专利名称：用于光学元件的遮光膜和具有遮光膜的光学元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光学元件的遮光膜，所述光学元件应用于诸如照相机、双目镜、显微镜或者半导体曝光设备之类的光学设备，并且，本发明涉及光学元件。
背景技术：
用于光学元件的遮光膜是在例如玻璃或塑料的表面上被形成的涂覆膜。该光学元件可以是透镜、棱镜或者其他光学玻璃元件，但是在本说明书中，将使用透镜作为例子来描述遮光膜。如图1中所示，用于光学元件的遮光膜1被形成在用作光学元件的透镜2的适当外周部分。入射光中的一些诸如入射光3通过透镜2作为透射光4。另一方面，斜入射光诸如入射光5击射到遮光膜1上。如果不设置遮光膜1，则击射到透镜2的外周部分的光被内面反射并且离开到透镜2的外部作为与图像无关的内面反射光6，这引起眩光(flare)、重影(ghost)等而降低图像质量。可通过设置遮光膜1来减少由于斜入射光5造成的内面反射光6的发生，这可防止眩光和重影而抑制对图像的不利影响。图2是示出内面反射光如何行进的示意性视图。如图2所示，入射光3在透镜2 中行进，并且在与遮光膜1的界面21处成为第一反射光8。在遮光膜1中行进的透射光9 在遮光膜1和空气之间的界面22处成为第二反射光10。因此，在内面反射中，涉及第一反射光8和第二反射光10。近来，随着透镜尺寸的减小和性能的提高，在透镜和镜筒之间的设计间隙已被减小。因此，如果用于光学元件的遮光膜具有与现有的膜的厚度等同的厚度，则由于间隙小， 因此透镜可能不能被并入到镜筒中。因此，为了将具有遮光膜的透镜设置在狭窄的间隙中， 用于光学元件的遮光膜需要被减小厚度。此外，较薄的遮光膜可减小应力，导致减少透镜变形。日本专利公报No. 47-32419描述了在用煤焦油(coal tar)提高折射率的同时以煤焦油、碳黑和染料(dye)来吸收光的遮光膜的例子。日本专利特开No. 2007-183444描述了在用煤焦油提高折射率的同时以煤焦油和染料来吸收光的遮光膜的例子。日本专利特开 No. 07-82510描述了，在该涂覆膜中，无机黑色颗粒的含量为10 60重量份数，这是因为不大于10重量份数的含量无法充分增大遮光膜的折射率，导致遮光膜和光学元件的折射率之间的大的差而不能抑制内面反射。为了抑制上述的内面反射，需要减小第一反射光8和第二反射光10。为了减小第一界面处的反射，减小遮光膜1和透镜2的折射率之间的差是有效的。即，需要用于光学元件的遮光膜具有与透镜的折射率相近的折射率。为了减小第二界面处的反射，需要使遮光膜1充分黑以用于吸收透射到遮光膜1的透射光9。S卩，遮光膜1需要具有可充分吸收进入到遮光膜内部的透射光的黑色程度。然而，通过增大遮光膜1的黑色程度来增强吸收引起第一反射光8增大的问题。 也可通过增大遮光膜1的厚度来增强遮光膜1的吸收，但是厚度的增大抑制上述的透镜尺寸的减小和性能的提高。日本专利公报No. 47-32419中描述的用于光学元件的遮光膜包含大于或等于15wt%并且小于或等于36wt%的碳黑以及大于或等于15wt%并且小于或等于 36wt%的染料，这充分增大折射率并且减小遮光膜和透镜的折射率之间的差。然而，由于遮光膜的吸收高，透镜和遮光膜之间的界面处的反射不能被充分抑制。在日本专利特开No. 2007-183444中描述的用于光学元件的遮光膜中，通过煤焦油增大折射率，以减小遮光膜和透镜的折射率之间的差。此外，由于染料的低浓度，因此吸收小，这可减小透镜和遮光膜之间的界面处的反射。然而，由于吸收小，因此为了抑制遮光膜和空气之间的界面处的反射，必须增大膜厚度。在日本专利特开No. 07-82510中描述的用于光学元件的遮光膜中，无机黑色颗粒含量被控制在10 60重量份数的范围中，以便充分增大遮光膜的折射率。此遮光膜可具有高折射率，但是该遮光膜的吸收程度低。因此，作为在遮光膜和空气之间的界面处反射的光的第一反射光8不能被充分抑制。
发明内容
本发明提供一种具有小的厚度并且内面反射低的用于光学元件的遮光膜，本发明还提供一种具有遮光膜的内面反射低的光学元件。本发明的用于光学元件的遮光膜至少包含树脂和着色剂(colorant)，并且作为对于具有范围从400nm到700nm的波长的光的整个遮光膜的消光系数的平均值(当遮光膜由两个或更多个层构成时，为遮光膜整体的平均消光系数)，该遮光膜具有大于或等于0. 03 且小于或等于0. 15的平均消光系数。从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其他特征将变得清晰。
图1是示出形成在透镜上的用于光学元件的遮光膜的截面图。图2是示出内面反射光如何在遮光膜中行进的示意性视图。图3是示出粘接到透镜的侧的染料浓度低于整体的染料浓度的遮光膜的示意性视图。图4A是示出测量三角棱镜的内面反射率的方法的示意性视图。图4B是示出测量三角棱镜的内面反射率的方法的示意性视图。图4C是示出测量三角棱镜的内面反射率的方法的示意性视图。图5是示出评估三角棱镜的外观的方法的示意性视图。
具体实施例方式
以下将描述本发明的优选实施例。首先，将描述根据本发明的用于光学元件的遮光膜的构成。然后，将描述即使厚度减小也表现出令人满意的对内面反射的抑制的遮光膜的材料的构成。用于光学元件的遮光膜的构成根据本发明的用于光学元件的遮光膜至少包含树脂和着色剂，并且作为对于具有范围400nm到700nm的波长的光的整个遮光膜的消光系数的平均值，该遮光膜具有大于或等于0. 03且小于或等于0. 15的平均消光系数。将参照图2更加详细地描述内面反射的原理。如上所述，内面反射主要在两个界面21和22处发生。S卩，入射光3在透镜2中行进，并且在透镜2和遮光膜1之间的界面21 处成为第一反射光8。在遮光膜1中行进的透射光9在遮光膜1和空气之间的界面22处成为第二反射光10。可通过减小遮光膜1和透镜2的折射率之间的差来减少第一反射光8。通过减小折射率之间的差来减少该面内反射的原因是如以下的式(1)所示，遮光膜1和透镜2之间的界面的反射率R是通过透镜2的折射率Iitl和遮光膜1的折射率Ii1之间的差来确定的，该差越小，反射率R就越小。此外，由于遮光膜1是黑色的并且吸收光，因此需要考虑吸收率来确定该反射率。当考虑遮光膜的吸收率时，由如式(1)所示那样的考虑消光系数(衰减系数)k的等式来表示反射率R。在本说明书中，消光系数k是定义由材料吸收的光的量的因子。
权利要求
1.一种用于光学元件的遮光膜，包含 树脂；和着色剂，其中，对于具有范围从400nm到700nm的波长的光，整个遮光膜的消光系数的平均值大于或等于0. 03且小于或等于0. 15。
2.如权利要求1所述的用于光学元件的遮光膜，其中所述着色剂包含大于或等于20wt%且小于或等于50wt%的染料。
3.如权利要求1所述的用于光学元件的遮光膜，其中所述着色剂包含染料和颜料；以及所述颜料由从各自具有大于或等于0. 1 μ m且小于或等于10 μ m的平均粒径的碳黑、 铜-锰复合氧化物、钛黑和铜氧化物构成的组中选出的至少一种构成。
4.如权利要求1所述的用于光学元件的遮光膜，还包括具有IOOnm或更小的平均粒径以及2. 2或更大的折射率(nd)的非黑色颗粒。
5.如权利要求4所述的用于光学元件的遮光膜，其中所述非黑色颗粒是二氧化钛、氧化锆或其混合物。
6.如权利要求1所述的用于光学元件的遮光膜，其中所述着色剂由具有大于或等于2. 2且小于或等于3. 5的d线折射率的无机黑色颗粒构成。
7.如权利要求6所述的用于光学元件的遮光膜，其中所述无机黑色颗粒是各自具有IOOnm或更小的平均粒径的TiN、被碳黑包裹的二氧化钛、被钛黑包裹的二氧化钛、被碳黑包裹的氧化锆或者被钛黑包裹的氧化锆。
8.如权利要求1所述的用于光学元件的遮光膜，其中所述用于光学元件的遮光膜具有大于或等于2 μ m且小于或等于30 μ m的平均厚度；以及对于具有范围从400nm到700nm的波长的光，该遮光膜的最小透射率与最大透射率之比即(最小透射率)/(最大透射率)为0.7或更大。
9.如权利要求1所述的用于光学元件的遮光膜，其中所述遮光膜的消光系数具有差异，并且，所述遮光膜以如下方式被涂覆到光学元件与整个遮光膜的平均消光系数相比具有较小消光系数的侧与光学元件接触。
10.一种光学元件，该光学元件具有外周部分，在该外周部分上设置如权利要求1所述的用于光学元件的遮光膜。
全文摘要
本发明涉及用于光学元件的遮光膜和具有遮光膜的光学元件。该用于光学元件的遮光膜至少包括树脂和着色剂。对于具有范围从400nm到700nm的波长的光，作为整个遮光膜的消光系数的平均值，该用于光学元件的遮光膜具有大于或等于0.03且小于或等于0.15的平均消光系数。
文档编号G02B5/00GK102162866SQ201110036489
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月12日 优先权日2010年2月12日
发明者久保田怜子 申请人:佳能株式会社