JP4001986B2

JP4001986B2 - プラスチック製光学レンズ

Info

Publication number: JP4001986B2
Application number: JP26991197A
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: 1997-10-02
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2017-10-02
Also published as: US5905599A; JPH11109107A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学機器に用いられるプラスチック製の光学レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図４に示すプラスチック製光学レンズが知られており、８ｍｍビデオの接眼レンズや、ＣＤ−ＲＯＭドライブの対物レンズ等に幅広く利用されている。この光学レンズ１０１は、成形金型を用いた射出成形、トランスファ成形等により製造される。すなわち、ゲートからキャビティ内に、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の溶融樹脂を流し込み、この樹脂を冷却して硬化させる。そして、樹脂が硬化した後、ゲート部分で硬化した余剰樹脂（以下、単に「ゲート」という）を除去した上で、適宜、表面処理を行うことにより光学レンズ１０１が完成する。
【０００３】
このようなゲート処理に際しては、光学レンズ１０１の外周面１０４からゲート１１０のみを除去するのが理想的であるが、加工装置の加工精度や、大量生産のためのコストダウンに鑑みて、光学レンズ１０１の外周部の一部をゲート１１０と共に平面状に切断することによりゲート１１０を除去するのが一般的である。従って、製品としての光学レンズ１０１は、その外周面１０４に、ゲート１１０を除去することによってつくり出される平面状のゲート除去部１０５を有する。一方、このように、光学レンズをプラスチックにて形成した場合、プラスチック材料は吸湿性を有することから、光学レンズ１０１は、空気中に存在する水分（湿気）を、その内部に吸収する。この場合、水分は、レンズの外周面１０４から光学レンズ１０１の光軸線ａに向かって放射線状にレンズ内部に吸収されていくことが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光学レンズは、上述したように構成されているため、次のような課題をもっていた。
【０００５】
すなわち、図３に示すように、光学レンズ１０１の外周部をゲート１１０と共に切断することにより、従来の光学レンズ１０１の外周面１０４には平面状のゲート除去部１０５が形成されるが、このゲート除去部１０５はレンズ１０１の本来の外周面１０４よりもレンズ光軸ａ側に奥まっていることから、レンズの外周面１０４がレンズ光軸ａに対して点対称にはならない。この結果、ゲート除去部１０５を通り、光学レンズ１０１の光軸ａを含む平面内では、図４に示すように、ゲート除去部１０５から、光透過が有効に行われる光学機能部１０２までの距離ｒ１が、ゲート除去部１０５以外の外周面１０４から光学機能部１０２までの距離ｒ２よりも短くなる。
【０００６】
この状態で、光学レンズ１０１が空気中の水分（湿気）を吸収した場合、ゲート除去部１０５以外の外周面１０４からレンズ内部に吸収された水分は、光学機能部１０２まで達しないが、ゲート除去部１０５の表面からレンズ内部に吸収された水分は、レンズ表面から光学機能部１０２までの距離が短いことから、光学機能部１０２まで早く浸透してしまう。従って、ゲート除去部１０５付近の光学機能部１０２では、レンズ内部に吸収された水分に起因して密度が変化し、屈折率が高くなってしまうので、光学レンズ１０１の光学機能部１０２における屈折率が全体として均一にならない。このように、光学レンズの屈折率が均一にならない場合、収差に悪影響を及ぼし、期待した光学性能を得られないという問題がある。特に、この現象は、光学レンズの材料として広く用いられているＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）で顕著に現れる。この場合、殆ど水分を吸収しない素材によって光学レンズを形成することも考えられるが、このような素材は高価であるため、製品としての光学レンズも高価なものになってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、簡易かつ安価に構成でき、かつ、均一な屈折率をもって安定した光学性能を発揮する光学レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明に係る光学レンズは、光学機能部の周囲にフランジ部を形成したプラスチック製光学レンズにおいて、フランジ部の外周面から突出するゲートを除去することにより、外周面に形成したゲート除去部と、プラスチックよりも吸湿性が小さい素材により形成され、ゲート除去部の表面を覆う吸湿調整膜とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この光学レンズでは、ゲート除去部の表面が、光学レンズを形成するプラスチックよりも吸湿性が小さい素材からなる吸湿調整膜によって覆われているので、ゲート除去部からレンズ内部に吸収される水分の量は、ゲート除去部以外のレンズ外周面からレンズ内部に吸収される水分の量よりも少なくなる。これにより、ゲート除去部から光学機能部までの距離が短いにもかかわらず、吸湿調整膜を介してゲート除去部の表面からレンズ内部に吸収された水分が光学機能部にまで浸透する時間を全外周についてほぼ同一にすることができる。従って、ゲート除去部からレンズ内部に吸収される水分に起因して生じる光学機能部における密度の変化が防止され、光学レンズの屈折率を均一にすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による光学レンズの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による光学レンズを示す斜視図である。図２は、図１におけるII−II線についての断面図である。これらの図面に示す光学レンズ１は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のプラスチック樹脂を射出成形等することにより、例えば、直径３ｍｍ〜８ｍｍのプラスチック製光学レンズとして製造される。これにより、光学レンズ１を安価に形成することができる。この光学レンズ１の中央部には、凸レンズとして機能する光学機能部２が設けられており、この領域で光透過が有効に行われる。また、光学機能部２の周囲には、８ｍｍビデオやＣＤ−ＲＯＭドライブ等の光学機器に設けられたレンズホルダ部（図示せず）に光学レンズ１を装着する際、基準面として機能するフランジ部３が形成されている。
【００１２】
図１に示すように、フランジ部３の外周面４は円柱面として形成されているが、その一部は、平面状のゲート除去部５として形成される。このゲート除去部５は、射出成形等の際に形成されて外周面４から突出する図示しないゲート（ゲート部分で硬化した余剰樹脂を意味する）を除去することによりつくり出される。すなわち、光学レンズ１の外周面４から、いわゆるバリを突出させないために光学レンズ１のフランジ部３の一部をゲートと共に平面状に切断し、ゲート除去部５を形成している。従って、ゲート除去部５の表面は、光学レンズ１の本来の外周面４よりもレンズ光軸ａ側に奥まっている（図２参照）。
【００１３】
光学レンズ１の外周面４からゲートを除去してゲート除去部５を形成するに際しては、ＮＣ加工装置等を介してエンドミル等の切削具を直線移動させ、フランジ部３の一部をゲートと共に平面状に切断する。ここで、フランジ部３を平面状に切断してゲート１０を除去する場合、外径３ｍｍ〜８ｍｍの光学レンズ１では、レンズ光軸ａ側の許容限界、すなわち、ゲート除去部５の表面から外周面４までの距離を０．３ｍｍ〜１ｍｍ程度とするのが一般的である。
【００１４】
この光学レンズ１のゲート除去部５には、ゲート除去部５の表面全体を覆う吸湿調整膜６が設けられている。この吸湿調整膜６は、光学レンズ１を形成するＰＰＭＡ等のプラスチック樹脂よりも吸湿性（吸水率）が小さい特性をもった素材により形成されている。吸湿調整膜６の素材としては、光学レンズ１を形成する材料よりも吸湿性が小さい特性をもった素材であれば、どのような素材であってもよく、例えば、紫外線硬化型樹脂、水ガラス等の素材が考えられる。また、光学レンズ１を形成する材料よりも吸湿性が小さい特性をもった素材を含有する塗料をゲート除去部４に塗布してもよい。いずれにしても、この吸湿調整膜６として、レンズ径、レンズの厚さ等に応じて任意の素材を選択することができる。
【００１５】
ゲート除去部５に、吸湿防止膜６を形成するには、個々の光学レンズ１のゲート除去部５に樹脂等を塗布してもよいが、多数の光学レンズ１を並べ、ゲート除去部５の表面を平行においた状態で樹脂等を塗布していけば作業効率が向上すると共に、ゲート切断面５に吸湿調整膜６を備えた光学レンズ１を安価かつ容易に製造することができる。
【００１６】
このように、この光学レンズ１では、ゲート除去部５の表面が光学レンズ１を形成するプラスチックよりも吸湿性が小さい素材からなる吸湿調整膜６によって覆われているので、吸湿調整膜６を介してゲート除去部５の表面からレンズ内部に吸収される水分の量は、ゲート除去部５以外の外周面４からレンズ内部に吸収される水分の量よりも少なくなる。これにより、ゲート除去部５から光学機能部２までの距離が短いにもかかわらず、吸湿調整膜６を介してゲート除去部５の表面からレンズ内部に吸収された水分が光学機能部２まで浸透する時間を全外周についてほぼ同一にすることができる。従って、ゲート除去部５からレンズ内部に吸収される水分に起因して生じる光学機能部２における密度の変化が防止され、光学レンズ１の屈折率を均一にすることができる。よって、光学レンズ１を、収差が低減されて安定した光学性能をもった光学レンズとすることができる。
【００１７】
なお、上述した光学レンズ１では、平面状のゲート除去部５の表面に吸湿調整膜６を形成しているが、これに限られるものではない。例えば、ゲート除去部５を、ゲート側に張り出す概略２次曲面として形成した上で、吸湿調整膜６を設けてもよい。このような構成を採用すれば、ゲート除去部５の表面とレンズ光軸ａとの距離を短くすることができるので、ゲート除去部５からレンズ内部に吸収される水分に起因して生じる光学機能部２における密度の変化がより効果的に防止され、光学レンズの屈折率を均一にすることができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明による光学レンズは、以上説明したように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、ゲート除去部の表面を、光学レンズを形成するプラスチックよりも吸湿性が小さい素材からなる吸湿調整膜によって覆うことにより、ゲート除去部からレンズ内部に吸収される水分に起因して生じる光学機能部における密度の変化が防止され、光学レンズの屈折率を均一にすることができるので、簡易かつ安価に構成でき、かつ、均一な屈折率をもって安定した光学性能を発揮する光学レンズの実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学レンズを示す斜視図である。
【図２】図１におけるII−II線についての断面図である。
【図３】従来の光学レンズを示す平面図である。
【図４】図４におけるIV−IV線についての断面図である。
【符号の説明】
１…光学レンズ、２…光学機能部、３…フランジ部、４…外周面、５…ゲート除去部、６…吸湿調整膜。

Claims

光学機能部の周囲にフランジ部を形成したプラスチック製光学レンズにおいて、
前記フランジ部の外周面から突出するゲートを除去することにより、前記外周面に形成したゲート除去部と、
前記プラスチックよりも吸湿性が小さい素材により形成され、前記ゲート除去部の表面を覆う吸湿調整膜とを備えたことを特徴とするプラスチック製光学レンズ。