CN110753860A - 透镜和透镜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式的透镜具有：透镜主体，其含有第1高分子材料；第1膜，其配置于透镜主体的表面上，含有第2高分子材料与无机材料的混合物；以及第2膜，其是配置于第1膜的表面上的无机膜。透镜主体具有：凹面，其设置于沿透镜主体的光轴观察到的一个面；以及平坦面，其设置于一个面，并与凹面连续。凹面的至少一部分被第1膜覆盖。平坦面从第1膜露出，具有研磨痕。

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

通常，为了提高透镜功能，对透镜的表面实施各种加工。

例如，在具有多个透镜的透镜单元中，有时会产生重影或光斑这样的不良情况。公知这些不良情况源于因透镜单元的内表面反射而引起的杂散光。

为了抑制这样的杂散光，作为构成透镜单元的透镜，公知有在透镜的透光面上形成有防反射膜的结构。作为防反射膜，公知有交替地层叠多个折射率不同的2种无机电介质层而成的电介质多层膜。

另外，公知有对透镜的透光面以外的面实施涂黑或进行磨砂加工的结构(例如，参照专利文献1)。

此外，为了抑制透镜表面损伤，公知有在透镜的透光面上形成有硬涂膜(无机膜)的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-076911号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，作为透镜的材料，公知有具有透光性的高分子材料。能够通过使用了模具的成型加工而将高分子材料大量地成型出透镜。另外，能够通过将预先在模具上形成的细微的凹凸转印于透镜而进行抑制内表面反射的面加工。

但是，含有高分子材料的透镜的热膨胀系数与上述的电介质多层膜、硬涂膜等无机膜的热膨胀系数大不相同。因此，即使在含有高分子材料的透镜的透光面上形成无机膜，也会由于热膨胀系数的不同而导致无机膜无法追随透镜的膨胀收缩，无机膜容易破损、剥落。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供含有高分子材料并且在表面上形成有无机膜的透镜。另外，目的在于，提供含有高分子材料并且在表面上形成有无机膜的透镜的制造方法。

用于解决课题的手段

作为解决上述课题的结构，考虑了在含有高分子材料的透镜的透光面上形成用于缓冲透镜与无机膜之间的热膨胀系数差的缓冲层的结构。这样的缓冲层例如是通过旋涂混合了无机材料和高分子材料(黏结剂)的液状混合物(混合物)而取得的。

认为在具有这样的缓冲层的透镜中，能够通过缓冲层的功能来抑制无机膜剥落。另外，通过采用使缓冲层的折射率近似于透镜、具有透光性的结构，能够成为缓冲层不妨碍透镜整体的透光性的结构。

但是，当在形成缓冲层的面的周围形成有用于抑制反射的微小的凹凸的透镜的情况下，由于无机材料与高分子材料的混合物是通过旋涂而被涂开的，从而凹凸有可能埋没于缓冲层中。当采用通过使混合物的折射率近似于透镜以不妨碍透镜的透光性的结构时，光会透过被混合物埋没的凹凸的表面，无法取得抑制杂散光的效果。

本发明人对能够在含有高分子材料并且形成有无机膜的透镜中抑制无机膜损伤、而且抑制杂散光的结构进行了深入研究，完成了发明。

即，根据本发明的第1方式，提供了一种透镜，其具有：透镜主体，其含有第1高分子材料；第1膜，其配置于所述透镜主体的表面上，含有第2高分子材料与无机材料的混合物；以及第2膜，其是配置于所述第1膜的表面上的无机膜，所述透镜主体具有：凹面，其设置于沿所述透镜主体的光轴观察到的一个面；以及平坦面，其设置于所述一个面，并与所述凹面连续，所述凹面的至少一部分被所述第1膜覆盖，所述平坦面从所述第1膜露出，具有研磨痕。

根据本发明的第2方式，提供了一种透镜的制造方法，具有以下工序：在含有第1高分子材料的透镜主体的凹面和平坦面上涂敷第2高分子材料的前体与无机材料的混合物并进行成膜，从而形成第1膜，其中，所述凹面设置于沿所述透镜主体的光轴观察到的一个面，所述平坦面设置于所述一个面并与所述凹面连续；在所述第1膜的表面上形成作为无机膜的第2膜；以及通过研磨而去除与所述平坦面重叠的所述第1膜和与所述平坦面重叠的所述第2膜。

根据本发明的第3方式，提供了一种透镜的制造方法，具有以下工序：在含有第1高分子材料的透镜主体的凹面和平坦面上涂敷第2高分子材料的前体与无机材料的混合物并进行成膜，从而形成第1膜，其中，所述凹面设置于沿所述透镜主体的光轴观察到的一个面，所述平坦面设置于所述一个面并与所述凹面连续；通过研磨而去除与所述平坦面重叠的所述第1膜；以及在所述第1膜的表面上形成作为无机膜的第2膜。

发明效果

根据本发明，能够提供含有高分子材料并且在表面上形成有无机膜的透镜。另外，能够提供含有高分子材料并且在表面上形成有无机膜的透镜的制造方法。

附图说明

图1是示出实施方式的透镜的示意图。

图2A是示出本发明的第2实施方式的透镜的制造方法的工序图。

图2B是示出本发明的第2实施方式的透镜的制造方法的工序图。

图2C是示出本发明的第2实施方式的透镜的制造方法的工序图。

图3是本发明的第3实施方式的透镜2的说明图。

图4A是示出本发明的第4实施方式的透镜的制造方法的工序图。

图4B是示出本发明的第4实施方式的透镜的制造方法的工序图。

图4C是示出本发明的第4实施方式的透镜的制造方法的工序图。

具体实施方式

[第1实施方式]

[透镜]

以下，参照图1对本发明的第1实施方式的透镜进行说明。另外，在以下的所有附图中，为了易于观察附图，适当地使各结构要素的尺寸、比率等不同。

图1是示出本实施方式的透镜的示意图。如图所示，本实施方式的透镜1具有透镜主体10、第1膜20以及第2膜30。

(透镜主体)

透镜主体10是含有高分子材料的成型体。以下，将构成透镜主体10的高分子材料称为“第1高分子材料”。

第1高分子材料能够使用热塑性树脂和固化性树脂中的任意材料。固化性树脂可以是热固化性的，也可以是光固化性的。

作为第1高分子材料，例如能够使用以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为代表的丙烯酸系树脂、聚碳酸酯(PC)、环状烯烃聚合物(COP)等热塑性树脂、环硫化物系树脂、硫代氨基甲酸乙酯系树脂等固化性树脂。

其中，从加工容易、具有高透光率、是着色少的材料来考虑，作为第1高分子材料，优选丙烯酸系树脂。使用丙烯酸系树脂作为第1高分子材料的透镜主体10为透光率高的高品质的透镜主体。

另外，在不损害透镜主体10的透光性的范围内，第1高分子材料也可以与稳定剂、防氧化剂、填料、折射率调节剂等各种添加剂并用。

透镜主体10具有沿着透镜主体10的光轴L观察到的一个面S1、与一个面S1对置的另一个面S2以及沿着透镜主体10的周向延伸并且与一个面S1和另一个面S2交叉地相交的周面S3。

一个面S1包含沿着光轴L观察时与光轴L重叠的凹面Sa以及配置于凹面Sa的周围并与凹面Sa连续的平坦面Sb。沿着透镜主体10的光轴L观察一个面S1时，凹面Sa形成为以光轴L的位置为中心的大致圆形。

另外，在透镜主体10中，另一个面S2为凸面。

在透镜主体10中，凹面Sa和另一个面S2是透光面。即，透镜主体10是所谓的弯月形透镜。另外，透镜主体10是凹面Sa的曲率被设计为大于另一个面S2的曲率的凹弯月形透镜。

周面S3可以是磨砂面。作为磨砂面的周面S3作为遮光面发挥功能，使入射到周面S3的光散射、降低透过周面S3的光的比例。另外，也可以在周面S3上设置沿着透镜主体10的周向延伸的凸条部11。图1所示的凸条部11构成为闭环状。

(第1膜)

第1膜20是含有高分子材料与无机材料的混合物的薄膜。以下，将构成第1膜20的高分子材料称为“第2高分子材料”。

第1膜20所含有的第2高分子材料优选为固化性树脂，更优选为光固化性树脂，进一步优选为紫外线固化性树脂。

作为第1膜20所含有的无机材料，能够使用二氧化硅、氧化锆、二氧化钛等无机氧化物的微粒。这些微粒例如以不到几十nm的一次粒子的状态分散于第2高分子材料中。这样的无机材料充分小于可见光区域的光的波长，作为第1膜20整体，能够使可见光区域的光适当地透过。

第1膜20配置于透镜主体10的表面上。详细地说，第1膜20覆盖透镜主体10的整个凹面Sa。

在本实施方式的透镜1中，凹面Sa被第1膜20覆盖。另外，在透镜1中，平坦面Sb从第1膜20露出。而且，周面S3未形成有第1膜20。

(第2膜)

第2膜30是无机膜。第2膜30配置于第1膜20的表面上。

第2膜30能够根据对透镜1赋予的功能而采用各种结构。例如，第2膜30能够采用电介质多层膜。在第2膜30为电介质多层膜的情况下，能够对透镜1赋予防反射功能。关于电介质多层膜的详细结构，能够采用公知的结构。此外，第2膜30也可以采用以防损伤为目的的硬涂膜。

(透镜)

在透镜1中，平坦面Sb、第1膜20的端面、第2膜30的端面为连续面。沿着透镜主体10的光轴L观察一个面S1时，第1膜20的端面20x和第2膜30的端面30x呈以光轴L的位置为中心的同心状露出。

而且，在透镜1中，第1膜20和第2膜30的端部未设置于平坦面Sb之上，平坦面Sb、第1膜20的端面20x以及第2膜30的端面30x为彼此相邻的连续面。

另外，透镜1在平坦面Sb上具有研磨痕。

以上那样的结构的透镜1具有以下功能。

首先，透镜1在透镜主体10与第2膜30之间具有含有第2高分子材料的第1膜20。第1膜20缓冲含有第1高分子材料的透镜主体10与作为无机膜的第2膜30之间的热膨胀系数的差异。因此，例如，当在高温环境下使用透镜1时，能够抑制因透镜主体10与第2膜30的热膨胀系数之差所引起的第2膜30的破损(破裂、剥落)。

另外，透镜1在平坦面Sb上具有研磨痕。形成有研磨痕的平坦面Sb作为遮光面发挥功能，使入射到平坦面Sb的光散射、降低透过平坦面Sb的光的比例。由此，入射到平坦面Sb的光不容易入射到透镜1的透光面(凹面Sa、另一个面S2)。

另外，透镜1在作为磨砂面的周面S3上未形成有第1膜20，维持磨砂面。因此，周面S3作为遮光面发挥功能，使入射到周面S3的光散射、降低透过周面S3的光的比例。由此，入射到周面S3的光不容易入射到透镜1的透光面(凹面Sa、另一个面S2)。

通过这些结构，在平坦面Sb上具有研磨痕的透镜1抑制了杂散光，成为高品质的透镜。

而且，由于第2膜30的端部不位于平坦面Sb之上，因此不会在平坦面Sb上形成因第2膜30的膜厚而引起的牛顿环，成为高品质的透镜。

因此，以上那样的结构的透镜1能够抑制作为无机膜的第2膜30损伤，而且抑制杂散光。

另外，在本实施方式中，对第1膜20覆盖整个凹面Sa的情况进行了说明，但也可以是第1膜20覆盖凹面Sa的至少一部分的结构。即使第1膜20覆盖的部分是凹面Sa的至少一部分，通过透镜1具有第1膜20，也能够抑制第2膜30损伤。

[第2实施方式]

[透镜的制造方法]

图2A～图2C是示出本发明的第2实施方式的透镜的制造方法的工序图。在图2A～图2C中，对制造图1所示的透镜1的情况进行说明。

首先，如图2A所示，在一个面S1(凹面Sa和平坦面Sb)上形成第1膜20A。

第1膜20A是通过以下方式取得的：涂敷混合了作为固化性树脂的第2高分子材料的前体、无机材料、根据需要进而溶剂(分散剂)的混合物并进行成膜，再使所取得的涂膜固化。

关于溶剂，只要能够溶解上述前体，则能够使用各种溶剂，能够优选使用极性溶剂。作为在上述混合物中使用的溶剂，例如能够举出丙酮、MEK(甲基乙基酮)、MIBK(甲基异丁酮)等酮系溶剂、二乙醚、THF(四氢呋喃)、PGM(丙二醇单甲醚)等醚系溶剂、乙酸甲酯、乙酸乙酯等酯系溶剂。这些溶剂可以单独使用，也可以混合2种以上而使用。

此外，也可以在上述溶剂中进一步混合戊烷、己烷等烃系溶剂、甲苯、二甲苯等芳香族系溶剂来使用。

混合物的涂膜例如是通过在将上述混合物滴到凹面Sa之后进行旋涂而形成的。

例如，也能够通过旋涂而在凹面Sa上形成第1膜20A，不在平坦面Sb上形成第1膜20A。在这种情况下，需要对滴到凹面Sa的混合物的量、旋涂时的转速、旋转时间进行严格的控制。此外，如果想要不在平坦面Sb上形成第1膜20A、并且将形成于凹面Sa上的第1膜20A的膜厚控制为期望的膜厚，则需要更严格的控制。

与此相对，在本实施方式的制造方法中，积极地在平坦面Sb上也形成第1膜20A。因此，易于形成具有期望的膜厚的第1膜20A。

接着，如图2B所示，在第1膜20A的表面上形成第2膜30A。第2膜30A例如是通过采用蒸镀、溅射这样的公知的方法对无机材料IM进行成膜而取得的。

接着，如图2C所示，通过研磨而去除与平坦面Sb重叠的第1膜20A的一部分以及与平坦面Sb重叠的第2膜30A的一部分。例如，使用公知的研磨盘，将平坦面Sb按压于旋转的研磨盘，由此对平坦面Sb进行研磨。此时，使用未图示的透镜保持架来支承凸条部11，对凸条部11施加力而将其按压于研磨盘，由此能够不与作为透光面的另一个面S2接触地进行平坦面Sb的研磨。

由此，从第1膜20A去除了与平坦面Sb重叠的部分，得到了图1所示的第1膜20。同样地，从第2膜30A去除了与平坦面Sb重叠的部分，得到了图1所示的第2膜30。

当进一步进行研磨时，除了第1膜20的端面20x和第2膜的端面30x的研磨之外，也进行透镜主体10的平坦面Sb的研磨。由此，在平坦面Sb上形成了研磨痕。研磨痕根据旋转的研磨盘的运动而表现为细线那样的痕迹(槽)的集合。研磨痕的深度或研磨痕的槽的密度能够通过变更在研磨中使用的研磨盘的种类、研磨时将透镜按压于研磨盘的应力、研磨时间等条件来调节。

通过这样进行研磨，第1膜20和第2膜30的端部没有设置在平坦面Sb上，平坦面Sb、第1膜20的端面20x以及第2膜30的端面30x为彼此相邻的连续面。

本实施方式的透镜的制造方法为以上那样的结构。

根据以上那样的透镜的制造方法，能够容易地制造设置有作为无机膜的第2膜30、还具有作为遮光面的平坦面Sb的透镜1。

[第3实施方式]

[透镜]

图3是本发明的第3实施方式的透镜2的说明图。在本实施方式中，对与第1实施方式共通的结构要素标注相同的标号，并省略详细说明。

如图所示，本实施方式的透镜2具有透镜主体10、第1膜20以及第2膜31。第1膜20设置于透镜主体10与第2膜31之间。

第2膜31是与上述第2膜30相同的无机膜。第2膜31覆盖第1膜20的表面20y和第1膜20的端面20x，并且覆盖平坦面Sb的一部分。

透镜2在平坦面Sb上具有研磨痕。

以上那样的结构的透镜2具有以下功能。

首先，在透镜2中也是，第1膜20缓冲含有第1高分子材料的透镜主体10与作为无机膜的第2膜31之间的热膨胀系数的差异。因此，例如，当在高温环境下使用透镜2时，能够抑制第2膜31破裂和剥落。

另外，在透镜2中，形成有研磨痕的平坦面Sb作为遮光面发挥功能，使入射到平坦面Sb的光散射而降低透过平坦面Sb的光的比例。由此，与第1实施方式的透镜1同样地，在透镜2中，抑制了杂散光，成为高品质的透镜。

因此，以上那样的结构的透镜2能够抑制作为无机膜的第2膜31损伤，而且能够抑制杂散光。

[第4实施方式]

[透镜的制造方法]

图4A～图4C是示出本发明的第4实施方式的透镜的制造方法的工序图。在图4A～图4C中，对制造图3所示的透镜2的情况进行说明。

首先，如图4A所示，在透镜主体10的凹面Sa以及与凹面Sa连续的平坦面Sb上形成第1膜20A。

接着，如图4B所示，通过研磨而去除与平坦面Sb重叠的第1膜20A的一部分。由此，从第1膜20A去除了与平坦面Sb重叠的部分，得到了图3所示的第1膜20。

当进一步进行研磨时，除了第1膜20的端面20x的研磨之外，也进行透镜主体10的平坦面Sb的研磨。由此，在平坦面Sb上形成了研磨痕。平坦面Sb的研磨痕能够与第2实施方式的透镜的制造方法同样地进行调节。

接着，如图4C所示，在第1膜20A的表面上形成第2膜31。第2膜31例如是通过采用借助掩模M的蒸镀或溅射这样的公知的方法对无机材料IM进行成膜而取得的。由此，平坦面Sb的一部分成为从第1膜20和第2膜31露出的状态。

本实施方式的透镜的制造方法为以上那样的结构。

根据以上那样的透镜的制造方法，能够容易地制造设置有作为无机膜的第2膜31、还具有作为遮光面的平坦面Sb的透镜2。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式例进行了说明，但本发明当然不限于该例。在上述例子中所示的各结构部件的各种形状、组合等是一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内根据设计要求等而进行各种变更。

标号说明

1、2：透镜；10：透镜主体；11：凸条部；20、20A：第1膜；20x：端面；20y：表面；30、30A、31：第2膜；30x：端面；L：光轴；S1：一个面；S2：另一个面；S3：周面；Sa：凹面；Sb：平坦面。

Claims (8)

1.一种透镜，其具有：

透镜主体，其含有第1高分子材料；

第1膜，其配置于所述透镜主体的表面上，含有第2高分子材料与无机材料的混合物；以及

第2膜，其是配置于所述第1膜的表面上的无机膜，

所述透镜主体具有：

凹面，其设置于沿所述透镜主体的光轴观察到的一个面；以及

平坦面，其设置于所述一个面，并与所述凹面连续，

所述凹面的至少一部分被所述第1膜覆盖，

所述平坦面从所述第1膜露出，具有研磨痕。

2.根据权利要求1所述的透镜，其中，

所述凹面被所述第1膜覆盖。

3.根据权利要求1或2所述的透镜，其中，

所述透镜主体在沿所述光轴观察到的所述透镜主体的周面上具有沿着所述透镜主体的周向延伸的凸条部。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的透镜，其中，

在沿着所述透镜主体的光轴观察到的所述透镜主体的周面上不形成所述第1膜。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的透镜，其中，

所述第2膜是电介质多层膜。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的透镜，其中，

所述第1高分子材料是丙烯酸系树脂。

7.一种透镜的制造方法，具有以下工序：

在含有第1高分子材料的透镜主体的凹面和平坦面上涂敷第2高分子材料的前体与无机材料的混合物并进行成膜，从而形成第1膜，其中，所述凹面设置于沿所述透镜主体的光轴观察到的一个面，所述平坦面设置于所述一个面并与所述凹面连续；

在所述第1膜的表面上形成作为无机膜的第2膜；以及

通过研磨而去除与所述平坦面重叠的所述第1膜和与所述平坦面重叠的所述第2膜。

8.一种透镜的制造方法，具有以下工序：

在含有第1高分子材料的透镜主体的凹面和平坦面上涂敷第2高分子材料的前体与无机材料的混合物并进行成膜，从而形成第1膜，其中，所述凹面设置于沿所述透镜主体的光轴观察到的一个面，所述平坦面设置于所述一个面并与所述凹面连续；

通过研磨而去除与所述平坦面重叠的所述第1膜；以及

在所述第1膜的表面上形成作为无机膜的第2膜。

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