JP2006272870A - 光学レンズ及びその成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】 投映型プロジェクタに組み込まれる偏肉形状の光学レンズにおいて、ウェルドライドが作用領域にわたって発生することを防止した光学レンズと、当該光学レンズを成形するための成形型を提供することを目的とする。
【解決手段】 光学機能面１Ａを備えるレンズ部１と、その外周に形成されるフランジ２とから構成され、前記レンズ部１の厚さがレンズ中央が薄くレンズ外周が厚い偏肉形状の光学レンズ１０において、樹脂射出口の配設位置に形成されるゲート部３を、レンズ部１のレンズ面１Ｃにわたって形成したものである。
また光学機能面を形成するための転写面を備える上型及び下型４，５と、当該上型及び下型の間に形成されるキャビティ内９に樹脂を流し込むための樹脂流路７及び樹脂射出口８を備える胴型６とからなる光学レンズの成形型２０において、前記上型４に、樹脂射出口を形成するための切り欠き部４Ｂを形成したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、投映型プロジェクタに組み込まれる光学レンズ及びその成形型に関し、特に、前記レンズ部の厚さがレンズ中央が薄くレンズ外周が厚い偏肉形状の光学レンズ及びその成形型に関する。

図４（ａ）に示すように、スクリーンなどに映像を映し出す投映型の高精細度テレビジョン受像機（ＨＤＴＶ）やビデオプロジェクタなどの投映型プロジェクタには、レンズ部１０１とその外周に形成されるフランジ１０２とからなる光学レンズ１００が組み込まれている。
図４（ｂ）に示すように、投映型プロジェクタに組み込まれる光学レンズ１００は、投映光が透過する領域（以下、作用領域という）１０１Ｂが、レンズ部１０１の光学機能面（十分な光学機能を備える面）１０１Ａに内包されるように設計されている。前記作用領域１０１Ｂの形状は投映範囲に依存し、投映型プロジェクタでは方形の投映範囲に映像を映し出すため、投映型プロジェクタに組み込まれる光学レンズ１００では作用領域１０１Ｂが方形となる。
従って光学レンズ１００のレンズ部１０１の中央には、作用領域１０１Ｂの対角線の長さ以上を直径（有効径）とする円状の光学機能面１０１Ａが形成されている。

一般的に、投映型プロジェクタに組み込まれる光学レンズは、射出樹脂成形などによって製造されている（例えば、特許文献１を参照）。
光学レンズの成形型２００は、図５に示すように、光学レンズの光学機能面を形成するための転写面１０４Ａ，１０５Ｂを備える上型１０４及び下型１０５と（図５（ｂ）を参照）、樹脂流路１０７及び樹脂射出口１０８を備える胴型１０６とから構成される。
そして前記上型及び下型の間に形成されるキャビティ内１０９にゲート部１０３から溶融した樹脂を流し込み、当該キャビティ内１０９に充填された樹脂を冷却して固化することによって、光学機能面１０１Ａを備えるレンズ部１０１とその外周に形成されるフランジ１０２とからなる光学レンズ１００を成形する（図５（ａ）を参照）。
従来技術による光学レンズ１００では、前記ゲート部１０３はフランジ１０２の外周に形成されている。
特開平１１−２２１８４２号公報

図６（ａ）〜（ｄ）は、従来技術による光学レンズの成形型のキャビティ内に樹脂が流れ込む状態を経時的に表わした図であり、樹脂射出口１０８からキャビティ内１０９へ流れ込んだ樹脂が射出口反対側に向かって流れ、キャビティ内に樹脂が充填される状態を説明するものである。
図４（ｂ）に示すように、前記レンズ部１０１の厚さが、レンズ中央が薄くレンズ外周が厚い偏肉形状の光学レンズ１００を射出成形する場合、樹脂射出口１０８からキャビティ内１０９に樹脂を流し込んだときに、肉厚のレンズ外周（円周部分）より肉薄のレンズ中央のほうが樹脂が流れにくい。
そのため、レンズ外周（円周部分）では樹脂の流れが速く、レンズ中央では樹脂の流れが遅くなり、レンズ中央を経由して射出口反対側に流れ込む樹脂よりも先に、レンズ外周（円周部分）を回り込んで流れる樹脂が射出口反対側において合流する。そして前記樹脂合流部に形成されるウェルドラインがレンズ中央にかけて発生し、当該ウェルドラインが投光領域１０１Ｂにわたって形成される虞があった（図６（ｄ）を参照）。

従って本発明は、投映型プロジェクタに組み込まれる偏肉形状の光学レンズにおいて、ウェルドライドが作用領域にわたって発生することを防止した光学レンズを提供し、さらに前記光学レンズを製造するための成形型を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明による光学レンズは、光学機能面を備えるレンズ部と、その外周に形成されるフランジとから構成され、前記レンズ部の厚さがレンズ中央が薄くレンズ外周が厚い偏肉形状の光学レンズにおいて、樹脂射出口の配設位置に形成されるゲート部を、レンズ部のレンズ面にわたって形成したものである。

また本発明による光学レンズの成形型は、光学レンズの光学機能面を形成するための転写面を備える上型及び下型と、当該上型及び下型の間に形成されるキャビティ内に樹脂を流し込むための樹脂流路及び樹脂射出口を備える胴型とからなる光学レンズの成形型において、前記上型に、樹脂射出口を形成するための切り欠き部を形成したものである。

この発明によれば、前記レンズ部の厚さがレンズ中央が薄くレンズ外周が厚い偏肉形状の光学レンズを射出成形するにあたって、レンズ中央に近く、かつレンズ中央に向かって配設された大きな樹脂射出口からキャビティ内に樹脂が流れ込むため、フランジ外周に配設された樹脂射出口からキャビティ内に樹脂を流し込んでいた従来技術に比べ、レンズ中央の樹脂の流れが速くなり、レンズ中心にかけてウェルドラインを発生させることなく光学レンズを成形することができる。
また投映範囲が長方形である投映型プロジェクタに組み込まれる光学レンズには、優れた光学機能をもつ長方形の作用領域を設定すればよいため、レンズ面にわたって形成されたゲート部を、長方形の作用領域から離れた位置に配置することによって、前記作用領域では十分な光学機能を維持することができる。

本発明の実施例による光学レンズ及びその成形型を、図１乃至図３を参照して説明する。

レンズ部の厚さが、レンズ中央が薄くレンズ外周が厚い偏肉形状の光学レンズを射出成形する場合、キャビティに樹脂を流し込む際に、樹脂射出口からレンズ中央を経由して射出口反対側へ流れ込む樹脂の流れが、樹脂射出口から肉厚のレンズ外周（円周部分）を通って射出口反対側へ回り込む樹脂の流れよりも著しく遅いと、樹脂合流部に形成されるウェルドラインがレンズ中央にわたって発生する。
従って、樹脂合流部に形成されるウェルドラインを小さくするためには、レンズ外周（円周部分）を通って射出口反対側に回り込む樹脂の流れを遅くするか、レンズ中央を経由して射出口反対側へ流れ込む樹脂の流れを早くすればよい。

本発明の実施例による光学レンズ１０について、図１を参照して説明する。
本発明の実施例による光学レンズ１０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、光学機能面１Ａを備えるレンズ部１と、レンズ部１の外周に形成されるフランジ２とから構成される光学レンズ１０において、樹脂射出口の配設位置に形成されるゲート部３を、レンズ部１のレンズ面１Ｃにわたって形成したものである。
つまりキャビティ内に樹脂を流し込むときの樹脂射出口が、レンズ中央に近い位置で、かつレンズ中央に向けて大きく配設されるため、レンズ中央を経由して射出口反対側へ流れ込む樹脂の流れを早くすることができる。

なお、ゲート部３をレンズ面１Ｃにわたって形成した光学レンズ１０を投映型プロジェクタに組み込んで使用するとき、光学レンズ１０の作用領域１Ｂには優れた光学機能が要求される。従って、光学機能の優れた光学レンズ１０を投映型プロジェクタに組み込むためには、前記作用領域１Ｂがレンズ部１の光学機能面１Ａに内包されるように設計しなければならない。

図１（ｃ）に示すように、優れた光学機能をもつ光学機能面１Ａはレンズ部１の中央に円形状に形成される。
一方、投映型プロジェクタに組み込まれる光学レンズの作用領域１Ｂは投映範囲に依存し、スクリーンなどの方形の投映範囲に映像を映し出す場合、光学レンズ１０の作用領域１Ｂの形状は方形である。
従って、投映型プロジェクタに組み込まれる光学レンズ１０を製造する場合、方形の作用領域１Ｂの対角線の長さ以上を直径（有効径）とする光学機能面１Ａを形成し、当該光学機能面１Ａを備えるレンズ部１と、レンズ部１の外周に形成されるフランジ２とからなる光学レンズ１０を成形する。

なお、投映型プロジェクタに組み込まれる光学レンズ１０は、方形の作用領域１Ｂにおいて優れた光学機能を備えていれば十分であるのに対し、円盤状の光学レンズ１０には、前記作用領域１Ｂの対角線の長さ以上を直径（有効径）とした円形状の光学機能面１Ａが形成される。

本発明による光学レンズ１０では、樹脂射出口をレンズ中央に近い位置に配設し、かつレンズ中央に向けて大きくすることによってレンズ中央における樹脂の流れを速くすることができ、レンズ中央にわたって形成されるウェルドラインの発生を防止できるが、樹脂射出口をレンズ中央に向けて大きくしてゲート部３をレンズ面１Ｃにわたって形成することによって、円形状の光学機能面１Ａの一部（ゲート部の近傍）において十分な光学機能を維持できなくなる。
しかしながら、投映型プロジェクタに組み込まれる光学レンズ１０では、前記光学機能面１Ａに内包される作用領域１Ｂにおいて十分な光学機能が維持されていれば十分である。

従って、ゲート部３をレンズ部１のレンズ面１Ｃにわたって形成した光学レンズ１０において、方形の作用領域１Ｂから離れた位置にゲート部３を配置することによって、作用領域１Ｂにおける優れた光学機能を維持することができる。

この発明による実施例では、図１（ｃ）に示すように、長方形の投映範囲に映像を映し出す投映型プロジェクタに光学レンズ１０を組み込んだとき、長方形の作用領域１Ｂの長辺における中点の垂線上にゲート部３が配置されるようにし、レンズ面１Ｃにわたって形成したゲート部３が、方形の作用領域１Ｂから離れた位置に配置されるようにした。

なお、方形の作用領域１Ｂにおける優れた光学機能を維持できる範囲内において、よりレンズ中央に近い位置にゲート部３を配設することが好ましい。
レンズ面１Ｃにわたって形成された大きなゲート部３をレンズ中央に向けて配設することによって、レンズ中央に流れ込む樹脂量の増加に伴ってレンズ中央における樹脂の流れが速まるとともに、前記ゲート部１０３をよりレンズ中心に近い位置に配設することによって、レンズ中央により早く樹脂を流し込むことができる。つまりレンズ外周（円周部分）を回り込んで流れる樹脂が射出口反対側で合流する前に、より早くレンズ中央に樹脂を流し込むことができるため、ウェルドラインをより小さくすることができる。

図２は、この発明の実施例による光学レンズの成形型２０を示す図である。

図２に示す光学レンズの成形型２０は、光学レンズの光学機能面を形成するための転写面４Ａを備える上型４と、光学機能面を形成するための転写面５Ａを備える下型５と、前記上型及び下型の間に形成されるキャビティ内９に樹脂を流し込むための樹脂流路７及び樹脂射出口８を備える胴型６とから構成される。
そしてこの発明による成形型２０は、レンズ中央に近い位置で、かつレンズ中央に向けて大きな樹脂射出口を形成するため、前記上型４に樹脂射出口を形成するための切り欠き部４Ｂがされている（図２（ｂ）を参照）。

そして前記上型４及び下型５の間に形成されるキャビティ内９に、上型４に形成した切り欠き部４Ｂによってレンズ中央に向けて大きく配設された樹脂射出口８から溶融した樹脂を流し込み、当該キャビティ内９に充填された樹脂を冷却して固化することによって、光学機能面１Ａを備えるレンズ部１とその外周に形成されるフランジ２とからなる光学レンズ１０を成形する。

樹脂射出口を形成するための切り欠き部４Ｂを設けた上型４を用い、キャビティ内９に樹脂を流し込む樹脂射出口８を、レンズ中央に近い位置で、かつレンズ中央に向けて大きく形成することによって、当該樹脂射出口８からレンズ中央を経由して射出口反対側に流れ込む樹脂の流れを速くすることができる。

図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明による成形型２０のキャビティ内９に樹脂が流れ込む状態を経時的に表わした図であり、レンズ中央近い位置で、かつレンズ中央に向けて大きく形成された樹脂射出口８からキャビティ内９へ流れ込んだ樹脂が射出口反対側に向かって流れ、キャビティ内に樹脂が充填される状態を説明するものである。
フランジ１０２の外周に配設される樹脂射出口１０８からキャビティ内１０９に樹脂を流し込む従来技術（図６を参照）に比べ、本発明では、１Ｃにかけて配設される樹脂射出口８を設け、レンズ中央に向けて大きく形成した樹脂射出口８からキャビティ内９に樹脂を流し込むため（図３を参照）、樹脂射出口８からレンズ中央を経由して射出口反対側へ流れ込む樹脂の流れが速くなり、樹脂合流部に形成されるウェルドラインを小さくすることができる。

本発明の実施例による光学レンズを示す図である。 本発明の実施例による光学レンズの成形型を示す図である。 図２に示す成形型のキャビティ内の樹脂の流れを表わす図である。 従来技術による光学レンズを示す図である。 従来技術による光学レンズの成形型を示す図である。 図４に示す成形型のキャビティ内の樹脂の流れを表わす図である。

符号の説明

１ レンズ部
１Ａ 光学機能面
１Ｂ 作用領域
１Ｃ レンズ面
２ フランジ
３ ゲート部
４ 上型
４Ａ 転写面
５ 下型
５Ａ 転写面
６ 胴型
７ 樹脂流路
８ 樹脂射出口
９ キャビティ
１０ 光学レンズ
２０ 成形型

Claims (3)

1. 光学機能面（１Ａ）を備えるレンズ部（１）と、その外周に形成されるフランジ（２）とから構成され、前記レンズ部（１）の厚さが、レンズ中央が薄くレンズ外周が厚い偏肉形状の光学レンズ（１０）において、
   樹脂射出口の配設位置に形成されるゲート部（３）が、レンズ部（１）のレンズ面（１Ｃ）にわたって形成されていることを特徴とする光学レンズ。
2. 投映型プロジェクタの投映範囲に対応して長方形の投映領域（１Ｂ）が設定される光学レンズ（１０）において、長方形の作用領域（１Ｂ）の長辺における中点の垂線上にゲート部（３）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
3. 光学レンズの光学機能面を形成するための転写面を備える上型及び下型（４，５）と、当該上型及び下型の間に形成されるキャビティ内（９）に樹脂を流し込むための樹脂流路（７）及び樹脂射出口（８）を備える胴型（６）とからなる光学レンズの成形型（２０）において、
   前記上型（４）に、樹脂射出口を形成するための切り欠き部（４Ｂ）が形成されていることを特徴とする光学レンズの成形型。

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