镜筒、光学成像镜头和成像装置的制作方法

本实用新型涉及光学成像设备技术领域，具体而言，涉及一种镜筒、光学成像镜头和成像装置。

背景技术：

随着手机、平板电脑等搭载有成像装置的电子产品的普及和小型化光学镜头的兴起，对具有高解析度与优良成像品质的小型化光学镜头的需求也大幅攀升。光学镜头通常包括塑胶镜筒、光学镜片组、遮光片及间隔片等光学元件，光学镜片组设置于塑胶镜筒中，光学镜片组包括透镜，透镜之间以嵌合结构彼此嵌合或以间隔环控制透镜间的间隔距离，借以提供适当的光学距离或避免相邻的透镜之间发生摩擦或碰撞而受损，并于透镜间设置遮光片，用以遮蔽塑胶镜筒内部不必要的光线。光线照射进光学镜头后，会在塑胶镜筒的内壁处以及其它各元件表面处发生反射，这一过程会产生位于成像面处的杂散光，从而会降低镜头的成像质量。

而且，各个光学元件的表面性质对杂散光的抑制效果也有较大影响，进而影响光学镜头的成像品质。一方面，常用的塑胶镜筒以及间隔片等通常使用射出成型的方法制造而成，由此方法制出的镜筒的表面光滑明亮而具有较高的反射率，无法有效抑制杂散光。另有一种常用的可抑制杂散光的塑胶镜筒的制造方法是在其表面经过雾化处理而具有较低的反射率，但是抑制杂散光的效果仍然有限，因而无法满足具有成像功能的高阶光学系统的需求。另一方面，如何改良各光学元件的表面性质以提升小型化光学镜头的成像品质，已成为当今最重要的议题之一。

也就是说，现有技术中的小型化光学镜头存在杂光改善困难的问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种镜筒、光学成像镜头和成像装置，以解决现有技术中的小型化光学镜头存在杂光改善困难的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种镜筒，包括：筒体；光线吸收膜层，光线吸收膜层设置在筒体的物端面上，光线吸收膜层包括微结构和基体，微结构设置在基体远离筒体一侧的表面上，光线吸收膜层远离筒体一侧的表面的亮度l小于0.8。

进一步地，镜筒还包括减反膜层，减反膜层设置在光线吸收膜层远离筒体一侧的表面上。

进一步地，物端面包括顺次连接的第一面段和第二面段，第一面段由筒体的外周面沿筒体的径向向靠近筒体的光轴的方向伸出，第二面段由第一面段向靠近筒体的像侧的方向倾斜向光轴的方向延伸，第一面段和第二面段上设置有光线吸收膜层。

进一步地，第二面段与第一面段之间的夹角大于等于40度。

进一步地，光线吸收膜层在第一面段上的反射率与光线吸收膜层在第二面段上的反射率的差值的绝对值小于0.02。

进一步地，光线吸收膜层的厚度大于等于10微米且小于等于30微米。

进一步地，光线吸收膜层对380nm至780nm波长范围内的光线的反射率r小于等于0.08％；和/或光线吸收膜层对380nm至780nm波长范围内的光线的吸收率abs大于等于99.5％。

进一步地，光线吸收膜层的表面粗糙度的rms小于0.6微米；和/或光线吸收膜层的表面平行度的rms小于0.6微米。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种光学成像镜头，包括：上述的镜筒；透镜，透镜为多个，多个透镜沿镜筒的轴向间隔排布在镜筒内。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种成像装置，包括上述的光学成像镜头。

应用本实用新型的技术方案，镜筒包括筒体和光线吸收膜层，光线吸收膜层设置在筒体的物端面上，光线吸收膜层包括微结构和基体，微结构设置在基体远离筒体一侧的表面上，光线吸收膜层远离筒体一侧的表面的亮度l小于0.8。

通过将光线吸收膜层设置在筒体的物端面上，使得光线吸收膜层能够对射入到物端面上的光线进行吸收，减少了光线在物端面上的反射，进而减少了杂散光的产生，达到了抑制杂散光的目的，保证了光学成像镜头的成像质量。光线吸收膜层远离筒体一侧的表面的亮度l小于0.8。若光线吸收膜层远离筒体一侧的表面的亮度l大于0.8，使得亮度l过大，增大了光线吸收膜层处的反射率，增加了光线在光线吸收膜层处的反射，不利于光线吸收膜层对杂散光的抑制。将光线吸收膜层远离筒体一侧的表面的亮度l限制在0.8以内，有利于降低光线吸收膜层的表面亮度，进而降低光线在光线吸收膜层处的反射，保证了光线吸收膜层抑制杂散光的作用，改善了镜筒的物端面的表面性质，提升了光学成像镜头的成像品质。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的一个可选地实施例的镜筒的结构示意图；

图2示出了图1中的光线吸收膜层经涂布后的sem微观结构示意图；

图3示出了图1中的光线吸收膜层经涂布和刻蚀后的sem微观结构示意图；

图4示出了图1中的第一面段上的光线吸收膜层仅涂布和涂布加刻蚀后的反射率曲线示意图；

图5示出了图1中的第二面段上的光线吸收膜层仅涂布和涂布加刻蚀后的反射率曲线示意图；

图6示出了图1中的第一面段和第二面段上的光线吸收膜层涂布加刻蚀后的反射率曲线示意图；

图7示出了图1中的镜筒镀膜后的反射率曲线图；

图8示出了有减反膜层和无减反膜层的镜筒的反射率曲线图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、筒体；11、第一面段；12、第二面段；20、光轴。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中的小型化光学镜头存在杂光改善困难的问题，本实用新型提供了一种镜筒、光学成像镜头和成像装置。

如图1至图8所示，镜筒包括筒体10和光线吸收膜层，光线吸收膜层设置在筒体10的物端面上，光线吸收膜层包括微结构和基体，微结构设置在基体远离筒体10一侧的表面上，光线吸收膜层远离筒体10一侧的表面的亮度l小于0.8。

通过将光线吸收膜层设置在筒体10的物端面上，使得光线吸收膜层能够对射入到物端面上的光线进行吸收，减少了光线在物端面上的反射，进而减少了杂散光的产生，达到了抑制杂散光的目的，保证了光学成像镜头的成像质量。光线吸收膜层远离筒体10一侧的表面的亮度l小于0.8。若光线吸收膜层远离筒体10一侧的表面的亮度l大于0.8，使得亮度l过大，增大了光线吸收膜层处的反射率，增加了光线在光线吸收膜层处的反射，不利于光线吸收膜层对杂散光的抑制。将光线吸收膜层远离筒体10一侧的表面的亮度l限制在0.8以内，有利于降低光线吸收膜层的表面亮度，进而降低光线在光线吸收膜层处的反射，保证了光线吸收膜层抑制杂散光的作用，改善了镜筒的物端面的表面性质，提升了光学成像镜头的成像品质。

具体的，镜筒还包括减反膜层，减反膜层设置在光线吸收膜层远离筒体10一侧的表面上。减反膜层的设置能够进一步对杂散光进行吸收，减少光线在筒体10的物端面上的反射，减少了杂散光的产生，增加了筒体10的物端面的透光量，增加了光学成像镜头的成像质量。

如图8所示，为光线吸收膜层远离筒体10一侧的表面上有无减反膜层的反射率曲线示意图。上述减反膜层可以是单层膜，也可以是高折射率膜层和低折射率膜层交替堆叠而成的多层膜，均可进一步起到减少光线在光线吸收膜层表面反射的作用。

优选地，在光线吸收膜层远离筒体10一侧的表面上设置了单层sio2减反膜层，且厚度为30nm，由图中曲线可知，光线反射率得到了进一步的降低，达到了改善杂散光的目的。

需要说明的是，上述镜筒是塑胶镜筒，且上述镜筒不透光。

如图1所示，物端面包括顺次连接的第一面段11和第二面段12，第一面段11由筒体10的外周面沿筒体10的径向向靠近筒体10的光轴20的方向伸出，第二面段12由第一面段11向靠近筒体10的像侧的方向倾斜向光轴20的方向延伸，第一面段11和第二面段12上设置有光线吸收膜层。第二面段12由第一面段11向靠近筒体10的像侧的方向倾斜向光轴20的方向延伸，这样设置使得第二面段12与第一面段11是呈角度设置的，这样使得第二面段12能够接收不同角度射入到第二面段12上的光，进而使得第二面段12能够吸收较多的杂散光，有助于杂散光的改善。

具体的，第二面段12与第一面段11之间的夹角大于等于40度。若第二面段12与第一面段11之间的夹角小于40度，使得第二面段12与第一面段11之间的夹角过小，不利于第二面段12对杂散光的吸收，同时容易对成像光线造成遮挡，导致成像不清楚。将第二面段12与第一面段11之间的夹角设置在40度以上，有利于第二面段12对杂散光的抑制作用，同时还能够保证镜筒不会对光线进行遮挡，保证成像的稳定性。

优选地，第二面段12与第一面段11之间的夹角为40度。

具体的，光线吸收膜层在第一面段11上的反射率与光线吸收膜层在第二面段12上的反射率的差值的绝对值小于0.02。若光线吸收膜层在第一面段11上的反射率与光线吸收膜层在第二面段12上的反射率的差值的绝对值大于0.02，使得光线吸收膜层在第一面段11上的反射率与光线吸收膜层在第二面段12上的反射率的差值过大，容易影响光线吸收膜层在第一面段11和第二面段12上的一致性，导致二者上的光线吸收膜层的相互干涉，影响光线吸收膜层对杂散光的吸收，影响光学成像镜头的杂光改善效果。将光线吸收膜层在第一面段11上的反射率与光线吸收膜层在第二面段12上的反射率的差值的绝对值限制在0.02以内，有利于保证第一面段11和第二面段12上的光线吸收膜层的一致性，保证了光线吸收膜层工作的稳定性。

在本实施例中，第一面段11与第二面段12的位置和角度的差异，并不会影响光线吸收膜层对光线的吸收率，保证了光线吸收膜层能够稳定的工作。

具体的，光线吸收膜层的厚度大于等于10微米且小于等于30微米。若光线吸收膜层的厚度小于10微米，使得光线吸收膜层的厚度过小，使得光线吸收膜层不易制作，增加了光线吸收膜层的加工难度。若光线吸收膜层的厚度大于30微米，使得光线吸收膜层的厚度过大，易对成像光线造成遮挡，造成成像不完整，影响成像质量，同时不利于光线吸收膜层的轻薄化。将光线吸收膜层的厚度限制在10微米到30微米的范围内，可以在保证光线吸收膜层的轻薄化的同时不会遮挡成像光线，保证成像质量。

可选地，光线吸收膜层对380nm至780nm波长范围内的光线的反射率r小于等于0.08％。若光线吸收膜层对380nm至780nm波长范围内的光线的反射率r大于0.08％，增大了光线吸收膜层对380nm至780nm波长范围内的光线的反射率r，增加了光线吸收膜层对光线的反射，增强了光线吸收膜层的表面亮度，不利于光线吸收膜层对杂散光的吸收。将光线吸收膜层对380nm至780nm波长范围内的光线的反射率r限制在0.08％以内，有利于抑制光线在光线吸收膜层上的反射，保证了光线吸收膜层改善杂散光的作用，改善了镜筒的物端面的表面性质，提升了光学成像镜头的成像品质。

可选地，光线吸收膜层对380nm至780nm波长范围内的光线的吸收率abs大于等于99.5％。将光线吸收膜层对380nm至780nm波长范围内的光线的吸收率abs设置在99.5％以上，有利于保证光线吸收膜层对光线的吸收效果，使得光线能够大部分射入到光线吸收膜层用于光线吸收膜层对杂散光的吸收，保证光线吸收膜层能够有较高的杂光吸收率和较好的杂光改善功能，进而保证光学成像镜头能够清晰成像。

具体的，光线吸收膜层的表面粗糙度的rms小于0.6微米。这样设置使得光线吸收膜层的不同位置处的表面粗糙度差异较小，有利于保证光线吸收膜层的表面粗糙度的一致性，有利于减少误差，保证光线吸收膜层的使用可靠性。

另外，光线吸收膜层的表面平行度的rms小于0.6微米。这样设置使得光线吸收膜层的不同位置处的表面平行度差异较小，有利于保证光线吸收膜层的表面平行度的一致性，有利于减少误差，保证光线吸收膜层工作的稳定性。

可选地，光线吸收膜层的材料包括甲苯和黑炭，甲苯与黑炭的质量的比例为8:3；光线吸收膜层的基础成分是甲苯，且添加黑炭作为添加剂，还可以在光线吸收膜层上设置其他成分，例如聚四氟乙烯、甲苯、丙烯酸树脂、4-甲基-2-戊酮、脲醛树脂、石英粉、2-甲基-2-丙烯酸-1,2-乙二醇脂与2-甲基-2-丙烯酸丁酯的聚合物、醋酸丁酯、甲醛与6-苯基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺的聚合物，炭黑，水，轻芳烃溶剂油、乙基苯、混合二甲苯、甲基苯烯酸甲酯、乙醇、硅化合物等中的一种或多种组成的混合物。

可选地，光线吸收膜层的材料包括丙烯酸类树脂和黑炭，丙烯酸类树脂与黑炭的质量的比例为23:12，光线吸收膜层的基础成分是丙烯酸类树脂，且添加黑炭作为添加剂。还可以在光线吸收膜层上设置其他成分，例如聚四氟乙烯、甲苯、丙烯酸树脂、4-甲基-2-戊酮、脲醛树脂、石英粉、2-甲基-2-丙烯酸-1,2-乙二醇脂与2-甲基-2-丙烯酸丁酯的聚合物、醋酸丁酯、甲醛与6-苯基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺的聚合物，炭黑，水，轻芳烃溶剂油、乙基苯、混合二甲苯、甲基苯烯酸甲酯、乙醇、硅化合物等中的一种或多种组成的混合物。

可选地，光线吸收膜层的材料包括甲基戊酮类树脂和黑炭，甲基戊酮类树脂与黑炭的质量的比例为8:3，光线吸收膜层的基础成分是甲基戊酮类树脂，且添加黑炭作为添加剂。还可以在光线吸收膜层上设置其他成分，例如聚四氟乙烯、甲苯、丙烯酸树脂、4-甲基-2-戊酮、脲醛树脂、石英粉、2-甲基-2-丙烯酸-1,2-乙二醇脂与2-甲基-2-丙烯酸丁酯的聚合物、醋酸丁酯、甲醛与6-苯基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺的聚合物，炭黑，水，轻芳烃溶剂油、乙基苯、混合二甲苯、甲基苯烯酸甲酯、乙醇、硅化合物等中的一种或多种组成的混合物。

一种镜筒的制作方法，采用镜筒的制作方法制作上述的镜筒，包括注塑镜筒的筒体10；将光线吸收材料涂布在筒体10的物端面形成光线吸收膜层的基体；对基体的表面进行刻蚀，在基体的表面形成光线吸收膜层的微结构。通过先将光线吸收材料涂布在筒体10的物端面形成光线吸收膜层的基体，然后对基体的表面进行刻蚀的制作工序，使得光线吸收膜层的表面呈现为致密且微小的孔状结构，大大增加了光线吸收膜层对光线的吸收效率，减少了光线在光线吸收膜层的表面的反射，改善了镜筒的物端面的表面性质，提升了光学成像镜头的成像品质。

需要说明的是，上述刻蚀为等离子体刻蚀。等离子刻蚀能够在基体的表面形成均匀的微结构，以保证光线吸收膜层对光线的吸收效率。

具体的，将光线吸收材料涂布在筒体10的物端面上形成光线吸收膜层的基体包括：将光线吸收材料喷涂在筒体10的物端面上形成光线吸收膜层的基体；或者将光线吸收材料旋涂在筒体10的物端面上形成光线吸收膜层的基体；或者将光线吸收材料浸涂在筒体10的物端面形成光线吸收膜层的基体。采用喷涂、旋涂或者浸涂的方式，能够使得光线吸收材料能够均匀的涂覆在物端面上，能够有效保证物端面与基体之间连接地紧密性，有效避免了光线吸收材料涂覆不均匀的现象导致部分物端面裸露的问题，保证了光线吸收膜层工作的稳定性，达到对光线的有效吸收。

需要说明的是，上述光线吸收膜层未涂布未刻蚀的亮度值l值大于3.0，光线吸收膜层仅涂布且未刻蚀之前的亮度值l值大于2.0且小于3.0，光线吸收膜层涂布加刻蚀后的亮度值l值大于0.3且小于0.8。也就是说，光线吸收膜层经涂布后，初步降低了光线吸收膜层的表面的亮度值，又经刻蚀后，进一步降低了光线吸收膜层的表面的亮度值，使得光线吸收膜层的表面的亮度值在0.8以内，同时进一步减少了光线在光线吸收膜层的表面的反射，大大降低了杂散光的产生，保证了成像品质。另外，刻蚀这一步工艺对光线吸收膜层的表面亮度的改善极大，抑制杂散光的效果最明显。

如表1所示，为第一面段11和第二面段12仅涂布或者涂布且刻蚀的表面色域值。

表1

在lab色空间中，lab值是通过物体表面的反射特性和程度来分析颜色的。其中，“l”代表物体的明亮度，0-100表示从黑色到白色；“a”代表物体的红绿色，正值表示红色，负值表示绿色；“b”代表物体的黄蓝色，正值表示黄色，负值表示蓝色。而镜筒对于光学成像镜头而言，重要的不仅是它的光学性能，还有一部分是它的外观效果，且最直观的体现便是它所呈现的颜色效果。为了给人眼呈现最合适的颜色，我们用lab色度值来表征它的颜色。一般来说，l值越小，所呈现的颜色逐渐接近于黑色，表明其亮度越小，从而反射进入人眼的光线越少。

由表1可知，本实用新型的镜筒的光线吸收膜层仅涂布之后的表面亮度值l接近2.5，而经过涂布和等离子体刻蚀之后，其表面亮度值l明显降低，仅为0.5左右。由此可见，刻蚀这一步工艺对于整个镜筒的物端面的表面亮度的改善起着重要的作用。

如图2所示，为光线吸收膜层经涂布后的sem微观结构示意图。

如图3所示，为光线吸收膜层经涂布和刻蚀后的sem微观结构示意图。

具体的。上述镜筒为塑胶材质且不透光的，且为射出成型的方法制造而成的，其表面性质存在特殊性。常规未经任何处理的镜筒的表面反射较强，因此本实用新型中使用一种含有炭黑的树脂成分在镜筒的表面进行涂布，形成涂层，如图2所示，经涂布之后的镜筒表面呈现较粗糙的基体。为了进一步降低其表面反射，在涂布的基础上对其进行等离子体刻蚀，如图3所示，经刻蚀之后的物体表面呈致密微小的孔隙的微结构，而这种微结构相较于仅涂布形成的基体而言，由于微结构自身结构的致密多孔性，可使光线在微结构中的耗散大大增加，因此更有效的降低了光线在镜筒的物端面的反射。经过涂布加刻蚀方法形成的光线吸收膜层使得镜筒的光学性能得以有效提升。

如图2和图3所示，镜筒的物端面仅涂布的话，其表面颗粒较大且不均匀，这种结构是不利于散射光线在此结构内部的消耗吸收的。而经过等离子体刻蚀之后，其表面呈现更加致密且多孔的微结构，表面为表面颗粒或者孔隙分散的更加均匀，从而散射光线在其内部更易被消耗，因而，微结构的形成大大增加了光线的吸收效果，降低了光线在镜筒的物端面的反射，提升了光学成像镜头的成像质量。

如图4至图6所示，为镜筒上的光线吸收膜层经不同工艺处理后的反射率曲线示意图，其光谱范围为380nm-780nm。

如图4和图5所示，不管是第一面段11还是第二面段12，其仅涂布之后的在380nm-780nm光谱范围内的表面平均反射率为0.27％；而经涂布再进行刻蚀之后，其在380nm-780nm光谱范围内的表面平均反射率为0.05％，由此可见，刻蚀这一工艺对于其表面反射效果的改善最为明显。

如图5所示，采用本实用新型的镜筒的制作方法制成的镜筒，其第一面段11和第二面段12的反射率基本趋于一致，在一定程度上避免了因镜筒的第一面段11和第二面段12的结构引起的两者表面光学性能的差异，保证了第二面段12和第一面段11的光学性能的一致性。

如图6可知，对于第一面段11和第二面段12的表面反射效果没有明显差异，说明采用此种处理方式形成的涂层对于第一面段11和第二面段12的均匀性表现无差异，这相对于常规真空蒸发镀膜方式而言，可大大避免由于镀膜引起的镜筒的第一面段11和第二面段12的表面反射率偏移差异。

如图7所示，为镜筒的物端面经镀膜后的反射率曲线图。由于镜筒不同位置的差异，导致其表面所镀膜层产生一定差异，从而引起其表面反射率的不同。从图中明显看出，由于真空蒸发镀膜引起的位置差异，导致第二面段12所镀膜层的厚度小于第一面段11所镀膜层的厚度，因此第二面段12的反射率曲线向短波方向发生偏移，偏移距离一般为10nm-20nm，且第二面段12与第一面段11的角度越大，其偏移距离越大。因此，对于第二面段12与第一面段11的角度越大的镜筒而言，其第二面段12与第一面段11的产生的光学性能的差异越大。

需要说明的是，在镜筒的物端面上镀的膜是一种微结构膜，具有较好的减反射效果。

一种光学成像镜头，包括上述的镜筒和透镜，透镜为多个，多个透镜沿镜筒的轴向间隔排布在镜筒内。具有上述镜筒的光学成像镜头，能够起到改善杂散光的作用，保证了光学成像镜头的成像质量，同时能够保证小型化的光学成像镜头有良好的成像品质。

一种成像装置，包括上述的光学成像镜头。具有上述光学成像镜头的成像装置具有杂光小和成像清晰的优点。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。