光学部件及其制造方法与流程

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光学部件及其制造方法与流程

本发明涉及配备有抗反射涂层的光学部件,该抗反射涂层在其光学有效区域上具有小于使用波长的细纹理化结构(或亚波长结构sws),并且还涉及光学部件的制造方法。



背景技术:

正在光学设备(包括照相机和投影仪)的光学系统中使用的诸如透镜和棱镜之类的光学部件配备有用于防止成像光束以外的有害射线入射(striking)到光学系统的成像平面的装置。这种有害射线包括从光学部件的光输入/输出表面(光学有效区域)反射的光线,并且还包括从光学部件的光输入/输出表面以外的表面(例如,透镜边缘部分)(光学非有效区域)反射的光线。

由于这种有害射线可能引起光斑和重影,所以已经并且正在采用各种手段来防止有害射线发生。用于防止有害射线发生的技术大致分为下列两种。

(a)形成抗反射装置以用于提高光在作为光学有效区域的光输入/输出表面上的透射率从而降低其反射率的技术。

(b)形成抗反射装置以用于提高光在作为光学非有效区域的端面(例如,透镜边缘部分)上的吸收率从而降低其反射率的技术。

作为属于(a)的技术的在光学部件的作为光学有效区域的光输入/输出表面上形成层叠电介质薄膜的抗反射涂层(通常被称为多涂层)的实践已经并仍在继续。

作为属于(b)的技术的在光学部件的作为光学非有效区域的端面(例如,透镜侧端的边缘部分)上形成不允许光透射的遮光涂膜的实践已经并仍在继续。

在透镜的情况下,当作为光学有效区域的光输入/输出表面(透镜表面)是光滑表面区域时,作为光学非有效区域的外周侧表面(透镜边缘部分)被制成表现出1μm和50μm之间的算术平均粗糙度ra的粗糙表面以通过光散射来提高其遮光功能并提高遮光涂膜的粘合强度二者。然后,由于实际上不可能使形成在这样的粗糙表面上的遮光涂膜的边缘与粗糙表面区域的边缘完全一致,所以遮光涂膜被形成为以便稍微侵入(ride)作为光学有效区域的光滑表面区域。

另外,如果在光学有效区域上形成的抗反射涂层与在光学非有效区域上形成的遮光涂膜之间的边界区域中产生间隙,则在间隙中既没有抗反射涂层也没有遮光涂膜,因此可以在那里产生强有害射线。因此,通常使抗反射涂层和遮光涂膜彼此部分重叠,以防止发生这种不希望的情况。对于首先放置抗反射涂层和遮光涂膜中的哪一个,鉴于期望抗反射涂层减小抗反射涂层的折射率与透镜的折射率之间的差异以便通过其界面使光的反射最小化,通常在透镜基板上直接形成抗反射涂层,然后将遮光涂膜铺在其上。

换句话说,通常,在透镜基板1上形成多涂层抗反射涂层5,然后如图1所示的那样在抗反射涂层5上形成遮光涂膜2。更具体地,通常使得遮光涂膜2的边缘覆盖形成在透镜基板的光滑表面区域1b上的多涂层抗反射涂层5的一部分。

近年来,如日本专利申请特开no.2006-259711和日本专利申请特开no.2005-275372中所述的使用不大于使用波长的细纹理化结构的抗反射涂层也已经被用于替代多涂层抗反射涂层,以使抗反射涂层达到更高的性能水平。此外,日本专利申请特开no.2015-176016描述了如下的布置,其使用具有这种细纹理化结构的抗反射涂层作为用于光线(光学)有效区域的反射防止装置,并且在光线(光学)非有效区域中形成的遮光涂膜的边缘位于在作为光线(光学)有效区域的光滑表面区域上形成的抗反射涂层上。

当遮光涂膜被形成为位于具有细纹理化结构的抗反射涂层上,并且该多层区域位于基板表面的光滑表面区域上时,可能会出现以下问题:沿着抗反射涂层和下面的基板之间的界面发生膜漂浮或膜剥离的现象,从而产生重影,这是因为具有细纹理化结构的抗反射涂层与下面的基板表面之间的粘合强度弱,因此抗反射涂层不能承受在其上的遮光涂膜的拉伸应力。特别地,由于具有细纹理化结构的抗反射涂层仅具有差的环境耐久性,所以他们经常显示出以下现象:由于随着时间的劣化所引起的在操作中的膜漂浮或膜剥离。

鉴于上述情况,因此,本发明的目的是提供高质量的光学部件以及还有制造这种光学部件的方法,该光学部件即使在形成于具有细纹理化结构的抗反射涂层上的遮光涂膜的边缘位于光学部件的光学有效区域的光滑表面区域上时也没有由于其抗反射涂层的膜漂浮或膜剥离所致的重影。



技术实现要素:

根据本发明的光学部件具有包括光学有效区域和邻接的光学非有效区域的表面,在该光学有效区域上布置了抗反射涂层并且在该光学非有效区域上布置了遮光涂膜,抗反射涂层的边缘部分和遮光涂膜的边缘部分彼此重叠以形成宽度在0.5μm和50μm之间的重叠区域,抗反射涂层被形成为在所述重叠区域中显示出朝向其边缘减小的厚度。

优选地,其上布置了抗反射涂层的光学有效区域显示出光滑表面,而其上布置了遮光涂膜的光学非有效区域显示出粗糙表面,并且所述重叠区域位于所述光滑表面上。

优选地,抗反射涂层具有形成在所述光滑表面上的小于使用波长的细纹理化结构,并且遮光涂膜是形成在所述粗糙表面上的不透明涂膜。

优选地,抗反射涂层被形成为在其中包含了所述重叠区域的宽度在5μm和1.8mm之间的区域中显示出朝向其边缘减小的厚。

根据本发明的制造光学部件的方法包括:第一步骤,制备透明基板,该透明基板具有包括光学有效区域和邻接的光学非有效区域的表面;第二步骤,在光学有效区域上形成具有小于使用波长的细纹理化结构的抗反射涂层,以使该抗反射涂层显示出朝向其边缘减小的厚度;以及第三步骤,在光学非有效区域上形成作为不透明涂膜的遮光涂膜,以使该遮光涂膜的边缘部分与抗反射涂层重叠在0.5μm和50μm之间的宽度,并且还使该遮光涂膜的边缘位于抗反射涂层的厚度减小的区域中。

优选地,遮光涂膜被形成为在除了位于其边缘50μm以内的区域之外显示出不小于3μm且不大于50μm的膜厚度。

优选地,抗反射涂层被形成为在宽度为5μm和1.8mm之间的区域中显示出朝向所述边缘减小的膜厚度。

优选地,通过将由溶胶-凝胶法形成的含铝膜浸入热水中或将含铝膜暴露于蒸汽来形成抗反射涂层。

从以下参照附图对示例性实施例的描述中,本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是已知示例性光学部件的示意性截面图。

图2是根据本发明的光学部件的实施例的示意性截面图。

图3是图2的光学部件的一部分的放大示意性截面图。

图4是用于计算地确定细纹理化结构的平均周期的示例性归一化积分功率谱。

图5是其中具有细纹理化结构的抗反射涂层和遮光涂膜彼此重叠的区域的一部分的示例性表面sem图像。

具体实施方式

现在将根据附图详细描述本发明的优选实施例。

根据本发明的光学部件包括具有表面的透明基板,其中作为光学有效区域的光滑表面区域和作为光学非有效区域的粗糙表面区域被布置为彼此邻接。表述“基板是透明的”意味着基板由透射使用波长的光线的材料制成。光学有效区域是当光学部件操作时光线进入和离开基板的表面区域,而光学非有效区域是除了在操作中光线进入和离开基板的表面区域以外的表面区域。也就是说,光学有效区域是指光输入/输出表面,而光学非有效区域是指光除了输入/输出表面以外的表面区域。通常,当光线通过光输入/输出表面时,光线被折射,并且光学部件通过这种折射来控制光线或光束的路径。因此,光输入/输出表面被称为光学部件的光学有效区域。

图2示出了作为根据本发明的光学部件的凹弯月形透镜,虽然本发明决不限于这种透镜。例如,根据本发明的光学部件可以是双凹透镜、平凹透镜、非球面透镜、自由曲面透镜或具有与以上所列透镜中的任何一个不同的轮廓的透镜。此外,根据本发明的光学部件可以不必是透镜,而可以是棱镜。注意,当根据本发明的光学部件是棱镜时,光学有效区域是该棱镜的光通过其进入和离开棱镜基板的表面,并且光学非有效区域是该棱镜的包括棱镜的所有侧表面在内的表面。将光完全反射透过棱镜基板的棱镜的表面不是光通过其进入和离开基板的表面,因此根据上述定义,该表面可被称为光学非有效区域。然而,不要防止而是要促进该表面的光的反射,因此不应该在那里布置遮光涂膜。换句话说,虽然该表面可能被定义为光学非有效区域,但是该表面与棱镜的侧表面不同,并因此既不应被认为是光学有效区域,也不应被认为是光学非有效区域。

包括在根据本发明的光学部件中的基板的表面包括作为光学有效区域的光滑表面区域和作为光学非有效区域的粗糙表面区域二者,并且光滑表面区域和粗糙表面区域被布置成通过边界线或边界区域相互邻接。如前所述,通常包括透镜的外周侧表面的光学非有效区域被形成为表现出约1μm至约50μm之间的算术平均粗糙度ra以便提高其通过光的散射的遮光功能和遮光涂膜的粘合强度二者的“粗糙表面”。相反,光学有效区域是用于折射或反射光线或光束的表面区域,使得光学有效区域需要是表现出比光的使用波长(例如,在可见光的情况下,在0.3μm和0.8μm之间)小的ra值的表面区域,优选地,ra值小于光的使用波长一个数量级(例如,不大于0.03μm)。为了本发明的目的,“光滑表面区域”是指这样的表面区域。

图2是根据本发明的光学部件(其是凹弯月形透镜)的实施例的示意性截面图。图3是图2的光学部件的一部分(该部分是光学部件的抗反射涂层3和遮光涂膜2在基板1的光滑表面上彼此重叠的区域及其附近20)的放大示意性截面图。本实施例的光学部件所包含的基板1由相对于要用于光学部件的光(通常为可见光)透明的材料(诸如玻璃)制成。可用于本发明目的的玻璃材料包括含碱玻璃、无碱玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、钡基玻璃、镧基玻璃、钛基玻璃和氟基玻璃,并且通过考虑其期望性质(包括折射率),可以为该实施例选择这样的玻璃材料中的适当的一种。

具有小于使用波长的细纹理化结构的抗反射涂层3被形成在作为凹弯月形透镜的基板的凹面侧的光学有效区域(光滑表面区域1b)上。由于细纹理化结构具有小于使用波长的面内尺寸(沿着表面测量的长度),所以该结构既不散射也不折射入射和出射光线,从而通过设置表现出在基板的折射率和外部(通常是空气)的折射率之间的某处的折射率的层以便减轻界面处的折射率间隙,来提供降低在基板和外部的界面处反射的光线的比例的优点。

该抗反射涂层3优选为由含铝板状晶体制成的膜,其表面显示出细纹理化轮廓。板状晶体可以通过如下方式形成:以在日本专利申请特开no.2006-259711或日本专利申请特开no.2005-275372中所描述的那样将含铝膜浸入热水中或将含铝膜暴露于蒸汽,以便使含铝膜的表面溶解并使溶解的膜再沉积。这样的含铝膜可以是通过液相法(诸如溶胶-凝胶法)形成的含有氧化铝作为主要成分的膜,或者是可以通过气相法(其通常可以是cvd法或pvd法,诸如气相沉积或溅射)形成的由金属铝、含铝合金或它们中的任何一种的氧化物制成的膜。当使这样的含铝膜与热水或蒸汽接触以溶解其表面并使其表面再沉积时,产生了由含有氧化铝作为主要成分的板状晶体制成的细纹理化结构。

具有细纹理化结构的抗反射涂层3被形成在凹面上的作为光学有效区域的光滑表面区域1b上,以便包括膜厚度减小区域(膜厚度倾斜区域)12,该膜厚度减小区域12为包括涂层3的边缘并且沿着边缘延伸的区域,区域12被形成为以便显示出如下的厚度,该厚度朝向边缘减小。关于通过图案化来形成抗反射涂层3以便使膜包括膜厚度减小区域的处理,当采用气相处理(真空成膜法)时,光学有效区域(光滑表面区域1b)的外周区域被掩蔽,并随后进行将膜浸入热水中的浸入处理。然后,结果,可以沿着具有细纹理化结构的抗反射涂层3的边缘形成膜厚度减小区域12。另一方面,当采用液相法(溶胶-凝胶法)时,可以通过在喷涂成膜时使用掩蔽技术或通过旋涂,随后通过浸渍有溶剂的擦拭器擦拭透镜的外周区域,并且然后将透镜浸入热水中来沿着具有细纹理化结构的抗反射涂层3的边缘形成膜厚度减小区域12。

作为凹弯月形透镜的基板1的凹面侧的周围表面区域1c和端部侧面1d构成光学非有效区域,其是ra在约1μm和约50nm之间的粗糙表面区域。遮光涂膜2被至少形成在光学非有效区域的与光学有效区域邻接的区域(图2的情况下的整个光学非有效区域)中。遮光涂膜2从作为光学非有效区域的周围表面区域1c进入到作为光学有效区域的光滑表面区域1b中,并且遮光涂膜2的边缘位于光滑表面区域1b的外周部分中。该遮光涂膜2是在使用波长下不透明的涂膜。遮光涂膜2通过涂敷由黑色染料或各种颜色的复合染料和颜料、不透明颗粒、树脂等制备的涂料并使涂敷的涂料干燥来形成。可用于涂料的涂敷的技术包括刷涂、喷墨喷涂、染料涂层和喷射分配器的使用。然而,注意,使用选自喷墨喷涂、喷射分配器喷涂和染料涂布(其为非接触喷涂技术)的自动喷涂技术是期望的,因为当技术熟练的操作者使用刷涂技术时,涂膜材料的质量取决于操作者的技能并且可以在很大程度上变化。

如图3所示,在凹面侧的作为光学有效区域的光滑表面区域1b的外周区域中,作为不透明涂膜的遮光涂膜2的沿着遮光涂膜2的边缘延伸并且从周围表面区域1c(其为粗糙表面区域)进入到光滑表面区域1b的区域位于沿着具有细纹理化结构的抗反射涂层3的边缘延伸的区域上。在这种情况下,为了抑制抗反射涂层3的膜漂浮或膜剥离的现象,可以使遮光涂膜2显示出小的厚度和/或抗反射涂层3与遮光涂膜2的重叠宽度11可以被减小,以减轻在遮光涂膜2的端部集中出现的拉伸应力。

然而,如果重叠宽度变得不小于100μm,则不能简单地通过减小遮光涂膜的膜厚度以使膜厚度等于约0.5μm(其不大于推荐的膜厚度)来防止膜浮动现象的发生。另一方面,如果使得遮光涂膜的膜厚度小于0.5μm,则遮光涂膜2的遮光性能变得不令人满意,并且遮光涂膜的表面的光反射变得比抗反射涂层的光反射大,从而增加有害光线的量。也就是说,当使重叠宽度11不小于100μm时,如果遮光涂膜的膜厚度被减小,则不能防止出现光斑和重影。

作为研究遮光涂膜令人满意地操作所需的膜厚度的结果,本发明的发明人发现,当使得遮光涂膜的膜厚度不小于3μm时,可以没有任何问题地防止光斑和重影发生。但是,注意,膜厚度大于50μm是不希望的,这是因为这样大的膜厚度引起在遮光涂膜本身中出现裂纹。本发明的发明人还发现,遮光涂膜仅在遮光涂膜的膜厚度小于3μm时不令人满意地执行抑制光斑和重影的现象。还要注意,遮光涂膜的厚度在其边缘处变为等于零,因此遮光涂膜优选在其边缘处及其附近表现出陡峭的厚度倾斜,尽管当在与边缘分开50μm的位置处膜厚度不小于3μm且不大于50μm时根本不会出现问题。

基于上述发现,本发明的发明人试图通过减小抗反射涂层3和遮光涂膜2的重叠宽度11来防止发生抗反射涂层3的膜漂浮现象。作为本发明的发明人进行的研究的结果,发现抗反射涂层3的膜漂浮和膜剥离现象以及光斑和重影的现象二者可以通过使具有细纹理化结构的抗反射涂层3和遮光涂膜2的重叠宽度11即使在遮光涂膜2被形成为显示出3μm的膜厚度(这是推荐的膜厚度)时也不大于50μm来抑制。但是,注意,为了达到上述目的,在通过喷涂来形成遮光涂膜2时,需要在稳定的基础上控制抗反射涂层3与遮光膜2的重叠宽度11。还要注意,应注意不要在基板上在抗反射涂层3和遮光涂膜2之间存在任何没有抗反射涂层3和遮光涂层膜2二者的任何区域。换句话说,抗反射涂层3和遮光涂膜2的重叠宽度11不应等于零,并且重叠宽度11需要至少为0.5μm。

作为深入研究工作的结果,本发明的发明人发现,遮光涂膜2的润湿性在很大程度上根据具有细纹理化结构的抗反射涂层3的膜厚度的差异而变化,因此可以通过利用该特性来进行自对准涂布操作。另外,通过研究具有细纹理化结构的抗反射涂层3与遮光涂膜2的重叠宽度11以及抗反射涂层3的膜厚度减小区域12的宽度之间的关系的结果,发现当抗反射涂层3的膜厚度减小区域12的宽度不大于1.8mm时,抗反射涂层3和遮光涂膜2的重叠宽度11可以被抑制为不大于50μm。本发明的发明人还发现,如果膜厚度减小区域12的宽度不大于50μm,则遮光涂膜2的边缘位置可以被保持在抗反射涂层3的膜厚度减小区域12的宽度内直到膜厚度减小区域12的宽度由于自对准效应而降低到5μm为止。换句话说,膜厚度减小区域12的宽度优选为不小于5μm且不大于1.8mm。注意,膜厚度减小区域12的“宽度”是指当在薄膜厚度减小区域的厚度倾斜方向上测量时抗反射涂层3的相对膜厚度(当在膜厚度减小区域以外的区域中的平均膜厚度等于1时的相对值)从1.0减小到0.1的面内距离(沿基板表面测量的距离)。

此外,本发明的发明人研究了遮光涂膜的润湿性与具有细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度之间的关系。结果,本发明人发现,使遮光涂膜的润湿性最大化的具有细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度在20μm和50nm之间的范围内,并且当具有细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度超过100nm时,遮光涂膜的润湿性变差。同时,遮光涂膜相对于玻璃基板的润湿性根据基板的玻璃材料而变化。由于镧基玻璃的表面能低,因此镧基玻璃的润湿性相对于遮光涂膜高,而钛基玻璃的表面能高,因此由钛基玻璃制成的遮光涂膜的润湿性大致等于膜厚度不小于150nm(抗反射涂层的高度的推荐值)的具有细纹理化结构的抗反射涂层的润湿性。换句话说,当采用润湿性低的钛基玻璃作为基板时,由于自对准特征,遮光涂膜的边缘可以通过利用具有细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度减小区域的中间膜厚度部分的润湿性高的事实而保持在膜厚度减小区域的宽度内。因此,根据本发明的制造光学部件的方法是在不依赖于基板的表面能的情况下将遮光涂膜的边缘保持在膜厚度减小区域的宽度内的方法。

可以使用在fib处理(聚焦离子束处理)之后通过sem或tem观察具有细纹理化结构的抗反射涂层的表面的技术作为检查在抗反射涂层的沿着具有细纹理化结构的抗反射涂层的边缘延伸的区域中是否形成膜厚度减小区域的技术。

另一方面,随着具有细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度减小,细纹理化结构的平均周期变化。因此,可以利用该事实通过观察平面(表面)sem图像来检查是否形成了膜厚度减小区域。换句话说,可以通过从结构的平面sem图像确定细纹理化结构的平均周期并且参考已经预先确定的细纹理化结构的平均周期和膜厚度之间的关系来确定细纹理化结构的膜厚度。可以用于从其平面sem图像确定细纹理化结构的平均周期的技术包括使用二维傅里叶变换的技术。可用于频率分析的软件包括由美国国家卫生研究院(nih)开发的imagej。

频率分析可以通过从目标图像中选择由2的幂的像素构成的分析域、执行fft(快速傅里叶变换)并根据所获得的二维功率谱的功率值来确定归一化积分功率谱来进行。注意,归一化积分功率谱可以通过将256个灰度值通过指数变换返回到原始功率值、将在以原点为中心的圆上找到的功率值进行积分并将积分值除以除了dc分量(中心值)以外的功率值的总和以用于归一化来确定。图4示出了通过在细纹理化结构的高度为220nm时观察到的平面sem图像的频率分析获得的归一化积分功率谱。基于图4所示的归一化积分功率谱,通过对功率谱数据在0.002至0.02周期/nm之间的空间频率域内进行曲线拟合操作,并使用对应于近似曲线的最大值的空间频率,细纹理化结构的平均周期被计算地确定。结果,当细纹理化结构的高度为220nm时,平均周期被发现为180nm,其中分散为±10nm。也就是说,当通过上述方法确定的平均周期在170和190nm之间的范围之外时,可以安全地假定细纹理化结构的高度改变。结果,本发明的发明人发现,具有220nm的高度的细纹理化结构的膜厚度减小区域的膜厚度和平均周期以这样的方式变化,即随着膜厚度的减小,平均周期一度在160nm以下,并且之后上升到200nm以上。因此,本发明的发明人发现,当细纹理化结构的220nm的高度被选择作为高度的参考值(相对高度值=1)时,当平均周期为157nm时,细纹理化结构的高度为88nm(相对高度值=0.4),并且当平均周期为216nm时,细纹理化结构的高度为22nm(相对高度值=0.1)。

现在,将在下面详细描述根据本发明的光学部件的制造方法。下面的表1概括地示出了通过将在下面描述的示例和比较示例中的测量和评估获得的结果。

(示例1)

生产具有如图2所示的截面轮廓并使用可从ohara获得的光学玻璃s-lah53(nd=1.806)制备的透镜(外径:66mm,内径:34mm)。

将所生产的透镜用碱性洗涤剂通过超声波清洁来清洁,并随后在烘箱中干燥。然后,将氧化铝前体的溶胶滴在透镜上,并以3000rpm的旋转速度进行20秒的旋涂操作,然后将透镜凹面侧上的光滑表面1b的周边部分通过已经用2-乙基丁醇溶剂(sofras:商品名)浸泡的可从aion获得的聚氨酯海绵进行擦拭。然后,将透镜在140℃的热风循环烘箱中烘烤30分钟以产生无定形氧化铝膜。然后,通过将透镜浸入75℃的热水中20分钟,在透镜的除了其周边部分的凹面侧的光滑表面上形成具有细纹理化结构的抗反射涂层。

然后,将可以从canonchemicals获得的遮光涂料gt-7h(商品名)涂敷到作为具有在1μm和50μm之间的算术平均粗糙度ra的粗糙表面的外周表面(端侧表面1d和周围表面1c),并且还涂敷到与外周表面邻接并且位于其内侧的凹面侧的光滑表面1b的周边部分,以在其上产生遮光涂膜。用于上述涂敷处理的涂敷技术是使用喷射分配器的非接触喷涂技术。此时,注意不要在作为涂料的涂敷的结果而获得的遮光涂料层的边缘与预先形成的具有细纹理化结构的抗反射涂层的边缘之间产生任何间隙。

在通过使用其上以上述方式产生了抗反射涂层和遮光涂膜的透镜形成光学系统之后,评估所获得的光学系统是否存在重影。结果,发现光学系统没有任何重影问题,因为没有观察到重影。

在评估透镜的重影之后,通过平面sem和在fib处理之后的截面sem来观察包括遮光涂膜的边缘和细纹理化结构的边缘及其附近在内的区域,发现遮光涂膜的边缘部分位于细纹理化结构的边缘部分上。基于观察结果来测量细纹理化结构的膜厚度、遮光涂膜的膜厚度和它们的轮廓。

作为测量的结果,从遮光涂膜的边缘向外侧分开50μm的位置处的遮光涂膜的膜厚度在4和5μm之间,并且从50μm的位置进一步分离的光滑表面1b上的位置处的遮光涂膜的膜厚度在4和10μm之间。另一方面,在沿着具有细纹理化结构的抗反射涂层的边缘延伸的区域中(并且该区域的宽度在5和10μm之间)已经形成了膜厚度朝向边缘减小的膜厚度减小区域。注意,细纹理化结构和遮光涂膜的重叠宽度在1和3μm之间。

图5示出了包括细纹理化结构和遮光涂膜彼此重叠的区域11在内的细纹理化结构的膜厚度减小区域12的一部分的平面(表面)sem图像。透镜的光学有效区域中的细纹理化结构的膜厚度和平均周期分别为220nm和180nm。另一方面,图4所示的细纹理化结构的膜厚度减小区域12的平均周期最小为148nm并且在遮光涂膜的边缘上的位置处为207nm。通过fib处理后的截面tem,对应于207nm的平均周期的细纹理化结构的高度被确认为等于20nm。

(示例2)

在该示例中,如示例1中那样制备具有抗反射涂层和遮光涂膜的透镜,除了用于形成本示例的具有细纹理化结构的遮光涂膜的技术与示例1中所采用的技术不同。更具体地,代替通过溶胶-凝胶法和烘焙形成无定形氧化铝膜,在将掩模放在透镜基板上之后,通过反应溅射形成氧化铝膜,以使其边缘在透镜的凹面光滑表面的外周边缘的内侧0.1mm的位置处。除此之外,在该示例中遵循示例1的制造步骤。

在通过使用以上述方式制备的透镜形成光学系统之后,评估光学系统是否存在重影。结果,发现光学系统没有任何重影问题,因为没有观察到重影。

在评估透镜的重影之后,以与示例1相同的方式,通过平面sem和fib处理后的截面sem观察遮光涂膜和细纹理化结构的重叠区域的膜厚度和轮廓。

作为观察的结果,从遮光涂膜的边缘向外侧分离50μm的位置处的遮光涂膜的膜厚度在4和5μm之间,并且从50μm的位置进一步分离的光滑表面1b上的位置处的遮光涂膜的膜厚度在4和10μm之间。另一方面,细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度减小区域的宽度在1.5和1.8mm之间,并且细纹理化结构和遮光涂膜的重叠宽度在1.8和50μm之间。

(示例3)

在该示例中,如示例2中那样制备具有抗反射涂层和遮光涂膜的透镜,除了在该示例中采用与示例2中使用的产生遮光涂膜的方法不同的产生遮光涂膜的方法。更具体地,代替使用喷射分配器,通过将用涂料溶液(gt-7ii)浸泡的聚氨酯海绵(rubycell:商品名称,可从yopolymer获得)压靠在正被驱动旋转的透镜的边缘以进行涂料涂敷来形成本示例的遮光涂膜。该示例的所有剩余制造步骤与示例2的制造步骤相同。

在通过使用以上述方式制备的透镜形成光学系统之后,评估光学系统是否存在重影。结果,发现光学系统没有任何重影问题,因为没有观察到重影。

在评估透镜的重影之后,以与示例1相同的方式,通过平面sem和fib处理后的截面sem观察遮光涂膜和细纹理化结构的重叠区域的膜厚度和轮廓。

作为观察的结果,从遮光涂膜的边缘向外侧分离50μm的位置处的遮光涂膜的膜厚度在8和10μm之间,并且从50μm的位置进一步分离的光滑表面1b上的位置处的遮光涂膜的膜厚度在8和50μm之间。另一方面,细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度减小区域的宽度在1.5和1.8mm之间,并且细纹理化结构和遮光涂膜的重叠宽度在11和35μm之间。

(示例4)

在该示例中,如示例2中那样制备具有抗反射涂层和遮光涂膜的透镜,除了在本示例中使用可从ohara获得的光学玻璃s-tih53(nd=1.847)的基板而不是示例2的基板。

在通过使用以上述方式制备的透镜形成光学系统之后,评估光学系统是否存在重影。结果,发现光学系统没有任何重影问题,因为没有观察到重影。

在评估透镜的重影之后,以与示例1相同的方式,通过平面sem和fib处理后的截面sem观察遮光涂膜和细纹理化结构的重叠区域的膜厚度和轮廓。

作为观察的结果,从遮光涂膜的边缘向外侧分离50μm的位置处的遮光涂膜的膜厚度在4和5μm之间,并且从50μm的位置进一步分离的光滑表面1b上的位置处的遮光涂膜的膜厚度在4和10μm之间。另一方面,细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度减小区域的宽度在1.5和1.8mm之间,并且细纹理化结构和遮光涂膜的重叠宽度在18和45μm之间。

(示例5)

在该示例中,如示例1中那样制备具有抗反射涂层和遮光涂膜的透镜,除了通过喷射分配器涂敷的遮光涂料的固体成分浓度从示例1的固体成分浓度降低,以用于形成遮光涂膜。

在通过使用以上述方式制备的透镜形成光学系统之后,评估光学系统是否存在重影。结果,发现光学系统没有任何重影问题,因为没有观察到重影。

在评估透镜的重影之后,以与示例1相同的方式,通过平面sem和fib处理后的截面sem观察遮光涂膜和细纹理化结构的重叠区域的膜厚度和轮廓。

作为观察的结果,从遮光涂膜的边缘向外分离50μm的位置处的遮光涂膜的膜厚度在3和4μm之间,并且从50μm的位置进一步分离的光滑表面1b上的位置处的遮光涂膜的膜厚度在3和8μm之间。另一方面,细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度减小区域的宽度在5和10mm之间,并且细纹理化结构和遮光涂膜的重叠宽度在0.5和2μm之间。

(比较示例1)

在该示例中,如示例2中那样制备具有抗反射涂层和遮光涂膜的透镜,除了在通过喷射分配器将涂料溶液涂敷到遮光涂膜时,喷射涂料溶液的位置更靠近透镜中心。

在通过使用以上述方式制备的透镜形成光学系统之后,评估光学系统是否存在重影。结果,确认出现了强烈的重影。

在评估透镜的重影之后,以与示例1相同的方式,通过平面sem和fib处理后的截面sem观察遮光涂膜和细纹理化结构的重叠区域的膜厚度和轮廓。

作为观察的结果,从遮光涂膜的边缘向外分离50μm的位置处的遮光涂膜的膜厚度在4和5μm之间,并且从50μm的位置进一步分离的光滑表面1b上的位置处的遮光涂膜的膜厚度在4和10μm之间。另一方面,细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度减小区域的宽度在1.5和1.8mm之间,并且细纹理化结构和遮光涂膜的重叠宽度在45和55μm之间。

(比较示例2)

在该示例中,如示例1中那样制备具有抗反射涂层和遮光涂膜的透镜,除了所涂敷的遮光涂料的固体成分浓度进一步从示例5的固体成分浓度降低,以用于形成遮光涂膜。

在通过使用以上述方式制备的透镜形成光学系统之后,评估光学系统是否存在重影。结果,证实出现了强烈的重影。

在评估透镜的重影之后,以与示例1相同的方式,通过平面sem和fib处理后的截面sem观察遮光涂膜和细纹理化结构的重叠区域的膜厚度和轮廓。

作为观察的结果,从遮光涂膜的边缘向外分离50μm的位置处的遮光涂膜的膜厚度在2和3μm之间,并且从50μm的位置进一步分离的光滑表面1b上的位置处的遮光涂膜的膜厚度在2和7μm之间。另一方面,细纹理化结构的抗反射涂层的膜厚度减小区域的宽度在5和10μm之间,并且细纹理化结构和遮光涂膜的重叠宽度在1和3μm之间。

如以上详细描述的那样,本发明提供了高质量的光学部件以及还有制造这种光学部件的方法,该光学部件具有在透镜的光滑表面上(其为光学有效区域)彼此重叠的细纹理化结构的抗反射涂层和遮光涂膜,其显示出优异的环境耐久性,并且没有由于随着时间的劣化而导致的具有细纹理化结构的抗反射涂层的膜漂浮和膜剥离所引起的重影的出现。

根据本发明的光学部件可以在光学设备领域中应用,所述光学设备包括照相机、双筒望远镜、显微镜、半导体曝光装置等。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释,以便包含所有这些修改以及等同的结构和功能。

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