CN101652239A - 光学元件的预制品的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学元件的预制品的制造方法。具体地说，本发明提供一种从包括含有无机微粒的热塑性树脂的纳米复合树脂制造预制品(65)的方法，该预制品是具有通过模压成型形成的光学面的光学元件的预成品。该方法包括：将含有所述纳米复合树脂和溶剂的溶液(61)供应到具有与该光学面非常相似的近似光学面和与大气相通的开口的模具中；和在保持该近似光学面形状的同时蒸发该溶剂，以固化该溶液。

Description

光学元件的预制品的制造方法
技术领域
本发明涉及光学元件的预制品的制造方法和装置、由该方法制造的预制品和由该预制品形成的光学元件，更具体而言，本发明涉及可以形成光学特性优异的光学元件的预制品的制造方法和装置、由该方法制造的预制品和由该预制品形成的光学元件。
背景技术
随着近年来诸如便携式照像机、DVD、CD和MO驱动器等光学信息记录装置的高性能化、小型化和低成本化，对于这些光学信息记录装置中使用的诸如光学透镜或过滤器等光学元件的优质材料和工艺开发有很大期望。
特别是，塑料透镜比诸如玻璃等无机材料更轻巧、更难于破碎，可以加工成各种形状，并且可以比玻璃透镜更低的成本生产。因此，塑料透镜的应用正在迅速普及到不仅是玻璃透镜，而且普及到上述光学透镜。随着这种普及，为了使透镜小而薄，需要提高材料本身的折射率，或相对于热膨胀和温度变化稳定光学折射率。为了提高光学折射率和抑制热膨胀系数以及与温度变化有关的光学折射率，已经提出了不同的方法。例如，已经提出了使用诸如金属微粒等无机微粒分散在塑料树脂中的纳米复合树脂作为透镜材料的方法。
通过增加无机微粒的加入量，一般会提高由纳米复合树脂形成的光学元件的折射率和热稳定性，然而，纳米复合树脂的流动性降低。特别是，为了提高折射率，必须分散大量的无机微粒，并且随着近年来对折射率增加的需求，纳米复合树脂的流动性显著降低。因此，在纳米复合树脂中，很难获得注射成型所需的树脂流动性，并且担心注射成型中精细结构的转移较差。因此，迄今为止，已经提出了一种通过使由纳米复合树脂形成的预制品预成型来形成光学元件的方法(参见，例如，JP-A-2006-343387)。
为了从纳米复合树脂制备预制品，有以下方法。
(1)无机微粒与热塑性树脂直接混合并熔化以注射成型(参见，例如，JP-A-2006-343387)。
(2)无机微粒与热塑性树脂在溶剂中混合之后，将溶剂放入诸如金属模具或陶瓷模具等模具中，并加热去除(参见，例如，JP-A-2003-147090和JP-A-2002-047425)。
在JP-A-2006-343387中，预制品被热压成型，形成所需的光学元件。这里，因为纳米复合树脂的流动性很差，在热压成型中在纳米复合树脂之间形成粘合剂界面的情况下，界面处的纳米复合树脂的混合物不够。结果，担心可能会出现焊接不良，产生光学缺陷。因此，需要避免在热压成型中形成的纳米复合材料之间的粘合剂界面。
在制造预制品时，根据方法(1)，在高温下，不能获得注射成型所需的纳米复合树脂的流动性，使得成型变得很困难。此外，微粒部分地附聚，从而使分散密度不一致，并且不能获得所需的光学性能(透明度和折射率)。此外，由于光学元件需要高品质，所以注射成型中流道中残留的材料不能重复使用而被丢弃，这是因为防止光学元件的品质下降的原因。因此，所提供的材料的损失量比较大，这会阻碍制造预制品的成本降低。
根据上述溶液方法(2)，其中流延方法是代表性的，可以解决上述问题(1)。然而，在传统的溶液方法中，不认为预制品的形状与所需的光学元件的形状非常相似。例如，用作双凸透镜的预成品的预制品没有形成接近双凸曲面的形状。为了获得具有接近双凸曲面的预制品，需要切割大块材料，这是阻碍的预制品制造成本降低的一个因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学元件的预制品的制造方法和装置，其中使用纳米复合树脂可以廉价地形成光学特性优异的光学元件，还提供由该方法制造的预制品和由该预制品形成的光学元件。
通过以下预制品制造方法可以实现本发明的上述目的。
(1)从包括含有无机微粒的热塑性树脂的纳米复合树脂制造预制品的方法，所述预制品是具有通过模压成型形成的光学面的光学元件的预成品，
所述方法包括：
将含有所述纳米复合树脂和溶剂的溶液供应到具有与所述光学面非常相似的近似光学面和与大气相通的开口的模具中；和
在保持所述近似光学面形状的同时蒸发所述溶剂，以固化所述溶液。
(2)如(1)所述的方法，其中被供应的所述溶液包括的所述纳米复合树脂的量可以形成所述预制品。
(3)如(1)或(2)所述的方法，其中所述光学元件在其上侧和下侧上具有第一光学面和第二光学面；所述模具包括下模和插入所述下模中的上模；所述下模在其底面上具有第一近似光学面构型，所述第一近似光学面构型用于形成与所述第一光学面非常相似的第一近似光学面；所述上模在所述上模与所述下模的底面相对的表面上具有第二近似光学面构型，所述第二近似光学面构型用于形成与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面；所述溶液供应进所述下模中；和所述上模在所述溶液固化前插入所述下模中。
(4)如(3)所述的方法，其中所述第一光学面和所述第二光学面每一个是凸面；和所述第一近似光学面构型和所述第二近似光学面构型每一个是凹面。
(5)如(1)或(2)所述的方法，其中所述光学元件在其上侧和下侧上具有第一光学面和第二光学面，所述第一光学面和所述第二光学面每一个是凸面；所述模具在所述模具的表面上具有凸面构型，所述凸面构型用于形成与所述第一光学面非常相似的第一近似光学面；和所述溶液通过作用在从所述凸面构型溢出的溶液和所述模具的表面之间的表面张力凸起，从而形成与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面。
(6)如(5)所述的方法，其中在保持所述第二近似光学面的表面层的流动性的同时蒸发所述溶剂。
(7)如(6)所述的方法，其中当蒸发前的所述溶剂总重量以M(g)表示和所述溶剂的蒸发速度以E(g/h)表示时，M和E满足E≤0.0014M。
(8)如(1)～(7)中任一项所述的方法，其中所述溶剂从所述开口蒸发，直到所述溶液成为凝胶体；和从所述模具中取出所述凝胶体，进一步蒸发所述溶剂，直到残余溶剂量达到5000ppm以下。
(9)如(1)～(8)中任一项所述的方法，其中所述模具和水之间的接触角θ为35°＜θ＜180°。
根据(1)所述的预制品制造方法，在所述预制品中形成与所述光学面非常相似的所述近似光学面。因此，可以防止焊接不良，并且可以改善所形成的光学元件的光学特性。此外，通过使用溶液方法，所述纳米复合树脂中的无机微粒可以均匀分散，并且可以改善所述光学元件和所述预制品的光学特性。
根据(2)所述的预制品制造方法，可以确保形成所述光学元件。
根据(3)所述的预制品制造方法，可以制造适于作为其中在下上侧上形成所述光学面的光学元件的预成品的预制品。此外，所述与大气相通的开口的面积可以设置成很大，从而降低固化时间，因而由于效率原因可以降低成本。
根据(4)所述的预制品制造方法，所述近似光学面形成在所述预制品的下侧和上侧上。在将这种预制品热压成型为光学元件时，在热压成型的金属模具的表面中心进行所述热压成型。因此，容易使空气到达所述模具的外部并可防止产生气泡，并且可以改善产率。
根据(5)所述的预制品制造方法，所述近似光学面形成在所述预制品的下侧和上侧上。在将这种预制品热压成型为光学元件时，在热压成型的金属模具的表面中心进行所述热压成型。因此，容易使空气到达所述模具的外部并可防止产生气泡，并且可以改善产率。此外，通过所述表面张力的作用可以形成所述第二近似光学面，从而简化了所述制造装置，降低了成本。
根据(6)所述的预制品制造方法，所述第二近似光学面是所述与大气相通面的两倍，并且通过在保持所述第二近似光学面的表面层的流动性的同时蒸发所述溶剂，可以在因所述溶剂的蒸发造成体积减小下保持所述第二近似光学面的形状。
根据(7)所述的预制品制造方法，在保持所述第二近似光学面的表面层的流动性的同时蒸发所述溶剂。更优选地，E≤0.0007M并且在保持所述第二近似光学面的表面层的流动性的同时可以确保蒸发所述溶剂。
根据(8)所述的预制品制造方法，蒸发所述溶剂直到所述残余溶剂量到达5000ppm以下，该量是使得尺寸变化在规定量之内的量，并且可以从常规难于成型的纳米复合树脂成型所述光学元件。此外，所述残余溶剂的量优选为3000ppm以下，更优选1500ppm以下，最优选1000ppm以下。如果所述残余溶剂的量为1500～3000ppm，通过温度控制可抑制气泡产生。如果所述残余溶剂的量为1000ppm以下，可以在未控制温度下抑制气泡产生，从而可以改善光学特性。此外，在可以保持以凝胶体的所述溶液的形状后，从所述模具取出所述凝胶体，从而获得大的与大气相通的开口，并且固化时间可以缩短，从而降低成本。
根据(9)所述的预制品制造方法，可以改善所述预制品或所述凝胶体的脱膜性。
(10)一种从包括含有无机微粒的热塑性树脂的纳米复合树脂制造预制品的装置，所述预制品用作光学元件的预成品，所述光学元件在其上下侧上具有通过模压成型形成的第一光学面和第二光学面，所述装置包括具有与所述第一光学面非常相似的第一近似光学面、与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面和与大气相通的开口的模具，向所述模具中供应含有纳米复合树脂的溶液，其中所述模具包括下模和插入所述下模中的上模；所述下模在其底面上具有第一近似光学面构型，所述第一近似光学面构型用于形成所述第一近似光学面；和所述上模在所述上模与所述下模的底面相对的表面上具有第二近似光学面构型，所述第二近似光学面构型用于形成与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面。
(11)如(10)所述的装置，其中所述第一光学面和所述第二光学面每一个是凸面；和所述第一近似光学面构型和所述第二近似光学面构型每一个是凹面。
(12)一种从包括含有无机微粒的热塑性树脂的纳米复合树脂制造预制品的装置，所述预制品用作光学元件的预成品，所述光学元件在其上下侧上具有第一光学面和第二光学面，所述第一光学面和所述第二光学面每一个是凸面，所述装置包括具有与所述第一光学面非常相似的第一近似光学面、与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面和与大气相通的开口的模具，向所述模具中供应含有纳米复合树脂的溶液，其中所述模具在其表面上具有凸面构型，所述凸面构型用于形成所述第一近似光学面，所述模具在从所述凸面构型溢出的溶液和所述模具之间施加表面张力，使所述溶液凸起，从而形成所述第二近似光学面。
根据(10)所述的预制品制造装置，可以制造适于作为其中在下上侧上形成所述光学面的光学元件的预成品的预制品。
根据(11)所述的预制品制造装置，所述近似光学面形成在所述预制品的下上侧上。在将这种预制品热压成型为光学元件时，在热压成型的金属模具的表面中心进行所述热压成型。因此，容易使空气到达所述模具的外部并可防止产生气泡，并且可以改善产率。
根据(12)所述的预制品制造装置，所述近似光学面形成在所述预制品的下上侧上。在将这种预制品热压成型为光学元件时，在热压成型的金属模具的表面中心进行所述热压成型。因此，容易使空气到达所述模具的外部并可防止产生气泡，并且可以改善产率。此外，通过所述表面张力的作用可以形成所述第二近似光学面，从而简化了所述制造装置，降低了成本。
通过以下的预制品可以实现本发明的上述目的。
(13)一种通过(1)～(9)中任一项所述的方法制造的预制品。
根据(13)所述的预制品，在所述预制品中形成与所述光学面非常相似的所述近似光学面。因此，可以防止焊接不良，并且可以改善所形成的光学元件的光学特性。此外，通过使用溶液方法，所述纳米复合树脂中的无机微粒可以均匀分散，并且可以改善所述光学元件和所述预制品的光学特性。
通过以下的光学元件可以实现本发明的上述目的。
(14)一种通过模压成型(13)所述的预制品形成的光学元件。
(15)如(14)所述的光学元件，其是透镜。
根据(14)所述的光学元件，所述光学元件具有优异的光学特性并可以低成本地制造。
根据(15)所述的光学元件，可以容易地制备具有高折射率和优异的光学特性的透镜。
有益效果
根据本发明的实施方案，可以提供一种光学元件的预制品的制造方法和装置，其中使用纳米复合树脂可以廉价地形成光学特性优异的光学元件，还提供由该方法制造的预制品和由该预制品形成的光学元件。
附图说明
图1是显示本发明实施方式的预制品成型装置的示意性构成的纵剖视图；
图2是显示本发明实施方式的压缩成型装置的示意性构成的纵剖视图；
图3是示意性显示通过图1的预制品成型装置从含有纳米复合树脂的溶液成型预制品的步骤的说明图；
图4是示意性显示通过压缩成型装置从预制品成型光学元件的步骤的说明图；
图5是显示在光学元件成型过程中含有纳米复合树脂的溶液随时间推移的重量变化的示图；
图6是显示本发明第二实施方式的预制品成型装置的示意性构成的纵剖视图；
图7是示意性显示通过图6的预制品成型装置从含有纳米复合树脂的溶液制造预制品的方法的说明图；
图8是显示本发明第三实施方式的预制品成型装置的示意性构成的纵剖视图；
图9是示意性显示通过图8的预制品成型装置从含有纳米复合树脂的溶液制造预制品的方法的说明图；以及
图10是通过图8的预制品制造装置制造的预制品的剖视图。
在附图中的一些附图标记说明如下。
11容器状下模
12与大气相通的开口(大气开口面)
13凸状上模
17圆柱形容器
17a底面
19芯部
19a第一近似光学面构型
45上模(近似光学面构型形成元件)
45a第二近似光学面构型
51上模
51a光学功能转移面
53下模
53a光学功能转移面
61溶液
65透光性光学元件预制品(固体纳米复合树脂)
65a预制品的近似光学面
65b预制品的近似光学面
67光学元件(透镜)
67a光学元件的一个近似光学面(最终面)
67b光学元件的另一个近似光学面(最终面)
100预制品成型装置(第一成型单元，光学元件成型装置)
200压缩成型装置(第二成型单元，光学元件成型装置)
具体实施方式
下面参照附图详细说明根据本发明的光学元件成型方法和光学元件成型装置的示例性实施方式。
本发明实施方式的光学元件成型装置包括实施光学元件成型的前半部(从含有纳米复合树脂的溶液成型预制品)的预制品成型装置和实施其后半部(从预制品成型光学元件)的压缩成型装置。
图1是显示本发明实施方式中的预制品成型装置的示意性构成的纵剖视图；图2是显示本发明实施方式中的压缩成型装置的示意性构成的纵剖视图；图3是示意性显示通过图1的预制品成型装置从含有纳米复合树脂的溶液成型预制品的步骤的说明图；图4是示意性显示通过图2的压缩成型装置从预制品成型光学元件的步骤的说明图；图5是显示在光学元件成型过程中溶液随时间推移的重量变化的示图。
如图1所示，作为第一成型单元的预制品成型装置100包括容器状下模11、凸状上模13和配送设备15，并配置在干燥室9中。容器状下模11包括在其表面上具有与大气相通面12而与外部相通的近圆柱形容器17、设置在圆柱形容器17的底面17a的中心并嵌进芯孔17b中的芯部19和起模杆21。此外，根据预制品的形状，凸状上模13可以形成为凹状。在这种情况下，也可以实施本发明。芯孔17b范围之外的底面17a成型预制品的凸缘部。
在芯部19的上表面上，形成半球状凹面形状的第一近似光学面构型19a。第一近似光学面构型19a被随后转移到后述的透光性光学元件预制品65上，由此形成一个近似光学面(凸面)65a(参见图3(d))。通过压缩成型装置200使透光性光学元件预制品65的形状再成型，如后所述。因此，只要近似光学面65a的形状接近于作为最终品的光学元件67的形状，第一近似光学面构型19a就不需要比较精确。因此，模具的制造成本低廉。此外，根据预制品的形状，第一近似光学面构型19a可以形成为凸状。在这种情况下，也可以实施本发明。
起模杆21固定在可沿上下方向移动的可动板23上，并滑动地嵌到设置在圆柱形容器17的底面17a的针孔17c中。此外，在可动板23的上表面上，芯部19被固定并且随着可动板23的移动与起模杆21一起沿上下方向移动。
圆柱形容器17经由隔板25放置在基台27上表面上配置的重量传感器29上。重量传感器29例如是可以良好精度检测作为传感元件应变的负荷重量的测压元件，测量容器状下模11(包括隔板25)的重量和供应到容器状下模11中的含有纳米复合树脂的溶液61的重量。
在可动板23下方，汽缸31配置在基台27上，其中活塞33与可动板23相对。当活塞33被拉进汽缸31中时，在活塞33和可动板23之间形成间隙C，由此防止活塞33和可动板23之间的接触。因此，重量传感器29可以测量容器状下模11和溶液61的重量。
凸状上模13包括具有溶液供应孔41的板状件43和作为从板状件43下表面向下突出并固定在板状件43下表面上的近似光学面形成元件的接近圆柱状上模45。凸状上模13相对于容器状下模11可沿上下方向移动。上模45在其下表面上具有以半球状凸面构型形成的第二近似光学面构型45a。第二近似光学面构型45a被转移到后述的透光性光学元件预制品65，由此形成近似光学面的另一面(凹面)65b(参见图3(d))。基于与第一近似光学面构型19a的情况相似的原因，第二近似光学面构型45a的精度可以比较粗略。上模45以上模45的轴与芯部19的轴一致的状态配置。
容器状下模11(圆柱形容器17、芯部19和起模杆21)和凸状上模13(上模45)使用的材料没有特别限制，只要可以以必要的表面粗糙度(不需要是镜面)加工。例如，可以使用诸如不锈钢或STAVAX等金属材料或诸如陶瓷或聚四氟乙烯等树脂材料。
配送设备15具有喷嘴状前端部15a，通过管子与保存含有纳米复合树脂的溶液61的溶液贮槽(图未示)连接。前端部15a可沿与板状件43接近方向或分离方向移动。通过使前端部15a接触板状件43的溶液供应孔41，配送设备15将含有纳米复合树脂的溶液61供给容器状下模11。
此外，当供给溶液时，需要使溶液密度不变。在饱和蒸气压气氛中供给溶液。
如图2所示，作为第二成型单元的压缩成型装置200具有三个模，包括上模51、下模53和外模55。上模51和下模53嵌进外模55中，并可以通过图未示的驱动装置沿彼此接近或彼此分离的方向相对移动。在下模53的上表面上，已经形成有为了将近似光学面(最终面)67a转移到光学元件67而进行镜面加工的光学功能转移面53a。此外，在上模51的下表面上，已经形成有为了将近似光学面(最终面)67b转移到光学元件67而进行镜面加工的光学功能转移面51a。此外，光学功能转移面53a和光学功能转移面51a的镜面精度为表面粗糙度Ra 30nm以下。在下模53或外模55周围，缠绕有线圈(图未示)，通过高频感应加热可以将模具温度设置在30～400℃范围内的预定温度。在将透光性光学元件预制品65设置在上模51和下模53之间后，通过高频感应加热，从而将透光性光学元件预制品65的温度升至预定温度。其后，上模51和下模53在保持和加热透光性光学元件预制品65的同时压缩，从而使预制品65成型为作为最终品的光学元件67。
尽管对下述的构成特征的描述基于本发明的典型实施方式，但是本发明不限于所述实施方式。
下面说明实施方式中的操作。首先，说明从含有纳米复合树脂的溶液成型预制品的前半过程。
如图1和图3所示，在汽缸31的活塞33向下移动使活塞33与可动板23分离之后，通过重量传感器29测量空状态的容器状下模11(包括隔板25)的重量。接下来，配送设备15的前端部15a与板状件43的溶液供应孔41接触，包括根据将要成型的光学元件67预先设置重量的纳米复合树脂的溶液61被供应到容器状下模11。其后，再次通过重量传感器29测量重量，以确认供给预定重量的溶液61(溶液供给步骤)。
此时，优选的是含有纳米复合树脂的溶液61没有进入起模杆孔17c和底面17a之间的间隙。因此，必需将溶液密度设置为5wt％以上。此外，从处理容易性和干燥所需时间的观点来看，溶液密度优选为10～60wt％，更优选20～50wt％。这种情况制造有利。
接下来，上模45向下移动，从而使其前端部进入溶液61，芯部19的第一近似光学面构型19a和上模45的第二近似光学面构型45a之间的距离固定为预定距离A。通过将要成型的光学元件67的厚度确定预定距离A，并且考虑到后述第二蒸发步骤中的变形和压缩成型装置200的压缩量，设置为比光学元件67的厚度略大一点(参见图3(a))。
安装预制品成型装置100的干燥室9内的环境设置如下：供给的纳米复合树脂的密度为36wt％，A＝1mm，上模的直径为8mm，圆柱形容器的内径为10mm，底面17a和液面之间的距离为2.8mm，温度为30～80℃，真空度为100～10-1Pa。如果在这种环境下进行干燥6小时以上，如图3B和图3C所示，溶液61中的溶剂从圆柱形容器17的大气相通面12蒸发，逐渐硬化，不久变成可以维持近似光学面构型的固态的透光性光学元件预制品65。因此，芯部19的第一近似光学面构型19a和上模45的第二近似光学面构型45a被转移到预制品65作为近似光学面65a和65b(第一蒸发步骤)。不论是否固化已经进行到可以维持近似光学面构型的状态，固化态均可以通过目视、通过手指接触或者通过从第一蒸发步骤开始之前的重量减去重量传感器29测得的当前重量获得的减少重量，而容易地判断。
操作汽缸31，通过活塞33经由可动板23将芯部19和起模杆21向上推，这样从圆柱形容器17取出固体纳米复合树脂(透光性光学元件预制品)65。固体纳米复合树脂65留在维持于温度30～120℃和真空度100～10-1Pa的干燥室9中。直到尺寸变化在预定量内，即，直到透光性光学元件预制品65的残余溶剂量达到容许上限值以下，溶剂进一步蒸发(第二蒸发步骤)。
在第二蒸发步骤中，残余溶剂量的容许值为5000ppm以下，优选3000ppm以下，更优选1500ppm以下，最优选1000ppm以下。如果容许值为5000ppm以下，压缩时间中的热量可能会产生气泡。然而，如果容许值为1500～3000ppm，通过温度控制可以抑制气泡产生。如果容许值为1000ppm以下，可以抑制气泡产生，使得可以获得稳定的品质。
通过从圆柱形容器17取出透光性光学元件预制品65，露到外部的面积变得非常宽，使得与在放入圆柱形容器17中的状态下蒸发预制品65的情况相比，蒸发时间缩短有了大的飞跃。
接下来，参照图4说明从透光性光学元件预制品成型作为最终品的光学元件的后半过程。
如图4所示，将已经蒸发到残余溶剂量达到容许上限值以下的透光性光学元件预制品65通过压缩成型装置200成型为作为最终品的光学元件67。在上模51和下模53彼此分开的状态下，透光性光学元件预制品65被放入外模55内配置的下模53上。如图4(b)所示，上模51朝下模53移动，并且在加热下在上模51和下模53之间加压预制品65。在透光性光学元件预制品65的近似光学面65a和65b塑性变形的同时，预制品65完全干燥。作为压缩成型条件，例如，模具温度设置为(纳米复合材料的Tg)～(Tg+150℃)，优选为Tg～(Tg+100℃)的范围。在压力为0.005～100kg/mm2的状态下进行模压成型时间中的加压，优选为0.01～50kg/mm2，更优选为0.05～25kg/mm2。加压速度为0.1～1000kg/sec；加压时间为0.1～900秒，优选0.5～600秒，更优选1～300秒。此外，加压开始时间是紧随加热之后，或者为了均匀加热(使预制品65的温度直到内部均匀)在固定时间之后。
此时，在模具中提供透光性光学元件预制品65沿半径方向向外展开所需的空间S(参见图4(b))。因此，通过由沿轴向(图中的上下方向)压缩透光性光学元件预制品65产生的体积减小，透光性光学元件预制品65可以沿半径方向向外展开，使得成型不受阻碍。这里，可以根据设计值高精度地获得光学元件67的厚度，从而获得所需的光学特性。
接下来，在加压状态下冷却透光性光学元件预制品65，并且光学功能转移面51a和53a的形状被转移到光学元件67，形成镜面状的近似光学面67a，67b。其后，如图4(c)所示，打开上模51和下模53，取出作为通过压缩成型得到的产品的光学元件67。
当预制品65放入压缩成型装置中时的模具温度可以高于或低于玻璃态转变温度Tg。然而，优选的是模具温度较高，因为可以在短时间内完成预制品65的加热。此外，由于预制品65在冷却时间收缩，因此根据冷却的进行程度进行加压，由此可以高精度地转移模具形状(光学功能转移面51a，53a)。
本发明的目的之一是能够在短时间内从含有纳米复合树脂的溶液61成型光学元件67。成型时间内的大量时间是从溶液61成型透光性光学元件预制品65。因此，对于减少总成型时间，有效的是减少直到完成透光性光学元件预制品65的成型的时间。
如图5所示，含有纳米复合树脂的溶液61的重量随着溶剂蒸发而减少。图中的点划线所示的曲线71示出当溶剂在含有纳米复合树脂的溶液61未放入容器中的状态(例如，在溶液61倒在平板上的状态)下蒸发时时间和重量之间的关系。此外，实线所示的曲线73示出当溶剂在溶液61放入容器中的状态下蒸发时时间和重量之间的关系。
当溶剂在溶液61未放入容器中的状态下蒸发时，对蒸发作出贡献的表面积很大。因此，曲线71所示重量急速减少，在短时间t1内，溶液61的重量达到可以维持近似光学面构型的状态下的重量m1。此外，在时间t2内，溶液61的重量达到残余溶剂量达到容许上限值的状态下的重量m2。
另一方面，当溶剂在溶液61放入容器中的状态下蒸发的情况下，对蒸发作出贡献的表面积变得小于容器的横截面积。因此，需要长时间t3使溶液61的重量达到曲线73所示重量m1，进一步需要极长时间t5使溶液61的重量达到重量m2，使得从成型光学元件6的观点来看，这种蒸发在工业上不实用。
因此，在本发明中，溶剂在溶液61放入容器中的状态下蒸发，沿着曲线73(时间t3)，直到可以维持近似光学面构型的状态(直到重量m1)，从而形成透光性光学元件预制品65(第一蒸发步骤)。其后，从容器中取出预制品65，如虚线曲线75所示，溶剂急速蒸发，直到残余溶剂量达到容许上限值以下的状态(直到重量2)(时间t4)(第二蒸发步骤)。当第二蒸发步骤结束时的时间t4为溶剂在溶液61放入容器中的状态下蒸发的时间t5的约1/10，使得成型时间可以极大地缩短。溶剂已经在时间t4内蒸发到重量m2的透光性光学元件预制品65通过压缩成型装置200加热压缩，并成型为作为最终品的光学元件67。
在上述说明中，就在溶液61已经供应进容器17中之后即刻，上模45下移到达溶液61。然而，供应溶液61和上模45下移的时机不限于此。例如，溶剂在已经供应溶液61的状态(上模45未下移)下蒸发一段时间，并且就在当溶液61成为半固态时的第一蒸发步骤完成之前即刻，上模45可以下移。这样，由于溶剂从上模45面积更大的面积蒸发，所以可以进一步缩短蒸发时间。
在上面的实施方式中，尽管芯部19提供的第一近似光学面构型19a和上模45提供的第二近似光学面构型45a在容器17中成型透光性光学元件预制品65，但是出于透镜的最基本形状的目的，仅有第一近似光学面构型19a就可以成型预制品65，可以采用不需要上模45的构成。
此外，作为关于上模45的方法的其他构成，可以采用以下的构成：在溶液61供应进容器17中之前，上模45预先配置在容器17中的预定位置，然后进行相同的顺次处理步骤。
在这种情况下，由于干燥时间中的大气暴露面变得狭窄，溶剂的蒸发时间变长。然而，由于溶液的供应非强制性地进行，没有大气被携带并进入溶液中，所以与上模45移动并插入溶液中的上述实施方式相比，上模45的形状的自由度增大。
本发明不限于上述的实施方式，可以进行适宜地变形和改进。作为本发明可以应用的光学元件，不仅有各种透镜，而且有液晶显示器的导光板，以及诸如偏振膜或延迟膜等光学膜。
例如，代替配送设备15，可以是诸如蠕动泵等送液系统输送溶液。
在上面的实施方式中，根据重量调节通过配送设备15供应的溶液量。然而，可以根据重量之外的其他项目调节，例如，体积或容量。此外，溶液供给喷嘴的位置不限于图1示出的两个位置。
此外，溶液供应的方向不限于从上模13的上表面供应，而是可以从上模13和下模11之间的间隙、圆柱形容器17的侧面或下模11的底面供应溶液。此外，根据预制品65的形状，上模13和下模11的数量可以是多个。
此外，尽管在图1中上模13从上侧垂直插入，但是该方向不限于垂直方向，而是可以是任意方向。此外，下模11的方向相似地可以是任意方向。此外，尽管包括芯部19的起模杆21位于三个位置，但其数量不限于三个。
此外，尽管在图1中通过两个传感器29个测量重量，但传感器的数量不限于两个。此外，传感器的种类不限于一种，而是可以组合多种传感器。
此外，可以在真空气氛之外的其他气氛中进行干燥，例如，在诸如氮气气氛、二氧化碳气氛或稀有气体气氛(如氩)等气体气氛中。
此外，尽管加压模具的加热方法在最佳模式中是通过线圈的感应加热方式，但是可以使用该方式之外的其他方式，例如，通过加热器传热方式或通过卤素灯的光加热方式。
接下来，参照图6和图7A-7D，说明根据本发明第二实施方式的预制品制造装置。图6是显示根据本发明第二实施方式的预制品制造装置的示意性构成的纵剖视图。与根据第一实施方式的上述预制品制造装置中相同的部件由相同的附图标记表示，与上述预制品制造装置中相似的部件由相应的附图标记表示，并省略或简化了对这些部件的描述。
如图6所示，根据该实施方式的预制品制造装置300包括具有上模145的凸状上模13。在上模145的下表面上，提供以半球状凹曲面形状形成的第二近似光学面构型145a。由于其他部件与上述预制品制造装置100相同，因而省略了对它们的说明。
参照图7(a)-7(d)，在含有纳米复合树脂的溶液61已经供应到容器状下模11中时，上模145下移使其前端部浸在溶液61中，然后当芯部19的第一近似光学面构型19a和上模145的第二近似光学面构型145a之间的距离达到预定距离A时固定。溶液61中的溶剂从与大气相通面12蒸发，逐渐胶凝，不久成为可以保持形状的凝胶体165′。由此，芯部19的第一近似光学面构型19a和上模145的第二近似光学面构型145a被转移到凝胶体165′作为近似光学面165a和165b(第一蒸发步骤)。
接下来，启动汽缸31，通过活塞33经由可动板23将芯部19和起模杆21向上推，这样从圆柱形容器17取出凝胶体165′，如图7(d)所示。其后，凝胶体165′留在干燥室9中，溶剂从凝胶体165′进一步蒸发，直到凝胶体165′的尺寸在预定量内变化，从而得到透光性光学元件预制品165(第二蒸发步骤)。
第一实施方式中的预制品制造装置100制造适于作为光学元件67的预成品的透光性光学元件预制品65，其中上下侧上的一个光学面是凸曲面，另一个是凹曲面，其中作为凸曲面的第一近似光学面65a形成在透光性光学元件预制品65的上下侧中的一侧上，作为凹曲面的第二近似光学面65b形成在另一侧上。相反，在本实施方式的预制品制造装置300中，在透光性光学元件预制品165的上下侧上，均形成作为凸曲面的近似光学面165a和165b。具有这种形状的透光性光学元件预制品165适于作为两侧均形成为凸曲面的光学元件的预成品。
接下来，参照图8，说明根据本发明第三实施方式的预制品制造装置。图8是显示根据本发明第三实施方式的预制品制造装置的示意性构成的纵剖视图。与根据第一实施方式的上述预制品制造装置中相同的部件由相同的附图标记表示，与根据第一实施方式的上述预制品制造装置中相似的部件由相应的附图标记表示，并省略或简化了对这些部件的描述。
如图8所示，本实施方式中的预制品制造装置400包括置于干燥室209中的模具211和可以滴入预定量溶液61的滴入装置215。模具211没有特别限制，只要其具有面朝上的基本水平的表面。在图中，模具211是平板。在模具211的表面217a的中心部分，形成有半球状凹曲面形状的第一近似光学面构型219a。第一近似光学面构型219a的形状被转移到后述的透光性光学元件预制品265，从而形成作为凸曲面的一个近似光学面(第一近似光学面)265a。由于透光性光学元件预制品265通过压缩成型装置再次成型，第一近似光学面构型219a不需要比较精确，因为近似光学面265a的形状可以是任何形状，只要它与作为最终品的光学元件的相应光学面的形状很相似。因此，模具的制造成本低廉。
作为滴入装置215，例如，可以适当使用适于液体测量的精密配送装置、注射器和配送滴管。形成为喷嘴形状的滴入装置215的前端部215a配置在干燥室209中，面对模具211的第一近似光学面构型219a，并通过管子与其中保存含有纳米复合树脂的溶液61的溶液贮槽(图未示)连接。滴入装置215将含有纳米复合树脂的溶液61从前端部215a供应到模具211的第一近似光学面构型219a。
在干燥室209中，设有测量溶液61中包含的溶剂气氛中的蒸汽浓度的气体浓度计270、排出该室中的气氛的排出管和将汽化的溶剂供应到该室中的进入管。气体浓度计270与图未示的控制单元连接。控制单元基于气体浓度计270的检测值控制排出管271和进入管272的打开以及诸如用于排出管271和进入管272的泵等排出/进入装置，从而将溶剂在干燥室209中的蒸汽浓度保持在预定浓度。
参照图9，说明该实施方式中的预制品制造方法。通过该实施方式中的预制品制造方法制造的透光性光学元件预制品265用作两侧具有凸曲面的光学元件的预成品。
如图9(a)所示，根据将要成型的光学元件预先确定量的含有纳米复合树脂的溶液61被供应到模具211的第一近似光学面构型219a。溶液61的供应量大于以凹曲面形状形成的第一近似光学面构型219a的容积，从第一近似光学面构型219a溢出的溶液61通过作用在溢出溶液和模具211表面之间的表面张力凸起，形成凸曲面形状。由该表面张力以凸曲面形状凸起的表面265′是成为透光性光学元件预制品265中的第二近似光学面265a的表面，表面265′也用作与大气相通面。
如图9(b)所示，在由该表面张力以凸曲面形状凸起的表面265′的形状被保持的同时，溶液61中的溶剂蒸发，溶液固化。即，在保持表面265b′的表面层的流动性的同时蒸发溶剂。具体来说，干燥室209中溶剂的蒸汽浓度略低于饱和时间的浓度，从而抑制溶剂的蒸发速度。溶剂的蒸发速度E(g/h)优选为E≤0.0014M，更优选E≤0.0007M，其中M(g)是蒸发前的溶剂总重量。如果干燥室209中溶剂的蒸汽浓度很大程度地低于饱和时间的浓度，表面265′的表面层快速干燥，它的快速干燥不能符合溶剂蒸发造成的体积减小和因体积减小造成的表面积减小，使得担心不能维持凸曲面形状，这样表面265b′的中心部分降低。
通过这样蒸发溶剂，得到在一个表面上具有作为凸曲面的第二近似光学面265b的透光性光学元件预制品265。此外，在透光性光学元件预制品265的另一个表面上，模具211的第一近似光学面构型219a的形状被转移，由此形成作为凸曲面的第一近似光学面265a。第一近似光学面265a的曲率半径R1由模具211的第一近似光学面构型219a的曲率半径确定。此外，第二近似光学面265b的曲率半径R2通过以下数字表达式(i)几何上可以近似于曲率半径R1：使用透光性光学元件预制品265的半径r，溶液61的体积V1，模具211的第一近似光学面构型219a的体积V2，溶液61中包含的纳米复合树脂的重量浓度Cw，溶液61的密度ρ1，纳米复合树脂的密度ρ2。
Cw · ρ 1 ρ 2 V 1 - V 2 = π 3 { 2 R 2 3 - R 2 2 - r 2 ( 2 R 2 2 + r 2 ) } - - - ( 1 )
在上面的数字表达式(i)中，关于密度ρ2的纳米复合树脂，如果透光性光学元件预制品265的半径r和第一近似光学面构型219a的体积V2设置为所需值，第二近似光学面265b的曲率半径R2由溶液61的体积V1、纳米复合树脂的重量浓度Cw和密度ρ2的值确定。可以通过选择溶液61中的溶剂调节这些值。
尽管纳米复合树脂的重量浓度Cw没有特别规定，只要可以实施该方法，但优选为5wt％～90wt％，更优选15wt％～70wt％，最优选20wt％～60wt％。如果纳米复合树脂的重量浓度小于5wt％，只要使用该重量浓度实施该方法就难于形成双凸曲面形状。如果纳米复合树脂的重量浓度等于或小于15wt％，为了形成双凸曲面形状，溶剂的种类受到限制，并且存在不能使用的溶剂。考虑到溶剂的多种选择和容易控制曲率的范围，固体浓度优选为20wt％以上。此外，从处理溶液的观点来看，如果重量浓度为90wt％以上，处理很难；如果重量浓度为70wt％以上，可以处理，但是在纳米复合树脂内部容易残留气泡。作为可以处理并且纳米复合树脂内部不会残留气泡的范围，纳米复合树脂的重量浓度Cw优选为60wt％以下。
从模具211中取出这样形成的透光性光学元件预制品265。这里，当从模具211中取出透光性光学元件预制品265时，如果脱膜性很差，透光性光学元件预制品265可能破裂。因此，通过在模具22中使用斥水性材料，可以获得能够改善脱膜性的优点。例如，氟树脂如PTFE可以用于加工。可选择地，在加工金属材料之后，可以用Ni-P、含氟Ni-P、DLC、含氟DLC、氟化合物如三嗪硫醇、Daikin Industries，Ltd.的OPTOOL涂料和3MCompany的Novec涂料涂布预成品，形成脱离膜。然而，使用的材料不限于这些材料。
通过以下试验证实了模具211的材料和表面处理对透光性光学元件预制品265的脱模性的影响。测试进行如下：含有纳米复合树脂的溶液涂布在两个平板状基材之间，在施加固定负载下干燥；干燥后，通过预定负载剥离两个基材。此时，通过纳米复合树脂是否残留在基材上，判断脱模性。表1示出结果。在表1中，″X″指纳米复合树脂全部残留，″△″指存在纳米复合树脂残留的情况和纳米复合树脂未残留的情况，″○″指无纳米复合树脂残留的情况。此外，作为溶液61的溶剂，使用水。
表1
  样品   基材   脱模性   与水的接触角(°)
  1   SUS304板   △   80
  2   STAVAX板   △   80
  3   玻璃板   X   35
  4   疏水性玻璃板   △   90
  5   Ni-P镀板   △   65
  6   含氟Ni-P镀板   △   110
  7   DLC涂布板   △   85
  8   含氟DLC涂布板   ○   90
  9   PTFE板   ○   125
  10   Novec(3M)涂布板   ○   120
  11   OPTOOL(DAIKIN)涂布板   ○   120
  12   三嗪硫醇涂布板   ○   110
  13   Tefmetal(Nomura Plating Co.，Ltd)板   ○   150
从表1发现，模具211和水之间的接触角优选为35°＜θ＜180°，更优选60°＜θ＜180°，再更优选120°＜θ＜180°。
如上所述，在实施方式的预制品制造装置400中，在透光性光学元件预制品265的上下两侧上，形成作为凸曲面的近似光学面265a，265b。具有这种形状的透光性光学元件预制品265适于作为两侧是凸曲面的光学元件的预成品。
(纳米复合材料)
接下来，详细说明用作本发明的光学元件的材料的纳米复合材料(其中无机微粒与热塑性树脂结合)。
尽管对下述的构成特征基于本发明的典型实施方式进行说明，但是本发明不限于所述实施方式。
(无机微粒)
在本发明所用的有机和无机复合材料中，无机微粒的数均粒子尺寸设置为1～15nm。如果无机微粒的数均粒子尺寸过小，构成粒子的物质的固有特性可以变化。相反，如果无机微粒的数均粒子尺寸过大，瑞利散射的影响变得显著，使得有机和无机复合材料的透明度可能大大减少。因此，在本发明中必须将无机微粒的数均粒子尺寸设置为1～15nm，优选2～13nm，更优选3～10nm。
作为本发明中使用的无机微粒，例如有，氧化物微粒、硫化物微粒、硒化物微粒、碲化物微粒等等。更具体地说，有二氧化钛微粒、氧化锌微粒、氧化锆微粒、氧化锡微粒、硫化锌微粒等等。优选的有氧化钛微粒、氧化锆微粒和硫化锌微粒，更优选的有氧化钛微粒和氧化锆微粒。然而，无机微粒不限于这些粒子。在本发明中，可以使用一种无机微粒，或可以同时使用多种粒子。
本发明中使用的无机微粒在波长589nm的折射率优选为1.90～3.00，更优选1.90～2.70，再更优选2.00～2.70。如果使用折射率为1.90以上的无机微粒，容易制备折射率大于1.65的有机和无机复合材料。因此，当使用折射率为3.00以下的无机微粒时，具有容易制备透过率为80％以上的有机和无机复合材料的倾向。本发明中的折射率是使用阿贝折射仪(ATAGO CO.，LTD.的DR-M4)在25℃的温度下相对于波长589nm的光测量的值。
(热塑性树脂)
本发明中使用的热塑性树脂其结构没有特别限制，其例子包括具有已知结构的树脂，如聚(甲基)丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚乙烯基醚、聚乙烯基酯、聚乙烯基咔唑、聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚硫代氨基甲酸酯、聚酰亚胺、聚醚、聚硫硫、聚醚酮、聚砜和聚醚砜。总之，在本发明中，在高分子链末端或在侧链中具有能够与无机微粒形成任意化学键的官能团的热塑性树脂是优选的。这种热塑性树脂的优选例子包括：
(1)在高分子链末端或在侧链中具有选自如下的官能团的热塑性树脂：
式
(其中R11，R12，R13和R14每一个独立地代表氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基或取代或未取代的芳基)、-SO3H、-OSO3H、-CO2H和-Si(OR15)mlR16 3-ml(其中R15和R16每一个独立地代表氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或取代或未取代的芳基，ml代表1～3的整数)；以及
(2)由疏水性链段和亲水性链段构成的嵌段共聚物。
下面详细说明热塑性树脂(1)。
热塑性树脂(1)：
本发明中使用的热塑性树脂(1)在高分子链末端或在侧链中具有能够与无机微粒形成化学键的官能团。本文中所使用的“化学键”包括例如共价键、离子键、配位键和氢键，在存在多个官能团的情况下，每种官能团可以与无机微粒形成不同的化学键。是否可以形成化学键通过当热塑性树脂和无机微粒在有机溶剂中混合时是否热塑性树脂的官能团可以与无机微粒形成化学键来判断。热塑性树脂的官能团都可以与无机微粒形成化学键，或其一部分可以与无机微粒形成化学键。
本发明中使用的热塑性树脂优选是具有以下式(1)代表的重复单元的共聚物。可以通过共聚以下式(2)代表的乙烯基单体得到这种共聚物。
式(1)：
Figure G2008800109327D00212
式(2)：
Figure G2008800109327D00221
在式(1)和(2)中，R代表氢原子、卤素原子或甲基，X代表选自-CO2-、-OCO-、-CONH-、-OCONH-、-OCOO-、-O-，-S-、-NH-和取代或未取代的亚芳基的二价连接基团，优选-CO2-或对亚苯基。
Y代表碳数1～30的二价连接基团，碳数优选为1～20，更优选2～10，再更优选2～5。其具体例子包括亚烷基、亚烷氧基、亚烷氧羰基、亚芳基、亚芳氧基、亚芳氧羰基和包括其组合的基团。其中，亚烷基是优选的。
q代表0～18的整数，优选0～10的整数，更优选0～5的整数，再更优选0～1的整数。
Z是上式所示的官能团。
式(2)代表的单体的具体例子如下，但本发明中可以使用的单体不限于此。
q＝5和6的混合物
Figure G2008800109327D00223
q＝4和5的混合物
Figure G2008800109327D00224
Figure G2008800109327D00231
在本发明中，关于可与式(2)代表的单体共聚的其他种类单体，可以使用记载在J.Brandrup，Polymer Handbook，2nd ed.，Chapter 2，pp.1-483，WileyInterscience(1975)中的那些。
其具体例子包括具有加聚性不饱和键的化合物，选自苯乙烯衍生物、1-乙烯基萘、2-乙烯基萘、乙烯基咔唑、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、烯丙基化合物、乙烯基醚、乙烯基酯、衣康酸二烷酯和富马酸的二烷基酯或单烷酯。
本发明中使用的热塑性树脂(1)的重均分子量优选为1,000～500,000，更优选3,000～300,000，再更优选10,000～100,000。当热塑性树脂(1)的重均分子量为500,000以下时，成形加工性倾向于加强，当为1,000以上时，力学强度倾向于加强。
在本发明使用的热塑性树脂(1)中，与无机微粒结合的官能团数量平均优选为每一个高分子链0.1～20，更优选0.5～10，再更优选1～5个。当官能团数量为平均每一个高分子链20个以下时，热塑性树脂(1)倾向于防止与多个无机微粒配位，使得粘度升高或溶液状态胶凝化，当官能团平均数量为每一个高分子链0.1个以上时，倾向于产生稳定的无机微粒分散体。
在本发明使用的热塑性树脂中，玻璃态转变温度优选为80～400℃，更优选130～380℃。如果使用玻璃态转变温度为80℃以上的树脂，那么容易得到具有充分耐热性的光学元件。此外，如果使用玻璃态转变温度为400℃以下的树脂，那么有容易进行成型的倾向。
(溶剂)
本发明的实施方式中使用的溶剂具有溶解纳米复合树脂的性能。不必限于一种溶剂，可以使用多种溶剂。作为可用溶剂的种类，例如有乙酸、丙酮、氯仿、二甲基乙酰胺、二甲醚、N，N-二甲基甲酰胺、二氧戊环、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、甲苯、水等，但不限于此。
如上所述，在作为根据本发明的光学元件材料的纳米复合材料中，通过在树脂中提供特定结构的单元结构，而不损害分散无机微粒的有机和无机复合材料的高折射率和高透明度，可以改善从模具的脱模性。
根据上述材料，可以提供具有优异的脱模性、高折射率和高透明度的有机和无机复合材料，以及提供由通过包括有机和无机复合材料构成的并具有高精度、高折射率和高透明度的光学元件。
下面说明一个例子。在这个例子中，通过使用图8的预制品制造装置制造预制品。作为溶液61，使用甲苯，其中纳米复合树脂以50wt％分散。作为模具211的材料，使用PTFE，第一近似光学面构型219a的曲率半径为8mm，预制品265的半径r为4mm。使用Musashi Engineering Inc.的精密配送装置″Nano master″，测量161.62μL的上述溶液61，并滴入第一近似光学面构型219a中。从干燥室209排出的溶剂的平均量设置为0.055mg/h，从滴入第一近似光学面构型219a中的溶液除去溶剂60天。即，溶剂的蒸发速度E(g/h)为E≤0.0007M，其中M(g)是蒸发前的溶剂总重量。在该条件下制造的预制品265的第一近似光学面265a的曲率半径R1为8mm，第二近似光学面265b的曲率半径R2为7.7mm。从模具211中取出预制品265，通过凸缘直径为8mm、透镜表面有效直径为4mm、透镜曲率半径为SR 9mm的双凹透镜模具在加热压缩机中热压成型，条件是加热温度为180℃，压力为70kgf，加热时间为2min。结果，成型得到没有气泡和焊线的光学良好的透镜。
对于本领域技术人员显而易见的是，在未背离本发明的精神或范围内，可以对本发明的上述实施方式进行各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖与权利要求书和其等同物范围一致的本发明的所有修改和变化。
本申请要求2007年3月30日提交的日本专利申请No.JP2007-95373的优先权，在此以引用的方式将其内容加入本文。

Claims (15)

1.从包括含有无机微粒的热塑性树脂的纳米复合树脂制造预制品的方法，所述预制品是具有通过模压成型形成的光学面的光学元件的预成品，
所述方法包括：
将含有所述纳米复合树脂和溶剂的溶液供应到具有与所述光学面非常相似的近似光学面和与大气相通的开口的模具中；和
在保持所述近似光学面形状的同时蒸发所述溶剂，以固化所述溶液。
2.如权利要求1所述的方法，其中被供应的所述溶液包括的所述纳米复合树脂的量可以形成所述预制品。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中：
所述光学元件在其上侧和下侧上具有第一光学面和第二光学面；
所述模具包括下模和插入所述下模中的上模；
所述下模在其底面上具有第一近似光学面构型，所述第一近似光学面构型用于形成与所述第一光学面非常相似的第一近似光学面；
所述上模在所述上模与所述下模的底面相对的表面上具有第二近似光学面构型，所述第二近似光学面构型用于形成与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面；
所述溶液供应至所述下模中；和
所述上模在所述溶液固化前插入所述下模中。
4.如权利要求3所述的方法，其中：
所述第一光学面和所述第二光学面每一个是凸面；和
所述第一近似光学面构型和所述第二近似光学面构型每一个是凹面。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中：
所述光学元件在其上侧和下侧上具有第一光学面和第二光学面，所述第一光学面和所述第二光学面每一个是凸面；
所述模具在所述模具的表面上具有凸面构型，所述凸面构型用于形成与所述第一光学面非常相似的第一近似光学面；和
所述溶液通过作用在从所述凸面构型溢出的溶液和所述模具的表面之间的表面张力凸起，从而形成与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面。
6.如权利要求5所述的方法，其中在保持所述第二近似光学面的表面层的流动性的同时蒸发所述溶剂。
7.如权利要求6所述的方法，其中当蒸发前的所述溶剂总重量以M表示，单位为g，和所述溶剂的蒸发速度以E表示，单位为g/h时，M和E满足E≤0.0014M。
8.如权利要求1～7中任一项所述的方法，其中：
所述溶剂从所述开口蒸发，直到所述溶液变为凝胶体；和
从所述模具中取出所述凝胶体，进一步蒸发所述溶剂，直到残余溶剂量达到5000ppm以下。
9.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其中所述模具和水之间的接触角θ为35°＜θ＜180°。
10.一种从包括含有无机微粒的热塑性树脂的纳米复合树脂制造预制品的装置，所述预制品用作光学元件的预成品，所述光学元件在其上侧和下侧上具有通过模压成型形成的第一光学面和第二光学面，
所述装置包括具有与所述第一光学面非常相似的第一近似光学面、与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面和与大气相通的开口的模具，向所述模具中供应含有所述纳米复合树脂的溶液，其中：
所述模具包括下模和插入所述下模中的上模；
所述下模在其底面上具有第一近似光学面构型，所述第一近似光学面构型用于形成所述第一近似光学面；和
所述上模在所述上模与所述下模的底面相对的表面上具有第二近似光学面构型，所述第二近似光学面构型用于形成与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面。
11.如权利要求10所述的装置，其中：
所述第一光学面和所述第二光学面每一个是凸面；和
所述第一近似光学面构型和所述第二近似光学面构型每一个是凹面。
12.一种从包括含有无机微粒的热塑性树脂的纳米复合树脂制造预制品的装置，所述预制品用作光学元件的预成品，所述光学元件在其上侧和下侧上具有第一光学面和第二光学面，所述第一光学面和所述第二光学面每一个是凸面，
所述装置包括具有与所述第一光学面非常相似的第一近似光学面、与所述第二光学面非常相似的第二近似光学面和与大气相通的开口的模具，向所述模具中供应含有所述纳米复合树脂的溶液，
其中所述模具在其表面上具有凸面构型，所述凸面构型用于形成所述第一近似光学面，所述模具在从所述凸面构型溢出的溶液和所述模具之间施加表面张力，使所述溶液凸起，从而形成所述第二近似光学面。
13.通过权利要求1～9中任一项所述的方法制造的预制品。
14.通过模压成型权利要求13所述的预制品形成的光学元件。
15.如权利要求14所述的光学元件，其是透镜。
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