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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Element wie z.B. eine Linse. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein optisches Element mit hervorragend Flare- bzw. Aufhellungs-Charakteristika und das in der Lage ist, Ghosting zu unterdrücken, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Beschreibung der verwandten Technik
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In einem optischen Element wie z.B. einer Linse, die aus einem Licht-transmittierenden Medium wie z.B. Glas oder Kunststoff ausgebildet ist, treten in einem Fall, wo eine Oberflächenreflektion hoch ist Aufhellen und Ghosting häufig auf und die Transmission bzw. Durchlässigkeit nimmt ab.
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Daher wird ein Antireflexionsfilm, der aus einem dielektrischen Film gebildet ist, auf einer Oberfläche eines optischen Elements ausgebildet.
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Ein Antireflexionsfilm wird benötigt, um einen exzellenten Antireflexionseffekt sogar in einem Fall zu erhalten, wo der Einfallswinkelbereich von einem Lichtfluss, der auf ein optisches Element einfällt, breit ist.
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Um einen hohen Antireflexionseffekt in einem breiten Einfallswinkelbereich zu erhalten, ist es notwendig, dass eine Differenz in einem Brechungsindex zwischen Filmen, die eine Schnittstelle zwischen der Luft und einer Schicht oder zwischen einer Schicht und einer Schicht bilden, klein ist. Daher ist es effizient, einen funktionellen Film mit einem niedrigeren Brechungsindex als ein dielektrischer Film zu verwenden. Als solch ein Antireflexionsfilm ist ein Antireflexionsfilm mit einer unebenen Struktur bekannt.
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In einem Antireflexionsfilm mit einer unebenen Struktur kann die Reflektanz bzw. der Reflexionsgrad unterdrückt werden, um klein bezüglich Lichtstrahlen zu sein, die in einem breiten Winkelbereich von einem kleinen Winkel zu einem großen Winkel einfallen.
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Als ein optisches Element, das solch einen Antireflexionsfilm mit einer unebenen Struktur aufweist, offenbart zum Beispiel
JP2011-145627A ein optisches Element mit: einem optischen Pfadabschnitt (optisch effektiver Abschnitt), auf dem eine Sub-Wellenlängen-Struktur einer verwendeten Wellenlänge oder kürzer, die Aluminium oder ein Aluminiumoxid aufweist, ausgebildet ist; und einem nichtoptischen Pfadabschnitt (optisch ineffektiver Abschnitt), auf dem ein Licht-abschirmender Film (undurchsichtiger Film) ausgebildet ist, wobei der Licht-abschirmende Film ein ausgehärtetes Produkt aufweist, das aus einem Epoxidharz und einem Aushärtemittel, das aus einem alizyklischen Säure-Anhydrid ausgebildet ist, hergestellt wurde.
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Zusätzlich offenbart
JP2012-73590A ein optisches Element mit: einer Schutzschicht, die einen optischen Pfadabschnitt und einen nichtoptischen Pfadabschnitt auf einem Substrat abdeckt; einem Licht-abschirmenden Film, der auf dem nichtoptischen Pfadabschnitt des Schutzfilms ausgebildet ist; und einem Plattenkristallfilm, der auf dem optischen Pfadabschnitt des Schutzfilms ausgebildet ist und ein Aluminiumoxid als Hauptbestandteil aufweist, wobei das Aluminiumoxid eine unebene Struktur auf einer Oberfläche davon aufweist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Antireflexionsfilm mit einer unebenen Struktur, der in
JP2011-145627A und
JP2012-73590A beschrieben ist, ist ein sogenannter Böhmitfilm, der durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf einem Aluminiumoxidfilm oder einem Aluminiumfilm ausgebildet ist.
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Zusätzlich, wie in
JP2011-145627A und
JP2012-73590A beschrieben ist, wird der Licht-abschirmende Film zum Verhindern des Eindringens von reichlich bzw. übermäßigem Licht in das optische Element, was Ghosting oder Aufhellen bzw. Flare bewirkt, auf dem nichtoptischen Pfadabschnitt des optischen Elements bereitgestellt.
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Ein Böhmit-Film weist einen schwachen Kratzwiderstand auf aufgrund seiner unebenen Form und wird leicht beschädigt, wenn er in Kontakt mit etwas mit einer nur extrem geringen Kraft gleitet. Daher kann in einem Fall, in dem der Licht-abschirmende Film nach dem Bilden eines Böhmit-Films gebildet wird, der Böhmit-Film während der Ausbildung des Licht-abschirmenden Films beschädigt werden.
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Um das Problem zu lösen, ist es notwendig, dass nach dem Ausbilden des Licht-abschirmenden Films auf einem Aluminiumoxidfilm oder dergleichen, eine Warmwasserbehandlung durchgeführt wird, um einen Böhmit-Film auszubilden.
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Hier, wie in
JP2012-73590A beschrieben, wird in vielen Fällen ein Antireflexionsfilm, der aus einem Böhmit-Film gebildet ist, durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf einem Aluminiumoxidfilm ausgebildet.
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Auf der anderen Seite ist es gemäß der Untersuchung der vorliegenden Erfinder vorzuziehen, einen Böhmit-Film durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf einem Aluminiumfilm und nicht auf einem Aluminiumoxidfilm auszubilden dies von dem Gesichtspunkt einer Reduktion von Nebel-, Flare-Charakteristika und dergleichen.
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Jedoch wird gleichermaßen gemäß der Untersuchung durch die vorliegenden Erfinder in einem optischen Element, in dem ein Böhmit-Film, der durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf einem Aluminiumfilm ausgebildet ist, als ein Antireflexionsfilm verwendet wird, sogar ein einem Fall, wo ein Licht-abschirmender Film zum Verhindern des Einfalls unnötigen Lichtes auf einen Bereich wie beschrieben in
JP2011-145627A und
JP2012-73590A ausgebildet ist, Licht durch den Aluminiumfilm reflektiert und Ghosting tritt auf.
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Daher kann, obwohl es von dem Gesichtspunkt der Flare-Charakteristika und dergleichen vorteilhaft ist, ein aus einem Aluminiumfilm ausgebildeter Böhmit-FIlm nicht in dem optischen Element der Konfiguration der verwandten Technik verwendet werden.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, die oben beschriebenen Probleme der verwandten Technik zu lösen und ein optisches Element bereitzustellen mit einem Antireflexionsfilm mit reduziertem Nebel, der aus einem Metallfilm oder einem Legierungsfilm ausgebildet ist und eine unebene Struktur aufweist, bei dem ein Einfall von Licht auf den Metallfilm oder den Legierungsfilm verhindert wird, Flare-Charakteristika exzellent sind und Ghosting unterdrückt wird.
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Um das Problem zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Element bereitgestellt mit:
einem Optikelementsubstrat;
einem ersten Licht-abschirmenden Film, der zumindest einen Abschnitt eines nichtoptischen Pfadabschnittes auf einer Oberfläche des Optikelementsubstrates abdeckt;
einem funktionalen Film, der zumindest einen Abschnitt eines optischen Pfadabschnittes des Optikelementsubstrates und des ersten Licht-abschirmenden Films abdeckt; und
einen zweiten Licht-abschirmenden Film, der den funktionalen Film in zumindest einem Abschnitt des nichtoptischen Pfadabschnittes des Optikelementsubstrates abdeckt,
wobei ein Bereich des funktionalen Films, der nicht mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film abgedeckt ist, transparent ist und eine unebene Struktur aufweist, und
ein Bereich des funktionalen Films, der mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film abgedeckt ist, Licht-reflektierende Eigenschaften aufweist.
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In dem optischen Element gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein Abschnitt des zweiten Licht-abschirmenden Films, der den Licht-reflektierenden Bereich des funktionalen Films kontaktiert, eine Größe aufweist, die gleich oder kleiner als die des ersten Licht-abschirmenden Films ist.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, dass der Bereich des funktionalen Films, der mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film abgedeckt ist, aus einem Metall oder einer Legierung ausgebildet ist.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, dass das Metall Aluminium ist und dass die Legierung eine Aluminiumlegierung ist.
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Es ist bevorzugt, dass das optische Element gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin umfasst: eine Zwischenschicht, die unter dem funktionalen Film bereitgestellt wird und eine Konfiguration aufweist, in der eine Niedrig-Brechungsindex-Schicht mit einem niedrigeren Brechungsindex als das Optikelementsubstrat und eine Hoch-Brechungsindex-Schicht mit einem höheren Brechungsindex als das Optikelementsubstrat laminiert sind.
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Zusätzlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements bereitgestellt, das umfasst:
einen Schritt des Ausbildens eines ersten Licht-abschirmenden Films auf zumindest einem Abschnitt eines nichtoptischen Pfadabschnitts auf einer Oberfläche des Optikelementsubstrats;
einen Schritt des Ausbildens eines Reflexionsfilms, um zumindest einen Abschnitt eines optischen Pfadabschnittes des Optikelementsubstrats und des ersten Licht-abschirmenden Films abzudecken;
einen Schritt des Ausbildens eines zweiten Licht-abschirmenden Films, um den Reflexionsfilm in zumindest einem Abschnitt des nichtoptischen Pfadabschnittes des Optikelementsubstrats abzudecken; und
einen Schritt des Durchführens einer Warmwasserbehandlung auf bzw. an dem Reflexionsfilm.
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In dem Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung, ist es bevorzugt, dass ein Abschnitt des zweiten Licht-abschirmenden Films, der den Reflexionsfilm kontaktiert, eine Größe aufweist, die gleich oder kleiner ist als die des ersten Licht-abschirmenden Films.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, dass der Reflexionsfilm ein Metallfilm oder ein Legierungsfilm ist.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, dass das Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung weiter umfasst:
vor der Ausbildung des Reflexionsfilms einen Schritt des Ausbildens einer Zwischenschicht, die zumindest einen Abschnitt eines optischen Pfadabschnittes des Optikelementsubstrats und des ersten Licht-abschirmenden Films abdeckt und eine Konfiguration aufweist, in der eine Niedrig-Brechungsindex-Schicht mit einem niedrigeren Brechungsindex als das Optikelementsubstrat und eine Hoch-Brechungsindex-Schicht mit einem höheren Brechungsindex als das Optikelementsubstrat laminiert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können durch Bereitstellen des Antireflexionsfilms mit reduziertem Nebel, der aus einem Metallfilm oder einem Legierungsfilm ausgebildet ist und eine unebene Struktur aufweist, Flare-Charakteristika signifikant verbessert werden. Zusätzlich kann durch Bereitstellen des ersten Licht-abschirmenden Films und des zweiten Licht-abschirmenden Films das Eindringen von unnötigem Licht in das optische Element verhindert werden und unnötige Reflexion von dem Metallfilm oder dergleichen kann verhindert werden.
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Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Hochleistungs-optisches Element erhalten werden, in dem Flare-Charakteristika hervorragend sind und Ghosting unterdrückt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel eines optischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2A ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 1.
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2B ist ein schematisches Diagramm, das ein anderes Beispiel des optischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2C ist ein schematisches Diagramm, das noch ein anderes Beispiel des optischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist ein Graph, der die Resultate des Messens eines Reflexionsgrades in Beispielen zeigt.
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4 ist ein Graph, der die Resultate des Messens einer Raumfrequenz in Beispielen zeigt.
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5 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zum Messen einer Streulichtintensität in Beispielen zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachstehend werden ein optisches Element und ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail basierend auf einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist.
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In dieser Beschreibung weisen numerische Bereiche, die durch "bis" repräsentiert werden, vor und nach "bis" untere Grenzwerte und obere Grenzwerte auf.
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1 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel des optischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Zusätzlich ist 2A eine teilweise vergrößerte Ansicht von 1.
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Ein optisches Element 10, das in 1 gezeigt ist, umfasst ein Optikelementsubstrat 12, eine Antireflexionsbeschichtung 14, einen ersten Licht-abschirmenden Film 16, eine Zwischenschicht 18, einen funktionalen Film 20, und einen zweiten Licht-abschirmenden Film 24. In dem optischen Element 10, das in der Zeichnung gezeigt ist, fällt Licht von oben ein, ein Bereich mit einer ausgesparten Form auf der Lichteinfallsseite ist ein optischer Pfadabschnitt, und ein Bereich, der außerhalb des optischen Pfadabschnittes positioniert ist, ist ein nichtoptischer Pfadabschnitt. Mit anderen Worten ist der optische Pfadabschnitt ein wirksamer Bereich. Zusätzlich ist der nichtoptische Pfadabschnitt ein unwirksamer Bereich.
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In der vorliegenden Erfindung ist in der Gestaltung des optischen Elements der optische Pfadabschnitt ein Bereich (wirksamer Bereich), bei dem ein Durchgang von Licht angenommen wird und wo durch den optischen Pfadabschnitt durchkommendes Licht wirksam moduliert werden kann. Zusätzlich ist der nichtoptische Pfadabschnitt ein den optischen Pfadabschnitt ausschließender Bereich (unwirksamer Bereich) des optischen Elements
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[Optikelementsubstrat]
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Das Optikelementsubstrat 12 ist ein wohlbekanntes optisches Element. Bestimmte Beispiele des Optikelementsubstrates 12 umfassen eine Linse wie z.B. eine konvexe Linse, eine konkave Linse, eine Meniskuslinse, und flaches Glas.
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In dem Beispiel, das in der Zeichnung gezeigt ist, ist das Optikelementsubstrat 12 (optisches Element 10) eine konkave Linse. Zusätzlich ist die ebene Form des Optikelementsubstrates 12 zum Beispiel sphärisch. Mit anderen Worten ist die ebene Form des Optikelementsubstrates 12 eine Form des Optikelementsubstrates 12, wenn sie von der Richtung der optischen Achse betrachtet wird.
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Als ein Material zum Ausbilden des Optikelementsubstrates 12 können verschiedene wohlbekannte transparente Materialien wie z.B. Glas- oder Harzmaterial, die in einem optischen Element verwendet werden, verwendet werden. Zusätzlich können als das Material zum Ausbilden des Optikelementsubstrates 12 kommerziell verfügbare Materialien zum Ausbilden eines optischen Elements verwendet werden.
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Hier repräsentiert "transparent" eine Transmission, die 10% oder höher bezüglich Licht in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm ist. Bezüglich dieses Punktes soll dasselbe für den funktionalen Film und dergleichen, der unten beschrieben ist, gelten.
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[Antireflexionsbeschichtung]
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In dem optischen Element 10 wird die Antireflexionsbeschichtung 14 auf einer Lichtaustrittsoberfläche des Optikelementsubstrates 12 gegenüberliegend zu der Oberfläche mit der ausgesparten Oberfläche bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Antireflexionsbeschichtung 14 bereitgestellt und ist eine wohlbekannte Antireflexionsbeschichtung wie z.B. eine Linse, die in einem optischen Element verwendet wird.
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Beispiele der Antireflexionsbeschichtung 14 umfassen einen dielektrischen Multischichtenfilm, in dem eine dielektrische Schicht mit einem hohen Brechungsindex und eine dielektrische Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex laminiert sind. Beispiele eines Materials zum Ausbilden der dielektrischen Schicht mit einem hohen Brechungsindex umfassen Sb2O3, Sb2S3, Bi2O3, CeO2, CeF3, HfO2, La2O3, Nd2O3, Pr6O11, Sc2O3, SiO, Ta2O5, TiO2, TlCl, Y2O3, ZnSe, ZnS, und ZrO2.
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Zusätzlich umfassen Beispiele eines Materials zum Ausbilden der dielektrischen Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex Al2O3, BiF3, CaF2, LaF3, PbCl2, PbF2, LiF, MgF2, MgO, NdF3, SiO2, Si2O3, NaF, ThO2 und ThF4.
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Die Dicke der Antireflexionsbeschichtung 14 und die Dicke jeder der dielektrischen Schichten zum Ausbilden der Antireflexionsbeschichtung können geeignet eingestellt werden, um eine gewünschte Funktion aufzuweisen abhängig von den Materialien zum Ausbilden der jeweiligen Schichten und dergleichen.
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[Erster Licht-abschirmender Film]
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Im Übrigen wird der erste Licht-abschirmende Film 16 auf dem nichtoptischen Pfadabschnitt des Optikelementsubstrates 12 auf der Licht-einfallenden Oberflächenseite ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem in dem Beispiel der Zeichnung gezeigten optischen Element 10 der erste Licht-abschirmende Film 16 nicht nur auf der Licht-einfallenden Oberfläche des Optikelementsubstrats 12, sondern auch auf Endoberflächen des Optikelementsubstrates 12 ausgebildet. Bezüglich dieses Punktes, soll dasselbe für die Zwischenschicht 18, den funktionalen Film 20 und den zweiten Licht-abschirmenden Film 24, die unten beschrieben sind, gelten. Mit anderen Worten sind die Endoberflächen des Optikelementsubstrates 12 Oberflächen senkrecht zu der optischen Achse.
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Der erste Licht-abschirmende Film 16 verhindert den Einfall von Licht auf einen Licht-reflektierenden Bereich des funktionalen Films 20, der unten beschrieben wird.
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In dem optischen Element 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, bei dem der funktionale Film 20 mit einer unebenen Struktur, die durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf einem Metall oder einer Legierung ausgebildet wird, als ein Antireflexionsfilm auf dem optischen Pfadabschnitt bereitgestellt wird, der oben beschriebene Licht-abschirmende Film 16 zusätzlich zu dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 zum Verhindern des Einfalls unnötigen Lichtes, was allgemein in einem optischen Element gebildet wird, bereitgestellt. In dem optischen Element 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Bereitstellen des ersten Licht-abschirmenden Films 16 eine Reflexion von Licht von dem Licht-reflektierenden Bereich des funktionalen Films, der unten beschrieben wird, verhindert, Flare-Charakteristika sind hervorragend, und Ghosting wird unterdrückt, wobei das Hochleistungs-optische Element 10 realisiert wird.
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Als ein Material zum Bilden des ersten Licht-abschirmenden Films 16 können verschiedene wohlbekannte Materialien, die zum Abschirmen von Licht in einem optischen Element verwendet werden, verwendet werden.
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Beispiele des Materials zum Ausbilden des ersten Licht-abschirmenden Films 16 umfassen: Materialien, die durch Auflösen bzw. Dispergieren von Teer, Pech, einer Farbe, einem Pigment, Glimmerteilchen, Siliciumdioxidteilchen, oder dergleichen in einem Binder wie z.B. Epoxidharz oder Phenolharz erhalten werden; und verschiedene Beschichtungsmaterialien, die zum Abschirmen von Licht verwendet werden.-
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Zusätzlich kann als das Material zum Ausbilden des ersten Licht-abschirmenden Films 16 ein kommerziell verfügbares Produkt wie z.B. GT-7, GT7-A, oder GT-1000 (hergestellt von Canon Chemicals Inc.) verwendet werden.
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Die Dicke des ersten Licht-abschirmenden Films 16 kann geeignet eingestellt werden, um gewünschte Licht-abschirmende Eigenschaften abhängig von dem Material zum Ausbilden des ersten Licht-abschirmenden Films 16 zu erhalten.
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Insbesondere ist die Dicke des ersten Licht-abschirmenden Films 16 vorzugsweise 2 bis 10 µm und weiter bevorzugt 4 bis 6 µm.
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Es ist nicht notwendig, dass der erste Licht-abschirmende Film 16 die gesamte Oberfläche des nichtoptischen Pfadabschnittes des Optikelementsubstrates 12 abdeckt bzw. bedeckt. Zum Beispiel ist in dem Optikelementsubstrat 12 der erste Licht-abschirmende Film 16 nicht notwendigerweise in einem Bereich, wo der funktionale Film 20, der unten beschrieben ist, nicht ausgebildet ist, und in einem Bereich, in dem der zweite Licht-abschirmende Film 24 nicht ausgebildet ist, ausgebildet.
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[Zwischenschicht]
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In dem optischen Element 10, das in dem Beispiel der Zeichnung gezeigt ist, ist die Zwischenschicht 18 ausgebildet, um den ersten Licht-abschirmenden Film 16 und den optischen Pfadabschnitt des Optikelementsubstrates 12 abzudecken. Es ist nicht notwendig, dass die Zwischenschicht 18 den gesamten Bereich des ersten Licht-abschirmenden Films 16 abdeckt bzw. bedeckt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zwischenschicht 18 bereitgestellt und ist eine Schicht zum Bewirken von Interferenz, um das reflektierte Licht, das von einer Differenz im Brechungsindex zwischen dem Optikelementsubstrat 12 und dem funktionalen Film 20, der unten beschrieben ist, abgeleitet ist, zu unterdrücken. In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass die Zwischenschicht 18 eine Schicht aufweist, in der eine Niedrig-Brechungsindex-Schicht mit einem niedrigeren Brechungsindex als das Optikelementsubstrat 12 und eine Hoch-Brechungsindex-Schicht mit einem höheren Brechungsindex als das Optikelementsubstrat 12 alternierend laminiert sind.
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Beispiele einer spezifischen Konfiguration der Zwischenschicht 18 umfassen: eine Konfiguration, in der die Niedrig-Brechungsindex-Schicht und die Hoch-Brechungsindex-Schicht in dieser Reihenfolge von der Optikelementsubstrat- 12 Seite laminiert werden; eine Konfiguration, in der die Hoch-Brechungsindex-Schicht und die Niedrig-Brechungsindex-Schicht in dieser Reihenfolge von der Optikelementsubstrat- 12 Seite laminiert werden; eine Konfiguration, in der die Niedrig-Brechungsindex-Schicht, die Hoch-Brechungsindex-Schicht, die Niedrig-Brechungsindex-Schicht und die Hoch-Brechungsindex-Schicht in dieser Reihenfolge von der Optikelementsubstrat- 12 Seite laminiert werden; eine Konfiguration, in der die Hoch-Brechungsindex-Schicht, die Niedrig-Brechungsindex-Schicht, die Hoch-Brechungsindex-Schicht und die Niedrig-Brechungsindex-Schicht in dieser Reihenfolge von der Optikelementsubstrat- 12 Seite laminiert werden; eine Konfiguration, in der die Niedrig-Brechungsindex-Schicht, die Hoch-Brechungsindex-Schicht, die Niedrig-Brechungsindex-Schicht, die Hoch-Brechungsindex-Schicht, die Niedrig-Brechungsindex-Schicht und die Hoch-Brechungsindex-Schicht in dieser Reihenfolge von der Optikelementsubstrat- 12 Seite laminiert werden; und eine Konfiguration, in der die Hoch-Brechungsindex-Schicht, die Niedrig-Brechungsindex-Schicht, die Hoch-Brechungsindex-Schicht, die Niedrig-Brechungsindex-Schicht, die Hoch-Brechungsindex-Schicht und die Niedrig-Brechungsindex-Schicht in dieser Reihenfolge von der Optikelementsubstrat- 12 Seite laminiert werden.
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Die Brechungsindizes der Niedrig-Brechungsindex-Schicht und der Hoch-Brechungsindex-Schicht werden relativ bezüglich den dazu angrenzenden Schichten bestimmt und sind daher nicht besonders begrenzt. Der Brechungsindex der Niedrig-Brechungsindex-Schicht ist bevorzugt 1,45 bis 1,8 und der Brechungsindex der Hoch-Brechungsindex-Schicht ist bevorzugt 1,6 bis 2,4.
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Zusätzlich kann jede der Dicken der Niedrig-Brechungsindex-Schicht und der Hoch-Brechungsindex-Schicht geeignet eingestellt werden basierend auf zum Beispiel einer Beziehung zwischen dem Brechungsindex davon und der Wellenlänge des reflektierten Lichtes. Insbesondere ist die Dicke der Niedrig-Brechungsindex-Schicht bevorzugt 8 bis 160 nm, und die Dicke der Hoch-Brechungsindex-Schicht ist bevorzugt 4 bis 16 nm.
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Beispiele eines Materials der Niedrig-Brechungsindex-Schicht umfassen Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Galliumoxid, Aluminiumoxid, Lanthanoxid, Lanthanfluorid, und Magnesiumfluorid.
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Beispiele eines Materials der Hoch-Brechungsindex-Schicht umfassen Siliziumoxinitrid, Nioboxid, Siliziumniobiumoxid, Zirkoniumoxid, Tantaloxid, Siliziumnitrid, und Titanoxid.
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[Funktionaler Film]
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Der funktionale Film 20 weist eine unebene Struktur auf der Oberfläche des optischen Pfadabschnittes auf und fungiert als ein Antireflexionsfilm.
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Hier ist ein Bereich des funktionalen Films 20, der nicht mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 abgedeckt ist, aus einem Metallhydrat oder einem Legierungshydrat ausgebildet, ist transparent und weist eine unebene Struktur auf, wobei das Metallhydrat oder das Legierungshydrat durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf bzw. an einem Metall oder einer Legierung ausgebildet ist. Zusätzlich ist ein Bereich des funktionalen Films 20, der mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 abgedeckt ist, aus einem Metall oder einer Legierung ausgebildet und weist Licht-reflektierende Eigenschaften auf.
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Wie in
JP2011-145627A und
JP2012-73590A beschrieben, wird typischerweise ein Böhmit-Film, der als ein Antireflexionsfilm in einem optischen Element verwendet wird, durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf bzw. an Aluminiumoxid ausgebildet.
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Auf der anderen Seite wird in dem optischen Element 10 gemäß der vorliegenden Erfindung der funktionale Film 20, der den Bereich mit einer unebenen Struktur und den Licht-reflektierenden Bereich aufweist, durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf bzw. an einem Metall wie z.B. Aluminium oder einer Legierung wie z.B. einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Als ein Ergebnis kann im Vergleich zu einem Böhmit-Film, der durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf einem Aluminiumoxid ausgebildet wird, ein Haze bzw. Nebel in dem Bereich mit einer unebenen Struktur, die den optischen Pfadabschnitt ausbildet, unterdrückt werden, und das optische Element 10 mit hervorragenden Flare-Charakteristika kann realisiert werden.
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Die unebene Struktur des funktionalen Films 20 ist nicht besonders begrenzt, so lange sie eine kürzere durchschnittliche Distanz zwischen konvexen Abschnitten (Durchschnittsneigung) verglichen mit einer Wellenlänge des Antireflexionsziellichtes aufweist.
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Typischerweise ist die durchschnittliche Distanz zwischen konvexen Abschnitten (Durchschnittsabstand) der unebenen Struktur einige Zehn bis einige Hundert Nanometer, bevorzugt 150 nm oder kürzer, und noch bevorzugter 100 nm oder kürzer.
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"Distanzen zwischen konvexen Abschnitten" (Abstände bzw. Piches) sind Distanzen zwischen Spitzen der am nächsten angrenzenden konvexen Abschnitte, die konkave Abschnitte voneinander trennen. "Die Durchschnittsdistanz zwischen konvexen Abschnitten (Durchschnittsneigung)" kann durch Erhalten eines Oberflächenbildes des funktionalen Films 20 unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (SEM), Verarbeiten des Oberflächenbildes um die Bilddaten zu binarisieren, und Durchführen eines statistischen Verfahrens erhalten werden.
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Obwohl nicht besonders begrenzt, ist ein Spitzenwert einer Raumfrequenz der unebenen Struktur in dem funktionalen Film 20 bevorzugt so hoch wie möglich von dem Gesichtspunkt, dass Lichtstreuung geeignet unterdrückt werden kann.
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Insbesondere ist der Spitzenwert der Raumfrequenz der unebenen Struktur in der funktionalen Film 20 bevorzugt 6,5 µm–1 oder höher, bevorzugter 9 µm–1 oder höher und noch bevorzugter 10 bis 30 µm–1.
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Hier ist "der Spitzenwert der Raumfrequenz des funktionalen Films 20" ein Spitzenwert eines Intensitätsspektrums, das einer Raumfrequenzamplitude entspricht, die durch Durchführen einer zweidimensionalen Fourier-Transformation auf dem SEM-Bild der Oberfläche des funktionalen Films 20 und Integrieren der erhaltenen zweidimensionalen Raumfrequenzintensitätsspektren in einer azimuthalen Richtung erhalten wird.
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Zusätzlich ist die Dicke des Bereiches des funktionalen Films 20 mit einer unebenen Struktur, das heißt, der Bereich des funktionalen Films 20, der nicht mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 abgedeckt ist, bevorzugt 50 bis 400 nm und bevorzugter 100 bis 250 nm.
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Hier bezieht sich "die Dicke des Bereiches des funktionalen Films 20 mit einer unebenen Struktur" auf die Länge einer senkrechten Linie von der Spitze des konvexen Abschnittes zu einer Schnittstelle zwischen dem funktionalen Film 20 und der Zwischenschicht. In einem Fall, bei dem die Zwischenschicht nicht bereitgestellt wird, bezieht sich "die Dicke des Bereiches des funktionalen Films mit einer unebenen Struktur" auf die Länge einer senkrechten Linie von der Spitze eines konvexen Abschnittes zu einer Schnittstelle zwischen dem funktionalen Film 20 und dem Optikelementsubstrat.
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Der nichtoptische Pfadabschnitt des funktionalen Films 20, das heißt, der Licht-reflektierende Bereich, weist dieselbe Dicke wie eine Metallschicht oder eine Legierungsschicht auf, auf der die unebene Struktur nicht ausgebildet ist. Die Dicke des Bereiches mit einer unebenen Struktur, die nach einer Warmwasserbehandlung ausgebildet ist, ist größer als die der Metallschicht oder der Legierungsschicht vor der Warmwasserbehandlung. Entsprechend ist die Dicke des Licht-reflektierenden Bereiches in dem funktionalen Film 20 kleiner als die des Bereiches mit der unebenen Struktur.
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Als ein Material zum Ausbilden der unebenen Struktur des funktionalen Films 20 können verschiedene Metallhydrate oder Legierungshydrate verwendet werden, die durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf verschiedenen Metallen oder Legierungen ausgebildet sind.
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Bestimmte Beispiele des Materials zum Ausbilden der unebenen Struktur des funktionalen Films 20 umfassen ein Metallhydrat oder ein Legierungshydrat, das durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf einen Metall wie z.B. Aluminium oder Titan und einer Legierung wie z.B. einer Aluminium/Titan-Legierung oder einer Aluminium/Silizium-Legierung erhalten wird.
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Entsprechend umfassen Beispiele eines Materials zum Ausbilden des Licht-reflektierenden Bereiches des funktionalen Films 20 das oben beschriebene Metall oder die oben beschriebene Legierung.
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[Zweiter Licht-abschirmender Film]
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Der zweite Licht-abschirmende Film 24 wird auf dem nichtoptischen Pfadabschnitt des funktionalen Films 20 ausgebildet.
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Der zweite Licht-abschirmende Film 24 ist ein Licht-abschirmender Film zum Verhindern des Eindringens unnötigen Lichtes in das optische Element 10.
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Der zweite Licht-abschirmende Film 24 kann aus demselben Material ausgebildet werden wie der oben beschriebene erste Licht-abschirmende Film 16.
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Die Dicke des zweiten Licht-abschirmenden Films 24 kann geeignet eingestellt werden, um die gewünschten Licht-abschirmenden Eigenschaften abhängig von dem Material zum Ausbilden des zweiten Licht-abschirmenden Films zu erhalten. Insbesondere ist die Dicke des zweiten Licht-abschirmenden Films 24 bevorzugt 2 bis 10 µm und bevorzugter 4 bis 6 µm.
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Hier ist es betreffend den ersten Licht-abschirmenden Film 16 und den zweiten Licht-abschirmenden Film 24 bevorzugt, dass ein Bereich des zweiten Licht-abschirmenden Films 24, der den funktionalen Film 20 kontaktiert, eine Größe aufweist, die gleich oder klein ist als die eines Bereiches, der dem ersten Licht-abschirmenden Film 16 entspricht, wie schematisch in 2A und 2B gezeigt.
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Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass der erste Licht-abschirmende Film 16 und der zweite Licht-abschirmende Film 24 derart ausgebildet sind, dass der Bereich des zweiten Licht-abschirmenden Films 24, der den funktionalen Film 20 kontaktiert, in dem ersten Licht-abschirmenden Film 16 in einer ebenen Richtung des funktionalen Films 20 umfasst ist.
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Wie oben beschrieben, wird in dem optischen Element 10 gemäß der vorliegenden Erfindung der Bereich (nichtoptischer Pfadabschnitt) des funktionalen Films 20, der mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 abgedeckt ist, aus einem Metall oder einer Legierung ausgebildet und weist Licht-reflektierende Eigenschaften auf. Hier, wie schematisch in 2C gezeigt, fällt in einem Fall, bei dem der erste Licht-abschirmende Film 16 kleiner als der zweite Licht-abschirmende Film 24 ist, das heißt, wenn der zweite Licht-abschirmende Film 24 aus dem ersten Licht-abschirmenden Film 16 in der ebenen Richtung des funktionalen Films 20 herausragt, Licht auf den Licht-reflektierenden Bereich des funktionalen Films 20 ein und wird reflektiert wie durch Pfeil c in der Zeichnung angezeigt, was Ghosting bewirkt.
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Auf der anderen Seite wird durch Einstellen der Größe des ersten Licht-abschirmenden Films 16, um gleich (2A) oder größer (2B) als der zweite Licht-abschirmende Film 24 zu sein, der Einfall des Lichtes auf den nichtoptischen Pfadabschnitt des funktionalen Films 20, das heißt den Licht-reflektierenden Bereich, verhindert und Ghosting, das durch den Einfall bewirkt wird, kann verhindert werden.
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Hier kann ein Unterschied in der Größe zwischen dem ersten Licht-abschirmenden Film 16 und dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 insbesondere ein Betrag a des ersten Licht-abschirmenden Films 16, der in 2B gezeigt wird, der aus dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 in der Ebenenrichtung herausragt, 0µm oder mehr sein.
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Es ist nicht notwendig, dass der zweite Licht-abschirmende Film 24 die gesamte Oberfläche des nichtoptischen Pfadabschnittes des Optikelementsubstrates 12 abdeckt. Zum Beispiel in einem Fall, in dem das optische Element 10 auf eine entsprechende optische Vorrichtung montiert ist, wird der zweite Licht-abschirmende Film 24 nicht notwendigerweise in einem Abschnitt der optischen Vorrichtung ausgebildet sein, in dem Licht durch ein Befestigungsbauteil oder dergleichen abgeschirmt wird.
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[Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements]
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Nachstehend wird das optische Element 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in größerem Detail beschrieben durch Beschreiben eines Verfahrens zur Herstellung des optischen Elements 10.
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Zuerst wird das Optikelementsubstrat 12 vorbereitet. Das Optikelementsubstrat 12 kann durch Polieren oder Modellieren eines optischen Materials wie z.B. ein Linsenglasmaterial vorbereitet werden oder ein einzelnes optisches Element wie z.B. eine kommerziell verfügbare Linse kann verwendet werden.
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Als nächstes wird die Antireflexionsbeschichtung 14, die aus einem dielektrischen Multischichtfilm ausgebildet ist, auf der Lichtaustrittsoberfläche des Optikelementsubstrates 12 ausgebildet. Die Antireflexionsbeschichtung 14 kann unter Verwendung eines wohlbekannten Verfahrens wie z.B. Sputtern oder Vakuum-Aufdampfen abhängig von dem Material zum Ausbilden der Antireflexionsbeschichtung 14 ausgebildet werden.
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Als nächstes wird der erste Licht-abschirmende Film 16 auf dem nichtoptischen Pfadabschnitt des Optikelementsubstrates 12 ausgebildet. In dem Beispiel der Zeichnung in einer bevorzugten Ausführungsform wird der erste Licht-abschirmende Film 16 eben bzw. gleichmäßig auf den Endoberflächen des Optikelementsubstrates 12 ausgebildet.
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Der erste Licht-abschirmende Film 16 kann unter Verwendung eines wohlbekannten Verfahrens wie z.B. einem Beschichtungsverfahren oder einem Druckverfahren (zum Beispiel ein Tintenstrahlverfahren) abhängig von dem Material zum Ausbilden des ersten Licht-abschirmenden Films 16 ausgebildet werden.
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Als nächstes wird die Zwischenschicht 18 ausgebildet, um den optischen Pfadabschnitt des Optikelementsubstrates 12 und den ersten Licht-abschirmenden Film 16 abzudecken. Entsprechend wird die Zwischenschicht 18 eben auf den Endoberflächen des Optikelementsubstrates 12 ausgebildet.
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Wie oben beschrieben wird die Zwischenschicht 18 aus der Niedrig-Brechungsindex-Schicht und der Hoch-Brechungsindex-Schicht ausgebildet. Die Zwischenschicht 18 kann unter Verwendung eines wohlbekannten Gasphasenabscheidungsverfahrens wie z.B. Vakuum-Aufdampfen, Plasma-Sputtern, Elektron-Zyklotron-Sputtern oder Ionenplattieren ausgebildet werden abhängig von den Materialien zum Ausbilden der Niedrig-Brechungsindex-Schicht und der Hoch-Brechungsindex-Schicht.
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Als nächstes wird ein Metallfilm oder ein Legierungsfilm, der den funktionalen Film 20 ausbildet, ausgebildet, um die Zwischenschicht abzudecken. Daher wird der Metallfilm oder der Legierungsfilm, der den funktionalen Film 20 ausbildet, auch eben auf den Endoberflächen des Optikelementsubstrates 12 ausgebildet.
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Der Metallfilm oder der Legierungsfilm kann unter Verwendung eines wohlbekannten Gasabscheidungsverfahrens wie z.B. Vakuumaufdampfen, Plasma-CVD oder Ionenplattieren ausgebildet werden abhängig von dem Material zum Ausbilden des Metallfilms oder des Legierungsfilms.
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Als nächstes wird der zweite Licht-abschirmende Film 24 auf dem nichtoptischen Pfadabschnitt des Metallfilms oder des Legierungsfilms ausgebildet. In dem Beispiel der Zeichnung wird in einer bevorzugten Ausführungsform der zweite Licht-abschirmende Film 24 eben auf den Endoberflächen des Optikelementsubstrates 12 gebildet.
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Der zweite Licht-abschirmende Film 24 kann aus demselben Material gebildet werden wie der erste Licht-abschirmende Film 16. Zusätzlich ist es, wie oben beschrieben, wünschenswert, dass der Bereich des zweiten Licht-abschirmenden Films 24, der den funktionalen Film 20 kontaktiert, das heißt, der den Metallfilm oder den Legierungsfilm kontaktiert, kleiner ist als der Bereich, der dem ersten Licht-abschirmenden Film 16 entspricht.
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Nachdem der zweite Licht-abschirmende Film 24 gebildet ist, wird eine Warmwasserbehandlung auf bzw. an dem Metallfilm oder dem Legierungsfilm durchgeführt. Als ein Ergebnis wird der funktionale Film 20 ausgebildet, bei dem ein Bereich, der mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 bedeckt bzw. abgedeckt ist, Licht-reflektierende Eigenschaften aufweist und bei dem ein Bereich, der nicht mit dem Licht-abschirmenden Film 24 abgedeckt ist, transparent ist und eine unebene Struktur aufweist.
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Hier wird ein Verfahren zur Durchführung einer Warmwasserbehandlung nicht besonders beschränkt, und verschiedene wohlbekannte Verfahren können verwendet werden. Beispiele des Verfahrens zum Durchführen einer Warmwasserbehandlung sind wie folgt:
- (1) ein Verfahren (Verfahren A) des Tauchens des Filmes in warmes Wasser (umfassend kochendes Wasser) bei 60°C bis zu einer Siedetemperatur für eine Minute oder länger;
- (2) ein Verfahren (Verfahren B) des Tauchens des Filmes in eine Alkali-wässrige Lösung bei 60°C bis zu einer Siedetemperatur für eine Minute oder länger;
- (3) ein Verfahren des Aussetzens des Filmes gegenüber Wasserdampf.
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Durch Durchführen der oben beschriebenen Warmwasserbehandlung wird der Metallfilm oder der Legierungsfilm einer Peptisation oder dergleichen derart unterzogen, dass er in ein Metallhydrat oder ein Legierungshydrat umgewandelt wird, die unebene Struktur auf dem optischen Pfadabschnitt gebildet wird, der nicht mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 abgedeckt ist und der optische Pfadabschnitt ist transparent.
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Zusätzlich ist bzw. wird der nichtoptische Pfadabschnitt des Metallfilms oder des Legierungsfilms, der mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 abgedeckt ist, nicht der Warmwasserbehandlung ausgesetzt und ist daher aus dem Metall oder der Legierung mit Licht-reflektierenden Eigenschaften ohne jede Änderung ausgebildet.
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In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Warmwasserbehandlung unter Verwendung des Verfahrens A oder des Verfahrens B durchgeführt wird und es ist noch wünschenswerter, dass reines Wasser mit einem elektrischen Widerstand von 10 MΩcm oder höher als das warme Wasser oder Wasser, das ein Material aus der Alkali-wässrigen Lösung ist, verwendet wird.
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Der elektrische Widerstand ist ein Wert, der bei einer Wassertemperatur von 25°C gemessen wird.
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In der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, der funktionale Film 20, der durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf bzw. an dem Metallfilm oder dem Legierungsfilm erhalten wird und den transparenten unebene-Struktur-Bereich aufweist, bereitgestellt, und der erste Licht-abschirmende Film 16 wird bereitgestellt. Als ein Ergebnis kann das optische Element realisiert werden, in dem Flare-Charakteristika hervorragend sind und Ghosting unterdrückt wird.
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Wie in
JP2012-73590A und dergleichen gezeigt wird, wird typischerweise ein sogenannter Böhmit-Film, der durch Durchführen einer Warmwasserbehandlung auf Aluminiumoxid erhalten wird, als ein Antireflexionsfilm mit einer unebenen Struktur verwendet.
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Jedoch kann gemäß der Untersuchung der vorliegenden Erfinder in einem Fall, in dem ein Antireflexionsfilm mit einer unebenen Struktur, die aus einem Metallhydrat oder einem Legierungshydrat ausgebildet ist, durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf bzw. an einem Metallfilm wie z.B. Aluminium oder einem Legierungsfilm wie z.B. einer Aluminiumlegierung anstelle von Aluminiumoxid erhalten wird, der Antireflexionsfilm mit reduziertem Streuantrieb bzw. Haze bzw. Nebel und exzellenten Flare bzw. Aufhellungs-Charakteristika ausgebildet werden.
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Auf der anderen Seite ist der Bereich, bei dem der zweite Licht-abschirmende Film 24 ausgebildet wird, nicht der Warmwasserbehandlung ausgesetzt. Daher wird der nichtoptische Pfadabschnitt des funktionalen Films 20 aus einem Metallfilm oder einem Legierungsfilm mit Licht-reflektierenden Eigenschaften ausgebildet und in einem Fall, bei dem Licht auf den nichtoptischen Pfadabschnitt einfällt, wird das einfallende Licht reflektiert, was Ghosting bewirkt. Auf der anderen Seite wird in dem optischen Element 10 gemäß der vorliegenden Erfindung der erste Licht-abschirmende Film 16 auf dem nichtoptischen Pfadabschnitt des Optikelementsubstrates 12 bereitgestellt. Daher kann der Einfall von Licht auf den nichtoptischen Pfadabschnitt des funktionalen Films 20, das heißt, auf den Licht-reflektierenden Bereich, verhindert werden und daher kann Ghosting unterdrückt werden.
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Hier wird, nachdem ein Metallfilm oder ein Legierungsfilm ausgebildet wird, die Warmwasserbehandlung auf dem Metallfilm oder dem Legierungsfilm vor der Ausbildung des zweiten Licht-abschirmenden Films 24 durchgeführt. Als ein Resultat kann die gesamte Oberfläche des Metallfilms oder des Legierungsfilms transparent gemacht werden, und eine unebene Struktur aufweisen.
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Jedoch weist die unebene Struktur, die aus einem Metallhydrat oder einem Legierungshydrat ausgebildet ist, das durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf dem Metallfilm oder dem Legierungsfilm erhalten wird, aufgrund ihrer Struktur einen niedrigen Kratzwiderstand auf. Daher wird, sogar wenn sie in Kontakt mit etwas mit einer schwachen Kraft gleitet, die unebene Struktur leicht beschädigt, was eine Verschlechterung in den optischen Charakteristika bewirkt. Daher wird in einem Fall, bei dem der zweite Licht-abschirmende Film 24 ausgebildet wird, nachdem die unebene Struktur durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf dem Metallfilm oder dem Legierungsfilm ausgebildet ist, die unebene Struktur während der Ausbildung des zweiten Licht-abschirmenden Filmes 24 beschädigt und diese Beschädigungen und dergleichen können eine signifikante Verschlechterung in den optischen Charakteristika des optischen Elements bewirken.
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Auf der anderen Seite wird in der vorliegenden Erfindung die Warmwasserbehandlung nach der Ausbildung des zweiten Licht-abschirmenden Filmes 24 durchgeführt. Als ein Ergebnis kann die unebene Struktur des funktionalen Filmes 20 davon abgehalten werden, durch die Ausbildung des zweiten Licht-abschirmenden Filmes 24 beschädigt zu werden.
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Das heißt, dass in der vorliegenden Erfindung der funktionale Film 20 durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf dem Metallfilm oder dem Legierungsfilm ausgebildet wird, und der zweite Licht-abschirmende Film 24 wird vor der Warmwasserbehandlung ausgebildet. Als ein Ergebnis wird bewirkt, dass der Licht-reflektierende Bereich in dem funktionalen Film 20 bleibt. Zusätzlich wird durch Bereitstellen des ersten Licht-abschirmenden Filmes 16, ein Einfall von Licht auf den Licht-reflektierenden Bereich des funktionalen Films 20 verhindert, Flare-Charakteristika sind hervorragend, Ghosting wird unterdrückt, Beschädigungen des funktionalen Filmes 20 werden unterdrückt, wobei das Hochleistungs-optische Element 10 realisiert wird.
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Es sind das optische Element und das Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt und verschiedene Verbesserungen und Modifikationen können innerhalb eines Bereiches gemacht werden, der nicht von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abweicht.
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Beispiele
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Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail unter Verwendung besonderer Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
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[Beispiel 1]
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Durch Polieren eines Linsenglasmaterials (S-NPH3, hergestellt durch Ohara Inc.) wurde das Optikelementsubstrat 12 (einzelne konkave Linse) mit einer in 1 gezeigten Form gebildet.
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Ein dielektrischer Multischichtfilm als die Antireflexionsbeschichtung 14 wurde auf der Lichtaustrittsoberfläche des Optikelementsubstrates 12 unter Verwendung eines Vakuumaufdampfverfahrens ausgebildet, wobei der Multischichtfilm eine Dicke von 327 nm und eine Konfiguration von MgF2/ZrO2/SiO2/ZrO2/SiO2/ZrO2/SiO2/ Glas aufweist.
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Als nächstes wurde der erste Licht-abschirmende Film 16 mit einer Dicke von 5µm auf dem nichtoptischen Pfadabschnitt und den Endoberflächen des Optikelementsubstrats 12 unter Verwendung eines Beschichtungsmaterials für ein optisches Element (GT-1000, hergestellt durch Canon Chemicals Inc.) ausgebildet.
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Als nächstes wurde die Zwischenschicht 18, die aus Siliziumoxinitrid gebildet ist, durch Sputtern gebildet, um den ersten Licht-abschirmenden Film 16 und den optischen Pfadabschnitt des Optikelementsubstrates 12 abzudecken. Die Zwischenschicht 18 wies eine Zwei-Schicht-Konfiguration auf mit: einer ersten Schicht mit einer Dicke von 63 nm und einem Brechungsindex von 1,845 (540 nm), die auf der Substratseite ausgebildet ist; und eine zweite Schicht mit einer Dicke von 110 nm und einem Brechungsindex von 1,684 (540 nm), die auf der ersten Schicht ausgebildet ist.
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Als nächstes wurde ein Aluminiumfilm (Al-Film) mit einer Dicke von 40 nm durch Sputtern gebildet, um die Zwischenschicht 18 abzudecken. Als nächstes wurde der zweite Licht-abschirmende Film 24 mit einer Dicke von 5 µm auf dem nichtoptischen Pfadabschnitt und den Endoberflächen des Aluminiumfilms unter Verwendung eines Beschichtungsmaterials für ein optisches Element (GT-1000, hergestellt durch Canon Chemicals Inc.) gebildet.
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Weiter wurde das Optikelementsubstrat 12, auf dem der zweite Licht-abschirmende Film 24 ausgebildet wurde, in kochendes ultrareines Wasser (mit einem elektrischen Widerstand von 12 MΩcm oder höher) für 3 Minuten derart eingetaucht, dass eine Warmwasserbehandlung auf bzw. an dem Aluminiumfilm durchgeführt wurde. Aufgrund der Warmwasserbehandlung wurde der funktionale Film 20 ausgebildet mit: dem Licht-reflektierenden Bereich, der mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 bedeckt bzw. abgedeckt war; und dem transparenten Unebene-Struktur-Bereich, der nicht mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film 24 abgedeckt war. Als ein Ergebnis wurde das optische Element 10 (konkave Linse) vorbereitet. Die Dicke des Bereiches des funktionalen Films 20 mit einer unebenen Struktur war 300 nm.
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Im Übrigen wurde ein flaches Glas (S-NPH3, hergestellt von Ohara Inc.), das aus einem Linsenglas ausgebildet ist, vorbereitet.
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Ein erster Licht-abschirmender Film mit einer Dicke von 5 µm wurde auf einem halben Bereich einer einzelnen Oberfläche des flachen Glases unter Verwendung eines Beschichtungsmaterials für ein optisches Element (GT-1000, hergestellt durch Canon Chemicals Inc.) ausgebildet.
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Als nächstes wurde eine Zwischenschicht, die aus Siliziumoxinitrid gebildet ist, durch Sputtern gebildet, um die gesamte Oberfläche der Oberfläche des flachen Glases abzudecken, an der der erste Licht-abschirmende Film gebildet wurde. Die Zwischenschicht 18 wies eine Zwei-Schicht-Konfiguration auf mit: einer ersten Schicht mit einer Dicke von 63 nm und einem Brechungsindex von 1,845 (540 nm), die auf der flachen Glasseite ausgebildet ist; und eine zweite Schicht mit einer Dicke von 110 nm und einem Brechungsindex von 1,684 (540 nm), die auf der ersten Schicht ausgebildet ist.
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Als nächstes wurde ein Aluminiumfilm mit einer Dicke von 40 nm durch Sputtern gebildet, um die Zwischenschicht abzudecken.
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Als nächstes wurde ein zweiter Licht-abschirmender Film mit einer Dicke von 5 µm auf der Zwischenschicht ausgebildet, um einen halben Bereich der Zwischenschicht abzudecken, die dem halben Bereich des ersten Licht-abschirmenden Filmes entspricht, der im Vorfeld ausgebildet wurde unter Verwendung einer Beschichtungsmaterials für ein optisches Element (GT-1000, hergestellt durch Canon Chemicals Inc.).
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Weiter wurde das flache Glas, auf dem der zweite Licht-abschirmende Film ausgebildet wurde, in kochendes ultrareines Wasster (mit einem elektrischen Widerstand von 12 MΩcm oder höher) für 3 Minuten derart eingetaucht, dass eine Warmwasserbehandlung auf bzw. an dem Aluminiumfilm durchgeführt wurde. Aufgrund der Warmwasserbehandlung wurde ein funktionaler Film 20 ausgebildet mit: einem Licht-reflektierenden Bereich, der mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film bedeckt bzw. abgedeckt wurde, und ein transparenter Unebene-Struktur-Bereich, der nicht mit dem zweiten Licht-abschirmenden Film abgedeckt wurde. Die Dicke des Bereiches des funktionalen Films 20 mit einer unebenen Struktur war 300 nm.
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[Vergleichendes Beispiel 1]
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Ein optisches Element (konkave Linse), auf dem die Zwischenschicht 18, der funktionale Film 20 mit dem Licht-reflektierenden Bereich und dem transparenten Unebene-Struktur-Bereich und der zweite Licht-abschirmende Film 24 bereitgestellt wurden, wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie in Beispiel 1 gebildet, ausgenommen dass der erste Licht-abschirmende Film 16 nicht ausgebildet wurde. Die Dicke des Bereiches des funktionalen Films 20 mit einer unebenen Struktur war 300 nm.
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Zusätzlich wurde ein flaches Glas, in dem die Zwischenschicht, der funktionale Film mit dem Licht-reflektierenden Bereich und dem transparenten Unebene-Struktur-Bereich und der zweite Licht-abschirmende Film, der die Hälfte der Oberfläche abdeckt, auf einer einzelnen Oberfläche bereitgestellt wurden, unter Verwendung desselben Verfahrens wie in Beispiel 1 vorbereitet, ausgenommen, dass der erste Licht-abschirmende Film nicht ausgebildet wurde. Die Dicke des Bereiches des funktionalen Films mit einer unebenen Struktur war 300 nm.
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[Vergleichendes Beispiel 2]
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Ein optisches Element (konkave Linse), auf dem die Zwischenschicht 18, der funktionale Film mit dem transparenten Unebene-Struktur-Bereich, und der zweite Licht-abschirmende Film 24 bereitgestellt wurden, wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie in Beispiel 1 gebildet, ausgenommen, dass: der erste Licht-abschirmende Film 16 nicht ausgebildet wurde; und der funktionale Film durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf einem Aluminiumoxidfilm (Al2O3-Film) mit einer Dicke von 80 nm anstelle des Aluminiumfilms ausgebildet wurde. Die Dicke des Bereiches des funktionalen Films 20 mit einer unebenen Struktur war 300 nm.
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Ein flaches Glas, in dem die Zwischenschicht, der funktionale Film mit dem transparenten Unebene-Struktur-Bereich und der zweite Licht-abschirmende Film, der die Hälfte der Oberfläche abdeckt, auf einer einzelnen Oberfläche bereitgestellt wurden, wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie in Beispiel 1 vorbereitet, ausgenommen dass: der erste Licht-abschirmende Film nicht ausgebildet wurde; und der funktionale Film durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf einem Aluminiumoxidfilm mit einer Dicke von 80 nm anstelle des Aluminiumfilms ausgebildet wurde. Die Dicke des Bereiches des funktionalen Films mit einer unebenen Struktur war 300 nm.
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In diesem Beispiel wurde der funktionale Film durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf bzw. an dem Aluminiumoxidfilm ausgebildet. Daher umfasste der funktionale Film nicht den Licht-reflektierenden Bereich.
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[Messung des mikroskopischen Reflexionsgrades]
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Auf einer Oberfläche jeder der vorbereiteten flachen Glasplatten gegenüberliegend zu der Oberfläche, auf der der zweite Licht-abschirmende Film ausgebildet wurde, wurde der mikroskopische Reflexionsgrad eines Bereiches, auf dem der zweite Licht-abschirmende Film ausgebildet wurde, gemessen.
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Die Ergebnisse sind in 3 gezeigt.
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Es kann aus 3 gesehen werden, dass in Beispiel 1, in dem der erste Licht-abschirmende Film bereitgestellt wurde und im Vergleichenden Beispiel 2, in dem der funktionale Film unter Verwendung des Aluminiumoxidfilms ausgebildet wurde, der Reflexionsgrad des Lichtes in einem sichtbaren Bereich 5% oder niedriger war, und durch Einfall von Licht in den nichtoptischen Pfadabschnitt des funktionalen Films bewirktes Ghosting wurde unterdrückt.
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Auf der anderen Seite war im Vergleichenden Beispiel 1, in dem der funktionale Film unter Verwendung des Aluminiumfilms ausgebildet wurde und der erste Licht-abschirmende Film nicht bereitgestellt wurde, der Reflexionsgrad von Licht in einem sichtbaren Bereich 80% bis 90%, und man war nicht in der Lage, durch Einfall von Licht auf den nichtoptischen Pfadabschnitt des funktionalen Films bewirktes Ghosting zu unterdrücken.
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[Messung des Spitzenwertes der Raumfrequenz]
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Der Spitzenwert der Raumfrequenz der unebenen Struktur jeder der vorbereiteten bzw. hergestellten flachen Glasplatten wurde gemessen. Der Spitzenwert der Raumfrequenz wurde aus den Raumfrequenzspektren berechnet, die durch Durchführen einer zweidimensionalen Fouriertransformation auf einem unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (S-4100, hergestellt durch Hitachi Ltd.) erhaltenen Elektronenmikroskopbildes erhalten wurden.
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Die Ergebnisse sind in 4 gezeigt.
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Wie aus 4 gesehen werden kann, waren die Spitzenwerte der Raumfrequenz von Beispiel 1 und Vergleichendem Beispiel 9 µm–1, und der Spitzenwert der Raumfrequenz des Vergleichenden Beispiels 2 war 7 µm–1. Daher war man in Beispiel 1 und in dem Vergleichenden Beispiel 1, in denen der funktionale Film durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf dem Aluminiumfilm ausgebildet wurde, in der Lage Lichtstreuung im Vergleich zu Vergleichendem Beispiel 2, in dem der funktionale Film durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf dem Aluminiumoxidfilm ausgebildet wurde, zu unterdrücken.
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[Messung des Betrages des Gestreuten Lichtes]
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Der Betrag des gestreuten Lichtes der unebenen Struktur jeder der hergestellten flachen Glasplatten wurde gemessen.
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Der Betrag des gestreuten Lichtes wurde wie folgt gemessen. Das heißt, wie schematisch in 5 gezeigt, wurde von einer Xe-Lampen-Lichtquelle 30 emittiertes Licht durch eine Iris 32 mit einer Öffnung von 3 mm verengt und wurde auf einem Bereich mit der unebenen Struktur jeder der flachen Glasplatten S als eine Probe bei einem Einfallswinkel von 45° unter Verwendung einer Sammellinse 34 von f = 100 mm gesammelt.
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In diesem Zustand wurde unter Verwendung einer digitalen Standbildkamera 36 (Fine pix S3 pro, hergestellt durch Fujifilm Corporation), auf der eine Linse (hergestellt durch Nikon Corporation) mit einer fokalen Länge f von 85 mm und einer F-Nummer von 4,0 montiert war, die Oberfläche der flachen Glasplatte S unter Konditionen von ISO-Geschwindigkeit: 200 und Shutter-Geschwindigkeit: ½ Sekunde abgebildet. Der Durchschnitt der Pixelwerte in einem Lichtsammelbereich von 128×128 Pixel wurde als ein Betrag des gestreuten Lichtes erhalten.
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Als ein Ergebnis waren die Beträge des gestreuten Lichtes von Beispiel 1 und Vergleichendem Beispiel 1 8,5, und der Betrag des gestreuten Lichtes von Vergleichendem Beispiel 2 war 13,4. Daher war man in Beispiel 1 und Vergleichendem Beispiel 1, in denen der funktionale Film durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf dem Aluminiumfilm ausgebildet wurde, in der Lage Lichtstreuung im Vergleich zu Vergleichendem Beispiel 2, in dem der funktionale Film durch Durchführen der Warmwasserbehandlung auf dem Aluminiumoxidfilm ausgebildet wurde, zu unterdrücken.
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[Linsen-Charakteristika]
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Jedes der hergestellten bzw. vorbereiteten optischen Elemente (konkave Linsen) wurde in ein optisches System einer Kameralinse eingebaut, ein Ghost-Bild wurde tatsächlich erhalten und beobachtet.
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Als ein Ergebnis wurde in dem optischen Element gemäß Beispiel 1 von dem optischen Element abgeleitetes Ghosting nicht beobachtet. Zusätzlich waren die Flare- bzw. Aufhellungs-Charakteristika und das externe Erscheinen des optischen Elements hervorragend.
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Auf der anderen Seite waren in dem optischen Element gemäß Vergleichendem Beispiel 1, in dem der erste Licht-abschirmende Film 16 nicht bereitgestellt wurde, die Flare-Charakteristika und die äußere Erscheinung des optischen Elements hervorragend. Jedoch wurde von dem optischen Element abgeleitetes bzw. verursachtes Ghosting beobachtet.
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Zusätzlich wurde in dem optischen Element gemäß Vergleichendem Beispiel 2, in dem der funktionale Film unter Verwendung des Aluminiumoxidfilms ausgebildet wurde, von dem optischen Element abgeleitetes Ghosting nicht beobachtet. Jedoch waren im Vergleich zu anderen Beispielen die Flare-Charakteristika schwach und das optische Element war etwas weiß.
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Die obigen Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle gesammelt gezeigt. [Tabelle 1]
| | | | | | | Linsen-Charakteristika |
| | Quelle des funktionalen Films | Erster Lichtabschirmende Film | Reflexionsgrad [%] | Spitzenwert [µm–1] | Menge des gestreuten Lichtes | Ghosting | Flaring |
| Beispiel 1 | Al | bereitgestellt | 5 oder niedriger | 9 | 8,5 | Hervorragend | Hervorragend |
| Vergleichendes Beispiel 1 | Al | nicht bereitgestellt | 80 bis 90 | 9 | 8,5 | schwach | |
| Vergleichendes Beispiel 2 | Al2O3 | Nicht bereitgestellt | 5 oder niedriger | 7 | 13,4 | Hervorragend | schwach |
"Spitzenwert" bezieht sich auf einen Spitzenwert der Raumfrequenz
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Wie aus den obigen Ergebnissen gesehen werden kann, sind die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung offensichtlich.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist geeignet anwendbar auf verschiedene optische Elemente wie z.B. eine Kameralinse.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- optisches Element
- 12
- Optikelementsubstrat
- 14
- Antireflexionsbeschichtung
- 16
- erster Licht-abschirmender Film
- 18
- Zwischenschicht
- 20
- funktionaler Film
- 24
- zweiter Licht-abschirmender Film
