抗反射膜和红外线光学元件制造技术

本发明专利技术提供抗反射膜和红外线光学元件。设置在硫属化物玻璃基底表面上的抗反射膜包括第一薄膜层和第二薄膜层。第一薄膜层由通过离子束辅助沉积形成的Bi2O3单层组成。由YF3制成的第二薄膜层包括交替地层压的辅助层和非辅助层。所述辅助层是通过离子束辅助沉积形成的，而所述非辅助层是在没有离子束辅助的情况下形成的。辅助层具有优良的粘附性和表面平坦性或平滑性。另一方面，非辅助层具有小的内应力。第二薄膜层起缓冲的作用以减小第一和第二薄膜层的内应力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种红外线光学元件和在其中使用的抗反射膜。
技术介绍
近年来利用红外线辐射拍摄图像的红外线照相机是广泛可获得的。如广泛已知的，红外线照相机适合在黑暗场所或经由遮挡物即薄布片成像。由于这种特性，红外线照相机通常被安装在各种设施如仓库和店铺中作为用于防盗或防灾的安全或监视照相机。红外线照相机也用于提坝水量的测量，交通量监测等。此外，近来使用红外线照相机的安全驾驶支持系统是已知的。在该系统中，红外线照相机被设置在车体上，并且由红外线照相机拍摄的活物体图像显示在安装在汽车中的监视器上。与仅利用可见光的视野相比，该系统使得司机在夜间的视野扩大，从而支持了安全驾驶。高百分比的红外线辐射被包括水蒸气等的大气成分吸收。因此，红外线照相机利用波长带被限制在所谓的红外线大气窗口内的红外线辐射，在所述红外线大气窗口中不发生红外线辐射的吸收。在这样的波长带中，例如，使用波长为0. 7至2. 5μπι的近红外线辐射的近红外线照相机和使用波长为3. 0至1000 μ m的远红外线辐射的远红外线照相机被投入实际使用。因为红外线照相机利用归类为红外线辐射的具有长波长的光，红外线照相机的光学元件例如透镜包括由具有高折射率的红外线透射玻璃制成的基底(base)。作为常规的红外线透射玻璃，例如，锗(Ge)，硒化锌(ZnSe)等是已知的。但是，上述红外线透射玻璃是昂贵的，具有成本缺点。此外，因为上述红外线透射玻璃具有结晶结构，因此其加工方法限于抛光。这导致难以加工成复杂的构造如微透镜阵列。针对这样的背景，近来一类新的主要含有硫(S)、硒(Se)或碲(Te)的红外线透射玻璃(以下称为硫属化物玻璃)是已知的(美国专利申请公布2010/285946)。硫属化物玻璃比锗晶体、硒化锌等更廉价。此外，硫属化物玻璃容易通过模制而加工成光学元件如透镜、棱镜和滤光器的基底。红外线透射玻璃通常由于高折射率而具有高的表面反射率，并且其透射率至多为 60至70%。因此，已知的是，仅仅将红外线透射玻璃加工成透镜等的所需的外部形状并不足以获得对于成像而言充分的入射光强度。由于这种原因，抗反射膜被设置在由红外线透射玻璃制成的基底的表面上，以减少由表面反射引起的入射光强度的损失。当使用锗或硒化锌作为红外线透射玻璃时，已知的是包含SiS，CaF2, YF3, Y2O3, Ge, Si等的层的抗反射膜的实例。此夕卜，已知的是使用TiO2或Al2O3作为初始层(primary layer)以改善抗反射膜对基底的粘附(日本专利公开出版物6-313802)。在使用硫属化物玻璃作为基底的情况下，已知的是由Al2O3，Ge, ZnS和MgF2的四层组成以改善耐久性的抗反射膜(日本专利3361621)，以及在Ge，ZnS，CeF3等的层上具有CeO2层以改善耐候性的抗反射膜(日本专利公开出版物2006-72031)。如上所述，红外线照相机不仅被安装在周围环境较稳定的室内，而且被安装在温度、湿度等波动大的室外，甚至被安装在诸如车体的严酷环境中。因此，被设置在由红外线透射玻璃制成的基底的表面上的抗反射膜需要足够的耐候性，使得即使红外线照相机在严酷环境中使用，也不发生变暗，剥落，开裂等。此外，在红外线照相机的光学元件中，使用由锗等制成的昂贵的结晶基底导致成本增加。因此，适宜的是，光学元件包括由硫属化物玻璃所制成的廉价基底。但是，如果将设计用于锗结晶基底的常规抗反射膜设置在硫属化物玻璃基底的表面上，则削弱抗反射膜的粘附性。因此，抗反射膜可能在如上所述的严酷环境中剥落。此外，被设计用于锗结晶基底的抗反射膜通常含有由昂贵的材料如锗制成的层。 因此，即使使用廉价的硫属化物玻璃基底，将被设计用于锗结晶基底的抗反射膜设置在硫属化物玻璃基底上也导致成本增加。此外，随着抗反射膜的层数的增加，成本通常增加，因此适宜的是，抗反射膜仅由最廉价的可用材料以及最少的可能层数制成。此外，被设计用于锗结晶基底的抗反射膜有时含有MgF2层。但是，MgF2F具有足够的耐候性。因此，如果将被设计用于锗结晶基底的这种抗反射膜用作硫属化物玻璃基底的抗反射膜，则自然发生耐候性的不足。在抗反射膜含有由低耐候性的材料如MgF2制成的层的情况下，可设想在抗反射膜的最上面设置高耐候性的层。但是，当如上所述仅仅最上层由高耐候性材料制成而内层由低耐候性材料制成时，如果温度或湿度的波动引起抗反射膜的轻微的开裂，剥落等，则将低耐候性的层暴露于外部。因此，开裂或剥落从暴露点快速地扩展，并且产品寿命变短。由于这种原因，适宜的是，抗反射膜仅由高耐候性材料制成。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是廉价地提供一种红外线抗反射膜，其适合设置在硫属化物玻璃基底上，并且具有优良的粘附性和耐候性。本专利技术的另一个目的是通过将抗反射膜设置在硫属化物玻璃基底上而提供一种廉价的红外线光学元件，其对预定波长带的红外线辐射具有提高的透射率。为了达到本专利技术的上述和其它目的，根据本专利技术的抗反射膜包括由Bi2O3制成的第一薄膜层和由YF3制成的第二薄膜层。第一薄膜层和第二薄膜层依次层压在硫属化物玻璃的表面上。优选第一薄膜层通过离子束辅助沉积形成。第二薄膜层优选包括彼此交替地形成的一个或多个辅助层和一个或多个非辅助层。辅助层是使用离子束辅助沉积形成的，而非辅助层是在不使用离子束辅助沉积的情况下形成的。优选第二薄膜层中位于离硫属化物玻璃最远处的最上层是辅助层。此外，第二薄膜层中与第一薄膜层相邻的最下层是辅助层。抗反射膜还可以包括设置在第二薄膜层上的耐候层。耐候层由用于提高抗反射膜的耐候性的材料制成。耐候层优选由Si，SiO和SiO2中的至少一种制成。耐候层优选具有 50nm以上且200nm以下的厚度。根据本专利技术的红外线光学元件包括硫属化物玻璃基底和设置在基底的表面上的抗反射膜。抗反射膜具有由Bi2O3制成的第一薄膜层和由YF3制成的第二薄膜层。第一薄膜层和第二薄膜层依次层压在基底上。4红外线光学元件还可以包括形成在第二薄膜层上的耐候层以提高抗反射膜的耐候性。根据本专利技术，可以廉价地提供一种红外线抗反射膜，其在使用硫属化物玻璃作为基底的情况下，具有优良的粘附性和耐候性。在硫属化物玻璃上形成这种抗反射膜可用提供对于预定波长带中的红外线辐射具有提高的透射率的廉价的红外线光学元件。附图说明为了更充分理解本专利技术及其优点，现在结合附图进行下列描述，其中图1是显示根据本专利技术的一个实施方案的抗反射膜的层结构的说明图；图2是第一薄膜层和第二薄膜层的说明图；图3是气相沉积装置的示意图；图4是具有抗反射膜的硫属化物玻璃的光学性能的图；图5是显示根据本专利技术的另一个实施方案的抗反射膜的层结构的说明图；和图6是显示根据本专利技术的又一个实施方案的抗反射膜的层结构的说明图。具体实施例方式参考图1，透镜11用于在具有3. 0至1000 μ m的波长的远红外线辐射的成像中使用。透镜11由基底12和抗反射膜13构成，所述抗反射膜13被设置在基底12的表面上。 基底12在图1中是平坦的，但是实际上是球形的。注意，当光学元件是棱镜或滤光器时，基底12具有片的形状。基底12由硫属化物玻璃制成，所述硫属化物玻璃在上述波长带(3. 0至1000 μ m) 中具有约2. 6的高折射率，并且具有硫，硒或碲(所谓的硫属元素)本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种形成于硫属化物玻璃上的抗反射膜，所述抗反射膜包括：由Ｂｉ２Ｏ３制成的第一薄膜层，所述第一薄膜层形成于所述硫属化物玻璃上；和由ＹＦ３制成的第二薄膜层，所述第二薄膜层形成于所述第一薄膜层上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗原忠幸，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP