本发明专利技术提供一种光学元件、使用该光学元件的光学系统及光学装置，该光学元件具有在基板上形成的防反射膜。这里，防反射膜包括：第一层，形成在基板上；第二层，形成在第一层上并由与第一层不同的材料构成；以及第三层，形成在第二层上并由凹凸结构构成。另外，第三层具有三个区域，通过连续改变凹凸结构的空间填充系数，所述三个区域的针对各自厚度的折射率以恒定比率改变。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包括防反射膜的光学元件，以及使用该光学元件的光学系统和光学装置。
技术介绍
常规地，在成像光学系统中采用的光学元件的表面上涂敷用于防止入射光的光强度的损失的防反射膜，所述成像光学系统被设置在用于光学装置中的拍摄镜头中，所述光学装置是诸如摄影机、照相机、电视摄像机等。例如，多层介质膜(通常称为“多重涂层”)被广泛用作光学元件的针对可见光的防反射膜。多层介质膜由层叠在一起的薄膜形成，每个薄膜具有不同的折射率和适当的厚度，由此在膜的表面和界面上生成的反射波的振幅和相 位被调节并使得彼此干涉以便减少反射光。由多层介质膜形成的防反射膜相对于具有特定波长或在特定入射角的光束表现出优异的防反射性能。然而，由于针对其它光束的干涉条件未得到满足，所以对于该防反射膜难以实现在宽的波长带或大入射角范围上的高防反射性能。另一方面，在近来的数字照相机中，已经使用具有高于银盐膜的反射性的图像传感器，诸如CXD或CMOS等。因此，容易发生这样的情况由从图像传感器的传感器表面反射的光在从镜片(光学元件)表面反射之后再次到达传感器表面引起的称为“数字重影(ghost) ”的特定重影。另外，作为在数字照相机中使用的镜片，可经常使用异常色散玻璃、非球面镜片、具有大曲率的镜片等，以便同时获得闻质量图像或闻指标(变焦放大或売度)和便携性(尺寸减小或重量减小)。特别地，在具有大曲率的镜片中，光束以大角度入射到镜片的外周部分。因此，如上所述的由多层介质膜形成的常规防反射膜不能防止光的反射，导致产生不需要的光，诸如闪光或重影，这可能不利地影响拍摄的图像的最终质量。因此，需要一种防反射膜，其在波长带特性和入射角度特性方面是优异的，日本专利No. 4433390公开了一种防反射膜和具有该防反射膜的光学元件，在该防反射膜中通过溶胶-凝胶方法在通过真空沉积方法形成的三层介质薄膜上形成氟化镁层。这里，在日本专利No. 4433390中公开的真空沉积方法中，防反射膜由从沉积源喷射的沉积材料形成，并被沉积在镜片上。在该情况中，假设将位于垂直于沉积源的位置的膜厚度定义为1，则理论上以角度Θ倾斜的位置处的膜厚为cos Θ。换句话说，当利用真空沉积方法在具有大曲率的镜片上沉积膜时，在镜片的外周部分的厚度比镜片的中心部分的厚度薄。因此，如果通过把在日本专利No. 4433390中公开的膜形成方法应用到具有大曲率的镜片来形成防反射膜，则在日本专利No. 4433390中公开的第一层至第三层的每层的外周部分处的厚度变薄，因此，干涉条件未得到满足，导致不利地影响防反射性能的高可能性。相比之下，例如，还想到可以通过如下的方法使得镜片的中心部分和外周部分中每个处的厚度均匀在该方法中，在沉积源与镜片之间设置具有适当开口的屏蔽物，并且在旋转镜片的同时穿过该屏蔽物将沉积材料沉积在镜片上。然而，如果使用这样的方法，将被沉积到镜片上的沉积材料可能粘附到屏蔽物上，从而降低膜形成效率。另外，在沉积装置中容纳的镜片数目被减少以便确保用于安装旋转机构的空间，从而导致产率降低。
技术实现思路
在这些情况下做出了本专利技术，本专利技术提供一种具有以下防反射膜的光学元件该防反射膜不仅对于产率、而且对于波长带特性和入射角特性都是有益的。根据本专利技术的一方面，提供一种具有形成于基板上的防反射膜的光学兀件，其中，该防反射膜包括第一层，在基板上形成；第二层，在第一层上形成并由与第一层不同的材料构成；以及第三层，在第二层上形成并由凹凸结构构成，并且其中，第三层具有三个区域，通过连续改变凹凸结构的空间填充系数，所述三个区域的针对各自厚度的折射率以恒定比率改变。根据本专利技术，可提供一种具有防反射膜的光学元件，该防反射膜不仅对于产率、而且对于波长带特性和入射角特性都是有益的。 通过下面参考附图对示例实施例的描述，本专利技术的更多特性将变得明显。附图说明图I为示出根据本专利技术的一个实施例的光学元件的配置的截面图；图2为示出根据一个实施例的光学元件的折射率结构的图；图3A和3B为示出根据第一实施例的光学元件的结构和特性的图；图4A和4B是示出根据第一实施例的光学元件的特性的图；图5A和5B是示出根据第二实施例的光学元件的结构和特性的图；图6A和6B是示出根据第三实施例的光学元件的结构和特性的图；图7A和7B是示出根据第四实施例的光学元件的结构和特性的图；图8A和SB是示出根据第五实施例的光学元件的结构和特性的图；图9A和9B是示出根据第六实施例的光学元件的结构和特性的图；图IOA和IOB是示出根据第七实施例的光学元件的结构和特性的图；图IlA和IlB是示出根据第一比较例的光学元件的结构和特性的图；图12A和12B是示出根据第一比较例的光学元件的结构和特性的图；图13A和13B是示出根据第二比较例的光学元件的结构和特性的图；图14A和14B是示出根据第三比较例的光学元件的结构和特性的图；图15为示出与实施例和比较例相关的各个数值的表格；以及图16为示出根据本专利技术一个实施例的光学系统的配置的截面图。具体实施例方式下文中，将参照附图描述本专利技术的优选实施例。(第一实施例)首先，将描述根据本专利技术的一个实施例的光学元件。图I为示出根据该实施例的光学元件I的配制的示意性截面图。图I示出光学元件I的放大表面部分。光学元件I包括光传输基板2和三个层，即，第一层4、第二层5和第三层6,所述三个层被形成在基板2的表面上(基板上)并按照从基板2的一侧的顺序构成防反射膜3。这里，术语“防反射膜”是指在用于光学装置(比如数字照相机)中的拍摄镜片的成像光学系统中采用的光学元件的表面上形成的膜，以避免由不必要的光导致的重影和闪光的发生。在下文中示例的全部折射率值都按照550nm的波长定义。基板2是由玻璃和树脂构成并且具有在I. 65至2. 20的范围中的折射率的透明部件。为了便于说明，基板2的形状是如图I所示的平板(平面)，但是可以是弯曲板或膜状板。另外，在上面形成有防反射膜3的基板2的表面还可以是曲面、凹面或凸面。第一层4是这样的膜，其厚度在30至70nm的范围内，且其折射率在I. 52至I. 82的范围内。第一层4可以是有机树脂层，其包含例如聚酰亚胺。形成于第一层4上的第二层5为这样的膜，其由不同于第一层4的材料形成，并且其厚度在10至50nm的范围内，其折射率在I. 40至I. 58的范围内。第二层5可以是多孔层，其主要成分例如为氧化铝。另夕卜，形成于第二层5上的第三层6为凹凸结构(凹凸结构的膜)，其厚度在200至300nm的范围内，并且具有这样的区域在该区域中，折射率从在I. 40至I. 58的范围内的值向I. 0(空 气)基本连续改变。这里，术语“基本连续改变”不是指膜的材料自身的折射率连续改变，而是指通过连续改变具有400nm以下的平均间距的精细凹凸结构的空间填充系数而改变有效折射率。这是因为光具有这样的特性不识别等于或小于其自身光波长的凹凸形状，但是把凹凸结构识别作为具有有效折射率的介质。当由“nrff”表示有效折射率，由“nm”表示具有等于或小于光波长自身的精细凹凸形状的材料的折射率，且由“ff”表示材料的空间填充系数时，可以使用如下面的公式(I)所示的Lorentz-Lorenz公式计算有效折射率“nrff” (neff2 — I) / (本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光学元件，具有在基板上形成的防反射膜，其中，所述防反射膜包括：第一层，其被形成在所述基板上；第二层，其被形成在所述第一层上并由与所述第一层不同的材料构成；以及第三层，其被形成在所述第二层上并由凹凸结构构成，其中，所述第三层具有三个区域，通过连续改变所述凹凸结构的空间填充系数，所述三个区域的针对各自厚度的折射率以恒定比率改变。
【技术特征摘要】
2011.07.26 JP 2011-163287;2012.05.30 JP 2012-12291.一种光学元件，具有在基板上形成的防反射膜， 其中，所述防反射膜包括 第一层，其被形成在所述基板上； 第二层，其被形成在所述第一层上并由与所述第一层不同的材料构成；以及 第三层，其被形成在所述第二层上并由凹凸结构构成， 其中，所述第三层具有三个区域，通过连续改变所述凹凸结构的空间填充系数，所述三个区域的针对各自厚度的折射率以恒定比率改变。2.根据权利要求I的光学元件，其中，所述第一层、所述第二层、以及所述第三层是通过湿法形成的。3.根据权利要求I的光学元件，其中，当限定折射率的波长为550nm时，所述基板具有 在从I. 65到2. 20的范围中的折射率，所述第一层具有在从30到70nm的范围中的厚度和在从I. 52到I. 82的范围中的折射率，所述第二层具有在从10到50nm的范围中的厚度和在从I. 40到I. 58的范围中的折射率，以及所述第三层具有在从200到300nm的范围中的厚度并且所述第三层的...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥野丈晴，石松理绘，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：
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