光学元件、遮光涂料组和光学元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种光学元件、遮光涂料组和光学元件的制造方法。该光学元件包括基材和该基材的周边的一部分上的遮光膜。该遮光膜含有具有环氧基的化合物、着色剂、具有2.2以上的折射率的无机颗粒和二氧化硅颗粒。自该基材与该遮光膜之间的界面具有15nm的厚度的界面区域中该无机颗粒的平均浓度为该遮光膜中该无机颗粒的平均浓度的1.1‑1.5倍。

【技术实现步骤摘要】
光学元件、遮光涂料组和光学元件的制造方法本专利技术是申请号为201610080590.2、专利技术名称为“光学元件、遮光涂料组和光学元件的制造方法”、申请日为2016年2月5日的中国专利申请的分案申请。
本公开涉及用于光学装置例如照相机、双目镜和显微镜的遮光涂料、遮光涂料组、光学元件以及光学元件的制造方法。
技术介绍
光学元件中使用的遮光膜是典型地在玻璃部件的表面上形成的涂膜。尽管光学元件可以是透镜、棱镜或任何其他的光学玻璃，但以下以实例的方式对透镜的遮光膜进行说明。如图4中所示，在透镜2的周边上形成光学元件的遮光膜1。如果光只如入射光3那样撞击透镜2，则该光作为透射光4通过透镜。另一方面，如果如入射光5那样光倾斜入射透镜2，则该光撞击遮光膜1。此时，如果没有形成遮光膜(如图4中所示的透镜的下侧那样)，入射到透镜2的周边的光5在内部反射并且作为没有参与形成图像的内部反射光6而从透镜2出来。该光引起闪光或重影，于是降低图像质量。在图4中所示的透镜的上侧形成的遮光膜1能够减小倾斜入射光5的内部反射。因此，使对图像产生不利影响的内部反射光6减少，并且防止闪光和重影。随着光学装置被减小尺寸且要求具有更高性能，逐渐将具有较高折射率的材料用于光学系统的光学元件。例如，使用具有1.80以上或者大于2.00的折射率的玻璃材料。为了使具有高折射率的光学元件中光的内部反射减小，增大遮光膜的折射率。日本专利公开No.2011-186437公开了通过将具有高折射率的材料添加到遮光膜中从而控制遮光膜的折射率的方法。该专利文献也公开了用于光学元件的遮光膜。该遮光膜含有用于增大折射率的无机非黑色颗粒和用于吸收光的染料，以致使内部反射减小。不幸地是，该专利文献的遮光膜具有均匀的组成。如果将该遮光膜形成在玻璃部件上，为了减小内部反射，整个遮光膜的折射率必须接近玻璃部件的折射率。为了在具有高折射率的玻璃部件上形成遮光膜，将大量的具有高折射率的无机颗粒添加到遮光膜中。如果将大量的无机颗粒添加到遮光膜中，该无机颗粒形成可能散射光的凝聚体，于是降低遮光膜的光学性能。此外，由于使树脂含量相对地减少，因此可能使耐候性降低。
技术实现思路
因此，本公开提供能够显示良好的光学性能的光学元件，其中尽管在高折射率基材上形成遮光膜，也防止内部反射和散射。根据本公开的一个方面，提供光学元件，其包括基材和该基材的周边的一部分上的遮光膜。该遮光膜含有具有环氧基的化合物、着色剂、具有2.2以上的折射率的无机颗粒和二氧化硅颗粒。在自该基材和该遮光膜之间的界面具有15nm的厚度的界面区域中该无机颗粒的平均浓度为该遮光膜中该无机颗粒的平均浓度的1.1-1.5倍。根据本公开的另一方面，提供遮光涂料组。该遮光涂料组包括含有具有2.2以上的折射率的无机颗粒的第一单元、含有二氧化硅颗粒的第二单元、和含有胺系固化剂的第三单元，并且该第一单元、第二单元和第三单元的任一个含有具有环氧基的化合物。该无机颗粒具有10nm-100nm的范围内的数均粒径dp，该二氧化硅颗粒具有50nm-350nm的范围内的数均粒径dSi，并且该无机颗粒和该二氧化硅颗粒满足下述关系：40nm≤(dSi–dp)≤330nm。而且，提供用于制造光学元件的方法，该光学元件包括基材和该基材的周边的一部分上的遮光膜。该方法包括将遮光涂料施涂到该基材的周边上以形成涂层，和使该涂层固化以形成该遮光膜。通过将上述的第一、第二和第三单元混合来制备该遮光涂料。由以下参照附图对例示实施方案的说明，本公开进一步的特征将变得清楚。附图说明图1是内部反射光的行进方向的示意表示。图2是根据本公开的实施方案的光学元件的遮光膜的示意表示。图3是用于测定内部反射的方法的示意表示。图4为在透镜上形成的光学元件用遮光膜的示意图。具体实施方式现在对本公开的优选实施方案进行说明。根据本公开的实施方案的光学元件中使用的遮光膜具有即使其在具有高折射率的玻璃部件上形成也充分地使内部反射减小的功能。首先对光学元件中的内部反射进行说明。其次，对本公开的实施方案中使用的遮光膜的结构进行说明。然后，对能够实现具有上述功能的光学元件的遮光涂料、遮光涂料组和遮光膜以及制造遮光膜和光学元件的方法进行说明。光学元件中的内部反射首先参照图1对光学元件中内部反射的原理进行说明。主要在两个界面7和8处发生内部反射。更具体地，入射光3进入基材(透镜)2，穿过基材2并且在基材2与遮光膜1之间的界面7处反射，于是被变换为第一反射光9。而且，通过遮光膜1的光10在遮光膜1与空气之间的界面8处反射，于是被变换为第二反射光11。通过使遮光膜1的折射率接近基材(透镜)2的折射率，能够使第一反射光9减少。通过使折射率彼此接近而使内部反射减少的原因在于遮光膜1与透镜2之间的界面7的反射率R依赖于光3入射的透镜2侧的折射率n0与遮光膜1的折射率n1之差，并且折射率之差越小，反射率R越低，如下式(2)中所示：通过吸收通过遮光膜1的光10，能够使第二反射光11减少。为了高效率地吸收通过遮光膜1的光10，有利地是将着色剂添加到遮光膜1中以增加该膜的黑色度。遮光膜的特性特征本公开的光学元件的遮光膜1中，使遮光膜1与基材2之间的界面7附近的具有2.2以上的折射率(nd)的无机颗粒12的浓度增大以高于整个遮光膜的具有2.2以上的折射率(nd)的无机颗粒12的浓度，如图2中所示。因此，使遮光膜1与基材2之间的折射率之差在它们之间的界面7处减小。现在对如何使具有2.2以上的折射率(nd)的无机颗粒12不均匀地分布以在玻璃部件与遮光膜之间的界面附近密集进行说明。通过使具有2.2以上的折射率(nd)的无机颗粒12、二氧化硅颗粒13、具有环氧基的化合物14、胺系固化剂和着色剂15的混合物固化而形成根据本公开的遮光膜1。为了使无机颗粒12不均匀地分布以在基材2与遮光膜1之间的界面7处密集，使施涂到基材2上的遮光涂料中的无机颗粒12选择性地向与基材2与遮光膜1之间的界面相邻的界面区域移动。施涂遮光涂料时，遮光涂料中的溶剂蒸发，因此遮光涂料从其表面开始干燥。涂料干燥时，其涂膜在厚度方向上收缩。此时，涂料中的无机颗粒12和二氧化硅颗粒13开始沉积。认为特别是二氧化硅颗粒13的粒径大于无机颗粒12的粒径时，无机颗粒在已沉降的二氧化硅颗粒之间通过。为了引起该现象，对遮光涂料中无机颗粒12和二氧化硅颗粒13的粒径以及粒径之间的关系进行控制。而且，合意的是控制遮光膜1中无机颗粒12和二氧化硅颗粒13的异种凝聚并且控制遮光涂料的粘度。此外，合意的是考虑涂料的涂布性和干燥性以及得到的遮光膜的耐候性来确定遮光涂料的组成。遮光涂料现在对用于制造本公开的光学元件的遮光涂料的材料构成进行说明。以下，在说明书中，除非另有规定，遮光涂料中各个成分的含量是相对于含有固化剂的遮光涂料的总量的含量。根据本公开的遮光涂料含有具有2.2以上的折射率(nd)的无机颗粒12、二氧化硅颗粒13、具有环氧基的化合物14、着色剂15和胺系固化剂。遮光涂料的粘度合意地在20.0mPa·s至65mPa·s的范围内，例如30.0mPa·s至50mPa·s的范围内。如果遮光涂料的粘度小于20mPa·s，涂料可能在干燥过程中移动，因此涂布性差。与此相对，如果粘度增大超过65mPa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光学元件，包括：基材；和该基材的一部分上的遮光膜，该遮光膜含有环氧树脂、二氧化硅颗粒和具有2.2以上的折射率的无机颗粒，其中该遮光膜的部分中该无机颗粒的平均浓度为该遮光膜中该无机颗粒的平均浓度的1.1‑1.5倍，该部分自该基材与该遮光膜之间的界面具有15nm的厚度。

【技术特征摘要】
2015.02.05 JP 2015-0215001.光学元件，包括：基材；和该基材的一部分上的遮光膜，该遮光膜含有环氧树脂、二氧化硅颗粒和具有2.2以上的折射率的无机颗粒，其中该遮光膜的部分中该无机颗粒的平均浓度为该遮光膜中该无机颗粒的平均浓度的1.1-1.5倍，该部分自该基材与该遮光膜之间的界面具有15nm的厚度。2.根据权利要求1的光学元件，其中该无机颗粒为二氧化钛颗粒。3.根据权利要求2的光学元件，其中该遮光膜还包含着色剂。4.根据权利要求3的光学元件，其中该遮光膜具有0.5μm-100μm范围内的厚度。5.根据权利要求2的光学元件，其中该遮光膜中该二氧化钛颗粒的含量在5.0质量％-35.0质量％的范围内。6.根据权利要求1的光学元件，其中该遮光膜中该二氧化硅颗粒的含量在5.0质量％-30.0质量％的范围内。7.根据权利要求4的光学元件，其中该遮光膜中该二氧化钛颗粒的含量在5.0质量％-35.0质量％的范围内，该遮光膜中该二氧化硅颗粒的含量在5.0质量％-30.0质量％的范围内。8.根据权利要求7的光学元件，其中通过使含有具有环氧基的化合物、该二氧化钛颗粒和该二氧化硅颗粒的遮光涂料固化而形成该遮光膜。9.根据权利要求2的光学元件，其中该二氧化钛颗粒具有10nm-100nm范围内的数均粒径dp。10.根据权利要求1的光学元件，其中该二氧化硅颗粒具有50nm-350nm范围内的数均粒径dSi。11.根据权利要求2的光学元件，其中该二氧化钛颗粒的数均粒径dp和该二氧化硅颗粒的数均粒径dSi满足下述关系：40nm≤(dSi–dp)≤330nm。12.根据权利要求7的光学元件，其中该二氧化钛颗粒具有10nm-...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺本洋二，山本修平，久保田怜子，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP