[发明专利]制造光学元件的方法和光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及制造具有抑制界面反射光量功能的光学元件 的方法并且涉及光学元件，并且适用于各种类型的光学器件的光学元 件，该光学器件包括摄像器件如照相机和摄像机、观察装置例如望远 镜和单片眼镜、液晶投影仪和电子照相器件的光学扫描装置。

本发明能够容易地在光学基材的整个表面上提供具有防 反射功能的微细凹凸结构，并且能够提供在低温下具有有利的防反射 特性而不使光学元件热损坏的光学元件，因此能够用于具有低耐热性 的光学基材。

背景技术

由薄膜组成的防反射膜目前为止已广泛地形成于光学元 件例如透镜的光学表面上以利用光干涉减少光反射。在该情况下，反 射率是波长的函数，并且当波长与设计的中心波长偏离时，不能预期 反射减少。另外，使用由两层或更多层组成的膜结构使得能够形成具 有更宽的波段和更低的反射率的防反射膜。然而在多层膜的情况下， 当波长大幅度地偏离设计的中心波长时，与仅仅是基材相比，膜在一 些情形下展现出更高的反射率。这是入射光与基材垂直的情形，并且 在倾斜的入射光的情形中，厚度d相对于倾斜的光线与基材的角度θ， 由d/cosθ而校正，由此展现出与在入射光垂直于基材的情形中的值 不同的值，并且在一些情形中产生不利。

与如上那样利用光干涉的光学薄膜相反，近年来已经提出 其中在光学表面上形成不超过波长的微细周期结构的许多防反射结构 而不使用光学薄膜。

日本专利申请公开No.2003-004916公开了一种通过将特 定的微细周期结构提供在透明基材的表面上而降低其反射率的显示器 窗口材料。该微细周期结构具有其中最凸部分的周期PMAX被设定为不 超过真空中可见光波长范围的最小波长λMI N的形状。水平截面中透 明基材的截面积的比率从最凸部分朝着最凹部分连续地逐渐增加，并 且在最凹部分被设定为1。

微细凹凸形状通过在玻璃基材上形成抗蚀层，并且此后通 过电子束光刻术或激光干涉而将图案曝光和蚀刻以腐蚀玻璃基材而制 造。

日本专利申请公开No.H 09-202649提出了花瓣状透明氧 化铝膜，该膜是具有裂隙并花瓣状地无规聚集的透明氧化铝膜，其通 过以下方式获得：将包括至少烷醇铝和稳定剂的涂覆液涂覆在基材上， 在不小于400℃下将涂覆的基材烘烤以形成无定形氧化铝膜，此后将 膜进行热水处理，并且仅将处理过的膜干燥或者干燥并且烘烤。其记 载当形成花瓣状无规结构时，能够提供具有许多裂隙和高比表面积的 膜，该膜可用于支承材料、防水膜用的底层膜和低反射膜。

日本专利申请公开No.2001-017907公开了低温成型方 法，其中通过将含有铝化合物的溶液涂覆在基材上以形成膜，并且在 不特别烘烤的情况下将膜浸入温水中而在基材的表面上形成微细凹凸 结构。其还实现了接触角不小于150°的优异的水超排斥状态，和在 可见光区域中展现出透射率不小于90％的高透明性的防反射膜。

然而，在如日本专利申请公开No.H 09-202649中那样使用 湿法例如溶胶-凝胶法的情形中，由于在形成膜时的烘烤温度通常高至 不小于400℃，因此该方法造成问题以致于该方法不利地影响光学基 材的表面精度并且不能在不耐高温的基材例如树脂基材上形成膜。

另一方面，有这样的情形：在如日本专利申请公开 No.2001-017907中那样通过将含有至少含铝的金属醇盐和稳定剂的 涂覆液涂覆在光学基材上而形成膜之后，如果将膜浸入温水中而不特 别地烘烤，则膜溶出并且不能充分地形成表面凹凸结构，因此在这样 的情形中不能获得优异的防反射性能。

考虑到这些相关技术而作出了本发明，并且本发明的目的 是提供即使通过在低温下由含有至少含铝的金属醇盐和稳定剂的涂覆 液在光学基材表面上形成膜也能够产生具有足够防反射功能的微细凹 凸结构并且具有优良的防反射特性的光学元件。

发明内容

作为详尽研究的结果，本发明人已发现在由含有至少含铝 的金属醇盐和稳定剂的涂覆液在光学基材上形成膜之后，将膜浸入含 水液体中，并且烘烤和然后进行温水处理，由此能够通过在比常规烘 烤更低的温度下烘烤而获得在其表面上具有凹凸结构的具有高防反射 性能的膜。