专利名称：光学塑料透镜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种光学透镜，尤其涉及适用于成像系统的光学塑料透镜及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着多媒体的发展，各种成像系统如摄像镜头系统、扫描系统等上使用了CCD(Charged Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等半导体图像传感器。使得CCD或CMO S等半导体图像传感器的需求越来越大。而这种需求增大的本身又要求成像系统成本更进一步降低。
另一方面，由于这些半导体图像传感器如CCD或者CMOS可以感应到光线的波长范围为290纳米至1100纳米，而人眼可以感应到的可见光波长范围为380纳米至780纳米。也就是说，这些半导体图像传感器不仅可感应到可见光，还可感应到部分紫外光(波长小于380纳米)及部分近红外光(波长为780纳米至3微米)的光谱范围。因此，这些半导体图像传感器正常成像时将包括人眼看不见的光线，从而导致实际影像产生偏色甚至完全单色调，造成图像失真。为避免这些不可见光线对成像的干扰，目前常用的方法是在成像系统中添加一红外滤光片(Infrared Filter)，以防止红外光到达所述半导体图像传感器。参见2001年6月26日公告的美国专利第6,252,220号，其中采用一具有红外滤波功能的传感器玻璃盖片以防止红外光到达感光芯片(Photosensitive Chips)，从而避免图像失真。
但是，于成像系统中额外添加红外滤光片将使得整个系统成本增加，结构也更为复杂。另，这种成像系统中可见光的通过率约为未添加红外滤光片时的80％至90％，从而使得整个成像系统的信噪比(signal-to-noise fate)降低。这种信噪比较低的成像系统相对于信噪比较高的成像系统，其成像质量也较差。为解决这些问题，需要提供一种能消除红外光对图像传感器的影响，且无需额外添加红外滤光片的成像系统。
请参见2002年10月1日公告的美国专利第6,459,450号，其提供一种成像系统的像素构件(Pixel Structure)用以感应入射光并提供感测讯号，该像素构件包括可选择光的元件。所述可选择光的元件具有预定厚度，仅吸收波长与可见光向对应的入射光。因而，采用该像素构件的成像系统无需使用红外滤光片便能消除红外光对图像传感器的影响，整个成像系统的信噪比较高，成像质量也较好。但是，该发明的像素构件成本较高。
段潜、刘大军等人在《光学精密工程》Vol.9，No.3，294-297，(Jun.2001)，“新型近红外滤光塑料研究”一文中揭示一种近红外滤光塑料及其制备方法。所述近红外滤光塑料通过将近红外吸收剂与塑料基质混合而成。如采用所述近红外滤光塑料制备光学透镜，由于其本身具有红外滤光作用，则成像系统中不需再额外添加红外滤光片。然而，所述近红外吸收剂制程复杂，难以保证低成本。另，所述塑料并未涉及紫外光的滤除。而紫外光将导致半导体图像传感器成像的画色变得较淡，并淡化远景的对比，使得成像的层次感降低，从而降低成像质量。
有鉴于此，提供一种低成本，能充分滤除不必要光线的的光学透镜实为必要。
发明内容为解决现有技术的光学透镜成本较高，不能充分滤除不必要光线的问题，本发明的目的在于提供一种低成本，能充分滤除不必要光线的光学塑料透镜及其制备方法。
为实现本发明的目的，本发明提供一种光学塑料透镜，其包括高分子基体以及均匀分散在所述高分子基体中的吸收材料微粒，所述吸收材料微粒具有红外光及紫外光吸收功能；其中，所述吸收材料微粒的粒径范围为10纳米至50纳米。
所述高分子基体材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或非晶型聚烯烃材料(Polyolefin Resin或Cyclo-olefinPolymers)如Zeonex、Zeonor、Arton、Apel等。
所述吸收材料微粒包括氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiO2)微粒或其混合物微粒。
所述吸收材料微粒在所述液态高分子基体中混合的质量百分比为5％至20％。
优选的，所述吸收材料微粒的粒径范围为25纳米至35纳米。
优选的，所述吸收材料微粒在所述液态高分子基体中混合的质量百分比为8％至15％。
为实现本发明的另一目的，本发明提供一种光学塑料透镜的制备方法，其包括将高分子基体材料加热至液态；将吸收材料微粒均匀分散在所述液态高分子基体材料中；通过射出成型形成光学塑料透镜。
其中，所述吸收材料微粒的粒径范围为10纳米至50纳米。
所述高分子基体材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或非晶型聚烯烃材料(Polyolefin Resin或Cyclo-olefinPolymers)如Zeonex、Zeonor、Arton、Apel等。
所述吸收材料微粒包括氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiO2)微粒或其混合物微粒。
所述吸收材料微粒在所述液态高分子基体材料中混合的质量百分比为5％至20％。
优选的，所述吸收材料微粒的粒径范围为25纳米至35纳米。
优选的，所述吸收材料微粒在所述液态高分子基体材料中混合的质量百分比为8％至15％。
与现有技术相比较，本发明提供的光学塑料透镜内含有具有红外光及紫外光吸收功能的吸收材料微粒，能充分滤除不必要光线，从而保证成像系统的成像质量。且本发明的光学塑料透镜制备方法简单，原料不需独立制备，成本较低。
图1是本发明光学塑料透镜的构成示意图；图2是本发明光学塑料透镜的制备方法示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明提供的光学塑料透镜100包括高分子基体101以及均匀分散在所述高分子基体101中的吸收材料微粒102，所述吸收材料微粒102具有红外光及紫外光吸收功能；其中，所述吸收材料微粒102的粒径范围为10纳米至50纳米。
所述高分子基体101材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或非晶型聚烯烃材料(Polyolefin Resin或Cyclo-olefinPolymers)如Zeonex、Zeonor、Arton、Apel等。
所述吸收材料微粒102包括氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiO2)微粒或其混合物微粒。
所述吸收材料微粒102在所述液态高分子基体101中混合的质量百分比为5％至20％。
优选的，所述吸收材料微粒102的粒径范围为25纳米至35纳米。
优选的，所述吸收材料微粒102在所述液态高分子基体101中混合的质量百分比为8％至15％。
优选的，所述光学塑料透镜100为球面透镜或非球面透镜。
请参阅图1及图2，本发明实施例光学塑料透镜100的制备方法包括以下步骤步骤11，将高分子基体101加热至液态；步骤12，将吸收材料微粒102均匀分散在所述液态高分子基体材料中；步骤13，通过射出成型形成光学塑料透镜100。
下面结合实施例对各步骤进行详细说明。
步骤11，将高分子基体101加热至液态。所述高分子基体101材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或非晶型聚烯烃材料(Polyolefin Resin或Cyclo-olefin Polymers)如Zeonex、Zeonor、Arton、Apel等。本实施例中选用高分子基体材料101选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，加热至180℃，使其完全呈液态。
步骤12，将吸收材料微粒102均匀分散在所述液态高分子基体材料101中。所述吸收材料微粒102包括氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiO2)微粒或其混合物微粒，粒径范围为10纳米至50纳米，优选为25纳米至35纳米。所述吸收材料微粒102在所述液态高分子基体材料101中混合的质量百分比为5％至20％，优选为8％至15％。本实施例中所述的吸收材料微粒102选用TiO2微粒，所述TiO2微粒的粒径30纳米，混合质量百分比为10％。
步骤13，射出成型形成光学塑料透镜100。所述射出成型的光学塑料透镜100包括球面透镜及非球面透镜。本实施例所述光学塑料透镜100为非球面透镜。
与现有技术相比较，本发明提供的光学塑料透镜内具有红外光及紫外光吸收功能的吸收材料微粒，能充分滤除影响成像的部分近红外光及部分紫外光，从而保证成像系统的成像质量。且本发明的光学塑料透镜制备方法简单，原料不需独立制备，成本较低。
权利要求
1.一种光学塑料透镜，其包括一高分子基体；及均匀分散在所述高分子基体中的吸收材料微粒，所述吸收材料微粒为能够吸收红外光及紫外光的氧化物组成；其特征在于，所述吸收材料微粒的粒径范围为10纳米至50纳米。
2.如权利要求1所述的光学塑料透镜，其特征在于，所述高分子基体材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或非晶型聚烯烃。
3.如权利要求2所述的光学塑料透镜，其特征在于，所述吸收材料微粒包括氧化钛、氧化锌、氧化硅微粒或其混合物微粒。
4.如权利要求3所述的光学塑料透镜，其特征在于，所述吸收材料微粒在所述液态高分子基体中混合的质量百分比为5％至20％。
5.如权利要求3所述的光学塑料透镜，其特征在于，所述吸收材料微粒的粒径范围为25纳米至35纳米。
6.如权利要求3所述的光学塑料透镜，其特征在于，所述吸收材料微粒在所述液态高分子基体中混合的质量百分比为8％至15％。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的光学塑料透镜，其特征在于，所述光学塑料透镜为球面透镜或非球面透镜。
8.一种光学塑料透镜制备方法，其包括将高分子基体材料加热至液态；将能够吸收红外光及紫外光的氧化物吸收材料微粒均匀分散在所述液态高分子基体材料中；通过射出成型形成光学塑料透镜。
9.如权利要求8所述的光学塑料透镜制备方法，其特征在于，所述吸收材料微粒的粒径范围为10纳米至50纳米。
10.如权利要求9所述的光学塑料透镜制备方法，其特征在于，所述高分子基体材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或非晶型聚烯烃。
11.如权利要求10所述的光学塑料透镜制备方法，其特征在于，所述吸收材料微粒包括氧化钛、氧化锌、氧化硅微粒或其混合物微粒。
12.如权利要求11所述的光学塑料透镜制备方法，其特征在于，所述吸收材料微粒在所述液态高分子基体中混合的质量百分比为5％至20％。
13.如权利要求11所述的光学塑料透镜制备方法，其特征在于，所述吸收材料微粒的粒径范围为25纳米至35纳米。
14.如权利要求11所述的光学塑料透镜制备方法，其特征在于，所述吸收材料微粒在所述液态高分子基体中混合的质量百分比为8％至15％。
15.如权利要求8至14中任意一项所述的光学塑料透镜制备方法，其特征在于，所述光学塑料透镜为球面透镜或非球面透镜。
全文摘要
本发明提供一种光学塑料透镜，其包括高分子基体以及均匀分散在所述高分子基体中的吸收材料微粒，所述吸收材料微粒具有红外光及紫外光吸收功能；其中，所述吸收材料微粒的粒径范围为10纳米至50纳米。本发明还提供上述光学塑料透镜的制备方法。
文档编号G02B3/00GK1790057SQ200410077639
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年12月17日
发明者简士哲 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司