CN106104348B

CN106104348B - 透镜组件

Info

Publication number: CN106104348B
Application number: CN201580013776.XA
Authority: CN
Inventors: 园田慎郎; 园田慎一郎; 吉弘达矢
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2018-10-02
Anticipated expiration: 2035-03-06
Also published as: CN106104348A; US20160377767A1; JP6258087B2; WO2015141170A1; JP2015176016A

Abstract

本发明提供一种透镜组件。将一侧透镜设为在与另一侧透镜相对的透镜面的包含边缘部在内的整个区域的范围内具有由微细凹凸结构膜构成的功能膜的透镜，利用平坦化部件填埋微细凹凸结构膜的形成于边缘部的部分并使其平坦化。在形成有该平坦化部件的边缘部与另一侧透镜接触配置而组装透镜组件。

Description

透镜组件

技术领域

本发明涉及一种使2个透镜在它们的边缘部接触并对置配置而构成的透镜组件。

背景技术

以往，在使用玻璃、塑料等透光性介质的光学元件(透镜)中，若表面反射较多，则常常发生眩光或鬼影，并且透射率下降，因此在表面施加由薄膜的电介质膜构成的防反射膜。该防反射膜中，即使入射于光学元件的光束的入射角度范围较广，也要求得到良好的防反射效果。为了在较广的入射角度范围得到较高的防反射效果，构成空气与层之间或层与层之间的界面的膜的折射率差必须较小。作为这种防反射结构膜，已知有由可见光的波长以下的微细凹凸结构膜构成的功能膜(专利文献1、2等)。

通常，在使用银盐胶片的相机、数码照相机、摄像机、数码摄像机、望远镜、双筒望远镜、投影仪、复印机等光学机器中，组装有组合多个透镜而构成的光学系统。

透镜收纳保持在透镜镜筒内，但为了缩短整个光学系统的长度，或为了提高组装精度，有时使相邻的透镜彼此在透镜外周部直接接触而组装透镜组件，在使透镜彼此在其外周部接触的状态下，配置于透镜镜筒内。将使该透镜彼此直接接触的现象称为边缘接触。

例如，如图7所示，2个透镜41、42收纳在镜筒3内，在彼此的边缘部45接触的状态下利用保持部件(扣环)8进行固定。

在构成透镜组件的一侧透镜41的与另一侧透镜42对置的面41b上形成有由微细凹凸结构膜44构成的功能膜的情况下，在两者接触的边缘部45中，成为另一侧透镜42压接于透镜41的微细凹凸结构膜44的结构。微细凹凸结构膜与由电介质膜构成的防反射膜相比，膜硬度非常小(弱)。因此，将2个透镜进行边缘接触时，若施加有功能膜的面与其他面进行接触，则有时在接触部功能膜破损，导致防反射效果降低。并且，有时破损的功能膜的一部分向透镜面飞散，成为光学性能下降的原因。

作为解决上述课题的方法，专利文献3中提出有如下结构的透镜组件，如图8所示，所述透镜组件包括：透镜51，在一侧面具备由微细凹凸结构膜54构成的功能膜；透镜52，与该透镜51的形成有功能膜的面51b对置，并具有比该形成有功能膜的面51b的直径φ1b大的直径φ2，形成有功能膜的面51b的边缘部与具有比形成有功能膜的面的直径更大的直径的透镜52的光学面52a进行边缘接触。

如图8所示，如果在一侧透镜51的未形成有微细凹凸结构膜的边缘进行边缘接触，与如图7所示和具有比形成有微细凹凸结构膜44的透镜面的直径φ1b小的直径φ2的透镜42进行边缘接触的情况相比，认为微细凹凸结构膜的破损(剥落或缺损)等问题得到抑制。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-275372号公报

专利文献2：日本特开2010-66704号公报

专利文献3：日本特开2009-128844号公报

专利文献4：日本特开2013-24922号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

虽然未在图7、8中示出，但是通常为了防止鬼影，在透镜的非光线有效区域赋予遮光膜(专利文献4等)。另一方面，防反射膜只要至少形成在光线有效区域即可。但是，若在该光线有效区域与形成有遮光膜的非光线有效区域的边界具有间隙，则无法完全抑制鬼影，因此需要抑制间隙的产生。而且，为了在光线有效区域与非光线有效区域的边界不产生间隙，优选使防反射膜在非光线有效区域中部分重叠而形成。

若欲使防反射膜在非光线有效区域中部分重叠而形成，则图8中的透镜51的与透镜52接触的边缘部中也形成有微细凹凸结构膜。此时，依然产生接触部中的微细凹凸结构膜破损的问题。

并且，在与透镜的偏心有关的敏感度较高的光学系统中，有时在透镜镜筒内进行偏心调整之后固定，有时如图9A所示，将边缘接触的2个透镜51、52在与光轴9正交的面内如箭头进行旋转调整，并进行调心，或者如图9B所示，将2个透镜51、52在与光轴9正交的面内如箭头进行位移调整，并进行调心。在进行这种调心时，微细凹凸结构膜的破损变得明显，因此在构成透镜组件时，不使功能膜破损是较大的课题。

本申请发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种使具备由微细凹凸结构膜构成的功能膜的透镜与其他透镜边缘接触而构成，并且能够不破损功能膜且以高组装精度轻松地进行组装的透镜组件。

用于解决技术课题的手段

本发明的透镜组件是2片透镜配置构成为光线有效部彼此对置，且一侧透镜在该一侧透镜的曲面与外周部的边界、即边缘部而与另一侧透镜接触的透镜组件，该透镜组件的特征在于，

一侧透镜在与另一侧透镜相对的透镜面的包含边缘部在内的整个区域的范围内具有由微细凹凸结构膜构成的功能膜，微细凹凸结构膜的、在一侧透镜的非光线有效部内的部分被平坦化部件填埋而被平坦化，所述一侧透镜的非光线有效部位于包含边缘部且形成边缘部的所述曲面以及所述外周部的范围。

其中，微细凹凸结构膜的微细凹凸的周期(平均间距)设为充分小于所使用的光的波长。

优选至少在一侧透镜的非光线有效部具备遮光膜。更优选2片透镜分别在非光线有效部具备遮光膜。

优选平坦化部件与遮光膜的材料相同。

也可以是如下结构：在边缘部中，在微细凹凸结构膜与透镜面之间设有遮光膜。

优选微细凹凸结构膜由以铝或氧化铝的水合物为主成分的组合物构成。

发明效果

本发明的透镜组件由2片透镜在其边缘部接触而构成，在设于一侧透镜的表面的由微细凹凸结构膜构成的功能膜中，与另一侧透镜接触的边缘部被平坦化部件填埋而被平坦化，因此即使在边缘部与另一侧透镜接触也能够抑制微细凹凸结构膜产生缺损或剥落等，即，能够不破损功能膜且以高组装精度轻松地进行组装。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的透镜组件的结构的剖面示意图。

图2是表示一侧透镜的边缘部的放大图。

图3是表示边缘部的变形结构例的放大图。

图4是表示实施例1的制造工序流程的图。

图5是表示实施例2的制造工序流程的图。

图6是表示比较例的制造工序流程的图。

图7是表示以往透镜组件的结构的剖面示意图。

图8是表示以往透镜组件的结构的剖面示意图。

图9A是用于说明相对于光轴旋转而进行偏心调整的方法的图。

图9B是用于说明在与光轴正交的面内位移而进行偏心调整的方法的图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的实施方式所涉及的透镜组件10的结构的剖面示意图。如图1所示，透镜组件10由2片透镜1、2构成，在一侧透镜1的与另一侧透镜2对置的透镜面1b形成有由微细凹凸结构膜4构成的功能膜。2片透镜1、2配置构成为光线有效部彼此对置，且在作为非光线有效部的一部分的边缘部15彼此接触。并且，在透镜1、2的各自的非光线有效部形成有遮光膜6、7。

透镜的光线有效部及非光线有效部实际上通过所使用的光学系统而确定，但至少保持在镜筒的侧面及进行边缘接触的边缘部15为非光线有效部的一部分。

一对透镜中一侧透镜1与另一侧透镜2被插入镜筒3内，在边缘部15彼此接触的状态下调心后，被扣压部件8扣住而固定，从而构成透镜组件10。

图2是放大表示图1所示的透镜1与透镜2接触的边缘部15中的透镜1的图。

在透镜1中，微细凹凸结构膜4还形成在边缘部。并且，在边缘部中微细凹凸结构膜4上配置有平坦化部件5，微细凹凸结构膜的凹部被填埋，从而表面被平坦化。在本实施方式中，成为遮光膜6兼作平坦化部件5的结构。

微细凹凸结构膜4还形成在边缘部，因此能够在光线有效部与非光线有效部之间无间隙地发挥防反射功能。

微细凹凸结构膜4是以铝或氧化铝的水合物为主成分的透明的微细凹凸膜，且具备防反射功能。

氧化铝的水合物是指作为氧化铝一水合物的勃姆石(标记为Al₂O₃·H₂O或者AlOOH。)、作为氧化铝三水合物(氢氧化铝)的拜耳体(标记为Al₂O₃·3H₂O或者Al(OH)₃。)等。

该微细凹凸结构膜4的凹凸的周期(平均间距)设为充分小于所使用的光(例如红外光、可见光)的波长。具体而言，微细凹凸的周期为数10nm～数100nm级别。在微细凹凸结构膜4中，间距为隔着凹部的最邻近凸部的顶点彼此的距离，深度为从凸部顶点到相邻的凹部底部为止的距离。

微细凹凸结构膜具有越远离基材变得越稀疏(相当于凹部的空隙的宽度变大，凸部的宽度变小)的结构，越远离基材，折射率越小。

关于凹凸的平均间距，例如能够利用SEM(扫描型电子显微镜)拍摄微细凹凸结构的表面图像，进行图像处理并进行2值化，通过统计处理来求出。同样地，关于微细凹凸结构膜的膜厚，能够通过拍摄微细凹凸结构膜的剖面图像，并处理图像来求出。

关于微细凹凸结构膜4，能够通过蒸镀法或者溅射法等气相沉积法在透镜面形成含铝膜，并通过温热处理来形成。作为含铝膜，可举出铝膜、氧化铝膜等。例如，将Al通过溅射法进行成膜之后作为温水处理在沸水中浸渍5分钟，从而能够在表面形成以氧化铝的水合物为主成分的微细凹凸结构膜。

在与另一侧透镜2接触的边缘部中，微细凹凸结构膜4的凹部被作为平坦化膜的平坦化部件5(在此为遮光膜6)填埋，由于微细凹凸结构膜4不直接与另一侧透镜2接触，因此不产生微细凹凸结构膜4的破损。在平坦化膜5的部分与另一侧透镜2接触的状态下进行调心，因此即使发生摩擦也不会产生微细凹凸结构膜的缺损、剥落，能够组装高精度的透镜组件。

另外，在一侧透镜1的未形成有微细凹凸结构膜4的面1a、另一侧透镜2的两面2a、2b上赋予由电介质多层膜构成的防反射涂层(AR涂层)。在设置于各透镜面1a、2a、2b的防反射涂层可以不是电介质多层膜，而是微细凹凸结构膜。此时，在另一侧透镜2的与一侧透镜1接触的边缘部中，依然优选微细凹凸结构膜的凹部被平坦化膜填埋。

图3是表示一侧透镜1的边缘部15的设计变更例的放大图。

构成为首先在透镜的非光线有效部形成遮光膜，然后，在光线有效部及非光线有效部的一部分形成微细凹凸结构膜4，最后，在边缘部中通过平坦化部件5填埋微细凹凸结构膜4的凹部并使表面平坦化。由此，在边缘部中，为从透镜的表面1b侧依次层叠遮光膜6、微细凹凸结构膜4、平坦化部件5的结构。

此时，平坦化部件5只要是能够填埋微细凹凸结构膜的凹部并使表面平坦化的材料则并无特别限制，可由遮光性材料构成，也可以不由遮光性材料构成。例如能够由透明的丙烯树脂构成。但是，作为平坦化部件5，从防止鬼影的观点考虑，优选使用遮光性材料，并作为遮光膜的一部分而发挥功能。作为遮光性材料，能够适当使用公知的遮光性涂料。

并且，在形成遮光膜后形成微细凹凸结构膜的工序中，认为有可能在形成微细凹凸结构膜时遮光膜剥落等在之前所形成的遮光膜中产生不良情况，因此更优选在形成微细凹凸结构膜后填埋平坦化部件。此时，平坦化部件与遮光膜可以同时通过兼作两者的材料而设置，也可以在进行利用平坦化部件的微细凹凸的平坦化处理之后，在包含该平坦化部件表面的非光线有效区域形成遮光膜。

实施例

以下，对本发明的实施例及比较例的透镜组件的制造方法及结构进行说明。

(实施例1)

图4是表示本实施例1的透镜组件的一侧透镜1的制造工序的流程图。

首先，由透镜玻璃材料(NPH3)通过研磨或模型化来形成单件透镜(S1)，进行了定心(S2)。在与另一侧透镜2对置的面(接触面)1b的相反侧的面1a形成了由电介质多层膜构成的防反射涂层(S3)。其后在透镜的非光线有效部以5μm厚度涂布CANON CHEMICALS INC.制涂料(GT1000)来形成了遮光膜(S4)。

其后，利用溅射法在与另一侧透镜2对置的面(接触面)1b上将SiON(1)、SiON(2)、Al₂O₃连续进行了成膜(S5)。SiON(1)设为540nm波长下的折射率n＝1.845，SiON(2)设为540nm波长下的折射率n＝1.684。将SiON(1)以63nm厚度、将SiON(2)以110nm厚度、将Al₂O₃以80nm的厚度进行了成膜。之后通过在蒸馏沸水中浸渍3分钟的温水处理来形成了微细凹凸结构膜(S6)。微细凹凸结构膜是Al₂O₃膜通过温水处理进行勃姆石化而形成的。

形成微细凹凸结构膜后，通过仅在与另一侧透镜的接触部分(边缘部分)涂布1μm的遮光材料(CANON CHEMICALS INC.制涂料GT1000)来使凹凸结构平坦化(S7)。此时平坦化膜的膜厚设定成厚于凹凸结构的高度。

通过以上工序完成了单件透镜1。实施例1中的一侧透镜1的边缘部如图3所示，构成为在透镜面形成遮光膜6，在其上形成微细凹凸结构膜4，进一步通过平坦化部件5表面被平坦化。但是，本例中，微细凹凸结构膜4与透镜面1b之间还具备由SiON层构成的平坦层。另外，形成于该平坦层上的凹凸结构的高度为150nm。

另一侧透镜2由透镜玻璃材料(LAH55V)通过研磨或模型化来形成。在两面2a、2b对由电介质多层膜构成的防反射涂层进行成膜之后在非光线有效部以5μm厚度涂布CANONCHEMICALS INC.制涂料(GT7-II)，由此完成了单件透镜2。

调整单件透镜1及2后装入镜筒3，完成了透镜组件10。通过将该透镜组件装入光学系统来完成了相机透镜。此时确认到由凹凸结构的破坏产生的粉尘不存在于光路中。具体而言，用肉眼观测使白色平行光从透镜的像面方向入射而透射透镜的光的散射光，确认到在透镜表面不发生由异物引起的散射。

(实施例2)

图5是表示本实施例2的透镜组件的一侧透镜1的制造工序的流程图。

首先，由透镜玻璃材料(NPH3)通过研磨或模型化来形成单件透镜(S1)，进行了定心(S2)。在与另一侧透镜2对置的面(接触面)1b的相反侧的面1a形成了由电介质多层膜构成的防反射涂层(S3)。

其后，利用溅射法在与另一侧透镜对置的面(接触面)1b上将SiON(1)、SiON(2)、Al₂O₃连续进行了成膜(S5)。SiON(1)设为540nm波长下的折射率n＝1.845，SiON(2)设为540nm波长下的折射率n＝1.684。将SiON(1)以63nm厚度、将SiON(2)以110nm厚度、将Al₂O₃以80nm的厚度进行了成膜。之后通过在蒸馏沸水中浸渍3分钟的温水处理来形成了微细凹凸结构膜(S6)。微细凹凸结构膜是Al₂O₃膜通过温水处理进行勃姆石化而形成的。

形成微细凹凸结构膜后，在透镜的非光线有效部以5μm厚度涂布了CANONCHEMICALS INC.制涂料(GT1000)。此时，也在与另一侧透镜的接触部分(边缘部分)涂布遮光材料，通过该遮光材料填埋凹凸结构的凹部而完成凹凸结构的平坦化(S8)。

通过以上工序完成了一侧透镜1。实施例2中的一侧透镜1的边缘部如图2所示，构成为凹部通过在形成于透镜面上的微细凹凸结构膜4上形成的遮光膜6被填埋并被平坦化。本例中遮光膜6兼作平坦化部件5。但是，本例中，在微细凹凸结构膜4与透镜面1b之间还具备由2种SiON层构成的平坦层。另外，形成于该平坦层上的凹凸结构的高度为150nm。

另一侧透镜2由透镜玻璃材料(LAH55V)通过研磨或模型化来形成。在两面2a、2b对由电介质多层膜构成的防反射涂层进行成膜之后在非光线有效部以5μm厚度涂布CANONCHEMICALS INC.制涂料(GT7-II)，由此完成了单件透镜。

调整单件透镜1及2后装入镜筒3，完成了透镜组件10。通过将该透镜组件装入光学系统来完成了相机透镜。此时确认到由凹凸结构的破坏产生的粉尘不存在于光路中。

(比较例)

图6是表示本比较例的透镜组件的一侧透镜的制造工序的流程图。

首先，由透镜玻璃材料(NPH3)通过研磨或模型化来形成单件透镜(S1)，进行了定心(S2)。在与另一侧透镜2对置的面(接触面)的相反侧的面形成了由电介质多层膜构成的防反射涂层(S3)。其后在透镜的非光线有效部以5μm的厚度涂布CANON CHEMICALS INC.制涂料(GT1000)来形成了遮光膜(S4)。

其后，利用溅射法在与另一侧透镜对置的面(接触面)上将SiON(1)、SiON(2)、Al₂O₃连续进行了成膜(S5)。SiON(1)设为540nm波长下的折射率n＝1.845，SiON(2)设为540nm波长下的折射率n＝1.684。将SiON(1)以63nm厚度、将SiON(2)以110nm厚度、将Al₂O₃以80nm的厚度进行了成膜。之后通过在蒸馏沸水中浸渍3分钟的温水处理来形成了微细凹凸结构膜(S6)。微细凹凸结构膜是Al₂O₃膜通过温水处理进行勃姆石化而形成的。所形成的凹凸结构的高度为150nm。

通过以上工序完成了一侧单件透镜。比较例中的一侧透镜为在实施例1的透镜1中不具备平坦化部件5的结构。因此，在边缘部中也露出微细凹凸结构膜。

另一侧透镜由透镜玻璃材料(LAH55V)通过研磨或模型化来形成。在两面对由电介质多层膜构成的防反射涂层进行成膜之后在非光线有效部以5μm的厚度涂布CANONCHEMICALS INC.制涂料(GT7-II)，由此完成了另一侧单件透镜。

调整如上所述形成的2个透镜后装入镜筒3，完成了透镜组件。通过将该透镜组件装入光学系统来完成了相机透镜。此时确认到由凹凸结构的破坏产生的粉尘存在于光路中。

Claims

1.一种透镜组件，其中2片透镜配置构成为光线有效部彼此对置，且一侧透镜在该一侧透镜的曲面与外周部的边界、即边缘部而与另一侧透镜接触，所述透镜组件的特征在于，

所述一侧透镜在与所述另一侧透镜相对的透镜面的包含所述边缘部在内的整个区域的范围内具有由微细凹凸结构膜构成的功能膜，所述微细凹凸结构膜的、在所述一侧透镜的非光线有效部内的部分被平坦化部件填埋而被平坦化，所述一侧透镜的非光线有效部位于包含所述边缘部且形成所述边缘部的所述曲面以及所述外周部的范围。

2.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，

至少在所述一侧透镜的所述非光线有效部具备遮光膜。

3.根据权利要求2所述的透镜组件，其中，

所述平坦化部件与所述遮光膜的材料相同。

4.根据权利要求2所述的透镜组件，其中，

在所述边缘部中，在所述微细凹凸结构膜与所述透镜面之间设有所述遮光膜。

5.根据权利要求3所述的透镜组件，其中，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的透镜组件，其中，

所述微细凹凸结构膜由以铝或氧化铝的水合物为主成分的组合物构成。