JPH0815503A

JPH0815503A - 樹脂レンズ

Info

Publication number: JPH0815503A
Application number: JP16617494A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Iima; 光規飯間; Takayuki Iizuka; 隆之飯塚
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】吸湿による屈折率分布の変動に起因するパワー
の変動が防止された樹脂レンズを提供することを目的と
している。【構成】光軸と垂直な第１の方向に延びた細長形状で、
吸湿性の樹脂からなるレンズ部を有し、前記レンズ部
の、前記第１の方向に延びる非屈折面の所定範囲に、前
記光軸および前記第１の方向の双方と垂直な第２の方向
に所定量突出した凸部が設けらた構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、吸湿性の樹脂からな
るレンズの形状に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レンズの材料として光学ガラ
スが用いられている。しかし、近年、軽量化・生産コス
トの低減などを目的として、アクリル樹脂などの合成樹
脂を材料とした樹脂レンズが生産されるようになってき
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】樹脂レンズは光学ガラ
スによって作られたレンズより水分を吸収しやすい。一
般に、合成樹脂は水分を吸収すると屈折率が高くなると
いう性質がある。このため、樹脂レンズが水分を吸収す
る過程で次のような現象が起きる。

【０００４】乾燥状態の樹脂レンズが、吸湿の起こる環
境下におかれた場合、空気中の水分はレンズ表面から吸
収され、レンズ中心部へと進む。吸湿が進行している間
は、レンズの内部の湿度分布が不均一であり、やがてレ
ンズ中の水分が飽和状態となってレンズ中の湿度分布は
均一になる。すなわち、吸湿進行中は、レンズを構成す
る合成樹脂の屈折率の分布がレンズ内部で、均一ではな
くなる。しかも、この屈折率分布は吸湿の進行につれて
変動する。このため、樹脂レンズが水分を吸収して行く
過程において、吸湿初期にはレンズの表面近くの屈折率
が大きく内側の屈折率が小さいという状態を呈し、時間
が経過するにつれて次第にレンズ内側の屈折率が表面近
くの屈折率に近づいていく。従って、レンズのパワーは
吸湿過程の初期に大きく変動（減少）することになる。

【０００５】カメラのように、レンズを移動させてピン
トを合わせるような装置においては、レンズ自体のパワ
ーが変化しても、それに応じたピント調整が行なわれる
ので実用上問題は無い。しかし、ピント位置が通常固定
されている、レーザビームプリンタの光学系などに使わ
れているレンズのパワーが変化すると、プリンタによっ
て印刷される画像の品質を低下させるなどの問題が生ず
る。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、上記の事情に鑑み、吸湿に
よる屈折率分布の変動に起因するパワーの変動が防止さ
れた樹脂レンズを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の樹脂
レンズは、光軸と垂直な第１の方向に延びた細長形状
で、吸湿性の樹脂からなるレンズ部を有し、前記レンズ
部の、前記第１の方向に延びる非屈折面の所定範囲に、
前記光軸および前記第１の方向の双方と垂直な第２の方
向に所定量突出した凸部が設けられていることを特徴と
している。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の実施例としてのｆθレンズ
１の斜視図である。本明細書においては、以後、図１中
に示したＸＹＺ直交座標系を用いて説明を進める。レン
ズ１は合成樹脂を射出成形して作られ、ｆθレンズとし
て機能するレンズ部１０と、レンズ部１０と一体整形さ
れた凸部２１および３１とを有している。レンズ部１０
はＺ軸方向に光軸Ｏを有しており、Ｙ軸方向に延びた細
長形状となっている。レンズ部１０のＸ−Ｚ断面（即ち
光軸に平行な断面）は、ほぼ長方形となっている。ただ
し、レンズ部１０の屈折面は、一方は所定の曲面１１で
あり、もう一方は平面１２となっており、Ｘ−Ｚ断面は
完全な長方形ではない。凸部２１および３１は、レンズ
部１０の上面１３および底面１４を、Ｙ軸方向に沿った
所定範囲において、それぞれＸ軸方向へ突出させた形状
となっている。

【０００９】図２に、レンズ１のＸ−Ｚ断面を示す。本
実施例のレンズ１のＸ−Ｚ断面は、下に示す関係を満た
す。Ｌｚ＜Ｌｘ・・・・・ここで、Ｌｚは、レンズ部１０の光軸方向の長さ（厚
み）であり、Ｌｘは凸部２１および３１の高さを含めた
レンズ１全体のＸ軸方向の長さ（高さ）である。上記
式の関係を満たすことにより、吸湿による屈折率分布の
変動の影響を抑えることができる。以下にその理由につ
いて説明する。

【００１０】図３は、レンズ中心部からの距離と、その
位置での湿度との関係を示すグラフである。ここでは、
レンズの湿度は飽和状態にはないものとする。水分はレ
ンズ１の表面（屈折面を含む）から吸収される。従っ
て、図３に示されているように、吸湿が進行している間
はレンズの中心部は湿度が低く、レンズ表面に近いほど
湿度が高い。このため、レンズの中心部は屈折率が低
く、外側ほど屈折率が高くなる。

【００１１】図４、図５はそれぞれレンズ部１０単体の
場合と、レンズ部１０に凸部２１および３１を設けた場
合の、Ｘ−Ｚ断面における屈折率分布を模式的に示す図
である。

【００１２】図４および図５において、ｎ１、ｎ２、ｎ
３、．．．ｎｋは、Ｘ−Ｚ断面において屈折率の等しい
点を結んだものである。上述の様に屈折率はレンズの表
面に近いところほど大きい値となっている。即ち、両図
において、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３＞ｎ４＞．．．＞ｎｋという関係が成り立っている。

【００１３】図４の場合には、断面のＺ軸方向の長さＬ
ｚとＸ軸方向の長さＬｘの長さに大きく開きがないた
め、Ｚ軸に平行な屈折率分布が、光軸に比較的近い領域
にも現われる。すなわち、屈折率の等しい点を結んだ線
でＺ軸と平行なものが、光軸Ｏの近くに現われている。
光はＺ軸方向に進むため、Ｚ軸に沿った屈折率分布の影
響を受ける。従って、図４のような屈折率分布を呈する
レンズ部１０を通過する光は、レンズ内部で屈折率の大
きい表面側へ屈曲された後に屈折面から射出される。こ
のため、レンズ部１０がＸ方向に正のパワーを有するも
のであれば、この屈折率分布の影響を受けて、パワーは
弱められることになる。

【００１４】なお、レンズ中心部と表面近くの屈折率の
差は吸湿開始直後は大きいが、時間が経過するにつれて
小さくなる。このため、レンズのパワーは時間の進行に
つれて一旦大きく減少した後次第に増加する。

【００１５】図５は、レンズ部１０に凸部２１および３
１を設けた場合の屈折率の分布を示している。図５の場
合には、Ｘ−Ｚ断面のＸ軸方向の長さＬｘの方がＺ軸方
向の長さＬｚより長いため、屈折率分布は主として光軸
方向の分布（Ｘ軸に平行な線で示される分布）となって
いる。すなわち、屈折率の等しい点を結んだ線は、Ｚ軸
と直交する部分の長さより、Ｚ軸と平行に延びている部
分の長さの方が小さくなっている。実際にｆθレンズと
して機能する、レンズ部１０における分布は、図中Ｌ10
として破線で囲まれた部分であり、この部分に関して
は、実質的に光軸方向のみの分布（Ｘ軸に平行な線で示
される分布のみ）といえる。従って、レンズ１（レンズ
部１０）を通過する光は屈折率分布の影響をほとんど受
けないまま屈折面から射出される。言い換えれば、本実
施例の構成のｆθレンズにおいては、Ｘ軸方向の屈折率
分布（すなわち、図５において光軸Ｏと平行な線で表わ
される屈折率分布は、レンズ部１０にはほとんど影響を
与えることがなく、レンズ１のパワーは吸湿の進行過程
でも安定している。

【００１６】なお、上記の説明から明らかなように、レ
ンズのＸ−Ｚ断面の形状が前述の条件式、Ｌｚ＜Ｌｘ・・・・・を満たしていても、Ｚ軸方向の長さＬｚとＸ軸方向の長
さＬｘが近い場合には、屈折率分布はＸ軸・Ｚ軸の双方
に沿った分布となり、レンズのパワーに影響を与える可
能性がある。Ｘ軸方向の長さＬｘがＺ軸方向の長さＬｚ
（すなわちレンズの厚み）より大きいほど、吸湿による
パワーの変動は抑えられる。また、図１に示すようなｆ
θレンズでは、光軸方向の厚みが、Ｙ軸方向端部で薄
く、中央部で厚くなっている。レンズ端部では、凸部２
１、３２を設けなくてもＬｚ＜Ｌｘの関係が満
たされているため、レンズ端部は通常の形状とし、光軸
方向の厚みが比較的大きい部分に対応した中央部の所定
の領域のみ凸部２１、３１を設け、レンズ１のどの位置
でのＸ−Ｚ断面においても、上記の関係が成り立つよ
うにしている。

【００１７】図６は、上述の実施例を、光軸方向から見
た図である。レンズ部１０の上下に凸部２１、３１が設
けられており、Ｘ軸方向の厚みは均一である。

【００１８】図７は、本実施例の第１の変形例を示して
いる。図７では、レンズ部１０の上下には階段状に凸部
１２１Ａと１２１Ｂ、１３１Ａと１３１Ｂが設けられ、
レンズ１の中央部に近いほど、Ｘ軸方向の厚みが大きく
なっている。

【００１９】図８は、第２の変形例を示している。図８
の変形例では、凸部２２１、２２３はやはりレンズ１の
中央部ほどＸ軸方向の厚みが増すようになっている。図
７の変形例では凸部は階段状であったが、図８の変形例
ではＸ−Ｙ平面状で曲線を描くように連続的に変化して
いる。

【００２０】図６、図７の実施例および第１変形例では
レンズ部上面と凸部あるいは、凸部同志が階段状に構成
されているため、これを利用してＹ軸方向のレンズ１の
位置決めを行なうことができる。

【００２１】樹脂レンズは通常射出成形により形成され
る。樹脂レンズを射出成形する場合、ゲート位置では材
質の不均一が生じやすいため十分なレンズ性能が得られ
ない。上述の実施例・変形例のレンズは凸部は吸湿の影
響を抑制するために設けられるものであり、レンズとし
ての機能を有する必要がない。このため、上述の樹脂レ
ンズの凸部は射出成形の際のゲート位置として最適であ
る。

【００２２】レンズ全体の、光軸と垂直方向のレンズ厚
を厚くするのではなく、必要に応じて厚みを持たせる構
成としたので、材料費・成形コストを押さえることがで
き、しかも対吸湿性能の良いレンズを成形することがで
きる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の樹脂レン
ズによれば、吸湿性を有する合成樹脂からなるレンズに
おいて、吸湿による屈折率分布の変動に起因するパワー
の変動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＸＹＺ直交座標系と共に本実施例の樹脂性のｆ
θレンズの外観を示した斜視図である。

【図２】ｆθレンズのＸＺ断面図である。

【図３】レンズ中心からの距離と湿度を示すグラフであ
る。

【図４】レンズ部のみのＸＺ断面とその屈折率分布を示
す図である。

【図５】本実施例のｆθレンズのＸＺ断面と屈折率分布
を示す図である。

【図６】本実施例のｆθレンズの正面図である。

【図７】第１の変形例のｆθレンズの正面図である。

【図８】第２の変形例のｆθレンズの正面図である。

【符号の説明】

１ｆθレンズ１０レンズ部１１、１２屈折面２１、３１凸部１２１Ａ、１２１Ｂ凸部１３１Ａ、１３１Ｂ凸部２２１、２３１凸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸と垂直な第１の方向に延びた細長形状
で、吸湿性の樹脂からなるレンズ部を有し、前記レンズ部の、前記第１の方向に延びる非屈折面の所
定範囲に、前記光軸および前記第１の方向の双方と垂直
な第２の方向に所定量突出した凸部が設けられているこ
とを特徴とする、樹脂レンズ。
【請求項２】前記所定範囲は、光軸を中心とした前記第
１の方向の所定の領域であることを特徴とする、請求項
１の樹脂レンズ。
【請求項３】前記凸部は、前記第１の方向の中央部にお
いて、前記第２の方向における前記樹脂レンズの厚みが
最も大きくなるよう形成されていることを特徴とする、
請求項１または２に記載の樹脂レンズ。
【請求項４】前記凸部は、前記樹脂レンズの前記第２の
方向の厚みが、前記所定範囲内で均一であることを特徴
とする、請求項３の樹脂レンズ。
【請求項５】前記凸部は、前記樹脂レンズの前記第２の
方向の厚みが、前記第１の方向に沿って段階的に変化す
るよう形成されていることを特徴とする、請求項３の樹
脂レンズ。
【請求項６】前記凸部は、前記樹脂レンズの前記第２の
方向の厚みが、前記第１の方向に沿って連続的に変化す
るよう形成されていることを特徴とする、請求項３の樹
脂レンズ。
【請求項７】前記凸部の、前記光軸方向の長さは、前記
レンズ部の前記光軸方向の長さとほぼ等しいことを特徴
とする、請求項１から６のいずれかに記載の樹脂レン
ズ。
【請求項８】前記樹脂レンズは射出成形により形成され
るものであり、射出成形時のゲートを前記凸部に設ける
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の
樹脂レンズ。