光學(xué)元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的光學(xué)元件(1)具有光學(xué)薄膜(20)。光學(xué)薄膜(20)具有氧化鋁層(21)，該氧化鋁層(21)以氧化鋁為主要成分、且具有根據(jù)光學(xué)膜厚(nd)和中心波長(λ0)規(guī)定的0.010以上2.00以下的范圍的光學(xué)薄膜系數(shù)(x)，在中心波段的同一波長中，常溫時(shí)的第1反射率(R1)和加熱時(shí)的第2反射率(R2)的偏移量為0.50％以下。
【專利說明】光學(xué)元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)元件。

【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)玻璃透鏡等光學(xué)元件為了獲得期望的光學(xué)特性，其作為光學(xué)面的表面被涂布 (coating)光學(xué)薄膜。作為光學(xué)薄膜，近些年來已知單層膜或多層膜的結(jié)構(gòu)，有時(shí)使用包括 氧化鉛（Al2〇3)層的多層結(jié)構(gòu)的光學(xué)薄膜（例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 ;日本特開平9-159803號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明欲解決的課題
[0007] 然而，包括氧化鉛層的光學(xué)薄膜在涂布光學(xué)元件的光學(xué)面的情況下，有時(shí)會在光 學(xué)元件的表面產(chǎn)生顏色不均。該顏色不均是由于光學(xué)面的面內(nèi)的光學(xué)薄膜的膜質(zhì)（膜的折 射率和膜密度等）在局部不均勻而產(chǎn)生的。顏色不均的產(chǎn)生會成為光學(xué)薄膜的光學(xué)特性 (例如反射率和涂層色品質(zhì)（色感））的不均勻性導(dǎo)致的產(chǎn)品成品率降低的要因。因此，期 望將顏色不均的產(chǎn)生防患于未然。
[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)元件，其具有均勻且緊密的膜質(zhì)的光學(xué)薄膜，該 光學(xué)薄膜即使為包含氧化鉛層的光學(xué)薄膜，也不會產(chǎn)生顏色不均。
[0009] 用于解決課題的手段
[0010] 本發(fā)明是為了達(dá)成上述目的而完成的。
[0011] 為了達(dá)成上述目的，本申請發(fā)明人等首先研究了顏色不均的產(chǎn)生要因。其結(jié)果，顏 色不均的產(chǎn)生的原因在于，氧化鉛層在成膜中或成膜后吸入水分等。關(guān)于該種原因，根據(jù) 針對后面敘述詳細(xì)情況的偏移量（波長偏移，換言之是常溫時(shí)和加熱時(shí)的分光特性的變化 量）的驗(yàn)證結(jié)果也能夠得W明確。
[0012] 而且，基于該種見解，本申請發(fā)明人等進(jìn)一步進(jìn)行了深入研究，其結(jié)果，獲得了如 下設(shè)想，即若能夠?qū)崿F(xiàn)均勻且緊密的膜質(zhì)的氧化鉛層，則也許能夠防止作為顏色不均的產(chǎn) 生要因的水分等的吸入。
[0013] 本發(fā)明就是根據(jù)上述本申請發(fā)明人等的新見解和設(shè)想而完成的。目P，本申請發(fā)明 人等根據(jù)上述新見解和設(shè)想，想到了下述的課題解決手段。
[0014] 本發(fā)明的一個(gè)方式的光學(xué)元件具有光學(xué)薄膜。光學(xué)薄膜具有氧化鉛層，該氧化鉛 層W氧化鉛為主要成分、且具有根據(jù)光學(xué)膜厚和中也波長規(guī)定的0. OlO W上2. 00 W下的范 圍的光學(xué)薄膜系數(shù)，在中也波段的同一波長中，常溫時(shí)的第1反射率和加熱時(shí)的第2反射率 的偏移量為0.50% W下。
[0015] 發(fā)明的效果
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得一種具有均勻且緊密的膜質(zhì)的光學(xué)薄膜的光學(xué)元件，該光 學(xué)薄膜即使為包含氧化鉛層的光學(xué)薄膜，也不會產(chǎn)生顏色不均。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的第1實(shí)施方式的光學(xué)元件的構(gòu)成例的要部截面圖。
[0018] 圖2是在二維坐標(biāo)平面上繪制本發(fā)明的實(shí)施例1的光學(xué)薄膜（氧化鉛層）的光的 波長與光的反射率的關(guān)系的一個(gè)具體例的說明圖。
[0019] 圖3是關(guān)于作為與本發(fā)明的實(shí)施例1的比較對象的比較例1的說明圖。
[0020] 圖4是表示應(yīng)用本發(fā)明的第2實(shí)施方式的光學(xué)元件的構(gòu)成例的要部截面圖。
[0021] 圖5是在二維坐標(biāo)平面上繪制本發(fā)明的實(shí)施例2的光學(xué)薄膜的光的波長與光的反 射率的關(guān)系的一個(gè)具體例的說明圖。
[0022] 圖6是關(guān)于作為與本發(fā)明的實(shí)施例2的比較對象的比較例2的說明圖。
[0023] 圖7是在二維坐標(biāo)平面上繪制本發(fā)明的實(shí)施例3的光學(xué)薄膜的光的波長與光的反 射率的關(guān)系的一個(gè)具體例的說明圖。
[0024] 圖8是在二維坐標(biāo)平面上繪制本發(fā)明的實(shí)施例4的光學(xué)薄膜的光的波長與光的反 射率的關(guān)系的一個(gè)具體例的說明圖。
[00巧]圖9是在二維坐標(biāo)平面上繪制本發(fā)明的實(shí)施例5的光學(xué)薄膜的光的波長與光的反 射率的關(guān)系的一個(gè)具體例的說明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] W下，根據(jù)【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的第1和第2實(shí)施方式。
[0027] 該里，關(guān)于各實(shí)施方式，按照W下的順序逐項(xiàng)進(jìn)行說明。
[0028] 1.光學(xué)元件的整體構(gòu)成
[0029] 2.光學(xué)薄膜的構(gòu)成
[0030] 3.成膜步驟
[0031] 此外，關(guān)于第1和第2實(shí)施方式，同樣做出如下的說明。
[0032] 4.第1和第2實(shí)施方式的效果
[003引 5.變形例
[0034] 在第1實(shí)施方式中，構(gòu)成于光學(xué)元件的光學(xué)面上的光學(xué)薄膜由單層膜構(gòu)成。此外， 在后述的第2實(shí)施方式中，構(gòu)成于光學(xué)元件的光學(xué)面上的光學(xué)薄膜由多層膜構(gòu)成。
[0035] 此外，在W下的實(shí)施方式中，關(guān)于中也波段，將可見光的波段作為一例舉出，設(shè)波 長區(qū)域?yàn)?00nmW上700nmW下、設(shè)中也波長入。為550nm進(jìn)行說明。此外，作為光學(xué)薄膜 系數(shù)，W可取0. OlO?2. 00的范圍的情況進(jìn)行說明。需要說明的是，在關(guān)于波長區(qū)域W外 的數(shù)值的描述中，只要沒有特別限定，"數(shù)值?數(shù)值"就包括兩端的值。
[003引【第1實(shí)施方式】
[0037] < 1.光學(xué)元件的整體構(gòu)成>
[0038] 首先，說明光學(xué)元件的整體構(gòu)成。
[0039] 光學(xué)元件指的是對光（尤其是可見光）進(jìn)行某種光學(xué)處理的元件，具體可舉出透 鏡、棱鏡、反射鏡、濾色鏡、光導(dǎo)、折射元件等光學(xué)器件。
[0040] 圖I是表示應(yīng)用本發(fā)明的光學(xué)元件的構(gòu)成例的要部截面圖。
[0041] 如圖1所示，光學(xué)元件1的作為元件基材的光學(xué)元件基材10的光學(xué)面5被涂布光 學(xué)薄膜20。
[0042] 光學(xué)元件基材10由光學(xué)玻璃材構(gòu)成，在光學(xué)元件基材10的表面形成作為光學(xué)面 5的球面或非球面、平面、衍射光柵等的光學(xué)功能面。此外，作為光學(xué)元件基材10的光學(xué)玻 璃材，例如可使用 M-TA抑305、M-LAC130、M-BACD12、M-抑S2、M-抑80、M-TA抑307、M-FCD1、 M-FCD500、M-PCD4、M-TAFlOl、E-FDSl、E-FDS2、TAFD30、TAFD35、TAFl、FCD100、FCD505、 BACD5 (HOYA株式會社制）等。
[0043] < 2.光學(xué)薄膜的構(gòu)成>
[0044] 接著，說明形成于光學(xué)元件1的光學(xué)元件基材10的光學(xué)面5上的光學(xué)薄膜20。
[0045] 光學(xué)薄膜20具有輔助光學(xué)元件1的光學(xué)作用（光學(xué)特性）的功能，具體而言，具 有減少（防止）光在透鏡表面反射的功能。
[0046] 光學(xué)元件基材10的位于與光學(xué)面5接觸側(cè)的層是由氧化鉛（氧化鉛）形成的層 (W下，稱作"氧化鉛層"）21。其中，在本第1實(shí)施方式中，氧化鉛層21是通過W IOeV W 上的離子能量堆積膜構(gòu)成顆粒的成膜處理而形成的。具體而言，使用后述的離子束輔助沉 積（Ion-beam Assisted Deposition, W下簡稱為"IAD")。該氧化鉛層21若用作光學(xué)薄膜 20,則關(guān)于光的波長與光的反射率的關(guān)系，具有如下的膜結(jié)構(gòu)，即在能夠去除水分的規(guī)定溫 度為止的加熱處理的前后，400皿W上700皿W下的波長區(qū)域的光的反射率的變化的最大 值為0. 50% W下。
[0047] 該里，"加熱處理前"表示加熱光學(xué)薄膜20之前（即，光學(xué)薄膜20為常溫時(shí)的情 況），"加熱處理后"表示加熱光學(xué)薄膜20時(shí)的加熱時(shí)。此外，"光的反射率的變化的最大 值"表示在400nm W上700nm W下的波長區(qū)域的同一波長中，常溫時(shí)的第1反射率Rl和加 熱時(shí)的第2反射率R2之差的絕對值（W下，記作偏移量AR(= IR1-R2I))。
[0048] 此外，作為本實(shí)施方式的優(yōu)選方式，氧化鉛層21具有如下的膜結(jié)構(gòu)，即在400nm W 上700nm W下的波長區(qū)域的同一波長中，常溫時(shí)的第1反射率Rl和加熱時(shí)的第2反射率R2 的偏移量AR為0.30%W下。需要說明的是，在W下的說明中，常溫時(shí)表示25。加熱時(shí)作 為一例表示加熱至15CTC時(shí)。
[0049] 此外，作為本實(shí)施方式的方式，氧化鉛層21的折射率n為1. 64 W上1. 70 W下。需 要說明的是，關(guān)于形成氧化鉛層21的成膜步驟、氧化鉛層21的層結(jié)構(gòu)等，將在后面敘述其 詳細(xì)情況。
[0050] < 3.成膜步驟>
[0051] 接著，說明上述構(gòu)成的光學(xué)薄膜20的成膜步驟。
[0052] 光學(xué)薄膜20是通過在光學(xué)元件1的光學(xué)元件基材10的光學(xué)面5上使薄膜形成顆 粒成膜而形成的。
[005引（成膜工序）
[0054] 詳細(xì)說明形成氧化鉛層21的成膜工序。
[0055] (氧化鉛層的成膜手法）
[0056] 在本第1實(shí)施方式的成膜工序中，氧化鉛層21使用離子束輔助沉積（Ion-beam Assisted D巧osition，W下簡稱為"IAD")，通過W IOeV W上的離子能量將膜構(gòu)成顆粒堆 積于光學(xué)元件基材10的光學(xué)面5上的成膜處理而形成的。
[0057] 該里，IAD為下述成膜處理：在真空沉積中使用離子槍向被成膜物照射氣體離子 (和用于中和的同量的電子），利用其動能，并使膜構(gòu)成顆粒堆積。根據(jù)該種IAD，能夠增大 照射的離子能量，獲得均勻且緊密的膜質(zhì)的膜。需要說明的是，該里，光學(xué)薄膜20由氧化鉛 層1層形成的情況下的"均勻且緊密的膜質(zhì)"被定義為具有如下的膜結(jié)構(gòu)的情況，即關(guān)于光 的波長與光的反射率的關(guān)系，在能夠去除水分的規(guī)定溫度為止的加熱處理的前后，400nm? TOOnm的波長區(qū)域的光的反射率的變化的最大值為0. 50% W下。此外，光學(xué)薄膜20由包含 氧化鉛層的多層膜形成的情況下的"均勻且緊密的膜質(zhì)"被定義為具有如下的膜結(jié)構(gòu)的情 況，即在400皿W上700皿W下的波長區(qū)域的同一波長中，常溫時(shí)的第1反射率Rl和加熱 時(shí)的第2反射率R2的偏移量AR為0. 30%。需要說明的是，只要是具有該里所稱的"均勻 且緊密的膜質(zhì)"的膜，就不會產(chǎn)生顏色不均。
[005引（氧化鉛層的成膜條件）
[0059] 本第1實(shí)施方式的成膜工序的IAD的成膜條件如下。
[0060] 例如，在用于IAD的離子槍為熱電子激勵型離子槍的情況下，使用氧與氮的混合氣 體作為成膜處理室內(nèi)的導(dǎo)入氣體，并且對于其導(dǎo)入氣體流量，使氧；〇?200SCCM(Standard Qibic Centimeter per Minutes)和氮；0?200SCCM中的至少某一方多于0SCCM。關(guān)于離 子槍的輸出，設(shè)施加于離子槍的燈絲的電壓和電流分別為燈絲電壓；1〇?100V、燈絲電流： 15?150A。進(jìn)而，設(shè)施加于離子槍的陽極的電壓和電流分別為陽極電壓；10?500V、陽極 電流1?30A。此外，成膜速率為0. Ol?1. 50nm/sec。
[0061] 在本第1實(shí)施方式中，使用具有熱電子激勵型的離子槍的薄膜形成裝置（未圖 示）。該熱電子激勵型的離子槍通過增加作為構(gòu)成離子槍的熱電子產(chǎn)生部件的燈絲的根數(shù)， 從而能夠W IOeV W上的離子能量堆積膜構(gòu)成顆粒，形成均勻且緊密的膜質(zhì)的層。
[0062] 此外，例如，在用于IAD的離子槍為高頻（R巧激勵型離子槍的情況下，關(guān)于離子 槍的輸出，設(shè)施加于離子槍的加速電極的電壓和電流分別為加速電壓；1〇?1500V、加速電 流；10?1500mA。另外，對于加速電極，向電極和接地間施加+。此外，設(shè)施加于離子槍的 抑制器電極的電壓和電流分別為抑制器電壓；〇?1000V、抑制器電流；1〇?100mA。需要說 明的是，對于抑制器，向電極和接地間施加-。此外，其他內(nèi)容為與上述熱電子離子槍的情況 相同的條件。
[0063] (氧化鉛層的膜質(zhì)）
[0064] 若通過該種條件成膜，則在光學(xué)元件基材10的光學(xué)面5上W IOeV W上（具體的 為例如IOOOeV左右）的離子能量堆積氧化鉛層21的膜構(gòu)成顆粒。因此，在光學(xué)元件基材 10的光學(xué)面5上形成均勻且緊密的膜質(zhì)的氧化鉛層21。
[0065] 接著，列舉實(shí)施例，具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式。其中，本發(fā)明當(dāng)然不限于W下的 實(shí)施例。
[0066] 此外，構(gòu)成層的氧化物膜為期望的膜質(zhì)即可，對其組成不做特別限定。關(guān)于氧化鉛 膜的組成，包含作為化學(xué)計(jì)量組成的氧化鉛（Al2〇3)的組成較為穩(wěn)定，因而在W下的說明中 描述為Al2〇3層，然而并不限于Al2〇3,在組成為AlyOy的情況下，例如，可W存在y/x = 1? 2左右的組成。該對于W下說明的氧化娃膜、氧化粗膜等各種氧化物膜也是相同的。
[0067] 此外，在W下的說明中，層的編號是從透鏡基板10的光學(xué)面5側(cè)起按順序賦予的。 此外，用n表示各層的折射率、d表示物理膜厚、nd表示光學(xué)膜厚，X表示光學(xué)薄膜系數(shù)、A。 表示中也波長。另外，光學(xué)膜厚nd通過折射率n與物理膜厚d的積來表示。
[0068] 需要說明的是，光學(xué)薄膜系數(shù)X可通過下式（1)表示，是根據(jù)光學(xué)膜厚nd和中也 波長A。規(guī)定的。
[0069] 光學(xué)薄膜系數(shù)x = ndXaパA。/4))...式a)
[0070] 此外，根據(jù)光學(xué)膜厚nd和中也波長A。規(guī)定、且W氧化鉛為主要成分的氧化鉛層 的光學(xué)薄膜系數(shù)X被設(shè)定為0.010 W上2. 000 W下的范圍內(nèi)。此外，作為中也波長入。說 明的是550nm，也可W設(shè)定為500nm、1000nm或2000nm等。此外，氧化鉛層的物理膜厚d可 W設(shè)定為8. Onm W上500. Onm W下的范圍。另外，在上述式（1)和W下的說明中，作為除W 中也波長入。的值使用的是"4"，然而不限于此。例如，可W為"2"和"6"等的整數(shù)。
[007^ (實(shí)施例1)
[0072] 具體而言，在實(shí)施例1中，形成了 W下的光學(xué)薄膜20。
[0073] 表1表示實(shí)施例1的光學(xué)薄膜20的膜構(gòu)成。此外，表2表示實(shí)施例1的光學(xué)薄膜 20的膜形成條件。
[0074] 【表1】

【權(quán)利要求】
1. 一種光學(xué)元件，其具有光學(xué)薄膜，其中， 所述光學(xué)薄膜具有氧化鋁層，該氧化鋁層以氧化鋁為主要成分、且具有根據(jù)光學(xué)膜厚 和中心波長規(guī)定的0. OlO以上2. OO以下的范圍的光學(xué)薄膜系數(shù)， 在中心波段的同一波長中，常溫時(shí)的第1反射率和加熱時(shí)的第2反射率的偏移量為 0. 50%以下。
2. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其中， 所述光學(xué)膜厚是根據(jù)折射率和物理膜厚規(guī)定的， 所述折射率為1. 64以上1. 70以下的范圍。
3. 如權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件，其中， 所述物理膜厚為8. Onm以上500. Onm以下的范圍。
4. 如權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中， 所述光學(xué)薄膜是由所述氧化鋁層構(gòu)成的單層膜， 所述偏移量為〇. 10%以下。
5. 如權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中， 所述光學(xué)薄膜是將2個(gè)以上的成膜材料層疊而形成的多層膜， 所述多層膜包含： 氧化硅層，其由氧化硅形成；和 氧化鉭層，其由氧化鉭形成。
【文檔編號】B32B7/02GK104321670SQ201380024718
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月15日
【發(fā)明者】川岸秀一朗, 山下照夫 申請人:Hoya株式會社