本發(fā)明涉及一種帶防反射功能的透鏡的制造方法，尤其涉及一種在一側(cè)面實(shí)施由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的無反射層，在另一側(cè)面實(shí)施結(jié)構(gòu)化無反射層的透鏡的制造方法。

背景技術(shù)：

以往，使用玻璃、塑料等透光性介質(zhì)的光學(xué)元件(透鏡)中，若表面反射較多，則出現(xiàn)較多的光斑或重影，并且由于透射率下降，因此在表面實(shí)施由薄膜的電介質(zhì)膜構(gòu)成的防反射膜。該防反射膜中，即使入射于光學(xué)元件的光束的入射角度范圍寬，也要求獲得良好的防反射效果。若要以寬的入射角度范圍來獲得高的防反射效果，則需要構(gòu)成空氣與層之間或?qū)优c層之間的界面的膜的折射率差小。作為實(shí)現(xiàn)它們的方法，已知有通過在表面形成可見光波長以下的微細(xì)凹凸來賦予防反射功能的結(jié)構(gòu)化無反射層(專利文獻(xiàn)1等)。

另一方面，具有凹凸結(jié)構(gòu)的防反射膜，雖然能夠?qū)掝l帶且低～高角度范圍的光線抑制成低反射率，但由于是凹凸的形狀因而存在對刮擦相對較弱的問題。

專利文獻(xiàn)2中公開有一側(cè)面形成有電介質(zhì)多層膜，另一側(cè)面形成有基于勃姆石的凹凸結(jié)構(gòu)膜的透鏡。專利文獻(xiàn)2的實(shí)施例2采用了在透鏡的一側(cè)面形成電介質(zhì)膜后，在另一側(cè)面成膜氧化鋁，然后在溫水中浸漬而形成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜的制造方法。

專利文獻(xiàn)3中公開有以一側(cè)面為無涂層(未處理)的狀態(tài)在另一側(cè)面成膜氧化鋁，然后進(jìn)行溫水處理而形成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜的方法。專利文獻(xiàn)3中未記載關(guān)于微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜形成后的處理，但在形成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜后，若在一側(cè)面成膜電介質(zhì)多層膜，則能夠獲得一側(cè)面形成有由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防反射膜，另一側(cè)面形成有由微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜構(gòu)成的防反射膜的透鏡。

以往技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2005-275372號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2010-269957號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2011-145627號(hào)公報(bào)

發(fā)明的概要

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

如專利文獻(xiàn)2，本發(fā)明人等通過研究明確了若在一側(cè)面形成電介質(zhì)多層膜后，在另一側(cè)面形成鋁而進(jìn)行溫水處理，則出現(xiàn)因電介質(zhì)多層膜導(dǎo)致分光特性發(fā)生變化的問題。

如專利文獻(xiàn)3，若先進(jìn)行伴隨對另一側(cè)面進(jìn)行溫水處理的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜的形成，然后在一側(cè)面形成電介質(zhì)多層膜，則不出現(xiàn)上述問題。然而，由于微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜容易破損，因此進(jìn)行電介質(zhì)多層膜的成膜處理工序時(shí)，因器具及人手等觸碰微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜而發(fā)生凹凸結(jié)構(gòu)膜的剝離、缺陷等，分光特性局部性地劣化，并且成為次品的危險(xiǎn)性高，最終導(dǎo)致成品率下降。

本申請發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種以良好的成品率來制造一側(cè)面具備電介質(zhì)多層膜，另一側(cè)面具備由微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜構(gòu)成的防反射涂層的帶防反射功能的透鏡的制造方法。

用于解決技術(shù)課題的手段

本發(fā)明的帶防反射功能的透鏡的制造方法為，在透鏡主體的一側(cè)面形成電介質(zhì)多層膜，在透鏡主體的另一側(cè)面形成含鋁膜，

通過在溫水中只浸漬已形成有含鋁膜的面，并將含鋁膜轉(zhuǎn)換為以水合氧化鋁為主成分的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜而制造帶防反射功能的透鏡。

微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜的凹凸的周期(平均間距)充分小于所使用的光的波長。

可將電介質(zhì)多層膜的最表面作為由MgF₂構(gòu)成的層。

浸漬于溫水的時(shí)間可設(shè)定為1分鐘以上。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的帶防反射功能的透鏡的制造方法，在透鏡主體的一側(cè)面形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防反射膜后，在另一側(cè)面形成由微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜構(gòu)成的防反射膜，因此能夠?qū)崿F(xiàn)操作性高，降低微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜中發(fā)生缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，成品率良好的制造。

并且，在形成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜時(shí)，無需在溫水中浸漬先前已形成的電介質(zhì)多層膜，而在溫水中只浸漬形成有含鋁膜的面，因此電介質(zhì)多層膜不受溫水處理的影響，也能夠在溫水處理工序中不改變變分光特性而維持良好的防反射膜性能。

附圖說明

圖1是表示通過本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法制造的透鏡的剖面示意圖。

圖2是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法的立體圖。

圖3是表示圖2的剖面的圖。

圖4是表示實(shí)施例的制造方法中以不同的處理時(shí)間來進(jìn)行溫水處理而制造的透鏡的電介質(zhì)多層膜的反射率的波長依賴性的圖。

圖5是表示比較例的制造方法中以不同的處理時(shí)間來進(jìn)行溫水處理而制造的透鏡的電介質(zhì)多層膜的反射率的波長依賴性的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

圖1是通過本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的帶防反射功能的透鏡的制造方法制造的帶防反射功能的透鏡1的剖面示意圖。

如圖1所示，帶無防反射膜的透鏡1由透鏡主體2、由設(shè)置于其一側(cè)面2a的電介質(zhì)多層膜3構(gòu)成的防反射膜、及由設(shè)置于另一側(cè)面2b的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜4構(gòu)成的防反射膜構(gòu)成。

帶防反射功能的透鏡的制造方法為，準(zhǔn)備透鏡主體2，在透鏡主體2的一側(cè)面2a形成電介質(zhì)多層膜3，在另一側(cè)面2b形成含鋁膜，然后，只將已形成有含鋁膜的面2b浸漬于溫水(沸水)中，并將含鋁膜轉(zhuǎn)換為以水合氧化鋁為主成分的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜，由此制造兩面2a、2b具備防反射膜的帶防反射的透鏡的方法。

作為含鋁膜，可舉出鋁膜及氧化鋁膜等，只要是通過溫水處理可轉(zhuǎn)化為被勃姆石化的以水合氧化鋁為主成分的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜的物質(zhì)即可。

面2b在溫水中的浸漬是以形成于一側(cè)面2a的電介質(zhì)多層膜3不在水中浸漬的方式保持透鏡主體2來進(jìn)行。在溫水中的浸漬時(shí)間優(yōu)選設(shè)定為1分鐘以上。

圖2是用于說明溫水處理時(shí)的透鏡主體保持狀態(tài)的立體圖，圖3是用于說明液面與透鏡的浸水區(qū)域的剖視圖。圖2及圖3中，示出有對多個(gè)透鏡而不是對單一透鏡同時(shí)進(jìn)行溫水處理的例子，但對單一透鏡進(jìn)行溫水處理也相同。如圖2及3所示，將一側(cè)面12a形成有電介質(zhì)多層膜13，另一側(cè)面12b形成有含鋁膜14a的透鏡12固定在可同時(shí)保持的多個(gè)透鏡12的透鏡支架31上，以使形成有含鋁膜14a的面成為液面?zhèn)?下面)。如圖2所示，透鏡支架31通過其四角的吊具30保持水平而呈只有透鏡12的單面12b與液面接觸的狀態(tài)。以該狀態(tài)來在溫水中(沸水中)保持恒定時(shí)間，由此含鋁膜14a轉(zhuǎn)換為以水合氧化鋁為主成分的透明的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜。

圖2所示的吊具30由4根線構(gòu)成，并且設(shè)置在透鏡支架31四角的孔中插入線系結(jié)固定，且為調(diào)整4根線的長度來保持水平的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式中，關(guān)于由透鏡支架31及吊具30構(gòu)成的溫水處理時(shí)的透鏡保持件的結(jié)構(gòu)，只要是溫水處理時(shí)能夠以只將透鏡的單面浸于水的方式來保持的結(jié)構(gòu)并無特別限制，例如，可以是夾住透鏡主體的端部來保持的結(jié)構(gòu)。

氧化鋁的水合物是指氧化鋁1水合物即勃姆石(標(biāo)記為Al₂O₃·H₂O或AlOO H。)、氧化鋁3水合物(氫氧化鋁)即三羥鋁石(標(biāo)記為Al₂O₃·3H₂O或Al(OH)₃。)等。

該微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜4的凹凸的周期(平均間距)設(shè)為充分小于所使用的光(例如，可見光、紅外光)的波長的數(shù)值。具體而言，微細(xì)凹凸的周期為數(shù)10nm～數(shù)100nm級(jí)。微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜4中，間距為隔著凹部的最相鄰?fù)共康捻旤c(diǎn)彼此的距離，深度為從凸部頂點(diǎn)至相鄰的凹部的底部的距離。

微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜具有離基材越遠(yuǎn)越疏(相當(dāng)于凹部的空隙的寬度變大，凸部的寬度變小)的結(jié)構(gòu)，離基材越遠(yuǎn)折射率越變小。

凹凸的平均的間距例如可用SEM(掃描式電子顯微鏡)拍攝微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的表面圖像，進(jìn)行圖像處理而進(jìn)行2值化，并通過統(tǒng)計(jì)處理來求出。同樣地，凹凸結(jié)構(gòu)膜的膜厚可通過拍攝微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜的剖面圖像并進(jìn)行圖像處理來求出。

形成于一側(cè)面2a的電介質(zhì)多層膜3通常為交替層疊低折射率層與高折射率層的結(jié)構(gòu)。作為低折射率層，能夠使用MgF₂、SiO₂及Al₂O₃，作為高折射率層，能夠使用TiO₂、ZrO₂、Ta₂O₅及Nb₂O₅等。尤其，優(yōu)選將電介質(zhì)多層膜3的最表面作為由MgF₂構(gòu)成的層。

根據(jù)本發(fā)明的制造方法，無需在水中浸漬電介質(zhì)多層膜3而進(jìn)行用于形成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜的溫水處理，因此能夠不改變電介質(zhì)多層膜3的分光特性而維持電介質(zhì)多層膜3的良好的防反射膜性能。

根據(jù)本發(fā)明人等的研究，由MgF₂構(gòu)成的層耐水性較低，通過進(jìn)行溫水處理的分光特性發(fā)生非常大的變化。尤其溫水處理時(shí)間為1分鐘以上時(shí)，其變化顯著。因此，當(dāng)具備將由MgF₂構(gòu)成的層作為最表面的電介質(zhì)多層膜時(shí)，本發(fā)明的制造方法發(fā)揮顯著的效果。

并且，在形成電介質(zhì)多層膜之后，形成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜，因此能夠?qū)崿F(xiàn)操作性高，降低微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜出現(xiàn)缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，成品率良好的制造。

實(shí)施例

以下，對本發(fā)明的實(shí)施例及比較例的帶防反射功能的透鏡的制造方法進(jìn)行說明。

(實(shí)施例)

以如下順序進(jìn)行了實(shí)施例的帶防反射功能的透鏡的制造方法。

首先，通過對透鏡毛坯料(BK7)進(jìn)行研磨或模具制作形成透鏡主體2，在透鏡主體2的一側(cè)面2a形成由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防反射膜。在此，通過蒸鍍法在透鏡面2a依次成膜81nm的Al₂O₃、131nm的ZrO₂及98nm的MgF₂。

然后，通過濺射法在透鏡主體2的另一側(cè)面2b成膜80nm的Al₂O₃。

接著，在浴槽的液面上方放置固定透鏡的支架并固定在液面附近，以便溫水中只接觸透鏡主體2的另一側(cè)面2b，由此只將透鏡面2b浸漬于浴槽。在沸水中浸漬恒定時(shí)間(實(shí)施例1：0.5分鐘，實(shí)施例2：1分鐘，實(shí)施例3：2分鐘，實(shí)施例4：3分鐘，實(shí)施例5：4分鐘，實(shí)施例6：5分鐘)后吊起透鏡，進(jìn)行冷卻后浸漬于IPA(異丙醇)中并進(jìn)行干燥。通過該處理，各實(shí)施例1～6中，在另一側(cè)面2b所形成的Al₂O₃轉(zhuǎn)換為被勃姆石化的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜。

通過以上工序，得到了透鏡主體2的兩面2a、2b分別形成防反射膜而成的帶防反射功能的透鏡。

對改變溫水處理時(shí)間來進(jìn)行處理的各實(shí)施例1～6的透鏡，進(jìn)行了電介質(zhì)多層膜的防反射功能的測定。作為防反射功能的測定，用反射分光測定裝置(Otsuka Electronics制FE3000)測定了分光光譜。

圖4是表示其結(jié)果的圖，且為表示各例中的反射率的波長依賴性的曲線圖。得到了與溫水處理的時(shí)間無關(guān)、任一實(shí)施例的透鏡的電介質(zhì)多層膜的反射率均表示相同的波長依賴性的結(jié)果。由于在溫水中不浸漬電介質(zhì)多層膜，因此認(rèn)為沒有特性的變化。

(比較例)

以如下順序進(jìn)行了比較例的帶防反射功能的透鏡的制造方法。

首先，通過對透鏡毛坯料(BK7)進(jìn)行研磨或模具制作形成透鏡主體2，在透鏡主體2的一側(cè)面2a形成電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的防反射膜。在此，通過蒸鍍法在透鏡面2a依次成膜81nm的Al₂O₃、131nm的ZrO₂及98nm的MgF₂。

然后，通過濺射法在透鏡主體2的另一側(cè)面2b成膜80nm的Al₂O₃。接著，如已敘述的專利文獻(xiàn)2所公開，以使透鏡整體與溫水接觸的方式在浴槽中浸漬透鏡整體。在沸水中浸漬恒定時(shí)間(比較例1：0.5分鐘，比較例2：1分鐘，比較例3：2分鐘，比較例4：3分鐘，比較例5：4分鐘，比較例6：5分鐘)后吊起透鏡，進(jìn)行冷卻后浸漬于IPA(異丙醇)中并進(jìn)行干燥。通過該處理，各實(shí)施例1～6中，在另一側(cè)面2b所形成的Al₂O₃轉(zhuǎn)換為被勃姆石化的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)膜。

通過以上的工序，得到了在透鏡主體2的兩面2a、2b分別形成防反射膜而成的帶防反射功能的透鏡。

與實(shí)施例同樣地，對改變溫水處理時(shí)間來進(jìn)行處理的各比較例1～6的透鏡，進(jìn)行了電介質(zhì)多層膜的防反射功能的測定。

圖5是表示其結(jié)果的圖，且為表示各例中的反射率的波長依賴性的曲線圖。在溫水處理工序前后，透鏡的電介質(zhì)多層膜的反射率的波長依賴性較大變化，在溫水處理后，反射率大大上升。尤其1分鐘以上時(shí)反射率的上升率較大，處理時(shí)間越長，得到了處理后的反射率變大的結(jié)果。這是表示電介質(zhì)多層膜也同時(shí)進(jìn)行溫水處理，由此電介質(zhì)多層膜的反射特性發(fā)生變化的結(jié)果。