CN110703364A - 一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺 - Google Patents

一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及反射防止膜透镜加工领域，且公开了一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，特别是针对非平面透镜，该工艺采用创新型旋涂涂布工艺，利用Sol‑Gel原理进行制作，通过旋转转速、回转时间、溶剂挥发速度及透镜所在位置对涂布层厚度进行控制，以达到所需光学性能要求，既旋转时间越快，涂布层厚度越薄，回转时间越长，涂布层厚度越薄；溶剂挥发速度越快，涂布层越厚。本发明中，对于波长400nm到波长800nm的宽带波长，可以获得具有高性能、反射防止性能的反射防止膜，在倾斜角度(CRA)入射角度变化时，可视域波纹、波长移位影响较小，在宽带波长范围内获得良好的反射效果，可明显减少重影或耀斑的产生，且该结构反射防止膜膜牢固度优异。

Description

一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺
本发明涉及反射防止膜透镜加工领域，尤其涉及一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺。
背景技术
光学系统中包含的镜头和光学滤光片等光学元件大部分使用光学玻璃或光学塑料等透明基板制作而成，该基板在折射率变大时，光入射面和光出射面(光入出射面)的反射率就会变高，使得到达像面的有效光量减少，同时，从光学元件的光入出射面反射的不必要的反射入射到像面会形成重影和耀斑现象，是使光学系的光学性能下降的原因，因此，在使用基板的光学部件中，在其光入出射面上赋予防止反射的功能。
另外，通过光入出射面反射，到达像面的不必要的重影和耀斑根据对光学元件的光束入射角和光学元件的形状会发生巨大变化，因此，作为添加在基板上的反射防止膜，尽可能在宽的波长区域，并且在各入射角度(CRA)上，能够获得良好的反射防止效果；作为添加在基板的光入出射面上的反射防止膜，以通过镀膜在基板的光入出射面上形成由薄膜的电介质膜复数层堆积起来的多层反射防止膜被知晓；一般来说，反射防止膜有更多层堆积，并且反射防止的效果更大，防止反射的波长带也变宽了。
针对透镜，尤其是非平面透镜，目前市场上采用单一镀膜工艺在基板表面镀上一层反射防止膜，在一些使用蒸镀的多层膜中，在波长400nm～波长730nm的宽带波长范围内降低反射率，要获得良好的反射防止功能，需要大量的膜层数量，膜层的数量变多时，则以严格的倾斜角度(CRA)入射时，可视域波纹、波长移位影响较大，在宽带波长范围内获得良好的反射效果将变得困难。为此我们提出一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺。
发明内容
本发明是为了上述问题，提供一种在宽带波长范围中具有良好的反射防止性能，并且提供具有良好膜强度的反射防止膜，及一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺。
为了实现上述目的，本发明主要设计了一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，包括以下步骤：
S1：将透镜固定在夹具上；
(1)底座由工作电机带动旋转，工作台与底座固定；
(2)透镜放置于吸孔槽上，吸孔槽尺寸根据透镜尺寸进行设置，调整后使得透镜边缘刚好嵌在吸孔槽上；
(3)工作台采用真空吸附原理，使透镜牢牢被吸附在吸孔槽上，吸孔槽的高度控制在5mm-10mm之间；
S2：滴油墨于透镜表面，使得透镜表面完全被油墨覆盖；
S3：通过电机控制旋转转速使透镜表面涂布层厚度保持高速均一性；
S4：对于油墨层高厚度要求可采取高转速分多次进行涂布，以控制涂布层厚度均一性。
所述透镜有三层，上面两侧为反射防止膜，最后一层为透镜基板，所述透镜为不规则弧形且中间位置为下凹型。
所述的透镜折射率为1.53以上、1.70以下，所述的两层低反射层中第一低反射层折射率为1.30～1.50且光学膜厚为60～140nm、第二低反射层折射率为1.15～1.23且光学膜厚为60～140nm。
所述的基材层、多层膜的折射率设定为在He光源的d线下获得，所述的d线波长为587.56nm。
所述的反射防止膜对于入射角度0度时光线的反射率最大值不超过0.2％、最小值不超过0.1％，所述光线的波长为450nm～600nm的范围内。
所述的反射防止膜对于入射角度0度时光线的反射率最大值不超过0.8％，所述光线的波长为380nm～780nm的范围内。
所述的第一低反射层由SiO2、MgF2的单体或者其化合物组成，第二低反射层由包含Si的中空微粒子组成。
一种透镜涂布夹具，包括底座，所述底座为圆柱长杆，且底座的内部是空心的，底座的下端开设有方槽，所述方槽用于底座与外部电机的连接固定，所述的上端平行固定安装有工作台，所述工作台为圆盘形且工作台的内部为空心状，工作台的内部与底座的内部连通，所述工作台的上端垂直向上固定安装有吸气管道，且吸气管道均匀分布有十六组，所述吸气管道内部开设有吸孔槽。
优选的，所述吸孔槽可根据透镜尺寸进行相应设计，平台也可根据需求进行大小调整，所述吸气管道的上端吸附有透镜。
优选的，所述工作台、吸气管道和吸气槽为一体成型的。
优选的，所以吸孔槽的边缘设计成30-60°的斜边，作业时，吸孔槽牢牢将透镜吸附住。
优选的，所述底座、工作台、吸气槽均采用POM板制成。
有益效果
本发明提供了一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，具备以下有益效果：
(1)、该双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，对于波长400nm到波长800nm的宽带波长，可以获得具有高性能、反射防止性能的反射防止膜，在倾斜角度(CRA)入射角度变化时，可视域波纹、波长移位影响较小，在宽带波长范围内获得良好的反射效果，可明显减少重影或耀斑的产生，且该结构反射防止膜膜牢固度优异。
(2)、该双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，同时设计的涂布夹具简易便于操作，通过吸附方式将透镜悬空吸附，避免单面涂布时出现渗墨现象。
(3)、该双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，设计简单，制作成本低，达到超低放射效果，解决了市场上透镜涂布的难题，采用该工艺涂布出来的产品表面油墨层均匀，厚度散差小，膜牢固度优异。
附图说明
图1是本发明的透镜结构示意图；
图2是本发明的光路部件结构示意图；
图3是本发明反射防止膜的反射率特性图一；
图4是本发明反射防止膜的反射率特性图二；
图5是本发明反射防止膜的反射率特性图三；
图6为涂布夹具的结构示意图；
图7为涂布夹具的工作台示意图；
图8为涂布夹具的吸气管道示意图。
图例说明：
1底座、2工作台、3吸气管道、4吸孔槽、5透镜。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，如图1-5所示，包括以下步骤：
S1：将透镜固定在夹具上；
(1)底座由工作电机带动旋转，工作台与底座固定；
(2)透镜放置于吸孔槽上，吸孔槽尺寸根据透镜尺寸进行设置，调整后使得透镜边缘刚好嵌在吸孔槽上；
(3)工作台采用真空吸附原理，使透镜牢牢被吸附在吸孔槽上，吸孔槽的高度控制在5mm-10mm之间；
S2：滴油墨于透镜表面，使得透镜表面完全被油墨覆盖；
S3：通过电机控制旋转转速使透镜表面涂布层厚度保持高速均一性；
S4：对于油墨层高厚度要求可采取高转速分多次进行涂布，以控制涂布层厚度均一性。
所述透镜有三层，上面两侧为反射防止膜，最后一层为透镜基板，所述透镜为不规则弧形且中间位置为下凹型。
该工艺采用创新型旋涂涂布工艺，利用Sol-Gel原理进行制作，通过旋转转速、回转时间、溶剂挥发速度及透镜所在位置对涂布层厚度进行控制，以达到所需光学性能要求，既旋转时间越快，涂布层厚度越薄，在一定回转时间内，回转时间越长，涂布层厚度越薄；溶剂挥发速度越快，涂布层越厚，lens所在位置偏离中心位置越远，既离心力越大(F＝mω2r)，涂布层厚度越薄，针对非平面透镜存在高度差的情况，采用先滴油墨于透镜表面，使得透镜表面完全被油墨覆盖，再进行涂布方式，并对涂布工艺进行控制，使透镜表面涂布层厚度保持高速均一性，涂布时尽量保持高转速，高转速状态下可将透镜表面不同位置油墨及时甩出，提高涂布层厚度均一性，对于油墨层高厚度要求可采取高转速分多次进行涂布，以控制涂布层厚度均一性，因为低转速涂布时，透镜凹槽位置易沉积涂布液，导致油墨挥发速度差异变大，成膜速度不一致，油墨层厚度差异变大。所述的反射防止膜设于透镜表面，由两层低反射层堆积形成，所述的透镜折射率为1.53以上、1.70以下，所述的两层低反射层中第一低反射层折射率为1.30～1.50且光学膜厚为60～140nm、第二低反射层折射率为1.15～1.23且光学膜厚为60～140nm。
所述的基材层、多层膜的折射率设定为在He光源的d线下获得，所述的d线波长为587.56nm。
所述的反射防止膜对于入射角度0度时光线的反射率最大值不超过0.2％、最小值不超过0.1％，所述光线的波长为450nm～600nm的范围内。
所述的反射防止膜对于入射角度0度时光线的反射率最大值不超过0.8％，所述光线的波长为380nm～780nm的范围内。
所述的第一低反射层由SiO2、MgF2的单体或者其化合物组成，第二低反射层由包含Si的中空微粒子组成。
包含所述反射防止膜的光学部件，所述的反射防止膜设于光学部件透镜的单面或双面上。
中空微粒子通过粘合剂结合，由于中空微粒子内部具有空隙(空孔)，根据空隙里面含有的空气(折射率1.0)可以降低折射率；同时，由于中空微粒子内部存在空隙，此空隙可防止中空微粒子吸附水分和杂质，因此，可以获得耐环境性好、折射率变化较少的稳定光学特性。为了在像透镜一样有曲面的基材上能够形成膜厚均一薄膜，首先采用喷涂工艺将涂料均匀的喷洒于基材表面，在使用旋涂工艺将喷涂好的油墨均一的甩出去，使其基板表面涂料膜厚均匀，形成致密的涂覆层。涂工后采用阶梯式升温方式与无尘烘箱中烘烤，一般使用300℃以下的温度。
一种透镜涂布夹具，如图6-8所示，包括底座1，所述底座1为圆柱长杆，且底座1的内部是空心的，底座1的下端开设有方槽，所述方槽用于底座与外部电机的连接固定，所述的上端平行固定安装有工作台2，所述工作台2为圆盘形且工作台2的内部为空心状，工作台2的内部与底座1的内部连通，所述工作台2的上端垂直向上固定安装有吸气管道3，且吸气管道3均匀分布有十六组，所述吸气管道3内部开设有吸孔槽4，吸孔槽4可根据透镜尺寸进行相应设计，平台也可根据需求进行大小调整，所述吸气管道3的上端吸附有透镜5。
所述工作台2、吸气管道3和吸气槽4为一体成型的，由于透镜5的边缘非有效区比较小，所以吸孔槽4的边缘设计成30-60°的斜边，作业时，吸孔槽4牢牢将透镜5吸附住。
底座1、工作台2、吸气槽4均采用POM板制成。
本发明的工作原理：本方案底座1由工作电机带动旋转，工作台2与底座1固定，工作台2与底座1可同步旋转，透镜5放置于吸孔槽4上，吸孔槽4尺寸根据透镜5尺寸进行设置，调整后使得透镜5边缘刚好嵌在吸孔槽4上，工作台2采用真空吸附原理，使透镜5牢牢被吸附在吸孔槽4上，吸孔槽4的高度控制在5mm-10mm之间，涂布时，油墨滴在透镜5表面，外部电机带动底座1旋转时，多余油墨被甩在平台上，透镜5另一面被吸孔槽4保护，避免被油墨污染，造成外观不良。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将透镜固定在夹具上；
(1)底座由工作电机带动旋转，工作台与底座固定；
(2)透镜放置于吸孔槽上，吸孔槽尺寸根据透镜尺寸进行设置，调整后使得透镜边缘刚好嵌在吸孔槽上；
(3)工作台采用真空吸附原理，使透镜牢牢被吸附在吸孔槽上，吸孔槽的高度控制在5mm-10mm之间；
S2：滴油墨于透镜表面，使得透镜表面完全被油墨覆盖；
S3：通过电机控制旋转转速使透镜表面涂布层厚度保持高速均一性；
S4：对于油墨层高厚度要求可采取高转速分多次进行涂布，以控制涂布层厚度均一性。
2.根据权利要求1所述的一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，其特征在于：所述透镜有三层，上面两层为反射防止膜，最下边一层为透镜基板，所述透镜为不规则弧形且中间位置为下凹型。
3.根据权利要求1所述的一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，其特征在于：所述的反射防止膜设于透镜表面，由两层低反射层堆积形成，所述的透镜折射率为1.53以上、1.70以下，所述的两层低反射层中第一低反射层折射率为1.30～1.50且光学膜厚为60～140nm、第二低反射层折射率为1.15～1.23且光学膜厚为60～140nm。
4.根据权利要求1所述的一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，其特征在于：所述的基材层、多层膜的折射率设定为在He光源的d线下获得，所述的d线波长为587.56nm。
5.根据权利要求1所述的一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，其特征在于：所述的反射防止膜对于入射角度0度时光线的反射率最大值不超过0.2％、最小值不超过0.1％，所述光线的波长为600nm。
6.根据权利要求1所述的一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，其特征在于：所述的反射防止膜对于入射角度0度时光线的反射率最大值不超过0.8％，所述光线的波长为780nm。
7.根据权利要求1所述的一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，其特征在于：所述的第一低反射层由SiO2、MgF2的单体或者其化合物组成，第二低反射层由包含Si的中空微粒子组成。
8.根据权利要求1所述的一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺，其特征在于：所述的反射防止膜设于光学部件透镜的单面或双面上。
9.一种透镜涂布夹具，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)为圆柱长杆，且底座(1)的内部是空心的，底座(1)的下端开设有方槽，所述方槽用于底座与外部电机的连接固定，所述的上端平行固定安装有工作台(2)，所述工作台(2)为圆盘形且工作台(2)的内部为空心状，工作台(2)的内部与底座(1)的内部连通，所述工作台(2)的上端垂直向上固定安装有吸气管道(3)，且吸气管道(3)均匀分布有十六组，所述吸气管道(3)内部开设有吸孔槽(4)，吸孔槽(4)可根据透镜尺寸进行相应设计，平台也可根据需求进行大小调整，所述吸气管道(3)的上端吸附有透镜(5)。
所述工作台(2)、吸气管道(3)和吸气槽(4)为一体成型的，由于透镜(5)的边缘非有效区比较小，所以吸孔槽(4)的边缘设计成30-60°的斜边；
所述底座(1)、工作台(2)、吸气槽(4)均采用POM板制成。
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