[发明专利]光学元件和光学设备

说明书

本发明涉及一种光学元件，其包括光学有效面和非光学有效面，在非光学有效面上形成有遮光涂膜。非光学有效面包括倒圆角的凹形阶梯拐角段，遮光涂膜形成在整个凹形阶梯拐角段上，遮光涂膜具有凸起区域，该凸起区域靠近使得所述凹形阶梯拐角段的一个平面连接至倒圆角的位置。因此，抑制了阶梯形状的非光学有效面的膜破裂，并且提供了一种可靠的光学元件。本发明还涉及一种光学设备以及一种用于制造光学元件的方法。

技术领域

本发明涉及在非光学有效面上配备有遮光涂膜的光学元件以及具有该光学元件的光学设备。

背景技术

诸如相机这样的光学设备使用透镜作为光学元件。射入这样的透镜的光中的大部分从相反侧的表面射出，并且成为有效光束(成像光束)，但是一部分的光被透镜的外周表面(边缘表面)向内部反射而成为有害的光并且由此造成图像质量下降。

因此，在组合地使用大量透镜的诸如相机这样的光学设备中，透镜的边缘表面覆盖有遮光涂膜以防止反射，从而使得图像质量不会因内部反射而下降。

边缘表面并不总是仅由与光轴方向平行的表面构成，并且可以与垂直于光轴方向的表面组合地构成，形成了阶梯。以这种方式形成阶梯的形状被称为阶梯形状。

阶梯形状有时可以设置有倒圆角，其中阶梯的拐角段被倒圆。当沿着包括光轴的平面切割透镜(该透镜的阶梯形状的边缘表面设置有这样的倒圆角)时，在所得到的截面中，表示边缘表面的线由对应于倒圆角的曲线和对应于平坦部分的线段的组合构成。

通常，通过研磨将边缘表面形成为期望的形状，并且通过将热固性遮光涂料施加至边缘表面并烘干遮光涂料来形成设置在边缘表面上的遮光涂膜。

设置在边缘表面上的遮光涂膜不仅需要具有优异的遮光性能和防反射性能，而且还要保证在高温高湿环境中的一定程度的耐久性以及在将透镜装入镜筒时的一定程度的位置精度。

日本专利申请特开JPH06-235853公开了一种用于通过降低镜筒的弹性模量(增加柔性)并且由此将透镜装入镜筒中以使镜筒的内部形状遵循透镜的外部形状从而增加位置精度的技术。另外，日本专利申请特开JP2007-183444公开了一种通过增加遮光涂膜(防内部反射层，其使用柔性粘合剂作为用于遮光涂膜的基材)的柔性来防止遮光涂膜分离的技术。

由于日本专利申请特开JPH06-235853中公开的技术旨在通过使镜筒遵循透镜的外部形状来保证位置精度，因此在一定程度上，遮光涂膜需要具有高弹性模量。但是，如果使用热固性遮光涂料来形成遮光涂膜，则在烘干后恢复到室温时，遮光涂膜收缩，但透镜几乎不收缩。因此，在遮光涂膜中存在与膜的应变量和膜的弹性模量的乘积相对应的拉伸应力，如果膜的弹性模量(刚度)增加，则产生膜易于出现膜破裂这样的问题。当在膜形成之后提供了加热历史时，也会出现这个问题。

作为用以调节遮光涂膜的弹性模量的设计，日本专利申请特开JP2007-183444中公开的技术还能够将膜的弹性模量(刚度)调节成保证相对于镜筒的位置精度且同时抑制由于加热历史导致的膜破裂。但是，不能抑制高温高湿环境所特有的膜破裂。该问题将在下文描述。

通过研磨玻璃材料，形成构成了阶梯形状的边缘表面的多个表面中的每一个表面。因此，大量的微裂纹经常会出现在玻璃材料的表面中，尤其是出现在各表面之间的边界附近。这是因为当加工方向改变时，加工应力会集中在边界附近。当在阶梯拐角中形成倒圆角时也是如此。

另一方面，因为遮光涂膜由树脂材料制成，所以水蒸汽容易在高温高湿下渗透该膜。因此，水蒸汽通过进入在玻璃材料表面中的边界附近产生的微裂纹而积聚。这样一来，由于温度上升导致的水蒸汽的膨胀以及由水造成的玻璃材料的应力腐蚀，玻璃表面中的裂纹会趋于扩散。然后，还要考虑到当在膜形成期间产生的残余拉伸应力以及在玻璃材料中趋于使裂纹扩散的力叠加在一起时，超过了膜的容许应力就会造成膜的破裂。