CN110383112A

CN110383112A - 透镜和透镜的制造方法

Info

Publication number: CN110383112A
Application number: CN201880015323.4A
Authority: CN
Inventors: 大谷宗之; 中山隆司; 加本贵则
Original assignee: Nihon Kyosan Co Ltd
Current assignee: Nihon Kyosan Co Ltd
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2019-10-25
Also published as: WO2018159335A1; US20190377104A1; JPWO2018159335A1

Abstract

透镜具备具有凸面的树脂制造的透镜主体、设置在上述凸面上的缓冲层、以及设置在上述缓冲层上的防反射层。上述缓冲层的厚度为0.7μm以上且6.1μm以下，上述防反射层的厚度为0.07μm以上且0.57μm以下。更优选的透镜中，上述缓冲层的厚度为1.0μm以上且5.0μm以下，上述防反射层的厚度为0.10μm以上且0.50μm以下。

Description

透镜和透镜的制造方法

技术领域

本发明涉及透镜和透镜的制造方法。

背景技术

以往，在由玻璃形成的光学透镜中，在表面设置有防反射层。在防反射层的形成中，通过蒸镀法等将无机物涂布在透镜主体上。透镜主体和防反射层这两者由无机物形成，因此在两者间得到高密合性。另外，两者间的线膨胀系数等物性也相近，因此即使产生温度变化或湿度变化，也不容易产生龟裂、剥离等问题。

近年来，为了实现轻量化和低成本化，尝试了利用树脂形成透镜主体。例如，在日本特开2011-191395号公报中公开了由光学树脂材料构成的透镜主体。在该透镜主体的表面形成由防反射膜构成的光学功能膜。

专利文献1：日本特开2011-191395号公报

发明内容

发明所要解决的课题

另外，在树脂制造的透镜主体的表面直接设置防反射层时，由于两者间的线膨胀系数的差异，具有在高温环境下等会在防反射层中产生破裂等问题。因此考虑了在透镜主体与防反射层之间设置作为中间层的缓冲层来防止防反射层的破裂等。

另一方面，在包含防反射层和缓冲层的透镜设置在透镜单元的最外侧的情况下等，对于该透镜要求高耐热性和耐伤性。但是，在包含防反射层和缓冲层的透镜中，不容易在提高耐热性和耐伤性的同时确保规定的透镜性能。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，在包含防反射层和缓冲层的透镜中，在提高耐热性和耐伤性的同时确保规定的透镜性能。

用于解决课题的手段

本发明例示的透镜具备具有凸面的树脂制造的透镜主体、设置在上述凸面上的缓冲层、以及设置在上述缓冲层上的防反射层。上述缓冲层的厚度为0.7μm以上且6.1μm以下，上述防反射层的厚度为0.07μm以上且0.57μm以下。

本发明例示的透镜的制造方法具备下述工序：a)工序，在具有凸面的树脂制造的透镜主体中，在上述凸面上形成厚度为0.7μm以上且6.1μm以下的缓冲层；以及b)工序，在上述缓冲层上形成厚度为0.07μm以上且0.57μm以下的防反射层。

发明效果

根据本发明，在包含防反射层和缓冲层的透镜中，能够在提高耐热性和耐伤性的同时确保规定的透镜性能。

附图说明

图1是示出透镜的构成的截面图。

图2是示出透镜的制造流程的图。

图3是用于说明缓冲层的形成的图。

图4是示出缓冲层和防反射层的厚度以及各种性能的评价结果的图。

图5是示出缓冲层和防反射层的厚度与综合评价结果的关系的图。

具体实施方式

图1是示出本发明例示的一个实施方式的透镜1的构成的截面图。透镜1例如是配置在设置于车载用摄像装置的透镜单元的最外侧、即最靠物体侧的透镜。

透镜1包含透镜主体2、缓冲层3和防反射层4。透镜主体2是树脂制造的。例如，透镜主体2仅由树脂构成。作为形成透镜主体2的树脂，可以利用各种树脂。例如可利用丙烯酸系树脂、非结晶聚烯烃树脂、聚碳酸酯树脂。

透镜1的光轴上的透镜主体2的厚度例如为0.3mm(毫米)以上，优选为1.5mm以上。图1的示例中，透镜主体2的厚度为2.96mm。考虑到树脂制造的透镜的常见用途，透镜主体2的厚度例如为30mm以下。透镜主体2的厚度优选为10mm以下、更优选为5.0mm以下。透镜主体2的直径例如为3.0mm以上、优选为7.0mm以上。此处，透镜主体2的直径是作为透镜发挥功能的部位的直径。在图1的示例中，透镜主体2的直径为11.6mm。考虑到树脂制造的透镜的常见用途，透镜主体2的直径例如为100mm以下。透镜主体2的直径优选为50mm以下、更优选为20mm以下。

透镜主体2包含2个透镜面21、22。一个透镜面21为配置在物体侧的面，是凸面。透镜面21例如为球面。透镜面21的曲率半径例如为8mm以上、优选为10mm以上。在图1的示例中，透镜面21的曲率半径为13.8mm。在作为上述摄像装置中的最外侧透镜使用的情况下，作为凸面的透镜面21的曲率半径例如为10mm以上、优选为12mm以上。另一透镜面22为配置在像侧的面，在图1中为平面。透镜面22也可以为凸面或凹面。

在透镜面21上设置有缓冲层3。优选缓冲层3直接设置在透镜面21上。即，缓冲层3与透镜面21接触。缓冲层3例如是包含无机颗粒的树脂制造的，是透明薄膜。缓冲层3中，无机颗粒分散在树脂层的内部。通过在缓冲层3中使用包含无机物的树脂，能够实现高硬度、高耐擦伤性能的膜。作为该树脂，例如可以使用丙烯酸系树脂、非结晶聚烯烃树脂等。另外，该无机颗粒例如包含无定形二氧化硅、氧化铝等金属氧化物的颗粒。该无机颗粒也可以包含金属氧化物以外的颗粒。缓冲层3的厚度优选为0.7μm(微米)以上且6.1μm以下、更优选为1.0μm以上且5.0μm以下。关于作为缓冲层3的厚度优选上述范围的理由如下文所述。缓冲层3的厚度可以通过例如光学式膜厚仪等进行测定。关于防反射层4的厚度也是同样的。优选缓冲层3具有比透镜主体2更高的硬度。

在缓冲层3上设置有防反射层4。优选防反射层4直接设置在缓冲层3上。即，防反射层4与缓冲层3接触。防反射层4例如是无机氧化物制造的，是透明薄膜。作为该无机氧化物，例如可以利用氧化硅、氧化钛、钛酸镧、氧化钽、氧化铌等金属氧化物等。优选防反射层4中层积有两种以上的金属氧化物的层。防反射层4的厚度优选为0.07μm以上且0.57μm以下、更优选为0.10μm以上且0.50μm以下。防反射层4的厚度小于缓冲层3的厚度。关于作为防反射层4的厚度优选上述范围的理由如下文所述。

通过设置在透镜主体2与防反射层4之间的缓冲层3的存在，透镜1中的防反射层4的密合性提高。另外，缓冲层3的线膨胀系数在透镜主体2的线膨胀系数与防反射层4的线膨胀系数之间。通过缓冲层3可降低由于透镜主体2与防反射层4之间的线膨胀系数之差而在防反射层4产生的应力。其结果，可防止在防反射层4中产生由于温度变化而引起的裂纹。本说明书中，防反射层的“裂纹”是指在防反射层中产生的微细的破裂或微细的剥离等损伤。可以在防反射层4上设置防水层或其他功能性层。另外，可以在另一透镜面22上设置功能性层。

接着，参照图2对透镜1的制造进行说明。透镜1的制造中，首先准备透镜主体2(步骤S11)。透镜主体2例如通过透镜主体形成材料的注射成型而形成。透镜主体形成材料包含作为透镜主体2的材料而例示出的树脂等。该树脂具有热塑性。若准备了透镜主体2，则在透镜主体2的一个透镜面21上形成缓冲层3(步骤S12)。

图3是用于说明缓冲层3的形成的图。缓冲层3的形成中，首先将透镜主体2载置在涂布装置中的旋转保持部51上。旋转保持部51能够通过省略图示的马达以轴为中心进行旋转。本处理例中，在作为凸面的透镜面21朝向上方的状态下，通过旋转保持部51对透镜主体2进行保持。在以下的说明中，将透镜面21称为“物镜面21”。

接着，将缓冲层形成材料从配置在旋转保持部51的上方的喷嘴52以规定量滴加在物镜面21上。缓冲层形成材料呈包含无机颗粒和树脂的液态。缓冲层形成材料包含作为缓冲层3的材料例示的无机颗粒和树脂等。本处理例中，缓冲层形成材料具有紫外线固化性。缓冲层形成材料可以具有热固化性。缓冲层形成材料的一例为将无定形二氧化硅、丙烯酸系树脂、光聚合引发剂和以PGM(丙二醇单甲醚)作为主要成分的溶剂以所期望的比例混合而成的液体。

在涂布装置中，通过旋转保持部51使透镜主体2以规定的转速旋转、即通过旋涂，将缓冲层形成材料的剩余量从物镜面21除去。这样，将缓冲层形成材料涂布在物镜面21上，形成缓冲层形成材料的膜。之后，通过对该膜照射规定光量的紫外线而进行该膜的固化。通过以上的处理在物镜面21上形成缓冲层3。缓冲层形成材料向物镜面21上的涂布可以通过将物镜面21浸渍到存积在容器中的缓冲层形成材料中、即通过浸镀(dipping)来进行。

若形成了缓冲层3，则在缓冲层3上形成防反射层4(步骤S13)。在防反射层4的形成中，例如通过蒸镀法在缓冲层3上进行防反射层形成材料的成膜。优选的蒸镀法为离子辅助法。通过离子辅助法形成密合性和致密性高的膜。防反射层4也可以通过溅射等来形成。防反射层形成材料包含作为防反射层4的材料例示的无机氧化物等。防反射层4的一例为氧化硅的薄膜与氧化钛的薄膜交替层积而成的多层膜。该多层膜例如为5层或7层的薄膜的集合。通过以上的处理制造出透镜1。

图4是示出透镜中的缓冲层3和防反射层4的厚度以及各种性能的评价结果的图。此处，通过在图2的步骤S12中变更缓冲层3的形成条件而将缓冲层3的厚度进行多种变更。要求耐伤性的缓冲层3也被称为硬涂(Hard Coat)层，因此在图4中，将缓冲层3的厚度表示为“HC膜厚”。同样地，通过在步骤S13中变更防反射层4的形成条件而将防反射层4的厚度和层数进行多种变更。图4中，将防反射层4的厚度表示为“AR膜厚”，将防反射层4中的层数表示为“层数”。防反射层4的厚度是作为防反射层4发挥功能的多层膜整体的厚度。缓冲层3的厚度和防反射层4的厚度利用光学式膜厚仪在透镜主体2的中央位置进行测定。另外，将缓冲层3的厚度设为n1、将防反射层4的厚度设为为n2，还示出了缓冲层3的厚度与防反射层4的厚度的比值(n2/n1)。

在均匀性的评价中，使用接触式表面形状测定仪。具体地说，在步骤S12之前测定物镜面21的表面形状，在步骤S13之后测定防反射层4的表面形状。接着，求出将这些表面形状重合时各位置处的高度差。之后求出全部位置的该差的最大值与最小值之差，作为PV值，将该PV值作为均匀性的值。图4中，对PV值为1μm以下的透镜标记“〇”，对PV值大于1μm且为2μm以下的透镜标记“△”，对PV值大于2μm的透镜标记“×”。

在耐伤性的评价中，准备试验片，该试验片是通过对与透镜主体2相同种类的树脂制造的板进行上述步骤S12、S13而在该板上设置有缓冲层3和防反射层4的试验片。之后对该试验片进行铅笔硬度试验。在铅笔硬度试验中，将铅笔芯以规定的负荷按压在试验片上并移动，观察有无伤痕。依次改变铅笔芯的硬度并反复进行上述作业，将未带来伤痕的最硬的铅笔硬度作为耐伤性的评价结果。图4中，对评价结果为5H以上透镜标记“〇”，对评价结果为4H的透镜标记“△”，对评价结果为3H以下的透镜标记“×”。耐伤性也可以理解为耐磨耗性。耐伤性的评价也可以通过其他方法进行。例如可以利用将刷以一定的负荷按压在透镜上并移动规定次数来确认有无伤痕的方法。

在透过率的评价中，测定透镜对于可见光区域、即380～780nm(纳米)的波长带的光的透过率。图4中，对透过率为95％以上的透镜标记“〇”，对透过率小于95％且为90％以上的透镜标记“△”，对透过率小于90％的透镜标记“×”。

在耐热性的评价中，将透镜在105℃的气氛中放置500小时和1000小时后，使用显微镜确认有无防反射层4的裂纹和透镜的变形。图4中，对在1000小时的放置时未产生裂纹和变形的透镜标记“〇”，对在1000小时的放置时产生了裂纹和变形、但在500小时的放置时未产生裂纹和变形的透镜标记“△”。另外，对在500小时的放置时产生了裂纹和变形的透镜标记“×”。

此外，在图4中的“综合评价”中，对耐伤性、均匀性、透过率和耐热性的全部评价结果为“〇”的透镜标记“〇”，对评价结果包含“×”的透镜标记“×”，对余下的透镜标记“△”。

图5是示出缓冲层3和防反射层4的厚度与综合评价结果的关系的图。图5的横轴表示缓冲层3的厚度，纵轴表示防反射层4的厚度。图5中，对于图4中的编号1～25的透镜，将表示综合评价结果的“〇”、“△”、“×”中的任一种记号与其编号一起记载于由缓冲层3的厚度和防反射层4的厚度确定的位置。

图4中，由编号14至16的透镜以及编号1至5的透镜的评价结果可知，随着缓冲层3的厚度增大，耐伤性和耐热性提高。具体地说，若缓冲层3的厚度为0.7μm以上，则可以说得到了一定程度的耐伤性和耐热性(参照图5中的线L11)。另外，若缓冲层3的厚度为0.8μm以上，则能够更可靠地提高耐伤性和耐热性，若缓冲层3的厚度为1.0μm以上，则能够充分提高耐伤性和耐热性(参照图5中的线L12)。在进一步提高耐伤性的情况下，缓冲层3的厚度优选为1.6μm以上。另一方面，在缓冲层3的厚度小于0.7μm的情况下，耐伤性低，在缓冲层3中可能得不到作为硬涂层的功能。另外，在耐热性的评价中产生了防反射层4的裂纹。

图4中，由编号9至13的透镜以及编号23至25的透镜的评价结果可知，随着缓冲层3的厚度增大，PV值增大、即均匀性降低。此处，PV值是还包括透镜形状的变形的影响的值，因此为了在透镜中确保规定的透镜性能，优选PV值小。具体地说，若缓冲层3的厚度为6.1μm以下，则可以说得到了一定程度的透镜性能(参照图5中的线L21)。另外，若缓冲层3的厚度为5.2μm以下，则能够更可靠地减小PV值，若缓冲层3的厚度为5.0μm以下，则能够充分减小PV值(参照图5中的线L22)。在要进一步提高透镜性能的情况下，缓冲层3的厚度优选为4.4μm以下。另一方面，缓冲层3的厚度大于6.1μm的情况下，均匀性低，由于透镜形状的变形等，可能得不到规定的透镜性能。

由编号19、17、21、6和9的透镜的评价结果可知，随着防反射层4的厚度增大，透过率增高。具体地说，若防反射层4的厚度为0.07μm以上，则可以说得到了一定程度的透过率，满足防反射层4的防反射功能(参照图5中的线L31)。另外，若防反射层4的厚度为0.08μm以上，则能够更可靠地提高透过率，若防反射层4的厚度为0.10μm以上，则能够充分提高透过率(参照图5中的线L32)。另一方面，防反射层4的厚度小于0.07μm的情况下，无法满足防反射层4的防反射功能，并且容易产生重影/眩光。

由编号5、8、18、22和20的透镜的评价结果可知，随着防反射层4的厚度增大，均匀性和耐热性降低。具体地说，若防反射层4的厚度为0.57μm以下，则可以说得到了一定程度的均匀性和耐热性(参照图5中的线L41)。若防反射层4的厚度为0.53μm以下，则能够更可靠地提高均匀性和耐热性，若防反射层4的厚度为0.50μm以下，则能够充分提高均匀性和耐热性(参照图5中的线L42)。另一方面，防反射层4的厚度大于0.57μm的情况下，均匀性低，由于透镜形状的变形等，可能得不到规定的透镜性能。另外，在耐热性的评价中，产生了透镜的翘曲等变形。

如以上所说明，透镜1中，缓冲层3的厚度为0.7μm以上且6.1μm以下，防反射层4的厚度为0.07μm以上且0.57μm以下。由此能够在提高耐热性和耐伤性的同时确保规定的透镜性能。在上述数值范围时，缓冲层3的厚度与防反射层4的厚度的比值(n2/n1)为0.01以上且0.81以下。

优选缓冲层3的厚度为1.0μm以上且5.0μm以下，防反射层4的厚度为0.10μm以上且0.50μm以下。由此，能够进一步提高透镜1的各种性能。在上述数值范围时，缓冲层3的厚度与防反射层4的厚度的比值(n2/n1)为0.02以上且0.50以下。

在上述透镜1和透镜1的制造中可进行各种变形。例如，透镜1也可以为透镜单元中的最外侧透镜以外的透镜。另外，透镜1也可以用于车载用摄像装置以外的装置。

关于上述实施方式和各变形例中的构成，只要不相互矛盾，即可以适当地组合。

工业实用性

本发明能够用于各种用途的透镜，特别适合于使用环境为高温、或者可能为高温的透镜。

符号说明

1透镜 2透镜主体 3缓冲层 4防反射层 21、22透镜面 S11～S13步骤

Claims

1.一种透镜，其具备具有凸面的树脂制造的透镜主体、设置在所述凸面上的缓冲层、以及设置在所述缓冲层上的防反射层，所述缓冲层的厚度为0.7μm以上且6.1μm以下，所述防反射层的厚度为0.07μm以上且0.57μm以下。

2.如权利要求1所述的透镜，其中，所述缓冲层的厚度为1.0μm以上且5.0μm以下，所述防反射层的厚度为0.10μm以上且0.50μm以下。

3.如权利要求1或2所述的透镜，其中，所述缓冲层的厚度为1.6μm以上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的透镜，其中，所述缓冲层的厚度为4.4μm以下。

5.如权利要求1至4中任一项所述的透镜，其中，所述缓冲层是包含无机颗粒的树脂制造的，所述防反射层是无机氧化物制造的。

6.一种透镜的制造方法，其具备下述工序：a)工序，在具有凸面的树脂制造的透镜主体中，在所述凸面上形成厚度为0.7μm以上且6.1μm以下的缓冲层；以及b)工序，在所述缓冲层上形成厚度为0.07μm以上且0.57μm以下的防反射层。

7.如权利要求6所述的透镜的制造方法，其中，在所述a)工序中，通过将包含无机颗粒和树脂的液态的缓冲层形成材料涂布在所述凸面上而形成所述缓冲层。

8.如权利要求6或7所述的透镜的制造方法，其中，在所述b)工序中，通过蒸镀法形成所述防反射层。