CN110703366A - 光学镜片及光学镜片的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学镜片及光学镜片的制作方法。光学镜片包括：光学部；非光学部，与光学部连接；亲水微结构层，设置在非光学部的表面上，亲水微结构层的远离非光学部的表面形成待涂墨的涂墨区域。本发明的技术方案提供了一种设置有微结构的光学镜片，利用该光学镜片自身结构的改进，可以减少在涂墨过程中，涂墨不均匀且容易溢墨的情况发生。

Description

光学镜片及光学镜片的制作方法

技术领域

本发明涉及光学镜头领域，具体而言，涉及一种光学镜片及光学镜片的制作方法。

背景技术

在光学镜头领域，光学镜片包括光学部以及非光学部，非光学部的表面需要进行涂墨工艺以减少非光学部产生杂散光和反射光，从而提升光学镜片的成像品质。同时，涂墨工艺可改善光学镜片的外观。

相关技术中，通常采用人工涂墨或机械涂墨的方式进行涂墨。然而，在手机镜头领域中，所用到的光学镜片尺寸较小，通常为毫米数量级，需要涂墨的区域尺寸会更小。如果在如此小的区域内使用人工进行涂墨，涂墨操作难度较大，且存在极大的生产不稳定性，容易造成产品的合格率下滑。由于每片镜片的尺寸和涂墨区域均会不同，机械涂墨又可能导致涂墨不均匀、溢墨等问题出现，另外，在机械涂墨时，涂墨机器会按照设定的检测工序对光学镜片进行定位并寻找涂墨区域，这样会浪费大量的时间，从而影响涂墨的效率。

以上也就是说，相关技术中，不管是人工涂墨还是机械涂墨，均未对光学镜片的自身结构进行改进，急需提供一种对光学镜片的自身结构进行优化的新型光学镜片。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光学镜片及光学镜片的制作方法，该技术方案对光学镜片的自身结构进行改进，涂墨过程中可以减少涂墨不均匀且容易溢墨的情况发生。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光学镜片，光学镜片包括：光学部；非光学部，与光学部连接；亲水微结构层，设置在非光学部的表面上，亲水微结构层的远离非光学部的表面形成待涂墨的涂墨区域。

进一步地，光学镜片还包括设在非光学部的表面的疏水微结构层，疏水微结构层与亲水微结构层间隔设置；或者，疏水微结构层与亲水微结构层相接触，以使疏水微结构层的远离非光学部的表面形成疏水区域。

进一步地，光学镜片包括两个间隔设置的疏水微结构层，亲水微结构层位于两个疏水微结构层之间。

进一步地，两个疏水微结构层中的一个靠近光学部设置，另一个设置在非光学部的边缘处。

进一步地，疏水微结构层为以光学部的中心为中心的环状结构。

进一步地，环状结构的宽度尺寸为0.05mm-1mm。

进一步地，亲水微结构层包括多个并行排列的第一微结构。

进一步地，第一微结构包括弧形凸起或者矩形凸起或者梯形凸起。

进一步地，疏水微结构层包括多个间隔设置的第二微结构。

进一步地，相邻两个第二微结构之间的间隔为100nm-10000nm；或者，第二微结构为凹槽。

根据本发明的另一方面，提供了一种光学镜片的制作方法，光学镜片包括光学部和与光学部连接的非光学部，制作方法包括：步骤S05：通过注塑方式制成光学部和非光学部；步骤S10：在非光学部的表面设置亲水微结构层，亲水微结构层的远离非光学部的表面形成待涂墨的涂墨区域。

进一步地，制作方法还包括步骤S20：在非光学部的表面设置疏水微结构层，以使疏水微结构层的远离非光学部的表面形成疏水区域。

进一步地，疏水微结构层采用车削或者光刻技术制成。

进一步地，在步骤S20中，制作方法还包括在非光学部的表面设置两个疏水微结构层，且亲水微结构层位于两个疏水微结构层之间的步骤S21。

进一步地，在步骤S20中，制作方法还包括将疏水微结构层设置为以光学部的中心为中心的环状结构的步骤S22。

应用本发明的技术方案，在非光学部的表面上设置了亲水微结构层，由于亲水微结构层的亲水性很强，亲水微结构层的表面对墨水的吸附能力较强，同时，利用亲水微结构层能够提高涂墨的均匀性和浸润速度，这样，在对亲水微结构层的表面进行涂墨的过程中，能够减少涂墨不均匀且容易溢墨的问题，便于后续在涂墨区域进行涂墨，从而提高了在非光学部上的涂墨效率，进而保证了光学镜片的成像品质，提高了光学镜片的合格率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的光学镜片的实施例的结构示意图；

图2示出了图1中的光学镜片的疏水微结构层的结构示意图；

图3示出了图1中的光学镜片的亲水微结构层的结构示意图；

图4示出了图1中的光学镜片的疏水微结构层的基材喷涂光刻胶后的结构示意图；

图5示出了图1中的光学镜片的疏水微结构层的基材上的光刻胶曝光后的结构示意图；

图6示出了图1中的光学镜片的疏水微结构层的基材上的光刻胶显影后的结构示意图；

图7示出了图1中的光学镜片的疏水微结构层的基材刻蚀后的结构示意图；以及

图8示出了图1中的光学镜片的疏水微结构层去除多余光刻胶后的结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、光学部；20、非光学部；21、亲水微结构层；211、第一微结构；22、疏水微结构层；221、第二微结构；23、基材；24、光刻胶；25、曝光区域；26、未曝光的区域；27、水分子。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了减少涂墨过程中涂墨不均匀、容易溢墨的问题，从而提高涂墨效率和产品合格率，本发明及本发明的实施例提供了一种光学镜片，该光学镜片的结构进行了改进，与现有的光学镜片的结构不同。

需要说明的是，本发明及本发明的实施例中，亲水微结构层21是相对于疏水微结构层22而言的，也就是说，亲水微结构层21吸附墨水或者水分子等液体的能力大于疏水微结构层22。

如图1所示，本发明的实施例中，光学镜片包括光学部10、非光学部20和亲水微结构层21。其中，非光学部20与光学部10连接；亲水微结构层21设置在非光学部20的表面上，亲水微结构层21的远离非光学部20的表面形成待涂墨的涂墨区域。

根据上述设置，非光学部20的一个表面上设有亲水微结构层21，由于亲水微结构层21的亲水性很强(即亲水微结构层21对水分子27的吸附性很强，亲水微结构层21的表面容易被水润湿)，亲水微结构层21的表面对墨水的吸附能力很强，同时，亲水微结构层21也提高了涂墨的均匀性和浸润速度，这样，当直接在亲水微结构层21的至少部分表面进行涂墨时，能够减少涂墨不均匀且容易溢墨的问题，从而提高了在非光学部20上的涂墨效率，进而保证了光学镜片的成像品质，提高了光学镜片的合格率。

如图1所示，本发明的实施例中，疏水微结构层22与亲水微结构层21相接触，以使疏水微结构层22的远离非光学部20的表面形成疏水区域。

上述设置中，由于疏水微结构层22的防水性很强(即疏水微结构层22对水分子27的吸附性较差，疏水微结构层22的表面很难被水润湿)，疏水微结构层22对墨水的吸附能力差，使得墨水不粘附在疏水微结构层22的表面上，从而防止墨水从涂墨区域溢出至光学部10区域而影响光学镜片的成像品质，进而保证了光学镜片的成像品质，提高了光学镜片的合格率。

当然在附图中未示出的替代实施例中，还可以这样布置，即疏水微结构层22与亲水微结构层21间隔设置。

如图1所示，本发明的实施例中，光学镜片包括两个间隔设置的疏水微结构层22，亲水微结构层21位于两个疏水微结构层22之间。

根据上述设置，亲水微结构层21位于两个疏水微结构层22之间，即亲水微结构层21表面形成的涂墨区域位于两个疏水微结构层22之间。由于疏水微结构层22对墨水的吸附能力较差，使得墨水不粘附在疏水微结构层22的表面上，疏水微结构层22能够阻断墨水从涂墨区域中溢出，从而防止墨水溢至光学部10区域而影响光学镜片的成像品质，进而提高光学镜片的合格率。

具体地，如图1所示，两个疏水微结构层22中的一个靠近光学部10设置，另一个设置在非光学部20的边缘处，亲水微结构层21位于两个疏水微结构层22之间，亲水微结构层21和两个疏水微结构层22均为以光学部10的中心为中心的环状结构。

上述设置中，将疏水微结构层22设置在非光学部20的边缘处，这样，有利于减小光学镜片的大小，避免影响光学部，进而保证光学镜片的成像品质。

优选地，疏水微结构层22形成的环状结构的宽度尺寸设置为0.05mm至1mm。通过分析可知，将环状结构的宽度值设置在上述范围内，涂墨更为均匀，且更不易发生溢墨情况。

当然在附图中未示出的替代实施例中，还可以这样设置，比如，设置一个疏水微结构层22和一个亲水微结构层21，其中，疏水微结构层22与亲水微结构层21相接触，疏水微结构层22的靠近非光学部20的表面形成疏水区域。另外，也可根据实际情况，将亲水微结构层21和设置在非光学部20的边缘处的疏水微结构层22设置成方形或者椭圆形等其他形状的结构。

如图3所示，本发明的实施例中，亲水微结构层21包括多个并行排列的第一微结构211。

上述设置中，多个并行排列的第一微结构211形成了亲水微结构层21，且水分子27与亲水微结构层21的表面之间形成的接触角γ2小于90°，这样，亲水微结构层21表面具有很强的亲水性，即涂墨区域具有很强的亲水性，从而提高涂墨区域对墨水的吸附效率。

此处，需要说明的是，接触角的一条边为固-液交界线，另一条边为气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，该接触角的定义是本领域人员公知的，此处不再赘述。

具体地，如图3所示，第一微结构211为弧形凸起，多个相互连接的第一微结构211绕光学部10的圆周方向并行排列。

上述设置中，多个绕光学部10的圆周方向并行排列的弧形凸起形成了亲水微结构层21，且水分子27与亲水微结构层21的表面之间形成的接触角γ2小于90°，这样，亲水微结构层21表面具有更好的亲水性，即涂墨区域具有更好的亲水性，进一步地提高涂墨区域对墨水的吸附效率。

可选地，在附图未示出的替代实施例中，多个相互连接的第一微结构211也可沿光学部10的的径向方向并行排列。

优选地，水分子27与亲水微结构层21之间的表面上形成的接触角γ2应小于45°。

通过实验可知，当上述接触角γ2小于45°时，亲水微结构层21表面具有更好的亲水性，即涂墨区域具有更好的亲水性，进一步地提高涂墨区域对墨水的吸附效率。

当然在附图中未示出的替代实施例中，根据实际情况，第一微结构211可设置成矩形或梯形等其他形状的凸起，多个第一微结构211可间隔设置。

如图2所示，本发明的实施例中，疏水微结构层22包括多个间隔设置的第二微结构221。

上述设置中，多个间隔设置的第二微结构221形成了疏水微结构层22，且水分子27与疏水微结构层22的表面形成的接触角γ1大于90°，这样，疏水微结构层22表面的排水性强，从而使得疏水微结构层22能够阻断墨水从涂墨区域中溢出，进而防止墨水溢墨至光学部10区域而影响光学镜片的成像品质，进而提高了产品的合格率。

具体地，如图2所示，第二微结构221为矩形凹槽，多个间隔设置的第二微结构221绕光学部10的圆周方向间隔设置。

上述设置中，多个绕光学部10的圆周方向间隔设置的矩形凹槽形成了疏水微结构层22，且水分子27在疏水微结构层22的表面上形成的接触角γ1大于90°，这样，疏水微结构层22表面的排水性更强，从而使得疏水微结构层22能够更好地阻断墨水从涂墨区域中溢出，进而更好地防止墨水溢墨至光学部10区域而影响光学镜片的成像品质，进一步地提高了产品的合格率。

需要说明的是，第二微结构221的宽度尺寸d小于等于相邻两个第二微结构221之间的间隔距离。当然，在附图未示出的替代实施例中，第二微结构221的具体宽度值可根据疏水微结构层22的表面张力值确定，在此不再赘述。

可选地，在附图未示出的替代实施例中，多个间隔设置的第二微结构221沿光学部10的径向方向间隔设置。

优选地，多个间隔设置的第二微结构221形成的表面上的接触角γ1大于120°。

优选地，相邻两个第二微结构221之间的间隔为100nm至10000nm。

通过实验可知，相邻两个第二微结构221之间的间隔为100nm至10000nm时，多个间隔设置的第二微结构221均为微纳米结构，可大幅减少水的浸润，从而使接触角γ1大于120°实现疏水的效果，进一步地，周期性排布(比如，可以使一维或二维的光栅阵列)的多个第二微结构221构成的疏水微结构层22表面的排水性更强，从而使得疏水微结构层22能够更好地阻断墨水从涂墨区域中溢出，进而更好地防止墨水溢墨至光学部10区域而影响光学镜片的成像品质，进一步地提高了产品的合格率。

需要说明的是，第二微结构221的宽度尺寸也可以大于相邻两个第二微结构221之间的距离。但是，第二微结构221的宽度尺寸小于等于相邻两个第二微结构221的间隔距离的两倍。

当然在附图中未示出的替代实施例中，根据实际情况，第二微结构221可设置成弧形或梯形等其他形状的凹槽。

本发明的实施例中，光学镜片包括光学部10和与光学部连接的非光学部20，制作方法包括：

步骤S05：通过注塑方式制成光学部10和非光学部20；

步骤S10：在非光学部20的表面设置亲水微结构层21，亲水微结构层21的远离非光学部20的表面形成待涂墨的涂墨区域。

本发明的实施例中，设置了亲水微结构层21，由于亲水微结构层21的表面对墨水的吸附能力很强，待涂墨的涂墨区域又形成于亲水微结构层21的表面，这样，微结构化的涂墨区域对墨水的吸附能力很强，提高了涂墨的均匀性和浸润速度，便于后续在涂墨区域进行涂墨，从而提高了在非光学部20上涂墨的效率，进而保证了光学镜片的成像品质，提高了光学镜片的合格率。

具体地，在上述步骤S10中，利用激光扫描装置照射需要加工的非光学部20的表面，即可形成亲水微结构层21。所使用的激光可以处于可见光波段，具有10ns-1us的脉宽以及1KHz-200KHz的脉冲频率，并具有300-600W范围内的输出功率。

需要说明的是，在附图未示出的替代实施例中，亲水微结构层21也可以不具有周期性(即多个第一微结构211不呈规律性分布)，其中凸起结构的尺度以及间距均具有随机分布的性质,例如在1nm-500um范围内根据加工时的参数可随机选择，这样的表面可促进水分子27的浸润，从而使接触角γ2小于90度，进而实现亲水的效果。

本发明的实施例中，制作方法还包括步骤S20：在非光学部20的表面设置疏水微结构层22，以使疏水微结构层22的远离非光学部20的表面形成疏水区域。

根据上述步骤，疏水微结构层22对墨水的吸附能力差，使得墨水不粘附在疏水微结构层22的表面上，从而防止墨水从涂墨区域溢出至光学部10区域而影响光学镜片的成像品质，进而保证了光学镜片的成像品质，提高了光学镜片的合格率。

需要说明的是，疏水微结构层22的周期性微纳米结构(即多个第二微结构221呈规律性分布)可大幅度减少对水分子27的浸润性，从而使接触角γ1大于90度，进而实现疏水的效果，其周期优选为100nm-10um，分布方式可以是一维或二维的光栅阵列。

在上述步骤S20中，疏水微结构层22采用车削或者光刻技术制成。

具体地，当相邻两个第二微结构221之间的间距大于1um时，可以通过金刚石车削进行加工。例如通过具有弧状刀刃的金刚石切削刀在镜片上进行切削以形成疏水微结构层22。当相邻两个第二微结构221之间的间距小于等于1um时，车削的精度将难以实现，则使用半导体加工中常用的光刻工艺。

本发明及本发明的实施例中，亲水微结构层21包括基材23和设置在基材表面的多个第一微结构211。可选地，基材23由部分非光学部10形成。

如图4至图8所示，结合本发明的实施例，下面详细阐述光刻工艺步骤S50：

S51：在基材23上旋涂或者喷涂光刻胶24；

S52：按照设计图形在光刻胶24上进行曝光；

S53：利用显影液溶解曝光区域25；

S54：对基材23进行刻蚀；

S55：刻蚀完成，并形成疏水微结构层22；

S56：去除残余的光刻胶24。

需要说明的是，上述步骤S52中，当光刻胶24为正胶时，以未曝光的区域26为掩膜，利用显影液溶解曝光区域25。当光刻胶24为负胶时，以曝光区域25为掩膜，利用显影液溶解未曝光的区域26。本发明的实施例中采用的光刻胶24为正胶。

需要说明的是，上述步骤S54中，采用干法刻蚀工艺对基材23进行刻蚀，干法刻蚀的气体可以是CF4、CHF3、SF6Ar、O2等。

在上述步骤S20中，制作方法还包括在非光学部20的表面设置两个疏水微结构层22，且亲水微结构层21位于两个疏水微结构层22之间的步骤S21。

上述步骤中，设置了疏水微结构层22，由于疏水微结构层22对墨水的吸附能力较差，使得墨水不粘附在疏水微结构层22的表面上，疏水微结构层22能够阻断墨水从涂墨区域中溢出，从而防止墨水溢至光学部10区域而影响光学镜片的成像品质，进而提高光学镜片的合格率。

在上述步骤S20中，制作方法还包括将疏水微结构层22设置为以光学部10的中心为中心的环状结构的步骤S22。上述环状结构的结构简单，便于注塑和加工。

下面详细阐述本发明的实施例中光学镜片的制作方法：

制作方法一：

首先，通过注塑方式制成光学部10和非光学部20；接着，将光学镜片装入用于加工亲水微结构层21的治具中；在光学镜片待加工区域(待涂墨区域)旋涂光刻胶24；利用激光扫描装置照射待加工区域(待涂墨区域)以形成亲水微结构层21；

再者，将光学镜片装入用于加工疏水微结构层22的治具中；按照上述光刻工艺步骤S50以形成疏水微结构层22。

制作方法二：

首先，通过注塑方式制成光学部10和非光学部20；接着，将光学镜片装入用于加工疏水微结构层22的治具中；按照上述光刻工艺步骤S50以形成疏水微结构层22；

再者，将光学镜片装入用于加工亲水微结构层21的治具中；在光学镜片待加工区域(待涂墨区域)旋涂光刻胶24；利用激光扫描装置照射待加工区域(待涂墨区域)以形成亲水微结构层21。

制作方法三：

首先，通过注塑方式制成光学部10和非光学部20；

接着，将光学镜片装入用于加工疏水微结构层22的治具中；在光学镜片待加工区域(非光学部20的表面)旋涂光刻胶24；

再者，按照上述光刻工艺步骤(S52至S56)形成疏水微结构层22；最后利用激光扫描装置照射待加工区域(待涂墨区域)以形成亲水微结构层21。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：非光学部的一个表面上设有亲水微结构层，由于亲水微结构层的亲水性很强(即亲水微结构层对水分子的吸附性很强，亲水微结构层的表面容易被水润湿)，亲水微结构层的表面对墨水的吸附能力很强，同时，亲水微结构层也提高了涂墨的均匀性和浸润速度，这样，当直接在亲水微结构层的至少部分表面进行涂墨时，能够减少涂墨不均匀且容易溢墨的问题，从而提高了在非光学部上的涂墨效率，进而保证了光学镜片的成像品质，提高了光学镜片的合格率。进一步地，非光学部的一个表面上设有与亲水微结构层相接触的疏水微结构层。由于疏水微结构层对墨水的吸附能力较差，使得墨水不粘附在疏水微结构层的表面上，这样，疏水微结构层能够阻断墨水从涂墨区域中溢出，从而防止墨水溢至光学部区域而影响光学镜片的成像品质，进而提高光学镜片的合格率。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学镜片，其特征在于，所述光学镜片包括：

光学部(10)；

非光学部(20)，与所述光学部(10)连接；

亲水微结构层(21)，设置在所述非光学部(20)的表面上，所述亲水微结构层(21)的远离所述非光学部(20)的表面形成待涂墨的涂墨区域。

2.根据权利要求1所述的光学镜片，其特征在于，所述光学镜片还包括设在所述非光学部(20)的表面的疏水微结构层(22)，所述疏水微结构层(22)与所述亲水微结构层(21)间隔设置；或者，所述疏水微结构层(22)与所述亲水微结构层(21)相接触，以使所述疏水微结构层(22)的远离所述非光学部(20)的表面形成疏水区域。

3.根据权利要求2所述的光学镜片，其特征在于，所述光学镜片包括两个间隔设置的所述疏水微结构层(22)，所述亲水微结构层(21)位于两个所述疏水微结构层(22)之间。

4.根据权利要求3所述的光学镜片，其特征在于，两个所述疏水微结构层(22)中的一个靠近所述光学部(10)设置，另一个设置在所述非光学部(20)的边缘处。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的光学镜片，其特征在于，所述疏水微结构层(22)为以所述光学部(10)的中心为中心的环状结构。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的光学镜片，其特征在于，所述亲水微结构层(21)包括多个并行排列的第一微结构(211)。

7.根据权利要求2或3所述的光学镜片，其特征在于，所述疏水微结构层(22)包括多个间隔设置的第二微结构(221)。

8.一种光学镜片的制作方法，其特征在于，所述光学镜片包括光学部(10)和与所述光学部连接的非光学部(20)，所述制作方法包括：

步骤S05：通过注塑方式制成光学部(10)和非光学部(20)；

步骤S10：在所述非光学部(20)的表面设置亲水微结构层(21)，亲水微结构层(21)的远离所述非光学部(20)的表面形成待涂墨的涂墨区域。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括步骤S20：在所述非光学部(20)的表面设置疏水微结构层(22)，以使疏水微结构层(22)的远离所述非光学部(20)的表面形成疏水区域。

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤S20中，所述制作方法还包括在所述非光学部(20)的表面设置两个疏水微结构层(22)，且亲水微结构层(21)位于两个所述疏水微结构层(22)之间的步骤S21。

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