專利名稱：透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及NA 0. 7以上的具有高精度形狀的透鏡。
背景技術(shù)：
近年來，能夠用波長(zhǎng)400nm程度的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光進(jìn)行信息記錄及/或再生 (以下將“記錄及/或再生”記為“記錄/再生”)的高密度光盤系統(tǒng)的研究開發(fā)迅速進(jìn)展。 作為一例，用NA 0. 85、光源波長(zhǎng)405nm規(guī)格進(jìn)行信息記錄/再生的光盤、即所謂的Blu-ray Disc (以下稱為BD)的情況，對(duì)大小與DVD (ΝΑΟ. 6、光源波長(zhǎng)650nm、記憶容量4. 7GB)相同的直徑12cm的光盤每一層能夠記錄23 27GB的信息。本說明書中稱該光盤為高密度光盤。作為用于光拾取裝置的物鏡，例如專利文獻(xiàn)1中公開了通過樹脂成型來得到的技術(shù)。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 特開2003-15031號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明欲解決的課題專利文獻(xiàn)1中公開的透鏡，其中，為了避免透鏡成型的不良，從數(shù)值孔徑NA最外光線相交的位置，設(shè)連接外側(cè)透鏡面的區(qū)域。但是，根據(jù)本發(fā)明者的研討發(fā)現(xiàn)，設(shè)這種連接區(qū)域時(shí)，橫斷面比(后述)大的話也會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)痕跡等成型不良。而橫斷面比太小的話突緣厚變厚，不能增大有效徑。因此，對(duì)于有效徑大的高NA透鏡來說，如果減小橫斷面比的話， 則從光學(xué)角度來說透鏡設(shè)計(jì)本身不成立。本發(fā)明鑒于這種以往技術(shù)的問題點(diǎn)，目的在于提供一種能夠抑制高NA透鏡成形時(shí)的不良狀態(tài)、容易操作使用的透鏡。用來解決課題的手段第1項(xiàng)記載的透鏡是以樹脂為素材成型的外周備有突緣部的NA 0. 7以上的透鏡， 其特征在于，具有含光軸的第1面；曲率小于所述第1面的被形成在所述第1面對(duì)面一側(cè)的第 2面；在光軸垂直方向上被形成在所述第1面與所述突緣部之間的中間端面；連接所述中間端面與所述第1面的遷移面；所述第1面在與所述遷移面之交界處的法線與光軸的夾角θ 1(銳角)，大于所述遷移面在與所述第1面之交界處的法線與光軸的夾角θ 2，當(dāng)以光軸上的所述第1面與所述第2面之間的距離為d(mm)、所述中間端面上的光軸方向最小薄度為t(mm)時(shí)，滿足下式4. 1 > d/t > 2. 8 (1)。根據(jù)本發(fā)明者的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然設(shè)所述遷移面能夠抑制成型不良，但d/t (稱為橫斷面比)在4. 1以上時(shí)，即使形成所述遷移面，也有可能出現(xiàn)流動(dòng)痕跡等成型不良。而 d/t在2. 8以下時(shí)，突緣厚太薄，例如光拾取裝置用物鏡等情況時(shí)，不能精度良好地安裝到裝置中去。因此，通過滿足(1)式，提供能夠抑制成型不良且組裝性優(yōu)異的透鏡。第2項(xiàng)記載的透鏡是第1項(xiàng)中記載的發(fā)明，其特征在于，滿足下式，所以，能夠更有效地抑制成型不良同時(shí)成型NA 0.7以上的透鏡。3. 8 > d/t > 3. 3 (1，) 第3項(xiàng)記載的透鏡是第1或2項(xiàng)中記載的發(fā)明，其特征在于，當(dāng)以所述突緣部的光軸方向厚度為△ (mm)時(shí)，滿足下式t < Δ(2)。一般來說例如光拾取裝置用的物鏡上，與連接區(qū)域連接的突緣部具有相同厚度。 如果是這種形狀的話，可以通過設(shè)連接區(qū)域來較容易地抑制成型不良。而近年來要求既減薄軸上厚又加厚突緣部的透鏡。這種透鏡上必須使中間端面比第1面一側(cè)的突緣部的面還要靠近第2面，但這樣的話成型時(shí)向腔的樹脂流動(dòng)方向急劇變化，容易出現(xiàn)流動(dòng)痕跡等成型不良。對(duì)此，通過使橫斷面比d/t滿足(1)式，能夠有效地抑制成型不良。即在滿足(2) 式的透鏡上，可謂尤其優(yōu)選橫斷面比d/t滿足(1)式。第4項(xiàng)記載的透鏡是第1 3的任何一項(xiàng)中記載的發(fā)明，其特征在于，當(dāng)以從光軸到所述遷移面內(nèi)周邊緣的徑為D1、從光軸到所述中間端面內(nèi)周邊緣的徑為D2時(shí)，滿足下式0. 88 < D1/D2 < 0. 98(3)。如果值D1/D2在(3)式的上限以上，則Dl D2，因此難以形成成型所述透鏡的模具。而如果值D1/D2在(3)式的下限以下，則所述遷移面太大，導(dǎo)致橫斷面比d/t降低，不優(yōu)選。因此，優(yōu)選滿足(3)式的范圍。第5項(xiàng)記載的透鏡是第4項(xiàng)中記載的發(fā)明，其特征在于，滿足下式0. 94 < D1/D2 < 0. 975(3，)。第6項(xiàng)記載的透鏡是第1 5的任何一項(xiàng)中記載的發(fā)明，其特征在于，所述中間端面的光軸垂直方向的寬在50 μ m以上，所以，具有容易形成成型所述透鏡的模具之優(yōu)點(diǎn)。第7項(xiàng)記載的透鏡是第1 6的任何一項(xiàng)中記載的發(fā)明，其特征在于，所述第1面的至少一部分上形成了衍射構(gòu)造。這種在所述第1面的至少一部分上具有衍射構(gòu)造的透鏡成型特別困難，因此，進(jìn)一步在整個(gè)面上都具有衍射構(gòu)造的BD用三互換透鏡的成型更困難，所以，可以期待本發(fā)明的效果。作為樹脂，只要是一般被用作例如光學(xué)材料的透明熱可塑性樹脂材料等，沒有特殊限制，但如果考慮光學(xué)元件的加工性，則優(yōu)選丙烯酸樹脂、環(huán)狀烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、 聚酯樹脂、聚醚樹脂、聚酰胺樹脂或聚酰亞胺樹脂。作為能夠應(yīng)用的熱可塑性樹脂，可以舉出例如特開2003-73559中記載的化合物。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠抑制高NA透鏡成型時(shí)的不良狀態(tài)、安裝性優(yōu)異的透鏡。


圖1 用成型模具成型本實(shí)施方式透鏡的工序示意圖。圖2 成型模具的放大圖。圖3 由成型 模具成型的本實(shí)施方式的透鏡0E。圖4 (a)是圖3透鏡OE箭頭所示部分II的放大圖，(b)是比較例透鏡0E’的相同示意圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作說明。圖1是用成型模具成型BD用光拾取裝置中使用的NA 0.7以上的透鏡的工序示意圖。圖2是成型模具的放大圖。成型模具包括第1模具10、第2模具20、嵌件30，它們?cè)陉P(guān)模狀態(tài)下形成腔。圖1中的腔形狀是概略性的。如圖2所示，對(duì)著第2模具配置的第1模具10具有圓筒狀開口 11a，使圓筒狀嵌件30嵌合在開口 Ila內(nèi)。在向著第2模具突出的嵌件30的端面上，形成了用來轉(zhuǎn)印形成透鏡第1光學(xué)面的第1光學(xué)面轉(zhuǎn)印面31a、接著第1光學(xué)面轉(zhuǎn)印面31a的用來形成遷移面的遷移面轉(zhuǎn)印面31b、接著遷移面轉(zhuǎn)印面31b的用來形成中間端面的中間端面轉(zhuǎn)印面31c、 接著中間端面轉(zhuǎn)印面31c的錐形面31d。中間端面轉(zhuǎn)印面31c被形成在最靠近第2模具20 的位置上，垂直于軸線X。第1光學(xué)面轉(zhuǎn)印面31a上也可以形成與透鏡上形成的衍射構(gòu)造對(duì)應(yīng)的環(huán)帶等微小構(gòu)造。第1模具10上形成了與裝入的嵌件30的錐形面31d連著的用來轉(zhuǎn)印形成透鏡突緣部第1端面的第1突緣端轉(zhuǎn)印面lib、用來轉(zhuǎn)印形成與透鏡突緣部第1端面垂直的突緣部周面的第1突緣周轉(zhuǎn)印面11c。第1突緣端轉(zhuǎn)印面lib垂直于第1光學(xué)面轉(zhuǎn)印面31a的軸線X(透鏡光軸)。優(yōu)選在第1突緣端轉(zhuǎn)印面lib與第1突緣周轉(zhuǎn)印面Ilc的相交部上設(shè)取角部。第2模具20以軸線X為中心，備有用來轉(zhuǎn)印形成透鏡第2光學(xué)面的第2光學(xué)面轉(zhuǎn)印面21a、連著第2光學(xué)面轉(zhuǎn)印面21a的錐形面21b、連著錐形面21b的用來轉(zhuǎn)印形成突緣部第2端面的第2突緣端轉(zhuǎn)印面21c、用來轉(zhuǎn)印形成與突緣部第2端面垂直的突緣部周面的第2突緣周轉(zhuǎn)印面21d。第2突緣端轉(zhuǎn)印面21c垂直于第2光學(xué)面轉(zhuǎn)印面21a的中心軸 X (透鏡光軸)。優(yōu)選在第2突緣端轉(zhuǎn)印面21c與第2突緣周轉(zhuǎn)印面21d的相交部上設(shè)取角部。如圖1所示，第1模具10上形成了澆口(入口流路)GT。接下去對(duì)透鏡的成型方法作說明。首先如圖1(a)所示，將嵌件30插入第1模具 10的開口 Ila中，并對(duì)著第2模具20設(shè)置第1模具10。然后如圖1(b)所示，使第1模具 10及嵌件30接近第20模具20貼緊，用所定壓力鎖模。此時(shí)，第1突緣周轉(zhuǎn)印面Ilc與對(duì)面的第2突緣周轉(zhuǎn)印面21d的相接端部分別一致。由沒有圖示的加熱器加熱第1模具10、第2模具20，將鎖模時(shí)的光學(xué)面轉(zhuǎn)印面 31a、21a加熱到所定溫度，然后從沒有圖示的噴嘴，經(jīng)由流道22及澆口 GT，以任意壓力加壓供給樹脂(請(qǐng)參照?qǐng)D1(c))。接下去熔融樹脂在轉(zhuǎn)印了轉(zhuǎn)印面31a 31d、llb llc、21a 21d形狀的狀態(tài)下固化，然后使模具溫度降低，使樹脂冷卻固化。
接下去使第1模具10及嵌件30與第2模具20相對(duì)移動(dòng)、開模，包括透鏡OE的成型品以貼在第1模具10上的狀態(tài)露出。從該成型品分離透鏡0E，形成單體透鏡0E。根據(jù)本實(shí)施方式，因?yàn)樵诘?光學(xué)面轉(zhuǎn)印面31a與中間端面轉(zhuǎn)印面31c之間形成了用來形成遷移面的遷移面轉(zhuǎn)印面31b，所以能夠防止成型時(shí)向腔的樹脂流動(dòng)方向急劇變化，在形成例如橫 斷面比大的透鏡OE時(shí)，也能夠抑制出現(xiàn)流動(dòng)痕跡等，進(jìn)行高精度成型。圖3是由圖1、2所示模具成型的本實(shí)施方式透鏡OE的截面圖。圖4(a)是圖3透鏡OE上箭頭所示部分II的放大圖，圖4(b)是比較例透鏡0E’的相同示意圖。以下與比較例作比較，說明本實(shí)施方式透鏡。圖3中，本實(shí)施方式透鏡OE以光軸X為中心，具有含光軸X的球狀第1光學(xué)面(第 1面)OE 11a、接著第1光學(xué)面OE Ila的環(huán)帶狀的遷移面OE lib、接著遷移面OE lib的環(huán)帶狀中間端面OE 11c、接著中間端面OE Ilc的錐形面OE lid、接著錐形面OE Ild的環(huán)狀突緣部OEF的第1端面OE lie、與第1端面OE lie垂直的突緣部OEF的周面OE Ilf0也可以在第1光學(xué)面OE Ila上設(shè)衍射構(gòu)造。透鏡OE還具有同軸對(duì)著第1光學(xué)面OE Ila的球狀第2光學(xué)面(第2面)OE 21a，接著第2光學(xué)面OE 21a的環(huán)帶狀錐形面OE 21b、接著錐形面OE Ib的突緣部第2端面OE 21c。裝入沒有圖示的光拾取裝置中時(shí)，第1光學(xué)面OE Ila為光源側(cè)，第2光學(xué)面OE 21a為光盤側(cè)。這里，以光軸X上第1光學(xué)面OE Ila與第2 光學(xué)面OE 21a之間的距離為d(軸上厚)。以到遷移面OE lib內(nèi)周邊緣的徑為D1、到中間端面OE Ilc內(nèi)周邊緣的徑為D2。圖4(b)所示的比較例透鏡OE，不存在遷移面，第1光學(xué)面OE Ila直接連著中間端面OE Ilc0而圖4(a)所示的本實(shí)施方式透鏡OE上，第1光學(xué)面OE Ila與中間端面OE Ilc通過遷移面OE lib連接。其中，第1光學(xué)面Ila在與遷移面OE lib之交界B處的法線 α與光軸X的夾角θ 1(銳角)，大于遷移面OE lib在與第1光學(xué)面OE Ila之交界B上的法線β與光軸X的夾角θ 2。也就是說，在第1光學(xué)面OE Ila內(nèi)，其法線與光軸X的夾角是隨著在半徑方向上離開光軸X而逐漸接近90度，一旦越過交界B到遷移面OE lib上，則法線的角度變平坦。因此交界B為變曲點(diǎn)。另外因?yàn)檫w移面OE lib被設(shè)在有效徑E外側(cè)， 所以不影響透鏡OE的光學(xué)特性。從嵌件30制造上來說，中間端面OE Ilc在光軸垂直方向的寬度W—般必須在 50 μ m以上，光拾取裝置用物鏡一般在50 150 μ m左右。因此，在最大外徑相同的情況下， 本實(shí)施方式透鏡OE通過形成遷移面OEllb，其中間端面OE Ilc的光軸方向最小薄度t，大于比較例透鏡0E，中間端面OE Ilc的光軸方向最小薄度t，。但是中間端面OE Ilc的光軸方向最小薄度t，比突緣部OEF的光軸方向厚度Δ小。通過較大確保突緣部OEF的光軸方向厚度Δ，在將透鏡OE載置在平面上時(shí)，第2光學(xué)面OE 21a與平面間存在空間，有不易碰傷等優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)小型透鏡0E，優(yōu)選交界B比突緣部OEF第1端面OE Ild靠第2光學(xué)面 OE 21a、比中間端面OE Ilc靠第1光學(xué)面OE 21a。透鏡的注射成型接下去敘述本發(fā)明者所作實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。本發(fā)明者對(duì)數(shù)值孔徑0.85的Blu-ray Disc專用光拾取裝置用物鏡，改變橫斷面比及遷移面大小進(jìn)行設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備相應(yīng)的模具(參照?qǐng)D2)，用熱風(fēng)除濕干燥器以70 120°C干燥樹脂材料5小時(shí)除去水分，然后通過選擇安裝好模具的注射成型機(jī)“s_2000i 50A”(產(chǎn)品名稱，” τ f、、"公司制造)，用汽缸溫度200 270°C、保壓70 IOOMPa注射成型。此時(shí)用油媒等控制模具溫度。具體如下，使樹脂注射充填時(shí)的模具腔溫度為120 150°C，在結(jié)束充填的同時(shí)冷卻模具，打開模具由自動(dòng)取出機(jī)取出透鏡，評(píng)價(jià)外觀不良的程度。評(píng)價(jià)結(jié)果出示在表1、2。表1、2中的橫斷面比是d/t，表2中的分割比率是Dl/ D2X100。外觀不良評(píng)價(jià)中，以流動(dòng)痕跡等成型不良在2%以下時(shí)為◎，2% 5%時(shí)為〇， 5% 10%時(shí)為Δ，10%以上時(shí)為X。有關(guān)形狀結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)橫斷面比在3. 3以上為◎，在 3. 3 2. 8為〇，在2. 8 2. 5為Δ，在2. 5未滿為X。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種透鏡，是以樹脂為素材成型的外周備有突緣部的NA 0.7以上的透鏡，其特征在于，具有含光軸的第1面；曲率小于所述第1面的被形成在所述第1面對(duì)面一側(cè)的第2 面；在光軸垂直方向上被形成在所述第1面與所述突緣部之間的中間端面；連接所述中間端面與所述第1面的遷移面；所述第1面在與所述遷移面之交界處的法線與光軸的夾角θ 1(銳角)，大于所述遷移面在與所述第1面之交界處的法線與光軸的夾角θ 2，當(dāng)以光軸上的所述第1面與所述第2面之間的距離為d (mm)、所述中間端面上的光軸方向最小薄度為t (mm)時(shí)，滿足下式 4. 1 > d/t > 2. 8 (1)。
2.如權(quán)利要求1中記載的透鏡，其特征在于，滿足下式3.8 > d/t > 3. 3 (1，)。
3.如權(quán)利要求1或2中記載的透鏡，其特征在于，當(dāng)以所述突緣部的光軸方向厚度為 Δ (mm)時(shí)，滿足下式t < Δ(2)。
4.如權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)中記載的透鏡，其特征在于，當(dāng)以從光軸到所述遷移面內(nèi)周邊緣的徑為D1、從光軸到所述中間端面內(nèi)周邊緣的徑為D2時(shí)，滿足下式0. 88 < D1/D2 < 0. 98 (3)。
5.如權(quán)利要求4中記載的透鏡，其特征在于，滿足下式 0. 94 < D1/D2 < 0. 975 (3，)。
6.如權(quán)利要求1至5的任何一項(xiàng)中記載的透鏡，其特征在于，所述中間端面的光軸垂直方向的寬在50μπι以上。
7.如權(quán)利要求1至6的任何一項(xiàng)中記載的透鏡，其特征在于，所述第1面的至少一部分上形成了衍射構(gòu)造。
全文摘要
提供一種能夠抑制高NA透鏡成型時(shí)的不良狀態(tài)且安裝性優(yōu)異的透鏡。所述透鏡中，因?yàn)樵诘?光學(xué)面轉(zhuǎn)印面(31a)與中間端面轉(zhuǎn)印面(31c)之間形成了用來形成遷移面的遷移面轉(zhuǎn)印面(31b)，所以，在成型橫斷面比大的透鏡OE時(shí)，也能夠抑制流動(dòng)痕跡等的發(fā)生，進(jìn)行高精度的成型。
文檔編號(hào)G11B7/135GK102365563SQ20118000157
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者菅忍 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會(huì)社