專利名稱：光學(xué)設(shè)備、透鏡鏡筒、圖像拾取設(shè)備和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于例如照相機鏡頭、光學(xué)濾波器等的光學(xué)設(shè)備，一種用于承載該光學(xué)設(shè)備的透鏡鏡筒，以及其上安裝有該光學(xué)設(shè)備的圖像拾取設(shè)備和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
按照慣例，在圖像拾取裝置和例如透鏡、光學(xué)濾波器和用于照相機的CCD(電荷耦合器)等類似物中，沉積在該裝置表面上的碎屑或灰塵等實際上會作為圖像輸出，其構(gòu)成了導(dǎo)致該產(chǎn)品制造過程中產(chǎn)量下降的大部分因素。因此，防止碎屑或灰塵的沉積成為提高產(chǎn)量所要解決的一個重要問題。
作為處理該問題的一個措施，一般是使用一種方法，其中對該組件部分進(jìn)行超聲清洗，然后在充分清除碎屑和灰塵的除塵室中將該組件部分裝配到目標(biāo)產(chǎn)品中。然而，為此目的而提供超聲清洗機和除塵室需要巨大的成本，導(dǎo)致制造成本的增加，因此造成該產(chǎn)品價格的上漲。
考慮到上述原因，希望有一種不需要超聲清洗機或除塵室的方法，其中透鏡或類似物的表面具有抗靜電效應(yīng)并且保持防反射功能，從而防止可能由于靜電而產(chǎn)生的碎屑或灰塵的沉積。針對這種同時提供抗靜電效應(yīng)和保持該防反射效應(yīng)的技術(shù)，做出了許多報告，其中使用了透明導(dǎo)電薄膜。例如，日本專利公開文本No.Hei2-94296提出了一種層疊膜，由透明介電膜和透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成，用于消除在各種計算機顯示器、電視(TV)接收機的陰極射線管(CRT)等的表面面板上產(chǎn)生的靜電電荷。

發(fā)明內(nèi)容
然而，所有上述技術(shù)的特征在于，通過將透明導(dǎo)電薄膜接地而獲得抗靜電效應(yīng)，因此需要提供專用的電極用于實施接地處理。因而，在將上述配置應(yīng)用到光學(xué)設(shè)備例如照相機鏡頭的情形中，需要通過考慮用于調(diào)焦的可移動部件來實現(xiàn)布線(wiring)和接地，從而很難實施該布線。而且，因為需要取出該電極以使該透明導(dǎo)電薄膜接地，所以它需要在形成該層疊膜之后進(jìn)行蝕刻處理，或者在該薄膜形成步驟期間屏蔽該電極部件，這導(dǎo)致了復(fù)雜的制造過程。
因而，需要提供一種光學(xué)設(shè)備，同時具有抗靜電效應(yīng)和光學(xué)多層效應(yīng)，并且不需要用于防止靜電電荷的接地處理，以及提供一種其上安裝有該光學(xué)設(shè)備的圖像拾取設(shè)備和電子設(shè)備。
至于該抗靜電效應(yīng)程度，不需要消除在TV CRT或類似物的表面面板上產(chǎn)生的強靜電電荷，而是需要消除會自發(fā)吸引自然空間中漂浮的灰塵和碎屑的弱靜電電荷。
為了解決上述問題和滿足上述需要，根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種光學(xué)設(shè)備，包括透明基片；和多層膜，所述多層膜包含在該透明基片表面上形成的多層結(jié)構(gòu)的介電膜和在該多層結(jié)構(gòu)的介電膜的部分層上形成的、具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過考慮該透明導(dǎo)電薄膜在該多層膜中的位置和每層膜的厚度而形成該膜，從而能夠得到一種不需要接地處理并且同時具有抗靜電效應(yīng)和光學(xué)多層效應(yīng)的光學(xué)設(shè)備。
在上述光學(xué)設(shè)備中，優(yōu)選地，在該多層結(jié)構(gòu)的介電膜的最外層上提供該透明導(dǎo)電薄膜。
根據(jù)這種配置，與該最外層上沒有透明導(dǎo)電薄膜的情形相比，可以獲得較好的碎屑沉積改良效應(yīng)(抗靜電效應(yīng))。
此外，在上述光學(xué)設(shè)備中，優(yōu)選地，在相對于該透明導(dǎo)電薄膜的外層一側(cè)提供薄膜，該薄膜的厚度不超過150nm和/或該薄膜的介電常數(shù)不大于20。
根據(jù)這種配置，在相對于該透明導(dǎo)電薄膜的外層一側(cè)提供滿足上述條件的該薄膜，從而能夠更確定地獲得一種同時具有抗靜電效應(yīng)和光學(xué)多層效應(yīng)的光學(xué)設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種將光學(xué)設(shè)備承載在鏡筒上的透鏡鏡筒，其中該光學(xué)設(shè)備包括透明基片；和多層膜，所述多層膜包含形成在該透明基片表面上的多層結(jié)構(gòu)的介電膜和在該多層結(jié)構(gòu)的介電膜的部分層上形成的、具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。
根據(jù)這種配置，因為該承載在該鏡筒上的光學(xué)設(shè)備不需要接地處理，并且同時具有抗靜電效應(yīng)和光學(xué)多層效應(yīng)，該透鏡鏡筒可以被安裝在圖像拾取設(shè)備或類似物上和從其上卸下，并且可以防止在該安裝和卸下時碎屑或灰塵的沉積。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，提供一種具有設(shè)置在光路上的光學(xué)設(shè)備和圖像拾取裝置的圖像拾取設(shè)備，其中該光學(xué)設(shè)備包括透明基片；和多層膜，該多層膜包含形成在該透明基片表面上的多層結(jié)構(gòu)的介電膜和在該多層結(jié)構(gòu)的介電膜的部分層上形成的、具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，因為該光學(xué)設(shè)備不需要接地處理，所以該光學(xué)設(shè)備可以設(shè)置在例如圖像拾取設(shè)備的鏡筒可伸縮類型的透鏡鏡筒的可移動部件上。并且，由于該光學(xué)設(shè)備同時具有抗靜電效應(yīng)和光學(xué)多層效應(yīng)，所以能夠防止碎屑或灰塵在該光學(xué)設(shè)備表面的沉積，并且能夠拾取幾乎不受碎屑或灰塵影響的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種電子設(shè)備，用于顯示通過設(shè)置在光路上的光學(xué)設(shè)備傳輸該設(shè)備內(nèi)部所產(chǎn)生的光的信息，其中該光學(xué)設(shè)備包括透明基片和多層膜，該多層膜包含形成在該透明基片表面上的多層結(jié)構(gòu)的介電膜和在該多層結(jié)構(gòu)的介電膜的部分層上形成的、具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。
根據(jù)這種配置，由于該光學(xué)設(shè)備同時具有抗靜電效應(yīng)和光學(xué)多層效應(yīng)，所以能夠防止碎屑或灰塵在設(shè)置于該光路上的該光學(xué)設(shè)備表面的沉積，并且能夠顯示幾乎不受碎屑或灰塵影響的圖像。
根據(jù)本發(fā)明，考慮到通過涂在該光學(xué)設(shè)備上而提供的該透明導(dǎo)電薄膜在該多層膜中的位置和設(shè)置在該透明導(dǎo)電薄膜外層側(cè)的介電膜的介電常數(shù)，從而能夠得到一種高性能光學(xué)設(shè)備，其同時具有用于抑制碎屑或灰塵的沉積的抗靜電效應(yīng)和由于多層結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的光學(xué)效應(yīng)，而不需要實施接地處理。
因此，當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用到例如鏡頭和紅外線(IR)切割濾波器(cut filter)的光學(xué)設(shè)備時，可以降低碎屑或灰塵在該光學(xué)設(shè)備上沉積的可能性，從而在透鏡鏡筒或類似物的制造場所，能夠排除對于用于清潔鏡頭的超聲清洗機和用于裝配該組件部分的凈化室的需要。因而可以大大減少制造成本。
此外，因為排除了對用于防止靜電電荷的接地處理的需要，根據(jù)本發(fā)明的該光學(xué)設(shè)備能夠用于可移動部件例如具有調(diào)焦功能的照相機鏡頭。
另外，當(dāng)把根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到圖像拾取設(shè)備例如鏡頭可換型照相機或者電子設(shè)備例如投影儀時，可以防止碎屑或灰塵在鏡頭、IR切割濾波器、固態(tài)圖像拾取裝置等上的沉積，從而可以獲得幾乎不受碎屑或灰塵影響的高質(zhì)量圖像。


圖1顯示了裝配有根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的照相機的示例(1)；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)設(shè)備的配置的示意性剖視圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的光學(xué)設(shè)備的配置的示意性剖視圖；圖4示出了一種用于測量關(guān)于本發(fā)明的灰塵沉積改善量的方法；圖5是顯示關(guān)于本發(fā)明的灰塵沉積改善量的測量結(jié)果(1)的示意圖；圖6是顯示關(guān)于本發(fā)明的灰塵沉積改善量的測量結(jié)果(2)的示意圖；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的透明導(dǎo)電薄膜的厚度和反射特性的示意圖；圖8是顯示在根據(jù)本發(fā)明的透明導(dǎo)電薄膜上形成MgF2膜的情形中的反射特性的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的光學(xué)設(shè)備的示意性透視圖；圖10示出了圖9所示的光學(xué)設(shè)備；圖11示出了裝配有根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的照相機的示例(2)；圖12示出了裝配有根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的投影儀的示例。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將在下面參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的實施例。
圖1示出了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的照相機(圖像拾取設(shè)備)的實施例。在圖1中，光學(xué)設(shè)備1是照相機鏡頭，安裝在作為照相機100的鏡筒工作的筒可伸縮型可移動部件101上。光學(xué)設(shè)備1被保持在可移動部件101的筒上。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的實施例的配置的示意性剖視圖。本實施例中的光學(xué)設(shè)備1包括，由玻璃或塑料等形成的透明基片2，多層膜(防反射膜)，該多層膜由透明介電層3和透明導(dǎo)電薄膜4構(gòu)成，該透明介電層3由用于防反射目的的折射指數(shù)不同的第一到第三介電膜3a-3c構(gòu)成。雖然在本示例中，該介電層3是通過層疊該三層介電膜而形成，但是只要能夠使介電層3提供預(yù)期的防反射效應(yīng)就足夠了，構(gòu)成介電層3的層數(shù)并不限于本實施例中的數(shù)字(3)。此外，圖2還顯示了該多層之間的關(guān)系，但是沒有顯示該多層的膜厚度之間的關(guān)系。
在上述光學(xué)設(shè)備1中，在該透明基片2的上表面形成的、構(gòu)成介電層3的第一介電膜3a是由中間折射指數(shù)物質(zhì)例如氧化鋁等形成的電介質(zhì)，其具有λ/4(λ光波長)的膜厚。并且，在該第一介電膜3a的上表面形成的第二介電膜3b是由高折射指數(shù)物質(zhì)例如Ta2O5等形成的電介質(zhì)，其具有2λ/4的膜厚。此外，第三介電膜3c是由低折射指數(shù)物質(zhì)例如氟化鎂等形成的電介質(zhì)，其具有λ/4的膜厚。低折射指數(shù)物質(zhì)的例子不僅包括氟化鎂，還包括氧化硅、含氟無機物或有機物、含硅無機物或有機物、和包含這些物質(zhì)中的至少任意一種的混合物。從而根據(jù)該折射指數(shù)和該透明導(dǎo)電薄膜4的厚度等，將該第一到第三介電膜的層疊厚度設(shè)定為能夠有效反射外部光的最優(yōu)值。
而且，構(gòu)成該光學(xué)設(shè)備1最外層的透明導(dǎo)電薄膜4的物質(zhì)的示例包括，ITO(摻銦氧化錫)、FTO(摻氟氧化錫)、ATO(摻銻氧化錫)、In2O3、SnO2、ZnO等的氧化物薄膜，和金、銀、銅、鋁等的金屬薄膜。也可以采用這些的組合。在本例子中，該透明導(dǎo)電薄膜4使用ITO。
構(gòu)成該防反射膜的這些物質(zhì)的膜可以通過例如真空蒸發(fā)、離子電鍍法和真空鍍膜的技術(shù)來形成。在本實施例中，例如，通過真空蒸發(fā)法形成介電層3，其中在抽空至大約8.0e-4(Pa)的真空腔中通過電阻加熱、電子束加熱等對該第一到第三介電膜3a-3c的物質(zhì)依次進(jìn)行加熱和汽化，從而在該透明基片2上形成膜。類似地，該透明導(dǎo)電薄膜4可以例如通過真空蒸發(fā)法形成，其中在將氧氣引入真空腔中時通過電子束加熱等加熱和汽化而形成該薄膜，一旦抽空至大約8.0e-4(Pa)的壓力，從而獲得大約2.5e-4(Pa)的氧氣壓力。從而形成的該透明導(dǎo)電薄膜4的薄膜電阻(表面電阻)預(yù)期在大約10-3000Ω/□(也表示為Ω·□或sq)。隨著該薄膜電阻值的降低，可以獲得更高的抗靜電效應(yīng)。
現(xiàn)在，將在下面說明根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的另一實施例。
圖3中示出了顯示根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的另一實施例的配置的剖視圖。本實施例中的光學(xué)設(shè)備10具有一種配置，其中圖2所示光學(xué)設(shè)備1的透明導(dǎo)電薄膜4的更外層一側(cè)提供介電膜5。介電層5優(yōu)選地通過使用低折射指數(shù)物質(zhì)例如氟化鎂形成，并且可以利用上述作為形成光學(xué)設(shè)備1上的防反射膜的方法中的任何一種方法來形成。另外，雖然在本實施例中，該透明導(dǎo)電薄膜4上表面上的介電膜5由單層構(gòu)成，但是該介電層5也可以是多層結(jié)構(gòu)的介電層。
在下一個地方，為了檢驗根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的抗靜電效應(yīng)，檢測人工沉積在該光學(xué)設(shè)備上的灰塵量的減少，從而測量灰塵沉積改進(jìn)量。這種測量方法將參照圖4進(jìn)行說明。
首先，準(zhǔn)備一個樣本，其中圖2所示的介電層3在圓形透明基片2的左半表面上形成，包括介電層3和透明導(dǎo)電薄膜4的防反射膜在該基片2的剩余右半表面上形成(參見圖4左側(cè))。也就是說，僅在該樣本的一半上提供介電層3，而在另一半通過涂層提供以與該光學(xué)設(shè)備1中同樣的方式配置的防反射膜。然后，準(zhǔn)備好通過利用條銼將鏡頭紙?zhí)幚沓衫w維狀形式而產(chǎn)生的灰塵，將該灰塵散布在上面產(chǎn)生的樣本上，然后將其上具有灰塵的光學(xué)設(shè)備1反轉(zhuǎn)以使正面朝下(參見圖4右側(cè))。然后，通過一種方法實施該檢驗，其中比較當(dāng)光線射入到該樣本上之后殘留在該樣本上的灰塵量。該方法不僅限于這一種方法，可以是如下范圍中的任何方法，只要該方法具有將碎屑或灰塵人工沉積在光學(xué)設(shè)備上、以及測量當(dāng)對該光學(xué)設(shè)備施加影響后殘留在該光學(xué)設(shè)備上的碎屑或灰塵量的過程。
對于圖3所示的光學(xué)設(shè)備10，類似地，也通過準(zhǔn)備一個樣本來實施測量，其中僅在該樣本的左半表面提供介電層3，而在該樣本的剩余右半表面通過涂層提供包括介電層3、透明導(dǎo)電薄膜4和介電膜5的防反射膜。另外，至于光學(xué)設(shè)備10，對于該透明導(dǎo)電薄膜4上的介電膜5具有不同厚度的樣本，測量灰塵沉積改進(jìn)量。
上述測量的結(jié)果將結(jié)合圖5進(jìn)行說明。在圖5中，橫坐標(biāo)軸代表該透明導(dǎo)電薄膜上形成的介電膜厚度(nm)，縱坐標(biāo)軸代表在以與該光學(xué)設(shè)備同樣方式配置的該樣本一半表面上的灰塵沉積改進(jìn)量(％)；100％的灰塵沉積改進(jìn)量表示該灰塵被完全去除從而沒有灰塵留下沉積的情況。從圖5中可以看出，當(dāng)在該透明導(dǎo)電薄膜4上沒有該介電膜時(該透明導(dǎo)電薄膜上的膜厚度0nm)該灰塵沉積改進(jìn)量最優(yōu)，即當(dāng)該透明導(dǎo)電薄膜4形成為該防反射膜的最外層時；在這種情況下，獲得90％的灰塵沉積防止效應(yīng)。
另一方面，可以看出，在將介電膜5層疊在透明導(dǎo)電薄膜4上的情況，即在該光學(xué)薄膜10的配置的情況(參見圖3)，隨著層疊在透明導(dǎo)電薄膜4上的介電膜5厚度的增大，該灰塵沉積改進(jìn)量會減少并且灰塵沉積改進(jìn)效應(yīng)會降低。最后，當(dāng)該介電膜的厚度超過150nm時，不能獲得灰塵沉積改進(jìn)效應(yīng)。關(guān)于這一點，當(dāng)用具有近似等于介電常數(shù)的物質(zhì)代替構(gòu)成該介電層3、透明導(dǎo)電薄膜4和介電膜5的材料類型時，可以獲得與上述相似的趨向。
而且，將對與上述相同而除了改變該透明導(dǎo)電薄膜4上介電膜的材料、即改變該介電常數(shù)的實驗結(jié)果進(jìn)行說明。在圖6中，橫坐標(biāo)軸代表該透明導(dǎo)電薄膜上形成的介電膜厚度(nm)，縱坐標(biāo)軸代表在以與該光學(xué)設(shè)備同樣方式配置的該樣本一半表面上的灰塵沉積改進(jìn)量(％)。通過使用五種分別具有相對于真空介電常數(shù)4.5、5.5、7.0、12和20的介電常數(shù)ε的物質(zhì)來實施該實驗。另外，圖5中所示的測量結(jié)果是根據(jù)4.5的介電常數(shù)ε來得到的。
可以看出，在光學(xué)薄膜10的配置的情況下，隨著層疊在透明導(dǎo)電薄膜4上的介電膜5介電常數(shù)的增高，該灰塵沉積改進(jìn)量會減少，并且灰塵沉積改進(jìn)效應(yīng)會降低。這被認(rèn)為是因為，當(dāng)介電膜5的介電常數(shù)增高時，介電膜5的靜電容量會增強，在介電膜5的外層一側(cè)會積累更多的電荷，會更容易發(fā)生對灰塵的吸收。如從該實驗結(jié)果可以看出的，可以通過將介電常數(shù)設(shè)定為不大于大約20來維持該灰塵吸收效應(yīng)。
如上所述，介電膜5是由低折射指數(shù)物質(zhì)形成的，其示例不僅包括氟化鎂還包括含氟無機物或有機物、含硅無機物或有機物例如氧化硅、和包含這些物質(zhì)中的至少任意一種的混合物，其中這些物質(zhì)的介電常數(shù)不大于20。
例如，氟化鈣(CaF2)具有介電常數(shù)6.76，氟化鎂(MgF2)具有介電常數(shù)4.87(5.45)，二氧化硅(SiO2)具有介電常數(shù)4.55(4.49)。單一物質(zhì)的介電常數(shù)的兩個值是該物質(zhì)的同分異構(gòu)體的值。
并且，含氟有機物的例子(F基有機物)包括四氟乙烯樹脂(PTFE)，四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚聚合樹脂(PFA)，四氟乙烯-六氟丙烯聚合樹脂(FEP)，四氟乙烯-乙烯聚合樹脂(ETFE)，偏氟乙烯樹脂(PVDF)，和乙烯基三氟氯乙烯樹脂(PCTFE)。在這些物質(zhì)中，F(xiàn)EP具有大約2.0的最低介電常數(shù)，PVDF具有大約6.0的最高介電常數(shù)。
此外，含硅有機物的例子(硅基有機物)包括聚甲基硅氧烷，八甲基丙硅氧烷(octamethyl trisiloxane)，十甲基四硅氧烷(decamethyl tetrasiloxane)，甲基苯基聚硅氧烷，和甲基氫聚硅氧烷(methyl hydrogen polysiloxane)。這些物質(zhì)具有在2.17到2.88范圍內(nèi)的介電常數(shù)。這些物質(zhì)和它們的介電常數(shù)之間的關(guān)系在下表中匯總。
表1物質(zhì)和介電常數(shù)的示例

在使用含氟物質(zhì)或含硅物質(zhì)來形成該構(gòu)成光學(xué)設(shè)備10最外層的介電膜5的情況下，可以預(yù)期在該光學(xué)設(shè)備表面上會具有防水效應(yīng)。
這里，將對該光學(xué)設(shè)備的透明導(dǎo)電薄膜的厚度進(jìn)行研究。圖7中示出了該透明導(dǎo)電薄膜的厚度和反射比特性之間的關(guān)系的例子，該透明導(dǎo)電薄膜是以與如圖1所示光學(xué)設(shè)備1相同的方式配置的。
在圖7中，橫坐標(biāo)軸代表射入到該光學(xué)設(shè)備上的光纖的波長(nm)，縱坐標(biāo)軸代表反射比(％)。在該圖中，“ITO”表示該透明導(dǎo)電薄膜4，“三層AR”表示介電膜3。比較曲線A(沒有ITO(只有三層AR))和曲線C(三層AR+ITO(30nm厚))，曲線C示出了更高的反射比。由此可以看出，在該介電層3上形成透明導(dǎo)電薄膜4的配置中(見圖1)，該防反射效應(yīng)被降低。
為了處理這個問題，在該介電層3上形成透明導(dǎo)電薄膜4的配置中(透明導(dǎo)電薄膜上的介電膜是0nm厚)，即在與圖1所示光學(xué)設(shè)備1相同的膜配置的情況下，通過將透明導(dǎo)電薄膜4設(shè)定得盡可能薄來獲得改善。通過比較圖7所示的曲線B(三層AR+ITO(20nm厚))和曲線C(三層AR+ITO(30nm厚))可以清楚，通過將透明導(dǎo)電薄膜4的厚度設(shè)定為不大于30nm，可以在包含可見光的、大約400-750nm的波長范圍上獲得不大于2.0％的反射比特性。雖然透明導(dǎo)電薄膜4更薄是更優(yōu)選的，但是如果該厚度太小的話，就不能保持良好的導(dǎo)電性。因此，透明導(dǎo)電薄膜4的厚度優(yōu)選為大約5-20nm的范圍。
一般地，在要求具有較高質(zhì)量的光學(xué)設(shè)備中，據(jù)說在預(yù)期波長范圍(例如可見光區(qū))內(nèi)的反射比特性優(yōu)選為0.5％或更低。據(jù)此，將對要求比上述反射比特性更好的防反射性能進(jìn)行研究。這里，將對以下事實進(jìn)行說明，即通過在透明導(dǎo)電薄膜4上進(jìn)一步形成低折射指數(shù)物質(zhì)例如氟化鎂(MgF2)的介電膜5來改進(jìn)該反射比性能。
圖8示出了一個反射比特性的示例，其中是將MgF2膜作為介電膜5形成在光學(xué)設(shè)備10中的透明導(dǎo)電薄膜4上的情形。在圖8中，橫坐標(biāo)軸代表射入到該光學(xué)設(shè)備上的光纖的波長(nm)，縱坐標(biāo)軸代表反射比(％)。在該圖中，曲線D表示在將80nm厚的MgF2膜作為介電膜5形成在20nm厚的透明導(dǎo)電薄膜4上表面上的情形中的反射比特性。在這個膜結(jié)構(gòu)示例中，雖然該透明導(dǎo)電薄膜4被形成為20nm的厚度，但是可以將該反射比特性提高到實質(zhì)上與沒有該透明導(dǎo)電薄膜4的情況(曲線A)相同的水平。
如這里所使用的低折射指數(shù)物質(zhì)，也可以應(yīng)用圖3的說明中所述的同樣的物質(zhì)。也就是說，可用的例子不僅包括氟化鎂還包括含氟無機物或有機物、含硅無機物或有機物例如氧化硅、和包含這些物質(zhì)中的至少任意一種的混合物。
因此從圖5-8中所示的測量結(jié)果可以看出，在對灰塵沉積改進(jìn)效應(yīng)給定最高優(yōu)先級的情況下，能夠采用該透明導(dǎo)電薄膜4是該層疊膜最外層的配置。另一方面，在希望獲得某種水平的灰塵沉積改進(jìn)效應(yīng)的同時提高反射比性能的情況，優(yōu)選地，在該透明導(dǎo)電薄膜4的外層一側(cè)，形成具有150nm或更低的有限物理膜厚度的低折射指數(shù)物質(zhì)例如MgF2的介電膜5，從而可以同時獲得灰塵沉積改進(jìn)效應(yīng)和防反射效應(yīng)。此外，也可以通過將介電膜5的介電常數(shù)設(shè)定為不大于20來獲得灰塵沉積改進(jìn)效應(yīng)。
從而，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備同時具有抗靜電效應(yīng)和光學(xué)多層效應(yīng)例如防反射效應(yīng)，而不需要用于抗靜電目的的接地處理。因而，不僅在將該光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到普通鏡頭的情況，而且在將該光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到顯示特定光學(xué)多層效應(yīng)的光學(xué)設(shè)備例如光學(xué)濾波器的情況下，都能夠在保證該單個光學(xué)設(shè)備功能的同時獲得抗靜電效應(yīng)。此外，因為不需要接地處理，該光學(xué)設(shè)備可以設(shè)置在任一個不同位置上。
此外，由于根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備具有高抗靜電效應(yīng)，所以在將該光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到圖像拾取設(shè)備例如攝影機和照相機的情形中，能夠拾取幾乎不受碎屑或灰塵影響的高質(zhì)量圖像。
另外，雖然上面已經(jīng)說明了在相對于該透明導(dǎo)電薄膜的更外層一側(cè)上形成MgF2或類似物的介電膜5，但是該膜5不是必須由電介質(zhì)形成，而是可以由任何具有低折射指數(shù)的物質(zhì)形成。
現(xiàn)在，以下將對根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的另一實施例進(jìn)行說明。
圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的光學(xué)設(shè)備的示意性透視圖。圖3所示的光學(xué)設(shè)備30具有與圖2中相同的膜配置，其中在最外層形成透明導(dǎo)電薄膜4。該透明導(dǎo)電薄膜4具有與圖像拾取設(shè)備的有效孔徑31相等的直徑，例如在該光學(xué)設(shè)備30的部分最外層上形成，并且該透明導(dǎo)電薄膜4不在其外部周邊側(cè)的區(qū)域32中形成。
圖10示出了圖9所示的光學(xué)設(shè)備30。如圖10所示，中心在該光軸上的平行光通量被射入到安裝在照相機上的光學(xué)設(shè)備30上。在本例中，穿過光闌(diaphragm)34的光闌直徑35的光通量的鏡頭表面的直徑是重要的，并且該直徑是有效孔徑31。為了確保獲得灰塵沉積改進(jìn)效應(yīng)，至少在該直徑范圍內(nèi)提供由介電層3和透明導(dǎo)電薄膜4構(gòu)成的多層膜結(jié)構(gòu)是必不可少的。希望考慮照相機的變焦和宏功能以及類似因素，從而根據(jù)該有效孔徑的最大值設(shè)定該多層膜的直徑。
從而，具有本發(fā)明的效應(yīng)的該多層膜是在穿過該光學(xué)設(shè)備30的光通量的部分光路的區(qū)域(與該有效孔徑交疊的區(qū)域)中形成，而不是在該光通量沒通過的區(qū)域32中形成，從而過去在該有效孔徑中沉積的碎屑和灰塵大多將會如箭頭36所示而被吸引到該外周側(cè)區(qū)域32中，并且特別地，可以減少在該有效孔徑中的光路中沉積的碎屑和灰塵的比例。
雖然在圖9和10所示的實施例中，僅有透明導(dǎo)電薄膜4是這樣形成以達(dá)到預(yù)定的直徑，但是介電層3也可以這樣形成以達(dá)到預(yù)定的直徑。在這種情況下，僅在所需區(qū)域中形成本發(fā)明中的多層膜，從而可以預(yù)見到材料的節(jié)省和成本的降低。另外，圖9和10所示的實施例對于具有圖3所示膜配置的光學(xué)設(shè)備10當(dāng)然也是可用的。
現(xiàn)在，下面將說明一個實施例，其中將兩側(cè)均具有根據(jù)本發(fā)明的多層膜的光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到圖像拾取設(shè)備的鏡頭。在本實施例中，使用照相機作為該圖像拾取設(shè)備的例子。
圖11是顯示將根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到可調(diào)焦照相機的實施例的示意圖。照相機120具有可移動部件122，該可移動部件122具有作為鏡頭筒的功能以及具有用于調(diào)節(jié)焦距的鏡筒可伸縮結(jié)構(gòu)，并且將本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到安裝在該可移動部件122的鏡筒上的鏡頭上。因為本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備能夠具有抗靜電效應(yīng)而不需要接地處理，所以布置該光學(xué)設(shè)備的自由度較高，并且該光學(xué)設(shè)備可以安裝到這種可移動部件上。
本實施例中的光學(xué)設(shè)備40具有一種配置，其中通過以圖2所示的形式在光學(xué)設(shè)備1的透明基片2的兩側(cè)涂層來提供防反射膜。也就是說，在與透明基片2上該介電膜3和透明導(dǎo)電薄膜4所層疊的表面相對的表面上，進(jìn)一步形成介電膜3和透明導(dǎo)電薄膜4。
如果應(yīng)當(dāng)僅在該光學(xué)設(shè)備40的一側(cè)通過涂層而提供該防反射膜，即僅在該光學(xué)設(shè)備1的空氣側(cè)，用于調(diào)焦的該可移動部件122的移動將產(chǎn)生對流，由于該對流而導(dǎo)致的碎屑和灰塵沉積會在該透明基片2的照相機主體121側(cè)的表面發(fā)生，即該表面上沒有以圖1所示形式提供光學(xué)設(shè)備1的涂層，從而導(dǎo)致需要通過卸下該可移動部件122(鏡頭筒)而擦除沉積的碎屑和灰塵的勞動。
然而，當(dāng)在該可移動部件22上安裝的鏡頭兩側(cè)提供根據(jù)本發(fā)明的防反射膜時，如光學(xué)設(shè)備40中，當(dāng)通過移動該可移動部件122而移動該光學(xué)設(shè)備40時，在空氣側(cè)和照相機主體121側(cè)會抑制由于對流導(dǎo)致的碎屑和灰塵的沉積。這確保了在該光學(xué)設(shè)備40的空氣側(cè)和照相機主體121側(cè)中的任何一側(cè)，都不會產(chǎn)生對于擦除所沉積碎屑和灰塵的勞動的需要，從而簡化了對于碎屑和灰塵的控制例如通過卸下該光學(xué)設(shè)備40而擦除碎屑和灰塵的工作，并且使用戶從這種控制的繁瑣工作中解脫出來。此外，雖然該圖像拾取設(shè)備的鏡頭筒可以被卸下和安裝以用于鏡頭更換，但是即使在這種情況下也不易發(fā)生碎屑或灰塵在該鏡頭筒的鏡頭表面上的沉積。
另外，雖然在光學(xué)設(shè)備40中，圖2所示光學(xué)設(shè)備1上形成的防反射膜是在圖11中的透明基片2的兩側(cè)形成，但是還可以采用另一種配置，其中是在該透明基片2的兩側(cè)提供圖3所示光學(xué)設(shè)備10中的防反射膜。還可以采用另一種配置，其中將光學(xué)設(shè)備1和光學(xué)設(shè)備10中的不同膜配置組合以分別應(yīng)用到透明基片2的兩側(cè)。
現(xiàn)在，下面將描述一個實施例，其中將根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到電子設(shè)備的鏡頭上。在本實施例中，使用投影儀(投影類顯示器)作為該電子設(shè)備的例子。
圖12中示出了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的投影儀的實施例。這種投影儀包括三管投影儀、液晶投影儀等，所有這些類型都配置成，在該投影儀設(shè)備內(nèi)部生成具有圖片信息的光線，并且通過投影透鏡傳輸該光線以便于被投影到屏幕上。本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備被用作為圖12所示投影儀200的投影透鏡。
在許多情況下，在投影儀200內(nèi)部提供用于熱輻射的風(fēng)扇，并產(chǎn)生該風(fēng)扇所導(dǎo)致的對流。因此，在將如圖11所示鏡頭兩側(cè)均具有抗靜電結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到該投影透鏡201時，不僅能夠防止碎屑或灰塵在該投影透鏡201的外側(cè)沉積，而且還能防止在該投影透鏡201的內(nèi)側(cè)沉積。另外，當(dāng)然也可以使用僅在一側(cè)提供該抗靜電膜的光學(xué)設(shè)備。
如上所述，通過將如上配置的多層膜應(yīng)用到光學(xué)設(shè)備，就能夠獲得同時具有抑制碎屑和灰塵沉積的效應(yīng)(抗靜電效應(yīng))以及光學(xué)多層效應(yīng)的高性能光學(xué)設(shè)備，而不需要接地處理。
例如，當(dāng)將具有根據(jù)本發(fā)明的透明導(dǎo)電薄膜的層疊膜應(yīng)用到光學(xué)設(shè)備例如鏡頭時，碎屑或灰塵的沉積將不易發(fā)生，從而消除了對于準(zhǔn)備用于清潔該鏡頭的超聲清潔機、用于在該鏡頭筒的制造場所的裝配工作等的凈化室和類似物的需要，從而可以顯著改善制造成本。此外，在對于該光學(xué)設(shè)備、透鏡鏡筒以及安裝有這些組件的圖像拾取設(shè)備和電子設(shè)備的配送過程中，也可以防止碎屑或灰塵沉積的發(fā)生。
雖然已經(jīng)在上述圖1、11和12中的實施例中顯示了將本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備用于圖像拾取設(shè)備(例如照相機)和電子設(shè)備(例如投影儀)的示例，但是這些設(shè)備在該圖像形成設(shè)備和該碎屑或灰塵之間的大小比率上可以不同。例如，將圖像拾取設(shè)備例如照相機中的電荷耦合器(CCD)和互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)與液晶投影儀中的液晶板相比較，照相機中的圖像拾取設(shè)備較小，從而碎屑或灰塵在圖像拾取設(shè)備中的影響相對較大，而該照相機更多地受該碎屑或灰塵影響。此外，圖像形成裝置和設(shè)置在該圖像形成裝置前或后側(cè)的該光學(xué)設(shè)備(例如光學(xué)低通濾波器)之間的距離在投影儀中相對較大，而在照相機中相對較小，從而該影響在照相機中再次較大。因此，本發(fā)明的灰塵沉積改進(jìn)效應(yīng)(抗靜電效應(yīng))所產(chǎn)生的圖像質(zhì)量增強在圖像拾取設(shè)備例如照相機中比電子設(shè)備例如投影儀中更明顯。
另外，本發(fā)明不限于上述實施例，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，其他各種配置也是可能的。
例如，雖然在上述實施例中描述了將光學(xué)設(shè)備應(yīng)用到照相機鏡頭的示例，但是本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備也可以適用于其他各種光學(xué)設(shè)備例如紅外線(IR)切割濾波器、彎棱鏡、光學(xué)低通濾波器、圖像拾取裝置的單片級鏡頭等等。此外，本發(fā)明還可以應(yīng)用于各種透明基片例如眼鏡的玻璃透鏡和塑料透鏡、TV接收機的CRT、便攜式音頻播放器的顯示部件等等。
此外，在將本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備安裝到圖像拾取設(shè)備例如照相機或電子設(shè)備例如投影儀上時，該安裝的光學(xué)設(shè)備的數(shù)量可以是多于一個(例如多個)，并且可以根據(jù)該設(shè)備的類型而適當(dāng)選用。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)設(shè)備，包括透明基片；和多層膜，其包含在所述透明基片表面上形成的多層結(jié)構(gòu)的介電膜，和在所述多層結(jié)構(gòu)的所述介電膜的部分層上形成的、具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于所述透明導(dǎo)電薄膜在所述多層結(jié)構(gòu)的介電膜的最外層上形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于在相對于所述透明導(dǎo)電薄膜的外層一側(cè)提供薄膜，和所述薄膜的厚度不超過150nm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于在相對于所述透明導(dǎo)電薄膜的外層一側(cè)提供薄膜，和所述薄膜的介電常數(shù)不大于20。
5.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于在相對于所述透明導(dǎo)電薄膜的外層一側(cè)提供薄膜，和所述薄膜的厚度不超過150nm，并且所述薄膜的介電常數(shù)不大于20。
6.如權(quán)利要求3-5中任意一項所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于所述在相對于所述透明導(dǎo)電薄膜的外層一側(cè)提供的薄膜包括含氟物質(zhì)作為一種成分，含硅物質(zhì)作為一種成分，或者包含這些物質(zhì)中的至少任意一種的混合物。
7.如權(quán)利要求3-5中任意一項所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于所述在相對于所述透明導(dǎo)電薄膜的外層一側(cè)提供的薄膜包括氧化硅、氟化鎂、氟化鈣、或包含這些化合物中至少任意一種的混合物。
8.如權(quán)利要求3-5中任意一項所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于所述在相對于所述透明導(dǎo)電薄膜的外層一側(cè)提供的薄膜包括單層或多層。
9.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于所述透明導(dǎo)電薄膜的厚度為5-20nm。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于所述透明導(dǎo)電薄膜包括摻銦氧化錫、摻氟氧化錫、摻銻氧化錫、金、銀、銅、鋁、或包含這些物質(zhì)中至少一種的混合物。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于至少在裝配有所述光學(xué)設(shè)備的設(shè)備的有效孔徑中形成所述多層膜。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，進(jìn)一步包括在所述透明基片另一側(cè)上的多層膜，所述多層膜包括多層結(jié)構(gòu)的介電膜，以及在所述多層結(jié)構(gòu)的介電膜的部分層中形成具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。
13.一種透鏡鏡筒，其具有保持在一筒上的光學(xué)設(shè)備，其中所述光學(xué)設(shè)備包括透明基片和多層膜，該多層膜包含在所述透明基片表面上形成的多層結(jié)構(gòu)的介電膜和在所述多層結(jié)構(gòu)的所述介電膜的部分層上形成的、具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。
14.一種圖像拾取設(shè)備，其具有設(shè)置在光路上的光學(xué)設(shè)備和圖像拾取裝置，其中所述光學(xué)設(shè)備包括透明基片和多層膜，該多層膜包含在所述透明基片表面上形成的多層結(jié)構(gòu)的介電膜和在所述多層結(jié)構(gòu)的所述介電膜的部分層上形成的、具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。
15.如權(quán)利要求14所述的圖像拾取設(shè)備，其特征在于所述光學(xué)設(shè)備被裝配到所述圖像拾取設(shè)備的可移動部件上。
16.如權(quán)利要求15所述的圖像拾取設(shè)備，其特征在于所述可移動部件是筒可伸縮類型的結(jié)構(gòu)，其中所述光學(xué)設(shè)備在光軸方向上移動。
17.一種電子設(shè)備，用于通過將在所述設(shè)備內(nèi)部生成的光線傳輸通過設(shè)置在光路上的光學(xué)設(shè)備而顯示信息，其中所述光學(xué)設(shè)備包括透明基片和多層膜，該多層膜包含在所述透明基片表面上形成的多層結(jié)構(gòu)的介電膜和在所述多層結(jié)構(gòu)的所述介電膜的部分層上形成的、具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。
18.如權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其特征在于所述在所述電子設(shè)備內(nèi)部生成的光線被傳輸通過所述光學(xué)設(shè)備，從而投影到屏幕上。
全文摘要
一種光學(xué)設(shè)備，包括透明基片和多層膜，該多層膜包含在該透明基片表面上形成的多層結(jié)構(gòu)的介電膜和在該多層結(jié)構(gòu)的介電膜的部分層上形成的、具有預(yù)定厚度的透明導(dǎo)電薄膜。在這種情況下，在該多層結(jié)構(gòu)的介電膜的最外層上形成該透明導(dǎo)電薄膜，并且形成為具有5－20nm的厚度。
文檔編號G02B7/02GK1804664SQ20061000514
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者宮崎禮, 安藤正樹, 田中和洋 申請人:索尼株式會社