JP4043560B2

JP4043560B2 - 光学レンズ

Info

Publication number: JP4043560B2
Application number: JP26017897A
Authority: JP
Inventors: 能光野村; 正明福田; 敬志伊藤; 謙宜八木
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: US6034827A; JPH1195006A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学レンズに関し、より詳細には非点収差を任意に調整して製造可能な光学レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学レンズとして、図４に示すように、光学機能部Ｂの外周にフランジ部Ｃを設けたもの（Ａ）が知られている。フランジ部Ｃは、主に光学レンズＡをホルダなどに取り付けるために利用されるものである。このフランジ部Ｃは、レンズとして機能する光学機能部Ｂの周囲に設けられ、光学機能部Ｂの外周に一定の厚さに形成されている。そして、この光学レンズＡは、例えば、プラスチック製とされ、樹脂の射出成形により製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の光学レンズＡにあっては、製造時において非点収差を生ずるという問題点がある。例えば、図５に示すように、光学レンズＡを射出成形により製造する場合、金型Ｄ内に樹脂を注入して加圧し、樹脂の充填後に所定の圧力にて保圧した後、冷却し離型することにより成形品として光学レンズＡが得られる。その成形時において、樹脂注入口であるゲートＥが光学レンズＡの外周部分に位置していると、ゲートＥからの保持圧力Ｆが光学レンズＡ内に作用するが、光学レンズＡ内において樹脂注入方向（図５では上下方向）の圧力Ｐ１と、それと直交する方向（図５では左右方向）の圧力Ｐ２とで異なることになる。このような圧力Ｐ１、Ｐ２の違いに伴って、成形された光学レンズＡの内部の歪み量が各方向によって異なり、非点収差が生ずることになる。この光学レンズＡの内部歪みによる非点収差を低減しようとすると、従来では、金型温度、射出圧力、射出速度又は樹脂温度などの成形条件を微妙に調節して行わざるを得ず、その非点収差の低減は非常に困難を要していた。
【０００４】
そこで、本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、非点収差の低減が図れ、また、非点収差の調整が容易に行える光学レンズを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る光学レンズは、光学機能部の外周にフランジ部を有する光学レンズにおいて、フランジ部はその外周部を内側に凹ましてなる複数の小径部を備え、その小径部が光学機能部の光軸を中心とする対称位置であって樹脂成形時の樹脂注入方向となるゲート方向と直交するゲート直角方向の位置に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、フランジ部の対称位置に小径部を形成することにより、光学レンズの成形時において、小径部を結ぶ方向とそれと直交する方向との収縮量が異なることになる。この方向の違いによる収縮量の差を利用して、非点収差を生じさせることが可能となる。そして、小径部の形成範囲又は径寸法などを適宜調整することにより、光学レンズの非点収差の量を適宜調整することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の種々の実施形態について説明する。尚、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。
【０００８】
（第一実施形態）
図１は本実施形態に係る光学レンズの斜視図である。図２は本実施形態に係る光学レンズの平面図である。図１に示すように、光学レンズ１は、CD-ROMドライブの光ピックアップの対物レンズ等に用いられる直径数mm程度のレンズで、その中央に凸レンズとして機能する光学機能部２を有している。この光学機能部２の外周部分には、フランジ部３が設けられている。フランジ部３は、光学レンズ１をホルダなどに取り付ける際に取付部となるものであり、環状を呈し光学機能部２の全周にわたって形成されている。このフランジ部３は、光学機能部２と同一材料、例えばプラスチックなどにより一体に設けられている。
【０００９】
また、光学レンズ１の光学機能部２及びフランジ部３を構成する材料としては、成形収縮性（成形時の冷却工程で収縮する特性）を有するものが用いられ、具体的には、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、エポキシ樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）、ＭＳ樹脂（メチルメタクリレート・スチレン共重合体）、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル・スチレン共重合体）などが用いられる。
【００１０】
図１に示すように、フランジ部３の外周部には他の部分に対し外径の小さい小径部３１、３１が形成されている。小径部３１は、部分的に光学レンズ１の外径寸法を小さくして光学レンズ１の成形時に径方向における収縮量に差を生じさせるためのものであり、フランジ部３の外周部分を部分的に内側へ窪ませた形状となっている。また、小径部３１、３１は、光学機能部２の光軸Ｘを中心とする対称位置に形成されている。例えば、図２に示すように、ゲート１０の切断部１１と光軸Ｘとを結ぶ方向を「ゲート方向」とし、それに直交する方向を「ゲート直角方向」とすると、小径部３１、３１は、光軸Ｘからゲート直角方向の位置にそれぞれ形成されている。
【００１１】
また、図２に示すように、光軸Ｘと小径部３１の端部とを結ぶ二つの線分のなす角をα、βとすると、小径部３１は、例えば、角度α、βが６０°となる範囲に形成される。また、図２に示すように、光学レンズ１におけるゲート方向の外径寸法（直径）をｄ１、ゲート直角方向の外径寸法をｄ２とすると、小径部３１に係る外径寸法ｄ２は、例えば、外径寸法ｄ１の約７５〜９５％程度の寸法とされる。なお、小径部３１の形成範囲及び小径部３１に係る外径寸法は上述の形成範囲及び外径寸法ｄ２に限定されるものではなく、光学レンズ１に生じさせるべく非点収差などに応じて適宜設定される。
【００１２】
なお、小径部３１の形成数は二つに限られず、それ以上に形成される場合もある。また、対称位置にある小径部３１同士の形状が同一でない場合であってもよい。
【００１３】
次に、光学レンズ１の製造方法について説明する。
【００１４】
図２において、光学レンズ１は、樹脂成形により製造される。例えば、光学レンズ１の外形と同一形状に形成されたキャビティを有する金型を用意し、そのキャビティ内にゲート１０を通じて樹脂を注入し、樹脂の充填後に所定圧力にて保圧した後、冷却し離型により成形品としてプラスチックからなる光学レンズ１が得られる。この成形による製造の際、樹脂注入後に保持圧力が加えられると、樹脂の流動性の低下により、光学レンズ１内においてゲート方向（外径ｄ１の方向。図２では上下方向）に大きく、ゲート直角方向（外径ｄ２の方向。図２では左右方向）に小さく圧力が加わることになる。このような保持圧力を受けたまま樹脂が冷却されると、成形される光学レンズ１の内部の歪み量がゲート直角方向に対しゲート方向で大きなものとなり、その内部歪みの大小により光学レンズ１に非点収差を生ずることになる。
【００１５】
ところで、樹脂が冷却されて光学レンズ１となるときに、樹脂は収縮する。また、光学レンズ１の形状は、ゲート直角方向の外径ｄ２に対しゲート方向の外径ｄ１が大きくなっている。このため、樹脂が冷却されて収縮するときに、ゲート直角方向の寸法に対しゲート方向の寸法が長い分だけその収縮量が大きくなる。その結果、図２においてゲート方向の外径ｄ１及びゲート直角方向の外径ｄ２に沿って二つの光学機能部２の断面をとった場合、ゲート方向に沿う断面における光学機能部２の表面の曲率半径は、ゲート直角方向に沿う断面における光学機能部２の表面の曲率半径に対して大きいものとなる。従って、光学レンズ１は、非点収差を生ずる。
【００１６】
この場合、光学レンズ１のフランジ部３の外周部分に小径部３１、３１を設けることにより光学レンズ１の収縮変形に応じて非点収差が生ずるが、この非点収差は、保圧時等の内部歪みによる非点収差を打ち消す方向に生ずるため、内部歪みによる非点収差と相殺される。このため、光学レンズ１の総合的な非点収差の低減が図れる。
【００１７】
以上のように、本実施形態に係る光学レンズ１によれば、フランジ部３の対称位置に小径部３１、３１を形成することにより、光学レンズ１の成形時において、小径部３１、３１を結ぶゲート直角方向とそれと直交するゲート方向との収縮量の差を利用して、光学レンズ１に非点収差を生じさせることができる。そして、小径部３１の形成範囲又は径寸法などを適宜設定するとにより、光学レンズ１の非点収差を任意に増減して生じさせることができる。従って、光学レンズ１において、内部歪みに起因する非点収差が生ずる場合、小径部３１、３１を形成してその非点収差を打ち消すように非点収差を生じさせることにより、光学レンズ１全体の非点収差の低減を図ることができる。
【００１８】
また、光学レンズ１において、内部歪みに起因する非点収差が生じず、また、その内部歪みに起因する非点収差が光学性能として問題とならない場合であっても、任意に非点収差を生じさせることにより光学レンズ１を含む光学系の特性を高めることができる。例えば、光学レンズ１に入射する光の光束断面が楕円状である場合、小径部３１、３１の形成により光学レンズ１に非点収差を生じさせ、光学レンズ１を透過し出射する光の光束断面をほぼ円形状に補正することができる。
【００１９】
なお、CD-ROMドライブの光ピックアップ等に用いられる小型の光学レンズ１について上述したが、本発明に係る光学レンズはそのようなものに限られるものではなく、その他の用途に用いられる光学レンズであってもよい。
【００２０】
（第二実施形態）
次に第二実施形態に係る光学レンズについて説明する。
【００２１】
図３に本実施形態に係る光学レンズを示す。図３において、光学レンズ１ａは、第一実施形態の光学レンズ１とほぼ同一形状としたものであるが、製造時のゲート１０の位置が小径部３１の形成範囲である点で異なるものである。この光学レンズ１ａは、成形時において、保持圧力が小径部３１、３１を結んだゲート方向（図３では上下方向）に大きくゲート直角方向（図３では左右方向）に小さく加わることになる。このため、光学レンズ１の内部の歪み量がゲート直角方向に対しゲート方向で大きなものとなり、その内部歪みの大小により光学レンズ１に非点収差を生ずることになる。更に、冷却の際の樹脂の収縮により、光学レンズ１の形状は、ゲート方向の収縮量に対しゲート直角方向の収縮量が大きくなる。このため、内部歪みの非点収差に加え、形状変化による非点収差が生じて、光学レンズ１ａの総合的な非点収差が増加する。しかし、光学レンズは、前述したように、その光学レンズを含む光学系の特性を高めるために積極的に非点収差を生じさせる場合もあるため、そのような場合に有用である。
【００２２】
以上のように、本実施形態に係る光学レンズ１ａによれば、前述の第一実施形態に係る光学レンズ１と同様に、フランジ部３の対称位置に小径部３１、３１を形成することにより、光学レンズ１の成形時において、小径部３１、３１を結ぶゲート直角方向とそれと直交するゲート方向との収縮量の差を利用して、光学レンズ１に非点収差を生じさせることができる。そして、小径部３１の形成範囲又は径寸法などを適宜設定するとにより、光学レンズ１の非点収差を任意に増減して生じさせることができる。また、任意に非点収差を生じさせることにより光学レンズ１を含む光学系の特性を高めることができる。例えば、光学レンズ１に入射する光の光束断面が楕円状である場合、小径部３１、３１の形成により光学レンズ１に非点収差を生じさせ、光学レンズ１を透過し出射する光の光束断面をほぼ円形状に補正することができるという効果を奏する。
【００２３】
（第三実施形態）
次に第三実施形態に係る光学レンズについて説明する。
【００２４】
第一実施形態及び第二実施形態に係る光学レンズ１、１ａにあっては、フランジ部３に形成される小径部３１がフランジ部３のその他の部分に対し段状に凹設されたものであったが、本発明に係る光学レンズはそのようなものに限られるものではなく、小径部３１とその他の部分との境界が滑らかに連続した形状となっていてもよい。このような光学レンズであっても、前述の第一実施形態及び第二実施形態に係る光学レンズ１、１ａと同様な作用効果を得ることができる。
【００２５】
また、光学レンズの小径部３１の周面は、必ずしも光軸Ｘを中心とする同一の曲率半径を有するものに限れず、例えば、小径部３１の中央部分と端部分との曲率半径が異なっていてもよい。このような光学レンズであっても、前述の第一実施形態及び第二実施形態に係る光学レンズ１、１ａと同様な作用効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【００２７】
フランジ部の対称位置に小径部を形成することにより、光学レンズの成形時において、小径部を結ぶ方向とそれと直交する方向との収縮量が異なることになる。この方向の違いによる収縮量の差を利用して、非点収差を生じさせることが可能となる。そして、小径部の形成範囲又は径寸法などを適宜調整することにより、光学レンズの非点収差の量を適宜調整することが可能となる。従って、光学レンズにおいて、内部歪みに起因する非点収差が生ずる場合、その非点収差を打ち消すように小径部を形成することにより、光学レンズ全体の非点収差の低減が図れる。また、光学レンズに入射する光の光束断面が楕円状である場合、小径部を形成して光学レンズに非点収差をもたせることにより、光の光束断面をほぼ円形状に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態に係る光学レンズの斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る光学レンズの説明図である。
【図３】第二実施形態に係る光学レンズの説明図である。
【図４】従来の光学レンズの説明図である。
【図５】従来の光学レンズの説明図である。
【符号の説明】
１…光学レンズ、２…光学機能部、３…フランジ部、３１…小径部、Ｘ…光軸。

Claims

光学機能部の外周にフランジ部を有する光学レンズにおいて、
前記フランジ部は、その外周部を内側に凹ましてなる複数の小径部を備え、
前記小径部が前記光学機能部の光軸を中心とする対称位置であって、樹脂成形時の樹脂注入方向となるゲート方向と直交するゲート直角方向の位置に形成されていること、
を特徴とする光学レンズ。