防反射多層膜的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及在光學元件的表面上形成的防反射多層膜。
【背景技術】
[0002] 在例如數碼相機、圖像掃描儀、以及液晶顯示裝置、投影儀等光學設備中，使用有 透鏡、各種濾光器等光學元件。光學元件的形狀和光學的作用根據用途等有各種各樣，但無 論是哪種情況，一般都在光學元件的表面上設置有單層或多層的防反射膜。這是為了不因 光學元件的表面反射所帶來的損失而導致光的利用效率下降。
[0003] 作為防反射多層膜，已知有例如層疊折射率不同的多個電介質材料而形成的結構 (所謂的電介質多層膜）（專利文獻1、2)。根據所使用的波段，采用電介質多層膜的防反射 多層膜的電介質材料的組合、它們的折射率、以及各電介質層的層數、層疊順序等不同，例 如，在使用兩種電介質材料的情況下，交替地層疊由高折射率材料構成的電介質層和由低 折射率材料構成的電介質層。
[0004] 另外，還提出有從斜向對無機材料進行蒸鍍而形成一個斜向蒸鍍層，并將其用作 單層構造的防反射膜的方案（專利文獻3、4)。
[0005] 在先技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本特開2002-156507號公報
[0008] 專利文獻2 :日本特開2006-119525號公報 [0009] 專利文獻3 :日本特開平7-027902號公報
[0010] 專利文獻4 :日本特開昭63-075701號公報
【發明內容】
[0011] 發明要解決的技術問題
[0012] 在大部分光學設備中，由于以露出的狀態配置光學元件，所以容易附著污垢、灰 塵。當附著污垢、灰塵時，光學性能固然會變差。另外，還存在由于帶電等而使光學元件本 身吸附周邊的污垢、灰塵的情況。此外，即使在幾乎密閉的狀態下使用光學元件，也具有在 進行維修的情況下暴露于外部空氣而附著污垢、灰塵等的可能性。
[0013] 這樣，在污垢、灰塵等附著于光學元件的表面的情況下，需要通過空氣除塵器等來 去除附著的污垢、灰塵，以不使光學性能劣化，但是一次完全地去除附著的污垢、灰塵并不 容易。例如，即使通過空氣除塵器吹入空氣，殘留有細小的污垢、灰塵的情況也較多。因此， 不僅在光學元件的表面上如上述那樣設置防反射膜，還期望設置防塵性的涂層。
[0014] 另一方面，若在防反射膜上進一步設置防塵性的涂層，則工時增加，所以成本上 升。另外，還存在通過設置防塵性的涂層而使得防反射膜所帶來的反射防止效果降低的情 況。此外，由于光學元件的厚度因防塵性的涂層而增加，所以若對光學設備中使用的全部 的光學元件設置防塵性的涂層，則還存在整體形成無法忽視的厚度而妨礙光學設備的小型 化、薄型化的情況。
[0015] 本發明的目的在于，提供具有防塵性的防反射多層膜。
[0016] 用于解決技術問題的手段
[0017] 為了達到上述目的，本發明的防反射多層膜通過交替地層疊由高折射率的第一電 介質構成的電介質層、和由折射率低于該第一電介質的第二電介質構成的電介質層的至少 兩種電介質層而成，并且，由構成防反射多層膜的多個電介質中折射率最高的電介質構成 的多個電介質層的至少一層為通過斜向蒸鍍而形成的斜向蒸鍍層。
[0018] 優選防反射多層膜具有兩層以上的斜向蒸鍍層。優選兩層以上的斜向蒸鍍層在斜 向蒸鍍層的面內的光軸不同，以使得在各自的斜向蒸鍍層中產生的雙折射被在其他的斜向 蒸鍍層中產生的雙折射抵消。
[0019] 優選在垂直方向上測定出的雙折射為lnm以下。優選構成斜向蒸鍍層的電介質的 折射率為1.9以上且2. 5以下。
[0020] 優選第一電介質為五氧化二鉭或五氧化鈮。優選第二電介質為非化學計量性的氧 化娃。
[0021] 優選在成為最上層的電介質層上，形成有含有氟的保護層。優選該保護層的厚度 為lnm以上且2nm以下。
[0022] 發明的效果
[0023] 在本發明的防反射多層膜中，交替地層疊折射率不同的至少兩種電介質層，并且， 由折射率最高的電介質構成的多個電介質層的至少一層為通過斜向蒸鍍而形成的斜向蒸 鍍層，從而除了起到反射防止功能之外，還能夠起到防塵功能。由此，能夠防止在防反射多 層膜上附著污垢、灰塵而導致光學性能變差。
【附圖說明】
[0024] 圖1是示出本發明的防反射多層膜的一個例子的剖視圖。
[0025] 圖2是示出用于形成防反射多層膜的蒸鍍裝置的說明圖。
[0026] 圖3是示出由四層構成的防反射多層膜的剖視圖。
[0027] 圖4是示出由八層以上構成的防反射多層膜的剖視圖。
[0028] 圖5是示出防反射多層膜的變形例的剖視圖。
[0029] 圖6是示出各斜向蒸鍍層的蒸鍍方向的說明圖。
[0030] 圖7是示出三層作為圖1的斜向蒸鍍層的高折射率層的蒸鍍方向的說明圖。
[0031] 圖8是示出設置有耐油性涂層的防反射多層膜的剖視圖。
【具體實施方式】
[0032] 如圖1所示，防反射多層膜10形成在光學元件11的表面上，并抑制光學元件11 的表面反射，使向光學元件11入射的入射光量增大。光學元件11進行可視光的折射等光 學功能，例如是以玻璃、塑料（樹脂）為基材而形成的透鏡、濾光器等。在圖1中，光學元件 11的基材露出，但是也可以在光學元件11的例如玻璃等基材的表面上，將偏振光分離膜、 分色膜等光學功能膜形成在基材上。在該情況下，防反射多層膜10被設置在光學功能膜 上。另外，在圖1中，將光學元件11描繪成平面狀，但在光學元件11為凸透鏡或凹透鏡的 情況下形成為曲面形狀。這樣，本發明的防反射多層膜10形成在具有各種表面形狀且實施 了表面處理的光學元件上。
[0033] 防反射多層膜10是層疊折射率不同的兩種電介質層（電介質薄膜）而形成的電 介質多層膜，例如，從光學元件11側起以高折射率的電介質層（以下稱為高折射率層）12、 低折射率的電介質層（以下稱為低折射率層）13、高折射率層12、...的方式交替地層疊高 折射率層12和低折射率層13而形成，低折射率層13暴露于空氣界面。構成防反射多層膜 10的高折射率層12和低折射率層13的層數是任意的，例如，將高折射率層12和低折射率 層13的疊層各堆疊三層，總共形成有六層。高折射率層12和低折射率層13分別形成為幾 十nm左右的厚度，防反射多層膜10的整體例如為200~300nm左右的厚度。
[0034] 在高折射率層12中，使用與形成低折射率層13的材料相比為高折射率的材料，例 如五氧化二鉭（Ta 205)或五氧化銀（Nb205)、氧化鈦（Ti0 2)、氧化絡（Cr203)、氧化錯（ZrO)、硫 化鋅（ZnS)等高折射率的無機材料。形成高折射率層12的材料只要折射率比低折射率層 13高，則可以是任意的，但優選使用折射率大概為1. 9以上且2. 5以下的材料，在上述的各 材料中，優選使用五氧化二鉭或五氧化鈮中的任意一種。這是因為，與使用其他材料的情況 相比，容易對防反射多層膜10賦予防塵性。在本實施方式中，高折射率層12使用五氧化二 鉭。
[0035] 另外，高折射率層12是從斜向將上述的高折射率的無機材料蒸鍍到光學元件11 的表面而形成的所謂的斜向蒸鍍層（斜向蒸鍍膜）。因此，高折射率層12并非各向同性，具 有由高折射率材料構成的微小的柱狀構造體相對于光學元件11的表面傾斜地林立的微細 的內部構造。
[0036] 低折射率層13是由與形成高折射率層12的材料相比折射率低的材料構成的電介 質薄層，例如，使用氧化鋁（A1 203)、二氧化硅（Si02)、非化學計量性的氧化硅（Si02_ x，0<X < 1)、氟化鎂（MgF2)等低折射率的無機材料。形成低折射率層13的材料只要折射率比高 折射率層12低，則可以是任意的，但優選使用折射率大概為1. 3以上且不足1. 9的材料，在 上述的各材料中，特別優選使用非化學計量性的氧化硅。這是因為，與使用其他材料的情況 相比，容易對防反射多層膜10賦予防塵性。在本實施方式中，低折射率層13使用非化學計 量性的氧化硅。需要說明的是，在低折射率材料中，氟化鎂的折射率最低，為1. 38,另外，氧 化硅的折射率為1. 45。
[0037] 低折射率層13通過從相對于光學元件11的表面實質上大致垂直的方向將材料顆 粒蒸鍍在光學元件11的表面而形成。因此，低折射率層13不具有上述高折射率層12那樣 的微細的內部構造，是各向同性且致密的層（所謂的固體層）。
[0038] 通過下面的試驗來確認如上述那樣構成的本發明的防反射多層膜10的防塵性。 首先，準備兩張玻璃基板（肖特公司制造的D263)作為光學元件11，在一方的玻璃基板的表 面上形成本發明的防反射多層膜10,在另一方的玻璃基板的表面上形成全部使用各向同性 且致密的層作為高折射率層和低折射率層的以往的防反射多層膜。需要說明的是，在該實 驗中使用的本發明的防反