(57)【要約】  Ｇｅ基板の少なくとも片面に多層膜が形成された光学部品であって、前記多層膜の最表層はダイヤモンドライクカーボン層（ＤＬＣ層）であり、前記Ｇｅ基板と前記ＤＬＣ層との間に、ＺｎＳ層及び金属酸化物層からなる群から選択される少なくとも１つの層が形成されている光学部品。前記Ｇｅ基板に接する層は、ＺｎＳ層、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、Ｔａ2Ｏ5層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択されることが好ましい。前記ＤＬＣ層に接する層は、ＺｎＳ層、ＳｉＯ層、ＭｇＯ層、Ｙ2Ｏ3層、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択されることが好ましい。
2016203863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｇｅ基板の少なくとも片面に多層膜が形成された光学部品であって、
該多層膜の最表層はダイヤモンドライクカーボン層（ＤＬＣ層）であり、
該Ｇｅ基板と該ＤＬＣ層との間に、ＺｎＳ層及び金属酸化物層からなる群から選択される少なくとも１つの層が形成されていることを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記Ｇｅ基板に接する層が、ＺｎＳ層、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、Ｔａ2Ｏ5層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記ＤＬＣ層に接する層が、ＺｎＳ層、ＳｉＯ層、ＭｇＯ層、Ｙ2Ｏ3層、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記Ｇｅ基板側から、ＺｎＳ層と、Ｙ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、ＳｉＯ層、ＭｇＯ、Ｔａ2Ｏ5層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される金属酸化物層と、前記ＤＬＣ層とがこの順に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学部品。
【請求項５】
前記ＺｎＳ層の膜厚が６００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲であり、前記金属酸化物層の膜厚が２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であり、且つ前記ＤＬＣ層の膜厚が５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項４に記載の光学部品。
【請求項６】
前記Ｇｅ基板側から、ＺｎＳ層、Ｂｉ2Ｏ3層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される層と、前記ＤＬＣ層とがこの順に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項７】
ＺｎＳ層、Ｂｉ2Ｏ3層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される前記層の膜厚が５００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲にあり、且つ前記ＤＬＣ層の膜厚が５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項６に記載の光学部品。
【請求項８】
前記Ｇｅ基板と前記ＤＬＣ層との間に、複数の金属酸化物層が形成されており、
前記Ｇｅ基板の直上に形成された該金属酸化物層は、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層及びＺｒＯ2層からなる群から選択され、
前記Ｇｅ基板の直上以外に形成された該金属酸化物層は、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、Ｙ2Ｏ3層及びＺｒＯ2層からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項９】
前記ＤＬＣ層と前記複数の金属酸化物層との総膜厚が９５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲であり、前記ＤＬＣ層の膜厚が５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲であり、且つ前記Ｇｅ基板の直上に形成された前記金属酸化物層の膜厚が５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項８に記載の光学部品。
【請求項１０】
対象とするレーザの波長範囲が、９μｍ〜１１μｍであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学部品。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学部品を備えることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項１２】
レーザを走査するための手段を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ加工機。
【請求項１３】
前記レーザを走査するための手段がスキャンミラーであることを特徴とする請求項１２に記載のレーザ加工機。
【請求項１４】
前記スキャンミラーの回転する角度が、保護ウィンドウとしての前記光学部品に対してレーザの光軸が直交する場合を基準として、±１２°の範囲であることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ加工機。
【請求項１５】
５００穴／秒以上の速度で加工することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品及びそれを搭載したレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光は、単一波長で位相が揃ったコヒーレントな光であり、伝送性・集光性に優れるといった特徴を有している。波長９μｍ〜１１μｍで発振されるＣＯ2レーザに関しては、高出力発振が可能であることや樹脂における吸収率が高いことから、スマートフォンに代表される電子デバイスに内蔵されたプリント基板への穴あけ加工に用いられる。レーザ加工機による穴あけ加工の高速化・高精度化が進んだことで、近年の電子デバイスでは高集積化が可能となっており、性能の向上が進んでいる。一方で、レーザ加工機の性能向上に伴い、レーザ加工機に搭載される光学部品の機能向上が必須となっている。【０００３】
穴あけ加工用のレーザ加工機では、集光レンズが加工エリアの上方に設置されているため、加工時に発生する樹脂の蒸気、樹脂スパッタ、銅スパッタ等により、集光レンズに汚れが付着するという問題がある。従来、これを防止するため、保護ウィンドウと呼ばれる光学部品が集光レンズと被加工物との間に設置されて、集光レンズの損傷・劣化を防止している。保護ウィンドウに要求される主な性能は、ＣＯ2レーザに対して高透過性であること及び付着した汚れの拭き取りに耐える耐摩耗性を有することである。【０００４】
特許文献１には、基板と赤外反射防止膜とからなる光学部品であって、該基板は、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ及びＧａＡｓのいずれかからなり、該赤外反射防止膜は、該基板の少なくとも一面に形成されると共に、該基板側から、フッ化物膜からなる内層、ＺｎＳｅ膜、ＺｎＳ膜及びＧａＡｓ膜のいずれかからなる中間層及びＤＬＣ膜からなる外層がこの順に積層された積層体からなり、フッ化物膜の膜厚は４００〜６００ｎｍであり、中間層の厚さは４００〜６００ｎｍであり、ＤＬＣ膜の膜厚は１５０〜３００ｎｍである光学部品が提案されている。特許文献１には、該光学部品をレーザ加工機の保護部材として使用できることが記載されている。【０００５】
特許文献１では、それまでの光学部品に比べて、透過率を高くし、耐環境性を改善し、屋外での使用や、過酷な環境下にあるレーザ加工機での使用に適した光学部品を実現したとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８１５１４号公報（特許第５２０７４７１号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１で提案される従来の光学部品では、密着性の乏しいフッ化物膜（例えばＹＦ3又はＹｂＦ3）を数１００ｎｍの膜厚で基板上に形成しており、フッ化物膜の引張応力が温度上昇に伴って著しく増大するため、温度変化のある環境での長期使用において、膜が繰り返し疲労することで基板とフッ化物膜との間で剥離（層間剥離）が発生したり、クラック（膜割れ）が発生するという問題があった。つまり、屋外に類似する温度変化を生じる建物内で使用されることの多いレーザ加工機において、従来の光学部品を実際に使用すると、上記した層間剥離やクラックが発生して光学部品の交換が必要となり、交換作業のためにレーザ加工機を度々停止させなければならなかった。従って、レーザに対して高い透過率を有するだけでなく、過酷な環境で使用しても層間剥離やクラックが発生しにくい優れた製品寿命を有する光学部品が求められていた。【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、レーザに対して高い透過率を有するだけでなく、過酷な環境で使用しても層間剥離やクラックが発生しにくい優れた製品寿命を有する光学部品を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、Ｇｅ基板の少なくとも片面に多層膜が形成された光学部品であって、該多層膜の最表層はダイヤモンドライクカーボン層（ＤＬＣ層）であり、該Ｇｅ基板と該ＤＬＣ層との間に、ＺｎＳ層及び金属酸化物層からなる群から選択される少なくとも１つの層が形成されていることを特徴とする光学部品である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レーザに対して高い透過率を有するだけでなく、過酷な環境で使用しても層間剥離やクラックが発生しない優れた製品寿命を有する光学部品を提供することができる。本発明の光学部品を搭載したレーザ加工機は、過酷な環境で使用しても光学部品の交換頻度が低いので、生産性を向上させることができ、電子デバイスに搭載される半導体素子の低価格化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。
【図２】実施の形態１に係る光学部品を保護ウィンドウとして用いる場合のＧｅ基板の概略説明図である。
【図３】実施の形態１に係る光学部品を集光光学レンズとして用いる場合のＧｅ基板の概略説明図である。
【図４】真空蒸着装置の概略説明図である。
【図５】実施の形態２に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。
【図６】実施の形態２に係る光学部品の別の構成を示す模式断面図である。
【図７】実施の形態３に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。
【図８】実施の形態３に係る光学部品の別の構成を示す模式断面図である。
【図９】実施の形態４に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。
【図１０】実施の形態４に係る光学部品の別の構成を示す模式断面図である。
【図１１】実施の形態５に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。
【図１２】実施の形態６に係るＣＯ2レーザ加工機の光路構成図である。
【図１３】実施の形態６に係るＣＯ2レーザ加工機の別の光路構成図である。
【図１４】実施の形態７に係るレーザ加工機の主要な構成を示す概略図である。
【図１５】実施の形態７に係るレーザ加工機の主要な構成を示す概略図である。
【図１６】実施例１の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図１７】実施例１の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図１８】実施例２の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図１９】実施例２の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図２０】実施例３の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図２１】実施例３の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図２２】実施例４の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図２３】実施例４の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図２４】実施例５の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図２５】実施例５の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図２６】実施例６の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図２７】実施例６の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図２８】実施例７の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図２９】実施例７の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図３０】実施例８の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図３１】実施例８の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図３２】実施例９の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図３３】実施例９の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図３４】実施例１０の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図３５】実施例１０の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図３６】比較例１の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図３７】実施例１１の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図３８】実施例１２の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図３９】実施例１３の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図４０】実施例１４の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図４１】実施例１５の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図４２】実施例１６の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図４３】実施例１７の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図４４】実施例１８の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図４５】実施例１９の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図４６】実施例２０の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図４７】実施例２０の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図４８】実施例２１の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図４９】実施例２１の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図５０】実施例２２の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図５１】実施例２２の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図５２】実施例２３の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図５３】実施例２３の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図５４】実施例２４の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図５５】実施例２４の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図５６】実施例２５の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図５７】実施例２５の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図５８】実施例２６の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図５９】実施例２６の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図６０】実施例２７の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図６１】実施例２７の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図６２】実施例２８の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図６３】実施例２８の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図６４】実施例２９の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図６５】実施例２９の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図６６】実施例３０の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図６７】実施例３０の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図６８】実施例３１の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図６９】実施例３１の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図７０】実施例３２の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図７１】実施例３２の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図７２】実施例３３の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図７３】実施例３３の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図７４】実施例３４の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図７５】実施例３４の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【図７６】実施例３５の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。
【図７７】実施例３５の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る光学部品は、Ｇｅ基板の少なくとも片面に多層膜が形成された光学部品であって、多層膜の最表層はダイヤモンドライクカーボン層（ＤＬＣ層）であり、Ｇｅ基板とＤＬＣ層との間に、ＺｎＳ層及び金属酸化物層からなる群から選択される少なくとも１つの層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
図１は、実施の形態１に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。図１に示されるように、実施の形態１に係る光学部品は、Ｇｅ基板１０の片面に多層膜１１が形成されている。多層膜１１の最表層は、ＤＬＣ層１２である。Ｇｅ基板１０とＤＬＣ層１２との間には、少なくとも１つの層が形成されている。Ｇｅ基板１０とＤＬＣ層１２との間に形成される層は、ＣＯ2レーザの波長である９〜１１μｍにおいて高い透過率を有するように、ＺｎＳ層及び金属酸化物層からなる群から選択される。Ｇｅ基板１０の両面に多層膜１１を設けてもよいし、又はＧｅ基板１０の一方の面に多層膜１１を設け、Ｇｅ基板１０の他方の面に多層膜１１とは異なる反射防止膜を設けてもよい。
【００１４】
密着性を強化し、温度変化による繰り返し疲労に対する耐久性を向上させる観点から、Ｇｅ基板１０に接する層は、ＺｎＳ層、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、Ｔａ2Ｏ5層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択されることが好ましい。
【００１５】
また、ＤＬＣ層１２との密着性を強化する観点から、ＤＬＣ層１２に接する層は、ＺｎＳ層、ＳｉＯ層、ＭｇＯ層、Ｙ2Ｏ3層、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択されることが好ましい。
【００１６】
特許文献１の光学部品では、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ及びＧａＡｓのいずれかを基板としているが、熱伝導率の低いＺｎＳｅ及びＺｎＳ、或いは赤外吸収率の大きなＧａＡｓを基板として用いると、穴あけ加工を連続的に行う際に、基板に温度分布が生じてしまう。このような温度分布が生じると熱レンズ効果により、加工精度が悪くなり加工穴品質が低下するため、これらの材料はレーザ加工機用光学部品の基板としてふさわしくない。
そこで、本発明の光学部品では、熱伝導率が高いＧｅを基板に用いている。特許文献１では、Ｇｅは、光学部品としての高い透過率が得られず、ハイパワーレーザ用途に不向きとされているが、本発明者が検討したところによれば、Ｇｅ基板１０を用いた光学部品はレーザ加工機用保護ウィンドウとして十分な光学特性を有していることが判明している。
Ｇｅ基板１０には、光学特性や機械特性に影響が出なければ、Ｇｅ以外の他元素がドープされていてもよい。また、Ｇｅ基板１０の形状に制限はないが、例えば保護ウィンドウとしては、図２に示されるような、８０ｍｍ〜１４０ｍｍの直径及び２ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する円板が好ましく、また、集光光学レンズとしては、図３に示されるような、入射面と出射面とが曲率のある形状を有し、入射したレーザを集光する構造であることが好ましい。
【００１７】
多層膜１１の最表層であるＤＬＣ層１２は、物質としての安定性が高く且つ他材料との反応性が低いダイヤモンドライクカーボンからなる。このようなＤＬＣ層１２を光学部材の最表層に設けることで、プリント基板等の穴あけ加工時に発生する金属ガスやスパッタにより、膜が損傷・腐食するのを防止することができる。更に、ダイヤモンドライクカーボンは高い硬度を有しており且つダイヤモンドライクカーボンに対するスパッタの付着力が弱いことから、キズの発生を気にせずに光学部材をクリーニングしてスパッタを容易に除去することができ、光学部品を簡単に再生・再利用することができる。
【００１８】
反射防止膜は、限定されるものではないが、例えば、Ｇｅ基板１０側から、１００ｎｍ〜３５０ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、３０ｎｍ〜３００ｎｍの膜厚を有するＧｅ層、２５０ｎｍ〜９００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの膜厚を有するＹＦ3層及び１００ｎｍ〜４００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層がこの順に形成されたものである。このような反射防止膜を、入射面となるＧｅ基板１０の一方の面に設けると、９９．５％以上の高透過率を得ることができる。また、密着力を強化するため、Ｇｅ基板１０と反射防止膜の最内層となるＺｎＳ層との間に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する金属酸化物の層を設けてもよい。更に、耐摩耗性を強化するため、上記した反射防止膜の最外層となるＺｎＳ層上に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する金属酸化物の層を設けてもよい。これらの層に用いる金属酸化物は、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、ＣｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ｂｉ2Ｏ3及びＺｒＯ2のうち少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００１９】
本発明の光学部品における多層膜１１及び反射防止膜の形成方法としては、Ｇｅ基板１０に膜を形成できる手法であれば、その種別を問わない。一般的に知られた成膜手法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的蒸着法（ＰＶＤ法）、及び熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の化学的蒸着法（ＣＶＤ法）が挙げられるが、本発明では、複数の材料を用いて成膜を行う場合の生産効率に優れるという観点から、真空蒸着法を採用することが好ましい。
【００２０】
図４は、真空蒸着装置の構成説明図である。図４に示す真空蒸着装置を用いる真空蒸着法では、真空ポンプ１０１で真空引きされた真空槽１０２内においてＧｅ基板１０に多層膜１１又は反射防止膜を成膜する。電子銃１０４は、坩堝１０５内に納められた蒸着材料１０６にエネルギーを投入するためのものであり、運動エネルギーを付与した電子を蒸着材料１０６に衝突させて蒸着材料１０６を溶融又は蒸発させる。蒸発した蒸着材料１０６が、真空槽１０２内の上方へ飛散して基板ドーム１０７に設置されたＧｅ基板１０へ衝突し、膜が形成される。基板ドーム１０７には、回転機構が設けられており、基板ドーム１０７が回転することで膜厚の均一化が図られる。
【００２１】
回転ステージ１０８には、坩堝１０５を収納するための穴が複数個形成されている。多層膜１１を形成する場合、異なる種類の蒸着材料１０６を含む坩堝１０５を上記穴に収納し、回転ステージ１０８を回転させて蒸着材料１０６を電子ビームの照射位置に移動させる。つまり、真空蒸着法は、異なる種類の蒸着材料１０６を用いて多層膜１１を形成する場合に適する。
【００２２】
膜厚制御には、水晶式膜厚計又は光学式膜厚計と呼ばれる測定機器を使用する。膜厚が目標値に達すると、蒸着材料１０６の直上にシャッター１０９を動作させて蒸着材料１０６の飛散を遮り、成膜を終了する。
【００２３】
実施の形態１によれば、レーザ、特に波長９μｍ〜１１μｍのＣＯ2レーザに対して高い透過率を有し、従来の光学部品と同等以上の耐摩耗性を有しながら、過酷な環境で使用しても層間剥離やクラックが発生しない優れた製品寿命を有する光学部品を提供することができる。
【００２４】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る光学部品は、Ｇｅ基板の少なくとも片面に多層膜が形成された光学部品であって、Ｇｅ基板側から、ＺｎＳ層と、Ｙ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、ＳｉＯ層、ＭｇＯ層、Ｔａ2Ｏ5層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される金属酸化物層と、ＤＬＣ層とがこの順に形成されていることを特徴とするものである。
【００２５】
図５は、実施の形態２に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。図５に示されるように、光学部品は、Ｇｅ基板１０上に形成された第１層としてのＺｎＳ層２１と、ＺｎＳ層２１上に形成された第２層としての金属酸化物層２２と、金属酸化物層２２上に形成された第３層としてのＤＬＣ層２３とからなる多層膜２４がＧｅ基板１０の両面に設けられた構成となっている。図６は、実施の形態２に係る光学部品の別の構成を示す模式断面図である。図６に示されるように、光学部品は、Ｇｅ基板１０上に形成された第１層としてのＺｎＳ層２１と、ＺｎＳ層２１上に形成された第２層としての金属酸化物層２２と、金属酸化物層２２上に形成された第３層としてのＤＬＣ層２３とからなる多層膜２４がＧｅ基板１０の一方の面に設けられ、多層膜２４とは異なる反射防止膜２５がＧｅ基板１０の他方の面に設けられた構成となっている。
【００２６】
特許文献１の光学部品では、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ及びＧａＡｓのいずれかを基板としているが、熱伝導率の低いＺｎＳｅ及びＺｎＳ、或いは赤外吸収率の大きなＧａＡｓを基板として用いると、穴あけ加工を連続的に行う際に、基板に温度分布が生じてしまう。このような温度分布が生じると熱レンズ効果により、加工精度が悪くなり加工穴品質が低下するため、これらの材料はレーザ加工機用光学部品の基板としてふさわしくない。
そこで、本発明の光学部品では、熱伝導率が高いＧｅを基板に用いている。特許文献１では、Ｇｅは、光学部品としての高い透過率が得られず、ハイパワーレーザ用途に不向きとされているが、本発明者が検討したところによれば、Ｇｅ基板１０を用いた光学部品は保護ウィンドウとして十分な光学特性を有していることが判明している。
Ｇｅ基板１０には、光学特性や機械特性に影響が出なければ、Ｇｅ以外の他元素がドープされていてもよい。また、Ｇｅ基板１０の形状に制限はないが、例えば保護ウィンドウとしては、図２に示されるような、８０ｍｍ〜１４０ｍｍの直径及び２ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する円板が好ましく、また、集光光学レンズとしては、図３に示されるような、入射面と出射面とが曲率のある形状を有し、入射したレーザを集光する構造であることが好ましい。
【００２７】
Ｇｅ基板１０上に形成されたＺｎＳ層２１は、圧縮応力を有し、Ｇｅとの密着性に優れている。前述のように、特許文献１の光学部品では、基板上に引張応力を有するフッ化物膜を形成しているため、過酷な環境での長期使用における信頼性が不足している。一方、本発明では、圧縮応力を有するＺｎＳを採用しているため、温度上昇に伴う応力増大の問題を解消し、繰り返し疲労を低減することができる。更に、ＺｎＳはＧｅとの密着性に優れているので、多層膜２４としての耐久性が向上し、層間剥離やクラックといった不良を防止することができる。
【００２８】
ＺｎＳ層２１上に形成された金属酸化物層２２は、Ｙ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、ＳｉＯ層、ＭｇＯ層、Ｔａ2Ｏ5層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される。これらの金属酸化物は、数ある酸化物の中で、赤外における透過性が優れた材料である。また、これらの金属酸化物は、高剛性を有し、変形しにくいという特徴を有している。このような金属酸化物層２２を設けることで、ＤＬＣ層２３の応力を緩和し、多層膜２４全体における応力の均衡が保たれ、最も弱い界面であるＧｅ基板１０とＺｎＳ層２１との間に負荷がかかることを防止することができる。
【００２９】
金属酸化物層２２上に形成されたＤＬＣ層２３は、物質としての安定性が高く且つ他材料との反応性が低いダイヤモンドライクカーボンからなる。このようなＤＬＣ層２３を光学部材の最表層に設けることで、プリント基板等の穴あけ加工時に発生する金属ガスやスパッタにより、膜が損傷・腐食するのを防止することができる。更に、ダイヤモンドライクカーボンは高い硬度を有しており且つダイヤモンドライクカーボンに対するスパッタの付着力が弱いことから、キズの発生を気にせずに光学部材をクリーニングしてスパッタを容易に除去することができ、光学部品を簡単に再生・再利用することができる。
【００３０】
反射防止膜２５は、限定されるものではないが、例えば、Ｇｅ基板１０側から、１００ｎｍ〜３５０ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、３０ｎｍ〜３００ｎｍの膜厚を有するＧｅ層、２５０ｎｍ〜９００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの膜厚を有するＹＦ3層及び１００ｎｍ〜４００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層がこの順に形成されたものである。このような反射防止膜２５を、入射面となるＧｅ基板１０の一方の面に設けると、９９．５％以上の高透過率を得ることができる。また、密着力を強化するため、Ｇｅ基板１０と反射防止膜２５の最内層となるＺｎＳ層との間に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する金属酸化物の層を設けてもよい。更に、耐摩耗性を強化するため、上記した反射防止膜２５の最外層となるＺｎＳ層上に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する金属酸化物の層を設けてもよい。これらの層に用いる金属酸化物は、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、ＣｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ｂｉ2Ｏ3及びＺｒＯ2のうち少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００３１】
多層膜２４を構成する各層の膜厚としては、ＺｎＳ層２１が６００ｎｍ〜１１００ｎｍ、金属酸化物層２２が２０ｎｍ〜５００ｎｍ、ＤＬＣ層２３が５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲であって、光学干渉の効果を活用することが好ましい。このような膜厚範囲とすることで、Ｇｅを基板とした場合、波長９μｍ〜１１μｍのＣＯ2レーザに対して、透過率９７％以上を実現し、レーザ加工機用光学部品としての光学性能を満足できる。より好ましくは、ＺｎＳ層２１が８００ｎｍ〜１０５０ｎｍ、金属酸化物層２２が２０ｎｍ〜３５０ｎｍ、ＤＬＣ層２３が５０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲である。これにより、光学部品の吸収率をより低減し、レーザの吸収が引き起こす熱レンズ効果を防止して、加工品質の低下を起こさずに高速加工できるレーザ加工機を実現できる。特に、５００穴／秒以上の速度で加工が可能なレーザ加工機にふさわしい。
また、反射防止膜２５の膜厚は、１９００ｎｍ〜２６００ｎｍであることが好ましい。
【００３２】
本発明の光学部品における多層膜２４及び反射防止膜２５の形成方法としては、Ｇｅ基板１０に膜を形成できる手法であれば、その種別を問わない。一般的に知られた成膜手法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的蒸着法（ＰＶＤ法）、及び熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の化学的蒸着法（ＣＶＤ法）が挙げられるが、本発明では、複数の材料を用いて成膜を行う場合の生産効率に優れるという観点から、真空蒸着法を採用することが好ましい。
【００３３】
真空蒸着法による成膜は、実施の形態１と同様に、図４に示す真空蒸着装置を用いることができるので、その説明を省略する。
【００３４】
実施の形態２では、真空蒸着法の成膜条件は特に制限されるものではないが、例えば、圧力を１０-5Ｐａ〜１０-3Ｐａとし、ＺｎＳ層２１を３Å／ｓｅｃ〜６Å／ｓｅｃ、金属酸化物層２２を１Å／ｓｅｃ〜４Å／ｓｅｃ、ＤＬＣ層２３を１Å／ｓｅｃ〜７Å／ｓｅｃ、反射防止膜２５を１Å／ｓｅｃ〜７Å／ｓｅｃの成膜速度で形成すればよい。
【００３５】
実施の形態２によれば、レーザ、特に波長９μｍ〜１１μｍのＣＯ2レーザに対して高い透過率を有し、従来の光学部品と同等以上の耐摩耗性を有しながら、過酷な環境で使用しても層間剥離やクラックが発生しない優れた製品寿命を有する光学部品を提供することができる。更に、実施の形態２に係る光学部品は、斜入射レーザに対しても高い透過率を実現できるという特徴を有する。
【００３６】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る光学部品は、Ｇｅ基板の少なくとも片面に多層膜が形成された光学部品であって、Ｇｅ基板側から、ＺｎＳ層、Ｂｉ2Ｏ3層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される第一層と、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第二層とがこの順に形成されていることを特徴とするものである。
【００３７】
図７は、実施の形態３に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。図７に示されるように、光学部品は、Ｇｅ基板１０上に形成され、ＺｎＳ層、Ｂｉ2Ｏ3層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される第一層３１と、第一層３１上に形成され、ＤＬＣからなる第二層３２とからなる多層膜３３がＧｅ基板１０の両面に設けられた構成となっている。図８は、実施の形態３に係る光学部品の別の構成を示す模式断面図である。図８に示されるように、光学部品は、Ｇｅ基板１０上に形成され且つＺｎＳ層、Ｂｉ2Ｏ3層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される第一層３１と、第一層３１上に形成され且つＤＬＣからなる第二層３２とからなる多層膜３３がＧｅ基板１０の一方の面に設けられ、多層膜３３とは異なる反射防止膜３４がＧｅ基板１０の他方の面に設けられた構成となっている。図７及び８に示された構成の光学部品は、レーザ加工機用保護ウィンドウとして有用である。
【００３８】
特許文献１の光学部品では、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ及びＧａＡｓのいずれかを基板としているが、熱伝導率の低いＺｎＳｅ及びＺｎＳ、或いは赤外吸収率の大きなＧａＡｓを基板として用いると、穴あけ加工を連続的に行う際に、基板に温度分布が生じてしまう。このような温度分布が生じると熱レンズ効果により、加工精度が悪くなり加工穴品質が低下するため、これらの材料はレーザ加工機用光学部品の基板としてふさわしくない。
そこで、本発明の光学部品では、熱伝導率が高いＧｅを基板に用いている。特許文献１では、Ｇｅは、光学部品としての高い透過率が得られず、ハイパワーレーザ用途に不向きとされているが、本発明者が検討したところによれば、Ｇｅ基板１０を用いた光学部品はレーザ加工機用保護ウィンドウとして十分な光学特性を有していることが判明している。
Ｇｅ基板１０には、光学特性や機械特性に影響が出なければ、Ｇｅ以外の他元素がドープされていてもよい。また、Ｇｅ基板１０の形状に制限はないが、例えば保護ウィンドウとしては、図２に示されるような、８０ｍｍ〜１４０ｍｍの直径及び２ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する円板が好ましい。
【００３９】
Ｇｅ基板１０上に形成された第一層３１は、ＺｎＳ層、Ｂｉ2Ｏ3層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される。これらの材料は、赤外領域での透過性に優れ、Ｇｅとの密着性に優れるものである。前述のように、特許文献１の光学部品では、基板上に引張応力を有するフッ化物膜を形成しているため、過酷な環境での長期使用における信頼性が不足している。一方、本発明では、Ｇｅ基板１０上にＧｅと良好な密着性を有する材料で層を形成しているため、温度変化のある環境下であっても層間剥離やクラックといった不良の発生を防止することができる。これらの中でも、ＺｎＳは、Ｇｅとの密着性に特に優れるので、温度上昇があった場合にもクラックの発生を防止することができる。また、金属酸化物（Ｂｉ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5及びＺｒＯ2）は、種々の材料との密着性に優れるだけでなく、剛性が高いため、応力を受けても変形しにくいという特徴を有している。そのため、このような金属酸化物からなる第一層３１を設けることで、ダイヤモンドライクカーボンからなる第二層３２の応力を緩和し、多層膜３３全体における応力の均衡が保たれ、最も弱い界面であるＧｅ基板１０と第一層３１との間に負荷がかかることを防止することができる。
【００４０】
第一層３１上に形成される第二層３２は、物質としての安定性が高く且つ他材料との反応性が低いダイヤモンドライクカーボンからなる。このような第二層４２を光学部品の最表層に設けることで、プリント基板等の穴あけ加工時に発生する金属ガスやスパッタにより、膜が損傷・腐食するのを防止することができる。更に、ダイヤモンドライクカーボンは高い硬度を有しており且つダイヤモンドライクカーボンに対するスパッタの付着力が弱いことから、キズの発生を気にせずに光学部品をクリーニングしてスパッタを容易に除去することができ、光学部品を簡単に再生・再利用することができる。
また、第一層３１がＺｎＳ層又はＣｒ2Ｏ3層である場合、密着力を強化するため、Ｇｅ基板１０と第一層３１との間に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する層を設けてもよい。このようなＧｅ基板１０と第一層３１との間に設ける層に用いる材料は、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、ＣｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ｂｉ2Ｏ3及びＺｒＯ2のうち少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００４１】
反射防止膜３４は、限定されるものではないが、例えば、Ｇｅ基板１０側から、１００ｎｍ〜３５０ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、３０ｎｍ〜３００ｎｍの膜厚を有するＧｅ層、２５０ｎｍ〜９００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの膜厚を有するＹＦ3層及び１００ｎｍ〜４００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層がこの順に形成されたものである。このような反射防止膜３４を、入射面となるＧｅ基板１０の一方の面に設けると、９９．５％以上の高透過率を得ることができる。また、密着力を強化するため、Ｇｅ基板１０と反射防止膜３４の最内層となるＺｎＳ層との間に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する層を設けてもよい。更に、耐摩耗性を強化するため、上記した反射防止膜３４の最外層となるＺｎＳ層上に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する層を設けてもよい。これらの層に用いる金属酸化物は、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、ＣｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ｂｉ2Ｏ3及びＺｒＯ2のうち少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００４２】
多層膜３３を構成する各層の膜厚としては、第一層３１が５００ｎｍ〜１３００ｎｍ、第二層３２が５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲であって、光学干渉の効果を活用することが好ましい。このような膜厚範囲とすることで、Ｇｅを基板とした場合、９μｍ〜１１μｍのＣＯ2レーザに対して、透過率９７％以上を実現し、レーザ加工機用光学部品としての光学性能を満足できる。より好ましくは、第一層３１が７００ｎｍ〜１１００ｎｍ、第二層３２が５０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲である。ＤＬＣからなる第二層３２の膜厚を薄くして応力を低減し、耐環境性・透過性に優れた光学部品を実現できる。この光学部品は、特に、５００穴／秒以上の速度で加工が可能なレーザ加工機に最適である。
また、反射防止膜３４の膜厚は、１９００ｎｍ〜２６００ｎｍであることが好ましい。
【００４３】
本発明の光学部品における第一層３１、第二層３２及び反射防止膜３４の形成方法としては、Ｇｅ基板１０上に膜を形成できる手法であれば、その種別を問わない。一般的に知られた成膜手法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的蒸着法（ＰＶＤ法）、及び熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の化学的蒸着法（ＣＶＤ法）が挙げられるが、本発明では、複数の材料を用いて成膜を行う場合の生産効率に優れるという観点から、真空蒸着法を採用することが好ましい。
【００４４】
真空蒸着法による成膜は、実施の形態１と同様に、図４に示す真空蒸着装置を用いることができるので、その説明を省略する。
【００４５】
実施の形態３では、真空蒸着法の成膜条件は特に制限されるものではないが、例えば、圧力を１０-5Ｐａ〜１０-3Ｐａとし、第一層３１を３Å／ｓｅｃ〜６Å／ｓｅｃ、第二層３２を１Å／ｓｅｃ〜７Å／ｓｅｃ、反射防止膜３４を１Å／ｓｅｃ〜７Å／ｓｅｃの成膜速度で形成すればよい。
【００４６】
実施の形態３によれば、レーザ、特に波長９μｍ〜１１μｍのＣＯ2レーザに対して高い透過率を有し、従来の光学部品と同等以上の耐摩耗性を有しながら、過酷な環境で使用しても層間剥離やクラックが発生しない優れた製品寿命を有する光学部品を提供することができる。
【００４７】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る光学部品は、Ｇｅ基板の少なくとも片面に多層膜が形成された光学部品であって、多層膜の最表層はダイヤモンドライクカーボン層（ＤＬＣ層）であり、Ｇｅ基板とＤＬＣ層との間に、複数の金属酸化物層が形成されており、Ｇｅ基板の直上に形成された金属酸化物層は、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層及びＺｒＯ2層からなる群から選択され、Ｇｅ基板の直上以外に形成された該金属酸化物層は、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、Ｙ2Ｏ3層及びＺｒＯ2層からなる群から選択されることを特徴とするものである。
【００４８】
図９は、実施の形態４に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。図９に示されるように、光学部品は、Ｇｅ基板１０の両面に、Ｇｅ基板１０側から複数（４１ａ，４１ｂ，・・・）の金属酸化物層４１とＤＬＣ層４２とがこの順に積層された多層膜４３が形成された構成となっている。図１０は、実施の形態４に係る光学部品の別の構成を示す模式断面図である。図１０に示されるように、光学部品は、Ｇｅ基板１０の一方の面に、Ｇｅ基板１０側から複数（４１ａ，４１ｂ，・・・）の金属酸化物層４１とＤＬＣ層４２とがこの順に積層された多層膜４３が形成され、Ｇｅ基板１０の他方の面に、多層膜４３とは異なる反射防止膜４４が形成された構成となっている。図９及び１０に示された構成の光学部品は、レーザ加工機における保護ウィンドウ及び集光光学レンズとして有用である。
【００４９】
特許文献１の光学部品では、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ及びＧａＡｓのいずれかを基板としているが、熱伝導率の低いＺｎＳｅ及びＺｎＳ、或いは赤外吸収率の大きなＧａＡｓを基板として用いると、穴あけ加工を連続的に行う際に、基板に温度分布が生じてしまう。このような温度分布が生じると熱レンズ効果により、加工精度が悪くなり加工穴品質が低下するため、これらの材料はレーザ加工機用光学部品の基板としてふさわしくない。
そこで、本発明の光学部品では、熱伝導率が高いＧｅ基板を用いている。特許文献１では、Ｇｅは、光学部品としての高い透過率が得られず、ハイパワーレーザ用途に不向きとされているが、本発明者が検討したところによれば、Ｇｅ基板１０を用いた光学部品はレーザ加工機における保護ウィンドウ及び集光光学レンズとして十分な光学特性を有していることが判明している。
Ｇｅ基板１０には、光学特性や機械特性に影響が出なければ、Ｇｅ以外の他元素がドープされていてもよい。また、Ｇｅ基板１０の形状に制限はないが、例えば保護ウィンドウとしては、図２に示されるような、８０ｍｍ〜１４０ｍｍの直径及び２ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する円板が好ましく、また、集光光学レンズとしては、図３に示されるような、入射面と出射面とが曲率を有し、入射したレーザを集光する構造であることが好ましい。
【００５０】
Ｇｅ基板１０上に形成された多層膜４３の最表層には、物質としての安定性が高く且つ他材料との反応性が低いＤＬＣ層４２が設けられている。このようなＤＬＣ層４２を光学部品の最表層に設けることで、プリント基板等の穴あけ加工時に発生する金属ガスやスパッタにより、膜が損傷・腐食するのを防止することができる。更に、ＤＬＣは高い硬度を有しており且つＤＬＣに対するスパッタの付着力が弱いことから、キズの発生を気にせずに光学部品をクリーニングしてスパッタを容易に除去することができ、光学部品を簡単に再生・再利用することができる。
ＤＬＣ層４２の膜厚は、耐久性やクリーニング性を実現するという観点から５０ｎｍ以上であり、且つＤＬＣ層４２による応力を抑制するという観点から４５０ｎｍ以下であることが好ましい。更に、ＤＬＣ層４２の膜厚は、ＤＬＣ層４２による吸収を抑制するという観点から、５０ｎｍ〜２５０ｎｍであることがより好ましい。
【００５１】
Ｇｅ基板１０とＤＬＣ層４２との間に形成された金属酸化物層４１は、複数の金属酸化物層から構成されている。なお、隣接する金属酸化物層を構成する金属酸化物材料が異なっている場合を複数の金属酸化物層と呼ぶ。
金属酸化物は、フッ化物と比べて、物質的に安定な材料であり剛性が高いため、変形しにくいという特徴を有している。温度変化による形状変化が少ないため、Ｇｅ基板１０上に金属酸化物層４１を設けることで、温度変化のある環境であっても、繰り返し疲労を低減し、層間剥離やクラックといった不良の発生を防止することができる。
金属酸化物の中で、特にＢｉ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5及びＺｒＯ2がＧｅとの密着性が良好であることを確認し、Ｇｅ基板１０の直上にＢｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される金属酸化物層４１ａを形成し、最も弱い界面であるＧｅ基板１０と金属酸化物層４１ａとの間での破損（剥離、クラック）を防止した。ただし、Ｇｅ基板１０の直上に形成された金属酸化物層４１ａの膜厚が増加すると応力が増大して膜が劣化しやすくなるため、膜厚としては５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、Ｇｅ基板１０の直上以外に形成される金属酸化物層４１ｂは、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、ＨｆＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層、ＴｉＯ2層、Ｙ2Ｏ3層及びＺｒＯ2層からなる群から選択されるものであればよい。
更に、金属酸化物層４１は、比較的大きな応力を有するＤＬＣ層４２の応力を緩和する役割も有している。Ｇｅ基板１０とＤＬＣ層４２との間に金属酸化物層４１を設けることで、多層膜４３全体における応力の均衡が保たれ、Ｇｅ基板１０と金属酸化物層４１ａとの界面に与える負荷を低減できる。つまり、金属酸化物層４１は、耐久性の強化に寄与している。
【００５２】
一方で、Ｇｅ基板１０上に形成された多層膜４３には、反射防止効果が必要である。ＤＬＣ、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3及びＺｒＯ2の屈折率は１．６〜２．３であり、ＤＬＣ層４２と複数（４１ａ，４１ｂ，・・・）の金属酸化物層４１との総膜厚を９５０ｎｍ〜１６５０ｎｍとすることで、波長９〜１１μｍにおいてＧｅ基板１０に対して反射防止効果を実現できる。なお、本発明における総膜厚とは、Ｇｅ基板１０の一方の面に形成されているＤＬＣ層４２及び金属酸化物層４１の膜厚の合計を意味する。
更に、斜入射に対する光学特性を実現するためには、ＤＬＣ層４２と複数（４１ａ，４１ｂ，・・・）の金属酸化物層４１との総膜厚を１０５０ｎｍ〜１４５０ｎｍの範囲とすることが好ましく、１０５０ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲とすることがより好ましい。これにより、光学部品の吸収率をより低減し、レーザの吸収が引き起こす熱レンズ効果を防止して、加工品質の低下を起こさずに高速加工できるレーザ加工機を実現できる。特に、５００穴／秒以上の速度で加工が可能なレーザ加工機にふさわしい。
【００５３】
反射防止膜４４は、限定されるものではないが、例えば、Ｇｅ基板１０側から、１００ｎｍ〜３５０ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、３０ｎｍ〜３００ｎｍの膜厚を有するＧｅ層、２５０ｎｍ〜９００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの膜厚を有するＹＦ3層及び１００ｎｍ〜４００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層がこの順に形成されたものである。このような反射防止膜４４を、入射面となるＧｅ基板１０の一方の面に設けると、９９．５％以上の高透過率を得ることができる。また、密着力を強化するため、Ｇｅ基板１０と反射防止膜４４の最内層となるＺｎＳ層との間に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する層を設けてもよい。更に、耐摩耗性を強化するため、上記した反射防止膜４４の最外層となるＺｎＳ層上に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する層を設けてもよい。
【００５４】
本発明の光学部品における多層膜４３及び反射防止膜４４の形成方法としては、Ｇｅ基板１０上に膜を形成できる手法であれば、その種別を問わない。一般的に知られた成膜手法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等の物理的蒸着法（ＰＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法、シンクロトロンＣＶＤ法等の化学的蒸着法（ＣＶＤ法）が挙げられるが、本発明では、複数の材料を用いて成膜を行う場合の生産効率に優れるという観点から、真空蒸着法を採用することが好ましい。
【００５５】
真空蒸着法による成膜は、実施の形態１と同様に、図４に示す真空蒸着装置を用いることができるので、その説明を省略する。
【００５６】
実施の形態４では、真空蒸着法の成膜条件は特に制限されるものではないが、例えば、圧力を１０-5Ｐａ〜１０-3Ｐａとし、金属酸化物層４１を１Å／ｓｅｃ〜４Å／ｓｅｃ、ＤＬＣ層４２を１Å／ｓｅｃ〜７Å／ｓｅｃ、反射防止膜４４を１Å／ｓｅｃ〜７Å／ｓｅｃの成膜速度で形成すればよい。
【００５７】
実施の形態４によれば、赤外光、特に波長９μｍ〜１１μｍのＣＯ2レーザに対して高い透過率を有し、従来の光学部品と同等以上の耐摩耗性を有しながら、過酷な環境で使用しても層間剥離やクラックが発生しない優れた製品寿命を有する光学部品を提供することができる。更に、実施の形態４に係る光学部品は、斜入射レーザに対しても高い透過率を実現できるという特徴を有する。
【００５８】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る光学部品は、Ｇｅ基板の少なくとも片面に多層膜が形成された光学部品であって、多層膜の最表層はダイヤモンドライクカーボン層（ＤＬＣ層）であり、Ｇｅ基板に接する層が、Ｂｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、Ｔａ2Ｏ5層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択され、且つＤＬＣ層に接する層が、ＺｎＳ層であることを特徴とするものである。
【００５９】
図１１は、実施の形態５に係る光学部品の構成を示す模式断面図である。図１１に示されるように、実施の形態５に係る光学部品は、Ｇｅ基板１０上に形成され且つＢｉ2Ｏ3層、ＣｅＯ2層、Ｃｒ2Ｏ3層、Ｔａ2Ｏ5層、ＨｆＯ2層及びＺｒＯ2層からなる群から選択される金属酸化物層５１と、金属酸化物層５１上に形成されるＺｎＳ層５２と、ＺｎＳ層５２上に形成されるＤＬＣ層５３とからなる多層膜５４がＧｅ基板１０の片面に形成されている。Ｇｅ基板１０の両面に多層膜５４を設けてもよいし、又はＧｅ基板１０の一方の面に多層膜５４を設け、Ｇｅ基板１０の他方の面に多層膜５４とは異なる反射防止膜を設けてもよい。
【００６０】
特許文献１の光学部品では、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ及びＧａＡｓのいずれかを基板としているが、熱伝導率の低いＺｎＳｅ及びＺｎＳ、或いは赤外吸収率の大きなＧａＡｓを基板として用いると、穴あけ加工を連続的に行う際に、基板に温度分布が生じてしまう。このような温度分布が生じると熱レンズ効果により、加工精度が悪くなり加工穴品質が低下するため、これらの材料はレーザ加工機用光学部品の基板としてふさわしくない。
そこで、本発明の光学部品では、熱伝導率が高いＧｅを基板に用いている。特許文献１では、Ｇｅは、光学部品としての高い透過率が得られず、ハイパワーレーザ用途に不向きとされているが、本発明者が検討したところによれば、Ｇｅ基板１０を用いた光学部品はレーザ加工機用保護ウィンドウとして十分な光学特性を有していることが判明している。
Ｇｅ基板１０には、光学特性や機械特性に影響が出なければ、Ｇｅ以外の他元素がドープされていてもよい。また、Ｇｅ基板１０の形状に制限はないが、例えば保護ウィンドウとしては、図２に示されるような、８０ｍｍ〜１４０ｍｍの直径及び２ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する円板が好ましく、また、集光光学レンズとしては、図３に示されるような、入射面と出射面とが曲率のある形状を有し、入射したレーザを集光する構造であることが好ましい。
【００６１】
多層膜５４の最表層であるＤＬＣ層５３は、物質としての安定性が高く且つ他材料との反応性が低いダイヤモンドライクカーボンからなる。このようなＤＬＣ層５３を光学部材の最表層に設けることで、プリント基板等の穴あけ加工時に発生する金属ガスやスパッタにより、膜が損傷・腐食するのを防止することができる。更に、ダイヤモンドライクカーボンは高い硬度を有しており且つダイヤモンドライクカーボンに対するスパッタの付着力が弱いことから、キズの発生を気にせずに光学部材をクリーニングしてスパッタを容易に除去することができ、光学部品を簡単に再生・再利用することができる。
【００６２】
反射防止膜は、限定されるものではないが、例えば、Ｇｅ基板１０側から、１００ｎｍ〜３５０ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、３０ｎｍ〜３００ｎｍの膜厚を有するＧｅ層、２５０ｎｍ〜９００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの膜厚を有するＹＦ3層及び１００ｎｍ〜４００ｎｍの膜厚を有するＺｎＳ層がこの順に形成されたものである。このような反射防止膜を、入射面となるＧｅ基板１０の一方の面に設けると、９９．５％以上の高透過率を得ることができる。また、密着力を強化するため、Ｇｅ基板１０と反射防止膜の最内層となるＺｎＳ層との間に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する金属酸化物の層を設けてもよい。更に、耐摩耗性を強化するため、上記した反射防止膜の最外層となるＺｎＳ層上に、光学的に影響しない２０ｎｍ以下の膜厚を有する金属酸化物の層を設けてもよい。これらの層に用いる金属酸化物は、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、ＣｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ｂｉ2Ｏ3及びＺｒＯ2のうち少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００６３】
本発明の光学部品における多層膜５４及び反射防止膜の形成方法としては、Ｇｅ基板１０に膜を形成できる手法であれば、その種別を問わない。一般的に知られた成膜手法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的蒸着法（ＰＶＤ法）、及び熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の化学的蒸着法（ＣＶＤ法）が挙げられるが、本発明では、複数の材料を用いて成膜を行う場合の生産効率に優れるという観点から、真空蒸着法を採用することが好ましい。
【００６４】
真空蒸着法による成膜は、実施の形態１と同様に、図４に示す真空蒸着装置を用いることができるので、その説明を省略する。
【００６５】
実施の形態５によれば、レーザ、特に波長９μｍ〜１１μｍのＣＯ2レーザに対して高い透過率を有し、従来の光学部品と同等以上の耐摩耗性を有しながら、過酷な環境で使用しても層間剥離やクラックが発生しない優れた製品寿命を有する光学部品を提供することができる。
【００６６】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係るレーザ加工機は、実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品を備えたことを特徴とするものである。
図１２は、実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品を保護ウィンドウとして搭載した穴あけ加工用ＣＯ2レーザ加工機の光路構成図である。このレーザ加工機は、主に、レーザ発振器と複数の光学部品による光学系とから構成される。なお、図１２は、レーザ加工機の光路の一例であり、構成が限定されるものではない。
【００６７】
レーザ発振器２０１から出射された直線偏光のレーザ光２０２は、複数枚の反射ミラー２０３によって偏向されて第一の偏光手段２０４に入射し、互いに偏光方向が直行する二つの直線偏光レーザに分光される。一方の直線偏光レーザは、反射ミラー２０３によって偏向され、他方の直線偏光レーザは、第一のガルバノスキャナ２０５によって光軸が調整されるというように、二つの直線偏光レーザは異なる光路を通過する。
【００６８】
前述の二つの直線偏光レーザは、第二の偏光手段２０６によって同じ進行方向へ向き、第二のガルバノスキャナ２０７で再度光路を調整された後に、集光光学レンズ２０８に入射する。集光光学レンズ２０８を経たレーザは、保護ウィンドウ２０９を通過し、被加工物２１０上で集光されて穴あけ加工をする。
【００６９】
レーザ加工機では、レーザを走査するための手段である第一のガルバノスキャナ２０５及び第二のガルバノスキャナ２０７に取り付けられたスキャンミラーをそれぞれ独立して制御することで、ステージ２１１を動かさずに、一定領域の穴あけ加工をすることができる。
【００７０】
図１２に示すように、保護ウィンドウ２０９は、レーザ加工機において、被加工物２１０から最も近い位置に設置される。なお、保護ウィンドウ２０９は、最表層としてＤＬＣ層を有する多層膜が形成された面が出射面となるように設置されている。実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品を保護ウィンドウ２０９としてレーザ加工機に搭載すると、過酷な環境での使用においても適正な製品寿命を有するため、屋外に類似する温度変化が起こる建物内で用いられても、メンテナンス頻度を低減して高生産性を維持することができる。これにより、電子デバイスに必要不可欠な半導体素子の低価格化が期待できるため、消費者としては、安価で電子デバイスを購入できるようになるという恩恵を受けることができる。
ガルバノスキャナのスキャンミラーでレーザを走査すると、保護ウィンドウ２０９に対するレーザの入射角が大きくなる。実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品からなる保護ウィンドウは、後述の実施例に示されるように、斜入射レーザに対して高い透過率を実現することができるので、レーザを走査する機構としてスキャンミラーを備えたレーザ加工機に極めて有用である。
【００７１】
図１３は、実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品を集光光学レンズとして搭載した穴あけ加工用ＣＯ2レーザ加工機の光路構成図である。このレーザ加工機は、主に、レーザ発振器と複数の光学部品による光学系とから構成される。なお、図１３は、レーザ加工機の光路の一例であり、構成が限定されるものではない。
【００７２】
図１３に示すように、実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品を集光光学レンズ２０８として被加工物２１０の上方に設置したこと以外の構成は、図１２に示した穴あけ加工用ＣＯ2レーザ加工機と同様であるのでその説明を省略する。なお、集光光学レンズ２０８は、最表層としてＤＬＣ層を有する多層膜が形成された面が出射面となるように設置されている。実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品を集光光学レンズ２０８としてレーザ加工機に搭載すると、保護ウィンドウを省いても、銅スパッタ等の飛散物に対する耐久性が確保される。つまり、部品点数を削減できるため、レーザ加工機の低コスト化に繋がる。
【００７３】
更に、一般的な反射防止膜が形成された従来の集光光学レンズでは、長期使用により表面に付着した塵埃を拭き取ろうとするとキズが発生することから除去が困難であったが、実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品からなる集光光学レンズ２０８では、出射面の最表層にＤＬＣ層が形成されているため、塵埃を問題なく拭き取り、集光光学レンズ２０８の機能を再生することができる。つまり、加工性能の低下を防止するレーザ加工機を実現することができる。
【００７４】
一般的に、集光光学レンズの光学面は、球面や非球面などの曲面からなっているため、入射及び出射するレーザの透過率を議論する際には、必ず入射角の影響を考慮しなければならない。そのため、集光光学レンズにおいて、斜入射レーザに対する透過率が低いと、加工エネルギーの低下や戻り光発生による光学部品の損傷が起こる危険性がある。つまり、本発明による光学部品は、後述の実施例に示されるように、斜入射レーザに対して高い透過率を実現することができるので、集光光学レンズに極めて有用である。
【００７５】
実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品をレーザ加工機に適用することで、レーザ加工機のメンテナンス性を向上させるとともに、高性能化されたレーザ加工機を実現できるという、従来にない効果を奏することができる。
【００７６】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係るレーザ加工機は、実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品を保護ウィンドウとして備えたことを特徴とするものである。
図１４は、レーザを走査する手段を備えていないレーザ加工機３００の主要な構成を示す概略図である。レーザ加工機３００の主要な構成として、レーザ発振器３０１及び集光部３０２を抜き出し、レーザの伝送に関わるその他の部品を省略した。図１４では、レンズ３０４と被加工物３０９との間の距離が実際より小さく描かれている。つまり、レーザが集光する様子が強調して描かれている。
【００７７】
レーザ発振器３０１から出射されたレーザ３０３は、集光部３０２により集光される。集光部３０２は、主に、レーザを集光するためのレンズ３０４とレンズ３０４を保護するための保護ウィンドウ３０５とで構成されている。保護ウィンドウ３０５は、Ｇｅ基板３０６のレンズ３０４側に、レーザの反射を防止する反射防止膜が形成されると共に、Ｇｅ基板３０６の被加工物３０９側に、銅スパッタや金属蒸気などからＧｅ基板３０６を保護するための多層膜３０８が形成されている。レーザを集光すると、高いエネルギー密度が得られるため、プリント基板などの被加工物３０９に穴あけ加工をすることができる。
【００７８】
レーザ加工機３００では、レーザの光軸３１０が、保護ウィンドウ３０５の入射面・出射面に対して直交している。しかしながら、実際には、レーザを集光するために、レンズ３０４を用いてレーザの進行方向を変化させるため、レーザが、保護ウィンドウ３０５に対して傾いて入射する。レーザを走査する手段を備えていないレーザ加工機３００において、保護ウィンドウ３０５に入射するレーザの入射角は、０〜３°程度である。
【００７９】
図１５は、レーザを走査する手段を備えたレーザ加工機４００の主要な構成を示す概略図である。ここで、レーザを走査する手段として、反射機能を備えたスキャンミラー４１１を採用した。レーザ加工機４００の主要な構成は、スキャンミラー４１１を備えている点を除いて、前述したレーザレーザ加工機３００と同様である。
【００８０】
レーザ発振器４０１から出射されたレーザ４０３は、スキャンミラー４１１で反射され、集光部４０２により集光される。集光部４０２は、主に、レーザを集光するためのレンズ４０４とレンズ４０４を保護するための保護ウィンドウ４０５とで構成されている。保護ウィンドウ４０５は、Ｇｅ基板４０６のレンズ４０４側に、レーザの反射を防止する反射防止膜が形成されると共に、Ｇｅ基板４０６の被加工物４０９側に、銅スパッタや金属蒸気などからＧｅ基板４０６を保護するための多層膜４０８が形成されている。レーザを集光すると、高いエネルギー密度が得られるため、プリント基板などの被加工物４０９に穴あけ加工をすることができる。
【００８１】
レーザを走査する手段を備えたレーザ加工機４００では、回転機能を備えたスキャンミラー４１１を用いてレーザを走査するため、レーザの光軸４１０が必ずしも保護ウィンドウ４０５の入射面・出射面と直交せず、入射面・出射面に対して斜めに入射する場合がある。つまり、前述したレーザ加工機３００に比べて、レーザを走査する手段を備えたレーザ加工機４００では、保護ウィンドウ４０５に入射するレーザの入射角の範囲が大きい。
【００８２】
例えば、保護ウィンドウ４０５に対してレーザの光軸４１０が直交する場合を基準として、スキャンミラーを±２０°の範囲で回転した場合、保護ウィンドウには入射角が０〜２３°のレーザが入射する。
【００８３】
実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品は、レーザの入射角が０〜２３°の範囲にある場合も十分な透過性能を発揮するが、入射角０〜１５°の範囲における透過率が９７％以上であるという特性を活かし、スキャンミラーの回転角が±１２°の範囲であることが好ましい。この場合、レーザの入射角は０〜１５°の範囲であるため、確実に高透過率でレーザを透過させることができる。
【００８４】
つまり、レーザを走査する手段を備えたレーザ加工機４００の保護ウィンドウ４０５として、実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品を適用すると、レーザを走査して、保護ウィンドウ４０５に対するレーザの入射角が変化しても、加工レーザのエネルギーが低下しない。つまり、加工位置によって、加工穴の品質に差が生じることがない。
【００８５】
また、加工速度が速くなると、光学部品に入射するレーザのエネルギーが増加し、光学部品が蓄熱して、加工精度が低下することがある。しかしながら、前述のように、０〜１５°の入射角で高い透過率を有する光学部品を搭載したレーザ加工機では、５００穴／秒以上という高速で加工した場合にも、加工品質が低下しない。つまり、レーザを走査する手段を備えたレーザ加工機４００の保護ウィンドウ４０５として、実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品を適用すると、高速で加工する場合にも、加工穴の品質低下が起きない。つまり、実施の形態１〜５のいずれかによる光学部品は、５００穴／秒以上の速度で加工するレーザ加工機に好適である。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例及び比較例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。【００８７】
［実施例１］
光学部品として、Ｇｅ基板の両面に多層膜を形成したレーザ加工機用保護ウィンドウを作製した。Ｇｅ基板としては、図２に示されるような、直径１０５ｍｍ及び厚さ５ｍｍの円板を使用した。多層膜は、真空蒸着法により形成した。成膜条件は、真空度を１．０×１０-5Ｐａ〜１０-2Ｐａとし、ＺｎＳ層の成膜速度を５．０±０．２Å／ｓｅｃ、金属酸化物層の成膜速度を５．０±０．５Å／ｓｅｃ、ＤＬＣ層の成膜速度を２．０±０．５Å／ｓｅｃとした。また、透過率は、フーリエ変換型赤外分光光度計を使用して評価した。
実施例１で作製した光学部品の層構成は、ＤＬＣ層（膜厚１２０ｎｍ）／Ｙ2Ｏ3層（膜厚２３０ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚８６０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚８６０ｎｍ）／Ｙ2Ｏ3層（膜厚２３０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚１２０ｎｍ）であった。【００８８】
図１６は、実施例１の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図１６から分かるように、実施例１の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。これは、９７％以上の透過率を有することが望ましいレーザ加工機用保護ウィンドウとして、十分な光学性能である。
図１７は、実施例１の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図１７から分かるように、実施例１の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【００８９】
［実施例２］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚９０ｎｍ）／ＳｉＯ層（膜厚３３０ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚９８０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚９８０ｎｍ）／ＳｉＯ層（膜厚３３０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚９０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【００９０】
図１８は、実施例２の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図１８から分かるように、実施例２の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図１９は、実施例２の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図１９から分かるように、実施例２の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【００９１】
［実施例３］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚２１０ｎｍ）／ＭｇＯ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚８５０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚８５０ｎｍ）／ＭｇＯ層（膜厚２００ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚２１０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【００９２】
図２０は、実施例３の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図２０から分かるように、実施例３の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図２１は、実施例３の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図２１から分かるように、実施例３の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【００９３】
［実施例４］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚２２０ｎｍ）／Ｔａ2Ｏ5層（膜厚８０ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚８４０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚８４０ｎｍ）／Ｔａ2Ｏ5層（膜厚８０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚２２０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【００９４】
図２２は、実施例４の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図２２から分かるように、実施例４の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。
図２３は、実施例４の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図２３から分かるように、実施例４の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９８％以上の透過率を実現できた。【００９５】
［実施例５］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚４００ｎｍ）／ＨｆＯ2層（膜厚１５０ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚６５０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚６５０ｎｍ）／ＨｆＯ2層（膜厚１５０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚４００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【００９６】
図２４は、実施例５の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図２４から分かるように、実施例５の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９７％以上の透過率を実現できた。
図２５は、実施例５の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図２５から分かるように、実施例５の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９７％以上の透過率を実現できた。【００９７】
［実施例６］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚２６０ｎｍ）／ＺｒＯ2層（膜厚１１０ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚７７０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚７７０ｎｍ）／ＺｒＯ2層（膜厚１１０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚２６０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【００９８】
図２６は、実施例６の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図２６から分かるように、実施例６の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９７％以上の透過率を実現できた。
図２７は、実施例６の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図２７から分かるように、実施例６の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９７％以上の透過率を実現できた。【００９９】
［実施例７］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚１５０ｎｍ）／ＣｅＯ2層（膜厚３００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚８４０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚８４０ｎｍ）／ＣｅＯ2層（膜厚３００ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚１５０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【０１００】
図２８は、実施例７の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図２８から分かるように、実施例７の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図２９は、実施例７の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図２９から分かるように、実施例７の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【０１０１】
［比較例１］
比較例１では、特許文献１に対応する光学部品を作製した。
Ｇｅ基板の代わりにＺｎＳｅ基板を用い、層構成を、ＤＬＣ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹｂＦ3層（膜厚５００ｎｍ）／ＺｎＳｅ基板（厚さ３ｍｍ）／ＹｂＦ3層（膜厚５００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚２００ｎｍ）に変更し、成膜条件を、真空度：１×１０-4Ｐａ、ＹｂＦ3層の成膜速度：３Å／ｓｅｃ、ＺｎＳ層の成膜速度：４Å／ｓｅｃ、ＤＬＣ層の成膜速度：４Å／ｓｅｃとしたこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【０１０２】
図３６は、比較例１による光学部品における透過率の波長依存性を示す。図３６から分かるように、波長９．３μｍにおける透過率は、９３％程度であった。この場合、熱レンズ効果が生じるため、レーザ加工機用保護ウィンドウとしての適用が困難である。【０１０３】
次に、実施例１〜７の光学部品について、二種類の耐久試験を行い、光学部品の温度変化に対する信頼性を検証した。実施した耐久試験は、「高温試験（２００℃×１２時間）」及び「ヒートサイクル試験（１０℃−６０℃／２時間×１００サイクル）」である。
耐久試験の結果を表１に示す。【０１０４】
【表１】
2016203863.tif 000003
【０１０５】
表１に示されるように、上記二種類の耐久試験によって、本発明による実施例１〜７の光学部品に異常が生じることはなかった。また、実施例１〜７の光学部品について、「摩耗試験（ＭＩＬ−Ｃ−６７５準拠ＳＥＶＥＲＥ  ＡＢＲＡＳＩＯＮ）」を実施した結果、膜剥離及びキズは発生しなかった。一方、基板上に厚いフッ化物膜を形成する比較例１の光学部品に対して、上記試験を実施した場合、フッ化物膜を起因としてクラックが発生するとともに、部分的に膜が剥離した。
以上のように、本発明による実施例１〜７の光学部品は、レーザ加工機用保護ウィンドウに必要とされる性能を満たすとともに、小径加工を行う最新のレーザ加工機への適用性も備え、且つ過酷な環境での使用においても適正な製品寿命を有する光学部品を実現できるといえる。【０１０６】
［実施例８］
光学部品として、Ｇｅ基板の一方の面（出射面となる面）に多層膜を形成し他方の面（入射面となる面）に反射防止膜（Ｇｅ基板側からＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ））を形成した集光光学レンズを作製した。Ｇｅ基板としては、図３に示されるような、直径１０５ｍｍ及び厚さ５ｍｍを有し且つ凸形状を有する円板を使用した。多層膜及び反射防止膜は、真空蒸着法により形成した。成膜条件は、真空度を１．０×１０-5Ｐａ〜１０-2Ｐａとし、ＺｎＳ層の成膜速度を５．０±０．２Å／ｓｅｃ、金属酸化物層の成膜速度を５．０±０．５Å／ｓｅｃ、ＤＬＣ層の成膜速度を２．０±０．５Å／ｓｅｃ、反射防止膜の成膜速度を１Å／ｓｅｃ〜７Å／ｓｅｃとした。また、透過率は、フーリエ変換型赤外分光光度計を使用して評価した。
実施例８で作製した光学部品の層構成は、ＤＬＣ層（膜厚１６０ｎｍ）／Ｙ2Ｏ3層（膜厚２２０ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚１０１０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ）であった。【０１０７】
図３０は、実施例８の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図３０から分かるように、実施例８の光学部品では、レーザ波長である１０．６μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図３１は、実施例８の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図３１から分かるように、実施例８の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【０１０８】
［実施例９］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚２５０ｎｍ）／Ｔａ2Ｏ5層（膜厚１６０ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚９００ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例８と同様にして光学部品を作製した。【０１０９】
図３２は、実施例９の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図３２から分かるように、実施例９の光学部品では、レーザ波長である１０．６μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図３３は、実施例９の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図３３から分かるように、実施例９の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【０１１０】
［実施例１０］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚３００ｎｍ）／ＨｆＯ2層（膜厚７０ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚９４０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚６００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例８と同様にして光学部品を作製した。【０１１１】
図３４は、実施例１０の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図３４から分かるように、実施例１０の光学部品では、レーザ波長である１０．６μｍにおいて、９７％以上の透過率を実現できた。
図３５は、実施例１０の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図３５から分かるように、実施例１０の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９７％以上の透過率を実現できた。【０１１２】
次に、実施例８〜１０の光学部品について、二種類の耐久試験を行い、光学部品の温度変化に対する信頼性を検証した。実施した耐久試験は、「高温試験（２００℃×１２時間）」及び「ヒートサイクル試験（１０℃−６０℃／２時間×１００サイクル）」である。
耐久試験の結果を表２に示す。【０１１３】
【表２】
2016203863.tif 000004
【０１１４】
表２に示されるように、上記二種類の耐久試験によって、本発明による実施例８〜１０の光学部品に異常が生じることはなかった。また、実施例８〜１０の光学部品について、「摩耗試験（ＭＩＬ−Ｃ−６７５準拠ＳＥＶＥＲＥ  ＡＢＲＡＳＩＯＮ）」を実施した結果、出射面となる面に膜剥離及びキズは発生しなかった。
以上のように、本発明による実施例８〜１０の光学部品は、斜入射に対する高透過率を有しているので、レーザ加工機に搭載する集光光学レンズに適合可能であり、最表層にＤＬＣ層を備えることからクリーニング性が向上し、且つ過酷な環境での使用においても適正な製品寿命を有する光学部品を実現できるといえる。【０１１５】
［実施例１１］
光学部品として、Ｇｅ基板の両面に多層膜を形成したレーザ加工機用保護ウィンドウを作製した。Ｇｅ基板としては、図２に示されるような、直径１０５ｍｍ及び厚さ５ｍｍの円板を使用した。多層膜は、真空蒸着法により形成した。成膜条件は、圧力を１．０×１０-5Ｐａ〜１０-2Ｐａとし、第一層の成膜速度を５．０±０．２Å／ｓｅｃ、第二層の成膜速度を５．０±０．５Å／ｓｅｃとした。また、透過率は、フーリエ変換型赤外分光光度計を使用して評価した。
実施例１１で作製した光学部品の層構成は、第二層（ＤＬＣ、膜厚１１０ｎｍ）／第一層（ＺｎＳ、膜厚９８０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一層（ＺｎＳ、膜厚９８０ｎｍ）／第二層（ＤＬＣ、膜厚１１０ｎｍ）であった。【０１１６】
図３７は、実施例１１の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図３７から分かるように、実施例１１の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。これは、９７％以上の透過率を有することが望ましいレーザ加工機用保護ウィンドウとして、十分な光学性能である。【０１１７】
［実施例１２］
層構成を、第二層（ＤＬＣ、膜厚４３０ｎｍ）／第一層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚７４０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚７４０ｎｍ）／第二層（ＤＬＣ、膜厚４３０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１１と同様にして光学部品を作製した。【０１１８】
図３８は、実施例１２の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図３８から分かるように、実施例１２の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。【０１１９】
［実施例１３］
層構成を、第二層（ＤＬＣ、膜厚２６０ｎｍ）／第一層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚８９０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚８９０ｎｍ）／第二層（ＤＬＣ、膜厚２６０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１１と同様にして光学部品を作製した。【０１２０】
図３９は、実施例１３の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図３９から分かるように、実施例１３の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。【０１２１】
［実施例１４］
層構成を、第二層（ＤＬＣ、膜厚３２０ｎｍ）／第一層（ＨｆＯ2、膜厚８９０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一層（ＨｆＯ2、膜厚８９０ｎｍ）／第二層（ＤＬＣ、膜厚３２０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１１と同様にして光学部品を作製した。【０１２２】
図４０は、実施例１４の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図４０から分かるように、実施例１４の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。【０１２３】
［実施例１５］
層構成を、第二層（ＤＬＣ、膜厚４２０ｎｍ）／第一層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚７８０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚７８０ｎｍ）／第二層（ＤＬＣ、膜厚４２０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１１と同様にして光学部品を作製した。
図４１は、実施例１５の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図４１から分かるように、実施例１５の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。【０１２４】
［実施例１６］
層構成を、第二層（ＤＬＣ、膜厚１４０ｎｍ）／第一層（ＺｒＯ2、膜厚１０１０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一層（ＺｒＯ2、膜厚１０１０ｎｍ）／第二層（ＤＬＣ、膜厚１４０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１１と同様にして光学部品を作製した。【０１２５】
図４２は、実施例１６の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図４２から分かるように、実施例１６の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。【０１２６】
実施例１１〜１６の光学部品について、耐久試験を行い、光学部品の信頼性を検証した。実施した耐久試験は、「摩耗試験（ＭＩＬ−Ｃ−６７５準拠ＳＥＶＥＲＥ  ＡＢＲＡＳＩＯＮ）」、「高温試験（２００℃×１２時間）」及び「ヒートサイクル試験（１０℃−６０℃／２時間×１００サイクル）」である。
耐久試験の結果を表３に示す。【０１２７】
【表３】
2016203863.tif 000005
【０１２８】
表３に示されるように、上記耐久試験によって、本発明による実施例１１〜１６の光学部品に異常が生じることはなかった。
以上のように、本発明による実施例１１〜１６の光学部品は、レーザ加工機用保護ウィンドウに必要とされる光学性能・耐摩耗性を有すると共に、温度変化に対する耐久性を備えているため、過酷な環境での使用においても適正な製品寿命を有する光学部品を実現できるといえる。【０１２９】
［実施例１７］
光学部品として、Ｇｅ基板の一方の面（出射面となる面）に多層膜を形成し、他方の面（入射面となる面）に透過率９９．５％を有する反射防止膜（Ｇｅ基板側からＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ））を形成したレーザ加工機用保護ウィンドウを作製した。Ｇｅ基板としては、図２に示されるような、直径９０ｍｍ及び厚さ５ｍｍを有する円板を使用した。多層膜及び反射防止膜は、真空蒸着法により形成した。成膜条件は、圧力を１．０×１０-5Ｐａ〜１０-2Ｐａとし、第一層の成膜速度を５．０±０．２Å／ｓｅｃ、第二層の成膜速度を５．０±０．５Å／ｓｅｃ、入射面の反射防止膜の成膜速度を１Å／ｓｅｃ〜７Å／ｓｅｃとした。また、透過率は、フーリエ変換型赤外分光光度計を使用して評価した。
実施例１７で作製した光学部品の層構成は、第二層（ＤＬＣ、膜厚２００ｎｍ）／第一層（ＺｎＳ、膜厚１０７０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ）であった。【０１３０】
図４３は、実施例１７の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図４３から分かるように、実施例１７の光学部品では、レーザ波長である１０．６μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。【０１３１】
［実施例１８］
層構成を、第二層（ＤＬＣ、膜厚２５０ｎｍ）／第一層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１０２０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１７と同様にして光学部品を作製した。【０１３２】
図４４は、実施例１８の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図４４から分かるように、実施例１８の光学部品では、レーザ波長である１０．６μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。【０１３３】
［実施例１９］
層構成を、第二層（ＤＬＣ、膜厚３１０ｎｍ）／第一層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１０５０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１７と同様にして光学部品を作製した。【０１３４】
図４５は、実施例１９の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図４５から分かるように、実施例１９の光学部品では、レーザ波長である１０．６μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。【０１３５】
実施例１７〜１９の光学部品について、耐久試験を行い、光学部品の信頼性を検証した。実施した耐久試験は、「摩耗試験（ＭＩＬ−Ｃ−６７５準拠ＳＥＶＥＲＥ  ＡＢＲＡＳＩＯＮ）」、「高温試験（２００℃×１２時間）」及び「ヒートサイクル試験（１０℃−６０℃／２時間×１００サイクル）」である。
耐久試験の結果を表４に示す。ここで、摩耗試験の結果は、出射面となる面に対する試験結果である。【０１３６】
【表４】
2016203863.tif 000006
【０１３７】
表４に示されるように、上記耐久試験によって、本発明による実施例１７〜１９の光学部品に異常が生じることはなかった。
以上のように、本発明による実施例１７〜１９の光学部品は、レーザ加工機用保護ウィンドウに必要とされる光学性能・耐摩耗性を有すると共に、温度変化に対する耐久性を備えているため、過酷な環境での使用においても適正な製品寿命を有する光学部品を実現できるといえる。【０１３８】
［実施例２０］
光学部品として、Ｇｅ基板の両面に、Ｇｅ基板側から複数の金属酸化物層とＤＬＣ層とがこの順に積層された多層膜を形成したレーザ加工機用保護ウィンドウを作製した。Ｇｅ基板としては、図２に示されるような、直径１０５ｍｍ及び厚さ５ｍｍの円板を使用した。多層膜は、真空蒸着法により形成した。成膜条件は、圧力を１．０×１０-5〜１０-2Ｐａとし、金属酸化物層の成膜速度を５．０±３．０Å／ｓｅｃ（材料による）、ＤＬＣ層の成膜速度を２．０Å／ｓｅｃとした。また、透過率は、フーリエ変換型赤外分光光度計を使用して評価した。
実施例２０で作製した光学部品の層構成は、ＤＬＣ層（膜厚３５０ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚３５０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１８０ｎｍ）／第一金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚３２０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚３２０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１８０ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚３５０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚３５０ｎｍ）であり、多層膜の総膜厚は１２００ｎｍであった。【０１３９】
図４６は、実施例２０の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図４６から分かるように、実施例２０の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。これは、９７％以上の透過率を有することが望ましいレーザ加工機用保護ウィンドウとして、十分な光学性能である。
図４７は、実施例２０の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図４７から分かるように、実施例２０の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【０１４０】
［実施例２１］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚４５０ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚４００ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第一金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚２６０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚２６０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚４００ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚４５０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例２０と同様にして光学部品を作製した。実施例２１で作製した光学部品における多層膜の総膜厚は１２１０ｎｍであった。【０１４１】
図４８は、実施例２１の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図４８から分かるように、実施例２１の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。
図４９は、実施例２１の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図４９から分かるように、実施例２１の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９８％以上の透過率を実現できた。【０１４２】
［実施例２２］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚３００ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚３８０ｎｍ）／第二金属酸化物層（ＴｉＯ2、膜厚１００ｎｍ）／第一金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚４００ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚４００ｎｍ）／第二金属酸化物層（ＴｉＯ2、膜厚１００ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚３８０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚３００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例２０と同様にして光学部品を作製した。実施例２２で作製した光学部品における多層膜の総膜厚は１１８０ｎｍであった。【０１４３】
図５０は、実施例２２の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図５０から分かるように、実施例２２の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。
図５１は、実施例２２の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図５１から分かるように、実施例２２の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９８％以上の透過率を実現できた。【０１４４】
［実施例２３］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚４５０ｎｍ）／第四金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚３９０ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚１２０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１２０ｎｍ）／第一金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１２０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１２０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１２０ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚１２０ｎｍ）／第四金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚３９０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚４５０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例２０と同様にして光学部品を作製した。実施例２３で作製した光学部品における多層膜の総膜厚は１２００ｎｍであった。【０１４５】
図５２は、実施例２３の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図５２から分かるように、実施例２３の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。
図５３は、実施例２３の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図５３から分かるように、実施例２３の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９８％以上の透過率を実現できた。【０１４６】
［実施例２４］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚１９０ｎｍ）／第四金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚３４０ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＣｅＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／第二金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚４００ｎｍ）／第一金属酸化物層（ＣｅＯ2、膜厚１３０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（ＣｅＯ2、膜厚１３０ｎｍ）／第二金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚４００ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＣｅＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／第四金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚３４０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚１９０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例２０と同様にして光学部品を作製した。実施例２４で作製した光学部品における多層膜の総膜厚は１１７０ｎｍであった。【０１４７】
図５４は、実施例２４の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図５４から分かるように、実施例２４の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図５５は、実施例２４の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図５５から分かるように、実施例２４の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【０１４８】
［実施例２５］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚４５０ｎｍ）／第五金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第四金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１００ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｙ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚２６０ｎｍ）／第一金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１９０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１９０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚２６０ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｙ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第四金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１００ｎｍ）／第五金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚４５０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例２０と同様にして光学部品を作製した。実施例２５で作製した光学部品における多層膜の総膜厚は１２００ｎｍであった。【０１４９】
図５６は、実施例２５の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図５６から分かるように、実施例２５の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図５７は、実施例２５の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図５７から分かるように、実施例２５の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【０１５０】
［実施例２６］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚５０ｎｍ）／第六金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１５０ｎｍ）／第五金属酸化物層（ＣｅＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／第四金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚２８０ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１４０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚３６０ｎｍ）／第一金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１００ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１００ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚３６０ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１４０ｎｍ）／第四金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚２８０ｎｍ）／第五金属酸化物層（ＣｅＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／第六金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１５０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚５０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例２０と同様にして光学部品を作製した。実施例２６で作製した光学部品における多層膜の総膜厚は１１９０ｎｍであった。【０１５１】
図５８は、実施例２６の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図５８から分かるように、実施例２６の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。
図５９は、実施例２６の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図５９から分かるように、実施例２６の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９８％以上の透過率を実現できた。【０１５２】
［実施例２７］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚１４０ｎｍ）／第七金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１３０ｎｍ）／第六金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１２０ｎｍ）／第五金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１５０ｎｍ）／第四金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１６０ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＴｉＯ2、膜厚１５０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１６０ｎｍ）／第一金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１５０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１５０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１６０ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＴｉＯ2、膜厚１５０ｎｍ）／第四金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１６０ｎｍ）／第五金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１５０ｎｍ）／第六金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１２０ｎｍ）／第七金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１３０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚１４０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例２０と同様にして光学部品を作製した。実施例２７で作製した光学部品における多層膜の総膜厚は１１６０ｎｍであった。【０１５３】
図６０は、実施例２７の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図６０から分かるように、実施例２７の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９７％以上の透過率を実現できた。
図６１は、実施例２７の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図６１から分かるように、実施例２７の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９７％以上の透過率を実現できた。【０１５４】
［実施例２８］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚１４０ｎｍ）／第八金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１９０ｎｍ）／第七金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１２０ｎｍ）／第六金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１３０ｎｍ）／第五金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第四金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚１６０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１２０ｎｍ）／第一金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１２０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１２０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１２０ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚１６０ｎｍ）／第四金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／第五金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第六金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１３０ｎｍ）／第七金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１２０ｎｍ）／第八金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１９０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚１４０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例２０と同様にして光学部品を作製した。実施例２８で作製した光学部品における多層膜の総膜厚は１１９０ｎｍであった。【０１５５】
図６２は、実施例２８の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図６２から分かるように、実施例２８の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。
図６３は、実施例２８の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図６３から分かるように、実施例２８の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９８％以上の透過率を実現できた。【０１５６】
［実施例２９］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚５０ｎｍ）／第九金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／第八金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１３０ｎｍ）／第七金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第六金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／第五金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１４０ｎｍ）／第四金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｙ2Ｏ3、膜厚１８０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第一金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１２０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／第一金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１２０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｙ2Ｏ3、膜厚１８０ｎｍ）／第四金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第五金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１４０ｎｍ）／第六金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／第七金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１００ｎｍ）／第八金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１３０ｎｍ）／第九金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１１０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚５０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例２０と同様にして光学部品を作製した。実施例２９で作製した光学部品における多層膜の総膜厚は１１４０ｎｍであった。【０１５７】
図６４は、実施例２９の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図６４から分かるように、実施例２９の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現している。
図６５は、実施例２９の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図６５から分かるように、実施例２９の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現した。【０１５８】
実施例２０〜２９の光学部品について、耐久試験を行い、光学部品の信頼性を検証した。実施した耐久試験は、「摩耗試験（ＭＩＬ−Ｃ−６７５準拠ＳＥＶＥＲＥ  ＡＢＲＡＳＩＯＮ）」、「高温試験（２００℃×１２時間）」及び「ヒートサイクル試験（１０℃−６０℃／２時間×１００サイクル）」である。
耐久試験の結果を表５に示す。【０１５９】
【表５】
2016203863.tif 000007
【０１６０】
表５に示されるように、上記耐久試験によって、本発明による実施例２０〜２９の光学部品に異常が生じることはなかった。
以上のように、本発明による実施例２０〜２９の光学部品は、レーザ加工機用保護ウィンドウに必要とされる性能を満たすと共に、小径加工を行う最新のレーザ加工機への適用性も備え、且つ過酷な環境での使用においても適正な製品寿命を有する光学部品を実現できるといえる。【０１６１】
［実施例３０］
光学部品として、Ｇｅ基板の一方の面（出射面となる面）にＧｅ基板側から複数の金属酸化物層とＤＬＣ層とがこの順に積層された多層膜を形成し、他方の面（入射面となる面）に透過率９９．５％を有する反射防止膜（Ｇｅ基板側からＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ））を形成したレーザ加工機用保護ウィンドウを作製した。Ｇｅ基板としては、図２に示されるような、直径９０ｍｍ及び厚さ５ｍｍを有する円板を使用した。多層膜及び反射防止膜は、真空蒸着法により形成した。成膜条件は、圧力を１．０×１０-5Ｐａ〜１０-2Ｐａとし、金属酸化物層の成膜速度を５．０±３．０Å／ｓｅｃ（材料による）、ＤＬＣ層の成膜速度を２．０Å／ｓｅｃ、入射面の反射防止膜の成膜速度を１〜７Å／ｓｅｃとした。また、透過率は、フーリエ変換型赤外分光光度計を使用して評価した。
実施例３０で作製した光学部品の層構成は、ＤＬＣ層（膜厚４５０ｎｍ）／第四金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚３１０ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１７０ｎｍ）／第二金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚３００ｎｍ）／第一金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１３０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ）であり、出射面の多層膜の総膜厚は１３６０ｎｍであった。【０１６２】
図６６は、実施例３０の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図６６から分かるように、実施例３０の光学部品では、レーザ波長である１０．６μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図６７は、実施例３０の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図６７から分かるように、実施例３０の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９８％以上の透過率を実現できた。【０１６３】
［実施例３１］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚８０ｎｍ）／第五金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚３８０ｎｍ）／第四金属酸化物層（Ｂｉ2Ｏ3、膜厚１７０ｎｍ）／第三金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚３９０ｎｍ）／第二金属酸化物層（ＣｅＯ2、膜厚１５０ｎｍ）／第一金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚１４０ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例３０と同様にして光学部品を作製した。実施例３１で作製した光学部品における出射面の多層膜の総膜厚は１３１０ｎｍであった。【０１６４】
図６８は、実施例３１の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図６８から分かるように、実施例３１の光学部品では、レーザ波長である１０．６μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。
図６９は、実施例３１の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図６９から分かるように、実施例３１の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９８％以上の透過率を実現できた。【０１６５】
［実施例３２］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚１００ｎｍ）／第六金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚２２０ｎｍ）／第五金属酸化物層（ＺｒＯ2、膜厚１８０ｎｍ）／第四金属酸化物層（Ｃｒ2Ｏ3、膜厚４００ｎｍ）／第三金属酸化物層（Ｔａ2Ｏ5、膜厚１６０ｎｍ）／第二金属酸化物層（ＴｉＯ2、膜厚１４０ｎｍ）／第一金属酸化物層（ＨｆＯ2、膜厚１００ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３００ｎｍ）／Ｇｅ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚４００ｎｍ）／ＹＦ3層（膜厚９００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚２００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例３０と同様にして光学部品を作製した。実施例３２で作製した光学部品における出射面の多層膜の総膜厚は１３００ｎｍであった。【０１６６】
図７０は、実施例３２の光学部品における透過率の波長依存性を示す図である。図７０から分かるように、実施例３２の光学部品では、レーザ波長である１０．６μｍにおいて、９７％以上の透過率を実現できた。
図７１は、実施例３２の光学部品における透過率の角度依存性を示す図である。図７１から分かるように、実施例３２の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９７％以上の透過率を実現できた。【０１６７】
実施例３０〜３２の光学部品について、耐久試験を行い、光学部品の信頼性を検証した。実施した耐久試験は、「摩耗試験（ＭＩＬ−Ｃ−６７５準拠ＳＥＶＥＲＥ  ＡＢＲＡＳＩＯＮ）」、「高温試験（２００℃×１２時間）」及び「ヒートサイクル試験（１０℃−６０℃／２時間×１００サイクル）」である。
耐久試験の結果を表６に示す。ここで、摩耗試験の結果は、出射面となる面に対する試験結果である。【０１６８】
【表６】
2016203863.tif 000008
【０１６９】
表６に示されるように、上記耐久試験によって、本発明による実施例３０〜３２の光学部品に異常が生じることはなかった。
以上のように、本発明による実施例３０〜３２の光学部品は、斜入射に対する高透過率を有しているので、レーザ加工機に搭載する集光光学レンズに適合可能であり、最表層にＤＬＣ層を備えることからクリーニング性が向上し、且つ過酷な環境での使用においても適正な製品寿命を有する光学部品を実現できるといえる。【０１７０】
［実施例３３］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚２００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３１０ｎｍ）／Ｂｉ2Ｏ3層（膜厚６００ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／Ｂｉ2Ｏ3層（膜厚６００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３１０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚２００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【０１７１】
図７２は、実施例３３の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図７２から分かるように、実施例３３の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９８％以上の透過率を実現できた。
図７３は、実施例３３の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図７３から分かるように、実施例３３の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９８％以上の透過率を実現できた。【０１７２】
［実施例３４］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚３００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３３０ｎｍ）／ＣｅＯ2層（膜厚５００ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＣｅＯ2層（膜厚５００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚３３０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚３００ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【０１７３】
図７４は、実施例３４の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図７４から分かるように、実施例３４の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図７５は、実施例３４の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図７５から分かるように、実施例３４の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【０１７４】
［実施例３５］
層構成を、ＤＬＣ層（膜厚１５０ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚１７０ｎｍ）／ＺｒＯ2層（膜厚８００ｎｍ）／Ｇｅ基板（厚さ５ｍｍ）／ＺｒＯ2層（膜厚８００ｎｍ）／ＺｎＳ層（膜厚１７０ｎｍ）／ＤＬＣ層（膜厚１５０ｎｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして光学部品を作製した。【０１７５】
図７６は、実施例３５の光学部品における透過率の波長依存性を示す。図７６から分かるように、実施例３５の光学部品では、レーザ波長である９．３μｍにおいて、９９％以上の透過率を実現できた。
図７７は、実施例３５の光学部品における透過率の角度依存性を示す。図７７から分かるように、実施例３５の光学部品では、レーザの入射角が０〜１５°の範囲において、９９％以上の透過率を実現できた。【０１７６】
実施例３３〜３５の光学部品について、耐久試験を行い、光学部品の信頼性を検証した。実施した耐久試験は、「摩耗試験（ＭＩＬ−Ｃ−６７５準拠ＳＥＶＥＲＥ  ＡＢＲＡＳＩＯＮ）」、「高温試験（２００℃×１２時間）」及び「ヒートサイクル試験（１０℃−６０℃／２時間×１００サイクル）」である。
耐久試験の結果を表７に示す。【０１７７】
【表７】
2016203863.tif 000009
【０１７８】
表７に示されるように、上記耐久試験によって、本発明による実施例３３〜３５の光学部品に異常が生じることはなかった。
以上のように、本発明による実施例３３〜３５の光学部品は、斜入射に対する高透過率を有しているので、レーザ加工機に搭載する集光光学レンズに適合可能であり、最表層にＤＬＣ層を備えることからクリーニング性が向上し、且つ過酷な環境での使用においても適正な製品寿命を有する光学部品を実現できるといえる。【０１７９】
なお、本国際出願は、２０１５年６月１９日に出願した日本国特許出願第２０１５−１２３７１６号、２０１５年６月１９日に出願した日本国特許出願第２０１５−１２３７１７号及び２０１５年６月１９日に出願した日本国特許出願第２０１５−１２３７１８号に基づく優先権を主張するものであり、これらの日本国特許出願の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０１８０】
１０  Ｇｅ基板、１１，２４，３３，４３，５４  多層膜、１２，２３，４２，５３  ダイヤモンドライクカーボン層、２１，５２  ＺｎＳ層、２２，４１，５１  金属酸化物層、２５，３４，４４  反射防止膜、３１  第一層、３２  第二層。
【図１】
2016203863.tif 000010
【図２】
2016203863.tif 000011
【図３】
2016203863.tif 000012
【図４】
2016203863.tif 000013
【図５】
2016203863.tif 000014
【図６】
2016203863.tif 000015
【図７】
2016203863.tif 000016
【図８】
2016203863.tif 000017
【図９】
2016203863.tif 000018
【図１０】
2016203863.tif 000019
【図１１】
2016203863.tif 000020
【図１２】
2016203863.tif 000021
【図１３】
2016203863.tif 000022
【図１４】
2016203863.tif 000023
【図１５】
2016203863.tif 000024
【図１６】
2016203863.tif 000025
【図１７】
2016203863.tif 000026
【図１８】
2016203863.tif 000027
【図１９】
2016203863.tif 000028
【図２０】
2016203863.tif 000029
【図２１】
2016203863.tif 000030
【図２２】
2016203863.tif 000031
【図２３】
2016203863.tif 000032
【図２４】
2016203863.tif 000033
【図２５】
2016203863.tif 000034
【図２６】
2016203863.tif 000035
【図２７】
2016203863.tif 000036
【図２８】
2016203863.tif 000037
【図２９】
2016203863.tif 000038
【図３０】
2016203863.tif 000039
【図３１】
2016203863.tif 000040
【図３２】
2016203863.tif 000041
【図３３】
2016203863.tif 000042
【図３４】
2016203863.tif 000043
【図３５】
2016203863.tif 000044
【図３６】
2016203863.tif 000045
【図３７】
2016203863.tif 000046
【図３８】
2016203863.tif 000047
【図３９】
2016203863.tif 000048
【図４０】
2016203863.tif 000049
【図４１】
2016203863.tif 000050
【図４２】
2016203863.tif 000051
【図４３】
2016203863.tif 000052
【図４４】
2016203863.tif 000053
【図４５】
2016203863.tif 000054
【図４６】
2016203863.tif 000055
【図４７】
2016203863.tif 000056
【図４８】
2016203863.tif 000057
【図４９】
2016203863.tif 000058
【図５０】
2016203863.tif 000059
【図５１】
2016203863.tif 000060
【図５２】
2016203863.tif 000061
【図５３】
2016203863.tif 000062
【図５４】
2016203863.tif 000063
【図５５】
2016203863.tif 000064
【図５６】
2016203863.tif 000065
【図５７】
2016203863.tif 000066
【図５８】
2016203863.tif 000067
【図５９】
2016203863.tif 000068
【図６０】
2016203863.tif 000069
【図６１】
2016203863.tif 000070
【図６２】
2016203863.tif 000071
【図６３】
2016203863.tif 000072
【図６４】
2016203863.tif 000073
【図６５】
2016203863.tif 000074
【図６６】
2016203863.tif 000075
【図６７】
2016203863.tif 000076
【図６８】
2016203863.tif 000077
【図６９】
2016203863.tif 000078
【図７０】
2016203863.tif 000079
【図７１】
2016203863.tif 000080
【図７２】
2016203863.tif 000081
【図７３】
2016203863.tif 000082
【図７４】
2016203863.tif 000083
【図７５】
2016203863.tif 000084
【図７６】
2016203863.tif 000085
【図７７】
2016203863.tif 000086
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月14日(2017.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
以下、実施例及び比較例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。なお、実施例１１及び１７は、参考例とする。
【手続補正２】
【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】
Ｇｅ基板の少なくとも片面に多層膜が形成された光学部品であって、
該多層膜の最表層はダイヤモンドライクカーボン層（ＤＬＣ層）であり、
該Ｇｅ基板と該ＤＬＣ層との間に、ＳｉＯ層、ＭｇＯ層、Ｙ２Ｏ３層、Ｂｉ２Ｏ３層、ＣｅＯ２層、Ｃｒ２Ｏ３層、Ｔａ２Ｏ５層、ＴｉＯ２層、ＨｆＯ２層及びＺｒＯ２層からなる群から選択される少なくとも１つの層が形成されていることを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記Ｇｅ基板と前記ＤＬＣ層との間に、ＺｎＳ層が更に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記Ｇｅ基板に接する層が、Ｂｉ２Ｏ３層、ＣｅＯ２層、Ｃｒ２Ｏ３層、Ｔａ２Ｏ５層、ＨｆＯ２層及びＺｒＯ２層からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項４】
前記Ｇｅ基板に接する層が、ＺｎＳ層、Ｂｉ２Ｏ３層、ＣｅＯ２層、Ｃｒ２Ｏ３層、Ｔａ２Ｏ５層、ＨｆＯ２層及びＺｒＯ２層からなる群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の光学部品。
【請求項５】
前記ＤＬＣ層に接する層が、ＳｉＯ層、ＭｇＯ層、Ｙ２Ｏ３層、Ｂｉ２Ｏ３層、ＣｅＯ２層、Ｃｒ２Ｏ３層、Ｔａ２Ｏ５層、ＴｉＯ２層、ＨｆＯ２層及びＺｒＯ２層からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項６】
前記ＤＬＣ層に接する層が、ＺｎＳ層、ＳｉＯ層、ＭｇＯ層、Ｙ２Ｏ３層、Ｂｉ２Ｏ３層、ＣｅＯ２層、Ｃｒ２Ｏ３層、Ｔａ２Ｏ５層、ＴｉＯ２層、ＨｆＯ２層及びＺｒＯ２層からなる群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の光学部品。
【請求項７】
前記Ｇｅ基板側から、ＺｎＳ層と、Ｙ２Ｏ３層、ＣｅＯ２層、ＳｉＯ層、ＭｇＯ層、Ｔａ２Ｏ５層、ＨｆＯ２層及びＺｒＯ２層からなる群から選択される金属酸化物層と、前記ＤＬＣ層とがこの順に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光学部品。
【請求項８】
前記ＺｎＳ層の膜厚が６００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲であり、前記金属酸化物層の膜厚が２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であり、且つ前記ＤＬＣ層の膜厚が５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項７に記載の光学部品。
【請求項９】
前記Ｇｅ基板側から、Ｂｉ２Ｏ３層、Ｃｒ２Ｏ３層、ＨｆＯ２層、Ｔａ２Ｏ５層及びＺｒＯ２層からなる群から選択される層と、前記ＤＬＣ層とがこの順に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項１０】
Ｂｉ２Ｏ３層、Ｃｒ２Ｏ３層、ＨｆＯ２層、Ｔａ２Ｏ５層及びＺｒＯ２層からなる群から選択される前記層の膜厚が５００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲にあり、且つ前記ＤＬＣ層の膜厚が５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項９に記載の光学部品。
【請求項１１】
前記Ｇｅ基板と前記ＤＬＣ層との間に、複数の金属酸化物層が形成されており、
前記Ｇｅ基板の直上に形成された該金属酸化物層は、Ｂｉ２Ｏ３層、ＣｅＯ２層、Ｃｒ２Ｏ３層、ＨｆＯ２層、Ｔａ２Ｏ５層及びＺｒＯ２層からなる群から選択され、
前記Ｇｅ基板の直上以外に形成された該金属酸化物層は、Ｂｉ２Ｏ３層、ＣｅＯ２層、Ｃｒ２Ｏ３層、ＨｆＯ２層、Ｔａ２Ｏ５層、ＴｉＯ２層、Ｙ２Ｏ３層及びＺｒＯ２層からなる群から選択されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学部品。
【請求項１２】
前記ＤＬＣ層と前記複数の金属酸化物層との総膜厚が９５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲であり、前記ＤＬＣ層の膜厚が５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲であり、且つ前記Ｇｅ基板の直上に形成された前記金属酸化物層の膜厚が５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の光学部品。
【請求項１３】
対象とするレーザの波長範囲が、９μｍ〜１１μｍであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光学部品。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学部品を備えることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項１５】
レーザを走査するための手段を更に備えることを特徴とする請求項１４に記載のレーザ加工機。
【請求項１６】
前記レーザを走査するための手段がスキャンミラーであることを特徴とする請求項１５に記載のレーザ加工機。
【請求項１７】
前記スキャンミラーの回転する角度が、保護ウィンドウとしての前記光学部品に対してレーザの光軸が直交する場合を基準として、±１２°の範囲であることを特徴とする請求項１６に記載のレーザ加工機。
【請求項１８】
５００穴／秒以上の速度で加工することを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載のレーザ加工機。
【国際調査報告】
2016203863.tif 000087
2016203863.tif 000088
2016203863.tif 000089
2016203863.tif 000090