专利名称：带红外线截止滤波器的透镜及其制造方法和小型照相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及装配在移动电话等中的小型照相机使用的带红外线截止滤波器的透镜及其制造方法、以及使用该带红外线截止滤波器的透镜的小型照相机。
背景技术：
近年来，将小型照相机装配在移动电话或笔记本电脑等信息设备中，可以获得用小型照相机拍摄的图像信息。图11表示这种小型照相机的一个结构示例。
如图11所示，该小型照相机100在基板101上安装有电子部件102和固体摄像元件模块103，在镜筒104上装配了IR(红外线)截止滤波器105的壳体106被安装在基板101上，覆盖着固体摄像元件模块103的周围。外筒部件109旋入刻在镜筒104外面的螺纹槽中，该外筒部件109在一端侧具有具备光阑功能的开口部107，装配有聚光透镜108，内面刻有螺纹槽。通过调节外筒部件109的旋入量，可以调节聚光透镜108和固体摄像元件模块103之间的距离，以便进行聚焦。调节后用粘接剂固定。开口部107、镜筒104、聚光透镜108、红外线截止滤波器105、固体摄像元件模块103沿着光轴配置。
该小型照相机100通过聚光透镜108将从开口部107入射的光聚光在固体摄像元件模块103上，通过红外线截止滤波器105将阻断了红外线的光成像于固体摄像元件模块103上，把固体摄像元件模块103感光后的光变换为电信号，通过电子部件102变换为图像信号并输出。
固体摄像元件模块103不仅对可见光，对红外线也具有良好的感光度，所感光的红外线会导致清晰度降低或图像劣化。因此，为了使红外线不入射到固体摄像元件模块103，在固体摄像元件模块103的入射侧配置有红外线截止滤波器105。
现在的信息设备对小型化的要求很强烈。小型照相机也不例外，必须进一步小型化。因此，特开平5-207350号公报提出了以下方案直接在透镜108上设置构成红外线截止滤波器105的电介质多层膜，废弃作为部件的红外线截止滤波器105，以实现小型化。
但是，为了减轻重量和降低成本，小型照相机中使用的聚光透镜108几乎都是通过注射模塑成形制造的塑料制品。在安装电子部件和固体摄像元件模块时，具有在约290℃的高温炉中使焊锡熔化的被称为回流(reflow)的焊接工序。塑料制透镜不具有耐回流焊接的高温的耐热性，所以在回流焊接之后安装透镜。因此，具有组装生产效率降低的问题，从组装效率方面考虑期望玻璃制透镜。
专利文献1提出的带红外线截止滤波器的透镜是两面为凸面的双凸透镜。由于为了用玻璃制造这种两面为凸面的透镜，在成形时需要精密地对准两面的光轴，所以具有要求高精度的制造技术且成本高的问题。
另外，电介质多层膜的成膜需要进行以下这种花费工时的作业将每一个凸透镜配置在真空蒸镀装置等的圆顶状基板座上，在进行真空蒸镀等之后，再从基板座上逐个取出，所以具有电介质多层膜的成膜成本增加的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供一种带红外线截止滤波器的透镜，在用玻璃制造用于小型照相机的聚光透镜等的带红外线截止滤波器的透镜时，可以降低成为问题的制造成本。
另外，本发明的目的是提供能够以低成本制造玻璃制的带红外线截止滤波器的透镜的制造方法。
此外，本发明的目的是提供使用了低成本的玻璃制的带红外线截止滤波器的透镜的小型照相机。
为了达到上述目的，本发明之一提供一种带红外线截止滤波器的透镜，其特征在于，在一个折射表面为平面、相反侧的折射表面为凸面的玻璃平凸透镜的任一面上，设有截止红外线的红外线阻断电介质多层膜。
通过做成所谓的平凸透镜，在成形玻璃透镜时，平的面的折射表面不需要对准光轴。所以，使用空腔的相互相对的面中的一个面是平面、相对的另一个面具有在平面上形成凸面的折射表面的多个凹面的模具，可以将连接有多个一个折射表面为平面、另一个折射表面为凸面的玻璃平凸透镜的可获取多个透镜的成形体成形为一体。因此，可以使用简单的模具高效集中地成形多个透镜，所以能够以低成本进行生产。
如果对该可获取多个透镜的成形体进行电介质多层膜的成膜，可以利用真空蒸镀等成膜方法集中地对多个透镜进行统一成膜。因此，能够降低电介质多层膜的成膜成本。
另外，通过切割，把设有红外线阻断电介质多层膜的可获取多个透镜的成形体切断成各个透镜，可以高效地生产多个玻璃制平凸透镜，所以能够以低成本进行生产。
本发明之二提供一种带红外线截止滤波器的透镜，其特征在于，在所述本发明之一的带红外线截止滤波器的透镜中，所述玻璃平凸透镜具有在平板的一面上一体地设有构成凸透镜的凸面的凸部的结构。
通过切割，把在平板的一面上一体地设有具有凸透镜的凸面的折射表面的多个凸部的可获取多个透镜的成形体，按每个凸部进行切断，由此获得的低成本的平凸透镜具有在平板的一面上一体地设有构成凸透镜的凸面的凸部的结构。
本发明之三提供一种带红外线截止滤波器的透镜，其特征在于，在所述本发明之一或之二的带红外线截止滤波器的透镜中，所述凸面的折射表面是曲率随着离开光轴而变小的轴对称非球面。
通过使平凸透镜的凸透镜形成这种曲面的轴对称非球面形状，可以形成对各种像差进行了良好校正的凸透镜，能够获得良好的图像。
本发明之四提供一种带红外线截止滤波器的透镜，其特征在于，在所述本发明之二的带红外线截止滤波器的透镜中，所述平板的外形的几何学中心与所述凸透镜的光轴一致。
通过使透镜的外形的几何学中心与凸透镜的光轴一致，以透镜的外形尺寸为基准，对准照相机的光轴把透镜装配到小型照相机上等时，可以使透镜的光轴自动对准小型照相机的光轴，与将透镜的光轴对准照相机的光轴来进行装配的情况相比，透镜的装配作业变得简单。
本发明之五提供一种带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，其特征在于，具有成形工序利用玻璃来成形可获取多个透镜的成形体，该可获取多个透镜的成形体在平板的表面上一体地设有构成凸透镜的凸面折射表面的多个凸部；成膜工序在所述可获取多个透镜的成形体的任一面上设置截止红外线的红外线阻断电介质多层膜；和切断工序按照所述每个凸部来切断设有所述红外线阻断电介质多层膜的可获取多个透镜的成形体的所述平板部分。
通过将连接有多个一个折射表面为平面、另一个折射表面为凸面的玻璃平凸透镜的可获取多个透镜的成形体成形为一体，可以使用简单的模具高效集中地成形多个透镜，所以能够以低成本进行生产。
通过对该可获取多个透镜的成形体进行电介质多层膜的成膜，可以利用真空蒸镀等成膜方法集中地对多个透镜进行统一成膜。因此，能够降低电介质多层膜的成膜成本。
另外，通过切割，把设有红外线阻断电介质多层膜的可获取多个透镜的成形体切断成各个透镜，可以高效地生产多个玻璃平凸透镜，所以能够以低成本进行生产。
本发明之六提供一种带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，其特征在于，在本发明之五的带红外线截止滤波器的透镜的制造方法中，所述可获取多个透镜的成形体具有形状相互不同的所述凸部。
通过在一个可获取多个透镜的成形体上设置形状相互不同的凸部，可以在一次成形中制造多种平凸透镜。
本发明之七提供一种带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，其特征在于，在本发明之五或之六的带红外线截止滤波器的透镜的制造方法中，在所述成形工序中，将定位用的校准标记复制(転 )到所述可获取多个透镜的成形体的所述平板表面上。
通过设置校准标记，可以把校准标记作为切断时的位置基准，使透镜的光轴和外形的几何学中心一致，按照每个凸部进行正确切断。因此，在把所获得的平凸透镜装配到小型照相机上时，可以根据外形基准进行装配，使装配作业变得容易。
本发明之八提供一种带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，其特征在于，在本发明之七的带红外线截止滤波器的透镜的制造方法中，将所述校准标记沿着要切断的切断线，并且在所述平板的平面侧的表面上形成截面为V字状的槽，所述切断工序利用切割刀片保留所述V字状槽的两端边缘附近来进行切断。
如果把校准标记设在例如可获取多个透镜的成形体的角部，则设有校准标记的部分成为与透镜部分不同的其他多余部分，在玻璃材料中产生浪费。通过沿着切断线形成校准标记，不需要另外设置校准标记的地方，不会在玻璃材料中产生无用的部分。
另外，把校准标记作为截面为V字状的槽复制在平板的平面侧，利用比该槽的宽度窄的切割刀片从凸部侧进行切断，切割刀片切断V字状槽的锥面，因此，在玻璃切断面上不会产生崩边(chipping)，提高制造成品率。
本发明之九提供一种小型照相机，其特征在于，具有把所感光的光变换为电信号的固体摄像元件；覆盖所述固体摄像元件的周围并具有开口部的壳体；和带红外线截止滤波器的透镜，该透镜作为使从所述开口部入射的光聚光于所述固体摄像元件的透镜系统的全部或一部分，在一个折射表面为平面、相反侧的折射表面为凸面的玻璃平凸透镜的任一个面上，设有截止红外线的红外线阻断电介质多层膜。
该小型照相机使用设有红外线阻断电介质多层膜的带红外线截止滤波器的透镜，所以能够省略作为部件的红外线截止滤波器，容易做到小型化，并且由于使用玻璃透镜，所以能够在安装着透镜的状态下进行回流焊接，装配效率良好。
图1表示本发明的带红外线截止滤波器的透镜，(a)～(c)是其剖面图，(d)是(c)的透镜的平面图。
图2是表示非球面形状的一例的曲线图，(a)表示半径方向的曲率变化，(b)表示半径方向的形状。
图3的(a)表示球面凸透镜的光路图，(b)表示非球面凸透镜的光路图。
图4是表示非球面凸透镜的一例的各种像差的曲线图。
图5是表示使用了本发明的带红外线截止滤波器的透镜的本发明的小型照相机的一个示例结构的剖面图。
图6是表示成膜于本发明的带红外线截止滤波器的透镜上的红外线阻断电介质多层膜的透过率特性的一例的曲线图。
图7的(1)～(5)是表示本发明的带红外线截止滤波器的透镜的制造工序的流程图，(a)是所获得的透镜的平面图，(b)是所获得的透镜的剖面图。
图8是表示在一个可获取多个透镜的成形体上设有形状不同的凸部的示例的平面图。
图9是表示在可获取多个透镜的成形体上设有校准标记的一例的平面图，(a)表示设在角部的示例，(b)表示沿着切断线设置的示例。
图10的(a)～(d)是表示设有V字状槽的校准标记时的切断工序的流程图。
图11是表示以往的小型照相机的结构的剖面图。
具体实施例方式
以下，说明本发明的带红外线截止滤波器的透镜及其制造方法和小型照相机的实施方式，但本发明不限于以下实施方式。
本发明的带红外线截止滤波器的透镜在一个折射表面为平面、相反侧的折射表面为凸面的玻璃平凸透镜的任一个面上，设有截止红外线的红外线阻断电介质多层膜。
本发明的带红外线截止滤波器的透镜的主要用途是构成使在装配在移动电话、笔记本电脑、PDA(Personal Digital Assistant)等信息设备上的小型照相机、监视用的摄像机等的固体摄像元件上成像的透镜系统的全部或一部分的聚光透镜。
图1表示本发明的带红外线截止滤波器的透镜的结构。图1(a)的剖面图所示的带红外线截止滤波器的透镜1a具有如下结构在一般形状的玻璃平凸透镜2a的一个平面的折射表面21上设有截止红外线的红外线阻断电介质多层膜3，在相反侧的凸面的折射表面22上设有减反射膜4。图1(b)的剖面图所示的带红外线截止滤波器的透镜1b具有如下结构在一般形状的玻璃平凸透镜2a的一个平面的折射表面21上设有减反射膜4，在相反侧的凸面的折射表面22上设有截止红外线的红外线阻断电介质多层膜3。
另外，图1(c)的剖面图和图1(d)的平面图所示的带红外线截止滤波器的透镜1c使用了玻璃平凸透镜2c，该玻璃平凸透镜2c在玻璃制的大致正方形状的平板23的一个面的中央部上一体地设有构成凸透镜的凸面的折射表面22的圆顶状玻璃制凸部24。在该玻璃平凸透镜2c的平板23的未设凸部的一侧的平面上设有红外线阻断电介质多层膜3，在相反侧的凸部24和平板23的表面上设有减反射膜4。
该玻璃平凸透镜2c优选具有使平板23的大致正方形状的外形几何学中心GC和凸透镜22的光轴(光学中心)OC一致的结构。所谓一致并不意味着完全一致，包括可允许程度的误差。
这种结构的带红外线截止滤波器的透镜1a、1b、1c由于在一个面上具有红外线阻断电介质多层膜3，所以可以省略作为部件的红外线截止滤波器，可以通过减少照相机的部件数来实现低成本和小型化。
图1(a)和图1(c)所示的带红外线截止滤波器的透镜1a、1c，在平面的折射表面21上设有截止红外线的红外线阻断电介质多层膜3。由于红外线阻断电介质多层膜3利用层间的多重干涉而起到滤波器的作用，所以，如果入射角依赖性变大、入射角变大，则红外线阻断效率变差。在入射了斜光线时，如果是凸面，则有时相对于凸面法线的光线入射角因凸面部位而变得极大，极端情况下会接近切线。可是，在入射了斜光线时，如果是平面，则入射角与部位无关，是一定的。因此，通过在平面的折射表面21上设置截止红外线的红外线阻断电介质多层膜3，可以将红外线阻断电介质多层膜3的入射角依赖性控制在最小限度。
另外，一般来说，对于曲率大的曲面，红外线阻断电介质多层膜3的均匀成膜很困难。在本发明的带红外线截止滤波器的透镜1a、1c中，由于在平面上设有红外线阻断电介质多层膜3，所以能够形成特性优良的红外线阻断电介质多层膜3。并且，设有红外线阻断电介质多层膜3的平凸透镜是耐高温的玻璃制品。与塑料等软化点温度较低的透镜不同，在用物理成膜方法在平凸透镜上进行红外线阻断电介质多层膜3的成膜时，可以使玻璃平凸透镜保持高温，所以能够形成高品质的红外线阻断电介质多层膜3。
另外，由于是玻璃制的平凸透镜，所以能够承受在安装电子部件和固体摄像元件模块时的被称为回流的在高温炉中使焊锡熔化的焊接工序的高温。因此，可以在把透镜安装在小型照相机的状态下进行回流焊接，所以能够提高装配工序的效率，实现低成本化。
另外，图1(c)和图1(d)所示的带红外线截止滤波器的透镜1c可以用后述的本发明的制造方法进行制造，所以能够利用低成本的成形工序和低成本的成膜工序进行制造，因此能够以低成本进行制造。
构成凸透镜的凸面折射表面22可以是球面，也可以是轴对称非球面。为了良好地校正各种像差，优选轴对称非球面。轴对称非球面的曲面一般用下述公式(1)的高次多项式来表示。
公式(1)Z=cr21+1-(1+K)c2r2+ΣnAnrn---(1)]]>其中，z表示透镜的光轴方向的坐标，r表示在透镜的半径方向上到光轴的坐标，c表示透镜顶点的曲率，K、An表示非球面系数。
轴对称非球面的曲率优选如图2(a)所示那样随着离开光轴而变小。这种轴对称非球面形状如图2(b)所示，与用虚线表示的球面相比，用实线表示的非球面随着离开光轴，离开球面的距离变大，非球面量变大。
实际上，设想分别使用折射率Nd＝1.5168，阿贝数νd＝64.2的玻璃，具有厚度为0.90mm的平板、且具有折射表面为球面的凸透镜的平凸透镜30，和具有折射表面为轴对称非球面的凸透镜的平凸透镜1d，并对二者的光学性能进行比较。球面的曲率半径为-0.8943。设轴对称非球面的各非球面系数为K＝-0.06002、A4＝0.09393、A6＝0.04028、A8＝0.52930、A10＝0.38733、A12＝0.22400。设光阑到平凸透镜的平板的平面的距离为0.15mm。
图3(a)表示球面透镜30的光路图，图3(b)表示轴对称非球面透镜1d的光路图。图4表示非球面透镜1d的球面像差、像散和畸变像差。从图3(a)可以确认到球面透镜30由于像差，光线在焦点面扩散，产生大的模糊范围。
与此相对，从图4可以确认到，轴对称非球面透镜1d对球面像差、像散、畸变像差等进行了良好校正，结果如图3(b)所示，光线在焦点面聚焦，能够获得良好的像质。
图5表示把本发明的带红外线截止滤波器的透镜1c用作聚光透镜的小型照相机10的概略剖面结构。该小型照相机10在基板101上安装有电子部件102和固体摄像元件模块103，具有在外面刻有螺纹的镜筒104的壳体110被安装在基板101上，覆盖固体摄像元件模块103的周围。外筒部件109旋入刻在镜筒104外面的螺纹槽中，该外筒部件109的一端侧具有具备光阑功能的开口部107，装配有本发明的带红外线截止滤波器1c作为聚光透镜，内面刻有螺纹槽。通过调节外筒部件109的旋入量，可以调节聚光透镜1c与固体摄像元件模块103的感光面的距离，调节后用粘接剂进行固定使其不能移动。开口部107、镜筒104、聚光透镜1c、固体摄像元件模块103沿着光轴配置。另外，图5所示的小型照相机10的透镜系统只用聚光透镜1c来构成，但也可以装配聚光透镜1c以外的透镜，聚光透镜1c构成透镜系统的全部或一部分。
固体摄像元件模块103由未图示的微型透镜、滤色器、CCD和CMOS等固体摄像元件等构成。这些微型透镜、滤色器、CCD和CMOS等固体摄像元件等被排列成矩阵状。微型透镜将通过聚光透镜1c将被聚光的光线聚光到各摄像元件上，滤色器将光线分解成三原色，固体摄像元件将感光后的光变换为电信号。
在图5所示的小型照相机10中，可以把本发明的带红外线截止滤波器1c作为聚光透镜，配置成使设有红外线阻断电介质多层膜3的平面侧朝向入射侧配置，使凸面侧朝向固体摄像元件模块103侧。与此相反，即使配置成使凸面侧朝向入射侧配置，使设有红外线阻断电介质多层膜3的平面侧朝向固体摄像元件模块103侧，对功能也没有影响。
该小型照相机10利用设在作为透镜系统的聚光透镜1c的平面上的红外线阻断电介质多层膜3，对从开口部107入射的光进行红外线阻断，聚光透镜1c使阻断了红外线的光成像于固体摄像元件模块103上，固体摄像元件模块103把感光后的光变换为电信号，通过电子部件102生成图像信号并输出。
作为聚光透镜的带红外线截止滤波器的透镜1c除了作为透镜的功能，还被附加了阻断红外线的功能，所以该小型照相机10可以省略作为部件的红外线截止滤波器。结果，可以实现低成本、小型化。另外，由于聚光透镜1c是玻璃制品，所以能够在装配了聚光透镜1c的状态下进行回流焊接。因此，可以提高装配工序的效率。并且，由于可以使聚光透镜1c的平面侧紧贴于外筒部件109的开口部107上，所以没必要对开口部107特别采取防尘对策。
另外，带红外线截止滤波器的透镜1c如图1(d)所示，外形的几何学中心GC和凸透镜22的光轴OC一致。所以，通过把带红外线截止滤波器的透镜1c以其外形尺寸为基准装配到外筒部件109上，可以使凸透镜的光轴与小型照相机10的光轴一致。因此，如果形成用来嵌入带红外线截止滤波器的透镜1c的平板23的凹部等定位用的结构，则只要将带红外线截止滤波器的透镜1c嵌入该凹部就可以对准光轴。所以，极大地提高了装配效率。如果外形的几何学中心GC与凸透镜的光轴OC不一致，由于在装配透镜时，必须针对每个透镜来对准光轴，所以装配作业烦杂，生产率差。
图6表示设在本发明的带红外线截止滤波器的透镜的一面上的红外线阻断电介质多层膜3的透过率特性的一例。在图6中，用实线A和虚线B表示两种红外线阻断电介质多层膜的透过率特性。
透过率特性A和透过率特性B具有以下共同点在400～600nm的可见光区域中，透过率大致大于等于95％；半值大致为650nm；在725～1000nm的红外线区域中，几乎可以全部阻断。
但是，透过率特性A在650nm附近的下降特性与透过率特性B相比，倾斜变缓。具体而言，在半值为600～700nm的范围内，透过率从90％减少到10％时的波长宽度优选大于等于40nm，特别优选大于等于50nm，最好大于等于60nm，并小于等于100nm。如透过率特性A所示，如果使半值附近的下降特性变缓，则可以减弱可见光中的长波长光，形成接近表示实际的眼睛感光度的视觉频谱感光度的透过率特性。
下面，参照图7的流程图说明本发明的带红外线截止滤波器的透镜的制造方法。如图7(1)所示，作为成形模具，使用在闭合时构成空腔的两个模具的可获取多个成形物的模具204，其中一个模具是构成空腔的面为平面的平面模具201，另一个模具是构成空腔的面具有在平面上形成透镜的凸面的折射表面的多个凹面202的凹窝(dimple)模具203。将凹窝模具203和平面模具201拼合后的空腔具有凸部在平板上排列成矩阵状的形状。凹窝模具203的凹面优选形成可以复制上述的轴对称非球面的形状。
在成形工序中，如图7(1)所示，打开模具201、203，向空腔中投入熔化后的光学玻璃材料205。光学玻璃材料205可以考虑折射率和阿贝数来选择。
然后，如图7(2)所示，闭合平面模具201和凹窝模具203，使光学玻璃材料205在空腔内延展，在该状态下将光学玻璃材料205冷却并凝固。被复制了空腔形状的成形物如图7(3)所示，是凸部24在大的平板25上排列成矩阵状的形状，是各凸部24之间通过平板25而连接的可获取多个透镜的成形体26。
然后，如图7(3)所示，打开模具201、203，取出成形后的可获取多个透镜的成形体26。然后，如图7(4)所示，对该可获取多个透镜的成形体26，在一个面上进行红外线阻断电介质多层膜3的成膜，在另一个面上进行未图示的减反射膜的成膜。
红外线阻断电介质多层膜3具有在可获取多个透镜的成形体26上交替层叠高折射率层和低折射率层的结构。
作为构成红外线阻断电介质多层膜3的高折射率层的材料，使用TiO2(n＝2.4)、Ta2O5(n＝2.1)、Nb2O5(n＝2.2)、ZrO2(n＝2.05)、Ta2O5(n＝2.1)等，作为低折射率层的材料，使用SiO2(n＝1.46)、Al2O3(n＝1.63)、MgF2(n＝1.38)等。折射率因波长而异，上述折射率n的值为500nm。
膜厚的基本设计一般是作为分别以相同的光学膜厚将高折射率层和低折射率层交替重复层叠而成的重复交替层，表示为(0.5H、1L、0.5H)s。其中，把想阻断的波长的中心附近的波长设为设计波长λ，设光学膜厚nd＝1/4λ为1个单位，把高折射率层(H)的膜厚表示为1H，同样把低折射率层(L)的膜厚设为1L。S表示被称为层叠数的重复次数，表示周期性地重复括弧内的结构。实际层叠的层数为2S+1，如果增大S值，可以使从反射变化到透过的上升特性(陡峭程度)变陡。S值从大约3到20的范围内选定。根据该重复交替层，决定被阻断的特定的波长。
为了提高透过区域的透过率，使被称为脉动的光透过率的凹凸变为平坦特性，在重复交替层的基板附近、介质附近，每数层改变一次膜厚，来进行最佳设计。因此，将基板表示为|0.5LH…HL(HL)SHL…H、0.5L。另外，在高折射率层使用TiO2等时，多数情况下，不用高折射率层来结束最外层，而是在最外层中追加耐环境特性更加良好的SiO2进行设计。接触基板的层的特性有时也因TiO2与基板反应而劣化，所以有时也在第1层上追加化学性能稳定的SiO2。这种多层膜截止滤波器的设计在理论上可以使用市场销售的软件来进行(参考文献OPTRONICS杂志1999 No.5p.175-190)。
为了将高折射率层和低折射率层交替成膜于光透过性基板上，一般使用物理成膜法，也可以使用普通的真空蒸镀法，但优选使用可以进行膜的折射率的稳定控制、能够制造因保存/使用环境变化造成的分光特性的随时间变化小的膜的离子加速蒸镀或离子电镀法、溅射法。真空蒸镀法是在高度真空中使薄膜材料加热蒸发，将该蒸发颗粒堆积在基板上来形成薄膜的方法。离子电镀法是使蒸镀颗粒离子化，通过电场对其加速使其附着在基板上的方法，有APS(Advanced Plasma Source)、EBEP(Electron Beam Excited Plasma)法、RF(Radio Frequency)直接基板施加法(在使成膜室内产生高频气体等离子的状态下进行反应性真空蒸镀的方法)等。溅射法是利用使通过电场加速后的离子冲击薄膜材料并击打薄膜材料的溅射方式使薄膜材料蒸发，将蒸发颗粒堆积在基板上的薄膜形成方法。由于被成膜的层的折射率等的光学常数因成膜方法、成膜条件等而不同，所以需要在制造前正确测定被成膜的层的光学常数。
减反射膜由单层或多层的无机覆膜、有机覆膜构成。也可以是无机覆膜和有机覆膜的多层结构。作为无机覆膜的材质，可以列举出SiO2、SiO、ZrO2、TiO2、TiO、Ti2O3、Ti2O5、Al2O3、Ta2O5、CeO2、MgO、Y2O3、SnO2、MgF2、WO3等无机物，可以单独使用这些无机物或同时使用两种或更多种。本发明的带红外线截止滤波器的透镜是基体材料具有耐热性的玻璃，所以无机覆膜的材质种类没有限制。另外，在采用多层膜结构的情况下，最外层优选SiO2。
作为无机覆膜的多层膜，可以示例出从基体材料侧起ZrO2层和SiO2层的合计光学膜厚为λ/4、ZrO2层的光学膜厚为λ/4、最上层的SiO2层的光学膜厚为λ/4的4层结构。其中，λ为设计波长，通常采用520nm。
无机覆膜的成膜方法，例如可以采用真空蒸镀法、离子电镀法、溅射法、CVD法、通过在饱和溶液中的化学反应进行析出的方法等。
有机覆膜的材质，例如可以列举出FFP(四氟乙烯-六氟丙稀共聚合体)、PTFE(聚四氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚合体)等，可以考虑玻璃罩基体材料和硬涂膜的折射率来选定。成膜方法除真空蒸镀法外，可以用旋转涂覆法、浸渍涂覆法等批量生产性良好的涂覆方法进行成膜。
在成膜红外线阻断电介质多层膜3和减反射膜之后，如图7(5)所示，在切断工序中，利用未图示的切割装置的切割刀片切断各凸透镜24之间的平板25，使其分离成各个平凸透镜。由此，可以获得图1(c)和(d)所示的本发明的带红外线截止滤波器的透镜1c。
根据这种带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，可以将在平板表面上一体地设有构成凸透镜的凸面的折射表面的多个凸部的可获取多个透镜的成形体26成形为一体。由于平凸透镜的一个面是平面，没必要与凸面的轴对准，所以能够成形这种可获取多个透镜的成形体26。因此，可以使用简单的模具高效地集中成形多个透镜，所以能够以低成本进行生产。
另外，由于对一体成形的可获取多个透镜的成形体进行电介质多层膜的成膜，所以能够迅速搬入、设置或搬出成膜装置等，提高生产率，因此能够降低电介质多层膜的成膜成本。
作为上述可获取多个成形物的模具204，也可以为了使凸部24的面形状相互不同，而逐个改变凹窝型203的凹面形状，把多种凸透镜形成于一个可获取多个透镜的成形体26上。为了使凸透镜的形状不同，可以改变非球面的形状和外径。
如图8所示，例如，通过把用虚线31表示的范围的凸部作为第1非球面形状的凸透镜，把用虚线32表示的范围的凸部作为第2非球面形状的凸透镜，把用虚线33表示的范围的凸部作为第3非球面形状的凸透镜，把用虚线34表示的范围的凸部作为第4非球面形状的凸透镜，把用虚线35表示的范围的凸部作为第5非球面形状的凸透镜，可以在一个可获取多个透镜的成形体26上形成5种不同设计的凸透镜。通过将它们按每个凸部切断，可以通过一次成形来形成多种平凸透镜。
另外，可以在可获取多个成形物的模具204中，形成在切断工序进行定位所需的校准标记，通过复制在可获取多个透镜的成形体26的平板25上形成校准标记。
如图9(a)所示，可以在作为可获取多个透镜的成形体26的透镜所需的部分的平板外周形成空白，通过从模具进行复制，在该空白的角部上，至少设置两处例如十字形的校准标记41。该情况下，作为复制校准标记41的模具，可以是平面模具201和凹窝模具203中的任何一方。所复制的校准标记41可以是突起状也可以是槽状。
通过在可获取多个透镜的成形体26上设置校准标记41，可以利用未图示的切割装置自动地按每个凸透镜进行正确切出。设在未图示的切割装置上的校准标记检测单元利用CCD等摄像元件对在平面侧粘贴了粘胶带的可获取多个透镜的成形体26从其上方进行摄影，根据所获得的图像数据检测校准标记41。然后，切割装置把该校准标记41作为切割坐标的基准点，对切割装置在各个凸部的光轴与外形的几何学中心一致的状态下切离的图9(a)中虚线表示的切断线51进行编程，用切割刀片沿该切断线51自动进行切断。
图9(a)所示的校准标记41在平板25的外周部设有空白，所以在设有校准标记41的部分产生浪费。因此，如图9(b)所示，通过形成沿着切断线51的校准标记42，可以不产生无用的空白。
在沿着切断线51形成校准标记42时，复制该校准标记42的模具可以是凹窝模具203和平面模具201中的任何一方。但是，为了防止切割时的崩边，优选在平面模具201上设置可以复制比切割刀片的宽度略宽的V字状槽的突起。
图10是表示在平板的平面侧沿着切断线形成V字状槽的校准标记时的切断工序的流程图。
如图10(a)所示，在可获得多个透镜的成形体26上，通过从平面模具201进行复制，在平板25的平面侧设有V字状槽43的校准标记42。该校准标记42的V字状槽43的中心的锐角的底部与将被切断的切断线51一致，以使外形的几何学中心和凸透镜的光轴一致。并且，V字状槽43的最大宽度比切割刀片的宽度略宽。
如图10(b)所示，在可获得多个透镜的成形体26的平面侧设置红外线阻断电介质多层膜3。
然后，如图10(c)所示，在可获得多个透镜的成形体26的平面侧粘贴粘胶带52，然后设置在未图示的切割装置上。切割装置利用CCD等摄像元件从上方拍摄可获取多个透镜的成形体，根据所获得的图像数据检测校准标记42，把所检测的校准标记42的中心作为切断线51进行编程。然后，切割装置用切割刀片53沿着该校准标记42的中心线(切断线51)从凸透镜侧自动进行切断。此时，切割刀片53的宽度比V字状槽43的最大宽度窄，所以可以使切割刀片53的前端边缘不到达粘胶带52，在切割刀片53的前端边缘突出到V字状槽43中的状态下进行切割。通过切割，按每个凸部切断后，从粘胶带52剥离各凸透镜，由此如图10(d)所示，可以分离成各个凸透镜1c。切割刀片53的宽度比V字状槽43的最大宽度窄，所以V字状槽43的两端边缘附近保留倒角43a的形状。
通过进行这种切割，切割刀片53的前端进入V字状槽43中来切断平板。切割刀片的前端在一次切断玻璃板时，切割刀片53的前端戳破玻璃板的平面时有时会在切断面上产生缺口。在上述切割中，切割刀片53切断呈锥状的V字状槽43，所以切断面不易产生缺口，能够抑制不合格品的产生，提高成品率。
另外，由于不在粘胶带52上进行切割，所以不会产生粘胶带52的粘接剂附着在切割刀片53上而导致因附着玻璃切削片而损坏和弄脏平凸透镜1c等不良情况。
只要上述的V字状槽43的截面是大致V形，则产生上述效果，所以允许进行V形变形。
本发明的带红外线截止滤波器的透镜可以用作移动电话等使用的小型照相机的聚光透镜。
本发明的带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，可以制造能够作为移动电话等使用的小型照相机的聚光透镜使用的带红外线截止滤波器的透镜。
本发明的小型照相机，例如可以应用于移动电话等。
权利要求
1.一种带红外线截止滤波器的透镜，其特征在于，在一个折射表面为平面、相反侧的折射表面为凸面的玻璃平凸透镜的任一面上，设有截止红外线的红外线阻断电介质多层膜。
2.权利要求1所述的带红外线截止滤波器的透镜，其特征在于，所述玻璃平凸透镜具有在平板的一面上一体地设有构成凸透镜的凸面的凸部的结构。
3.权利要求1或2所述的带红外线截止滤波器的透镜，其特征在于，所述凸面的折射表面是曲率随着离开光轴而变小的轴对称非球面。
4.权利要求2所述的带红外线截止滤波器的透镜，其特征在于，所述平板的外形的几何学中心与所述凸透镜的光轴一致。
5.一种带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，其特征在于，具有成形工序利用玻璃来成形可获取多个透镜的成形体，该可获取多个透镜的成形体在平板的表面上一体地设有构成凸透镜的凸面折射表面的多个凸部；成膜工序在所述可获取多个透镜的成形体的任一面上设置截止红外线的红外线阻断电介质多层膜；和切断工序按照所述每个凸部来切断设有所述红外线阻断电介质多层膜的可获取多个透镜的成形体的所述平板部分。
6.权利要求5所述的带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，其特征在于，所述可获取多个透镜的成形体具有形状相互不同的所述凸部。
7.权利要求5或6所述的带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，其特征在于，在所述成形工序中，将定位用校准标记复制到所述可获取多个透镜的成形体的所述平板的表面上。
8.权利要求7所述的带红外线截止滤波器的透镜的制造方法，其特征在于，将所述校准标记沿着在所述切断工序要切断的切断线并且作为截面为V字状的槽复制在所述平板的平面侧的表面上，所述切断工序利用切割刀片保留所述V字状槽的两端边缘附近进行切断。
9.一种小型照相机，其特征在于，具有把所感光的光变换为电气信号的固体摄像元件；覆盖所述固体摄像元件的周围并具有开口部的壳体；和带红外线截止滤波器的透镜，该透镜作为使从所述开口部入射的光聚光于所述固体摄像元件的透镜系统的全部或一部分，其在一个折射表面为平面、相反侧的折射表面为凸面的玻璃平凸透镜的任一个面上，设有截止红外线的红外线阻断电介质多层膜。
全文摘要
本发明提供一种带红外线截止滤波器的透镜及其制造方法，在用玻璃制造用于小型照相机的聚光透镜等的带红外线截止滤波器的透镜时可以降低成本。在一个折射表面为平面(21)、相反侧的折射表面为凸面(22)的玻璃平凸透镜(2a、2c)的任一面上设置截止红外线的红外线阻断电介质多层膜(3)。用玻璃来成形在平板(25)的表面上一体地设有凸透镜的凸部(24)的可获取多个透镜的成形体(26)，在可获取多个透镜的成形体(26)的任一面上设置红外线阻断电介质多层膜(3)，将设有电介质多层膜(3)的可获取多个透镜的成形体(26)的平板(25)的部分按每个凸部(24)切断。得到的带红外线截止滤波器的透镜(1c)可用作小型照相机的聚光透镜。
文档编号G02B5/26GK1596373SQ03801618
公开日2005年3月16日 申请日期2003年9月22日 优先权日2002年9月25日
发明者清水敏彦, 大西一郎, 小松朗, 小岛博志 申请人:精工爱普生株式会社