CN113514906A - 光学元件及光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光学元件及光学元件的制造方法。该光学元件包括：通光部件，具有光入射侧和光出射侧；透明导电膜层，设置于所述光入射侧和所述光出射侧中的至少之一；其特征在于，在所述透明导电膜层上形成有多个通光孔。

Description

光学元件及光学元件的制造方法

技术领域

本申请涉及光学领域，更具体地，涉及一种光学元件及光学元件的制造方法。

背景技术

随着科学技术的发展，光学镜头(如车载镜头)、防护罩(如激光雷达防护罩)等越来越多地应用于人们的日常生活中。例如，为了提供汽车驾驶的舒适度和安全度，车载镜头在汽车的前视、后视、环视、内视、侧视等领域得到广泛的应用。同时，随着汽车技术的不断发展，汽车上所需的车载镜头的数量和性能得到大幅度的提高。用户对车载镜头的耐候性的要求也更加严苛。例如，当车辆行驶在连续阴雨、冰霜或者冷热交替的环境下时，车载镜头的近物侧镜片的内外表面极易出现起雾或者结霜等，严重影响车载镜头的光学性能，危害人们的行车安全。因此，具有能够除雾(霜)等杂质，实现高透过率功能的车载镜头受到了人们的青睐。

发明内容

本申请一方面提供了这样一种光学元件。所述光学元件包括：通光部件，具有光入射侧和光出射侧；透明导电膜层，设置于所述光入射侧和所述光出射侧中的至少之一；其特征在于，在所述透明导电膜层上形成有多个通光孔。

在一个实施方式中，所述多个通光孔是利用飞秒激光打孔技术在所述透明导电膜层上形成。

在一个实施方式中，所述多个通光孔的总面积大于或等于所述透明导电膜层的一个表面的面积的31％。

在一个实施方式中，所述多个通光孔的总面积小于或等于所述透明导电膜层的一个表面的面积的69％。

在一个实施方式中，所述透明导电膜层是ITO膜、AZO膜或FZO膜。

在一个实施方式中，所述多个通光孔中的至少一个通光孔为圆形、多边形或不规则的形状。

在一个实施方式中，所述光学元件为包括多个镜片的光学透镜组件，所述通光部件为所述多个镜片中最外侧的镜片。

在一个实施方式中，所述通光部件为平板玻璃或激光雷达外罩。

在一个实施方式中，所述透明导电膜层设置在所述通光部件的所述光入射侧。

在一个实施方式中，所述透明导电膜层设置在所述通光部件的所述光出射侧。

在一个实施方式中，所述透明导电膜层设置在所述通光部件的所述光入射侧和所述光出射侧。

在一个实施方式中，所述通光部件是玻璃材质或塑料材质。

本申请另一方面提供了一种光学元件的制造方法。所述光学元件包括具有光入射侧和光出射侧的通光部件，所述方法包括：在所述通光部件的所述光入射侧和所述光出射侧的至少之一上形成透明导电膜层；以及在所述透明导电膜层上形成多个通光孔。

在一个实施方式中，在所述光入射侧和所述光出射侧的至少之一上形成透明导电膜层的步骤包括：通过镀制的方式在所述光学元件的所述光入射侧上形成透明导电膜层。

在一个实施方式中，在所述光入射侧和所述光出射侧的至少之一上形成透明导电膜层的步骤包括：通过镀制的方式在所述光学元件的所述光出射侧上形成透明导电膜层。

在一个实施方式中，在所述光入射侧和所述光出射侧的至少之一上形成透明导电膜层的步骤包括：通过镀制的方式在所述光学元件的所述光入射侧和所述光出射侧上形成透明导电膜层。

在一个实施方式中，在所述透明导电膜层上形成多个通光孔的步骤包括：利用飞秒激光打孔技术在所述透明导电膜层上形成所述多个通光孔。

在一个实施方式中，所述多个通光孔的总面积大于或等于所述透明导电膜层的一个表面的面积的31％。

在一个实施方式中，所述多个通光孔的总面积小于或等于所述透明导电膜层的一个表面的面积的69％。

在一个实施方式中，在所述透明导电膜层上形成多个通光孔的步骤包括：在所述透明导电膜层上形成圆形、多边形或不规则形状的多个通光孔。

本申请提供的上述光学元件及其形成方法可满足以下至少一个有益效果：(1)提高光学元件通光部件的透过率，进而提高光学系统的性能；(2)减少光学元件透过率限制透明导电膜层的使用的情形。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1a是根据本申请实施方式的光学元件的示意性框图；

图1b是根据本申请实施方式的通光部件的示意图；

图2是根据本申请实施方式的通光孔外形轮廓示意图；

图3是根据本申请另一实施方式的通光孔外形轮廓示意图；

图4是根据本申请另一实施方式的通光孔外形轮廓示意图；

图5是根据本申请实施方式的多个通光孔在透明导电膜层上分布情况的示意图；

图6是根据本申请另一实施方式的多个通光孔在透明导电膜层上分布情况的示意图；

图7是根据本申请另一实施方式的多个通光孔在透明导电膜层上分布情况的示意图；

图8是根据本申请实施方式的具有通光孔的透明导电膜层安装在光学透镜组件上的示意图；

图9是根据本申请实施方式的具有通光孔的透明导电膜层安装在平板玻璃上的示意图；

图10是根据本申请实施方式的具有通光孔的透明导电膜层安装在激光雷达外罩上的示意图；以及

图11是根据本申请实施方式的光学元件的制造方法流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一也可被称作第二。反之亦然。

在本说明书中，当特定组件(或区域、层、部分等)被称为在另一(些)组件“上”、“连接到”或“联接到”另一(些)组件时，该特定组件可直接设置在另一(些)组件上、直接连接到或直接联接到另一(些)组件，或者其之间可存在至少一个中间组件。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本申请中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。

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。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本申请所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下对本申请的特征、原理和其它方面进行详细描述。

图1a是根据本申请实施方式的光学元件100的示意性框图。在本申请中，光学元件100可例如为包括多个镜片的光学透镜组件，也可以是其它的光学系统中的光学器件。

如图1a所示，光学元件100包括通光部件110、透明导电膜层120以及多个通光孔130。多个通光孔130可设置在透明导电膜层120上。

通光部件110可为光学元件100中接收入射光并传递入射光的光学部件，例如通光部件110可为玻璃材质或塑料材质或其它任意适合的材料。

如图1b所示为通光部件110的示意图，在该图中虽然示出了通光部件110的形状，但是本申请并不限于此。例如，当光学元件100为包括多个镜片的光学透镜组件时，通光部件110可为所述多个镜片中最外侧的镜片，该部件可根据需要具有任意适合的形状。在另外一个实施例中，通光部件110还可为平板玻璃或激光雷达外罩。

如图1b所示，通光部件110具有光入射侧110a和光出射侧110b。为了防止在不利的环境下，通光部件110因为起雾或者结霜等而影响通光部件110的光通透性，在通光部件110上设置有透明导电膜层120。在例如光学镜片应用场景中，如果光学镜片透过率较低，将会影响镜头解像能力，从而使成像画面模糊，光通量和照度下降，因此，需要在光学镜片通光部件上镀制透明导电膜。在例如激光雷达外罩应用场景中，如果激光雷达外罩透过率较低，将会影响雷达测试距离，因此，激光雷达外罩的通光部件上同样需要镀制透明导电膜。

根据本申请实施方式，透明导电膜层120可以是ITO(掺锡氧化铟，IndiumTinOxide)膜、AZO(掺铝(Al)的氧化锌(ZnO))膜或FZO(掺氟(F)的氧化锌(ZnO))膜。透明导电膜层120可通过任意可用的电源(未示出)后发热。这些透明导电膜层不仅导电性好，而且具有较高的透光性。为了描述简洁，本申请各个实施例均使用ITO膜层作为透明导电膜层120。在例如车载镜头的应用场景中，当车辆行驶在连续阴雨、冰霜或者冷热交替的环境下时，车载镜头的近物侧镜片的内外表面极易出现起雾或者结霜等，严重影响车载镜头的光学性能，甚至可能危害人们的行车安全。为了保证车载镜头的光学性能，本申请使用透明导电膜(如ITO膜)作为除雾(霜)元件设置在车载镜头的通光部件110上，将其通电使镜头通光部件110整面加热来消除雾(霜)的影响。

透明导电膜层120可通过磁控溅射镀膜的方式镀制在光入射侧110a和光出射侧110b中的至少之一上。在一个实施例中，透明导电膜层120可设置在通光部件110的光入射侧110a。在另一个实施例中，透明导电膜层120可设置在通光部件110的光出射侧110b。作为一种选择，根据需要，透明导电膜层120还可设置在通光部件110的光入射侧110a和光出射侧110b。透明导电膜层120可具有较高的透过率，以使得光学元件通光部件110整体的透过率大大提高。

在保证透明导电膜层120发热功率的前提下，还可在透明导电膜层120上设置多个通光孔130，从而进一步提升透明导电膜层120的透过率，进而使光学元件通光部件110整体的透过率进一步提高。

图2是根据本申请实施方式的通光孔外形轮廓示意图。

根据本申请实施方式，通光孔230可以是圆形、多边形或不规则形状。在ITO膜层上打孔主要用于提升光学元件整体透过率问题，因此，可以在ITO膜层上设置多个通光孔230以提升光学元件整体的透过率。例如，如图2所示，通光孔230可以是圆形的，即可以在ITO膜层221上设置多个具有一定间隔距离的圆形通光孔231。例如，如图3所示，通光孔330可以是多边形的，即可以在ITO膜层322上设置多个彼此间隔的多边形通光孔332。再例如，如图4所示，通光孔430还可以是任意不规则形的，即可以在ITO膜层423上设置多个具有一定间隔距离的任意不规则图形通光孔433。为了描述简洁，本申请各个实施方式均采用圆形通光孔。

根据本申请实施方式，可利用飞秒激光打孔技术在透明导电膜层上形成多个通光孔。飞秒激光是以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，具有非常高的瞬时功率，并且能够聚焦到比头发的直径还要小的空间区域。因此，本申请利用飞秒激光打孔技术在透明导电膜层上打孔能够实现透明导电膜层其余部位不被污染和损坏，其余部位的透过率不会受到影响。当然，本申请并不限于只使用飞秒激光打孔，在保证透明导电膜层其余部位不被污染和损坏，其余部位的透过率不会受到影响的前提下，还可以采用其他打孔方式。在透明导电膜层形成多个通光孔，可以提升透明导电膜层的透过率，进而可以使光学元件通光部件整体的透过率大大提高。在例如通光部件上镀制有透明导电膜的平板玻璃应用场景中，如果由于平板玻璃的通光部件上镀制有透明导电膜，从而导致透过率过低，使光效下降，则需要在透明导电膜上打孔，形成多个通光孔，以提升透明导电膜层的透过率。

图5是根据本申请实施方式的多个通光孔在透明导电膜层上分布情况的示意图。

在附图虽然出于示意的目的，示出了通光孔的有限个数，但是本领域技术人员应该理解，本申请的实施例并不限于附图中示出的个数。在一个实施方式中，多个通光孔的总面积可大于或等于透明导电膜层的一个表面的面积的31％。在另一个实施方式中，多个通光孔的总面积可小于或等于透明导电膜层的一个表面的面积的69％。根据需要，多个通光孔的总面积可以占透明导电膜层的一个表面的面积的31％～69％。

如图5所示，光学元件的通光部件上镀有ITO膜层520，ITO膜层520具有较好的导电性，通过加热ITO膜层520可以消除ITO膜层520表面的浓雾或冰霜。在ITO膜层520上设置通光孔530，通光孔530主要用于提升光学元件的透过率，但是，如果通光孔530个数越多，通光孔530面积占ITO膜层520面积比例就越大，则ITO膜层520发热功率就会降低，可能导致无法快速消除ITO膜层520表面的浓雾或冰霜。因此，在保证ITO膜层520发热功率的情况下，根据光学元件通光部件透过率需求灵活设置通光孔530的面积以提升光学元件通光部件透过率。例如，如图5所示，圆形通光孔530在ITO膜层520上呈致密型分布，其中，通光孔530面积占ITO膜层520面积比大约为60％，可以使光学元件通光部件的透过率提升2.8％左右。例如，如图6所示，圆形通光孔630在ITO膜层上呈正常型分布，其中，圆形通光孔630面积占ITO膜层620面积比大约为50％，可以使光学元件通光部件的透过率提升2.2％左右。再例如，如图7所示，圆形通光孔730在ITO膜层720上呈稀松型分布，其中，圆形通光孔730面积占ITO膜层720面积比大约为35％，可以使光学元件通光部件的透过率提升1.8％左右。从图5至图7中可以看出，圆形通光孔面积占ITO膜层面积比在31％～69％之间，可以使光学元件通光部件的透过率提升1.5％～3％左右。因此，可以根据光学元件通光部件透过率需求不同，使用致密度不同的孔数分布。

图8是根据本申请实施方式的具有通光孔的透明导电膜层安装在光学透镜组件上的示意图。

根据本申请实施方式，透明导电膜层820可设置在通光部件810的最外侧镜片的光入射侧811和光出射侧812处。在例如光学透镜组件的应用场景中，如图8所示，光学元件为包括多个镜片的光学透镜组件，通光部件810为多个镜片中最外侧的镜片，为了提高光学透镜组件800的透过率，可将具有通光孔的ITO膜层设置在通光部件的光入射侧811处，即最外侧的光学镜片上。

根据本申请实施方式，透明导电膜层可设置在通光部件的光出射侧912处。在例如平板玻璃的应用场景中，如图9所示，为了提高平板玻璃900的透过率，可将具有通光孔930的ITO膜层920设置在平板玻璃900通光部件的光出射侧912处。

根据本申请实施方式，透明导电膜层可设置在通光部件的光入射侧1011和通光部件的光出射侧1012。在例如激光雷达外罩的应用场景中，如图10所示，为了提高激光雷达外罩1000的透过率，可将具有通光孔的ITO膜层设置在激光雷达外罩的光入射侧1011处和光出射侧1012处。

根据本申请实施方式，通光部件可是玻璃材质或塑料材质。即透明导电膜既可以镀制在玻璃材质上也可以镀制在塑料材质上，并在透明导电膜层上设置通光孔。

图11是根据本申请实施方式的光学元件的制造方法流程图。

如上所述，光学元件包括具有光入射侧和光出射侧的通光部件。光学元件的制造方法1100可包括：在步骤S1110，可以在光入射侧和光出射侧的至少之一上形成透明导电膜层；以及在步骤S1120，可以在透明导电膜层上形成多个通光孔。

上述通光部件可为光学元件中接收入射光并传递入射光的光学部件，例如通光部件可为玻璃材质或塑料材质或其它任意适合的材料。为了防止在不利的环境下，通光部件因为起雾或者结霜等而影响通光部件的光通透性，在通光部件上设置有透明导电膜层。在保证透明导电膜层发热功率的前提下，还可在透明导电膜层上设置多个通光孔，从而进一步提升透明导电膜层的透过率，进而使光学元件通光部件整体的透过率进一步提高。

根据本申请实施方式，在光入射侧和光出射侧的至少之一上形成透明导电膜层的步骤可包括：通过镀制的方式在光学元件的光入射侧上形成透明导电膜层。根据本申请另一实施方式，在光入射侧和光出射侧的至少之一上形成透明导电膜层的步骤可包括：通过镀制的方式在光学元件的光出射侧上形成透明导电膜层。透明导电膜层可通过磁控溅射镀膜的方式镀制在光入射侧和光出射侧中的至少之一上。例如，为了提高光学镜头组件的透过率，可将具有通光孔的透明导电膜层设置在光学镜片通光部件的光入射侧处，即最外侧的光学镜片上。再例如，为了提高平板玻璃的透过率，可将具有通光孔的透明导电膜层设置在平板玻璃通光部件的光出射侧处。

根据本申请实施方式，在光入射侧和光出射侧的至少之一上形成透明导电膜层的步骤包括：通过镀制的方式在光学元件的光入射侧和光出射侧上形成透明导电膜层。例如，为了提高激光雷达外罩的透过率，可将具有通光孔的透明膜层设置在激光雷达外罩的光入射侧处和光出射侧处。

根据本申请实施方式，在透明导电膜层上形成多个通光孔的步骤可包括：利用飞秒激光技术在透明导电膜层上形成多个通光孔。飞秒激光是以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，具有非常高的瞬时功率，并且能够聚焦到比头发的直径还要小的空间区域。因此，本申请利用飞秒激光打孔技术在透明导电膜层上打孔能够实现透明导电膜层其余部位不被污染和损坏，其余部位的透过率不会受到影响。

根据本申请实施方式，多个通光孔的总面积可大于或等于透明导电膜层的一个表面的面积的31％。根据本申请另一实施方式，多个通光孔的总面积可小于或等于透明导电膜层的一个表面的面积的69％。根据需要，通光孔的宗面积可以占透明导电膜层的一个表面的面积的31％～69％。光学元件的通光部件上镀有透明导电膜层，透明导电膜层具有较好的导电性，通过加热透明导电膜层可以消除透明导电膜层表面的浓雾或冰霜。在透明导电膜层上设置通光孔，通光孔主要用于提升光学元件的透过率，但是，如果通光孔个数越多，通光孔的总面积占透明导电膜层的一个表面的面积比例就越大，则透明导电膜层发热功率就会降低，可能导致无法快速消除透明导电膜层表面的浓雾或冰霜。因此，在保证透明导电膜层发热功率的情况下，根据光学元件通光部件透过率需求灵活设置通光孔的面积以提升光学元件通光部件透过率。

根据本申请实施方式，在透明导电膜层上形成多个通光孔的步骤可包括：在透明导电膜层上形成圆形、多边形或不规则形状的多个通光孔。在透明导电膜层上打孔主要用于提升光学元件整体透过率问题，因此，可以在透明导电膜层上设置多个通孔以提升光学元件整体的透过率。例如，可以在透明导电膜层上设置多个具有一定间隔距离的圆形通孔、多边形通孔或者不规则形状的通孔。

以上描述仅为本申请的实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种光学元件，包括：

通光部件，具有光入射侧和光出射侧；

透明导电膜层，设置于所述光入射侧和所述光出射侧中的至少之一；

其特征在于，在所述透明导电膜层上形成有多个通光孔。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述多个通光孔的总面积大于或等于所述透明导电膜层的一个表面的面积的31％。

3.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述多个通光孔的总面积小于或等于所述透明导电膜层的一个表面的面积的69％。

4.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述透明导电膜层是ITO膜、AZO膜或FZO膜。

5.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述多个通光孔中的至少一个通光孔为圆形、多边形或不规则的形状。

6.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述光学元件为包括多个镜片的光学透镜组件，所述通光部件为所述多个镜片中最外侧的镜片。

7.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述通光部件为平板玻璃或激光雷达外罩。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的光学元件，其中，所述透明导电膜层设置在所述通光部件的所述光入射侧。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的光学元件，其中，所述透明导电膜层设置在所述通光部件的所述光出射侧。

10.一种光学元件的制造方法，其中，所述光学元件包括具有光入射侧和光出射侧的通光部件，所述方法包括：

在所述通光部件的所述光入射侧和所述光出射侧的至少之一上形成透明导电膜层；以及

在所述透明导电膜层上形成多个通光孔。

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