CN102292657A - 透镜及成型模具 - Google Patents

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CN102292657A CN2009801552355A CN200980155235A CN102292657A CN 102292657 A CN102292657 A CN 102292657A CN 2009801552355 A CN2009801552355 A CN 2009801552355A CN 200980155235 A CN200980155235 A CN 200980155235A CN 102292657 A CN102292657 A CN 102292657A
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Abstract

本发明提供一种能够抑制高NA透镜成型时不良的透镜，以及能够成型这种透镜的成型模具。透镜OE沿光轴方向看时，第1端面区域OE 11b与第2端面区域OE 21b不重合，所以，减少了成型模具中最狭窄的狭窄部面积，能够减少注射成型时的树脂的阻力，由此能够抑制第1光学面OE11a上出现纹路。

Description

透镜及成型模具
技术领域
本发明涉及透镜，尤其涉及NA大于等于0.75、NA小于等于0.9的透镜以及成型该透镜的成型模具。
背景技术
近年来，能够用波长400nm程度的蓝紫色半导体激光进行信息记录及/或再生(以下将“记录及/或再生”记为“记录/再生”)的高密度光盘系统的研究开发迅速进展。作为一例，用NA 0.85、光源波长405nm规格进行信息记录/再生的光盘、即所谓的Blu-ray Disc(以下称为BD)的情况，对大小与DVD(NA0.6、光源波长650nm、记忆容量4.7GB)相同的直径12cm的光盘每一层能够记录23～27GB的信息。本说明书中称该光盘为高密度光盘。
作为用于这种高密度光盘用光拾取装置中的物镜，例如，专利文献1中公开了通过树脂成型来得到的技术。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：特开2007-334930号公报
发明内容
发明欲解决的课题
如专利文献1中出示的NA大于等于0.8的物镜，一般来说轴上厚厚，光路长由此变长，引起光拾取装置大型化，存在问题。对此可以进行尽量减薄轴上厚的透镜设计，但存在物镜缘厚变薄的倾向。对于这种缘厚减薄的透镜，本发明者进行了研究，发现光学面上出现纹路(模糊、变形)。
本发明鉴于上述以往技术的问题点，目的在于提供一种能够抑制高NA透镜成型时不良的透镜，以及能够成型这种透镜的成型模具。
用来解决课题的手段
第1项记载的透镜，是以树脂为素材成型的NA大于等于0.75、NA小于等于0.9的透镜，其特征在于，备有：第1光学面；形成在对着所述第1光学面一侧的第2光学面；形成在所述透镜外周的突缘部；形成在所述第1光学面和所述突缘部之间的略垂直于光轴的第1端面区域；形成在所述第2光学面和所述突缘部之间的略垂直于光轴的第2端面区域；
所述第1端面区域与所述第2端面区域的光轴方向的距离，小于所述突缘部的光轴方向的厚度，并且从光轴方向看时，所述第1端面区域与所述第2端面区域完全不重合或仅一部分重合。
本发明者通过锐意研究结果发现，以凸透镜上最薄的缘厚与最厚的轴上厚的比率为横断面比时，横断面比大的透镜时，由于相对模具腔的容量来说缘厚薄，所以通过浇口的树脂每单位时间的流速快，突然向腔内注射树脂引起浇口附近的光学面产生纹路。尤其是NA大于等于0.75的透镜时，光学面周边的曲率严峻，所以妨碍树脂的流动性，由此产生显著纹路等，恐怕会导致外观不良和光学性能劣化。
根据上述见解，本发明者想到，构成从光轴方向看透镜时、所述第1端面区域与所述第2端面区域完全不重合或仅一部分重合，由此降低转印形成所述第1端面区域与所述第2端面区域的成型模具转印面之间的阻力，使树脂能够畅通流过，这样能够提高树脂流动性，抑制纹路。
作为树脂，只要是一般被用作光学材料的透明热可塑性树脂材料等，没有特殊限制，但考虑作为光学元件的加工性，优选丙烯酸树脂、环状烯烃树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚酰胺树脂或聚酰亚胺树脂。作为应用可能的热可塑性树脂，可以举出例如特开2003-73559中记载的化合物。
另外，优选本发明的物镜在光轴垂直方向上从光学面起依次具有端面区域、突缘部，突缘部的光轴方向距离比端面区域间的光轴方向距离长。另外，优选突缘部第1光学面侧的面是安装到光拾取装置中时的基准面。另外，第1项中的“仅一部分重合”中，不包括例如第1端面区域比第2端面区域短、第1端面区域全区域与第2端面区域的一部分重合之状态。第1项中的“仅一部分重合”中，只包括第1端面区域(非全部)的“一部分”与第2端面区域(非全部)的“一部分”重合的情况。
第2项记载的透镜，是第1项中记载的发明，其特征在于，所述第1端面区域和所述第2端面区域中，一个外周位于另一个外周的半径方向外侧。这样，能够进一步减少转印形成所述第1端面区域和所述第2端面区域的成型模具转印面之间的阻力，能够使树脂畅通流过。
第3项记载的透镜，是第1或2项中记载的发明，其特征在于，所述第1端面区域的内周，位于所述第2光学面外周的半径方向内侧，或所述第2端面区域的内周，位于所述第1光学面外周的半径方向内侧，这样，通过利用有效径之差，透镜不大径化，能够使所述第1端面区域与所述第2端面区域完全不重合或仅一部分重合。
第4项记载的透镜，是第1至3的任何一项中记载的发明，其特征在于，使横断面比大于等于3、小于等于10。本发明在构成横断面比大于等于3倍小于等于10倍的透镜时，尤其有效。“断面比”是指透镜的轴上厚与缘厚的比率，“缘厚”是指所述第1端面区域和所述第2端面区域的光轴方向的距离，一般是指透镜上最薄的光轴方向的厚度。
第5项记载的透镜，是第1至4的任何一项中记载的发明，其特征在于，以所述第1端面区域和所述第2端面区域的光轴方向的距离为Δ1、所述突缘部的光轴方向的厚度为Δ2时，Δ2/Δ1小于等于2。
第6项记载的透镜，是第1至5的任何一项中记载的发明，其特征在于，所述突缘部的光轴方向端面的至少任何一个，位于所述第1光学面或所述第2光学面面顶点的光轴方向外侧。
这样，所述突缘部的光轴方向端面中的一个，可以位于所述第1光学面或所述第2光学面面顶点的光轴方向内侧。
第7项记载的成型模具，其特征在于，用来成型第1至6的任何一项中记载的透镜，备有转印所述第1光学面、所述第2光学面、所述第1端面区域、所述第2端面区域、所述突缘部表面的转印面。
发明效果
根据本发明，能够提供一种对高NA透镜能够抑制成型时不良的透镜，以及能够成型这种透镜的成型模具。
附图说明
图1：用成型模具成型本实施方式透镜的工序示意图。
图2：成型模具的放大图。
图3：比较例透镜OE’的截面示意图。
图4：由上述成型模具成型的本实施方式透镜OE。
图5：别的实施方式透镜OE的截面图。
图6：别的实施方式透镜OE的截面图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明实施方式作说明。图1是用成型模具，成型用于BD用光拾取装置中的NA大于等于0.75、NA小于等于0.9透镜的工序示意图。图2是成型模具放大图。成型模具包括第1模具10和第2模具20，两者在关模状态时形成多个腔。图1中的腔形状是概略性的。
如图2所示，第1模具10以中心轴X为中心，分别备有多个用来转印形成透镜第1光学面的第1光学转印面11a、接着第1光学转印面11a用来转印形成第1端面区域的第1区域转印面11b、接着第1区域转印面11b用来转印形成第1迁移区域的第1迁移转印面11c、接着第1迁移转印面11c用来转印形成突缘部第1端面的第1突缘端转印面11d、与第1突缘端转印面11d垂直用来转印形成突缘部周面的第1突缘周转印面11e。第1区域转印面11b和第1突缘端转印面11d垂直于第1光学转印面11a的中心轴X(透镜光轴)，第1迁移转印面11c相对垂直于中心轴X的平面倾斜。优选在第1突缘端转印面11d和第1突缘周转印面11e的相交处设取角部。
第2模具20以中心轴X为中心，分别备有多个用来转印形成透镜第2光学面的第2光学转印面21a、接着第2光学转印面21a用来转印形成第2端面区域的第2区域转印面21b、接着第2区域转印面21b用来转印形成第2迁移区域的第2迁移转印面21c、接着第2迁移转印面21c用来转印形成突缘部第2端面的第2突缘端转印面21d、与第2突缘端转印面21d垂直用来转印形成突缘部周面的第2突缘周转印面21e。第2区域转印面21b和第2突缘端转印面21d垂直于第2光学转印面21a的中心轴X(透镜光轴)，第2迁移转印面21c相对垂直于中心轴X的平面倾斜。第1突缘周转印面11e的光轴方向的长度，比第2突缘周转印面21e的光轴方向的长度长，另外考虑脱模梯度，有时两者是相对中心轴X互向相反方向略微倾斜的圆锥状面。优选在第2突缘端转印面21d和第2突缘周转印面21e的相交处也设取角部。
沿中心轴X看时，第1区域转印面11b与第2区域转印面21b不重合，两面沿中心轴X方向的距离Δ1，小于第1突缘端转印面11d与第2突缘端转印面21d之间的距离Δ2。第1迁移转印面11c和第2迁移转印面21c相对垂直于中心轴X的平面，互向相反方向倾斜。
如图1所示，在第1模具10上形成了浇口(入口流路)GT。
接下去对透镜的成型方法作说明。首先如图1(a)所示，对着第2模具20设置第1模具10。然后如图1(b)所示，使第1模具10靠近第2模具20贴紧，用所定压力锁模。此时，第1突缘周转印面11e与相对的第2突缘周转印面21e的相对端部分别一致。
由没有图示的加热器加热第1模具10、第2模具20，将锁模时的光学转印面11a、21a加热到所定温度，然后从没有图示的喷嘴，经由流道22及浇口GT，以任意压力加压供给树脂(请参照图1(c))。此时，残留在腔CB内的空气从没有图示的气阀排出，抑制腔CB内形成空气积存，树脂能够精度良好地紧贴转印面。
接下去，熔融树脂在转印了转印面11a～11e、21a～21e形状的状态下固化，然后使模具温度降低，使树脂冷却固化。
然后使第1模具10、第2模具20相对移动进行开模，包括透镜OE的成型品以贴在第1模具10上的状态露出。从该成型品分离透镜OE，形成单体透镜OE。
比较比较例，对本实施方式透镜作说明。图3是比较例透镜OE’的截面示意图，图4是由上述成型模具成型的本实施方式透镜OE，用点划线表示穿过最接近有效径内侧的光束外缘L。也就是说，光束外缘L与第1光学面OE 11a、第2光学面OE 21a相交的位置分别为有效径。
图4中，透镜OE以光轴X为中心，具有含光轴X的圆形第1光学面OE 11a、接着第1光学面OE 11a的环带状第1端面区域OE 11b、接着第1端面区域OE 11b的环带状第1迁移区域OE 11c、接着第1迁移区域OE 11c的最外侧环状突缘部OEF的第1端面OE 11d、与第1端面OE 11d垂直的突缘部OEF周面OE 11e、并且，与第1光学面OE 11a同轴相对的圆形第2光学面OE 21a、接着第2光学面OE 21a的环带状第2端面区域OE 21b、接着第2端面区域OE 21b的环带状第2迁移区域OE 21c、接着第2迁移区域OE 21c的突缘部第2端面OE 21d。装到没有图示的光拾取装置中时，第1光学面OE 11a为光源侧，第2光学面OE 21a为光盘侧。
图4所示的透镜OE沿光轴看时，第1端面区域OE 11b与第2端面区域OE 21b不重合，尤其是利用第1光学面OE 11a一侧与第2光学面OE 21a一侧的有效径之差，使第1端面区域OE 11b位于第2端面区域OE 21b的光轴垂直方向外侧，因此，第2端面区域OE 21b的内周，比第1光学面OE 11a的外周还要接近光轴。另外，两面的光轴方向的距离(Δ1)，小于突缘部OEF端面OE 11d、OE 21d的距离(Δ2)，优选Δ2/Δ1≤2。除此之外，以透镜OE的轴上厚为Δ3时，横断面比Δ3/Δ1大于等于3小于等于10的话优选。并且，与第1光学面OE 11a与光轴X之交点相比，突缘部OEF的第1端面OE 11d靠近第2光学面OE 21a，与第2光学面OE 21a与光轴X之交点相比，第2端面OE 21d远离第1光学面OE 11a。因此，第1光学面OE 11a比第1端面OE 11d突出，所以，不能使第1端面OE 11d接触平面，但第2光学面OE 21a比第2端面OE 21d缩进，所以，能够使整个第2端面OE 21d接触、将透镜OE载置在平面上，这样能够防止碰伤第2光学面OE 21a等。但是，如果载置透镜OE用的部件形状是不接触第2光学面OE 21a地中央凹下、只有第2端面OE 21d能够碰到的话，也可以使第2端面OE 21d位于第2光学面OE 21a的光轴方向内侧。
透镜形状也可以是第1光学面OE 11a比第1端面OE 11d缩进、第2光学面OE 21a比第2端面OE 21d突出，透镜形状也可以是第1光学面OE 11a及第2光学面OE 21a都比第1端面OE 11d及第2端面OE 21d缩进。
图3比较例的透镜OE’沿光轴看时，第1端面区域OE 11b与第2端面区域OE 21b完全重合，仅这一点不同。重合部分用阴影线表示。
图3所示的透镜OE’在注射成型时，流经成型模具浇道和流道被供给的树脂，在流过平行的、在光轴方向重合的第1端面区域OE 11b和第2端面区域OE 21b的转印面间时，受到较大阻力，由此第1光学面OE 11a上有可能出现纹路。为了避免这一现象，如图3虚线DL所示，可以考虑放宽第1端面区域OE 11b和第2の端面区域OE 21b的转印面间距，使注射成型时的树脂流动畅通，但是这样转印面会与第1光学面OE 11a干涉，可能有损光学功能。
对此，根据本实施方式的透镜OE，沿光轴看时，第1端面区域OE 11b与第2端面区域OE 21b不重合，所以，成型模具中最狭窄的狭窄部的面积减少，能够减少注射成型时的树脂的阻力，由此能够抑制第1光学面OE 11a上出现纹路。
图5是别的实施方式中的透镜OE的截面图。本实施方式中，沿光轴看时，第1端面区域OE 11b与第2端面区域OE 21b仅一部分重合，尤其是利用第1光学面OE 11a一侧和第2光学面OE 21a一侧的有效径之差，使第2端面区域OE 21b的外径，大于第1端面区域OE 11b的内径且小于其外径。重合部分用阴影线表示。本实施方式中，成型模具中最狭窄的狭窄部的面积也减少，所以能够减少注射成型时的树脂的阻力，由此能够抑制第1光学面OE 11a上出现纹路。其他结构与上述实施方式相同，省略说明。
图6是别的实施方式中的透镜OE的截面图。本实施方式中，沿光轴看时，第1端面区域OE 11b与第2端面区域OE 21b仅一部分重合，特别是使第1端面区域OE 11b的外径，大于第2端面区域OE 21b的内径且小于其外径。重合部分用阴影线表示。本实施方式中，成型模具中最狭窄的狭窄部的面积也减少，所以能够减少注射成型时的树脂的阻力，由此能够抑制第1光学面OE 11a上出现纹路。其他结构与上述实施方式相同，省略说明。
以上参照实施方式对本发明作了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，可以有适宜的变更和改良。
符号说明
10   第1模具
11a  第1光学转印面
11b  第1区域转印面
11c  第1迁移转印面
11d  第1突缘端转印面
11e  第1突缘周转印面
20   第2模具
21a     第2の光学転写面
21b     第2突缘转印面
21b     第2区域转印面
21c     第2迁移转印面
21d     第2突缘端转印面
21e     第2突缘周转印面
22      流道
CB      腔
DL      虚线
L       外缘
OE      透镜
OE 11a  第1光学面
OE 11b  第1端面区域
OE 11c  第1迁移区域
OE 11d  第1端面
OE 11e  突缘部周面
OE 21a  第2光学面
OE 21b  第2端面区域
OE 21c  第2迁移区域
OE 21d  第2端面
OEF     突缘部
X       中心轴(光轴)
GT      浇口

Claims (7)

1.一种透镜，是以树脂为素材成型的NA大于等于0.75、NA小于等于0.9的透镜，其特征在于，
备有：第1光学面；形成在对着所述第1光学面一侧的第2光学面；形成在所述透镜外周的突缘部；形成在所述第1光学面和所述突缘部之间的略垂直于光轴的第1端面区域；形成在所述第2光学面和所述突缘部之间的略垂直于光轴的第2端面区域；
所述第1端面区域与所述第2端面区域的光轴方向的距离，小于所述突缘部的光轴方向的厚度，并且从光轴方向看时，所述第1端面区域与所述第2端面区域完全不重合或仅一部分重合。
2.如权利要求1中记载的透镜，其特征在于，所述第1端面区域和所述第2端面区域中，一个外周位于另一个外周的半径方向外侧。
3.如权利要求1或2中记载的透镜，其特征在于，所述第1端面区域的内周，位于所述第2光学面外周的半径方向内侧，或所述第2端面区域的内周，位于所述第1光学面外周的半径方向内侧。
4.如权利要求1至3的任何一项中记载的透镜，其特征在于，使横断面比大于等于3小于等于10。
5.如权利要求1至4的任何一项中记载的透镜，其特征在于，以所述第1端面区域和所述第2端面区域的光轴方向的距离为Δ1、所述突缘部的光轴方向的厚度为Δ2时，Δ2/Δ1小于等于2。
6.如权利要求1至5的任何一项中记载的透镜，其特征在于，所述突缘部的光轴方向端面的至少任何一个，位于所述第1光学面或所述第2光学面面顶点的光轴方向外侧。
7.一种成型模具，其特征在于，备有转印所述第1光学面、所述第2光学面、所述第1端面区域、所述第2端面区域、所述突缘部表面的转印面，成型权利要求1至6的任何一项中记载的透镜。
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