JP2008119830A - Molding method of optical lens - Google Patents
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本発明は、溶融状態の樹脂材料を金型に充填させて光学レンズを成形する光学レンズの成形方法に関するものである。 The present invention relates to an optical lens molding method for molding an optical lens by filling a mold with a molten resin material.
近年、光学レンズとして軽量のプラスチックレンズが用いられており、プラスチックレンズを採用した光ピックアップ装置やカメラ等の光学機器が多く見受けられる。 In recent years, lightweight plastic lenses have been used as optical lenses, and many optical devices such as optical pickup devices and cameras that employ plastic lenses can be seen.
このプラスチックレンズには色々な構造のものがあり、例えば光軸を中心とした輪帯状のパターンである回折構造等、光学面に複数の段差を有するプラスチックレンズがある(特許文献1参照)。 There are various types of plastic lenses, for example, a plastic lens having a plurality of steps on the optical surface, such as a diffractive structure that is a ring-shaped pattern centered on the optical axis (see Patent Document 1).
図6(a)は光学面に複数の段差を有するプラスチックレンズの一例を示した説明図であり、図6(b)は図6(a)におけるA領域の拡大図である。図6(a)及び図6(b)で示される複数の段差1001は非常に微細な構造であり、回折効率等、プラスチックレンズ1000の性能に多大な影響を与える。従ってプラスチックレンズ1000を製造する際に段差1001が正常な形状になるよう留意する必要がある。
FIG. 6A is an explanatory view showing an example of a plastic lens having a plurality of steps on the optical surface, and FIG. 6B is an enlarged view of a region A in FIG. 6A. A plurality of
通常、プラスチックレンズは溶融状態の樹脂材料を金型に充填させて成形することにより製造される。図6(c)に光学レンズ射出成形用の金型2000の一例を示す。溶融状態の樹脂材料はキャビティ2003に充填され、プラスチックレンズの光学面2001aは入子2001により成形され、プラスチックレンズの光学面以外の部分2002aは入子2001の外周に位置する型板2002により成形される。複数の段差を有する光学面2001aは厳密に曲率や形状等が設定されているため、光学面2001aに対しては高精度且つ高転写性の成形処理が必要になってくる。そこで、キャビティ2003内の光学面2001aにおける熱が入子2001に吸収され、光学面2001aにおける転写性が低下することを防止するため、入子2001を熱伝導率の低い、例えばセラミックス(熱伝導率が1.7〜3.0W/(m・K)のもの)などを使用し、入子2001の外周に位置する型板2002を入子2001より熱伝導率が高い、例えば熱間ダイス鋼(熱伝導率は30.0W/(m・K)のもの)などを使用している。
図6(c)で示すような金型2000によりプラスチックレンズを成形するわけであるが、金型2000のキャビティ2003に充填される樹脂材料の熱収縮率が高いと、成形される際にプラスチックレンズが図6(c)に示すB方向に収縮してしまう。その結果光学面2001aにおける段差の形状が正確な形状にならない。
The plastic lens is molded by the
また熱収縮率の低い樹脂材料を使用してプラスチックレンズを成形しようとする場合、プラスチックレンズの外周部に相当する箇所2002bに抜きテーパが設置されていないと成形されたプラスチックレンズが金型2000から離れず、離型性が好ましくない。
Further, when a plastic lens is to be molded using a resin material having a low thermal shrinkage rate, the molded plastic lens is removed from the
従って、本発明の目的は、光学面に設けられた複数の段差を正確な形状で形成するとともに、良好な離型性を実現する光学レンズの成形方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for molding an optical lens that forms a plurality of steps provided on an optical surface with an accurate shape and realizes good releasability.
上記目的を達成すべく、本発明に係る光学レンズの成形方法は、
光学面に複数の段差を有する光学レンズを成形する光学レンズの成形方法であって、
前記光学レンズの外周部に相当する箇所に抜きテーパを設けた金型を使用し、且つ無機粒子を分散された溶融状態の樹脂材料を前記金型に充填させて前記光学レンズを成形することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an optical lens molding method according to the present invention includes:
An optical lens molding method for molding an optical lens having a plurality of steps on an optical surface,
Molding the optical lens by using a mold provided with a taper at a location corresponding to the outer peripheral portion of the optical lens, and filling the mold with a molten resin material in which inorganic particles are dispersed; It is a feature.
本発明に係る光学レンズの成形方法によれば、光学面に設けられた複数の段差を正確な形状で形成でき、且つ良好な離型性を実現出来る。 According to the method for molding an optical lens according to the present invention, it is possible to form a plurality of steps provided on the optical surface with an accurate shape and to realize a good releasability.
以下、本発明に係る光学レンズの成形方法を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a method for molding an optical lens according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は金型1の構成を示す図、図2は金型1の型開きを示す図、図3は可動入子10によりプラスチックレンズ(光学レンズ)100を突き出した状態を示す図である。
FIG. 1 is a view showing the configuration of the mold 1, FIG. 2 is a view showing the mold opening of the mold 1, and FIG. 3 is a view showing a state in which a plastic lens (optical lens) 100 is protruded by a
図1に示す金型1はプラスチックレンズ100を製造するものであり、図1は金型1のうち代表的な部分を示している。光学面10aに対しては高精度且つ高転写性の成形処理が必要になるため、熱伝導率が低い可動入子10により成形され、光学面30aに対しては熱伝導率が低い固定入子30により成形される。可動入子10の外周面には可動型板20が設置されており、光学面10a以外のプラスチックレンズ部分20aは可動型板20により成形される。固定入子30も同様に外周面に固定型板40が設置されている。金型1が開く際は、固定入子30及び固定金型40に対して可動入子10及び可動型板20が移動する構造になっている。なお、可動入子10及び固定入子30は、熱伝導性が低いセラミックス(熱伝導率が1.7〜3.0W/(m・K))で形成され、可動型板20及び固定型板40は、可動入子10等より熱伝導率が高い熱間ダイス鋼(熱伝導率は30.0W/(m・K)のもの)で形成されている。
A mold 1 shown in FIG. 1 is for manufacturing a
次に金型1によりプラスチックレンズ100を成形する方法を図1〜図3を用いて説明する。まず図1で示すように可動型板20と固定型板40が接触する位置で溶融状態の樹脂材料がキャビティ50に充填される。樹脂材料の充填はランナー60を経路として実行される。充填された樹脂材料がある程度冷却されると、図2に示すように矢印方向に可動入子10と可動型板20が固定入子30及び固定金型40に対して移動し金型1が開く。金型1が開いた状態ではプラスチックレンズ100は可動入子10と可動型板20に着いている。その後、図3で示すように、可動型板20に対して可動入子10が矢印方向に移動し、プラスチックレンズ100を突き出し離型させる。
Next, a method for molding the
図1〜図3で説明した金型1により成形されるプラスチックレンズ100は、光学面10aに複数の段差10b(図1参照)を有している。この段差10bは光軸を中心とした輪帯状のパターンである回折構造における段差であり、その断面が鋸歯状となっている。つまり図1〜図3で説明した金型1により成形されるプラスチックレンズ100の一例として、いわゆる回折レンズが考えられる。
The
複数の段差10bは非常に微細な構造である。複数の段差10bは回折効率等、プラスチックレンズ100の性能に多大な影響を与えるため、プラスチックレンズ100を成形する際に段差10bを正確な形状にする必要がある。そこで無機粒子を分散させた樹脂材料を使用してプラスチックレンズ100を成形する。無機粒子を分散させた樹脂材料を使用することによりプラスチックレンズ100の熱収縮が低減され、段差10bを正常な形状にすることができる。
The plurality of
本発明で用いることのできる無機粒子としては以下のものが挙げられる。 Examples of the inorganic particles that can be used in the present invention include the following.
例えば、フッ化バリウム、ダイアモンド、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、臭化セシウム、臭化セシウム、沃化セシウム、臭化カリウム、塩化カリウム、フッ化カリウム、沃化カリウム、リン酸チタンカリウム、ホウ酸リチウム、フッ化リチウム、沃素酸リチウム、アルミン酸リチウム、臭化ナトリウム、塩化ナトリウム、フッ化ナトリウム、沃化ナトリウム、石英、硫化亜鉛等である。 For example, barium fluoride, diamond, calcium carbonate, calcium fluoride, cesium bromide, cesium bromide, cesium iodide, potassium bromide, potassium chloride, potassium fluoride, potassium iodide, potassium potassium phosphate, lithium borate Lithium fluoride, lithium iodate, lithium aluminate, sodium bromide, sodium chloride, sodium fluoride, sodium iodide, quartz, zinc sulfide and the like.
また、無機粒子として酸化物微粒子も挙げられる。より具体的には、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛等である。 Moreover, oxide fine particles are also mentioned as inorganic particles. More specifically, for example, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, silicon oxide, beryllium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, yttrium oxide, Examples thereof include lanthanum oxide, cerium oxide, indium oxide, tin oxide, and lead oxide.
さらに無機粒子として複合金属化合物も挙げられる。より具体的には、例えば、LiNbO3、PLZT〔(Pb,La)(Zr,Ti)O3〕、LiAlSiO4、Sc2W3O12、PbTiO3、Lu2W3O12、ZrW2O8、AlPO4等である。 Furthermore, a composite metal compound is also mentioned as an inorganic particle. More specifically, for example, LiNbO 3 , PLZT [(Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ], LiAlSiO 4 , Sc 2 W 3 O 12 , PbTiO 3 , Lu 2 W 3 O 12 , ZrW 2 O 8 , AlPO 4 or the like.
これらの無機粒子は2種類以上の粒子を併用しても良く、また同一粒子内にこれらの中から2種類以上の成分が存在しても良い。またレンズの光線透過率を損なわないようにするために、これらの無機粒子の平均粒径は40nm以下であることが好ましい。 Two or more kinds of these inorganic particles may be used in combination, and two or more kinds of components may be present in the same particle. In order not to impair the light transmittance of the lens, the average particle size of these inorganic particles is preferably 40 nm or less.
ところで、無機粒子を分散させた樹脂材料を充填してプラスチックレンズ100を成形しようとすると、熱収縮率が低いためプラスチックレンズ100が金型1における可動入子10や可動型板20から離れにくく、離型性が好ましくない。そこで、図1に示すように、プラスチックレンズ100の外周部に相当する箇所に抜きテーパ20bを設ける。このようにすることにより無機粒子を分散させた樹脂材料を充填してプラスチックレンズ100を成形しても良好な離型性を実現することが出来る。離型性の観点で抜きテーパ20bの角度α(図1におけるαは水平線に対する抜きテーパ20bの傾き)は0.5〜5°であることが好ましい。
By the way, when the
本発明に係る光学レンズの成形方法は光学面に複数の段差を有するプラスチックレンズ(光学レンズ)の成形に適用されるものであり、成形されるプラスチックレンズの構造は色々な構造のものが考えられる。図1で示した構造のプラスチックレンズの他、例えば図4(a)〜(d)に示すような構造(光学面に複数の段差を有する構造)のプラスチックレンズが考えられる。 The molding method of the optical lens according to the present invention is applied to molding of a plastic lens (optical lens) having a plurality of steps on the optical surface, and the plastic lens to be molded can have various structures. . In addition to the plastic lens having the structure shown in FIG. 1, for example, a plastic lens having a structure (a structure having a plurality of steps on the optical surface) as shown in FIGS.
図4(a)に示すプラスチックレンズ100は、両面非球面の単玉光学素子であり、その一方の光学面上に、該光学面を通過する所定の光に対して予め定められた光路差を付与する光路差付与構造101を有している。光路差付与構造101は、光学面が光軸200を中心とした3つの輪帯状レンズ面101A〜101Cにより構成され、該3つの輪帯状レンズ面101A〜101Cのうち隣り合う輪帯状レンズ面は異なる屈折力を有している。
A
図4(b)に示すプラスチックレンズ100の光路差付与構造102は、光軸200を中心とした位相差を生じる複数の輪帯状凹部102Aを同心円状に有している。輪帯状凹部102Aは、光学面103のうちの光軸200を中心とした一方の面(図4(b)における光軸200を中心に上下の光学面)に5つずつ形成されている。また、隣り合う輪帯状凹部102Aどうしは、連続して一体になっており、各輪帯状凹部102A全体としての断面が階段状となっている。図4(b)に示すプラスチックレンズ10bはいわゆる位相差レンズである。
The optical path
なお、図4(b)では輪帯状凹部102Aを同心円状に有しているとしたが、図4(c)に示すように、図4(a)の輪帯状レンズ面101A上に輪帯状凸部104Aを有したプラスチックレンズ100としても良い。
In FIG. 4B, the annular
図4(d)に示すプラスチックレンズ100の光路差付与構造103は、光軸200を中心とした複数の回折輪帯103Aからなり、複数の回折輪帯103Aの断面が鋸歯状となっている。
The optical path
なお、図4(d)に示すプラスチックレンズ100は、例えば、図5(a)に示すように図4(d)と同様の光路差付与構造103を有するホログラム光学素子300とプラスチックレンズ400とで別体の構成としても良い。この場合、ホログラム光学素子300は平板状の光学素子を使用して、該光学素子のプラスチックレンズ400の面に光路差付与構造300Aを設ける。ホログラム光学素子300における複数の段差を正確な形状として形成するため、図5(b)に示すようにホログラム光学素子300を光学レンズと同様に図1〜図3で説明した成形方法で形成しても良い。
Note that the
なお、図1〜図4で説明したプラスチックレンズ100は、例えば光ディスク用ピックアップレンズとして使用される。光ディスク用ピックアップレンズが使用される光ピックアップ装置は、例えばCD、現行DVD、次世代DVDの3種の光情報記録媒体について情報の再生、記録を行なうものである。
The
以上、図面を用いて説明したように無機粒子を分散させた樹脂材料を用いて光学レンズを成形することにより、光学レンズの熱収縮が低減され、光学面に設置された複数の段差を正常な形状にすることができる。また、光学レンズの外周部に相当する箇所に抜きテーパを設けた金型を使用することにより無機粒子を分散させた樹脂材料を充填して光学レンズを成形しても良好な離型性を実現することが出来る。 As described above with reference to the drawings, by molding an optical lens using a resin material in which inorganic particles are dispersed, the thermal shrinkage of the optical lens is reduced, and a plurality of steps provided on the optical surface are normal. It can be shaped. In addition, by using a die with a taper at the location corresponding to the outer periphery of the optical lens, good mold release is achieved even when the optical lens is molded by filling a resin material with inorganic particles dispersed I can do it.
なお、本発明は当該実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Even if there exists a change and addition in the range which does not deviate from the summary of this invention, it is contained in this invention.
1 金型
10 可動入子
10b 段差
20 可動型板
20b 抜きテーパ
30 固定入子
40 固定型板
50 キャビティ
60 ランナー
100 プラスチックレンズ
1
Claims (3)
前記光学レンズの外周部に相当する箇所に抜きテーパを設けた金型を使用し、且つ無機粒子を分散された溶融状態の樹脂材料を前記金型に充填させて前記光学レンズを成形することを特徴とする光学レンズの成形方法。 An optical lens molding method for molding an optical lens having a plurality of steps on an optical surface,
Molding the optical lens by using a mold provided with a taper at a location corresponding to the outer peripheral portion of the optical lens, and filling the mold with a molten resin material in which inorganic particles are dispersed; A method for molding an optical lens.
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