TWI821375B - 光學構件及其製造方法 - Google Patents

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TWI821375B TW108130763A TW108130763A TWI821375B TW I821375 B TWI821375 B TW I821375B TW 108130763 A TW108130763 A TW 108130763A TW 108130763 A TW108130763 A TW 108130763A TW I821375 B TWI821375 B TW I821375B
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飯章
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Abstract

本發明提供一種能以較低價製造的輕量光學構件，係能抑制溫度上升造成的變形，外觀色充分黑色化或暗色化的光學構件及其有效率的製造方法。本發明的光學材料具有由鈦或鈦合金形成的基材、形成於該基材表面的碳摻雜氧化鈦層。碳摻雜氧化鈦層中的碳含有量為0.1~15at%較佳。

Description

光學構件及其製造方法
本發明係有關於要求表面的黑色化或暗色化的光學構件及其製造方法。
使用於構成數位攝影機、數位視訊攝影機及附有攝影機的行動電話等光學機器的各種光學元件(框體、框體內部的各種支持部、快門葉片及光圈等)的光學構件，除了輕量以外還要求表面的光反射率低，一般會提高表面的黑色度。
又，關於光蝕刻工程中使用的光學元件即表層用的表層框，也將表面作為黑色或暗色，能夠更容易且確實進行使用前的異物不附著檢查等。亦即，從檢查性的觀點來看，表層框的表面要求黑色或暗色。
又，該等光學元件也有保持於高溫環境下的情形，若因熱膨脹引起的變形大，光學元件無法充分發現其性能。特別是，就曝光裝置因為要求生產性提升(產率)而為了光源輸出增大或電路線寬的微細化，進行曝光光源的短波長化，在成為光路的光學構件中溫度上升造成的變形會成為問題。
從前，因為比重小且削切加工性良好，光學構件使用鋁，但鋁的線膨脹係數高，鋁製的光學構件容易產生溫度上升造成的變形。相對於此，光學構件的素材不限於鋁，關於陶瓷及鋼等的使用也進行檢討。
例如，在專利文獻1(特開2016-177120號公報)中，揭示形成框形狀的表層框，由楊氏係數為150GPa以上、且維氏硬度為800以上的燒結體形成，框形狀中的角部確保直線部的寬度以上的寬度，角部之中的至少1個寬度為比直線部的寬度還大的表層框，該表層框設為陶瓷、超硬合金或金屬陶瓷製。
在上述專利文獻1記載的表層框中，因為使用高楊氏係數及維氏硬度的燒結體，因為在表層框張設表層膜時產生的膜張力，能夠抑制表層框的變形。而且，因為至少一個角部的寬度比直線部的寬度還大，能夠提高角部的強度，更能抑制表層框的變形及損壞。
又，在專利文獻2(特開2014-085435號公報)中，揭示藉由從一枚金屬平板藉由加壓加工製作的表層框，其為剖面形成L字形狀，在從表層框內壁面向外側曲折成直角的外面具有表層膜黏接面，在接於內壁面的端面具有遮罩黏著面的表層框，該表層框設為碳鋼或不銹鋼。
在上述專利文獻2記載的表層框中，因為是藉由量產性佳的加壓加工製作的表層框，製作成本極為低價，且形成剖面L字形狀或コ字形狀，作為表層框能夠確保必要充分的剛性。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 特開2016-177120號公報 [專利文獻2] 特開2014-085435號公報
[發明所欲解決的問題]
但是，上述專利文獻1記載的表層框由缺乏韌性的素材構成，非常脆而難以處理。又，缺乏加工性，製造成本也高。而且，超硬合金或金屬陶瓷的比重高，表層框的重量會增加。
又，上述專利文獻2記載的表層框雖能夠以低價製造，但碳鋼或不銹鋼的比重高，表層框的重量會增加。而且，難以將表層框的表面充分黑色化。
鑑於以上那種先前技術的問題點，本發明的目的為提供一種能以較低價製造的輕量光學構件，將提供能抑制溫度上升造成的變形，外觀色充分黑色化或暗色化的光學構件及其有效率的製造方法作為目的。特別是將提供一種能以較低價製造的輕量表層框，能抑制溫度上升造成的變形，從檢查性的觀點來看外觀色充分黑色化或暗色化的表層框及其有效率的製造方法作為目的。 [解決問題的手段]
本發明者們為了達成上述目的，就光學構件進行銳意研究的結果，發現素材使用鈦或鈦合金，在表面形成摻雜碳的氧化鈦層等極為有效，進而完成本發明。
亦即，本發明提供 一種光學構件，具有：由鈦或鈦合金形成的基材； 形成於前述基材的表面的碳摻雜氧化鈦層。
本發明的光學構件因為具有由鈦或鈦合金構成的基材，與鋁相比線膨脹係數低，能夠有效抑制升溫時的變形。又，鈦或鈦合金與鋼或超硬合金相比比重較小，能夠使光學構件輕量化。而且，鈦或鈦合金為金屬材，因為與陶瓷或超硬合金相比具有優良的韌性，處理容易。再來，因為具有良好的加工性，能夠降低製造成本，還能夠對光學構件賦予高的尺寸精度。
又，本發明的光學構件其表面成為碳摻雜氧化鈦層，被黑色化。藉由碳摻雜能得到充分的黑色化，而且硬度也上升，作為光學構件成為理想的表面狀態。
在本發明的光學構件中，前述碳摻雜氧化鈦層中的碳含有量為0.1~15at%較佳。藉由將碳含有量設為0.1at%以上能夠將表面黑色化，設為15at%以下能夠抑制對表面的黑色化及硬度上升無助的過剩碳的摻雜。
又，在本發明的光學構件中，前述碳以Ti-C結合的狀態摻雜較佳。在Ti-C結合的狀態摻雜碳，能夠使表面硬度有效上升。
又，本發明的光學構件中，表面的明度指數L＊ 值為40以下較佳。將表面的明度指數L＊ 值設為40以下，能夠充分抑制各種光學元件的光反射。又，表層框的情形，能夠更容易且確實進行使用前的異物不附著檢查等。
又，本發明的光學構件中，反射率為25%以下較佳。將反射率設為25%以下，能夠充分抑制各種光學機器及表層框等中的光反射。
又，本發明的光學構件中，前述基材的線膨脹係數為6×10-6 ~11×10-6 /K較佳。將線膨脹係數設為6×10-6 K以上，與由光學構件、陶瓷或矽等形成的材料的熱膨脹係數相近。藉此，能夠降低因與由光學構件、陶瓷或矽等形成的構件的溫度上升時的熱膨脹造成的變形之差引起而產生的變形或破裂。作為實現這種效果的組合，例如，有光學構件為透鏡保持具，即由陶瓷及矽等形成的構件為攝影機等透鏡的情形。又，將線膨脹係數設為11×10-6 K以下，能夠降低升溫時的變形。
又，本發明的光學構件中，前述基材為α+β型鈦合金較佳。例如，代表性的鈦合金即Ti-6Al-4V合金為α+β型鈦合金，能夠以高等級兼具強度及剛性等機械性質和加工性，能夠以低價製造信賴性高的光學構件。
又，本發明也提供： 一種光學構件的製造方法，具有：將由鈦或鈦合金形成的基材加工成光學構件的形狀的基材製作工程； 使將碳化氫作為主成份的氣體的燃燒焰抵接至前述基材的表面，進行加熱處理使前述表面的溫度成為700~1500℃、或在將碳化氫作為主成份的氣體的燃燒氣體環境中進行加熱處理使前述表面的溫度成為700~1500℃，在前述表面形成碳摻雜氧化鈦層的碳摻雜處理工程。
基材製作工程為用來將由鈦或鈦合金形成的基材加工成光學構件的形狀的工程，只要是能得到所期望的形狀則沒有限定加工方法，可能使用從前公知的各種加工方法。
又，碳摻雜處理工程為用來將基材的表面黑色化或暗色化的工程，藉由在基材的表面形成碳摻雜氧化鈦層達成表面的黑色化或暗色化。其中，例如，藉由大氣中的表面氧化在基材的表面形成氧化鈦層後雖無法使表面充分黑色化或暗色化，但在將碳化氫作為主成份的氣體的燃燒氣體氛圍下使基材的表面溫度成為700~1500℃，能夠形成摻雜碳的黑色氧化鈦層。
本發明的光學構件的製造方法中，更具有：研磨前述碳摻雜氧化鈦層的最表面的研磨處理工程。在以碳摻雜處理工程形成的碳摻雜氧化鈦層的最表面雖有產生微小的空孔及裂縫等缺陷的可能性，但藉由研磨最表面，能夠只使用到無缺陷存在的良好碳摻雜氧化鈦層。
其中，在光蝕刻工程中有嚴密抑制粉塵的產生的必要，必須確實避免在表層框的最表面形成脆區域。從該觀點來看，碳摻雜氧化鈦層最表面的研磨，在光學構件為表層框時特別施予較佳。 [發明的效果]
根據本發明，能夠提供一種能以較低價製造的輕量光學構件，為能抑制溫度上升造成的變形，外觀色充分黑色化或暗色化的光學構件及其有效率的製造方法，特別是能夠提供一種能以較低價製造的輕量表層框，為能抑制溫度上升造成的變形，從檢查性的觀點來看外觀色充分黑色化或暗色化的表層框及其有效率的製造方法。
以下，作為光學元件的代表例舉出表層框，參照圖式詳細說明關於本發明的光學元件及其製造方法的代表實施形態，但本發明不限於此。又，實施形態的構成要素其一部分或全部能夠適宜組合。此外，以下的說明中，相同或相當部分有附加相同符號，省略重覆的說明的情形。又，圖式為用來概念地說明本發明者，表現出的各構成要素的尺寸及其等的比例有與實際不同的情形。
1.表層框 如圖1及圖2所示，表層框1以在表面具有碳摻雜氧化鈦層2的鈦或鈦合金製的框體4構成。
因為框體4為鈦或鈦合金製，與從前一般使用的鋁合金製表層框相比，具有高強度及楊氏係數。又，鈦及鈦合金的比重約4.5左右比較輕量，能夠抑制表層框1的重量增加。
用於框體4的鈦合金，只要不損及本發明的效果則沒有特別限定，能夠使用從前公知的各種鈦合金。 作為鈦合金，可以是Ti-6Al-4V合金、Ti-6Al-6V-2Sn合金、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo合金、Ti-10V-2Fe-3Al合金、Ti-7Al-4Mo合金、Ti-5Al-2.5Sn合金、Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.2Si合金、Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-0.3Mo-1Nb-0.3Si合金、Ti-8Al-1Mo-1V合金、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr合金、Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn合金、Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn合金、Ti-15Mo-5Zr-3Al合金、Ti-15Mo-5Zr合金、或Ti-13V-11Cr-3Al合金等。
從兼具有高強度及良好的加工性的觀點來看，使用α+β型合金較佳，再來從材料價格及入手容易性的觀點來看，使用Ti-6Al-4V合金較佳。又，關於原理雖未必明確，但使用Ti-6Al-4V合金，藉由碳摻雜氧化鈦層2的形成，能夠更確實將表面黑色化。
表層框1的形狀只要不損及本發明的效果則沒有特別限制，雖能因應曝光底版的形狀設為從前公知的各種形狀，但一般表層框1的平面形狀為環狀、矩形狀或正方形狀，具備覆蓋設於曝光底版的電路圖案部的大小與形狀。
表層框1的高度(厚度)為0.5~10mm較佳、1~7mm更佳、1.0~3.0mm最佳。將表層框1的高度(厚度)設為該等值，能夠抑制表層框1的變形，同時能夠擔保良好的處理性。
表層框1的剖面形狀只要不損及本發明的效果則沒有特別限制，雖能設為從前公知的各種形狀，但設為上邊及下邊是平行的四邊形較佳。在表層框1的上邊用來張設表層膜的寬度是必要的，在下邊用來設置黏接用黏著層並黏接至曝光底版的寬度是必要的。因為該理由，表層框1的上邊及下邊的寬度(W)設為1~3mm左右較佳。
表層框1的平坦度設為30μm以下較佳、設為20μm以下更佳。藉由使表層框1的平坦度提升，能夠使將表層貼附至曝光底版時的曝光底版的變形量減小。此外，上述表層框1的平坦度，藉由在表層框1的各角部4點與4邊的中央4點的合計8點測定高度算出假想平面，從該假想平面起算的各點的距離之中，能夠由最高點減去最低點的差來算出。
碳摻雜氧化鈦層2中的碳含有量為0.1~15at%較佳。藉由將碳含有量設為0.1at%以上能夠將表面黑色化，設為15at%以下能夠抑制對表面的黑色化及硬度上升無助的過剩碳的摻雜。碳含有量的更佳的含有量為0.3~10at%、最佳的含有量為1~5at%。在本說明書中，碳的含有量指的是由實施例記載的方法測定到的值。
又，在碳摻雜氧化鈦層2中，碳以Ti-C結合的狀態摻雜較佳。在Ti-C結合的狀態摻雜碳，能夠使表面硬度有效上升，能夠提升表層框1的耐刮傷性及耐摩耗性等。表面硬度為500Hv以上較佳、1000Hv以上更佳、1200Hv以上最佳。
碳摻雜氧化鈦層2的厚度為10nm以上較佳、50nm以上更佳、100nm以上最佳。藉由將碳摻雜氧化鈦層2的厚度設為該等值以上，不只能夠達成表面的黑色化，也能夠確保耐刮傷性及耐摩耗性。
表層框1的表面的明度指數L＊ 值為40以下較佳。將表面的明度指數L＊ 值設為40以下，能夠充分抑制各種光學元件的光反射。又，表層框的情形，能夠更容易且確實進行使用前的異物不附著檢查等。明度指數L＊ 值的更佳值為35以下、最佳值為30以下。此外，在本說明書中，明度指數L＊ 值為藉由實施例記載的方法測定的值。
又，表層框1的反射率為25%以下較佳。將反射率設為25%以下，能夠充分抑制各種光學機器及表層框等中的光反射。更佳的反射率為20%以下、最佳的反射率為18%以下。上述表層框1的反射率滿足至少在600~750nm的範圍較佳、滿足在500~800nm的範圍更佳、滿足在400~900nm的範圍又更佳、滿足在350~1000nm的範圍特佳。反射率滿足上述範圍內，抑制了包含可見光的反射光，能夠良好地進行利用攝影機的光學構件的光學觀察。此外，在本說明書中，反射率為藉由實施例記載的方法測定的值。
又，框體4的線膨脹係數為6×10-6 ~11×10-6 /K較佳。將線膨脹係數設為6×10-6 K以上，與由光學構件、陶瓷或矽等形成的材料的熱膨脹係數相近。藉此，能夠降低因與由光學構件、陶瓷或矽等形成的構件的溫度上升時的熱膨脹造成的變形之差引起而產生的變形或破裂。作為實現這種效果的組合，例如，有光學構件為透鏡保持具，即由陶瓷及矽等形成的構件為攝影機等透鏡的情形。又，將線膨脹係數設為11×10-6 K以下，能夠降低升溫時的變形。更佳的線膨脹係數為7×10-6 ~10×10-6 /K、最佳的線膨脹係數為8×10-6 ~9×10-6 /K。本說明書中線膨脹係數表示在0~100℃的溫度範圍的值。上述框體4的線膨脹係數，例如，能夠將框體4以鈦或鈦合金製來達成。
2.表層框的製造方法 如圖3所示，本實施形態的表層框的製造方法包含：將由鈦或鈦合金形成的基材加工成表層框的形狀的基材製作工程(S01)、在基材的表面形成碳摻雜氧化鈦層的碳摻雜處理工程(S02)。以下，詳細說明包含任意工程的各工程等。
(1)基材製作工程(S01) 基材製作工程(S01)為用來得到框體4的工程，因應必要對鈦或鈦合金材施予接合及削切等，為能夠以高尺寸精度得到表層框1的框體4的工程。
鈦或鈦合金材具有充分的大小時，能夠從該材料切出框體4。另一方面，接合鈦或鈦合金材也能夠得到框體4，此時能夠提高鈦或鈦合金材的良率。其中，鈦或鈦合金材的接合使用固相接合較佳。藉由使用固相接合，能夠抑制在接合部產生的變形，能夠縮小接合部與母材的機械性質的差異。此外，對由切取出或接合得到的框體4再進行削切加工也可以。
(2)碳摻雜處理工程(S02) 碳摻雜處理工程(S02)為用來由基材製作工程(S01)得到的框體4的表面形成碳摻雜氧化鈦層2的工程。藉由碳摻雜處理工程(S02)，能夠決定表層框1的外觀色(能夠黑色化)。
作為碳摻雜處理工程(S02)的前處理，將框體4進行脫脂處理較佳。具體來說，將框體4以丙酮等洗淨後以純水洗淨、並乾燥，能夠將油分除去。
使將碳化氫作為主成份的氣體的燃燒焰抵接至框體4的表面，進行加熱處理使該表面的溫度成為700~1500℃、或在將碳化氫作為主成份的氣體的燃燒氣體環境中進行加熱處理使該表面的溫度成為700~1500℃，能夠在框體4的表面形成碳摻雜氧化鈦層2。加熱處理的溫度較佳為800℃以上、更佳為900℃以上、較佳為1400℃以下、更佳為1300℃以下。
加熱處理的處理時間，若是能在框體4的表面形成碳摻雜氧化鈦層2的時間則沒有特別限定，加熱後的冷卻時抑制碳摻雜氧化鈦層2的剝離的時間較佳。加熱處理時間較佳為1秒以上、更佳為1分以上、較佳為10小時以下、更佳為1小時以下。
藉由大氣中的表面氧化在框體4的表面形成氧化鈦層後雖無法使表面充分黑色化或暗色化，但在將碳化氫作為主成份的氣體的燃燒氣體氛圍下進行處理，能夠形成摻雜碳的黑色氧化鈦層。
更具體來說，使用使含有碳化氫50容量%以上的燃料氣體燃燒的燃燒焰、使含有碳化氫50容量%以上的燃料氣體燃燒得到的燃燒氣體氛圍或含有碳化氫50容量%以上的燃料氣體氛圍較佳，特別是利用還原焰較佳。使用碳化氫含有量少的燃料時，碳的摻雜量會不足、或皆無，作為其結果黑色化會不充分。作為含有碳化氫50容量%以上的燃料氣體，例如，使用天然氣、LPG、甲烷、乙烷、乙炔、丁烷、乙烯、丙烯、乙炔等碳化氫、或者含有將其等適宜混合的氣體，適宜混合空氣、氫、氧等的氣體。含有碳化氫50容量%以上的燃料氣體為含有不飽和碳化氫30容量%以上較佳、含有乙炔50容量%以上更佳、碳化氫為乙炔100%最佳。使用不飽和碳化氫，特別是具有三鍵的乙炔時，在該燃燒過程中，特別是在還原焰部分，不飽和鍵部分分解形成中間自由基物質，該自由基物質因為活性強，容易產生碳摻雜。
此外，進行加熱處理的框體4的表面層為鈦或鈦合金時(氧化層不存在時)，需要將鈦或鈦合金氧化的氧，需要包含該分量的空氣或氧。
其中，為了抑制溫度上升造成的框體4變形，只要能得到的良好的碳摻雜氧化鈦層2，處理溫度設定為低較佳。例如，使用Ti-6Al-4V合金時，由該合金產生αβ相變的β轉變溫度為約980℃，因碳摻雜處理而框體4的溫度成為β轉變溫度以上後，變形會顯著地發生。因此，使用Ti-6Al-4V合金時，施予碳摻雜處理使表面溫度成為900~980℃較佳，即便是表面溫度成為更高溫度時，成為980℃以下的區域存在於框體4較佳。
碳摻雜氧化鈦層2的碳含有量、框體4的表面的明度指數L＊ 值及反射率能夠根據碳摻雜處理工程(S02)的處理條件控制，調整氣體的組成、處理溫度及處理時間等，使得碳含有量成為0.1~15at%、明度指數L＊ 值成為40以下、反射率成為25%以下較佳。
(3)研磨處理工程(S03) 本實施形態的表層框的製造方法包含研磨碳摻雜氧化鈦層2的最表面的研磨處理工程(SO3)較佳。在以碳摻雜處理工程(S02)形成的碳摻雜氧化鈦層2的最表面雖有產生微小的空孔及裂縫等缺陷的可能性，但藉由研磨最表面，能夠只使用到無缺陷存在的良好碳摻雜氧化鈦層2。
其中，在光蝕刻工程中有嚴密抑制粉塵的產生的必要，必須確實避免在表層框1的最表面形成脆區域。從該觀點來看，碳摻雜氧化鈦層2最表面的研磨，在光學構件為表層框時特別施予較佳。
研磨碳摻雜氧化鈦層2的表面時，研磨力過強時僅除去最表面是困難的。其中，在該研磨中，例如，使用將作為核的玻璃的周圍以明膠質被覆的珠粒等的研磨力小的研磨材，慢慢地進行研磨較佳。研磨量設為從碳摻雜氧化鈦層2的最表面起算約1μm左右較佳。
以上，雖說明有關本發明的代表的實施形態，但本發明不限於此，可以進行各種設計變更，該等設計變更全部包含於本發明的技術範圍中。
3.光學構件 上述實施形態中，作為光學構件雖例示表層框1說明，但光學構件不限於此。作為光學構件，例如，可以是表層框、透鏡保持具、鏡筒、罩、反射器等。 [實施例]
＜實施例1＞ 將由純鈦形成的厚度0.8mm的鈦材切取出，製作板狀的鈦基材。對於該鈦基材，利用乙炔的燃燒焰，藉由加熱處理使表面溫度成為800℃進行碳摻雜處理。藉此，製作實施例1的光學構件。
進行實施例1的光學構件的剖面觀察。圖4表示SEM(Carl Zeiss社製、ULTRA　PLUS)的反射電子組成像。又，表1表示利用EPMA(島津製作所製、EPMA-8050G)得到的碳摻雜氧化鈦層的各元素濃度(wt%)及碳含有量(at%)。此外，在表1中，示出圖4的符號A1、及符號A2表示的各位置的各元素濃度。又，碳含有量從各元素濃度算出。
使用明度測定器(日本電色工業社製、NF777)，測定實施例1的光學構件的明度指數L＊ 。得到的結果顯示於表2。
使用反射率測定器(PerkinElmer社製、Lambda750)，測定實施例1的光學構件的反射率。得到的結果顯示於表3。
利用微維氏硬度計(Mitutoyo社製、HM-221)，將負重設為5gf進行實施例1的光學構件表面的硬度測定。變更測定位置進行硬度的測定5次，將5次的測定值的平均值作為硬度。得到的結果顯示於表4。
＜實施例2＞ 除了將碳摻雜處理的條件設為鈦基材的表面溫度成為740℃的方式進行加熱處理以外與實施例1相同，製作實施例2的光學構件。
圖5表示與實施例1同樣得到的實施例2的光學構件的反射電子組成像。又，表1表示與實施例1一樣得到的碳摻雜氧化鈦層的各元素濃度(wt%)及碳含有量(at%)、表2表示明度指數L＊ 、表3表示反射率、表4表示硬度。此外，在表1中，示出圖5的符號B1、及符號B2表示的各位置的各元素濃度。
＜比較例1＞ 與實施例1一樣製作鈦基材後不進行碳摻雜處理，製作作為表面層不具有碳摻雜氧化鈦層的比較例1的光學構件。
表2至表4分別表示與實施例1一樣測定的表面層(氧化鈦層)的明度指數L＊ 、反射率、及硬度。
實施例1的光學構件，從SEM的觀察結果發現具有組成不同的至少2層。藉由EPMA得到的氧與鈦的元素濃度的分佈與藉由SEM觀察到的層構成大致一致，氧濃度在表層側高而在下層側低，相對於此鈦濃度在表層側低而在下層側高。從此可以了解在實施例1的光學構件中，由鈦構成的基材表面受到氧化。再來，從碳的元素濃度分佈、符號A1與符號A2的各位置的元素濃度之值，發現表面側的層具有摻雜碳的碳摻雜氧化鈦層。從該等結果證明在實施例1的光學構件中，在由鈦構成的基材表面具有碳摻雜氧化鈦層。
實施例2的光學構件從SEM及元素濃度的分佈，得知雖相較於實施例1表面側的層的膜厚變薄，但與實施例1相同，由鈦構成的基材的表面受到氧化。又，從碳的元素濃度分佈、符號B1與符號B2的各位置的元素濃度之值，證明與實施例1一樣，在實施例2的光學構件中，在由鈦構成的基材表面，具有碳摻雜氧化鈦層。
再來，由表2、表3的結果可明白，在基材表面具有碳摻雜氧化鈦層的實施例1、2的光學構件，相較於表面由鈦構成的層即比較例1的光學構件，為抑制了明度指數L＊ 值與反射率，外觀色充分暗色化的光學構件。又，從表4的結果可明白，在實施例1、2的光學構件中，相較於比較例1的光學構件，表面硬度大幅提升。
1:表層框 2:碳摻雜氧化鈦層 4:框體
[圖1] 實施形態的表層框的斜視圖。 [圖2] 實施形態的表層框的C-C’剖面圖。 [圖3] 實施形態的表層框的製造方法的工程圖。 [圖4] 實施例1的光學構件的剖面觀察結果(反射電子組成像)。 [圖5] 實施例2的光學構件的剖面觀察結果(反射電子組成像)。
1:表層框

Claims (6)

  1. 一種光學構件，具有：由鈦或鈦合金形成的基材；形成於前述基材的表面的碳摻雜氧化鈦層；前述碳摻雜氧化鈦層中的碳含有量為0.3~10at%；其中，該光學構件，表面的明度指數L*值為40以下；反射率為25%以下。
  2. 如請求項1記載的光學構件，其中，前述碳以Ti-C結合的狀態摻雜。
  3. 如請求項1或2記載的光學構件，其中，前述基材的線膨脹係數為6×10-6~11×10-6/K。
  4. 如請求項1或2記載的光學構件，其中，前述基材為α+β型鈦合金。
  5. 一種光學構件的製造方法，具有：將由鈦或鈦合金形成的基材加工成光學構件的形狀的基材製作工程；使將碳化氫作為主成份的氣體的燃燒焰抵接至前述基材的表面，進行加熱處理使前述表面的溫度成為700~1500℃、或在將碳化氫作為主成份的氣體的燃燒氣體環境中進行加熱處理使前述表面的溫度成為700~1500℃，在 前述表面形成碳摻雜氧化鈦層的碳摻雜處理工程；前述碳摻雜氧化鈦層中的碳含有量為0.3~10at%；其中，該光學構件，表面的明度指數L*值為40以下；反射率為25%以下。
  6. 如請求項5記載的光學構件的製造方法，更具有：研磨前述碳摻雜氧化鈦層的最表面的研磨處理工程。
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