[发明专利]光学元件、使用该光学元件的光学系统及光学装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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CCD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，以便同时获得高质量图像或高指标（变焦放大或亮度）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cosθ。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。

发明内容

在这些情况下做出了本发明，本发明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。

根据本发明的一方面，提供一种具有形成于基板上的防反射膜的光学元件，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。

根据本发明，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，本发明的更多特性将变得明显。

附图说明

图1为示出根据本发明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；