[發明專利]抗反射膜和紅外線光學元件

有效

• 申請號: 201110085972.1
• 申請日: 2011-04-02
• 公開（公告）號: CN102213777A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 栗原忠幸
• 申請（專利權）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: G02B1/11
• 分類號: G02B1/11;G02B1/10;B32B9/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 陳平

技術領域

本發明涉及一種紅外線光學元件和在其中使用的抗反射膜。

背景技術

近年來利用紅外線輻射拍攝圖像的紅外線照相機是廣泛可獲得的。如廣泛已知的，紅外線照相機適合在黑暗場所或經由遮擋物即薄布片成像。由于這種特性，紅外線照相機通常被安裝在各種設施如倉庫和店鋪中作為用于防盜或防災的安全或監視照相機。紅外線照相機也用于堤壩水量的測量，交通量監測等。此外，近來使用紅外線照相機的安全駕駛支持系統是已知的。在該系統中，紅外線照相機被設置在車體上，并且由紅外線照相機拍攝的活物體圖像顯示在安裝在汽車中的監視器上。與僅利用可見光的視野相比，該系統使得司機在夜間的視野擴大，從而支持了安全駕駛。

高百分比的紅外線輻射被包括水蒸氣等的大氣成分吸收。因此，紅外線照相機利用波長帶被限制在所謂的紅外線大氣窗口內的紅外線輻射，在所述紅外線大氣窗口中不發生紅外線輻射的吸收。在這樣的波長帶中，例如，使用波長為0.7至2.5μm的近紅外線輻射的近紅外線照相機和使用波長為3.0至1000μm的遠紅外線輻射的遠紅外線照相機被投入實際使用。

因為紅外線照相機利用歸類為紅外線輻射的具有長波長的光，紅外線照相機的光學元件例如透鏡包括由具有高折射率的紅外線透射玻璃制成的基底(base)。作為常規的紅外線透射玻璃，例如，鍺(Ge)，硒化鋅(ZnSe)等是已知的。但是，上述紅外線透射玻璃是昂貴的，具有成本缺點。此外，因為上述紅外線透射玻璃具有結晶結構，因此其加工方法限于拋光。這導致難以加工成復雜的構造如微透鏡陣列。

針對這樣的背景，近來一類新的主要含有硫(S)、硒(Se)或碲(Te)的紅外線透射玻璃(以下稱為硫屬化物玻璃)是已知的(美國專利申請公布2010/285946)。硫屬化物玻璃比鍺晶體、硒化鋅等更廉價。此外，硫屬化物玻璃容易通過模制而加工成光學元件如透鏡、棱鏡和濾光器的基底。

紅外線透射玻璃通常由于高折射率而具有高的表面反射率，并且其透射率至多為60至70％。因此，已知的是，僅僅將紅外線透射玻璃加工成透鏡等的所需的外部形狀并不足以獲得對于成像而言充分的入射光強度。由于這種原因，抗反射膜被設置在由紅外線透射玻璃制成的基底的表面上，以減少由表面反射引起的入射光強度的損失。

當使用鍺或硒化鋅作為紅外線透射玻璃時，已知的是包含ZnS，CaF₂，YF₃，Y₂O₃，Ge，Si等的層的抗反射膜的實例。此外，已知的是使用TiO₂或Al₂O₃作為初始層(primary?layer)以改善抗反射膜對基底的粘附(日本專利公開出版物6-313802)。在使用硫屬化物玻璃作為基底的情況下，已知的是由Al₂O₃，Ge，ZnS和MgF2的四層組成以改善耐久性的抗反射膜(日本專利3361621)，以及在Ge，ZnS，CeF₃等的層上具有CeO₂層以改善耐候性的抗反射膜(日本專利公開出版物2006-72031)。

如上所述，紅外線照相機不僅被安裝在周圍環境較穩定的室內，而且被安裝在溫度、濕度等波動大的室外，甚至被安裝在諸如車體的嚴酷環境中。因此，被設置在由紅外線透射玻璃制成的基底的表面上的抗反射膜需要足夠的耐候性，使得即使紅外線照相機在嚴酷環境中使用，也不發生變暗，剝落，開裂等。此外，在紅外線照相機的光學元件中，使用由鍺等制成的昂貴的結晶基底導致成本增加。因此，適宜的是，光學元件包括由硫屬化物玻璃所制成的廉價基底。

但是，如果將設計用于鍺結晶基底的常規抗反射膜設置在硫屬化物玻璃基底的表面上，則削弱抗反射膜的粘附性。因此，抗反射膜可能在如上所述的嚴酷環境中剝落。

此外，被設計用于鍺結晶基底的抗反射膜通常含有由昂貴的材料如鍺制成的層。因此，即使使用廉價的硫屬化物玻璃基底，將被設計用于鍺結晶基底的抗反射膜設置在硫屬化物玻璃基底上也導致成本增加。此外，隨著抗反射膜的層數的增加，成本通常增加，因此適宜的是，抗反射膜僅由最廉價的可用材料以及最少的可能層數制成。