專利名稱：透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及NA 0. 7以上的具有高精度形狀的透鏡。
背景技術：
近年來，能夠用波長400nm程度的藍紫色半導體激光進行信息記錄及/或再生 (以下將“記錄及/或再生”記為“記錄/再生”)的高密度光盤系統的研究開發迅速進展。 作為一例，用NA 0. 85、光源波長405nm規格進行信息記錄/再生的光盤、即所謂的Blu-ray Disc (以下稱為BD)的情況，對大小與DVD (ΝΑΟ. 6、光源波長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1中公開了通過樹脂成型來得到的技術。先行技術文獻專利文獻專利文獻1 特開2003-15031號公報
發明內容
發明欲解決的課題專利文獻1中公開的透鏡，其中，為了避免透鏡成型的不良，從數值孔徑NA最外光線相交的位置，設連接外側透鏡面的區域。但是，根據本發明者的研討發現，設這種連接區域時，橫斷面比(后述)大的話也會產生流動痕跡等成型不良。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， 則從光學角度來說透鏡設計本身不成立。本發明鑒于這種以往技術的問題點，目的在于提供一種能夠抑制高NA透鏡成形時的不良狀態、容易操作使用的透鏡。用來解決課題的手段第1項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面對面一側的第 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，滿足下式4. 1 > d/t > 2. 8 (1)。根據本發明者的研究結果發現，雖然設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，即使形成所述遷移面，也有可能出現流動痕跡等成型不良。而 d/t在2. 8以下時，突緣厚太薄，例如光拾取裝置用物鏡等情況時，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異的透鏡。第2項記載的透鏡是第1項中記載的發明，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成型NA 0.7以上的透鏡。3. 8 > d/t > 3. 3 (1，) 第3項記載的透鏡是第1或2項中記載的發明，其特征在于，當以所述突緣部的光軸方向厚度為△ (mm)時，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，可以通過設連接區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面一側的突緣部的面還要靠近第2面，但這樣的話成型時向腔的樹脂流動方向急劇變化，容易出現流動痕跡等成型不良。對此，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，可謂尤其優選橫斷面比d/t滿足(1)式。第4項記載的透鏡是第1 3的任何一項中記載的發明，其特征在于，當以從光軸到所述遷移面內周邊緣的徑為D1、從光軸到所述中間端面內周邊緣的徑為D2時，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，導致橫斷面比d/t降低，不優選。因此，優選滿足(3)式的范圍。第5項記載的透鏡是第4項中記載的發明，其特征在于，滿足下式0. 94 < D1/D2 < 0. 975(3，)。第6項記載的透鏡是第1 5的任何一項中記載的發明，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點。第7項記載的透鏡是第1 6的任何一項中記載的發明，其特征在于，所述第1面的至少一部分上形成了衍射構造。這種在所述第1面的至少一部分上具有衍射構造的透鏡成型特別困難，因此，進一步在整個面上都具有衍射構造的BD用三互換透鏡的成型更困難，所以，可以期待本發明的效果。作為樹脂，只要是一般被用作例如光學材料的透明熱可塑性樹脂材料等，沒有特殊限制，但如果考慮光學元件的加工性，則優選丙烯酸樹脂、環狀烯烴樹脂、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。發明的效果根據本發明，能夠提供一種能夠抑制高NA透鏡成型時的不良狀態、安裝性優異的透鏡。
圖1 用成型模具成型本實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。
具體實施例方式以下參照附圖，對本發明實施方式作說明。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，它們在關模狀態下形成腔。圖1中的腔形狀是概略性的。如圖2所示，對著第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。在向著第2模具突出的嵌件30的端面上，形成了用來轉印形成透鏡第1光學面的第1光學面轉印面31a、接著第1光學面轉印面31a的用來形成遷移面的遷移面轉印面31b、接著遷移面轉印面31b的用來形成中間端面的中間端面轉印面31c、 接著中間端面轉印面31c的錐形面31d。中間端面轉印面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光學面轉印面31a上也可以形成與透鏡上形成的衍射構造對應的環帶等微小構造。第1模具10上形成了與裝入的嵌件30的錐形面31d連著的用來轉印形成透鏡突緣部第1端面的第1突緣端轉印面lib、用來轉印形成與透鏡突緣部第1端面垂直的突緣部周面的第1突緣周轉印面11c。第1突緣端轉印面lib垂直于第1光學面轉印面31a的軸線X(透鏡光軸)。優選在第1突緣端轉印面lib與第1突緣周轉印面Ilc的相交部上設取角部。第2模具20以軸線X為中心，備有用來轉印形成透鏡第2光學面的第2光學面轉印面21a、連著第2光學面轉印面21a的錐形面21b、連著錐形面21b的用來轉印形成突緣部第2端面的第2突緣端轉印面21c、用來轉印形成與突緣部第2端面垂直的突緣部周面的第2突緣周轉印面21d。第2突緣端轉印面21c垂直于第2光學面轉印面21a的中心軸 X (透鏡光軸)。優選在第2突緣端轉印面21c與第2突緣周轉印面21d的相交部上設取角部。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，并對著第2模具20設置第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，第1突緣周轉印面Ilc與對面的第2突緣周轉印面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，將鎖模時的光學面轉印面 31a、21a加熱到所定溫度，然后從沒有圖示的噴嘴，經由流道22及澆口 GT，以任意壓力加壓供給樹脂(請參照圖1(c))。接下去熔融樹脂在轉印了轉印面31a 31d、llb llc、21a 21d形狀的狀態下固化，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相對移動、開模，包括透鏡OE的成型品以貼在第1模具10上的狀態露出。從該成型品分離透鏡0E，形成單體透鏡0E。根據本實施方式，因為在第1光學面轉印面31a與中間端面轉印面31c之間形成了用來形成遷移面的遷移面轉印面31b，所以能夠防止成型時向腔的樹脂流動方向急劇變化，在形成例如橫 斷面比大的透鏡OE時，也能夠抑制出現流動痕跡等，進行高精度成型。圖3是由圖1、2所示模具成型的本實施方式透鏡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，說明本實施方式透鏡。圖3中，本實施方式透鏡OE以光軸X為中心，具有含光軸X的球狀第1光學面(第 1面)OE 11a、接著第1光學面OE Ila的環帶狀的遷移面OE lib、接著遷移面OE lib的環帶狀中間端面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光學面OE Ila上設衍射構造。透鏡OE還具有同軸對著第1光學面OE Ila的球狀第2光學面(第2面)OE 21a，接著第2光學面OE 21a的環帶狀錐形面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，第1光學面OE Ila為光源側，第2光學面OE 21a為光盤側。這里，以光軸X上第1光學面OE Ila與第2 光學面OE 21a之間的距離為d(軸上厚)。以到遷移面OE lib內周邊緣的徑為D1、到中間端面OE Ilc內周邊緣的徑為D2。圖4(b)所示的比較例透鏡OE，不存在遷移面，第1光學面OE Ila直接連著中間端面OE Ilc0而圖4(a)所示的本實施方式透鏡OE上，第1光學面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光學面OE Ila內，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。另外因為遷移面OE lib被設在有效徑E外側， 所以不影響透鏡OE的光學特性。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，第2光學面OE 21a與平面間存在空間，有不易碰傷等優點。為了實現小型透鏡0E，優選交界B比突緣部OEF第1端面OE Ild靠第2光學面 OE 21a、比中間端面OE Ilc靠第1光學面OE 21a。透鏡的注射成型接下去敘述本發明者所作實驗的結果。本發明者對數值孔徑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行設計，準備相應的模具(參照圖2)，用熱風除濕干燥器以70 120°C干燥樹脂材料5小時除去水分，然后通過選擇安裝好模具的注射成型機“s_2000i 50A”(產品名稱，” τ f、、"公司制造)，用汽缸溫度200 270°C、保壓70 IOOMPa注射成型。此時用油媒等控制模具溫度。具體如下，使樹脂注射充填時的模具腔溫度為120 150°C，在結束充填的同時冷卻模具，打開模具由自動取出機取出透鏡，評價外觀不良的程度。評價結果出示在表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。外觀不良評價中，以流動痕跡等成型不良在2%以下時為◎，2% 5%時為〇， 5% 10%時為Δ，10%以上時為X。有關形狀結構，評價橫斷面比在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面對面一側的第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，滿足下式 4. 1 > d/t > 2. 8 (1)。
2.如權利要求1中記載的透鏡，其特征在于，滿足下式3.8 > d/t > 3. 3 (1，)。
3.如權利要求1或2中記載的透鏡，其特征在于，當以所述突緣部的光軸方向厚度為 Δ (mm)時，滿足下式t < Δ(2)。
4.如權利要求1至3的任何一項中記載的透鏡，其特征在于，當以從光軸到所述遷移面內周邊緣的徑為D1、從光軸到所述中間端面內周邊緣的徑為D2時，滿足下式0. 88 < D1/D2 < 0. 98 (3)。
5.如權利要求4中記載的透鏡，其特征在于，滿足下式 0. 94 < D1/D2 < 0. 975 (3，)。
6.如權利要求1至5的任何一項中記載的透鏡，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.如權利要求1至6的任何一項中記載的透鏡，其特征在于，所述第1面的至少一部分上形成了衍射構造。
全文摘要
提供一種能夠抑制高NA透鏡成型時的不良狀態且安裝性優異的透鏡。所述透鏡中，因為在第1光學面轉印面(31a)與中間端面轉印面(31c)之間形成了用來形成遷移面的遷移面轉印面(31b)，所以，在成型橫斷面比大的透鏡OE時，也能夠抑制流動痕跡等的發生，進行高精度的成型。
文檔編號G11B7/135GK102365563SQ20118000157
公開日2012年2月29日 申請日期2010年2月23日 優先權日2009年3月30日
發明者菅忍 申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社