CN102471870A - 光学镜片用气相沉积装置 - Google Patents

Abstract

用于光学镜片(3)的气相沉积装置包括镜片保持体(10)，镜片保持体(10)包括多个形成为比光学镜片(3)略大的镜片孔(24)。该装置还包括用于在镜片保持体的每个镜片孔内按压光学镜片的外周面的保持元件(26)。该装置还包括设置在限定每个镜片孔的内周面上的与保持元件相对的部分、并且承接光学镜片的外周面的镜片放置部(27a，27b)。保持光学镜片(3)所需的组件数量可被最小化。薄膜可形成在光学镜片(3)的整个光学表面上，光学表面被刮伤的可能性很小。粘附并沉积在保持元件(26)上的气相沉积物质不太可能脱落并粘附到光学镜片(3)的光学表面上。气相沉积物质蒸发产生的微粒不太可能穿过每个镜片孔(24)和光学镜片(3)之间的间隙而进入光学镜片(3)上面的部分，因此很难发生气相沉积缺陷。

Description

光学镜片用气相沉积装置

技术领域

在光学镜片中，特别是塑料眼镜片中，例如通过在光学表面上形成保护膜等各种薄膜来提高镜片的光学性能、耐用性、耐磨性及其他性能。保护膜通常由硬质涂层薄膜和抗反射膜形成。

然而，近年来，具有在硬质涂层薄膜下形成的薄膜的眼镜片以及具有在抗反射膜上形成的防水膜的眼镜片也很流行(参见例如专利文献1)。在硬质涂层薄膜下形成的薄膜用于消除光学表面上的切割痕迹以提高镜片的光学性能(主要是其亮度)。在抗反射膜上形成的防水膜用于提高镜片的防水性。

通过将高折射率材料和低折射率材料彼此交替层叠来形成抗反射膜。作为形成抗反射膜的方法，可使用利用真空气相沉积的抗反射膜形成方法。在该方法中，光学镜片设置在真空室中以便与蒸发源相对，在高真空下加热并蒸发来自蒸发源的气相沉积物质以将抗反射膜层叠并形成在光学镜片的气相沉积表面(光学表面)上。

在塑料眼镜片中，抗反射膜通常形成在位于用户配戴眼镜时的物体侧的光学表面(凸面)以及眼侧的光学表面(凹面)上。主要考虑用户的环境条件来形成凸面上的抗反射膜。形成凹面上的抗反射膜主要是用来抑制用户视野的闪光。

例如，专利文献2中描述的反向气相沉积装置是众所周知的在眼镜片的两个表面上形成气相沉积膜的装置。

专利文献描述的反向气相沉积装置包括保持镜片的圆盘形夹具。多个安装孔以通孔形式形成以容纳镜片。镜片由设置在这些安装孔中的啮合台阶和压圈支撑。形成啮合台阶和压圈来夹紧并支撑镜片的光学表面的外周边缘。另一方面，两个旋转轴设置成在夹具的外周面上突出。这些旋转轴由轴承旋转支撑。

在反向气相沉积装置中，加热并蒸发气相沉积物质使得该物质粘附并沉积在镜片的一个光学表面上，并通过旋转机构将夹具旋转180°。再次加热并蒸发气相沉积物质使得该物质粘附并沉积在镜片的另一个光学表面上以便在该光学表面上形成薄膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP 2008-152085号公报

专利文献2：JP 58-107484号公报

发明内容

本发明要解决的问题

然而，上述专利文献2中所述的反向气相沉积装置存在下列问题。首先，因为镜片的光学表面的外周边缘被啮合台阶和压圈夹紧，所以薄膜不可形成在整个光学表面上。其次，当啮合台阶和压圈抵靠在光学表面上时，光学表面可能会被刮伤。

此外，可能会由于杂质粘附到镜片的光学表面上，发生气相沉积缺陷。该杂质是粘附并沉积在接合台阶或压圈上的气相沉积物质。也就是说，粘附并沉积在夹紧镜片的啮合台阶和压圈上的气相沉积物质可能会由于某种外部因素从其脱落并粘附到镜片的光学表面上。在杂质保持粘附在啮合台阶和压圈上情况下进行气相沉积时，发生气相沉积缺陷。

针对上述的现有问题做出了本发明，其目的是提供一种光学镜片用气相沉积装置，该装置可靠地保持镜片并抑制因气相沉积物质相关因素导致的气相沉积缺陷。

解决问题的方式

为了达到上述目的，根据本发明，提供一种光学镜片用气相沉积装置，包括容纳气相沉积物质以及光学镜片的真空室，设置在所述真空室中的上侧并由驱动装置旋转的旋转体，包括多个形成为比光学镜片略大的镜片孔并可拆卸地安装在所述旋转体上的镜片保持体，用于在镜片保持体的各个镜片孔内按压光学镜片的外周面的保持元件，设置在与限定各个镜片孔的内周面上的与所述保持元件相对的部分中、并且在相反地按压光学镜片下承接由所述保持元件按压的光学镜片的外周面的镜片放置部(lensreceptacle)，以及设置在所述真空室中的下侧，加热并蒸发气相沉积物质的加热元件。

发明的效果

在本发明中，由于保持元件将光学镜片的外周面按压并保持在设置在限定各个镜片孔的内周面中的镜片放置部上，因此可使保持光学镜片所需的组件数量最小化。此外，由于仅按压镜片的外周面，因此光学镜片的光学表面不太可能被刮伤，从而可以在整个光学表面上形成薄膜。此外，粘附并沉积在保持元件上的气相沉积物质不太可能脱落并粘附到光学表面上。

每个镜片孔形成为比光学镜片略大。因此，气相沉积物质蒸发产生的微粒不太可能穿过镜片孔和相应镜片之间的间隙时传递到光学镜片上面的部分。结果，微粒不太可能粘附到与气相沉积表面相反的镜片表面上，从而可抑制气相沉积缺陷的发生。

附图说明

图1为示出了根据本发明的气相沉积装置的示意性配置的截面图；

图2为镜片保持体的正视图；

图3为镜片保持体的部分剖面侧视图；

图4为镜片保持体的主要部分的透视图；

图5为板簧的透视图。

具体实施方式

下面参照附图详细地描述根据本发明的气相沉积装置。

参照图1至5，气相沉积装置1加热并蒸发气相沉积物质2以依次在光学镜片3的光学表面(气相沉积表面)3a和3b上形成薄膜。气相沉积装置1包括真空室4，设置在真空室4下侧的电子枪(加热元件)5以及磁体6。气相沉积装置1还包括容纳气相沉积物质2的箱体7，以及旋转箱体7的电机8。气相沉积装置1还包括与旋转体9一起设置在真空室4的上侧的六个镜片保持体10(图1中仅示出了两个镜片保持体10)，以及设置在真空室4的上表面上的电机(驱动装置)11。

诸如Nb₂O₅、ZrO₂或SiO₂等多种抗反射材料2a、2b、…被用作气相沉积物质2。气相沉积物质2容纳在箱体7的各个容纳凹部12中。

光学镜片3是例如直径70mm的塑料眼镜片，也是其凸面3a和凹面3b都被打磨成所需光学表面的圆形镜片(未切割镜片)。

眼镜片光学毛坯的实例包括甲基丙烯酸甲酯和一种或多种其他单体的共聚物、二甘醇双烯丙烯碳酸酯和一种或多种其他单体的共聚物、聚碳酸酯、氨基甲酸乙酯(urethane)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、不饱和聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯(polyurethane)、聚硫氨酯、由烯-硫醇反应形成的硫化物、以及含硫的乙烯基聚合物。在这些光学毛坯中，优选聚氨酯类光学毛坯以及烯丙基类光学毛坯，但本发明不限于这些特定的光学毛坯。

在气相沉积过程中用真空泵(未示出)将真空室4抽空以形成真空气相沉积室13。

旋转体9包括例如旋转轴16、环形物17以及六个连杆18。环形物17同心设置在旋转轴16下方。连杆18围绕旋转轴16等距且径向倾斜地向下设置。连杆18的下端固定在环形物17上。也就是说，连杆18将旋转轴16和环形物17彼此相连。因此，利用连杆18将旋转轴16和环形物17之间的锥面形空间分成形状近似六分之一锥面形的空间19。旋转轴16通过联轴器21可拆卸地与电机11的输出轴20连接。

镜片保持体10由平板形成，在俯视图中看时具有对应于一个圆的六分之一圆弧的外部形状，类似于并略小于由旋转体9的旋转轴16和环形物17以及连杆18形成的、形状近似六分之一锥面形的空间19。而且，镜片保持体10包括容纳光学镜片3的六个镜片孔24，以及在限定每个镜片孔24的外部边缘上形成的四个凹部25A至25D。镜片孔24沿镜片保持体10的径向方向分三层形成。即，一个镜片孔24形成在镜片保持体10的顶面10a侧的部分，两个镜片孔24形成在镜片保持体10的中间部分，三个镜片孔24形成在镜片保持体10的底面10b侧的部分。而且，镜片孔24由在镜片保持体10的前后表面上开口的通孔形成。镜片孔24形成为其内径比光学镜片3的外径略大。例如，当光学镜片3的外径为70mm时，形成内径大约为71mm至72mm的镜片孔24。

沿镜片孔24的圆周方向以近90°的角度间隔形成四个凹部25A、25B、25C以及25D。凹部25A至25D间的两个相对凹部25A和25B形成为相同的半圆形形状，其大小允许指尖插入其凹部。而且，凹部25A和25B与镜片孔24连通，且在镜片保持体10的前后表面上开口。剩余两个相对的凹部25C和25D中的凹部25C只沿限定镜片孔24的外部边缘形成在镜片保持体10的前表面，并形成保持元件26(将在下文描述)的安装部。凹部25C在下文中也被称为安装部25C。而且，安装部25C形成为沿镜片孔24的圆周方向拉长。剩下的一个凹部25D形成为在镜片保持体10的前后表面上开口。凹部25D具有分别形成镜片放置部27a和27b的两个开口边缘，镜片放置部承接光学镜片3的外周面3c并线性支撑该面。这里“线性支撑”指的是镜片放置部27a和27b以彼此线性接触的方式支撑外周面3c。镜片放置部27a和27b彼此适宜间隔合适距离。例如，镜片放置部27a和27b之间适宜具有大约10mm至20mm的距离。

保持元件26由板簧形成。通过弯曲成预定形状来形成板簧26，如图5所示。板簧26一体地包括固定在固定块29上的固定近端部26A，在厚度方向上可弹性变形的弹性变形部26B以及通过向内弯曲大约90°角在弹性变形部26B的远端形成的按压部26C。按压部26C用于按压光学镜片3的外周面。锯齿状突起28形成在所述按压部26C的远端以增加作用于光学镜片3上的单位面积的压力。在此情况下，通过固定块29将板簧26固定在安装部25C上。将板簧26固定在安装部25C上之后，在自然状态下按压部26C的远端突入镜片孔24并指向凹部25D。

枢轴31和32分别从镜片保持体10的顶面10a和底面10b的中心突出。一个枢轴31可拆卸地插入旋转轴16的外周面形成的U形轴孔33，并可旋转地径向支撑在其中。相反，另一个枢轴32可拆卸地、不可旋转地插入环形物17上形成的轴承34。

此外，凹部35形成在镜片保持体10的左下角。凹部35形成在其中的镜片保持体10具有两侧不对称形状。因此，镜片保持体10具有在图2中用枢轴31和32作为中心顺时针旋转的特性。

注意，有四种外径为例如80mm、75mm、70mm和65mm的未切割光学镜片。因此，制备四种镜片孔24的大小对应于上述外径的镜片保持体10，选择使用镜片孔的大小对应于镜片的大小的镜片保持体。

在如上所述的气相沉积装置1中，在气相沉积过程中，首先将光学镜片3安装在每个镜片保持体10的镜片孔24中。在安装光学镜片3的过程中，板簧26的弹性变形部26B向后弹性变形，使按压部26C从镜片孔24回退进入安装部25C。操作者将光学镜片3的外周面保持在他或她的两个手指之间，将手指插入凹部25A和25B，从而将光学镜片3插入镜片孔24。

释放板簧26的弹性变形部26B。然后，利用弹性变形部26B的弹性恢复，按压部26C突入镜片孔24。因此，按压部26C的锯齿状突起28以点模式按压光学镜片3的外周面3c以将与锯齿状突起28侧相对的侧上的外周面3c按压在镜片放置部27a和27b上。这里“以点模式按压”指的是锯齿状突起28的尖端以彼此点接触的方式按压外周面3c。因此，镜片3的外周面3c上只有三个部分被保持固定在镜片孔24中。

将光学镜片3安装在各个镜片保持体10的镜片孔24中后，将镜片保持体10装入旋转体9的各个空间19。这样使得光学镜片3的气相沉积表面3b朝下。将枢轴31插入旋转轴16中的轴孔33，使得枢轴32与环形物17的轴承34卡合。当六个镜片保持体10都安装在旋转体9上时，形成六角锥，从而覆盖旋转体9的每个空间19。

当镜片保持体10已经安装在旋转体9上时，镜片保持体10与旋转轴16、环形物17以及连杆18之间的间隙以及光学镜片3与镜片孔24之间的间隙被设置成尽可能狭窄。也就是说，如果镜片保持体10与旋转轴16、环形物17以及连杆18之间的间隙以及光学镜片3与镜片孔24之间的间隙较大，则气相沉积物质2蒸发产生的微粒2X可能穿过这些间隙进入镜片保持体10的上方部分。当以这种方式进入镜片保持体10的上方部分的微粒2X粘附在光学镜片3的凸面3a上时，导致气相沉积缺陷。为此，需要将上述间隙设置为尽可能狭窄以便防止气相沉积物质2蒸发产生的微粒2X进入镜片保持体10的上方部分。另外，为了防止气相沉积物质2蒸发产生的微粒2X由于进入镜片保持体10的上方部分而粘附在光学镜片3上，优选用树脂薄膜覆盖光学镜片3的整个上光学表面3a。

完成将镜片保持体10安装在旋转体9上的操作后，将旋转体9插入真空室4以通过联轴器21将旋转轴16安装在电机11的输出轴20上。

将旋转体9安装在输出轴20上后，将真空室4抽空至预定真空度。驱动电机11以便按预定速度旋转旋转体9。而且，箱体7由电机8旋转以便将首先进行气相沉积的气相沉积物质(抗反射材料)2a移至束辐照位置P。此外，打开电子枪5，射出电子束37，磁体6产生的磁场使电子束偏转并将电子束引导至束辐照位置P。在将电子束37引导至束辐照位置P后，加热并蒸发气相沉积物质2a。抗反射材料2a蒸发产生的微粒2X粘附并沉积在光学镜片3的凹面3b上，由此以预定厚度形成最下层的抗反射膜。

当最下层的抗反射膜的气相沉积完成后，驱动电机8使箱体7旋转预定角度，从而将气相沉积物质2b移至束辐照位置P，使第二层形成。通过电子束37加热并蒸发气相沉积物质2b以在最下层的抗反射膜上形成第二层的抗反射膜。以相同的方式，气相沉积为第三层、第四层、…、以及最上层的抗反射膜，从而形成多层抗反射膜。

将多层抗反射膜气相沉积在光学镜片3的凹面3b上的过程完成后，随后将多层抗反射膜气相沉积在光学镜片3的凸面3a上。在凸面3a上的气相沉积中，首先将旋转体9从真空室4移除，并将镜片保持体10反向，使得光学镜片3的凸面3a朝下。接下来，再次将旋转体9插入真空室4以通过联轴器21将其安装在输出轴20上。再次将真空室4抽空至预定真空度，并按上述程序将多层抗反射膜气相沉积在凸面3a上。此时，同样优选用树脂薄膜保护光学镜片3的上凹面3b以防止由于气相沉积物质蒸发产生的微粒进入镜片保持体10的上方部分而粘附在光学镜片3上。注意，将抗反射膜气相沉积在光学镜片3的凸面3a上的过程完成后，将旋转体9从真空室4移除，还将光学镜片3从各个镜片保持体10中的镜片孔24移除，对光学镜片3进行光学性能检查和外观检查。

以此种方式，在根据本发明的气相沉积装置1中，仅光学镜片3的外周面上的三个部分由板簧26和镜片放置部27a和27b保持，不保持光学表面3a和3b。因此，气相沉积装置1可将气相沉积物质气相沉积在整个光学表面3a和3b上，损坏光学表面3a和3b的可能性很小。此外，由于为板簧26的按压部26C设置了锯齿状突起28，因此以大的压力按压光学镜片3而不会滑动。因此，光学镜片3可稳定保持在镜片孔24中，当气相沉积装置1使镜片保持体10反向时，光学镜片不会从镜片孔24掉下来。

而且，在气相沉积装置1中，旋转体9和镜片保持体10之间的间隙，以及光学镜片3和镜片孔24之间的间隙形成为尽可能狭窄。因而可以防止气相沉积物质蒸发产生的微粒进入镜片保持体10的上方部分，并防止粘附在上侧光学表面上。此外，即使粘附并沉积在板簧26和镜片放置部27a和27b上的气相沉积物质脱落，也不太可能像灰尘一样粘附在光学镜片3的光学表面3a和3b上。这是因为保持的是光学镜片3的外周面3c。因此，气相沉积装置1可防止气相沉积缺陷，从而提高生产率。

注意，上述实施方式提供的实例中，将对应于圆的六分之一圆弧形状的六个镜片保持体10安装在旋转体9上。然而，本发明并不特别局限于此，例如可使用具有锥形或平坦圆形的一个镜片保持体。

参考数字和符号的说明

1气相沉积装置，2气相沉积物质，3光学镜片，4真空室，5电子枪，7箱体，9旋转体，10镜片保持体，11电机，26保持元件，27a，27b镜片放置部

Claims (3)

1.一种光学镜片用气相沉积装置，包括：

真空室，容纳气相沉积物质和光学镜片；

旋转体，设置在所述真空室中的上侧并由驱动装置旋转；

镜片保持体，包括多个形成为比光学镜片略大的镜片孔并可拆卸地安装在所述旋转体上；

保持元件，用于在所述镜片保持体的各个镜片孔内按压光学镜片的外周面；

镜片放置部，设置在限定各个镜片孔的内周面上的与所述保持元件相对的部分、并且在相反地按压光学镜片下承接由所述保持元件按压的光学镜片的外周面；以及

加热元件，设置在所述真空室中的下侧，加热并蒸发气相沉积物质。

2.根据权利要求1所述的光学镜片用气相沉积装置，还包括沿各个镜片孔形成在所述镜片保持体的表面上的凹部，

其中，所述保持元件设置在所述凹部中，并由一体地包括固定近端部、弹性变形部和按压光学镜片的外周面的按压部的板簧构成，并且

锯齿状突起形成在所述按压部的远端。

3.根据权利要求1所述的光学镜片用气相沉积装置，其中，

所述镜片保持体包括与所述保持元件相对并且沿各个镜片孔形成的凹部，并且

所述凹部的两个开口边缘分别形成所述镜片放置部，并与所述保持元件配合保持所述光学镜片的外周面上的三个部分。

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