光學膜、光學元件、其制造方法和攝像光學系統技術方案

光學膜包括由含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素的氟化物制成的氟化物層。光學膜的制造方法包括：使至少Li金屬、從Mg和Al中選擇的至少一種金屬的金屬乙酸鹽或金屬醇鹽、和三氟乙酸在溶劑中反應以得到含有氟羧酸金屬鹽的含氟前體；和將該含氟前體涂布到基材上后，加熱該含氟前體以形成由含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素的氟化物制成的氟化物層。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及光學膜、光學元件、其制造方法和攝像光學系統，尤其涉及減反射效果優異的低折射率光學元件。
技術介紹
在構成光學儀器的光學部件的表面上，形成減反射膜以改善透光率。空氣中相對于基材的折射率ng將折射率nc為nc= V ng (式 I)的低折射率材料，相對于具有波長λ的光以λ /4的光學膜厚涂布時，折射率理論上變為零。通過將具有比基板低的折射率的材料真空沉積而形成通常的減反射膜。作為低折射率材料，廣泛使用具有nd=l.38的氟化鎂(MgF2)。其中，nd是對于具有587nm的波長的光的折射率。以λ/4的光學膜厚將氟化鎂(nd=l.38)設置在光學玻璃BK7 (nd=l.52)上時，產生了 1.26%的殘存反射率。這種情況下，為了使反射率為零，折射率nc必須為nc= V nd (BK7) = V 1.52=1.23 (式 2)。作為必須具有較低反射效果的光學元件的減反射膜，沒有使用單層膜，而是使用通過將高折射率膜和低折射率膜交替層疊而形成的多層膜。這種情況下，作為空氣側的最上層，低折射率材料也是重要的。另一方面，廣泛地進行通過形成多孔膜使折射率較低的嘗試。以P: 1-P的比例將具有不同折射率的材料A和B混合時，表觀折射率η表示為η=ηΑΧρ+ηΒΧ (1-ρ)=ηΒ_ρΧ (ηΒ_ηΑ)(式 3)。其中，ρ表示孔隙率。暗示形成與具有折射率 I的氣體(通常為空氣)的多孔膜以得到低折射率是有利的。其中，材料A為空氣時，ηΑ 1，因此，式(3)變為η=ηΒ-ρX (ηΒ_1)(式 4)。這是其孔隙率為P時具有本體折射率ηΒ的材料顯示的折射率。將氟化鎂(nd=l.38)用作低折射率材料以獲得具有表觀折射率n=l.23的多孔膜時，約40%的孔隙率是必要的。具有比氟化鎂(MgF2)低的折射率的材料的實例包括氟化鋁(AlF3)和氟化鈉(NaF)0盡管已知幾種晶形，但作為典型的一個，能夠列舉nd為1.339的六氟鋁酸鈉(3NaF.AlF3)。作為制備多孔膜的方法，不僅根據真空沉積的干法而且濕法有效。濕法的情況下，將涂布材料溶解或分散在溶劑中后，能夠將各種涂布方法用于成膜，因此，存在傾向于容易獲得多孔膜的優點。另一方面，根據濕法制備氟化鎂的方法的實例包括下述的方法。日本專利申請公開 N0.59-213643 和 M.Tada 等，J.Ma ter.Res.，第 14 卷，N0.4，Apr, 1999，第 1610-1616 頁討論了根據熱歧化反應制備氟化鎂的方法。將含氟的鎂化合物或其前體涂布到基板上后，通過熱歧化反應制備氟化鎂。在兩種情況下，折射率均為1.39左右，即，只示出本體氟化鎂的值。1.Sevonkaev 等，J.Col 1id and Interface Science, 317(2008),第 130-136 頁中，討論了氟化鎂和氟化鈉的混合系的制備方法。但是，根據濕法制備的氟化鎂和氟化鈉的混合物由于潮解性而不充分。因此，根據常規技術，從低折射率的觀點出發，根據使用熱歧化反應的濕法制備的氟化鎂的特性不足。此外，根據濕法制備的氟化鎂和氟化鈉的混合氟化物在潮解性上不能獲得實用上充分的特性。而且，根據濕法制備的氟化鎂中，沒有獲得充分的機械強度。
技術實現思路
本專利技術涉及使用氟化物并且具有低折射率和高機械強度的光學膜、使用該光學膜并且減反射性優異的光學元件和攝像光學系統。而且，本專利技術涉及低折射率光學膜的制造方法，其采用歧化反應。根據本專利技術的方面，光學膜包括由氟化物制成的氟化物層，該氟化物含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素。根據本專利技術的另一方面，光學兀件包括該光學膜。根據本專利技術的另一方面，攝像光學系統使用該光學元件將來自物體的光聚焦以形成物體像。根據本專利技術的另一方面，光學元件的制造方法包括:使至少Li金屬、從Mg和Al中選擇的至少一種金屬的金屬乙酸鹽或金屬醇鹽(alkoxide)和三氟乙酸在溶劑中反應以得到含有氟羧酸金屬鹽的含氟前體，和將該含氟前體涂布到基材上后，加熱該含氟前體以形成由含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素的氟化物制成的氟化物層。根據本專利技術的另一方面，光學元件的制造方法包括:將通過使至少Li金屬、從Mg和Al中選擇的至少一種金屬和三氟乙酸反應而得到的氟羧酸金屬鹽溶解在溶劑中以得到含氟前體，和將該含氟前體涂布到基材上后，加熱該含氟前體以形成由含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素的氟化物制成的氟化物層。根據本專利技術的例示實施方案，能夠提供使用氟化物并且具有低折射率和高機械強度的光學膜、使用該光學膜并且減反射性優異的光學元件和攝像光學系統。而且，根據本專利技術的例示實施方案，能夠提供通過歧化反應制造低折射率光學膜的方法。由以下參照附圖對例示實施方案的詳細說明，本專利技術的進一步的特點和方面將變得清楚。附圖說明并入并且構成說明書的一部分的附圖表示本專利技術的例示實施方案、特征和方面并且與說明書一起用于解釋本專利技術的原理。圖1是表示本專利技術的實施例18中的光譜反射率的圖。圖2是表示本專利技術的實施例42的高溫高濕試驗前后的光譜反射率的圖。圖3是表示比較例I的高溫高濕試驗前后的光譜反射率的圖。圖4A是表示根據本專利技術的例示實施方案的光學元件的實例的圖。圖4B是表示根據本專利技術的例示實施方案的光學元件的實例的圖。圖5是表示根據本專利技術的例示實施方案的攝像光學系統的實例的圖。具體實施例方式以下參照附圖對本專利技術的各種例示實施方案、特征和方面詳細說明。根據本專利技術的例示實施方案的光學膜包括由氟化物制成的氟化物層，該氟化物含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素。許多金屬氟化物具有比其氧化物低的折射率。但是，含有從Mg和Al中選擇的至少一種元素的氟化物含有Li組分時，能夠獲得具有比只使用一種金屬氟化物時低的折射率的光學膜。試圖通過含有堿金屬組分來制備低折射率光學膜時，通過使用Li而不是Na，從而避免潮解性的問題，同時能夠獲得較低的折射率。含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素的氟化物能夠通過將金屬乙酸鹽和三氟乙酸溶解在溶劑中或者將三氟乙酸鹽溶解在溶劑中，然后涂布到基材上，進而加熱而得到。于是，以溶液系采用濕式成膜制備多孔膜時，能夠獲得較低的折射率。在此通過使用濕法，與將干法用于成膜的情形相比，在元素組成上能夠獲得高自由度。如果多孔材料包括相對于使用的波長λ為1/10以下、優選1/20以下的孔徑或粒徑的顆粒材料，得到表觀上透明的膜。如果孔徑大于使用的波長的1/10，可產生白色渾濁的問題。根據例示實施方案的光學膜的特征能夠用孔隙率ρ表示。由形成膜的材料的折射率ηΒ和得到的膜的折射率η能夠得到孔隙率ρ。ρ= (nB-n) / (ηΒ_1)(式 5)孔隙率優選為10%_90%，更優選為20%_80%。如果孔隙率超過90%，使得到的光學膜的膜強度顯著地劣化。在由含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素的氟化物制成的光學膜上進一步涂布與氟以外的部分的親和性優異并且與其還具有反應性的氧化硅粘結劑并且固化時，能夠改善膜強度。根據本專利技術，使用由含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素的氟化物制成的光學膜時，能夠實現低折射率，以致能夠獲得具有減反射效果例如優異的低反射和入射角特本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.24 JP 2010-1442791.學膜，包括: 由氟化物制成的氟化物層，該氟化物含有至少Li元素和從Mg和Al中選擇的至少一種元素。2.根據權利要求1的光學膜，其中Li元素與從Mg和Al中選擇的至少一種元素的元素比Li/ (Mg、Al或Mg+Al)在0.1 2的范圍內。3.根據權利要求1或2的光學膜，其中該氟化物層包括多孔膜。4.根據權利要求1-3的任一項的光學膜，還包括:該氟化物層上的氧化硅粘結劑層。5.學元件，包括:根據權利要求1-4的任一項的光學膜。6.像光學系統，其中用根據權利要求5的光學元件將來自物體的光聚焦以形成物體像。7.學元件的制造方法，該方法包括: ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田中博幸，小林本和，
申請(專利權)人：佳能株式會社，
類型：
國別省市：