專利名稱：反射鏡及使用此反射鏡的光學儀器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及反射鏡及使用此反射鏡的光學儀器，所述反射鏡例如對可見光區(qū)域(波長400～700nm)內的規(guī)定波長帶穩(wěn)定，耐久性良好，能夠獲得高反射率，且適用于電視攝像機、攝影機、數(shù)碼照相機等光學系統(tǒng)中使用的光學部件。
背景技術：
現(xiàn)在，反射鏡使用Al膜的情況較為常見，但是近年來將在廣泛的可見光區(qū)域波長范圍內能夠獲得高反射率的銀膜蒸鍍在樹脂基板上得到的銀反射鏡開始為人們所知。
作為反射膜的銀膜能獲得較高的反射率，但是，如果暴露在外部空氣中，則會被腐蝕，導致反射率降低等，耐環(huán)境性差。
因此，為了提高使用銀膜的反射鏡對環(huán)境的耐久性，必須采用實施包裹銀層的保護膜等方法。
特開平05-127005號公報或特開平06-313803號公報中公開了在銀膜的底層(設置在基板與銀膜之間的膜)或保護膜中使用硫化物的反射鏡。
另一方面，特開平07-005309號公報、特開平08-327809號公報或特開2001-74922號公報中公開了在銀膜的底層或保護膜上使用金屬膜的反射鏡。
除此之外，還已知有在銀膜中添加其他材料(例如Pd、Al、Au)得到的反射鏡。
上述各公報中提出的反射鏡采用了改善使用樹脂基板代替玻璃基板、使用Ag膜代替Al膜時導致的耐久性或可靠性(膜剝離、模糊等)降低的方法。
能夠確認上述各公報中提出的反射鏡改善了耐久性或可靠性，但是成膜后的初期反射率傾向于變得不穩(wěn)定。而且，用膠帶(tape)進行的密合試驗、或溫度為80度條件下100小時的高溫試驗、或溫度為60度、濕度為90％條件下的1000小時環(huán)境試驗等可靠性試驗的結果有時出現(xiàn)膜剝離、模糊等問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用樹脂基板、在其上形成作為反射膜的銀膜時適當?shù)匦纬傻讓雍捅Ｗo層、從而能夠容易地獲得高耐久性和可靠性的反射鏡及具有此反射鏡的光學儀器。
本發(fā)明的其他目的在于提供一種反射鏡，是在樹脂基板上，從此樹脂基板側開始依次設置有底層、反射層、保護層的反射鏡，其特征在于，此反射層由Ag膜形成，此底層和此保護層均由1層或1層以上的TiO2膜和1層或1層以上的Al2O3膜形成，此底層與此樹脂基板接觸的膜為TiO2膜。
在上述反射鏡中，上述底層和保護層均優(yōu)選由TiO2膜和Al2O3膜的交替層形成。
在上述反射鏡中，上述底層與上述反射層接觸的膜優(yōu)選為TiO2膜。
在上述反射鏡中，上述底層中所含Al2O3膜的幾何合計膜厚優(yōu)選為10nm或10nm以上。
在上述反射鏡中，上述底層中所含Al2O3膜的幾何合計膜厚優(yōu)選為100nm或100nm以下。
在上述反射鏡中，上述底層與上述樹脂基板接觸的TiO2膜的幾何膜厚優(yōu)選為80nm或80nm以下。
在上述反射鏡中，上述保護層優(yōu)選還具有由幾何膜厚為1～20nm的SiOx(1＜x＜2)構成的保護層。
在上述反射鏡中，上述底層優(yōu)選從上述樹脂基板側開始依次由TiO2膜、Al2O3膜2層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜3層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜4層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜5層構成。
在上述反射鏡中，上述保護層優(yōu)選從上述反射層側依次由Al2O3膜、TiO2膜2層、或Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜4層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜3層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜5層、或Al2O3膜、TiO2膜、SiOx膜(1＜x＜2)3層構成。
本發(fā)明的其他目的為提供一種具有上述反射鏡的光學部件。
本發(fā)明的其他目的為提供一種具有上述光學部件的光學儀器。
圖1是本發(fā)明實施例的膜構成模式圖。
具體實施例方式
下面，基于附圖，詳細說明本發(fā)明的實施例。
圖1是本發(fā)明的反射鏡(銀反射鏡)實施例的要部剖面簡圖。本實施例的反射鏡在樹脂基板10上依次設置底層20、銀層30、保護層40。
具體而言，上述反射鏡由下述結構構成在樹脂基板10上設置由3層21、22、23構成的底層20，其上為反射層(銀層)30，最后設置由2層41、42構成的保護層40。
需要說明的是底層20和保護層40的層數(shù)除了圖1所示之外，只要能夠滿足下述條件，就可以為任意值。
底層20和保護層40均形成至少含有1層Al2O3膜的結構。這是發(fā)明者研究的結果，即為了改善銀層30的耐久可靠性，在銀層30的兩側(上下側)設置透濕率低、對從基板10逸出的氣體成分遮蔽效果高的膜是有效的。
保護層40是由TiO2膜和Al2O3膜的交替層形成的結構。
這是因為TiO2膜和Al2O3膜的組合不僅能夠在作為表面反射鏡時獲得高反射率，而且最適于改善反射鏡的可靠性。
底層20是由TiO2膜和Al2O3膜的交替層形成的結構。這是因為銀層30兩側的交替層為同一材料、大致相同的構成時，不僅能夠在作為背面反射鏡時獲得高反射率，而且能夠改善反射鏡的可靠性，特別是銀層30與底層20間的密合力，或銀層30與保護層40間的密合力。
底層20與樹脂基板10相接觸的膜21是由TiO2膜形成的結構。這是由于TiO2膜能夠有效地改善反射鏡的可靠性，特別是樹脂基板10與底層20間的密合力。
底層20與銀層30接觸的膜23是由TiO2膜形成的結構。這是由于TiO2膜能夠有效地改善反射鏡的可靠性，特別是銀層30與底層20間的密合力。
接下來說明各層優(yōu)選的幾何膜厚(并非是設膜厚為d、膜的折射率為n時的光學膜厚nd，而是物理學膜厚)。
底層20中所含Al2O3膜的幾何合計膜厚為10nm或10nm以上，100nm或100nm以下。這是由于作為用于改善銀層30的可靠性、特別是因吸濕、從基板10逸出的氣體成分導致銀層30出現(xiàn)模糊狀況的Al2O3膜幾何合計膜厚，如果沒有10nm或10nm以上的厚度，則沒有效果；作為用于改善溫度60℃、濕度90％條件下1000H(小時)環(huán)境試驗中出現(xiàn)的膜浮起狀況的Al2O3膜幾何合計膜厚，優(yōu)選為100nm或100nm以下的厚度。
底層20與樹脂基板10接觸的TiO2膜21的膜厚為80nm或80nm以下。這是由于作為用于改善溫度60℃、濕度90％條件下1000H(小時)環(huán)境試驗中出現(xiàn)的膜浮起狀況的TiO2膜幾何膜厚，優(yōu)選為80nm或80nm以下。
需要說明的是本實施例中，在由TiO2膜和Al2O3膜的交替層形成的保護層40上，也可以設置由幾何膜厚1～20nm以下的SiOx(1＜x＜2)構成的第2保護層。由此能夠有效地改善反射鏡的可靠性、特別是表面的耐劃傷性。
下面，說明本發(fā)明各實施例的具體膜構成。
(實施例1)使用不透明的聚碳酸酯基板(含有黑色成分)作為樹脂基板10，利用真空蒸鍍方法制成銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述5層結構作為底層20的TiO2膜(折射率～2.15)、Al2O3膜(折射率1.6)，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜。
保護層40的幾何膜厚為Al2O3膜55nm，TiO2膜60nm；底層20的各材料的幾何膜厚也大致相同。成膜時的基板加熱采用不加熱法，蒸發(fā)裝置全部使用電子槍。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的成膜后初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所述。密合性、外觀在實用方面均無問題。需要說明的是表1中A或B表示實用方面沒有問題，C表示有問題。
(實施例2)與實施例1同樣地制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述6層結構作為底層20的TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜。
膜結構的模式圖與圖1相同。保護層40的幾何膜厚為Al2O3膜55nm，TiO2膜60nm；底層20的各材料的幾何膜厚也大致相同。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。密合性、外觀方面均良好。
(實施例3)與實施例1同樣地制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述9層結構作為底層20的TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜。保護層40的幾何膜厚從銀層30側開始依次為Al2O3膜60nm，TiO2膜60nm，Al2O3膜95nm，TiO2膜40nm；底層20的各材料的幾何膜厚從基板10側開始依次為TiO2膜40nm，Al2O3膜50nm，TiO2膜65nm，Al2O3膜50nm，中間夾著銀層30，形成大致相同的結構。此銀表面反射鏡的初期反射率為98％或98％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所述。環(huán)境試驗的結果為出現(xiàn)了無法由肉眼判斷的微小膜浮起，但是，在密合性、外觀方面均沒有實用上的問題。
(實施例4)與實施例1同樣地制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述11層結構作為底層20的TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜。保護層40的幾何膜厚從銀層30側開始依次為TiO2膜95nm，Al2O3膜85nm，TiO2膜60nm，Al2O3膜55nm，TiO2膜20nm；底層20的各材料的幾何膜厚從基板10側開始依次為TiO2膜40nm，Al2O3膜10nm，TiO2膜60nm，Al2O3膜10nm，TiO2膜95nm，中間夾著銀層30，形成對稱的大致相同的結構。底層20的各材料的幾何膜厚也是在中間夾著銀層30形成大致相同的結構。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。密合性、外觀方面均良好。
(實施例5)與實施例1同樣地制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述7層結構作為底層20的TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜、SiOx膜(1＜x＜2)。保護層40的幾何膜厚為Al2O3膜55nm，TiO2膜55nm，SiOx膜10nm；底層20的各材料的幾何膜厚也大致相同。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。密合性、外觀方面均良好。另外，用柔性擦拭紙(silbon紙)進行的磨擦試驗結果表明與實施例2相比得到了改善。
(實施例6)與實施例1同樣地制造銀背面反射鏡。但是，作為樹脂基板10使用透明的聚碳酸酯基板。膜構成為由基板10側開始依次形成下述7層結構作為底層20的TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜。底層20的幾何膜厚從樹脂基板10側開始依次為TiO2膜80nm，Al2O3膜80nm，TiO2膜105nm；保護層40的各材料的幾何膜厚也與銀層對稱地大致相同。此銀背面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。環(huán)境試驗的結果為產(chǎn)生無法用肉眼判斷的微小膜浮起，密合性、外觀在實用方面完全沒有問題。
(實施例7)與實施例2同樣地制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述6層結構作為底層20的TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜。保護層40的幾何膜厚為Al2O3膜55nm，TiO2膜60nm；底層20的各材料的幾何膜厚從基板10側開始依次為TiO2膜60nm，Al2O3膜10nm，TiO2膜60nm，之間夾著銀層30，形成大致相同的結構。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。高溫放置試驗結果為產(chǎn)生無法用肉眼判斷的極輕微模糊，密合性、外觀在實用方面均完全沒有問題。
(實施例8)與實施例1同樣地制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述6層結構作為底層20的TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜。
保護層40的幾何膜厚為Al2O3膜55nm，TiO2膜60nm；底層20的各材料的幾何膜厚從基板10側開始依次為TiO2膜60nm，Al2O3膜100nm，TiO2膜60nm，之間夾著銀層30，形成大致相同的結構。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。環(huán)境試驗結果為產(chǎn)生無法用肉眼判斷的微小膜浮起，密合性、外觀在實用方面均完全沒有問題。
下面，示出本發(fā)明實施例的比較例。
(比較例1)與實施例1同樣地使用不透明的聚碳酸酯樹脂基板10(含有黑色成分)，利用真空蒸鍍法制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述4層結構作為底層20的TiO2膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜。
保護層40的幾何膜厚為Al2O3膜55nm，TiO2膜60nm；底層20的幾何膜厚為100nm。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的成膜后初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。密合性良好，但外觀上出現(xiàn)模糊，不適于實用。
(比較例2)與比較例1同樣地制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述4層結構作為底層20的Al2O3膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜。
保護層40的幾何膜厚為Al2O3膜55nm，TiO2膜60nm；底層20的幾何膜厚為100nm。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的成膜后初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。在外觀方面，未發(fā)生模糊，但是環(huán)境試驗的結果為發(fā)生可以用肉眼判斷的浮起。另外，對于密合性而言，基板10和Al2O3膜間、或Al2O3膜與銀層30間發(fā)生剝離，不適于實用。
(比較例3)與比較例1同樣地制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述5層結構作為底層20的SiOx(1＜x＜2)膜、TiO2膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜。
保護層40的幾何膜厚為Al2O3膜55nm，TiO2膜60nm；底層20的幾何膜厚從基板10側開始依次為50nm、100nm。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的成膜后初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。在外觀方面，發(fā)生模糊，密合試驗的結果為基板和SiOx膜間發(fā)生剝離，因此不適于實用。
(比較例4)與比較例1同樣地制造銀表面反射鏡。膜構成為由基板10側開始依次形成下述5層結構作為底層20的Al2O3膜、TiO2膜，作為反射膜30的Ag膜，作為保護層40的Al2O3膜、TiO2膜。保護層40的幾何膜厚為Al2O3膜55nm，TiO2膜60nm；就底層20的幾何膜厚而言，Al2O3膜、TiO2膜的膜厚大致相同。此銀表面反射鏡的初期反射率為97％或97％以上(波長為550nm)，是理想的結果。
為了進行可靠性評價，實施利用膠帶剝離進行的初期密合試驗，及溫度80度條件下100小時的高溫放置試驗，溫度60度、濕度90％條件下1000H(小時)的環(huán)境試驗。結果如表1所示。密合試驗的結果為基板和Al2O3膜間發(fā)生剝離。另外，環(huán)境試驗的結果為發(fā)生可以用肉眼判斷的浮起，因此不適于實用。
表1
如果將具有上述構成的反射鏡用于電視攝像機、攝影機、數(shù)碼照相機等光學系統(tǒng)中使用的光學部件，則能夠容易地獲得良好的光學特性。
根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)了一種使用樹脂基板、在其上形成作為反射層的銀膜時能夠容易地獲得高耐久性和可靠性的反射鏡及具有此反射鏡的光學儀器。
特別是，根據(jù)本發(fā)明，即使使用樹脂基板也能夠制造反射特性、可靠性優(yōu)良的銀反射鏡。
權利要求
1.一種反射鏡，是在樹脂基板上，從此樹脂基板側開始依次設置有底層、反射層、保護層的反射鏡，其特征在于，所述反射層由Ag膜形成，所述底層和保護層均由1層或1層以上的TiO2膜和1層或1層以上的Al2O3膜形成，此底層與此樹脂基板接觸的膜為TiO2膜。
2.如權利要求1所述的反射鏡，其特征在于，所述底層和保護層均由TiO2膜和Al2O3膜的交替層形成。
3.如權利要求1所述的反射鏡，其特征在于，所述底層與所述反射層接觸的膜為TiO2膜。
4.如權利要求1所述的反射鏡，其特征在于，所述底層中所含Al2O3膜的幾何合計膜厚為10nm或10nm以上。
5.如權利要求4所述的反射鏡，其特征在于，所述底層中所含Al2O3膜的幾何合計膜厚為100nm或100nm以下。
6.如權利要求1所述的反射鏡，其特征在于，所述底層與所述樹脂基板接觸的TiO2膜的幾何合計膜厚為80nm或80nm以下。
7.如權利要求1所述的反射鏡，其特征在于，所述保護層還具有由幾何膜厚為1～20nm的SiOx(1＜x＜2)構成的保護層。
8.如權利要求1所述的反射鏡，其特征在于，所述底層從所述樹脂基板側開始依次由TiO2膜、Al2O3膜2層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜3層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜4層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜5層構成。
9.如權利要求1所述的反射鏡，其特征在于，所述保護層從所述反射層側開始依次由Al2O3膜、TiO2膜2層、或Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜4層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜3層、或TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜、Al2O3膜、TiO2膜5層、或Al2O3膜、TiO2膜、SiOx(1＜x＜2)膜3層構成。
10.一種具有權利要求1～9任一項所述的反射鏡的光學部件。
11.一種具有權利要求10所述的光學部件的光學儀器。
全文摘要
本發(fā)明公開了反射鏡及使用此反射鏡的光學儀器。一種反射鏡，是在樹脂基板上，從此樹脂基板側開始依次設置有底層、反射層、保護層的反射鏡，其中反射層由Ag膜形成，底層和保護層均由1層或1層以上的TiO
文檔編號G02B5/08GK1530669SQ20041000609
公開日2004年9月22日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權日2003年2月28日
發(fā)明者澤村光治, 辰巳俊平, 平 申請人:佳能株式會社