(57)【要約】  本発明は、光学ＩＲ部品（１）のためのＤＬＣコーティング（４）と、本発明によるＤＬＣコーティング（４）を備える光学ＩＲ部品（１）に関する。本発明によるＤＬＣコーティング（４）は、ＤＬＣコーティング（４）が、キャリアのキャリア表面上で積層配置される、第一の弾性率（Ｅ１）を有する外層（４．１）と、第二の弾性率（Ｅ２）を有する内層（４．２）と、を少なくとも含み、内層（４．２）が、内層（４．２）がキャリアのキャリア表面と直接接触する内面（４．６）を有し、外層（４．１）がキャリア表面から離れた外面（４．５）を有し、第一の弾性率（Ｅ１）の値が第二の弾性率（Ｅ２）の値より大きいことを特徴とする。本発明によるＤＬＣコーティング（４）は、基板（２）と反射防止コーティング（３、８）を備える光学ＩＲ部品（１）で使用することができる。本発明による光学ＩＲ部品（１）によって、構成に応じて、広帯域およびマルチスペクトルの両方の用途が可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ＩＲ部品（１）のためのＤＬＣコーティング（４）において、
前記ＤＬＣコーティング（４）が、キャリアのキャリア表面上で積層配置される、第一の弾性率（Ｅ１）を有するの外層（４．１）と、第二の弾性率（Ｅ２）を有する内層（４．２）と、を少なくとも含み、前記内層（４．２）が、前記内層（４．２）と前記キャリアの前記キャリア表面とが直接接触する内面（４．６）を有し、前記外層（４．１）が前記キャリア表面から離れた外面（４．５）を有し、前記第一の弾性率（Ｅ１）の値が前記第二の弾性率（Ｅ２）の値より大きいことを特徴とするＤＬＣコーティング（４）。
【請求項２】
各々が弾性率（Ｅ１〜Ｅ３）を有する別の層（４．３、４．４）が前記内層（４．２）と外層（４．１）の間にもたらされ、前記別の層（４．３、４．４）の前記弾性率（Ｅ１〜Ｅ３）の値が最大でも、前記第一の弾性率（Ｅ１）の値と等しいことを特徴とする、請求項１に記載のＤＬＣコーティング（４）。
【請求項３】
前記弾性率（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）のすべての値が前記外層（４．１）から前記内層（４．２）まで層（４．１、４．３、４．４、４．２）ごとに低下することを特徴とする、請求項２に記載のＤＬＣコーティング（４）。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のＤＬＣコーティング（４）と、ＩＲ放射に対して透過性である、キャリアとしての基板（２）と、を備える、光学ＩＲ部品（１）。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のＤＬＣコーティング（４）と、少なくとも１つの層（３．１〜３．１０）を含む、キャリアとしての反射防止コーティング（３）と、を備える、光学ＩＲ部品（１）。
【請求項６】
前記反射防止コーティング（３）の前記少なくとも１つの層（３．１）が誘電層または半導体層のいずれかであることを特徴とする、請求項５に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項７】
ゲルマニウム、ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化パラジウムの少なくとも１つの材料、またはフッ化金属およびテルル化金属の材料群のうちの１つの材料が前記反射防止コーティング（３）用の材料として選択されることを特徴とする、請求項５または６に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項８】
前記反射防止コーティング（３）の、前記ＤＬＣコーティング（４）の前記内面（４．６）と直接接触する前記層（３．１〜３．１０）が、ゲルマニウムで製作されることを特徴とする、請求項７に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項９】
前記反射防止コーティング（３）が、ＩＲ放射に対して透過性の基板（２）の外面（２．１）に配置されることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一項に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項１０】
ゲルマニウム、ケイ素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、カルコゲナイドガラス、またはサファイアが前記基板（２）用の材料として選択されることを特徴とする、請求項９に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項１１】
前記基板（２）の内面（２．２）に追加の反射防止コーティング（８）がもたらされることを特徴とする、請求項４、９、１０のいずれか一項に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項１２】
前記ＤＬＣコーティング（４）の、前記反射防止コーティング（３）の、追加の反射防止コーティング（８）がある場合はその追加の反射防止コーティング（８）の、および前記基板（２）の構成が、少なくとも１つの所定の波長範囲でＩＲ放射に対する透過率が少なくとも７０％となるようにする最適化プロセスに基づいて選択されることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの所定の波長範囲が２．７〜１１．６μｍにわたることを特徴とする、請求項１２に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項１４】
第一の所定の波長範囲と第二の所定の波長範囲がもたらされ、前記第一の所定の波長範囲が中波長ＩＲ放射の範囲内にあり、前記第二の所定の波長範囲が長波長ＩＲ放射の範囲内にあり、前記第一の所定の波長範囲と前記第二の所定の波長範囲についてＩＲ放射に対する透過率が少なくとも８０％であることを特徴とする、請求項１２に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許文献１から一般に知られているＤＬＣコーティングとＤＬＣコーティングを備える光学ＩＲ部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外放射で使用するように設計されたシステム内の光学ＩＲ部品は、特に測定、試験またはモニタリング用装置に使用される場合、長時間安定した、高い一定品質の画像および信号を送信できなければならない。光学ＩＲ部品とは、以下において、赤外放射の波長範囲での用途のために提供されるすべての要素を意味する。光学ＩＲ部品は、例えば光学レンズ、ミラー、フィルタ、ビームスプリッタまたは、コーティングを備えるその他の基板であってもよい。
【０００３】
これに関連して、好ましくない環境的影響や動作条件による影響が、光学ＩＲ部品に及ぶ可能性がある。光学ＩＲ部品が衝撃負荷に曝されると、例えば光学ＩＲ部品が雨、雪または雲の中を高速で移動する時に発生しうるような特別な機械的問題が発生する。光学ＩＲ部品の表面に当たる雨滴が、表面の様々な場所の点状衝撃（point shock）の原因となる。さらに、衝撃は強度と周波数が異なる。この種の機械的応力は、特に自動車や航空機の前端に配置された光学ＩＲ部品において発生する。
【０００４】
光学ＩＲ部品を機能障害または破壊（雨食）から保護するために、光学ＩＲ部品には抵抗保護層を設けることができる。
【０００５】
この種の保護層は例えば炭素を含んでいてもよく、これは光学ＩＲ部品にダイヤモンド様構造で成膜される。この種の保護層はまた、ハードカーボン層またはダイヤモンドライクカーボン層とも呼ばれる。したがって、以下では「ＤＬＣコーティング」という用語を使用する。
【０００６】
ＤＬＣコーティングは、工業用、民間用、および軍事用の感温モニタ装置の光学システムのＩＲ部品用に開発された。これらは、ケイ素やゲルマニウム等の材料にも成膜できる。成膜は、当業者にとって既知の方法、例えばＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）等で行われる。最も単純なケースでは、単層の屈折率はキャリアの材料の屈折率に対応して適応される。反射防止コーティングの基板または層がＤＬＣコーティングのキャリアの役割を果たすことができる。
【０００７】
ＤＬＣコーティングはＩＲ範囲において、波長３〜５μｍまたは７〜１２μｍのスペクトル範囲で耐久性の高い（例えば、ワイパー試験）単層として使用される。ＤＬＣコーティングには、スペクトルバンド幅に関して限られた、すなわち、中波長ＩＲ放射（ＭＷＩＲ、３〜５μｍ）または長波長ＩＲ放射（ＬＷＩＲ、７．５〜１２μｍ）の範囲のいずれかにおける実用性しかない。ＤＬＣコーティングは広いスペクトル範囲で動作するシステムまたはデュアルバンドシステムのための単層には不適である。
【０００８】
複数のＤＬＣ層が反射防止コーティング上に配置されたＤＬＣコーティングが、例えば特許文献２から知られている。ヒ化ゲルマニウムが基板として選択されている。低弾性（高弾性率）の材料の層がより高弾性の層の上に配置されると、いわゆる卵殻効果（eggshell effect）が容易に生じうる。この場合、より低弾性の層は、衝撃様の応力を受けると、より高弾性の層から剥離する。これによって、光学ＩＲ部品が破壊されるか、少なくともその利用可能性が予想できない程度に大きく損なわれるであろう。このようなマイナスの効果を防止するために、特許文献２においては、ＤＬＣコーティングの層間にケイ素の接続層を配置することが提案されている。最大３０μｍと、これらのケイ素接続層は時々、非常に厚い。この種の解決策は、３〜１２μｍの波長範囲ではかなり均質な透過率の値を実現できるものの、ＩＲ範囲のハイパワー光学系については、反射率の値が最大７８％と高すぎる。
【０００９】
公知であるように、特許文献３は、ＤＬＣコーティングを使ってＩＲ放射を透過させる硫化亜鉛の窓を保護できることを教示している。ＤＬＣコーティングはＩＲ放射を透過させるが、厚いＤＬＣコーティングは負荷を受けると壊れやすい（卵殻効果）という事実を鑑み、特許文献３は、厚さ最大３０μｍの炭化ゲルマニウム層を透明中間層として使用し、それを今度はＤＬＣコーティングの薄いフィルム（１．５μｍまで）で被覆することを提案している。このように形成された光学ＩＲ部品の光学特性は、この種の解決策によって実質的に損なわれることはない。これについて、発生する動作温度と機械的応力での機械的および光学的特性に関する光学ＩＲ部品の材料の選択の中で発生する問題が、特許文献３の導入部で論じられている。
【００１０】
基板または反射防止コーティングの、より高弾性の層からのＤＬＣコーティングの不利な剥離を防止するために、特許文献１は、基板への反射防止コーティングを通じて、ＤＬＣコーティングの弾性率の低下勾配を生じさせることを提案している。そのようにする中で、光学ＩＲ部品の材料の選択は、ＤＬＣコーティングが非常に高い弾性率を有し、その下にある反射防止コーティング層がより低い弾性率を有し、基板の材料が最も低い弾性率を有するように行われる。しかしながら、非常に高い弾性率を有する層とより低い弾性率を有する層はまた、交互に配置することもできる。
【００１１】
この種の多くの層を相互に積み重ねるには、高い技術的コストが必要となる。使用する層を少なくすることによって技術的コストは限定されるが、弾性率低下勾配を生じさせなければならないため、材料の選択自由度は急激に縮小する。さらに、性能の改善、すなわち、ＤＬＣコーティングを備える光学部品を広帯域の用途に利用できようにすることと残留反射と反射を極小化することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＵＳ ４，９９５，６８４ Ａ
【特許文献２】ＵＳ ５，５０２，４４２ Ａ
【特許文献３】ＧＢ ２２８０２０１ Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、光学部品が機械的応力に対して高い抵抗性を有する光学部品を通じて広帯域のＩＲ放射を透過させる可能性を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、光学ＩＲ部品のためのＤＬＣコーティングを通じて、このＤＬＣコーティングが、キャリアのキャリア表面上に積層配置される、第一の弾性率を有する内層と、第二の弾性率を有する外層と、を少なくとも含むことにおいて達成され、内層は内層がキャリアのキャリア表面と直接接触する内面を有し、外層はキャリア表面から離れた外面を有する。第一の弾性率の値は第二の弾性率の値より大きい。
【００１５】
本発明の中核は、ＤＬＣコーティングの、機械的影響に対して抵抗性を有する少なくとも１つの層が、外面は機械的影響への曝露から保護されるが、外層の下に位置付けられた反射防止コーティングの少なくとも１つの層への減衰されない透過が防止されるように構成される、という点にある。この有利な効果は、外面がその下にある層より、またはその下にある少なくとも１つの層の領域より高い弾性率を有する点において達成される。したがって、ＤＬＣコーティングは、環境条件に直接曝されるその外面において、その内面より低弾性である。
【００１６】
キャリアは、その上にＤＬＣコーティングを配置できるどのような材料で形成されてもよい。しかしながら、キャリアは好ましくは、ＩＲ放射に対して透過性の材料である。他の実施形態において、キャリアはまた、ＩＲ放射に対して若干透過性か、または透過性でない材料を含むこともできる（例えば、フィルタまたはミラー）。
【００１７】
ＤＬＣコーティングの外面はＤＬＣコーティングを環境から遮断し、これに対して、内面はキャリアに関する接触面を形成する。ＤＬＣコーティングの端面は、この明細書では考慮されない。先行技術のＤＬＣコーティングが単層として形成された場合、この単層は外面と内面を有する。本発明によるＤＬＣコーティングにおいて、外面はＤＬＣコーティングの外面有し、内面はＤＬＣコーティングの内面を有する。
【００１８】
本発明によるＤＬＣコーティングの１つの構成では、内層と外層の間に別の層が提供され、これらの別の層の各々の材料は弾性率を有する。別の層はＤＬＣ層である。この点で、別の層の弾性率の値は最大で第一の弾性率の値と等しい。例えば、ＤＬＣコーティングの別の層の弾性率は複数の層にわたって同じ値を有することができる。
【００１９】
本発明によるＤＬＣコーティングの好ましい実施形態において、別の層の弾性率の値は、外層から内層へと層ごとに減少する。
【００２０】
本発明による光学部品の好ましい実施形態において、ＤＬＣコーティングはその外面からその内面への弾性率の値の低下勾配を有し、この勾配は、第一の弾性率の値と第二の弾性率の値の間の値を有する少なくとも第三の弾性率を含む。
【００２１】
したがって、本発明によるＤＬＣコーティングには常に、弾性率の値の減少勾配がある。この勾配は、ＤＬＣコーティングの厚さに沿った弾性率の値における連続的な減少とすることができる。しかしながら、これは弾性率の値を急激に変化させることによって形成することもでき、例えば、一般にＤＬＣコーティングが弾性率の異なる複数のＤＬＣ層で形成される場合等である。他の実施形態において、連続的な減少を急峻な減少と組み合わせることも可能である。
【００２２】
この点において、ＤＬＣコーティングの層の各々には、例えばＰＥＣＶＤによる成膜中に、ＤＬＣコーティングの厚さに沿って勾配が生成されるように動作パラメータを変更することによって異なる弾性率を与えることができる。
【００２３】
層の、相互に関する弾性挙動が急激に変化する急峻な推移の発生（弾性率で表される）を本発明のＤＬＣコーティングの構成によって防止することは極めて有利である。不利な卵殻効果の発生は大幅に低減化され、または完全に防止される。
【００２４】
上記の目的はさらに、ＩＲ放射に対して透過性の基板がキャリアとして機能する本発明によるＤＬＣコーティングを備える光学ＩＲ部品において達成される。ＤＬＣコーティングは基板の外面に成膜される。この外面はキャリア表面として機能する。光学ＩＲ部品の他の構成では、基板の内面に反射防止コーティングを提供することが可能である。
【００２５】
本発明による光学ＩＲ部品の他の構成において、少なくとも１つの層を含む反射防止コーティングがキャリアとして機能する。ＤＬＣコーティングは、その内面が、キャリア表面として機能する反射防止コーティングの層の面の上になるように配置される。他の実施形態において、反射防止コーティングは、最大で３０層までを有することができ、層の材料、順序、それぞれの厚さは、光学ＩＲ部品の要求事項に従って構成される。
【００２６】
反射防止コーティングの少なくとも１つの層は、誘電層または半導体層のいずれかである。反射防止コーティングは複数の層で形成することができ、これら自体は異なる材料を含む。
【００２７】
ゲルマニウム、ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化パラジウムの少なくとも１つの材料、またはフッ化金属およびテルル化金属の材料群のうちの１つの材料が、反射防止コーティング用の材料として選択される。反射防止コーティングはこれら以外の材料を含んでいてもよい。
【００２８】
ＤＬＣコーティングの内面と直接接触する反射防止コーティングの層がゲルマニウムで製作されると有利であることがわかった。ＤＬＣコーティングの反射防止コーティングとの良好な結合がゲルマニウムによって実現される。層はまた、ゲルマニウムのドープから製作することもでき、またはこれを含むことができる。
【００２９】
キャリアとして機能する反射防止コーティングは、基板の、ＩＲ放射に対して透過性の外面に配置することができ、それによって本発明による他の光学ＩＲ部品が提供される。本発明による光学ＩＲ部品のこの構成はさらに、追加の反射防止コーティングが基板の内面に設置されるように構成することができる。
【００３０】
上記の本発明による光学ＩＲ部品の好ましい実施形態において、ゲルマニウム、ケイ素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、カルコゲナイドガラス、またはサファイアが基板用の材料として選択される。ＩＲ範囲での用途に適したその他の材料も、基板の材料として選択できる。
【００３１】
本発明による光学ＩＲ部品の所望の光学的および／または機械的特性を実現するために、ＤＬＣコーティングの構成、反射防止コーティングがある場合はその構成、追加の反射防止コーティングがある場合はその構成、基板の構成は好ましくは、最適化プロセスに基づいて選択される。上記のコーティングと基板がそれぞれ、少なくとも１つの所定の波長範囲でＩＲ放射に対する透過率が少なくとも７０％となるように構成され、相互に適応されることが特に好ましい。少なくとも１つの所定の波長範囲は好ましくは、２．７〜１１．６μｍにわたる。他の所定の波長範囲、例えば３〜８μｍおよび／または＞８〜１５μｍも選択できる。透過率は好ましくは、これらの波長範囲で少なくとも８０％である。
【００３２】
所望の光学特性と、異なる歪関係（引張歪と圧縮歪）の層間の歪補償を考慮した反射防止コーティングの構成と最適化のための方法は、国際特許出願公開第２０１３／０４１０８９Ａ１号パンフレットから知られており、これを参照によって本願に援用する。
【００３３】
第一の所定の波長範囲と第二の所定の波長範囲が提供されると非常に有利であり、第一の所定の波長範囲が中波長ＩＲ放射（３〜８μｍ）の範囲内にあり、第二の所定の波長範囲が長波長ＩＲ放射（＞８〜１５μｍ）の範囲内にある。
【００３４】
本発明に従って反射防止コーティングとＤＬＣコーティングを備える光学ＩＲ部品を構成することにより、ダイヤモンドコーティング（ＤＬＣコーティング）の非常に高い抵抗性が、誘電コーティングまたは半導体材料を有するコーティングの明確に改善された透過性と組み合わせられる。
【００３５】
本発明による解決策によって、少なくとも２つの別々の所定の波長範囲において、高い透過率（例えば、少なくとも８０％）と低い反射率（例えば、最大で２％）等の非常に有利なスペクトル特性を実現することが可能となる。所定の波長範囲は完全に、または部分的に、例えば中波長ＩＲ放射および長波長ＩＲ放射とすることができる。
【００３６】
本発明を図面と実施形態の例に関して以下により詳しく説明する。図面は以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】先行技術による光学ＩＲ部品の構成を示す。
【図２】ＤＬＣコーティングを備える本発明による光学ＩＲ部品の第一の実施形態の例を示す概略図を示す。
【図３】ＤＬＣコーティングを備える本発明による光学ＩＲ部品の第二の実施形態の例を示す概略図を示す。
【図４】ＤＬＣコーティングを備える本発明による光学ＩＲ部品の第三の実施形態の例を示す概略図を示す。
【図５】先行技術による光学ＩＲ部品と基板の内面上に追加の反射防止コーティングを備える本発明による光学ＩＲ部品と比較した、波長（マイクロメートル）に対する反射率の値（反射百分率）の概略図を示す。
【図６】先行技術による光学ＩＲ部品と基板の内面上に追加の反射防止コーティングを備える本発明による光学ＩＲ部品と比較した、波長に対する透過率の値（透過百分率）の概略図を示す。
【図７】先行技術による他の光学ＩＲ部品と基板の内面上に追加の反射防止コーティングを備える本発明による光学ＩＲ部品と比較した、波長に対する透過率の値の概略図を示す。
【図８】本発明によるＤＬＣコーティング、反射防止コーティング、基板、および基板の内面上の追加の反射防止コーティングを備える本発明による光学ＩＲ部品の第四の実施形態の例を示す概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
先行技術による光学ＩＲ部品１と本発明による光学部品１はどちらも、基板２とＤＬＣコーティング４を基本構成要素として有する。他の実施形態において、これらはまた、反射防止コーティング３（簡潔にＡＲコーティング３とも呼ぶ）を有することもできる。
【００３９】
図１に概略的に示されている先行技術の光学ＩＲ部品１の構成において、ＤＬＣコーティング４は基板２の外面２．１の上に個別の層として配置されている。ＤＬＣコーティング４の内面４．６は、基板２の外面２．１と直接接触している。ＤＬＣコーティング４の外面４．５は、光学ＩＲ部品１を環境から遮断する。外面４．５は、影響力を持つ環境要素、例えば雨、風または光線に直接曝される。この例において、例えばＡＲコーティング３の第一の層３．１から第五の層３．５の連続体から形成されたＡＲコーティング３が、基板２の内面２．２に配置されている。層３．１〜３．５は異なる厚さを有すことができ、また異なる材料で形成して望ましい光学および機械的特性を実現することができ、これは当業者のよく知るところであろう。層３．１〜３．５と異なる材料は、異なる種類の影付けにより表される。ＡＲコーティング３は、ＤＬＣコーティング４と基板２によって環境影響の直接的作用から保護される。
【００４０】
図２は、本発明によるＤＬＣコーティング４の第一の実施形態を備える本発明による光学ＩＲ部品の第一の実施形態の例を示す。ＤＬＣコーティング４は、外層４．１と内層４．２を含む。外層４．１は第一の弾性率Ｅ１を有し、内層４．２は第二の弾性率Ｅ２を有する。第一の弾性率Ｅ１の値は第二の弾性率Ｅ２の値より大きい。ＤＬＣコーティング４は、ゲルマニウムの基板２のキャリア表面上に配置される。ＤＬＣコーティング４の外面４．５は、光学ＩＲ部品１を環境から遮断する。基板２はキャリアとして機能し、基板２の外面２．１はキャリア表面として機能する。基板２は、ＩＲ放射に対して透過性である。
【００４１】
他の実施形態において、基板２は、ケイ素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、カルコゲナイドグガラス、サファイアまたは、ＩＲ放射に対して透過性の材料で製作できる。基板２また、ＩＲ放射に対して透過性でない材料からも製作できる。
【００４２】
本発明によるＤＬＣコーティング４の第一の実施形態を有する本発明による光ＩＲ部品の第二の実施形態の例が図３に示されている。ＤＬＣコーティング４と基板２は図２に示される方法で構成される。第一の層３．１、第二の層３．２、第三の層３．３を含むＡＲコーティング３が、基板２の内面２．２に配置されている。
【００４３】
図４は、本発明による光学ＩＲ部品１の第三の実施形態の例を示す。ＡＲコーティング３は、第一の層３．１、第二の層３．２、．．．第十の層３．１０までの１０層の連続体によって形成される。ＡＲコーティング３は、歪補償のために層３．１〜３．１０を含むことができる。ＤＬＣコーティング４がＡＲコーティング３の上に提供され、第一の層４．１（外層）、第二の層４．２（内層）、第三の層４．３、第四の層４．４の４層の連続体として形成される。第一の層８．１、第二の層８．２、第三の層８．３を含む追加のＡＲコーティング８が基板２の内面２．２に提供される。
【００４４】
外面４．５は光学ＩＲ部品１を環境から遮断する。ＤＬＣコーティング４の第一の層４．１は第一の弾性率Ｅ１を有する。内層４．２は、ＡＲコーティング３の第一の層３．１と内面４．６を介して直接接触する。内層４．２は第二の弾性率Ｅ２を有する。ＤＬＣコーティング４の第三の層４．３と第四の層４．４は第三の弾性率Ｅ３を有する。第三の弾性率Ｅ３の値は、第一の弾性率Ｅ１の値と第二の弾性率Ｅ２の値の間にある。このような層４．１〜４．２の配置とそれに関連する弾性率Ｅ１〜Ｅ３の値によって、外層４．１から内層４．２への弾性率Ｅ１〜Ｅ３の値の減少勾配５（矢印で示される）が実現される。ＡＲコーティング３の弾性率の値（まとめて弾性率ＥＡＲで示される）はすべて、第二の弾性率Ｅ２の値より低い。ハイブリッドコーティング（混成コーティング）９が、ＡＲコーティング３とＤＬＣコーティング４によって基板２の上に提供される。
【００４５】
光学ＩＲ部品１の本発明による構成によって、スペクトル残留反射の非常に小さい光学ＩＲ部品の非常に高い耐久性を実現することが可能となる。図５の第一の曲線６は、波長範囲７〜１３μｍで測定された、ハイブリッドコーティング９を備える本発明による光学ＩＲ部品１（図４参照）の反射率の値（百分率）を例として示している。波長範囲７〜１３μｍでの基板上の従来のＤＬＣコーティング４の反射率の値と波長の関係を示す第二の曲線７は、第一の曲線６と対照的である。従来のＤＬＣコーティング４は、基板２の上に単層として配置される。約７．５〜１１．７５μｍの波長範囲の第一の曲線６は２パーセントの反射率の限度を超えないのに対し、第二の曲線７が２パーセントおよびそれ以下の反射率の値を示すのは約９〜１０．５μｍの波長範囲のみであることが明らかである。
【００４６】
図６は、波長範囲２〜１２μｍでの実現可能な透過率（transmission）（透過度（transmissivity））（百分率）と波長の関係を示す。再び、ハイブリッドコーティング９を備える本発明による光学ＩＲ部品１の所定の値が第一の曲線６により示され、先行技術による基板上の従来のＤＬＣコーティング４の値が第二の曲線７によって示される。第一の曲線６は、約２．７５μｍ〜約５．７５μｍ（ＭＷＩＲ）の波長範囲で、および約６．７５μｍ〜１０，９μｍ（ＬＷＩＲ）の波長範囲で少なくとも８０％の透過率を示す。第二の曲線７の透過率の値が少なくとも８０パーセントであるのは、約６．７５〜１２μｍの波長範囲のみ、したがって長波長ＩＲ放射の範囲のみである。
【００４７】
第一の曲線６によって示される本発明による光学ＩＲ部品の透過率の値は、ＡＲコーティング３とＤＬＣコーティング４の層の種類、層の厚さ、および層の順序を適応させた最適化プロセスを使って実現された。
【００４８】
本発明による上記の光学部品１の他の実施形態において、ＡＲコーティング３および／または追加のＡＲコーティング８は最大で３０層で形成できる。
【００４９】
図７は、本発明による他の光学ＩＲ部品１（第一の曲線６）と従来の光学ＩＲ部品１（第二の曲線）の第一の曲線６と第二の曲線７を示す。従来の光学ＩＲ部品１は、図１による構成を有する。本発明による他の光学ＩＲ部品１は、図４に示される基本的構成を有する。
【００５０】
第一の曲線６は、約２．９μｍ〜約３．６μｍの波長範囲で８０％の透過率の値における変動を示す。３．６μｍ（ＭＷＩＲ）から約１１μｍ（ＬＷＩＲ）まで、透過率の値は８０％以上である。第二の曲線７の透過率の値が少なくとも８０％であるのは、約６．９〜１２μｍの波長範囲についてのみ、したがって長波長ＩＲ放射の範囲のみである。
【００５１】
図８は、本発明による光学部品１の第四の実施形態の例を示す。３．１〜３．９の合計９層で形成されるＡＲコーティング３が、ケイ素の基板２の上に提供されている。外層４．１と内層４．２を有するＤＬＣコーティング４がＡＲコーティング３の上に提供されている。他の実施形態では、ＤＬＣコーティング４はまた、複数の層４．１〜４．ｎで形成することもできる。ハイブリッドコーティング９が、ＡＲコーティング３とＤＬＣコーティング４で形成される。
【００５２】
本発明による光学部品１の他の実施形態においては、異なる量のＡＲコーティング３、ＤＬＣコーティング４、および／または追加のＡＲコーティング８を選択できる。
【符号の説明】
【００５３】
１  光学ＩＲ部品
２  基板
２．１  （基板２の）外面
２．２  （基板２の）内面
３  反射防止コーティング
３．１  （反射防止コーティング３の）第一の層
３．２  （反射防止コーティング３の）第二の層
・
・
・
３．１０  （反射防止コーティング３の）第十の層
４  ＤＬＣコーティング
４．１  （ＤＬＣコーティング４の）外層
４．２  （ＤＬＣコーティング４の）内層
４．３  （ＤＬＣコーティング４の）別の層
４．４  （ＤＬＣコーティング４の）別の層
４．５  外面
４．６  内面
５  勾配
６  第一の曲線
７  第二の曲線
８  追加の反射防止コーティング
８．１  （追加の反射防止コーティング８の）第一の層
８．２  （追加の反射防止コーティング８の）第二の層
８．３  （追加の反射防止コーティング８の）第三の層
９  ハイブリッドコーティング
Ｅ１  第一の弾性率
Ｅ２  第二の弾性率
Ｅ３  第三の弾性率
ＥＡＲ  反射防止コーティング３の弾性率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月9日(2015.3.9)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、特許文献１から一般に知られているＤＬＣコーティングを備える光学ＩＲ部品に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
複数のＤＬＣ層が反射防止コーティング上に配置されたＤＬＣコーティングが、例えば特許文献２から知られている。ガリウムひ素が基板として選択されている。低弾性（高弾性率）の材料の層がより高弾性の層の上に配置されると、いわゆる卵殻効果（eggshell effect）が容易に生じうる。この場合、より低弾性の層は、衝撃様の応力を受けると、より高弾性の層から剥離する。これによって、光学ＩＲ部品が破壊されるか、少なくともその利用可能性が予想できない程度に大きく損なわれるであろう。このようなマイナスの効果を防止するために、特許文献２においては、ＤＬＣコーティングの層間にケイ素の接続層を配置することが提案されている。最大３０μｍと、これらのケイ素接続層は時々、非常に厚い。この種の解決策は、３〜１２μｍの波長範囲ではかなり均質な透過率の値を実現できるものの、ＩＲ範囲のハイパワー光学系については、反射率の値が最大７８％と高すぎる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この目的は、ＤＬＣコーティングを有するハイブリッドコーティングを備えた光学ＩＲ部品を介して達成され、このＤＬＣコーティングは、キャリアのキャリア表面上に積層配置される、第一の弾性率を有する内層と、第二の弾性率を有する外層と、を少なくとも含み、内層は内層がキャリアのキャリア表面と直接接触する内面を有し、外層はキャリア表面から離れた外面を有する。第一の弾性率の値は第二の弾性率の値より大きい。
【手続補正５】
【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】
ＤＬＣコーティング（４）を含むハイブリッドコーティング（９）を備える光学ＩＲ部品（１）であって、
前記ＤＬＣコーティング（４）が、少なくとも１つの層（３．１〜３．１０）を含むキャリアとしての反射防止コーティング（３）のほか、キャリアのキャリア表面上で積層配置される、第一の弾性率（Ｅ１）を有する外層（４．１）と、第二の弾性率（Ｅ２）を有する内層（４．２）と、を少なくとも含み、前記内層（４．２）が、前記内層（４．２）と前記キャリアの前記キャリア表面とが直接接触する内面（４．６）を有し、前記外層（４．１）が前記キャリア表面から離れた外面（４．５）を有し、前記第一の弾性率（Ｅ１）の値が前記第二の弾性率（Ｅ２）の値より大きく、前記反射防止コーティング（３）が、ＩＲ放射に対して透過性である基板（２）の外面（２．１）に配置され、前記ＤＬＣコーティング（４）の構成、前記反射防止コーティング（３）の構成、および前記基板（２）の構成が、第一の所定の波長範囲と第二の所定の波長範囲でＩＲ放射に対する透過率が少なくとも８０％であるようにする最適化プロセスに基づいて選択され、前記第一の所定の波長範囲が中波長ＩＲ放射の範囲内にあり、前記第二の所定の波長範囲が長波長ＩＲ放射の範囲内にある、光学ＩＲ部品（１）。
【請求項２】
前記第一の所定の波長範囲が、２．７５μｍ〜５．７５μｍであり、前記第二の所定の波長範囲が、６．７５μｍ〜１０．９μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項３】
各々が弾性率（Ｅ１〜Ｅ３）を有する別の層（４．３、４．４）が前記内層（４．２）と外層（４．１）の間にもたらされ、前記別の層（４．３、４．４）の前記弾性率（Ｅ１〜Ｅ３）の値が最大でも、前記第一の弾性率（Ｅ１）の値と等しいことを特徴とする、請求項１または２に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項４】
前記弾性率（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）のすべての値が前記外層（４．１）から前記内層（４．２）まで層（４．１、４．３、４．４、４．２）ごとに低下することを特徴とする、請求項３に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項５】
前記反射防止コーティング（３）の前記少なくとも１つの層（３．１）が誘電層または半導体層のいずれかであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項６】
ゲルマニウム、ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化パラジウムの少なくとも１つの材料、またはフッ化金属およびテルル化金属の材料群のうちの１つの材料が前記反射防止コーティング（３）用の材料として選択されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項７】
前記反射防止コーティング（３）の、前記ＤＬＣコーティング（４）の前記内面（４．６）と直接接触する前記層（３．１〜３．１０）が、ゲルマニウムで製作されることを特徴とする、請求項６に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項８】
ゲルマニウム、ケイ素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、カルコゲナイドガラス、またはサファイアが前記基板（２）用の材料として選択されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項９】
前記基板（２）の内面（２．２）に追加の反射防止コーティング（８）がもたらされることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学ＩＲ部品（１）。
【請求項１０】
前記ＤＬＣコーティング（４）の、前記反射防止コーティング（３）の、追加の反射防止コーティング（８）がある場合はその追加の反射防止コーティング（８）の、および前記基板（２）の構成が、２．７μｍ〜１１．６μｍの所定の波長範囲でＩＲ放射に対する透過率が少なくとも７０％となるようにする最適化プロセスに基づいて選択され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ＩＲ部品（１）。
【国際調査報告】
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