CN106164712A - 带防反射功能的透镜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透镜的制造方法，其以良好的成品率来制造带防反射功能的透镜。在透镜主体(12)的一侧面(12a)形成电介质多层膜(3)，在透镜主体(12)的另一侧面(12b)形成含铝膜(14a)，通过在温水中浸渍含铝膜(14a)，并将含铝膜(14a)转换为以水合氧化铝为主成分的微细凹凸结构膜，由此制造在两面(12a、12b)具备防反射功能的透镜。

Description

带防反射功能的透镜的制造方法
技术领域
本发明涉及一种带防反射功能的透镜的制造方法，尤其涉及一种在一侧面实施由电介质多层膜构成的无反射层，在另一侧面实施结构化无反射层的透镜的制造方法。
背景技术
以往，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，则出现较多的光斑或重影，并且由于透射率下降，因此在表面实施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宽，也要求获得良好的防反射效果。若要以宽的入射角度范围来获得高的防反射效果，则需要构成空气与层之间或层与层之间的界面的膜的折射率差小。作为实现它们的方法，已知有通过在表面形成可见光波长以下的微细凹凸来赋予防反射功能的结构化无反射层(专利文献1等)。
另一方面，具有凹凸结构的防反射膜，虽然能够对宽频带且低～高角度范围的光线抑制成低反射率，但由于是凹凸的形状因而存在对刮擦相对较弱的问题。
专利文献2中公开有一侧面形成有电介质多层膜，另一侧面形成有基于勃姆石的凹凸结构膜的透镜。专利文献2的实施例2采用了在透镜的一侧面形成电介质膜后，在另一侧面成膜氧化铝，然后在温水中浸渍而形成微细凹凸结构膜的制造方法。
专利文献3中公开有以一侧面为无涂层(未处理)的状态在另一侧面成膜氧化铝，然后进行温水处理而形成微细凹凸结构膜的方法。专利文献3中未记载关于微细凹凸结构膜形成后的处理，但在形成微细凹凸结构膜后，若在一侧面成膜电介质多层膜，则能够获得一侧面形成有由电介质多层膜构成的防反射膜，另一侧面形成有由微细凹凸结构膜构成的防反射膜的透镜。
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2010-269957号公报
专利文献3：日本特开2011-145627号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
如专利文献2，本发明人等通过研究明确了若在一侧面形成电介质多层膜后，在另一侧面形成铝而进行温水处理，则出现因电介质多层膜导致分光特性发生变化的问题。
如专利文献3，若先进行伴随对另一侧面进行温水处理的微细凹凸结构膜的形成，然后在一侧面形成电介质多层膜，则不出现上述问题。然而，由于微细凹凸结构膜容易破损，因此进行电介质多层膜的成膜处理工序时，因器具及人手等触碰微细凹凸结构膜而发生凹凸结构膜的剥离、缺陷等，分光特性局部性地劣化，并且成为次品的危险性高，最终导致成品率下降。
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以良好的成品率来制造一侧面具备电介质多层膜，另一侧面具备由微细凹凸结构膜构成的防反射涂层的带防反射功能的透镜的制造方法。
用于解决技术课题的手段
本发明的带防反射功能的透镜的制造方法为，在透镜主体的一侧面形成电介质多层膜，在透镜主体的另一侧面形成含铝膜，
通过在温水中只浸渍已形成有含铝膜的面，并将含铝膜转换为以水合氧化铝为主成分的微细凹凸结构膜而制造带防反射功能的透镜。
微细凹凸结构膜的凹凸的周期(平均间距)充分小于所使用的光的波长。
可将电介质多层膜的最表面作为由MgF2构成的层。
浸渍于温水的时间可设定为1分钟以上。
发明效果
根据本发明的带防反射功能的透镜的制造方法，在透镜主体的一侧面形成由电介质多层膜构成的防反射膜后，在另一侧面形成由微细凹凸结构膜构成的防反射膜，因此能够实现操作性高，降低微细凹凸结构膜中发生缺陷的风险，成品率良好的制造。
并且，在形成微细凹凸结构膜时，无需在温水中浸渍先前已形成的电介质多层膜，而在温水中只浸渍形成有含铝膜的面，因此电介质多层膜不受温水处理的影响，也能够在温水处理工序中不改变变分光特性而维持良好的防反射膜性能。
附图说明
图1是表示通过本发明的实施方式的制造方法制造的透镜的剖面示意图。
图2是说明本发明的实施方式的制造方法的立体图。
图3是表示图2的剖面的图。
图4是表示实施例的制造方法中以不同的处理时间来进行温水处理而制造的透镜的电介质多层膜的反射率的波长依赖性的图。
图5是表示比较例的制造方法中以不同的处理时间来进行温水处理而制造的透镜的电介质多层膜的反射率的波长依赖性的图。
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是通过本发明的实施方式所涉及的带防反射功能的透镜的制造方法制造的带防反射功能的透镜1的剖面示意图。
如图1所示，带无防反射膜的透镜1由透镜主体2、由设置于其一侧面2a的电介质多层膜3构成的防反射膜、及由设置于另一侧面2b的微细凹凸结构膜4构成的防反射膜构成。
带防反射功能的透镜的制造方法为，准备透镜主体2，在透镜主体2的一侧面2a形成电介质多层膜3，在另一侧面2b形成含铝膜，然后，只将已形成有含铝膜的面2b浸渍于温水(沸水)中，并将含铝膜转换为以水合氧化铝为主成分的微细凹凸结构膜，由此制造两面2a、2b具备防反射膜的带防反射的透镜的方法。
作为含铝膜，可举出铝膜及氧化铝膜等，只要是通过温水处理可转化为被勃姆石化的以水合氧化铝为主成分的微细凹凸结构膜的物质即可。
面2b在温水中的浸渍是以形成于一侧面2a的电介质多层膜3不在水中浸渍的方式保持透镜主体2来进行。在温水中的浸渍时间优选设定为1分钟以上。
图2是用于说明温水处理时的透镜主体保持状态的立体图，图3是用于说明液面与透镜的浸水区域的剖视图。图2及图3中，示出有对多个透镜而不是对单一透镜同时进行温水处理的例子，但对单一透镜进行温水处理也相同。如图2及3所示，将一侧面12a形成有电介质多层膜13，另一侧面12b形成有含铝膜14a的透镜12固定在可同时保持的多个透镜12的透镜支架31上，以使形成有含铝膜14a的面成为液面侧(下面)。如图2所示，透镜支架31通过其四角的吊具30保持水平而呈只有透镜12的单面12b与液面接触的状态。以该状态来在温水中(沸水中)保持恒定时间，由此含铝膜14a转换为以水合氧化铝为主成分的透明的微细凹凸结构膜。
图2所示的吊具30由4根线构成，并且设置在透镜支架31四角的孔中插入线系结固定，且为调整4根线的长度来保持水平的结构。本实施方式中，关于由透镜支架31及吊具30构成的温水处理时的透镜保持件的结构，只要是温水处理时能够以只将透镜的单面浸于水的方式来保持的结构并无特别限制，例如，可以是夹住透镜主体的端部来保持的结构。
氧化铝的水合物是指氧化铝1水合物即勃姆石(标记为Al2O3·H2O或AlOO H。)、氧化铝3水合物(氢氧化铝)即三羟铝石(标记为Al2O3·3H2O或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，可见光、红外光)的波长的数值。具体而言，微细凹凸的周期为数10nm～数100nm级。微细凹凸结构膜4中，间距为隔着凹部的最相邻凸部的顶点彼此的距离，深度为从凸部顶点至相邻的凹部的底部的距离。
微细凹凸结构膜具有离基材越远越疏(相当于凹部的空隙的宽度变大，凸部的宽度变小)的结构，离基材越远折射率越变小。
凹凸的平均的间距例如可用SEM(扫描式电子显微镜)拍摄微细凹凸结构的表面图像，进行图像处理而进行2值化，并通过统计处理来求出。同样地，凹凸结构膜的膜厚可通过拍摄微细凹凸结构膜的剖面图像并进行图像处理来求出。
形成于一侧面2a的电介质多层膜3通常为交替层叠低折射率层与高折射率层的结构。作为低折射率层，能够使用MgF2、SiO2及Al2O3，作为高折射率层，能够使用TiO2、ZrO2、Ta2O5及Nb2O5等。尤其，优选将电介质多层膜3的最表面作为由MgF2构成的层。
根据本发明的制造方法，无需在水中浸渍电介质多层膜3而进行用于形成微细凹凸结构膜的温水处理，因此能够不改变电介质多层膜3的分光特性而维持电介质多层膜3的良好的防反射膜性能。
根据本发明人等的研究，由MgF2构成的层耐水性较低，通过进行温水处理的分光特性发生非常大的变化。尤其温水处理时间为1分钟以上时，其变化显著。因此，当具备将由MgF2构成的层作为最表面的电介质多层膜时，本发明的制造方法发挥显著的效果。
并且，在形成电介质多层膜之后，形成微细凹凸结构膜，因此能够实现操作性高，降低微细凹凸结构膜出现缺陷的风险，成品率良好的制造。
实施例
以下，对本发明的实施例及比较例的带防反射功能的透镜的制造方法进行说明。
(实施例)
以如下顺序进行了实施例的带防反射功能的透镜的制造方法。
首先，通过对透镜毛坯料(BK7)进行研磨或模具制作形成透镜主体2，在透镜主体2的一侧面2a形成由电介质多层膜构成的防反射膜。在此，通过蒸镀法在透镜面2a依次成膜81nm的Al2O3、131nm的ZrO2及98nm的MgF2。
然后，通过溅射法在透镜主体2的另一侧面2b成膜80nm的Al2O3。
接着，在浴槽的液面上方放置固定透镜的支架并固定在液面附近，以便温水中只接触透镜主体2的另一侧面2b，由此只将透镜面2b浸渍于浴槽。在沸水中浸渍恒定时间(实施例1：0.5分钟，实施例2：1分钟，实施例3：2分钟，实施例4：3分钟，实施例5：4分钟，实施例6：5分钟)后吊起透镜，进行冷却后浸渍于IPA(异丙醇)中并进行干燥。通过该处理，各实施例1～6中，在另一侧面2b所形成的Al2O3转换为被勃姆石化的微细凹凸结构膜。
通过以上工序，得到了透镜主体2的两面2a、2b分别形成防反射膜而成的带防反射功能的透镜。
对改变温水处理时间来进行处理的各实施例1～6的透镜，进行了电介质多层膜的防反射功能的测定。作为防反射功能的测定，用反射分光测定装置(Otsuka Electronics制FE3000)测定了分光光谱。
图4是表示其结果的图，且为表示各例中的反射率的波长依赖性的曲线图。得到了与温水处理的时间无关、任一实施例的透镜的电介质多层膜的反射率均表示相同的波长依赖性的结果。由于在温水中不浸渍电介质多层膜，因此认为没有特性的变化。
(比较例)
以如下顺序进行了比较例的带防反射功能的透镜的制造方法。
首先，通过对透镜毛坯料(BK7)进行研磨或模具制作形成透镜主体2，在透镜主体2的一侧面2a形成电介质多层膜构成的防反射膜。在此，通过蒸镀法在透镜面2a依次成膜81nm的Al2O3、131nm的ZrO2及98nm的MgF2。
然后，通过溅射法在透镜主体2的另一侧面2b成膜80nm的Al2O3。接着，如已叙述的专利文献2所公开，以使透镜整体与温水接触的方式在浴槽中浸渍透镜整体。在沸水中浸渍恒定时间(比较例1：0.5分钟，比较例2：1分钟，比较例3：2分钟，比较例4：3分钟，比较例5：4分钟，比较例6：5分钟)后吊起透镜，进行冷却后浸渍于IPA(异丙醇)中并进行干燥。通过该处理，各实施例1～6中，在另一侧面2b所形成的Al2O3转换为被勃姆石化的微细凹凸结构膜。
通过以上的工序，得到了在透镜主体2的两面2a、2b分别形成防反射膜而成的带防反射功能的透镜。
与实施例同样地，对改变温水处理时间来进行处理的各比较例1～6的透镜，进行了电介质多层膜的防反射功能的测定。
图5是表示其结果的图，且为表示各例中的反射率的波长依赖性的曲线图。在温水处理工序前后，透镜的电介质多层膜的反射率的波长依赖性较大变化，在温水处理后，反射率大大上升。尤其1分钟以上时反射率的上升率较大，处理时间越长，得到了处理后的反射率变大的结果。这是表示电介质多层膜也同时进行温水处理，由此电介质多层膜的反射特性发生变化的结果。

Claims (3)

1.一种透镜的制造方法，其在透镜主体的一侧面形成电介质多层膜，
在所述透镜主体的另一侧面形成含铝膜，
通过在温水中浸渍所述含铝膜，从而将该含铝膜转换为以水合氧化铝为主成分的微细凹凸结构膜。
2.根据权利要求1所述的透镜的制造方法，其中，
所述电介质多层膜的最表面为MgF2。
3.根据权利要求1或2所述的透镜的制造方法，其中，
浸渍于所述温水中的时间为1分钟以上。
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