本發(fā)明專利技術(shù)提供一種光學(xué)元件、使用該光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)及光學(xué)裝置，該光學(xué)元件具有在基板上形成的防反射膜。這里，防反射膜包括：第一層，形成在基板上；第二層，形成在第一層上并由與第一層不同的材料構(gòu)成；以及第三層，形成在第二層上并由凹凸結(jié)構(gòu)構(gòu)成。另外，第三層具有三個(gè)區(qū)域，通過連續(xù)改變凹凸結(jié)構(gòu)的空間填充系數(shù)，所述三個(gè)區(qū)域的針對各自厚度的折射率以恒定比率改變。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及包括防反射膜的光學(xué)元件，以及使用該光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)裝置。
技術(shù)介紹
常規(guī)地，在成像光學(xué)系統(tǒng)中采用的光學(xué)元件的表面上涂敷用于防止入射光的光強(qiáng)度的損失的防反射膜，所述成像光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置在用于光學(xué)裝置中的拍攝鏡頭中，所述光學(xué)裝置是諸如攝影機(jī)、照相機(jī)、電視攝像機(jī)等。例如，多層介質(zhì)膜(通常稱為“多重涂層”)被廣泛用作光學(xué)元件的針對可見光的防反射膜。多層介質(zhì)膜由層疊在一起的薄膜形成，每個(gè)薄膜具有不同的折射率和適當(dāng)?shù)暮穸龋纱嗽谀さ谋砻婧徒缑嫔仙傻姆瓷洳ǖ恼穹拖?位被調(diào)節(jié)并使得彼此干涉以便減少反射光。由多層介質(zhì)膜形成的防反射膜相對于具有特定波長或在特定入射角的光束表現(xiàn)出優(yōu)異的防反射性能。然而，由于針對其它光束的干涉條件未得到滿足，所以對于該防反射膜難以實(shí)現(xiàn)在寬的波長帶或大入射角范圍上的高防反射性能。另一方面，在近來的數(shù)字照相機(jī)中，已經(jīng)使用具有高于銀鹽膜的反射性的圖像傳感器，諸如CXD或CMOS等。因此，容易發(fā)生這樣的情況由從圖像傳感器的傳感器表面反射的光在從鏡片(光學(xué)元件)表面反射之后再次到達(dá)傳感器表面引起的稱為“數(shù)字重影(ghost) ”的特定重影。另外，作為在數(shù)字照相機(jī)中使用的鏡片，可經(jīng)常使用異常色散玻璃、非球面鏡片、具有大曲率的鏡片等，以便同時(shí)獲得聞質(zhì)量圖像或聞指標(biāo)(變焦放大或売度)和便攜性(尺寸減小或重量減小)。特別地，在具有大曲率的鏡片中，光束以大角度入射到鏡片的外周部分。因此，如上所述的由多層介質(zhì)膜形成的常規(guī)防反射膜不能防止光的反射，導(dǎo)致產(chǎn)生不需要的光，諸如閃光或重影，這可能不利地影響拍攝的圖像的最終質(zhì)量。因此，需要一種防反射膜，其在波長帶特性和入射角度特性方面是優(yōu)異的，日本專利No. 4433390公開了一種防反射膜和具有該防反射膜的光學(xué)元件，在該防反射膜中通過溶膠-凝膠方法在通過真空沉積方法形成的三層介質(zhì)薄膜上形成氟化鎂層。這里，在日本專利No. 4433390中公開的真空沉積方法中，防反射膜由從沉積源噴射的沉積材料形成，并被沉積在鏡片上。在該情況中，假設(shè)將位于垂直于沉積源的位置的膜厚度定義為1，則理論上以角度Θ傾斜的位置處的膜厚為cos Θ。換句話說，當(dāng)利用真空沉積方法在具有大曲率的鏡片上沉積膜時(shí)，在鏡片的外周部分的厚度比鏡片的中心部分的厚度薄。因此，如果通過把在日本專利No. 4433390中公開的膜形成方法應(yīng)用到具有大曲率的鏡片來形成防反射膜，則在日本專利No. 4433390中公開的第一層至第三層的每層的外周部分處的厚度變薄，因此，干涉條件未得到滿足，導(dǎo)致不利地影響防反射性能的高可能性。相比之下，例如，還想到可以通過如下的方法使得鏡片的中心部分和外周部分中每個(gè)處的厚度均勻在該方法中，在沉積源與鏡片之間設(shè)置具有適當(dāng)開口的屏蔽物，并且在旋轉(zhuǎn)鏡片的同時(shí)穿過該屏蔽物將沉積材料沉積在鏡片上。然而，如果使用這樣的方法，將被沉積到鏡片上的沉積材料可能粘附到屏蔽物上，從而降低膜形成效率。另外，在沉積裝置中容納的鏡片數(shù)目被減少以便確保用于安裝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的空間，從而導(dǎo)致產(chǎn)率降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在這些情況下做出了本專利技術(shù)，本專利技術(shù)提供一種具有以下防反射膜的光學(xué)元件該防反射膜不僅對于產(chǎn)率、而且對于波長帶特性和入射角特性都是有益的。根據(jù)本專利技術(shù)的一方面，提供一種具有形成于基板上的防反射膜的光學(xué)兀件，其中，該防反射膜包括第一層，在基板上形成；第二層，在第一層上形成并由與第一層不同的材料構(gòu)成；以及第三層，在第二層上形成并由凹凸結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且其中，第三層具有三個(gè)區(qū)域，通過連續(xù)改變凹凸結(jié)構(gòu)的空間填充系數(shù)，所述三個(gè)區(qū)域的針對各自厚度的折射率以恒定比率改變。根據(jù)本專利技術(shù)，可提供一種具有防反射膜的光學(xué)元件，該防反射膜不僅對于產(chǎn)率、而且對于波長帶特性和入射角特性都是有益的。 通過下面參考附圖對示例實(shí)施例的描述，本專利技術(shù)的更多特性將變得明顯。附圖說明圖I為示出根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)元件的配置的截面圖；圖2為示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)元件的折射率結(jié)構(gòu)的圖；圖3A和3B為示出根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖4A和4B是示出根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件的特性的圖；圖5A和5B是示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖6A和6B是示出根據(jù)第三實(shí)施例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖7A和7B是示出根據(jù)第四實(shí)施例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖8A和SB是示出根據(jù)第五實(shí)施例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖9A和9B是示出根據(jù)第六實(shí)施例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖IOA和IOB是示出根據(jù)第七實(shí)施例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖IlA和IlB是示出根據(jù)第一比較例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖12A和12B是示出根據(jù)第一比較例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖13A和13B是示出根據(jù)第二比較例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖14A和14B是示出根據(jù)第三比較例的光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和特性的圖；圖15為示出與實(shí)施例和比較例相關(guān)的各個(gè)數(shù)值的表格；以及圖16為示出根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的配置的截面圖。具體實(shí)施例方式下文中，將參照附圖描述本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例。(第一實(shí)施例)首先，將描述根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)元件。圖I為示出根據(jù)該實(shí)施例的光學(xué)元件I的配制的示意性截面圖。圖I示出光學(xué)元件I的放大表面部分。光學(xué)元件I包括光傳輸基板2和三個(gè)層，即，第一層4、第二層5和第三層6,所述三個(gè)層被形成在基板2的表面上(基板上)并按照從基板2的一側(cè)的順序構(gòu)成防反射膜3。這里，術(shù)語“防反射膜”是指在用于光學(xué)裝置(比如數(shù)字照相機(jī))中的拍攝鏡片的成像光學(xué)系統(tǒng)中采用的光學(xué)元件的表面上形成的膜，以避免由不必要的光導(dǎo)致的重影和閃光的發(fā)生。在下文中示例的全部折射率值都按照550nm的波長定義。基板2是由玻璃和樹脂構(gòu)成并且具有在I. 65至2. 20的范圍中的折射率的透明部件。為了便于說明，基板2的形狀是如圖I所示的平板(平面)，但是可以是彎曲板或膜狀板。另外，在上面形成有防反射膜3的基板2的表面還可以是曲面、凹面或凸面。第一層4是這樣的膜，其厚度在30至70nm的范圍內(nèi)，且其折射率在I. 52至I. 82的范圍內(nèi)。第一層4可以是有機(jī)樹脂層，其包含例如聚酰亞胺。形成于第一層4上的第二層5為這樣的膜，其由不同于第一層4的材料形成，并且其厚度在10至50nm的范圍內(nèi)，其折射率在I. 40至I. 58的范圍內(nèi)。第二層5可以是多孔層，其主要成分例如為氧化鋁。另夕卜，形成于第二層5上的第三層6為凹凸結(jié)構(gòu)(凹凸結(jié)構(gòu)的膜)，其厚度在200至300nm的范圍內(nèi)，并且具有這樣的區(qū)域在該區(qū)域中，折射率從在I. 40至I. 58的范圍內(nèi)的值向I. 0(空 氣)基本連續(xù)改變。這里，術(shù)語“基本連續(xù)改變”不是指膜的材料自身的折射率連續(xù)改變，而是指通過連續(xù)改變具有400nm以下的平均間距的精細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的空間填充系數(shù)而改變有效折射率。這是因?yàn)楣饩哂羞@樣的特性不識別等于或小于其自身光波長的凹凸形狀，但是把凹凸結(jié)構(gòu)識別作為具有有效折射率的介質(zhì)。當(dāng)由“nrff”表示有效折射率，由“nm”表示具有等于或小于光波長自身的精細(xì)凹凸形狀的材料的折射率，且由“ff”表示材料的空間填充系數(shù)時(shí)，可以使用如下面的公式(I)所示的Lorentz-Lorenz公式計(jì)算有效折射率“nrff” (neff2 — I) / (本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光學(xué)元件，具有在基板上形成的防反射膜，其中，所述防反射膜包括：第一層，其被形成在所述基板上；第二層，其被形成在所述第一層上并由與所述第一層不同的材料構(gòu)成；以及第三層，其被形成在所述第二層上并由凹凸結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中，所述第三層具有三個(gè)區(qū)域，通過連續(xù)改變所述凹凸結(jié)構(gòu)的空間填充系數(shù)，所述三個(gè)區(qū)域的針對各自厚度的折射率以恒定比率改變。
【技術(shù)特征摘要】
2011.07.26 JP 2011-163287;2012.05.30 JP 2012-12291.一種光學(xué)元件，具有在基板上形成的防反射膜， 其中，所述防反射膜包括 第一層，其被形成在所述基板上； 第二層，其被形成在所述第一層上并由與所述第一層不同的材料構(gòu)成；以及 第三層，其被形成在所述第二層上并由凹凸結(jié)構(gòu)構(gòu)成， 其中，所述第三層具有三個(gè)區(qū)域，通過連續(xù)改變所述凹凸結(jié)構(gòu)的空間填充系數(shù)，所述三個(gè)區(qū)域的針對各自厚度的折射率以恒定比率改變。2.根據(jù)權(quán)利要求I的光學(xué)元件，其中，所述第一層、所述第二層、以及所述第三層是通過濕法形成的。3.根據(jù)權(quán)利要求I的光學(xué)元件，其中，當(dāng)限定折射率的波長為550nm時(shí)，所述基板具有 在從I. 65到2. 20的范圍中的折射率，所述第一層具有在從30到70nm的范圍中的厚度和在從I. 52到I. 82的范圍中的折射率，所述第二層具有在從10到50nm的范圍中的厚度和在從I. 40到I. 58的范圍中的折射率，以及所述第三層具有在從200到300nm的范圍中的厚度并且所述第三層的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：奧野丈晴，石松理繪，
申請(專利權(quán))人：佳能株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：
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