JP2002022907A - プラスチックレンズ - Google Patents

プラスチックレンズ

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JP2002022907A
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optical
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敬之 山崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 転写性に優れた良好な光学性能を得ることが
できるとともに、射出成形に時間を要さず製品コストを
抑えることができる正のパワーを有するプラスチックレ
ンズを提供することを課題とする。 【解決手段】 最小肉厚T(mm)が0.7mm以下で
射出成形により形成した正のパワーを有するプラスチッ
クレンズであって、ノルボルネン系又は非晶質ポリオレ
フィン系の材料で構成したことを特徴とするプラスチッ
クレンズ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形により形
成したプラスチックレンズに関し、特に、小型の正のパ
ワーを有するプラスチックレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂材料及び射出成形技術の発展によ
り、樹脂材料を射出成形することによりプラスチックレ
ンズが用いられている。特に、光情報記録媒体を記録/
再生する光ピックアップ装置に用いられる光学素子(対
物レンズやコリメータレンズなど)に多用され、そのコ
ストダウンに多大な寄与を与えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方で、プラスチック
レンズを搭載した装置の薄型化の要求が切に望まれてお
り、特に、光ピックアップ装置においては、ノート型パ
ソコンなどに搭載されるため、薄型化の要求は厳しくな
ってきている。
【0004】そこで、本発明者らが、正のパワーを有す
る薄型のプラスチックレンズを射出成形により形成しよ
うとしたところ、従来では問題にならなかった新たな問
題が生じてきた。すなわち、射出成形によりゲートから
樹脂材料を金型内に流し込み、プラスチックレンズを形
成したときに、プラスチックレンズの肉厚が薄いと、転
写性が劣り(金型どおりの形状に形成できない)光学性
能が悪化した、あるいは、転写性を向上させようとする
と射出成形に時間を要したり、製品コストが上がるな
ど、種々の問題が生じてきた。
【0005】そこで、本発明は、転写性に優れた良好な
光学性能を得ることができるとともに、射出成形に時間
を要さず製品コストを抑えることができるプラスチック
レンズを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は、最小肉厚T
(mm)が0.7mm以下で射出成形により形成した正
のパワーを有するプラスチックレンズであって、ノルボ
ルネン系又は非晶質ポリオレフィン系の材料で構成した
ことを特徴とするプラスチックレンズによって、解決す
ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明について順を追って
説明する。
【0008】まず、プラスチックレンズ1は、正のパワ
ーを有し、特に両凸のレンズであり、図1に示すよう
に、ゲート部11から樹脂材料が流し込まれ、レンズ部
12及びフランジ部13に射出され、形成される。この
フランジ部13は、プラスチックレンズ1を装置に組み
込む際の位置決めのため、このフランジ部13は無くて
もよい。このように、射出成形されたプラスチックレン
ズ1は、実際に装置に組み込むためには、図1において
破線で示すような位置をカットすることにより、余分な
ゲート部11が取り除かれる。
【0009】ところで、プラスチックレンズ1を薄型化
しようとすると、ゲート部11から流れ込んだ樹脂材料
は、最小肉厚T(mm)によって、レンズ部12の転写
性が異なった特性を示した。この一例として、光学用の
樹脂材料として一般的に用いられているアクリル系であ
る三菱レイヨン株式会社製「アクリペットWF−10
0」を用いて、図1に示すプラスチックレンズ1を通常
の量産に用いられている条件下で射出成形した際に、最
小肉厚Tを種々変化させた場合についての転写性を調べ
た結果を表1に示す。なお、表中の○印は転写性が良好
で性能上問題のない光学性能を有するプラスチックレン
ズが得られたことを示し、×印は転写性が不良で所期の
光学性能を有するプラスチックレンズが得られなかった
ことを示している。
【0010】
【表1】
【0011】表1から明らかなように、最小肉厚Tが
0.7mm以下のプラスチックレンズ1を射出成形によ
り形成しようとすると、転写性が悪化し、金型どおりの
形状に形成できず、光学性能が悪いプラスチックレンズ
となった。
【0012】そこで、本発明者らが、鋭意検討した結
果、プラスチックレンズの薄型化(最小肉厚T)と樹脂
材料とは因果関係があることを知見した。プラスチック
レンズを射出成形する樹脂材料として、従来から、ポリ
メチルメタクリレート、アクリル系、非晶質ポリオレフ
ィン系、ノルボルネン系など種々の樹脂材料が用いられ
ているが、この種々ある光学用の樹脂材料によってその
転写性が異なることを知見し、最小肉厚Tが薄いプラス
チックレンズ1であっても、良好な転写性を示すものが
ある。この検討(各々通常の量産に用いられている条件
下で射出成形した)結果を表2に示す。なお、この場
合、図1に示すプラスチックレンズ1を射出成形し、最
小肉厚Tは0.7mmで行った。また、転写性の結果
は、上記表1と同様である。
【0013】
【表2】
【0014】表2から明らかなように、種々ある光学用
の樹脂材料のうち非晶質ポリオレフィン系、ノルボルネ
ン系を用いることにより、最小肉厚Tが0.7mmのプ
ラスチックレンズを良好に射出成形により形成すること
ができた。すなわち、転写性に優れ、所期の光学性能を
有するプラスチックレンズが得られた。また、これら非
晶質ポリオレフィン系、ノルボルネン系を用いた場合、
最小肉厚がさらに小さいプラスチックレンズであって
も、良好に射出成形することができた。
【0015】なお、この非晶質ポリオレフィン系、ノル
ボルネン系以外の樹脂材料を用いた場合であっても、通
常の量産を行う際の温度より射出成形を行う温度を上げ
ることにより、転写性を向上させることができるが、こ
の場合、射出成形に要する時間が長くなり、且つ、射出
成形の温度を高める必要があるため、射出成形のサイク
ルタイムの長時間化に伴う作業効率の悪化や製品コスト
があがるなどの問題が生じる。これに対して、樹脂材料
として非晶質ポリオレフィン系、ノルボルネン系を用い
た場合は、通常の量産を行う際の温度で射出成形を行う
ことができるので、通常のサイクルタイムで射出成形す
ることができ、製品コストが上がることがない。
【0016】一般に、最小肉厚Tと光軸(図1(a)に
おいて一点鎖線で示す)上の肉厚D(mm)との比(T
/D)が小さくなるに従い、TとDとの差が大きくなる
ため、プラスチックレンズの射出成形が難しくなる。こ
れは、射出成形する際に樹脂材料が、最小肉厚T部を介
して肉厚D部に流れ込むために、TとDとの差が大きく
なると、樹脂材料がスムーズに流れずに転写性が悪化す
るものと考えられる。ところが、本発明者らが鋭意検討
した結果、非晶質ポリオレフィン系、ノルボルネン系の
樹脂材料を用いた場合は、T/Dが小さくても転写性が
良好なプラスチックレンズを得ることができる。そこ
で、最小肉厚Tと光軸上の肉厚Dとの比(T/D)を種
々変化させた場合についての転写性を調べた結果を表3
に示す。なお、表中には、比較のために、光学用の樹脂
材料として一般的に用いられているアクリル系である三
菱レイヨン株式会社製「アクリペットWF−100」を
用いて、通常の量産を行う際よりも高い射出成形の温度
で、射出成形の時間を長くして行った場合の転写性を載
せている。また、転写性の結果は、上記表1と同様であ
る。
【0017】
【表3】
【0018】表3から明らかなように、光学用の樹脂材
料として一般的に用いられているアクリル系を用いた場
合、転写性を向上させる条件で射出成形してもT/D<
0.4においては転写性の向上を図ることができない。
これに対して、非晶質ポリオレフィン系、ノルボルネン
系の樹脂材料を用いた場合は、T/D<0.4であって
も、転写性が良好なプラスチックレンズを得ることがで
きる。
【0019】このように、Tが0.7mm以下で射出成
形により形成するプラスチックレンズを、ノルボルネン
系又は非晶質ポリオレフィン系の材料で構成することに
より、転写性に優れ、しかも、射出成形に時間を要せ
ず、良好な光学性能を持つものとして得ることができ
る。特に、射出成形が難しいT/D<0.4のプラスチ
ックレンズであっても、転写性が良好なプラスチックレ
ンズを得ることができる。さらに、プラスチックレンズ
の光軸から離れるに従いその肉厚が薄くなる正のパワー
を有するレンズのうち、特に両凸のレンズに本発明を適
用することにより、多大な効果を奏することができ、好
ましい。
【0020】ここで、本明細書における「最小肉厚T
(mm)」とは、光軸を含むゲート部11のほぼ中心を
通る断面でプラスチックレンズを見たときに、光軸と平
行方向の厚さ(長さ)のうち、最も短い厚さを指す。な
お、上述したようにカットされてゲート部11が取り除
かれるためにゲート部11の正確な位置が分からない場
合は、このカットされた部分のほぼ中心と光軸とを含む
断面でみることとする。或いは、カットされた部分が多
数ありゲート部11の位置が全く分からない場合は、光
軸を含む任意の断面でみることとして、光軸と平行方向
の厚さ(長さ)のうち、最も短い厚さを最小肉厚T(m
m)とする。
【0021】ところで、このプラスチックレンズは、光
情報記録媒体を記録/再生する光ピックアップ装置に用
いる光学素子(対物レンズやコリメータレンズなど)に
用いることが特に好ましい。これは、光ピックアップ装
置は、近年、高速化が求められているために、光ピック
アップ装置のアクチュエータの軽量化が重要となってき
ている。このため、本発明のように、薄型化したプラス
チックレンズは、プラスチックレンズの外径を小さく小
型化でき、その容積を減らすことに伴い、軽量化できる
ために、アクチュエータの軽量化を図ることができ好ま
しい。
【0022】さらに、この場合には、比重1.1以下の
材料とすることが好ましい。上述したように、プラスチ
ックレンズを軽量化するためには、小型化にするだけで
なく、比重が小さいほど有利である。この比重が1.1
を越える材料を用いてプラスチックレンズの軽量化を進
めるためには、更に肉厚を薄く、容積を小さくしなけれ
ばならないために、転写性がさらに悪くなり、高精度な
プラスチックレンズを成形することが難しくなる。
【0023】また、一般に、射出成形により形成された
プラスチックレンズには応力が発生し、残留する。この
残留応力により、プラスチックレンズ内に複屈折が発生
する。この複屈折が発生したプラスチックレンズを光ピ
ックアップ装置に用いると、スポット形状が劣化し、本
来円形状のスポットが必要であるところ、楕円形状のス
ポットになってしまい、光情報記録媒体(CDやDVD
などの光ディスク)の記録/再生を良好に行うことがで
きない。そこで、プラスチックレンズの位相差分布を光
軸と平行な方向から測定したとき(複屈折の大きさは、
位相差と等価として考えることができる)、レンズ内の
最大位相差をδとすると、δ<|50゜|を満足するこ
とが好ましい。この条件を満足することにより良好なス
ポット形状を得ることができる。更に好ましくは、δ<
|20゜|を満足することが好ましい。
【0024】なお、この位相差の測定は、セナルモン法
により測定するものとする。すなわち、図2に示すよう
な構成となるセナルモン法光学系に、測定するプラスチ
ックレンズを置き、回転検光子を回転させ、消光状態に
なる回転角αを測定し、その回転角αの2倍、2αが位
相差となる。
【0025】また、このプラスチックレンズを、光情報
記録媒体を記録/再生する光ピックアップ装置に用いる
光学素子(対物レンズやコリメータレンズなど)に用い
た場合、光軸近傍の曲率半径をR1、R2(但し、R1
>R2)としたとき、R1/R2<−0.26を満足す
ることが好ましい。この範囲を超えて大きくなるとプラ
スチックレンズの倍率の絶対値が小さくなり、これに伴
って物像間距離が長くなってしまうために、光ピックア
ップ装置として小型化を達成することができなくなる。
【0026】なお、この光軸近傍の曲率半径の測定は、
松下電器産業株式会社製三次元測定器「UA3P」を用
いて、この「UA3P」に付属しているR測定機能で以
て測定する。測定条件は、光軸近傍(φ0.6mm)を
10μmピッチで行うものとする。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によると、
転写性に優れた良好な光学性能を得ることができるとと
もに、射出成形に時間を要さず製品コストを抑えること
ができる正のパワーを有するプラスチックレンズを提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラスチックレンズの形状を示す図である。
【図2】セナルモン法光学系を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1 プラスチックレンズ 11 ゲート部 12 レンズ部 13 フランジ部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B29L 11:00 B29L 11:00

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 最小肉厚T(mm)が0.7mm以下で
    射出成形により形成した正のパワーを有するプラスチッ
    クレンズであって、ノルボルネン系又は非晶質ポリオレ
    フィン系の材料で構成したことを特徴とするプラスチッ
    クレンズ。
  2. 【請求項2】 前記プラスチックレンズの光軸上の肉厚
    をD(mm)としたとき、T/D<0.4を満足するこ
    とを特徴とする請求項1に記載のプラスチックレンズ。
  3. 【請求項3】 比重1.1以下の材料で構成されたこと
    を特徴とする請求項1又は2に記載のプラスチックレン
    ズ。
  4. 【請求項4】 プラスチックレンズの位相差分布を光軸
    と平行な方向から測定したとき、レンズ内の最大位相差
    をδとすると、 δ<|50゜| を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1
    つに記載のプラスチックレンズ。
  5. 【請求項5】 光軸近傍の曲率半径をR1、R2(但
    し、R1>R2)としたとき、 R1/R2<−0.26 を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
    つに記載のプラスチックレンズ。
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