Mitsui Chemicals

“APEL™”——我们开发的用于智能手机相机微型透镜的树脂,可为您随手拍出世界公认的高清晰度照片 透镜虽小,但照片的“清晰度”非我莫属

“当与迷人的景色以及令人垂涎欲滴的美食肴馔相邂逅时,一定要拍下来上传到SNS”。这在带照相机的智能手机问世之前是不可想象的。智能手机相机与传统相机相比较,虽然非常小,但却能拍摄出高清晰度的照片。为此做出了重大贡献的就是由树脂(塑料)制造的微型组合透镜。其中,三井化学生产的“APEL”作为高性能凸镜材料,在世界上占有一半以上的市场份额。

决定照片“清晰度”的“相机透镜”

随着自带相机的智能手机的问世,“照相”这件事就成为我们随身所欲的事情了。拍好的照片可以很简单地上传至网络上,所以,我们日常的信息共享速度变得更快了,我们的生活也随之发生了很大的变化。

智能手机上搭载的照相机虽然非常小,但是其中汇集了聚光成像的“透镜”和记录影像的“传感器”等部件,所以其基本结构与传统的照相机没有区别。

其中,聚光成像的透镜是决定照片清晰度的重要部件,由凸镜和凹镜组合而成。普通照相机上使用的是口径较大的玻璃材质的透镜,而智能手机的相机透镜,则必须既小又轻才行。

智能手机相机的结构

使用玻璃加工制作小透镜时,要进行切削和抛光,需要花费不少工时,所以,不仅生产效率低下,还增加了生产成本。因此,我们从容易成形的塑料中选出适合作照相机透镜的材料,并将其用于透镜的制作。

但是,随着智能手机的发展,人们对可实现高清晰度画面的高性能透镜的需求愈加普遍。实现人们愿望的关键一步,就是三井化学的具有优质光学特性的塑料—— “APEL”。该材料可加工生产最小直径为4 mm、厚度仅为0.2 mm的凸镜。

APEL的小粒球将成为智能手机相机的透镜


将小颗粒加热溶化,倒入钢模内成型。


成型物体前端的非常薄的圆盘状物就是透镜。将其切割下来,与其他透镜相结合作为透镜组合,搭载于智能手机相机上。


透镜组合L1~L5的5片透镜中,L1、L4和L5这3片透镜是由APEL加工的。

选择APEL作为智能手机相机透镜材料的理由

在种类丰富的塑料材料中,APEL作为透镜材料取得了骄人的市场份额,这是为什么?

透镜在照相机中的作用,是接收光线并使其发生折射聚焦,形成照片的图像。就是说为了使照相机小型化,需要口径虽小但可以收进充分的光线,虽然薄但可在近处聚焦的透明而且具高折射率的透镜。如果使用APEL,就可以制造出满足要求的透镜。

并且,使用APEL制造的透镜,还具有双折射较小的性质。所谓双折射,是由于透镜的光学性变形而使光线分为好几个进路的现象,其结果就是使通过的图像出现了分散。双折射小的话,就不会出现图像分散现象,从而拍摄出漂亮的照片。

透镜材料不同将导致照片清晰度的不同

使用APEL材质生产的2片凸透镜制作透镜组合,并使用比较用材质生产的2片凸透镜制作透镜组合(双方的凹透镜是相同的),将两者拍摄出的图案和文字进行比较。可以看出APEL(左)的效果更为鮮明。我们认为这是因为在薄型透镜上,双折射的影响较大的原因。

APEL的优良性质,实际上源于材料的分子结构。

另外,我们还知道APEL还具有吸水性小的特点,所以即使温度和湿度等环境发生变化,透镜都非常稳定,不会影响照片的清晰度。

APEL最早是于1980年代初作为光盘的基材开发的。但是,由于受到廉价的竞争产品的挤压,最终停止了开发。其后,虽然一直持续生产着,但终于到了应决定是否停止该事业的临界点了。

打破这种状况的契机是APEL被用作DVD的示波器镜头(信息读取装置用的镜头)的材料。APEL优良的光学性能引起了正在探索用塑料材质镜头取代玻璃材质镜头的生产厂家的关注。

研发人员从中获得了力量,通过不断地在学会演讲和发表论文,证明APEL适合用作照相机镜头的材料,可拍摄出高清晰度的照片。这样为APEL开创了作为智能手机相机透镜材料的道路。APEL终于结出了辛苦之后的花朵,成为留在三井化学记忆中的材料之一。

专栏——“图像不会分散的秘密,在于分子结构”

使用APEL制作的透镜,具有双折射较小的性质。所谓双折射,是由于透镜的光学性变形而使光线分为好几个进路的性质现象,使用双折射小的透镜,可拍摄出高清晰度的照片。为什么APEL材质的透镜,其双折射较小呢?

上述照片为APEL(左)和方解石(右)。透过方解石看背面画的十字,可看见双重线条。这就是双折射。另一方面,我们还知道APEL的双折射非常小。

APEL的这个性质,与分子的结构相关。APEL是乙烯与环状烯烃加成聚合的环烯烃共聚物。根据乙烯与环状烯烃的比例(x于y的数量)以及环状烯烃的R1、R2的构成,成品塑料的性质亦将发生变化。

乙烯和环状烯烃,分别具有横向拉伸分子的力量和纵向拉伸分子的力量。①仅仅由乙烯联结的分子具有的横向拉伸的力量而发生正的双折射,另一方面,②由环状烯烃联结的分子具有的纵向拉伸则发生负的双折射。③APEL因较好地平衡了乙烯与环状烯烃的构成,所以相互抵消了拉伸力,几乎不会发生双折射。