CN100414321C - 光学透明部件和使用该光学透明部件的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个目的是提供一种能够长时间为基底保持高性能的抗反射效果的光学透明部件，以及使用该光学透明部件的光学系统，特别是在基底上包括包含SiO2作为主要成分的层、包含Al2O3作为主要成分的层、以及由包含Al2O3作为主要成分的片状晶体形成的片状晶体层的光学透明部件，其中片状晶体层的表面具有不规则形的形状，以及提供使用该光学透明部件的光学系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有抗反射性能的光学透明部件和使用该光学透明部件的光学系统，更具体地，涉及一种适合于长时间获得从可见区域到近红外区域的高抗反射性能的光学透明部件，以及使用该光学透明部件的光学系统。
特别地，本发明的光学透明部件可以适应于具有任何折射率的透明基底，对可见光显示出极好的抗反射效果，并且具有长期的抗侵蚀能力，因此可以用于文字处理器、计算机、电视、等离子显示板等的各种显示器的光学部件；液晶设备的极化板；太阳眼镜、渐变眼镜镜片、用于照相机的取景器透镜、棱镜、蝇眼透镜、复曲面透镜、以及由各种光学玻璃材料和透明塑料组成的各种滤光器和传感器等；进一步地，使用这些光学部件的图像拾取光学系统的各种光学透镜的光学部件、诸如双筒望远镜的观测光学系统、在液晶投影机中使用的投影光学系统、在激光打印机等中使用的扫描光学系统、各种仪器的表面、以及汽车、电气列车等的窗玻璃。
背景技术
已经公知，使用具有可见光区域波长或较短波长的精细周期性结构的抗反射结构形成具有适当倾斜度和高度的精细周期性结构，从而在宽波长区域中示出了优秀的抗反射性能。作为用于形成精细周期性结构的方法，公知涂覆一种其中散布着微粒直径等于或小于波长的精细微粒的膜(日本专利申请No.03135944)等的方法。
已经公知，通过由精细处理设备(电子束压印设备、激光干涉曝光设备、半导体曝光设备、蚀刻设备等)形成图案而形成精细周期性构造的方法允许要被控制的倾斜度和高度，并且使得可能形成具有优秀抗反射特性的精细周期性结构(日本专利申请公开No.S50-70040)是可能的。
对于与上述方法不同的方法，在基底上生长水软铝石即铝的氢氧化物以获得抗反射效果的方法是公知的。在这些方法中，由真空膜形成工艺(日本专利公开No.S61-48124)或液相工艺(溶胶工艺)(日本专利申请公开No.H9-202649)形成的铝(氧化铝)层经受水蒸气处理或热水浸泡处理，以将表面层形成为水软铝石，以形成精细周期性结构，并从而获得抗反射膜。
然而，在使用精细微粒的技术中，很难控制精细周期性结构的倾斜度和高度，并且如果要获得用于获得足够抗反射效果的高度，倾斜度增加以引起散射，相反，光透射率降低。
通过精细处理设备形成精细图案的方法具有这样的缺点：这种形成图案的方法不仅需要非常大规模的设备，因而需要非常高的资本支出，而且虽然该方法适合于在平坦表面上形成图案，但是很难在诸如曲线表面的复杂形状上形成图案。此外，该方法不适合对通用光学部件的应用，因为吞吐量低并且在大区域上的处理很困难。
在基底上生长水软铝石的方法很便利，并且具有很高的生产率，但是氧化铝和水软铝石是两性化合物，因而容易由酸和碱分解。因此，当基底的碱性离子等迁移到表面，并且由于与空气中的水进行交换作用而使表面成为碱性环境时，由于表面的分解，保持不规则形的形状变得困难，因而性能降低。对于折射率与氧化铝显著不同的基底，基底和铝之间的界面处的折射率的差异如此之大，以至于没有充分表现出抗反射性能。
发明内容
考虑到上述相关技术而做出本发明，且本发明的目的是提供一种对于任何基底能够长时期保持高性能抗反射效果的光学透明部件，以及使用该光学透明部件的光学系统。
本发明提供了一种以下面所述方式配置的用于实现上述目的的光学透明部件。
即，本发明提供了一种光学透明部件，其在基底上具有：包含相对于其它成分的含量为最大含量且摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层、包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层、以及由包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的片状晶体形成的片状晶体层，其中该片状晶体层的表面由凹凸形状构成。
按照包含相对于其它成分的含量为最大含量的摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层、包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层、以及由包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的片状晶体形成的片状晶体层的次序在基底上堆叠是优选的。
包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的片状晶体层的片状晶体按相对于包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层大于或等于45°且小于或等于90°的方向设置是优选的。
片状晶体层的表面的不规则形状的厚度为大于或等于20nm且小于或等于1000nm是优选的。
对于片状晶体层的表面的凹凸形状，通过具有凹凸的表面的中心线平均粗糙度的二维延伸而获得的平均表面粗糙度Ra′值为大于或等于5nm且小于或等于100nm，并且表面面积比Sr＝S/S0(其中S0表示当测量表面为理想平坦时的面积，且S表示实际测量表面的表面积)为大于或等于1.1且小于或等于3.5是优选的。
基底的折射率nb、包含相对于其它成分的含量为最大含量且摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层的折射率ns、以及包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层的折射率na满足如下关系：nb≥ns≥na是优选的。
包含相对于其它成分的含量为最大含量的摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层的厚度大于或等于5nm且小于或等于100nm，并且包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层的厚度大于或等于10nm且小于或等于120nm是优选的。
此外，本发明提供了一种具有上述光学透明部件的光学系统。
该光学系统是图像拾取光学系统、观测光学系统、投影光学系统或扫描光学系统是优选的。
本发明的光学透明部件具有包含相对于其它成分的含量为最大含量的摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层，该层设置在基底上，且在包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层之下，并且基底的折射率nb、包含相对于其它成分的含量为最大含量的摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层的折射率ns、以及包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层的折射率na满足如下关系：nb≥ns≥na，因而使得可能进一步改进由包含氧化铝作为主要成分的片状晶体形成的片状晶体层的低反射性质。
此外，包含SiO2作为主要成分的层抑制碱成分等从基底到表面的迁移，并且可以长期保持抗反射性能。
本发明的光学部件的基底表面依次涂覆有包含相对于其它成分的含量为最大含量的摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层、包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层、以及由包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的片状晶体形成的片状晶体层，并且片状晶体层的最外表面具有凹凸形状。由于按相对于包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层大于或等于45°且小于或等于90°的方向的设置、层中的板表面之间的间隔、板表面的方向性的无规则、和片状晶体的大小的无规则，由片状晶体形成的片状晶体层形成凹凸形状，并且层的厚度大于或等于20nm且小于或等于1000nm。对于片状晶体的密度，通过涂层的中心线平均粗糙度的二维延伸而获得的平均表面粗糙度值Ra′为大于或等于5nm，并且表面面积比Sr＝S/S0(其中S0表示当测量表面为理想平坦时的表面积，且S表示实际测量表面的表面积)为大于或等于1.1.布置了片状晶体的层的厚度大于或等于20nm且小于或等于1000nm。
基底的折射率nb、包含相对于其它成分的含量为最大含量的摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层的折射率ns、以及包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层的折射率na满足如下关系：nb≥ns≥na，包含相对于其它成分的含量为最大含量的摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层的厚度大于或等于5nm且小于或等于100nm，并且包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层的厚度大于或等于10nm且小于或等于120nm，从而折射率从基底到由片状晶体形成的片状晶体层的表面的不规则形状逐渐降低，并且片状晶体层的抗反射效果得到显著改善。
包含SiO2作为主要成分的层将包含各种成分的基底和具有高反应性且包含Al2O3作为主要成分的层彼此隔离开，并且抑制诸如碱的反应成分从基底迁移到包含Al2O3作为主要成分的层，因而使得可能长期稳定地显示出抗反射效果。
如上所述，本发明的光学透明部件可以长期稳定地显示出高的抗反射效果。
从如下结合附图的描述中，本发明的其他特征和优势将变得明显。
附图说明
图1是示出了本发明的光学透明部件的一个实施例的示意图；
图2是示出了第一例中通过FE-SEM从顶表面拍摄的在玻璃基底上形成的且在表面上具有精细不规则形的层的观测结果的照片(比例因子：X 100000)；
图3是示出了第一例中通过FE-SEM拍摄的在玻璃基底上形成的且具有精细不规则形的层的横截面的观测结果的照片(比例因子：X150000)；
图4是本发明的第六例的前视图；
图5是本发明的第六例的剖视图；
图6是本发明的第七例的前视图；
图7是本发明的第七例的剖视图；
图8是本发明的第八例的前视图；
图9是本发明的第八例的剖视图；
图10是本发明的第九例的前视图；
图11是本发明的第九例的剖视图；
图12是本发明的第十例的剖视图；
图13是本发明的第十一例的剖视图；
图14是本发明的第十二例的剖视图；以及
图15是本发明的第十三例的剖视图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明。
图1是示出了本发明的光学透明部件的一个实施例的示意图。在图1中，本发明的光学透明部件在基底21上具有：包含SiO2作为主要成分的层22、包含Al2O3作为主要成分的层23、以及由包含Al2O3作为主要成分的片状晶体形成的片状晶体层24，并且该片状晶体层24的表面具有不规则形状25。
包含Al2O3(氧化铝)作为主要成分的片状晶体是通过使用铝的氧化物或氢氧化物或其水合物作为主要成分而形成的。特别优选的晶体是水软铝石。通过布置这些片状晶体，它们的端部形成精细不规则形，因此片状晶体选择性地按相对于层表面大于或等于45°且小于或等于90°的方向设置是优选的，用于增加精细不规则形的高度以及降低其间的间隔。
由片状晶体形成的晶体层的厚度优选地为大于或等于20nm且小于或等于1000nm，更优选地为大于或等于50nm且小于或等于1000nm。如果形成不规则形的层的厚度大于或等于20nm且小于或等于1000nm，通过精细不规则形结构的抗反射性能是有效的，消除了破坏不规则形的机械强度的可能性，并且精细不规则形的结构在制造成本方面变得有优势。更优选地，厚度为大于或等于50nm且小于或等于1000nm，从而进一步改善抗反射性能。
本发明的精细不规则形的表面密度也是重要的，并且通过中心线平均粗糙度的二维延伸而获得的相应平均表面粗糙度Ra′值为大于或等于5nm，更优选地为大于或等于10nm，进一步更优选地为大于或等于15nm且小于或等于100nm，并且表面面积比Sr为1.1，更优选地为大于或等于1.15，进一步优选地为大于或等于1.2且小于或等于3.5。
用于评估所获得的精细不规则形结构的方法之一是通过扫描探测显微镜来观察精细不规则形结构的表面，并且通过观察，确定了通过层的中心线平均粗糙度Ra的二维延伸而获得的平均表面粗糙度Ra′值和表面积比Sr。即，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是使得JIS B0601中定义的中心线平均粗糙度Ra应用于测量表面并且被三维延伸的值，并且Ra′值表达为“通过对从参考表面到指定表面的偏差的绝对值取平均而获得的值”，并且由下式(1)给出。
Ra′：平均表面粗糙度值(nm)，
S0：当测量表面为理想平坦时的面积，|XR-X1|×|YT-YB|，
F(X，Y)：测量点(X，Y)的高度，其中X是X坐标，且Y是Y坐标，
XL-XR：测量表面上的X坐标范围，
YB-YT：测量表面上的Y坐标范围，
Z0：在测量表面内的平均高度。
通过Sr＝S/S0来确定表面积比Sr(S0：当测量表面为理想平坦时的面积。S：实际测量表面的表面积)。实际测量表面的表面积确定如下。测量表面被划分为由最接近的三个数据点(A、B、C)组成的非常小的三角形，接着使用向量积来确定每个非常小三角形的面积ΔS。ΔS(ΔABC)等于[s(s-AB)(s-BC)(s-AC)]0.5(其中AB、BC和AC是各边的长度，并且S≡0.5(AB+BC+AC)保持)，并且面积AS的总和是待确定的表面积S。如果作为精细不规则形的表面密度的Ra′值等于或大于5nm并且S1等于或大于1.1，可以实现通过不规则形结构的抗反射。如果Ra′值等于或大于10nm并且Sr等于或大于1.15，则抗反射效果变得高于前述情况的抗反射效果。如果Ra′等于或大于15nm并且Sr等于或大于1.2，不规则形的结构具有耐受实际使用的性能。然而，如果Ra′值等于或大于100nm并且Sr等于或大于3.5，不规则形结构造成的散射效果与抗反射效果相比占优势，使得不能获得充分的抗反射效果。
包含Al2O3作为主要成分的层可以是包含Al2O3作为主要成分的任何非晶氧化物涂层，并且作为不同种类的成分，可以单独添加诸如TiO2、ZrO2、SiO2、ZnO或MgO的氧化物，或可以选择、组合和添加这些氧化物的两种或更多种。具体地，选择层使得此膜的折射率na与包含SiO2作为主要成分的层的折射率ns之间的关系是ns≥na，作为控制成分含量的结果。在这种情况下，与Al2O3膜的优选mol％比为等于或大于50％且等于或小于100％，更优选地，等于或大于70％且等于或小于100％。因此，在从基底到与空气的界面的范围内，折射率连续降低，并且随着已经布置了包含氧化铝作为主要成分的片状晶体的层的效应，可以实现高的抗反射性能。
本发明的包含SiO2作为主要成分的层可以是包含SiO2作为主要成分的任何非晶氧化物涂层，并且作为不同种类的成分，可以单独或组合地添加诸如TiO2和ZrO2的氧化物。具体地，选择层以使得可抑制碱等向包含Al2O3作为主要成分的层的迁移，且此膜的折射率ns与基底的折射率nb之间的关系是nb≥ns，作为控制成分含量的结果。在这种情况下，与SiO2膜的优选mol％比为等于或大于40％且等于或小于100％，更优选地，等于或大于60％且等于或小于100％。因此，在从基底到与空气的界面的范围内，折射率连续降低，并且随着由包含Al2O3作为主要成分的片状晶体形成的片状晶体层以及包含Al2O3作为主要成分的层的效应，可以实现高的抗反射性能。进一步地，通过除了上述氧化物以外添加诸如磷酸的酸成分，可以改进抑制碱等从基底向包含Al2O3作为主要成分的层的迁移效应的性能。
本发明的光学透明部件可以由公知的诸如CVD或PVD的气相工艺、诸如溶胶-凝胶工艺的液相工艺、使用无机盐的热液合成等形成。通过这种方法，可以在包含由SiO2作为主要成分的层之后直接设置由包含氧化铝作为主要成分的片状晶体组成的片状晶体，并且依次形成包含Al2O3作为主要成分的层。可替换地，在各层的这两层上形成只有金属Al的层，或包含金属Al、以及金属Zn和金属Mg中的任何金属的金属层之后，该层的表面可以通过浸泡在50℃或更热的热水中或暴露在水蒸气中而被溶解或沉淀，以提供氧化铝的片状晶体。可替换地，在包含SiO2作为主要成分的层上形成只有Al2O3的层，或包含Al2O3、以及ZrO2、SiO2、TiO2、ZnO和MgO中任何成分的一个或多个氧化物层之后，层的表面会选择性地溶解或沉淀，以提供氧化铝的片状晶体。其中，优选的是这样一种方法，其中用热水处理通过依次涂覆包含SiO2的溶胶涂渍溶液和包含Al2O3的溶胶涂渍溶液而形成的凝胶膜，以生长氧化铝片状晶体。
对于从包含Al2O3的溶胶涂渍溶液获得的凝胶膜的原材料，使用Al化合物，或者Zr、Si、Ti、Zn和Mg的化合物中的至少一种与Al化合物共同使用。对于Al2O3、ZrO2、SiO2、TiO2、ZnO和MgO的原材料，可以使用各金属的烷氧基化合物和诸如氯化物和硝酸盐的盐化合物。从制膜能力的观点来看，优选地使用金属烷氧基化合物，尤其是对于ZrO2、SiO2和TiO2原材料。
铝化合物例如包括：乙醇铝、异丙醇铝、正丁醇铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝、乙酰乙酸铝或这些化合物的低聚物，硝酸铝、氯化铝、醋酸铝、磷酸铝、硫酸铝和氢氧化铝。
烷氧基锆的具体例子包括四甲醇锆、四乙醇锆、四正丙醇锆、四异丙醇锆、四正丁醇锆以及四叔丁醇锆。
对于烷氧基硅，可以使用由通式Si(OR)4表达的各种化合物。R是相同或不同的较低烃基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基。
烷氧基钛例如包括：四甲氧基钛、四乙氧基钛、四正丙氧基钛、四异丙氧基钛、四正丁氧基钛、和四异丁氧基钛。
锌化合物例如包括：醋酸锌、氯化锌、硝酸锌、硬脂酸锌、油酸锌以及水杨酸锌，并且特别优选的是醋酸锌和氯化锌。
镁化合物包括：例如诸如二甲氧基镁、二乙氧基镁、二丙氧基镁以及二丁氧基镁的烷氧基镁、乙酰乙酸镁和氯化镁。
有机溶剂可以是不导致诸如上述烷氧基化合物的原材料凝胶化的任何有机溶剂，该有机溶剂例如包括：诸如甲醇、乙醇、2-丙醇、丁醇、乙二醇或乙二醇单正丙醚的醇；诸如正乙烷、正辛烷、环己烷、环戊烷以及环辛烷的各种脂肪族烃或脂环烃；诸如甲苯、二甲苯以及乙苯的各种芳族烃；诸如甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯和乙二醇丁醚乙酸酯的各种酯；诸如丙酮、甲基乙酮、甲基异丁酮、以及环己酮的各种酮；诸如二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧杂环乙烷、以及二异丙醚的各种醚；诸如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳以及四氯乙烷的各种氯化碳氢化合物；以及诸如N-甲基喀酮(N-methyl pyrolidone)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺以及碳酸乙二酯的非质子极性溶剂。在上述的各种溶剂中，在溶液的稳定性方面，醇是优选使用的。
如果使用烷氧基化合物原材料，特别是铝、锆和钛的烷氧基化合物与水高度反应，并且通过添加空气的水分或水而急剧水解，导致浑浊和沉淀。氯化铝化合物、氯化锌化合物和氯化镁化合物很难仅在有机溶剂中溶解，并且它们的溶液的稳定性低。为了防止这种状况，优选地添加稳定剂来稳定溶液。
稳定剂例如可以包括：诸如乙酰丙酮、三氟乙酰丙酮、六氟乙酰丙酮、苯甲酰丙酮以及二苯甲酰甲烷的β二酮化合物；诸如乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮酸烯丙酯(allyl ketoacetate)、乙酰乙酸苯甲酯、乙酰乙酸异丙酯、乙酰乙酸叔丁酯、乙酰乙酸异丙酯、乙酰乙酸根-2-甲氧基乙基(acetoacetate-2-methoxyethyl)以及3-酮基-正甲基戊酸酯(3-keto-n-methyl-valeriate)的β酮酯化合物；以及诸如单乙醇胺、二乙醇胺以及三乙醇胺的烷醇氨。所添加的稳定剂的量按照与烷氧基化合物或盐化合物的摩尔比优选地为1。添加稳定剂之后，优选地添加催化剂用于促进部分反应，以形成适当的前驱体。催化剂例如可以包括硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、醋酸和氨水。
对于从包含SiO2的溶胶涂渍溶液获得的凝胶膜的原材料，使用Si化合物，或者Ti和Zr的化合物中的至少一种与Si化合物共同使用。对于SiO2、TiO2和ZrO2的原材料，可以使用各金属的烷氧基化合物和诸如氯化物和硝酸盐的盐化合物，但是从制膜能力的观点来看，优选地使用金属烷氧基化合物。对于金属的烷氧基化合物、溶剂、稳定剂等，可以使用前述化合物。作为促进部分反应的催化剂，优选地使用诸如磷酸的酸，用于捕捉在膜中迁移的碱。使用SiO2(本身的n＝1.45)、TiO2(本身的n＝2.20)和ZrO2(本身的n＝1.90)，适当选择每种成分的组成比，使得折射率ns与基底的折射率nb和包含Al2O3作为主要成分的层的折射率na之间的关系是nb≥ns≥na。已知TiO2具有高的折射率，并且提高膜的折射系数的控制范围，然而TiO2通过沉浸在热水中或暴露在水蒸汽中的处理会导致从非晶体改变为锐钛矿晶体。从维持涂层同质性以及抑制碱迁移的效果等角度来看，优选地减小膜中的TiO2部分以抑制晶体化为锐钛矿晶体，并且膜中的TiO2的mol％比优选地小于40％。更优选地为30％或更少。
作为使用上述溶胶涂渍溶液形成层的方法，例如可以适当使用诸如浸渍方法、旋涂方法、喷涂方法、印刷方法、流涂(flow coating)方法、及其组合的公知涂覆方法。膜厚度可以通过改变浸渍方法中的提升速度、旋涂方法中的基底旋转速度等，以及改变涂覆溶液的浓度来控制。其中，可以根据所需膜厚度来适当选择浸渍方法中的提升速度，但是优选的是，在浸泡之后以缓和均匀的速度提起膜，该缓和均匀的速度例如为大约0.1到3.0mm/秒。涂覆该层之后，可以在室温下使之干燥大约30分钟。该膜也可以在更高温度下进行干燥或热处理，并且热处理温度越高，该膜就越容易高密度化。在包含Al2O3作为主要成分的凝胶膜的情况下，可以通过增高热处理温度而形成较大不规则形的结构。在包含SiO2作为主要成分的凝胶膜的情况下，可以通过增加热处理温度来改善抑制碱等迁移的能力。
接着，在热水中浸泡通过依次涂覆包含SiO2作为主要成分的溶胶涂渍溶液和包含Al2O3作为主要成分的溶胶涂渍溶液而形成的凝胶膜，从而沉淀包含Al2O3作为主要成分的片状晶体，以形成最外表面的不规则形的形状。通过在热水中浸泡，通过依次涂覆包含Al2O3的溶胶涂渍溶液而形成的凝胶膜的表面层承受胶溶作用等，并且一些成分被洗提，但是由于各种氢氧化物在热水中的溶解度的差异，包含Al2O3作为主要成分的片状晶体沉淀在凝胶膜的表面层，并且生长。热水的温度优选地为40℃到100℃。热水处理时间为大约5分钟到大约24小时。
对于具有作为添加到包含Al2O3作为主要成分的膜的不同种类的成分的诸如TiO2、ZrO2、SiO2、ZnO和MgO的氧化物的凝胶膜的热水处理，使用各成分在热水中的溶解度的差异来执行结晶，因此与Al2O3的单独成分膜的热水处理不同，可以通过改变无机成分的组成而在宽范围内控制片状晶体的大小。结果，可以在宽范围内控制通过片状晶体形成的不规则形的形状。此外，如果ZnO用作子成分，与Al2O3一起沉淀成为可能，从而可以在更宽的范围内控制折射率，因而使得可能实现极好的抗反射性能。
包含SiO2作为主要成分的本发明的层的厚度等于或大于5nm并且等于或小于100nm，更优选地为等于或大于5nm并且等于或小于80nm。如果厚度小于5nm，则不能获得抑制碱迁移的充分效果。如果厚度大于100nm，由于干扰等原因而对反射降低效果的贡献降低。包含Al2O3作为主要成分的层的厚度为等于或大于10nm并且等于或小于120nm，更优选地为等于或大于10nm并且等于或小于100nm。如果厚度小于10nm，片状晶体的粘着特性降低，并且包含SiO2作为主要成分的层和片状晶体层之间折射率的差的梯度变得过大，以至于光学性能受到损害。如果厚度大于120nm，由于干扰等原因而对反射降低效果的贡献降低。
在本发明中使用的基底包括玻璃、树脂、玻璃反射镜、和由树脂制成的反射镜。树脂基底的典型例子包括诸如聚酯、三乙酰纤维素、乙酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS树脂、聚苯醚、聚氨酯、聚乙烯以及聚氯乙烯的热塑树脂的膜和模制产品；从诸如不饱和聚酯树脂、苯酚树脂、交联聚氨酯、交联压克力树脂以及交联饱和聚酯树脂的各种热固性树脂获得的交联膜和交联模制产品。玻璃的具体例子可以包括无碱玻璃和硅酸铝玻璃。在本发明中使用的基底可以用能够最终形成适合于使用目的的形状的任何材料制成，该形状包括平板、膜和片，并且可以具有二维或三维曲面。可以适当地确定厚度，并且厚度大约为等于或小于5mm，但是不限于此。
除了上述层之外，本发明的光学透明部件可以进一步设置有用于赋予各种功能的层。例如，可以在片状晶体层上设置硬涂覆层用于改进膜的硬度，或者可以设置氟代烷基硅烷(fluoroalkyl silane)或烷基硅烷的防水层用于赋予防水性。为了防止污染物的堆积等，可以设置折射率低于包含Al2O3作为主要成分的片状晶体的折射率的材料的层，或者由两性化合物组成的层。为了改进基底和包含SiO2作为主要成分的层之间的粘着性，可以使用粘着层或底漆层。在基底和包含SiO2作为主要成分的层之间设置的其他层的折射率优选地是基底的折射率和包含SiO2作为主要成分的层的折射率之间的中间值。
将结合例子具体描述本发明。然而，本发明不限于这种例子。通过下述的方法评估从各例和比较例获得的、并且在表面上具有精细不规则形的透明膜。
(1)观察涂层的形状
使用扫描电子显微镜(日立制作所生产的FE-SEM，S4500)通过摄影方式观察涂层的表面层的表面(加速电压；10.0kV，缩放因子；30000)。使用扫描探测显微镜(SPM，DFM型，由Seiko电子工业公司生产的SPI3800)，确定了通过在JIS B 0601中定义的中心线平均粗糙度的二维延伸而获得的平均表面粗糙度Ra′值和表面积比Sr。
(2)透射率的测量
使用自动光学部件测量设备(JASCO生产的ART-25GD)，在从可见区域到近红外区域的范围内测量透射率。使用盘状玻璃板。在透射率和反射率测量中的光入射角分别是0°和10°。
(3)膜折射率的测量
通过日本J.A.Woollam株式会社生产的Ellipsometer VASE，在380nm到800nm的波长范围内进行测量。
例1
尺寸为大约100mm×100mm且厚度为大约2mm的浮法玻璃(clear-float glass)基片(组分：钠钙硅酸盐类型，折射率ng＝1.52)由异丙醇进行超声波清洗，干燥，并且用作用于涂覆的玻璃基片。
四乙氧基硅烷(TEOS)溶解在乙醇(EtOH)中，0.01M的磷酸水溶液被添加到所得的溶液中作为催化剂，并且将所得混合物搅拌6小时。此时各成分的摩尔比为TEOS∶EtOH∶H3PO4aq＝1∶40∶2。正丁醇钛(TBOT)溶解在乙醇中，接着将乙酰乙酸乙酯(EAcAc)添加到所得溶液中作为稳定剂，并且所得混合物在室温下搅拌3小时。各成分的摩尔比为TBOT∶EtOH∶EAcAc＝1∶20∶1。TiO2溶胶溶液添加到前述SiO2溶胶溶液中，使得获得SiO2∶TiO2＝95∶5的摩尔比，并且所得混合物在室温下搅拌2小时，并且接着用作SiO2-TiO2涂渍溶液。接着，前述涂层玻璃基片浸泡在此涂渍溶液中，涂层膜通过浸渍方法(以0.5mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形SiO2/TiO2膜涂覆于其上。
测量所得膜的厚度和折射率，且测量结果示出厚度ds是ds＝20nm，且折射率是ns＝1.48。
接着，仲丁醇铝(Al(O-sec-Bu)3)溶解在IPA中，EAcAc添加到所得溶液中作为稳定剂，并且所得的混合物在室温下搅拌大约3小时。在这之后，0.01M[HClaq.]添加到所得溶液中，并且所得混合物在室温下搅拌大约3小时，以准备Al2O3溶胶溶液。在此，溶液的摩尔比为Al(O-sec-Bu)3∶IPA∶EAcAc∶HClaq.＝1∶20∶1∶1。前述涂层基片浸泡在该涂渍溶液中，并且涂层膜通过浸渍方法(以2mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，透明无定形Al2O3膜涂覆于其上。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如图2所示。通过FE-SEM观察横截面，以观察如图3所示其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体选择性地在与层的表面垂直的方向上布置的图像。图3中的最下层是基底的玻璃横截面，中间层是由包含SiO2作为主要成分的层和包含Al2O3作为主要成分的层组成的层，并且最上层是由片状晶体组成的片状晶体层。通过SPM测量表面，并且测量结果示出平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝28nm，并且表面积比Sr是Sr＝1.9。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试作为加速测试，以检验光学性能的耐久性，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
例2
尺寸为大约50mm×50mm且厚度为大约1mm的S-TIH53玻璃基片(由OHARA公司生产，折射率n＝1.84)由异丙醇进行超声波清洗，干燥，并且用作用于涂覆的玻璃基片。
TiO2溶胶溶液添加到前述SiO2溶胶溶液中，使得获得SiO2∶TiO2＝7∶3的摩尔比，并且所得混合物在室温下搅拌2小时，并且接着用作SiO2-TiO2涂渍溶液，如同例1中所述。接着，前述涂层玻璃基片浸泡在此涂渍溶液中，涂层膜通过浸渍方法(以0.5mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形SiO2/TiO2膜涂覆于其上。测量所获得的膜的厚度和折射率，并且测量结果示出，厚度为28nm且折射率为ns为1.67。
接着，前述涂层基片浸泡在如同例1的Al2O3涂渍溶液中，接着涂层膜通过浸渍方法(以2mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形Al2O3膜涂覆于其上。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝27nm，并且表面积比Sr是Sr＝1.9。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
例3
使用与例2相同的S-TIH53玻璃基片(由OHARA公司生产，折射率n＝1.84)用作用于涂覆的玻璃基片。
涂覆SiO2/TiO2(7/3)，接着以与例2相同的方式形成透明无定形SiO2/TiO2膜。测量所获得的膜的厚度和折射率，并且测量结果示出，厚度为28nm且折射率ns为1.67。
仲丁醇铝[Al(O-sec-Bu)3]溶解在2丙醇[IPA]中，乙酰乙酸乙酯[EAcAc]添加到所得的溶液中作为稳定剂，并且所得的混合物在室温下搅拌大约3小时，以准备Al2O3溶胶溶液。在此，该溶液的摩尔比为Al(O-sec-Bu)3∶IPA∶EAcAc＝1∶20∶1。正丁醇钛[Ti(O-n-Bu)4]也溶解在IPA中，EAcAc添加到所得溶液中，并且所得混合物搅拌大约3小时，以准备TiO2溶胶溶液。该溶液的摩尔比为Ti(O-n-Bu)4∶IPA∶EAcAc＝1∶20∶1。此TiO2溶胶溶液添加到前述Al2O3溶胶溶液中，使得获得Al2O3∶TiO2＝8∶2的重量比，所得溶液搅拌大约30分钟，接着将0.01M[HCl aq.]添加到所得混合物中，并且所得混合物在室温下搅拌大约3小时。以这种方式，准备好了作为Al2O3/TiO2溶胶的涂渍溶液。在此，所添加的HCl aq.的量按照摩尔比是Al(O-sec-Bu)3和Ti(O-n-Bu)4的量的两倍。
接着，如同例1，前述涂层基片浸泡在Al2O3/TiO2涂渍溶液中，并且涂层膜通过浸渍方法(以1mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形Al2O3/TiO2膜涂覆于其上。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(n m)是Ra′＝18nm，并且表面积比Sr是Sr＝1.5。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
例4
使用与例2相同的S-TIH53玻璃基片(由OHARA公司生产，折射率nb＝1.84)作为用于涂覆的玻璃基片。
涂覆SiO2/TiO2(7/3)，接着以与例2相同的方式形成无定形SiO2/TiO2膜。测量所获得的膜的厚度和折射率，并且测量结果示出，厚度为28nm且折射率为ns为1.67。
仲丁醇铝[Al(O-sec-Bu)3]溶解在2丙醇[IPA]中，乙酰乙酸乙酯[EAcAc]添加到所得溶液中作为稳定剂，并且所得的混合物在室温下搅拌大约3小时，以准备Al2O3溶胶溶液。在此，该溶液的摩尔比为Al(O-sec-Bu)3∶IPA∶EAcAc＝1∶20∶0.5。2水合乙酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O]也溶解在[IPA]中，将单乙醇胺[MEA]添加到所得溶液中，并且所得混合物搅拌大约3小时，以准备ZnO溶胶溶液。该溶液的摩尔比为Zn(CH3COO)2·2H2O∶IPA∶MEA＝1∶10∶1。此ZnO溶胶溶液添加到前述Al2O3溶胶溶液中，使得获得Al2O3∶ZnO＝0.8∶0.2的重量比，并且所得混合物搅拌大约30分钟。以这种方式，准备好了作为Al2O3-ZnO溶胶的涂渍溶液。
接着，如同例1，前述涂层基片浸泡在Al2O3/ZnO涂渍溶液中，接着，涂层膜通过浸渍方法(以2mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形Al2O3/ZnO膜涂覆于其上。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝32nm，并且表面积比Sr是Sr＝2.0。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
例5
使用尺寸为大约50mm×50mm且厚度为大约1mm的S-TIH1玻璃基片(由OHARA公司生产，折射率nb＝1.71)作为用于涂覆的玻璃基片。
正丁醇锆(ZBOT)溶解在乙醇中，乙酰乙酸乙酯(EAcAc)添加到所得溶液中作为稳定剂，并且所得的混合物在室温下搅拌大约3小时。各成分的摩尔比为ZBOT∶EtOH∶EAcAc＝1∶20∶1.如同例1，TiO2溶胶溶液接着是ZrO2溶胶溶液添加到SiO2溶胶溶液中，使得获得SiO2∶TiO2∶ZrO2＝7∶1∶2的摩尔比，并且所得混合物在室温下搅拌2小时，并且接着用作SiO2-TiO2-ZrO2涂渍溶液。接着，前述涂层玻璃基片浸泡在此涂渍溶液中，涂层膜通过浸渍方法(以0.5mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形SiO2/TiO2/ZrO2膜涂覆于其上。测量所获得的膜的厚度和折射率，并且测量结果示出，厚度为25nm且折射率为ns＝1.62。
仲丁醇铝[Al(O-sec-Bu)3]溶解在2丙醇[IPA]中，乙酰乙酸乙酯[EAcAc]添加到所得溶液中作为稳定剂，并且所得的混合物在室温下搅拌大约3小时，以准备Al2O3溶胶溶液。在此，该溶液的摩尔比为Al(O-sec-Bu)3∶IPA∶EAcAc＝1∶20∶0.5。2水合乙酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O]也溶解在[IPA]中，将单乙醇胺[MEA]添加到所得溶液中，并且所得混合物搅拌大约3小时，以准备ZnO溶胶溶液。该溶液的摩尔比为Zn(CH3COO)2·2H2O∶IPA∶MEA＝1∶10∶1。此ZnO溶胶溶液添加到前述Al2O3溶胶溶液中，使得获得Al2O3∶ZnO＝0.9∶0.1的重量比，并且所得混合物搅拌大约3小时。以这种方式，准备好了作为Al2O3-ZnO溶胶的涂渍溶液。
接着，如同例1，前述涂层基片浸泡在Al2O3/ZnO涂渍溶液中，接着，涂层膜通过浸渍方法(以1mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形Al2O3/ZnO膜涂覆于其上。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝30nm，并且表面积比Sr是Sr＝1.9。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
例6
对于与例5中相同的基片，使用由OHARA公司生产的S-TIH1玻璃基片(折射率n＝1.71)作为用于涂覆的玻璃基片，涂覆例2中所使用的SiO2-TiO2涂渍溶液，并且接着形成透明无定形SiO2/TiO2膜。测量所获得的膜的厚度和折射率，并且测量结果示出，厚度为28nm，且折射率为n＝1.67。
接着，该玻璃基片浸泡在例4中使用的Al2O3/ZnO中，接着涂层膜以1mm/秒的提升速度形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形Al2O3/ZnO膜涂覆于其上。接着，玻璃基片进一步浸泡在例1中使用的Al2O3涂渍溶液中，并且涂层膜以1mm/秒的提升速度形成。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形Al2O3膜涂覆于其上。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝23nm，并且表面积比Sr是Sr＝1.7。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
例7
在例1中使用的浮法玻璃基片上，使用磁控溅射设备形成厚度为30nm的SiO2膜。该膜的折射率为1.45。接着，玻璃基片浸泡在例1中使用的Al2O3涂渍溶液中，接着，涂层膜以2mm/秒的提升速度形成。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形Al2O3膜涂覆于其上。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1.对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝22nm，并且表面积比Sr是Sr＝1.6。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
例8
在例1中使用的浮法玻璃基片上，使用磁控溅射设备形成厚度为30nm的SiO2膜。该膜的折射率为1.45。接着，通过磁控溅射设备涂覆厚度为35nm的Al金属膜。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟。在浸泡后的几分钟内，Al的金属光泽消失，并且在提升后，透明膜留在表面层上。之后，该玻璃基片在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝57nm，并且表面积比Sr是Sr＝2.6。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
例9
在例2中所使用的TIH53基片上，使用二重磁控溅射设备形成厚度为40nm的其中SiO2与ZrO2的组分比为7∶3的合成透明氧化物膜。膜的折射率为1.65。接着，通过二重溅射形成厚度为50nm的、Al2O3和ZnO的组分比为8∶2的膜。通过磁控溅射涂覆厚度为25nm的Al金属膜。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟。在浸泡后的几分钟内，Al的金属光泽消失，并且在提升后，透明膜留在表面层上。之后，该玻璃基片在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝42nm，并且表面积比Sr是Sr＝2.2。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
例10
在例5所使用的TIH01基片上，使用二重磁控溅射设备形成厚度为40nm的其中SiO2与ZrO2的组分比为8∶2的合成透明氧化物膜。膜的折射率为1.61。接着，通过二重溅射形成厚度为50nm的且Al2O3和ZnO的组分比为9∶1的膜。通过磁控溅射涂覆厚度为200nm的Al金属膜。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟。在浸泡后的几分钟内，Al的金属光泽消失，并且在提升后，透明膜留在表面层上。之后，该玻璃基片在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1.对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝45nm，并且表面积比Sr是Sr＝2.3。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
比较例1
在例1中使用的浮法玻璃基片浸泡在例1中使用的Al2O3溶胶溶液中，接着，涂层膜通过浸渍方法(以2mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，透明无定形Al2O3膜涂覆于其上。接着，该玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝28nm，并且表面积比Sr是Sr＝1.9。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
比较例2
在例2中使用的S-TIH53基片(折射率n＝1.84)浸泡在例3中使用的Al2O3/TiO2溶胶溶液中，并且涂层膜通过浸渍方法(以1mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基片的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且在其上涂覆透明无定形Al2O3/TiO2膜。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝18nm，并且表面积比Sr是Sr＝1.5。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
比较例3
例1中使用的浮法玻璃基片(组分：钠钙硅酸盐类型，折射率n＝1.52)由异丙醇进行超声波清洗，干燥，并且用作用于涂覆的玻璃基片。
将TiO2溶胶溶液添加到前述SiO2溶胶溶液中，以获得SiO2∶TiO2＝3∶7的摩尔比，并且所得混合物在室温下搅拌2小时，接着用作SiO2-TiO2涂渍溶液，如同例1。接着，前述涂覆玻璃基片浸泡在此涂渍溶液中，涂层膜通过浸渍方法(以0.5mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基底的表面上。使玻璃基底干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形SiO2/TiO2膜涂覆于其上。
测量所获得的膜的厚度和折射率，并且测量结果示出，厚度为28n m，且折射率为2.05。
接着，该玻璃基片浸泡在例1中使用的Al2O3溶胶溶液中，接着，涂层膜通过浸渍方法(以2mm/秒的提升速度，以及20℃和56％R.H.)形成在玻璃基底的表面上。使玻璃基片干燥，并且接着通过400℃的烘烤热处理一小时，并且透明无定形Al2O3膜涂覆于其上。接着，玻璃基底在100℃的热水中浸泡30分钟，接着在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝28nm，并且表面积比Sr是Sr＝1.9。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
比较例4
在例1中使用的浮法玻璃基片上，通过磁控溅射涂覆厚度为25nm的Al金属膜。接着，玻璃基片在100℃的热水中浸泡30分钟。在浸泡后的几分钟内，Al的金属光泽消失，并且在提升后，透明膜留在表面层上。之后，该玻璃基片在100℃下干燥10分钟。
通过FE-SEM观察所获得的膜的表面，以找到精细不规则形的结构，其中包含Al2O3作为主要成分的片状晶体随机且复杂地缠结，如同例1。对于通过FE-SEM对横截面进行的观察，观察到几乎和例1相同的结构。通过SPM的测量结果示出，平均表面粗糙度Ra′值(nm)是Ra′＝32nm，并且表面积比S1是Sr＝2.1。
接着，对于所获得的膜，使用椭圆测量计测量膜厚度和折射率。每个膜的厚度和折射率示于表1。
对于此基片，进行温度为60℃且湿度为90％的高温度和高湿度测试，并且在开始时刻、250小时之后和500小时之后测量透射率。其结果示于表1。
(注)片状晶体的晶体层的折射率示出了渐变折射率部分的开始点和结束点的值。例如，例1中的折射率1.42-1.0示出了折射率在230nm的厚度内从1.42到1.0连续降低。
[性能评估]
如果比较550nm处所制成的透明部件的透射率，例1、7、和8中的初始性能以及比较例1和4几乎相同，并且示出了高的值。然而，对于高温度和高湿度的加速耐久性测试，具有包含SiO2作为主要成分的层的例1、7和8示出了恒定的高值，而在不具有这种层的比较例1和4中，性能随时间流逝而显著地下降。进一步地，对于具有高折射率的基底，例2、3、4、5、6、9和10在初始阶段和加速耐久性测试之后显示出了高的透射率，而在不具有包含SiO2作为主要成分的层的比较例2、以及在较低层中具有包含TiO2作为主要成分的层而不是包含SiO2作为主要成分的层且不满足nb≥ns≥na的关系的比较例3中，透射率从初始阶段就低，且性能随着加速测试的进行而显著地下降。
例11
图4是例11的光学部件的前视图。在此图中，光学部件1是凹透镜，并且基片2设置有光学透明部件3。
图5示出了例11的光学部件沿图4中的5-5剖面切割的横截面。包含SiO2作为主要成分的层、包含Al2O3作为主要成分的层、以及已经布置了包含Al2O3作为主要成分的片状晶体的层形成在光学面上，并且具有不规则形的形状的光学透明部件3形成在最外表面上，从而降低该光学面上的光的反射。
在此例中，光学部件是凹透镜，但是本发明并不限制于此，且此透镜可以是凸透镜或者是半月形透镜。
例12
图6是例12的光学部件的前视图。在此图中，光学部件1是棱镜，并且基片2设置有光学透明部件3。
图7示出了例12的光学部件沿图6中的7-7剖面切割的横截面。包含SiO2作为主要成分的层、包含Al2O3作为主要成分的层、以及已经布置了包含Al2O3作为主要成分的片状晶体的层形成在光学面上，并且具有不规则形的形状的光学透明部件3形成在最外表面上，从而降低该光学面上的光的反射。
在此例中，棱镜的光学面形成的角度是90°和45°，但是本发明并不限制于此，并且棱镜的光学面可以形成任何角度。
例13
图8是本发明的例13的光学部件的前视图。在此图中，光学部件1是蝇眼积分仪，并且基片2设置有光学透明部件3。
图9示出了例13的光学部件沿图8中的9-9剖面切割的横截面。包含SiO2作为主要成分的层、包含Al2O3作为主要成分的层、以及已经布置了包含Al2O3作为主要成分的片状晶体的层形成在光学面上，并且具有不规则形的形状的光学透明部件3形成在最外表面上，从而降低该光学面上的光的反射。
例14
图10是本发明的例14的光学部件的前视图。在此图中，光学部件1是fθ透镜，并且基片2设置有光学透明部件3。
图11示出了例14的光学部件沿图10中的11-11剖面切割的横截面。包含SiO2作为主要成分的层、包含Al2O3作为主要成分的层、以及已经布置了Al2O3作为主要成分的片状晶体的层形成在光学面上，并且具有不规则形的形状的光学透明部件3形成在最外表面上，从而降低该光学面上的光的反射。
例15
在观测光学系统中使用本发明的光学部件的例子示出为本发明的例15。图12示出了双筒望远镜的一对光学系统之一的横截面。
在此图中，参考标号4表示物镜，参考标号5表示用于翻转图像的棱镜(以未折叠形式示出)，参考标号7表示图像形成表面，且参考标号8表示光瞳面(评估面)。在此图中，参考标号3(以图标示出)表示关于本发明的光学透明部件，其中形成包含SiO2作为主要成分的层、包含Al2O3作为主要成分的层、以及已经布置了包含Al2O3作为主要成分的片状晶体的层，并且最外表面具有不规则形的形状，从而降低该光学面上的光的反射。在此例中，由精细不规则形结构组成的光学透明部件3既不设置在距对象最近的物镜的光学面9上，也不设置在距评估面最近的目镜的光学面10上。光学透明部件3不设置在这些表面上的原因是其性能将由于在使用时接触而降低，但是本发明不被限制于此，光学透明部件3可以被设置在光学面9和10上。
例16
本发明的光学部件用于成像光学系统的例子示出作为本发明的例16。图13示出了照相机等的拍摄透镜(在此图中示出为摄远透镜)的横截面。
在此图中，参考标号7表示作为图像形成表面的膜，或者诸如CCD或CMOS的固态成像装置(光电转换元件)，并且参考标号11表示光阑。在此图中，参考标号3(以图标示出)表示关于本发明的光学透明部件，其中形成包含SiO2作为主要成分的层、包含Al2O3作为主要成分的层、以及已经布置了包含Al2O3作为主要成分的片状晶体的层，并且最外表面具有不规则形的形状，从而降低每个光学面上的光的反射。在此例中，由精细不规则形结构组成的光学透明部件3不设置在距对象最近的物镜的光学面9上。光学透明部件3不设置在该表面上的原因是其性能将由于在使用时接触而降低，但是本发明不被限制于此，光学透明部件3可以被设置在光学面9上。
例17
本发明的光学部件用于投影光学系统(投影机)的例子示出作为本发明的例17。图14示出了投影机光学系统的横截面。
在此图中，参考标号12表示光源，参考标号13a和13b表示蝇眼积分仪，参考标号14表示偏振转换元件，参考标号15表示会聚透镜，参考标号16表示反射镜，参考标号17表示场镜，参考标号18a、18b、18c和18d表示棱镜，参考标号19a、19b和19c表示光调制元件，并且参考标号20表示投影透镜。在该图中，参考标号3(以图标示出)表示与本发明有关的光学透明部件，其中形成包含SiO2作为主要成分的层、包含Al2O3作为主要成分的层、以及已经布置了包含Al2O3作为主要成分的片状晶体的层，并且最外表面具有不规则形的形状的表面，从而降低每个光学面上的光的反射。
由于此例的光学透明部件3配置成包含诸如二氧化硅或氧化铝的无机成分作为主要成分，它具有高的抗热性，并且即使放置在如此靠近光源12而使得光学透明部件3暴露在高热中的位置13a，也不会遭受性能下降。
例18
本发明的光学部件用于扫描光学系统(激光束打印机)的例子示出作为本发明的例18。图15示出扫描光学系统的横截面。
在此图中，参考标号12表示光源，参考标号21表示准直器透镜，参考标号11表示光阑，参考标号22表示柱面透镜，参考标号23表示光偏转器，参考标号24a和24b表示fθ透镜，并且参考标号7表示反射镜表面。在图中，参考标号3(以图标示出)表示与本发明有关的光学透明部件，其中形成包含SiO2作为主要成分的层、包含Al2O3作为主要成分的层、以及已经布置了包含Al2O3作为主要成分的片状晶体的层，并且最外表面具有不规则形的形状的表面，从而降低每个光学面上的光的反射，以实现高质量图像的形成。
Claims (13)
1. 一种光学透明部件，其在基底上包括有包含相对于其它成分的含量为最大含量且摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层、包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层、以及由包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的片状晶体形成的片状晶体层，这些层以上述次序堆叠，其中片状晶体层的表面包括凹凸形状。
2. 根据权利要求1所述的光学透明部件，其中包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的片状晶体层的片状晶体按相对于包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层等于或大于45°且等于或小于90°的方向布置。
3. 根据权利要求2所述的光学透明部件，其中所述片状晶体层的厚度等于或大于20nm且等于或小于1000nm。
4. 根据权利要求1所述的光学透明部件，其中对于片状晶体层的表面的凹凸形状，通过具有凹凸的表面的中心线上的平均粗糙度的二维延伸而获得的平均表面粗糙度Ra′为等于或大于5nm且等于或小于100nm，并且表面积比Sr＝S/S0为等于或大于1.1且等于或小于3.5，其中S0表示测量表面理想地为平坦时的面积，且S表示实际测量表面的表面积。
5. 根据权利要求1所述的光学透明部件，其中基底的折射率nb、包含相对于其它成分的含量为最大含量且摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层的折射率ns、以及包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层的折射率na满足如下关系：nb≥ns≥na。
6. 根据权利要求1所述的光学透明部件，其中包含相对于其它成分的含量为最大含量、摩尔含量等于或大于40％的SiO2的层的厚度为等于或大于5nm且等于或小于100nm，并且包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层的厚度为等于或大于10nm且等于或小于120nm。
7. 根据权利要求1所述的光学透明部件，其中所述包含摩尔含量等于或大于50％的Al2O3的层为由凝胶膜形成的层。
8. 根据权利要求1所述的光学透明部件，其中所述包含Al2O3的片状晶体为水软铝石。
9. 一种包含根据权利要求1所述的光学透明部件的光学系统。
10. 根据权利要求9所述的光学系统，其中该光学系统是图像拾取光学系统。
11. 根据权利要求9所述的光学系统，其中该光学系统是观测光学系统。
12. 根据权利要求9所述的光学系统，其中该光学系统是投影光学系统。
13. 根据权利要求9所述的光学系统，其中该光学系统是扫描光学系统。
Applications Claiming Priority (3)
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