JP2005178259A

JP2005178259A - 金型および光学素子

Info

Publication number: JP2005178259A
Application number: JP2003424873A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takahashi; 高橋　　毅; Kazuo Saito; 一男齊藤; Jun Inahashi; 潤稲橋
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】ナイフエッジ部が発生する金型構成においても、金型構造が簡素化できる金型を提供する。
【解決手段】自由曲面鏡面駒１と２は、従来どおり、金型開閉方向に設置し、自由曲面鏡面駒３をパーティング面に平行に設置する。また、自由曲面鏡面駒３と当接する自由曲面鏡面駒２には、自由曲面鏡面駒３を載せる部分が設けられる。好ましくは、この載せる部分は自由曲面鏡面駒２とは別体の駒である別体駒４によって形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学素子の形成に使用される金型に関する。

近年、高精度な撮像光学素子が望まれており、トーリック面やアナモルフィック非球面などのような、球面や平面から大きく逸脱する形状をなす複数の回転非対称な光学面で構成されたプリズムが要求されている。
これら回転非対称な光学面で構成されたプリズムの相互の面の合わせが自由曲線となるなど、非常に煩雑な金型加工もしくは金型装置が必要となってくる。

このような問題を解決する手段として、例えば、特許文献１に記載されるような発明がある。
図４は、従来の技術を説明する図である。
この発明による金型装置は、互いに隣り合う３つの自由曲面と光学的に使用しない側壁としての互いに対向する２つの平面との５つの面で主として構成される自由曲面プリズムを形成するための成形用金型であって、固定側の金型及び可動側の金型のそれぞれにおいて、上記自由曲面と平面を形成する金型入れ駒相互の合わせ面が、金型の主たるパーティング面に対して垂直な平面、または上記主たるパーティング面に対して垂直な円筒面、または上記主たるパーティング面に対して垂直な２つ以上の平面もしくは円筒面の組み合わせとなるように、キャビティ部分の上記金型入れ駒が分割されている。

この方法によれば面と面の合わせ面を簡素な形状にすることで、金型構造を簡素化でき、更に駒の合わせの調整が容易になるとしている。
しかしながら、上記自由曲面プリズムを構成する３つの自由曲面のうち、金型のパーティング面（パーティングラインともいう）４０３から垂直に近い光学面を形成する場合、図４（ａ）に示すように光学鏡面駒４０１はナイフエッジ形状となり金型の調整次第によっては、ナイフエッジ部４０２が破損してしまう場合がある。そのため、金型を作成する上で、上記ナイフエッジ部４０２を有さないことが望ましい。前記特許文献１においてはナイフエッジ部４０２を構成しないように、図４（ｂ）に示すようなナイフエッジ部となりうる個所の肉厚を厚くして肉厚部４０４としている。

しかしながら、図４（ｂ）に示した光学鏡面駒の光学面を加工した場合、上記肉厚部４０４で示したパーティングライン４０３に沿う面の肉厚が薄くなってしまうので、肉厚部４０４のパーティングライン４０３の面も合わせて加工して肉厚さを確保しなければならない。例えば、図４（ｃ）に見られるように、光学鏡面駒４０１の光学面４０１ａを形成する面が磨耗などによって磨り減った場合、新たに、その面を加工（イ）して、正しい形状が形成できるようにしなくてはならない。しかし、そのような加工（イ）を行うと、肉厚部４０４の厚さが薄くなってしまう。肉厚部４０４が薄くなってくると、破損の危険性が高くなるため、肉厚部４０４も図４（ｃ）のように加工（ロ）をして肉厚を確保しなければならない。そのため、加工負荷が高くなり、光学鏡面駒作成の加工時間が長くなったり、コスト高になってしまうという問題点があった。また、光学面がパーティング面から垂直に近くなるほど、光学鏡面駒に形成される傾斜がきつくなり、光学面に相当する部分の長さが長くなるため、光学鏡面駒が大きくなるので、加工用の治具の費用も高くなってしまう。
特許第３３１１２８１号公報

本発明の課題は、ナイフエッジ部が発生してしまう金型構成においても、金型構造が簡素化できる金型を提供することである。

本発明の金型は、互いに隣り合う複数の回転対称軸を有しない回転非対称な光学面を有する光学素子を形成するための金型であって、互いに隣り合う光学鏡面駒を固定側及び可動側に有する金型において、前記互いに隣り合う光学鏡面駒の内、前記固定側あるいは可動側に配置される少なくとも２つの光学鏡面駒の配置方向が互いに略垂直であることを特徴とする。

本発明によれば、ナイフエッジが発生してしまう金型構成においても、金型を破損することなく、簡素な形状で金型を構成する方法を提供できる。

図１は、本発明の実施形態に従った金型の断面図である。
固定側金型２２と可動側金型２１がパーティングラインで合わせられて構成された金型で、固定側金型２２には自由曲面鏡面駒１が１つ埋設され、可動側金型２１には、自由曲面鏡面駒２と自由曲面鏡面駒３が埋設されている。これらの自由曲面鏡面駒１、２、３はそれぞれ光学鏡面駒に相当する。自由曲面鏡面駒１及び自由曲面鏡面駒２は、それぞれの金型２２、２１に各鏡面駒の底面側からボルト１１により金型開閉方向に固定されている。自由曲面鏡面駒３は金型２１の側面側から、鏡面駒３の底面側がボルト１２により金型開閉方向に対して、垂直な方向に固定されている。更に、自由曲面鏡面駒２には、別体駒４が取り付けられている。自由曲面鏡面駒２は成形品を形成する成形面を有し、この成形面側に取り付けられた別体駒４には自由曲面鏡面駒３が当接されている。なお、自由曲面鏡面駒３が当接する側の別体駒４の面形状は自由曲面鏡面駒３の側面形状と同等な形状をしている。スプルーブッシュ１３は、溶融したプラスチックが注入される穴であり、これがランナー１４を通って、自由曲面鏡面駒１〜３で形成されたキャビティ内に入り、キャビティ内で固化することで光学素子が形成される。突き出し板２３は、パーティングラインで固定側金型２２と可動側金型２１を分離したとき、形成された光学素子をキャビティから突き出す役割をするものである。スペーサブロック１５は、突き出し板２３を突き出しのために移動自在に収納するように、可動側金型２１と可動側の主型２４との間に隙間を作るブロックである。

図２は、本発明の実施形態に従った自由曲面鏡面駒の配置を立体的に示した図である。
従来技術においては、鏡面駒の配置方向は、パーティング面に対して垂直な方向であった。これに対し、本発明の実施形態では、図２に示されるように、自由曲面鏡面駒１と自由曲面鏡面駒２は、従来技術と同様の方向に固定されるが、自由曲面鏡面駒３は、自由曲面鏡面駒１と自由曲面鏡面駒２の固定方向と略垂直方向、すなわち、パーティング面と平行な方向に固定されている。なお、自由鏡面駒３は、パーティング面と平行な方向にスライド可能となっていても良い。したがって、射出成形するために固定側金型２２と可動側金型２１の金型を組み合わせ、金型閉じ方向に圧力をかけた際にも、自由曲面鏡面駒３には、横方向から力がかかるので、たとえナイフエッジ状の形状が形成されたとしても、従来技術のように、ナイフエッジ部分が圧力によって破損するようなことはない。また、自由曲面鏡面駒２と自由曲面鏡面駒３が組み合わさるとき、ａで示される辺（鏡面駒２の成形面の稜線部分）と、ｂで示される辺（鏡面駒３の成形面の稜線部分）との間に、０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍの隙間を空けておく。これは、自由曲面鏡面駒１〜３をボルト１１やボルト１２で固定したり、金型に圧力をかけたりする場合に、自由曲面鏡面駒１〜３がずれたり、たわんだりするからであり、このずれやたわみの大きさが０．０１ｍｍのオーダーであるからである。したがって、このような隙間を空けておくことによって、自由曲面鏡面駒２と３がぶつかり合って、互いに破損させるような自体を避けることができる。更に、自由曲面鏡面駒２には別体駒４が設けられている。別体駒４が設けられる部分はオーバー部を形成し、自由曲面鏡面駒３と当接する部分であり、自由曲面鏡面駒２のａの辺と自由曲面鏡面駒３のｂの辺とがぶつかり合って破損するのを避けるために、自由曲面鏡面駒３を載せるようにする部分である。このようにすれば、金型開閉方向に圧力がかかっても、両方の駒が破損する可能性が小さくなる。なお、本実施形態では、自由曲面鏡面駒２に別体駒４を設けて、自由曲面鏡面駒３と当接するオーバー部２０１を形成しているが、自由曲面鏡面駒２が別体駒４と一体加工が可能であれば、そのようにしても良い。しかし、通常、この当接部分は、別体駒４として、別に作るのが有利と考えられる。その理由は以下のとおりである。

図３は、別体駒について説明する図である。
自由曲面鏡面駒２の成形面は、自由曲面形状であり、自由曲面形状に自由曲面鏡面駒２の表面を削る場合、自由曲面加工式にしたがって表面を削る。しかし、使用される自由曲面加工式によっては、図３の左に示すように、キャビティ面以外の形状を急激に削ってしまうことがある。そのため、自由曲面鏡面駒３に当てつく箇所がなくなってしまう場合がある。そこで、自由曲面鏡面駒３と当てつく箇所を別体駒４で作成することで、自由曲面鏡面駒３を金型に容易に当て付かせることができる。また、別体駒４のみを自由曲面鏡面駒３の側面形状に自由に加工することができる。別体駒部４と自由曲面鏡面駒２が一体であった場合は、自由曲面鏡面駒３と当てつく箇所を追加加工しなければならないが、その追加加工の際、自由曲面鏡面駒２の鏡面部（キャビティ部）を傷つけてしまう可能性があり、別体駒４にすることで自由曲面鏡面駒２とは分けて加工することができるので、傷などが入らなくなる。

なお、本実施形態の説明では、可動側の金型２１にある光学鏡面駒が互いに略垂直の方向に配置されている場合を示したが、これらの光学鏡面駒は固定側の金型２２にあってもよい。

本発明の実施形態に従った金型の断面図である。本発明の実施形態に従った自由曲面鏡面駒の配置を立体的に示した図である。別体駒について説明する図である。従来の技術を説明する図である。

符号の説明

１〜３自由曲面鏡面駒
４別体駒

Claims

互いに隣り合う複数の回転対称軸を有しない回転非対称な光学面を有する光学素子を形成するための金型であって、互いに隣り合う光学鏡面駒を固定側及び可動側に有する金型において、
前記互いに隣り合う光学鏡面駒の内、前記固定側あるいは可動側に配置される少なくとも２つの光学鏡面駒の配置方向が互いに略垂直であることを特徴とする金型。
前記互いに略垂直に配置されている光学鏡面駒の１つは、金型の開閉方向に対して略垂直な方向にスライド可能であることを特徴とする請求項１に記載の金型。
前記互いに略垂直に配置されている光学鏡面駒の隣り合う稜線には、０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍの間隔が設けられることを特徴とする請求項１に記載の金型。
前記互いに略垂直に配置される光学鏡面駒の一方には、該光学鏡面駒の稜線よりも大きなオーバー部が設けられ、他の光学鏡面駒が該オーバー部に載せられる形状で、互いに組み合わされることを特徴とする請求項１に記載の金型。
前記オーバー部は、光学鏡面駒とは別体の部材で構成されることを特徴とする請求項４に記載の金型。
請求項１〜５に記載の金型で成形されたことを特徴とする光学素子。