JP2720959B2 - 高屈折の光学コーテイング製造用の蒸気析出素材 - Google Patents
高屈折の光学コーテイング製造用の蒸気析出素材Info
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Description
蒸気析出により高屈折の光学コーテイングを製造するた
めの蒸気析出素材、その製造方法およびその用途に関す
る。
テイングとして、あるいは光学機能目的に薄膜酸化物コ
ーテイングは広範囲に利用されている。これらは腐食お
よび機械的な破損に対する保護のためにあるいは特に、
レンズ、鏡、プリズムなど光学部品および機器の表面を
コーテイングするために使用されている。さらに薄膜酸
化物コーテイングは反射を増加あるいは減少するために
高屈折、中程度の屈折および低屈折の光学コーテイング
を製造することに利用される。主な利用分野は眼鏡レン
ズ上の反射防止コーテイングの製造、並びにカメラレン
ズ用、双眼鏡用、光学測定機器およびレーザー技術のた
めの光学部品用エレメント上の反射防止コーテイング、
更にある屈折率および/あるいは例えば干渉鏡、ビーム
分割器、熱フィルターおよび透熱性の鏡における光学吸
収特性を有するコーテイングの製造用エレメント上の反
射防止コーテイングの製造である。
出発物質はそれ自身公知である。通常の原料はSiO2
および多分たがいに組合せた広範囲の金属酸化物であ
る。選択は基本的には経験的であって、希望する光学的
特性、加工特性によって変る。コーテイングは真空蒸気
析出法によって製造され、この方法は公知である。例え
ばドイツ特許12 28 489をここで引用する。この特許は
使用できる素材、加工方法およびこの点に関して生じた
問題を示している。
約2のコーテイングの製造には、原理的に適当な出発物
質の選択は限られている。適当な出発物質は基本的には
チタン、ジルコニム、ハフニウムおよびタンタルの酸化
物並びにこれらの混合系である。高屈折コーテイング用
の好ましい出発物質は二酸化チタンである。
材も明らかな多くの欠点、特に実際上の加工からみた欠
点を持っている。
沸点を持っていることであり、その上、それらが比較的
に接近していることである。しかしながら、実際的な観
点からは、蒸気析出素材は顕著な析出が始まるまえに、
完全に溶融状態にあることはが重要である。そのときに
のみ、一様で適当な析出速度が保証されるのである。こ
のことは均一なしかも一様な厚さのコーテイングがコー
テイングされる対象物上に形成されるのに必要である。
しかしながら、ジルコニウムおよびハフニウムの酸化物
の場合、およびチタニウム/ジルコニウム混合酸化物系
の場合には、実用上の利用条件ではこのことは起らな
い。上記の物質は通常の操作条件では完全にはあるいは
全く融解しない。これらの物質は概して蒸発させること
が難しく、厚さが均一でないコーテイングが得られる。
点を低下させることが望ましい。添加物はさらに得られ
たコーテイングの屈折率をある限度内で変更し、さらに
特別の方法で指定するのに役立つ。
いことという要求によって制限されている。したがっ
て、可視部および近紫外波長領域(約320nmまで)
に吸収を持たない金属酸化物だけが対応する添加物とし
て適当な添加物である。
領域において低い吸収しか持たないかあるいは全く持っ
ておらずこのことが適当な光学的利用のための前提条件
であるにもかかわらず、これらの原料を使った真空蒸気
析出法による薄いコーテイングの製造では、特別の注意
なしには可視領域において高い吸収のコーテイングが得
られる。このことは高屈折コーテイング用の出発物質と
考えられている二酸化チタンにおいて特に当てはまる。
この結果は高真空蒸気析出の間の酸素の損失および酸素
の含有量に関して準化学量論的であるチタン酸化物コー
テイングの析出に帰せられる。
10-4−10-5ミリバール)、すなわち酸化特性のある
真空中で、実施することおよび/または得られたコーテ
イングを酸素あるいは空気中で後調製することによって
解決できる。上記のドイツ特許12 28 489によると、こ
の技術は蒸発する原料に稀土類元素、あるいは稀土類酸
化物をくわえることが特に有利である。
原料の適当な混合物の選別によって解決されうるにもか
かわらず、混合系の使用は真空蒸気析出法ではそれ自身
好ましくない。その理由は混合系は一般的に一緒には蒸
発せずに、すなはち系はその組成を蒸発工程中で変化さ
せて、析出したコーテイングの組成も従って変化するか
らである。混合系が原料の変化なしに蒸発し、しかも凝
固することができる不連続な化合物であるならば、この
場合にのみこの問題は通常は避けられる。
素材の不利な点を持たず、しかも特にその方法によって
均一な組成と可視部領域において吸収を持たない一様な
コーテイングが製造される真空蒸気析出法による高屈折
光学コーテイングの製造のための蒸気析出素材を提供す
ることにある。
びランタンの酸化物に基く系、特にチタン酸ランタン(L
a2Ti2O7)化合物がこの点に関して興味を引きおこすよう
に思われた。
acts) CA 112(24):226980nは真空中でのチタン酸ランタ
ナイドの蒸発および凝固について論文を引用している。
ケミカルアブストラクツCA106(14):119159yはチタン酸
ランタナイドの光学的/物理的な特性を引用している。
ンの真空蒸発挙動に関する検討は失望する結果に到達し
た。すなはちこの化合物は、二酸化チタンそのものおよ
び他の二酸化チタン含有混合系と同じように、特に強い
自発的酸素放出傾向を持っている。この酸素放出は通常
激しい噴出を伴って起り、このことがこの工程の実施を
困難にし、また使用可能なコーテイングが極めて困難を
伴ってのみ得られることを意味している。酸素の損失の
ために、得られたコーテイングは酸素含有量に関しては
化学量論的ではない。その結果として起る可視部におけ
る強い吸収により酸素あるいは空気中での調整による後
酸化が必要である。
合物、(ここではx=0.3から0.7である)が真空
蒸発による高屈折光学コーテイングの製造用の蒸気析出
素材として極めて適していることが見出された。これら
の素材は真空中で問題なく、また噴出もなく蒸発させる
ことができ、特別の対策をせずに真空蒸発方法の普通の
操作条件で吸収のないコーテイングを与えることが見出
された。
出させることによって高屈折光学コーテイングの製造用
の真空析出素材に関し、その素材は式La2Ti2O7-X
の化合物であり、ここでx=0.3から0.7である。
蒸気析出素材でコーテイングされた高屈折率光学コーテ
イングの製造方法に関している。
論的な組成を有する基本的な化合物チタン酸ランタン
(La2Ti2O7)と比較して、上記の式の定義の枠内
では酸素を準化学量論的な量含有している。本発明によ
る素材のなかの準化学量論的な酸素量の意図的な設定に
より一方では真空蒸発中に溶融素材の好ましくない噴出
を起こす酸素の遊離が起こらない。他方では、酸素の準
化学量論的な量の範囲の選択により、真空蒸発法の通常
の操作条件の下で特別の対策無しに吸収のないコーテイ
ングが形成される。また、得られたコーテイングの光学
特性は真空蒸発の間の酸素残余圧の変化によっては殆ど
影響を受けないことが見出された。しかしながら、記載
した値よりも大きな準化学量論的な酸素量では好ましく
ない吸収のコーテイングが得られる。
予見できなかった。
O6.5によって特徴付けられる化合物である。
タンの酸化物および所望により金属チタンを適当な化学
量論比で混合し、融点以下において高真空中でこの混合
物を燒結させることによって得られる。本発明による蒸
気析出素材用のこのタイプの製造方法は同様に本発明の
主題である。出発物質の基本的な成分は酸化ランタン
(La2O3)と二酸化チタン(TiO2)である。好ま
しい準化学量論的な酸素量を設定するためには、チタン
の亜酸化物、すなはちTi2O3およびTiOあるいは金
属チタンが使用される。燒結生成物は黒色の外観を呈
し、約1800℃の温度で完全に融解し、約10-4ミリ
バールの真空中で2200と2300℃との間の温度で
蒸発させうる。
では通常用いられる真空蒸気析出装置及び機器中におい
て、公知方法で、この目的に通常の操作条件下に使用す
ることができる。真空蒸発は熱蒸発のみならず、電子ビ
ーム蒸発によっても実施することができる。
かつ機械的および化学的な影響に特に抵抗性がある一様
な、薄い均一の厚さのコーテイングはいかなる適当な基
体上にも製造される。そのコーテイングは高い屈折を持
っている。その屈折率は組成と測定波長に依存するが、
約2.0である。そのコーテイングは近紫外(約360
nmから)から可視部を通じて近赤外(約7000n
m)に亙る波長領域において極めて透明であり、しかも
特に可視波長領域では吸収がない。
かあるいは少ししか、例えば約80℃迄しか加熱できな
い基体のコーテイング用に特に有利に使用することがで
きる。このタイプの熱敏感性基体にはプラスチックおよ
び接合したガラス性の光学器材が含まれる。これらの基
体は、加熱なしでさえも、耐久性のある、高接着性の、
吸収のない均一なコーテイングを生成する蒸気析出素材
を要求している。
ン酸化物、ジルコニウム酸化物および、例えばプラセオ
ジュウム酸化物とチタン酸化物の混合物が加熱していな
い基体のコーテイング用に使用される場合には、コーテ
イングの吸収あるいは不均一性による問題が生ずる。
していない基体の場合においても吸収のない、均一なコ
ーテイングを示すのである。
の組成は式La2Ti2O6.5の化合物が出来るように選
択した。
真空(10-4ミリバール)中で燒結した。得られた黒色
の製品は5.9g/cm3の密度を有し、1800℃の
融点を有する。実施例2 :使用 実施例1からの粒状物をモリブデン製の蒸発るつぼに入
れて電子ビーム蒸発機能を有する市販の真空蒸気析出器
に導入した。
の温度、酸素の残余圧2×10-4ミリバール、基体の温
度250℃において析出速度0.4nm/secで25
0nmの厚さに達するまで行われた。
屈折率を持っていた。このコーテイングは可視領域およ
び375nmの波長までの領域には吸収がない。実施例3 :プラスチック基体のコーテイング 実施例1からの粒状物をモリブデン製の蒸発るつぼに入
れて電子ビーム蒸発機能を有する市販の真空蒸気析出器
に導入した。
(ポリカーボネート)からなる。
温度、酸素の残余圧2×10-4ミリバールにおいて加熱
してない基体上に析出速度0.4nm/secで250
nmの厚さに達するまで行われた。
(加熱せず)、2.02(約50℃まで加熱)の屈折率
を有する。コーテイングは均一であり、しかも390n
mの波長までの領域には吸収がない。
Claims (5)
- 【請求項1】 素材が式La2Ti2O7-x(ここでx=
0.3から0.7である)の化合物であることを特徴と
する真空中での基体への蒸気析出による高屈折の光学コ
ーテイング製造用の蒸気析出素材。 - 【請求項2】 素材が式La2Ti2O6.5の化合物であ
ることを特徴とする請求項1による蒸気析出素材。 - 【請求項3】 ランタン酸化物およびチタン酸化物およ
び所望により金属状のチタンが適当な化学量論比で混合
され、その混合物が高真空において融点以下で燒結され
ることを特徴とする請求項1または2による蒸気析出素
材の製造方法。 - 【請求項4】 高屈折の光学コーテイングの製造のため
に請求項1または2による蒸気析出素材を使用する方
法。 - 【請求項5】 請求項1または2による蒸気析出素材が
使用されることを特徴とする真空中での基体への蒸気析
出による高屈折の光学コーテイングの製造方法。
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