(57)【要約】  光学系構成部品は、着色可能なガラス基体、誘電材料の交互に重なった層を含む光学コーティング、および着色可能なガラス基体と光学コーティングとの間でその基体上に配置された緩衝層を備える。その緩衝層は、誘電材料から作られ、厚さが約２０ｎｍ未満である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系構成部品において、
着色可能なガラス基体、
第１と第２の誘電材料の交互に重なった層を含む光学コーティング、および
前記着色可能なガラス基体と前記光学コーティングとの間で該基体上に配置された緩衝層であって、第３の誘電材料から作られ、厚さが約２０ｎｍ未満の緩衝層、
を備えた光学系構成部品。
【請求項２】
前記着色可能なガラス基体が少なくとも１種類のフッ化物を含み、前記光学系構成部品が光学レンズとして構成されている、請求項１記載の光学系構成部品。
【請求項３】
前記緩衝層がＳｉＯ2から作られ、該緩衝層の厚さが約５ｎｍと約１５ｎｍの間である、請求項１記載の光学系構成部品。
【請求項４】
前記緩衝層および前記光学コーティングを有する前記着色可能なガラス基体が、約４００ｎｍから約９００ｎｍの電磁波長に亘り約０．２％未満の電磁放射線の透過率損失を有する、請求項３記載の光学系構成部品。
【請求項５】
前記光学コーティングが、ＳｉＯ2と、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、およびＨｆＯ2の少なくとも１つとの交互に重なった層を含む、請求項１記載の光学系構成部品。
【請求項６】
前記ガラス基板の溶融温度が約５００℃未満である、請求項１記載の光学系構成部品。
【請求項７】
光学系構成部品を形成する方法において、
１種類以上のフッ化物を含み、熱損傷閾値を有するガラス基体を提供する工程、
前記ガラス基体上に第１のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって光学コーティングの第１の層の第１の部分を蒸着する工程、
前記第１の部分上に、前記第１のプラズマバイアス電圧より大きい第２のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって前記光学コーティングの前記第１の層の第２の部分を蒸着する工程、および
前記第１の層上に前記光学コーティングの第２の層を蒸着する工程、
を有してなる方法。
【請求項８】
前記ガラス基体の熱損傷閾値が約５００℃未満である、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第１のプラズマバイアス電圧が約５０Ｖと約９０Ｖの間である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
光学コーティングを形成する方法において、
ガラス基体を提供する工程、
第１のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって前記基体上に緩衝層を蒸着する工程、および
第２のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって前記緩衝層上に光学コーティングの少なくとも１つの層を蒸着する工程、
を有してなり、
前記第２のプラズマバイアス電圧は前記第１のプラズマバイアス電圧より大きいものである方法。
【請求項１１】
前記第１のプラズマバイアス電圧が約５０Ｖから約９０Ｖに及び、前記第２のプラズマバイアス電圧が約１００Ｖから約１４０Ｖに及ぶ、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１５年９月８日に出願された米国仮特許出願第６２／２１５２８６号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、広く、光学系構成部品に関し、より詳しくは、１つ以上の光学コーティングをその上に有する光学系構成部品に関する。
【背景技術】
【０００３】
光学系構成部品は、光などの電磁スペクトルの可視および非可視波長の透過および整形を促進するように設計されている。典型的に、これらの光学系構成部品は、その光の透過がうまくいくのを助けるために、１つ以上の光学コーティングを利用する。時々、コーティングまたはそのコーティングの施用が、光学系構成部品の基礎材料を損ない、それによって、光の透過を妨げることがある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の１つの実施の形態によれば、光学系構成部品は、着色可能な(stainable)ガラス基体、誘電材料の交互に重なった層を含む光学コーティング、および着色可能なガラス基体と光学コーティングとの間でその基体上に配置された緩衝層であって、誘電材料から作られ、厚さが約２０ｎｍ未満の緩衝層を備える。
【０００５】
本開示の別の実施の形態によれば、光学系構成部品を形成する方法は、１種類以上のフッ化物を含み、熱損傷閾値を有するガラス基体を提供する工程、そのガラス基体上に第１のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって光学コーティングの第１の層の第１の部分を蒸着する工程、その第１の部分上に、第１のプラズマバイアス電圧より大きい第２のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって光学コーティングの第１の層の第２の部分を蒸着する工程、およびその第１の層上に光学コーティングの第２の層を蒸着する工程を有してなる。
【０００６】
本開示のさらに別の実施の形態によれば、光学コーティングを形成する方法は、ガラス基体を提供する工程、第１のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によってその基体上に緩衝層を蒸着する工程、および第２のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によってその緩衝層上に光学コーティングの少なくとも１つの層を蒸着する工程を有してなる。その第２のプラズマバイアス電圧は第１のプラズマバイアス電圧より大きい。
【０００７】
追加の特徴と利点は、以下の詳細な説明に述べられており、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む実施の形態をここに記載されたように実施することによって認識されるであろう。
【０００８】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、例示に過ぎず、請求項の性質と特徴を理解するための概要または骨子を提供する目的であることが理解されよう。添付図面は、さらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、１つ以上の実施の形態を示しており、説明と共に、様々な実施の形態の原理および動作を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本開示の１つの実施の形態によるその層を示す光学系構成部品の拡大断面図
【図１Ｂ】本開示の別の実施の形態による光学系構成部品の拡大断面図
【図２】本開示のさらに別の実施の形態による光学系構成部品の拡大断面図
【図３Ａ】本開示の態様により製造された光学系構成部品の透過率を示すグラフ
【図３Ｂ】本開示の態様により製造された光学系構成部品の透過率を示すグラフ
【図４Ａ】本開示の態様により製造された光学系構成部品の反射率を示すグラフ
【図４Ｂ】本開示の態様により製造された光学系構成部品の反射率を示すグラフ
【図５Ａ】本開示の態様により製造された光学系構成部品の反射率を示すグラフ
【図５Ｂ】本開示の態様により製造された光学系構成部品の反射率を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで、その実施例が添付図面に示されている、現在好ましい実施の形態を詳しく参照する。できるときはいつでも、同じまたは同様の部品を称するために、図面に亘り同じ参照番号が使用される。
【００１１】
ここでの説明目的のために、「上側」、「下側」、「右」、「左」、「後方」、「前方」、「垂直」、「水平」という用語、およびそれらの派生語は、特に明記のない限り、図１に向けられたような本開示に関連するものとする。しかしながら、光学系構成部品１０は、それとは反対であると明白に述べられている場合を除いて、様々な他の方向をとってもよいことを理解すべきである。また、添付図面に示され、以下の明細書に記載された特定のデバイスおよびプロセスは、付随の特許請求の範囲に定義された本発明の概念の例示の実施の形態に過ぎないことも理解すべきである。それゆえ、ここに開示された実施の形態に関連する特定の寸法および他の物理的特徴は、請求項が別のやり方で明白に述べていない限り、限定的であると考えるべきではない。
【００１２】
図１Ａ〜５Ｂには、電磁放射線を透過させるように構成された基体１４、誘電材料の交互に重なった層を有する光学コーティング１８、および基体１４と光学コーティング１８との間でその基体上に配置された緩衝層２２を備えた光学系構成部品１０が示されている。
【００１３】
ここで図１Ａを参照すると、光学系構成部品１０は、レンズ（例えば、凸面および／または凹面）、プリズム、光ファイバ端、ビームスプリッタ、またはその中を可視および非可視両方の電磁放射線（例えば、光）を透過させるように構成された他の物体であってよい。光学系構成部品１０は、その上に光学コーティング１８が配置された基体１４を備える。基体１４は、電磁放射線（例えば、可視光および非可視光）を光学系構成部品１０に透過させるのに十分に半透明である、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、または高分子材料であってよい。様々な実施の形態において、基体１４は、特定の環境条件下で光学的劣化を受けやすいガラスから実質的になる。例えば、そのガラスは、「着色可能である」、すなわち光学系構成部品１０の光学性能（例えば、光透過率または光の整形）の低下をもたらすことがある特定の条件下での環境との化学反応を受けることがある。例えば、光学性能の低下により、ある帯域または波長の光（例えば、短波長の青色光）の透過率が減少することがある。着色可能なガラスは、基体１４のガラス内に存在する化学成分のために、化学反応を受けることがある。例示の実施の形態において、着色性に寄与する化学成分は、ＳｒＦ2、ＢａＦ2、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＫＦ、ＮａＦ、および他のフッ化物などのフッ化物であることがある。そのフッ化物は、約０．１質量％と約７０質量％の間、または約１．０質量％と約４０質量％の間で着色可能なガラス中に存在することがある。そのようなガラスは、温度損傷閾値、すなわち、高温からの損傷を経験する点を有することがある。その温度損傷閾値は、約７００℃未満、約６００℃未満、約５００℃未満、または約４００℃未満であることがある。その着色可能なガラスの低い溶融温度も、基体１４の光学性能の低下に寄与することがある。着色可能なガラスの化学成分、並びにその低い溶融温度により、基体１４に施されることがある光学コーティング１８の施用のタイプまたは様式が制限されることがある。
【００１４】
再び図１Ａを参照すると、光学系構成部品１０は光学コーティング１８を備えることがある。光学コーティング１８は、光学系構成部品１０に特定の、または多数の効果を与えるように構成された様々なコーティングであってよい。例えば、光学コーティング１８は、スペクトルフィルタコーティング（例えば、バンドパスフィルタおよび／またはエッジパスフィルタ）、ビームスプリッタコーティング（例えば、二色性フィルタ）、高反射性コーティング（例えば、金または銀を使用した金属化）、および／または反射防止コーティング（例えば、スペクトルおよび入射角の両方）であってよい。様々な実施の形態において、光学コーティング１８は、第１の誘電体層１８Ａおよび第２の誘電体層１８Ｂを含む反射防止コーティングである。第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂは、誘電体スタック構造で配列されている。１つの誘電体スタックについて示されているが、光学コーティング１８は、第１または第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂの２つ以上のスタックを有してもよいことを理解すべきである。光学コーティング１８は、２と１０の間の層（例えば、第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂ）を含むことがある。第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂは、交互の様式で配置されており、誘電材料から作られている。例示の誘電材料としては、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＮｂＯ5、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2、およびそれらの組合せが挙げられる。いくつかの実施の形態において、各層１８Ａ、１８Ｂは、単一誘電材料であることがある。特定の実施の形態において、第１の誘電体層１８ＡはＳｉＯ2であることがあり、第２の誘電体層１８ＢはＴａ2Ｏ5であることがある。第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂの厚さの各々は、約５ｎｍと約５００ｎｍとの間であってよい。いくつかの実施の形態において、第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂの厚さは、互いと異なってよく、必要に応じて、光学コーティング１８の厚さに亘り変動してもよい。いくつかの実施の形態において、交互の第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂに使用するための誘電材料の選択は、光学系構成部品１０の反射性を増減させるために、材料の屈折率に基づくことがある。例えば、高屈折率材料（例えば、Ｔａ2Ｏ5、ＮｂＯ5、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2）が第１の誘電体層１８Ａに含まれることがあり、低屈折率材料（例えば、ＳｉＯ2）が第２の誘電体層１８Ｂに含まれることがある。様々な実施の形態において、高屈折率材料の屈折率は、約１．８超、約１．９超、約２．０超、または約２．１超であることがある。様々な実施の形態において、低屈折率材料の屈折率は、約１．６未満、約１．５未満、または約１．４未満であることがある。いくつかの実施の形態において、最上層（例えば、第１または第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂ）は高屈折率材料（例えば、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2）から作られる。それに加え、またはそれに代えて、最上層は、他の層（例えば、第１または第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂ）より薄くても（例えば、電磁放射線の波長の厚さの半分または四分の一が光学系構成部品１０を通過させられる）厚くてもよい。
【００１５】
様々な実施の形態において、緩衝層２２は、基体１４と光学コーティング１８との間の基体１４の上部に配置されている。緩衝層２２は、低屈折率材料を含むことがある。例えば、その緩衝層はＳｉＯ2を含むことがある。その緩衝層の厚さは、約１ｎｍと約２０ｎｍの間、または約５ｎｍと約１５ｎｍの間であることがある。特別な実施の形態において、緩衝層２２の厚さは、約７ｎｍ、約８ｎｍ、約９ｎｍ、約１０ｎｍ、約１１ｎｍ、または約１２ｎｍであることがある。
【００１６】
光学コーティング１８および緩衝層２２は、プラズマ反応器を使用したプラズマ化学気相成長法によって基体１４に施されることがある。このプラズマ蒸着中、基体１４はプラズマ反応器の真空槽内に置かれる。基体１４は、その基体１４が後でそこから切断されるより大きい加工物の一部であっても、または基体１４だけが真空槽内に置かれてもよい。次に、その真空槽は、約７６０トル（約１０１ｋＰａ）と約１０-12トル（約１．３３×１０-10Ｐａ）の間、または約２５トル（約３．３３ｋＰａ）と約１０-9トル（約１．３３×１０-7Ｐａ）の間の圧力まで減圧される。光学コーティング１８および／または緩衝層２２を製造するために使用されるコーティング材料（例えば、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2、ＳｉＯ2）がプラズマ反応器内に提供される。そのコーティング材料は気化され、プラズマ流に通される。そのプラズマ流は、イオン化率の高い気体または元素からなることがある。プラズマを形成するために使用される気体は、空気、希ガス（例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ）、酸素、窒素、イオン化ポテンシャルの低い気体、およびそれらの混合物であってよい。様々な実施の形態において、コーティング材料は、そのコーティング材料の蒸着に役立つように、プラズマ流と反応することがある。光学コーティング１８のプラズマ蒸着は、プラズマとコーティング材料の基体１４に向かう移動および光学コーティング１８の緻密化を促進するプラズマバイアス電圧で行われる。そのプラズマバイアス電圧は、約３０Ｖから約２４０Ｖに及ぶことがある。様々な実施の形態において、光学コーティング１８の施用は、異なるプラズマバイアス電圧で行われることがある。それに加え、またはそれに代えて、緩衝層２２は、光学コーティング１８の少なくとも一部のプラズマバイアス電圧と異なるプラズマバイアス電圧で施されることがある。光学コーティング１８および緩衝層２２のプラズマ蒸着は、約０．０１ｎｍ／ｓと約１０ｎｍ／ｓの間、または約０．１ｎｍ／ｓと約１．０ｎｍ／ｓの間の速度で行われることがある。その蒸着速度は、緩衝層２２および／または光学コーティング１８に亘り可変であってもよい、または蒸着速度は可変であってもよい。光学コーティング１８および緩衝層２２の表面粗さおよび相対充填密度は、プラズマバイアス電圧および／または蒸着速度に基づいて制御されることがある。例えば、緩衝層２２または光学コーティング１８の第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂの相対充填密度は、緩衝層２２の材料の嵩密度の約８０％超、約８５％超、約９０％超、約９５％超、またはほぼその嵩密度であることがある。
【００１７】
先に説明したように、環境からの損傷を受ける（例えば、着色可能なガラス、高分子）、または低い熱損傷閾値を有する基体１４を形成する材料は、光学コーティング１８および緩衝層２２のプラズマ蒸着中に生じる温度および条件のために、緩衝層２２および光学コーティング１８の蒸着中に損傷を受けることがある。したがって、緩衝層２２を光学コーティング１８よりも低いバイアス電圧で施すことが都合よいであろう。例えば、緩衝層は、約５０Ｖと約９０Ｖの間、または約５５Ｖから約８５Ｖのプラズマバイアス電圧で施されることがある。その後、光学コーティング１８が、約１００Ｖと約１３０Ｖの間、または約１１０Ｖと約１２０Ｖの間の電圧で施されることがある。典型的に、より低いプラズマバイアス電圧は非理想的である。何故ならば、それにより、緩衝層２２および光学コーティング１８の充填密度が低下することがあり、これにより、光学系構成部品１０の光学的性質（例えば、屈折率）の変化がもたらされるかもしれないからである。しかしながら、緩衝層２２を施すためにより低いプラズマバイアス電圧を使用すると、基体１４に対する損傷が減少するかなくなることがあり、その損傷は、そうでなければ、光学系構成部品１０の光学性能を低下させるであろう。その上、光学コーティング１８の前に緩衝層２２を施すことによって、緩衝層２２は、光学コーティング１８がより高いプラズマバイアス電圧で施され、それによって、光学コーティング１８の充填密度を大きくし、全体的に性能を高めるように、基体１４を損傷させかねない高いプラズマエネルギーから基体１４を遮蔽する。
【００１８】
光学コーティング１８と基体１４との間に緩衝層２２を使用すると、いくつかの利点を実現できるであろう。理想的なプラズマバイアス電圧で蒸着された光学コーティング１８の厚さに対する、非理想的なプラズマバイアス電圧で蒸着された緩衝層２２の薄さは、光学系構成部品１０を通る電磁放射線の低い（例えば、約１．０％未満、約０．５％未満、約０．４％未満、約０．３％未満、約０．２％未満、そして約０．１％未満）透過率損失をもたらすであろう。その透過率損失は、約１５０ｎｍから約１０００ｎｍの波長の間、または約４００ｎｍと約８００ｎｍの間であろう。その上、緩衝層２２の施用は、基体１４に対する光学コーティング１８の接着に役立つであろう。
【００１９】
ここで図１Ｂを参照すると、緩衝層２２を含まないが、そうではなく、基体１４に対する損傷を防ぐために光学コーティング１８の層（例えば、第１または第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂ）を利用した光学系構成部品１０の別の実施の形態が示されている。図示された実施の形態において、第１の誘電体層１８Ａは、２つの構成要素、すなわち障壁層３０（例えば、第１の部分）および標準層３４（例えば、第２の部分）に分割されている。標準層３４は、標準的なプラズマ蒸着条件（すなわち、第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂと同じ条件）下で蒸着された誘電材料から作られることがある。障壁層３０は基体１４の上に配置されており、標準層３４は障壁層３０と第２の誘電体層１８Ｂとの間に配置されている。障壁層３０および標準層３４は同じ誘電材料（例えば、Ｔａ2Ｏ5、ＮｂＯ5、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2、ＳｉＯ2、およびそれらの混合物）からなることがある。障壁層３０および標準層３４の誘電材料は、高い屈折率または低い屈折率を有してもよい。障壁層３０の厚さは、約１ｎｍと約２０ｎｍの間、または約５ｎｍと約１０ｎｍの間であることがある。標準層３４の厚さは、約３０ｎｍと約５０ｎｍの間であることがある。いくつかの実施の形態において、障壁層３０および標準層３４の全厚は、他の第１の誘電体層１８Ａと同じであっても、異なってもよい。
【００２０】
緩衝層２２の場合と同様に、障壁層３０は、約５０Ｖと約９０Ｖの間、または約５５Ｖから約８５Ｖのプラズマバイアス電圧で基体１４に施されることがある。障壁層３０の蒸着後、標準層３４は、約１００Ｖと約１３０Ｖの間、または約１１０Ｖと約１２０Ｖの間の電圧で障壁層３０に蒸着されることがある。緩衝層２２が光学コーティング１８の施用中に基体１４を潜在的に損傷性のプラズマから遮蔽するように、障壁層３０は、標準層３４および光学コーティング１８の続く層（例えば、第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂ）の蒸着中に、基体１４を潜在的に損傷性のプラズマから遮蔽する。特別な例において、標準層３４は、第１と第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂと同じプラズマバイアス電圧で施されることがあり、障壁層３０および標準層３４の総厚がほぼ第１または第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂのものであるほど十分に大きい厚さを有することがある。
【００２１】
障壁層３０および標準層３４を使用すると、いくつかの利点を実現できるであろう。緩衝層２２の使用に関するように、理想的なプラズマバイアス電圧で蒸着された光学コーティング１８の厚さに対する、非理想的なプラズマバイアス電圧で蒸着された障壁層３０の薄さは、光学系構成部品１０を通る電磁放射線の低い（例えば、約１．０％未満、約０．５％未満、約０．４％未満、約０．３％未満、約０．２％未満、そして約０．１％未満）透過率損失をもたらすであろう。その上、第１または第２の誘電体層１８Ａ、１８Ｂの一方の一部を利用することによって、プラズマ蒸着過程は、中断する必要がないように、障壁層３０と標準層３４との間で連続的であろう。このことは、光学コーティング１８の層（例えば、第１の誘電体層１８Ａ、第２の誘電体層１８Ｂ、標準層３４、および障壁層３０）間の界面で生じる粒子汚染の機会を減少させるであろうから、都合よいであろう。
【００２２】
ここで図２に図示された実施の形態を参照すると、光学系構成部品１０がレンズであることがある。そのような実施の形態において、光学コーティング１８の層（例えば、第１の誘電体層１８Ａ、第２の誘電体層１８Ｂ、標準層３４、および障壁層３０）は、基体１４の長さに亘り厚さが変動することがある。１つの実施の形態において、光学コーティング１８および／または障壁層は、基体１４の中央部分に向かって厚くなり、基体１４のエッジに向かって薄くなることがある。代わりの実施の形態において、光学コーティング１８および／または障壁層は、基体１４の中央部分に向かって薄くなり、基体１４のエッジに向かって厚くなることがある。
【実施例】
【００２３】
図３Ａ〜５Ｂは、本開示の様々な態様により製造された光学系構成部品１０の特定の例についての反射率または透過率データを示すグラフである。
【００２４】
図３Ａは、フッ化物を含有する３．４ｍｍ厚のガラス試料（例えば、部品１０）に関する計算値および実際の透過率値を示す。その試料の両側に、緩衝層２２または障壁層３０を持たずに、１００秒間に亘り１１０Ｖのプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着により蒸着された反射防止膜（例えば、光学コーティング１８）が被覆されている。グラフから分かるように、その試料は、３７５ｎｍと７００ｎｍの間の波長に亘り約１％から約２．５％の透過率損失（計算透過率から試料の透過率を引いたもの）を有する。
【００２５】
ここで図３Ｂを参照すると、フッ化物を含有する３．４ｍｍ厚のガラス試料（例えば、基体１４）に関する計算値および実際の透過率値が示されている。試料は、１００秒間に亘り５５Ｖのプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着を経た。グラフから分かるように、試料の透過率と計算値との間に感知され得る差はなく、プラズマ蒸着は、試料のガラスを損傷しないほど十分に低いプラズマバイアス電圧で行われたことを示す。言い換えると、プラズマ蒸着は、試料の熱損傷閾値を超えない条件下で行われた。
【００２６】
ここで図４ＡおよびＢを参照すると、試料と反射防止コーティングとの間に１０ｎｍのＳｉＯ2緩衝層が配置されたものと配置されていないものの両方の、フッ化物を含有するガラス試料の異なる組成物が示されている。グラフから分かるように、ＳｉＯ2層（例えば、緩衝層２２）を加えると、ＳｉＯ2層のない試料と比べて、試料の反射率がわずかに影響を受ける。これらの結果は、ＳｉＯ2層（例えば、緩衝層２２）は、試料（例えば、基体１４）または膜（例えば、光学コーティング１８）の反射率に非常に不利な結果を与えずに、導入できることを示す。
【００２７】
ここで図５Ａおよび５Ｂを参照すると、本開示の実施の形態により施された反射防止膜を有する、フッ化物を含有するガラス試料が示されている。そのグラフは、反射防止膜の第１の層が２つの部分を形成する（例えば、障壁層３０および標準層３４の形成）ために２つの異なる様式で施された場合の試料の反射率を示している。先に開示されたように、第１の部分（例えば、障壁層３０）を堆積させる非最適なプラズマバイアス電圧は、第１の部分の材料の屈折率の減少をもたらすことがある。図５ＡおよびＢに見られるように、９ｎｍの第１の部分は、ガラス試料の屈折率と一致しない屈折率を有する。しかしながら、先に説明され、図５ＡおよびＢに示されるように、第１の部分のより低い屈折率は、第１の部分の厚さを増加させる（すなわち、この場合、約９ｎｍから約１１ｎｍに）ことによって、屈折率を増加させるように補正できる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１を参照すると、様々なプラズマ蒸着条件下でのＴａ2Ｏ5単層の性質の纏めが示されている。Ｖｂ（Ｖ）は使用したプラズマバイアス電圧を表し、ｎは５５０ｎｍの光波長でのＴａ2Ｏ5の屈折率を表し、ＲＭＳは蒸着後のＴａ2Ｏ5の表面粗さを表し、ＲＰＤは蒸着後のＴａ2Ｏ5の充填密度を表す。表１から分かるように、プラズマ電圧が増加すると、屈折率が増加し、表面粗さが減少し、蒸着されるときのＴａ2Ｏ5の充填密度が増加し、それら全ては、一般に、コーティングまたは膜において良好な品質であると考えられる。
【００３０】
ここに開示された実施の形態を説明目的で述べてきたが、先の記載は、本開示の範囲または付随の特許請求の範囲に対する制限であると考えるべきではない。請求項の精神または範囲から逸脱せずに、様々な改変および変更を行えることが、当業者に明白であろう。
【００３１】
記載された本発明と他の構成部品の構造は、どの特定の材料にも制限されないことが当業者に理解されよう。ここに開示された発明の他の例示の実施の形態は、特に明記のない限り、多種多様の材料から形成されることがある。本明細書および付随の特許請求の範囲において、名詞は、特に明記のない限り、複数の対象も指す。
【００３２】
値の範囲が与えられている場合、特に明記のない限り、その範囲の上限と下限の間において、各媒介値は、下限の単位の十分の一まで、およびその規定の範囲内のどの他の規定の値または介在値も、本発明に包含されることが理解されよう。これらのより小さい範囲の上限と下限は、独立して、より小さい範囲に含まれることがあり、本発明に包含され、規定の範囲のどの特定の排除制限にもさらされる。その規定の範囲が限度の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限度のいずれかまたは両方を排除する範囲も本発明に含まれる。
【００３３】
本開示の目的のために、「結合された」（結合、結合する、結合されたなどの形態の全て）という用語は、概して、２つの構成部品の互いに対する直接的または間接的な接合（電気的または機械的）を意味する。そのような接合は、実質的に静止していても、実質的に可動性であってもよい。そのような接合は、２つの構成部品により達成され（電気的または機械的）、任意の追加の中間部品が、互いとのまたは２つの構成部品との単体として一体成形されることがある。そのような接合は、特に明記のない限り、実質的に永久的であるか、または実質的に取り外せるまたは開放可能であってもよい。請求項の精神または範囲から逸脱せずに、様々な改変および変更が行えることが当業者に明白であろう。
【００３４】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００３５】
実施形態１
光学系構成部品において、
着色可能なガラス基体、
第１と第２の誘電材料の交互に重なった層を含む光学コーティング、および
前記着色可能なガラス基体と前記光学コーティングとの間で該基体上に配置された緩衝層であって、第３の誘電材料から作られ、厚さが約２０ｎｍ未満の緩衝層、
を備えた光学系構成部品。
【００３６】
実施形態２
前記着色可能なガラス基体が少なくとも１種類のフッ化物を含み、前記光学系構成部品が光学レンズとして構成されている、実施形態１に記載の光学系構成部品。
【００３７】
実施形態３
前記緩衝層がＳｉＯ2から作られ、該緩衝層の厚さが約５ｎｍと約１５ｎｍの間である、実施形態１に記載の光学系構成部品。
【００３８】
実施形態４
前記緩衝層および前記光学コーティングを有する前記着色可能なガラス基体が、約４００ｎｍから約９００ｎｍの電磁波長に亘り約０．２％未満の電磁放射線の透過率損失を有する、実施形態３に記載の光学系構成部品。
【００３９】
実施形態５
前記光学コーティングが、ＳｉＯ2と、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、およびＨｆＯ2の少なくとも１つとの交互に重なった層を含む、実施形態１に記載の光学系構成部品。
【００４０】
実施形態６
前記ガラス基板の溶融温度が約５００℃未満である、実施形態１に記載の光学系構成部品。
【００４１】
実施形態７
光学系構成部品を形成する方法において、
１種類以上のフッ化物を含み、熱損傷閾値を有するガラス基体を提供する工程、
前記ガラス基体上に第１のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって光学コーティングの第１の層の第１の部分を蒸着する工程、
前記第１の部分上に、前記第１のプラズマバイアス電圧より大きい第２のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって前記光学コーティングの前記第１の層の第２の部分を蒸着する工程、および
前記第１の層上に前記光学コーティングの第２の層を蒸着する工程、
を有してなる方法。
【００４２】
実施形態８
前記ガラス基体の熱損傷閾値が約５００℃未満である、実施形態７に記載の方法。
【００４３】
実施形態９
前記第１のプラズマバイアス電圧が約５０Ｖと約９０Ｖの間である、実施形態８に記載の方法。
【００４４】
実施形態１０
前記第１の層が、約２．０超の屈折率を有する材料から作られている、実施形態７に記載の方法。
【００４５】
実施形態１１
前記第１の部分の厚さが約５ｎｍと約１０ｎｍの間であり、前記第１の層の全厚が約２０ｎｍ超である、実施形態７に記載の方法。
【００４６】
実施形態１２
前記第１の層の前記第１の部分と第２の部分が同じ誘電材料から作られている、実施形態１１に記載の方法。
【００４７】
実施形態１３
前記光学コーティングが交互に重なった誘電材料の層を含み、前記第１の層がＴａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、およびＨｆＯ2の少なくとも１つから作られ、前記第２の層がＳｉＯ2から作られている、実施形態７に記載の方法。
【００４８】
実施形態１４
前記光学コーティングを有する前記ガラス基体が、約３５０ｎｍから約８００ｎｍの電磁波長に亘り約０．１％未満の電磁放射線の透過率損失を有する、実施形態７に記載の方法。
【００４９】
実施形態１５
光学コーティングを形成する方法において、
ガラス基体を提供する工程、
第１のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって前記基体上に緩衝層を蒸着する工程、および
第２のプラズマバイアス電圧でプラズマ蒸着によって前記緩衝層上に光学コーティングの少なくとも１つの層を蒸着する工程、
を有してなり、
前記第２のプラズマバイアス電圧は前記第１のプラズマバイアス電圧より大きいものである方法。
【００５０】
実施形態１６
前記第１のプラズマバイアス電圧が約５０Ｖから約９０Ｖに及び、前記第２のプラズマバイアス電圧が約１００Ｖから約１４０Ｖに及ぶ、実施形態１５に記載の方法。
【００５１】
実施形態１７
前記ガラス基体が少なくとも１種類のフッ化物を含む、実施形態１６に記載の方法。
【００５２】
実施形態１８
前記緩衝層の充填密度が約９４％超である、実施形態１７に記載の方法。
【００５３】
実施形態１９
前記緩衝層および前記光学コーティングの少なくとも一方が、前記ガラス基体に亘り不均一な厚さを有する、実施形態１８に記載の方法。
【００５４】
実施形態２０
前記緩衝層および前記光学コーティングの少なくとも１つの層が同じ材料から作られている、実施形態１９に記載の方法。
【符号の説明】
【００５５】
１０    光学系構成部品
１４    ガラス基体
１８    光学コーティング
１８Ａ、１８Ｂ    誘電体層
２２    緩衝層
３０    障壁層
３４    標準層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際調査報告】
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