(57)【要約】  光学部品（１０）は、基板（１）と、多層膜（７）とを備える。基板（１）は、ゲルマニウムからなる。多層膜（７）は、基板（１）に積層されている。多層膜（７）は、基板（１）側から、亜鉛化合物膜であるＺｎＳ膜（４）と、ゲルマニウム膜であるＧｅ膜（５）と、ダイヤモンド状炭素膜であるＤＬＣ膜（６）との順序で積層された少なくとも３層で構成される。光学部品（１０）は、酸化物を不使用とし、高い透過率で赤外光が透過することができる。
2020153046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲルマニウムからなる基板と、
前記基板側から、亜鉛化合物膜と、ゲルマニウム膜と、ダイヤモンド状炭素膜との順序で積層された少なくとも３層で構成される多層膜と、
を備えることを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記基板は、第一面および前記第一面とは逆側の第二面を有し、
前記多層膜は、前記第一面に設けら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】
前記多層膜は、さらに前記第二面に設けら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４】
前記第二面に設けられている反射防止膜を備え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】
前記ダイヤモンド状炭素膜が前記ゲルマニウム膜に接していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学部品。
【請求項６】
前記多層膜は、前記基板側から、第一の亜鉛化合物膜と、第一のゲルマニウム膜と、第二の亜鉛化合物膜と、第二のゲルマニウム膜と、ダイヤモンド状炭素膜との順序で積層された少なくとも５層で構成される多層膜であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の光学部品。
【請求項７】
前記亜鉛化合物膜の厚みは６００ｎｍから１０００ｎｍの範囲内、前記ゲルマニウム膜の厚みは１０ｎｍから７０ｎｍの範囲内、および、前記ダイヤモンド状炭素膜の厚みは５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の光学部品。
【請求項８】
前記第一の亜鉛化合物膜の厚みは８０ｎｍから７００ｎｍの範囲内、前記第一のゲルマニウム膜の厚みは４００ｎｍから１１００ｎｍの範囲内、前記第二の亜鉛化合物膜の厚みは６００ｎｍから１０００ｎｍの範囲内、前記第二のゲルマニウム膜の厚みは１０ｎｍから７０ｎｍの範囲内、および、前記ダイヤモンド状炭素膜の厚みは５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内で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９】
レーザ光を発生させるレーザ光源と、
前記レーザ光が透過する請求項１から８のいずれか１つに記載の光学部品と、
を備えることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項１０】
前記光学部品は、前記レーザ加工機の外部へ前記レーザ光が出射する出射端に設けられていることを特徴とする請求項９に記載のレーザ加工機。
【請求項１１】
前記レーザ光を集光する集光レンズの外周部と前記光学部品の外周部とを覆う被覆部品を備えることを特徴とする請求項９または１０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、および該光学部品を有するレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光の照射によって被加工物を加工するレーザ加工機には、集光レンズを含むレンズ系を保護するための光学部品である保護窓が設けられている。保護窓は、加工時に発生する粉塵またはスパッタからレンズ系を保護する。レーザ光源に二酸化炭素（ＣＯ２）レーザが使用されるレーザ加工機の場合、保護窓は、赤外光であるＣＯ２レーザ光について高い透過率を有することが求められる。また、保護窓は、保護窓に付着した異物が拭き取られる際に傷が付くことを抑制し得る耐摩耗性、およびレーザ加工時に充満するガスによる腐食を生じない耐腐食性といった耐環境性を有することが求められる。【０００３】
特許文献１には、硫化亜鉛（ＺｎＳ）製の基板を有し、基板面から順に、第一の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）膜、フッ化イットリウム（ＹＦ３）膜、第二のＹ２Ｏ３膜、ゲルマニウム（Ｇｅ）膜およびダイヤモンド状炭素（Diamond  Like  Carbon：ＤＬＣ）膜が積層されている光学部品が開示されている。特許文献１の光学部品は、光学部品の表層にＤＬＣ膜が設けられることによって、高い耐環境性を備えている。また、特許文献１の光学部品では、第一のＹ２Ｏ３膜と第二のＹ２Ｏ３膜とでＹＦ３膜を挟み込むことによって、基板とＹＦ３膜とＤＬＣ膜との密着性が確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６８２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の光学部品では、酸化物である２つのＹ２Ｏ３膜における赤外光の吸収によって、赤外光の透過率が低下するという問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、酸化物を不使用とし、高い透過率で赤外光が透過することができる光学部品を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光学部品は、ゲルマニウムからなる基板と、多層膜とを備える。多層膜は、基板側から、亜鉛化合物膜と、ゲルマニウム膜と、ダイヤモンド状炭素膜との順序で積層された少なくとも３層で構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光学部品は、酸化物を不使用とし、高い透過率で赤外光が透過することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる光学部品の構成を示す断面図
【図２】実施の形態１にかかる光学部品の他の構成を示す断面図
【図３】実施の形態１にかかる光学部品における透過率の波長依存性の例を示す図
【図４】実施の形態１の比較例の光学部品における透過率の波長依存性を示す図
【図５】本発明の実施の形態２にかかる光学部品の構成を示す断面図
【図６】実施の形態２にかかる光学部品における透過率の波長依存性の例を示す図
【図７】本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工機の概略構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工機の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかる光学部品およびレーザ加工機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。図面に示す各部の縮尺は実際の場合とは異なる場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光学部品の構成を示す断面図である。図１に示す光学部品１０は、ゲルマニウムからなる基板１と、基板１の主面である第一面２に設けられた多層膜７と、基板１のうち第一面２とは逆側の第二面３に設けられた多層膜７とを有する。なお、ゲルマニウムからなる基板１とは、少量の不純物を含有するゲルマニウム基板が含まれるものとする。主面は、基板１のうち光が出射する側の面とする。各多層膜７は、亜鉛化合物膜であるＺｎＳ膜４と、Ｇｅ膜５と、ＤＬＣ膜６との３つの膜を有する。Ｇｅ膜５は、ＺｎＳ膜４およびＤＬＣ膜６の間に設けられている。
【００１２】
第一面２に設けられている多層膜７は、第一面２側から、ＺｎＳ膜４と、Ｇｅ膜５と、ＤＬＣ膜６との順序で積層された３層で構成される。ＤＬＣ膜６は、基板１のうち第一面２が向けられた側における光学部品１０の外表面を構成する。
【００１３】
第二面３に設けられている多層膜７は、第二面３側から、ＺｎＳ膜４と、Ｇｅ膜５と、ＤＬＣ膜６との順序で積層された３層で構成される。ＤＬＣ膜６は、基板１のうち第二面３が向けられた側における光学部品１０の外表面を構成する。
【００１４】
ＤＬＣ膜６は、ＤＬＣが高い硬度を有する物質であることから、高い耐摩耗性を発揮することができる。また、ＤＬＣ膜６は、ＤＬＣが高い安定性を有しており他の物質との反応性が低い物質であることから、高い耐腐食性を発揮することができる。ＤＬＣ膜６は、他の物質との反応性が低いことで、粉塵などの異物の付着力を弱めることができる。光学部品１０は、外表面に付着する異物を容易に取り除くことが可能となる。光学部品１０は、耐環境性に優れたＤＬＣ膜６が外表面に設けられることによって、高い耐環境性を得ることができる。光学部品１０は、劣化の抑制によって長期の使用が可能となる。
【００１５】
光学部品１０は、ＤＬＣ膜６との密着性に優れたＧｅ膜５をＤＬＣ膜６に接触させることによって、基板１と多層膜７との密着性を確保することができる。光学部品１０は、ＤＬＣ膜６の圧縮応力に起因するＤＬＣ膜６の剥離を抑制させることができる。
【００１６】
Ｇｅ膜５は、ＺｎＳ膜４との密着性にも優れている。光学部品１０は、Ｇｅ膜５をＺｎＳ膜４に接触させることによって、基板１と多層膜７との密着性を確保することができる。なお、光学部品１０は、ＺｎＳ膜４に代えて、ＺｎＳ膜４以外の亜鉛化合物膜を有しても良い。光学部品１０は、ＺｎＳ膜４以外の亜鉛化合物膜であるセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）膜を有しても良い。ＺｎＳｅ膜が設けられる場合も、Ｇｅ膜５とＺｎＳｅ膜との優れた密着性によって、光学部品１０は、基板１と多層膜７との密着性を確保することができる。亜鉛化合物膜は、光学部品１０の光学性能に影響が出なければ、Ｚｎ、ＳおよびＳｅ以外の元素がドープされたものであっても良い。
【００１７】
Ｇｅは、赤外領域の光に対し高い透過率を持つ。光学部品１０は、Ｇｅ製の基板１を有することにより、高い透過率で赤外光を透過させることができる。また、Ｇｅ製の基板１は、ＺｎＳ製の基板と比べて高い熱伝導率を有する。
【００１８】
光学部品１０がレーザ加工機の保護窓に使用される場合において、レーザ加工機によるレーザ加工が連続的に行われた場合に、基板１の熱伝導率が低いほど光学部品１０において局所的な温度上昇が生じ易くなる。光学部品１０は、基板１の熱伝導率が低いほど、温度分布に起因する熱レンズ効果を生じ易くなる。熱レンズ効果による屈折率分布が光学部品１０に生じることによって、レーザ加工機は、高精度な加工が困難となる。光学部品１０は、高い熱伝導率を有するＧｅ製の基板１を有することによって、熱レンズ効果の抑制が可能となる。これにより、光学部品１０を有するレーザ加工機は、光学部品１０における屈折率分布の発生を抑制することができ、高い加工精度での加工が可能となる。基板１は、光学部品１０の光学性能、またはレーザ加工機の機械特性に影響が出なければ、Ｇｅ以外の元素がドープされたものであっても良い。多層膜７を構成する各層についても、光学部品１０の光学性能、またはレーザ加工機の機械特性に影響が出なければ、層をなす結晶である元素以外の元素がドープされたものであっても良い。
【００１９】
基板１の形状は、任意の形状とすることができる。レーザ加工機の保護窓である光学部品１０の場合、基板１の形状は、レーザ加工機の加工エリアの観点から、直径が８０ｍｍから１２０ｍｍの円板形状が適している。また、基板１の厚みは、膜応力の観点から、２ｍｍから１０ｍｍが適している。
【００２０】
多層膜７を形成する方法は、基板１にＺｎＳ膜４とＧｅ膜５とＤＬＣ膜６とを形成可能であれば良く、種別を問わないものとする。多層膜７の形成には、真空蒸着法およびスパッタリング法といった物理蒸着（Physical  Vapor  Deposition：ＰＶＤ）、ならびにプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法といった化学蒸着などの、一般的に知られた成膜方法を使用することができる。
【００２１】
多層膜７において、ＺｎＳ膜４の厚みは６００ｎｍから１０００ｎｍの範囲内、Ｇｅ膜５の厚みは１０ｎｍから７０ｎｍの範囲内、ＤＬＣ膜６の厚みは５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内とする。これにより、光学部品１０は、光の干渉による効果を活用して、高い透過率で赤外光を透過させることができる。光学部品１０は、Ｇｅ製の基板１と、上記の範囲で各層の厚みが設定された多層膜７とを備えることによって、９μｍから１１μｍの波長を有するＣＯ２レーザ光に対して９７％以上の透過率を実現することができる。これにより、光学部品１０は、レーザ加工機の保護窓に必要な光学特性を満足することができる。
【００２２】
光学部品１０は、光学部品１０の光学性能、またはレーザ加工機の機械特性に影響が出なければ、図１に示す各層以外の層が設けられていても良い。また、光学部品１０は、第一面２と第二面３とのうち第一面２に多層膜７が設けられていれば良く、第二面３には多層膜７に代えて多層膜７以外の膜が設けられても良い。
【００２３】
図２は、実施の形態１にかかる光学部品の他の構成を示す断面図である。図２に示す光学部品１１は、基板１の第二面３に設けられている反射防止膜８を備える。反射防止膜８は、第二面３から順に、ＹＦ３膜、Ｇｅ膜およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）膜が積層されて構成されている。図２では、反射防止膜８を構成する各層の図示を省略している。ただし、反射防止膜８の構成は、本変形例に限定されず、反射防止機能を有するものであれば良い。
【００２４】
光学部品１１は、基板１のうち光が入射する側の面である第二面３に反射防止膜８が設けられることによって、光学部品１１へ入射する光の反射を抑制可能とする。光学部品１１がレーザ加工機の保護窓に使用される場合は、光学部品１１のうち被加工物へ向けられる側の外表面にＤＬＣ膜６が設けられることによって、光学部品１１は、レーザ加工時の環境に耐え得る高い耐環境性を発揮することができる。
【００２５】
反射防止膜８を形成する方法は、反射防止膜８の各層を基板１に形成可能であれば良く、種別を問わないものとする。反射防止膜８の形成には、真空蒸着法およびスパッタリング法といった物理蒸着、ならびにプラズマＣＶＤ法といった化学蒸着などの、一般的に知られた成膜方法を使用することができる。
【００２６】
次に、実施の形態１の具体例である実施例１について説明する。実施例１の光学部品は、第一面２に設けられている多層膜７と、第二面３に設けられている反射防止膜８とを有する光学部品１１とする。反射防止膜８は、９．３μｍの波長を有するＣＯ２レーザ光に対して９９．５％以上の透過率を有する。
【００２７】
実施例１の反射防止膜８において、ＭｇＦ２膜の厚みは２００ｎｍ、Ｇｅ膜の厚みは１３０ｎｍ、ＹＦ３膜の厚みは６５０ｎｍとする。多層膜７において、ＺｎＳ膜４の厚みは８００ｎｍ、Ｇｅ膜５の厚みは３０ｎｍ、ＤＬＣ膜６の厚みは２００ｎｍとする。ＺｎＳ膜４、Ｇｅ膜５および反射防止膜８は、真空蒸着法を使用して形成されたものとする。ＤＬＣ膜６は、スパッタリング法を使用して形成されたものとする。基板１の形状は、直径が９０ｍｍ、厚みが５ｍｍの円板形状とする。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。
【００２８】
図３は、実施の形態１にかかる光学部品における透過率の波長依存性の例を示す図である。図３には、実施例１の光学部品１１の波長依存性を示している。図３に示すグラフの縦軸は透過率、横軸は光の波長を表している。図３に示す波長依存性によると、９．３μｍの波長について９７．６％の透過率が実現されている。レーザ加工機の保護窓は９７％以上の透過率が好ましいとされることから、光学部品１１は、レーザ加工機の保護窓に必要な光学特性を満足している。
【００２９】
ここで、実施例１の比較例について説明する。比較例の光学部品は、ＺｎＳ製の基板と２つのＹ２Ｏ３膜とを有する光学部品とする。ＺｎＳ製の基板の主面には、主面から順に、第一のＹ２Ｏ３膜、ＹＦ３膜、第二のＹ２Ｏ３膜、Ｇｅ膜およびＤＬＣ膜が積層されている。第一のＹ２Ｏ３膜の厚みは３０ｎｍ、ＹＦ３膜の厚みは６００ｎｍ、第二のＹ２Ｏ３膜の厚みは３０ｎｍ、Ｇｅ膜の厚みは３０ｎｍ、ＤＬＣ膜の厚みは２００ｎｍとする。ＺｎＳ製の基板の厚みは５ｍｍとする。ＺｎＳ製の基板のうち主面とは逆側の面には、当該面から順に、Ｙ２Ｏ３膜、ＹＦ３膜およびＭｇＦ２膜が積層されている。Ｙ２Ｏ３膜の厚みは８０ｎｍ、ＹＦ３膜の厚みは１３００ｎｍ、ＭｇＦ２膜の厚みは４００ｎｍとする。なお、比較例の光学部品の構成については、図示を省略する。
【００３０】
図４は、実施の形態１の比較例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４に示すグラフの縦軸は透過率、横軸は光の波長を表している。図４に示す波長依存性は、薄膜計算ソフトウェアの使用によって光学部品の光学解析を行った結果である。図３に示す波長依存性によると、９．３μｍの波長における透過率は９５％未満となっている。比較例の光学部品は、レーザ加工機の保護窓に必要な光学特性を満足していない。
【００３１】
実施例１の光学部品１１は、比較例の光学部品と比べて、高い透過率で赤外光を透過させることができることから、光の吸収による局所的な温度上昇を低減可能とする。実施例１の光学部品１１は、熱レンズ効果を生じにくくすることができる。レーザ加工機は、実施例１の光学部品１１が保護窓に使用されることによって、高精度な加工が可能となる。
【００３２】
実施の形態１によると、光学部品１０，１１は、基板１側から、ＺｎＳ膜４と、Ｇｅ膜５と、ＤＬＣ膜６との順序で積層された３層で構成される多層膜７を有することで、第一面２に２つのＹ２Ｏ３膜が積層される場合と比較して、赤外光の透過率を高くすることができる。これにより、光学部品１０，１１は、酸化物を不使用とし、高い透過率で赤外光が透過することができるという効果を奏する。
【００３３】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２にかかる光学部品の構成を示す断面図である。図５に示す光学部品１２の第一面２には、２つのＺｎＳ膜である第一のＺｎＳ膜４ａおよび第二のＺｎＳ膜４ｂと、２つのＧｅ膜である第一のＧｅ膜５ａおよび第二のＧｅ膜５ｂと、１つのＤＬＣ膜６との５つの膜を有する多層膜９が設けられている。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。
【００３４】
多層膜９は、第一面２側から、第一の亜鉛加工物膜である第一のＺｎＳ膜４ａと、第一のＧｅ膜５ａと、第二の亜鉛加工物膜である第二のＺｎＳ膜４ｂと、第二のＧｅ膜５ｂと、ＤＬＣ膜６との順序で積層された５層で構成される。第二面３には、反射防止膜８が設けられている。
【００３５】
多層膜９において、第一のＺｎＳ膜４ａの厚みは８０ｎｍから７００ｎｍの範囲内、第一のＧｅ膜５ａの厚みは４００ｎｍから１１００ｎｍの範囲内、第二のＺｎＳ膜４ｂの厚みは６００ｎｍから１０００ｎｍの範囲内、第二のＧｅ膜５ｂの厚みは１０ｎｍから７０ｎｍの範囲内、ＤＬＣ膜６の厚みは５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内とする。これにより、光学部品１２は、光の干渉による効果を活用して、高い透過率で赤外光を透過させることができる。光学部品１２は、Ｇｅ製の基板１と、上記の範囲で各層の厚みが設定された多層膜９とを備えることによって、９μｍから１１μｍの波長を有するＣＯ２レーザ光に対して９８％以上の透過率を実現することができる。これにより、光学部品１２は、レーザ加工機の保護窓に必要な光学特性を満足することができる。
【００３６】
さらに、光学部品１２は、第一のＺｎＳ膜４ａおよび第一のＧｅ膜５ａの組み合わせに第二のＺｎＳ膜４ｂおよび第二のＧｅ膜５ｂの組み合わせが積層されたことによって、特定の波長を持つ光についての透過率を向上させることができる。レーザ加工機では加工に使用されるレーザ光の波長が固定されていることから、光学部品１２は、レーザ加工機の保護窓に適用される場合に、加工に使用されるレーザ光について高い透過率を実現することができる。なお、第二面３には、反射防止膜８に代えて、実施の形態１の多層膜７または実施の形態２の多層膜９が設けられても良い。
【００３７】
次に、実施の形態２の具体例である実施例２について説明する。実施例２の光学部品１２は、第一面２に設けられている多層膜９と、第二面３に設けられている反射防止膜８とを有する。実施例２の多層膜９において、第一のＺｎＳ膜４ａの厚みは１１５ｎｍ、第一のＧｅ膜５ａの厚みは８３０ｎｍ、第二のＺｎＳ膜４ｂの厚みは８７５ｎｍ、第二のＧｅ膜５ｂの厚みは３０ｎｍ、ＤＬＣ膜６の厚みは１００ｎｍとする。第一のＺｎＳ膜４ａ、第二のＺｎＳ膜４ｂ、第一のＧｅ膜５ａ、第二のＧｅ膜５ｂおよび反射防止膜８は、真空蒸着法を使用して形成されたものとする。ＤＬＣ膜６は、スパッタリング法を使用して形成されたものとする。基板１の形状は、直径が９０ｍｍ、厚みが５ｍｍの円板形状とする。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。
【００３８】
図６は、実施の形態２にかかる光学部品における透過率の波長依存性の例を示す図である。図６には、実施例２の光学部品１２の波長依存性を示している。図６に示すグラフの縦軸は透過率、横軸は光の波長を表している。図６に示す波長依存性によると、９．３μｍの波長について９８％以上の透過率が実現されている。光学部品１２は、レーザ加工機の保護窓に必要な光学特性を満足している。
【００３９】
実施の形態２によると、光学部品１２は、基板１側から、第一のＺｎＳ膜４ａと、第一のＧｅ膜５ａと、第二のＺｎＳ膜４ｂと、第二のＧｅ膜５ｂと、ＤＬＣ膜６との順序で積層された５層で構成される多層膜９を有することで、第一面２に２つのＹ２Ｏ３膜が積層される場合と比較して、赤外光の透過率を高くすることができる。また、光学部品１２は、特定の波長を持つ光についての透過率を向上させることができる。これにより、光学部品１２は、酸化物を不使用とし、高い透過率で赤外光が透過することができるという効果を奏する。
【００４０】
実施の形態３．
実施の形態３では、光学部品を有するレーザ加工機について説明する。図７は、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工機の概略構成を示す図である。レーザ加工機２０は、被加工物２５へレーザ光２２を照射して、被加工物２５を加工する。
【００４１】
図７に示すレーザ加工機２０は、レーザ光２２を発生させるレーザ光源であるレーザ発振器２１と、レーザ光２２を伝搬するレンズ系と、レーザ光２２が透過する保護窓２４とを有する。レンズ系は、レーザ光２２を集光する集光レンズ２３を含む。図７では、レンズ系のうち集光レンズ２３以外のレンズの図示を省略している。
【００４２】
保護窓２４は、実施の形態１にかかる光学部品１０，１１または実施の形態２にかかる光学部品１２である。レーザ発振器２１は、ＣＯ２レーザである。レーザ加工機２０は、孔空け加工または切断加工といったレーザ加工を行う。ＣＯ２レーザは、高出力発振が可能であること、樹脂における吸収率が高いレーザ光を発振可能であるという特徴から、レーザ加工機２０は、プリント配線板への孔空け加工に適している。
【００４３】
保護窓２４は、レーザ加工機２０の外部へレーザ光２２が出射する出射端に設けられている。保護窓２４は、集光レンズ２３と被加工物２５との間に位置している。保護窓２４は、加工時において被加工物２５からおよそ１００ｍｍの位置にまで近接されることがある。このため、保護窓２４は、加工時に発生する粉塵またはスパッタが飛散する環境下にさらされることとなる。レーザ加工機２０において、保護窓２４は、基板１のうち第一面２側を被加工物２５へ向けて配置されており、保護窓２４のうち被加工物２５へ向けられる側の外表面にはＤＬＣ膜６が設けられている。保護窓２４は、被加工物２５へ向けられる側の外表面にＤＬＣ膜６が設けられていることによって、レーザ加工時の環境に耐え得る高い耐環境性を発揮することができる。
【００４４】
保護窓２４は、レーザ加工機２０を構成するすべての光学部品の中で被加工物２５に最も近い位置に配置されている。すなわち、被加工物２５と保護窓２４との間には、光学部品が存在しない。このため、保護窓２４は、熱レンズ効果に起因する屈折率分布が生じた場合に、新たな光学部品、あるいはレーザ光の出力のフィードバックのための機構の導入によって屈折率分布を補正することが困難である。保護窓２４は、実施の形態１または２の光学部品１０，１１，１２が使用されることによって、屈折率分布の補正のための要素が追加されることなく、保護窓２４に必要な光学特性を実現することができる。
【００４５】
レーザ加工機２０は、実施の形態１または２の光学部品１０，１１，１２が保護窓２４に使用されることによって、加工精度を向上させるための加工速度の制限を行わなくても高精度な加工が可能となる。これにより、レーザ加工機２０は、加工速度の制限を不要とすることによる高い生産性と、高精度な加工とを実現することができる。
【００４６】
実施の形態３によると、レーザ加工機２０は、実施の形態１または２の光学部品１０，１１，１２を備えることによって、高い耐環境性と、高い光学特性とを得ることができる。これにより、レーザ加工機２０は、保護窓２４について適正な寿命を保持するとともに、高精度なレーザ加工を実現することができる。
【００４７】
実施の形態４．
実施の形態４では、被覆部品が設けられているレーザ加工機について説明する。図８は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工機の概略構成を示す図である。レーザ加工機３０は、被加工物２５へレーザ光２２を照射して、被加工物２５を加工する。実施の形態４では、上記の実施の形態３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態３とは異なる構成について主に説明する。
【００４８】
レーザ加工機３０は、被覆部品である鏡筒３１を有する。鏡筒３１は、集光レンズ２３の外周部と保護窓２４の外周部とを覆う。保護窓２４は、鏡筒３１のうちレーザ光２２が出射する側の端に設けられている。集光レンズ２３は、鏡筒３１の内部に配置されている。レーザ加工機３０は、鏡筒３１が設けられることによって、被加工物２５を加工する際に発生する粉塵またはスパッタが集光レンズ２３に付着することを防ぐことができる。被覆部品は、集光レンズ２３への粉塵またはスパッタの付着を防ぐことが可能な部品であれば良く、鏡筒３１に限られない。被覆部品の材料および形状は、集光レンズ２３への粉塵またはスパッタの付着を防ぐことが可能であれば良いものとする。
【００４９】
実施の形態４によると、レーザ加工機３０は、実施の形態１または２の光学部品１０，１１，１２と鏡筒３１とを備えることによって、さらに高い耐環境性を得ることができるとともに、高い光学特性を得ることができる。
【００５０】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  基板、２  第一面、３  第二面、４  ＺｎＳ膜、４ａ  第一のＺｎＳ膜、４ｂ  第二のＺｎＳ膜、５  Ｇｅ膜、５ａ  第一のＧｅ膜、５ｂ  第二のＧｅ膜、６  ＤＬＣ膜、７，９  多層膜、８  反射防止膜、１０，１１，１２  光学部品、２０，３０  レーザ加工機、２１  レーザ発振器、２２  レーザ光、２３  集光レンズ、２４  保護窓、２５  被加工物、３１  鏡筒。
【図１】
2020153046.tif 000003
【図２】
2020153046.tif 000004
【図３】
2020153046.tif 000005
【図４】
2020153046.tif 000006
【図５】
2020153046.tif 000007
【図６】
2020153046.tif 000008
【図７】
2020153046.tif 000009
【図８】
2020153046.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月21日(2021.4.21)
【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】
ゲルマニウムからなる基板と、
前記基板側から、亜鉛化合物膜と、ゲルマニウム膜と、ダイヤモンド状炭素膜との順序で積層された少なくとも３層で構成される多層膜と、
を備え、
前記亜鉛化合物膜の厚みは６００ｎｍから１０００ｎｍの範囲内、前記ゲルマニウム膜の厚みは１０ｎｍから７０ｎｍの範囲内、および、前記ダイヤモンド状炭素膜の厚みは５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内であることを特徴とするレーザ加工機用保護窓。
【請求項２】
前記基板は、第一面および前記第一面とは逆側の第二面を有し、
前記多層膜は、前記第一面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機用保護窓。
【請求項３】
前記第二面に設けられている反射防止膜を備えることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機用保護窓。
【請求項４】
前記ダイヤモンド状炭素膜が前記ゲルマニウム膜に接していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のレーザ加工機用保護窓。
【請求項５】
最大で２層の前記ゲルマニウム膜を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のレーザ加工機用保護窓。
【請求項６】
前記多層膜は、前記基板側から、第一の亜鉛化合物膜と、第一のゲルマニウム膜と、第二の亜鉛化合物膜と、第二のゲルマニウム膜と、ダイヤモンド状炭素膜との順序で積層された少なくとも５層で構成される多層膜であって、
前記第一の亜鉛化合物膜の厚みは８０ｎｍから７００ｎｍの範囲内、前記第一のゲルマニウム膜の厚みは４００ｎｍから１１００ｎｍの範囲内、前記第二の亜鉛化合物膜の厚みは６００ｎｍから１０００ｎｍの範囲内、前記第二のゲルマニウム膜の厚みは１０ｎｍから７０ｎｍの範囲内、および、前記ダイヤモンド状炭素膜の厚みは５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載のレーザ加工機用保護窓。
【請求項７】
９μｍから１１μｍの範囲内の波長を有するレーザ光を発生させるレーザ光源と、
前記レーザ光が透過する請求項１から６のいずれか１つに記載のレーザ加工機用保護窓と、
を備えることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項８】
前記レーザ加工機用保護窓は、前記レーザ加工機の外部へ前記レーザ光が出射する出射端に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工機。
【請求項９】
前記レーザ光を集光する集光レンズの外周部と前記レーザ加工機用保護窓の外周部とを覆う被覆部品を備えることを特徴とする請求項７または８に記載のレーザ加工機。
【手続補正３】
【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、レーザ加工機用保護窓、および該レーザ加工機用保護窓を有するレーザ加工機に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、酸化物を不使用とし、高い透過率で赤外光が透過することができるレーザ加工機用保護窓を得ることを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーザ加工機用保護窓は、ゲルマニウムからなる基板と、多層膜とを備える。多層膜は、基板側から、亜鉛化合物膜と、ゲルマニウム膜と、ダイヤモンド状炭素膜との順序で積層された少なくとも３層で構成される。亜鉛化合物膜の厚みは６００ｎｍから１０００ｎｍの範囲内、ゲルマニウム膜の厚みは１０ｎｍから７０ｎｍの範囲内、および、ダイヤモンド状炭素膜の厚みは５０ｎｍから３００ｎｍの範囲内である。
【手続補正６】
【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】
本発明によれば、レーザ加工機用保護窓は、酸化物を不使用とし、高い透過率で赤外光が透過することができるという効果を奏する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機用保護窓およびレーザ加工機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。図面に示す各部の縮尺は実際の場合とは異なる場合がある。
【国際調査報告】
2020153046.tif 000011
2020153046.tif 000012
2020153046.tif 000013
2020153046.tif 000014