角度公差は好ましくは最大±６０角度秒であり、最も好ましく は最大±２０角度秒である。
− 図示された部分本体の形状を測定するための測定費用は、干渉計等の利用に よって極めて低く抑えることが可能である。
− 特に相補的平行平面を接合剤で固定する際には、接合が極めて容易であり、 精確に規定された厚さの接合継ぎ目を作ることが可能であり、その厚さは好 ましくは最大１０μｍ、最も好ましくは最大３μｍである。
− そのような部分本体の製造は容易に等級分けが可能である。すなわち、様々 な大きさのプレートを用いることによって、Ｔ立方体として示された部分本 体２２を複数、塊として製造することが可能であり、次にそれを好ましくは のこ引きによって個々に分割する。
− 平行平面を有する直方体の被覆表面における光学測定は、三角形のプリズマ におけるよりはるかに容易である。
【００２９】
次に、図４ａから図４ｃを参照して、それ自体が既にこの発明によるものである図３の部分本体２２がこの発明によってどのように製造されるか、段階を追って説明される。ここではまた、現行技術および図２に関連して議論された、中央領域９における層処理および角精度に関する欠点が事実上なくなることが、明らかとなる。
【００３０】
図４ａには未加工プレート２０’が示される。その大きさは好ましくは以下の領域のものである。
【００３１】
（１００〜２００ｍｍ）×（１００〜２００ｍｍ）×（３〜４０ｍｍ）
典型的な領域は、
１９０ｍｍ×１７８ｍｍ×３ｍｍまたは
１９０ｍｍ×１７８ｍｍ×４０ｍｍ
図４ｂの相対する表面、特に表面▽▽に両面ラッピングが施される。
【００３２】
次に、図４ｂにおけるように、プレート２０’の表面▽▽の一つが層システム５’によって被覆され、その結果プレート２０”が得られる。
【００３３】
ここで議論されるのがＸ立方体の製造である場合、好ましくは図４ｂに示されたように、青色反射材層システム５’が布設されるが、これは人間の目の感度によると青色像の方が赤色像より不鮮明となり得るからである。
【００３４】
ここで指摘しておかねばならないのは、プレート２０’はｙ方向ならびにｘ方向において、一つまたは複数の、好ましくは４つの部材の大きさに対応するという点であり、両方向における個々の分割は後で行われ得る。
【００３５】
図４ｃにおいては基本的に、前記層システムが、特定の場合には好ましくは青色反射材層システム５’が間に埋め込まれるように、プレート２０’と２０”とが好ましくは接合剤によって互いに固定される。
【００３６】
ここで、被覆されるのが当該プレートの一方のプレート２０”の表面のみか、あるいは双方の表面か、したがって接合剤の層が一方のプレート２０’の表面と被覆層との間にあるか、あるいは二つの被覆層の間にあるかは、各々の使用目的による。特にＸ立方体製造
の際には、当該相補表面の一方が被覆され、この表面が被覆されていないプレート２０’の相補表面と接合剤で固定されるのが望ましい。
【００３７】
ここで相補表面に言及するのは、後で説明されるように、他の使用目的においては当該表面が所望の精度で相補的に適合することを前提に、本体の任意に撓められた表面間に層システムを挟んで重ねられ得るからである。
【００３８】
次に図４ｄのように、図４ｃの二重プレート２０’および２０”がのこ引きによってはり２４に分割される。
【００３９】
図４ｅでは、のこ引きされたはり２４が９０°傾けられ、好ましくは二つ以上のそのようなはりが正確に並置される、２６、か、あるいは以下の図面の左側に図示されたように、個々のはり２４にさらに処理が施される。
【００４０】
プレート２６を形成するには、次の処理段階において第二の層システムが、Ｘ立方体製造においては赤色反射材層システム７が、処理された表面にちょうど直角に布設されるように、はりが揃えられねばならない。これは、単数または複数のはり２４の全表面が互いに垂直および平行平面であり、かつ極めて平らであるために、極めて容易である。例えば、２５に示唆されたように、のこ引きの際に場合によっては生じる角度誤差を補正するために、好ましくは複数のはり２４を互いに密着させることが可能である。また、のこ引き段階が十分精確に行われた場合には、前記のように左側に図示されたはり２４が個々にラッピングないしポリシングされ得る。
【００４１】
▽▽▽で示されたように、プレート２６ないし個々のはり２４の相対する側面が、層システム５’の継ぎ目領域と共に、両面ラッピングないしポリシングされる。
【００４２】
さらに図４ｆにおいて、プレート２６ないし個々のはり２４の研磨されたばかりの表面の一方がまず全てのはり２４について同時に、場合によってはもう一度研磨され、次に連続的に被覆される。Ｘ立方体の製造の際にはここで、図４ｆにも示されたように、赤色反射材層システム７が布設される。
【００４３】
これによって、第一層システム５’と接合部とが再研磨の後、広い表面に渡って７で覆われる。ここでは比較的低温度の被覆プロセスが、好ましくはプラズマおよび／またはイオン補強被覆工程が用いられるのが望ましく、好ましくは十分に低温のＰＶＤ工程、好ましくはスパッタリングまたはＰＥＣＶＤ工程、特に最高１５０°の、好ましくは最高８０°の基板温度による冷間被覆工程が望ましい。好ましい層システム構造、好ましい層材料、層の好ましい充填密度については、はじめに述べられた。
【００４４】
図４ｆの構造およびこれまで説明された工程はそれ自体がこの発明によるものであり、５’および７で示された層システムが互いに直角であるか、斜角であるか、また被覆された表面が平らであるか、あるいは上述のように相補的に湾曲しているか、には関わりない。ここで得られるのは、一つの層システム−７−が第二の層システム−５’−の継ぎ目を連続的に覆い、システム７によって覆われた表面が機械によって一体的に表面処理をされる、継ぎ目箇所９’である。
【００４５】
次に図４ｇにおいて、図４ｅの被覆されていないプレート２６または、場合によっては切り離された後の、被覆されていない個々のはり２４と、図４ｆの被覆されたプレート２６’ないし被覆された個々のはり２４’とが重ねられ、接合剤で固定される。被覆されていないプレート２６ないし被覆されていないはり２４の層システム５’から、被覆されたプレート２６’ないし被覆されたはり２４’における７および５’の両者以外の第３の布
設層システムとして、層システム５”が得られる。
【００４６】
このようにして得られたＴ立方体の縞２８は、場合によってはあらかじめ定められた長さｌに応じて個々に分割される。しかしながら、Ｘ立方体を製造するにはこの個別化の前に、図４ｈに示されたようにＴ立方体２８が例えばのこ引きおよび表面処理によって、Ｅ1、Ｅ2ないしＥ3、Ｅ4で示されたようにここでも二面毎に平面Ｅに沿って面取りされるのが望ましい。これによって、場合によってはｌ方向において短くした後、この発明による極めて正確なＸ立方体１’が得られる。４５°の角度公差はこの際、最大±２角度分であり、好ましくは最大±１角度分である。
【００４７】
場合によっては図４ｈの平面Ｅに対応する面取りされた表面に反射防止層システムが布設されるが、この場合、Ｘ立方体はその後に個別化される。
【００４８】
図４ｆを参照に、図５にはＸ立方体製造の際に得られるような、それ自体がこの発明によるものである放射光学部材１の部分図４ｆ’が示される。図５において、ガラスまたは合成樹脂から、好ましくはＢＫ７ガラスまたはポリカーボネートまたはＰＭＭＡ等からなる二つの分離した部分本体２０’，２０”（図４ｅおよび図４ｄ）の平行平面の間に、Ｘ立方体の製造においては青色反射材層システムに対応する第一の光学層システム５’がある。両本体２０’および２０”は１１’において接合剤によって固定される。ポリシングまたはラッピングの表面処理が共に行われた後、層システム５’を接合剤層１１’と共に覆うようにして、Ｘ立方体の場合には赤色反射材層システムに対応する第二の光学層システム７が両本体２０’および２０”上に共通して布設される。図２と比較すると明らかなように、この発明によると７が７’および７”の二つの部分に分かれることはない。
【００４９】
機械的表面処理が共通して行なわれることによって、図５の３０に示されたように、継ぎ目領域には接合剤層１１’ないし層システム７の微かな窪みが出来るだけであり、この窪みの被覆層７の平らな表面からの最大深度ｄは最大５μｍであり、好ましくは最大２μｍである。
【００５０】
図６には、図５のようなこの発明による光学部材が一般化して示される。ここでは、第二層システム５’ａが平らな層システム７ａと斜角で隣接する。
【００５１】
図７においては、本体２０’ｂおよび２０”ｂの相補表面が湾曲しており、層システム７ｂで被覆された共通の表面もまた同じように湾曲している。図５では層５’および７が極めて明確に、Ｘ立方体製造の場合には特に直角に、隣接している。ここで層システム７は中断されず、特に継ぎ目箇所も覆って、均一に延びる。これは特に、例えば図７の９’ｂまたはＸ立方体の製造においては９’ａないし９’に該当する継ぎ目箇所の領域が、層システムの影響を受ける放射線、特に光線の放射経路に影響を与える全ての適用例において、重要である。当業者には、今日の知識水準においては未だほとんど実現されなかった図６および図７の光学部材がどのようにして製造可能であるか、特に
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との関連から同様に、容易に理解される。これによって、可視および不可視スペクトル領域、ならびにＵＶまたはＩＲ領域の光線用の、全く新規な部材構造が得られる。
【００５２】
図８には、それ自体がこの発明による、もう一つの部材の構造が示される。ここでは図５に基づき、かつ図６および図７と同様に、連続した層システム７，ないし７ａおよび７ｂがもう一つの本体２４”によって、接合剤層１１”を介して覆われる。
【００５３】
図９には、それ自体がこの発明による、例えば図５の部材における継ぎ目領域が示される。これをさらに発展させて、層システム７ないし、図６または図７においては７ａない
し７ｂがさらに層システム４０によって例えば保護被覆される。
【００５４】
最後に図１０には、図３の構造、したがって特にＸ立方体を製造する際にこの発明の工程によって得られる継ぎ目領域が示される。ここでは連続した層システム７が、好ましくは赤色反射材層システムによって形成される。図６ないし図７に基づいて、「ａ」ないし「ｂ」で示された参照番号が付された同様の部材が示される。
【００５５】
図１１には、そのような一般化された、この発明による光学部材４２が示される。当業者には、この発明によって開かれる様々な可能性が容易に理解される。
【００５６】
特に９０°の未加工鋳造品によるＸ立方体製造においては、相対する表面に精確な処理を施すことができることによって、未加工鋳造品の接合、同時被覆および表面処理、ならびに好ましくは、一番最後に行われる個々の光学部材への個別化について、製造プロセスの大幅なコスト引き下げが達成される。このように、ここに提案された工程においては中央に位置する微妙な９０°の角が決して露出しないことを見ても、光学的影響を与える誤差箇所が大幅に少ない部材が得られる。
【００５７】
光学的に作用する層システムとして、特にＸ立方体製造においては少なくとも一つの誘電層を有する誘電性層システムが用いられるのが好ましい。被覆工程としては、特に上述の十分に温度の低い工程が用いられる。当然、可視領域以外のスペクトル領域、例えばＵＶまたはＩＲ領域において効果がある部材の製造が可能であり、また色分割層システムの他に、反射材層システム、反射防止層システムまたは偏光子層システムが利用ないし組み込まれ得る。特に、精確で安価な光学部材が必要とされる投影システムに用いられるＸ立方体が得られる。
好ましい実施例
この発明によって、例えば図３に中央領域９において層システム７，５’および５”が９０°で隣接し、その角度偏差が最大２０角度秒であるＸ立方体が実現された。ここで、層システム５’ないし５”の継ぎ目箇所のずれは最大２μｍである。
【００５８】
特に、隣接する表面の平面性の干渉計による検査においては、最大２０の干渉リングが、好ましくは１０、また最も好ましくは最大５の干渉リングが見られる。
【００５９】
部分本体を接合するには光学接合剤、好ましくは例えばデロフォトボンド（Delo-Photobond）４３０２−１のようなＵＶ硬化接合剤が用いられる。接合剤層の厚さは最大１０μｍ、典型的には最大３μｍが好ましい。
【００６０】
層システムはここでは、光を高屈折および低屈折する層が順番に布設されたものであり、高屈折層の少なくとも主要成分は酸化物または酸窒化物であり、好ましくはＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＯxＮyの材料の少なくとも一つからなる。低屈折層には、好ましくは少なくとも主要成分が酸化物または酸窒化物からなる材料が用いられ、好ましくはＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯxＮyの材料の少なくとも一つからなるのが望ましい。
【００６１】
層の充填密度は少なくとも０．９５、好ましくは少なくとも０．９７であるが、これは特にスパッタリングまたはイオン補強層によって達成される。空気に触れた層のスペクトル温度変位は、周囲温度が２０℃から１００℃に変化した場合で、最大５ｎｍであり、好ましくは最大２ｎｍである。
【００６２】
布設された層システムは機械的に安定しており、ＭＩＬ−Ｍ−１３５０８Ｃの基準（Ｌ−Ｔ−９０ ＤないしＡ−Ａ１１３Ｂ）を満たし、機械的および化学的安定性に関しては
ＭＩＬ−Ｃ−６７５Ｂ／Ｃの基準を満たす。
【００６３】
層は好ましくはプラズマおよび／またはイオン補強被覆によって布設され、この際好ましくは十分に低温のＰＶＤまたはＰＥＣＶＤ工程が、特に好ましくは冷間被覆工程が用いられ、最高１５０℃、好ましくは最高９０℃の基板温度が維持される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】周知のＸ立方体の、作動方式を説明するための上面図である。
【図２】図１による周知のＸ立方体の、光学的効果を有する層システムの中央継ぎ目領域を示す図である。
【図３】この発明の工程を実施する際に得られる、それ自体が既にこの発明による光学部材である中間生成物の斜視図である。
【図４ａ】この発明の工程を実施する際に得られる中間生産物を表す図である。
【図４ｂ】この発明の工程を実施する際に得られる中間生産物を表す図である。
【図４ｃ】この発明の工程を実施する際に得られる中間生産物を表す図である。
【図４ｄ】この発明の工程を実施する際に得られる中間生産物を表す図である。
【図４ｅ】この発明の工程を実施する際に得られる中間生産物を表す図である。
【図４ｆ】この発明の工程を実施する際に得られる中間生産物を表す図であって、図４ｆの構造は既にこの発明の光学部材を図示するものである。
【図４ｇ】この発明の工程を実施する際に得られる中間生産物を表す図であって、図４ｇの構造は既にこの発明の光学部材を図示するものである。
【図４ｈ】この発明の工程を実施する際に得られる中間生産物を表す図であって、図４ｈの構造は既にこの発明の光学部材を図示するものである。
【図５】図４ｆによるこの発明の工程の中間生産物における層システムの、継ぎ目領域の拡大図である。
【図６】一般化された、この発明による光学部材の構造および、その層システムの継ぎ目領域の図である。
【図７】一般化された、この発明による光学部材の構造および、その層システムの継ぎ目領域の図である。
【図８】図５に基づいてさらに発展させた、この発明の光学部材ないしその継ぎ目領域の図である。
【図９】図５の継ぎ目領域に基づいてさらに発展させた、この発明の部材の図である。
【図１０】特にこの発明の工程によって製造された、この発明の光学部材における中央継ぎ目領域の形成を、図２に示されたＸ立方体類に属する周知の光学部材における周知の継ぎ目と比較して示す図である。
【図１１】この発明によって実現可能な、かつそれ自体が既にこの発明による一般的光学部材の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図４ｇ】
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【図４ｈ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成18年1月13日(2006.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
―  基礎本体（２０′，２０″）と、
―  少なくとも一つの層システム表面が基礎本体（２０′，２０″）の一表面上にある光学的に作用する第一の層システム（７）と、
―  基礎本体（２０′，２０″）内に埋設され、横方向表面が継ぎ目領域において基礎本体の表面（∇∇∇）と隣接する、光学的に作用する第二の層システム（５′）とを含む、光学部材であって
基礎本体の表面（∇∇∇）と、第二の層システム（５）の横方向表面とが連続的に均一な機械的表面処理を受け、第一の層システムは第一のスペクトル域の光を反射し、第二の層システムは第二のスペクトル域の光を反射し、人の眼は第二のスペクトル域において第一のスペクトル域におけるよりも低感度であることを特徴とする光学部材。
【請求項２】
第一の層システム（７）が継ぎ目領域（３０）において第二の層システムの方向に向けて窪み、その窪みの深さが最大５μｍ、好ましくは最大２μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の部材。
【請求項３】
少なくとも一方の、好ましくは双方の層システム（７，５′）が光を高屈折および低屈折する層を順番に含み、高屈折層は好ましくは主に酸化物または酸窒化物から、好ましくは、
ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ5，ＨｆＯ2，ＺｒＯ2，ＳｉＯxＮy
の材料の内の少なくとも一つから成り、さらに
低屈折層は好ましくは主に酸化物または酸窒化物から、好ましくは、
ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯxＮy
の材料の内の少なくとも一つから成ることを特徴とする、請求項１または２に記載の部材。
【請求項４】
層システムの層の充填密度が少なくとも０．９５、好ましくは少なくとも０．９７であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の部材。
【請求項５】
２０℃から１００℃の間で層システムに生じるスペクトル特性のスペクトル変位が最大
５ｎｍ、好ましくは最大２ｎｍであることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の部材。
【請求項６】
―  基礎本体（２０′，２０″）と、
―  少なくとも一つの層システム表面が基礎本体（２０′，２０″）の一表面（∇∇∇）上にあって、第一のスペクトル域の光を反射する、光学的に作用する第一の層システム（７）と、
―  基礎本体（２０′，２０″）内に埋設され、その横方向表面が継ぎ目領域（８０）において基礎本体の表面（∇∇∇）と隣接し、第二のスペクトル域の光を反射する、光学的に作用する第二の層システム（５′）と
を含む光学部材であって、第一と第二のスペクトル域は人の眼が第二のスペクトル域において第一のスペクトル域におけるよりも低感度であるように選択されていることを特徴とする光学部材。
【請求項７】
基礎本体が、層システムの一つに沿って接合された少なくとも二つの部分本体（２０′，２０″）からなり、接合剤層の厚さが最大１０μｍ、好ましくは最大３μｍであることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の部材。
【請求項８】
第一層システム（７）の第二表面も基礎本体（２４″）上にあり、したがって少なくとも一部の領域において、第一層システム（７）が基礎本体（２０″，２０′，２４″）内部に埋設されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の部材。
【請求項９】
第一層システム（７）の第二表面に角度をもって隣接する第三の層システム（５″）が設けられることを特徴とし、さらに好ましくは、
―  第二（５′）および第三（５″）の層システムの横方向表面が互いに向き合い、好ましくはそのずれが最大２μｍであり、かつ／または
―  継ぎ目領域において基本的には同じ角度で基礎本体表面に隣接し、その角度の偏差は好ましくは２０角度秒以下であって、第三の層システムは第二のスペクトル域の光を反射する
ことを特徴とする、請求項８に記載の部材。
【請求項１０】
層システムによって分割される本体（２０′，２０″，２４″）の少なくとも二つが同じ光学特性を有する材料から成ることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の部材。
【請求項１１】
間に層システムを受容する基礎本体の部分本体（２０′，２０″，２４″）が密着接続されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の部材。
【請求項１２】
間にそれぞれ層システム（５′，５″，７）のいずれかを受容する基礎本体の部分本体（２０′，２０″，２４″）がガラスおよび／または合成樹脂から成り、好ましくはＢＫ７ガラス、ポリカーボネートまたはＰＭＭＡから成ることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の部材。
【請求項１３】
第一のスペクトル域は赤色領域であり、第二のスペクトル域は青色領域であることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の部材。
【請求項１４】
第一の層システム（７）が平らであり、第二（５′）および第三（５″）の層システムの横方向表面が互いに向き合い、そのずれが好ましくは最大２μｍであり、かつさらに好ましくは第一（７）、第二（５′）および第三（５″）の層システムが、直方体として形成された基礎本体（１′）の対角線表面にあることを特徴とする、請求項９から１３のい
ずれかに記載の部材。
【請求項１５】
Ｘ立方体であって、好ましくは第一の層システム（７）が選択的に可視赤色領域の光を基本的に反射し、一方、可視青色および緑色領域の光は少なくともほとんど透過し、さらに好ましくは第二（５′）および第三（５″）の層システムが可視青色領域の光を少なくともほとんど反射し、したがって緑色ないし赤色領域の光は少なくともほとんど透過することを特徴とする、請求項１４に記載の部材。
【請求項１６】
層システムの少なくとも一つが少なくとも一つの誘電層を備え、好ましくは偏光子層システムまたは色フィルタ層システムまたは反射防止層システムを、さらに好ましくは４５°の入射角のＳ偏光用の赤色または青色反射材システムを形成することを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の部材。
【請求項１７】
―  互いに相補的な表面が、少なくとも二つの部分本体（２０′，２０″）にそれぞれ一つ設けられ、
―  これら相補的表面（２０″）の少なくとも一つに、第一のスペクトル域で光学的に作用する層システム（５′）が設けられ（図４ｂ）、
―  部分本体（２０′，２０″）が前記相補的表面に沿って、その間にある層システム（５′）と共に互いに接続され（図４ｄ）、そのようにして組立てられた部分本体（２４）を形成し、
―  組立てられた部分本体（２４）において、相補的表面との間に角度を有し、かつ継目領域においてこれらの相補表面と隣接する連続した表面に第一のスペクトル域において光学的に作用するもう一つの層システム（７）が設けられ（２４′）、その際、スペクトル域は人の眼が第二のスペクトル域において第一のスペクトル域におけるよりも低感度であるように選択される
ことを特徴とする、請求項１から１６までのいずれかに記載の部材の製造方法。
【請求項１８】
連続した表面がフライス盤による切削、および／または研削、および／またはラッピング、および／またはポリシングによって処理され、干渉計による審査において好ましくは最大２０の干渉リング、好ましくは最大１０、特に好ましくは最大５の干渉リングを示す平面性が得られることを特徴とする、請求項１７に記載の工程。
【請求項１９】
相補的表面がラッピング、および／またはポリシングによって、好ましくは両面ラッピング、および／または両面ポリシングによって形成され、干渉計による審査において最大２０の干渉リング、好ましくは最大１０、特に好ましくは最大５の干渉リングを示す平面性が得られることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の工程。
【請求項２０】
部分本体の接合が光学接合剤によって、好ましくはＵＶ硬化接合剤、例えばデロフォトボンド４３０２−１によって行われ、好ましくは接合層の厚さが最大１０μｍ、好ましくは最大３μｍであることを特徴とする、請求項１７から１９のいずれかに記載の工程。
【請求項２１】
継ぎ目領域に最大５μｍの、好ましくは最大２μｍの窪みが生じるように機械的表面処理が行われることを特徴とする、請求項２０に記載の工程。
【請求項２２】
組み立てられた部分本体が好ましくはのこ引きによる分割によってさらなる部分本体（２４）に分けられ、それによってそれぞれ、相補的表面に対して角度を有するさらなる二つの表面が得られることを特徴とする、請求項１７から２１のいずれかに記載の工程。
【請求項２３】
さらなる部分本体（２４）の二つについて各々相補的表面（２４′）が生じ、かつ干渉計による審査で得られる好ましくはその平面性が最大２０、好ましくは最大１０、特に好
ましくは最大３の干渉リングを示すように、分割段階によって新たに生じた表面がラッピング、および／またはポリシングによって、好ましくは両面ラッピング、および／または両面ポリシングによって処理されることを特徴とする、請求項２２に記載の工程。
【請求項２４】
組み立てられた部分本体（２６）の複数が共に処理され、連続的に被覆されることを特徴とする、請求項１７から２３のいずれかに記載の工程。
【請求項２５】
連続した表面自体にさらなる層システム（７）が設けられることを特徴とする、請求項１７から２４のいずれかに記載の工程。
【請求項２６】
場合によってはさらなる層システム（７）が設けられた連続表面上に、部材の少なくとももう一つの部分本体（２４″）の、この表面に対して相補的な表面が布設されることを特徴とする、請求項１７から２５のいずれかに記載の工程。
【請求項２７】
組み立てられたさらなる部分本体（２４，２６）がさらなる部分本体として用いられることを特徴とする、請求項２６に記載の工程。
【請求項２８】
重ねられ組み立てられた部分本体（２４，２６，２４′，２６′）において光学的に作用する層システム（５′，５″）が、互いに相対しながらもう一つの層システム（７）に隣接するように配置され、継ぎ目箇所のずれが好ましくは最大２μｍであることを特徴とする、請求項２７に記載の工程。
【請求項２９】
組み立てられた部分本体双方の連続表面が平らに形成され、かつ組み立てられた部分本体において光学的に作用する層システム（５′，５″）は連続表面に対して垂直に延びるように配置され、その９０°に関する偏差が好ましくは最大２０角度秒であることを特徴とする、請求項２８に記載の工程。
【請求項３０】
共に部材（２２）を形成するために、組み立てられた単数または複数の部分本体がその後、分離された部分本体が光学的に作用する層システムの双方を含むように分割されることを特徴とする、請求項１７から２９のいずれかに記載の工程。
【請求項３１】
層システムの少なくとも一つが誘電層システムとして、好ましくはプラズマおよび／またはイオン補強被覆工程によって、好ましくは十分に低温のＰＶＤまたはＰＥＣＶＤ工程によって、特に基板温度が最高１５０℃の、好ましくは最高８０℃の冷間被覆工程によって布設されることを特徴とする、請求項１７から３０のいずれかに記載の工程。
【請求項３２】
層システムの少なくとも一つが少なくとも一つの誘電層を備える、好ましくは反射材層システムとして、偏光子層システムとして、または色分割層システムとして、または反射防止層システムとして製造されることを特徴とする、請求項１７から３１のいずれかに記載の工程。
【請求項３３】
部分本体および／または組み立てられた部分本体および／または部材を機械的に表面処理する際に、互いに相対する表面が同時に処理される、すなわち特に両面ラッピングおよび／または両面ポリシングによって両面処理されることを特徴とする、請求項１７から３２のいずれかに記載の工程。
【請求項３４】
さらなる連続層システム（７）が、好ましくはＳ偏光され４５°で層システムに入射する光のための、赤色反射層システムとして形成され、層システム（５）が、好ましくはＳ偏光され４５°で層システムに入射する光のための、青色反射層システムとして形成されることを特徴とする、請求項１７から３３のいずれかに記載の工程。
【請求項３５】
組み立てられた部分本体が接合された後得られた本体が、完成した本体（１′）の角において層システム（５′，５″，７）が表面に隣接するように形成され、形成された本体がその後個々の本体に分割されることを特徴とする、請求項１７から３４のいずれかに記載の工程。
【請求項３６】
本体の成形がのこ引きによって行われ、かつそれによって、層システムに対して基本的に４５°で、その精度が少なくとも２角度分である表面が形成され、次にこの表面がラッピングおよび／またはポリシングによって、好ましくは両面ラッピングおよび／または両面ポリシングによって処理され、かつ好ましくは反射防止層システムによって被覆されることを特徴とする、請求項３５に記載の工程。
【請求項３７】
直本体形状の部分本体から部材が組み立てられ、かつ直方体表面に対して斜角の表面が最後に形成されることを特徴とする、請求項１７から３６のいずれかに記載の工程。
【請求項３８】
請求項１から１６のいずれかに記載の部材のＸ立方体としての使用、ないし請求項２０から４０のいずれかに記載の部材をＸ立方体として製造するための、ないしそのようなＸ立方体を製造するための部材の製造工程の使用。
【請求項３９】
請求項１から１６のいずれかに記載の、Ｘ立方体として形成された部材を少なくとも一つ備える光学投影配置。
【請求項４０】
色分割のために、請求項１から１６のいずれかに記載のＸ立方体を備えるＣＣＤカメラ。