JPWO2017126599A1 - 光学レンズの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従来、このようなカメラユニットに採用されるレンズは、大量生産し得ることが望ましいことから、射出成形法により製造されてきた。
しかしながら、射出成形法によりレンズを形成する場合、ウェルドラインや複屈折の不均一化が生じるため、光学有効面を広げることが難しく、直径が1cmに満たないような小径のレンズを射出成形法により製造することは困難であった。
例えば、特許文献1には、突起を有する樹脂シートを成形材料として用いて、この樹脂シートをレンズ金型内で真空圧縮成形することを特徴とする光学レンズの製造方法が提案されている。
しかしながら、この方法においては、樹脂シートに突起を設ける必要があるため、製造工程が煩雑になり、費用もかかるという問題があった。
したがって、真空圧縮成形法を用いて、より効率よく光学レンズを製造し得る方法が要望されていた。
(1)樹脂シートを、金型内で真空圧縮成形する光学レンズの製造方法であって、樹脂シートのガラス転移温度(Tg)が、100〜200℃であり、金型の最深部の深さ(H1)と樹脂シートの最大厚み(X1)が、下記式(I)
を充足し、真空圧縮成形時の金型の表面温度(T)と樹脂シートのガラス転移温度(Tg)が、下記式(II)
を充足することを特徴とする光学レンズの製造方法。
(2)前記樹脂シートを構成する樹脂成分が脂環構造含有重合体である、(1)に記載の光学レンズの製造方法。
(3)前記樹脂シートが、その最大厚み(X1)と最小厚み(X2)の差が、10μm以下のものである、(1)又は(2)に記載の光学レンズの製造方法。
(4)金型の最深部の深さ(H1)が0.5mm以下である、(1)〜(3)のいずれかに記載の光学レンズの製造方法。
すなわち、本発明の製造方法によれば、使用する金型に応じて適切な厚みの樹脂シートを使用し、さらに、その樹脂シートのガラス転移温度に応じて金型温度を調節することにより、突起を有しない通常の樹脂シートを成形材料として用いる場合であっても、低複屈折性を有し、形状精度が高い光学レンズを、真空圧縮成形法により、効率よく製造することができる。
を充足し、真空圧縮成形時の金型の表面温度(T)と樹脂シートのガラス転移温度(Tg)が、下記式(II)
を充足することを特徴とするものである。
本発明の製造方法に用いる金型としては、樹脂シートを成形材料とし、真空圧縮成形法により、目的の形状の光学レンズが得られるものであれば、特に限定されない。
本発明に用いる金型の一例を図1に示す。
図1(a)は、図1(b)に示す形状の光学レンズ(平凸レンズ)を製造するための金型の模式図である。
図1(a)に示す金型は、下部金型(1)と上部金型(2)とからなるものである。この金型内の空間は、成形時に減圧状態にすることができるようになっている。例えば、金型内部を外部に設置した真空引き装置(図示を省略)と連結させ、該真空引き装置を用いて、成形時に金型内部を減圧状態にすることができる。
前記H2の値は、通常、0.05mm以上であり、好ましくは0.05〜0.35mmである。
また、H1の値とH2の値の差は、通常、0.01〜0.4mm、好ましくは0.01〜0.03mmである。
本発明の製造方法においては、成形材料として樹脂シートを使用する。
樹脂シートを構成する樹脂は、熱可塑性樹脂であれば特に限定されない。また、架橋性ポリオレフィン樹脂のような熱硬化性樹脂であっても、樹脂シートの状態では架橋構造が十分に形成されておらず、加熱により溶融し、最終的に得られるレンズでは、架橋構造を有する樹脂(硬化樹脂)となるものであれば、本発明に使用することができる。
これらの中でも、透明性に優れる光学レンズが得られることから、脂環構造含有樹脂が好適に用いられる。
脂環式構造としては、飽和環状炭化水素(シクロアルカン)構造、不飽和環状炭化水素(シクロアルケン)構造などが挙げられる。なかでも、機械強度、耐熱性に優れる光学レンズが得られ易いことから、シクロアルカン構造が好ましい。脂環式構造は主鎖にあっても良いし、側鎖にあっても良いが、機械強度、耐熱性に優れる光学レンズが得られ易いことから、主鎖に脂環式構造を有するものが好ましい。脂環式構造を構成する炭素原子数は特に限定されないが、通常4〜30個、好ましくは5〜20個、より好ましくは5〜15個の範囲である。脂環式構造を構成する炭素原子数がこれらの範囲内であることで、機械強度、耐熱性等の特性が高度にバランスされた光学レンズが得られ易くなる。
脂環式構造含有重合体の重量平均分子量(Mw)は、例えば、シクロヘキサンを溶媒として40℃で測定し、標準ポリスチレン換算値として求めることができる。
脂環式構造含有重合体のガラス転移温度(Tg)は、特に限定されないが、通常、100〜200℃、好ましくは120〜160℃である。
なお、本明細書において、これらの重合体は、重合反応生成物だけでなく、その水素化物も意味するものである。
ノルボルネン系重合体は、ノルボルネン系モノマーの重合体又はその水素化物である。
ノルボルネン系重合体としては、ノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環重合体、これらの開環重合体の水素化物、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと共重合可能なその他のモノマーとの付加重合体などが挙げられる。なかでも、耐熱性、機械的強度等に優れる光学レンズが得られ易いことから、ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素化物が好ましい。
置換基としては、アルキル基、アルキレン基、ビニル基、アルコキシカルボニル基、アルキリデン基などが挙げられる。
置換基を有するノルボルネン系モノマーとしては、8−メトキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−メトキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチリデン−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エンなどが挙げられる。
これらのノルボルネン系モノマーは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素化物は、通常、上記開環重合体の重合溶液に、ニッケル、パラジウムなどの遷移金属を含む公知の水素化触媒を添加し、炭素−炭素不飽和結合を水素化することにより得ることができる。
単環の環状オレフィン系重合体としては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどの、単環の環状オレフィン系単量体の付加重合体が挙げられる。
これらの付加重合体の合成方法は特に限定されず、公知の方法を適宜利用することができる。
環状共役ジエン系重合体としては、例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエンなどの環状共役ジエン系単量体を1,2−または1,4−付加重合した重合体及びその水素化物などを用いることができる。
これらの付加重合体の合成方法は特に限定されず、公知の方法を適宜利用することができる。
ビニル脂環式炭化水素系重合体としては、例えば、ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロヘキサンなどのビニル脂環式炭化水素系単量体の重合体及びその水素化物;スチレン、α−メチルスチレンなどのビニル芳香族系単量体の重合体の芳香環部分の水素化物;などが挙げられる。また、ビニル脂環式炭化水素系単量体やビニル芳香族系単量体と、これらの単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。かかる共重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体等が挙げられる。
これらの重合体の合成方法は特に限定されず、公知の方法を適宜利用することができる。
樹脂成分以外の成分としては、光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、離型剤、帯電防止剤等の添加剤が挙げられる。
これらの成分の配合量は、特に限定されず適宜決定することができる。例えば、これらの添加剤の合計量は、樹脂成分に対して、10重量%以下である。
このような樹脂シートであれば、入手が容易であり、また、光学レンズを効率よく製造することができる。
用いる樹脂シートのガラス転移温度(Tg)が100℃未満のときは、得られる光学レンズは耐熱性に劣るものとなる。一方、樹脂シートのガラス転移温度が200℃を超えると得られる光学レンズは、その製造工程における熱の影響から形状精度に劣り易くなる。
樹脂シートのガラス転移温度(Tg)は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の光学レンズの製造方法においては、前記樹脂シートを金型内で真空圧縮成形する。
真空圧縮成形とは、熱可塑性の樹脂シートを成形材料とする成形法であって、金型内に樹脂シートを載置し、金型を加熱して熱可塑性の樹脂シートを加熱軟化させ、金型内を減圧状態にして、シートを型に密着させて所定の形状に成形し、冷却後真空状態を解除して樹脂成形品を取り出す成形方法である。例えば、図5(a)に示すように、下部金型(1)と上部金型(2)で樹脂シート(3)を挟み込み、下部金型(1)、上部金型(2)を所定の温度に加熱して樹脂シートを軟化させる。この状態で金型を閉じ、金型内部を減圧にして、溶融樹脂(樹脂シート)を圧縮成形した後、金型を冷却することで、所定の形状の成形品(4)を得る〔図5(b)〕。次いで、成形品(4)を取り出し、必要に応じて端部の加工を施すことにより、目的の光学レンズを得ることができる。
x1が(0.9×h1)以下の場合、得られる光学レンズは形状精度に劣り易くなる。一方、x1が(1.1×h1)以上の場合も、得られる光学レンズは形状精度に劣り、さらに、低複屈折性にも劣り易くなる。
tが(Tg+30)℃未満の場合、得られる光学レンズは低複屈折性に劣り易くなる。一方、tが(Tg+70)℃を超える場合、得られる光学レンズは形状精度に劣り易くなる。
金型の冷却温度は、通常、(Tg−30℃)から(Tg−3℃)の範囲である(Tgは前記と同じ意味を表す。)。
本発明の製造方法により得られる光学レンズの有効径内の位相差は、100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましい。
本発明の製造方法により得られる光学レンズのX方向とY方向の形状誤差〔PV(Peak to Valley)値〕は、1.0μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましい。
樹脂シートのガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析計(製品名「DSC6220SII」、ナノテクノロジー社製)を用いて、JIS K6911に基づき昇温速度10℃/分の条件で測定した。
実施例及び比較例で得られたレンズの形状精度(レンズのX方向とY方向の形状誤差)を、形状測定器〔「NH−3SP」、三鷹光機社製〕を用いて測定した。
実施例及び比較例で得られたレンズの有効径内の位相差を、樹脂成形レンズ検査システム〔「WPA−100」、フォトニックスラティス社製〕を用いて測定した。
樹脂材料(ZEONEX E48R(日本ゼオン社製)、Tg=139℃)をフィルム押出成形機(単軸押出機、φ=20mm:GSIクレイオス社製)に入れ、これを260℃で溶融し、溶融樹脂をTダイから押し出し、これを冷却して、最大厚みが345μmでA4サイズ(210mm×297mm)の樹脂シートを得た。
樹脂シートの厚みや成形条件を第1表に記載のものに変更したことを除き、実施例1と同様にして光学レンズを製造し、各種測定を行った。測定結果を第1表に示す。
実施例1〜4で得られた光学レンズは複屈折が小さく、形状精度に優れる。
一方、金型の表面温度が低すぎる比較例1、5で得られた光学レンズは、複屈折が大きく、形状精度に劣っている。
金型の最深部の深さ(H1)との関係で、最大厚み(X1)が大きすぎる樹脂シートを用いて得られた比較例2、4の光学レンズは複屈折が大きく、形状精度に劣っている。
金型の最深部の深さ(H1)との関係で、最大厚み(X1)が小さすぎる樹脂シートを用いて得られた比較例3、7の光学レンズは、形状精度に劣っている。
また、金型の表面温度が高すぎる比較例6で得られた光学レンズは、形状精度に劣っている。
2.上部金型
3.樹脂シート
4.成形品
A.金型の最深部の深さ(H1)
B.金型の最浅部の深さ(H2)
Claims (4)
- 前記樹脂シートを構成する樹脂成分が脂環構造含有重合体である、請求項1に記載の光学レンズの製造方法。
- 前記樹脂シートが、その最大厚み(X1)と最小厚み(X2)の差が、10μm以下のものである、請求項1又は2に記載の光学レンズの製造方法。
- 金型の最深部の深さ(H1)が0.5mm以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の光学レンズの製造方法。
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